应用型本科软件工程专业综合实训方案设计研究

杨成，戴歆，陈惠敏

(武汉商学院，湖北武汉430056)

1 实训教学设计

1.1 设计背景

在线教学与传统的实训教学类项目相比较，前者的优势是面向技术原理及应用的单向讲授型课程，教师的主导性更突出，不足之处是教师推荐教学进度难度高，学生的参与度低[1]，实训教学开展的过程中缺少对于学生实训过程的跟进和成果导向的考核。针对这样的现状，教研室进行过多次实训改革尝试，引入了部分合作企业参与到学期的实训教学中，由于企业本身的业务背景和工作模式各不相同，导致学生实训的结果无法达成统一的评价标准，实训的质量和过程也无法得到保障。

1.2 设计目标

本次软件工程专业综合实训通过仿真教学，使学生充分认识软件工程专业对行业人员的思想、素质及能力要求。促进学生充分了解软件工程三要素方法、工具及过程，增强学生的专业认同感。按照成果导向的教育理念通过教学过程让学生可以在未来进入行业后能够具备以下几种能力：1)理解并掌握软件工程项目管理的整体框架；2)能够在多学科背景下主动与其他成员沟通、合作、开展工作；3)能够按照软件工程领域相关的技术标准进行工程实践；4)能够使用恰当的工具和技术对软件体系架构和设计模式进行选择，完成软件设计和实现，并理解选择的局限性；以上的能力目标为未来学生进入行业，成为岗位技术骨干提供了支撑[2]。

1.3 设计思路

软件工程专业综合实训方案是以工程方法为纲，项目驱动为轴，采用线上线下混合教学模式，依据学生的实践反思及工作成果，对照工作岗位的职能要求，进行个性化评价。通过逆向式的教学设计，让学生以小组成员身份参与到项目实施过程中，学生可以在整个教学的过程中体会到一个系统从规划设计到实现，最终交付验收的全过程。此模式给学生提供了发掘实践问题的空间，同时保留了教师在教学过程中的引领作用。考虑到项目本身的复杂程度，让学生按照自身的兴趣选择不同的工作角色进行相关内容的学习。这样保证了学生在实践完成后有自己独立的实践获得感[3]。项目在实施推荐过程中，引入工程化的实践标准，让学生有一定的项目进度和质量控制意识。具体教学思路设计如图1所示。

图1 教学思路设计

1.4 实训项目选择

专业综合实训项目的设置充分考虑了项目本身需具有复杂性、挑战性的特征，同时又兼顾不同类型学生个性化能力提升的需求，需要“以学生的发展为中心”来选择实训的项目。在完成实训教学过程的基础上，贯穿软件工程专业的标准化的意识。基于这些教学目标，选择银行自动取款业务系统作为教学的贯穿项目，学生以小组作为学习单元来进行项目贯穿式学习，在小组中提供给学生ABCD(A:项目进度管理、B:系统研发、C:数据库研发、D:项目质量测试)四种不同的工作让学生进行选择，每一个岗位都与行业中相关的岗位能力目标对应，见表1所示。

表1 实训项目任务列表

2 教学实施流程

2.1 教学内容组织

本次综合实训教学改革是为了构建学生软件工程专业的工程化标准工作模式，按照职责划分明确自己选择岗位所需技术及基本理论素养。能够站在总体项目视角下来进行合作式学习。软件工程综合实训安排48学时(理论：20学时，实践：28学时)进行为期两周的实训教学,经过多次的凝练，按照四个基本知识范畴将教学内容拆分为四个不同的教学单元，分别安排三位不同技术背景和经验的教师和一位企业级讲师分别组织相关的教学内容，在教学开展前准备好与全部授课内容相关的电子资料。具体的教学单元划分方法如表2所示：

表2 教学单元划分方法

2.2 教学过程组织

本次综合实训教学模式开始时，教学模式调整为“在线云博平台+线上授课+腾讯课堂+学习小组群”等多种组织形式相结合的方法[4]，面向2018 级软件工程专业180 名学生开展教学工作。教学团队在开课前将实践环节的内容提前录制好相关的教学视频以及项目相关文档上传云播平台，并向学生开发平台访问的外网权限。考虑到学生学习的便捷性，录制视频时将录屏以20 分钟为单位进行切割，方便学生随时掌握自己的学习进度。学生可以提前下载相关资料，并按照各自岗位划分进行相关内容的学习，遇到个性化问题可以在QQ群中进行提问。课程组教师会针对项目中比较复杂的实践和理论问题单独给学生通过腾讯课堂进行点播式教学和组织学生进行在线研讨，并保留相关的课程录屏供学生后期进行反复学习。

2.3 教学成果评价

项目验收阶段，教学小组根据学生具体的硬件条件，选择录频或在线视频的方式进行项目研讨和总结反思，在研讨中以小组为单位分别进行个人工作汇报和问题总结，教学小组根据小组成员的具体工作汇报和提交材料进行成果评价，评价维度包括岗位角色工作评价、完成进度评价、项目完成度评价、实验实训报告评价分表对应前文中综合实训教学设计目标的4 项能力指标。具体的数据如表3实训考核方案所示。

