迭代進化式開發(fā)引入軟件工程課程教學,計算機教學論文

迭代進化式開發(fā)引入軟件工程課程教學,計算機教學論文引言項目驅(qū)動教學思想起源于德國,是一種行為引導的教學方式,即通過組織學生參加項目設計、實現(xiàn)和管理,在項目施行經(jīng)過中完成教學任務.①②軟件工程作為計算機軟件專業(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案例項目應與其他課程(如程序設計語言等)所采用的示例有很大不同.在施行項目教學時,必須選擇有實用價值且有較大復雜度的開發(fā)項目,否則難以實現(xiàn)教學目的.但中選擇復雜的開發(fā)項目作為教學案例時,怎樣將理論知識教授與學生工程實踐有機結(jié)合,循序漸進地提高學生的軟件工程理論水平和實踐能力,是一個值得討論的課題.筆者將當下主流的軟件開發(fā)思想---迭代進化式開發(fā)③,引入軟件工程課程的教學經(jīng)過,結(jié)合主流開發(fā)經(jīng)過,采用從老師主導到老師指導再到學生獨立完成的三階段進化式的教學方式,收到了很好的效果.一、軟件工程教學現(xiàn)在狀況分析.當下,軟件工程這門課程的教學主要采用傳統(tǒng)的教學方式,即以教師課堂講授為主,學生實驗課上練習為輔的方式組織教學.教學內(nèi)容組織及教學示例的設計等方面與學生的學習能力及該課程的內(nèi)涵要求不太適應.(一)理論與實踐分離.軟件工程課程理論多、內(nèi)容抽象,教學難度大.當下,軟件工程課程的教學內(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用價值,更無法到達訓練學生軟件工程能力的目的.這種理論與實踐分離的教學形式使學生普遍感到該課程枯燥乏味,難以理解和應用,因而教學效果較差.(二)教學案例與實際生產(chǎn)經(jīng)過脫節(jié).當下的軟件工程教學中,固然也引入了一些案例,但這些教學案例往往是孤立的為闡述某一概念和原理而設計的,沒有向?qū)W生展示完好的軟件生產(chǎn)經(jīng)過,導致學生無法真正體會到軟件生產(chǎn)的實際情境.二、進化式教學的基本思想.(一)思想來源.迭代開發(fā)是RUP①②和大多數(shù)當代方式方法中的關鍵實踐.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目,稱為迭代;每次迭代都具有各自的需求分析、設計、實現(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)擴展和精化,隨著時間和一次又一次迭代的遞進,系統(tǒng)增量式地發(fā)展完善,最終成為適當?shù)南到y(tǒng).這種迭代進化式地完成任務的思路對改良軟件工程的教學有很好的指導意義.首先,它符合學生的學習規(guī)律.人們對知識的把握并不是一步到位的,往往有一個從認知到把握到熟練應用的逐步深化的經(jīng)過.我們能夠按此規(guī)律來組織教學內(nèi)容,制定學生能力培養(yǎng)目的.其次,這種進化式的軟件開發(fā)思想使得我們能夠?qū)⒋笠?guī)模的有實際意義的軟件開發(fā)項目作為教學案例和學生練習項目引入教學中.軟件工程的課程特點決定了以簡化的小項目作為教學案例或?qū)W生實習項目不能很好地講明軟件工程原理,訓練學生應用軟件工程的能力.教學項目必須有一定的復雜度才能顯示軟件工程這門課程內(nèi)容對軟件開發(fā)活動的指導意義.傳統(tǒng)的教學方式下,教學項目復雜度的增加使得教學內(nèi)容難以組織和施行,也不符合學生的學習習慣和認識規(guī)律.以迭代進化的方式組織教學案例能夠很好地解決這個矛盾.迭代和進化式開發(fā)是當下大規(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,因而教學經(jīng)過應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)過來組織教學案例,并將基本原理的教授溶入華而不實.(二)軟件工程進化式教學經(jīng)過的構建.該教學方式方法將教學經(jīng)過與案例的迭代式開發(fā)經(jīng)過協(xié)同起來,以迭代進化的方式組織教學內(nèi)容,設置學生的能力增長目的.整個教學經(jīng)過的完成分三次迭代來實現(xiàn):即基本原理與方式方法的教授、老師指導下的學生實踐和學生自主學習、獨立完成案例項目.