摘要：介绍“中间件技术”课程教学过程中以具体应用贯穿始终，以创新思维培养为教学目的，以平等互动为教学组织的实施要点，以“中间件适应性”作为实例讲解具体的实践过程并说明教学效果。
关键词：中间件技术；创新思维培养；提问式教学；平等互动；中间件适应性
引言
中间件是处于计算机系统软件和应用软件之间的软件总称。随着计算机和网络技术的迅速发展，越来越多的应用软件需要利用系统软件提供的多种功能和服务进行架构，需要兼容不同操作系统和网络环境，乃至需要在多个计算机系统之间进行分布式协作。中间件作为底层系统和上层应用的桥梁，为两者提供可靠和高效的通讯与协作并管理这些工作。在当今提倡“大众创业、万众创新”的新形势下，高等院校需要把创新教育贯穿到平时的各类教学活动中去。应该看到，创新教育不是一个独立的教育层次或教育类型,而是一种渗透在教育工作中的思想观念、贯穿在教育实践中的原则方法、内化在育人过程中的精神指向,以及用这样的思想观念、原则方法、精神指向建立起来的教育模式和实践活动[1]。我们的教育应从基础做起，从点滴做起，让学生的创新思维具有扎实的土壤。“中间件技术”课程就是这样一个合适的场所。
1“中间件技术”课程的主要内容
“中间件技术”课程以给计算机上层软件提供底层功能支持，提升软件兼容性和进行分布式架构为主要教学目标。在教学上可从以下方面进行讲授：第一，讲授中间件技术在软件开发和系统集成中的地位和作用；第二，介绍经典的五大中间件类型即远程调用中间件、消息中间件、分布式对象中间件、数据库中间件和事务中间件的基本概念、原理及应用；第三，讲授各种典型的商业中间件包括Webservice的使用，并指导学生基于商业中间件进行软件开发；第四，介绍中间件的主要特性，包括适应性、性能、可扩展性、安全与系统管理，其中每一种特性均可以独立进行讲授；第五，介绍如何使用中间件实现业务流程和系统集成；最后，介绍如何使用中间件建立企业级分布式系统。经过比较，我们采用ChrisBritton和PeterBye编写的中间件专著《ITArchitecturesandMiddleware:StrategiesforBuildingLarge,IntegratedSystems》[2]和张云勇等编写的《中间件技术原理与应用》[3]一起作为课程教材，这些教材也适合于进行全英文教学或双语教学。
2“中间件技术”课程中创新方法的培养
“中间件技术”课程涉及的知识门类多，需要的逻辑思维、抽象思维和理论联系实际的能力强，尤其适合培养学生的创新思维。实践证明，通过对学生的发散思维、聚合思维和实践能力的培养，对提高学生的创新思维很有帮助[4]。国内一些专家也提倡在教学中使用案例法、问题导向等思路进行教学[5-7]，但这些方法还欠缺具体的实践要点和课堂教学描述。根据笔者的实践，可以以具体的应用作为教学主线，以创新能力的培养作为教学目的，并以平等互动作为教学的组织方式来进行课堂教学。2.1以具体的应用作为教学的主线软件工程的目的是开发出各种应用，因此可以用具体应用贯穿于教学始终，作为教学主线。一些专家强调过在教学过程可采用案例式教学法，该方法使用具体的案例（软件应用）连接学习内容与实际应用，把学生带入具体场景中分析、讨论并解决问题[8]。与其他课程教学不同，本课程采用的案例以具体的应用开发为宜，建议所采用的应用体现以下特征：①适用性，所选择的应用要适用于中间件各项内容的教学，能贯穿整个课程；②易学性，所选择的应用要易于学生学习，符合学生知识范围和认知特性[7]；③趣味性，所选择的应用要能吸引学生的注意力；④可扩展性，所选择的应用要考虑到学生今后的工作和创业实践。笔者在课程教学中采用了两个案例。案例一是建立于多地区、多主机、多操作系统之上的银行交易系统；案例二是12306火车票购票系统。对这两个案例我们不是面面俱到，而是其中一个案例详尽分析，另一个案例简要描述或者作为课后练习进行。