基于一个宽框架案例的启发式软件工程课程教学

摘要：作为工程性很强的软件工程课程，案例教学目前被普遍使用，如何做才能达到理想的效果是很多教师一直在探讨的问题。基于宽框架与启发式为主旨的软件工程课程案例，所选主题实用，内容设计有拓展空间 ت，同时易于逐步渗透在教学过程中，对于激发学生分析和思考问题的主动性、在基本框架上添加适宜且有特色的“砖”和“瓦”以及培养软件分析与设计能力具有良好的推动作用。

关键词：案例式教学；软件工程；宽框架；拓展

一、软件工程课程案例的选择与实施模式

1.教学案例的选择

软件工程是一门理论性和实践性都非常强的课程，其核心任务在于使学生学习、掌握软件项目方案的确定与开发方法。单纯靠死记硬背基本概念和设计规则，是不可能真正掌握和领会软件生产的工程化思想的，而且因为学生缺乏开发经验，虽然对各种建模工具的使用有所了解，但要直接面对繁杂、琐碎又有一定程度交叉的需求叙述进行抽象分析，设计可用的方案，通常也感觉无从下手。因此，采用案例式教学，非常易于学生结合案例中出现的问题，以小组为单位开展思考和研讨，集思广益，通过不断补充、修正，深入感知软件工程思想的基本原理和方法的具体使用，从而提升软件开发技能。

基于上述教学案例要求的分析，在软件工程课程教学中，我们也曾提出过多个项目作为案例，这其中不乏在很多教材中出现频率较高的图书管理系统、教学管理系统，还有时下流行的电商网站等。但综合分析后，我们认为这些项目中都存在一些学生学习和进行深入思考的障碍。例如：图书管理系统中通常一般人只知道有借书、还书、查询图书等，但实际上要保证任何一个图书馆的正常运行，为读者频繁的借、还书做好服务和准备工作，离不开领域内部的专业管理与控制，如必须进行图书入库，此过程中需要对每一本图书都要进行细致的分类、编目，还要涉及上架、下架的登记，工作和处理过程相当繁杂，若因不熟悉而忽略，那么最终给出的系统将缺少或失去特色，也是一个极不真实的结果，对学生而言，也就无法感受实际需求分析的过程及对开发的影响。

因此，经过广泛、深入的分析、思考后，我们最终选择以国内高校大学生体能测试为背景，设立了“大学生体能测试数据的管理与分析”案例题目。由于软件工程课程是大二以后才开设，而大二以上的学生都有体能测试的亲身经历，对测试的内容、形式、过程和结果等都比较了解，因此，可以很轻松地融入此案例的研讨中。同时，此题目与学生息息相关，学生能够以主人翁的精神和姿态理解、完善案例，既有利于短时间内设计出一个满足自己需要且基本合理的方案，也可以总结出分析问题、解决问题的思维模式，真正积累和提高项目开发的经验。

2.教学案例的实施模式

教学理念决定着教学方式，案例式教学虽然是围绕案例开展，使学生了解、感受和明确课程的知识点、运用方法及彼此间的关联性，但是过程如何实施才能达到理想的效果，还是要因课而异。

软件工程教学案例的实施依据软件工程生命期的理念，同时为保证案例具备真实性、可实践性和实用性，也遵循着从实践中获取，再反馈到实践中应用的原则。具体实施过程为：软件工程理论阶段性学习，针对所学习的理论推出案例框架，分析、研究案例框架，结合实际拓展案例，发布、完善案例，理论与实践交融小结。

二、基于宽框架的案例在教学中的渗透与教学组织

1.宽框架的案例设计

鉴于体能测试是由学校体育部直接负责和完成的，所以确定题目后，与体育部的教师进行了具体的交流，了解工作特点、基本工作流程和需求。之后，经过任课教师的总结，首先给出了体能测试项目的基本任务需求、执行流程框架、主要角色和职责、开发目标等。这也是完成软件生命期理论的第l步“项目调研，需求定义”的工作。由此，确定总体目标和大的方向，既节省了学生的调研时间，也可以避免初始任务过于杂乱的情况。

本项目相关的一般用户主要分为教师和学生两类。其中教师包括体育课和担任体能测试的教师、班主任与 ッ辅导员、学校和学院内各级领导。教师用户通过本系统可以了解学生的体质健康状况，为进一步调整和提高体育课内容的科学性以及改进校内运动设备的实用性提供参考依据。学生用户通过本系统可以了解自己的体质变化情况，为做出适合自己的个人锻炼计划提供依据。

图l所示内容即是基于上述需求和各类用户工作特点的主要任务分布，它只是对未来体能测试项目开发的一个粗线条任务规划的结果，为学生留有充分的想象和扩展空间。因此，称之为宽框架的课程教学案例，其作用是引导学生项目定位。

2.案例在教学中的渗透与完善

（1）案例的推出。案例教学不是直接告诉学生答案，而是以鼓励学生思考、再创造为目的。宽框架的案例功能图只体现了大学生体能测试项目的基本操作功能，通过网络学堂将案例的框架功能描述发布，在课堂上给予简单介绍，然后要求学生以小组为单位研究、讨论案例中给出的宽框ฝ架功能，并结合具体技术、参考其他软件的功能与使用特点，以主人翁的视角和专业软件的开发标准和要求对框架中的每一个结点进行拓展完善，运用相应的建模工具描述拓展结果。

