0 引 言.
軟件工程專業的課程體系可以分為理論系列、系統系列、工具系列、工程系列、管理系列及其他課程共 6 個系列.課程體系的總體結構體現了課程之間的縱橫關系,考慮到了授課內容的階段性、連貫性和完整性.橫向各系列課程之間交叉的內容較少,而縱向同一系列各課程之間可能出現較嚴重的交叉及重疊.課程內容適當的重疊與交叉有利于學生融會貫通所學知識,但不恰當的內容重疊與交叉,會使授課信息重復、浪費教學時間、無謂地占用學生的課余時間,得不到好的授課效果.某一專業課程內容的重疊與交叉既有主觀因素,也有客觀因素.因為專業是學科研究方向的基本單位,是根據學科分類和職業分工劃分的[1],因此同一專業的各門課程之間總是相互聯系的,這是課程重疊交叉的客觀原因.但是如果將這種聯系隨意放大,而忽略了對該專業各門課程進行科學的規劃,則可能造成授課內容不合理的重疊交叉,給教學帶來麻煩.因此合理安排相關課程交叉重疊的內容,保留客觀的、必要的課程交叉與重疊,避免無謂的、人為因素造成的交叉與重復是非常必要的.
軟件工程導論、系統分析與設計、面向對象技術與 UML 是軟件工程專業的 3 大核心課程,它們之間的重疊與交叉雖是不可避免的,但要想將這幾門課程內容較好地傳授給學生,避免不必要的時間及人力上的浪費,必須規劃好它們之間的關系.
1 三門課程的交叉和重疊
IEEE SE2004及我國教育部軟件工程學科課程體系研究課題組都給出了軟件工程知識體系結構.圖 1 是 IEEE 制定的 SE2004 軟件工程知識體系,包含 10 大知識域.軟件工程導論課幾乎涵蓋了整個知識體系,而系統分析與設計和面向對象技術與 UML 位于云框所標注的位置.
軟件工程導論中要講解“軟件需求分析、軟件設計”相關的內容,系統分析與設計同樣要講解“系統需求分析、軟件系統設計”,而面向對象技術與 UML 這門課也要講“需求分析及設計”,由此看出這 3 門課程存在客觀上的交叉重疊.這種交叉和重疊是不可避免的,從某種角度來說,這3 門課程是“高層理論”到“低層理論”的映射.
目前軟件工程 10 大知識域的教材均有多種版本,教材質量良莠不齊,編寫沒有統一規劃.
有些編者為了充實教材內容,將許多相關內容也編入教材中,這樣給教師選擇教材及編寫教案帶來困難,經常會出現交叉重復現象.如果選擇了不恰當的教材,或者沒有依據所講課程對教材中的內容進行合理取舍,就會造成主觀上的重復,使得先講的課程與后講的課程出現不合理的交叉重疊,給后講課的教師帶來困難,也會造成后講的課程學生不愛聽,出勤率下降,浪費教師和學生的時間.這種主觀上的重疊與交叉會嚴重影響教學質量,浪費課時,擠占學生課余時間,也不符合我們培養卓越工程師的宗旨.
2 三門課程的教學目的
軟件工程導論是軟件工程專業本科生的第一門涉及專業內容的基礎\\(引導\\)課程.該課程概要論述軟件工程中心思想,用較為概括的語言來論述這一學科基本的和整體的思想,從而使學生對該專業有較為整體和系統的把握.其目的使學生了解軟件項目開發和維護的一般過程,理解軟件工程的基本概念、規范,了解軟件開發方法和工具以及軟件工程各領域的基本內容和發展動向,為后續課程的學習及在后續的學習中開展“基于項目的學習”打下基礎,為今后從事規范化軟件開發工作作準備.
系統分析與設計課程教學目的是使學生能夠利用各種軟件開發方法、技術、工具進行軟件開發,從而理解軟件系統分析與設計的重要性,掌握系統分析與設計的各種方法、技術、描述工具和建模過程.使學生具有對軟件開發項目進行完整的系統分析與設計能力,并能給出相應的分析與設計模型和實施方案.
面向對象技術與 UML 課程的目的是使學生掌握面向對象分析、設計方法,能夠設計健壯的、可擴展的、可重用的、可維護的軟件系統.
