軟件工程游戲的模擬教學(xué)法及應(yīng)用

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摘要：基于游戲的模擬教學(xué)法是目前國外軟件工程教學(xué)中較為成熟的一類提高計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的手段，目前在國內(nèi)高校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)中也有一定應(yīng)用。本文在國內(nèi)外軟件工程教學(xué)中常用的游戲模擬器基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要總結(jié)了該方法在國內(nèi)外高校中的應(yīng)用情況及作用。

關(guān)鍵詞：軟件工程；教學(xué)方法；游戲模擬教學(xué)

“軟件工程”是面向計(jì)算機(jī)科學(xué)及軟件工程等相關(guān)專業(yè)的核心課程，是一門用工程化方法構(gòu)建和維護(hù)有效、實(shí)用及高質(zhì)量軟件的課程。課程內(nèi)容不僅包含軟件開發(fā)的理論、方法、過程、工具及一些實(shí)踐積累的原則、經(jīng)驗(yàn)等軟件開發(fā)方法和技術(shù)，同時(shí)涉及數(shù)學(xué)、管理科學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)等多學(xué)科的知識(shí)，具有體系豐富、關(guān)系復(fù)雜、理論性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)[1]。而傳統(tǒng)的軟件工程教學(xué)方法，主要以課堂講授形式，針對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)孤立的、離散的結(jié)合實(shí)例進(jìn)行軟件開發(fā)方法和過程的講解，即使配備了課程實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也只是根據(jù)教師指定的項(xiàng)目需求，建立簡(jiǎn)單實(shí)例的各類模型，編寫一些規(guī)定的文檔。同時(shí)在實(shí)踐環(huán)節(jié)上存在很大的不足。傳統(tǒng)的教學(xué)方法和組織形式難以實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果，這也是當(dāng)前高校軟件工程教學(xué)亟待改革的重要原因。圍繞如何使軟件工程課程的教學(xué)以一種更貼近實(shí)際軟件開發(fā)過程的方式進(jìn)行，使學(xué)生在接受理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，提高并加強(qiáng)工程化知識(shí)與實(shí)踐能力的培養(yǎng)，目前國內(nèi)外高校采用的主流方法包括：項(xiàng)目（案例）驅(qū)動(dòng)教學(xué)法或是企業(yè)合作實(shí)踐?；咀龇ㄊ墙處熁蛐袠I(yè)人員提出項(xiàng)目需求，學(xué)生分組明確職責(zé)，依據(jù)指導(dǎo)完成整個(gè)軟件項(xiàng)目的開發(fā)。在實(shí)踐過程中，掌握軟件開發(fā)的具體過程，并對(duì)軟件工程課程的理論方法具有更為深刻的認(rèn)識(shí)。但是這類方法需要學(xué)校和企業(yè)或業(yè)內(nèi)專家建立長期的合作關(guān)系，并且需要學(xué)生具備更為扎實(shí)的前期課程基礎(chǔ)。除了面向?qū)嵺`的軟件工程教學(xué)法，國內(nèi)外一些高校提出并采用基于模擬的全新教學(xué)方式。主要形式有采用專用軟件項(xiàng)目管理訓(xùn)練模擬器、基于游戲形式的模擬器教學(xué)以及支持群參與的模擬器教學(xué)方法[2]。這些基于模擬的軟件工程課程教學(xué)方法能夠使校園環(huán)境下的課程學(xué)習(xí)更接近于實(shí)際軟件開發(fā)環(huán)境，并使學(xué)生更快捷地參與到現(xiàn)實(shí)的軟件工程實(shí)踐中。同時(shí)也一定程度上緩解了目前高等院校的遠(yuǎn)郊辦學(xué)模式與高年級(jí)學(xué)生社會(huì)實(shí)踐之間的矛盾。本文在回顧目前國內(nèi)外高校通常采用的基于模擬的軟件工程教學(xué)形式和模擬方法的基礎(chǔ)上，對(duì)方法的應(yīng)用效果進(jìn)行了總結(jié)和展望。

