面向工程化教育的軟件工程課程建設探討

摘 要：本文借鑒國內外高校先進的工程教育教學模式，分析了軟件工程課程建設的定位，并根據面向工程化教育認證目標進行了課程內容改革和實踐教學體系建設，對教學資源進行了研究和創新，對質量保證和持續改進機制進行了介紹。堅持以學生為中心，基于結果導向，突出了地方本科院校的應用型教學特色。

關鍵詞：軟件工程；工程化教育；課程建設

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A

Abstract：Based on the advanced teaching mode for engineering education in domestic and foreign universities，this paper analyzes the orientation of course construction for software engineering.According to the certification target of engineering education，the course content reform and the practice teaching system construction are carried out，the teaching resources are studied and innovated，and the quality assurance and continuous improvement mechanism are introduced.The application-oriented teaching characteristics of local universities are highlighted by insisting on student-centered and outcome-based education.

Keywords：software engineering；engineering education；course construction

1 引言（Introduction）

針對20世紀60年代“軟件危機”的爆發，1968年在德國Garmisch由NATO（北大西洋公約組織）召開的學術會議上，當Feitz Bauer首先提出了“軟件工程”概念后，軟件工程作為一門學科迅速發展起來。它以提高軟件質量，降低開發成本為目的，將系統化、規范化、度量化的工程學方法應用于軟件的開發、運行和維護的過程中，使軟件成為信息時代最大產業之一[1]。特別是近年來，軟件產業已經成為世界各國在新一輪國際競爭中最熱的焦點和戰略制高點。

從根本上講，軟件產業的競爭就是人才的競爭，軟件企業最需要的是真正能夠很好實踐軟件工程的專門人才。因此，針對軟件工程這類注重能力培養的工科應用型專業，要解決人才需求的難題，培養出具有較強實踐能力的人才，更是需要“以本為本”，緊跟時代，面向社會，堅守課堂教學改革的主戰場，引入“做中學”“CDIO”等工程教育理念，深化產教融合，推進軟件工程本科專業人才的培養。

工程教育在我國的快速發展，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[2]。在大力推進工程教育認證工作的大背景下，從事計算機專業教學的學者們紛紛就基于工程教育的計算機專業人才培養模式進行了研究與探討。其中，有代表性的論著有：張寧詳細地分析了當前國家通過工程教育專業認證對計算機專業教育所期望達到的目標，系統地介紹了其大學計算機專業通過工程教育認證相關改革舉措，并根據工程教育認證目標對計算機專業教育的發展提出了一些建議[3]。同時，李玲玲、夏欣和劉靜等也分別討論了在工程教育認證背景下，如何制定面向特定應用領域和普通地方高校的計算機專業人才的培養目標和制度等問題[4，5]。

本文依據《工程教育認證標準》《計算機類專業教學質量國家標準》，參照教指委發布的相關專業規范，通過系統規劃、協同研究、分步實施，研究面向工程化教育的軟件工程課程的重構與優化。從理論層面瞄準復雜工程問題，以解決軟件工程專業的復雜工程問題為主線，按照“典型問題—所需能力—知識單元—課程體系—課程（群）”的思路，以OBE為導向，從操作層面針對課程內容和資源進行優化，從實踐層面采取多種教育教學方式，開展課程的改革探索。

2 課程開設情況（Course settings）

泰山學院軟件工程專業于2003年經教育部批準設立，2004年開始招生，是山東省繼山東大學之后第二所開設該專業的高校。目前本專業主要分為普通軟件工程和軟件服務外包兩個培養方向，2014年秋季新增春季高考招生方向。經過十余年的探索與建設，本專業取得了豐碩的成果，2006年至2014年《數據結構》《數據庫系統概論》《軟件工程》《操作系統》《編譯原理》《計算機網絡技術》等六門軟件工程專業主干課程被評為山東省高等學校精品課程，2007年“軟件工程學科”被確定為泰山學院唯一重點實驗室培養對象，2010年軟件工程專業被確定為“山東省高等學校特色專業”，2011年被確定為“山東省企校合作培養人才先進單位”、軟件工程教學團隊為泰山學院優秀教學團隊，2013年被確定為“教育部‘本科教學工程地方高校第一批本科專業綜合改革試點”項目和“山東省高等學校省級卓越工程師教育培養計劃試點專業”。這為本專業下一步建設和發展、探索應用型人才培養的改革實踐奠定了堅實基礎。目前本專業正在積極籌備申報國家工程教育專業認證。在這樣的背景下，本文探索了軟件工程課程教學內容改革和實踐教學體系構建等問題，以便更好地提高課程建設質量，滿足工程教育專業認證的要求[6]。

