軟件工程專業(yè)工程化實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)與改革

李 昕 ，劉益先 ，程 維

（1.東北大學(xué) 軟件學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110000；

2. 東北大學(xué) 國(guó)家級(jí)軟件工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

0 引 言

我國(guó)的高等教育正從單純知識(shí)傳授型教育向全面綜合素質(zhì)教育推進(jìn)，向培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方向轉(zhuǎn)變，教育模式也從“應(yīng)試教育”向“知識(shí)—素質(zhì)—能力”轉(zhuǎn)變。國(guó)家示范性軟件學(xué)院的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)“多層次、實(shí)用性、復(fù)合型和國(guó)際化”的軟件工程人才。如何培養(yǎng)社會(huì)所需的具有實(shí)踐能力、工程能力、合作能力和創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才一直是軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)所不能忽視的課題。目前，幾乎所有的軟件學(xué)院都設(shè)置了大量的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，并通過實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)加強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。為此，如何建立更加科學(xué)合理的軟件工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，建立配套的成績(jī)考核體系，真正為學(xué)生提高實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力搭建廣闊的平臺(tái)，就成為軟件工程人才培養(yǎng)過程中亟待解決的問題。

1 現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)存在的問題

從過去10余年的經(jīng)驗(yàn)看來，實(shí)踐教學(xué)的效果并不盡如人意，具體表現(xiàn)在以下幾方面[1-2]。

（1）教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置跟不上行業(yè)相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，一定程度上制約實(shí)踐課應(yīng)發(fā)揮的作用。軟件技術(shù)的快速發(fā)展要求我們必須與時(shí)俱進(jìn)地調(diào)整課程體系，可現(xiàn)實(shí)情況是實(shí)踐課內(nèi)容及案例基本幾年都難以更新一次。

（2）實(shí)踐教學(xué)各自為戰(zhàn)，不注重課程之間的聯(lián)系，沒有形成體系。軟件工程專業(yè)目前涉及6門實(shí)踐類課程，各門課程都是各自設(shè)計(jì)其實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，相互之間沒有銜接，與課程實(shí)驗(yàn)差別不大。

（3）未充分考慮學(xué)生個(gè)體差異，沒有采用分層次教學(xué)，忽視學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。學(xué)生的個(gè)人能力不同，自身升學(xué)、就業(yè)、出國(guó)等人生規(guī)劃也不同，不加以區(qū)分地按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，必然無法滿足不同學(xué)生的需求。

（4）教學(xué)方法和手段相對(duì)單一，無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性?，F(xiàn)有的實(shí)踐課教學(xué)大多采用老師布置任務(wù)，學(xué)生自己動(dòng)手操作，有問題再單獨(dú)向老師尋求指導(dǎo)的方式。一些動(dòng)手能力差的學(xué)生在畏難心理的驅(qū)使下會(huì)選擇加入項(xiàng)目組，過度依賴一些能力強(qiáng)的學(xué)生，導(dǎo)致動(dòng)手能力得不到有效鍛煉。

（5）考核體系不完善?，F(xiàn)有實(shí)踐課程考核大多由3部分組成：課堂表現(xiàn)、程序演示和實(shí)踐報(bào)告。這種考核方式相對(duì)單一，學(xué)生比較容易通過，且學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)際掌握程度不一致，考核結(jié)果難以對(duì)后續(xù)課程教學(xué)提供有效支撐。

（6）缺乏具備行業(yè)工程領(lǐng)域背景和國(guó)際化背景的高水平創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)?，F(xiàn)有授課教師多為本校專職教師，長(zhǎng)期從事理論教學(xué)工作，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)不足，在指導(dǎo)過程中更多的是“理論派”的指導(dǎo)，學(xué)生反饋不佳。