（2）启发与引导。在拓展前，结合项目以及与项目相关的各种用户角色的特点，给学生适当的启发、引导，例如：学生都是在校注册过的，进行体能测试时是否还有必要再重复输入学生的基本信息；教师不仅能够进行大范围的查询，是否还应该有资格查询自己所负责的班级中某个学生的具体测试结果；班主任与学校领导的关注点是否应该有所区别，这两类角色又应该有何共性；作为一个未来的软件系统，对数据的使用和操控怎样设置才能够保证安全，等等。通过一系列的设问，帮助、引导学生扩大联想，同时也将一些学生不了解但是合理的需求和想法渗透ฆ到对宽框架的学习与思考过程中。

（3）框架拓展。因课上教学时间很有限，所以具体的学习、讨论都是在课下。学生们在获得基本框架后，对项目的核心问题有了初步的了解和认识，利用课余在网上广泛查阅资料、调研，结合自己以往的体测经历和出于软件实用性考虑，开展分析、研究，分别提出对于现有功能的认识、调整与拓展结果。例如：很多组都同时参考一般网站或系统的管理方式，提出设立管理员用户，其主要任务是对维护系统的数据和进行权限管理等；还提出利用现有的正方教务系统，导入参测学生的基本信息；在统计优秀率的同时，还要对不及格的情况进行分析，由此为将来提高学生体质、改进体育课的教学内容提供有力的参考。 （4）改进完善。软件工程课程教学的目的是培养和提高学生分析问题、进行系统方案设计的能力。学生满怀热情和想象拓展的结果，往往会因为自身经验和技能的欠缺而存在一些问题或不足。为此，每一次的拓展结果任课教师都选择一些组在课堂上演示宣讲，同时带领全班同学进行分析、讲评，并鼓励学生充分发表自己的意见，对于很切中要害和有创意性的合理的观点，都记录到平时成绩中。既提高了学生们积极思考、参与讨论的热情，活跃了课堂氛围，也使学生们能够充分取长补短，向着实用的方向不断发展。

图2即是基于图1的宽框架拓展完善结果。虽然不能称为是最佳设计，但通过这样的项目交流，学生们热情投入，各抒己见，能够不断发现问题，改正错误，进一步加深对理论和技术的理解与运用。

本质上讲，学生提交的拓展结果不仅是将理论用于开发实践，通过实践感受原理、技术的合理性，使知识的理解和操作能力得到升华；同时也能够丰富教学内容，扩充和促进教师深入思考，真正实现了教学相长。

3.教学推进与案例的深化开发

由于数据库表结构的设计对于一个软件项目后续编程实现而言是十分重要的，案例只给出了学生包括学号、姓名、专业、所在学院的基本信息，教师信息包括工号、姓名、所在部门。因体能测试的项目每年可能发生变化，成绩的存储类型也有所不同。所以，在系统设计阶段，针对案例，只提出数据库的具体结构需要做成动态的，以适应实际情况需要，具体保存的字段由学生们自行考虑设计。

各组学生在研究、讨论过程中，提出了多种结果。例如：体侧项目通过一个界面动态完成字段名称及对应的数据类型的选择定义；教师所在部门专门、学院、专业等分别设计一个码本数据表，便于后续操作的简捷和一致性。对于每个结果，任课教师不从主观角度做正确与否的结论，依然采取和全体学生一起分析亮点，让学生自己意识到设计过程有哪些是考虑不周的，由此加深印象，积累和提高依据需求和系统功能对系统数据进行分析、设计的能力和经验。

三、课程的考核

以往软件工程课程的考核一般都采取卷面的形式，死板、生硬，学生考过之后通常脑子里的知识信息如浮云掠过，对于今后的学习和工作很难形成知识的积淀。以案例为核心的教学不仅使学生的学习方式发生改变，考核方式也完全打破过去的主、客观题占卷面绝对主体的方式。

考核的主导思想是随着案例的推进渗透，分阶段评审各小组的成果。小组成员在组长的带领下展示本阶段本组研究拓展的结果，其他组的同学和任课教师共同对成果按照金色产品、银色创意品、铜色拓展品、本色实验品4个级别进行评审，其中：

本色实验品基本无创意，只是按照标准格式完成了文档。成绩为合格。

铜色拓展品指在本色的基础上，增加了极少量的底层小功能，但整体结构无☪变化。成绩为较好。

银色创意品指在铜色的基础上，整体功能、结构合理、完善，有一定的创意。成绩为良好。

金色产品指在银色的基础上，实用性很强，采用的技术先进，可作为实际项目推出应用。成绩为优秀。

对于学生而言，能够设计出金色产品有相当的难度，需要大量的阅读、学习、调研、分析，既是技术的综合运用，也是逻辑思维能力的造就与深度发掘，是企业软件开发模式的初步体验，能够切实为未来就业积累成果和经验。

教学改革和课程建设，是高校永远的主题和任务，目的是提高教学和学习的成效。不断改进教学方法是教学改革的重要策略和手段，目的是激发和提高学生的学习积极热情与兴趣，而教学案例则是实现该目的重要媒介和工具。软件工程不是一门速成的科学，只听不练难以领会原理和技术的本真与精髓，盲目的练习又会令学生感觉无从下手，难以达到预期的效果。基于宽框架和启发式的软件工程教学案例，不但实现了案例式教学的基本目的和要求，而且因所选项目具有真实感和时代感，其具体内容和需求的变化，使学生可以充分变更与拓展，彰显了规范与灵活的统一、内核与外延的一致、启迪与拓展的协调等特点。学生能够逐步完成开发练习，其综合素质和学习效果可以得到全面提升，培养了分析问题、工程认知、创新、沟通与表达的能力，同时学生们的拓展成果也延展了教师的思维，促使教师深入思考，进而提高教学质量。