1模擬教學(xué)法

所謂模擬教學(xué)，就是結(jié)合專業(yè)背景與行業(yè)特色，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)直觀的、模擬仿真的工作場(chǎng)景，按實(shí)際的工作內(nèi)容設(shè)計(jì)好課題（案例），讓學(xué)生模擬職業(yè)崗位角色，根據(jù)實(shí)際工作的操作程序和方式方法具體做事，使學(xué)生在模擬操作過程中，鞏固并擴(kuò)大專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)職業(yè)技能素質(zhì)[3]。與傳統(tǒng)的單向灌輸式教學(xué)不同，模擬教學(xué)法更注重實(shí)踐應(yīng)用。通過模擬操作過程，從對(duì)問題的解析、工作計(jì)劃的逐步開展，逐步領(lǐng)悟?qū)I(yè)相關(guān)職業(yè)領(lǐng)域的內(nèi)涵，獲得切身的感受。從而提高對(duì)學(xué)習(xí)課程價(jià)值的認(rèn)識(shí)和認(rèn)同，增強(qiáng)對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣和信心。

2軟件工程教學(xué)中游戲模擬教學(xué)法

隨著高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)改革的發(fā)展，軟件工程這門核心課程新的教學(xué)模式和教學(xué)方法也層出不窮。目前模擬教學(xué)法在國內(nèi)外高校軟件工程課程中的應(yīng)用處于發(fā)展階段，越來越多的高校計(jì)算機(jī)專業(yè)提出或采用基于模擬（器）的軟件工程教學(xué)模式。其主要形式，是基于面向某一需求的軟件開發(fā)問題的模擬工具，由學(xué)生獨(dú)立或合作參與到軟件工程過程中，如開發(fā)團(tuán)隊(duì)組建、項(xiàng)目計(jì)劃、預(yù)算、關(guān)鍵決策、隨機(jī)事件和不可預(yù)測(cè)事件應(yīng)對(duì)等。在完成軟件的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)的過程中，還包括對(duì)項(xiàng)目成員管理、激勵(lì)、懲戒等與現(xiàn)實(shí)開發(fā)相關(guān)的元素。主流的模擬器包括SimSE、SESAM、SecondLife、MO-SEProcess以及Groupthinkspecificationex-ercise、AMEISE等。根據(jù)參與人數(shù)，這些模擬器又可劃分為單角色和多角色兩種類型。

2.1單角色模擬游戲

2.1.1SimSE

SimSE是一款2-D單人參與的軟件工程過程模擬軟件，由加州大學(xué)爾灣分校的Navarro于2006開發(fā)[4]。學(xué)生通過SimSE的友好的圖形用戶界面實(shí)現(xiàn)角色模擬和良好的人機(jī)交互，參與到軟件開發(fā)的全過程或子過程中，最終將大量的軟件工程理論知識(shí)融入到開發(fā)過程的理解中去。在模擬器的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，參與者作為項(xiàng)目經(jīng)理，領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)中等規(guī)模的開發(fā)團(tuán)隊(duì)。參與者需要根據(jù)虛擬的團(tuán)隊(duì)成員的特長為其分配開發(fā)任務(wù)，更重要的是能夠針對(duì)軟件開發(fā)中出現(xiàn)的一些事件做出決策，如客戶更改了需求、某一成員離開團(tuán)隊(duì)等。同時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)理還可以通過加薪或獎(jiǎng)金提高項(xiàng)目組成員的積極性。參與者生產(chǎn)出來的軟件功能越完善、開發(fā)周期越短、錯(cuò)誤率越低，獲得的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)越高；反之，如果參與者沒有在交付日期前完成項(xiàng)目，或者經(jīng)費(fèi)超出項(xiàng)目預(yù)算，均視為本次模擬的失敗。

2.1.2SESAM

SESAM（SoftwareEngineeringSimulationbyAnimatedModels）是另一款針對(duì)軟件工程進(jìn)行建模的工具軟件。參與者同樣獨(dú)立承擔(dān)項(xiàng)目經(jīng)理的角色，基于一個(gè)初始軟件工程模型，根據(jù)不同的場(chǎng)景對(duì)其進(jìn)行更新。SESAM模擬器于2000年由德國斯圖加特大學(xué)Ludewig團(tuán)隊(duì)研發(fā)，與SimSE不同，SESAM缺乏圖形用戶界面，參與者通過輸入模型語言來控制虛擬過程，這要求參與者除了了解軟件工程的基本理論之外，還需要掌握模擬器的控制語言。

