《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革實(shí)踐

冉瑞生 馮驥 張守貴

摘要：《軟件體系結(jié)構(gòu)》是軟件工程專業(yè)高年級(jí)本科生的一門課程。在教學(xué)上，軟件體系結(jié)構(gòu)的概念原理和方法較為抽象，理論性強(qiáng)，學(xué)生對(duì)軟件系統(tǒng)的高層設(shè)計(jì)較難領(lǐng)會(huì)等缺點(diǎn)。針對(duì)該課程的上述缺點(diǎn)，對(duì)該課程的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行改革，主要包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式的改革。改革后的教學(xué)內(nèi)容更適合本科生，教學(xué)方法可以提高學(xué)生的主動(dòng)性，學(xué)生可以更好地掌握本課程的理論和方法。

關(guān)鍵詞： 軟件體系結(jié)構(gòu); 教學(xué)改革;教學(xué)方法;教學(xué)案例

中圖分類號(hào)：G420? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）16-0139-02

《軟件體系結(jié)構(gòu)》是軟件工程專業(yè)高年級(jí)本科生的一門課程。該課程主要介紹軟件體系結(jié)構(gòu)的基本理論和方法，使學(xué)生對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)有一定的了解。通過(guò)學(xué)習(xí)，使得學(xué)生在軟件工程的基礎(chǔ)上，利用軟件體系結(jié)構(gòu)的原理和方法進(jìn)行軟件分析和設(shè)計(jì)。培養(yǎng)學(xué)生成為一名合格的軟件工程師和軟件分析師，并為其在該領(lǐng)域進(jìn)一步深造打下基礎(chǔ)。但由于軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件系統(tǒng)的高層設(shè)計(jì)，其概念、原理和方法較為抽象，在教學(xué)過(guò)程中存在理論性強(qiáng)，傳統(tǒng)教學(xué)方法的課堂教學(xué)效果較差，學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合困難等缺點(diǎn)。為此，我們對(duì)《軟件體系結(jié)構(gòu)》的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了改革。本文從教學(xué)內(nèi)容的修訂、教學(xué)方法和考核方式的改進(jìn)幾個(gè)方面討論了該課程的教學(xué)改革，從而對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

1 《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程及教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)目標(biāo)

該課程的教學(xué)目標(biāo)為：通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握軟件體系結(jié)構(gòu)的概念、組成和相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀;明確軟件體系結(jié)構(gòu)劃分標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)原則;學(xué)習(xí)軟件體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建模型、軟件體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格、特定領(lǐng)域的軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件產(chǎn)品線技術(shù)、軟件演化技術(shù)以及軟件體系結(jié)構(gòu)評(píng)估等方面的知識(shí)，并掌握在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中分析、設(shè)計(jì)、應(yīng)用軟件體系結(jié)構(gòu)的技能。

通過(guò)該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生的能力和素質(zhì)體現(xiàn)為：初步具備軟件分析和軟件設(shè)計(jì)方面的能力，為以后成為一名合格的軟件工程師、軟件分析師，并為其在該領(lǐng)域進(jìn)一步深造打下的基礎(chǔ)。

1.2 《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀

近幾年的教學(xué)中，《軟件體系結(jié)構(gòu)》的教學(xué)過(guò)程存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1）軟件體系結(jié)構(gòu)是對(duì)軟件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的歸納總結(jié)和抽象而得到的，理論知識(shí)的抽象程度較高，知識(shí)覆蓋面較廣。《軟件體系結(jié)構(gòu)》的教材普遍講原理、概念，學(xué)生理解困難。

2）現(xiàn)在的課堂教學(xué)多數(shù)是單向 “教” 的過(guò)程，而學(xué)生的“學(xué)”基本處于被動(dòng)狀態(tài)。而對(duì)于《軟件體系結(jié)構(gòu)》這種理論性強(qiáng)的課程，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的課堂沉悶，學(xué)生往往“走神”，教學(xué)效果較差。

