陳永++胡曉輝
摘要:工程教育專業(yè)認證是我國高等教育發(fā)展的趨勢。以蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)《軟件工程》課程為例,按照工程教育專業(yè)認證的理念和方法進行了質(zhì)量提升建設(shè),從教學大綱規(guī)劃設(shè)計、課程教學能力培養(yǎng)目標、課程考核內(nèi)容設(shè)置、課程持續(xù)改進等環(huán)節(jié)進行了分析。以上研究過程中形成的方法對于促進計算機科學與技術(shù)專業(yè)工程師人才培養(yǎng)和其它專業(yè)的工程教育專業(yè)認證具有一定借鑒意義。
關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:工程專業(yè)認證;軟件工程;教學方法;課程建設(shè)
DOIDOI:10.11907/rjdk.162018
中圖分類號:G434
文獻標識碼:A文章編號文章編號:16727800(2016)009018302
基金項目基金項目:國家自然科學基金項目(61163009);蘭州交通大學本科教學改革項目(2015[52]號)
作者簡介作者簡介:陳永(1979-),男,甘肅武威人,博士,蘭州交通大學電子與信息工程學院副教授、碩士生導師,研究方向為軟件工程、形式化技術(shù);胡曉輝(1963-),男,甘肅慶陽人,博士,蘭州交通大學電子與信息工程學院教授、碩士生導師,研究方向為分布式計算。
0引言
工程教育專業(yè)認證在我國的快速發(fā)展,是社會對高等教育質(zhì)量高度關(guān)注的必然結(jié)果,也是我國大力推進工業(yè)化進程,培養(yǎng)大量高素質(zhì)、創(chuàng)新型科技人才的必然選擇。開展工程教育的目標是:構(gòu)建中國工程教育質(zhì)量監(jiān)控體系,進一步提高工程教育質(zhì)量。因此,我國推進高等工程教育改革,構(gòu)建與國際接軌的高等工程教育新模式是高等教育發(fā)展的必由之路[12]。
《軟件工程》是計算機科學與技術(shù)專業(yè)的核心專業(yè)課程。軟件工程方法學是軟件行業(yè)從業(yè)人員要求掌握的基本專業(yè)技能。軟件工程是一門借鑒傳統(tǒng)工程開發(fā)的原則、方法來提高軟件開發(fā)效率,降低成本和改進軟件開發(fā)中的各種工具和技術(shù)的學科。《軟件工程》涉及管理科學、計算機科學、數(shù)學、工程學等多個學科。由于《軟件工程》課程具有理論部分綜合性強、對抽象分析要求高、實踐性強等特點,所以《軟件工程》課程的教學質(zhì)量建設(shè)對于軟件人才培養(yǎng)具有重要意義。
1《軟件工程》課程開設(shè)情況
蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)成立于1985年,2002年獲得碩士學位授予權(quán),2002年和2006年分別入選甘肅省重點學科,2010年甘肅省教育廳組織專家驗收,學科建設(shè)評價為優(yōu)秀,2013年被評為甘肅省省級特色專業(yè)。經(jīng)過近30年的建設(shè)發(fā)展,逐步建成了“國家級軟件技術(shù)基礎(chǔ)教學團隊”、十二五“國家級信息與控制工程綜合創(chuàng)新實驗中心”、“國家級計算機科學與技術(shù)實驗教學示范中心”、“交通信息類創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式實驗區(qū)”、“國家級軌道交通信息與控制虛擬仿真實驗教學中心”,建設(shè)了“計算機科學與技術(shù)”一級學科碩士點和“計算機技術(shù)”工程碩士點。自計算機科學與技術(shù)專業(yè)成立以來,《軟件工程》課程一直伴隨著專業(yè)的發(fā)展不斷變化。目前《軟件工程》課程開設(shè)在第4學期,此外配套開設(shè)《軟件工程專題實踐》課程,其中《軟件工程》理論課程學時48學時,配套專題實踐課程課時為2周。
2016年,中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會受理了蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)工程教育認證申請。本文正是在相關(guān)背景下,探索了基于工程教育專業(yè)認證的《軟件課程》教學內(nèi)容改革等問題,以更好地提高課程建設(shè)質(zhì)量,滿足工程教育專業(yè)認證的要求。
2基于工程教育專業(yè)認證的《軟件工程》課程建設(shè)
2.1課程大綱突顯畢業(yè)要求,明確課程目標
