“做中学”理念在软件体系结构课程教学中的应用实践

总结出来的理论知识抽象程度较高，因此，面对刚刚接触软件项目研发、非常缺乏大规模软件实际开发经验的本科生，选取哪些内容进行本科教学，让学生在理解课程内容的基础上，掌握实际软件体系结构的设计方法，完成抽象理论知识与实践应用能力的有效结合，是软件体系结构课程教学中值得深入研究并亟待解决的关键问题。已有高校教师从教学内容选取和教学经验分析、案例驱动的教学方法、基于能力本位的课程开发方法等方面对该问题进行了教学实践和探讨。为进一步强化实践训练在课程中的重要作用，并推进以学生能力培养为主体的教学方式，笔者从加强软件体系结构实践教学、培养学生软件体系结构实际分析和设计能力的角度出发，充分利用“做中学”教学理念在工程实践类课程教学中的方法优势，提出了“做中学”理念指导下的软件体系结构课堂讲授内容和实验教学环节的设计方法，并从教学目标、课堂教学内容、实践环节设计、教学考核与评价等方面阐述了该方法的实施过程，有效改善了之前困扰教学的课程内容抽象程度高、教师讲授过于书本化、实验内容较复杂等实际问题。结合内蒙古大学计算机学院本科生软件体系结构课程的教学实践，在“做中学”理念指导下的课程教学取得了较好的教学效果，更利于学生理解抽象的课程理论知识，掌握在实际软件研发中设计软件体系结构的应用技能。

1 软件体系结构课程教学面临的问题

软件体系结构课程教学的核心问题是如何让学生更好地理解软件体系结构设计在软件研发生命周期中的作用，并掌握重要的软件体系结构分析和设计方法。然而，该课程涵盖的基本概念、原则和方法通常是对大量不同领域软件研发的共性特征和经验的总结与精化，具有很强的理论性和抽象程度。当授课对象为非常缺乏大规模软件开发经验的本科生时，教学难度较大，很容易导致照本宣科、理论远离实际，使学生认为软件体系结构是高深但没有实际应用价值的课程。

软件体系结构课程教学面临的具体困难和现状主要表现在3个方面。

（1）软件体系结构概念抽象，体系结构设计的必要性和优势很难在设计阶段得以直观体现。如果单纯讲授体系结构概念和基本原理方法，对还没有接触过较大规模软件项目实际研发的本科生而言，没有任何感性认识，非常难以理解，势必缺乏进一步学习的主动性。

（2）计算机专业本科生更习惯于先理解课堂知识、再编些小程序验证的学习方法，例如，高级语言程序设计课程可以让学生直接编写示例程序，数据结构与算法课程可以让学生编程实现算法等。而学生在学习软件体系结构课程时，很难做到在有限的课时内，通过实现多个完整的较大规模软件系统来理解体系结构设计的重要性，并掌握各种不同软件体系结构风格的设计方法。

（3）课堂教学多以教师对基本概念和基本原理的讲授为主，互动j生较差。课程教材缺乏贴近学生实际且趣味性强的软件案例库，学生对软件架构分析与设计方法缺少正确的感性认识。

为克服上述教学难题，进一步改善教学效果，软件体系结构课程教学必须立足于加强实践环节教学和考核，防止课堂知识讲授与课后实践应用脱节。为此，笔者强化“做中学”理念对软件体系结构课程教学的指导与驱动，在课堂结合实例对核心知识点的发展过程、原理及应用方式进行讲解的基础上，引导学生参与有针对性、由实际案例驱动的课程实践环节，并控制实践环节的难度和实验工作量，使学生切实体会并掌握体系结构的实际分析和设计方法。

