軟件工程綜合性課程設計的教學實踐

朱大勇 張新麗 李樹全

摘要:綜合性課程設計能有效地激發學生的學習興趣,提高學生的動手能力,促進其綜合素質的全面發展。本文闡述了開展軟件工程綜合性課程設計的必要性,給出了課程設計的組織方式、考核與評價方法;并且通過教學實踐,提出了課程設計的創新模式。

關鍵詞:綜合性課程設計;軟件工程;教學實踐;創新模式

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A

1引言

軟件工程課程具有綜合性強,實踐性要求高的特點。但是,通過教學實踐發現學生普遍感覺軟件工程課程中的概念抽象,不容易在課堂講授中獲取切身的體會和認識。同時,大部分學生的編程實踐較少,很少參與開發實際的軟件項目,對項目的背景了解甚少,欠缺在實際環境中綜合運用知識的能力。因此,僅僅是在上軟件工程課程的時候以固定課時的方式進行實驗訓練,學生很難真正理解和掌握軟件工程的內涵。從實驗過程來說,學生也沒有足夠的時間為具體的項目做好充分的準備,以完成資料查找、閱讀、系統分析、設計、編碼和測試等軟件開發工作。此外,很多學生重視編程等技術的學習而忽視了必要的文獻查找、閱讀和寫作的訓練。

開展綜合性課程設計主要是要解決本科生在學習中重理論輕實踐,缺乏綜合運用各種知識來完成實際工作的問題。軟件工程綜合性課程設計作為培養學生軟件開發能力的重要教學手段為軟件工程課程教學提供了理論與實踐相結合的有效途徑。通過參與綜合性課程設計,學生能更好地掌握軟件開發的基本技能,培養動手能力,鍛煉分析和解決問題的能力。通過經歷整個軟件開發過程,學生發現和解決各種問題,能進一步培養學生的創新素質;同時,經過工程實踐,學生還能建立起獨立開展軟件開發工作的信心和動力。

2課程設計的組織

課程設計以學生為主體,為學生提供一個既動腦又動手,并且獨立實踐的機會。首先實驗題目要能激發學生的興趣而不僅僅是一些常規的示例性課題。其次,課程設計的時間安排、實驗的開展都需要學生自己把握。因此,在實踐過程中不能按通常的課程教學來組織,需要圍繞給定的具體題目指導學生自己查閱相關的資料,自學必要的開發工具,搭建實驗的開發環境,完成編程和測試工作。除了軟件開發實踐以外,還要在此過程中培養學生的項目組織和管理能力,以及團隊協作精神。老師主要是通過指引方向、討論問題、提出建議、評價和考核完成情況為學生提供一個將所學知識進行融會貫通的環境,讓學生在這個環境中自由的成長。

圍繞上述的教學理念,教學過程的組織主要包括以下三個方面:

(1) 制定目標和要求。讓學生明確綜合課程設計的重要性、需要完成的任務和考核目標,給出具體的問題領域和題目。綜合性設計的題目可以按照不同的標準進行劃分,例如:研究型和應用型題目,或科研型和教學型題目。研究型題目可以指定學生完成某個特定的研究問題,例如:某些比較復雜且學生沒有學過的算法。應用型題目則偏重軟件開發實踐,訓練學生掌握新的技術,例如對于網站開發類題目,不僅是簡單的實現網站構建,而是引入當前IT領域最新的技術(如Ajax),使學生學會如何在較短時間內掌握一門新的開發技術。

(2) 按學生的實際水平和情況進行分組管理。學生在知識掌握和運用方面有一定的差異。有的學生具有較強的分析、理解能力,但是動手能力較差;而有的學生動手能力較強,但在寫作方面的訓練較少。不少的學生在接觸到自己不熟悉的領域時,感覺進入陌生的領域很困難,缺乏完成題目的信心。另外,很多學生由于認識上的問題,關心編程鍛煉而忽視寫作練習。針對這些問題,在組織管理時,要充分了解學生各自的特點,把不同類型的學生劃分到一個小組中,例如:在一個小組中以五個人為上限,進行合理組合和搭配使在一個團隊中既有具有較強管理意識的學生、編程能力較強的學生,又有一定寫作能力的學生。在管理小組時,讓每個人去嘗試其他小組成員的角色,讓他們從團隊中學習,既發揮各自的專長,又能全面培養軟件開發的才能。

