吴 鹏, 于世东, 王 晨

(沈阳师范大学 科信软件学院, 沈阳 110034)



基于工程主线的软件工程课程串行化及PM模型研究

吴 鹏, 于世东, 王 晨

(沈阳师范大学 科信软件学院, 沈阳 110034)

教育部提出大学应该培养理论与实践相结合的社会需要的创新性人才,要进行卓越人才培养和产业行业急需人才的培养,这就需要大学课程体系做出与其要求相适应的调整和改进,使课程体系具有科学性与工程性,在这样的课程体系下才能培养出知识、素质、能力全面发展的工程化的软件工程专业的大学毕业生。提出基于工程主线的软件工程课程串行化及PM模型,该模型采用相位匹配的方式将软件工程不同的专业课程配置上相位参数,通过对相位参数的调整建立专业课程的数学模型,对数学模型的优化改进来完成课程优化与改进,达到课程之间的串行化,根据工程的需求调整课程的相位参数,使课程达到最优组合,建立基于工程的课程体系,培养出软件工程专业卓越工程师。

工程主线; 软件工程; 串行化; PM模型

0 引 言

我国教育部在2005年以IEEE软件工程框架为基础组成CCSE,重点研究我国软件工程教育知识体系的框架,提出我国软件工程专业的培养目标、课程体系、实践教学等核心内容[1];2006 国家教育部软件工程教指委提出教学改革机制,建立一种循环往复的教学改革过程,不断提高教学质量,培养大学生的创新精神和创新能力,培养适应我国经济和产业发展的工程型、技术型人才[2];2008 软件工程专业引入CDIO(工程化教育模式)孕育(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、操作(Operation)[3]; 2011国家教育部提出高等学校软件工程专业规范,涉及知识体系、实践能力和创新[4];2012软件工程教指委提出软件工程师计划[5];2013软件工程国内峰会引入印度NIIT 提出实践能力国际认证[6];2014软件工程国内峰会硕士培养体系提出创新能力认证[7]。这些都要求软件工程课程应该使学生学会运用工程化的理念技术和方法,合理而有效地设计出高质量的软件,并进行有效的软件维护。软件工程专业的教学应使学生能胜任其所从事的软件开发岗位,并为社会和企业创造价值产生重要的影响。在传统的授课方式下,学生重理论轻实践,毕业后无法应对实际的工程问题。本文提出基于工程为主线软件工程课程串行化及PM模型,其宗旨是提高理论与实践的结合,达到理论实践再到理论的螺旋式循环上升,解决目前教学与实践脱节,实践没有针对性和工程性的问题。

1 工程化主线及专业课的串行化设计

软件的工程化是研究如何用系统化、规范化、数量化等工程原则和方法进行软件的开发和维护,其包括软件开发技术和软件项目管理[8]。软件开发技术包括软件开发方法学、软件工具和软件工程环境[9]。软件项目管理包括软件度量、项目估算、进度控制、人员组织、配置管理、项目计划等[10]。目前高校软件工程的教学开设了软件工程与软件项目管理等相应课程,这些课程都是在一个学期内完成教学内容,学生在学习过程中对软件工程化只是一个概念上的接触与理解,并没有将其实质内容应用到具体的工程项目中,同时软件的工程化思想并没有始终贯穿于软件的开发全过程中去。

软件工程化主线的设计目标是将工程化的思想贯穿于整个软件工程专业的专业必修课的学习之中。将软件工程化的思想贯穿于软件需求、软件设计、软件构造、软件测试、软件维护、软件配置管理、软件工程管理、软件工程过程、软件工程建模与方法、软件质量与测试的课程中去[10-12]。软件工程化为主线的实施过程是将工程化的概念实施于具体项目的建设过程中,其作用贯穿于项目需求,项目准备,项目设计,代码编写,软件测试,软件的发布与维护过程中[13-15]。以工程化为主线的课程依赖与工程的时间推进,如图1所示。

图1 工程化主线图

在项目需求阶段学生应了解项目的背景及项目所涉及到的专业知识,这个阶段主要是通过自主资料查询来了解项目所涉及的知识,此阶段可以开设学生社会实践课或实践讨论课程。在项目的准备阶段以项目的需求为目标,完成开发人员的确定,该项目采用什么样的软件环境和硬件环境,该环境是否支持项目的开发,总体上估计出项目的开发周期,在这个阶段开设软件编程语言课程及软件工程课程。在项目设计阶段开始使用软件工程课程进行项目设计,项目拆分,制定项目的开发模型,此阶段开设建模语言课程及软件设计课程。在代码编写阶段,主要进行代码编写与代码文档的建立,前面的课程可以串行化的并发推进教学,同时开设软件测试课程。在发布与维护阶段进行文档的整理与维护,确定维护人员与维护人员的培训,在此阶段开设软件维护与项目管理课程。课程开设的阶段与周期如图2所示。

图2 串行化课程

2 课程串行化PM模型

课程串行化PM(相位匹配)模型是利用相位匹配数学理论,建立一个课程教学模型。在该模型中课程用正弦曲线表示,课程的不同阶段用正弦曲线的频率来表示,课程的前后顺序也就是串行化的程度用正弦曲线的初始相位来表示,这样一门课的开课时间课程进度都可以用正弦曲线来表示,而正弦曲线是螺旋线在二维平面上的投影,这样其变化就能体现出整体螺旋线的变化。图3是用正弦曲线对课程的表述。

