基于大數據視域下軟件工程專業教學改革的舉措探討

張 帥

廣州工商學院工學院，廣東 佛山 528138

軟件工程專業教學在大數據時代下面臨更多的新情況和新問題，要結合軟件工程專業學科的系統性、專業性和實踐性特點，分析大數據時代下軟件工程教學面臨的問題，認真查找大數據背景下軟件工程專業教學需要進行怎樣的改革和發展，才能應對其專業人才培養的需求，提升學生創新使用大數據工具并解決問題的實踐能力。

一、軟件工程專業教學概述

軟件工程主要是軟件維護和開發過程中所涉及的普遍原理和應用技術，涵蓋設計模式、系統平臺、數據庫、程序、設計語言等。在軟件工程專業教學之中，既要系統學習計算機科學相關技術，也要全面了解基本理論知識，并且，對軟件工程管理方法和運行模式進行教學，引導學生進行軟件測試、軟件工程工具方法、軟件設計、軟件構造與維護、軟件工程管理、軟件需求及配置管理等方面的教學，較好地提升學生對軟件工程產品的定義、維護、開發和管理［1］。

具體來說，在軟件工程專業教學之中，要讓學習者理解軟件工程專業教學的基本理論和專業知識，引導學習者進行面對對象的程序設計、Java語言和實踐訓練，學習網絡數據庫的設計、應用和編程能力。同時，通過大量的實踐提升學習者的實際問題解決能力，并能夠逐漸進入到社會中從事計算機軟硬件開發、系統集成、程序設計、數據庫設計等行業領域之中。

二、大數據時代軟件工程專業教學存在的問題剖析

（一）課程目標定位存在偏差

當前軟件工程專業教學課程目標存在一定的偏差，軟件工程專業課程設置與計算機專業存在一定的重復。為此，需要培育出軟件工程特色專業應用人才，凸顯軟件工程專業人才在軟件領域中的作用和地位。

（二）課程內容設置不夠合理

大數據時代下的軟件工程專業教學課程結構不夠合理，課程內容較為陳舊，沒有跟上大數據發展的速度，局限于面向對象方法教學內容和生命周期教學內容等，對于CMM、UML、軟件度量、軟件配置管理、軟件質量管理等課程內容缺乏充分的關注［2］。這些大數據時代的時興技術沒有體現在課程教學內容之中，不利于學生對軟件工程專業課程的深入理解和應用。

同時，在軟件工程專業實踐課程設置中也存在一定的欠缺。由于受到諸多條件的限制和影響，軟件工程教學實踐與社會需求存在錯位現象，學生在學習中無法將理論較好地應用于實踐操作之中，不僅軟件配置和軟件風險在管理上存在問題，而且在軟件過程等管理方面距離標準差距也很大，更不要說復合型以及復合型人才的相關需求。

（三）專業教學實施較為單一

現階段軟件工程專業教學只是采取了單一化的模式，使學生在課堂上并不占據主導地位和發揮主導作用，只能是被動式的接受，所以，不利于培養學生在軟件工程專業學習中的主動性和創造性。同時，由于軟件工程專業教學實施模式較為單調，學生的學習動力明顯不足，缺乏良好的師生互動和交流，導致學生對軟件工程專業缺乏具象化認知，沒有充分認識到軟件工程在社會實際中的應用價值，降低了軟件工程專業教學的效果。

三、大數據時代下軟件工程專業教學改革的舉措

（一）明確軟件工程專業教學課程目標

要明確大數據時代下軟件工程專業課程培養的目標，充分體現軟件工程專業的自身特色，結合社會需求進行精準定位，如：某高校在軟件工程人才培養的過程中就提出了“面向軟件工程領域前沿，融合國際先進的NIIT 軟件人才教育模式”為人才培養目標，重點培育能夠對大中型復雜軟件系統進行開發、管理等具有高級水平的人才。

同時，在對軟件工程專業課程目標進行合理定位的前提下，要結合IT 產業的市場需求，注重理論、方法、技術和軟件管理教學并重，合理設計切實可行的軟件工程專業人才培養方案，設計科學合理、切實可行的理論和實踐課程。