3 教學內容（Course content）

自軟件工程專業成立以來，軟件工程課程體系也在伴隨著專業的發展與時俱進。目前軟件工程課程開設在第五學期，其中理論課程學時32學時，配套實踐學時16學時。

軟件工程是從工程學的角度出發，研究開發大型軟件生產過程的工序化、標準化，并對整個流程如何實行科學化、數量化的管理和控制。主要研究幾種常用軟件開發模型的階段劃分、各階段的目標、任務、方法、質量控制與管理等問題。就所研究的問題而言，從需求分析、軟件設計到系統實現，從軟件測試到軟件維護，從過程管理到質量控制等，都離不開數據結構和數據庫知識的支持。反過來，掌握了軟件工程知識，對開發設計操作系統、應用數據庫系統、編譯系統等都有很強的指導意義。

課程堅持“以學生為本，以社會、企業人才需求為導向，以學生將來可持續發展為落腳點，以提高教學質量為生命線”的基本理念，針對軟件工程課程的內容特點，我們認真分析了以往課程教學存在的問題，深入研究了教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會出版的《高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規范》相關內容，大膽改革課程體系和教學內容，積極探索理論和實踐教學模式，建立科學的內容體系，在先進性、系統性和實踐性上下功夫。既考慮課程的基礎理論性，又突顯實踐性、技術性實踐教學特征，更兼顧教學內容的基礎性和前瞻性，同時又體現實用性和創新性，教學過程切忌空洞的理論灌輸，必須堅持理論與實踐并重的教學原則，將軟件工程的理論、方法和實踐結合起來，采取循序漸進的案例式教學，通過項目驅動教學模式激發學生的學習積極性和主動性。把被動的教學方式變為主動探索的教學方式，構筑教學互動平臺，增強學生的動手能力和實踐經驗。

課程強調基本概念及以概念貫穿軟件工程知識體系，在“知其然，知其所以然”的引導式教學中激發學生的學習興趣和熱情。興趣是最好的老師，在軟件工程教學中，通過生動地剖析基本概念，并以基本概念貫穿軟件工程知識體系的方式組織教學內容，讓學生深入理解基本概念背后的深刻內涵和所起的作用，并讓學生系統地掌握各知識點之間的邏輯關系，在“知其然，知其所以然”引導式教學中鼓勵學生主動地分析問題、提出問題和解決問題，激發學生的主動學習興趣和熱情。

軟件工程課程的體系設計遵循教育教學規律和學生成長成才規律和專業人才培養的要求，充分考慮軟件企業對人才培養規格的要求，構造了“理論教學、實踐教學、企業實訓”的“3+1”人才培養模式，將課程體系劃分為：基礎部分（結構化軟件工程）、提高部分（面向對象系統分析與設計）、拓展部分（軟件體系結構）三大環節。

4 實踐教學體系建設（Practice teaching system

construction）

軟件工程教學實踐是關鍵。我們重新構建了軟件工程實驗教學體系，面向工程化教學特點，引入項目驅動模式，以習促學，實驗教學與課堂教學同步進行。

基于項目驅動的軟件工程教學強調以學生為教學主體，在教學中必須對學生進行有效的組織?？紤]學生已有知識和能力在求解問題時的局限，采用以小組為單位的學習組織結構是一種理想的選擇。小組學習方式也為學生搭建了團隊工作的平臺，對學生的團隊溝通訓練非常有幫助。

教學輔助資源的準備是保證良好教學效果的關鍵?；陧椖框寗拥能浖こ探虒W需要準備的教學資源包括：課程實例、需要求解的問題集、軟件項目、軟件開發教學平臺、學生自主學習工具、教學參考資料等。