使學生學會面向對象的思維方法進行軟件開發,進一步增強解決實際問題的實踐能力,為后繼課程的學習和解決工程問題、科學技術問題奠定基礎.該門課程嚴格來說是一門語言類課程,它以統一建模語言 UML\\(Unified Modeling Language\\)為工具講解面向對象技術.UML 是一種用于描述、構造軟件系統以及商業建模的語言,綜合了在大型、復雜系統的建模領域得到認可的優秀的軟件工程方法.UML 是大多數公司采用的標準,是 ANSI 和 OMG 等部門采用的標準.
3 交叉和重疊的解決
課程之間客觀上的交叉重疊,是某一專業知識體系的內在聯系,如果將其強行去除,將會破壞這個體系的完整性,因此應該保留.但主觀上的不必要的交叉和重疊則必須要解決,可以考慮從以下幾個方面入手.
\\(1\\)課程體系的制定者要明確專業定位、人才培養目標及專業所涵蓋的知識域.在制定課程體系時要充分考慮到課程之間的相互關系以及學生的認知結構和認識邏輯.目前 IEEE SE2004 及我國教育部軟件工程學科課程體系研究課題組都給出了軟件工程知識體系結構,課程體系的制定者可以作為參考,依據人才培養目標,對核心課程進行有效的裁減和調整.協調好各門課程的關系,分清先后,注重本質性的變化,形成自身的特色,把好教學內容的第一關.
\\(2\\)大綱制定者要認真研讀課程體系及中心思想,領悟課程體系的設計思路,根據本科教學培養目標的要求,在宏觀上把握重疊.教學大綱是理論教學和實踐教學的基本指導文件,是落實培養計劃的具體形式.授課教師依據授課大綱選編教材、制訂授課計劃、實施教學過程,是教學工作順利進行的保證.相關課程大綱制定者要及時溝通,對相關課程教學內容進行全面系統的梳理,保證大綱正確反映本門課程在教學計劃中的地位和作用,注意課程之間的銜接.在保持該門課程科學性、系統性、連貫性的前提下加強本門課程的基本理論、基本知識的教學,著重培養和提高學生的自學能力、獨立思考能力及實際應用能力.大綱應能夠闡述本門學科的規律,理論聯系實際,并能及時進行教學內容的更新,做到科學性和系統性相結合,避免不必要的重復.
\\(3\\)授課教師要合理安排授課內容.大綱只能在宏觀上把握課程的重疊及交叉,如果要在細節上避免課程內容的重疊及交叉還需授課教師的具體操作.授課內容不必要的重疊與交叉最容易發生在具體授課這一環節上.因此授課教師在教材選擇及細節制定上要進行合理的取舍.在深入研究教學大綱,領悟其精髓之后,對相關教材進行調研,科學合理地選擇所用教材.如果沒有合適的教材,可以考慮組織專家和教師結合本專業的人材培養目標編寫所用教材,使教材內容適合本專業培養人才需要.相關課程授課教師之間也要及時溝通,必要時所有教師可以坐在一起進行討論,加強課程在細節內容上的融合,減少重復.對于大綱上重復交叉的內容,結合所授課程的重點,教師之間可以分工協作,從不同角度,不同側重點講授,使知識點能系統地傳授給學生.通過合理地延伸概念的應用范圍,有效地解決交叉重疊問題.
4 課程的具體安排
圖 2 為哈爾濱工業大學軟件學院軟件工程專業 3 門課程的主要授課內容,從中可以看出 3 門課程間的交叉和重疊.這種交叉重疊是客觀的,體現了同一專業課程間的內在聯系,關鍵是如何從具體授課內容上避免重復.
