田軍 李豐軍

摘要：為了更好地倡導以學生為中心的教學理念，解決教學過程中存在的實際問題，從軟件工程課程定位和教學目標出發(fā)，結(jié)合多年從事軟件工程教學實踐體會，提出了一種新的教學改革方法——TVP教學法，通過理論可視化和入角色手段，在理論課和實驗課上進行一些探索。實踐結(jié)果表明，TVP教學法能提高學生學習的主動性和積極性，學生的實踐能力也得到了較大的提升，學習效果顯著。

關鍵詞：TVP;理論可視化;入角色;軟件工程;教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）16-0158-02

軟件工程是我校信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)本科的核心課程之一，是一門理論性、實踐性都很強的課程。它的教學目的是“使學生了解并掌握大型軟件開發(fā)，軟件測試、維護與管理的基本原理，從工程化角度培養(yǎng)學生從事軟件開發(fā)、測試、維護與管理的能力?！?[1]如何讓學生完成課程學習后達到上述教學目標一直是課程教師所關心并努力解決的核心問題。

1 存在的問題

在軟件工程的教學中，教師普遍反映學生的學習效果不理想，不能達到課程要求的教學目的。學生也普遍認為課程教學內(nèi)容深奧抽象，學起來枯燥，難以理解和接受，導致學習興趣不高、主動性不強。對此我們認真分析，究其原因，主要有以下幾點。

1.1 課程自身的特點及安排

軟件工程課程抽象、理論性強，造成學生難以理解[2]。它的主要內(nèi)容包括軟件過程中的各種模型、實體-聯(lián)系圖中基本概念、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、形式化說明技術(shù)中有窮狀態(tài)機、過程設計的工具和面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設計方法等內(nèi)容[3]。課程概念多、知識抽象，內(nèi)容復雜，具有很強的理論性，實踐性和全局性。

另外，課程的開置不很合理，也對學生的學習造成負面影響。先導課程程序設計語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是大一下學期開設的，數(shù)據(jù)庫原理和應用也是大二上學期開設的，而軟件工程課程開設在大三下學期。這種課程安排導致的后果是，先導課程的許多知識由于時間跨度長，造成學生們記憶缺失，再加上課程自身的知識點累積，給學生的學習造成了相當大的困難，另外，由于編程技術(shù)的生疏，不少學生感到難以把理論轉(zhuǎn)化為實踐。因此，軟件工程課程的教和學難度都很大。

1.2學生存在的問題及原因分析

在教學教程中，發(fā)現(xiàn)學生學習主動性積極性不高，自主學習能力較弱[4]。剖析其原因，主要是軟件工程的具體原理、技術(shù)以及知識點在整個項目工程中都會有體現(xiàn)，包含的信息是復雜多變的，知識原理也是抽象的。教師在實際講解中，雖然也采用了多媒體教學手段，制作大量的課件，甚至有的課件中采用了動畫效果，但學生學習仍舊十分困難。由于傳統(tǒng)教學中以教師為主導，學生往往都是被迫學習，師生互動環(huán)節(jié)不足，造成學生沒有過多的學習樂趣，學習主動性和積極性不高，主動學習的意愿也不強，從而嚴重阻礙了學生對軟件工程內(nèi)容學習的進程。

造成學生學習主動性不高的另一個原因是學生選擇實驗項目后，需要完成項目的可行性分析、需求分析、總體設計、詳細設計、編碼實現(xiàn)、軟件測試、項目驗收等工作，各個階段還需交相應的文檔材料，匯報工作進展，任務十分繁重。而學生專業(yè)基礎不同、學習能力的差異以及對實驗項目認識深度不同，造成實驗的結(jié)果差異性較大，相當一部分同學無法獨立完成項目內(nèi)容。實驗項目具有連續(xù)性和承接性，如果前期實驗內(nèi)容做得不夠好，或者問題非常多，后期實驗的開展就非常困難，有時甚至無法正常進行。

2 教學改革的探索與實踐

2.1 TVP含義

針對課程理論性強、抽象不易理解的特點，以及學生學習主動性不強難以進入學習狀態(tài)的問題。本文提出一種新的教學方法——理論可視化和入角色（Theory Visualization & Participation in teaching，TVP）教學法。理論可視化主要是將抽象深奧的理論知識通過程序運行這種顯性方式，來生動形象地揭示其理論本質(zhì)，從而達到化難為易的學習目的。具體地講，教師收集相應理論的典型案例，借助程序設計語言開發(fā)出可視化的軟件平臺（如圖1），學生通過平臺實時輸入數(shù)據(jù)讓程序運行，可視化呈現(xiàn)運行過程，從而讓學生體會理論可視化后程序運行過程。同時，由于能夠主動參與到整個理論可視化的過程中，使學生很容易進入整個學習環(huán)節(jié)，達到入角色的目的。另外，在實驗教學通過分配任務，充當不同的角色，通過角色的配合，共同完成項目，發(fā)揮團隊協(xié)作的優(yōu)勢。這種TVP教學方法讓學生擺脫了枯燥的全程聽課，讓學生充分參與到基本概念和基本理論的學習中，通過理論可視化的運行，讓學生更容易理解和接受抽象的理論，而入角色更能提高學生的主動性和團隊協(xié)作意識，達到課程學習的目的。

