《軟件工程》教學(xué)大綱

《軟件工程》教學(xué)大綱教學(xué)目的：本課程的教學(xué)目的是通過課堂教學(xué)和實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生掌握軟件工程的基本原理，包括需求分析、軟件設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)和軟件測試等，從工程學(xué)角度認(rèn)識軟件在大型系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，能夠在用戶需求的基礎(chǔ)上為一個(gè)系統(tǒng)或現(xiàn)有系統(tǒng)的擴(kuò)展部分開發(fā)清晰的、簡明的和正式的需求規(guī)格說明，使用UML語言進(jìn)行正確建模，應(yīng)用設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的簡單圖形用戶界面，最終集成為一個(gè)完整系統(tǒng)進(jìn)行測試，具備作為軟件工程師從事軟件開發(fā)所需的專業(yè)能力。教學(xué)任務(wù)：本課程從軟件生命周期的角度講解軟件工程的基本概念、基本原理和基本方法，內(nèi)容涉及開發(fā)管理、需求建模、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和測試維護(hù)等四大部分的相關(guān)基礎(chǔ)知識，強(qiáng)調(diào)軟件工程的根本性和永久性原則，諸如可測試性、軟件體系結(jié)構(gòu)、模塊化和可復(fù)用性等，關(guān)注軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性問題以及迭代式的開發(fā)方法，重視分析問題與解決問題的能力以及軟件工程實(shí)踐訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生良好的工程化開發(fā)習(xí)慣。在課程實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生以開發(fā)團(tuán)隊(duì)（一個(gè)團(tuán)隊(duì)通常由4－5人組成）的方式開發(fā)一個(gè)具有一定規(guī)模的軟件系統(tǒng)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、獨(dú)立分析問題和解決問題的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，使學(xué)生初步體會到一個(gè)軟件項(xiàng)目開發(fā)的全過程。教學(xué)方法：課程講授：在軟件工程理論知識的講解中注重貫穿實(shí)際的軟件開發(fā)案例，使學(xué)生真正理解這些理論知識，建立軟件開發(fā)的系統(tǒng)化與工程化觀念和質(zhì)量意識，掌握軟件工程的最新技術(shù)。啟發(fā)思考：注重鼓勵和引導(dǎo)探索式學(xué)習(xí)，學(xué)生通過文獻(xiàn)查閱以及與軟件企業(yè)人員的接觸交流，真正體會當(dāng)前軟件工程業(yè)界的真實(shí)案例和最佳實(shí)踐。同時(shí)，在教學(xué)過程中營造輕松活躍的課堂氣氛，開展互動式的討論，鼓勵學(xué)生結(jié)合課程實(shí)踐中的問題進(jìn)行專題報(bào)告和軟件演示。課程實(shí)驗(yàn)：注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，要求學(xué)生以小組形式協(xié)作完成一定規(guī)模的課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在實(shí)踐過程中內(nèi)化和提升理論知識，真正學(xué)會運(yùn)用軟件工程的思想和技術(shù)解決實(shí)際問題。教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)：軟件工程軟件工程模塊1：開發(fā)管理軟件工程概述軟件開發(fā)管理軟件配置管理敏捷開發(fā)方法需求獲取技術(shù)基于情景的需求方法UML交互建模面向?qū)ο蠓治鯱ML行為建模模塊2：需求建模模塊3：設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)軟件體系結(jié)構(gòu)行為驅(qū)動開發(fā)軟件設(shè)計(jì)代碼重構(gòu)與模式模塊4：測試維護(hù)軟件測試基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)測試軟件交付與演化教學(xué)單元：軟件工程概述教學(xué)目標(biāo)：引導(dǎo)學(xué)生從軟件的本質(zhì)特性看待軟件開發(fā)所面臨的挑戰(zhàn)，掌握軟件工程的基本概念及其要素；了解軟件質(zhì)量的內(nèi)涵和屬性，學(xué)會從產(chǎn)品和用戶的角度評價(jià)什么是好的軟件；理解軟件過程的基本活動，掌握瀑布模型和迭代開發(fā)模型。