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软件工程课程群案例库建设和实践教学方法研究

所属栏目:软件开发论文 发布日期:2019-09-25 10:03 热度:

   [摘 要]笔者针对我校软件工程课程群中的教学问题,通过研究教学案例的选取和设计,建立规范的软件开发全过程案例库,以适应多层次多类型教学任务;在教学过程中融合多种教学模式,加强理论教学和实践教学的耦合度,保证软件工程实践规范化,培养学生工程化理念和团队协作意识,提高学生探索问题、分析问题和解决问题的综合能力;同时建立基于框架的可扩展实践平台,构建“做中学”的环境,提高学员学习兴趣和实践动手能力。

  [关键词]软件工程;案例库;教学模式;可扩展实践平台

软件工程课程

  一、对实际工程项目进行提炼,构建软件开发全过程案例库

  为了将枯燥、抽象的教学内容形象化、实例化,案例教学对于保证软件工程课程授课效果至关重要。案例教学与传统的讲授式教学存在较大不同,传统的讲授式教学主要是教员向学生传授知识,沟通的渠道是单向的,而案例教学不仅有教员与学生之间的沟通,还有学生之间的沟通,沟通的渠道是多向的。同时,讲授教学侧重理论,并通过演绎推理来传授知识,案例教学则侧重启发式教学过程,引导学生主动参与到课堂教学中,更注重实践与理论的结合。因此,探索软件工程类课程的案例式教学方法,总结、提炼、归纳、设计相关的教学案例,构建一个贯穿始终、设计合理、资源丰富的软件开发全过程案例库十分必要。

  (一)案例的选取和设计

  在案例教学中案例的选取和设计是案例教学的关键。好的教学案例应该来源于实际工程项目,同时在维度、粒度和内容上精心设计,既要相互衔接,体现生命周期全过程的要求,又要大小适中,适合单个教学模块的教学需求。从实际工程项目中精心选取、提炼、设计开发涵盖软件分析、设计、测试、项目管理等全生命周期的教学案例库,可为软件工程系列课程的案例教学提供有效的支撑条件,对课堂教学效果的提升起到极大的促进作用。

  (二)案例库规范化设计软件工程课程群的多门课程需要多样化的案例,适用于不同的场景,映射出不同的知识点。为了规范这些案例,需提取其公共要素,定义案例库规范化设计的基本元素,如图1所示。

  二、融合多种教学形式,紧密衔接理论和实践教学传统的课堂教学

  教员在课堂上讲授软件工程方法、技术等理论知识,但由于这些理论较抽象难懂,课堂教学效果往往不理想。传统的实践教学主要是采用分组模式进行项目开发,但由于没有过程监督控制,通常是由一个能力稍微突出的学员完成所有过程,缺乏讨论、协作,最后往往把精力放在代码实现中,提交一套漏洞百出的代码。针对软件工程课程的特点,笔者结合本校人才培养目标和先进教学理念,对传统教学方法和手段进行改革,在教学过程中融合、应用基于案例的情景体验教学、基于项目牵引的工程实践教学、基于角色扮演和团队协作的研讨式教学等多种教学模式,加强了理论教学和实践教学的耦合度,培养学生工程化理念和团队协作意识,提高了学生探索问题、分析问题和解决问题的综合能力。

  (一)基于案例的情景体验教学模式案例教学法从实际案例出发,分析其中存在的问题,探索问题产生的根源和解决问题的过程与方法,用案例将理论和实践联系在一起,并逐步上升到理论,用理论来概括、归纳、指导一类问题的解决方法。同时,以鲜活生动的实例吸引学员,提高学员学习的兴趣,使他们从案例中吸取成功经验和失败教训,加深对理论的理解。在实践教学中,我们以“做中学”为指导,以实际案例项目的生命周期为主线,通过搭建的实践平台和设计的实践项目,使学员在解决具体问题的过程中加深对理论知识的理解、技术方法的灵活运用,提高自身的实战素质能力。基于案例的情景体验教学通过借助来源于实际工程的典型案例,将学生置身于特定的工程项目情景之中,给予他们恰当的引导,为他们提供了一个广阔的思维空间和贴近实战的学习环境。

