迭代進(jìn)化式開發(fā)引入軟件工程課程教學(xué),計(jì)算機(jī)教學(xué)論文

迭代進(jìn)化式開發(fā)引入軟件工程課程教學(xué),計(jì)算機(jī)教學(xué)論文引言項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)思想起源于德國,是一種行為引導(dǎo)的教學(xué)方式,即通過組織學(xué)生參加項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和管理,在項(xiàng)目施行經(jīng)過中完成教學(xué)任務(wù).①②軟件工程作為計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)的一門核心課程,主要講授保證大規(guī)模軟件開發(fā)成功的方式方法和原理.因而,軟件工程課程的教學(xué)案例項(xiàng)目應(yīng)與其他課程(如程序設(shè)計(jì)語言等)所采用的示例有很大不同.在施行項(xiàng)目教學(xué)時(shí),必須選擇有實(shí)用價(jià)值且有較大復(fù)雜度的開發(fā)項(xiàng)目,否則難以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的.但中選擇復(fù)雜的開發(fā)項(xiàng)目作為教學(xué)案例時(shí),怎樣將理論知識教授與學(xué)生工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合,循序漸進(jìn)地提高學(xué)生的軟件工程理論水平和實(shí)踐能力,是一個值得討論的課題.筆者將當(dāng)下主流的軟件開發(fā)思想---迭代進(jìn)化式開發(fā)③,引入軟件工程課程的教學(xué)經(jīng)過,結(jié)合主流開發(fā)經(jīng)過,采用從老師主導(dǎo)到老師指導(dǎo)再到學(xué)生獨(dú)立完成的三階段進(jìn)化式的教學(xué)方式,收到了很好的效果.一、軟件工程教學(xué)現(xiàn)在狀況分析.當(dāng)下,軟件工程這門課程的教學(xué)主要采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式,即以教師課堂講授為主,學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上練習(xí)為輔的方式組織教學(xué).教學(xué)內(nèi)容組織及教學(xué)示例的設(shè)計(jì)等方面與學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及該課程的內(nèi)涵要求不太適應(yīng).(一)理論與實(shí)踐分離.軟件工程課程理論多、內(nèi)容抽象,教學(xué)難度大.當(dāng)下,軟件工程課程的教學(xué)內(nèi)容組織方式多為原理+示例的形式,即前面若干章節(jié)介紹軟件工程的概念、基本原理和方式方法等理論內(nèi)容,最后介紹一個示例.開發(fā)案例講解往往一帶而過,無法具體表現(xiàn)出軟件工程原理的實(shí)用價(jià)值,更無法到達(dá)訓(xùn)練學(xué)生軟件工程能力的目的.這種理論與實(shí)踐分離的教學(xué)形式使學(xué)生普遍感到該課程枯燥乏味,難以理解和應(yīng)用,因而教學(xué)效果較差.(二)教學(xué)案例與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)過脫節(jié).當(dāng)下的軟件工程教學(xué)中,固然也引入了一些案例,但這些教學(xué)案例往往是孤立的為闡述某一概念和原理而設(shè)計(jì)的,沒有向?qū)W生展示完好的軟件生產(chǎn)經(jīng)過,導(dǎo)致學(xué)生無法真正體會到軟件生產(chǎn)的實(shí)際情境.二、進(jìn)化式教學(xué)的基本思想.(一)思想來源.迭代開發(fā)是RUP①②和大多數(shù)當(dāng)代方式方法中的關(guān)鍵實(shí)踐.在這種方式方法中,開發(fā)經(jīng)過被組織成一系列短期小項(xiàng)目,稱為迭代;每次迭代都具有各自的需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測試活動,產(chǎn)生可執(zhí)行的局部系統(tǒng).每次迭代都是對系統(tǒng)的持續(xù)擴(kuò)展和精化,隨著時(shí)間和一次又一次迭代的遞進(jìn),系統(tǒng)增量式地發(fā)展完善,最終成為適當(dāng)?shù)南到y(tǒng).