極限編程在項目驅動沉浸式教學模式中的應用

崔霄+陳明+胡春暉

摘要：高校軟件學院基于項目驅動教學方法中存在的實踐性偏弱、項目實訓中文檔過多、項目與軟件工程完整的課程體系的關聯不足等問題，探索極限編程理論在項目驅動沉浸式教學模式的應用。沉浸式教學方法是一種貫穿軟件工程專業課程教學全過程、基于極限編程理論的教學法。采用極限編程理論，可以使學生避開枯燥的軟件工程文檔，避免學生因看不到前期成果而失去興趣。而沉浸式教學則可以將課程知識點分散在完整項目的各個子項目中，從而提高學生學習效率。

關鍵詞：極限編程；沉浸式教學；項目驅動；軟件工程

一、引言

高校工科計算機軟件專業的本科教學人才培養目標是：培養出具有一定工程實踐能力的高端技能型人才。國內高校軟件學院蓬勃發展，其發展方向主要是加強校企聯合，并積極推進基于項目案例的軟件工程專業教學實踐。然而，從企業反饋的情況來看，軟件學院畢業的學生，其知識和能力與企業的實際需求還存在一定的落差。

二、當前項目驅動教學模式分析

（一）項目驅動教學模式

項目驅動教學（Project Based Teaching） 模式是一種建立在建構主義教學理論基礎之上的教學方法，同時也是CDIO（Conceive、Implement、Design、Operate，即構思、設計、實現、運行）理念所倡導的教學模式。與傳統教學方式不同，項目驅動教學模式要求以學生為中心，培養學生的積極性、主動性和創新精神，教師在整個教學過程中，主要起組織和指導的作用。從根本上將傳統課堂上教師“滿堂灌”的教學方式，轉變為以學生自主學習、獨立分析問題、解決問題為主導的教學方式。

（二）當前項目驅動教學存在的問題

當前，基于項目驅動案例教學主要存在以下問題：第一，重文檔而輕結果，項目實施過程中文檔過多，學生在冗長、枯燥的項目文檔編寫過程中，逐漸失去學習樂趣和學習主動性；第二，弱實踐而重理論，隨著計算機軟件技術的發展，教學實踐項目脫離應用背景，學生雖然能夠理解并基本掌握課程理論知識，但是，在工程實踐中遇到實際問題時卻無處下手；第三，知識點孤立而不系統，軟件工程是計算機科學與技術方向的一級學科，需要有相互關聯的課程體系來支撐。學生在學習過程中，由于無法建立計算機軟件工程專業的整體聯系，對不同課程間的關聯理解不夠深入。因此，由于輕視軟件工程、算法設計等理論指導性課程，重視具體的程序設計類，造成學生學習缺乏整體感和層次感。

（三）基于極限編程理論的沉浸式教學模式

針對以上問題，需要不同的解決方案。針對問題一，采用基于極限編程的沉浸式項目驅動教學模式，以最快的速度讓學生看到項目實施結果，減少前期文檔工作量，提高學習興趣；針對問題二，采用基于企業實際生產環境部署的項目案例進行教學，理論與實踐相結合；針對問題三，筆者提出沉浸式教學，即課程進度嵌入子項目中，當課程結束時子項目完成，當多門相關課程結束則完整項目完成。可以讓學生在學習理論知識的同時，知道如何靈活運用這些理論知識來解決具體的工程問題。

筆者提出的基于極限編程的沉浸式項目驅動教學模式，可以貫穿軟件工程專業學生的不同課程知識，讓學生建立起系統、整體的知識結構體系。

三、基于極限編程理論的沉浸式教學模式

（一）項目驅動教學

項目驅動是以學生為中心，教師結合項目案例講解課程知識，引導學生完成具體項目案例的教學模式。基于項目驅動的教學模式，可以把完整項目劃分成若干個子項目，每個子項目都與這個項目有著密切的關聯，把課程相關的知識點融入到這些子項目中，在項目迭代開發的過程中，加深學生對課程知識的理解，提高實踐動手能力。

（二）沉浸式教學

沉浸式教學，即在語言類教學中，將學生“浸泡”在目的語言環境中。筆者借用了“沉浸式”的概念，讓軟件工程專業的學生在學習中始終“沉浸”在一個具體的項目工程中。學生在課程學習之初、學習過程中和學習結束后，始終貫穿著以下幾個問題：本課程在項目開發過程中能做什么，能解決什么問題等，通過本課程在項目開發過程中的位置，理解本課程在實際中能解決什么工程問題，從整體上把握軟件工程專業體系結構。