圖 3 為整合后的軟件工程導論課程內容,該門課是將涉及內容很廣的軟件工程作概括性介紹.這門課程原來為 28 學時,整合后為 24 學時.其中軟件需求分析及軟件設計課程的內容與軟件工程導論課程中的“軟件過程”及“建模技術及開發工具”兩部分有重疊.其中“軟件過程”原為 6 學時,現整合后為 4 學時,不再包含軟件需求具體分析方法的相關內容,而是概括性介紹需求分析及軟件設計主要概念、方法,使學生建立起需求分析及軟件設計的完整且清晰的概念,讓學生有一點專業知識,不再非常深入地討論需求分析及軟件設計詳細內容,主要是一般性的介紹,為后續課程打下基礎.“建模技術及開發工具”原為 4 學時,整合后變為 2 學時,這部分內容作為軟件工程導論的最后一部分,主要是概要性的介紹,使學生對軟件工程有一個較完整認識.
圖 4 為系統分析與設計課程的知識點,該門課程是在軟件工程導論的基礎上較深入地講解系統分析與設計的相關知識,共計 28 學時.使學生掌握系統分析與設計方法、技術和工具,掌握軟件的建模過程,具備軟件系統的分析與設計能力.軟件工程導論課程到系統分析與設計課程的過渡是一個由“面”到“線”的過程.系統分析與設計這門課程并不會完全集中講解一種技術,而是涉及多種類型的分析與設計技術.考慮到后續的面向對象技術與 UML 課程,可以弱化這部分內容的講解,而重點講解面向對象技術與UML 課程不涉及的內容,以便為該門課程留出講解空間,避免不合理的交叉重疊.
圖 5 為整合后的面向對象技術與 UML 課程主要內容.原為28學時,現為24學時.其中“面向對象技術概述”和“需求與用例技術”各壓縮了 2 學時.系統分析與設計課到面向對象技術與UML 課的過渡是一個由“線”到“點”的過程,因此可以在原有的系統分析與設計課程的基礎上進一步深入.該門課程集中于系統分析與設計中的一個點,即使用 UML 采用面向對象技術進行系統分析與設計,包括面向對象分析\\(Object-Oriented Analysis,簡稱 OOA\\)、面向對象設計\\(Object-Oriented Design,簡稱 OOD\\)及面向對象編程\\(Object-Oriented Programming,簡稱 OOP\\)3 部分內容.面向對象分析主要講解如何對問題進行抽象建模\\(包括使用實例建模、類和對象建模、組件建模和分布建模等\\),來產生一種描述系統功能和問題論域基本特征的綜合文檔.面向對象設計主要講解如何將面向對象分析所創建的分析模型轉變成作為軟件構造藍圖的設計模型.
面向對象程序設計主要講解如何使用類和對象以及面向對象特有的概念進行編程.上述內容的講解要結合統一建模語言 UML,因此課程要重點講解統一建模語言 UML 相關的語法符號.使用 UML 描述系統中的對象、對象的屬性和操作、對象的動態特性、對象間的構造關系和通信關系等,從而建立系統的靜態結構和動態活動模型,將系統分析、設計及編程的內容用 UML 體現出來.也可以將內容從深度和廣度兩個方面進行擴展,在深度方面講解分布對象技術、構件技術、軟件代理 \\(Agent\\) 技術和模式與框架技術.在廣度方面,可適當加入一些面向對象技術與電子商務、面向對象與 XML 和面向對象與嵌入式系統等方面的內容.
通過以上課程內容的安排可以較好地解決課程之間的重疊交叉,有效利用授課學時,突出重點,將這 3 門核心課程內容系統全面地傳授給學生.
5 結 語.
軟件工程核心課程之間的交叉和重疊有其客觀原因也有主觀原因,客觀上的交叉重疊體現了同一專業知識的內在聯系,這種重疊是必要的.
我們不能盲目剝離這種交叉重疊內容,否則與整個學科知識銜接背道而馳.但是主觀原因造成的交叉重疊,我們必須認真對待,否則就會浪費人力、物力、財力,收不到好的授課效果.整合后這 3 門課共計減少了 8 學時,減輕了教師的授課負擔,也使學生有了更多的課余時間.目前新課程體系實施已經 2 年,通過對抽樣數據及督導聽課數據的分析,與整合前 2 年的數據相比,在出勤率方面除“軟件工程導論”基本無變化外,另外兩門課程的出勤率分別提高了 4.2% 和 6.5%.
通過對評教系統中數據的分析,學生對“課堂教學內容是否飽滿”這一項的打分,整合前的總平均分為 9.2 分,整合后的總平均分為 9.6 分.
