摘要：本文分析了软件工程教学中存在的问题，介绍了案例教学法和问题式教学模式在软件工程教学改革中的运用，提出了基础实验与综合实践相结合的层次化实践教学方式，培养学生通过软件工程实践体验软件项目开发的过程掌握相关的理论、方法和技能。
关键词：软件工程教学；案例教学法；问题式教学模式；层次化实践教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）02-0042-03
软件工程是计算机科学与技术专业开设的一门核心课程，学生掌握软件开发过程和主流的软件开发方法是软件工程课程教学的基本目标。受教学资源、既定培养方案、学生个人条件等诸多因素的影响，软件工程课程教学中还存在一系列问题。我们根据软件工程课程特点，在近几年的教学实践中，对软件工程课程的教学内容、教学方法、实践教学方式等进行了逐步调整和改进，解决了软件工程课程教学中存在的部分问题。
一、软件工程教学中的问题
软件工程是一门伴随着软件危机的出现而发展起来的、集工程性和应用实践性为一体的课程。由于软件规模不断扩大、软件环境更迭频繁、软件危机的表现形式多样，致使软件开发的新方法、新技术层出不穷，软件工程课程的内容处于一种不断改进和发展的状态。但目前软件工程教材内容相对滞后，且多以软件开发理论和设计原则的形式呈现，软件开发案例等应用性内容偏少。在教学过程中，受教材内容影响，教师习惯从软件开发理论、软件设计原则出发安排教学内容，忽视软件开发案例在教学中的支撑作用，教学内容与实际应用脱节。软件开发过程包括软件体系结构设计、数据库系统设计、应用程序设计、软件系统实施等多个环节，所以软件工程教学内容还涉及除软件工程之外的其他多门软件类课程。受教学资源和课程计划学时等因素的制约，软件工程的教学内容往往缺乏相关软件类课程之间的实质性联系，且实践教学内容和时间相对不足。加之学生少有软件项目开发的机会和经历，致使学生感觉软件工程课程内容难以理解、不够实用，缺乏整体感和系统性。针对上述问题，我们将新的教学内容注入软件工程课程；通过案例教学强化软件工程课程的实用性特色；以层次化方式组织实践教学，使学生在软件开发基本技能、综合分析问题能力、软件系统开发经历、团队协作意识培养等方面得到系统训练。
二、软件工程教学的改革思路
1.调整教学内容、注入教学案例。在教学内容方面，对较陈旧的教材内容进行精简，并增加与现代软件开发方法和技术紧密相关的教学内容。针对软件工程教材内容普遍重视理论、实用案例不足的状况，将案例教学法[1]引入课堂教学中，通过案例分析对抽象内容进行诠释，帮助学生理解软件开发理论和原则。
2.贯通学科知识、突出综合特色。软件工程课程内容覆盖面较宽，与数据库系统原理、程序设计语言、算法设计与分析等软件类课程内容交织，为了实现相关课程之间内容的贯通、拓展学生的学科知识、提高学生综合分析和解决问题的能力，将专题学习（Project-Based Learning）[2]、任务学习（Task-Based Learning）[3]和基于问题的学习（Problem-Based Learning）[4]等教学方法不同程度的引入课程教学中，突出软件工程课程的综合性、实践性特色。
3.拓展实践环节、培养工程能力。软件工程实践教学直接影响学生的软件开发能力，学生软件开发能力的提高是一个循序渐进的过程。在常规的软件工程课程培养方案中，主要安排了基础实验内容，对学生的工程化意识和综合实践能力的培养重视不够。采取分层次、分步骤安排实践教学内容，由基础实验逐步过渡到综合实践的教学方式，可以将软件工程学科概念和学生的软件项目研发能力逐步整合在一起，使学生在软件工程实践过程中逐步掌握学科知识、提高软件项目的分析设计和实施能力。
三、软件工程教学改革的实践
1.课堂教学中的案例教学。案例教学可以强化软件工程理论与实际应用问题的结合。通过典型案例分析，可以对抽象的软件工程原理和准则进行直观诠释，帮助学生理解课程内容。
教学案例通常不是孤立的个案，一组精心设计的教学案例可以帮助学生理解基础知识、掌握基本技能、提高运用知识的能力。以软件需求建模为例，在讲述软件系统行为模型的描述工具状态转换图时，使用几个不同的教学案例，由浅入深地分析状态转换图的作用、使用规则以及如何描述系统的行为三个方面的问题。首先，以学生比较熟悉的操作系统中的一个进程为例，通过状态转换图形象的描述了进程的就绪、运行、等待和完成四个状态及其转换关系，着重说明状态转换图的作用。第二个案例是机票预订系统的行为模型创建，介绍状态转换图的画法规则。机票预订系统行为涵盖机票查询、机票预订、订单支付等几个分支，比较完整地展现了状态转换图中的图符及使用规则。实际的软件项目通常比较复杂，软件需求建模要考虑多种条件、各种异常状态，所以将复印机控制程序作为第三个案例，其状态转换图包括复印机正常工作流程、中断处理流程（比如复印过程中复印纸用完等情况）、硬件故障处理流程等几种系统行为。
