信息环境下非计算机专业软件工程课程教学与实践探索

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摘要：结合多年教学实践，对信息环境下如何在非计算机专业中实施软件工程课程教学进行了探索。根据课程在教学体系中的定位，提出了为满足不同专业应用的需求，通过合理设计培养方案，创新教学模式，建立多维实践环境等手段改革教学方法的建议。并通过分析不同专业学生的调查问卷，给出了今后的改进方向。关键词：软件工程；教学模式；教学改革；多维实践环境
　　中图分类号：G 42．0
　　文献标志码：A
　　文章编号：100 -8228(2011)12-40-03
　　0引言
　　随着信息产业的高速发展，软件工程已逐渐发展成为一门独立的学科。如南京邮电大学这样一所以工学为主体，以信息学科为特色的高校，除了在通信工程、计算机科学与技术、信息安全等计算学科相关专业的培养计划中开设此课程外，还专门设有软件工程专业。同时，基于软件工程在信息行业占有非常重要的位置，很多非计算机专业为了本学科实际应用的需求，也开设了此课程，例如我校教育技术学和数字媒体技术专业在培养计划中把软件工程作为专业课，地理信息系统专业也专门开设了GIS软件工程课程。
　　软件工程课程由于其很强的理论性与实践性，历来是教学的难点。对软件工程专业来说，由于专业的特殊性，设置有一系列软件工程相关课程，在第一学期就开设了软件工程导论课。对于非计算机专业来说，课时安排和先修课相对较少，在这种情况下，如何取得良好的教学效果，既完成相应的理论讲解和教学，更促进学生实践能力的训练，培养出综合素质较高，应用能力较强的学生，是值得深入探讨的问题。
　　在本文中，以教育技术学专业的软件工程教学为例，讨论了如何紧扣专业应用需求，充分利用网络信息技术及本校资源，通过合理安排培养方案，创新教学模式，建立多维实践环境等手段改革教学方法，帮助学生更好地掌握软件工程课程内容，进而为后期学习以及实际工作中的应用奠定良好的基础。
　　1 改革课程设置，完善培养计划
　　培养计划是高等学校人才培养工作的总体设计和实施方案，是全面提高教学质量的重要保证。我校教育技术学专业的主攻方向为网络教育和知识工程，目标是培养出拥有扎实的理学和教育学基础及宽广的专业知识，动手能力强，具有创新精神和实践能力，能驾驭计算机及网络等现代教育技术，从事多媒体教学软件和网上教学系统设计、开发、运用、管理和评估的教育技术学科的高素质应用型人才。
　　为了满足专业的实际应用要求，从2002年开始，学院领导与各任课教师多次探讨，对培养计划进行了不断的调整和完善。软件工程课程作为高年级的专业课，需要综合运用多门先修课程，涉及领域较广，所以在开课学期、学时安排、实践性环节的衔接等方面更要精心安排。我校的教育技术学专业，软件工程课程的开设时间由最初的大三第一学期调整为第二学期，因为此时专业基础课和专业课基本开设完毕，能更好地将以前所学课程结合起来。学时数在以往教学中为理论授课32学时，软件设计实践性环节40学时。在最新版的培养计划中，为了突出课程的重要地位，理论和实践性环节的学时比重均有增加。实践性环节的设置除了认知性导入实验程序设计(上机)，还安排了软件设计Ⅰ，另有专门针对本课程，完整实践软件工程理论的软件设计Ⅱ。这三门实践性环节分别在第三、四、六学期开设，学时分别为32、1 、32。这种模块化的实施，可以让学生有充足的时间，更好地掌握专业知识和强化实践能力。具体理论课相关信息参见表1。
　　
　　根据这份培养计划，我们在课程建设时，以课程群为目标，以此实现多课程之间的协作和有机联系，便于学生从整体上综合掌握知识。
　　2 加强课程开发，更新教学内容
　　为满足培养应用型人才的目标，课程内容的选择应具有实用性。相应地，教材也应以学用结合为着眼点，根据实际需要进行选用，同时反映软件开发技术的现状和未来发展的方向，使教材的选择紧跟时代步伐。我们的教材基本三年更新一次，先后使用过的教材有清华大学出版社的“软件工程与软件开发工具”，高教出版社史济民主编的“软件工程～原理、方法与应用”等，目前采用的是软件工程领域的经典教材，张海藩编写的“软件工程导论(第五版)”。这本入门教材从实用角度讲述软件工程的基本原理、概念和方法，符合“稳定性和先进性相协调”的原则，很适合作为基础性教学的教材。国外引进的教材一般更多强调软件工程的实践性，可以作为补充，我们把郑人杰翻译的“软件工程(实践者的研究方法)”和“软件工程一理论与实践(影印版)”这两本经典书籍作为教学参考书。