人才培養(yǎng)質(zhì)量是高等教育質(zhì)量的根本和基石,工程教育專業(yè)認證的核心理念是“以學生為中心”,目標圍繞學生培養(yǎng)而展開。專業(yè)培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求可對日常的課程教學活動起到導向作用[3]。蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)旨在培養(yǎng)能適應(yīng)新時代信息技術(shù)發(fā)展需要,具備基本的科學人文素養(yǎng)、良好的職業(yè)道德與社會責任感,系統(tǒng)地掌握計算機科學理論、計算機軟硬件系統(tǒng)及應(yīng)用知識、鐵路信息化技術(shù)基礎(chǔ)知識,在信息獲取、傳遞、處理及應(yīng)用等方面具有合理的知識結(jié)構(gòu)和較強的工程實踐能力的應(yīng)用型高級專業(yè)人才。畢業(yè)生應(yīng)具備計算機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、實現(xiàn)、測試、維護和管理能力,具有自學、創(chuàng)新和團隊協(xié)作意識,能在企業(yè)、事業(yè)、技術(shù)、行政管理等部門勝任計算機及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的研究、應(yīng)用、開發(fā)、管理和教學等工作。
圍繞這一專業(yè)人才培養(yǎng)目標,《軟件工程》課程在教學大綱修訂過程中,明確了課程教學目標,即:①了解計算機軟件工程的形成與發(fā)展過程,理解軟件工程基本原理,軟件的生命周期方法學、形式化方法學等;②掌握軟件生命周期各階段的任務(wù)和過程;③掌握軟件開發(fā)過程中軟件分析、設(shè)計和實現(xiàn)的方法與工具;④掌握軟件項目管理的基本思想。上述課程教學目標的明確,有利于科學地管理與規(guī)劃教學內(nèi)容。
2.2課程教學能力培養(yǎng)目標
圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求,《軟件工程》課程對應(yīng)的能力培養(yǎng)目標有:①能正確表達一個復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案;②能運用基本原理,綜合分析影響系統(tǒng)的多種因素,證實和評價解決方案的合理性;③熟悉計算機應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)的基本方法,能夠遵循系統(tǒng)開發(fā)和工程化的基本要求進行相關(guān)操作。
在授課過程中,教學內(nèi)容應(yīng)緊密圍繞能力培養(yǎng)目標而展開。通過對蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)2013級134人、計算機2014級143人進行跟班試驗,著力培養(yǎng)學生的工程化開發(fā)能力和職業(yè)素質(zhì),以期形成一個將理論基礎(chǔ)、實踐教學、工程實踐融為一體的整體化培養(yǎng)機制。
課堂教學中,在傳統(tǒng)的軟件工程基本理論講解的基礎(chǔ)上,圍繞能力培養(yǎng)目標設(shè)計教學內(nèi)容與教學形式。例如,對于“能正確表達一個復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案”的能力培養(yǎng)目標,通過典型案例,如“數(shù)學城市”、“食品安全追溯系統(tǒng)”、“互聯(lián)網(wǎng)+下三農(nóng)經(jīng)濟平臺設(shè)計與實現(xiàn)”等案例的講解,對多種方案的可行性進行研究,包括方案的技術(shù)可行性、操作可行性、經(jīng)濟可行性、社會可行性等因素,讓學生學會思考復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案。
為了正確表達復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案,在教學活動中引入形式化系統(tǒng)建模設(shè)計和分析方法,以避免簡單自然語言描述復(fù)雜系統(tǒng)的不足。在教學活動中,引入B方法、Petri網(wǎng)、Z語言、自動機、EventB等形式化方法,從數(shù)學建模、建模仿真、建模分析等環(huán)節(jié)進行訓練,并采用案例式和數(shù)學思維相結(jié)合的教學方法,讓學生學會主動觀察、分析和解決復(fù)雜系統(tǒng)中存在的問題,逐步形成定量分析與定性分析相結(jié)合的抽象設(shè)計、分析能力。與傳統(tǒng)《軟件工程》課程的概念灌輸式教學相比,以能力培養(yǎng)為目標的教學活動可以顯著培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新意識。
