“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下輔助教學(xué)軟件的分析和設(shè)計

王貴鑫+昝鄉(xiāng)鎮(zhèn)

摘 要

針對傳統(tǒng)軟件工程實踐教學(xué)中學(xué)生參與度不足的問題，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下輔助教學(xué)軟件的分析和設(shè)計。該輔助教學(xué)軟件系統(tǒng)以企業(yè)軟件開發(fā)過程為實訓(xùn)項目，以軟件工程理論知識為支撐，對項目課題管理、軟件過程設(shè)計、學(xué)生作業(yè)批改、階段文檔管理、代碼版本控制、學(xué)生量化評價等環(huán)節(jié)加以系統(tǒng)功能設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生參與到項目開發(fā)過程，調(diào)動學(xué)生積極性，優(yōu)化課堂教學(xué)。對該輔助教學(xué)軟件進詳細的需求分析，提出軟件整體功能框架，再對關(guān)鍵模塊進行程序設(shè)計。最終實現(xiàn)一個完整的、以軟件工程課程實踐結(jié)合的軟件系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】互聯(lián)網(wǎng)+；輔助教學(xué)；軟件

今年以來，隨著信息化技術(shù)的不斷滲透，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”對“傳統(tǒng)教育”的優(yōu)勢更加明顯，在線課堂、在線實訓(xùn)平臺等教育信息化建設(shè)也逐漸成為教師新的教學(xué)輔助軟件。如何讓課堂教學(xué)變成有溫度的教學(xué)，以學(xué)生為主體？如何按照IT企業(yè)的培養(yǎng)模式去培養(yǎng)人才？如何提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，提高動手實踐能力？這些問題已經(jīng)成為當(dāng)下高校信息化建設(shè)關(guān)注的重要課題。

軟件工程專業(yè)作為計算機專業(yè)實踐課程，把學(xué)生所學(xué)的C編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，面向?qū)ο蠓椒?、計算機組成原理、數(shù)據(jù)庫設(shè)計等多方面的專業(yè)知識聯(lián)系起來，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用計算機專業(yè)知識，分解IT項目模塊并以團隊協(xié)作的方式完成系統(tǒng)設(shè)計編碼的能力。目前，學(xué)校還存在教學(xué)方法傳統(tǒng)單一，在軟件設(shè)計的過程中，缺乏對項目階段各角色的認知，就業(yè)后往往不能適應(yīng)IT企業(yè)項目式開發(fā)模式。為此，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下輔助教學(xué)軟件的強大功能，學(xué)生學(xué)習(xí)從線下走到線上，通過注冊登錄在系統(tǒng)進行在線選題，組內(nèi)討論、提交作業(yè)，互助協(xié)作和軟件版本控制。教師支持注冊登錄、發(fā)布課題、布置作業(yè)、項目計劃分解、更改項目進度、批改作業(yè)、量化評分等功能。

1 軟件工程混合教學(xué)模式下的思考

1993年IEEE（電氣電子工程協(xié)會）關(guān)于軟件工程（Software Engineering）的定義為：將系統(tǒng)性的、規(guī)范化的、可定量的方法指導(dǎo)軟件的開發(fā)、運行和維護的一門學(xué)科，它設(shè)計到計算機科學(xué)、工程科學(xué)、管理科學(xué)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的綜合性知識及實踐的應(yīng)用。它的目的是為建造高質(zhì)量的軟件提供一個框架。在軟件開發(fā)過程中，各團隊成員相互協(xié)作、各取所長，通過討論、協(xié)商，群策群力的方式進行項目式開發(fā)。

依靠傳統(tǒng)的教育方式，學(xué)生學(xué)習(xí)方式單，受時間和空間限制，很難將計算機學(xué)科專業(yè)知識應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中。往往在項目實踐活動中，拘泥于軟件工程理論知識，缺乏工程化的解決方案，不可能多角度的思考問題。在輔助教學(xué)軟件系統(tǒng)中，學(xué)生是按照角色進行實訓(xùn)，通過不同的角色分工來提高項目團隊開發(fā)能力，角色主要分為四大類：產(chǎn)品經(jīng)理、項目經(jīng)理、軟件開發(fā)人員、軟件測試員。其中，軟件開發(fā)人員包括：需求分析師、軟件設(shè)計師、程序員。一個新學(xué)期開始之前，在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生進行分組，人數(shù)應(yīng)保持在4-5個人為宜。接著注冊并登錄輔助教學(xué)軟件系統(tǒng)，選擇軟件開發(fā)過程所涉及的角色，角色分配要在組內(nèi)成員充分討論下確認的，一般由組長任項目經(jīng)理。當(dāng)然必要的時候也可以進行角色互換，小組內(nèi)成員選擇相應(yīng)的角色之后，系統(tǒng)會自動分配該角色應(yīng)該完成的任務(wù)，項目在實施的過程中，小組各成員必須按照計劃要求完成階段性作業(yè)，教師可以在系統(tǒng)中對學(xué)生各階段作業(yè)進行評價打分，以便學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)不足。輔助教學(xué)軟件系統(tǒng)的物理拓撲結(jié)構(gòu)如圖1。

