中間件技術(shù)課程教學方法改革探討

1、 “中間件技術(shù)”課程教學方法改革探討 梁春泉+張陽+戴濤摘 要： “中間件技術(shù)”是軟件工程專業(yè)的核心課程，該課程學習企業(yè)級分布式系統(tǒng)開發(fā)所需的大量理論、技術(shù)和概念。傳統(tǒng)講授法令學生感覺課程內(nèi)容繁雜、抽象、枯燥，難以掌握。探索將案例教學法和問題導入法有機結(jié)合，提出案例式問題導入法，并引入到“中間件技術(shù)”課程教學中，為“中間件技術(shù)”及類似課程的教學改革提供參考，并對案例式問題導入法的開展給出幾點建議。Key：中間件技術(shù);案例教學法;問題導入法;分布式系統(tǒng)：G642.3 ：A ：1002-4107（2015）09-0046-03 “中間件技術(shù)”是軟件工程專業(yè)的主干課程，是全國各大高等院校軟件工程專業(yè)

2、本科生或研究生的必修課。中間件實質(zhì)上是對企業(yè)級分布式系統(tǒng)開發(fā)中面臨的共性問題進行提煉、抽象所形成的可復用軟件部件，為企業(yè)級應用系統(tǒng)提供基礎架構(gòu)。該課程以計算機編程語言、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、計算機網(wǎng)絡等多課程交叉知識為基礎，圍繞五大類型中間件即遠程調(diào)用、消息、分布對象、數(shù)據(jù)庫和事務中間件開展，學習中間件技術(shù)的概念、原理及應用。課程強調(diào)學生對企業(yè)級分布式系統(tǒng)原理的掌握，同時注重學生解決實際問題的實踐能力。然而，各大高校在開設“中間件技術(shù)”課程時，普遍側(cè)重于向?qū)W生灌輸基本概念和原理，輔以簡單孤立的、遠離真實企業(yè)應用的程序示例進行講解。部分高校甚至把對某一中間件產(chǎn)品的介紹，如J2EE或.NET，當成學習“中

3、間件技術(shù)”的全部內(nèi)容。造成學生對該課程中所涉及的大量知識難以融會貫通，對企業(yè)級分布式系統(tǒng)開發(fā)理論理解的廣度和深度不夠。同時，本科生由于缺乏軟件項目經(jīng)驗，特別是大型企業(yè)級分布式系統(tǒng)項目經(jīng)驗，對中間件技術(shù)的應用角度和應用領域不理解，也不了解中間件技術(shù)在就業(yè)前景和職業(yè)生涯中的作用，學習興趣不高。國內(nèi)對“中間件技術(shù)”課程的教學改革探討工作也非常少，據(jù)筆者查閱，只查到相關文獻1-2，但這些文獻僅探討了J2EE中間件教學，并非真正意義上的“中間件技術(shù)”課程。為了讓學生能更好地把前期所學專業(yè)課知識、企業(yè)級分布式系統(tǒng)開發(fā)理論和實踐結(jié)合起來，激發(fā)學生的學習興趣和熱情，提高“中間件技術(shù)”課程教學質(zhì)量，本文嘗試將案

4、例教學和問題導入法融合起來，提出案例式問題導入法，并引入到“中間件技術(shù)”課程教學中。一、案例式問題導入法的提出（一）案例教學法的內(nèi)涵及意義案例教學是在學習者掌握相關知識基礎上，在教學者的組織和指導下，根據(jù)教學目的和教學內(nèi)容要求，借助于真實案例連接學習的內(nèi)容與實際應用，把學習者帶入具體場景進行案例分析，讓學習者通過對案例相關資料的收集、研究及對案例的分析、討論和交流， 最終對問題予以解決，在此過程中加深學生對基本原理和概念理解的一種教學方式。案例教學最初源于英國的法學，后來被成功地用于法學、醫(yī)學、經(jīng)濟學和管理學等學科領域。計算機專業(yè)課程的傳統(tǒng)教學模式側(cè)重于講解基本概念和原理。由于學生缺乏對工程實

