工程教育軟件工程的論文

　　1基于CDIO工程教育模式的教學(xué)方法

　　基于CDIO工程教育模式的項目驅動(dòng)“面向對象軟件工程”課程教學(xué)方法（下簡(jiǎn)稱(chēng)CDIO教學(xué)法），以培養學(xué)生的基本工程能力和工程綜合素質(zhì)為目標，將“面向對象軟件工程”知識體系中的相關(guān)知識點(diǎn)滲透到實(shí)踐的各個(gè)環(huán)節中，而這些環(huán)節和軟件工程生命周期完全一致，在各個(gè)環(huán)節中解決問(wèn)題的方法則可以采用CDIO的構思、設計、實(shí)現和運行理念。我們參照CDIO能力大綱，提出通過(guò)“面向對象軟件工程”教學(xué)和課程項目實(shí)踐，培養學(xué)生如下方面能力：①通過(guò)基于案例/項目驅動(dòng)來(lái)學(xué)習，要求學(xué)生能夠深入理解“面向對象軟件工程”的知識體系和該課程的基礎理論并能在實(shí)際項目中加以靈活應用�！懊嫦驅ο筌浖�工程”的知識體系為學(xué)生理解和應用其基礎理論解決分析、設計、實(shí)現和運行中的實(shí)際問(wèn)題打下基礎并提供有效工具；而“面向對象軟件工程”理論基礎為學(xué)生針對實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行發(fā)明創(chuàng )造提供動(dòng)力，為學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題提供理論支持。②通過(guò)“面向對象軟件工程”課程中項目的驅動(dòng)，要求學(xué)生創(chuàng )建項目團隊，通過(guò)課程項目實(shí)踐各個(gè)環(huán)節（包括需求分析、設計和實(shí)現等環(huán)節及在此環(huán)節中的各項活動(dòng)、溝通與協(xié)調、文檔撰寫(xiě)），培養學(xué)生的良好職業(yè)素養，以及團隊合作、系統思維、工程實(shí)踐、項目管理和文檔寫(xiě)作的能力。③通過(guò)“面向對象軟件工程”理論學(xué)習和課程實(shí)踐，培養學(xué)生的創(chuàng )新意識和能力，以開(kāi)發(fā)出具有鮮明個(gè)性的軟件作品。

　　2CDIO教學(xué)法在“面向對象軟件工程”理論及其課程項目教學(xué)設計中的應用

　　2.1總體設計

　　目前，“面向對象軟件工程”課程教學(xué)安排共計54學(xué)時(shí)，我們將理論教學(xué)內容與課程項目實(shí)踐教學(xué)內容結合起來(lái)進(jìn)行設計。在整個(gè)教學(xué)周期內，按照軟件生命周期并結合CDIO、案例與項目驅動(dòng)的教學(xué)法，設計理論課程案例教學(xué)過(guò)程中的相關(guān)活動(dòng)，配合對應的課程項目實(shí)施活動(dòng)加以有效組織與實(shí)踐，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節結合項目開(kāi)發(fā)活動(dòng)的進(jìn)展與深入，要求學(xué)生記錄自己團隊活動(dòng)中的相關(guān)內容，按照我們事先制定的規范撰寫(xiě)并維護項目文檔。具體解決方案是：第一，正式課程教學(xué)的1~6周，設計項目描述和需求獲取與分析、系統設計中的具體活動(dòng)，這些活動(dòng)包括分別標識實(shí)體對象、邊界對象和控制對象；將用例映射成對象；建立對象之間的交互；標識關(guān)聯(lián)、聚集和屬性；對單一對象狀態(tài)依賴(lài)行為的建模；對對象之間的繼承關(guān)系建模；對本階段的分析對象模型進(jìn)行評審；基于分析對象模型標識出設計目標，進(jìn)行子系統分解和標識；將子系統映射到系統構件元素上；標識并存儲持久性數據；設計訪(fǎng)問(wèn)控制策略；設計全局控制流；標識服務(wù)；標識邊界條件；對系統設計進(jìn)行評審。第二，7~14周，設計對象設計與實(shí)現中的活動(dòng)，這些活動(dòng)包括學(xué)習軟件復用和設計模式，并在詳細設計中加以應用；對對象之間的接口進(jìn)行說(shuō)明，涉及標識遺漏的屬性和操作、說(shuō)明接口類(lèi)型、簽名與可見(jiàn)性，說(shuō)明接口中相關(guān)方法的前置條件、后置條件和不變式等。第三，15~16周，設計測試階段中的活動(dòng)。第四，17周，進(jìn)行相關(guān)的總結活動(dòng)，包括項目文檔的靜態(tài)檢查和驗收，以及課程項目的動(dòng)態(tài)演示與現場(chǎng)回答問(wèn)題。

