面向新工科人才培養(yǎng)的軟件工程課程改革研究

康雁 李浩 柳青

摘 要：為了有效達(dá)到工程教育與新工科建設(shè)要求，對(duì)軟件工程課程進(jìn)行改革實(shí)踐研究，培養(yǎng)面向變化與未來(lái)發(fā)展的創(chuàng)新人才，從而滿足新技術(shù)、新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展人才需求。課程教學(xué)基于軟件產(chǎn)品構(gòu)建，融非技術(shù)類教學(xué)與技術(shù)類教學(xué)于一體，以解決非技術(shù)性教學(xué)難題。采用與華為合作的協(xié)同育人混合式教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境建設(shè)，探索大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)課程（Massive Open Online Courses，MOOC）學(xué)習(xí)方法。從軟件工程實(shí)際要求出發(fā)，逐步建設(shè)相關(guān)軟硬件環(huán)境，將開(kāi)發(fā)流程、文檔模板、評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)相融合形成實(shí)踐指導(dǎo)和評(píng)價(jià)方式，滿足學(xué)生求知、增能、成才需求。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革;新工科教育;工程認(rèn)證;軟件工程;能力培養(yǎng)

DOI：10. 11907/rjdk. 191990 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2020）002-0172-04

英標(biāo)：Exploration on the Reform of Software Engineering Course for New Engineering Talents Training

英作：KANG Yan1，LI Hao2，LIU Qing1

英單：（1.School of Software， Yunnan University;2.Department of Science and Technology， Yunnan University， Kunming 650091， China）

Abstract： The reform and practice of Software Engineering course is carried out for the aim of effectively meeting the requirements of engineering education and new engineering construction， cultivating innovative talents for change and future development， so as to meet the talent needs of new technologies， new economy and new industry development. The teaching of the course is based on the construction of software products and solves the non-technical teaching problems through integrating non-technical teaching with technical teaching. The reform， specifically， adopts the mode of mixed education of teaching plus cooperation with the Huawei Corporation， strengthens the construction of the practical teaching environment， and explores the MOOC （Massive Open Online Courses） learning method. We will gradually build the related software and hardware environments with the requirements of software engineering， and integrate the development processes， document templates， and evaluation criteria to form the practical guidance and evaluation methods so that the students can meet theirdemand for knowledge， ability， and talent.

Key Words： teaching reform; new engineering talent training; engineering certification; software engineering; ability training

0 引言

軟件工程課程是軟件工程專業(yè)核心必修課，內(nèi)容涵蓋現(xiàn)代軟件工程概念、方法和技術(shù)，涉及軟件過(guò)程、開(kāi)發(fā)管理、需求建模、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和測(cè)試維護(hù)等。面對(duì)不斷升級(jí)的軟件技術(shù)和日益增長(zhǎng)的社會(huì)需求，課程建設(shè)與改革從未止步。其中，不少課程結(jié)合MOOC進(jìn)行學(xué)習(xí)方法改革[1-5]。自2017年以來(lái)，各高校紛紛響應(yīng)教育部倡導(dǎo)的新工科建設(shè)與工程認(rèn)證[6-10]，結(jié)合自身特色進(jìn)行了各具特色的新工科建設(shè)規(guī)劃與方案實(shí)施，以完成創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)[11-13]，滿足學(xué)生求知、增能、成才需求。該課程有效融合了MOOC和新工科建設(shè)目標(biāo)，課程中強(qiáng)調(diào)軟件工程的根本性和永久性原則，關(guān)注軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性工程問(wèn)題求解，要求學(xué)生實(shí)踐迭代化開(kāi)發(fā)方法，進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目管理、開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)。以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向進(jìn)行以工程實(shí)踐為主的課程教學(xué)建設(shè)，以學(xué)生為本，分層次、多元化進(jìn)行實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。目標(biāo)是讓軟件工程專業(yè)的學(xué)生能夠獨(dú)立定義問(wèn)題、自主學(xué)習(xí)應(yīng)用知識(shí)、設(shè)計(jì)求解方案，熟練使用軟件工程流行的支撐工具，完成軟件工程生命周期相關(guān)任務(wù)。