  (二)基于项目牵引的工程实践教学模式基于项目牵引的工程实践教学,将工程项目与软件工程知识体系有机融合,以工程项目为牵引,让学生在学习理论知识的同时,同步开展生命周期相应阶段的各项任务实践,实现了创新实践与工程认知导引相结合的教学模式。首次上课要求学员分组,各组自主选择感兴趣的项目,后续根据授课进度按阶段完成该项目的整个开发过程。为了提高学生的实践兴趣和做足需求分析,选取项目时,应尽量选择贴近学生生活、需求场景熟悉的项目,如公差勤务系统、图书馆座位管理系统等。如果是从零开始的项目,需要多方面多手段进行软件需求分析,并重点做好软件体系结构设计。另外,选做的项目也可以是已有软件,因为大部分软件开发工作是在老版本的软件基础上进行改进的,已有软件可以是网上开源软件或往届学生留下的作业,要引导学生分析其功能上的缺陷后对其进行改进。通过项目牵引,可使学生在动手实践过程中深刻理解软件工程基本理论知识。

  三、针对实践能力培养需求,构建基于框架的可扩展实践平台

  软件工程学科课程理论与实践联系紧密,实践教学的有效实施对提高课程整体教学效果具有重要意义。然而,大部分学生系统设计能力较弱,加之课堂教学时间有限,课程内容比较抽象,为了帮助学生更好地掌握所学知识,有效提高其工程实践能力,在现实教学中急需加强学生动手实践环节的时间投入和条件建设。

  传统实践教学通常要求学生全程自主完成程序开发并提交相应实践报告。这种“从零开始”的实践教学模式受到学生编程能力、实践学时等因素的制约,难以取得良好教学效果。同时,学生缺乏大型项目的工程实践经验,如果仅以小规模程序为对象开展实践教学,也会严重制约其对软件工程思想的理解和掌握。为此,我们构建了基于 OpenFrame框架的开放式教学实践平台,该平台采用当今主流的面向对象技术和框架进行开发,既实现了跟系统结构紧密相关的核心公共模块,又支持学生根据个人兴趣,自主、灵活添加符合接口规范的功能应用模块,从而完成整体系统的开发与设计,有效支持学生根据小组任务分工快速开发上层应用功能模块,协同完成整体系统的设计、开发与集成。该开放式教学实践平台将教师课堂授课与学生情景体验有机结合,使得抽象内容形象化、具体化,同时既能让学生了解到框架技术、敏捷软件开发等面向对象新技术,又能培养学生基于公共体系结构进行团队化工程开发的能力。

  四、基于项目过程的考核评价方式

  考核评价是教学过程中必不可少的环节,针对软件工程课程考核存在着实践考核不足、学习效果测试不及时、考核评价机制不完善等问题,可采用多元考核和评价方式,弱化期末考试成绩,加强过程考核,着重考核项目开发过程中学员思考解决问题的能力。考核包括期末考试和实践项目两部分,期末考试成绩占 30%,采用开卷笔试方式,实践项目成绩占 70%,采用阶段评审方式对各小组阶段产出的工作产品进行评审,通过学员互评和教师评价相结合的方法确定团队成绩(40%)和个人成绩(30%)。学员分组进行讲解、答辩、成果演示,学员和教师分别对各组进行整体评价,获得团队成绩,个人成绩由组长根据组员在项目开发中的表现以及对项目的贡献大小获得。

  五、结语

  通过梳理软件工程课程群理论知识点,构建软件开发全过程案例库,并在案例库基础上,对实践教学方法进行研究,融合、应用基于案例的情景体验教学、基于项目牵引的工程实践教学、基于角色扮演和团队协作的研讨式教学等多种教学模式,加强了理论教学和实践教学的耦合度,并构建了基于框架的可扩展实践平台,通过项目牵引和角色扮演使学员将学到的理论直接应用于实际项目开发,培养了学员的工程化理念和团队协作意识,提高了学员探索问题、分析问题和解决问题的综合能力。

  [ 参 考 文 献 ]

  [1] 邹红, 王健, 苏丹. 以能力培养为导向的软件工程专业核心课程群建设研究与实践[J]. 高教学刊, 2018(12).

  [2] 张爱玲, 周世生 . 新工科背景下软件工程人才培养的研究与实践[J]. 计算机教育, 2018(6).

  [3] 伍春香, 刘斌, 李小红. 基于能力培养的软件工程教学实践[J]. 计算机教育, 2017(8).

  《软件工程课程群案例库建设和实践教学方法研究》来源:《大学教育》,作者:侯雪梅、李志博、于磊、王阳。

文章标题:软件工程课程群案例库建设和实践教学方法研究

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