《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革實踐

冉瑞生 馮驥 張守貴

摘要：《軟件體系結(jié)構(gòu)》是軟件工程專業(yè)高年級本科生的一門課程。在教學(xué)上，軟件體系結(jié)構(gòu)的概念原理和方法較為抽象，理論性強，學(xué)生對軟件系統(tǒng)的高層設(shè)計較難領(lǐng)會等缺點。針對該課程的上述缺點，對該課程的教學(xué)過程進(jìn)行改革，主要包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式的改革。改革后的教學(xué)內(nèi)容更適合本科生，教學(xué)方法可以提高學(xué)生的主動性，學(xué)生可以更好地掌握本課程的理論和方法。

關(guān)鍵詞： 軟件體系結(jié)構(gòu); 教學(xué)改革;教學(xué)方法;教學(xué)案例

中圖分類號：G420? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）16-0139-02

《軟件體系結(jié)構(gòu)》是軟件工程專業(yè)高年級本科生的一門課程。該課程主要介紹軟件體系結(jié)構(gòu)的基本理論和方法，使學(xué)生對軟件體系結(jié)構(gòu)有一定的了解。通過學(xué)習(xí)，使得學(xué)生在軟件工程的基礎(chǔ)上，利用軟件體系結(jié)構(gòu)的原理和方法進(jìn)行軟件分析和設(shè)計。培養(yǎng)學(xué)生成為一名合格的軟件工程師和軟件分析師，并為其在該領(lǐng)域進(jìn)一步深造打下基礎(chǔ)。但由于軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件系統(tǒng)的高層設(shè)計，其概念、原理和方法較為抽象，在教學(xué)過程中存在理論性強，傳統(tǒng)教學(xué)方法的課堂教學(xué)效果較差，學(xué)生將理論與實踐相結(jié)合困難等缺點。為此，我們對《軟件體系結(jié)構(gòu)》的教學(xué)過程進(jìn)行了改革。本文從教學(xué)內(nèi)容的修訂、教學(xué)方法和考核方式的改進(jìn)幾個方面討論了該課程的教學(xué)改革，從而對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

1 《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程及教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)目標(biāo)

該課程的教學(xué)目標(biāo)為：通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握軟件體系結(jié)構(gòu)的概念、組成和相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀;明確軟件體系結(jié)構(gòu)劃分標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計原則;學(xué)習(xí)軟件體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建模型、軟件體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格、特定領(lǐng)域的軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件產(chǎn)品線技術(shù)、軟件演化技術(shù)以及軟件體系結(jié)構(gòu)評估等方面的知識，并掌握在軟件開發(fā)過程中分析、設(shè)計、應(yīng)用軟件體系結(jié)構(gòu)的技能。

通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生的能力和素質(zhì)體現(xiàn)為：初步具備軟件分析和軟件設(shè)計方面的能力，為以后成為一名合格的軟件工程師、軟件分析師，并為其在該領(lǐng)域進(jìn)一步深造打下的基礎(chǔ)。

1.2 《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀

近幾年的教學(xué)中，《軟件體系結(jié)構(gòu)》的教學(xué)過程存在以下幾個問題：

1）軟件體系結(jié)構(gòu)是對軟件設(shè)計經(jīng)驗的歸納總結(jié)和抽象而得到的，理論知識的抽象程度較高，知識覆蓋面較廣?！盾浖w系結(jié)構(gòu)》的教材普遍講原理、概念，學(xué)生理解困難。

2）現(xiàn)在的課堂教學(xué)多數(shù)是單向 “教” 的過程，而學(xué)生的“學(xué)”基本處于被動狀態(tài)。而對于《軟件體系結(jié)構(gòu)》這種理論性強的課程，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的課堂沉悶，學(xué)生往往“走神”，教學(xué)效果較差。

3）由于在校生缺乏項目實踐經(jīng)驗，理論與實踐難以結(jié)合，當(dāng)用學(xué)到的理論知識解決實際問題時入手困難;同時由于在校本科生的興趣和注意力處于“代碼級”，他們認(rèn)為軟件系統(tǒng)的高層設(shè)計與自身的“距離”較遠(yuǎn)，所以對軟件體系結(jié)構(gòu)的興趣和關(guān)注不夠。

人們?yōu)榱颂岣摺盾浖w系結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)質(zhì)量，做了相關(guān)的教學(xué)改革研究。如基于真實項目案例的《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程建設(shè)[1];應(yīng)用型本科軟件體系結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計[2];充分利用“做中學(xué)”教學(xué)理念在工程實踐類課程教學(xué)中的方法優(yōu)勢，提出了“做中學(xué)”理念指導(dǎo)下的軟件體系結(jié)構(gòu)課堂講授內(nèi)容和實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計方法[3]。

本文針對《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)存在的問題，結(jié)合該課程的特點，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式幾個方面開展了《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)改革。

2 《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革實踐

2.1 教學(xué)內(nèi)容修訂

目前，大多數(shù)《軟件體系結(jié)構(gòu)》教材涵蓋的主要內(nèi)容有：軟件體系結(jié)構(gòu)概論、軟件體系結(jié)構(gòu)建模、軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格、特定領(lǐng)域軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件產(chǎn)品線技術(shù)、軟件演化技術(shù)、軟件體系結(jié)構(gòu)評估等。課程內(nèi)容面向高年級本科生和研究生。我們最初將該課程設(shè)置為48學(xué)時，幾乎對所有的內(nèi)容都進(jìn)行了講解。

