張睿 閆耀東 解丹 陳立潮 潘理虎

摘 ?要：對計算機及其相關專業(yè)的學生而言，軟件工程是一門重要的課程。本文提出一種三階段反饋式教學法，在軟件工程教學中探索其可行性和效果。此方法分為基礎學習、能力提升和綜合運用三個階段，在每個階段設置階段考核，前兩階段以理論知識為主，第三階段以實踐為主進行考核，考核的目的在于分析問題，發(fā)現(xiàn)學生的興趣和愛好，從而形成反饋機制，進一步調(diào)整課程安排。該教學法旨在培養(yǎng)學生的系統(tǒng)分析與設計能力;指導學生按照喜好和優(yōu)勢進行更細方向的深入研究;并通過小組項目開發(fā)，提升個人開發(fā)設計能力和團隊交流合作。

關鍵詞：軟件工程課程;三階段教學;反饋;教學改革

中圖分類號：TP391 ? ? 文獻標識碼：A

Abstract：Software engineering is an important course for students whose major is in computers and related fields.This paper proposes a three-stage feedback teaching method，the feasibility and effect of which can be explored in software engineering teaching.This method is divided into three stages：basic learning，ability improvement and comprehensive application.In each stage，the stage assessment is carried out.The first two stages are based on theoretical knowledge，and the third stage is based on practice.The purpose of the assessment is that the problem is analyzed，the students' interests and hobbies are discovered，and a feedback mechanism is formed to further adjust class schedule.The purposes of this teaching method are to cultivate students' ability of system analysis and design，to guide students to in-depth research in more concrete directions according to their preferences and advantages，and to enhance personal development capabilities，team communication and cooperation through group project development.

Keywords：software engineering course;three-stage teaching;feedback;teaching reform

1 ? 引言（Introduction）

軟件工程課程主要從基本原理、開發(fā)方法、開發(fā)工具等幾個方面描述了軟件開發(fā)的全過程，是高校計算機相關專業(yè)的重要專業(yè)課。但在軟件工程實際教學的過程中，教學效果并不令人滿意，教與學的付出和收獲不成正比，難以實現(xiàn)該課程的教學目的并達到預期的教學效果[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)和科學技術的飛速發(fā)展，各行各業(yè)都在進行信息化改革。在此過程中，軟件企業(yè)對相關專業(yè)學生的要求越來越高，掌握規(guī)范化軟件開發(fā)和擁有較高專業(yè)技能的人才備受企業(yè)關注?，F(xiàn)階段，很多畢業(yè)生在學校學習的知識很難與實際的軟件開發(fā)相結合。在這種情況下，便出現(xiàn)了招聘者和求職者之間需求不平衡的問題[2]。為解決上述問題，在結合教學經(jīng)驗的情況下本文提出了三階段反饋式教學法，通過三個階段的反饋來培養(yǎng)學生系統(tǒng)的綜合能力和實踐動手能力。并通過結合企業(yè)的相關指導，使學生對本專業(yè)的認知更加深刻以及對企業(yè)的需求更加清晰，為后續(xù)的學習打好基礎。

2 ?軟件工程教學現(xiàn)狀（Current teaching situation of software engineering）

軟件工程是指導計算機軟件開發(fā)和維護的一門學科，采用工程的概念、原理、技術和方法來開發(fā)和維護軟件，將經(jīng)過實踐驗證的管理技術和當前能夠得到的最好的技術方法結合起來，以較小的代價開發(fā)高質(zhì)量的軟件并有效地進行維護。

現(xiàn)階段大多數(shù)學校軟件工程教學方法是采取教師課堂授課、課后小組實驗、期末工程實踐三種方式相結合[3-6]。這種方法可以很好地將軟件工程中的理論性、實踐性和工程性有機地結合起來。但是，在現(xiàn)階段教學中，一方面，很多教師教授的課程早已過時;另一方面，學生本身并沒有相關的軟件開發(fā)經(jīng)驗，對所學知識不能理解，開發(fā)中出現(xiàn)越來越多的問題也容易使學生產(chǎn)生煩躁情緒[4]。在這種情況下，學生的開發(fā)熱情降低，慢慢地失去了繼續(xù)學習的興趣，各項能力也沒有得到培養(yǎng)，而教師也沒有進行跟蹤檢查，進而使學生在學習完這門課后進行相關軟件開發(fā)時產(chǎn)生很多的疑惑。在面對一個軟件開發(fā)項目時，學生無法進行獨立的思考與開發(fā)，這樣是無法滿足企業(yè)需要的[7]，教學改革中采用三階段反饋式教學法來彌補傳統(tǒng)教學中存在的不足。