(3) 項目實施和指導。采用定期檢查任務進度、召開團隊會議、討論問題等形式關注并檢查學生的工作情況。在時間安排方面,通過一個學期來實施整個課程設計,所有實踐不占用課程時間,學生利用課余時間來完成分配的任務。前期老師對如何開展工作進行指導,然后定期對學生的階段性成果進行檢查。根據學生所積累的問題的數量和重要程度不定期的做一些軟件開發知識的專題指導,如軟件編程規范、界面和數據庫設計、軟件體系架構等。在完成系統后,指導學生依據文檔規范撰寫實驗報告。針對在寫作過程中出現的條理混亂、表述不清等問題,通過講解相應的寫作模板和案例來加強學生的寫作訓練。最后,對學生提交的各種文檔采用分析、討論等方式進行評審和考核。

3教學實踐

在綜合考慮各情況的基礎上,以實驗項目的形式開展綜合課程設計的教學活動。設計的實驗題目涉及多領域的知識和工程背景。老師在指導過程中,運用引導、輔助等手段來充分發揮學生在實踐中的主導作用,加強創新能力的培養,讓學生充滿熱情地參與到系統開發,從中獲取知識和經驗。

(1) 引導學生進入課程設計

開始課程設計時,首先召集學生,建立小組聯系方式,確立項目的開發團隊。給小組成員講解綜合性課程設計的目的和意義、題目背景,以及所涉及的知識領域。大多數學生是第一次完成這樣較大的軟件開發題目,缺乏足夠的自信,老師需要通過鼓勵來幫助學生掃清心理障礙。剛開始學生對整個工作沒有明確的思路和規劃,因此要引導學生按照項目的開發方式進行規劃,包括時間安排、任務分配、確定重點、查閱資料文獻,等等。通過培養學生獨立查閱文獻資料的能力和對系統進行分析和設計的能力,使他們能獨立地思考問題,逐步擺脫對老師的依賴。

對于項目完成的成果,給出明確的規范和考核標準。在開始課程設計前需要向參加項目的成員介紹軟件開發需要建立哪些文檔,例如:需求規格說明書、概要設計說明書,等等,要求學生按照標準的軟件工程文檔來完成課程設計報告。概要講解有關的軟件開發工具,包括設計工具(MS Visio等)、開發環境工具(MS Visual Studio,Eclipse等)、測試工具(JUnit等)。這些工具的安裝、配置和使用要學生通過搜索Internet、查找圖書館資料來自學掌握。

(2) 培養創新能力

軟件工程教學如果僅僅在抽象的概念、術語和圖表上進行分析、講解,學生沒有直接的項目開發體驗,不了解真實用戶的需求,就很難發現在軟件開發中存在的問題,這樣也就限制了學生用新的思維或新的角度去思考問題。從很多IT行業的成功例子中可以發現很多優秀的人才在實踐中發現問題、解決問題從而創造了新的產品和技術,甚至開拓了一個新的市場或領域。例如,Google、Facebook、P2P軟件等都是從最初一點想法和實踐發展起來的。因此,在綜合性的課程設計中要充分考慮發揮學生自己的想象力,訓練學生的創新思維。

在綜合性課程設計中提出四種創新模式,通過不同的創新模式引導學生突破傳統和常規的思維方式,盡可能以創造性的方式去解決實踐中遇到的問題。

① 應用創新。應用創新以實際工程中的用戶需求為核心,以多領域相結合,強調軟件系統的實用性,例如:在指導學生確定題目時,把P2P網絡和信息檢索相結合提出應用軟件課題。

