應(yīng)用型本科軟件工程專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)方案設(shè)計(jì)研究

楊成，戴歆，陳惠敏

(武漢商學(xué)院，湖北武漢430056)

1 實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)背景

在線教學(xué)與傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)類(lèi)項(xiàng)目相比較，前者的優(yōu)勢(shì)是面向技術(shù)原理及應(yīng)用的單向講授型課程，教師的主導(dǎo)性更突出，不足之處是教師推薦教學(xué)進(jìn)度難度高，學(xué)生的參與度低[1]，實(shí)訓(xùn)教學(xué)開(kāi)展的過(guò)程中缺少對(duì)于學(xué)生實(shí)訓(xùn)過(guò)程的跟進(jìn)和成果導(dǎo)向的考核。針對(duì)這樣的現(xiàn)狀，教研室進(jìn)行過(guò)多次實(shí)訓(xùn)改革嘗試，引入了部分合作企業(yè)參與到學(xué)期的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，由于企業(yè)本身的業(yè)務(wù)背景和工作模式各不相同，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)訓(xùn)的結(jié)果無(wú)法達(dá)成統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)訓(xùn)的質(zhì)量和過(guò)程也無(wú)法得到保障。

1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本次軟件工程專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)通過(guò)仿真教學(xué)，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)軟件工程專業(yè)對(duì)行業(yè)人員的思想、素質(zhì)及能力要求。促進(jìn)學(xué)生充分了解軟件工程三要素方法、工具及過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感。按照成果導(dǎo)向的教育理念通過(guò)教學(xué)過(guò)程讓學(xué)生可以在未來(lái)進(jìn)入行業(yè)后能夠具備以下幾種能力：1)理解并掌握軟件工程項(xiàng)目管理的整體框架；2)能夠在多學(xué)科背景下主動(dòng)與其他成員溝通、合作、開(kāi)展工作；3)能夠按照軟件工程領(lǐng)域相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程實(shí)踐；4)能夠使用恰當(dāng)?shù)墓ぞ吆图夹g(shù)對(duì)軟件體系架構(gòu)和設(shè)計(jì)模式進(jìn)行選擇，完成軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并理解選擇的局限性；以上的能力目標(biāo)為未來(lái)學(xué)生進(jìn)入行業(yè)，成為崗位技術(shù)骨干提供了支撐[2]。

1.3 設(shè)計(jì)思路

軟件工程專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)方案是以工程方法為綱，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為軸，采用線上線下混合教學(xué)模式，依據(jù)學(xué)生的實(shí)踐反思及工作成果，對(duì)照工作崗位的職能要求，進(jìn)行個(gè)性化評(píng)價(jià)。通過(guò)逆向式的教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生以小組成員身份參與到項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生可以在整個(gè)教學(xué)的過(guò)程中體會(huì)到一個(gè)系統(tǒng)從規(guī)劃設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)，最終交付驗(yàn)收的全過(guò)程。此模式給學(xué)生提供了發(fā)掘?qū)嵺`問(wèn)題的空間，同時(shí)保留了教師在教學(xué)過(guò)程中的引領(lǐng)作用。考慮到項(xiàng)目本身的復(fù)雜程度，讓學(xué)生按照自身的興趣選擇不同的工作角色進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。這樣保證了學(xué)生在實(shí)踐完成后有自己獨(dú)立的實(shí)踐獲得感[3]。項(xiàng)目在實(shí)施推薦過(guò)程中，引入工程化的實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生有一定的項(xiàng)目進(jìn)度和質(zhì)量控制意識(shí)。具體教學(xué)思路設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 教學(xué)思路設(shè)計(jì)

1.4 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目選擇

專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)置充分考慮了項(xiàng)目本身需具有復(fù)雜性、挑戰(zhàn)性的特征，同時(shí)又兼顧不同類(lèi)型學(xué)生個(gè)性化能力提升的需求，需要“以學(xué)生的發(fā)展為中心”來(lái)選擇實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目。在完成實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程的基礎(chǔ)上，貫穿軟件工程專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化的意識(shí)。基于這些教學(xué)目標(biāo)，選擇銀行自動(dòng)取款業(yè)務(wù)系統(tǒng)作為教學(xué)的貫穿項(xiàng)目，學(xué)生以小組作為學(xué)習(xí)單元來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目貫穿式學(xué)習(xí)，在小組中提供給學(xué)生ABCD(A:項(xiàng)目進(jìn)度管理、B:系統(tǒng)研發(fā)、C:數(shù)據(jù)庫(kù)研發(fā)、D:項(xiàng)目質(zhì)量測(cè)試)四種不同的工作讓學(xué)生進(jìn)行選擇，每一個(gè)崗位都與行業(yè)中相關(guān)的崗位能力目標(biāo)對(duì)應(yīng)，見(jiàn)表1所示。

