“軟件工程”教學方法研究

葛文庚

摘要:本文針對采取傳統的教學方法講授軟件工程,教學效果往往很不理想的現象,在充分研究軟件工程教學內容及實際應用的基礎上提出階段教學法,即針對軟件開發各個階段的特點,采取不同的教學方法,讓學生感受既是開發者,也是過程控制和管理者,培養學生必須注意的各個環節的要點,從而提高學生從事實際軟件開發的能力。

關鍵詞:軟件工程;教學方法;階段教學法

中圖分類號:G642文獻標識碼:A

“軟件工程”是軟件工程專業的重要專業課程,也是計算機科學與技術、計算機應用等相關專業的一門專業必修課,是指導計算機軟件開發與維護的一門綜合性課程。它包括方法、工具和過程三要素,以質量保證為基礎,涵蓋了軟件生存周期的所有階段,包括計劃、分析、設計、實現、測試、集成、交付、維護等。學生通過學習,能夠系統全面地掌握軟件開發的基本原理、方法、技術和過程,為更深入地學習和從事軟件工程事業打下基礎。

1研究現狀

“軟件工程”不同于一般的專業課程,它為擺脫軟件危機而生,為適應軟件行業的發展而生,是理論課,更是一門實踐課。采用傳統教學方法,這門課的教學效果往往不是很理想,教師覺得這門課教起來較困難,多數學生也覺得枯燥無味,很難達到較好的教學效果。因此,很多教師對軟件工程的教與學進行研究,文獻[1～5]提出一些可行的教學模式,主要有以下幾種:

(1) 啟發式教學:在教學過程中,以學生自主學習和合作討論為前提,以教材為基礎,在教師的啟發下,學生自由表達觀點、置疑探究問題,并通過個人、小組、集體等多種形式的解難釋疑活動,用所學知識解決實際問題的教學模式。

(2) 能力驅動教學:教學工作的展開以提高學生能力為主要目的,以學科知識的進化、應用能力的強化和人才素質的優化為基礎,培養強內力人才的教學模式。

(3) 項目驅動教學:教學之初,請具有豐富軟件工程實踐的項目人員與教師共同制定2～3個中型軟件項目工程,規模適中。制定項目工程時遵從實用性原則,并且密切聯系日常的工作學習實踐。

(4) 情景法教學:學習者進行學習必須依據個人的學習目標主動操作探究,能主動與環境進行互動協調,以建構所需的知識。教師必須在情境脈絡中幫助學生發現與選取問題,調動學生的學習動機,最終引導學生自己解決問題。

(5) 案例法教學:向學習者提供案例研究的學習環境,包括從實際案例中選取資料。讓學習者以調查員的身份去了解案情,通過對資料的收集、分析、決策,最終對問題予以解決,得到可行的結論。

這些方法都能在一定程度上幫助學生提高學習效果,但是也存在一定缺陷,如啟發式教學缺乏對實際項目中出現的多種問題進行分析,項目驅動教學難以把握項目大小,案例法教學缺乏學生自主參與等,不能讓學生全面感受軟件開發的全過程,不利于學生認識各個階段出現的問題。在充分研究“軟件工程”教學內容及實際應用的基礎上,我們提出了階段教學法,即根據軟件開發各個階段的不同特點采取不同的教學方法。

2階段教學法

2.1階段教學法教學模式

階段教學法的培養目標是:建立將軟件開發作為一個生產過程的概念,掌握軟件工程的需求分析、系統設計和實現、軟件測試等專門的工程技術方法,了解軟件產品管理、項目管理、質量管理、過程控制等基本過程,感受作為一個開發者同時也是過程控制和管理者所必須注意的各個環節要點。具體措施是:理論與實踐兩手抓,兩手都要硬。一方面強調理論學習的重要性,理論學習是指導實踐的基礎;另一方面強調實踐的重要性,只有通過實踐活動才能掌握軟件工程的精髓。

由于大部分學生第一次接觸軟件工程,第一次開發軟件,采取開發階段清晰,易于評審、跟蹤、管理和控制的瀑布模型容易讓學生了解和掌握軟件開發的整個過程。但傳統的瀑布模型可維護性差,需要對瀑布模型進行改進,即采取變形的瀑布模型——“V”字模型,并在每一個階段都加入測試,以便及時改正錯誤(圖1)。在可行性分析及需求分析階段采取情景法教學,根據學生的項目選擇情況,在學生完成項目調查分析的基礎上,小組內部模擬客戶與開發人員進行交流、討論。在系統設計階段采取啟發式教學,以一個典型的系統作為切入點,具體分析如何根據需求分析進行系統設計,然后讓學生充分消化、吸收,啟發他們設計出自己的系統。在詳細設計及編碼調試階段采取項目驅動教學,讓學生根據系統設計階段的模塊劃分選取最優的設計,然后設計模塊內部結構,并用某種編程語言實現。測試階段主要采取案例法教學和啟發式教學在單元測試階段,檢測代碼的開發是否符合詳細設計的要求,并改正詳細設計階段出現的問題;在集成測試階段,

檢測此前測試過的各組成部分是否能完好地結合到一起,并改正系統設計階段的不足;在系統測試階段,檢測已集成在一起的產品是否符合系統規格說明書的要求,并修正需求分析的錯誤;在驗收測試階段,檢測產品是否符合最終用戶的需求,并添加用戶新增的功能、改正錯誤的功能;在試運行及維護期間,及時完善系統功能,提高系統性能,再次檢查各階段的錯誤和不足,并加以修改,直至滿足用戶要求。

2.2階段教學法的實施

階段教學法在實施過程中,必須做好以下工作:

