軟件復用技術課程教學改革

吳春雷　張國平　朱連章　崔學榮

摘要：軟件復用技術是中國石油大學（華東）軟件工程專業為大三學生開設的一門專業核心課。文章針對課程教學與實踐中存在的問題，提出基于項目案例的教學方法改革，組建以學生為主體的敏捷項目團隊，進行基于IBM RTC平臺和Scrum敏捷過程的系統性、規范化實踐訓練。

關鍵詞：軟件復用；軟件過程；Scrum；教學方法

文章編號：1672-5913（2013）07-0042-04

中圖分類號：G642

0 引言

軟件復用（Software Reuse）是將已有軟件的各種有關知識用于建立新的軟件，以縮減軟件開發和維護的花費。軟件復用是提高軟件生產力和質量的一種重要技術。當前被認為可復用的知識非常廣泛，包括領域知識、需求規格、設計決定、體系結構、程序代碼、測試用例等軟件生命周期各階段的成果。軟件復用能力已成為衡量一個高級軟件人才的重要指標，因此中國石油大學（華東）在軟件工程專業的第6學期開設軟件復用技術課程，將其安排在軟件工程概論、軟件設計與UML、高級程序設計、軟件架構與開發實訓等課程之后，目的是使學生在掌握軟件工程理論、軟件設計方法、軟件開發語言以及接受完整的軟件開發訓練之后，在更高層次上掌握軟件復用的理論和技術，提升綜合實踐能力。軟件復用技術課程在軟件工程專業課程體系中占據重要位置。

軟件復用技術課程從軟件工程發展的角度出發，涵蓋第3代軟件工程——軟件過程工程與第4代軟件工程——軟件構件工程理論與關鍵技術，以軟件過程和基于構件的軟件開發為核心。之前該課程以課堂教學為主并配以一定的章節實驗，鞏固學生所學的理論知識。這種傳統的教學方式不利于學生工程實踐能力的培養，沒有達到課程定位和培養目標，存在以下問題：

①教學重理論而輕實踐，脫離實際項目背景，造成復用理論的講解空洞乏味；

②“灌輸式”教學把學生置于被動位置，使其缺乏學習興趣和參與熱情；

③實踐內容簡單獨立、不連貫，對學生面向復用的軟件過程訓練不完整、不系統；

④考核評價標準單一，導向性不強。

為解決這些問題，我們從2009年開始對教學方法進行改革與實踐。目前，在國際工程教育領域流行的CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）的理念是“做中學”原則和“基于項目的教育和學習”教學法的集中體現，符合軟件人才面向復用的工程能力培養要求，能夠在軟件復用技術課程和實踐環節得到落實。因此，我們借鑒CDIO理念，圍繞提高學生面向復用的工程能力培養這一根本目的，在課程中采取項目案例驅動教學，基于目前流行的敏捷軟件過程理論和IBM RTC技術平臺組建以學生為主體的敏捷開發團隊，進行完整的開發實踐訓練，并取得了良好的效果。

1 基于可復用項目案例的教學

軟件復用知識不同于經典學科理論，它是由軟件大師在工程實踐中總結和提煉而成。教師在沒有工程實踐環境的課堂上直接講授復用理論，不易使學生達成共鳴，反而會變成空洞的說教。因此，我們探索并實施基于可復用項目案例的教學，遵循“軟件工程理論來源于實踐，在實踐中還原”的指導原則，把知識點融入項目開發過程，圍繞案例介紹復用理論，增強學生的學習效果。

1.1可復用項目案例設計

可復用項目案例的設計以及圍繞案例的復用知識的組織方法是影響該課程教學效果的關鍵。該課程案例不同于一般的軟件項目，它要求兼具“基于復用的開發”和“面向復用的開發”2種價值功能。前者指案例項目的開發可以基于已有的可復用組件，使學生掌握新項目構建時所采用的各種復用理論和方法；后者指本次開發還要面向未來潛在的復用，開發出來的產品和開發過程中的各類工件除了要滿足目前需求外，還應該具有可復用特征，使學生掌握可復用組件自身的開發理論和技術。通過實踐總結，我們確立了該課程案例設計應遵循的原則。

1）案例具有可復用性，支持“基于復用的開發”和“面向復用的開發”，在相關領域內具有廣泛的復用價值。例如，我們設計的“庫房供應鏈系統”案例既能單獨開發并被部署為可運行的庫房系統，又可在上下游企業的供應鏈系統中復用開發，同時在倉儲管理領域也具有廣泛的復用空間。

2）案例要盡可能覆蓋復用課程的所有知識點并具有一定的開發工作量，使學生在一個案例中能夠利用分析設計、編碼測試、基于構件開發和軟件過程管理等復用知識。

3）案例要有通用的業務背景，既具有實用價值和吸引力，又便于學生理解。

經過3年多的總結積累，我們已形成1個包含10多個可復用項目案例的資料代碼庫。該數據庫包括完整的文檔和程序組件，使得學生不必每次都從零開始，而能夠站在一個較高起點上進行學習實踐。

