基于案例的《軟件工程》課程教學改革

吳艷

（浙江工業大學之江學院，紹興312030）

0 引言

《軟件工程》是本學院計算機和軟件工程專業的一門重要的專業課，開設時間是在大三的上學期，也是一門承上啟下的核心課程。《軟件工程》既能鞏固和拓展已學的《面向對象程序設計》、《數據結構》、《數據庫》等專業核心基礎課程教學內容，又能為后繼的專業實踐課程，如《Web 系統分析與設計》、《移動應用與開發》、《物聯網技術與開發》等，提供開發方法和思路。此外，《軟件工程》課程也是考研和軟考的主要專業課。因此，《軟件工程》課程教學質量直接影響到后繼課程教學、專業拓展以及學生就業。

1 《軟件工程》課堂教學中存在的問題

作為《軟件工程》課程的主講教師，雖然在每輪的課程教學中都會根據學生的實際情況進行調整；但是，隨著課程的重要程度逐步提升，傳統的《軟件工程》教學方法已經滿足不了課程發展的需求，具體體現在以下幾個方面：

（1）課程大綱滿足不了課程發展的需要

課程原教學大綱主要介紹傳統的軟件工程方法學和面向對象方法學。受課程課時的限制，兩種方法的講解只能“重理論，輕實踐”。此外，大部分學生不能理解開發過程之間的銜接，因而不能保證開發的持續性和一致性。

（2）教材中實例缺乏系統性和完整性

①缺乏完整的案例貫穿課程教學，因而不能系統、連貫地引導學生展開探索性學習。

②許多教材后的習題類型單一，不能較好體現知識的循序漸進的演進過程。

③實例間沒有關聯或少關聯，缺乏完整性和持續漸進，不能完整地體現軟件開發過程。

（3）實踐重模仿、輕創新

在課程的實踐環節，無論是實驗課還是課程設計，主要的教學方法是“老師做，學生模仿”。雖然，學生在模仿過程中能切身體會軟件開發過程；但是，總體來說，還是擺脫不了被動的學習，從而一定程度上抑制了學生創新思維能力。

（4）實踐環節缺乏過程監督和階段性文檔總結

由于課時限制，教師在課堂上只能對學生跟進的操作進行點評和提示，無法掌控項目開發進度和質量，更不用說及時給出實踐指導。此外，學生在開發過程中不重視文檔編制，缺乏或不重視階段性文檔總結。更糟糕的是，會影響師生之間的溝通。

（5）實踐重實現，輕設計和規范

大部分學生認為計算機軟件專業的學生學習目標就是要學會編程，只要程序運行結果正確，根本不考慮程序是否易理解、易修改、易維護和易擴展。因此，會忽視在分析和設計階段建立嚴謹的邏輯模型，結果最終實現的編碼不能滿足項目需求的要求。

（6）課程考核重理論，輕實踐

課程大綱中確定的考核包括三部分：期末考試成績占總成績的70%、平時成績（可以是作業、實驗，也可是項目）占20%、考勤得分占10%。從考核比例可以看出，這種考核方式不能如實反映學生實際綜合分析能力和實踐能力。

2 課程教改

2.1 課程教改目標

課程教改以案例實施為背景，以案例開發過程（分析、設計、實現和運行）為載體，培養和提升學生開發軟件項目的綜合專業知識、文檔編制技能以及團隊協作意識。課程改革目標主要體現在以下幾個方面：

（1）通過案例驅動課堂教學，促使學生利用面向對象方法循序漸進開發軟件項目；

（2）培養學生工程素質和職業素養；

（3）通過課程教學的重構，引導學生自主、可持續性學習；同時，也提高教師組織、引導和應變能力。

2.2 課程教改方案設計

課程教改需要從專業培養目標、應用型大學性質以及就業需求出發，調整原有的培養計劃進行調整、修改課程大綱、設計案例、重置教學和實驗內容、選取合適的教學方法和手段、完善課程考核制度等。具體教改方案的設計主要體現在如下幾個方面：

（1）修改課程大綱，精煉教學內容

為了解決原大綱中課時短缺問題，之前的課程教學也在不斷調整，如在課程教學中講解傳統工程方法時，主要敘述如何在軟件生命周期的各個階段建立項目邏輯模型，學生則在課余建立相應階段的邏輯模型，在期末完成項目的編碼；在課程大型實驗時，學生利用面向對象方法進行同一項目的軟件開發。對于一些能力強的學生，學生能跟上教學節奏，但是這種教學方法對學生自身素質的要求比較高，從而整體教學效果并不理想。

