以能力培養(yǎng)為導向的《軟件工程》課程實踐教學研究

郭詠梅+張劍妹+韓冰

摘要：針對學生在軟件開發(fā)過程中操作不規(guī)范、實踐動手能力弱的問題，對《軟件工程》課程的實踐教學內(nèi)容、方法、實施過程和考核方法進行改革。闡述了分層遞進的實踐教學過程、案例驅(qū)動的教學方法和重視實踐能力的考核方法，使學生在實際項目開發(fā)過程中不斷提高基本工程能力和創(chuàng)新能力。

關鍵詞：軟件工程；創(chuàng)新能力；實踐教學

DOIDOI：10.11907/rjdk.171690

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2017）006-0212-02

0 引言

《軟件工程》課程是計算機科學與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎核心課程，重點講授軟件工程的基本概念、原理和方法，使學生不僅認識和理解開發(fā)大型軟件的基本方法和過程，而且學以致用，將理論知識運用到軟件開發(fā)的分析、設計、編碼和測試等活動中，基本具備解決實際問題的軟件工程能力[1]。但在實際教學過程中，普遍存在著一些問題：教學活動重理論輕實踐，重知識傳授輕實踐能力培養(yǎng)；實踐教學缺少對學生工程能力和工程素養(yǎng)的訓練，學生實際動手能力不足；學生分析建模、設計算法和編碼測試不規(guī)范，其專業(yè)能力與軟件產(chǎn)業(yè)界的需求往往存在較大的脫節(jié)，難以滿足社會和企業(yè)用人需求。為此，應用型高校《軟件工程》課程教學必須區(qū)別于科學型和工程型學校，要以培養(yǎng)軟件應用型人才為目標，以培養(yǎng)學生工程基本能力為導向，針對教學中存在的問題，對《軟件工程》課程的實踐環(huán)節(jié)進行改革，探索行之有效的教學方法和教學手段，改革實踐教學的實施過程，提高學生應用所學知識解決真實問題的工程能力和職業(yè)素養(yǎng)，適應經(jīng)濟社會發(fā)展對應用型人才的需求。

1 軟件工程基本能力分析

對于應用型軟件人才，其主要任務是將成熟的技術(shù)和理論應用到實際的生產(chǎn)和生活中，其培養(yǎng)的關鍵是強調(diào)對學生工程能力的培養(yǎng)[2]。在學生掌握《軟件工程》課程基礎理論知識的同時，重點培養(yǎng)以下基本能力：

（1）需求分析與系統(tǒng)設計能力。掌握軟件工程結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο蠓治觥⒃O計方法，能夠用規(guī)范的方法獲取用戶需求，并進行需求分析、概要設計和詳細設計；熟悉常用的軟件分析與設計工具，能夠描述系統(tǒng)的功能模型、數(shù)據(jù)模型和動態(tài)模型，設計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模塊實現(xiàn)算法和用戶界面等；能夠閱讀理解和撰寫系統(tǒng)需求規(guī)格說明書、概要設計和詳細設計說明書等軟件開發(fā)文檔。

（2）編程能力和測試程序能力。根據(jù)設計階段的設計方案，在某一特定的開發(fā)平臺上，應用軟件工程的技術(shù)和工具，編寫程序?qū)崿F(xiàn)軟件系統(tǒng)的功能并進行測試。要求學生熟悉一門高級語言編程語言，如Java、C++等，掌握軟件的編輯、編譯、運行和調(diào)試技術(shù)；遵循軟件工程要求的編程規(guī)范，養(yǎng)成良好的編程風格；掌握基本的軟件測試步驟、測試方法和常用的測試工具，能應用白盒測試和黑盒測試技術(shù)設計簡單的測試用例；能夠閱讀理解和撰寫軟件測試計劃、軟件測試報告等測試文檔。

（3）團隊協(xié)作能力和溝通能力。每個成員都要充分理解團隊合作的重要性，在具備個人工作能力和表達溝通能力的基礎上，能夠與小組成員分工合作，遇到問題能夠與成員討論協(xié)商，共同完成軟件項目開發(fā)。

2 軟件工程基本能力培養(yǎng)途徑

基本能力的培養(yǎng)要以課程知識為載體，通過一系列的教學活動來完成[3]。在教學過程中，以案例教學取代傳統(tǒng)的理論教學，強化實踐為主取代講授為主，精選實驗內(nèi)容、改進教學方法和考核方法，多方面密切配合，有效培養(yǎng)學生的軟件工程基本能力。