从图中可以看出课程1的开课时间要早于课程2和课程3,课程2与课程2是同一个相位,表示同时开课,但课程2的周期长,是课程3周期的2倍。以六门课程的串行化为基本模型,其中一门课是贯穿于整个课程周期中,其他的课程根据工程化需要,开课的先后顺序由课程的相位来表示,课程之间相差π/8个相位。这样图2的串行化课程可以由图4来表示。

图3 正弦曲线表示的课程

图4 串行化课程的PM模型

模型曲线表示出最终的求和曲线是串行化课程的总体结果,其体现了所有课程相继串行化授课后的整体效果,模型建立后从求和曲线可以看到在课程的学习周期内各门课程形成了一个类正弦曲线,而这种类正弦周期曲线就是最终的课程串行化的体现。图4横坐标是时间,表示各个课程阶段,纵坐标是课程串行化效果。如果把求和曲线看成是课程串行化螺旋线在平面上的投影,可以看出在第1、第2和第3阶段的曲线是正弦曲线,表示课程平稳进行,第4和第5阶段的曲线近似于直线,表示课程串行化总体体现出直线推进作用,其变化正好符合于工程为主线的项目开发过程。

3 模型的实际应用效果

图5 比较图

培养人才的宗旨是以社会和技术需求为导向,不断调整人才培养目标,开发新课程,调整课程设置,建设具有软件工程特色的课程体系。图5是将该模型引入到教学中,在学生比赛、学生项目和高质量就业方面近3年的比较图。

将该模型应用于教学当中去,突出了实践环节的权重,强化培养学生解决问题的能力,使学生在项目、比赛与就业方面得到了逐年的提高。

4 结 语

该模型在不同的阶段引入不同的课程,由浅入深、螺旋式逐渐递进,课程之间既相对独立,又互相衔接、互相依赖、相互融合,以具体课程为载体,以软件工程为背景,综合知识和能力,实现以能力螺旋递进为目标的综合课程体系,使学生在一个实基础、宽专业、重实践、强个性的课程环境中逐渐成长为软件工程师。

[1]祁金华. 中国软件工程化未来写在第28届世界软件工程大会之后[J]. 软件世界, 2006(11):49-50.

[2]刘强. 软件工程专业教学指导分委员会第一次工作会议[EB/OL].[2015-05-12].http:∥www.edu.cn/20060703/3198212.shtml.

[3]査建中. 论做中学战略下的CDIO模式[J]. 高等工程教育研究, 2008(3):1-6.

[4]教育部. 国家教育部2011协同创新中心建设发展规划[EB/OL].[2015-05-15].http:∥www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7062/201404/167787.html.

[5]教育部高等学校软件工程专业教学指导分委员会.高等学校软件工程专业规范[M]. 北京:高等教育出版社, 2011:25.

[6]刘尚东. 基于NIIT-ISAS课程的大学生信息素养培养研究[J]. 科教导刊, 2013(5):105-106.

[7]佚名. 全国高校软件工程专业教学改革和创新人才培养峰会[EB/OL] .[2015-05-13]. http:∥www.hzbook.com/News/n460.html.

[8]刘强. 软件工程教学实施方案[J]. 中国大学教学, 2011(2):41-44.

[9]林连南. 三位一体的卓越软件工程师培养模式[J]. 计算机教育, 2015(2):1-4.

[10]董瑞志. 面向卓越软件工程师培养的软件测试与质量保证课程建设[J]. 教育教学论坛, 2015(6):160-161.

[11]万荣泽,何春玫. 工作过程系统化课程开发的思考与实践[J]. 教育与职业, 2008(36):118-120.

[12]李学锋. 工作过程系统化高职课程建设的研究与实践[J]. 成都航空职业技术学院学报, 2008(3):10-15.

[13]董宗然. 应用型院校软件项目管理课程教学探讨[J]. 计算机教育, 2011(3):43-46.

[14]包冬梅. 软件项目管理课程教改革探索[J]. 中国教育技术装备, 2015(15):121-122.

[15]杜宇. 工作分解结构视域下的软件项目管理研究[J]. 电子制作, 2015(1):81.

Software project serialization courses based on engineering and PM model research

WUPeng,YUShidong,WANGChen

(Software College, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China)

The national ministry of education put forward that college should cultivate innovative talents who are the combination of theory and practice and of society needs. Curriculum system with scientific and engineering cultivates knowledge, quality and ability of comprehensive development engineering of software engineering graduates. The college must cultivate outstanding and industry urgent needing talents. This would require that the university curriculum system adapt to make its adjustment and improvement. University graduates are comprehensive development on knowledge, quality and ability. In this paper, software project serialization courses based on engineering and PM model research has been proposed. Model for software engineering courses uses the mathematical model of phase matching to serialization courses. Through the adjustment of the parameters of the phase, the mathematical model of the specialized course is set up, and the optimization of the mathematical model is improved to accomplish the optimization and serialization of the course. Engineering curriculum system develops software engineering excellence engineers.

engineering principal line; software engineering; serialization; PM model

2015-07-10。

辽宁省教育厅教育科学“十二五”规划立项课题(JG13DB088); 辽宁省教育厅科学研究一般项目(L2014440)。

吴 鹏(1973-),男,辽宁沈阳人,沈阳师范大学副教授,博士。

1673-5862(2016)01-0125-04

G433

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2016.01.029