基于构建式联盟教学法的《软件体系结构》生态课堂设计研究

李桂萍 张市芳

摘要：软件架构设计在大规模软件系统开发中承担着保证软件研发效率和软件系统质量的重要作用，所以《软件体系结构》成为越来越重要的课程。然而，由于内容高度抽象、理论与实践难以结合等原因使传统的教学效果并不理想。本文基于构建式联盟教学理论，从课前导学、课中思考、课后反思三个阶段出发，开展了以“学生为主体”“教师为引导”、全面提升学生分析、应用和创造能力的生态课堂研究。改变了传统教学效果不佳、理论脱离实践的现状，活跃了课堂气氛、提高了学生理论理解和实践应用的能力。

关键词：软件体系结构;构建式联盟教学;生态课堂

中图分类号：G434               文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）25-0207-03

软件体系结构设计是处理复杂软件系统的关键，高校软件工程专业相继开设《软件体系结构》这门课程为行业培养相关人才。然而该课程的教学面临着内容高度抽象、课程实践与理论难以平衡、缺少成熟经典的教材和教学案例等严重问题，本文从课堂授课内容、授课形式、实践环节、考核形式以及案例库构建几方面对课程教学进行改革，基于构建式联盟教学理论努力打造“学生为主体”、“教师为引导”、全面提升学生分析、应用和创造能力的生态课堂。

1 《软件体系结构》课程现状

1.1课程改革研究背景

急剧增长的信息化、智能化社会需求以及大数据、云计算时代的来临，使相关软件系统的构建面临着更为严峻的挑战。因为，一方面业务需求的增加，会往系统中不停添加业务功能;另一方面，访问量的增加，需不断通过技术手段来加强系统非业务性功能。若事先不做良好设计，随着时间的推进，整个系统就会野蛮生长逐渐碎片化，越来越无序，最终被推倒重来。软件体系结构正是处理软件系统复杂化构建问题的关键，它本质就是通过合理的内部编码，保证系统高度有序，能不断扩展，满足业务和技术的变化。通过软件体系结构的设计，可消化业务和技术增长的复杂性带来的混乱，使系统始终处于一个有序状态，能应对现有和将来的需求变化，保证软件研发效率和软件系统的质量。目前，优秀的软件架构师已成为我国软件行业迫切需要的高端人才，为此，软件工程专业也将《软件体系结构》列为核心课程之一。然而，该课程在实际教学中困难重重，传统教学方式以及稀缺的课程资源都让这门课程的学习效果大打折扣。

1.2 《软件体系结构》课程教学现状

《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[1]，并具有将基于软件体系结构分析和设计系统的方法应用到实践中去的能力。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升华，具有高度的抽象性和理论性。因此，当授课对象是刚接触软件项目研发、缺乏大规模软件实际开发经验的本科生时，教学难度就会徒然加大。

《软件体系结构》课程教学的现状和面临的困难主要有：

l）高度抽象的理论知识软件体系结构设计着重于对软件宏观层面的探索，是对软件系统的高度抽象[2]。如果单纯按照目前教材讲授概念、原理和方法，学生没有任何感性认识，难以理解，会挫伤进一步学习的主动性和积极性。

2）课程理论与实践不平衡该课程很难像程序设计、数据结构与算法类的课程，让学生编写示例程序来消化所学理论和方法。因为，在有限课时内，学生没有机会也没有足够的能力去实现一个较大规模的软件系统，无法更好地理解体系结构设计的重要理论和方法。

3）缺少成熟、经典的教材及教学案例我国对大型软件系统的开发起步较晚，认识较迟，在这方面的研究较落后，所以软件体系结构方面的经典中文教材不多，且现有教材缺乏适合的大规模软件系统的案例。因此，一直以来，传统《软件体系结构》课程教学都以“教”为主，以“学”为辅，而这种教学方式让课堂变得异常枯燥、让学生也缺失了自主探究的机会，始终无法使学生对软件架构的分析与设计方法建立起正确的感性认识，也难以体会和理解软件体系结构在软件开发中的重要地位。

上述问题说明要改善教学效果，《软件体系结构》课程教学必须加强教学实践环节，采用有效考核方法，防止课堂知识讲授与课后实践应用脱节。为此，有学者采用案例驱动的教学方法、基于能力本位的课程开发方法、采用“做中学”理念等对该问题进行了教学实践和探讨[3]，一定程度改善了课程抽象程度高、教师教授过于书本化等实际问题。但这些方法都是课时在48以上的，不适用只有32理论课时的教学计划;另一方面，现有方法实施起来难度仍很大，因为尚未构建起共享的用于分析大型复杂软件系统的案例库。

鉴于软件体系结构的重要性以及该课程的特点和教学中存在的问题，本文主要探究如何高效地让学生快速掌握粗粒度理论并将之与实践很好结合的教学方法和设计过程。

2 《软件体系结构》课程教学改革的理论方法和思想

2.1構建式联盟教学法

构建式联盟教学法是通过教师深度思考实际问题创设学习活动，让学生学有成效并达到自主构建知识目的的一种教学方法。在这过程中，活动和评价任务以预期的学习成效为导向展开，使三者形成一致的教学情境[4]。因而，我们确定将构建式联盟教学法作为研究设计的方法依据。

2.2 生态课堂的设计思想

所谓生态课堂就是“生本”课堂、也是“情境”课堂、“体验”课堂、“合作”课堂[5]。其中，“生本”课堂是以学生发展为本，通过最优的现代课堂教学设计和有效的课堂教学活动，使每个学生的各种潜能都能得到有效的开发，使每个学生都能获得最有效的发展，实现教学与发展的真正统一;“情境”、“体验”“合作”的课堂进一步通过任务驱动、情境创设、师生（生生）互动、自主构建、合作探究、学以致用等教学策略，变被动学习为主动学习，将高度抽象的内容具体化，最终实现工程认证中的“使学生具有分析和设计大规模复杂软件系统的能力”这一目标。