云南大學(xué)軟件學(xué)院的軟件工程課程是軟件工程專業(yè)核心必修課，共3學(xué)分，54學(xué)時(shí)。課程開(kāi)設(shè)于2003年9月，授課學(xué)生數(shù)超過(guò)1 500人，經(jīng)歷了云南大學(xué)精品課程、云南省精品課程、教育部—英特爾精品課程、國(guó)家級(jí)精品資源共享課程、中國(guó)大學(xué)資源共享課程建設(shè)歷程，在師資隊(duì)伍、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)案例和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等方面進(jìn)行了大量積累。所在軟件工程專業(yè)獲得云南省卓越工程師項(xiàng)目和國(guó)家卓越工程師項(xiàng)目支持，課程結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)，注重培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)的工程人才。課程參考國(guó)際著名軟件工程英文教材[14]，在科學(xué)出版社完成軟件工程與需求工程教材出版[15-16]。與軟酷網(wǎng)合作進(jìn)行慕課資源建設(shè)，指導(dǎo)學(xué)生按組進(jìn)行軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，讓學(xué)生完整地體驗(yàn)軟件工程專業(yè)基礎(chǔ)理論，建立起軟件開(kāi)發(fā)工程概念、原則和習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作、談判溝通等能力。

1 現(xiàn)有問(wèn)題分析

軟件工程具有技術(shù)性和工程性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)生需要在實(shí)際“動(dòng)手做”和“真正練”中體會(huì)和掌握其思想和技術(shù)。原有課程教學(xué)中，學(xué)生很難理解抽象介紹的基本原理，與實(shí)際工程實(shí)踐要求差距明顯。在以往軟件工程教學(xué)中，課程實(shí)踐僅僅是提供一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目及相關(guān)文檔要求，缺少軟件工程的過(guò)程管理和環(huán)境支撐建設(shè);沒(méi)有開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生習(xí)慣性地采用非工程的方法，以突出個(gè)人技巧為主要目標(biāo)，軟件過(guò)程雜亂，因而很容易導(dǎo)致項(xiàng)目開(kāi)發(fā)失敗。因此，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，始終貫穿標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和支持工具，建立支持小組式開(kāi)發(fā)的軟件工程環(huán)境，為學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐提供有力支持。

2 成果導(dǎo)向教學(xué)流程改革

軟件工程課程目標(biāo)滿足新技術(shù)、新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展人才需求，培養(yǎng)面向變化與未來(lái)發(fā)展的創(chuàng)新人才。為了有效達(dá)到工程教育與新工科建設(shè)要求，課程教學(xué)基于軟件產(chǎn)品構(gòu)建，融非技術(shù)類教學(xué)與技術(shù)類教學(xué)于一體，以解決非技術(shù)性教學(xué)難題[17-20]。具體采用與華為合作的協(xié)同育人混合式教學(xué)，探索MOOC學(xué)習(xí)方法，課程評(píng)價(jià)改革。從軟件工程要求出發(fā)，逐步建設(shè)相關(guān)軟硬件環(huán)境，將開(kāi)發(fā)流程、文檔模板、評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)相融合形成實(shí)踐指導(dǎo)，滿足學(xué)生求知、增能、成才需求。

2.1 華為云合作協(xié)同育人混合式教學(xué)

依托華為云進(jìn)行軟件工程課程建設(shè)，開(kāi)展混合式教學(xué)改革，在教學(xué)中貫徹工程教育理念，與企業(yè)合作培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力?；谌A為云平臺(tái)進(jìn)行課程講授和交流，將理論與實(shí)踐有機(jī)銜接、學(xué)校與企業(yè)實(shí)時(shí)連接。依托華為云平臺(tái)，不斷建設(shè)實(shí)踐案例庫(kù)，完成實(shí)踐過(guò)程的支持服務(wù)，將基本原理、企業(yè)案例、關(guān)鍵技術(shù)與工具等有機(jī)結(jié)合，使得軟件工程基本知識(shí)和原則講授與軟件工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。在教學(xué)過(guò)程組織上，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合。采用基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，以一個(gè)典型的軟件開(kāi)發(fā)實(shí)例作為授課主線，在軟件工程方法論指導(dǎo)下，一步步完成系統(tǒng)需求挖掘、系統(tǒng)需求確定、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，以及系統(tǒng)有效性評(píng)估等開(kāi)發(fā)流程，并將軟件工程—能力成熟度模型（Capability Maturity Model Integration，CMMI）和項(xiàng)目管理等知識(shí)融合到項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，降低課程內(nèi)容的抽象性和難度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