5、踐背景的了解，其結(jié)果是學生雖然掌握了單個原理，但卻很難融會貫通并綜合應用。為此，在計算機專業(yè)課程教學中，國內(nèi)許多學者也引進了案例教學3-4，為學生在計算機理論與實踐之間搭起一座橋梁。本文在“中間件技術(shù)”課程教學中引入案例教學，避免學生孤立地學習各個概念，幫助學生理解如何將多課程理論知識融合成一個整體，深刻地理解企業(yè)級分布式系統(tǒng)理論如分布式事務、安全服務、負載均衡等，并提高運用前期所學知識的實踐能力。同時，真實的案例還可以幫助學生了解中間件技術(shù)在就業(yè)前景和職業(yè)生涯中的作用，提高其學習興趣。（二）問題導入法的內(nèi)涵及意義問題導入法是啟發(fā)式教學原則的一種具體教學方式，以解決問題貫穿整個教學。實施過程中

6、，教學者為了讓學習者掌握一個理論或方法，導入一個具體問題，以解答這個問題為導向，引發(fā)學習者思考解決這個問題，從而引入所需要學習的理論或方法，并在解決問題過程中掌握這些理論或方法。該方法能培養(yǎng)學生解決問題的能力，讓教學變得靈活，有利于培養(yǎng)學生的學習興趣;同時，由于學生在解決問題過程中可以提出不同的思想和方法，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維5。中間件實質(zhì)上是對企業(yè)級分布式系統(tǒng)開發(fā)過程中面臨的共性問題進行提煉、抽象所形成的可復用部件。在“中間件技術(shù)”課程中應用問題導入法，引出并解決這些共性問題，可讓學生自然地掌握中間件技術(shù)的概念和理論。再者，“中間件技術(shù)”課程涉及大量抽象的、難于理解的概念，直接講授會令學

7、生覺得枯燥無味，沒有學習興趣。問題導入法將學生帶入問題的思考中，在思考中學習中間件技術(shù)知識并培養(yǎng)學習興趣。最后，中間件技術(shù)是前期課程知識的綜合。傳統(tǒng)講授法讓學生簡單孤立地理解各個概念，無法從整體上把握。問題導入法帶引學生思考，在此過程中，學生自己將各種理論和技術(shù)聯(lián)系起來，從而在宏觀整體上理解中間件平臺。（三）案例教學與問題導入法的結(jié)合案例式問題導入法將案例式教學和問題導入法有機結(jié)合，充分利用這兩種啟發(fā)式教學的優(yōu)點，調(diào)動學生的積極性，啟發(fā)學生思維，變被動為主動。傳統(tǒng)問題導入法按問題的導入方式一般有情景式導入問題、任務式導入問題和案例式導入問題。本文也是在案例中導入問題，但“中間件技術(shù)”課程教學中

8、的案例式問題導入法有其特殊性。傳統(tǒng)的案例式問題導入法，圍繞案例導入問題，學生通過解決這些問題，得到整個案例的解決方案。然而，在“中間件技術(shù)”課程中，學生需學習的是如何解決企業(yè)級應用系統(tǒng)開發(fā)中的共性問題，而不是開發(fā)整個系統(tǒng)。因此，對企業(yè)級應用案例，只需導入系統(tǒng)開發(fā)中的共性問題，讓學生在解決這些共性問題中學習中間件知識。“中間件技術(shù)”課程中案例式問題導入法的基本思路為：教師首先對真實的企業(yè)級應用案例作垂直層次分析，識別出開發(fā)共性問題，將案例分為業(yè)務層、中間件和部署環(huán)境;然后把所用到的中間件轉(zhuǎn)變?yōu)殚_發(fā)中面臨的共性問題，其他兩層作為從已知引出未知的基礎;最后組織學生討論并解決這些問題，掌握中間件技術(shù)的

9、原理和應用。 二、運用案例式問題導入法的策略案例式問題導入法在“中間件技術(shù)”課程中的實施過程包含獲取案例、分析案例、導入問題、設計教案、發(fā)放資料、組織課堂、案例實踐、交流反饋、評價調(diào)整等九個步驟。（一）獲取案例案例是開展案例式問題導入法的基礎，案例獲取和選擇最終影響著教學效果。課程小組根據(jù)教學目標和教學內(nèi)容的要求，通過網(wǎng)絡或其他資源，收集國內(nèi)外企業(yè)級應用系統(tǒng)案例，供案例式問題導入法教學實施或?qū)W生案例實習使用。案例不是簡單舉例，案例必須是真實的、完整的、典型的和具有啟發(fā)性的6。（二）分析案例案例的解決方案，表面上是一個平面化的技術(shù)框架。在案例分析過程中，課程小組需要根據(jù)中間件的定義，將案例解決方

