面向對象分析與設計課程教學改革探索與實踐

張宏鳴++李書琴++王美麗++張曉婷++張陽

摘要：分析了當前高等院校面向對象分析與設計課程的教學現狀及存在問題，提出了該課程基于啟發式、項目驅動式、案例式教學方法下課程大綱、教學內容的確定，項目、案例的選取，實習、實驗的構建。在知識體系結構、教學方法、考核方式、教學資源建設等方面，探討了本門課程的教學改革思路。

關鍵詞：面向對象分析與設計；教學方法；案例教學；項目驅動

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2015）06-0093-03

面向對象分析與設計（OOAD）課程是軟件工程專業課程的必修學科。主要任務是在學生已掌握的面向對象程序設計語言的基礎之上，使學生們能夠深入理解面向對象方法的精髓和實質，全面了解面向對象分析與設計相關領域的主要研究內容及關鍵技術，包括面向對象的需求建模、面向對象的系統分析、面向對象的系統設計及設計模式、軟件架構和軟件構件技術等內容[1-4]。

面向對象分析與設計是現代軟件企業廣為采用的一項有效技術[5]，由于其較強的理論性與實踐性，歷來是教學的難點。掌握面向對象分析與設計原理和技術對軟件開發有著重要的指導作用。高校是承擔軟件人才培養的主要場所，但長期以來，一個不爭的事實是，IT用人單位常常對剛進入工作崗位的畢業生不滿意，他們認為學生在學校里并沒有為自己將來所從事的工作做好必要的準備，而教育界也意識到存在的問題，采取措施進行教學改革。面向對象分析與設計課程教學改革的一個主要方向是使課程的教學、實踐等環節與現實軟件開發中的情形更加相符。

一、面向對象分析與設計課程現狀

面向對象分析與設計方法是目前軟件開發的主流方法，它是軟件工程人才必須掌握的基礎知識和必備的能力[6]。可以說OOAD是軟件系統開發中最能體現從業人員創新思維以及其技術精髓閃光點之處[7]，而與這門課程在軟件行業的重要性形成鮮明對比的是，目前OOAD課程教學體系與模式已然落后。由于軟件工程專業2008年開始建設，該課程目前已完成08、09、10、11級軟件工程專業，10、11級電子商務專業講授，教學體系、師資隊伍、教學資源亟須完善。理論講授如何和項目實踐相關聯，學生的學習興趣和積極性如何提高等等，教學改革迫在眉睫。

隨著教學的不斷深入，通過對國內多個高校面向對象分析與設計課程設置和教學目標運行的調查，結合社會對人才需求和該課程人才培養目標的分析，發現課程存在如下問題：

1.教學內容有待完善，缺乏相對應的教學方法和手段。教育教學內容的制定，只針對了課程本身，沒有很好地注重學生解決實際問題的能力，對面向應用的要求認識不足，過多重視理論教學，弱化了技術應用和實踐能力培養，缺少面向對象思維培養，從而導致學生分析和設計能力提升較慢，更多地停留在基礎知識和基本的應用層面。

2.教學資源匱乏。多媒體輔助教學是一種非常有效的現代化教學手段，是現代教學改革的方向之一[8]，由于課程開設時間較短，課程教材、多媒體課件、參考資料不足，建立配套的教學資源，提供網絡教學交流手段，提供教學效果和教學水平方面開展的工作還不夠，不能很好滿足教師備課、課程教學和學生學習的需要。

3.實驗教學環節有待完善，缺乏設計性、綜合性、應用性實驗項目。實驗教學環節，只針對章節所學內容進行實習，而對綜合應用、實際問題的解決缺乏有效的實驗教學內容和教學環節。

4.教學手段和方法較單一。目前《面向對象分析與設計》課程僅僅完成了對相應的教學課件、教案、講義的建設，在教學方法、教學手段、網絡教學平臺上還需要進一步探索和研究。

5.考核與評價方式單一，缺乏整體考核體系。目前采用單一考試成績作為評價課程學習的主要依據。只注重知識考核，缺乏教學過程考核，應建立健全考試系統，實現知識學習和能力培養相結合的考核方式，使考核更加合理、公平、公正。因此，我們積極進行新的教學體系和教學方法的改革。

