新工科教育下软件工程实践教学研究

郭咏梅，赵秀梅

（长治学院 计算机系，山西 长治 046011）

0 引言

在新工科教育背景下，计算机专业学生的能力培养越来越受到学校和用人单位的广泛关注。要培养服务社会的应用型人才，能力培养必须贯穿在整个教学过程中[1]。而且，能力一定通过让学生自己“做”来培养[2]。软件工程课程是计算机科学与技术专业一门专业基础课程，不仅承担着向学生传授软件开发基本方法和基本技术的责任，而且承担着训练学生系统的、规范的软件开发基本能力的重任。其教学目标是使学生了解和掌握软件工程的新方法和新技术，具备应用所学知识和技术解决真实问题的能力[3]。能力的培养不仅要贯穿在实验教学中，而且要融入课堂教学过程中。课堂教学能否避免单纯灌输理论知识、概念和原理，强化学生软件工程能力培养，一直是软件工程课程教学需要解决的难点问题[4]。为了解决这个难题，采用案例教学，将一个完整的案例贯穿整个教学过程，引导学生对案例出现的问题进行讨论，得到掌握课程基本知识、提升软件开发能力的目的[5]。然而，针对应用型人才培养，如何将课程的知识点和能力点融入到教学案例中，如何选择案例、设计案例和实施案例，如何让学生自己“做”起来等问题仍需要进行深入的研究和探讨。

1 应用型人才软件工程能力分析

对应用型人才的能力要求应该有别于科研型和工程型人才的能力要求[6]。应用型人才的主要任务是将成熟的技术和理论应用到实际的生产和生活中，其重点是要求学生掌握软件工程的规范和工具，学生能够分析、设计中小规模的软件应用系统，针对具体的解决方案，运用特定的开发平台和技术，实现软件应用系统，同时具备有效的沟通能力和团队协作能力[7]。以软件工程面向对象方法教学内容为例，分析其教学内容的知识点和能力要求，如表1所示。

在软件开发的各个阶段，都要求学生具备有效的沟通能力和团队协作能力。

通过对教学内容知识点的分析，明确要培养的能力要求，为教学案例的选择、设计和实施过程奠定基础。

2 教学案例的选择和设计

2.1 教学案例的选择

案例教学是培养学生软件开发工程能力的重要途径[8]，而案例的选择是决定案例教学效果的关键环节。针对应用型人才能力特点，教学案例的选择主要考虑以下四个方面。

（1）案例要具有实际意义，与学生的日常生活应用紧密联系，案例系统的处理流程应该是学生比较熟悉的，这样便于学生对案例进行需求分析，同时能够调动学生学习的积极性，让学生体会到软件工程知识在真实环境下的应用。

（2）案例要能够综合应用前修课程的知识[9]，领会Java程序设计、数据结构、数据库原理与应用、算法分析与设计、HTML等在软件开发过程中的应用。

（3）案例要有一定的规模，能够体现软件工程的新技术和新方法[9]，能够分层次、分模块进行开发，便于学生分工合作，有利于培养学生沟通能力和团队协作能力。同时，多模块结构可以引导学生进行功能扩展，增加新的功能模块。

（4）案例要考虑学生的接受能力，设计从简单到复杂，从单项到综合的分模块的教学案例，让不同层次的学生都能理解和掌握一定的知识，让基础比较差的学生能够理解简单的案例模块，获得成就感，让学有余力的学生能发挥潜能，理解并扩展较为复杂的案例模块。

通过调研和与学生的交流讨论，我们选择软件工程课程网站作为教学案例，学生即作为使用者又作为开发者，容易理解案例的需求。对学生来说具有较强的实用价值，有利于调动学生学习的积极性，网站的多个模块结构有利于学生分工合作完成。

2.2 教学案例的设计

教学案例的体系结构设计一方面要采用软件的主流结构[10]，另一方面结构尽可能简单直观，有利于学生的理解和体验，以软件工程课程网站的前台管理模块为例，其功能结构设计如图1所示，系统体系结构采用当前流行的B/S体系结构。

网站前台分为用户登录注册、前沿新闻、师资队伍、教学大纲、教学视频、课件中心、教案中心等模块，每个模块完成一个具体的任务，学生以小组的形式对一个或两个模块分析讨论，有利于学生之间的交流沟通，有利于树立团队协作的意识。多模块结构还可以启发学生对网站功能进行扩展，增加新的功能模块，例如增加案例中心、互动交流等新的功能模块。

3 案例教学的实施

陈道蓄老师指出：能力一定要让学生自己“做”来培养。那么案例教学过程中我们能让学生做什么呢？在教师的启发和引导下，重点按以下步骤让学生动手“做”起来。

（1）学生以用户的角色使用案例，通过实际操作，体验案例完成了哪些功能，涉及哪些数据，操作界面如何转换。然后让学生转换角色，以开发者的角色获取需求，了解需求获取的途径。

（2）学生以开发者的角色对案例进行需求分析，进行数据分析、功能分析和状态转换分析，理解和掌握对象模型、用例模型和动态模型的建立过程，并学会使用画图工具画出类图、用例图和状态转换图等，编写案例的需求规格说明书。

（3）学生分析和理解案例系统的体系结构，比较B/S结构和C/S结构的不同，设计案例的结构，学会使用画图工具画出案例系统的结构图。同时理解和设计数据库结构设计、交互界面设计和算法的流程图设计，编写案例的设计说明书。

（4）学生以小组为单位选择一个模块，阅读源代码并加上注释，理解和学习良好的、规范的编程风格，规范标识符的命名规则；同时学会用白盒测试、黑盒测试方法设计测试用例，完成类的基本测试；掌握测试步骤和常用的测试工具，编写案例的测试分析报告。

（5）教师启发学生分析案例的不足，鼓励学生增加新的功能模块，例如增加案例展示、资源下载、交流互动等新的功能模块。

（6）学生在实验室网络环境下进行部署和测试，了解维护工作和项目管理的基本任务。

（7）教师引导学生进行交流讨论，总结归纳案例的整个开发过程，让学生理解软件工程的基本概念和基本原理，领悟软件生命周期各个阶段的任务、方法和工具，树立规范化的工程意识，在动手“做”的过程中，提升软件开发的能力，提高解决实际问题的能力。

在案例教学实施过程中，教师紧紧围绕一个典型的案例开展教学[11]，引导学生对真实案例进行分析、解剖、阅读代码、验证功能和增加新的功能，将课程知识点与案例紧密结合，让学生在学中做，做中学[12]，在不断的实践过程中提升软件开发的基本能力。教师引导学生按照软件开发的基本过程解剖案例，学生动手体验案例开发各个阶段的主要活动，动手模仿和验证各个阶段的实际操作[13]，学生真正看到一个应用系统是如何开发的，初步认识一个软件项目的开发方法和过程，了解软件项目开发流程和规范，养成良好的软件开发习惯，加深理解软件工程的基本概念、原理和方法在实际项目中的应用，建立初步的工程意识，提高了解决实际问题的能力，为下一步的课程实验和课程设计奠定坚实的基础。

4 结语

案例教学在激发学生学习兴趣，帮助学生理解和掌握软件工程的基本概念、基本原理和基本方法方面起到了积极的作用，但是教学案例还需要不断完善和更新，要与时俱进，不断加入新技术和新方法，以满足新工科教育对应用型人才培养的需求。