　　2.2設計課程項目

　　在設計課程項目中，將考慮提供給學(xué)生一個(gè)貫穿整個(gè)學(xué)期的課程教學(xué)項目描述，為此我們將選擇開(kāi)發(fā)一個(gè)基于Web的應用系統。這類(lèi)系統的實(shí)例很多，可以由教師設定或者由學(xué)生自選，如教師可根據教學(xué)中的需要設定一類(lèi)基于Web的師生交流系統，以方便實(shí)現教師和學(xué)生之間關(guān)于做項目時(shí)的溝通。學(xué)生也可以根據個(gè)人興趣選擇網(wǎng)游軟件開(kāi)發(fā)，或者選擇基于Web的電子商務(wù)網(wǎng)站系統等�？傊�，相關(guān)項目的設計需要教師事先準備好項目描述或問(wèn)題定義。為了開(kāi)發(fā)這類(lèi)基于Web的應用系統，教師需要指定項目使用的環(huán)境和工具，主要包括兩類(lèi)：一類(lèi)是開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具、數據庫管理系統、界面開(kāi)發(fā)工具等，另一類(lèi)是項目管理工具。這一階段設計的活動(dòng)屬于CDIO中的構思階段。

　　2.3設計理論課程教學(xué)過(guò)程

　　首先，在理論課程教學(xué)內容設計中，我們主要依據的是第3版的SWEBOK標準（2013），在CDIO工程教育模式的指導下，完成相關(guān)知識體系教學(xué)設計。在SWEBOK2013版中的17個(gè)知識點(diǎn)中（其中2個(gè)為候補知識點(diǎn)），我們選擇了其中10個(gè)知識點(diǎn)，并將這些知識點(diǎn)融合到“面向對象軟件工程”的理論課程教學(xué)中。這些知識點(diǎn)可有效地體現著(zhù)CDIO的工程教育理念，如軟件需求體現了CDIO的構思，軟件設計體現了CDIO的設計，軟件構造和軟件測試體現了CDIO的實(shí)現，軟件維護體現了CDIO的運作等。其次，在此基礎上設計理論教學(xué)過(guò)程。一方面，以案例/項目驅動(dòng)教學(xué)方法為基礎，“面向對象軟件工程”課程中相關(guān)知識體系及理論學(xué)習，要求學(xué)生在學(xué)習和思考中掌握“面向對象軟件工程”的相關(guān)知識、術(shù)語(yǔ)、理論和技術(shù)基礎，并通過(guò)團隊方式共同學(xué)習、討論和完成作業(yè)，并以團隊形式參加全體同學(xué)的各種討論活動(dòng)；另一方面，要求學(xué)生圍繞著(zhù)項目描述或者待解決的問(wèn)題描述，完成團隊組建、工具選擇、項目計劃制定，并開(kāi)始執行需求工程中的需求獲取和需求分析活動(dòng)，以及在此基礎上的系統設計活動(dòng)，這些階段的工作結論需要學(xué)生加以記錄，特別是需求獲取與分析的結論和總體設計結論更要以文檔形式加以記錄。第三，結合案例/項目驅動(dòng)教學(xué)，進(jìn)一步完成“面向對象軟件工程”理論課程。具體做法是一方面引入小型案例，另一方面引入面向應用領(lǐng)域的實(shí)際項目，并在項目描述、需求獲取和分析活動(dòng)、系統設計和對象設計中，將該項目的具體情景或者可行的系統設計解決方案引入課堂，在課堂上組織學(xué)生參與討論、分析這些基于場(chǎng)景的案例，將需求階段和系統設計階段中涉及的重點(diǎn)知識、術(shù)語(yǔ)、過(guò)程與步驟等重點(diǎn)和難點(diǎn)融入到案例中來(lái)講解和學(xué)習，以便于學(xué)生真正理解相關(guān)的理論教學(xué)內容。這一階段的活動(dòng)設計對應著(zhù)CDIO中的構思階段。