教學(xué)任務(wù)：講解軟件開發(fā)面臨的問題、軟件的本質(zhì)特性、軟件工程的基本概念及其要素、軟件質(zhì)量屬性與模型、軟件開發(fā)的基本活動以及常見的軟件過程模型。教學(xué)方法：由于本科生缺少實(shí)際項(xiàng)目的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，單純講解軟件工程、軟件質(zhì)量和軟件過程等概念，會使學(xué)生感覺非?？菰镫y懂。因此在教學(xué)中，需要結(jié)合學(xué)生熟悉和感興趣的實(shí)例進(jìn)行啟發(fā)式講解，例如歷史上一些經(jīng)典的軟件失敗案例、學(xué)生編寫的小程序以及常見的軟件系統(tǒng)等，通過對這些實(shí)例的分析，引導(dǎo)學(xué)生理解和思考軟件工程的基本概念和工程化原則，通過介紹一些著名軟件公司的做法，激發(fā)學(xué)生對軟件工程進(jìn)行探索學(xué)習(xí)的興趣。軟件開發(fā)管理教學(xué)目標(biāo)：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到人員在軟件開發(fā)中的重要性，了解不同組織形式的特點(diǎn)，學(xué)會選擇合適的團(tuán)隊(duì)組織；重視軟件項(xiàng)目的溝通管理，在項(xiàng)目中運(yùn)用合適的溝通機(jī)制；了解常見的軟件估算技術(shù)以及如何制定軟件項(xiàng)目管理計(jì)劃。教學(xué)任務(wù)：講解軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)的角色分工和組織結(jié)構(gòu)、項(xiàng)目溝通管理、軟件估算技術(shù)和軟件項(xiàng)目管理的主要活動。教學(xué)方法：學(xué)生在本科階段通常重視技術(shù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，而對管理內(nèi)容興趣不大或理解不透，因此這部分的講授應(yīng)該緊密結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的需要，將相關(guān)內(nèi)容精練到最小限度。與此同時(shí)，結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要求，讓學(xué)生組建4－5人的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，召開第一次項(xiàng)目啟動會議，制定簡單的團(tuán)隊(duì)章程和項(xiàng)目階段計(jì)劃。軟件配置管理教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)理解軟件配置管理的作用和任務(wù)，掌握一種常見的軟件配置管理工具。結(jié)合開發(fā)任務(wù)的劃分，學(xué)會使用配置管理工具進(jìn)行團(tuán)隊(duì)成員的開發(fā)協(xié)作，掌握版本控制、檢入檢出以及基線管理等技術(shù)。教學(xué)任務(wù)：講解軟件配置管理的基本概念、團(tuán)隊(duì)開發(fā)的版本控制等內(nèi)容，介紹當(dāng)前流行的Git工具安裝以及GitHub使用。教學(xué)方法：在學(xué)習(xí)軟件工程課程之前，學(xué)生通常習(xí)慣于單獨(dú)開發(fā)或手工合并代碼的工作模式，因此在講解時(shí)應(yīng)該強(qiáng)調(diào)多人協(xié)作開發(fā)的工作模式，通過描述一些沖突問題的場景，引導(dǎo)學(xué)生改變原有的工作模式，嘗試使用配置管理工具對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)過程進(jìn)行版本管理。敏捷開發(fā)方法教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)了解敏捷開發(fā)的基本理念和使用場合，掌握Scrum方法的敏捷管理過程以及XP方法的敏捷開發(fā)實(shí)踐，學(xué)會在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中有選擇地應(yīng)用。教學(xué)任務(wù)：講解敏捷方法與傳統(tǒng)瀑布模型的根本區(qū)別、敏捷方法的核心理念、Scrum團(tuán)隊(duì)組織與開發(fā)活動，簡要介紹用戶故事、結(jié)對編程、測試驅(qū)動開發(fā)、持續(xù)集成等敏捷開發(fā)實(shí)踐。教學(xué)方法：敏捷開發(fā)模式比較適合應(yīng)用于學(xué)生課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在初步講解一些核心理念后，可以用一些直觀的圖片或視頻資料展示敏捷開發(fā)的活動場景，也可以通過一些游戲活動讓學(xué)生更有體會。需求獲取技術(shù)教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)掌握軟件需求的基本概念，明確區(qū)分功能需求與非功能需求之間的不同。了解需求工程的基本活動，掌握常見的需求獲取技術(shù)與方法。教學(xué)任務(wù)：介紹需求工程的活動內(nèi)容，講解軟件需求的基本概念與類型，重點(diǎn)描述常見的需求獲取技術(shù)。