2.问题式教学模式的运用。软件开发过程是一个综合性的系统工程。软件工程课程内容与多门先修的软件课程密切相关，软件开发项目是一个多学科贯通的综合实践问题。对于软件工程课程，从教学内容到教学形式都应该倡导调动学生的主动学习情绪，即学生能够基于自己的思考和实践解决问题。我们在软件工程教学改革实践中，提出了一种主动式、知识探究型的教学模式——问题式教学模式。问题式教学活动中，教师依据课程内容和学生的知识结构、设计具备一定挑战空间的非良构问题；将学生组织成学习团队；学生通过分析、解决紧密联系实际的非良构问题来探究问题背后隐含的概念和原理、拓展学科知识、提高实践能力、培养团队协作意识。[5]问题式教学方法注重教学内容的实用性，在一定程度上激发了学生的学习主动性、强化了学生的软件开发实践能力。
3.实践教学环节的调整。从学生运用软件工程基础知识的能力、系统化的个人职业技能训练、软件项目的开发能力和团队协作意识四个层面出发，将软件工程实践教学划分为基础实验和综合实践两个层次。
基础实验培养学生对软件生命周期组成阶段的理解，重点训练学生对需求分析、软件设计和软件测试阶段相应开发技能和工具的掌握。基础实验的内容偏重于设计型，实验形式又具有验证型的特征。基础实验是课堂教学中案例教学法的延伸和应用，教师在课堂上通过教学案例阐述如何运用软件工程理论、技能和工具；学生在实验过程中，模拟解决与教学案例类似的软件问题，以实践的方式体会和巩固软件工程知识。基础实验强调对每个学生进行软件工程基本技能的完整训练，学生通过实验获得软件开发过程的认知、掌握软件工程的理论和方法，提高个人的软件项目能力。
软件工程综合实践侧重对学生软件项目开发能力和团队协作意识的培养，是一个系统化的工程实践活动，实践内容涵盖软件项目开发的完整过程。学生可以通过综合实践环节获得较真实的软件项目开发经验。
在综合实践环节，教师要为学生提供兼具普适性和创新性特色的综合实践题目。普适性意味着实践题目要具备明确的可操作性，学生能够通过综合实践活动体验软件项目开发的基本规范、经历软件开发的完整过程、巩固软件工程理论知识和技能。所以综合实践题目应该与现实中的实际需求密切相关，这类需求明确具体，学生的感性认识深刻。考虑到学生组织成不同的软件开发团队、每个团队要完成各自独立的软件项目开发工作，实践题目还应该具备在知识需求上基本相同、但应用背景不同的特点，使学生容易借鉴类似的软件开发案例、从中汲取直观具体的软件设计和实现经验。题目的创新性特色体现在软件开发技能方面引导学生温故知新、举一反三；即对满足普适性要求的实践题目，进行适当的需求扩展和功能延伸，要适当保持问题的非良构性、保留一定的不确定性和疑点，留给学生思考空间。在综合实践题目的创新性层面上，学生需要在问题的牵引下去适当学习专业以外的知识、搜集提炼信息、补充项目本身缺失的条件，最终制定可行的软件项目实现方案并解决软件实施问题。综合实践题目的创新性特点，可以在一定程度上激发学生的创造性思维潜力、扩展学生的专业视野。
软件工程综合实践环节是学生对软件开发过程的模拟体验，现代软件开发工作多以团队协作方式进行。所以对学生而言，需要组建软件项目开发团队并进行成员角色分配。组建项目团队时要考虑学生的认知优势、学习习惯、学习兴趣、动手能力、逻辑思维能力，性格特点等因素，引导学生按照既发挥个人特长、又优势互补的原则进行团队组建和工作分工。
四、结语
将精心设计的典型教学案例注入软件工程教学内容中，可以有效改善软件工程教材内容偏重软件开发理论和软件设计原则、弱化软件开发实践的状况。知识探究型为主要特点的问题式教学模式可以激发学生的学习主动性、拓展学生的学科知识、提高学生综合分析和解决问题的能力。基础实验与综合实践相结合的层次化实践教学方式，将学生的软件工程基本技能和软件项目研发能力整合在一起，使学生在软件项目的分析设计和实施能力的训练、团队协作意识的培养方面获得完整体验。
参考文献：
[1]Hay·P，Katsikitis·M.The expert in problem-based and case-based learning：necessary or not？[J].Medical Education，2001，35（1）：25-30.
[2]Robert Michael Capraro，Scott？W.Slough.Project-Based Learning：An Integrated Science，Technology，Engineering，and Mathematics（STEM）Approach[M].Sense Publishers，2009.
[3]B·R，Simone Grin Verlag.New Media and Task-Based Teaching/Task-Based Learning：Web Quests[M].Grin Verlag，2010
[4]Boud·D& Feletti，G.I.（eds.）.The Challenge of Problem-Based Learning，2nd Ed[M].London：Kogan Page Ltd.，1997.
[5]卢莹，林荫.问题式教学模式研究[J].计算机教育，2011，（14）：98-101.
基金项目：常州大学教育教学研究基金项目（项目编号：GJY11020019）
作者简介：卢莹（1962-），女，河南焦作，硕士，研究方向：软件工程与数据库技术。