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基于工具軟件和案例開發(fā)的軟件工程教學方法

發(fā)布日期： 2014-10-16 發(fā)布：  

  2014年1期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘 要：針對軟件工程課程的具體特點和生物醫(yī)學工程專業(yè)學生培養(yǎng)目標，分析軟件工程課程的教學現(xiàn)狀及存在的問題，提出一種新的軟件工程教學方法，該教學方法將軟件生命周期模型中的開發(fā)活動、多種軟件工程領域的軟件工具使用和具體的軟件開發(fā)案例實踐緊密結合。
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　　關鍵詞：軟件工程 生物醫(yī)學工程 教學方法 工具軟件 案例開發(fā)實踐
　　中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）01（a）-0152-02
　　1 研究背景
　　當今，軟件產業(yè)已經滲透到幾乎所有的生產生活領域，軟件開發(fā)和管理人才緊缺的狀況非常嚴重[1]。然而，當前嚴峻的就業(yè)形勢與軟件人才特別是軟件開發(fā)人員中高級人才的匱乏與之形成了鮮明對比。軟件工程是大學培養(yǎng)軟件人才的必修課程，更是中高級軟件人才必須具備的重要基本專業(yè)素質之一。在生物醫(yī)學工程專業(yè)中，從大型醫(yī)療設備（如核磁共振成像MRI，計算機斷層掃描成像CT，正電子發(fā)射體層成像PET，到小型醫(yī)療設備（如彩超/B超，心電監(jiān)護儀），都必須要集成對采集的醫(yī)學圖像或信號的顯示、分析和診斷軟件。因此，對于生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生也必須具備軟件工程的知識，以便為高端的醫(yī)療影像設備、監(jiān)護設備和醫(yī)學分析儀器設計優(yōu)秀的顯示、分析和診斷軟件奠定基礎。由于軟件工程課程講授的概念、原理、技術和方法都比較抽象，國內高校的軟件工程課程理論與實踐教學尚處在一種探索和發(fā)展階段。其教學方法以教師帶領學生進行知識學習的思路為主，即教師講授，學生被動接受知識的模式。在這種教學方式下，通常導致培養(yǎng)的學生，在實際工作中缺少獨立思考的能力，不知道如何利用相關的專業(yè)工具軟件和所學理論知識來實質性地開展項目，推進項目和維護項目，即實踐能力不足。
　　軟件工程是一門實踐的課程[2]。為了讓學生能夠活學活用軟件工程的概念、原理、方法和技術，在教學過程中我們采用了將一套專業(yè)工具軟件的實踐使用、案例分析和抽象的理論學習緊密結合起來，讓學生在運用工具軟件分析和設計具體案例中，更深刻和更全面地理解和運用軟件工程中的概念、原理、方法和技術。我們的目標是：提高學生運用軟件工程知識來管理和開發(fā)軟件項目的實踐能力。根據(jù)軟件工程課程的主要內容，我們有選擇地集成了數(shù)個當前軟件工程領域內流行的專業(yè)軟件分析工具，并讓學生使用這些工具來分析和設計具體的項目案例，從而使學生獲得實踐軟件生命周期中各部分相關知識的機會。這種教學方式讓培養(yǎng)的學生既熟悉實際工作中的各種主流分析工具，又能深刻地理解和掌握各種復雜概念、原理、技術和方法等相關知識點，并使之融會貫通。我們認為通過使用相關的具體軟件工具，來一步一步實現(xiàn)案例分析的整個過程，將獲得比僅僅停留在紙面上的案例分析方式更好的、更生動的教學效果。此外，熟練掌握這些專業(yè)分析工具本身也是提高學生專業(yè)素質的重要一環(huán)，讓培養(yǎng)的學生更易適應未來的實際工作環(huán)境，增強就業(yè)競爭力。
　　2 基于工具軟件實踐的教學方法