（二）完善軟件工程專業教學結構

首先，要改變先進行理論課程學習后進行課程設計學習的縱向課程結構，使得理論教學和課程設計能夠同時安排，推進學生對軟件工程專業知識的理解和應用。

在軟件工程專業理論教學之中，要進一步加強在軟件工程方面的理論教學，并且將結構化方法教學作為重要基礎，為學生提供接觸到專業軟件工程方法機會和實踐，幫助學生擁有更強的軟件開發運維能力［3］。還可以讓學生在課堂實踐中運用主流的C#或Java 語言進行軟件開發，讓學生對軟件工程理論知識有更為深入的理解。同時，還要增設《Python 程序設計》《數據科學基礎》《算法分析與設計》《人工智能導論》《云計算技術》等課程，還要更新數據庫相關課程內容，包括分布式數據庫、NoSQL 數據庫等，為學生的軟件工程專業學習提供新的視野和思路。

其次，要進一步加強軟件項目管理知識的授予以及科學教學方法的采取，使得學生盡可能多地掌握軟件項目管理科學可行的方法。比方說，知曉怎樣估算項目規模和具體的工作量，明白怎樣估算項目當前的實際進度，了解進度計劃的相關方法等，這對于軟件開發實踐過程來說非常重要。

在軟件工程專業實踐教學之中，可以采用校內實踐和校外實踐的不同方式，較好地改善實踐教學效果和質量。在校內實踐教學之中，可以組建項目開發小組，選擇難易程度適宜的研究課題，對標對表進度安排，認真細致地落實軟件開發任務，教師則在這一過程實施及時必要的指導和幫助，如幫助學生進行軟件開發的需求分析、系統設計、軟件設計等方面的指導，學生要充分借助分工合作這一有利契機，彼此之間進行深入探討和多方交流，在完成軟件開發后編制課題報告并進行課題答辯，通過軟件開發實踐掌握軟件相關技術和方法。在校外實踐教學之中，要由任課老師帶隊，分組進入到實踐基地之中進行實訓練習，增強學生動手實踐的能力。

另外，在完善和優化軟件工程課程結構的過程之中，要采用模塊化管理的方式，構建基于大數據的軟件工程專業教學課程體系，主要包括公共基礎與自然科學模塊、綜合素質、專業基礎、專業課程、工程應用與創新等不同模塊單元，使之形成高內聚、低耦合的特征，較好地適應在大數據時代背景下，越來越多的軟件工程專業人才需求。

（三）探索多樣化的課程實施方法

1．案例教學法

基于大數據時代的軟件工程專業教學要充分利用大數據平臺和系統，將教學內容呈現于真實復雜的可視化情境之中，引導學生對各個知識點產生沉浸式的學習體驗，快速融入到軟件工程開發的可視化場景之中，積極主動地進行學習和探究。

考慮到軟件工程案例構建存在一定的難度，要貼近學生的實際學習需求構建基于軟件工程的第三方智能化教學與實訓平臺，如：EduCoder［https：//www．educoder．net/］等，在該平臺中設計不同的子模塊，包括建模系統平臺、Git 可視化分析系統、代碼閱讀標注系統、團隊項目管理平臺等，在教學改革實踐中借助于基于軟件工程的第三方智能化教學與實訓平臺開展輔助教學，凝練、總結和設計教學案例，引領學生深入挖掘軟件工程專業知識重點和難點，幫助學生進一步理解案例中的關鍵知識點［4］。具體設計如下幾個教學案例：

案例一：模型保存功能。針對“保存模型”的教學需求，程序員要能夠利用“自動保存”功能捕捉所有界面退出的事件，并在該事件后自動運行保存功能。在這一案例之中，程序員首先要有效獲取軟件需求，進行有效的用戶驗收測試，從用戶的感受對功能進行分析和設計，從而較好地提高用戶的使用體驗。

案例二：時間緊張下未充分測試的問題。對于這一問題的解決要進行全面的分析，不能僅僅是由程序人員對本機進行測試，還應當進行跨平臺的系統測試，并在測試用例中設計完整的內容，包括黑盒測試、白盒測試等，并設計完整的測試用例代碼。同時，還要進行實際的用戶驗收測試，考慮用戶的使用偏好和習慣，對于測試中可能存在的異常操作進行設計和實施，從而較好地提高建模的效率。由此可見，軟件工程人員要進行合理高效的工程項目管理，準確評估軟件開發的難度，制定合理可行的項目計劃，避免開發周期過長而縮減軟件測試的問題。