　　3 创新教学模式，改进教学方法
　　根据调研，国内外在软件工程课程的教学和实践中，较常采用的有面向实践教学法和模拟教学法。面向实践教学法包括与行业人员合作的教学法、基于项目维护的教学法、强调团队合作的教学法、以及项目驱动教学法等。模拟教学法使学生能在一个较大规模层次上以快捷方式在学术环境里参与实践的软件工程实践，这种教学法可以使课堂教学以一种更贴近现实软件开发环境的方式来进行，让学生得到应有的软件工程实践能力的培养。但是该方法需要购买模拟器，目前在在国外教学中使用较多。我们的教学将实践教学法的几种方式进行了有机结合，合理运用。
　　3．1 构建学生团队，实现项目驱动教学
　　项目驱动教学法以“案例导向、项目驱动”为指导思想，进行开发实践。软件工程的课堂教学中案例的选择非常重要，很大程度上决定了课堂教学效果。课程教材会配套一些实例，例如张海藩的教材附录中，分别针对结构化开发方法和面向对象方法，给出了完整的开发过程的描述。除了教材的这些实例，我们从历届学生的软件作品，以及教师自己的科研项目中，选择了一些合适的课题，作为案例的补充。给学生展示往届同学的优秀设计，可以给他们一些信心，觉得自己有能力通过课程学习，最终具备开发完整系统的能力；而教师选择自己的科研课题，因为是本人熟悉的领域，讲解时更加具体生动，有助于学生理解和掌握项目开发过程。
　　在教授学生理论知识的同时，还应让学生有足够的合作学习实践的机会，学会与人交流协作的技巧。学习该课程之前，绝大多数同学没有开发完整软件项目的经历，虽然有了课堂上的案例示范，但要做到在掌握理论的基础上，进一步融会贯通，需要学生根据自己的实力以及兴趣方向，模拟公司的项目组织方式建立团队，选择题目，开展实践。在授课过程中，设置了一些阶段检查点，团队定期提交作业，前期主要是文档的形式(此时因为学生开发经验所限，教师会提供文档大纲和样例)，并且分组在课堂上对项目进展情况进行汇报，实现师生互动。在实践性环节的软件设计阶段，要求学生将项目形成可运行的软件，并完善所有的文档，最后演示和答辩。
　　3．2 多课程协作，建立实践教学团队
　　为了取得更好的教学效果，我们在教学过程，特别是实践性环节中，实现了课程体系整体设计、层层递进，从而增强了学生的适应性。实践环节内的课程不是各自为战，一开始就要            联动效应，为此建立了一个实践教学团队，协调合作。这是一个贯穿四年的长期任务。例如最早的一个实践环节是程序设计(上机)，本环节要求学生充分发挥已有的编程能力，选择审题、分析、设计、实现和调试，写出实验报告；软件设计I的实践内容是综合性的，包括高级语言程序设计、面向对象程序设计及C++，数据结构A，可视化编程等相关课程的知识点。在这两个实践性环节实施过程中，可以让学生初步了解工程化软件设计的基本方法，逐步将软件工程的原理、方法、工具应用于自己的设计中，使学生初步体会软件工程方法与各种软件开发的关系。
　　软件设计Ⅱ要求学生对三年来所学的软件类课程的知识融会贯通，进行一套需求分析，做一套完整的软件设计，编码完成一个完整的软件系统，进行一次完整的软件测试，实施一次系统运行和软件后期制作。在结束一个完整的软件开发周期后，学生可以从中发现和弥补其知识体系中的不足，了解与本专业有关的业务与技能，提高了解决实际问题的能力。这是最关键的一个实践性环节，对该环节的实施过程，我们还须逐步探索，不断完善。例如在指导方式上，由原先的单个教师指导改为团队指导，团队中的老师有各自的研究方向，可以给学生全面的辅导。在这个阶段，学生可以稍微调整课堂项目中的组合方式，可以让选修了Web技术的同学与其他同学合作，以开发出质量更高的系统。
　　与此同时，鼓励学生利用各种机会进行实践，除了课堂同步的实验任务上述的三个实践性环节以外，让同学们积极参加科技创新项目以及其他竞赛项目。这些项目一般从大二开始，我们采用跨年级组队的方式。这种组合方式使得低年级的同学可以尽早积累项目开发经验，有利于以后的课程教学。在毕业设计时也可以继续早期的软件设计项目，开发出―个功能更完善的系统，以保持教学的延续性。
