基于工程教育認證的《軟件工程》課程教學質量建設研究 

陳永++胡曉輝

摘要：工程教育專業認證是我國高等教育發展的趨勢。以蘭州交通大學計算機科學與技術專業《軟件工程》課程為例，按照工程教育專業認證的理念和方法進行了質量提升建設，從教學大綱規劃設計、課程教學能力培養目標、課程考核內容設置、課程持續改進等環節進行了分析。以上研究過程中形成的方法對于促進計算機科學與技術專業工程師人才培養和其它專業的工程教育專業認證具有一定借鑒意義。

關鍵詞關鍵詞：工程專業認證；軟件工程；教學方法；課程建設

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；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

工程教育專業認證在我國的快速發展，是社會對高等教育質量高度關注的必然結果，也是我國大力推進工業化進程，培養大量高素質、創新型科技人才的必然選擇。開展工程教育的目標是：構建中國工程教育質量監控體系，進一步提高工程教育質量。因此，我國推進高等工程教育改革，構建與國際接軌的高等工程教育新模式是高等教育發展的必由之路[12]。

《軟件工程》是計算機科學與技術專業的核心專業課程。軟件工程方法學是軟件行業從業人員要求掌握的基本專業技能。軟件工程是一門借鑒傳統工程開發的原則、方法來提高軟件開發效率，降低成本和改進軟件開發中的各種工具和技術的學科。《軟件工程》涉及管理科學、計算機科學、數學、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》課程的教學質量建設對于軟件人才培養具有重要意義。

1《軟件工程》課程開設情況

蘭州交通大學計算機科學與技術專業成立于1985年，2002年獲得碩士學位授予權，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，學科建設評價為優秀，2013年被評為甘肅省省級特色專業。經過近30年的建設發展，逐步建成了“國家級軟件技術基礎教學團隊”、十二五“國家級信息與控制工程綜合創新實驗中心”、“國家級計算機科學與技術實驗教學示范中心”、“交通信息類創新人才培養模式實驗區”、“國家級軌道交通信息與控制虛擬仿真實驗教學中心”，建設了“計算機科學與技術”一級學科碩士點和“計算機技術”工程碩士點。自計算機科學與技術專業成立以來，《軟件工程》課程一直伴隨著專業的發展不斷變化。目前《軟件工程》課程開設在第4學期，此外配套開設《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，中國工程教育專業認證協會受理了蘭州交通大學計算機科學與技術工程教育認證申請。本文正是在相關背景下，探索了基于工程教育專業認證的《軟件課程》教學內容改革等問題，以更好地提高課程建設質量，滿足工程教育專業認證的要求。

2基于工程教育專業認證的《軟件工程》課程建設

2.1課程大綱突顯畢業要求，明確課程目標

人才培養質量是高等教育質量的根本和基石，工程教育專業認證的核心理念是“以學生為中心”，目標圍繞學生培養而展開。專業培養目標和畢業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專業旨在培養能適應新時代信息技術發展需要，具備基本的科學人文素養、良好的職業道德與社會責任感，系統地掌握計算機科學理論、計算機軟硬件系統及應用知識、鐵路信息化技術基礎知識，在信息獲取、傳遞、處理及應用等方面具有合理的知識結構和較強的工程實踐能力的應用型高級專業人才。畢業生應具備計算機應用系統設計、實現、測試、維護和管理能力，具有自學、創新和團隊協作意識，能在企業、事業、技術、行政管理等部門勝任計算機及相關專業領域的研究、應用、開發、管理和教學等工作。

圍繞這一專業人才培養目標，《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和過程；③掌握軟件開發過程中軟件分析、設計和實現的方法與工具；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劃教學內容。

2.2課程教學能力培養目標

圍繞專業培養目標和畢業要求，《軟件工程》課程對應的能力培養目標有：①能正確表達一個復雜系統的解決方案；②能運用基本原理，綜合分析影響系統的多種因素，證實和評價解決方案的合理性；③熟悉計算機應用系統實現的基本方法，能夠遵循系統開發和工程化的基本要求進行相關操作。

在授課過程中，教學內容應緊密圍繞能力培養目標而展開。通過對蘭州交通大學計算機科學與技術專業2013級134人、計算機2014級143人進行跟班試驗，著力培養學生的工程化開發能力和職業素質，以期形成一個將理論基礎、實踐教學、工程實踐融為一體的整體化培養機制。

課堂教學中，在傳統的軟件工程基本理論講解的基礎上，圍繞能力培養目標設計教學內容與教學形式。例如，對于“能正確表達一個復雜系統的解決方案”的能力培養目標，通過典型案例，如“數學城市”、“食品安全追溯系統”、“互聯網+下三農經濟平臺設計與實現”等案例的講解，對多種方案的可行性進行研究，包括方案的技術可行性、操作可行性、經濟可行性、社會可行性等因素，讓學生學會思考復雜系統的解決方案。

