TVP软件工程课程教学改革与实践

摘要：为了更好地倡导以学生为中心的教学理念，解决教学过程中存在的实际问题，从软件工程课程定位和教学目标出发，结合多年从事软件工程教学实践体会,提出了一种新的教学改革方法——TVP教学法，通过理论可视化和入角色手段，在理论课和实验课上进行一些探索。实践结果表明，TVP教学法能提高学生学习的主动性和积极性，学生的实践能力也得到了较大的提升，学习效果显著。

关键词：TVP；理论可视化；入角色；软件工程；教学改革

软件工程是我校信息管理与信息系统专业本科的核心课程之一，是一门理论性、实践性都很强的课程。它的教学目的是“使学生了解并掌握大型软件开发，软件测试、维护与管理的基本原理，从工程化角度培养学生从事软件开发、测试、维护与管理的能力。”[1]如何让学生完成课程学习后达到上述教学目标一直是课程教师所关心并努力解决的核心问题。

1存在的问题

在软件工程的教学中，教师普遍反映学生的学习效果不理想，不能达到课程要求的教学目的。学生也普遍认为课程教学内容深奥抽象，学起来枯燥，难以理解和接受，导致学习兴趣不高、主动性不强。对此我们认真分析，究其原因，主要有以下几点。1.1课程自身的特点及安排软件工程课程抽象、理论性强，造成学生难以理解[2]。它的主要内容包括软件过程中的各种模型、实体-联系图中基本概念、状态转换图、形式化说明技术中有穷状态机、过程设计的工具和面向数据结构的设计方法等内容[3]。课程概念多、知识抽象，内容复杂，具有很强的理论性，实践性和全局性。另外，课程的开置不很合理，也对学生的学习造成负面影响。先导课程程序设计语言和数据结构都是大一下学期开设的，数据库原理和应用也是大二上学期开设的，而软件工程课程开设在大三下学期。这种课程安排导致的后果是，先导课程的许多知识由于时间跨度长，造成学生们记忆缺失，再加上课程自身的知识点累积，给学生的学习造成了相当大的困难，另外，由于编程技术的生疏，不少学生感到难以把理论转化为实践。因此，软件工程课程的教和学难度都很大。1.2学生存在的问题及原因分析在教学教程中，发现学生学习主动性积极性不高，自主学习能力较弱[4]。剖析其原因，主要是软件工程的具体原理、技术以及知识点在整个项目工程中都会有体现，包含的信息是复杂多变的，知识原理也是抽象的。教师在实际讲解中，虽然也采用了多媒体教学手段，制作大量的课件，甚至有的课件中采用了动画效果，但学生学习仍旧十分困难。由于传统教学中以教师为主导，学生往往都是被迫学习，师生互动环节不足，造成学生没有过多的学习乐趣，学习主动性和积极性不高，主动学习的意愿也不强，从而严重阻碍了学生对软件工程内容学习的进程。造成学生学习主动性不高的另一个原因是学生选择实验项目后，需要完成项目的可行性分析、需求分析、总体设计、详细设计、编码实现、软件测试、项目验收等工作，各个阶段还需交相应的文档材料，汇报工作进展，任务十分繁重。而学生专业基础不同、学习能力的差异以及对实验项目认识深度不同，造成实验的结果差异性较大，相当一部分同学无法独立完成项目内容。实验项目具有连续性和承接性，如果前期实验内容做得不够好，或者问题非常多，后期实验的开展就非常困难，有时甚至无法正常进行。

2教学改革的探索与实践

2.1TVP含义

针对课程理论性强、抽象不易理解的特点，以及学生学习主动性不强难以进入学习状态的问题。本文提出一种新的教学方法——理论可视化和入角色（TheoryVisualization&Partic⁃ipationinteaching，TVP）教学法。理论可视化主要是将抽象深奥的理论知识通过程序运行这种显性方式，来生动形象地揭示其理论本质，从而达到化难为易的学习目的。具体地讲，教师收集相应理论的典型案例，借助程序设计语言开发出可视化的软件平台（如图1），学生通过平台实时输入数据让程序运行，可视化呈现运行过程，从而让学生体会理论可视化后程序运行过程。同时，由于能够主动参与到整个理论可视化的过程中，使学生很容易进入整个学习环节，达到入角色的目的。另外，在实验教学通过分配任务，充当不同的角色，通过角色的配合，共同完成项目，发挥团队协作的优势。这种TVP教学方法让学生摆脱了枯燥的全程听课，让学生充分参与到基本概念和基本理论的学习中，通过理论可视化的运行，让学生更容易理解和接受抽象的理论，而入角色更能提高学生的主动性和团队协作意识，达到课程学习的目的。

