三階段反饋式教學(xué)法的實(shí)踐探索

張睿 閆耀東 解丹 陳立潮 潘理虎

摘 ?要：對計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的學(xué)生而言，軟件工程是一門重要的課程。本文提出一種三階段反饋式教學(xué)法，在軟件工程教學(xué)中探索其可行性和效果。此方法分為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、能力提升和綜合運(yùn)用三個(gè)階段，在每個(gè)階段設(shè)置階段考核，前兩階段以理論知識為主，第三階段以實(shí)踐為主進(jìn)行考核，考核的目的在于分析問題，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的興趣和愛好，從而形成反饋機(jī)制，進(jìn)一步調(diào)整課程安排。該教學(xué)法旨在培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力;指導(dǎo)學(xué)生按照喜好和優(yōu)勢進(jìn)行更細(xì)方向的深入研究;并通過小組項(xiàng)目開發(fā)，提升個(gè)人開發(fā)設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)交流合作。

關(guān)鍵詞：軟件工程課程;三階段教學(xué);反饋;教學(xué)改革

中圖分類號：TP391 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：Software engineering is an important course for students whose major is in computers and related fields.This paper proposes a three-stage feedback teaching method，the feasibility and effect of which can be explored in software engineering teaching.This method is divided into three stages：basic learning，ability improvement and comprehensive application.In each stage，the stage assessment is carried out.The first two stages are based on theoretical knowledge，and the third stage is based on practice.The purpose of the assessment is that the problem is analyzed，the students' interests and hobbies are discovered，and a feedback mechanism is formed to further adjust class schedule.The purposes of this teaching method are to cultivate students' ability of system analysis and design，to guide students to in-depth research in more concrete directions according to their preferences and advantages，and to enhance personal development capabilities，team communication and cooperation through group project development.

Keywords：software engineering course;three-stage teaching;feedback;teaching reform

1 ? 引言（Introduction）

軟件工程課程主要從基本原理、開發(fā)方法、開發(fā)工具等幾個(gè)方面描述了軟件開發(fā)的全過程，是高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)課。但在軟件工程實(shí)際教學(xué)的過程中，教學(xué)效果并不令人滿意，教與學(xué)的付出和收獲不成正比，難以實(shí)現(xiàn)該課程的教學(xué)目的并達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)都在進(jìn)行信息化改革。在此過程中，軟件企業(yè)對相關(guān)專業(yè)學(xué)生的要求越來越高，掌握規(guī)范化軟件開發(fā)和擁有較高專業(yè)技能的人才備受企業(yè)關(guān)注?，F(xiàn)階段，很多畢業(yè)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識很難與實(shí)際的軟件開發(fā)相結(jié)合。在這種情況下，便出現(xiàn)了招聘者和求職者之間需求不平衡的問題[2]。為解決上述問題，在結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的情況下本文提出了三階段反饋式教學(xué)法，通過三個(gè)階段的反饋來培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的綜合能力和實(shí)踐動手能力。并通過結(jié)合企業(yè)的相關(guān)指導(dǎo)，使學(xué)生對本專業(yè)的認(rèn)知更加深刻以及對企業(yè)的需求更加清晰，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

2 ?軟件工程教學(xué)現(xiàn)狀（Current teaching situation of software engineering）

軟件工程是指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的一門學(xué)科，采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來開發(fā)和維護(hù)軟件，將經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的管理技術(shù)和當(dāng)前能夠得到的最好的技術(shù)方法結(jié)合起來，以較小的代價(jià)開發(fā)高質(zhì)量的軟件并有效地進(jìn)行維護(hù)。

