軟件工程項目驅動實踐能力的培養

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摘要：軟件工程實踐教學與理論教學存在脫節問題，學生實踐能力培養較為薄弱，與市場需求不匹配。為能夠提高軟件工程實踐教學，對目前軟件工程課程教學現狀進行分析，提出了應對的軟件工程教學的措施，通過案例教學，使學生理解軟件開發過程中的知識點，把抽象的知識具體化、形象化，以輔助學生理解理論與實踐的知識。在課下，教師提供必要的項目案例，學生多借鑒和吸收實際項目開發經驗；通過慕課、在線課堂等，對理論知識的學習；在課堂上，教師根據學生提出的問題進行答疑、解惑。實踐課學生選擇項目，利用項目完成情況對學生進行實踐能力的考核。實踐課程的項目驅動教學，利用所掌握的知識，鍛煉學生的動手能力，項目與將來參加競賽、畢業設計等有一定關系。通過項目的深入持續的開發，不斷提升學生動手能力。通過實踐證明了提出的應對措施和實施過程有效，提高了學生的軟件工程素質。

關鍵詞：案例教學；軟件工程；項目驅動；案例實施

軟件工程是一門指導軟件開發和維護的一門工程學科[1]，2002年為了適應市場需求，教育部把軟件工程列為新增專業[2]，而市場對軟件開發人員持續的需要，軟件工程專業一直是熱門專業，就業好、薪資高，受到越來越多的學生選擇這個專業。隨著人工智能作為國家戰略，對軟件人才的需求繼續擴大。軟件工程專業課程設置都是圍繞軟件開發和維護的內容設置的，使培養出來的學生能夠勝任軟件開發和維護。而軟件開發需要學生具備一定的實踐動手能力，能夠綜合運用多種計算機知識，例如程序設計語言、數據結構、計算機網絡、操作系統、數據庫原理等[2]。實踐能力的培養不是知識的傳播，而是知識的運用，大多數學生在學習過程中，有一定的難度，容易造成學生無法繼續堅持學習。《軟件工程》課程是計算機類的核心課程，對于軟件工程專業更是核心課程。《軟件工程》課程是理論和實踐都要并重的課程，受課時的限制、課程的難度、學生基礎等因素，往往達不到課程設置的目標。傳統的理論教學模式需要進一步改革，以彌補課時不足、學生基礎薄弱、缺少實踐練習等缺陷。為了更好掌握《軟件工程》課程中的知識，本文通過對目前《軟件工程》課程的不足進行分析，提出針對性的措施，給出詳細的實施過程，以提高學生的實踐動手能力。使培養的學生具有分析問題、解決問題的能力，有團隊精神，培養學生學習興趣。在學生項目實踐練習中，結合后期的畢業設計、畢業實習、競賽及大學生創新項目等目標，進行長期一致性規劃設計，減少學生的重復勞動，使學生的實踐項目具有一定深度和廣度，與市場需求的軟件盡量接軌，為學生就業上崗打好基礎。