2.2多角色模擬游戲

2.2.1SecondLife

大規(guī)模多玩家網(wǎng)絡(luò)游戲SecondLife（SL，中文名“第二人生”）是一款三維虛擬現(xiàn)實(shí)程序。用戶在游戲中以虛擬形象參與到虛擬的在線社會(huì)活動(dòng)中，包括參與教育、科學(xué)研究以及與現(xiàn)實(shí)生活相似的運(yùn)動(dòng)、交往等活動(dòng)。同時(shí)SL提供了即時(shí)通信和聊天室兩種溝通方式，實(shí)現(xiàn)了角色間的無障礙交流。因而SL成為不同領(lǐng)域如建筑、法律等有效的開放式教學(xué)手段。而在軟件工程的模擬教學(xué)中，SL通常與其他單角色模擬器聯(lián)合使用，仿真團(tuán)隊(duì)式軟件開發(fā)實(shí)踐過程。

2.2.2MO-SEProcess

MO-SEProcess是另一款多人在線軟件工程過程模擬游戲。與SL類似，MO-SEProcess基于單角色模擬器，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，以一定的開發(fā)目標(biāo)和預(yù)算，要求一組學(xué)生成員承擔(dān)一定的角色，完整實(shí)現(xiàn)軟件工程過程。類似的多角色模擬器還包括SimVBSE、SimjavaSP、Hainey等人所設(shè)計(jì)的軟件工程過程游戲等。

3模擬游戲的應(yīng)用分析

國外高校中流行的軟件工程游戲SimSE和國外高校新開發(fā)的三維環(huán)境中的同類游戲MO-SEProcess是目前被國內(nèi)外高校軟件工程課程中廣泛采用的模擬教學(xué)方式。其中，SimSE是目前在軟件工程教學(xué)領(lǐng)域最為成熟的模擬器，并且在以教學(xué)應(yīng)用為目標(biāo)的發(fā)展歷程中，經(jīng)過不斷地額測(cè)試和完善，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越其最初的應(yīng)用范圍。國內(nèi)的部分高校也通過引入教育游戲或游戲模型，如湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院的軟件工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在SecondLife中集成了SimSE和MO-SEProcess，提高了學(xué)生對(duì)軟件工程過程整體把握[5]；哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院提出生存游戲模型，使每個(gè)學(xué)生都有成為一名虛擬公司員工或管理者的機(jī)會(huì)，對(duì)培養(yǎng)更多的軟件專業(yè)人才產(chǎn)生積極影響，并為軟件工程過程的教學(xué)提供了新的思路。

4結(jié)論

基于游戲的模擬教學(xué)法是軟件工程教學(xué)一種較為新型的教學(xué)方式，它通過虛擬現(xiàn)實(shí)的形式，模擬現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)過程的組織形式、軟件生存周期以及軟件工程和質(zhì)量管理的內(nèi)容。這種新興的教學(xué)方式應(yīng)用范圍雖然不如項(xiàng)目（案例）驅(qū)動(dòng)教學(xué)法應(yīng)用廣泛，但是擴(kuò)展了軟件工程課程實(shí)踐的空間和時(shí)間尺度，同時(shí)以虛擬空間的游戲形式，能夠更為迎合當(dāng)前大學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，一定程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是，模擬軟件工程過程的游戲仍然是為軟件工程的理論教學(xué)服務(wù)的，應(yīng)該更全面的整合軟件工程的理論、方法與實(shí)踐中的問題、技術(shù)，使學(xué)生在模擬的過程中對(duì)軟件產(chǎn)品開發(fā)具有更為清晰和深刻的理解。

參考文獻(xiàn)

[1]孟繁鋒.結(jié)合模擬項(xiàng)目組的軟件工程教學(xué)[J].計(jì)算機(jī)教育,2014(22):54-56.

[2]李廣原,胡秦斌.軟件工程課程模擬教學(xué)法初探[J].計(jì)算機(jī)教育,2011:92-95.

[3]徐靜.模擬教學(xué)法的內(nèi)涵闡釋[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,16(1):35-36.

[4]NavarroEO,HoekAvd,editors.SIMSE:AnInteractiveSimulationGameforSoftwareEngineeringEducation.Proceedingsofthe7thIASTEDInternationalConferenceonComputersandAdvancedTechnologyinEducation;2004August16-18;Hawaii,USA.

[5]朱慶,項(xiàng)慨,賈玉福.“軟件工程”課程中的教育游戲[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2007(17):104-106.

作者：王靜 張?jiān)?韓彥嶺 洪中華 徐利軍 易叢琴 單位：上海海洋大學(xué)信息學(xué)院