2.2以创新思维的培养作为教学的目的在中间件技术教学中，我们在讲授知识的同时要将创新思维的培养作为主要的教学目的，因此在课堂教学中，我们可以用提出问题—解决问题—出现新问题—再解决问题的方式迭代地进行教学。要注意以下几点：（1）注重层次式的问题提出。在提问式的创新思维培养中，最重要的是学生回答完毕老师的应对。由于问题的复杂性和学生理解能力的限制，学生的回答往往不是最终解决方案，但很可能是最终解决方案的一部分，或者是与解决方案相关的事物。这就需要针对学生的回答进一步提出问题，让学生渐进式地接近问题的最终答案。（2）适当地进行提示。在提问式的创新思维培养中，可能有时没有学生回答问题，这可能是学生缺乏问题的相关背景知识，不了解问题的关键所在。这时老师可对背景知识进行适当介绍，确保学生明白问题所在。（3）注重关联思维的培养。中间件技术和多门学科相互关联，要让学生联想其他课程的内容。对于操作系统、数据库和计算机网络的知识尤其如此，如消息中间件的学习就可以与网络通讯协议开发、多应用系统集成、编程语言中消息存取函数等进行关联。（4）注重发散思维的培养。教师提出问题时往往有指向性，希望学生沿着教学的方向回答问题从而保证教学的进行。实际上学生的回答可能各式各样，这是由于中间件技术涉及的方面过多和复杂性过大所致。当学生回答内容属于中间件范畴时，要告知其这虽不是本课程重点，但仍是正确的思路，肯定学生的发散思维。2.3以平等互动作为教学的组织方式我们建议采用交互式教学，以平等互动的方式组织教学，这就需要进行精心设计和努力。（1）营造宽松的学习气氛。学生不愿意进行交互很重要的一个原因是害怕答错。因此，在教学过程中，教师要鼓励学生回答，对其回答要指出正确的一面和有待改善的一面，同时可指出问题的一些部分是较难回答的，从而降低学生的害怕心理。当学生有正确的回答时，可以让其讲解根据，并让其他同学对其进行评论。（2）小组讨论与个人回答相结合。采用小组讨论是一种有效降低学生不安的方法。一方面，在小组内都是熟悉的同学，大家更容易发表意见；另一方面，在小组形成意见后由某位同学讲解时，其意见由于不是他个人的意见从而降低了其心理上的不安。在这种方式实施时，要明确每个小组必须有一人代表小组发言。当无人愿意代表小组，我们采用的方式是告诉大家这是小组的意见，他只是代为表达，从而鼓励发言。小组讨论因为耗时较长，一般与个人回答相结合。小组讨论适合于较重要的知识点学习，或者容易出错的地方，或者将来容易应用的方法；而个人回答则可以普遍地用于课堂中各个过程。（3）主动参与和义务参与相结合。交互式教学最理想的情况是人人积极参与，但在现实的执行中，往往有一部分同学不愿意进行参与。在此种情况下，笔者认为不应放弃这部分同学，可以采用义务参与的方式迫使其参与。如说明每个同学均须参与，然后当主动参与同学完成后，采用点名制让剩余同学进行回答。在学生较多时，无法让每个同学都回答每一个问题，可采用轮流回答制。
3中间件技术课程示例
我们以“中间件适应性”这一章作为例子描述课程的讲解过程。适应性（Resiliency）是中间件的重要内容，其主要目的在于减少系统的故障并在故障发生时可以更好地容错和修复。我们将课程内容分成以下3部分进行讲解：①中间件适应性的目的和意义；②从备份系统进行错误恢复的4个步骤：检测故障；整理正进行的工作；激活应用；重新处理“丢失的”消息；③高级适应性方法：双机互备援系统、两阶段提交、计划停机、应用软件故障。课程开始，笔者以银行交易系统作为案例进行讲解。首先描述银行交易系统中可能出现的严重问题，如系统故障、服务中断、灾害损坏、数据丢失等。在这些内容讲授时，由于学生刚刚进入课堂，注意力还没有完全集中。所以采用提问的方式，询问在日常使用到的银行服务中是否有遇到故障。在学生没有响应时，笔者讲授了一个自身在自助取款机取款时系统蓝屏被吞卡的事例作为引导。