2 “做中学”理念指导的教学设计

我国教育先驱陶行知先生曾提出：教学做是一件事，不是三件事，我们要在做上教，在做上学，不在做上用功夫，教固不成为教，学也不成为学。可见，“做中学、做中教”的理念并不是一种新出现的教育方式，但将“做中学”的理念应用于高校软件体系结构课程的教学实践仍然具有重要意义。原因在于：首先，“做中学”的目标是引导学生参与以思考和探究为中心的学习活动，学习知识的实践过程是学生亲自参与的主动过程，而不是教师向学生灌输知识的被动过程，这恰可以有效改善因课程内容理论性和抽象性强而容易造成的照本宣科、理论远离实际等不良教学效果；其次，“做中学”使学习过程变为学生提出问题、动手操作、思考讨论、得出结论、表达交流的过程，并且在此过程中培养学生的科学态度及发现、分析和解决问题的能力，这对非常缺乏大规模软件开发经验的本科生而言，利用课程实践环节辅助理解和掌握课堂知识，培养切实可用的体系结构分析和设计能力，可以在一定程度上很好地弥补他们参与实际软件研发项目经验的不足，为学生今后的学术深造或工作奠定良好的知识和能力基础。

2.1 教学目标

软件体系结构是为软件工程专业开设的一门必修课程。课程教学目标是秉承“做中学”的教学理念，强化对“3种基础知识”的学习和“2种基本能力”的培养，使学生通过实践环节理解“3种基础知识”，掌握“2种基本能力”。具体而言，课程重点讲授软件体系结构的概念与作用及软件构件化的概念与应用方式、典型的软件体系结构风格及模型描述、基于软件体系结构的软件开发方法等3个方面的基础知识。通过课程讲授与实践教学，使学生能够有意识地从软件体系结构的角度审视软件系统，培养学生的“软件体系结构分析能力”，即能够对一个具体的已有软件系统分析其体系结构的优势和不足，并提出改进意见和建议；培养学生的“软件体系结构设计能力”，即选择适合的软件体系结构风格、利用软件构件技术、设计满足软件需求的软件体系结构的能力。最终，通过本课程的学习和实践，为学生今后设计并实现较大规模的复杂软件项目奠定扎实的知识和能力基础。

2.2 教学内容安排

2.2.1 课堂教学内容

内蒙古大学计算机学院采用张友生等编写的《软件体系结构：原理、方式与实践》作为课程教材，杨芙清等编写的《构件化软件设计与实现》作为主要参考教材。为更好地在整个教学过程中贯彻“做中学”的理念，课堂教学将按照表1所示的课堂讲授内容及学时安排对核心知识点的发展过程、原理及应用方式进行重点讲授，并通过后续实践环节使学生深入理解这些知识。

2.2.2 实践环节设计

实践环节是“做中学”理念的核心，是整个教学活动的重心。表2给出了内蒙古大学计算机学院软件体系结构课程实践环节的内容设计及用时安排。实践环节要充分调动学生的积极性，使学生通过这些实践活动来深入理解课堂知识，掌握切实可用的软件体系结构分析和设计方法。

从表2所列的实践环节内容设计可以看到，内蒙古大学计算机学院软件体系结构课程实践环节的设计具有知识点覆盖广、针对性强、实用性高、学生易上手等特点，并且课程实践活动贯穿了整个学期的16个教学周，更利于学生持续、全面理解抽象的课程理论知识，并切实掌握如何对一个具体的软件系统进行体系结构分析和设计的方法，完成教学目标中“3种基础知识”的深入学习和“2种基本能力”的实际培养。

2.3 考核方式

“做中学”理念指导的软件体系结构课程教学强化了实践环节是整个教学过程的基础和核心，所以在学生成绩考核方式上，同样需要突出实践环节所占的比重。内蒙古大学计算机学院软件体系结构课程考核中，学生总成绩=期末考试成绩（30%）+实践环节考核成绩（70%）。其中，实践环节的考核方式、要求及成绩所占分值百分比如表3所示。