2.1 構(gòu)建分層遞進的實踐教學環(huán)節(jié)

《軟件工程》課程的實踐環(huán)節(jié)分為3個層次：案例解剖、課程實驗、課程設計。在整個教學過程中，由教師引導，從案例解剖入手，到分模塊的課程實驗，再到整體的課程設計，遵循學生的認知過程，讓學生由簡單到復雜，由模仿設計到創(chuàng)新設計，不斷提高學生的實際動手能力。

（1）案例解剖。在課堂教學過程中，教師緊緊圍繞一個典型的案例開展教學，將課程知識點與案例緊密結(jié)合，引導學生按照軟件開發(fā)的基本過程解剖案例，讓學生動手體驗案例開發(fā)各階段的主要活動。首先讓學生以用戶的身份實際操作應用案例，明確案例系統(tǒng)能夠完成的功能和具備的性能，然后教師引導學生以開發(fā)者的身份將系統(tǒng)的開發(fā)分為分析、設計、編碼測試3個主要階段，教師緊緊圍繞案例講解用戶需求獲取方法、需求建模方法和工具、系統(tǒng)設計方法、編碼規(guī)范、測試方法以及常用工具的使用，并讓學生動手模仿和驗證各階段的實際操作，讓學生真正看到一個應用系統(tǒng)是如何開發(fā)的，初步認識一個軟件項目的開發(fā)方法和過程，了解軟件項目開發(fā)流程和規(guī)范，養(yǎng)成良好的軟件開發(fā)習慣，加深理解軟件工程的基本概念、原理和方法在實際項目中的應用，建立初步的工程意識。

（2）課程實驗。根據(jù)課程的知識單元設計分模塊的實驗項目，主要類型包括設計性實驗和綜合性實驗，學生模仿案例的開發(fā)過程，舉一反三，以小組形式完成分模塊的課程實驗。例如面向?qū)ο箝_發(fā)方法實驗分為需求分析、設計和編碼測試3個主要模塊，學生以小組形式完成實驗內(nèi)容，小組成員分工合作，用面向?qū)ο蟮姆治龇椒ê筒襟E需求分析，建立系統(tǒng)的對象模型、功能模型和動態(tài)模型；然后通過迭代完成面向?qū)ο蟮脑O計，最后編碼實現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，設計簡單測試用例進行類測試和系統(tǒng)測試，撰寫需求規(guī)格說明書、系統(tǒng)設計說明書和系統(tǒng)測試報告。在實驗過程中，一方面綜合應用Java語言程序設計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理等前修課程的知識，將理論知識與實際應用相結(jié)合，培養(yǎng)學生的獨立思維能力和應用知識解決實際問題的能力；另一方面使用分析、設計和測試的常用方法和工具，進一步訓練學生分析設計能力、編碼測試能力和分工合作能力，培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)，促進工程能力的提升。

（3）課程設計。課程設計是在整個課程結(jié)束后開設的綜合性實踐項目，時間1周，采用分組形式，每組3～4人，完成一個比較完整的軟件項目開發(fā)。該階段聘請企業(yè)有開發(fā)經(jīng)驗的教師一起設計課程題目和內(nèi)容，講解企業(yè)開發(fā)環(huán)境、基本開發(fā)過程和管理活動，使學生在模擬的企業(yè)環(huán)境中，進行角色體驗，在企業(yè)教師和學校教師的共同指導下完成軟件項目開發(fā)。課程設計過程可進一步促進學生開發(fā)項目的規(guī)范性，提高其軟件工程應用能力、軟件項目開發(fā)與測試能力，訓練學生團隊合作精神，提高其工程職業(yè)素質(zhì)，為將來進入企業(yè)實訓打下良好基礎。