1《軟件工程》課程教學現狀分析

《軟件工程》課程理論知識是從軟件開發經驗中總結出來的，對軟件開發初學者具有一定的指導意義，使初學者能夠快速地掌握軟件開發，少走彎路，把別人的經驗變為自己的經驗，因此學習《軟件工程》課程，能使初學者更好地掌握軟件開發知識，并獲得一定的軟件開發經驗。軟件開發是為用戶服務的，而用戶對軟件的需求也是不斷變化的，從功能、性能、硬件環境等方面，對軟件開發具有一定的要求和約束，因此開發出來的軟件常常需要進行維護。在軟件開發和維護的過程中，出現了很多問題，例如需求不明確，開發的軟件不是用戶真正需要的軟件等。軟件開發過程中的這些問題，即軟件危機，為了解決這個問題，提出了軟件工程的概念。讓軟件開發盡可能擺脫軟件危機，在成本、效率、質量等方面都滿足用戶和開發者的要求。而在《軟件工程》課程的教學過程中，出現了一些問題，具體表現在如下方面。1.1理論教學抽象。《軟件工程》課程的理論知識是從軟件開發經驗中總結出來的，這些經驗被證明是非常有指導意義的。而很多學生剛接觸這些理論知識，沒有編程的經驗，無法理解書中所講述的知識，沒有引起共鳴。學生在學習理論知識時，非常抽象。面對如此抽象的理論知識，學生提不起學習興趣，甚至產生了厭學情緒[3]。另外，教材中的案例，多數是從國外教材中翻譯過來，與學生的知識背景不符，學生無法理解案例的背景知識，案例并沒有起到應有的作用。1.2基礎課程多。《軟件工程》課程教學要求學生需要學習前期課程[3]，例如程序設計語言、數據結構和算法、數據庫原理、計算機網絡、操作系統等，學生對前期課程掌握程度差異性較大，這給教學帶來了一定的難度。在教學過程中，需要對前期的課程進行復習，打好基礎。另外，學生掌握的前期課程，對知識的綜合應用練習較少，大多數表現在知識的掌握上。開發軟件系統需要綜合運用前期課程知識，這給學生軟件開發能力的培養，帶來了一定的困難。1.3學生動手實踐機會少。前期的課程教學中，往往都是小程序的練習，這與軟件系統開發的要求相比，差距非常大。學生還不具有軟件開發經驗，從未在軟件開發上進行專門的訓練[4]，對軟件開發就是編寫程序的思想還比較嚴重。因此，軟件工程教學非常有必要對學生進行專門的實踐練習，通過項目實踐讓學生把所學的知識轉化為軟件，對知識的掌握提出更高的要求。1.4缺乏必要案例學習。軟件工程教材中出現的案例，一般都是為了解釋理論知識的，個別案例是從國外的教材中翻譯過來的，并不適合學生閱讀和學習。教師有必要在教學中挑選合適的案例進行講述。目前網絡資源比較豐富，通過課下整理案例，相信可以挑選出合適的案例作為教學內容，幫助學生理解理論知識。另外，對實踐教學內容，教師需要挑選一些完整的案例，讓學生學習和閱讀，這些案例中的程序能夠運行，學生根據案例的文檔和資料，理解軟件工程中的相關理論知識[5]。1.5缺乏較為直接的視頻教學。學生的基礎知識參差不齊，對于基礎較差的學生，簡單的語言介紹，并不能讓學生掌握其中的含義，需要動手演示軟件開發過程。對于課時限制的教學來說，課堂現場展示軟件開發過程并不現實。因此教師需要提供一些視頻教學素材，讓學生在課下觀看[6]。1.6學生缺乏學習毅力。軟件開發是腦力勞動，需要學生的抽象思維能力。軟件開發不同于現實中的硬件制作過程，無法觸摸到實際的產品，軟件開發是邏輯產品，制作過程抽象。學生在學習過程中，遇到較大的困難，如果這些困難無法解決，學生不能明白其中的含義，勢必打擊學生學習的積極性。有些學生在學習中，可能堅持一段時間后，主動選擇了放棄；一方面是學生學習方法不對，沒有找到有效的學習辦法，另一方面，沒有專家的指導，自己遇到困難一時無法解決，浪費了大量的時間，學生有時候并不愿意去請教教師或同學，或者去找資料解決問題。也就是說，學生在學習軟件開發一段時間后，當遇到困難無法解決，或感覺學習非常吃力的時候，選擇了放棄。其實剛開始遇到困難是正常的，只要不放棄，學習方法不對的時候，請教老師調整學習方法，就能找到正確的學習方法。另外，學生要多交流，主動尋求幫助，解決遇到的困難。1.7教師素質有待提高。軟件開發需要老師指導，如果教師的軟件開發水平較高，就可以很好地指導學生進行學習。然而，高校在招聘教師的時候，比較看重學歷，對教師的軟件開發水平并未做過多的考核。即使有豐富經驗的一線開發人員，如果想在高校從事教學，而學歷較低，不予錄用。其實，目前高校中比較缺乏具有豐富經驗的軟件開發人員。需要提升教師的軟件開發能力才能滿足市場的需要[7]。當前，移動手持設備開發，例如Android、IOS開發等，都需要教師學習新的知識，才能夠指導學生進行軟件開發。當前市場上軟件開發人員工資普遍較高，高校的薪酬很難招到水平較高的軟件開發人員。1.8課程考核形式單一。軟件工程課程的考核以平時作業和期末的考試為主，并沒有突出學生的實踐動手能力。過程的考核也非常重要，因此需要對課程考核進行改進。突出學生的動手能力，過程考核督促學生在平時的學習中，花費足夠的時間學習。