　　我們認為高效的實踐活動是掌握軟件工程課程中概念、原理、方法和技術最佳途徑[3]。而如何保證實踐活動的高效率呢？在我們這個基于工具軟件實踐的教學方法中采用了以下兩個方面來保證：（1）選取當前軟件工程領域最流行的軟件設計和分析工具。通常這些軟件管理和開發(fā)的專業(yè)工具已經將軟件工程領域業(yè)界的通用概念、原理、方法和技術融入其中，這樣學生在使用這些工具中，就會不知不覺地以軟件工程的思維方式和開發(fā)模式來管理、分析和設計軟件，從而實現(xiàn)了將軟件工程的概念、原理、方法和技術貫穿于學生開發(fā)實踐的全過程。（2）選擇由簡單到復雜的軟件開發(fā)案例集合。這些案例的選擇使得學生在實踐過程中有了具體的目標。在管理、分析和設計這些軟件開發(fā)目標中，學生將掌握這些案例是如何從需求一直做到測試的，理解每個步驟之間的演變過程，弄清楚軟件生命周期各階段具體要完成的工作，掌握這些階段的模型是如何推導的，并且是如何保證可回溯的，軟件開發(fā)過程是如何管理的。
　　2.1 專業(yè)軟件工具的選取
　　依據(jù)軟件工程這門課程的教學大綱內容和當前軟件工程鄰域的流行的專業(yè)分析設計工具，我們?yōu)閷W生選擇了三種軟件工具：IBM公司的Rational Rose、Sybase公司的PowerDesigner和HP/Mercury Interactive公司的功能測試工具WinRunner。各軟件工具描述及使用工具的教學目的如表1所示。這三種軟件工具的學習使用可以讓學生深刻理解軟件工程的各種復雜概念、原理、技術和方法等相關知識點，參考工具中的開發(fā)案例，了解該領域最新的發(fā)展成果。
　　2.2 軟件開發(fā)案例的選取
　　軟件開發(fā)案例需要精心地選取，選取的原則是“由簡單到復雜，由局部到整體”。案例又分為教學案例和實踐案例。教學案例，即在教學過程引入軟件開發(fā)的實際案例，將抽象復雜的理論知識用生動具體的實例進行講解，能夠收到事半功倍的效果。案例教學應以應用軟件工程的概念、原理、方法和技術分析和解決案例為主線，以工具軟件的學習和使用為輔線，通過分析實際案例，提高學生的興趣，從而激發(fā)學生的積極性和主動性。選擇的教學案例最好來源于教師自己熟悉的軟件項目，將一個典型的、完整的、易于理解的并貼近學生的實際生活的案例引人教學中，將復雜抽象的概念用具體生動的案例進行詮釋，從而提高了教學效果。實踐案例，即學生在實驗課中及課后需要完成的軟件開發(fā)實際案例，可以根據(jù)學生的興趣，選定數(shù)個復雜度中等的實際案例。根據(jù)生物醫(yī)學工程專業(yè)的特點，教學和實踐案例可以選擇心電監(jiān)護儀、MRI圖像重建和顯示、醫(yī)院信息化系統(tǒng)HIS、醫(yī)學圖像顯示和分析軟件等具體的實際案例。在這些實際案例中，由學生們自由組合的小組任意選其一來在規(guī)定的時間內實現(xiàn)開發(fā)，并上交開發(fā)的實際成果，如軟件規(guī)格說明書、分析設計中的各種文檔視圖、獨立運行的開發(fā)軟件和源代碼、測試規(guī)格說明書和使用說明書等等。這種將感興趣案例和分組實踐相結合的方式可以讓學生們集思廣益，相互學習，又體會到軟件工程中的項目組織管理方面知識的重要性。 　　2.3 軟件生命周期與軟件工具相結合
　　軟件工程的概念、原理、方法和技術均可納入每個軟件的軟件生命周期中。而在軟件工程業(yè)界各種軟件工具中，某一些完整涵蓋了軟件生命周期中各項開發(fā)活動，如Rational Rose和PowerDesigner，而另一些則專注于某一項軟件開發(fā)活動，使該項軟件開發(fā)活動功能更專業(yè)更強大，如Win Runner。這些軟件工具都提供了軟件項目開發(fā)的完整的建模解決方案，都支持統(tǒng)一建模描述語言（UML），包含各種軟件工程建模的動態(tài)或靜態(tài)視圖。在選定了具體開發(fā)案例后，，讓學生以開發(fā)組的形式，運用這些軟件開發(fā)建模、測試工具來完成相關軟件開發(fā)案例的開發(fā)工作。學生在開發(fā)過程中，鼓勵閱讀這些軟件工具的幫助文件，這不僅有利于對書本上各種復雜概念、原理、技術和方法的進一步理解，而且讓學生們主動思考如何解決開發(fā)過程中的實際問題。在這種具體的實踐中，學生的學習興趣得到提高，學生的成就感得到滿足，最終學習效果明顯提升。每一個軟件的熟練使用本身就是需要對軟件工程專業(yè)鄰域知識牢固掌握和相關開發(fā)案例的詳細分析，需要大量的實踐時間。因此，應該要求學生先抓住軟件生命周期模型這條主干，完成對軟件開發(fā)各項主要開發(fā)活動的學習理解。其它更深的問題及細節(jié)可讓感興趣的學生課后學習完成。