　　为了提高教学团队的素质，鼓励教师积极将科研心得、科研成果引进课堂教学以及实验项目设计中。通过吸收本科生参与教师科研、为学生科研创新配备指导教师、将教师科研基地同时作为学生创新基地等措施的良性互动机制，促进了学生创新精神和实践能力的培养，有效地提升了教学质量。
　　3．3 改革传统考试方式，建立合理的评价机制
　　在课程教学中，学生以项目为驱动组成团队进行软件工程全过程的实践。传统的考试模式很难反映学生的合作学习能力和在实际工程中运用项目的能力，因此必须建立一套更合理的评价机制，对学生进行综合考核。一个好的评价机制，一方面能够促发学生的团队工作效率，同时，出于教学方面的原因，教师应该要求所有学生必须参与到项目工作中。在我们的考核中，笔试考核学生对课程的基本理论、基本知识和技能的掌握情况，同时也考核项目开发全过程，这一部分成绩在总成绩中的比例占到50％或以上。项目评分采用“团队分为主、个人分为辅”的方式。要求每个团队提交作业文档时有个自我考核部分，说明每人所做的贡献。教师先以团队为单位，对项目作业划分出初步的等级，然后根据各人在项目中的分工进行调整。这种评价机制既可以培养学生的团队合作精神，又可以发挥学生个人专长。
　　3．4 充分利用Blackboard网络教学辅助平台，实现信息化教育
　　我校非常重视网上教学资源的建设，于200 年购买了国际高校通用的Blackboard网络辅助教学平台。利用该平台，可实现课程的教学大纲、多媒体课件、教学录像、实践教学、课程习题、电子教案等教学资源的网络共享；在线教学与学习、在线实时交互讨论等功能的利用，丰富了教学手段，调动了学生学习的积极性和主动性。
　　在软件工程课程的教学实施过程中，该平台还可以帮助教师在网上实现团队管理。教师发布项目任务，学生进行选题与分组等都通过该平台实现。每个项目根据软件开发进程划分为若干子阶段，每一个子阶段都设置了提交成果的截止日期，超时者雅法提交所完成的作品，这保证了教学过程的严谨、有序。同时通过网络交流平台及时反馈，进行教学互动，极大地提高了教师工作效率。
　　以上这些都体现了信息化教育的特点：教材多媒化、教学个性化、活动合作化、管理自动化以及系统开放化。
　　4 不同专业学生学习软件课程效果调研
　　为了进一步了解软件工程课程教学中存在的问题，参考国内外文献[5]，我们设计了一份问卷，选择了一些不同专业的同学进行调研。研究对象包括最近两届计算机专业和非计算机专业毕业班的同学，以及一些已走上工作岗位的同学，结果如表2所示。篇幅所限，在此没有列出所有问题的具体选项，仅把它简单划分为五个等级。针对不同的题目，这五个等级分别表示少到多，或者差到好的渐变程度。例如第一题：你在大学获得多少关于软件工程的知识?五个等级分别代表什么都没学到、学到基础、学得比较多、学得很深入、达到专业水准五个选项。为了让读者对研究结果有更直观的认识，在表中我们并没有给出每个选项的选择人数在总人数中的具体比重，只是标注出被学生选择最多的一个选项。每个问题之后的第一行和第二行结果分别代表计算机专业和非计算机专业同学的选择。第九个问题因为对后继教学改革有较大影响，所以标注出选择人数相对较多的几项。
　　对比两者不难发现，计算机专业相关的同学认为在教学中学到了较多的知识，且项目完成的满意度也较高。由于这些同学的专业培养目标就是软件行业的从业者，所以对软件工程的知识相对掌握得更熟练。对于非计算机专业的学生而言，先修课的教学还得进一步增强。先修课的不足容易导致开发进程的不顺利，学生雅法把理论上的知识很好地运用到实践中去。在调查中，所有的同学都认为实践性环节的实施还需要继续改进，这一点在以后教学改革中需要更加关注和完善。
　　
　　5 结束语
　　信息化环境下，为了在非计算机专业学生中有效实施软件工程课程的教学，推进信息学科与其他学科的交叉，我们依据学科特色，因专业施教，借助网络信息技术平台，全面优化了教学过程，对教学模式进行了改革。实践表明，效果良好，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的实践能力和综合素质。            
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