表1 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目任務(wù)列表

2 教學(xué)實(shí)施流程

2.1 教學(xué)內(nèi)容組織

本次綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革是為了構(gòu)建學(xué)生軟件工程專業(yè)的工程化標(biāo)準(zhǔn)工作模式，按照職責(zé)劃分明確自己選擇崗位所需技術(shù)及基本理論素養(yǎng)。能夠站在總體項(xiàng)目視角下來(lái)進(jìn)行合作式學(xué)習(xí)。軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)安排48學(xué)時(shí)(理論：20學(xué)時(shí)，實(shí)踐：28學(xué)時(shí))進(jìn)行為期兩周的實(shí)訓(xùn)教學(xué),經(jīng)過(guò)多次的凝練，按照四個(gè)基本知識(shí)范疇將教學(xué)內(nèi)容拆分為四個(gè)不同的教學(xué)單元，分別安排三位不同技術(shù)背景和經(jīng)驗(yàn)的教師和一位企業(yè)級(jí)講師分別組織相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)開(kāi)展前準(zhǔn)備好與全部授課內(nèi)容相關(guān)的電子資料。具體的教學(xué)單元?jiǎng)澐址椒ㄈ绫?所示：

表2 教學(xué)單元?jiǎng)澐址椒?/p>

2.2 教學(xué)過(guò)程組織

本次綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式開(kāi)始時(shí)，教學(xué)模式調(diào)整為“在線云博平臺(tái)+線上授課+騰訊課堂+學(xué)習(xí)小組群”等多種組織形式相結(jié)合的方法[4]，面向2018 級(jí)軟件工程專業(yè)180 名學(xué)生開(kāi)展教學(xué)工作。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在開(kāi)課前將實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容提前錄制好相關(guān)的教學(xué)視頻以及項(xiàng)目相關(guān)文檔上傳云播平臺(tái)，并向?qū)W生開(kāi)發(fā)平臺(tái)訪問(wèn)的外網(wǎng)權(quán)限。考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)的便捷性，錄制視頻時(shí)將錄屏以20 分鐘為單位進(jìn)行切割，方便學(xué)生隨時(shí)掌握自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度。學(xué)生可以提前下載相關(guān)資料，并按照各自崗位劃分進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，遇到個(gè)性化問(wèn)題可以在QQ群中進(jìn)行提問(wèn)。課程組教師會(huì)針對(duì)項(xiàng)目中比較復(fù)雜的實(shí)踐和理論問(wèn)題單獨(dú)給學(xué)生通過(guò)騰訊課堂進(jìn)行點(diǎn)播式教學(xué)和組織學(xué)生進(jìn)行在線研討，并保留相關(guān)的課程錄屏供學(xué)生后期進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)。

2.3 教學(xué)成果評(píng)價(jià)

項(xiàng)目驗(yàn)收階段，教學(xué)小組根據(jù)學(xué)生具體的硬件條件，選擇錄頻或在線視頻的方式進(jìn)行項(xiàng)目研討和總結(jié)反思，在研討中以小組為單位分別進(jìn)行個(gè)人工作匯報(bào)和問(wèn)題總結(jié)，教學(xué)小組根據(jù)小組成員的具體工作匯報(bào)和提交材料進(jìn)行成果評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)維度包括崗位角色工作評(píng)價(jià)、完成進(jìn)度評(píng)價(jià)、項(xiàng)目完成度評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)報(bào)告評(píng)價(jià)分表對(duì)應(yīng)前文中綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)的4 項(xiàng)能力指標(biāo)。具體的數(shù)據(jù)如表3實(shí)訓(xùn)考核方案所示。

表3 實(shí)訓(xùn)考核方案

3 教學(xué)案例

3.1 教學(xué)案例設(shè)計(jì)