教學(xué)方法：對于沒有實(shí)際開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說，單純地講授軟件需求知識通常會使學(xué)生感到內(nèi)容枯燥又難以理解。這部分的講授應(yīng)該結(jié)合1－2個(gè)應(yīng)用實(shí)例，通過認(rèn)真的分析和討論，使學(xué)生理解軟件需求的重要性和需求工程方法。講解時(shí)重點(diǎn)突出各種方法的適用場景，通過結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的討論，引導(dǎo)學(xué)生從用戶的角度考慮問題，學(xué)會在實(shí)際開發(fā)中運(yùn)用需求獲取技術(shù)。基于情景的需求方法教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)了解用戶故事的基本概念，掌握編寫良好用戶故事的方法，學(xué)會結(jié)合實(shí)際開發(fā)項(xiàng)目對用戶故事進(jìn)行評估和分解；理解基于情景的需求建模方法，掌握統(tǒng)一建模語言UML用例建模方法。教學(xué)任務(wù)：講解用戶故事的基本要素和特性、用戶故事的分解方法、用戶故事類型和用戶故事描述，介紹基于用例的情景分析方法以及用戶角色的提取與分析技術(shù)。教學(xué)方法：UML用例建模是需求情景分析的一種重要方法，用戶故事則是敏捷方法中的一個(gè)重要實(shí)踐。對于沒有實(shí)際開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，在編寫用戶故事或者建立用例模型的時(shí)候，很容易出現(xiàn)站在開發(fā)角度、不考慮商業(yè)價(jià)值或用戶價(jià)值、忽視驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等問題，因此在相關(guān)的基本概念之后，更多地是講解各種正確的或錯(cuò)誤的建模實(shí)例以及學(xué)生作業(yè)中的示例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會從用戶的角度考慮需求，重視用戶故事或用例模型的實(shí)際價(jià)值。UML交互建模教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)了解采用UML進(jìn)行系統(tǒng)交互建模的主要方法和基本概念，學(xué)習(xí)UML順序圖，初步掌握運(yùn)用UML順序圖進(jìn)行交互建模和分析。教學(xué)任務(wù)：介紹交互建模的基本過程，詳細(xì)講解UML順序圖的組成元素和建模方法，說明軟件需求規(guī)格說明的基本組成和編寫原則。教學(xué)方法：介紹UML交互建模方法的基礎(chǔ)知識，使學(xué)生了解順序圖建模方法的基本思想，通過若干典型系統(tǒng)的實(shí)例，了解順序圖的基本建模元素、建模重點(diǎn)、適用場景、建模風(fēng)格和常見錯(cuò)誤等。學(xué)生可以結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，熟練掌握UML交互建模方法，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識應(yīng)用于實(shí)際軟件系統(tǒng)的建模分析，撰寫基于用例的需求規(guī)格說明書。面向?qū)ο蠓治鼋虒W(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)掌握CRC分析方法和UML類圖，學(xué)會在軟件開發(fā)中使用UML建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。教學(xué)任務(wù)：介紹面向?qū)ο蠓治龅幕驹恚攸c(diǎn)講解如何使用CRC卡片發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的概念類，講解UML類圖的基本元素以及使用UML類圖描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。教學(xué)方法：深入講解面向?qū)ο蠓治龇椒ǖ乃悸泛完P(guān)鍵步驟，重點(diǎn)介紹統(tǒng)一建模語言UML類圖的基本組成以及幾種關(guān)系的用法，結(jié)合實(shí)例講解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建模方法。UML行為建模教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)了解采用UML進(jìn)行系統(tǒng)行為建模的主要方法和基本概念，學(xué)習(xí)UML狀態(tài)圖和活動圖，初步掌握運(yùn)用UML行為建模的基本技術(shù)。教學(xué)任務(wù)：介紹行為建模的基本過程，詳細(xì)講解UML狀態(tài)圖和活動圖的組成元素和建模方法。