　　2.4基于項目驅動(dòng)的課程實(shí)驗教學(xué)設計

　　解決軟件項目中的問(wèn)題或實(shí)現軟件項目中的任務(wù)，要求學(xué)生以團隊方式進(jìn)行活動(dòng)，并在整個(gè)活動(dòng)中的各個(gè)階段貫徹CDIO工程教育的理念，即讓學(xué)生能夠對軟件項目中的任務(wù)完成進(jìn)行構思，獲取與軟件項目相對應的軟件系統的功能性需求、非功能性需求和系統約束，并以文檔方式進(jìn)行描述；接著(zhù)，通過(guò)設計手段來(lái)完成項目任務(wù)，用系統來(lái)對應將來(lái)要完成的任務(wù)，并在該系統設計中落實(shí)項目的各項要求，這需要通過(guò)對系統的總體設計、詳細設計等環(huán)節來(lái)達到，并將設計結論記錄在軟件設計文檔中；在前面構思和設計的基礎上，選擇合適的程序設計語(yǔ)言、數據庫管理系統等基礎設施，用編程的方式實(shí)現該系統，并完成相應的測試任務(wù)，注意在實(shí)現過(guò)程中，同樣要將相關(guān)結論以文檔的形式加以記錄，以備維護之需；在系統實(shí)現后，通過(guò)部署和運行等方式，讓該軟件系統（可以看成是本項目的解決方案）呈現出價(jià)值。在這一完整過(guò)程中，讓學(xué)生通過(guò)項目驅動(dòng)下的團隊活動(dòng)過(guò)程，體驗到軟件產(chǎn)品從構思、設計、實(shí)現到運行（包括維護）所經(jīng)歷的全生命周期過(guò)程。這一階段的活動(dòng)設計對應著(zhù)CDIO中的設計、實(shí)現階段。

　　2.5項目總結與項目驗收過(guò)程教學(xué)設計

　　項目總結過(guò)程的教學(xué)設計是以團隊為單位進(jìn)行自我總結并撰寫(xiě)項目總結報告，以個(gè)人為單位撰寫(xiě)學(xué)習心得，教師主要驗收和檢查相應的項目總結報告和學(xué)生學(xué)習心得。項目驗收過(guò)程的核心是開(kāi)展兩階段驗收活動(dòng)，即在學(xué)期的15~18周中，選擇第15周進(jìn)行一次中期檢查，第18周再進(jìn)行一次期終項目驗收。全體主講教師和輔導教師組成一個(gè)答辯小組（一般為4人），他們事先要做好各項準備工作，包括現場(chǎng)點(diǎn)名以確認學(xué)生的有效身份并結合點(diǎn)名宣布學(xué)生團隊的答辯順序，保證答辯的有效性和合理性；由答辯小組組長(cháng)宣布評分標準細節和學(xué)生是否能夠通過(guò)本次驗收活動(dòng)的標準。

　　3實(shí)踐活動(dòng)

　　在“面向對象軟件工程”課程教學(xué)活動(dòng)中，共有45位學(xué)生（組成了15個(gè)團隊）全程參與了我們的教學(xué)改革過(guò)程，現在僅就驗收答辯環(huán)節進(jìn)行說(shuō)明。整個(gè)答辯所耗時(shí)間共計7個(gè)多小時(shí)；答辯老師根據實(shí)際情況（最低底線(xiàn)是學(xué)生必須完成項目要求的最基本功能），充分肯定了學(xué)生到目前為止所完成的開(kāi)發(fā)成果，同時(shí)建議相關(guān)學(xué)生利用即將到來(lái)的假期進(jìn)一步完成或完善該應用軟件系統的開(kāi)發(fā)，及時(shí)修改設計上的缺陷。在本次教改實(shí)驗過(guò)程中，我們充分認識到這一教學(xué)過(guò)程對教師也提出了更高的要求。教師不僅僅是需要在理論基礎教學(xué)上過(guò)硬，還需要具備軟件項目開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗，這樣才能夠做到既能站在理論的高度指導學(xué)生分析和解決問(wèn)題，同時(shí)也能給出實(shí)實(shí)在在的課程項目開(kāi)發(fā)活動(dòng)中的技術(shù)指導。

　　4結語(yǔ)

　　傳統“面向對象軟件工程”課程的教學(xué)方法所帶來(lái)的弊端已經(jīng)日益顯現。我們結合案例教學(xué)法和項目驅動(dòng)教學(xué)法，提出了一種基于CDIO工程教育模式理念的“面向對象軟件工程”的教學(xué)方法，這既滿(mǎn)足了CDIO能力大綱體系中的4個(gè)方面，也體現出了教師在教學(xué)中的主導地位及作用和以學(xué)生為主體的教學(xué)風(fēng)格，符合“新三中心論”。實(shí)踐證明，該課程教學(xué)方法有利于學(xué)生在以案例/項目方式充分理解和掌握本課程知識體系的前提下，通過(guò)項目驅動(dòng)下的實(shí)踐環(huán)節，培養學(xué)生的問(wèn)題分析能力、用編程手段解決問(wèn)題的能力和團隊合作精神。

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