利用面向軟件開(kāi)發(fā)者的云端開(kāi)發(fā)環(huán)境，支持在云端創(chuàng)建工作空間，在線編寫(xiě)代碼、智能提示、代碼調(diào)試、代碼檢視、代碼提交、配合代碼檢查并修改代碼缺陷、代碼片段（示例代碼）搜索等。軟件工程課程探索依托華為云的教學(xué)實(shí)踐模式，為學(xué)生提供實(shí)踐培訓(xùn)，推行工程教育模式，讓學(xué)生經(jīng)歷軟件工程各環(huán)節(jié)，建設(shè)高校產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目。課程秉承產(chǎn)教融合的發(fā)展理念，充分發(fā)揮華為云資源在軟件工程領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行信息交互和溝通合作，有效搭建教學(xué)合作的便捷通道。以企業(yè)崗位能力、素質(zhì)要求為目標(biāo)，將企業(yè)的職業(yè)道德和職業(yè)精神融入課程全過(guò)程，并在課程中加強(qiáng)企業(yè)所需的能力模塊學(xué)習(xí)，產(chǎn)教深度融合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)水平全面提升。課程堅(jiān)持校企合作、產(chǎn)教融合的理念，不斷健全校企合作項(xiàng)目建設(shè)，創(chuàng)新課程實(shí)踐模式。混合華為云，讓學(xué)生在CloudIDE中編寫(xiě)代碼，對(duì)代碼進(jìn)行在線管理，在線配合代碼檢查并修改代碼缺陷、搜索示例代碼等。根據(jù)華為云選擇的“技術(shù)?！鳖愋筒煌瑢W(xué)生可選擇不同“模板”，創(chuàng)建項(xiàng)目名稱，利用倉(cāng)庫(kù)地址擁有權(quán)限的代碼倉(cāng)庫(kù)，實(shí)踐配置管理中的代碼倉(cāng)庫(kù)，從代碼倉(cāng)庫(kù)中獲取具有權(quán)限的分支。按照企業(yè)人才培養(yǎng)方案實(shí)施授課指導(dǎo)，幫助學(xué)生提高實(shí)踐操作技能和專業(yè)知識(shí)水平。

邀請(qǐng)企業(yè)資深開(kāi)發(fā)人員開(kāi)展講座，并與學(xué)生進(jìn)行討論，學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)查閱以及與軟件企業(yè)人員的直接交流，體會(huì)當(dāng)前軟件工程業(yè)界的真實(shí)案例和最佳實(shí)踐。課程實(shí)踐讓學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐了解軟件生命周期模型，熟悉常見(jiàn)軟件過(guò)程模型，掌握需求分析、設(shè)計(jì)、測(cè)試等軟件開(kāi)發(fā)階段的常用工具與實(shí)用方法，體驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程，以及項(xiàng)目管理與質(zhì)量保證的工具和技術(shù)。以綜合應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，以學(xué)生為本，分層次、多元化培養(yǎng)，將課程與實(shí)踐緊密結(jié)合。

2.2 基于MOOC的課程建設(shè)

軟件工程課程基于MOOC突出“教”與“學(xué)”相結(jié)合，利用網(wǎng)絡(luò)課程和擴(kuò)展資源加強(qiáng)師生之間的交流和學(xué)生之間的協(xié)作，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣和實(shí)際項(xiàng)目需要進(jìn)行自主式學(xué)習(xí)。與軟件公司合作，充分利用公司的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和實(shí)用案例，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)積極地思考，以團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)行合作。通過(guò)軟件工程MOOC的教學(xué)活動(dòng)，驅(qū)動(dòng)教師以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和能力培養(yǎng)為主，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，進(jìn)行教育思想轉(zhuǎn)變的教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新。課程以啟發(fā)式教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)為主，采取提問(wèn)法、案例法、場(chǎng)景模擬法和小組討論法等方式培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新能力。慕課建設(shè)以每小節(jié)8～16分鐘講授軟件工程基本概念、原則與方法。對(duì)傳統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重新梳理，建設(shè)清單如表1所示。