2 輔助教學(xué)軟件系統(tǒng)的分析和設(shè)計

該項目式輔助教學(xué)軟件系統(tǒng)是在Internet上基于Web應(yīng)用的一種實現(xiàn)方式，本系統(tǒng)依托“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的新的創(chuàng)新教育理念，能夠從管理和教學(xué)兩個方面影響教學(xué)工作的運行，主要是模擬IT企業(yè)軟件開發(fā)過程，實現(xiàn)教師和學(xué)生線下線上互動學(xué)習(xí)，從而達到鍛煉學(xué)生軟件項目分解、設(shè)計及編碼的目的。針對軟件工程項目式教學(xué)的特點，本系統(tǒng)主要用戶有教師、學(xué)生、系統(tǒng)管理員三類用戶。包括：①教師功能模塊；②學(xué)生實訓(xùn)模塊；③信息管理模塊；④教學(xué)資源模塊。該軟件的層次結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

2.1 教師功能模塊

教師模塊的任務(wù)是實現(xiàn)教師制定軟件工程課程各個階段任務(wù)及進度計劃，編輯上傳教學(xué)資源，發(fā)布項目課題，查看批改各階段文檔和代碼，階段打分，組織教學(xué)活動。該模塊的內(nèi)容主要包括課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課外作業(yè)和學(xué)生評測等活動，同時批量管理學(xué)生信息，對同類目下的內(nèi)容統(tǒng)一管理。由此可以看出教師功能模塊主要由實務(wù)管理子系統(tǒng)和信息管理子系統(tǒng)兩部分內(nèi)容構(gòu)成，其中，實務(wù)管理子系統(tǒng)是教師功能模塊的核心業(yè)務(wù)。主要實現(xiàn)課題管理、課件管理、進度管理、任務(wù)管理、學(xué)生記錄跟蹤、作業(yè)批處理及成績管理等功能。信息管理子系統(tǒng)包括用戶注冊、用戶登錄、密碼重置、公告信息管理等功能。

（1）課題管理：課題是教師在新學(xué)期開始前，注冊并由管理員審核通過，在系統(tǒng)中錄入本學(xué)期的項目實訓(xùn)題目，為學(xué)生實訓(xùn)提供方向。

（2）課件管理：課件是教師上課時提供的實操案例，通過對企業(yè)案例講解，讓學(xué)生學(xué)會問題分解，并能快速搭建軟件模型。

（3）進度管理：對不同項目的里程碑進行嚴格的把控，通過平臺設(shè)置項目階段節(jié)點，使學(xué)生優(yōu)化項目開發(fā)時間。

（4）任務(wù)管理：根據(jù)項目實際情況，按照軟件生命各周期特點，規(guī)定不同階段需要完成的任務(wù)，包括軟件文檔以及程序代碼，向?qū)W生進行任務(wù)派發(fā)，

（5）學(xué)生記錄跟蹤：類似系統(tǒng)日志，教師可在線查看學(xué)生日志，包括學(xué)生訪問課程時間按、次數(shù)以及某個項目的參與情況。

（6）作業(yè)批處理及成績管理：對每個階段完成的文檔和程序代碼進行客觀評價，通過批改進行階段性打分，通過姓名和學(xué)好可以查看、修改階段成績。

（7）用戶注冊和登錄：老師、學(xué)生以及系統(tǒng)管理員，通過不同權(quán)限完成系統(tǒng)功能操作，系統(tǒng)管理員具有最高系統(tǒng)權(quán)限。

（8）公告信息管理：將學(xué)生在軟件開發(fā)中共性的問題放在公告版，組織學(xué)生大討論，在討論中幫助學(xué)生建立工程化的思維方式。

2.2 學(xué)生實訓(xùn)模塊

學(xué)生實訓(xùn)模塊幫助學(xué)生完成課程設(shè)計，提供自主、開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以完成文檔設(shè)計編寫，代碼編寫，也可以自主完成項目選題，下載教師共享資源，下載軟件過程階段課件，查看項目進度要求，實訓(xùn)作業(yè)提交、查詢成績、文檔管理、代碼版本控制等功能。

（1）登錄模塊：首先，通過教務(wù)系統(tǒng)將學(xué)生名單導(dǎo)入到該教學(xué)輔助系統(tǒng)中，學(xué)生通過設(shè)定的用戶名和密碼進入到教學(xué)輔助系統(tǒng)中。