3 ?三階段反饋式教學法原理（The principle of the three-stage feedback teaching method）

所謂三階段反饋式教學法即通過將整個學習過程劃分為三個階段，即基礎學習、能力提升、綜合運用。在這三個階段中，基礎學習階段設置了20個學時，能力提升階段設置了18個學時，同時綜合運用階段設置了16個學時的課程設計，以及2個學時的項目答辯和總結，并在綜合運用階段中鼓勵學生參加各種軟件設計大賽。通過比賽將書本上的知識與項目實際開發(fā)相結合。

3.1 ? 基礎學習

基礎學習階段采用張海藩的《軟件工程導論》（第6版）作為主要教學教材，將伊恩薩默維爾的《軟件工程》（英文版第10版）作為課外閱讀教材。此外，將課程按照教學要求劃分為基礎知識和應用知識兩個部分。基礎學習階段要求掌握本書的第一部分知識。主要包括軟件工程學概述、可行性研究、需求分析、總體設計、詳細設計、測試。各個教學內(nèi)容、學時安排以及所對應的能力見表1。

在基礎學習這一部分，主要讓學生了解當前的各種軟件開發(fā)方法以及如何衡量軟件任務的復雜度，能夠用模塊化等方法分析軟件需求，使用軟件工程的標準圖、表、文字等表達軟件的設計過程[8，9]。需要掌握的能力要求如圖1所示。這一階段學習完成后，將對學生當前所學知識進行一次測試，考題中各部分內(nèi)容的側重點與其所培養(yǎng)的能力指標點相對應，根據(jù)學生在測試中的各個部分的成績得分，初步將學生劃分為業(yè)務人員、設計人員、開發(fā)人員、測試人員和管理人員這五個方向，之后在能力提升階段將繼續(xù)側重于培養(yǎng)學生的專業(yè)技能。

3.2 ? 能力提升

能力提升階段，對于學生的要求是掌握教材的應用知識，并在教學過程中能夠按照自己的興趣進行進一步學習。第二部分包括實現(xiàn)、維護、面向對象實現(xiàn)、軟件項目管理和測試五部分內(nèi)容。教學內(nèi)容對應的課時及能力要求指標點見表2。

第二部分的授課過程中，要求學生在慕課網(wǎng)和網(wǎng)易云課堂上面進行自主學習，并進行階段性的檢查以督促學生學習。待第二階段教學完成后將進行測試，測試的重點分為5個部分，每個部分占比20%，測試內(nèi)容見表3。然后，將結合學生對于五個方向的測試成績和興趣點來進行合理的小組劃分，每個小組內(nèi)都應包括業(yè)務人員、設計人員、開發(fā)人員、測試人員和管理人員這五類人員，分組完成后，各小組將自由選擇要開發(fā)的課題。

3.3 ? 綜合運用

在綜合運用階段，將安排16個學時的綜合實驗設計以及2個學時的項目答辯。在這16個學時（一個月）中，小組成員根據(jù)第一二階段學習到的基礎知識和開發(fā)知識連同同一學期學到的數(shù)據(jù)庫和面向對象Java程序設計課程進行綜合實驗的開發(fā)。綜合實驗設計完成后，組織進行答辯，通過答辯發(fā)現(xiàn)在開發(fā)過程中遇到的難點和進行經(jīng)驗總結。同時，將根據(jù)項目答辯的情況進行再次的分組調(diào)整，以便最終的開發(fā)小組能夠滿足參加比賽的要求。分組完成后，將組織學生按照最終開發(fā)小組的情況進行相關比賽的申報。當前的目標是參加藍橋杯、中國大學生軟件設計大賽、挑戰(zhàn)杯、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽這四類比賽，通過在實際的大賽中鞏固和鍛煉學生之前所學的知識。在不斷的開發(fā)中使學生明確了解未來工作的方向，培養(yǎng)適應于不同崗位的高級技術人員。