此案例采用校園隨處可見(jiàn)的穿墻式多功能ATM取款機(jī)應(yīng)用為場(chǎng)景，采用C/S(Client/Server) 架構(gòu)的思想進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。客戶端通過(guò)Java Swing 構(gòu)建取款機(jī)應(yīng)用功能界面，服務(wù)端根據(jù)客戶端UI 界面所設(shè)計(jì)的功能組件提供后臺(tái)服務(wù)，整個(gè)服務(wù)端可劃分為采用Java開(kāi)發(fā)提供存、取、轉(zhuǎn)賬服務(wù)的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，采用基于TCP/IP 協(xié)議、Socket 套接字技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的C/S 通信子系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)庫(kù)SQL技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)存款存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)及利息計(jì)算的賬戶管理子系統(tǒng)及應(yīng)用JasperReport實(shí)現(xiàn)的賬單子系統(tǒng)。整個(gè)案例系統(tǒng)通過(guò)MVC 設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)，并包含業(yè)務(wù)、通信、存儲(chǔ)、計(jì)算、輔助功能5個(gè)子模塊，初步具備了復(fù)雜軟件系統(tǒng)的特征，部分模塊界面如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 ATM系統(tǒng)主界面

圖3 轉(zhuǎn)賬功能模塊截圖

圖4 憑條打印模塊

3.2 教學(xué)案例分析

貫穿案例采用的是C/S 的架構(gòu)風(fēng)格，學(xué)生也可以采用C/S架構(gòu)的其他技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的前后端技術(shù)，教學(xué)設(shè)計(jì)案例給學(xué)生技術(shù)方案選擇方面提供了一定的自由空間。項(xiàng)目的服務(wù)端采用多線程和網(wǎng)絡(luò)套接字通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)客戶端服務(wù)端數(shù)據(jù)傳輸，學(xué)生只需要完成技術(shù)的通信封裝即可；但為了讓學(xué)生對(duì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程中的設(shè)計(jì)模式理論提供應(yīng)用場(chǎng)景，前后端通信模塊采用策略模式對(duì)程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，這一設(shè)計(jì)給后續(xù)課程深入技術(shù)原理分析提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。后端數(shù)據(jù)模型層使用JDBC 封裝數(shù)據(jù)庫(kù)連接的工具類(lèi)，學(xué)生需要使用數(shù)據(jù)的高級(jí)編程技術(shù)，例如存儲(chǔ)過(guò)程、游標(biāo)和觸發(fā)器等技術(shù)完成銀行系統(tǒng)中余額計(jì)算功能。這些實(shí)踐內(nèi)容旨在通過(guò)此案例初步構(gòu)建學(xué)生復(fù)雜軟件系統(tǒng)的分析能力；此次教學(xué)案例設(shè)計(jì)不僅只關(guān)注學(xué)生專業(yè)知識(shí)的能力，按照分層分類(lèi)的教學(xué)思維，在完成功能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)之上，實(shí)踐環(huán)節(jié)中引入了模塊測(cè)試的內(nèi)容，要求學(xué)生針對(duì)具體的模塊，設(shè)計(jì)相應(yīng)合理的測(cè)試用例并完成模塊的測(cè)試，此部分是為了提高學(xué)生的軟件質(zhì)量意識(shí)。除了關(guān)注于案例本身的復(fù)雜性外，對(duì)軟件項(xiàng)目的工程實(shí)施規(guī)范方面也做了相應(yīng)的設(shè)計(jì)，除了完成功能業(yè)務(wù)的研發(fā)和測(cè)試工作外，還需要按照軟件工程領(lǐng)域中的RUP開(kāi)發(fā)方法來(lái)撰寫(xiě)項(xiàng)目文檔，整個(gè)教學(xué)案例以復(fù)雜工程案例為主線，貫穿學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)、實(shí)踐知識(shí)、工程設(shè)計(jì)知識(shí)等多個(gè)環(huán)節(jié)的能力。

