新工科教育下軟件工程實踐教學研究

郭詠梅，趙秀梅

（長治學院 計算機系，山西 長治 046011）

0 引言

在新工科教育背景下，計算機專業學生的能力培養越來越受到學校和用人單位的廣泛關注。要培養服務社會的應用型人才，能力培養必須貫穿在整個教學過程中[1]。而且，能力一定通過讓學生自己“做”來培養[2]。軟件工程課程是計算機科學與技術專業一門專業基礎課程，不僅承擔著向學生傳授軟件開發基本方法和基本技術的責任，而且承擔著訓練學生系統的、規范的軟件開發基本能力的重任。其教學目標是使學生了解和掌握軟件工程的新方法和新技術，具備應用所學知識和技術解決真實問題的能力[3]。能力的培養不僅要貫穿在實驗教學中，而且要融入課堂教學過程中。課堂教學能否避免單純灌輸理論知識、概念和原理，強化學生軟件工程能力培養，一直是軟件工程課程教學需要解決的難點問題[4]。為了解決這個難題，采用案例教學，將一個完整的案例貫穿整個教學過程，引導學生對案例出現的問題進行討論，得到掌握課程基本知識、提升軟件開發能力的目的[5]。然而，針對應用型人才培養，如何將課程的知識點和能力點融入到教學案例中，如何選擇案例、設計案例和實施案例，如何讓學生自己“做”起來等問題仍需要進行深入的研究和探討。

1 應用型人才軟件工程能力分析

對應用型人才的能力要求應該有別于科研型和工程型人才的能力要求[6]。應用型人才的主要任務是將成熟的技術和理論應用到實際的生產和生活中，其重點是要求學生掌握軟件工程的規范和工具，學生能夠分析、設計中小規模的軟件應用系統，針對具體的解決方案，運用特定的開發平臺和技術，實現軟件應用系統，同時具備有效的溝通能力和團隊協作能力[7]。以軟件工程面向對象方法教學內容為例，分析其教學內容的知識點和能力要求，如表1所示。

在軟件開發的各個階段，都要求學生具備有效的溝通能力和團隊協作能力。

通過對教學內容知識點的分析，明確要培養的能力要求，為教學案例的選擇、設計和實施過程奠定基礎。

2 教學案例的選擇和設計

2.1 教學案例的選擇

案例教學是培養學生軟件開發工程能力的重要途徑[8]，而案例的選擇是決定案例教學效果的關鍵環節。針對應用型人才能力特點，教學案例的選擇主要考慮以下四個方面。

（1）案例要具有實際意義，與學生的日常生活應用緊密聯系，案例系統的處理流程應該是學生比較熟悉的，這樣便于學生對案例進行需求分析，同時能夠調動學生學習的積極性，讓學生體會到軟件工程知識在真實環境下的應用。

（2）案例要能夠綜合應用前修課程的知識[9]，領會Java程序設計、數據結構、數據庫原理與應用、算法分析與設計、HTML等在軟件開發過程中的應用。

（3）案例要有一定的規模，能夠體現軟件工程的新技術和新方法[9]，能夠分層次、分模塊進行開發，便于學生分工合作，有利于培養學生溝通能力和團隊協作能力。同時，多模塊結構可以引導學生進行功能擴展，增加新的功能模塊。

（4）案例要考慮學生的接受能力，設計從簡單到復雜，從單項到綜合的分模塊的教學案例，讓不同層次的學生都能理解和掌握一定的知識，讓基礎比較差的學生能夠理解簡單的案例模塊，獲得成就感，讓學有余力的學生能發揮潛能，理解并擴展較為復雜的案例模塊。

通過調研和與學生的交流討論，我們選擇軟件工程課程網站作為教學案例，學生即作為使用者又作為開發者，容易理解案例的需求。對學生來說具有較強的實用價值，有利于調動學生學習的積極性，網站的多個模塊結構有利于學生分工合作完成。

2.2 教學案例的設計

教學案例的體系結構設計一方面要采用軟件的主流結構[10]，另一方面結構盡可能簡單直觀，有利于學生的理解和體驗，以軟件工程課程網站的前臺管理模塊為例，其功能結構設計如圖1所示，系統體系結構采用當前流行的B/S體系結構。

網站前臺分為用戶登錄注冊、前沿新聞、師資隊伍、教學大綱、教學視頻、課件中心、教案中心等模塊，每個模塊完成一個具體的任務，學生以小組的形式對一個或兩個模塊分析討論，有利于學生之間的交流溝通，有利于樹立團隊協作的意識。多模塊結構還可以啟發學生對網站功能進行擴展，增加新的功能模塊，例如增加案例中心、互動交流等新的功能模塊。

3 案例教學的實施

陳道蓄老師指出：能力一定要讓學生自己“做”來培養。那么案例教學過程中我們能讓學生做什么呢？在教師的啟發和引導下，重點按以下步驟讓學生動手“做”起來。

（1）學生以用戶的角色使用案例，通過實際操作，體驗案例完成了哪些功能，涉及哪些數據，操作界面如何轉換。然后讓學生轉換角色，以開發者的角色獲取需求，了解需求獲取的途徑。

（2）學生以開發者的角色對案例進行需求分析，進行數據分析、功能分析和狀態轉換分析，理解和掌握對象模型、用例模型和動態模型的建立過程，并學會使用畫圖工具畫出類圖、用例圖和狀態轉換圖等，編寫案例的需求規格說明書。

（3）學生分析和理解案例系統的體系結構，比較B/S結構和C/S結構的不同，設計案例的結構，學會使用畫圖工具畫出案例系統的結構圖。同時理解和設計數據庫結構設計、交互界面設計和算法的流程圖設計，編寫案例的設計說明書。

（4）學生以小組為單位選擇一個模塊，閱讀源代碼并加上注釋，理解和學習良好的、規范的編程風格，規范標識符的命名規則；同時學會用白盒測試、黑盒測試方法設計測試用例，完成類的基本測試；掌握測試步驟和常用的測試工具，編寫案例的測試分析報告。

（5）教師啟發學生分析案例的不足，鼓勵學生增加新的功能模塊，例如增加案例展示、資源下載、交流互動等新的功能模塊。

（6）學生在實驗室網絡環境下進行部署和測試，了解維護工作和項目管理的基本任務。

（7）教師引導學生進行交流討論，總結歸納案例的整個開發過程，讓學生理解軟件工程的基本概念和基本原理，領悟軟件生命周期各個階段的任務、方法和工具，樹立規范化的工程意識，在動手“做”的過程中，提升軟件開發的能力，提高解決實際問題的能力。

在案例教學實施過程中，教師緊緊圍繞一個典型的案例開展教學[11]，引導學生對真實案例進行分析、解剖、閱讀代碼、驗證功能和增加新的功能，將課程知識點與案例緊密結合，讓學生在學中做，做中學[12]，在不斷的實踐過程中提升軟件開發的基本能力。教師引導學生按照軟件開發的基本過程解剖案例，學生動手體驗案例開發各個階段的主要活動，動手模仿和驗證各個階段的實際操作[13]，學生真正看到一個應用系統是如何開發的，初步認識一個軟件項目的開發方法和過程，了解軟件項目開發流程和規范，養成良好的軟件開發習慣，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，提高了解決實際問題的能力，為下一步的課程實驗和課程設計奠定堅實的基礎。

4 結語

案例教學在激發學生學習興趣，幫助學生理解和掌握軟件工程的基本概念、基本原理和基本方法方面起到了積極的作用，但是教學案例還需要不斷完善和更新，要與時俱進，不斷加入新技術和新方法，以滿足新工科教育對應用型人才培養的需求。