3.4 ? 反饋機制

反饋機制又稱回饋機制，是控制論的基本概念，指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入并以某種方式改變輸入，進而影響系統(tǒng)的過程[10，11]。本文將此機制遷移到軟件工程的教學中，提出一種三階段反饋式的教學方法，整個反饋機制如圖2所示，通過將學生的整個學習過程劃分為三個階段，基礎學習、能力提升、綜合運用，從而層層遞進達到循序漸進的效果。在基礎學習階段完成后，進行一次測試，用于劃分學生學習的興趣點，同時將基礎學習階段出現(xiàn)的問題進行記錄;能力提升階段，將根據(jù)基礎學習中學生的興趣點，為學生制定良好的學習方案，同時將學習過程中存在的不足進行記錄;綜合運用階段，根據(jù)學生之前的學習情況，安排參加各種比賽，在比賽中鍛煉所學知識。同時將綜合運用階段出現(xiàn)的問題連同之前兩個階段的反饋進行匯總分析用以指導下一學年的教學，通過多個學年的持續(xù)性反饋使教學方法在改革中不斷完善。此外，我校計算機學院與山西精英科技股份有限公司共建了山西省智能軟件與人機環(huán)境系統(tǒng)研究生教育創(chuàng)新中心，將組織企業(yè)工作人員進入學校指導，同時派遣學生進入企業(yè)參觀。通過三個階段的深入學習，以及與企業(yè)的不斷交流，最后使學生能夠明白需要學習的內(nèi)容，使企業(yè)能夠得到所需的專業(yè)技術人才。

4 ?三階段反饋式教學法應用（Application of the three-stage feedback teaching method）

本學期在本校計算機學院軟件工程17級本科生中開展了此次教學改革。共2個班70名學生參加。根據(jù)基礎學習階段的測試，發(fā)現(xiàn)學生普遍在需求分析和詳細設計兩個模塊存在較大問題。同時，通過第一階段的學習，學生對下一階段的學習有了各自的興趣和優(yōu)勢。在第一階段學習后，能夠很快地進入到能力提升階段，在各個方向上進行深入學習。通過分析改革前后學生的期末成績，繪制了成績分布圖，如圖3所示，從圖中可以看出，改革后兩個班的優(yōu)秀率和良好率有了明顯的提升。同時，不及格率有了直線的下降。說明學生的能力在不斷提升，更加積極地參與到學習的過程中。但中等成績的人數(shù)仍存在較大比例，說明在某些知識點的掌握方面還有進一步強化的空間。

通過最后的課程設計答辯發(fā)現(xiàn)相比改革之前學生的能力水平有了很大的提升，但在面向對象設計方面還存在著一些不足。在綜合運用階段，將把學生在比賽中出現(xiàn)的問題連同之前兩個階段存在的問題進行記錄，然后經(jīng)過教學組的研究在下一學年進行改進。

本次參賽有12個小組，在“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽中，“趣傳承”“交互式冰箱智能應用系統(tǒng)”獲得了校一等獎，“心理雜貨店”“全民運動”“星期八家教平臺”“全智能分類垃圾箱”獲得了校二等獎，“移動美食”“天天進步app”“摯行”“極易知app”獲得了校三等獎，還有另外兩組獲得了優(yōu)秀獎。在之前的教學中是從未出現(xiàn)過的，說明此次的教學改革活動在一定程度上是成功的，也說明三階段反饋式教學法是可以在實際教學活動中進行大范圍推廣使用的。

如圖4所示，將三階段反饋式教學過程中學生出現(xiàn)的問題進行了記錄統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)問題主要集中在編碼語法錯誤（P1），總體設計部分缺乏（P2），未按照要求進行流程化開發(fā)（P3），測試用例設計不合理（P4），組織分工混亂（P5）五個方面，出現(xiàn)這些問題的原因有教學方法尚存在缺陷、學生在相關知識點方面理解不到位，以及學生間的交流方式有待改進，針對這些問題，在學期末將進行相關信息的收集匯總，以便在下一學年的學習中通過三階段教學法中得到的反饋信息對教學安排進行指導。

5 ? 結論（Conclusion）

在采用三階段反饋式教學法改革的一年中。每個階段都如期完成教學計劃并收到學生的實時反饋，然后動態(tài)的調(diào)整下一階段的教學內(nèi)容。對教師而言，教學質(zhì)量得到了提升;對學生而言，學生的積極性得到了提高，參與度也極大提升，在項目方面取得了較大的進步。總之，通過這次教學改革，學生的系統(tǒng)綜合能力得到了培養(yǎng)，在認知、分析、設計和實踐解決問題方面都有了很大的進步。最終，當學生走出學校步入社會時，能夠減少迷茫，更好地滿足企業(yè)需求，發(fā)揮自己所學的專業(yè)技能和知識。

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作者簡介：

張 ? 睿（1987-），男，博士，講師.研究領域：智能信息處理.

閆耀東（1994-），男，碩士生.研究領域：圖像處理與模式識別.

解 ? 丹（1994-），女，碩士生.研究領域：圖像處理與模式識別.

陳立潮（1961-），男，博士，教授.研究領域：軟件工程，圖像處理與模式識別.本文通訊作者.

潘理虎（1974-），男，博士，副教授.研究領域：軟件工程，文本處理與模式識別.