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軟件工程領(lǐng)域JiT及時(shí)教學(xué)法的應用
建構主義認為,學(xué)生是學(xué)習的主體,是知識的主動(dòng)建構者,教師在學(xué)習中起指導作用。隨著(zhù)我國社會(huì )的發(fā)展,國家對教育的支持力度大大增加,教育信息化也在不斷發(fā)展。下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：針對軟件工程理論課程教學(xué)過(guò)程中存在的原理和實(shí)踐環(huán)節容易脫節的問(wèn)題，分析課程的特點(diǎn)、授課對象的理論基礎和目前教學(xué)活動(dòng)的實(shí)際情況，提出將及時(shí)教學(xué)法(JiTT)應用于日常教學(xué)活動(dòng)的思路，以“設計模式”主題為例，闡述JiTT教學(xué)環(huán)節安排、案例設置和教學(xué)效果的初步評估。
關(guān)鍵詞：及時(shí)教學(xué)法;軟件工程;設計模式
一、軟件工程理論課程教學(xué)中存在的問(wèn)題
軟件工程是國內大多數高校計算機本科專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎課程，著(zhù)重培養學(xué)生在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中獨立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。軟件工程課程體系涵蓋技術(shù)方法、工具環(huán)境、過(guò)程管理等多個(gè)領(lǐng)域，尤其是需求分析、設計模式、項目管理等環(huán)節，一般需要授課對象具備較高層次的抽象思維能力，且有一定的實(shí)際開(kāi)發(fā)經(jīng)驗。然而多數國內在校本科生缺乏團隊協(xié)作和解決工程問(wèn)題的能力[1-2]，難以對軟件工程內在的邏輯關(guān)系進(jìn)行整體把握，從而學(xué)習效果普遍不佳。
(1)概念比較抽象。軟件工程中存在大量的概念、原理和模型，導致多數主題和章節的理論性很強。盡管結合案例的教學(xué)方法可對部分概念的理解起到一定的輔助作用，但受課時(shí)所限，很難將實(shí)際的龐大工程背景與復雜上下文環(huán)境在課堂上描述完整。對軟件系統的分析、測試、模式設計的精髓等，往往只能點(diǎn)到為止，多數學(xué)生都無(wú)法在短時(shí)間內深入理解。
(2)教學(xué)手段陳舊。軟件工程是一門(mén)實(shí)踐性和綜合性都比較強的課程，但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，師生之間缺乏有效的信息交流和溝通手段。既缺少課上針對授課主題的分析討論，也較少使用網(wǎng)絡(luò )化的交流平臺和手段，因此，很容易陷入傳統的模式化和程式化的教學(xué)循環(huán)。
(3)學(xué)習效率不高。軟件工程中概念和理論層面中需要學(xué)生識記的較多，真正動(dòng)手去做的較少，容易導致理論和實(shí)踐脫節。此外，學(xué)生的主動(dòng)性和參與性無(wú)法充分調動(dòng)，也導致教學(xué)效果與期望目標相差較大。
二、JiTT方法簡(jiǎn)介
1.及時(shí)教學(xué)法(just-in-time-teaching,JiTT)[1]強調基于網(wǎng)絡(luò )的、活動(dòng)/任務(wù)導向的、自主學(xué)習的教學(xué)模式。JiTT從20世紀末提出以來(lái)，已廣泛應用于醫學(xué)[2]、控制[3]、語(yǔ)言[4]等領(lǐng)域的教學(xué)活動(dòng)�，F將JiTT理念引入軟件工程理論教學(xué)，利用網(wǎng)絡(luò )教學(xué)平臺，結合課前預習、分組學(xué)習、課后實(shí)驗等教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生自主學(xué)習能力，改善教學(xué)效果。JiTT基于一系列在線(xiàn)和課堂的教學(xué)活動(dòng)，為教師和學(xué)生提供有效的互動(dòng)教學(xué)策略，其主旨思想和核心理念，是通過(guò)將一部分學(xué)生評測活動(dòng)移到課前，讓學(xué)生在課堂活動(dòng)之前有比較充分的時(shí)間閱讀并在線(xiàn)完成預熱(warm-up)問(wèn)題，教師可提前查看這些問(wèn)題的回答情況，并適當調整課堂教學(xué)重點(diǎn)，從而取得較好的教學(xué)效果。
2.同時(shí)，輔以課堂分組討論、課后實(shí)驗等環(huán)節，將課堂教學(xué)內容和課外延伸活動(dòng)有機結合，形成及時(shí)反饋。一般的，對于一個(gè)專(zhuān)題(章節)，教師提前1周開(kāi)始準備課前閱讀材料和預熱問(wèn)題，學(xué)生閱讀預習材料后在上課前2天在線(xiàn)提交預熱問(wèn)題的答案，教師提前1天根據學(xué)生答題情況對課堂教學(xué)活動(dòng)重點(diǎn)進(jìn)行微調，并針對錯誤或問(wèn)題集中的知識點(diǎn)，強化課堂活動(dòng)內容。軟件工程理論課程，尤其是概論和導論類(lèi)課程，課時(shí)偏少，課程容量很大，另外，國內多數高校采取合班授課，針對這種情況，結合JiTT活動(dòng)對傳統的課堂分組方式進(jìn)行了調整，如圖2所示。分別布置A、B兩組不同話(huà)題(知識點(diǎn))的預熱問(wèn)題，學(xué)生隨機選擇一組，在課前進(jìn)行充分預習和思考，課堂教學(xué)過(guò)程中，兩組學(xué)生分別進(jìn)行交換問(wèn)答與討論，既節省課堂時(shí)間，又可使學(xué)生充分了解了另一分組中的相關(guān)知識。