1.2學生敏捷項目團隊組建

軟件復用技術課程的理論內容較抽象，加之“灌輸式”教學使學生成為知識的被動接受者，導致學生難以產生學習興趣，學習效果較差。因此，我們以學生為主體組建項目團隊，采用全員參與、角色扮演、協作學習的形式，讓學生成為認知的主體和知識的主動建構者。

有別于軟件設計類課程的做法，軟件復用技術課程學生項目團隊的組建要求更高。軟件工程過程是該課程的核心內容之一，而不同的過程模型需要不同的團隊形式，因此我們基于IBM RTC平臺和敏捷軟件開發過程Scrum的要求建立學生敏捷開發團隊。在該團隊中，我們倡導成員之間緊密協作和面對面溝通，以使團隊能夠更高效地交付新的軟件版本并很好地適應新的需求變化。

參照企業模式，以學生自愿為原則，我們把學生按照5～6人的規模組成敏捷項目團隊。團隊設有產品負責人、Scrum主管、產品構建員、團隊成員4類角色，要求每個人在完成自己職責的前提下進行協作，最終使每位成員都成為具有跨職能技能的人才。教師在其中承擔總監職責，指導每個團隊的實踐過程，監督團隊運作情況。我們組建的學生敏捷項目團隊結構如表1所示。

2 基于IBM RTC的軟件過程實踐

軟件復用技術課程之前的實踐內容較為簡單獨立，一般為各知識點對應的小型實驗，實驗內容相互不連貫，而且沒有采用完整的軟件過程（如瀑布模型過程、RUP過程、敏捷Scrum過程等）管理控制，這也是面向復用的工程能力培養的一個薄弱環節。我們認為解決問題的關鍵是進行實踐教學流程建設，要以某個軟件過程為主線建立項目開發驅動的實踐教學完整流程，使學生在近乎真實的場景下進行開發，實踐能力得到系統連貫地培養。

IBM RTC是一個嶄新的基于Jazz的軟件交付協作平臺，它為團隊開發提供了基于上下文的實時團隊協作能力、自動化的任務和工件流轉機制，并具有全生命周期的可追蹤性。透明的基于Scrum的團隊開發流程、計劃、記錄文檔和報告等功能，非常適用于高效的團隊協作開發。IBM RTC內置的Scrum軟件過程模板包含迭代式軟件開發、兩層項目規劃、整體團隊協作和持續集成等多項流行的最佳實踐，是一個目前比較先進的基于敏捷思想的軟件過程平臺。我們定制的以項目開發過程為主線的基于IBM RTC Scrum過程的軟件復用課程實踐流程如圖1所示。

該流程分為項目啟動、項目實施和項目收尾3個階段，其中項目實施階段又細分為精化和構造等多個迭代過程。該流程對各階段的任務、里程碑和文檔進行詳細規定，便于學生掌握。在項目構造階段，我們采用基于構件的軟件設計與開發技術，包括對COM/DCOM、EJB、CORBA和Web Services等組件模型的理論探討，另外還選擇EJB模型用于開發實踐。

3 多層次、多角度的考核評價

考核評價是課程的重要組成部分，科學合理的考評機制不僅體現公平原則，還是有力的教學指揮棒。過去單一的考評方法無法體現工程能力的優先引導作用，因此我們在該課程中探索出“兩個層次、三項內容”的多層次、多角度考評方法。

“兩個層次”指團隊內部評價和團隊整體評價。團隊內部評價指項目負責人對成員進行評價打分，確定每個成員的分數和排名；團隊整體評價是教師對每個敏捷團隊進行考核打分。最后，每個學生的課程成績根據團隊內部評價分數和團隊整體分數得出。“三項內容”指從團隊提交的產品代碼、文檔資料和過程表現等3個角度進行評價。其中，產品代碼要求能夠實現項目規定功能和性能，能夠脫離開發環境而正常運行，要求代碼規范、界面美觀，該項占總成績的50%；文檔資料要求根據Scnma過程的規定產生各種必需的文檔，該項占總成績的30%；過程表現考評團隊、個人的表現和迭代等過程的健康狀況，該項占總成績的20%。

4 結語

面向復用的案例驅動教學和基于IBM RTC Scrum敏捷過程的完整項目開發實踐流程自2009年實施以來，已使中國石油大學（華東）3屆軟件工程專業的200多名大三學生受益。學生掌握大量的軟件復用理論和關鍵技術，提高了工程實踐能力，這些都在學生就業率和科技大賽獲獎數量上得到體現。根據學校就業中心統計數據，軟件工程專業近3年的就業率呈現穩步上升趨勢，分別為2010年77.38%、2011年90%和2012年93.75%。另據所在計算機學院學生工作部門對學生科技大賽獲獎情況的統計，軟件工程專業學生近3年在科技大賽上的獲獎數量明顯提升，共計27項。

我們將在此工作基礎上，進一步完善教學案例和優化實踐流程，將軟件復用技術課程與軟件工程其他課程進行對接融合，充分發揮軟件復用技術課程在高素質軟件人才培養中的重要作用。

（編輯：宋文婷）