在此引导下，同学们纷纷说出了一些自身的例子，包括转账、取款，甚至还有支付宝的一些问题。在此基础上，提问让学生思考在发生这些问题时该如何解决并进行短时间的讨论。第二部分讲解时，笔者首先指出一个常用的容错方法：采用备份系统。这时首先让学生用概率论的知识计算在采用一到多个备份系统时故障率的降低。在学生对备份系统有了一定认识后，询问学生单备份系统如果发生错误该如何处理。在学生思考一段时间并有了一些回答后，指出解决方案的4个基本步骤：①检测故障；②整理正进行的工作；③激活备份系统；④重新处理“丢失的”消息。由于这些步骤符合逻辑思维，学生普遍会觉得较为容易。这时要适时地强调，这些看似简单的问题实际上并不简单，进而引导学生思考它们背后隐含的复杂技术。如在检测故障部分，可以引导学生回答采用心跳信息进行故障检测可能引起的问题。如何能区分系统的故障和心跳信息的丢失，如何区分暂时性故障和长期性故障。在整理正进行的工作时，提示学生思考是采用日志恢复还是采用镜像操作。在激活备份系统时，提示学生思考是采用一有故障就激活备份系统还是采用先进行分析再激活备份系统的方法。在重新处理“丢失的”消息时，提示学生思考如何能知道消息是丢失的还是已经被处理的。在讲解激活备份系统时，笔者引入第二个案例12306火车票订票系统进行进一步讲解。用订票的实例说明并非所有的备份切换都可以解决问题。如带宽限制、输入故障等都无法解决。讲解中对激活备份系统这个问题采用小组讨论的方式，而对其他的问题采用了随机提问的方式。在讲解完成后，学生普遍感受到书本上看似平常的几句话后面技术的复杂性，提升了对未来从事计算机科学技术相关工作的期待和看法。在第三部分，主要以银行交易系统为例讲解不同技术的演化方向，沿着要解决的问题—解决方案—新引入的问题—新的解决方案的思路引导学生进行积极思考。在讲解双机互备援系统时，让学生对共享数据库系统和独立数据库系统进行思考，并让多个同学回答如果自己是设计师将采用什么样的系统，而让其他同学对他的回答进行评论。在让学生意识到双机互备援无法处理分布一致性问题时，自然地引入第三个系统进行协调，从而开始讲解两阶段提交协议。在介绍两阶段协议优点后，再让学生进一步思考其中可能出现的故障以及故障后协议是否能正常进行，最终介绍三阶段提交协议并将其作为学生的课后思考题。
4结语
“中间件技术”是针对高年级本科生或研究生开设的软件工程重要课程，由于其涉及的背景知识多，需要思考的方面广，非常适合用于训练学生的创新思维。在今后的教学中，可以考虑结合学生学习生活中某一具体问题进行讨论，探讨是否可以将学习到的知识应用到具体实践中去。这将需要任课教师识别出合适的应用，并与学生进行广泛的探讨。
参考文献：
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[2]ChrisB,PeterB.ITArchitecturesandmiddleware:Strategiesforbuildinglarge,integratedsystems[M].2thed.NewJersey:Addison-Wesley,2004.
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[4]梁小红,王晓波,王林静,等.在教学中贯穿创新思维的实践[J].医学研究与教育,2010(5):95-98.
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[7]张伟娜.基于企业应用浅析中间件教学改革[J].科技信息,2011神经外科期刊(21):621-622.
[8]朱涛,马恒,刘强.专业技术课程案例教学方法研究[J].高等教育研究学报,2010(1):91-93.
作者：朱卫平 马超 崔晓晖 单位：武汉大学 国际软件学院