(1) 教師要做好統籌規劃。“軟件工程”對教師的要求較高,教師不僅要講授理論知識,而且要把握教學進度,根據每一階段采取不同的教學方法,并充分準備各階段教學的相關資料。教師應該在講授軟件工程相關知識點的同時,花更多的精力和時間,教會學生如何理解和把握軟件開發過程,對教學內容、形式和考核方法進行綜合設計。根據學生的學習階段,科學地安排相應領域知識點的出現順序,使學生在課堂教學和項目實踐的適當環節上恰到好處地體會和獲得相應的知識,并取得自身真實的感受和經驗。這就要求教師不僅要有一定的軟件開發經驗,而且要具備一定的項目和工程背景。這樣授課才能切合實際,更好地運用階段教學法。

(2) 搜集學生感興趣的項目,并進行篩選。很多學生選擇的題目缺乏可操作性、趣味性和適當的難度。這些題目沒有經過詳細的可行性分析和需求分析,不能保證完成實驗。因此教師必須對學生自選項目進行篩選,也可以由教師給出一些綜合實驗項目。

(3) 制定項目完成的標準。目前,項目是否成功完成主要參考需求說明書和最后運行情況,但需求說明書又因系統難易程度和學生的主觀因素存在很大差別,因此,如何評判題目的完成情況,不能采用統一的標準,要根據學生選擇的項目分別對待。

(4) 及早布置課程項目。理論學習和課程項目相結合,隨著課程進展布置任務。學生自愿結合,3～5人組成一個項目小組,教師指導他們進行分工合作,學習軟件開發組織和管理,明確項目開發各階段的任務,熟悉軟件開發環境,培養團隊精神。通過調查研究、可行性研究、需求分析、概要設計、詳細設計、編碼、測試、維護(版本升級)及技術文檔的編寫,共同完成該項目的設計及實現。在課程項目開發過程中,要引導學生提高完成實驗的積極性,激發學生進一步鉆研的斗志;鼓勵學生進行自主學習,如撰寫小論文和專題報告,讓學生跟蹤該領域的最新動態。

(5) 項目開發過程中,教師扮演“用戶”和“項目顧問”的角色,學生則是各項目組的“開發人員”,而開發小組的組長則要模擬“項目經理”的角色,進行交流討論。

(6) 課程項目成績評定。項目完成后,每位同學要進行答辯。每一個小組指派一個同學,對設計的項目進行答辯,其他同學可以補充。教師的主要任務是檢查,一方面檢查小組的完成情況,一方面檢查每一位同學的工作。由教師和其他小組進行評分,取平均分得到小組成績,小組長根據工作量給出組員的個人成績。綜合小組成績和個人成績,得出學生的最終實驗成績。

階段教學法為學生提供了發現問題、分析問題、解決問題的空間,既強調了軟件工程的基礎知識,也注重培養學生的分析設計及實踐能力,同時調動學生的積極性、創造性。在半年的學習期間,學生夜以繼日地工作,加深了對軟件工程化含義的理解;在設計過程中,能自覺運用標準化、規范化和可度量的原則;在小組的交流合作中,加強了團隊精神,鍛煉了溝通與動手能力。

2.3進一步實施的設想

階段教學法在實施過程中也出現了一些問題,通過對問題的分析研究,提出下一步教學的設想:

(1) 更新教育觀念:加強先進教育理論研究,分析企業對軟件人才的需求。根據企業需求,不斷更新教育觀念,努力使教學模式、教學方法與國際接軌,科學地建立面向市場的開放式軟件工程人才培養模式。

(2) 加強教材建設:教材是教學內容的載體。相對基礎學科,計算機領域發展非常迅速。教材也需要緊跟時代的發展,不斷更新。因此必須把教材建設納入“軟件工程”教學改革的研究范疇。

(3) 學習資源建設:充分利用網絡資源,建立軟件工程資源網站,調動師生力量,力爭把最優秀、最全面、最新穎的軟件學習資源與師生共同分享。一方面完成與其他軟件工程相關網站的搭建,學習他人經驗;一方面鼓勵師生進行作品原創,供他人學習、借鑒。

(4) 校企聯合:加強學校與國內外產業界的交流與合作,完善以工程實踐為核心的“邊學習、邊實踐—再學習、再實踐”螺旋式新型工程型人才培養流程,實現校企雙贏。

(5) 組織軟件工程相關講座。邀請有項目開發、管理經驗的教師或科研人員做軟件工程相關方面的講座,介紹他們在軟件開發、管理過程中的經驗與體會,對軟件工程的發展趨勢、最新動態等進行指導。

3小結

在“軟件工程”教學中采用階段教學法,必須把握好教學進度,并及早安排好課程設計,讓學生在學習理論的同時開展課程設計。這樣,當理論課講完時,課程設計也基本結束,學生才能從理論和實踐的結合上加深對軟件工程知識難點、重點的理解,進一步深刻理解軟件過程和系統,消化理論知識,訓練項目設計的思路,鍛煉實際開發能力,培養嚴格規范的項目開發方法和步驟,體驗文檔編寫整理、階段性評審總結以及軟件測試等各個方面的工作流程,更好地理解、掌握知識,運用所學,服務社會。

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Research on Teaching Method in Software Engineering

GE Wen-geng

(Huanghuai University, Zhumadian 463000, China)

Abstract: With the traditional teaching method, the teaching effect of software engineering is not ideal. In the article, a new teaching method stage teaching is put forward, which based on the study of teaching content and practical application. According to characteristics of each period, the method adopts different teaching methods to achieve the following aims: Firstly, as a developer and manager, what students should be noticed in every step. Secondly, its better to train their abilities of developing software.

Key words: software engineering; teaching method; stage teaching