案例驅動與項目導向結合的軟件工程課程教學模式

秦放　何丹丹　曾維佳

摘要：軟件工程是軟件工程專業的主要專業課程，對培養高素質的軟件工程人才起著決定性的作用。針對課程中理論知識抽象，學生感受不到學習效果等問題，文章結合教學改革實踐，從教學內容、教學方式、課程考核等方面進行探討，提出案例驅動與項目導向結合的軟件工程課程教學模式。

關鍵詞：軟件工程；教學模式；案例驅動；項目導向

0.引言

在普通高等院校軟件工程本科專業的教學中，軟件工程通常作為一門核心的必修專業課程。它是技術與管理緊密結合所形成的工程學科，對培養工程化的軟件人才有著極為重要的意義。其先行課程是程序設計語言、數據庫原理、操作系統、數據結構等，可以說這是一門應用性、實踐性、綜合性很強的專業課程。它的主要內容包括軟件產品研發的基本概念、基本理論和基本工具，目的是幫助學生能夠在短時間內掌握軟件項目定義、分析、設計、開發、維護的一般過程，培養學生軟件開發的實踐能力及管理軟件項目的基本能力，同時也為后續的項目實訓及畢業設計儲備知識和技能。

然而，由于軟件工程本身就是一個比較復雜的系統工程，所以在教學過程中存在一些實際困難，主要體現在以下幾個方面：

（1）軟件工程理論抽象，知識點眾多，學生感覺不到直接的學習效果，沒有學習興趣。

（2）教學內容往往重理論、輕實踐，導致學生對教師講授的工程概念不理解，學習難度大。

（3）教學方式通常以教師講授為主，而教師又缺少實際的項目經驗，容易照本宣科，無法將企業的實際案例融入到基本原理的講解中，造成學生無法學以致用。

（4）實踐環節偏重結果，不注重過程，學生也只是按要求編寫一些規定的文檔，其開發方式和手段與實際的軟件工程實踐有明顯的差距。

針對以上問題，結合軟件工程課程的教學實踐，筆者從軟件工程的教學內容、教學方式及課程考核等方面進行了較為深入的研究，提出多媒體課件、案例驅動、項目導向等綜合的理論結合實踐的教學方法，并且在實際教學過程中已取得了較好的效果。

1.教學內容設計

在理論教學方面，我們不能一味地追求全面，要把軟件開發生命周期中的任何一個過程、軟件項目管理的任何一個知識領域都作為教學重點，并講得較為深入是不可能的。為此，在教學過程中我們選擇軟件開發的4個核心過程：分析、設計、開發、測試，以及項目管理中的質量管理作為學習重點，占理論學時的3/4；其他輔助知識，如項目定義等作為介紹性內容講解，占理論學時的1/4。在課程的實踐過程中再結合項目講解理論，深化理解。

在實踐教學方面，我們要注重過程與質量，側重培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力以及團隊合作精神。教師要求學生推薦若干名項目經理，項目經理與組員進行雙向選擇，組成若干開發團隊（每個團隊5-8人），開發出具有一定規模的系統，讓學生初步體會到一個軟件項目開發的全過程。以國家標準（如“信息技術軟件生存周期過程”等）為基礎，組織項目展開，使學生在規范的環境中完成實驗項目，提高軟件質量。

從目前各高校的教學內容上看，軟件工程教學還沒有跟上軟件工程發展的步伐，很多新的技術還沒有傳授給學生。所以在教學內容上要保持和先進技術的與時俱進，向學生介紹目前推出的比較成熟的新方法，如：基于組件的開發，Rational統一過程等；給學生講述編程語言的流行趨勢，如：TIOBE世界編程語言排行榜；開發小組項目時，選擇的開發環境和開發工具要與企業要求一致等，這樣對于培養學生創新意識與開發能力有極大的幫助，避免知識落伍。