表3 实训考核方案

3 教学案例

3.1 教学案例设计

此案例采用校园随处可见的穿墙式多功能ATM取款机应用为场景，采用C/S(Client/Server) 架构的思想进行系统设计。客户端通过Java Swing 构建取款机应用功能界面，服务端根据客户端UI 界面所设计的功能组件提供后台服务，整个服务端可划分为采用Java开发提供存、取、转账服务的业务子系统，采用基于TCP/IP 协议、Socket 套接字技术来实现的C/S 通信子系统，采用数据库SQL技术来实现存款存储统计及利息计算的账户管理子系统及应用JasperReport实现的账单子系统。整个案例系统通过MVC 设计模式实现，并包含业务、通信、存储、计算、辅助功能5个子模块，初步具备了复杂软件系统的特征，部分模块界面如图2、图3、图4所示。

图2 ATM系统主界面

图3 转账功能模块截图

图4 凭条打印模块

3.2 教学案例分析

贯穿案例采用的是C/S 的架构风格，学生也可以采用C/S架构的其他技术方案实现系统的前后端技术，教学设计案例给学生技术方案选择方面提供了一定的自由空间。项目的服务端采用多线程和网络套接字通信技术实现客户端服务端数据传输，学生只需要完成技术的通信封装即可；但为了让学生对面向对象程序设计课程中的设计模式理论提供应用场景，前后端通信模块采用策略模式对程序结构进行优化，这一设计给后续课程深入技术原理分析提供了实践基础。后端数据模型层使用JDBC 封装数据库连接的工具类，学生需要使用数据的高级编程技术，例如存储过程、游标和触发器等技术完成银行系统中余额计算功能。这些实践内容旨在通过此案例初步构建学生复杂软件系统的分析能力；此次教学案例设计不仅只关注学生专业知识的能力，按照分层分类的教学思维，在完成功能设计和实现的基础之上，实践环节中引入了模块测试的内容，要求学生针对具体的模块，设计相应合理的测试用例并完成模块的测试，此部分是为了提高学生的软件质量意识。除了关注于案例本身的复杂性外，对软件项目的工程实施规范方面也做了相应的设计，除了完成功能业务的研发和测试工作外，还需要按照软件工程领域中的RUP开发方法来撰写项目文档，整个教学案例以复杂工程案例为主线，贯穿学生的工程基础知识、专业知识、实践知识、工程设计知识等多个环节的能力。

3.3 教学实施效果

根据学习反馈成果分析，新型教学模式的实施过程中，学生参与度较高，对于围绕关键问题构建复杂系统模型以及局部问题定位分析有了一定的掌握。成果评价上只要求学生完成单系统的总体设计和编码，部分小组可以独立完成客户端工程项目封装，同时小组的项目计划和过程管理比较规范，小组的实训工作均能够按照工程规范来进行推进，这些反馈的教学成果都超出了教学团队的预期。综合实训教学结束后，180位同学以小组为单位共45 个小组均提交了各自的项目实训报告、实训源码、讲解视频，86.67%的学生基本完成教学预定目标。分层分类教学法获得了大部分学生的认可，学生对于未来的职业规划和能力定位有了更加清晰的认知。学生通过参与具有一定复杂度和规模的系统，建立了自主实践的信心，学生的主动学习积极性有了较大的提升，本次教学的案例选择、技术方案、教学模式、考核指标都更加注重学生的实践获得感，充分体现了“以学生为中心”的教学理念,学生完成了从实践初期的消极对待，到后面主动参与态度的转变。

4 教学改革总结

分层分类教学方法让学生对自己所参与的工作都有自己的收获和认知上的提升。大多数的学生非常认可本次综合实训教学改革的方案，既提升了技术应用能力，又提升了软件工程方法认识水平。总之，通过实训，学生体验了具体的行业工作模式，锻炼了学生复杂软件系统的分析、设计、开发能力，加强了学生的专业认同感，为实现分层分类专业教学实践，提出了一种有一定成效的教学方案[5]。同时，本次教学设计方案也得到了教研室其他课程组教师的认可，后续其他课程实训中相关课程组教师将尝试采用这套教学模式来推进相关课程的实训教学模式改革。

从本次实训教学实施结果来看，基本达到教学预期效果，但仍然出现了部分小组在实践后期参与度不高的问题；在后续的教学工作中将针对这一现象进行教学策略的调整，主要通过以下几种方法：1)增加考核的频次，实训教学推进过程中会分别对于各个小组的状态进行随机抽查，对于小组出现的问题进行针对性地处理；2)考虑到师生之间的沟通效率问题，设置一定的鼓励机制，允许不同小组之间进行实践协助，对于参与协助的小组给予一定的奖励；3)对学生随机选择组员的情形进行一定的调整，尽量保证小组之间的均衡。

5 结束语

本次软件工程综合实训方案设计根据学生专业能力的画像实施分层分类教学法，有效解决了以往实训教学中教学团队或者企业过于注重程序设计和实训文档的问题。在成果考核中，首次引入企业教师角色加入考核团队中，解决以往考核维度过于单一的问题。在新型冠状病毒肺炎疫情期间，由于教学设备受限，本次的教学改革方案为解决这一问题提供了参考。同时为后续应用型本科软件工程专业进行OBE 理念教学模式持续改进提供了支撑，让学生在未来可以具备系统思维、创新思维和独立解决复杂工程问题的能力[6]。