在蘭州交通大學的計算機科學與技術(shù)實踐課程設(shè)置中,既包括“軍訓與軍事理論”、“思想政治理論課社會實踐”等培養(yǎng)學生愛國情懷及人文素養(yǎng)的實踐課程,也包括“大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用專題”、“Android開發(fā)技術(shù)”等培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新意識的工程類實踐課程,同時還有社會實踐、社團活動、科技競賽等各種類型的活動。通過《軟件工程》課程中的項目實踐環(huán)節(jié),讓學生學會使用主流分析工具、測試技術(shù)和方法對系統(tǒng)實驗進行測試,并能合理分析和解釋實驗結(jié)果。如通過“網(wǎng)上書店”或“教務(wù)管理系統(tǒng)”等實踐項目,在編程實現(xiàn)過程中逐步應(yīng)用軟件工程的設(shè)計方法,通過可行性研究、需求分析、總體設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼測試等各個環(huán)節(jié),對軟件工程理論產(chǎn)生更深刻的認識。
2.3課程考核內(nèi)容覆蓋畢業(yè)要求能力指標點
按照工程教育專業(yè)認證的理念,為了實現(xiàn)畢業(yè)要求能力指標點,對學生的整個學習過程進行跟蹤評價?!盾浖こ獭防碚撜n程考核形式主要為閉卷考試,考核內(nèi)容從之前的簡單概念考核,轉(zhuǎn)變?yōu)閷φn程對應(yīng)的畢業(yè)要求能力指標點的考核??己藘?nèi)容圍繞“復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案表示、綜合分析影響系統(tǒng)的多種因素和計算機應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)的基本方法”而設(shè)計。題目形式主要為設(shè)計分析題,在命題過程中結(jié)合最新的科研技術(shù),對學生的抽象、分析、設(shè)計能力進行考核。例如:美國約翰·霍普金斯大學科學家開發(fā)出一種“虛擬心臟系統(tǒng)”,能對心臟作出高精度的個性化模擬,可利用該技術(shù)建立的模型,對心臟病患者的病情進行評估,提前發(fā)現(xiàn)問題,幫助其遠離心律失常風險。該“虛擬心臟系統(tǒng)”首先對患者進行核磁共振成像,然后根據(jù)成像數(shù)據(jù)對其心電活動和心臟的幾何形狀作建模分析,并根據(jù)分析結(jié)果進行評估判斷處理。如果分析結(jié)果為正常數(shù)據(jù),則打印出相應(yīng)的評估報告;如果分析結(jié)果為失常數(shù)據(jù),則提出心率失常診治計劃。試給出該“虛擬心臟系統(tǒng)”的軟件結(jié)構(gòu)圖。通過上述創(chuàng)新性的題目,可避免對概念簡單的死記硬背,達到更加靈活地培養(yǎng)學生分析設(shè)計能力的目的。
2.4課程持續(xù)改進
工程教育專業(yè)認證有一個非常重要的理念是持續(xù)改進。一輪教學活動結(jié)束后,應(yīng)對課程對于畢業(yè)要求的達成度進行評價分析,反思教學活動和內(nèi)容,將評價結(jié)果系統(tǒng)地運用到課程教學的持續(xù)改進中[45]。持續(xù)改進,“持續(xù)”是連續(xù)的時間概念,說明改進不僅是在認證之后,而是在認證前就應(yīng)實現(xiàn)教育教學以及管理理念的轉(zhuǎn)變,以促進學生能力的持續(xù)提升發(fā)展。持續(xù)改進的實現(xiàn)有助于建立有效的教學質(zhì)量監(jiān)控與反饋機制。
以蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)《軟件工程》課程為例,采用試卷分析法對計算機科學與技術(shù)2013級134人、2014級143人的《軟件工程》試卷進行統(tǒng)計分析,達成度統(tǒng)計分析結(jié)果如表1所示。
從表1的分析中不難發(fā)現(xiàn),通過2013級的《軟件工程》課程評價,發(fā)現(xiàn)學生對于工程化的設(shè)計方法掌握不足,于是在后續(xù)教學活動中,逐步引入情景式教學、案例教學、啟發(fā)式教學和MOOC等教學資源,以豐富教學手段。從2014級的課程評價中可以看出,對應(yīng)的工程化設(shè)計方法掌握能力達成度從之前的0.24提升到0.31,達到了課程持續(xù)改進優(yōu)化的目標。
3結(jié)語
工程教育認證制度是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度,也是實現(xiàn)工程教育和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)。本文以蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)為例,針對《軟件工程》在工程教育專業(yè)認證中的教學質(zhì)量建設(shè)等相關(guān)問題進行了分析與研究。工程教育專業(yè)認證對于高等學校人才培養(yǎng)具有重要意義。本文研究對于促進信息類人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高,以及其它相關(guān)專業(yè)的工程教育認證工作可起到一定參考作用。
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