3）由于在校生缺乏項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，理論與實(shí)踐難以結(jié)合，當(dāng)用學(xué)到的理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)入手困難;同時(shí)由于在校本科生的興趣和注意力處于“代碼級(jí)”，他們認(rèn)為軟件系統(tǒng)的高層設(shè)計(jì)與自身的“距離”較遠(yuǎn)，所以對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的興趣和關(guān)注不夠。

人們?yōu)榱颂岣摺盾浖w系結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)質(zhì)量，做了相關(guān)的教學(xué)改革研究。如基于真實(shí)項(xiàng)目案例的《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程建設(shè)[1];應(yīng)用型本科軟件體系結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)[2];充分利用“做中學(xué)”教學(xué)理念在工程實(shí)踐類課程教學(xué)中的方法優(yōu)勢(shì)，提出了“做中學(xué)”理念指導(dǎo)下的軟件體系結(jié)構(gòu)課堂講授內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)方法[3]。

本文針對(duì)《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)存在的問(wèn)題，結(jié)合該課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式幾個(gè)方面開(kāi)展了《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)改革。

2 《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革實(shí)踐

2.1 教學(xué)內(nèi)容修訂

目前，大多數(shù)《軟件體系結(jié)構(gòu)》教材涵蓋的主要內(nèi)容有：軟件體系結(jié)構(gòu)概論、軟件體系結(jié)構(gòu)建模、軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格、特定領(lǐng)域軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件產(chǎn)品線技術(shù)、軟件演化技術(shù)、軟件體系結(jié)構(gòu)評(píng)估等。課程內(nèi)容面向高年級(jí)本科生和研究生。我們最初將該課程設(shè)置為48學(xué)時(shí)，幾乎對(duì)所有的內(nèi)容都進(jìn)行了講解。

在近兩年的教學(xué)中，根據(jù)教材《軟件體系結(jié)構(gòu)原理、方法與實(shí)踐》（第2版）[4]關(guān)于本科生教學(xué)內(nèi)容的建議，將教學(xué)內(nèi)容修改為：軟件體系結(jié)構(gòu)概論、軟件體系結(jié)構(gòu)建模、軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，特定領(lǐng)域軟件體系結(jié)構(gòu)（了解），刪除了不適于本科生的內(nèi)容，并將學(xué)時(shí)調(diào)整為24個(gè)課時(shí)。重點(diǎn)講解的內(nèi)容為軟件體系結(jié)構(gòu)概念和軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，其余內(nèi)容了解即可。這一調(diào)整主要是使得教學(xué)內(nèi)容更適合本科層次的學(xué)生。

2.2課程的教學(xué)方法改革

在《軟件體系結(jié)構(gòu)》前幾年的教學(xué)中，課堂教學(xué)基本是單向的 “教” ，而學(xué)生的“學(xué)”基本處于被動(dòng)狀態(tài)。而《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程理論性強(qiáng)，課程抽象，所以教學(xué)過(guò)程中課堂沉悶，學(xué)生感到枯燥乏味，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程部分內(nèi)容是理論與案例相結(jié)合的內(nèi)容，特別是在“軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格”這一章，一般說(shuō)來(lái)，教材先講解軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格理論，再講解風(fēng)格的實(shí)例。基于此，我們對(duì)課程的教學(xué)方法進(jìn)行了改革：理論部分由教師講授，讓學(xué)生以小組的形式協(xié)作消化和準(zhǔn)備相關(guān)的案例，并制作PPT，在課堂上講解和分析案例，由教師和其他小組的同學(xué)進(jìn)行提問(wèn)和評(píng)分。這種方式主要在于學(xué)生需要收集和整理相關(guān)案例。幾年的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生收集整理了大量的案例，如管道/過(guò)濾器風(fēng)格有常見(jiàn)的編譯器、傳統(tǒng)的媒體播放器、類UNIX系統(tǒng)下的基于管道的進(jìn)程間通信機(jī)制等。案例的主要來(lái)源有：1） 教材上的案例。教材上的案例規(guī)模小，有些案例分析得不夠透徹，教師就要求學(xué)生經(jīng)過(guò)自己的思考和理解將案例進(jìn)行擴(kuò)展，將其分析得更加透徹;2） 在互聯(lián)網(wǎng)上查閱資料。根據(jù)所學(xué)的理論知識(shí)，要求學(xué)生自己帶著問(wèn)題去互聯(lián)網(wǎng)上查閱相關(guān)的案例并進(jìn)行歸納整理;3）從學(xué)生之前做過(guò)的課程設(shè)計(jì)、小項(xiàng)目中選擇相關(guān)的案例。