為了正確表達復雜系統的解決方案，在教學活動中引入形式化系統建模設計和分析方法，以避免簡單自然語言描述復雜系統的不足。在教學活動中，引入B方法、Petri網、Z語言、自動機、EventB等形式化方法，從數學建模、建模仿真、建模分析等環節進行訓練，并采用案例式和數學思維相結合的教學方法，讓學生學會主動觀察、分析和解決復雜系統中存在的問題，逐步形成定量分析與定性分析相結合的抽象設計、分析能力。與傳統《軟件工程》課程的概念灌輸式教學相比，以能力培養為目標的教學活動可以顯著培養學生分析、解決問題的能力以及創新意識。

在蘭州交通大學的計算機科學與技術實踐課程設置中，既包括“軍訓與軍事理論”、“思想政治理論課社會實踐”等培養學生愛國情懷及人文素養的實踐課程，也包括“大型數據庫系統應用專題”、“Android開發技術”等培養學生動手能力和創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節，讓學生學會使用主流分析工具、測試技術和方法對系統實驗進行測試，并能合理分析和解釋實驗結果。如通過“網上書店”或“教務管理系統”等實踐項目，在編程實現過程中逐步應用軟件工程的設計方法，通過可行性研究、需求分析、總體設計、詳細設計、編碼測試等各個環節，對軟件工程理論產生更深刻的認識。

2.3課程考核內容覆蓋畢業要求能力指標點

按照工程教育專業認證的理念，為了實現畢業要求能力指標點，對學生的整個學習過程進行跟蹤評價。《軟件工程》理論課程考核形式主要為閉卷考試，考核內容從之前的簡單概念考核，轉變為對課程對應的畢業要求能力指標點的考核。考核內容圍繞“復雜系統的解決方案表示、綜合分析影響系統的多種因素和計算機應用系統實現的基本方法”而設計。題目形式主要為設計分析題，在命題過程中結合最新的科研技術，對學生的抽象、分析、設計能力進行考核。例如：美國約翰·霍普金斯大學科學家開發出一種“虛擬心臟系統”，能對心臟作出高精度的個性化模擬，可利用該技術建立的模型，對心臟病患者的病情進行評估，提前發現問題，幫助其遠離心律失常風險。該“虛擬心臟系統”首先對患者進行核磁共振成像，然后根據成像數據對其心電活動和心臟的幾何形狀作建模分析，并根據分析結果進行評估判斷處理。如果分析結果為正常數據，則打印出相應的評估報告；如果分析結果為失常數據，則提出心率失常診治計劃。試給出該“虛擬心臟系統”的軟件結構圖。通過上述創新性的題目，可避免對概念簡單的死記硬背，達到更加靈活地培養學生分析設計能力的目的。

2.4課程持續改進

工程教育專業認證有一個非常重要的理念是持續改進。一輪教學活動結束后，應對課程對于畢業要求的達成度進行評價分析，反思教學活動和內容，將評價結果系統地運用到課程教學的持續改進中[45]。持續改進，“持續”是連續的時間概念，說明改進不僅是在認證之后，而是在認證前就應實現教育教學以及管理理念的轉變，以促進學生能力的持續提升發展。持續改進的實現有助于建立有效的教學質量監控與反饋機制。

以蘭州交通大學計算機科學與技術專業《軟件工程》課程為例，采用試卷分析法對計算機科學與技術2013級134人、2014級143人的《軟件工程》試卷進行統計分析，達成度統計分析結果如表1所示。

從表1的分析中不難發現，通過2013級的《軟件工程》課程評價，發現學生對于工程化的設計方法掌握不足，于是在后續教學活動中，逐步引入情景式教學、案例教學、啟發式教學和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，對應的工程化設計方法掌握能力達成度從之前的0.24提升到0.31，達到了課程持續改進優化的目標。

3結語

工程教育認證制度是國際通行的工程教育質量保證制度，也是實現工程教育和工程師資格國際互認的重要基礎。本文以蘭州交通大學計算機科學與技術專業為例，針對《軟件工程》在工程教育專業認證中的教學質量建設等相關問題進行了分析與研究。工程教育專業認證對于高等學校人才培養具有重要意義。本文研究對于促進信息類人才培養質量的提高，以及其它相關專業的工程教育認證工作可起到一定參考作用。

參考文獻參考文獻：

[1]蔣宗禮.工程教育專業認證指標解讀[J].計算機教育，2008（12）：1013.

[2]趙海升，李兵，聶建胤，等.面向科研領域的軟件工程項目管理探究[J].軟件導刊，2016，15（1）：135137.

[3]陳雯柏，曹榮敏，吳細寶.面向專業認證的工程訓練模式與創新體系構建[J].計算機教育，2014（10）：4749.

[4]王玨，王霞.提高軍校軟件工程課程教學質量研究[J].計算機工程與科學，2014，36（1）：274276.

[5]趙楷，張琳琳，張振宇，等.基于CDIO的《軟件工程》實踐課程教學改革與探索[J].現代計算機，2012（9）：2932.

責任編輯（責任編輯：黃健）