這種迭代進(jìn)化式地完成任務(wù)的思路對改良軟件工程的教學(xué)有很好的指導(dǎo)意義.首先,它符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律.人們對知識的把握并不是一步到位的,往往有一個從認(rèn)知到把握到熟練應(yīng)用的逐步深化的經(jīng)過.我們能夠按此規(guī)律來組織教學(xué)內(nèi)容,制定學(xué)生能力培養(yǎng)目的.其次,這種進(jìn)化式的軟件開發(fā)思想使得我們能夠?qū)⒋笠?guī)模的有實(shí)際意義的軟件開發(fā)項(xiàng)目作為教學(xué)案例和學(xué)生練習(xí)項(xiàng)目引入教學(xué)中.軟件工程的課程特點(diǎn)決定了以簡化的小項(xiàng)目作為教學(xué)案例或?qū)W生實(shí)習(xí)項(xiàng)目不能很好地講明軟件工程原理,訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用軟件工程的能力.教學(xué)項(xiàng)目必須有一定的復(fù)雜度才能顯示軟件工程這門課程內(nèi)容對軟件開發(fā)活動的指導(dǎo)意義.傳統(tǒng)的教學(xué)方式下,教學(xué)項(xiàng)目復(fù)雜度的增加使得教學(xué)內(nèi)容難以組織和施行,也不符合學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和認(rèn)識規(guī)律.以迭代進(jìn)化的方式組織教學(xué)案例能夠很好地解決這個矛盾.迭代和進(jìn)化式開發(fā)是當(dāng)下大規(guī)模軟件開發(fā)普遍采用的方式.軟件工程的核心思想之一是通過軟件開發(fā)經(jīng)過的管理來保證軟件開發(fā)的成功,因而教學(xué)經(jīng)過應(yīng)符合主流的軟件開發(fā)經(jīng)過,必須遵循某一軟件開發(fā)經(jīng)過來組織教學(xué)案例,并將基本原理的教授溶入華而不實(shí).(二)軟件工程進(jìn)化式教學(xué)經(jīng)過的構(gòu)建.該教學(xué)方式方法將教學(xué)經(jīng)過與案例的迭代式開發(fā)經(jīng)過協(xié)同起來,以迭代進(jìn)化的方式組織教學(xué)內(nèi)容,設(shè)置學(xué)生的能力增長目的.整個教學(xué)經(jīng)過的完成分三次迭代來實(shí)現(xiàn):即基本原理與方式方法的教授、老師指導(dǎo)下的學(xué)生實(shí)踐和學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立完成案例項(xiàng)目.每一次進(jìn)化又可細(xì)分為初始、精化、構(gòu)建和交付四個子階段③,整個教學(xué)經(jīng)過的組織見圖1.第一次進(jìn)化:案例教學(xué).本課程教學(xué)的第一階段主要結(jié)合詳細(xì)案例進(jìn)行軟件工程基本理論和方式方法的講解.本輪教學(xué)初始階段首先介紹軟件工程的基本概念、軟件生命周期模型及軟件開發(fā)經(jīng)過等,在這里基礎(chǔ)上討論軟件需求分析,引入用例技術(shù),在所使用的案例中挑選一到兩個用例進(jìn)行具體描繪敘述,以此描繪敘述作為后繼教學(xué)的需求分析文檔.本輪教學(xué)的精化階段的主要內(nèi)容是軟件的分析和設(shè)計(jì)技術(shù),包括概要設(shè)計(jì)、具體設(shè)計(jì)、UML建模技術(shù)等.本輪教學(xué)的難點(diǎn)是面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方式方法,這部分內(nèi)容比擬抽象,因而教學(xué)時(shí)要嚴(yán)密結(jié)合教學(xué)案例,向?qū)W生展示從用例文檔得到軟件模型的具體經(jīng)過.構(gòu)建階段主要講解軟件的實(shí)現(xiàn)技術(shù),包括軟件編碼、單元測試、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等.交付階段主要講解軟件的綜合測試技術(shù),包括測試計(jì)劃的制定、測試環(huán)境的搭建、測試的策略選擇、測試用例的設(shè)計(jì)、測試工具的選擇和使用、測試報(bào)告的書寫等.通過本輪教學(xué),學(xué)生基本把握了軟件工程的基本理論,具備了初步的應(yīng)用軟件工程原理解決實(shí)際問題的能力,為下一輪教學(xué)打下了基礎(chǔ).第二次進(jìn)化:老師指導(dǎo)學(xué)生對案例項(xiàng)目進(jìn)行第二輪迭代開發(fā).