基于創新教育的“軟件工程”課程教學研究

余員琴 張弘華 彭姣麗 李晨 韋榮堂

摘? 要：現已進入知識密集型軟件開發時代，“軟件工程”課程教學效果優劣對軟件工程本科學生從事IT工作及軟件開發質量有著重要的影響。依據軟件工程本科專業人才培養方案、學科前沿發展和學生就業去向，結合長期一線教學實踐經驗和現代化教學技術手段，從優選教材、優編課程內容、精設教學過程、精用教學方法、構建網絡課程教學平臺、嘗試雙語教學等多視角探討該課程資源和教學方法。實踐證明其教學效果較佳，以供其他課程教學借鑒。

關鍵詞：創新教育;軟件工程;教學內容;教學方法

Abstract：Now it has entered the era of knowledge intensive software development. The teaching effect of “Software Engineering” course has an important influence on IT work and software development quality of software engineering undergraduates. According to the software engineering undergraduate professional talent training plan，the forward development of the discipline and the orientation of studentsemployment，combined with long-term experience of first-line teaching practice and modern teaching techniques，the course resources and teaching methods are explored from multiple perspectives，such as optimizing teaching materials，optimizing course content，refining the teaching process，intensive use of teaching methods，building a network course teaching platform，and trying bilingual teaching. Practice has proved that its teaching effect is better，for other courses as teaching reference.

Keywords：innovative education;software engineering;teaching content;teaching method

0? 引? 言

近年來，各高校逐步實施創新教育。以首都師范大學為例，該校全面制定和實施了“大學生科研創新能力培育計劃”，以《本科生科研創新工作管理辦法》《校內創新實踐訓練基地建設管理辦法》《創新學分認定辦法》等一系列管理制度為保障，部門協同、層次遞進，緊密圍繞學生實踐創新能力訓練環節，形成了“實踐動手能力和科研創新能力雙融合”機制。

近年來，計算機技術快速發展及應用多元化，軟件數量、規模和復雜度成指數倍增長，因此，為了促進軟件產業的健康發展，必須有一套科學、合理的軟件管理和技術手段來保障軟件項目的順利實施，保障軟件客戶權益最大，使得軟件更好地服務于社會，基于上述需求，“軟件工程”課程順應應時代要求出現了。

湖南交通工程學院（下文簡稱交工學院）2016年申報軟件工程本科專業成功至今，“軟件工程”課程成為該專業的核心課程之一，也是相近工程專業學生學習和了解工程項目開發知識的主要課程，也是我國很多高校計算機科學及相關專業碩士、博士學位入學考試的主要專業科目，也是我國軟件工程師中級、高級考試重要的考點，更是IT行業確保軟件質量、數量的必備技術支持。AI時代的到來，隨著軟件智能化、個性化、規?；l展，進行“軟件工程”教學內容的優化和教學方法的改革是大勢所趨。

1? “軟件工程”課程的特點

“軟件工程”課程內容抽象難懂，更新快，是集理論性、專業性、工程性、實踐性的一門專業核心課。其內容涵蓋數據科學、工程學、認識學、人工智能、社會學等多學科交叉技術領域。與計算機語言類課程有很大不同，語言類課程主要與“機器”交互，而“軟件工程”課程是與“機器”和“人”一起交互作業。由于學生前幾學期只是學習和操作過語言、算法課程的理論、實踐、課程設計，難以將編程思維向項目思維轉變，再加上缺乏實戰項目經驗，導致學生學習起來有一定難度。因傳統方法學和面向對象方法是現今使用最廣泛的兩種軟件工程方法學，在這兩種開發方法學中，每一個開發階段都包括大量的原理、方法、技術、工具，其課程內容繁雜交替，理論與技術方法繁多，相關概念抽象，學習起來較難。