現(xiàn)階段大多數(shù)學(xué)校軟件工程教學(xué)方法是采取教師課堂授課、課后小組實(shí)驗(yàn)、期末工程實(shí)踐三種方式相結(jié)合[3-6]。這種方法可以很好地將軟件工程中的理論性、實(shí)踐性和工程性有機(jī)地結(jié)合起來。但是，在現(xiàn)階段教學(xué)中，一方面，很多教師教授的課程早已過時(shí);另一方面，學(xué)生本身并沒有相關(guān)的軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對所學(xué)知識不能理解，開發(fā)中出現(xiàn)越來越多的問題也容易使學(xué)生產(chǎn)生煩躁情緒[4]。在這種情況下，學(xué)生的開發(fā)熱情降低，慢慢地失去了繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣，各項(xiàng)能力也沒有得到培養(yǎng)，而教師也沒有進(jìn)行跟蹤檢查，進(jìn)而使學(xué)生在學(xué)習(xí)完這門課后進(jìn)行相關(guān)軟件開發(fā)時(shí)產(chǎn)生很多的疑惑。在面對一個(gè)軟件開發(fā)項(xiàng)目時(shí)，學(xué)生無法進(jìn)行獨(dú)立的思考與開發(fā)，這樣是無法滿足企業(yè)需要的[7]，教學(xué)改革中采用三階段反饋式教學(xué)法來彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的不足。

3 ?三階段反饋式教學(xué)法原理（The principle of the three-stage feedback teaching method）

所謂三階段反饋式教學(xué)法即通過將整個(gè)學(xué)習(xí)過程劃分為三個(gè)階段，即基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、能力提升、綜合運(yùn)用。在這三個(gè)階段中，基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段設(shè)置了20個(gè)學(xué)時(shí)，能力提升階段設(shè)置了18個(gè)學(xué)時(shí)，同時(shí)綜合運(yùn)用階段設(shè)置了16個(gè)學(xué)時(shí)的課程設(shè)計(jì)，以及2個(gè)學(xué)時(shí)的項(xiàng)目答辯和總結(jié)，并在綜合運(yùn)用階段中鼓勵(lì)學(xué)生參加各種軟件設(shè)計(jì)大賽。通過比賽將書本上的知識與項(xiàng)目實(shí)際開發(fā)相結(jié)合。

3.1 ? 基礎(chǔ)學(xué)習(xí)

基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段采用張海藩的《軟件工程導(dǎo)論》（第6版）作為主要教學(xué)教材，將伊恩薩默維爾的《軟件工程》（英文版第10版）作為課外閱讀教材。此外，將課程按照教學(xué)要求劃分為基礎(chǔ)知識和應(yīng)用知識兩個(gè)部分?；A(chǔ)學(xué)習(xí)階段要求掌握本書的第一部分知識。主要包括軟件工程學(xué)概述、可行性研究、需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、測試。各個(gè)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)安排以及所對應(yīng)的能力見表1。

在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)這一部分，主要讓學(xué)生了解當(dāng)前的各種軟件開發(fā)方法以及如何衡量軟件任務(wù)的復(fù)雜度，能夠用模塊化等方法分析軟件需求，使用軟件工程的標(biāo)準(zhǔn)圖、表、文字等表達(dá)軟件的設(shè)計(jì)過程[8，9]。需要掌握的能力要求如圖1所示。這一階段學(xué)習(xí)完成后，將對學(xué)生當(dāng)前所學(xué)知識進(jìn)行一次測試，考題中各部分內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)與其所培養(yǎng)的能力指標(biāo)點(diǎn)相對應(yīng)，根據(jù)學(xué)生在測試中的各個(gè)部分的成績得分，初步將學(xué)生劃分為業(yè)務(wù)人員、設(shè)計(jì)人員、開發(fā)人員、測試人員和管理人員這五個(gè)方向，之后在能力提升階段將繼續(xù)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能。

3.2 ? 能力提升

能力提升階段，對于學(xué)生的要求是掌握教材的應(yīng)用知識，并在教學(xué)過程中能夠按照自己的興趣進(jìn)行進(jìn)一步學(xué)習(xí)。第二部分包括實(shí)現(xiàn)、維護(hù)、面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)、軟件項(xiàng)目管理和測試五部分內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容對應(yīng)的課時(shí)及能力要求指標(biāo)點(diǎn)見表2。

第二部分的授課過程中，要求學(xué)生在慕課網(wǎng)和網(wǎng)易云課堂上面進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并進(jìn)行階段性的檢查以督促學(xué)生學(xué)習(xí)。待第二階段教學(xué)完成后將進(jìn)行測試，測試的重點(diǎn)分為5個(gè)部分，每個(gè)部分占比20%，測試內(nèi)容見表3。然后，將結(jié)合學(xué)生對于五個(gè)方向的測試成績和興趣點(diǎn)來進(jìn)行合理的小組劃分，每個(gè)小組內(nèi)都應(yīng)包括業(yè)務(wù)人員、設(shè)計(jì)人員、開發(fā)人員、測試人員和管理人員這五類人員，分組完成后，各小組將自由選擇要開發(fā)的課題。