2.3 課程評(píng)價(jià)改革

為了培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、團(tuán)隊(duì)合作、問(wèn)題解決能力以及創(chuàng)新能力，全面改造原課程的評(píng)價(jià)體制為總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)（20%）+期中評(píng)估（20%）+大作業(yè)（60%）。課程大作業(yè)要求學(xué)生以開(kāi)發(fā)小組形式協(xié)作完成軟件系統(tǒng)，建立階段性評(píng)審、產(chǎn)品發(fā)布和運(yùn)營(yíng)模式，進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程管理和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。針對(duì)大部分學(xué)生不擅長(zhǎng)主動(dòng)尋找問(wèn)題并提出自己獨(dú)到見(jiàn)解的現(xiàn)狀，大作業(yè)要求學(xué)生在系統(tǒng)環(huán)境下自主選擇問(wèn)題和創(chuàng)新性地提出問(wèn)題解決方案。從軟件工程要求出發(fā)，逐步建設(shè)相關(guān)軟硬件環(huán)境，將開(kāi)發(fā)流程、文檔模板、評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)融合在一起，改變學(xué)生以往突出個(gè)人技巧的雜亂過(guò)程。

通過(guò)大作業(yè)實(shí)踐要求學(xué)生具備以下能力：通過(guò)閱讀教材和資料，做好軟件開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備工作——自學(xué)能力;借助計(jì)算機(jī)以及學(xué)生所學(xué)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和數(shù)據(jù)庫(kù)原理，開(kāi)發(fā)一個(gè)項(xiàng)目——?jiǎng)邮帜芰蛯?duì)不確定事物決策時(shí)的首創(chuàng)精神與主動(dòng)積極性;能夠運(yùn)用軟件工程理論對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)進(jìn)行初步分析判斷——分析能力、系統(tǒng)思維能力;學(xué)會(huì)撰寫(xiě)各階段的文檔報(bào)告即遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提交各階段文檔——表達(dá)能力;對(duì)各自負(fù)責(zé)的模塊通過(guò)以前所學(xué)知識(shí)實(shí)現(xiàn)——設(shè)計(jì)能力;軟件開(kāi)發(fā)以小組為單位進(jìn)行，以小組成員合作方式實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目——團(tuán)隊(duì)合作能力;培養(yǎng)與提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)——實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度、主動(dòng)研究的探索精神。以項(xiàng)目為實(shí)施形式，以校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地為依托，最終落實(shí)CDIO的全部過(guò)程——工程實(shí)現(xiàn)、領(lǐng)導(dǎo)能力、企業(yè)管理能力和創(chuàng)新思維能力。

3 結(jié)語(yǔ)

軟件工程專業(yè)積極響應(yīng)教育部倡導(dǎo)的新工科建設(shè)，結(jié)合軟件工程課程特色，以軟件工程新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，進(jìn)行了課程改革。采用與華為合作的協(xié)同育人混合式教學(xué)，逐步建設(shè)一體化的軟硬件環(huán)境，為學(xué)生搭建平臺(tái)、創(chuàng)造機(jī)會(huì)、提供實(shí)踐教育。將開(kāi)發(fā)流程、文檔模板、評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)融合在一起形成實(shí)踐指導(dǎo)，探索MOOC學(xué)習(xí)方法，基于軟件產(chǎn)品構(gòu)建開(kāi)展教學(xué)，融非技術(shù)類教學(xué)與技術(shù)類教學(xué)于一體，建立成果導(dǎo)向的改革課程評(píng)價(jià)體系，最終滿足學(xué)生求知、增能、成才需求。

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（責(zé)任編輯：孫 娟）