② 技術創新。開發一個具體的軟件系統需要各門課程,甚至是其他學科的知識,因此,掌握新的技術,并對多種技術進行融合創新,能極大地激發學生的積極性。例如:根據學生已掌握的操作系統知識,在實驗中結合多核技術擬定“基于多核實現矩陣并行運算”的題目。

③ 研究創新。研究創新強調問題驅動和研究導向,通過給出能激發學生興趣的研究問題,進行研討式分析和實驗。老師指導學生閱讀某個研究領域前沿性的論文,在論文的基礎上實現相關的算法和系統,在逐步積累的基礎上,對不足的地方加以改進,實現創新。

④ 管理創新。在實際的軟件項目開發中,管理比技術更重要。通過實踐要讓學生重視管理,學會管理,培養管理能力,實現管理創新。例如,在軟件開發中經常會出現各種變化,包括軟件需求、設計、源代碼等都會在開發過程中出現這樣或那樣的改變,學生通過在實踐中體會這些變化對軟件開發的影響,思考如何從管理的角度去解決這些問題,從而發揮創造性。

(3) 評價與考核

在實驗過程中要進行階段性評價,以討論的方式找出軟件系統和文檔中的問題。將文檔分發給團隊成員,每個人要對其他成員的工作進行分析和衡量,對程序代碼和各種文檔進行評估,提出自己的看法。通過討論以及批判性和創造性的思考,來強化學生之間的知識交流,提高其分析能力,鍛煉交流和溝通技能。老師在評價時要考察學生的開發進度、商討解決出現的技術問題,協調管理中的矛盾。在總結學生工作時要對學生作出指導,并給出改進建議。

考核方式主要是對學生開發的軟件系統和課程設計報告進行評分。在評分時,要綜合考慮學生的平時表現、提交的源代碼、課程設計報告,以及是否具有創新性。具體來說,考核分為三個部分:第一部分是軟件系統的需求分析,這一部分占 30分,主要根據文檔考察學生對系統的認識和分析能力;第二部分是軟件系統的設計,這一部分占30分,主要考核學生運用各種圖表和語言進行系統分解和設計的能力;第三部分是軟件系統的編碼和測試,這一部分占40分,主要考核學生的邏輯思維能力和動手能力。

4總結

當前本科生除了掌握基本的理論知識和技能外,還需要通過訓練學會如何運用各種知識來解決實際問題。綜合性課程設計以培養學生的綜合素質和能力為目標,以發揮學生主觀能動性為指導思想,注重學生在實踐過程中各方面能力的培養。通過開展軟件工程的綜合性課程設計,為學生建立起完成具體任務的團隊合作環境,使學生真正成為學習的主動者,讓學生組織項目團隊,擔任不同的角色,培養了組織和管理才能,提升了動手能力和創新素質。

參考文獻:

[1] 周波,鐘林飛. 軟件工程課程設計教學方法探討[J].計算機與網絡教學,2007(9):154-155.

[2] 劉智,劉加伶,閆河,李唯唯.數據庫課程設計的教學思路與實施[J]. 軟件導刊,2009(1):198-199.

[3] 龐曉瓊.案例驅動的數據結構課程設計教學改革實踐[J]. 計算機教育,2009(1):53-55.

[4] 唐仕喜.編譯技術可擴展式課程設計改革研究[J]. 計算機教育,2009(2):40-42.

[5] 張天寶,王攀峰.試論新型教與學的關系的建構[J].教育研究,2001,(10):38.

Teaching Practice of Comprehensive Course Design of Software Engineering

ZHU Da-yong1, ZHANG Xin-li2, LI Shu-quan1

(1. School of Software, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China; 2. Department of Math and Information, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610054, China)

Abstract: Comprehensive course design can effectively motivate learning interest of students, improve practical ability, and promote comprehensive quality. In this paper, we discuss the necessity of teaching practice of comprehensive course design and introduce the organization and assessment method of course design. Innovation modes of developing overall quality of students are presented through practice of teaching practice.

Key words: comprehensive course design, software engineering, teaching practice, innovation pattern