2.2 精選實踐內(nèi)容、強化實施過程

（1）實踐內(nèi)容選擇。案例、實驗和課程設計內(nèi)容要精心設計和準備，主要考慮3個方面： 一是實踐內(nèi)容要具有實際意義，與日常生活的應用緊密聯(lián)系，這樣能夠調(diào)動學生學習的積極性，讓學生在完成實踐的過程中體會到軟件工程知識在真實環(huán)境下的應用；二是要能夠綜合應用前修課程的知識，領會C語言程序設計、Java程序設計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理、算法分析與設計等在軟件開發(fā)過程中的應用；三是要考慮學生的接受能力，設計從簡單到復雜、從單項到綜合的實踐模塊，讓不同層次的學生都能完成一定的實踐內(nèi)容，讓基礎比較差的學生能夠完成簡單的實踐內(nèi)容，獲得成就感，讓學有余力的學生能發(fā)揮潛能，完成較為復雜的實踐內(nèi)容。

（2）實踐過程實施。案例的講解過程主要是在教師的引導下，對案例分解、講解，讓學生動手驗證需求建模、設計算法、編碼測試的過程，體驗軟件的開發(fā)方法和步驟。課程實驗以學生為主、教師為輔，充分調(diào)動學生的積極性，要求學生模仿案例，通過小組討論，設計完成實驗的各個模塊。課程設計在企業(yè)教師和學校教師共同指導下，模擬企業(yè)環(huán)境進行項目開發(fā)活動，以開發(fā)團隊的形式開發(fā)一個具有一定規(guī)模的實際項目，重點訓練學生獨立思維能力，提高學生的基本工程能力和工程素養(yǎng)。

2.3 注重規(guī)范訓練和工具使用

在軟件開發(fā)過程中，注重軟件工程標準與軟件工程工具的使用，重點培養(yǎng)學生的工程意識和規(guī)范行為。以基于UML的面向?qū)ο鬄橹鳎柧殞W生學會使用Visio 2010或者starUML等工具建立需求模型，畫出用例圖、類圖、時序圖等，熟悉常用的軟件體系結(jié)構(gòu)和設計原則，用流程圖描述功能模塊的算法。在程序代碼編寫過程中，統(tǒng)一標識符的命名規(guī)則，避免隨意命名的不良習慣，注重培養(yǎng)學生良好的編程規(guī)范。掌握基本的測試方法和測試步驟，學會運用常用測試工具完成簡單的測試要求，保證學生用規(guī)范方法和工具完成實踐的各個環(huán)節(jié)。

2.4 改進實踐環(huán)節(jié)考核方法

課程實驗和課程設計的過程都要注重小組成員的分工和小組協(xié)作，既要考核小組整個成果，也要考核小組成員的個人貢獻。課程實驗按教學內(nèi)容分為結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο髢蓚€實驗內(nèi)容，每個實驗分為需求分析、系統(tǒng)設計、編碼測試3個主要模塊，每個實驗具體評價內(nèi)容與比例為：軟件需求規(guī)格說明 30%，軟件設計文檔30%，模塊代碼和軟件測試40%。

課程設計環(huán)節(jié)的考核與《軟件工程》課程考核分開進行，有獨立的學分和成績，需求分析占20%，系統(tǒng)設計占20%，模塊編碼和測試方法占40%，課程設計報告格式和圖表規(guī)范占20%。

注重實踐環(huán)節(jié)的考核和管理，分階段進行評審，督促學生嚴格遵守開發(fā)計劃、需求規(guī)格要求和操作規(guī)范，是保證軟件高質(zhì)量的重要措施。

3 結(jié)語

作為計算機專業(yè)的核心基礎課程，《軟件工程》課程實踐環(huán)節(jié)對軟件應用型人才的基本工程能力培養(yǎng)起著重要作用。通過分層遞進的實踐教學環(huán)節(jié)，讓學生在學中做、做中學，理論和實踐緊密結(jié)合，真正領悟軟件工程抽象的理論方法在現(xiàn)實生活中的具體應用，從案例體驗到模仿設計，再到獨立設計和創(chuàng)新設計，從分模塊的實驗到簡單項目的完整開發(fā)，循序漸進地提高了學生分析和解決實際問題的能力，以及工程能力、團隊合作能力，使學生建立了規(guī)范開發(fā)軟件的工程意識。

參考文獻：

[1]劉強，陳越，駱斌，等.“軟件工程”課程教學實施方案教育[J].中國大學教學，2011（2）：41-44.

[2]檀明，張向東，許強，等.以能力為導向的軟件工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)[J].計算機教育，2010（21）：88-92.

[3]蔣宗禮.以能力培養(yǎng)為導向提高計算學科教育教學水平[J].中國大學教學，2008（8）：35-37.

（責任編輯：孫 娟）