高級(jí)軟件工程課程教學(xué)改革與實(shí)踐研究

郭桃林 張俊 晏瑜鴻 彭順順

摘要：為契合新工科深化改革理念和社會(huì)需求，高級(jí)軟件工程課程在教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和考核方式三個(gè)方面需要進(jìn)行改革。教學(xué)方式方面主要采用引導(dǎo)、案例驅(qū)動(dòng)的方式提升學(xué)生對(duì)課程的興趣。教學(xué)內(nèi)容方面充分結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，涵蓋熱門研究領(lǐng)域，激發(fā)學(xué)生興趣并促使其深入思考。教學(xué)考核方面?zhèn)戎囟嘣己耍瑢?duì)個(gè)人綜合素質(zhì)進(jìn)行全面考核。通過(guò)這三個(gè)方面的改革，高級(jí)軟件工程課程可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化閉環(huán)，培養(yǎng)出具備工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，且能夠獨(dú)立承擔(dān)大型軟件開發(fā)項(xiàng)目的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：高級(jí)軟件工程；課程改革；創(chuàng)新思維；優(yōu)化閉環(huán)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）04-0074-03

0 引言

隨著新工科理念深化改革，各行各業(yè)對(duì)高層次創(chuàng)新人才的需求更加迫切，研究生教育的地位和作用更加凸顯。高級(jí)軟件工程作為計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士的必修課程，具有較強(qiáng)實(shí)踐性、涉及知識(shí)面廣、多個(gè)學(xué)科交叉的特點(diǎn)，旨在培養(yǎng)具備實(shí)踐工程能力和創(chuàng)新精神的創(chuàng)新復(fù)合型人才。然而，當(dāng)前一些教學(xué)主要以知識(shí)輸出為主，教學(xué)方式相對(duì)單一，教學(xué)內(nèi)容缺乏實(shí)踐教學(xué)，一些教學(xué)考核缺乏創(chuàng)新性和實(shí)用性評(píng)價(jià)。針對(duì)以上問題，本文從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核方式三個(gè)方面對(duì)高級(jí)軟件工程課程開展改革研究和探討[1]。

1 課程教學(xué)存在的主要問題

1） 教學(xué)方式相對(duì)單一，主要采用“講座式”的授課方式。該授課方式特點(diǎn)在于教師單向講解，學(xué)生被動(dòng)接受，師生間缺乏互動(dòng)，導(dǎo)致課程枯燥、乏味，教學(xué)效果不好等一系列問題[2]。由于軟件工程屬于熱門專業(yè)，一部分研究生屬于跨考生，基礎(chǔ)相對(duì)較為薄弱，“講座式”的授課方式使得這部分學(xué)生學(xué)習(xí)沉悶且感到困難，導(dǎo)致失去對(duì)該學(xué)科的興趣，并且有一部分學(xué)生已有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，能夠從“講座式”的課堂上獲取的知識(shí)有限，所以對(duì)課程沒有興趣。

2） 重基礎(chǔ)理論，輕實(shí)踐教學(xué)。高級(jí)軟件工程課程是面向研究生的課程，探討的教學(xué)案例業(yè)務(wù)邏輯更為復(fù)雜，系統(tǒng)規(guī)模較大，具有高并發(fā)、高吞吐量等特點(diǎn)，涉及的技術(shù)比較前沿，課程內(nèi)容難度更大[3]。因此，教師授課內(nèi)容更側(cè)重理論教學(xué)，缺乏實(shí)踐教學(xué)。然而，這門課程也是一門面向工程領(lǐng)域的課程，若缺乏實(shí)踐教學(xué)，就不能指導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際工程領(lǐng)域問題，不能規(guī)范軟件工程的文檔。

3） 課程考核方式以理論考核為主，缺乏創(chuàng)新性和實(shí)用性的評(píng)價(jià)。高級(jí)軟件工程這門課程考核目標(biāo)主要評(píng)估學(xué)生理論基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況，例如，通過(guò)紙質(zhì)考試了解學(xué)生是否掌握軟件工程的基本原理和技術(shù)。然而，對(duì)于復(fù)雜軟件系統(tǒng)的分析、軟件開發(fā)工具的運(yùn)用、軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)等實(shí)踐應(yīng)用能力缺乏評(píng)價(jià)。因此，這種考核方式無(wú)法對(duì)個(gè)人綜合素質(zhì)進(jìn)行全面考核，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)高分低能的現(xiàn)象[4]。

2 課程教學(xué)改革目標(biāo)

1） 改善教學(xué)方式，提升學(xué)生對(duì)課程的興趣。教學(xué)采用引導(dǎo)、案例驅(qū)動(dòng)的方式讓學(xué)生融入課堂中，促進(jìn)師生間的交流和相互學(xué)習(xí)，加深對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的理解與思考，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和系統(tǒng)化思考的方式。