2.教學方式設計

2.1理論教學

傳統的教學方式普遍采用以教師講解為主、學生參與為輔的教學模式，很難達到較好的教學效果。因此為了提高教學效果，我們精心設計和調整了軟件工程課程理論教學的方法，提出多媒體課件與案例驅動相結合的理論教學方法。

1）多媒體課件。

多媒體課件綜合文字、圖片、動畫和視頻等多種資料來展示課程中的一些基本原理和方法，彌補傳統板書的不足之處，使一些抽象難懂的知識描述變得形象而直觀，便于學生接受和理解。設計良好的多媒體課件能使教學活動變得活潑、生動、有趣，富有啟發性，從而改變了傳統單調的教學模式，更能激發學生的學習興趣。當然多媒體教學信息量大，節奏快，容易造成重點不突出，學生無法跟上講課進度，所以教師要控制好講課進度，采用適當的板書與多媒體課件相結合進行教學，突出重點，才能達到學習效果。

2）案例驅動。

教學的初始階段可選擇一些經典的“軟件危機”案例作為導入，如千年蟲、IBM360機的操作系統的開發等，使學生們了解到失敗的軟件開發過程及方法會導致失敗的軟件，認識到軟件工程的重要性，并初步建立工程化的意識。

教學過程中，我們將圖書管理系統（采用瀑布模型）作為結構化開發的典型案例，將裁剪的ATM系統（采用噴泉模型）作為面向對象開發的典型案例，以此展開軟件生命周期中的需求分析、概要設計、詳細設計、開發及測試等核心階段，并為學生介紹每個階段中要重點解決的問題，以及解決具體問題的方法、工具、手段。同時結合案例，讓學生在思考、分析和討論中更好地理解和體會什么是軟件生命周期，以及如何把各種生命周期模型同實際開發結合起來。這樣做可以防止學生理論和應用脫節，有利于學生在實際開發中運用各種生命周期模型組織開發過程。

2.2實踐教學

針對軟件工程課程的特點，如果采用單一的課堂理論講授模式，很難引起學生主動學習的興趣。所以我們為該課程精心設計了實驗環節。實驗階段以項目為導向，將個人興趣、團隊協作、過程管理相結合，具體措施如下：

1）團隊組織形式。

團隊組織形式采用項目經理負責制。由學生推薦項目經理，項目經理與組員雙向選擇，按5-8人一組組建團隊。項目成果以項目組為單位提交，可執行軟件應是集成后的結果。每個團隊設計以下幾種角色：項目經理（1人）、技術經理（1人）、分析人員（1人）、設計人員（1人）、開發人員（2人）及測試人員（2人）。除項目經理由固定人員擔任，其他不定，可一人兼任多個角色。

2）團隊活動展開。

圖1所示是項目活動流程及制品圖，展示了要求學生在實驗中主要完成的事務。

項目選擇：教師要精心準備項目庫，如：教務學籍管理系統、試題管理及組卷系統等，這些項目要求既能解決實際問題，又要“適合”學生學習。學生可在該范圍內選題，也可自選項目，但教師要幫助把握難度。因為大部分學生的發散思維能力、想象能力和解決系統性工程問題的能力較差，不適合開發業務復雜的大系統。學生在選擇好合適的項目后，依據《計算機軟件文檔編制規范》（以下稱GB/T 8567-2006）要求，編寫“可行性分析（研究）報告”（FAR），提交基線。

需求分析：通過咨詢、同行產品調研等方式獲取需求，并進行需求建模，依據規范GB/T 8567-2006要求，編寫“軟件需求規格說明”（SRS），提交基線。

概要和詳細設計：以需求模型為基礎，建立軟件結構和程序結構，依據規范GB/T 8567-2006要求，編寫“軟件（結構）設計說明”（SDD），提交基線。

軟件測試：編寫測試用例，展開系統測試，依據規范GB/T 8567-2006要求，編寫“軟件測試說明”（STD）和“軟件測試報告”（STR），提交基線。

交付及驗收：提交最終交付物，包括源代碼、可執行程序、“軟件用戶手冊”（SUM）等。教師驗收最終成果，并給出驗收報告及項目評分。

值得注意的是，項目組每種文檔提交基線之前都需要在組內進行評審，并交由教師審查，審查通過后方可提交基線。

3）項目質量保證和質量控制。

為了避免學生將實驗當成是走形式以及提交粗糙的項目制品，我們一方面需要提高學生的學習興趣，使學生主動在項目中投入更大熱情，積極參與；另一方面更需要良好的技術控制手段作為質量保證和質量控制。