（2）課件下載及查詢：通過下載教師課件，查看每個課件（案例）中不同的任務(wù)在不同的階段是怎樣由不同的角色來完成的，并可以查看該項目階段代碼及詳細的代碼說明。通過案例分享，讓學(xué)生真切的感受項目開發(fā)的過程。

（3）項目進度查詢：通過子頁面可以查到該賬戶下所有選題的（實訓(xùn)項目）的進度情況，以及未完成任務(wù)及預(yù)期時間。

（4）成績查詢：在線查看該賬戶下已完成課題以及教師每個階段批改的作業(yè)的成績、評價。

2.3 信息管理模塊

（1）文檔管理：用于上傳和下載行業(yè)相關(guān)的約束文件，教師課件及不同項目階段性產(chǎn)生的文檔，并在平臺統(tǒng)一分類管理。

（2）代碼版本控制：支持文件重命名提交系統(tǒng)會提示刪除舊文件，創(chuàng)建新文件，是項目小組協(xié)同工作重要的工具。

2.4 資源管理模塊

教學(xué)資源主要包括教學(xué)課件、教學(xué)計劃、實驗報告模版、參考文件、導(dǎo)學(xué)文件、教學(xué)視頻、精品課程資料等。

3 網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)與課堂教學(xué)混合模型

教學(xué)實踐表明，使用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)軟件可以改善課堂教學(xué)的效果，尤其是類似軟件工程項目式教學(xué)案例，不到可以彌補教學(xué)資源不足，并且可以方便教師掌握學(xué)生學(xué)習(xí)進度，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的“盲區(qū)”，通過“線下講解、線上分享、線上實訓(xùn)”教學(xué)方式，使項目開發(fā)過程階段化、模塊化，充分降低了學(xué)生綜合實訓(xùn)所面臨的難題，這些都是課堂教學(xué)無法比擬的優(yōu)勢，有效地提高課堂教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合課堂教學(xué)與輔助教學(xué)系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢，提出了線上先下混合教學(xué)模式下的教學(xué)模型，如圖3所示。

4 結(jié)語

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的計算機輔助教學(xué)軟件系統(tǒng)，為教師和學(xué)生進行教學(xué)改革提供了方法和平臺，改變了教師為主體、學(xué)生被動接受的教學(xué)模式，學(xué)生的能力得到了提升，從以前的盲目學(xué)習(xí)變成探究學(xué)習(xí)。在互聯(lián)網(wǎng)的帶動下，教育逐漸從線下走向線下線上混合模式。今后，探索更多未來教育教學(xué)新模式，以此促進數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的形成，促進教育信息化和教育現(xiàn)代化，促進優(yōu)質(zhì)教育資源社會成員共享。

參考文獻

[1]于長虹.智慧校園智慧服務(wù)和運維平臺構(gòu)建研究[J].中國電化教育，2015，8（08）：192-193.

[2]劉敏斯，陳少波.大數(shù)據(jù)時代高校智慧校園建設(shè)研究[J].軟件導(dǎo)刊，2015，11（09）：57-58.

[3]王永光.基于移動終端的智慧校園一站式服務(wù)平臺的研究與實現(xiàn)[D].北京：北京交通大學(xué)，2015.

[4]樊富有，孟林，李忠.新形勢下軟件工程人才培養(yǎng)的思考[J].計算機教育，2013（13）：82-86.

[5]李洪進.案例驅(qū)動式方法在軟件工程教學(xué)中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊，2013（06）：191-193.

[6]陳中育，葉榮華，王曉虎等.技能型軟件人才的實踐教學(xué)模式[J].計算機教育，2013（10）：83-87.

[7]秦放，何丹丹，曾維佳.案例驅(qū)動與項目導(dǎo)向結(jié)合的軟件工程課程教學(xué)模式[J]. 計算機教育，2013（09）：87-90.

[8]韓立華，王玉梅.Moodle與高校課堂教學(xué)整合模型[J].中國教育技術(shù)裝備，2009（27）：120-121.

[9]楊曉飛.基于Moodle平臺的高校精品課建設(shè)[J].邊疆經(jīng)濟與文化，2008（05）：151-152.

[10]Hong Mei，Dong-Gang Cao，F(xiàn)u-Qing Yang.Development of Software Engineering：A Research Perspective[J].計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)報（英文版），2006，21（05）.

作者簡介

王貴鑫（1986-），男，山西省大同市人。碩士研究生學(xué)歷?，F(xiàn)為溫州商學(xué)院助教。研究方向為光伏并網(wǎng)發(fā)電、智慧城市。

作者單位

溫州商學(xué)院信息工程學(xué)院 浙江省溫州市 325035