10、案在垂直方向上劃分為三個層次：業(yè)務層、中間件和開發(fā)部署環(huán)境。業(yè)務層：應用系統(tǒng)包括哪些業(yè)務模塊、業(yè)務子系統(tǒng);哪些業(yè)務子系統(tǒng)給別的業(yè)務子系統(tǒng)提供服務，或哪些業(yè)務子系統(tǒng)需要別的業(yè)務子系統(tǒng)提供服務。 中間件：業(yè)務子系統(tǒng)間采取什么通信方式，如過程調(diào)用、對象調(diào)用或消息調(diào)用等;如何實現(xiàn)服務定位、安全機制、事務實施、多任務創(chuàng)建及負載均衡等。 開發(fā)和部署環(huán)境：分析硬件環(huán)境、網(wǎng)絡類型、操作系統(tǒng)類型、開發(fā)語言、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。（三）導入問題根據(jù)課程內(nèi)容，以業(yè)務系統(tǒng)和部署環(huán)境為基礎，假設中間件部分未知，把所需中間件轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)級應用開發(fā)面臨的共性問題。例如對消息中間件提出業(yè)務子系統(tǒng)之間如何消息傳遞的問題;對對象調(diào)用中間件

11、提出業(yè)務子系統(tǒng)之間如何調(diào)用彼此對象的問題;對CORBA提出業(yè)務子系統(tǒng)語言開發(fā)語言不同，如何調(diào)用彼此對象的問題;對事務中間件提出如何在子系統(tǒng)之間保證一系列操作滿足事務特性的問題等。每個大的問題同時還可以拆分成一系列前后相關、有啟發(fā)性的子問題。（四）設計教案圍繞教學內(nèi)容和教學目標，確定每次案例教學的重點和難點。特別是中間件概念、原理、結(jié)構(gòu)、應用和作用。在教學方法中，引導學生討論，激勵他們參與和合作學習，注重啟發(fā)思維和理論聯(lián)系實際。在教學過程中，合理組織和使用案例分析得到業(yè)務系統(tǒng)組成、開發(fā)部署環(huán)境組成及導入的共性問題，考慮如何從業(yè)務系統(tǒng)、開發(fā)部署環(huán)境中提出問題，安排學生從一個問題的討論過渡到另外一個

12、的討論。同時，教師還需要規(guī)劃和控制好教學過程的時間。（五）發(fā)放材料 課前，學生需要對企業(yè)級分布式應用案例有所了解。因此課前需要將案例相關材料發(fā)給學生。但給學生提供的不是完整的案例，而是除去中間件部分的案例分析材料。對中間件部分，可轉(zhuǎn)變?yōu)槌醪降膯栴}，如系統(tǒng)缺了什么，也提供給學生。同時還要將企業(yè)簡介、業(yè)務背景、公司網(wǎng)址等參考資料交給學生，供學生提前準備。（六）組織課堂整個課堂組織以學生討論為主。教師從業(yè)務系統(tǒng)需求、開發(fā)部署環(huán)境條件開始，將學生帶入到共性問題中，組織學生分組討論。在學生討論過程中，要調(diào)動學生的積極性，盡量讓所有學生參與討論，避免出現(xiàn)冷場現(xiàn)象;注意觀察和了解學生的反應和表現(xiàn)，加強個別輔

13、導，鼓勵學習有困難的學生參與討論和發(fā)言。討論中，教師需要在適當?shù)臅r候加入評價、反饋矯正和歸納，突出重點和突破。（七）案例實習 “中間件技術(shù)”課程的實習，不應該是簡單地調(diào)用中間件運行庫的API編程。在實習中，需要給學生提供一個新的、與學習內(nèi)容相關的、完整的案例。首先讓學生依據(jù)課堂所使用的案例分析材料，采用相同的案例分析方法，將案例垂直劃分為業(yè)務層、中間件層及開發(fā)部署環(huán)境層，確定每層包含的內(nèi)容。其次確定案例所采用的中間件產(chǎn)品。最后讓學生編程部分實現(xiàn)中間件調(diào)用;對于優(yōu)秀的學生，鼓勵其實現(xiàn)簡單的中間件。通過這樣的實踐，讓學生從宏觀到微觀，從中間件的作用、地位到應用等多角度進一步學習。（八）課后交流 課