在課程教學中，相應的上課學生規模需要控制在一定范圍內，否則影響教學效果?！败浖こ獭闭n堂規?？刂圃?0—80人，要求學生組成項目小組（一般由3—6人組成），每組選出一個負責人，并在教師的指導下，由各小組負責人組織小組成員一起完成具體的軟件工程實驗課題，并要求進行課堂實驗報告和按照相應的軟件工程規范書寫詳細的課程實驗總結報告，其中包括：項目開發計劃、軟件需求說明書、概要設計說明書、詳細設計說明書、測試分析報告和項目開發總結報告等六部分。通過學生組成小組進行軟件開發，讓他們在實踐中理解軟件過程的意義和作用，培養他們軟件項目管理的意識和能力[7]。

軟件工程課程教學需要信息技術手段的支持，包括多媒體教學設備，計算機和網絡實驗環境，學生一人一機，教師和學生的機器聯網，教學效果明顯改善。充分利用先進的交互式網絡多媒體教學手段，加強學生對軟件工程知識的理解和掌握，通過擴展的知識，培養學生的創新能力。課上講授的重要知識點制作了PPT和相應的動畫，利用多媒體動態展示知識點，幫助學生理解軟件工程知識。必要時輔以板書，并跟學生交互討論。網絡教學平臺是課堂教學的延伸，是第二課堂。有多媒體演示講稿、重要部分的視頻、經典的習題、有詳細到知識點的課程導航等豐富的教學資源。擴展的網絡教學，及時解決學生的困惑，幫助學生加深對課堂教學內容的理解，擴展相關知識，提高學習興趣和主動性。有利于素質教育和創新能力的培養，在實際教學應用中顯著提高了教學質量和教學效率。

注重持續改進，建立學生的課程成績評定標準，基本原則是評價軟件工程方法的采用（怎么做的），而不是最終的軟件產品（做的什么），主要的評價指標是團隊參與能力、軟件開發過程的應用能力、綜合利用所學知識的能力等，分階段采用多種評價體系進行綜合考核。

項目驅動式教學是一種逆向教學方法，即從問題出發學習知識，而不是學了知識再去解決問題，提高了學生學習的目的性和學習的興趣。在課程作業方面，突破傳統教學法的單一作業形式，增加了課堂報告、小論文、課堂討論發言、技術文檔編寫、軟件設計、小組組織和管理計劃、技術評審等多種形式的課程作業，以及網上學習知識自測系統的使用。

在課程考試方面，同樣進行了分項考核，學生的課程成績是一個綜合的評價，而不是一次的書面考試決定。為了調動學生學習的積極性，避免學生在學習中不求甚解，死記硬背應付考試的現象，我們對考試形式作了調整，將理論學習、實踐過程和參與過程全部納入考核范圍。課程成績由平時成績（30%）和期末考試成績（70%）兩大部分組成；平時成績又包括項目參與、工作態度，出勤情況，個人工作質和量，團結協作精神等?？荚囆问降母母铮康氖羌ぐl學生自主學習實踐的積極性，培養學生分析問題、解決問題的能力，全面鍛煉學生的團隊協作、談判溝通、適應發展等能力，達到培養現代軟件工程師素養和能力專業目標。

在此基礎上，本課程進一步整體規劃與實施驗證性實驗、設計性實驗、實訓和實習，展開培養過程。通過同步安排在專業課程中的驗證性實驗鞏固和加深學生對于特定理論知識點的理解程度；通過設計性實驗循序漸進地對學生構思、設計、實施和操作的能力加以強化；通過與企業共同設計實施的實訓課程培養學生的綜合能力；為培養學生的工程創新思維和創新能力，工程能力訓練體系中還引入了面向問題的教學模式、案例驅動的教學模式、開放性實驗模式和學生創新小組模式等創新型實踐教學方法，通過為期半年的全時制實習使學生體驗業界氛圍和一線開發人員的工作環境，并進一步鍛煉其工程能力。

5 資源建設（Resource construction）

我們始終認為軟件工程課程教學不是空洞地傳授教條，而要要求學生按照軟件工程的基本原理，結合項目的具體情況進行實踐。教學中力圖將教師的實踐經驗傳授給學生；通過實踐融會、滲透理論概念和思想。依據此理念，對教材、實習環境、擴展性資料等方面做出認真審慎的選擇，取得了良好的效果。