2軟件工程課程項目驅動教學設計

軟件工程教學存在很多不足，針對這些不足進行改進，提高學生的動手能力。軟件工程教學，不僅僅是講述軟件工程的理論，同時也要考慮學生的基礎水平，針對基礎水平不同的學生，提出個性化教學。既要講授理論知識，也要鍛煉學生的動手能力。從學生方面提出針對性的教學，給學生提供學習環境，有動手練習的機會。教師本人不斷提高自己業務水平，適應教學需求，迎合市場對人才需要，培養合格的軟件開發人才。從學生各個方面考慮，有必要對學生進行長遠規劃，盡可能減少重復的勞動，空出更多的學習時間。學生在后期還要進行畢業設計、畢業實習、參加競賽或者主持及參加大學生創新項目等，這些內容都可以與軟件工程的課程聯系起來，統籌規劃，長遠考慮學生的實踐能力培養。如圖1所示，項目驅動解決方案示意圖。就從以下幾個方面提出教學設計。2.1補習前序薄弱課程。某些學生在前序課程中，對基礎知識掌握較為薄弱，能力較差的學生，可在教學中，進行必要的知識補充，以便學生具備軟件開發的基礎知識。另外，也要對學生進行必要的統計，以便摸底學生的基礎水平，可以借助網絡試卷測試，客觀評價學生的基礎水平。另外，借助慕課、網絡資源課等網絡資源，學生進行復習相關知識，以加強基礎知識的掌握。教師要引導、輔助、創造學習環境等，使學生盡快地補充薄弱內容。2.2理論教學案例化。對于理論抽象難懂的問題，需要用更具體的內容進行講述，教師在教學過程中，需要挑選合適的案例進行講述，以具體的案例形式，使學生更容易理解。其實，案例的選擇需要教師篩選，有些適合理論教學，有些適合實踐教學，教師要做分類。案例盡量選擇學生熟悉的內容，有利于學生利用情景再現其過程。例如學生管理系統，需要學生選課、查課表等，學生在日常生活中，就已經使用過學生管理系統，對其中的操作比較熟悉，學生接觸到熟悉的案例，更容易理解和接受[5]。傳統的師傅帶徒弟的模式，仍然具有一定的借鑒意義。在軟件開發教學過程中，如果學生能夠在真實的案例中學習到相關知識，舉一反三，就可以掌握軟件開發的精髓。案例教學越來越重要，相關的軟件培訓公司就是盡可能的少講理論知識，直接動手傳授軟件開發過程[10]。通過這種模式，學生的動手能力得到培養。而大學課程教學，缺少必要的課時或相關培訓教師，因此通過購買案例進行課下教學，案例的內容要跟蹤前沿技術，學生跟著案例就可以進行學到相關的知識。一個案例的學習，積累了相關的經驗，學生就可以通過閱讀大量的案例，進行其他知識的掌握。文檔代碼的閱讀量非常重要，是借鑒別人的經驗，從中吸取精華，在自己的軟件開發中，運用這些知識，可以加快軟件的開發，提高軟件開發質量，其實也是軟件重用的思想。軟件開發不提倡自己編寫軟件的各個內容，有些內容可以通過重用，快速地搭建軟件，節約了時間和成本。學生需要有軟件重用的思想，其實很多的軟件，就是利用這種模式開發出來的。案例的學習和借鑒就屬于軟件重用的一種，具有非常大的借鑒意義。