2 多途徑重建合理的實(shí)踐教學(xué)體系

CDIO工程教育模式是由麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)經(jīng)過4年的探索研究創(chuàng)立的一種先進(jìn)的工程教育模式。CDIO代表構(gòu)思（conceive）、設(shè)計(jì)（design）、實(shí)現(xiàn)（implement）和運(yùn)作（operate），以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力4個(gè)層面，要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這4個(gè)層面達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)[3-4]。將CDIO工程教育理念引入軟件工程專業(yè)的人才培養(yǎng)過程中，通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)一體化的工程能力訓(xùn)練體系，完成對(duì)CDIO能力的培養(yǎng)[5-6]。

2.1 重建實(shí)踐課程體系

重新構(gòu)建的軟件工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系由實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 軟件工程專業(yè)工程化實(shí)踐教學(xué)體系

1）課程實(shí)驗(yàn)。

課程實(shí)驗(yàn)是單門課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)理論教學(xué)的有效補(bǔ)充，也是整個(gè)實(shí)踐課程體系的基礎(chǔ)，注重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)專業(yè)技能的培養(yǎng)。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的不同，課程實(shí)驗(yàn)可以分為驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、綜合型等不同層次。通過一個(gè)個(gè)完整的小項(xiàng)目將課程知識(shí)串聯(lián)起來，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用。

2）課程設(shè)計(jì)及實(shí)踐類課程。

課程設(shè)計(jì)是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇一些實(shí)踐性更強(qiáng)也更具代表性的課程作為單獨(dú)課程開設(shè)綜合性課程設(shè)計(jì)，如面向?qū)ο蟪绦蛘n程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(shè)計(jì)等，具有更強(qiáng)的綜合性和實(shí)用性，是實(shí)踐課程體系非常重要的一個(gè)組成部分。為了切實(shí)提高學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)分析和解決問題的能力，所有實(shí)踐課案例均來自企業(yè)真實(shí)的項(xiàng)目開發(fā)實(shí)例，教師還可以根據(jù)軟件工程的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)相應(yīng)的實(shí)踐課程體系進(jìn)行調(diào)整。

面向?qū)ο蟪绦蛘n程設(shè)計(jì)是學(xué)生接觸的第一門實(shí)踐類課程，通過完成一個(gè)小型應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，學(xué)生可深入理解面向?qū)ο蟮乃枷?，提高軟件開發(fā)能力，熟練掌握一種編程語(yǔ)言。通過該課程設(shè)計(jì)的培養(yǎng)，學(xué)生可以了解軟件項(xiàng)目的開發(fā)過程，提高學(xué)習(xí)熱情。隨著理論學(xué)習(xí)的不斷深入，相繼開設(shè)Web開發(fā)程序設(shè)計(jì)實(shí)踐、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)踐等課程，分別針對(duì)學(xué)生的Web開發(fā)技術(shù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的設(shè)計(jì)能力，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)、創(chuàng)建、優(yōu)化、查詢等能力進(jìn)行鍛煉。4門實(shí)踐類課程的周期均為2周，以個(gè)人為單位獨(dú)立開發(fā)。學(xué)院從相關(guān)的軟件公司聘請(qǐng)專門的團(tuán)隊(duì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，用軟件工程的理論指導(dǎo)開發(fā)，最終使學(xué)生完成需求分析、建模、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試的全過程。

在上述實(shí)踐課程的基礎(chǔ)上，為了使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)和開發(fā)出具有良好用戶體驗(yàn)的系統(tǒng)，并培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，接著開設(shè)人機(jī)交互程序設(shè)計(jì)實(shí)踐。該課程以小組為單位，組內(nèi)成員分工合作共同開發(fā)一個(gè)完整的項(xiàng)目，協(xié)作完成系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、評(píng)估、文檔報(bào)告撰寫等過程。

3）實(shí)訓(xùn)。

實(shí)訓(xùn)是綜合運(yùn)用多門相關(guān)課程知識(shí)完成工程項(xiàng)目的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。為了讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)的企業(yè)開發(fā)環(huán)境，感受真實(shí)的軟件開發(fā)“實(shí)戰(zhàn)”過程，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，有效提升學(xué)生的分析與解決問題能力、交流與組織協(xié)調(diào)能力、主動(dòng)獲取知識(shí)能力、科學(xué)創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力，可在第6學(xué)期末安排學(xué)生進(jìn)入企業(yè)實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，模擬企業(yè)真實(shí)開發(fā)環(huán)境，并嚴(yán)格按照企業(yè)管理模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行管理和考核，讓學(xué)生真切體會(huì)到實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)的工作氛圍和職業(yè)要求，著力提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，全面提升學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