再者，學生已修的《程序設計語言》和《數據結構》課程都采用的是目前主流的面向對象技術，傳統的軟件工程方法中的許多原理、原則和啟發性規則在面向對象軟件工程中仍然適合。因此，修改后的課程大綱是介紹面向對象軟件工程的方法學、原理、啟發性規則，以及面向對象開發過程等主要課程內容。

（2）設計案例，搭建教學框架

根據新大綱的要求，就需要設計貫穿整個教學內容的實際案例，換一句話，就是使用案例驅動理論教學，案例需求在經過面向對象分析、面向對象設計以及面向對象編程之后，最終生成實現代碼。案例作為一個軟件項目，既能作為教學內容；又能作為課程考核內容，直觀體現課程教學成果和效果。

因此，案例的設計直接影響課程教學過程和結果，設計案例的過程如下所示：

①選取合適的課程教學案例。具體的要求是案例規模不要太大；已有類似應用，可以作為開發的原型模型；采用主流的開發方法和技術實現案例項目。

②案例的實踐與課程理論教學的銜接。首先做階段性銜接（各個開發階段完成相應的邏輯模型）；然后，再根據具體的教學進展做細節調整，例如在每個階段結束時安排階段性總結，團隊成員可以介紹案例進展情況，教師也可以適時進行指導。

③形成團隊實施案例。原則上是自由組隊，5 人一組，由一人（案例項目負責人）進行分工：3 人進行軟件開發，1 人負責文檔編制，1 人負責案例分析PPT 講解。考慮到案例實施的有效性和完整性，團隊成員會做調整（主要開發成員不得超過2 人），各團隊綜合能力基本均衡。

④案例實施成果將納入到課程考核中。項目團隊成員之間分工要明確，考核成績也要有所區別。重置課程考核的比例，其中，期末考試成績占50%、案例項目實施成績占40%，課堂考勤得分占10%。

（3）編制教材，支撐案例開發

案例驅動教學中教材的組織順序就是軟件項目實施過程。在案例實施中，對于重復的操作避免教材內容的重復，但所授知識是“必需、夠用、重點強調，且能溫故知新的”。

圖1 魚骨圖描述的教材結構

圖1 中魚骨圖的右端魚尾表示學習《軟件工程》課程必須具備的專業知識；左端魚頭代表最終課程教材；魚骨圖的上方是教材結構圖，教材由4 篇內容組成，用大骨表示，小骨則表示每篇中的章節；魚骨圖的下方表示教材進展過程中課堂教學需要達到的階段性教學目標，也是案例項目開發進程的體現；貫穿整個教材的魚脊梁就是案例，教材中的案例是《機票預訂系統》項目。

（4）以學生為中心，組織課堂教學

課堂教學主要以學生為主，教師穿插講解面向對象軟件工程方法、原理及工具。例如，教師講解了面向對象開發中涉及到三個模型：對象模型、功能模型和動態模型以及建模過程，學生則完成建模過程，在這期間，需要團隊成員之間的溝通以及教師和團隊的溝通。階段性任務完成后，學生需要組織討論（完成階段性總結PPT）、評價階段成果（階段文檔），在教師和團隊達成共識后，進入下一個階段的學習或開發。

（5）監督教學進度，建立課堂評價機制

案例實施監督要貫穿課程教學始終。為了保證案例實施按照之前設計的預期效果進行，教師要會預判教學中可能出現的問題，并給出問題的解決方案。如果遇到不能立刻解決的棘手問題，可以課后解決以確保課堂教學持續性，課程內容按授課計劃進度進行。

課堂評價機制是案例教學質量把關的最后一個環節，是課程教學一個重要組成部分。課堂評價既能肯定團隊階段性成果，又能記錄課堂案例沒能解決的問題；此外，能反饋課堂教學中存在的不足。有導向的課堂評價能促進教學改革，增進師生以及教師之間的交流，對課程教學有決策和鑒定功能。

3 結語

由學院軟件工程16 實驗班承擔《軟件工程》教改的試運行任務。全班36 人，課程考核成績分布如圖2所示，其中，案例實施成績分布如圖3 所示。

圖2 《軟件工程》課程成績分布餅圖

圖3 課程案例實施成績分布餅圖

從分布圖中可以看出：學生參加項目實施的積極性比較高，分析和設計能力有明顯提高；學生重實踐，輕理論教學。《軟件工程》的三要素是方法、工具和過程，而方法是完成軟件開發的各項任務的技術方法，為軟件開發提供“如何做”的技術。再者，理論對實踐具有指導作用。因此，課程教學中不能忽視理論教學，使之融于實踐教學之中。