2? “軟件工程”課程教學的優化

2.1? 優選教材和優編教學內容

優選教材影響著教學質量和教學效果，教材是教學資料和精設教學內容的主要來源，至今，“軟件工程”的教材有幾十種，五花八門。研究分析我國近五年來軟考中、高級考試大綱要求，依據交工學院軟件工程本科專業人才培養方案和對比研究其教材的內容體系、教學目標及市場對軟件工程人才的培養要求，選呂云翔主編的普通高等教育軟件工程“十二五”規劃教材《軟件工程——理論與實踐（附微課視頻 第2版）》，作為我校軟件工程本科專業課程教材，另優選4本參考教材供學生課外自主學習?；趦炦x的課程教材提供的教學內容體系，優編教學內容由以下“10+1”個教學模塊組成：軟件工程導論（2課時）、面向對象軟件工程（8課時）、軟件設計模式（10課時）、軟件分析與建模（10課時）、軟件質量保證與測試（10課時）、軟件項目管理（10課時）、軟件形式化方法（10課時）、小組軟件項目實踐（10課時）、創新創業計劃訓練（10課時）、企業軟件項目實踐（16課時），另加一個課程設計（16課時），共設5學分（4學分理論+1學分實踐）。

2.2? 優化教學內容模塊

交工學院以培養應用型人才為特色，圍繞AI、大數據、物聯網等學科發展動態，優化課程內容：

（1）軟件工程導論教學模塊。以開發“小型網上書店系統”案例為切入點，軟件、軟件危機、軟件工程的概念、軟件過程模型、項目開發計劃由學生自主學習，以軟件工程研究內容、目標、原則、知識體系、可行性研究為本教學模塊主要講授內容?！敖Y構化分析”“結構化設計”被傳統軟件工程學方法刪減掉，增加“需求管理”的教學內容。

（2）面向對象的軟件工程教學模塊。面向對象方法的出發點和基本原則，是盡可能模擬人類習慣的思維方式，使開發軟件的方法與過程盡可能接近人類認識世界、解決問題的方法與過程，也就是使描述問題的問題空間（也稱為問題域）與實現解法的解空間（也稱為求解域）在結構上盡可能一致。其開發的軟件系統具有穩定性、可重用性、可修改性的特點。面向對象的基本概念、分析過程、分析原則由學生自主學習，統一建模語言（UML）、UML“4+1”視圖、面向對象模型為本章教學主講內容。在開發知識密集型軟件時，如計算機輔助自動駕駛、人工智能、大數據處理等需要引入介紹“MATLAB數學計算機軟件”知識，增強本專業學生解決專業問題的能力。

（3）軟件設計模式教學模塊。軟件設計模式是大多數IT人了解并能常態化使用的分類編目的代碼設計經驗的總結。代碼的重用性、可靠性、易讀性是影響軟件質量重要的三個因素。軟件設計模式中的基礎模式、委托模式、代理模式、單例模式、原型模式等由學生自主課外學習完成，創建型模式和適配器模式由學生主講完成，抽象工廠模式、工廠方法模式、接口模式、生成器模式及設計模式的五種原則為本教學模塊主講內容。

（4）軟件分析與建模教學模塊。高度連續性、唯一性等特性的面向對象的軟件工程技術集成到軟件分析、設計和編程等生存周期的相應階段。從模型概念到數學模型、描述模型引入圖形模型，并以“校園導覽服務”小程序為案例，用UML的用例圖、類圖、對象圖、狀態圖、順序圖來建模。

（5）軟件質量保證與測試教學模塊。項目質量體現在其性能或者使用價值上，增設“項目質量管理過程”“項目質量管理的技術和工具”。軟件測試是與軟件開發緊密相關的一系列有計劃、系統性的活動。軟件測試的原則、模型、分類，并以“校園導覽服務”小程序軟件測試實例貫徹本教學模塊，將測試報告加以分析，來完善測試用例的設計和測試方法的調優。增設“軟件測試技術”和“項目測試管理”以拓寬學生軟考的知識面。

（6）軟件項目管理教學模塊。軟件項目管理是現代管理學科中一個地位日顯突出的新分支。從基本概念、定義、特征、理論、技術、方法和工具進行較為系統地探討，對項目的九大知識域和過程管理等環節進行全面闡述，重點以項目管理實踐部分為主。

（7）軟件形式化方法教學模塊。是基于數學嚴格性、計算機軟硬件系統進行描述、開發和驗證的技術。增加軟件形式化的理論、方法、工具和應用的現狀，擴展與人工智能、網絡空間安全、量子計算、生物計算等領域交叉融合的知識，以拓寬學生的前沿科學的知識面。