4）畢業(yè)設(shè)計(jì)。

畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科人才培養(yǎng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是實(shí)踐教學(xué)體系中最后一個(gè)綜合性、創(chuàng)造性的實(shí)踐環(huán)節(jié)。為了提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，可以從4個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)：①要求學(xué)生到企業(yè)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，選題必須是企業(yè)的實(shí)際課題，強(qiáng)調(diào)可行性和實(shí)用性；②采用雙導(dǎo)師制度，企業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)學(xué)生的課題進(jìn)展情況，校內(nèi)導(dǎo)師負(fù)責(zé)把控畢業(yè)設(shè)計(jì)全過程；③畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中需如期提交開題報(bào)告和中期報(bào)告，師生定期進(jìn)行交流，確保畢業(yè)設(shè)計(jì)按期完成；④嚴(yán)格審查畢業(yè)設(shè)計(jì)材料，確保質(zhì)量。

2.2 重建考核體系

成績(jī)考核是實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一，成績(jī)考核體系的建立有利于評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，是進(jìn)行學(xué)生成績(jī)考核的基礎(chǔ)，也是保證考核結(jié)果準(zhǔn)確、合理的重要因素。實(shí)踐教學(xué)的考核方式不同于傳統(tǒng)的理論課程考核方式，更注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、文檔閱讀和寫作能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及創(chuàng)新能力的考核。

結(jié)合實(shí)踐教學(xué)的實(shí)際，有目的、有計(jì)劃地對(duì)實(shí)踐教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)和監(jiān)控，改變以往一次驗(yàn)收決定成績(jī)的做法，校內(nèi)教師與企業(yè)教師配合，在實(shí)踐課程的各個(gè)階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的考核，建立一套合理的、量化的、覆蓋全過程的實(shí)踐考核機(jī)制。需要重點(diǎn)考核的地方包括：①平時(shí)表現(xiàn)。這部分主要涵蓋學(xué)生的出勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂交互、項(xiàng)目階段完成情況、團(tuán)隊(duì)協(xié)作情況等。②實(shí)踐驗(yàn)收。這部分主要涵蓋程序結(jié)構(gòu)是否清晰、系統(tǒng)運(yùn)行是否正常、代碼書寫是否規(guī)范、文檔是否規(guī)范、是否有創(chuàng)新等方面。③報(bào)告質(zhì)量。這部分主要考查學(xué)生的報(bào)告格式是否規(guī)范，內(nèi)容是否充實(shí)、準(zhǔn)確等。各門實(shí)踐課程負(fù)責(zé)人可以根據(jù)自身課程特點(diǎn)對(duì)上述各項(xiàng)考核設(shè)置不同的權(quán)重，這樣得到的考核結(jié)果可以比較全面、客觀地反映出學(xué)生在這一階段的實(shí)踐情況。

2.3 重建實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)大多采用“教師講授+學(xué)生實(shí)踐+教師答疑”的指導(dǎo)方式，指導(dǎo)教師也較多為本校教師，很難擺脫理論教學(xué)的影子。為了提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，需要建立一支具有行業(yè)背景的高水平實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)，采用“請(qǐng)進(jìn)來、走出去”團(tuán)隊(duì)建設(shè)模式，學(xué)院、行業(yè)雙向互動(dòng)，打造高素質(zhì)師資隊(duì)伍。