在近兩年的教學(xué)中，根據(jù)教材《軟件體系結(jié)構(gòu)原理、方法與實踐》（第2版）[4]關(guān)于本科生教學(xué)內(nèi)容的建議，將教學(xué)內(nèi)容修改為：軟件體系結(jié)構(gòu)概論、軟件體系結(jié)構(gòu)建模、軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，特定領(lǐng)域軟件體系結(jié)構(gòu)（了解），刪除了不適于本科生的內(nèi)容，并將學(xué)時調(diào)整為24個課時。重點講解的內(nèi)容為軟件體系結(jié)構(gòu)概念和軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，其余內(nèi)容了解即可。這一調(diào)整主要是使得教學(xué)內(nèi)容更適合本科層次的學(xué)生。

2.2課程的教學(xué)方法改革

在《軟件體系結(jié)構(gòu)》前幾年的教學(xué)中，課堂教學(xué)基本是單向的 “教” ，而學(xué)生的“學(xué)”基本處于被動狀態(tài)。而《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程理論性強，課程抽象，所以教學(xué)過程中課堂沉悶，學(xué)生感到枯燥乏味，缺乏學(xué)習(xí)的主動性。

《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程部分內(nèi)容是理論與案例相結(jié)合的內(nèi)容，特別是在“軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格”這一章，一般說來，教材先講解軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格理論，再講解風(fēng)格的實例?；诖?，我們對課程的教學(xué)方法進(jìn)行了改革：理論部分由教師講授，讓學(xué)生以小組的形式協(xié)作消化和準(zhǔn)備相關(guān)的案例，并制作PPT，在課堂上講解和分析案例，由教師和其他小組的同學(xué)進(jìn)行提問和評分。這種方式主要在于學(xué)生需要收集和整理相關(guān)案例。幾年的教學(xué)過程，學(xué)生收集整理了大量的案例，如管道/過濾器風(fēng)格有常見的編譯器、傳統(tǒng)的媒體播放器、類UNIX系統(tǒng)下的基于管道的進(jìn)程間通信機制等。案例的主要來源有：1） 教材上的案例。教材上的案例規(guī)模小，有些案例分析得不夠透徹，教師就要求學(xué)生經(jīng)過自己的思考和理解將案例進(jìn)行擴展，將其分析得更加透徹;2） 在互聯(lián)網(wǎng)上查閱資料。根據(jù)所學(xué)的理論知識，要求學(xué)生自己帶著問題去互聯(lián)網(wǎng)上查閱相關(guān)的案例并進(jìn)行歸納整理;3）從學(xué)生之前做過的課程設(shè)計、小項目中選擇相關(guān)的案例。

改進(jìn)后的教學(xué)方法避免了單向的教師授課，課堂上教師和同學(xué)在討論和分析，增加了課堂的互動性，活躍了課堂氣氛;學(xué)生需要課下做準(zhǔn)備，并在課堂講解、分析和答疑，提高了學(xué)習(xí)的主動性;學(xué)生的主動學(xué)習(xí)增強了對知識點的理解和掌握。

2.3 課程考核方式改革

傳統(tǒng)的考核方式為期末試卷考核。由于《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程偏理論性，試卷中一般有考查基本概念的題目，如名詞解釋、簡答題、填空題，這類題目需要學(xué)生死記硬背教材上的基本概念。而對于軟件工程這種工程性專業(yè)來說，傳統(tǒng)考核方式意義不大。

并根據(jù)《軟件體系結(jié)構(gòu)》課程的特點，對該課程的考核方式改革為過程化考核，即強調(diào)平時的考核和實踐能力的考核。具體為：課堂表現(xiàn)（占10%） + 課堂上的案例分析考核（占50%） + 期末課程設(shè)計（占40%）。1）課堂表現(xiàn)主要考核學(xué)生在課堂上參與案例分析的提問、討論情況;2）案例分析考核是對學(xué)生案例分析的深度，對理論知識的理解度，PPT制作情況，以及答疑情況進(jìn)行評分;3）期末考核以課程設(shè)計的形式進(jìn)行。給學(xué)生布置10個左右的項目實例，要求學(xué)生選定一個具體的項目實例，結(jié)合所學(xué)的課程內(nèi)容（主要是軟件體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格）進(jìn)行分析，并以課程設(shè)計報告的形式提交。改革后的考核方式促進(jìn)學(xué)生加強平時學(xué)習(xí)，期末的課程設(shè)計考核學(xué)生分析、設(shè)計能力，突出了實踐性和應(yīng)用型，整個考核過程學(xué)生不需死記硬背，相比傳統(tǒng)方式更為合理。

3 結(jié)束語

《軟件體系結(jié)構(gòu)》是關(guān)于軟件系統(tǒng)高層設(shè)計的課程，是軟件工程專業(yè)在學(xué)習(xí)了軟件工程的相關(guān)課程后的一門高階段課程。但由于軟件體系結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容較為抽象，傳統(tǒng)教學(xué)方法的教學(xué)效果不好，理論與實踐結(jié)合困難等缺點。本文針對《軟件體系結(jié)構(gòu)》的教學(xué)問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式幾個方面進(jìn)行了教學(xué)改革。改革后的教學(xué)更適合本科層次的教學(xué)、提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，活躍了課程氛圍，并有效提高了學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫耀， 陳圣國， 王智鋼， 張海濤， 張燕. 金陵科技學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版）[J].2018，32（04）：58-62.

[2] 李天科.應(yīng)用型本科軟件體系結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計[J].計算機教育，2018（6）：120-123.

[3] 劉靖，周建濤.“做中學(xué)”理念在軟件體系結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的應(yīng)用實踐[J].計算機教育，2013（22）：88-92，97.

[4] 張友生.軟件體系結(jié)構(gòu)原理、方法與實踐（第2版）[M].清華大學(xué)出版社，2014.

【通聯(lián)編輯：光文玲】