本輪教學(xué)的目的是加深學(xué)生對軟件工程原理的理解和應(yīng)用能力.教學(xué)的主體由老師轉(zhuǎn)移到學(xué)生,所采用的教學(xué)方式是老師指導(dǎo)學(xué)生完成本次迭代開發(fā)任務(wù).將學(xué)生分為若干個小組,每個小組成員為四到五人.教學(xué)經(jīng)過仍然分為初始、精化、構(gòu)建和交付,老師規(guī)定每個階段的完成時(shí)間點(diǎn),各階段完成時(shí),每個小組提交本階段的成果,由老師統(tǒng)一講評.本階段教學(xué)中,老師結(jié)合項(xiàng)目進(jìn)展,補(bǔ)充軟件項(xiàng)目管理、配置管理、設(shè)計(jì)形式等知識,以擴(kuò)展學(xué)生視野,加深學(xué)生對當(dāng)代軟件技術(shù)的理解.第三次進(jìn)化:學(xué)生獨(dú)立完成案例項(xiàng)目的第三輪迭代開發(fā).通過前二輪的教學(xué),學(xué)生在把握了軟件工程基本原理的基礎(chǔ)上,具備了應(yīng)用軟件工程原理和方式方法進(jìn)行軟件開發(fā)的能力.因而,本輪教學(xué)的目的是實(shí)現(xiàn)對案例項(xiàng)目的第三次迭代開發(fā),成果為提交一個完好的具有實(shí)用價(jià)值的項(xiàng)目.本輪教學(xué)任務(wù)由各小組自行完成,老師主要起到催促檢查的作用.將學(xué)生最后提交的系統(tǒng)質(zhì)量作為評定學(xué)生本門期終成績的主要根據(jù).三、教學(xué)經(jīng)過施行示例.我們在施行該教學(xué)方式方法時(shí),選取圖書管理系統(tǒng)作為開發(fā)案例.第一輪教學(xué)所用時(shí)間為9周左右,在初始階段引導(dǎo)學(xué)生辨別出該系統(tǒng)的主要用例,見表1.選擇核心用例借閱圖書和歸還圖書作為本輪教學(xué)要實(shí)現(xiàn)的示例,進(jìn)行具體描繪敘述,為學(xué)生演示用例的編寫方式方法.從這兩個用例文本出發(fā),講解怎樣進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì).UML已成為面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的有效工具,因而本部分教學(xué)中要參加UML的內(nèi)容.結(jié)合兩個用例,具體講解怎樣開創(chuàng)建立系統(tǒng)的領(lǐng)域模型.得出領(lǐng)域模型后,怎樣開創(chuàng)建立系統(tǒng)的動態(tài)模型,進(jìn)而得到系統(tǒng)的類模型.得出類模型后,使用編程語言進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),開創(chuàng)建立數(shù)據(jù)庫,最后進(jìn)行部署和測試.此輪教學(xué)中結(jié)合借閱圖書和歸還圖書兩個功能的從分析到實(shí)現(xiàn)的全經(jīng)過,進(jìn)行原理和方式方法的講解,教學(xué)道路如此圖2.圖2教學(xué)道路圖第二輪教學(xué)以學(xué)生練習(xí)為主,老師引導(dǎo)為輔,所需時(shí)間為4周.教學(xué)經(jīng)過可概括為所用知識提示+學(xué)生練習(xí)+集中點(diǎn)評.在圖書管理系統(tǒng)中,第一輪迭代完成了系統(tǒng)的基本功能.本次迭代中,學(xué)生要從余下的用例中選擇若干個用例進(jìn)行具體定義、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),以對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展.本次迭代的每個子階段開場前,老師對本階段所要用到的知識進(jìn)行扼要的回首,布置本子階段要完成的目的;然后各小組在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成本階段的開發(fā)任務(wù);各小組提交工作成果后,由老師進(jìn)行集中點(diǎn)評,以使各小組之間能相互比擬,共同提高.第三輪教學(xué)需時(shí)3周左右,各小組將作為獨(dú)立的開發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行開發(fā)工作.他們需要完成圖書管理系統(tǒng)主學(xué)習(xí)的經(jīng)過,培養(yǎng)動手能力和解決實(shí)際問題的能力.四、總結(jié).基于案例的進(jìn)化式教學(xué)方式方法將抽象的軟件工程原理與詳細(xì)案