沉浸式教學通常運用在語言類、文學類專業課程教學方式中，在這些學科中已經有了大量的研究成果和實踐應用，在計算機專業本科主干理論課中卻很少采用。

筆者提出的沉浸式教學基本思路是貫穿課程教學始終，從課程學習的初期開始進行沉浸式教學。教學過程可以劃分為三種類型：早期浸入式、中期浸入式和晚期浸入式。一般而言，早期浸入式是在本課程開始時，從實際項目中的應用開始導入課程的基本概念，闡述項目開發遇到的問題和本課程所能解決的問題；中期浸入式是指在教學過程中，以問題驅動模式來逐漸講解課程章節內容，并逐次解決項目中遇到的問題；晚期浸入式是指在課程結束時對項目的總結和課程的復習相結合，使學生對本課程建立起相對完整的概念，解決學生對知識應用缺乏整體感的問題。

（三）極限編程

Kent Beck在1996 年提出極限編程（ Extreme Programming，簡稱XP）的概念，極限編程是一種靈巧、重結果而輕文檔的軟件開發方法。XP將任務、系統細分為可以在較短周期解決的一個個子任務、子模塊，并且強調測試、代碼質量和及早發現問題。它將復雜的開發過程分解為一個個相對比較簡單的小周期，提高了項目開發的靈活性。

傳統的軟件開發工程項目實施過程中，一般都遵循“可行性分析，系統設計、詳細設計、項目編碼、系統測試”等一系列步驟，由于最終實現需要長時間分析、建立文檔，而前期的文檔類工作冗長、枯燥，學生的積極性逐漸降低并失去主動性。XP 這種“短周期，常發布”的開發方式，能在較短時間內做出系統原型，使得學生很快看到項目開發的“成果”，從而提高學習積極性，進而主動產生學習、開發、完善項目的興趣。

四、基于極限編程的項目驅動沉浸式教學模式分析

（一）項目案例的選擇

一個完整、基于實際應用的項目案例，首先應該基于企業實際需求，其次，應盡可能涵蓋軟件工程專業學科課程體系。項目案例選取，應遵循如下原則：

第一，系統性：項目內容應基本涵蓋軟件工程課程的絕大部分知識點。

第二，實用性：選擇的項目應有一定的綜合性、實踐性，即項目選擇應基于實際應用的項目。

第三，漸進性：項目選擇在實施過程中，應該符合軟件工程基本流程，從易到難，逐次推進，項目完成應能看到具體的效果。

（二）項目案例與軟件工程學科群的知識映射

一個符合項目案例選擇系統性原則的項目案例，應該在項目實施的不同階段，涵蓋軟件工程教學課程體系的大部分重要知識點。以企業ERP系統為例，企業實施ERP系統，需要將企業資源，如用戶、客戶、外協商、供貨商、日程、業務、出入庫、賬務、車間制作、員工信息、業務溝通和基礎信息等，進行統一管理，系統分別實現客戶端、管理端和移動端。

研究所示的企業ERP對應傳統項目驅動的教學方法，分為需求分析、概要和詳細設計、系統實現、系統測試等。基于極限編程的項目驅動沉浸式教學模型，則省略前期文檔階段，直接開始項目分析和實施，表格說明一個具體的企業ERP項目案例與軟件工程教學課程體系的知識映射關系，本表省略了項目實施部分階段，如系統測試階段。

（三）貫穿項目周期的沉浸式教學

根據表格所示，在項目實施的每個階段，都需要軟件工程不同課程的相關知識，因此，可以將完整的項目分解為多個子項目，子項目可繼續細化，每一個子項目或更進一步細化的子項目，對應軟件工程同一門課程，或不同課程中的不同知識點。因此，這種教學模式，可以貫穿軟件工程專業的大部分科目，不同科目，可以通過選擇其中的一個子項目來進行教學、演示和實訓。

教學過程中將學生分組實施具體的子項目，引導學生一步步分析項目，弄清在完成項目的過程中，哪些可以運用已有知識解決，哪些是未知的并提出問題，充分調動學生的好奇心和學習積極性。

當學生完成本課程體系中的大部分課程時，整個項目也順利完成。由于具體課程教學需要較為全面的子項目，因此系統基于實際應用的完整項目選擇尤其重要。

五、結論

實施基于極限編程理論下的項目驅動、沉浸式教學模型，通過選取貫穿全課程體系的、基于企業實際應用的完整項目案例，用極限編程的思想，忽略部分細節，減少項目文檔工作量，可以讓學生聚焦主要問題，迅速得到項目實施的結果。

通過建立課程群知識點與項目之間的映射關系，把完整項目分解成不同的子項目，建立不同的子目標。通過講解、演示每一個子目標的具體知識點，可以促進學生從學習知識向提高能力上轉化，發揮學生創造潛能，從而提高學生學習主動性，培養出更符合社會需求的軟件工程類人才。

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