基于反饋的軟件工程專業創新實踐教學探討
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摘 要 為了提高軟件工程專業創新實踐教學質量，改善實踐教學的綜合評價的結果，本文提出一種基于反饋控制的軟件工程專業創新實踐教學方法。從軟件工程專業實驗課、課程設計、畢業設計等實踐教學結果來看，利用該方法取得了較好的教學效果，教學質量得到了提高。
關鍵詞 創新實踐教學 軟件工程 反饋 教學質量
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.06.059
Discussion on Innovative Practice Teaching of
Software Engineering Major Based on Feedback
ZHANG Huimin[1][2]， XIE Wu[2]， SUN Jinyong[2]， XU Zhi[2]
?。╗1] Guangxi Normal University， Guilin， Guangxi 541004；
[2] Guilin University of Electronic Technology， Guilin， Guangxi 541004）
Abstract In order to improve the quality of innovative practice teaching of software engineering major and the results of comprehensive evaluation of practice teaching， an innovative practice teaching method is put forward for software engineering major using feedback control in this paper. From the practical teaching results of experimental course， course design and graduation design for software engineering major， it can be seen that we have achieved good teaching effects to improve the teaching quality via this method.
Keywords innovative practice teaching； software engineering； feedback； teaching quality
1 軟件工程專業實踐教學面臨的問題
由于軟件工程專業本身的特點，實踐教學環節在本科人才培養體系中占據十分重要的地位。對于地方高校軟件工程專業，除了開設理論課的課內實驗、獨立設課實驗等實踐教學外，數據庫、Java、J2ee、UML等技術的課程設計相繼在本科教學中得到了重視，學生的實踐能力得到了提高，也促進了學生的就業。然而，在實踐教學過程中，就創新實踐方面而言仍存在一些問題。
一是學生雖具備一定的初級編程能力，但綜合開發的能力訓練不夠。學生對C語言、Java語言、統一建模語言等課程的基礎掌握較好，能夠通過編程解決相對簡單的工程問題。但是對于給定特定項目背景的軟件系統，學生圍繞軟件開發創新實踐的系統化思維訓練則存在較大不足。在編程基本功訓練過程中，教材或課堂等處的例子相對比較簡單，問題的求解過程不太復雜，編程的代碼量不多，大多數學生都能通過相對簡單的編程解決給定的軟件類問題。隨著軟件項目規模的增加，比如由簡單的實例逐漸轉變為數據庫系統、游戲類軟件或應用類軟件等，軟件系統中的對象及其關系變得相對更加復雜，而學生在軟件項目綜合開發時往往比較困難。軟件開發創新實踐能力的訓練尤為重要而凸顯不足，學生通常在這方面有所欠缺。
二是學生的軟件項目分析和設計能力還有較大的提升空間。軟件類的學生編程能力相對較強，在面向軟件項目時，動手編程的傾向和次數較多，但缺乏相對完整的軟件項目需求分析、總體設計和詳細設計等環節的有效方案，這與軟件工程專業創新實踐教學體系及工程認證要求是不相符的。學生重編程、輕理論、少方案的現象比較突出。以軟件工程專業的綜合性設計性實驗、課程設計為例，學生往往能編寫出相對完整的源代碼，但缺乏具有可操作性的實驗方案或課程設計報告，文檔的撰寫疲于應付。但從軟件工程創新實踐體系來看，在軟件項目開發過程中，通常要求學生先進行軟件的分析和設計，然后根據軟件分析設計報告進行系統代碼編寫。這表明學生在軟件分析設計方面還有較大提升空間。
三是軟件項目自主開發的創新實踐能力有待于提高。從軟件工程專業的綜合性設計性實驗、課設設計、畢業設計等環節來看，學生對簡單的軟件或系統有一定的項目開發能力，如開發小型數據庫系統、APP等。但是對于來源于自擬課題、橫向或縱向項目的軟件開發任務、算法編程方案等，學生在綜合運用軟件工程知識方面難以進行創新實踐。學生具備一定的模仿能力，但缺乏自主軟件項目開發創新能力。在軟件類創新實踐方面，許多學生需要在老師的協助下完成代碼框架搭建或構建文檔目錄，停留在模仿驗證階段的時間偏長，難以順利過渡到綜合運用軟件工程知識進行自主軟件開發，創新實踐動手能力難以取得較大進步。
從這三個方面可以看出，為了提高實踐教學質量，提升學生的就業競爭力，軟件工程專業的創新實踐教學體系中尚存在急需解決的綜合開發、軟件分析設計、自主創新實踐等方面能力不足等問題。
2 利用反饋的軟件工程專業創新實踐教學研究