5.1 教材使用與建設

軟件工程教材的選用遵循課程群教材選用原則，課程教材優先選用國外先進的、獲得國家級、省部級或公認水平較高的較新教材，并鼓勵教師自編補充教材、實驗指導和習題集等資料。針對不同專業對該課程的不同要求，要求教學的核心內容進行優化、協調統一，但是教材靈活選擇，強調自編資料在教學中的作用。近幾年來，電子商務專業選擇了外文的《軟件工程—實踐者的研究方法》為教材，計算機科學與技術專業選擇了《Software Engineering Theory and Practice》為教材，而軟件工程專業使用了《實用軟件工程》為教材，為保證通過該課程的學習，使學生具備工程意識、掌握工程方法、遵循工程標準，同時又編寫了《軟件工程實驗指導》《軟件工程案例分析》和《軟件工程標準匯編》等資料。

5.2 學生自主學習的擴充性資料

（1）為了拓寬學生知識面，培養國際化復合型人才，為學生提供了以下案例：圖書館自動化系統分析、ATM系統（建立對象模型）、PDA網上銷售系統、汽車配件公司業務管理信息系統。

（2）計算機輔助教學系統。

（3）ISO/IEEE軟件工程國際標準和《GB/T11457：軟件工程術語》《GB/T15532：計算機軟件單元測試》《GB/T 8567-2006計算機軟件文檔編制規范》等國家標準。

（4）軟件工程試題庫。

（5）國內外學者最新的學術專著、論文等。

5.3 網絡教學環境

提供一個綜合性的軟件工程網站，專門提供大量有價值的資源。在多年來教學實踐和改革的基礎上開發出具有仿真性、交互性和實踐性的網絡課程，內容豐富、深度合適，系統地豐富和補充課堂教學內容，保持網絡課程內容的新穎性，緊跟時代發展，具體包括：教學大綱：主要包括課程簡介、教學內容、作業與實驗、考試要求、教材等內容；教學計劃介紹軟件工程課程整體教學的內容的選取，時間進度、學時的安排，介紹每個章節的學習目標、知識點、重點、難點、要求。讓學生對軟件工程課程有一個完整的了解；課堂教學：包括全部教學內容的電子教案及課件，內容豐富，便于學生網上在線學習；課堂錄像：課程錄像包括典型課程教學的完整錄像。

5.4 進一步的資料建設

軟件工程課程是概論性質的課程，講述的內容涵蓋面廣，但是在課堂上的講授深度不夠，各章節內容都需要學生在課下學習補充，所以在專業資料室中，要補充完善該課程體系下的相關書籍，包括面向對象系統分析與設計、設計模式、體系結構、軟件項目管理、軟件測試等內容。同時，完善現有的自編資料，在課程建設期間正式出版并推廣使用。

6 質量保障（Quality assurance）

針對地方本科院校師資力量相對不足的實際情況，與企業進行深度融合。并通過企業文化的融入，培養學生的職業素養和專業學習興趣，實現教書育人和實踐育才的同步。通過“企業進學校，學校進企業”的雙進措施，將企業項目引入課堂教學、企業工程師進行項目實訓、企業高級工程師兼任專業教師，學生到企業實習培訓提高實踐動手能力，教師深入企業一線鍛煉，積累實踐經驗，提高工程教學能力。

建構基于多元主體參與的評估體系，共建課程質量評價體系，落實持續改進機制，共建共享校企資源池。學生是工程教育質量保障和持續改進的受益者和關系人，面向工程化教育就要“以學生為中心”，對學生實施個性化培養，培養創新創業素養。

7 結論（Conclusion）

教學質量是學校立足之本，生存之道，而影響教學質量最關鍵的因素就是課程建設。近幾年通過教學模式的研究，以及校企共建的經驗總結，形成了保障學生動手能力優勢的教學模式與實踐教學體系，形成“課堂、課題、企業”三種層次的課程建設體系，以學生為主體的開放式教學，以團隊為主體的體現目標、場景、角色等內容要素的項目化教學形式，明確了教學目標，提高了學生的興趣度。繼續堅持本科生教育的主體地位，深化工程化教育理念，完善課程體系是我們未來努力的方向。

參考文獻（References）

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作者簡介：

白學明（1981-），男，碩士，講師.研究領域：軟件工程.