2） 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)——解決實(shí)際復(fù)雜問題的能力。課程內(nèi)容應(yīng)充分結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，涵蓋熱門研究領(lǐng)域，激發(fā)學(xué)生興趣并促使深入思考問題。同時(shí)，注意采用主流技術(shù)進(jìn)行授課，以確保與實(shí)際應(yīng)用相貼合。讓學(xué)生在課下有興趣繼續(xù)學(xué)習(xí)和思考，而非簡(jiǎn)單講授各階段CASE工具的使用[5]，從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新研究思維及解決實(shí)際問題的能力。

3） 改進(jìn)考核評(píng)價(jià)機(jī)制，構(gòu)建針對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才這一目標(biāo)的考核機(jī)制。考核方式機(jī)制應(yīng)當(dāng)側(cè)重多元化的考核，如學(xué)生的理論掌握情況、實(shí)踐工程能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及創(chuàng)新思維等[6]。這種多元化考核方式可以對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握情況進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的不足，從而有助于后續(xù)改進(jìn)人才培養(yǎng)方案和學(xué)生未來(lái)規(guī)劃[7]。

3 課程教學(xué)改革實(shí)踐

3.1 理論教學(xué)改革

1） 整合多種教學(xué)方式，創(chuàng)新教學(xué)方法。具體包括采取互動(dòng)式、討論式、多元化的教學(xué)方式。首先是互動(dòng)式教學(xué)，教師可以通過(guò)“云班課”“學(xué)習(xí)通”等教學(xué)輔助App進(jìn)行隨機(jī)抽取提問，促進(jìn)學(xué)生思考，一步一步逐漸融入課堂中來(lái)。這種方式不僅活躍了課堂氣氛，還提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，教師預(yù)設(shè)問題，讓學(xué)生進(jìn)行討論。師生之間以及學(xué)生之間的這種溝通交流不僅可以開拓思維培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，還可以提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。再次，善于利用各類教育資源進(jìn)行教學(xué)，比如課件、網(wǎng)絡(luò)在線資源、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)App等。當(dāng)學(xué)生遇到不懂的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，這些教育資源可以幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)，有針對(duì)性地彌補(bǔ)。最后，在每個(gè)階段課程結(jié)束后向?qū)W生發(fā)放課堂反饋表，使教師能夠根據(jù)反饋表針對(duì)性地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，整個(gè)教學(xué)方式改進(jìn)如圖1所示。

2） 結(jié)合實(shí)際需求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。首先，以工業(yè)項(xiàng)目案例為基石，將課本內(nèi)容與實(shí)際需求相結(jié)合，劃分出各階段的重難點(diǎn)，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，并激發(fā)學(xué)生興趣，幫助學(xué)生形成對(duì)課程各個(gè)階段內(nèi)容的直觀認(rèn)識(shí)，構(gòu)筑起一個(gè)整體的學(xué)習(xí)框架。其次，各階段的教學(xué)引入一些前沿技術(shù)，結(jié)合最新的論文學(xué)術(shù)熱點(diǎn)和技術(shù)動(dòng)向，幫助學(xué)生思考，比較新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)在軟件開發(fā)中的應(yīng)用，并分析新技術(shù)在處理實(shí)際復(fù)雜高并發(fā)等大型項(xiàng)目時(shí)可能存在的問題，培養(yǎng)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)能力。最后，建議學(xué)生在閑暇時(shí)積極閱讀經(jīng)典算法、匯編原理等計(jì)算機(jī)的經(jīng)典書籍資源，使學(xué)生發(fā)揮出主觀能動(dòng)性。

3.2 實(shí)踐教學(xué)改革

首先，學(xué)生分組構(gòu)建軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)。每個(gè)分組由4～6人組成，包括需求分析師、設(shè)計(jì)師、編碼人員和測(cè)試人員等。其次，根據(jù)軟件開發(fā)生命周期將項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程分為7個(gè)階段，每個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表1所示。

然后，在軟件開發(fā)不同階段發(fā)放不同文檔和相關(guān)教程視頻給學(xué)生，讓學(xué)生課前按照教師發(fā)放的資料搭建好學(xué)習(xí)所需的開發(fā)環(huán)境。每完成一個(gè)階段課程的授課，學(xué)生小組依據(jù)課堂內(nèi)容和教師發(fā)放的文檔，在主流平臺(tái)如碼云、github等開展分工合作，模擬真實(shí)企業(yè)開發(fā)環(huán)境，完成教師要求的階段性開發(fā)任務(wù)，并按照規(guī)范編寫開發(fā)文檔。在課程后期，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目所使用的技術(shù)進(jìn)行思考，考慮是否能運(yùn)用新的前沿技術(shù)或者一些新的設(shè)計(jì)模式對(duì)項(xiàng)目性能、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性等方面進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)軟件項(xiàng)目開發(fā)完畢，學(xué)生小組通過(guò)Docker等主流容器將項(xiàng)目部署到Linux云服務(wù)器上，真正實(shí)現(xiàn)一個(gè)軟件項(xiàng)目完整的開發(fā)過(guò)程。這樣的實(shí)踐應(yīng)用可以讓學(xué)生全面了解一個(gè)項(xiàng)目中各個(gè)成員的職能以及工作范圍，從而讓學(xué)生切身體會(huì)整個(gè)軟件項(xiàng)目從需求分析到發(fā)布上線的開發(fā)過(guò)程。最后，期末采用項(xiàng)目答辯模式。每個(gè)小組現(xiàn)場(chǎng)演示項(xiàng)目成果，展示軟件系統(tǒng)各個(gè)模塊功能和性能。并且，采用PPT講解的方式論述軟件項(xiàng)目開發(fā)的背景意義、需求分析、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和測(cè)試維護(hù)內(nèi)容。教師和校外指導(dǎo)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)例指出不足和提出改進(jìn)意見。

