基于構建式聯盟教學法的《軟件體系結構》生態課堂設計研究

李桂萍 張市芳

摘要：軟件架構設計在大規模軟件系統開發中承擔著保證軟件研發效率和軟件系統質量的重要作用，所以《軟件體系結構》成為越來越重要的課程。然而，由于內容高度抽象、理論與實踐難以結合等原因使傳統的教學效果并不理想。本文基于構建式聯盟教學理論，從課前導學、課中思考、課后反思三個階段出發，開展了以“學生為主體”“教師為引導”、全面提升學生分析、應用和創造能力的生態課堂研究。改變了傳統教學效果不佳、理論脫離實踐的現狀，活躍了課堂氣氛、提高了學生理論理解和實踐應用的能力。

關鍵詞：軟件體系結構;構建式聯盟教學;生態課堂

中圖分類號：G434? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）25-0207-03

軟件體系結構設計是處理復雜軟件系統的關鍵，高校軟件工程專業相繼開設《軟件體系結構》這門課程為行業培養相關人才。然而該課程的教學面臨著內容高度抽象、課程實踐與理論難以平衡、缺少成熟經典的教材和教學案例等嚴重問題，本文從課堂授課內容、授課形式、實踐環節、考核形式以及案例庫構建幾方面對課程教學進行改革，基于構建式聯盟教學理論努力打造“學生為主體”、“教師為引導”、全面提升學生分析、應用和創造能力的生態課堂。

1 《軟件體系結構》課程現狀

1.1課程改革研究背景

急劇增長的信息化、智能化社會需求以及大數據、云計算時代的來臨，使相關軟件系統的構建面臨著更為嚴峻的挑戰。因為，一方面業務需求的增加，會往系統中不停添加業務功能;另一方面，訪問量的增加，需不斷通過技術手段來加強系統非業務性功能。若事先不做良好設計，隨著時間的推進，整個系統就會野蠻生長逐漸碎片化，越來越無序，最終被推倒重來。軟件體系結構正是處理軟件系統復雜化構建問題的關鍵，它本質就是通過合理的內部編碼，保證系統高度有序，能不斷擴展，滿足業務和技術的變化。通過軟件體系結構的設計，可消化業務和技術增長的復雜性帶來的混亂，使系統始終處于一個有序狀態，能應對現有和將來的需求變化，保證軟件研發效率和軟件系統的質量。目前，優秀的軟件架構師已成為我國軟件行業迫切需要的高端人才，為此，軟件工程專業也將《軟件體系結構》列為核心課程之一。然而，該課程在實際教學中困難重重，傳統教學方式以及稀缺的課程資源都讓這門課程的學習效果大打折扣。

1.2 《軟件體系結構》課程教學現狀

《軟件體系結構》課程教學的核心問題是如何讓學生更好地理解軟件體系結構設計在軟件研發生命周期中的作用[1]，并具有將基于軟件體系結構分析和設計系統的方法應用到實踐中去的能力。然而，該課程涵蓋的基本概念、原則和方法通常是對大量不同領域軟件研發的共性特征和經驗的總結與升華，具有高度的抽象性和理論性。因此，當授課對象是剛接觸軟件項目研發、缺乏大規模軟件實際開發經驗的本科生時，教學難度就會徒然加大。

《軟件體系結構》課程教學的現狀和面臨的困難主要有：

l）高度抽象的理論知識軟件體系結構設計著重于對軟件宏觀層面的探索，是對軟件系統的高度抽象[2]。如果單純按照目前教材講授概念、原理和方法，學生沒有任何感性認識，難以理解，會挫傷進一步學習的主動性和積極性。

2）課程理論與實踐不平衡該課程很難像程序設計、數據結構與算法類的課程，讓學生編寫示例程序來消化所學理論和方法。因為，在有限課時內，學生沒有機會也沒有足夠的能力去實現一個較大規模的軟件系統，無法更好地理解體系結構設計的重要理論和方法。

3）缺少成熟、經典的教材及教學案例我國對大型軟件系統的開發起步較晚，認識較遲，在這方面的研究較落后，所以軟件體系結構方面的經典中文教材不多，且現有教材缺乏適合的大規模軟件系統的案例。因此，一直以來，傳統《軟件體系結構》課程教學都以“教”為主，以“學”為輔，而這種教學方式讓課堂變得異常枯燥、讓學生也缺失了自主探究的機會，始終無法使學生對軟件架構的分析與設計方法建立起正確的感性認識，也難以體會和理解軟件體系結構在軟件開發中的重要地位。

上述問題說明要改善教學效果，《軟件體系結構》課程教學必須加強教學實踐環節，采用有效考核方法，防止課堂知識講授與課后實踐應用脫節。為此，有學者采用案例驅動的教學方法、基于能力本位的課程開發方法、采用“做中學”理念等對該問題進行了教學實踐和探討[3]，一定程度改善了課程抽象程度高、教師教授過于書本化等實際問題。但這些方法都是課時在48以上的，不適用只有32理論課時的教學計劃;另一方面，現有方法實施起來難度仍很大，因為尚未構建起共享的用于分析大型復雜軟件系統的案例庫。

鑒于軟件體系結構的重要性以及該課程的特點和教學中存在的問題，本文主要探究如何高效地讓學生快速掌握粗粒度理論并將之與實踐很好結合的教學方法和設計過程。

2 《軟件體系結構》課程教學改革的理論方法和思想

2.1構建式聯盟教學法

構建式聯盟教學法是通過教師深度思考實際問題創設學習活動，讓學生學有成效并達到自主構建知識目的的一種教學方法。在這過程中，活動和評價任務以預期的學習成效為導向展開，使三者形成一致的教學情境[4]。因而，我們確定將構建式聯盟教學法作為研究設計的方法依據。

2.2 生態課堂的設計思想

所謂生態課堂就是“生本”課堂、也是“情境”課堂、“體驗”課堂、“合作”課堂[5]。其中，“生本”課堂是以學生發展為本，通過最優的現代課堂教學設計和有效的課堂教學活動，使每個學生的各種潛能都能得到有效的開發，使每個學生都能獲得最有效的發展，實現教學與發展的真正統一;“情境”、“體驗”“合作”的課堂進一步通過任務驅動、情境創設、師生（生生）互動、自主構建、合作探究、學以致用等教學策略，變被動學習為主動學習，將高度抽象的內容具體化，最終實現工程認證中的“使學生具有分析和設計大規模復雜軟件系統的能力”這一目標。