14、后的交流對改進教學過程、提高教學質(zhì)量有著重要作用。課后，教師需要與學生交流對案例式問題導入法的感受，了解有哪些考慮不足的地方，學生對課程實施有什么意見。在筆者實施教學過程中，有許多學生會主動與教師交流。在反饋過程中，學生提出了許多建議，同時普遍認為，這種教學方式，讓他們都可以參與，更能集中注意力;真實的企業(yè)級分布式應用案例中導入問題，能激發(fā)他們的興趣和動力，能讓他們從部分到整體深刻掌握中間件技術(shù)，同時更能理解中間件的作用及在系統(tǒng)中的地位。（九）評價與改進 一輪案例式問題導入法教學實施之后，教師需根據(jù)學生實習過程和實習報告、課堂討論、課后交流及考試等方面的情況，對該教學進行評價，總結(jié)可取之處，發(fā)

15、現(xiàn)不足。針對不足地方，需要在案例分析、問題導入上進行適當調(diào)整，甚至修改教案和調(diào)整課堂組織。調(diào)整結(jié)果將應用到下一輪教學中。通過評價調(diào)整，持續(xù)改進案例式問題導入法，使其趨于完善。三、反思（一）建立高質(zhì)量的企業(yè)級分布式應用案例庫實施案例式問題導入法的基礎是建立完整、真實、典型和啟發(fā)性的案例庫。案例必須是真實的，是國內(nèi)外知名企業(yè)的真實企業(yè)級分布式應用;案例必須是完整的，包括應用背景、技術(shù)方案和實施結(jié)果;案例必須是典型的，覆蓋著一類或幾類中間件技術(shù)，并且是這些技術(shù)的典型應用;案例必須具有啟發(fā)性，能啟迪學生思考，給學生足夠的想象和自由發(fā)揮空間。（二）解決企業(yè)級應用開發(fā)中的共性問題傳統(tǒng)的案例教學中，教師提供

16、案例背景，導入面向整個案例問題， 讓學生圍繞問題解決整個案例。在“中間件技術(shù)”課程教學中，學生不需要實現(xiàn)整個企業(yè)級分布式應用案例方案，如，不需搞清楚業(yè)務流程、如何實現(xiàn)業(yè)務模塊，也不考慮如何選擇底層部署環(huán)境。學生要解決的是系統(tǒng)開發(fā)中的共性問題，即中間件部分的問題。對業(yè)務實現(xiàn)方案和開發(fā)部署環(huán)境方案，教師分析后直接提供給學生，中間件部分轉(zhuǎn)變?yōu)楣残詥栴}，讓學生能在業(yè)務和部署環(huán)境的基礎上解決這些問題，從而自然掌握中間件知識。 （三）注意提高學生的學習興趣興趣是課堂組織過程中，讓學生積極參與、避免冷場的關鍵。在筆者初步嘗試案例式問題導入法時，從案例的業(yè)務需求和部署環(huán)境直奔導入的問題，讓學生討論，結(jié)果學生興

17、趣不高，課堂氣氛不是很活躍。在這種情況下，筆者及時調(diào)整，以企業(yè)規(guī)模和地位、員工收入、業(yè)務背景等方面激發(fā)學生的興趣，讓學生感覺以后他們將會在這樣的企業(yè)中發(fā)展，置身企業(yè)員工角色中。在評價和小結(jié)過程中，充分肯定每一位學生的見解和方案。通過這樣方法，啟發(fā)了學生的興趣和動力，課堂變得活躍，學生開始積極發(fā)言，相互啟發(fā)，取得較好教學效果。（四）對師生的要求教師作為教學的組織者，必須對所講授的教學內(nèi)容、學科知識體系有明晰、深刻的認識。同時教師最好具有在軟件企業(yè)從業(yè)或進修的經(jīng)歷，有著豐富的軟件工程項目經(jīng)驗。這樣才可對企業(yè)應用背景、案例有深刻的理解，能對案例在垂直層次進行合理的分析。教師還要能根據(jù)學生已有知識結(jié)構(gòu)基礎、思維能力水平層次，針對中間件層，導入難度要適當，但又稍高于學生現(xiàn)有能力的問題。學生作為學習的主體，不需要具備全部的基礎知識、概念、基本技能，因為討論過程中，每位學生所擅長的知識可以彌補彼此的不足;但他們需要在教師引導下，能夠主動地參與討論，積極探索。本文將案例教學和問題導入法相結(jié)合，引入到“中間件技術(shù)”課程教學中，以真實的企業(yè)級分布式應用案例驅(qū)動教學。對案例選取、案例分析、問題導入、課堂組織及案例實習等方面進行了討論，指出了案例式問題導入法的