在内蒙古大学计算机学院软件体系结构课程教学实践过程中，表3给出的实践环节的总成绩是按照“基础分+提高分”的方式进行评定的，其中基础分对应于该项实践内容的基本要求，而对完成情况好的学生作品可以适当加上提高分，但总成绩不超过该项实践内容基础分的1.5倍。例如：对实践内容p3，如果实现了一个基本的Struts+Hibernate的软件系统就可以得到基础分，而如果实现了完整的基于SSH的软件系统就有机会得到l。5倍的基础分（超出基础分的部分就是提高分）；对实践内容p4，如果实现了demo例程就可以得到基础分，而如果自行编写了实现新功能的软件就有机会得到1.5倍的基础分。此外，程序代码规范、课堂汇报精彩、文档结构合理且论述有条理的学生作业都可以适当地加上一些提高分。这样既可以要求所有学生完成“3种基础知识”的巩固和“2种基本能力”的锻炼，又可以使思考深入、动手能力强的学生脱颖而出，培养他们更加全面和深入的体系结构分析和设计能力。

2.4 教学效果分析

内蒙古大学计算机学院已连续多年为三年级本科生开设软件体系结构课程，并在近两年的教学过程中逐步深入和完善本文提出的“做中学”理念指导下的软件体系结构课堂讲授和实验环节的设计方法，取得了越来越好的教学效果，主要表现在两个方面。

从“教”的角度而言，教师通过实践环节的实训可以更直观地发现哪些知识和方法需要详细讲授（如：基于构件的软件运行机制、MVC的工作原理、CORBA标准等），而哪些知识学生可以以自学为主（如：C/S和B/S混合风格、EJB环境部署、体系结构评估等），这样使课堂讲授更加具有针对性和含金量，而不会导致照本宣科、理论远离实际。

从“学”的角度而言，学生在实践环节作业多的压力下，在灵活考核机制的激励下，能够更好地发挥其主观能动性和创新能力，很多学生的软件作品具有较好的创新性和技术含金量。实践环节学生成绩分布情况如图1所示，平均1/3的学生能够获得至少在一次实践作业中得到1.5倍的基础分，而将近80%的学生能够至少在两次实践作业中获得不同程度的提高分，这充分说明学生的学习积极性得到很好的调动。此外，通过期末考试成绩分析发现，在实践环节得到高分的学生，课程总成绩也较高，这也说明学生通过不断的实践能够更好地理解并掌握在课堂上讲授、在期末考试中考察的抽象理论知识和方法。通过作品交流和讲评能够发现学生确实掌握了有用的体系结构分析和设计方法，并极大提高了分析和解决问题的能力，这样，即便他们暂时缺乏大规模软件开发经验，但也为今后的学术深造或工作奠定了扎实的知识和能力基础。

3 结语

在为缺乏大规模软件开发经验的本科生讲授软件体系结构课程时，为防止学生产生该课程理论性强、内容抽象但没有实际应用价值的错误认知，笔者从加强软件体系结构实践教学、培养学生切实可用的软件体系结构分析和设计能力的角度出发，提出了一种在“做中学”理念指导下的软件体系结构课堂讲授和实验环节的设计方法，给出了具体教学目标、课堂讲授内容和实践环节安排以及成绩考核方式，并在内蒙古大学计算机学院本科生的课程教学过程中深入实施了该方法，取得了很好的教学效果。在“做中学”理念指导下的软件体系结构课程教学更利于学生通过不断的实践理解抽象的理论知识和方法，更深入、全面地掌握实际软件研发中所需的软件体系结构分析和设计能力，为学生今后设计并实现较大规模的复杂软件系统奠定扎实的知识和能力基础。在今后的教学工作中，我们会根据教学效果和学生的反馈逐步加强课堂教学的引导性和针对性，更重要的是不断完善、更新实践环节的内容设计，切实将“做中学”的理念贯穿于软件体系结构的完整教学过程中。

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（见习编辑：刘丽丽）

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