面向实践的“软件工程”课程教学方法探讨

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  摘要:“软件工程”是一门非常重要的课程。针对“软件工程”课程教学中出现的主要问题,本文从教学团队建设、教学中心的转移、理论教学、实践教学以及考核方式上进行了教学改革探讨。对教学团队的建设采取了传帮带和走出去、请进来的措施。根据软件工程的工程特点,以学生为中心,弱化理论教学,强化实践教学。考核方式强调对学习过程的考核。
  关键词:软件工程;教学方法;探讨
  作者简介:辛动军(1974-),男,河南商丘人,中南林业科技大学计算机与信息工程学院,讲师,工学博士,主要研究方向:软件工程、软件需求工程、模式识别等本科和研究生的教学及相关科研。(湖南 长沙 410004)
  基金项目:本文系中南林业科技大学青年科学研究基金项目(项目编号:2008040B)、湖南省教育厅科学研究基金项目(项目编号:08C943)的研究成果。
  
  自1968年NATO(北大西洋公约组织)会议上首次提出软件工程的概念以来,软件工程历经了多个发展阶段,也越来越受到人们的普遍重视,国内外计算机相关专业相继开设了“软件工程”课程,国内还出现了一些软件工程示范学院。如今,在许多高校里,甚至非计算机专业也开设了“软件工程”课程。软件工程是站在工程的角度将理论和知识应用于实践的科学。就软件工程而言,它借鉴了传统工程的原则和方法,以求高效地开发高质量软件。其中应用了计算机科学、数学和管理科学。计算机科学和数学用于构造模型与算法,工程科学用于制定规范、设计范型、评估成本及确定权衡,管理科学用于计划、资源、质量和成本的管理。因此,该课程具有很强的实践性。
  对于这门课程,传统的教学方法不能充分发挥学生的主体意识,也无法增强学生的思辨能力、创造能力。针对教学方法、考核方式等已有一些研究。[1-3]本文认为当前“软件工程”教学中主要存在以下几个方面的问题:(1)学生学习“软件工程”课程的积极性不高;(2)教学效果不理想;(3)“软件工程”课程教材选取难。针对上述问题,本文分别从教学团队建设、教学、考核机制等几个方面对“软件工程”课程教学的方法进行探索。
  一、教学团队建设
  2007年初,教育部、财政部颁布了 《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》(教高[2007]1号),明确提出在实施教学质量工程中,要求建设一批教学质量高、结构合理的教学团队,确保高等学校本科教学质量的提高,这是“科教兴国”、“人才强校”战略的重要举措。长期以来,高校过分倚重教师个人在教学和科研中的作用,在实践中忽视了教学团队作用的发挥。对于“软件工程”课程来说,也有必要打造结构、规模合理的教学团队。
  良好的教学团队,要兼顾老中青的合理搭配以及职称、学位的合理搭配。对于团队中的年轻教师来说,大部分都是从学校到学校,缺乏在企业、行业工作的经历,缺少实践经验,对新技术、新方法缺乏了解,无法在理论、实践教学方面给学生以有效的指导。因此,能否建设一支既有理论又有实践经验的教学团队,成为制约教学质量提高的关键。
  为了提升年轻教师的理论和实践教学能力,可采取两个措施:一是传帮带措施,指定老教师,特别是有大型项目开发和管理经验的老教师作为导师,通过老教师的指导来提升年轻教师的教学能力。二是“走出去,请进来”的措施。一方面,派教师到企业、其他高校、科研院所参与工程实践锻炼。每年可安排教师到企业参与科研合作与项目开发,以提高教师的科研学术水平,积累实际工作经验,强化实践教学能力;另一方面,请科研院所、高校、企业或培训机构有实践经验的专家来校进行培训。还可以聘用企业的高级工程师作为课程组成员,不但可以指导和培养一批青年教师,提升教师的整体实践能力,而且还可以把企业的新技术、新方法引入课堂,施教于学生。为逐步完善师资队伍的组成结构,还可从企业、科研单位、大专院校中聘请一批实践经验丰富的专业教师充实教师队伍。
  二、课堂教学改革
  1.教学中心的转移
  实现教学中心“以教师为中心”向“以学生为中心”的转变。在“软件工程”教学中,长期以来存在以教师为中心,忽视学生学习的主体作用,采用集体的、满堂灌的方式教学。教师在教学中仅仅起了一个现成信息的载负者和传送者的作用,而学生则仅仅起了一个记忆器的作用。这种教学模式不利于培养学生主动学习的积极性和学习兴趣,教学效果差。必须改革“软件工程”教学方法,以学生为中心,重视和体现学生的主体作用,采用协作、因人施教、小组讨论等教学形式。这些教学方法有利于加强学生自主学习、独立分析问题和解决问题能力的培养,有利于学生创新精神和创造能力的培养。为了适应这种转变,笔者根据高校自身特点,在校青年基金的支持下,开发了一套师生交流平台系统。为了评估改革后的教学效果,笔者在教育厅科研基金的支持下开发了一套成绩挖掘系统。