2.3實踐教學項目驅動教學。學生在軟件工程課程中，學生進行3-5人分組，小組選擇一個項目，項目具有一定的實踐鍛煉的效果，結合后期學生的畢業設計、實習、競賽、或主持或參與大學生項目等，學生選題不能具有隨意性[8-9]。教師在選題過程中要給予指導并提供建設性的意見，學生的選題要有長遠的規劃性，不僅僅是完成當前的課程實踐作業，后期的畢業設計、實習、競賽、主持或參與的大學生項目結合起來，這樣后期的工作量就相對輕松，可以節約大量的時間，學生在空余的時間內容，可以學習更多的內容。項目的選題長遠規劃非常重要，個別學生可能并未考慮這些，需要教師給予引導。項目實踐的內容，學生可以完成較為簡單的項目，課程結束后，學生可以在項目上進行擴充，實現更加復雜的功能。這樣學生可以運用更多的知識，繼續完善項目，更加接近實用性，開發完善的項目，最終可以提供給用戶使用。完成項目開發的學生在就業中更具有競爭性，能更快地適應崗位工作。學生選題之前，也可以對市場需求進行調研，了解社會需要的人才狀況，進而學習相關技術知識，提高自身競爭力。2.4網絡視頻案例教學。這種模式可以通過學校購買，網絡上可以選擇相關的案例學習。學生也可以自己尋找免費的網絡資源，也可以付費購買網絡資源。這樣可以快速地掌握相關的技術知識，節約了大量的時間。視頻案例學習，可以觀看培訓老師一步一步地軟件制作過程，具有軟件開發情景再現場景，跟隨老師的思路，一步步學習軟件開發，慢慢消化所學的知識，并且對知識的應用有一個模仿案例，通過長時間的積累，學生就可以自己領悟軟件開發的真諦，直至自己進行軟件開發。2.5培養學生軟件開發興趣。學生在學習軟件開發遇到困難，需要學習能夠解決，但是在學習的道路上，困難重重，能夠堅持下來，需要一定毅力，因此在學習的道路上，學生和老師互相加油，共同迎接困難。教師在教學過程中，多講述自己的經驗，以啟發學生。在學習的道路上，沒有捷徑可走，唯有知識的積累，才能有量變到質變。在學習的過程中，多思考，多借鑒，多搜索，多問同學和老師。困難遇到得多了，慢慢地就積累了經驗，水平才能提高。在水平提高后，學生的學習興趣就提高了，也會慢慢地帶動身邊的人去學習。2.6教師業務能力提升。教師需要不斷提高自己的軟件開發能力，要想學生有一碗水，老師就要有一桶水的水平。因此老師要在課下，不斷鉆研業務水平，提高自己的動手能力，在教學過程中，才能做到游刃有余，得心應手。老師的水平得到學生的認可，學生才能愿意跟著老師學習，聽老師的安排。教師利用慕課，假期培訓等方式，提高自己業務素質。學院要充分給予教師自由，提供培訓機會。教師在教研室活動中，要和同行教師交流，相互之間交流經驗，分享教學心得。相互分享自己的案例素材，以提高自己的教學水平。2.7重實踐考核方式。學生的考核方式，要想實踐能力傾斜。在平時的教學過程中，利用學生課下看視頻時間，作業完成情況，項目完成情況，個人項目匯報情況，期末成績等，綜合打分。表1給出考核的內容。