2.2实施

2.2.1理论可视化通过理论可视化改变理论的抽象性和不可见性，从而让学生加深对理论知识的理解。具体实施方案如图2所示。首先，采用Python语言编写网络爬虫程序，采用网络爬虫程序获取与软件工程相关的资料，然后采用Python编写的挖掘算法从获得的数据中挖掘相应理论的典型案例；其次，对软件工程理论进行模块化，使理论之间的耦合度尽量减小；最后，采用VB对五个功能模块进行编码和测试并生成Word形式的报表。2.2.2学生入角色传统教学中，学生不能真正地参与教学过程中，不能入角色，直接影响学习效果。TVP教学法能让学生在教学过程入角色，入角色可以激发学生的潜在兴趣，可以让学生在课堂上真正地“动起来”。不同的场景中，入角色的方式也不同，下面给出两种方式。1）理论教学：TVP教学法可以让学生在理论教学中入角色，改变传统教学学生被听课的状态。教师通过实时操作向学生讲解相应的理论，学生也能像教师一样操作系统，通过在可视化理论平台中输入不同数据，体会理论可视化带来的过程乐趣，从而真正地参与到教学过程。2）实验操作：让学生分成小组，每组4~5人，大家自由组合，注意强弱平衡的原则，保证每个小组的实力尽可能均衡。并由小组成员推选小组长，小组长负责角色的分配和进度的安排，小组成员可根据自己的特点分别担任客户,项目经理,系统分析员,程序员和测试员角色,运用软件工程中面向对象技术、方法和按照软件过程规范分阶段实施,以保证整个项目的顺利进行[5]。团队共同完成实验项目，从而保证每一阶段项目内容达到实验的要求，同时也让能力较弱的学生有时间跟上团队的步伐。通过实验课程的改革，让学生能各自进入到自己的角色，做好自己的角色，最终完成整个项目。通过项目的实施，培养学生自主学习、动手操作、团队沟通能力,培养学生写作等多方面能力，提升学生分析和解决问题能力，以满足就业后社会工作需要。

2.3效果

课堂学习效果的检验是教学过程中一个重要的环节。在传统的学习效果检验中，教师以PPT的方式给学生发题，让学生做，然后对答案。这种检验方式不能客观地分析出学生的学习效果，也不能帮助学生查缺补漏。在TVP教学法中，学生利用理论可视化平台中自动生成习题功能模块，就能检验出自己课堂学习的效果，并根据结果分析指导模块中的结果分析，查找学习中的薄弱知识，在后期复习中，该模块也具有指导意义。项目验收采用答辩的方式，每个团队需演示系统，并将项目的内容制作成PPT进行工作汇报，接受教师和同学的提问，总结本次课程设计的收获和经验教训[6]。通过项目验收锻炼了团队的协作精神，系统思维能力以及总结表述能力。由于答辩面临教师和同学的提问，学生的理论素养和思辨能力也得到了明显的加强。

3结束语

以上是教学团队针对我校信息管理与信息系统专业软件工程课程的理论和实践教学提出的一些教学改革尝试。经过近年不断努力，软件工程课程的教学改革已初见成效，教学质量得以提高，学生的学习热情不断被激发，在后续课程网站设计与维护、软件开发与设计中，学生将软件工程的理论、技术和方法运用到实际项目的分析、开发和管理中，是软件工程课程实际应用的具体体现。但是随着时代的发展、社会的变化，课程教学改革的探索和实践也需要不断前进，在今后的教学与实践中教学团队将做出更多的尝试和完善。

参考文献：

[1]伍春香,刘斌,李小红.基于能力培养的软件工程教学实践[J].计算机教育,2017(8):38-42.

[2]李莉,毕雪华,田翔华,等.医学信息管理专业《数据结构》课程教学改革的探索与实践[J].电脑与信息技术,2017,25(5):70-72.

[3]张海藩,牟永敏.软件工程导论[M].6版.北京:清华大学出版社,2013.

[4]谭兆金,娄茫茫,王骏,等.高校计算机教学中软件工程课程改革[J].电脑知识与技术,2021,17(1):178-179.

[5]田保军.软件工程课程教学改革的研究[J].计算机教育,2007(23):38-39.

[6]彭小娟．基于CDIO模式的《软件工程》课程教学改革[J]．科教导刊，2021(5)：134-135.

作者：田军 李丰军 单位：新疆医科大学 医学工程技术学院