  在以学生为中心的教学模式中,教师的主要任务是提供学习资源、激发学生的学习动机、设计复杂的学习任务。教师要根据自己的教学需要精心选择和制作学习环境中所使用的交互性的、能呈现教学信息的学习资源,提供给学生学习。教师要激发学生持续的学习动机,使学生由被动学习者变为主动学习者。教师应设计合理的综合性的学习任务,使学生面对的学习任务能将多个知识点包含在一起。
  2.弱化理论教学
  教师课堂上只讲授重点和难点,非核心部分的内容由学生自己阅读消化吸收。在课堂教学中,主要采用案例教学为主,同时穿插理论知识讲解的策略;如果只是空对空地讲理论,一是学生不爱听,二是理论和实际脱节,致使学生常常会问“学这有什么用”的问题,所以也就很难达到学以致用的目的。同时,要尽可能地提高案例的真实程度,使参与软件项目教学的学生处于一种真实的体验氛围中,而不至于产生敷衍了事的思想。通过案例进行“软件工程”教学,不仅可帮助学生学会软件工程的思想、方法和技术,而且可加强团队合作能力的培养。显然,这种授课方式也对教师提出了挑战,要求教师有实际的软件项目开发管理经验。
  对于学生在课外时间的学习主要采用探索性学习策略。由于软件工程具有强烈的工程和项目背景,学生在学习和掌握该课程的内容上常常感觉抽象、空洞,遇到具体项目时无法下手。应启发学生进行基于实践和个人体验的探索性学习。项目管理人才培养的目的之一,就是培养学生灵活地将学到的知识用于项目管理实践。而项目管理不可重复性的特点就决定了要对学生进行独立思维能力的训练,使学生具有独立思考和探索解决问题的能力。因此,在教学中要结合具体项目,特别是学生身边可以感知和理解的项目,帮助学生了解项目所处的微观与宏观环境、项目实施情况、成本控制情况、项目实施后的经济和社会效益以及项目所面临的风险等,使学生在分析讨论中设身处地地思考与解决项目面临的现实问题。要采用以问题为中心、以任务为驱动、理论联系实际的方法进行教学。例如对需求分析部分进行教学时,就可以安排学生边上课边对某具体医药连锁店的ERP结合实地调研进行需求分析,注重教学的过程而不仅仅是教学的结果。通过一个个问题的深入展开、讨论和解决,启发和引导学生进行独立思考,鼓励探索,尊重学生的创见性,使以教师为主的教学转变为以学生为主的教学,从而取得良好的教学效果。
  在教学过程中,给出具体的案例,即提出问题,引导学生在问题中学习,给学生时间思考、讨论以解决问题,使学与用一体化,从而更深入地学习。案例的选择也是非常关键的,尽量选择学生比较熟悉的领域,如图书管理系统、课程注册系统、教学评价系统、学籍管理系统等,这些贴近学生日常生活的领域有助于学生对案例需求的理解。课程开始,将学生分为若干个项目小组,并为每个小组确定一个负责人,课下以小组的形式去调研、讨论。在课堂上教师以一个完整的项目案例贯穿于整个理论教学过程中,学生则带着自己项目中的问题去理解、思考教师所讲授的内容。学生的作业主要是开发每个阶段应该提交的文档,注意在每个阶段结束时以小组为单位进行汇报,大家讨论,教师发现问题及时纠正,最后进行总结。这样不但强化了学生的参与意识,而且加强了学生动手能力的培养。讨论时可能会遇到讨论进行不下去的情况,原因有两方面:一是学生对讨论的重要性认识不足,参与的积极性不高,往往导致对讨论课的准备不足;二是学生在专业基础课如“数据结构”、语言课程、数据库等下的功夫不够,理论基础不扎实,讨论问题时往往不能深入。笔者所在学院软件工程专业的学生大二第一学期就开设了“软件工程”课程,在此之前只学过C++语言,“数据结构”是与“软件工程”同时开设的,更是给案例讲解和讨论带来了难度。案例讨论课应该根据课时安排的需要,重点安排2~3次,提前指导学生进行相关资料收集总结,充分进行准备,进行深入细致的讨论,最好以一个典型案例为主,这样效果会比泛泛分析多个案例好很多。
  最后谈谈教材的选取问题。尽管目前国内外的教材很多,但因为学生的水平、教学条件、课时的设置等等都不尽相同,很难选出非常合适的教材。我们的做法是,以某个典型教材为主,并指定几个辅助教材,结合自己的教学素材进行教学。
  3.加强实践教学