①首先進行項目規劃。項目規劃定義了工作的內容以及如何完成這些工作。它一方面能指導學生開發，另一方面可以以此來明確要求提交的制品及交付期限等，嚴格控制項目進度，確保按時提交最終成果。

②以軟件行業的國家標準為基礎展開項目，使項目在規范的環境中開發。

③提交的制品要在項目組內進行嚴格評審，同時將“提交制品”作為項目里程碑點。當到達里程碑點時，組織所有項目組集體匯報，交流經驗，相互學習、促進，并進行組間互評。

④采用雙周例會制（各項目組分別開會），保證項目成員了解所屬項目的整體進展情況及存在的問題。項目經理要記錄問題，并組織團隊成員解決問題，跟蹤問題，直到問題關閉。教師針對團隊現狀進行打分。

3.課程考核

為了激發學生的主觀能動性，鼓勵學生獨立解決問題，我們將學生的成績結構設計為：期末試卷卷面成績（滿分100分）×80%+平時成績（滿分20分）。期末試卷主要設置一些案例分析題，考核學生對理論知識的理解和應用能力；平時成績由多項組成，項目經理直接考核占25%，教師綜合評定項目占50%，課堂表現、缺勤、遲到占25%。平時成績中前兩者用于有效地激勵團隊成員多做貢獻，后者采取一些技術手段對學生進行規范約束。

4.結語

在教學實踐過程中，上述軟件工程教學模式在軟件人才培養方面取得了較好的效果。相當一部分學生的學習積極性被調動起來，并且普遍反映這種理論與實踐結合，案例講解、項目實踐并重的方式能夠讓大家真正地理解并做到了學以致用。

當然其中也存在一定的問題，也將是我們進一步改革的方向：

（1）對于實踐課而言，僅提供軟件實踐項目是遠遠不夠的，更需要為學生提供一個符合軟件工程要求的開發環境，這也是軟件工程實踐教學取得良好效果的關鍵。

（2）教師需要不斷地提高個人理論和科研水平，掌握新理論、新技術、新工具以及新信息，甚至有必要定期到企業中進行一定的實踐培訓，這樣才具備指導學生的能力。

（3）需要更進一步鼓勵學生獨立思考、解決問題，同時為學生配備完善的網絡課程和擴展資源，為學生自主學習提供基本保證。

參考文獻：

[1]張海藩，軟件工程導論[M]，北京：清華大學出版社，2008：9.

[2]汪虹，“軟件工程導論”課程教學改革的探討[J]，黃山學院學報，2009（5）：115-115.

[3]孫知信，軟件工程課程模塊化教學改革的實踐與思考[J]，南京郵電學院學報：社會科學版，2004（2）：39-42.

[4]付雄，王汝傳，“軟件項目管理”課程的教學實踐與思考[J]，計算機教育，2009（21）：55-56，65.

[5]王忠群，劉濤，“軟件工程”教學方法的研究[J]，現代計算機，2009（5）：86-87，112.

[6]董宗然，應用型院校軟件項目管理課程教學探討[J]，計算機教育，2011（3）：43-46.

[7]李正，李菊琪，工科課程體系和教學內容改革論析[J]，中國大學教學，2007（4）：45-47.

[8]Watts S H，軟件工程規范[M]，傅為，蘇俊，許青松，譯，北京：清華大學出版社，2004：45.

（見習編輯：劉麗麗）