（8）軟件項目開發實踐教學模塊。以小組軟件項目實踐、創新創業計劃訓練、軟件企業項目實踐豐富學生開發項目的經驗、增強開發技術能力及項目管理能力。如“校園導覽服務”小程序是一組學生實踐訓練開發的項目，“校園導覽服務”界面源代碼如下：

3? “軟件工程”課程教學方法的改革

3.1? 精建師資精設教學

“軟件工程”課程“教”的質量取決于教學過程的設計，任課教師的專業素養和教學水平。交工學院“軟件工程”課程的學科帶頭人為交工學院電氣與信息工程院軟件工程教研室主任，學校的“優秀”教師，具有軟件工程師（二級）和信息項目管理師資質?；I備及計劃組建一支責任心強、教學能手和具有豐富的項目開發經驗的教學團隊。依據教學三綱、教材及學生差異，并以課時、課題為教學單位，從教學內容、教學步驟、教學方法等精心設計一種實用性、科學性、創新性、藝術性、可操作性及擴展性強的教學文本開展教學。

3.2? 定位課程

在上“軟件工程”課程時，尤其是第一堂課就強調該課程的地位。該課程是集計算機編程語言、算法和結構、數據庫等相關內容學習后的綜合運用的核心課程;是軟考中、高級考試必考的內容之一;是大多數高校碩士、博士研究生入學考試的主要專業知識考點。提醒學生要深刻意識到此課程的重要性、實用性，重塑學生的學習態度，引發他們的學習興趣。

3.3? 比賽項目驅動教學

好的教學效果除了與任教老師有關外，其關鍵是要讓學生對課程產生濃厚的興趣并認識到課程的重要性。以“互聯網+”大學生創新創業比賽、“軟件杯”比賽、“物聯網”比賽和“北斗——智能導航”比賽等項目驅動“軟件工程”的教學，使學生能夠接觸到更前沿的科學技術，以此來引導各組選定項目、明確項目目標并引導各組學生運用軟件工程學分析項目中的各種問題，進而利用自己身邊的資源找到相應的解決方案。從而培養他們發現和解決問題的能力，鍛煉學生自主的、有目的的去聽、去看、去儲備自己所需要的知識和技能，同時，迫使他們深入市場進行調查，根據調查結果優化項目，這種集思考、實踐、教學、競賽于一體的教學模式，使得學生學習的目的性更強，讓他們對知識的渴望度更高，能夠現學現用，在知識的掌握程度上也會更加熟練突出。

3.4? 構建課程網絡教學平臺

近幾年來，嘗試利用現代教育技術、云集國內外相關高?！败浖こ獭闭n程教學資料，總結本課程以往教學經驗，編集教學素材，從教學三綱、教案、課件、項目案例、圖書資源、參與資料、試題庫、交流討論平臺和網絡鏈接資源等構建網絡課程教學平臺，如圖2所示。

3.5? 嘗試“雙語”教學

專業課程實現雙語教學是大勢所趨，為大四學生學習專業英語打下良好的基礎。與國際接軌是我國高等教育改革發展的重點及熱點問題。軟件項目開發的領頭軍還是西方國家，“軟件工程”課程嘗試雙語教學是非常有必要的，一方面緊跟學科前沿，優化“軟件工程”課程雙語教學內容，另一方面營造互動交流的環境氛圍，實現新概念、新理論和新技術?！败浖こ獭闭n程雙語教學近年來逐漸進入了課堂，成為培養國際化人才最有效的途徑，同時也為其他專業課程教學的改革打基礎。

4? 結? 論

“軟件工程”課程是集合了其他軟件工程專業課程的綜合運用課程，也是軟件項目開發的必備儲備知識。為了實現良好的授課效果，必須利用先進的教學理念和現代教育技術手段，以課程教學內容和教學方法改革為抓手，通過實踐探索合適“軟件工程”課程的教學方法和教學內容，讓學生在項目中學，在快樂中學，并學以致用，為我國經濟快速發展和培養社會所需軟件工程類人才提供有利條件。

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作者簡介：余員琴（1983—），女，漢族，江西九江人，副教授，碩士，研究方向：智能安全監測與無線網絡。