三、JiTT在軟件工程教學(xué)中的應用
1.本節以設計模式這一主題為例，描述JiTT各環(huán)節在軟件工程教學(xué)中的具體應用。軟件體系結構和設計模式是軟件工程理論體系中的一個(gè)重要組成部分。這個(gè)主題要求學(xué)生在掌握基本的面向對象(objectoriented,OO)編程思想和程序語(yǔ)言的基礎上，針對軟件設計過(guò)程中的某一類(lèi)常見(jiàn)問(wèn)題，提供一般性的解決方案。對多數本科生而言，盡管對多態(tài)、繼承、封裝等OO概念有所了解，但由于缺少實(shí)踐經(jīng)驗，往往對設計原則和模式的意圖、演化過(guò)程和適用場(chǎng)合無(wú)法深入理解和靈活應用。1)課前預習階段。嘗試讓學(xué)生完整地解決一個(gè)編碼問(wèn)題，為此，采用一組案例引入設計模式主題，并不斷地進(jìn)行代碼重構和設計演變，最終給出一個(gè)特定模式的解決方案。圖3所示為“策略(strategy)模式”中的一個(gè)課前預熱問(wèn)題。這個(gè)環(huán)節要求學(xué)生通過(guò)一個(gè)“憤怒的小鳥(niǎo)”游戲，掌握“策略模式”的設計原則。
2.學(xué)生在閱讀并了解游戲的基本需求后，根據給出的設計框架填充相關(guān)代碼，完成相應的功能。通過(guò)3~5個(gè)類(lèi)似的問(wèn)題，可使學(xué)生進(jìn)一步了解后續設計的逐步改進(jìn)的過(guò)程。2)問(wèn)題評價(jià)階段。教師對預熱問(wèn)題的難度和學(xué)生回答情況進(jìn)行評估。將學(xué)生分為A、B兩組，分別閱讀“策略模式”和“觀(guān)察者(observer)模式”的相應材料并回答問(wèn)題。其中，“策略模式”的預熱問(wèn)題平均得分89.73%，“觀(guān)察者模式”預熱問(wèn)題的平均得分91.02%。將針對學(xué)生的評測移到課前，可以發(fā)現，多數學(xué)生能夠理解這個(gè)案例游戲的基本設計需求，即便在尚未掌握設計模式時(shí)，也可以通過(guò)此前掌握的手段完成部分功能的實(shí)現，OO和UML基礎普遍較好。3)課堂討論階段。
3.在這個(gè)階段，大部分學(xué)生已經(jīng)對兩類(lèi)設計模式中提出的案例問(wèn)題比較熟悉，也能發(fā)現設計過(guò)程中存在的問(wèn)題(如代碼重復、無(wú)法高效應對需求變化等)。在此基礎上，通過(guò)交叉分組討論，最終給出兩種設計模式的一般解決方案，從而強化學(xué)生對這類(lèi)復雜概念的理解。評估結果(見(jiàn)表2)表明，超過(guò)85%的學(xué)生認為，此前的閱讀和預熱問(wèn)題有效提高了課堂討論的效率，90%以上的學(xué)生認為一系列課堂活動(dòng)基本解決了課前階段所存在的疑惑和問(wèn)題。4)課后評估階段。通過(guò)補充實(shí)驗，學(xué)生有機會(huì )分別利用兩種設計模式最終完成兩個(gè)案例問(wèn)題的程序編寫(xiě)，并查看實(shí)際運行效果。為此，在實(shí)驗和作業(yè)中，給出了部分超類(lèi)和接口的定義，要求學(xué)生填寫(xiě)相應的代碼，所有問(wèn)題和答案均通過(guò)在線(xiàn)方式發(fā)布。
四、效果評估
為對JiTT在軟件工程設計模式主題中全過(guò)程應用的教學(xué)效果進(jìn)行評估，設計了一組調查問(wèn)卷，問(wèn)卷分為3組共31個(gè)問(wèn)題，包括對JiTT過(guò)程的評價(jià)、對原理和概念的理解，以及對學(xué)習效果的評估(見(jiàn)表3)，評估結果如圖4所示。本科三年級的133名學(xué)生參與了問(wèn)卷調查評估。結果顯示，90.98%的學(xué)生認為，與傳統的授課方式相比，JiTT活動(dòng)可以有效幫助其理解比較復雜和抽象的概念;93.23%的學(xué)生表示，通過(guò)在線(xiàn)的課前閱讀和預熱問(wèn)題，提高了課堂討論的針對性和效率，對課后作業(yè)和相關(guān)實(shí)驗的完成有明顯幫助;88.72%學(xué)生愿意將JiTT方法應用在軟件工程的其他理論課程中。
五、結語(yǔ)
結合網(wǎng)絡(luò )教學(xué)平臺，通過(guò)拓展閱讀和預熱問(wèn)題使學(xué)生提前介入相關(guān)概念的學(xué)習;通過(guò)分組討論、課堂講授和課后實(shí)驗等，使學(xué)生對兩類(lèi)設計模式的理解更加深入。我們對本科三年級百余名學(xué)生的實(shí)際評估結果，發(fā)現JiTT模式和活動(dòng)對設計模式的教學(xué)有積極影響，有利于將理論知識與開(kāi)發(fā)實(shí)踐相結合，可顯著(zhù)提高教學(xué)效果。當然，軟件工程領(lǐng)域的課程特點(diǎn)差異較大，本文主要將JiTT方法應用于設計模式等理論難度較大的主題，未來(lái)將探索該方法在數據庫原理、軟件測試等其他核心主干課程中的應用。
參考文獻：
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