  与其他专业课相比,“软件工程”的教学更偏重于采用工程化的方式开发和设计软件,强调培养学生的团结协作精神。合作学习是当前在世界范围内被广泛使用的教学组织形式和教学策略之一,它能充分体现教师的主导地位和学生的主体作用。“软件工程”课程的实践教学依据课程的进展布置任务,分成可行性研究、需求分析、概要设计、详细设计、编码、测试及技术文档的编写等阶段,要求学生结合所学理论知识,完成分析、设计、编码及测试任务。
  为了更好地实现合作学习的教学目标,在教学组织过程中我们首先重点考虑分组问题,合作学习教学强调差异分组,将具有不同优势能力的学生分配到不同的小组。首先,差异分组可以在一定程度上避免随意分组造成学习能力相差不多的学生扎堆,使得一部分学习能力和学习兴趣较弱的学生失去相互学习、相互督促的氛围。同时,差异分组也可以使学生有机会发挥各自的长处,既有利于丰富小组内认识问题、分析问题、解决问题的角度,提高合作学习的效率,也有利于学生在小组其他成员影响下弥补缺点,全面发展。其次,合作学习强调构建小组个体之间的相互依赖,每个小组成员都要为自己所在小组的其他成员的学习负责。为了达到这一目的,在实践中我们从学习目标、奖励方式、角色互换等几个不同角度训练和鼓励学生培养积极的相互依赖。另外每个小组的人数不能太多也不能太少,3~5人分为一组,每组推选组长负责,答辩评分。
  针对学生学习兴趣不够的普遍问题,我们的策略是先培养兴趣,其次让其有成就感。先给一个小题目,让学生获得成就感;然后,采取循序渐进的方式,把复杂问题分解,先让其做小题目,再一步步做大题目。
  教师将自己的项目进行虚拟化后让学生完成。这样做既可以保证学生参与项目的真实性,又能降低学生直接参与项目给项目带来的风险,同时也保证学生能有个相对宽松的开发环境。创新精神和能力培养是“软件工程”教学的灵魂和目标,而案例教学和实践教学是实现这一目标的主要途径和方法。通过实际项目的虚拟化,为学生创造一个仿真环境,使其能接触到实际的问题和环境,从而获得在复杂条件下利用所学理论解决实际问题的能力。
  最后,安排学生参加为期一月左右的实训。以培训机构为依托,以其一线工程师作为实训教师,并坚持按公司管理制度对学生以项目团队形式进行管理,并按公司指定的软件工程文档模板作为学生项目的文档写作依据,按公司对员工的方式管理、验收和评价学生的项目,让学生真正体会到IT 公司的企业文化,这为学生的就业面试奠定了良好的基础。同时给学生创造到软件公司实习的机会,使其能参与到真实的软件开发过程中。
  三、改革考核机制
  考核的目的不外乎两个方面:一是检查教学效果;二是督促学生学习。根据考核目的结合具体教学模式,对考核方式进行改革,改革后的考核更加注重学习的过程而不是结果。
  由于团队成员分工明确,所以根据按期进行的课堂报告和演示、提问及最终文档规模,各文档描述是否完整、简洁,模型描述是否合理、是否可行等几个方面进行加权打分。并结合期末考试成绩给出最终成绩。
  四、结论
  “软件工程”课程作为软件工程专业的核心基础课,传统的教学方法存在明显的弊端,教师讲不好,学生学不好。究其原因,主要是因为传统的教学方法重理论轻实践。本文从教学团队建设、课堂教学及考核机制上进行改革,提高了学生学习的主动性及教学效果。
  
  参考文献:
  [1]Heidi J.C.Ellis,Steven A.Demurjian,J.Fernando Naveda. Software Engineering: Effective Teaching and Learning Approaches and Practices[M].New York:Information Science Publishing House,2008.
  [2]Jacob Sukhodolsky.Teaching Software Engineering to Undergraduates[C].Proceedings of the 2003 International Conference on Information Systems and Engineering,2003:165-172.
  [3]Musti Sastry,Kim Mallalieu,Azim Abdool.Teaching Software Engineering as an Undergraduate Elective[C].Seventh LACCEI Latin American and Caribbean Conference for Engineering and Technology (LACCEI’2009),2009.
  (责任编辑:麻剑飞)
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