3.3 ? 綜合運(yùn)用

在綜合運(yùn)用階段，將安排16個(gè)學(xué)時(shí)的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及2個(gè)學(xué)時(shí)的項(xiàng)目答辯。在這16個(gè)學(xué)時(shí)（一個(gè)月）中，小組成員根據(jù)第一二階段學(xué)習(xí)到的基礎(chǔ)知識和開發(fā)知識連同同一學(xué)期學(xué)到的數(shù)據(jù)庫和面向?qū)ο驤ava程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)的開發(fā)。綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完成后，組織進(jìn)行答辯，通過答辯發(fā)現(xiàn)在開發(fā)過程中遇到的難點(diǎn)和進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。同時(shí)，將根據(jù)項(xiàng)目答辯的情況進(jìn)行再次的分組調(diào)整，以便最終的開發(fā)小組能夠滿足參加比賽的要求。分組完成后，將組織學(xué)生按照最終開發(fā)小組的情況進(jìn)行相關(guān)比賽的申報(bào)。當(dāng)前的目標(biāo)是參加藍(lán)橋杯、中國大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽這四類比賽，通過在實(shí)際的大賽中鞏固和鍛煉學(xué)生之前所學(xué)的知識。在不斷的開發(fā)中使學(xué)生明確了解未來工作的方向，培養(yǎng)適應(yīng)于不同崗位的高級技術(shù)人員。

3.4 ? 反饋機(jī)制

反饋機(jī)制又稱回饋機(jī)制，是控制論的基本概念，指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入并以某種方式改變輸入，進(jìn)而影響系統(tǒng)的過程[10，11]。本文將此機(jī)制遷移到軟件工程的教學(xué)中，提出一種三階段反饋式的教學(xué)方法，整個(gè)反饋機(jī)制如圖2所示，通過將學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程劃分為三個(gè)階段，基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、能力提升、綜合運(yùn)用，從而層層遞進(jìn)達(dá)到循序漸進(jìn)的效果。在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段完成后，進(jìn)行一次測試，用于劃分學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn)，同時(shí)將基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段出現(xiàn)的問題進(jìn)行記錄;能力提升階段，將根據(jù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)中學(xué)生的興趣點(diǎn)，為學(xué)生制定良好的學(xué)習(xí)方案，同時(shí)將學(xué)習(xí)過程中存在的不足進(jìn)行記錄;綜合運(yùn)用階段，根據(jù)學(xué)生之前的學(xué)習(xí)情況，安排參加各種比賽，在比賽中鍛煉所學(xué)知識。同時(shí)將綜合運(yùn)用階段出現(xiàn)的問題連同之前兩個(gè)階段的反饋進(jìn)行匯總分析用以指導(dǎo)下一學(xué)年的教學(xué)，通過多個(gè)學(xué)年的持續(xù)性反饋使教學(xué)方法在改革中不斷完善。此外，我校計(jì)算機(jī)學(xué)院與山西精英科技股份有限公司共建了山西省智能軟件與人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)研究生教育創(chuàng)新中心，將組織企業(yè)工作人員進(jìn)入學(xué)校指導(dǎo)，同時(shí)派遣學(xué)生進(jìn)入企業(yè)參觀。通過三個(gè)階段的深入學(xué)習(xí)，以及與企業(yè)的不斷交流，最后使學(xué)生能夠明白需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，使企業(yè)能夠得到所需的專業(yè)技術(shù)人才。

4 ?三階段反饋式教學(xué)法應(yīng)用（Application of the three-stage feedback teaching method）