教學(xué)方法：介紹UML行為建模方法的基礎(chǔ)知識，使學(xué)生了解狀態(tài)圖和活動圖建模方法的基本思想，通過若干典型系統(tǒng)的實(shí)例，了解狀態(tài)圖和活動圖的基本建模元素、建模重點(diǎn)、適用場景、建模風(fēng)格和常見錯(cuò)誤等。軟件體系結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)理解軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，認(rèn)識軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在軟件開發(fā)中的重要性，了解典型的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格及其在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。教學(xué)任務(wù)：介紹系統(tǒng)分解的基本概念和原則，講解常見的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格、軟件體系結(jié)構(gòu)框架以及軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程。教學(xué)方法：介紹軟件體系結(jié)構(gòu)的基本概念，說明分解與抽象對于處理軟件復(fù)雜性的重要作用，從設(shè)計(jì)目標(biāo)展開深入講解軟件分解的不同策略；通過應(yīng)用實(shí)例，講解典型的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，包括分布式體系結(jié)構(gòu)、管道－過濾器、分層結(jié)構(gòu)、模型－視圖－控制器等。行為驅(qū)動開發(fā)教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)理解行為驅(qū)動開發(fā)的基本思想，學(xué)會使用通用語言來定義系統(tǒng)的行為；了解人機(jī)交互設(shè)計(jì)的基本原則和過程，并運(yùn)用工具進(jìn)行用戶界面原型設(shè)計(jì)。教學(xué)任務(wù)：介紹行為驅(qū)動開發(fā)的基本思想和過程，講解如何使用通用語言來描述客戶想要的系統(tǒng)行為；介紹交互設(shè)計(jì)的基本原則和過程，簡要說明如何運(yùn)用工具設(shè)計(jì)用戶界面原型。教學(xué)方法：從傳統(tǒng)開發(fā)過程的問題入手，引導(dǎo)學(xué)生了解一種新型的測試驅(qū)動開發(fā)方法的基本思想，再進(jìn)一步引申到行為驅(qū)動開發(fā)方法。通過簡單的應(yīng)用實(shí)例，講解使用故事的形式分析和描述客戶想要的系統(tǒng)行為。人機(jī)交互設(shè)計(jì)通常是學(xué)生進(jìn)行軟件開發(fā)的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，這部分內(nèi)容的講解應(yīng)該結(jié)合一些應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生能夠在分析用戶和定義需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，并運(yùn)用工具設(shè)計(jì)界面原型。軟件設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)理解軟件設(shè)計(jì)的基本過程和原則，通過權(quán)衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)選擇合適的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)；深入理解面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的基本原則和最佳設(shè)計(jì)實(shí)踐，學(xué)會在實(shí)際項(xiàng)目中運(yùn)用面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。教學(xué)任務(wù)：概要介紹軟件設(shè)計(jì)的基本原則，講解如何從系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)出發(fā)，選擇合適的體系結(jié)構(gòu)并定義設(shè)計(jì)策略；重點(diǎn)講解單一職責(zé)原則、開放封閉原則、Liskov替換原則、依賴倒置原則和接口分離原則等面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則。教學(xué)方法：良好的設(shè)計(jì)原則應(yīng)該體現(xiàn)在軟件系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)中，這部分內(nèi)容的講解應(yīng)該結(jié)合若干的應(yīng)用實(shí)例展開。