改進(jìn)后的教學(xué)方法避免了單向的教師授課，課堂上教師和同學(xué)在討論和分析，增加了課堂的互動(dòng)性，活躍了課堂氣氛;學(xué)生需要課下做準(zhǔn)備，并在課堂講解、分析和答疑，提高了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性;學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)增強(qiáng)了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。

2.3 課程考核方式改革

傳統(tǒng)的考核方式為期末試卷考核。由于《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程偏理論性，試卷中一般有考查基本概念的題目，如名詞解釋、簡(jiǎn)答題、填空題，這類題目需要學(xué)生死記硬背教材上的基本概念。而對(duì)于軟件工程這種工程性專業(yè)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)考核方式意義不大。

并根據(jù)《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程的特點(diǎn)，對(duì)該課程的考核方式改革為過(guò)程化考核，即強(qiáng)調(diào)平時(shí)的考核和實(shí)踐能力的考核。具體為：課堂表現(xiàn)（占10%） + 課堂上的案例分析考核（占50%） + 期末課程設(shè)計(jì)（占40%）。1）課堂表現(xiàn)主要考核學(xué)生在課堂上參與案例分析的提問(wèn)、討論情況;2）案例分析考核是對(duì)學(xué)生案例分析的深度，對(duì)理論知識(shí)的理解度，PPT制作情況，以及答疑情況進(jìn)行評(píng)分;3）期末考核以課程設(shè)計(jì)的形式進(jìn)行。給學(xué)生布置10個(gè)左右的項(xiàng)目實(shí)例，要求學(xué)生選定一個(gè)具體的項(xiàng)目實(shí)例，結(jié)合所學(xué)的課程內(nèi)容（主要是軟件體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格）進(jìn)行分析，并以課程設(shè)計(jì)報(bào)告的形式提交。改革后的考核方式促進(jìn)學(xué)生加強(qiáng)平時(shí)學(xué)習(xí)，期末的課程設(shè)計(jì)考核學(xué)生分析、設(shè)計(jì)能力，突出了實(shí)踐性和應(yīng)用型，整個(gè)考核過(guò)程學(xué)生不需死記硬背，相比傳統(tǒng)方式更為合理。

3 結(jié)束語(yǔ)

《軟件體系結(jié)構(gòu)》是關(guān)于軟件系統(tǒng)高層設(shè)計(jì)的課程，是軟件工程專業(yè)在學(xué)習(xí)了軟件工程的相關(guān)課程后的一門高階段課程。但由于軟件體系結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容較為抽象，傳統(tǒng)教學(xué)方法的教學(xué)效果不好，理論與實(shí)踐結(jié)合困難等缺點(diǎn)。本文針對(duì)《軟件體系結(jié)構(gòu)》的教學(xué)問(wèn)題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式幾個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)改革。改革后的教學(xué)更適合本科層次的教學(xué)、提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，活躍了課程氛圍，并有效提高了學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

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[4] 張友生.軟件體系結(jié)構(gòu)原理、方法與實(shí)踐（第2版）[M].清華大學(xué)出版社，2014.

【通聯(lián)編輯：光文玲】