本學(xué)期在本校計(jì)算機(jī)學(xué)院軟件工程17級本科生中開展了此次教學(xué)改革。共2個(gè)班70名學(xué)生參加。根據(jù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段的測試，發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍在需求分析和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)模塊存在較大問題。同時(shí)，通過第一階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生對下一階段的學(xué)習(xí)有了各自的興趣和優(yōu)勢。在第一階段學(xué)習(xí)后，能夠很快地進(jìn)入到能力提升階段，在各個(gè)方向上進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。通過分析改革前后學(xué)生的期末成績，繪制了成績分布圖，如圖3所示，從圖中可以看出，改革后兩個(gè)班的優(yōu)秀率和良好率有了明顯的提升。同時(shí)，不及格率有了直線的下降。說明學(xué)生的能力在不斷提升，更加積極地參與到學(xué)習(xí)的過程中。但中等成績的人數(shù)仍存在較大比例，說明在某些知識點(diǎn)的掌握方面還有進(jìn)一步強(qiáng)化的空間。

通過最后的課程設(shè)計(jì)答辯發(fā)現(xiàn)相比改革之前學(xué)生的能力水平有了很大的提升，但在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方面還存在著一些不足。在綜合運(yùn)用階段，將把學(xué)生在比賽中出現(xiàn)的問題連同之前兩個(gè)階段存在的問題進(jìn)行記錄，然后經(jīng)過教學(xué)組的研究在下一學(xué)年進(jìn)行改進(jìn)。

本次參賽有12個(gè)小組，在“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽中，“趣傳承”“交互式冰箱智能應(yīng)用系統(tǒng)”獲得了校一等獎(jiǎng)，“心理雜貨店”“全民運(yùn)動”“星期八家教平臺”“全智能分類垃圾箱”獲得了校二等獎(jiǎng)，“移動美食”“天天進(jìn)步app”“摯行”“極易知app”獲得了校三等獎(jiǎng)，還有另外兩組獲得了優(yōu)秀獎(jiǎng)。在之前的教學(xué)中是從未出現(xiàn)過的，說明此次的教學(xué)改革活動在一定程度上是成功的，也說明三階段反饋式教學(xué)法是可以在實(shí)際教學(xué)活動中進(jìn)行大范圍推廣使用的。

如圖4所示，將三階段反饋式教學(xué)過程中學(xué)生出現(xiàn)的問題進(jìn)行了記錄統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)問題主要集中在編碼語法錯(cuò)誤（P1），總體設(shè)計(jì)部分缺乏（P2），未按照要求進(jìn)行流程化開發(fā)（P3），測試用例設(shè)計(jì)不合理（P4），組織分工混亂（P5）五個(gè)方面，出現(xiàn)這些問題的原因有教學(xué)方法尚存在缺陷、學(xué)生在相關(guān)知識點(diǎn)方面理解不到位，以及學(xué)生間的交流方式有待改進(jìn)，針對這些問題，在學(xué)期末將進(jìn)行相關(guān)信息的收集匯總，以便在下一學(xué)年的學(xué)習(xí)中通過三階段教學(xué)法中得到的反饋信息對教學(xué)安排進(jìn)行指導(dǎo)。

5 ? 結(jié)論（Conclusion）

在采用三階段反饋式教學(xué)法改革的一年中。每個(gè)階段都如期完成教學(xué)計(jì)劃并收到學(xué)生的實(shí)時(shí)反饋，然后動態(tài)的調(diào)整下一階段的教學(xué)內(nèi)容。對教師而言，教學(xué)質(zhì)量得到了提升;對學(xué)生而言，學(xué)生的積極性得到了提高，參與度也極大提升，在項(xiàng)目方面取得了較大的進(jìn)步?？傊?，通過這次教學(xué)改革，學(xué)生的系統(tǒng)綜合能力得到了培養(yǎng)，在認(rèn)知、分析、設(shè)計(jì)和實(shí)踐解決問題方面都有了很大的進(jìn)步。最終，當(dāng)學(xué)生走出學(xué)校步入社會時(shí)，能夠減少迷茫，更好地滿足企業(yè)需求，發(fā)揮自己所學(xué)的專業(yè)技能和知識。

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作者簡介：

張 ? 睿（1987-），男，博士，講師.研究領(lǐng)域：智能信息處理.

閆耀東（1994-），男，碩士生.研究領(lǐng)域：圖像處理與模式識別.

解 ? 丹（1994-），女，碩士生.研究領(lǐng)域：圖像處理與模式識別.

陳立潮（1961-），男，博士，教授.研究領(lǐng)域：軟件工程，圖像處理與模式識別.本文通訊作者.

潘理虎（1974-），男，博士，副教授.研究領(lǐng)域：軟件工程，文本處理與模式識別.