3實施過程

3.1案例篩選。理論課教學過程中，為了更容易明白理論知識，教師可在教學過程中，講述一些貼近學生生活的案例，促使學生更容易理解。在備課過程中，教師要整理案例材料，做到材料通俗易懂，服務理論教學。實踐課中，教師準備完整案例，包含文檔和程序，程序配有完整的安裝說明，以備學生運行程序。實踐教學的案例，要完整的內容。在實際教學過程中，能夠收集到較為完整的案例，并不容易，小型案例，可能比較簡單，文檔資料并不齊全，需要教師進行整理。另外，國內很多軟件開發公司，規模較小的企業，對文檔的撰寫重視不夠，往往程序的文檔材料，并不齊全。大型的軟件，有完整的文檔，內容比較復雜，并不適合案例教學。3.2教師重現程序編寫過程。教師在實踐教學過程中，需要用一個實際的案例進行教學，以提高學生的動手能力。而實踐課時不足的情況下，教師可以課下錄制好，再發給學生課下觀看，這無疑增加了教師的負擔，學院可以給予一定的補貼政策。教師在講述案例的過程中，要熟練教學，需要教師在課下多進行練習，達到熟練的地步。完整的案例教學，可以激發學生的學習興趣，也可以讓學生直觀地看到軟件制作的過程[11]。教學過程中，教師要有理論的知識講述，有實踐方面的操作，也有工具的使用。尤其在編碼過程中，遇到錯誤如何處理的，這需要教師有一定的代碼調試功底，在教學過程中，有的放矢。教師在案例的講述過程中，盡量錄制課程，以便后期給更多的學生觀看。通過多年的積累，教師手頭的課程資料就更多、豐富、案例的講述也更得心應手，畢竟是自己一手制作的。3.3教師提供教學資料。只通過任課教師的教學內容，畢竟知識面有限。在目前互聯網比較發達的時代，慕課、網絡公開課較為豐富的狀況下，教師可以在網絡上收集資料，通過網絡軟件把信息發送給學生[12]。學生只要愿意學習，就可以掌握編程方面的知識。網絡可以更快讓學生接觸到前沿技術，在畢業后能夠更好地勝任崗位，提高自身競爭力。3.4嚴控學生項目。光看不練，能力無法提高，在學生編寫軟件過程中，處于初級階段，會遇到各種各樣的錯誤。有些錯誤比較簡單，通過一定量的積累，就對一些小錯誤有直觀的認識。通過排錯經驗的積累，能力得到提升，慢慢就積累了興趣，學生建立了自信。在學生利用項目進行練習的過程中，教師要嚴控學生的制作過程，有些學生為了投機取巧，可能并沒有真實地參與到軟件開發中。對出現這些問題的學生，進行嚴肅處理，杜絕學生再犯。通過提問、項目匯報等途徑，教師可以得到一些端倪，以便核實和處理。另外，杜絕學生抄襲程序，可以用系統進行，以便發現抄襲問題。3.5項目長遠規劃。學生在軟件工程的實踐中完成項目。實施項目驅動教學，學生在選擇項目名稱的時候，與以往的項目名稱有所限制。項目的名稱應該貼近實際市場需要，對以后選擇畢業設計題目相吻合的題目，在軟件工程課程結束后，學生的項目的功能，還有待完善，因此項目可以作為后續繼續完善的項目。項目完善較好的，可以參加競賽，直接定位畢業論文設計的題目，如果能夠獲獎也是證明學生能力的一種體現，在就業也中有一定的優勢。如果學生在大學期間，主持或參與大學生創新項目，可以用創新項目的題目作為項目名稱，一方面可以完成大學項目所要求的系統，另一方面，也可以完成軟件工程實踐課程，同樣也可以作為畢業設計的題目。如果學生考研，這能節約不少的時間，在研究中復試中，可以處于有利地位。畢竟研究生階段要求學生具備一定的實踐能力，大多數導師都有項目，需要學生參與完成。

4結束語

本文通過對軟件工程課程教學中出現的實踐與理論脫節問題，通過對目前軟件工程的教學現狀進行分析，提出了一些改進措施。對提高實踐能力方面給出了具體實施措施。在案例的選擇、實踐操作、網絡資源的利用、實踐項目監督等方面，對實踐教學提出了實施的辦法，通過對阜陽師范大學軟件工程專業、計算機科學與技術專業、物聯網專業，進行了實施，學生的實踐能力得到提升，培養了能力較強的計算機軟件開發人才，很多學生考取研究生進一步深造。實踐結果表明了，提出的教學模式對軟件工程素質的培養具有重要的意義。

作者:劉華明 畢學慧 王秀友 李懷敏 晁妍 單位:阜陽師范大學