“請(qǐng)進(jìn)來”指的是通過校企合作的方式從合作伙伴中選擇、聘任符合兼職實(shí)踐課教師任職條件的業(yè)務(wù)骨干加入教學(xué)隊(duì)伍中，擔(dān)任實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)兼職教師，以達(dá)到優(yōu)化師資隊(duì)伍架構(gòu)的目的。這些企業(yè)中的業(yè)務(wù)骨干從教學(xué)實(shí)例的選取到課程的教學(xué)、答辯、報(bào)告批改等全程參與實(shí)踐教學(xué)。以東北大學(xué)軟件學(xué)院為例，學(xué)院目前引入企業(yè)兼職實(shí)踐課教師20余名，兼職教師的學(xué)時(shí)比例達(dá)到40%以上，他們的參與極大地豐富了在校教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

“走出去”指的是鼓勵(lì)和資助教師多參與培訓(xùn)進(jìn)修學(xué)習(xí)，以提升教師實(shí)踐教學(xué)水平。通過參加企業(yè)培訓(xùn)、參與企業(yè)項(xiàng)目開發(fā)等方式，教師可以掌握最新的軟件技術(shù)，能夠使用主流的軟件開發(fā)平臺(tái)，積累項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并將所學(xué)運(yùn)用于實(shí)踐教學(xué)中，提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

在“請(qǐng)進(jìn)來、走出去”的過程中，軟件工程專業(yè)堅(jiān)持通過專業(yè)建設(shè)、教學(xué)資源建設(shè)、課程建設(shè)、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)為兼職教師搭建交流平臺(tái)，形成了專任教師向兼職教師學(xué)技術(shù)、比技能、學(xué)技巧、取經(jīng)驗(yàn)，兼職教師向?qū)Ｈ谓處煂W(xué)教法、學(xué)課堂組織管理的互動(dòng)長(zhǎng)效機(jī)制。

3 改革階段成效

東北大學(xué)軟件學(xué)院軟件工程專業(yè)工程化實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)通過一年多的實(shí)施，改革的效果已經(jīng)逐漸凸顯出來，總體上已經(jīng)達(dá)到了改革的目的。

1）形成了相互銜接的實(shí)踐教學(xué)體系。

現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)體系以軟件工程專業(yè)本科教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃為基礎(chǔ)，按照由淺入深、由基本到綜合的規(guī)律合理安排實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，分段培養(yǎng)，形成相互銜接的實(shí)踐課程體系，更有利于提升學(xué)生的工程能力。

2）形成了軟件工程專業(yè)實(shí)踐課程考核體系。

各實(shí)踐課程形成統(tǒng)一的考核體系，各門課程可以在此考核體系基礎(chǔ)上根據(jù)自身課程特點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，形成整體統(tǒng)一、細(xì)節(jié)靈活的考核標(biāo)準(zhǔn)。

3）建立了校企協(xié)同的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

學(xué)院目前已經(jīng)同中軟國(guó)際、東軟睿道等公司建立合作關(guān)系，每年由企業(yè)選派優(yōu)秀的企業(yè)教師全程參與實(shí)踐課程的設(shè)置、講授等過程。截至目前，軟件工程專業(yè)涉及的6門實(shí)踐課已經(jīng)實(shí)現(xiàn)校企協(xié)同教學(xué)團(tuán)隊(duì)的組建，并已經(jīng)完成了1～2個(gè)輪次的教學(xué)工作。從學(xué)生的反饋情況來看，90%以上的學(xué)生認(rèn)為改革后的教學(xué)模式更有利于學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的提高，教學(xué)效果明顯提升。

4 結(jié) 語(yǔ)

學(xué)生通過實(shí)踐類課程的學(xué)習(xí)，其理論知識(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化，工程實(shí)踐能力顯著提高，創(chuàng)新性得到有效激發(fā)。從教學(xué)成果看，學(xué)生的綜合成績(jī)穩(wěn)步提升，學(xué)生對(duì)改革后實(shí)踐課程的評(píng)價(jià)顯著提高。由于改革的時(shí)間所限，還沒能夠?qū)⒈敬胃母锿暾卦谝粚脤W(xué)生的4年學(xué)習(xí)中貫徹實(shí)施，后續(xù)我們將繼續(xù)實(shí)施及改進(jìn)，為軟件工程的工程化實(shí)踐教學(xué)貢獻(xiàn)力量。