創新實踐[1-4]是在傳統思維的基礎上綜合運用各種方法或技能進行創新，并將創新的方法在教育、教學等活動中進行實踐。創新實踐教學是在現有實踐教學的基礎上增加創新思想的教學活動。創新實踐的過程中需要主觀能動性，需要有別于常規思路或常人見解的創新思維。以軟件工程專業的創新實踐教學為例，它不僅強調軟件項目能力的培養，而且增強了自主分析、設計、開發軟件的創新實踐能力的訓練。與傳統實踐教學不同，創新實踐教學強調綜合運用改進或創造教與學的方式或方法，側重學生的自主創新能力的培養，將創新思維付諸于實踐，而不是模仿式、驗證式的簡單而機械地實踐教學活動。 在軟件工程領域，創新實踐教學主要分為兩個方面。一是基于客觀現實的軟件問題的解決方案調整進行軟件開發過程的創新，創新有一定的難度，需要綜合軟件項目相關的信息，整合過程相對較為復雜；二是基于軟件開發中的問題解決方案，綜合運用軟件工程及計算機相關知識進行開創性創新，創新的難度更大，需要較強的信息處理能力和創造能力。以軟件類實驗教學為例，它更加強調綜合性、設計性實驗的創新能力的鍛煉，如通過軟件分析、設計等過程，完成一個小型軟件的開發，并形成相關的文檔，實現創新性實踐教學目標，以提高軟件工程專業創新實踐教學的教學質量。
軟件工程專業創新實踐教學，不僅需要教學理念的更新，在軟件工程的理論課程也需要充分地體現，融合創新實踐的新思想，而且在軟件工程實踐教學環節，應更加側重軟件項目的自主開發過程，如圍繞一個給定創新性軟件開發項目，需要從軟件項目的可行性分析、需求分析、總體設計、詳細設計、系統實現等各個環節進行創新，而不是簡單地套模板或模仿，需利用創新實踐的結果，反饋到軟件開發的各個環節之中。通過將創新性軟件項目的各個開發環節中遇到的問題，反饋到系統的開發過程，以提高軟件開發的質量，從而使得軟件工程專業創新實踐教學質量切實地得到提高。
基于反饋的軟件工程創新實踐教學閉環系統。比如，對于軟件工程的實驗教學，從演示性實驗、驗證性實驗到綜合性設計性實驗構成局部的閉環反饋控制系統。通過循序漸進地依次增加創新實踐教學活動，使得學生能夠實現從模仿完成實驗到自主設計完成實驗的轉變。對于軟件類的課程設計也是類似的。圍繞軟件工程項目，從課程設計選題（問題定義）、分析、設計到系統實現等也構成創新實踐教學的閉環系統。學生在課程設計的過程中，綜合運用基于反饋的創新實踐教學方法，使得學生從下載論文和源代碼等課程設計材料，通過分析、整理、模仿過渡到開展自我創新訓練，實現自主開發軟件作品并撰寫課程設計報告，構成反饋閉環系統。在軟件工程專業的實驗、課程設計的每個局部的反饋控制體系中，各個局部環節不可避免地出現問題，而將這些問題的改進收益反饋到實踐教學體系中，整體教學的收益將得到提高。從軟件工程專業的實驗課、單門理論課的課程設計、綜合性課程設計、畢業設計等環節也形成反饋教學管理的體系。從創新實踐角度看，這些閉環體系是相對較為完整的。
基于反饋的軟件開發實踐教學閉環系統。在軟件開發的實踐教學體系中，結合反饋思想，從問題定義、可行性分析、需求分析、總體設計、詳細設計到系統實現和測試等可以構成軟件開發實踐教學閉環系統，且每個部分都是必不可少的實踐教學環節，這在軟件類的課程設計和畢業設計等實踐教學中體現尤為突出。為了提高軟件項目的收益輸出，需要將軟件開發的各個環節中的問題及其解決方案或改進結果反饋到其前面的環節，形成閉環反饋控制系統。比如，以系統實現和測試為例，在這兩個環節的創新實踐教學過程中，由于學生客觀上缺乏軟件項目經驗，軟件編碼和測試等過程中往往涌現出許多問題。而這些問題又與需求分析和軟件設計存在較大的關聯關系。因此，教師在指導學生進行創新實踐訓練時，需要將后續環節中的問題及解決方案與前饋環節相結合，通過提高閉環系統的增益改進軟件開發過程，達到改進軟件類創新實踐教學質量的目的。
以上這兩個閉環系統雖然維度和角度各不相同，但它們縱橫交錯，緊密相連，相輔相成，是相互促進的反饋控制體系，這在面向實踐教學改革的問卷調查信息系統中也得到了體現。軟件項目開發中分析、設計、系統實現、測試等環節也貫穿在綜合性設計性實驗、課程設計、畢業設計的創新實踐教學體系之中。通過反饋思想，可以不斷提升軟件工程專業學生的創新實踐能力，使得軟件類創新實教學踐體系與軟件項目開發的生命周期中的各個環節形成相互促進的良性關系。圍繞軟件開發創新實踐能力，培養學生主動參與、自主學習、自主開發的思維和習慣，單項技能與綜合能力并重，不斷提升軟件工程創新與實踐操作的能力，從而有效地提高軟件工程專業創新實踐教學質量。
3 結束語
本文運用控制論中的反饋思想，提出了一種適合軟件工程專業的創新實踐教學方法。實踐教學結果表明，面向軟件工程專業學生的實踐教學過程中取得了較好的效果。通過對各個實踐教學環節進行不斷總結，并將存在的問題反饋到新實踐教學任務之中，從學生對實踐教學的評價結果可以看出，運用反饋的創新實踐教學思想，學生的創新實踐能力得到了明顯提高，實踐教學質量和教學水平得到較大改進，對創新創業項目訓練、就業、工程認證等也起到了重要作用。
*通訊作者：謝武
本文項目信息：廣西高等教育本科教學改革工程項目（2016JGB226、2018JGB186）、桂林電子科技大學校級教育教學改革項目（JGZ201716、JGZ201720、JGB2014058）、桂林電子科技大學2016年校級教育教學改革示范中心專項項目（面向實踐教學改革的問卷調查信息系統研究與設計）、高等學校本科計算機類專業應用型人才培養研究項目 （YYX2015SE00，YYX2015SE01）
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