結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生提出各種不同的設(shè)計(jì)方案，通過比較和分析這些方案的優(yōu)劣，根據(jù)系統(tǒng)要滿足的質(zhì)量屬性權(quán)衡和選擇合適的設(shè)計(jì)方案；通過實(shí)際案例，講解常用的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則及其應(yīng)用。代碼重構(gòu)與模式教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)增強(qiáng)對所開發(fā)軟件的質(zhì)量意識，掌握軟件編碼的規(guī)范，了解軟件重構(gòu)的基本原則和常用的設(shè)計(jì)模式，能夠應(yīng)用重構(gòu)方法和設(shè)計(jì)模式對已有的代碼進(jìn)行重構(gòu)。教學(xué)任務(wù)：介紹編程規(guī)范和代碼走查方法，講解良好的編碼實(shí)踐實(shí)例；介紹軟件重構(gòu)的原則和主要方法，講解幾種常見的設(shè)計(jì)模式。教學(xué)方法：在學(xué)習(xí)軟件工程之前，學(xué)生已經(jīng)具備了良好的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，但可能缺少軟件工程的概念和訓(xùn)練。通過分析程序代碼實(shí)例，從可讀性、規(guī)范性、正確性、容錯(cuò)性、可重用性等方面講解良好的編碼實(shí)踐。介紹軟件重構(gòu)的原則和主要方法，講解常見的設(shè)計(jì)模式，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用重構(gòu)方法和設(shè)計(jì)模式進(jìn)行代碼重構(gòu)，掌握編寫高質(zhì)量代碼的基本能力。軟件測試基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)正確理解軟件測試的目標(biāo)和原則，了解軟件測試的基本策略，包括單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試、驗(yàn)收測試等。掌握白盒測試和黑盒測試的基本方法，能夠運(yùn)用一些基本方法編寫測試用例。教學(xué)任務(wù)：介紹軟件測試的基本概念和原則，概要講解軟件測試的不同類型和測試模型，重點(diǎn)講解白盒測試方法和黑盒測試方法。教學(xué)方法：測試是軟件質(zhì)量保證的重要手段，但在本課程中沒有必要講解所有內(nèi)容，只需講解有關(guān)軟件測試的基礎(chǔ)知識和技術(shù)，結(jié)合具體實(shí)例重點(diǎn)講解測試用例設(shè)計(jì)的基本方法。軟件系統(tǒng)測試教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)了解功能測試和性能測試的基本原理，學(xué)會運(yùn)用合適的軟件測試工具進(jìn)行實(shí)際的軟件測試，并能夠進(jìn)行缺陷的報(bào)告和分析。教學(xué)任務(wù)：講解集成測試測試、功能測試類型與工具、性能測試原理與工具、軟件缺陷管理等內(nèi)容。教學(xué)方法：介紹集成測試、功能測試和性能測試的基本原理，結(jié)合具體實(shí)例講解功能測試和性能測試的設(shè)計(jì)方案以及測試工具的使用，說明如何報(bào)告和管理軟件缺陷。軟件交付與演化教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生應(yīng)了解軟件發(fā)布與部署工作，理解軟件演化的特性與策略，掌握軟件維護(hù)的類型和過程，了解遺留系統(tǒng)的問題和軟件再工程的過程。教學(xué)任務(wù)：講解軟件交付工作、軟件演化法則、軟件維護(hù)活動和軟件再工程等內(nèi)容。教學(xué)方法：這部分內(nèi)容以講授基礎(chǔ)知識為主，可以結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目例子，使學(xué)生體會軟件發(fā)布與部署工作。課程實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)概述本課程實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生以開發(fā)團(tuán)隊(duì)（一個(gè)團(tuán)隊(duì)通常由4－5人組成）的方式開發(fā)一個(gè)具有一定規(guī)模的軟件系統(tǒng)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、獨(dú)立分析問題和解決問題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神，使學(xué)生初步體會到一個(gè)軟件項(xiàng)目開發(fā)的全過程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在第一次實(shí)驗(yàn)課上，一個(gè)企業(yè)、任課教師或助教、被選定的潛在市場代表人物等可以作為軟件開發(fā)的客戶代表，提出軟件的問題描述；在后續(xù)的開發(fā)過程中，與學(xué)生保持有效的溝通；最后，應(yīng)該