2.2實施

2.2.1理論可視化

通過理論可視化改變理論的抽象性和不可見性，從而讓學生加深對理論知識的理解。具體實施方案如圖2所示。

首先，采用Python語言編寫網(wǎng)絡爬蟲程序，采用網(wǎng)絡爬蟲程序獲取與軟件工程相關的資料，然后采用Python編寫的挖掘算法從獲得的數(shù)據(jù)中挖掘相應理論的典型案例;其次，對軟件工程理論進行模塊化，使理論之間的耦合度盡量減小;最后，采用VB對五個功能模塊進行編碼和測試并生成Word形式的報表。

2.2.2學生入角色

傳統(tǒng)教學中，學生不能真正地參與教學過程中，不能入角色，直接影響學習效果。TVP教學法能讓學生在教學過程入角色，入角色可以激發(fā)學生的潛在興趣，可以讓學生在課堂上真正地“動起來”。不同的場景中，入角色的方式也不同，下面給出兩種方式。

1）理論教學：TVP教學法可以讓學生在理論教學中入角色，改變傳統(tǒng)教學學生被聽課的狀態(tài)。教師通過實時操作向?qū)W生講解相應的理論，學生也能像教師一樣操作系統(tǒng)，通過在可視化理論平臺中輸入不同數(shù)據(jù)，體會理論可視化帶來的過程樂趣，從而真正地參與到教學過程。

2）實驗操作：讓學生分成小組，每組4～5人，大家自由組合，注意強弱平衡的原則，保證每個小組的實力盡可能均衡。并由小組成員推選小組長，小組長負責角色的分配和進度的安排，小組成員可根據(jù)自己的特點分別擔任客戶，項目經(jīng)理，系統(tǒng)分析員，程序員和測試員角色，運用軟件工程中面向?qū)ο蠹夹g(shù)、方法和按照軟件過程規(guī)范分階段實施，以保證整個項目的順利進行[5]。團隊共同完成實驗項目，從而保證每一階段項目內(nèi)容達到實驗的要求，同時也讓能力較弱的學生有時間跟上團隊的步伐。

通過實驗課程的改革，讓學生能各自進入到自己的角色，做好自己的角色，最終完成整個項目。通過項目的實施，培養(yǎng)學生自主學習、動手操作、團隊溝通能力，培養(yǎng)學生寫作等多方面能力，提升學生分析和解決問題能力，以滿足就業(yè)后社會工作需要。

2.3效果

課堂學習效果的檢驗是教學過程中一個重要的環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的學習效果檢驗中，教師以PPT的方式給學生發(fā)題，讓學生做，然后對答案。這種檢驗方式不能客觀地分析出學生的學習效果，也不能幫助學生查缺補漏。在TVP教學法中， 學生利用理論可視化平臺中自動生成習題功能模塊，就能檢驗出自己課堂學習的效果，并根據(jù)結(jié)果分析指導模塊中的結(jié)果分析，查找學習中的薄弱知識，在后期復習中，該模塊也具有指導意義。

項目驗收采用答辯的方式，每個團隊需演示系統(tǒng)，并將項目的內(nèi)容制作成PPT進行工作匯報，接受教師和同學的提問，總結(jié)本次課程設計的收獲和經(jīng)驗教訓[6]。通過項目驗收鍛煉了團隊的協(xié)作精神，系統(tǒng)思維能力以及總結(jié)表述能力。由于答辯面臨教師和同學的提問，學生的理論素養(yǎng)和思辨能力也得到了明顯的加強。

3 結(jié)束語

以上是教學團隊針對我校信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)軟件工程課程的理論和實踐教學提出的一些教學改革嘗試。經(jīng)過近年不斷努力，軟件工程課程的教學改革已初見成效，教學質(zhì)量得以提高，學生的學習熱情不斷被激發(fā)，在后續(xù)課程網(wǎng)站設計與維護、軟件開發(fā)與設計中，學生將軟件工程的理論、技術(shù)和方法運用到實際項目的分析、開發(fā)和管理中，是軟件工程課程實際應用的具體體現(xiàn)。但是隨著時代的發(fā)展、社會的變化，課程教學改革的探索和實踐也需要不斷前進，在今后的教學與實踐中教學團隊將做出更多的嘗試和完善。

參考文獻：

[1] 伍春香，劉斌，李小紅.基于能力培養(yǎng)的軟件工程教學實踐[J].計算機教育，2017（8）：38-42.

[2] 李莉，畢雪華，田翔華，等.醫(yī)學信息管理專業(yè)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學改革的探索與實踐[J].電腦與信息技術(shù)，2017，25（5）：70-72.

[3] 張海藩，牟永敏.軟件工程導論[M].6版.北京：清華大學出版社，2013.

[4] 譚兆金，婁茫茫，王駿，等.高校計算機教學中軟件工程課程改革[J].電腦知識與技術(shù)，2021，17（1）：178-179.

[5] 田保軍.軟件工程課程教學改革的研究[J].計算機教育，2007（23）：38-39.

[6] 彭小娟.基于CDIO模式的《軟件工程》課程教學改革[J].科教導刊，2021（5）：134-135.

【通聯(lián)編輯：王力】