二、面向對象分析與設計課程改革的探索

針對課程目前的實際情況，進行面向對象分析與設計課程改革時，既要照顧到課程基礎理論，又要照顧到分析與設計技術的新動向，因此我們在以下方面進行改革。

1.提高師資隊伍水平，建設結構合理的課程組。師資隊伍是課程建設的基礎，一流的師資才能保證有一流的課程，按照多年在其他課程中的教學經驗[9]，成立以課程負責人任組長，長期從事該門課程教學的主講教師為成員的課程小組，課程小組成員必須具有職稱梯隊、學歷梯隊、專業及年齡結構合理的特點。同時課程小組負責研究課程的目標及課程體系，制定教學大綱及教學計劃，設計教學方案及教學過程，開展教學研討，監督教學質量和效果，集中解決教學中出現的問題。課程小組成員針對課程情況，不定期地外出考察，參加教學研討會，或進高校、公司、企業進修，了解國內外面向對象分析與設計課程的教學、應用的現狀、學科發展動態及社會人才需求，與時俱進地完善教學體系，修訂教學大綱。

2.更新教學內容，改善教學組織方法，構建合理的教學、實驗架構。在教學組織和課程講授過程中引用先進的教學理念，利用網絡技術、多媒體技術進行輔助教學，提高教學質量和效果。不同的教學方法和教學手段在不同章節合理搭配，揚長避短。教學組織方法如下：（1）不斷更新教學內容、完善教學過程、提高學生能力。課程組制定并規范了教學內容，制作電子教案，并及時進行更新。同時，任課教師根據學生的實際情況課前做適當調整，各教師間定期交流、相互聽課、優勢互補。（2）根據教學情況，結合課程特點，以案例為基礎，以實踐為導向來組織教學。《面向對象分析與設計》是一門理論與實踐并重的課程，Java語言程序設計、數據庫原理與應用、軟件工程、Web程序設計等課程是其先修課程。本課程對學生對項目的實踐能力要求較高，通常要求學生開課前要具備一定的項目開發經驗，這樣學生在問題的理解和掌握上會更加準確。在近三年的授課過程中，課程組還發現僅僅擁有項目開發的經驗還不夠，如果能夠跟進項目，對項目進行不斷的更新和升級對OOAD的理解起到更加重要的作用。因為在項目功能增加、系統邏輯變復雜的過程中，學生很容易發現自己編寫的程序存在的問題，更加深刻地理解OOAD及其使用方法。但由于教學條件的限制，大部分學生在本課程前并沒有參與過項目的開發，因此課程的教學方法顯得尤為必要。教學過程中啟發式教學、項目驅動教學、案例教學貫穿始終。啟發式教學主要用在問題的提出部分，或引出解決方法部分。如：什么樣的表示方法易與不同領域的人員溝通，引出UML；怎樣表達對象的調用順序，引出順序圖等。endprint

項目驅動教學法[10]是指在教學中引入若干個項目，按照實際軟件開發中的方法與步驟展開教學。課程組目前主要采用兩個項目貫穿課程始終，3～5個學生為一組，該分組保持在教學的各個部分。首先進行系統設計編碼，在教學過程中根據課程進度，進行面向對象的分析與設計，實習過程中進行修改。一個是學生信息管理系統，一個是綜合教務管理系統。學生管理信息系統要求具有課程查詢、課表查詢（分別按班級、教師、教室）、選課、成績查詢等基本功能。學生對系統較熟悉，因此對問題域的了解較清楚。這個項目實際上是使學生能夠利用面向對象分析與設計的知識來解決熟悉領域的問題。綜合教務管理系統在學生信息管理系統的基礎上增加教師模塊和管理員模塊，使管理員能夠排課、查詢課表（同學生），教師模塊能夠提交成績，生成多種報表。該項目是在前一個項目的基礎上完成的，使學生能夠在原有基礎上進行系統更新和維護，總結接口、類、屬性、方法設計的缺點和漏洞，體會和理解面向對象分析和設計方法的作用。