3.3 教學(xué)實(shí)施效果

根據(jù)學(xué)習(xí)反饋成果分析，新型教學(xué)模式的實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生參與度較高，對(duì)于圍繞關(guān)鍵問(wèn)題構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)模型以及局部問(wèn)題定位分析有了一定的掌握。成果評(píng)價(jià)上只要求學(xué)生完成單系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和編碼，部分小組可以獨(dú)立完成客戶端工程項(xiàng)目封裝，同時(shí)小組的項(xiàng)目計(jì)劃和過(guò)程管理比較規(guī)范，小組的實(shí)訓(xùn)工作均能夠按照工程規(guī)范來(lái)進(jìn)行推進(jìn)，這些反饋的教學(xué)成果都超出了教學(xué)團(tuán)隊(duì)的預(yù)期。綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)結(jié)束后，180位同學(xué)以小組為單位共45 個(gè)小組均提交了各自的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)報(bào)告、實(shí)訓(xùn)源碼、講解視頻，86.67%的學(xué)生基本完成教學(xué)預(yù)定目標(biāo)。分層分類(lèi)教學(xué)法獲得了大部分學(xué)生的認(rèn)可，學(xué)生對(duì)于未來(lái)的職業(yè)規(guī)劃和能力定位有了更加清晰的認(rèn)知。學(xué)生通過(guò)參與具有一定復(fù)雜度和規(guī)模的系統(tǒng)，建立了自主實(shí)踐的信心，學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性有了較大的提升，本次教學(xué)的案例選擇、技術(shù)方案、教學(xué)模式、考核指標(biāo)都更加注重學(xué)生的實(shí)踐獲得感，充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念,學(xué)生完成了從實(shí)踐初期的消極對(duì)待，到后面主動(dòng)參與態(tài)度的轉(zhuǎn)變。

4 教學(xué)改革總結(jié)

分層分類(lèi)教學(xué)方法讓學(xué)生對(duì)自己所參與的工作都有自己的收獲和認(rèn)知上的提升。大多數(shù)的學(xué)生非常認(rèn)可本次綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的方案，既提升了技術(shù)應(yīng)用能力，又提升了軟件工程方法認(rèn)識(shí)水平。總之，通過(guò)實(shí)訓(xùn)，學(xué)生體驗(yàn)了具體的行業(yè)工作模式，鍛煉了學(xué)生復(fù)雜軟件系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)能力，加強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，為實(shí)現(xiàn)分層分類(lèi)專業(yè)教學(xué)實(shí)踐，提出了一種有一定成效的教學(xué)方案[5]。同時(shí)，本次教學(xué)設(shè)計(jì)方案也得到了教研室其他課程組教師的認(rèn)可，后續(xù)其他課程實(shí)訓(xùn)中相關(guān)課程組教師將嘗試采用這套教學(xué)模式來(lái)推進(jìn)相關(guān)課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式改革。

從本次實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)施結(jié)果來(lái)看，基本達(dá)到教學(xué)預(yù)期效果，但仍然出現(xiàn)了部分小組在實(shí)踐后期參與度不高的問(wèn)題；在后續(xù)的教學(xué)工作中將針對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行教學(xué)策略的調(diào)整，主要通過(guò)以下幾種方法：1)增加考核的頻次，實(shí)訓(xùn)教學(xué)推進(jìn)過(guò)程中會(huì)分別對(duì)于各個(gè)小組的狀態(tài)進(jìn)行隨機(jī)抽查，對(duì)于小組出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性地處理；2)考慮到師生之間的溝通效率問(wèn)題，設(shè)置一定的鼓勵(lì)機(jī)制，允許不同小組之間進(jìn)行實(shí)踐協(xié)助，對(duì)于參與協(xié)助的小組給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)；3)對(duì)學(xué)生隨機(jī)選擇組員的情形進(jìn)行一定的調(diào)整，盡量保證小組之間的均衡。

5 結(jié)束語(yǔ)

本次軟件工程綜合實(shí)訓(xùn)方案設(shè)計(jì)根據(jù)學(xué)生專業(yè)能力的畫(huà)像實(shí)施分層分類(lèi)教學(xué)法，有效解決了以往實(shí)訓(xùn)教學(xué)中教學(xué)團(tuán)隊(duì)或者企業(yè)過(guò)于注重程序設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)文檔的問(wèn)題。在成果考核中，首次引入企業(yè)教師角色加入考核團(tuán)隊(duì)中，解決以往考核維度過(guò)于單一的問(wèn)題。在新型冠狀病毒肺炎疫情期間，由于教學(xué)設(shè)備受限，本次的教學(xué)改革方案為解決這一問(wèn)題提供了參考。同時(shí)為后續(xù)應(yīng)用型本科軟件工程專業(yè)進(jìn)行OBE 理念教學(xué)模式持續(xù)改進(jìn)提供了支撐，讓學(xué)生在未來(lái)可以具備系統(tǒng)思維、創(chuàng)新思維和獨(dú)立解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力[6]。