每一次進化又可細分為初始、精化、構建和交付四個子階段③,整個教學經(jīng)過的組織見圖1.第一次進化:案例教學.本課程教學的第一階段主要結(jié)合詳細案例進行軟件工程基本理論和方式方法的講解.本輪教學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,在這里基礎上討論軟件需求分析,引入用例技術,在所使用的案例中挑選一到兩個用例進行具體描繪敘述,以此描繪敘述作為后繼教學的需求分析文檔.本輪教學的精化階段的主要內(nèi)容是軟件的分析和設計技術,包括概要設計、具體設計、UML建模技術等.本輪教學的難點是面向?qū)ο蟮姆治龊驮O計方式方法,這部分內(nèi)容比擬抽象,因而教學時要嚴密結(jié)合教學案例,向?qū)W生展示從用例文檔得到軟件模型的具體經(jīng)過.構建階段主要講解軟件的實現(xiàn)技術,包括軟件編碼、單元測試、數(shù)據(jù)庫設計等.交付階段主要講解軟件的綜合測試技術,包括測試計劃的制定、測試環(huán)境的搭建、測試的策略選擇、測試用例的設計、測試工具的選擇和使用、測試報告的書寫等.通過本輪教學,學生基本把握了軟件工程的基本理論,具備了初步的應用軟件工程原理解決實際問題的能力,為下一輪教學打下了基礎.第二次進化:老師指導學生對案例項目進行第二輪迭代開發(fā).本輪教學的目的是加深學生對軟件工程原理的理解和應用能力.教學的主體由老師轉(zhuǎn)移到學生,所采用的教學方式是老師指導學生完成本次迭代開發(fā)任務.將學生分為若干個小組,每個小組成員為四到五人.教學經(jīng)過仍然分為初始、精化、構建和交付,老師規(guī)定每個階段的完成時間點,各階段完成時,每個小組提交本階段的成果,由老師統(tǒng)一講評.本階段教學中,老師結(jié)合項目進展,補充軟件項目管理、配置管理、設計形式等知識,以擴展學生視野,加深學生對當代軟件技術的理解.第三次進化:學生獨立完成案例項目的第三輪迭代開發(fā).通過前二輪的教學,學生在把握了軟件工程基本原理的基礎上,具備了應用軟件工程原理和方式方法進行軟件開發(fā)的能力.因而,本輪教學的目的是實現(xiàn)對案例項目的第三次迭代開發(fā),成果為提交一個完好的具有實用價值的項目.本輪教學任務由各小組自行完成,老師主要起到催促檢查的作用.將學生最后提交的系統(tǒng)質(zhì)量作為評定學生本門期終成績的主要根據(jù).三、教學經(jīng)過施行示例.我們在施行該教學方式方法時,選取圖書管理系統(tǒng)作為開發(fā)案例.第一輪教學所用時間為9周左右,在初始階段引導學生辨別出該系統(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要實現(xiàn)的示例,進行具體描繪敘述,為學生演示用例的編寫方式方法.從這兩個用例文本出發(fā),講解怎樣進行系統(tǒng)分析和設計.UML已成為面向?qū)ο笤O計的有效工具,因而本部分教學中要參加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)的領域模型.得出領域模型后,怎樣開創(chuàng)建立系統(tǒng)的動態(tài)模型,進而得到系統(tǒng)的類模型.得出類模型后,使用編程語言進行系統(tǒng)實現(xiàn),開創(chuàng)建立數(shù)據(jù)庫,最后進行部署和測試.此輪教學中結(jié)合借閱圖書和歸還圖書兩個功能的從分析到實現(xiàn)的全經(jīng)過,進行原理和方式方法的講解,教學道路如此圖2.圖2教學道路圖第二輪教學以學生練習為主,老師引導為輔,所需時間為4周.教學經(jīng)過可概括為所用知識提示+學生練習+集中點評.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,學生要從余下的用例中選擇若干個用例進行具體定義、設計和實現(xiàn),以對系統(tǒng)進行擴展.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)定的時間內(nèi)完成本階段的開發(fā)任務;各小組提交工作成果后,由老師進行集中點評,以使各小組之間能相互比擬,共同提高.第三輪教學需時3周左右,各小組將作為獨立的開發(fā)團隊進行開發(fā)工作.他們需要完成圖書管理系統(tǒng)主學習的經(jīng)過,培養(yǎng)動手能力和解決實際問題的能力.四、總結(jié).基于案例的進化式教學方式方法將抽象的軟件工程原理與詳細案