案例教學[11-13]是由美國哈佛法學院前院長Langdel于1870年首創，后經哈佛企管研究所Doham進行推廣，并從美國迅速傳播到世界許多地方，被認為是代表未來教育方向的一種成功教育方法。20世紀80年代，案例教學引入我國[14]。課程主要案例及分析過程中讓學生通過分組討論完成，應用場景如下：面向對象分析部分采用降雨侵蝕力工具軟件為案例，該工具是利用“水量計”記錄的降水數據，進行統計分析，獲取次降雨次數、次降雨總量、次降雨歷時、次降雨平均雨強、次降雨能量、最大30分鐘雨強、降雨侵蝕力。該案例是學生沒有接觸過的專業領域，對問題的理解需要通過與領域專家進行交流，同時代碼編寫不多，又能說明OOAD中的相關問題。基于該案例，完成對問題域的分析，繪制用例圖、類圖、順序圖、通信圖、活動圖、包圖。最終將學生提交的分析模型進行課堂分享，選取1組學生完成較好的進行講解。源碼及分析模型的參考供學生下載、討論和學習。面向對象設計部分將前期分析作為設計的基礎，按學生所學先修課程及自身語言掌握情況，將學生分為6組，分別為C++、Java、C#、JSP、ASP.NET、PHP進行設計。根據該案例，將采用C++編寫的程序從問題域部分、人機交互部分、控制驅動部分、數據管理部分、構件與部署部分分別講授面向對象設計的內容和相關方法。

3.構建網絡教學平臺，為學生提供豐富的學習空間。搭建網絡平臺，將教學課件、教案、實習作業、習題、優秀作品、源碼等提供給學生參考。增加課程相關內容的輔助信息，對課堂知識進行擴充，為優秀學生提供更加廣闊的平臺，同時學生亦可選擇自己感興趣的內容進行自我提高。提供可在線答疑的師生交流平臺，為學生關心的重點、難點問題進行講解和說明。

4.強化平時考核，淡化期末考試，增加課程后期實踐教學環節。學生的分析和設計能力是無法通過期末考試的一張試卷所反映出來的，所以學生的平時考核尤為重要，平時考核可以占到最終成績的30%，由作業、實習實驗效果和項目講解組成，其中本課程的設計模式部分可由學生分組進行講解，然后老師點評、補充完成，根據學生完成的效果給分。這種形式使學生對設計模式的理解更加深入，能夠理論聯系實際。

為了鞏固學生學習效果，在大三暑期增加校企實訓的實踐課程，課程將企業指導教師引入學校，按照企業軟件制作的標準過程，對系統進行分析、設計和編碼，使學生能夠將理論盡快地應用到實踐中。目前已完成08、09級的實訓，學生對課程內容、課程在企業開發中的應用掌握得較好，同時對授課方法也反映較好。

5.編寫符合教學要求和目標的實習指導書。實習指導書是知識鞏固的重要途徑，是促進教育教學改革與發展，提高高等教育教學質量的重要方面。基于此，編寫合適的實習指導書，將新的教學理念和教學思想、學科發展方向融入到教學中去成為了課程建設亟待解決的問題。《面向對象分析與設計》實習指導書經過3次修訂，于2012年9月投入使用，目前效果良好。實習指導書主要包括Rational Rose的使用；繪制用例圖、類圖、順序圖、通信圖、活動圖、包圖；研究生培養管理系統的分析和設計過程。

三、結語

經過3年的《面向對象的分析與設計》課程建設，目前已經基本形成了合理的職稱梯隊、學歷梯隊、年齡梯隊，課程體系已經具有客觀性、科學性和可操作性。考核體系完善，能夠激發作為學習主體的學生的學習積極性，鼓勵學生的個性發展，培養學生的創新意識和創新能力，為培養全面的專業人才打基礎。網絡教學平臺提供了教學團隊之間教學信息共享和交流，為學生知識擴展、自學、互動提供了有效的技術支撐，為教學實施提供了保障機制。在進一步的工作中，我們按照精品課程的標準，進一步完善課程的教學資源，將教學視頻、教學案例庫組織完成，完成更加全面的教學資源建設。

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