案例三：技術方案的局限性而導致需求變更。對于部分瀏覽器不支持jQuery AJAX request 的模型丟失現象而言，程序員在比較短的時間之內并不能修改好，因此，要在固有的系統需求外添加約束條件，也即對軟件需求進行適當的演化，使之能夠跟隨系統的開發和使用發生變化。

2．基于MOOC、PBL 和FC 的課堂教學

傳統教學模式教學手段較為單一，缺乏多樣性和靈活性，難以有效培養學生的創新能力、自能力、團隊協作精神和實踐動手能力。當前，在大數據時代背景下的軟件工程教學要充分利用MOOC、PBL、翻轉課堂等方法進行融合教學，系統改革現階段的軟件工程專業教學模式，以問題為載體，充分調動學生對于探究的激情和熱情，在教師的指引和點撥之下提高學生的自主學習和創新能力。

在基于MOOC、PBL 和FC 的課堂教學之中，老師要預先設計軟件工程專業課程問題，要將學生當前的實際情況和學習要求作為出發點和落腳點，富有創意地設計實用性、擴展性、啟發性和綜合性的課程問題［5］。并將課前準備好的課件、教學視頻、教案、測試題等資源上傳到MOOC 平臺，學生根據自己的學習需求和學習時間進行自主學習，登錄到慕課平臺之中學習相關課程章節，并進行相關章節的習題在線測試，記錄下自己在學習和測試中遇到的問題，教師對學生進行在線學習的問題進行歸納之后進行集中解答和討論，在課上對學生遇到的問題進行反饋和講解。并在課后對課堂情況進行梳理，在慕課平臺上布置隨堂測試和課后作業，檢查學生的學習效果，以此作為后期教學計劃的調整依據。

3．引入CDIO 教學模式

CDIO 是將理論與實踐融合的教學模式，涵蓋構思（Conceive）、設計（Design）、執行（Implement）、運作（Operate）等內容，是以軟件產品的研發、測試、運行等生命周期為載體進行有針對性的理論實踐教學改革，既要著眼于基礎知識和實踐能力，也要聚焦于工程系統等不同維度開展對學生的專業培養和教育，讓學生在主動的、聯系實際的、課程互動的環境中進行自主學習和探究。

教師合理設計相關課程問題，引導學生圍繞課程問題進行思考、自主分析和探索，培養學生的自主學習意識和問題探索能力。以學習《操作系統》的“存儲管理”知識點為例，教師精心設計課程問題，向學生提問：“Linux 操作系統采用哪種存儲管理方式？”“Linux 操作系統實現內存擴充的途徑是怎樣的呢？”學生帶著問題進行思考和探究，能夠快速進入到對專業知識的學習之中。

教師預先設計一個完整的課程項目，讓學生圍繞這一項目開展學習和實踐。以學習《Java 程序設計》的課程為例，教師可以結合學生的生活經驗進行教學，合理設計課程項目“員工薪酬管理系統”和“圖書館管理系統”，全程教學圍繞這兩個完整的項目展開，讓學生在相應項目模塊中進行設計和實踐，體會項目中蘊藏的專業知識點，實現理論與實踐的有機結合。

（四）大數據軟件工程實驗室的建設

大數據時代下的軟件工程專業教學要根據課程體系設計要求，建設軟件工程實訓實驗室，既要引進我國和國外的高校人才，也要重視研究機構以及企業界的“行家里手”，并且樹立和鞏固大數據全生命周期管理的核心地位，重點做好軟件工程實驗室的大數據存儲、處理和計算分析等內容，形成以大數據系統軟件產業為核心的創新網絡，并且在創新研發上花更多的心思，在技術轉化上下更多功夫，在應用示范平臺上做更大的努力，使得專業課程教學和行業應用能夠更加緊密聯系在一起。

綜上所述，想要與大數據產業發展和軟件人才的各項需求同頻共振，需要改革當前的軟件工程專業教學，找到大數據背景下最為符合客觀發展的培養創新模式，同時，轉變傳統的教學方法和手段，融入多樣化的軟件工程專業人才教學方法，重點培養學生面向大數據環境的問題解決能力和實踐創新能力，從理論和實踐相結合的角度開展軟件工程專業教學，從而幫助學生更好地突破軟件工程專業課程的重點難點，增進對軟件工程專業課程的理解和應用水平。