4 課程考核與持續(xù)優(yōu)化發(fā)展體系改革

針對(duì)課程考核方式重理論輕實(shí)踐的問題，課程秉持理論與實(shí)踐相結(jié)合的教育改革思路，通過(guò)透明的同學(xué)互評(píng)機(jī)制、團(tuán)隊(duì)合作程度、創(chuàng)新能力等多方面進(jìn)行考核，通過(guò)多元化的考核方式全面評(píng)估學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

4.1 課程考核方案

本課程考核由期末考試、平時(shí)表現(xiàn)和實(shí)踐項(xiàng)目三個(gè)部分組成，其中，期末考試成績(jī)占40%，平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)占10%，實(shí)踐項(xiàng)目成績(jī)占50%。期末考試成績(jī)由試卷成績(jī)（占20%） 和上機(jī)成績(jī)（占20%） 組成。試卷考核主要考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用和分析，例如案例分析。上機(jī)考核主要為了鍛煉個(gè)人實(shí)操能力。平時(shí)表現(xiàn)考核由出勤率和課堂表現(xiàn)組成，主要考查學(xué)生課堂表現(xiàn)和自主學(xué)習(xí)能力。高級(jí)軟件工程是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，因此該課程實(shí)踐考核分?jǐn)?shù)占比最大，由多階段成果評(píng)估、項(xiàng)目運(yùn)行演示和最終項(xiàng)目答辯三個(gè)部分組成。在過(guò)程化考核中，為了響應(yīng)“新工科”改革的要求，項(xiàng)目答辯由同學(xué)互評(píng)、教師評(píng)價(jià)和校外指導(dǎo)綜合評(píng)價(jià)考核。

4.2 課程考核的監(jiān)督執(zhí)行與持續(xù)改進(jìn)

為監(jiān)督和持續(xù)改進(jìn)課程考核，可以采用如下改進(jìn)方法：1） 課上，學(xué)院不定期組織教師聽課，考察授課教師是否按照大綱要求進(jìn)行授課、是否符合新工科的教改要求以及是否與學(xué)生平等交流等。課后，聽課教師與授課教師當(dāng)面溝通交流，討論課程存在的問題，并提出建議。2） 學(xué)生采用匿名反饋的方式評(píng)價(jià)教師，主要對(duì)授課教師的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于授課教師的優(yōu)勢(shì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推廣，對(duì)于授課教師存在的問題，經(jīng)學(xué)院審核確認(rèn)后，讓教師及時(shí)做出調(diào)整。3） 以校企合作方式對(duì)期末實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行考核。學(xué)校合作企業(yè)派出校外指導(dǎo)，針對(duì)軟件項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)果以及學(xué)生項(xiàng)目答辯情況進(jìn)行考核，主要檢驗(yàn)學(xué)生是否具有開發(fā)復(fù)雜軟件開發(fā)項(xiàng)目的能力以及是否具有分析溝通能力。

這些監(jiān)督和持續(xù)改進(jìn)方法可以幫助學(xué)校多方面了解教師教學(xué)情況，并且通過(guò)評(píng)價(jià)反饋不斷改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出符合社會(huì)需要的人才。

5 結(jié)束語(yǔ)

在高層次人才需求不斷增大的背景下，高級(jí)軟件工程課程在教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和課程考核三個(gè)方面進(jìn)行了綜合改革。首先，該課程汲取了各種教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)，采取互動(dòng)式、討論式、多元化的教學(xué)方式，在教學(xué)方式方面進(jìn)行了改革。其次，課程內(nèi)容緊密圍繞產(chǎn)、學(xué)、研展開，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐能力提升、理論知識(shí)學(xué)習(xí)與創(chuàng)新思維培養(yǎng)同步進(jìn)行。最后，課程考核制度實(shí)行多元化考核，實(shí)現(xiàn)課程優(yōu)化閉環(huán)，讓學(xué)校能夠更好地掌握實(shí)際教學(xué)情況，提升教學(xué)質(zhì)量。

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