　　3 實踐過程中應注意的問題
　　在軟件工程教學和實踐過程中，將軟件工程知識、案例實踐和生物醫(yī)學工程專業(yè)知識緊密結合，提高教學效率，增加專業(yè)針對性，應該注意以下方面。首先將本課程與學生已學過的其他計算機類課程聯(lián)系起來。學生應初步具備程序設計（如面向對象的C++語言設計）、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、軟件圖形化界面設計等相關知識；其次要讓學生將理解、掌握與軟件工具實踐運用有效結合。在軟件工程開發(fā)實踐中，深刻理解什么是軟件工程，為什么需要軟件工程，軟件工程需要解決哪些問題，軟件工程涉及哪些方面的內容；牢固地掌握軟件工程的概念、技術、過程、手段及工具軟件；體會運用工程化思想進行軟件開發(fā)，進行需求分析、軟件設計、軟件實現(xiàn)、軟件測試、軟件維護的重要性；再次，教師應該在學生的實際學習過程中將“課堂講授、案例的工具軟件實踐、課后進一步思考和閱讀”三者緊密結合�！罢n堂講授”主要是讓學生切實理解課程中的知識點和軟件工程思想，無需死記硬背。“案例的工具軟件實踐”是根據(jù)具體的軟件開發(fā)案例在實踐過程中體會軟件工程的原則、方法和技術；在掌握高效軟件工具的過程中，提高抽象思維的能力、培養(yǎng)獨立解決問題的能力、培養(yǎng)合作精神�！罢n后進一步思考和閱讀”是進一步閱讀相關的軟件工程及項目開發(fā)方面的書籍，軟件工具的幫助文件，了解先進設計方法和最新技術，開拓學生的視野，提高學生的興趣，為后續(xù)專業(yè)方向課程的學習打下堅實的基礎。最后，要引導并鼓勵學生將所學的軟件工程的概念、技術、過程、手段及工具軟件運用與生物醫(yī)學工程專業(yè)相結合。這可以通過選取具有該專業(yè)背景的教學案例和實踐案例來實現(xiàn)軟件工程知識在此專業(yè)軟件開發(fā)中的應用。此外，以介紹國內外生物醫(yī)學工程領域中相關專業(yè)軟件的設計特點為輔助，使學生了解當前軟件工程在生物醫(yī)學工程軟件開發(fā)中的最新成果。
　　4 結語
　　軟件工程是門綜合性很高的課程.理論性和實踐性都很強，本文闡述了一種新的軟件工程教學方法，該教學方法將軟件生命周期模型中的開發(fā)活動、多種軟件工程領域的軟件工具使用和具體的軟件開發(fā)案例實踐緊密結合。此外，本教學方法緊扣生物醫(yī)學工程專業(yè)培養(yǎng)的目標和要求，選擇具有該專業(yè)背景的開發(fā)案例，有效地融合了專業(yè)知識和軟件工程知識。本教學方法的最終目的是讓生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生深刻牢固地掌握軟件工程的概念、原理、方法和技術，能做到學以致用，提高學生的學習興趣，擴展學生的視野，為培養(yǎng)醫(yī)療設備及儀器的軟件開發(fā)人員，特別是高端大型醫(yī)療設備的軟件開發(fā)高級人才做準備。本教學方法已在教學實踐中取得了學生的好評，當然本教學方法還需在實踐中不斷加以完善和調整。
　　參考文獻
　　[1] 孫水華，鄭磊，林志強.以行業(yè)需求為導向的應用型本科軟件工程專業(yè)課程體系構建[J].計算機教育，2011，14：16-18.
　　[2] 郭軍，張斌.支持角色扮演和團隊協(xié)作的《軟件工程》實驗方案的設計[J].實驗室科學，2008，6：70-73.
　　[3] 李志民，鄭秋生，苗鳳君.軟件工程實訓課程的建設與實踐[J].計算機教育，2012，6：99-102.

  本文關鍵詞：基于工具軟件和案例開發(fā)的軟件工程教學方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。