新工科背景下的軟件工程實踐課程教學改革

趙軍霞，焦 鉻，張 劍

（衡陽師范學院 計算機科學與技術學院，湖南 衡陽 421002）

0 引言

新技術、新產業以及新經濟發展需要大量的新型工科人才作支柱，因此在新工科背景下培養的科技人才必須有能力主動適應社會的發展變化。2016年提出新工科之后，2017年相繼形成了新工科的“三部曲”，即2月達成“復旦共識”[1]，4月提出天大行動[2]，6月發布北京指南[3]。新工科的“新”主要體現在工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量和分類發展的新體系[4]。從5個“新”可以看出新工科是為迎接第四次工業革命做好人才儲備，培養能適應新技術、新產品、新業態和新模式的新工科人才，這就需要高校面向未來布局新工科建設。軟件工程專業作為新興工科專業，也具有被納入新工科的建設范疇。

高校軟件工程課程教學中特別注重理論知識的講授，而忽略實踐教學環節，導致學生動手實踐能力普遍不足。當務之急，高校實行新工科建設的主要內容之一是培養出大量實踐能力強的新工科人才。新工科建設給軟件工程課程實踐教學提出了明確和清晰的要求，即從新工科人才培養的角度出發，為提升學生的工程實踐和創新能力、提高工程素養作出貢獻[5]。

1 軟件工程實踐課程發展現狀分析

當前，高校軟件工程實踐教學主要采用團隊協作的方式，任課老師作為指導老師，教學流程如下：由學生自由組隊；任課老師提供實踐課程所須做的系統或者小游戲的題目，由學生任意選擇一個；學生根據老師給定的任務和要求開始分組進行軟件開發實踐；最后由老師評分。整個流程如圖1所示。

從上述可以看出當前軟件工程實踐教學存在以下不足。

（1）參與軟件開發人員的局限性。參與對象只有學生和老師，導致在整個實踐過程中老師的指導起關鍵作用，但是畢竟是大班教學，任課教師的精力有限，無法做到密切關注每個團隊，因此效果不理想。

（2）實踐教學內容不夠新穎，不具有創新性，很難做到與時俱進。一方面課內的實驗課程指導書一般都是任課教師根據已有的教學大綱和教學內容親自編寫的，這樣的指導書局限性很大，創新不足，沒有與時俱進，不能充分培養學生的實踐能力，也不能激發學生主動學習的積極性，更不能激發學生的創造性；另一方面，對于后期的課外大型實踐課，要完成實踐要求學生綜合運用多門課程的知識，這對很多基礎薄弱的學生來說基本上是達不到的。

圖1 傳統軟件工程實踐教學流程及不足

（3）獲取資源的渠道單一有限。大多數學生是從任課教師那里獲得實踐資料，從其他渠道獲得有關的資料非常困難。

（4）注重編程，忽略文檔編寫的環節。學生的課程實踐更多關心的是編程，是否通過編程可以將一個軟件或者一個系統開發出來，而忽略了在軟件開發各個階段的文檔編寫。很多學生認為“軟件=程序”，這種觀點是錯誤的。完整的定義是“軟件=程序+數據+文檔”。所以不能忽視文檔編寫的重要性，因其對后期的維護有至關重要的作用。

（5）整個過程下來并未起到團隊合作的作用。學生之間雖然是自由組成團隊，可是成員之間缺少溝通。每個人只負責自己的任務，并且也是根據自己的理解完成負責的任務，這樣就會出現軟件開發過程前后不一致，編程與文檔之間出現脫節。每個人的能力并未得到鍛煉，不具有團隊合作的優勢。

2 新工科背景下軟件工程課程實踐教學改革方案

為了解決傳統實踐教學的不足，根據新工科對軟件人才的需求，我們從軟件工程的培養目標、教學策略、考核方式等方面改進傳統的教學。

2.1 深化軟件工程專業的培養目標

由于全球軟件技術的飛速發展，軟件產業已是一項反映國家綜合國力的戰略性產業。計算機軟件與我們的日常生活緊密聯系，如網絡教學、移動辦公等，此專業的發展前景很廣，企業對軟件專業的人才需求量大，且逐年上升。良好的綜合素質以及扎實的專業知識是企業引進人才的前提。因此，在制定軟件工程專業的培養目標時，要考慮企業的實際需求，密切關注新工科軟件工程人才的專業能力培養，提升新工科軟件工程人才的應用實踐能力，還要重視新工科軟件人才的綜合素質培養。

人才培養目標應該聯系實際，真正做到利于學生就業，而不僅僅是對理論知識的追求，要理論聯系實踐。將人才培養目標明確規定為培養知識、實踐、創新、創業綜合兼顧的高素質人才，充分利用學校與企業、科研單位等多種不同教學環境和教學資源以及在人才培養方面的各自優勢，將課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗、實踐能力為主的生產科研實踐有機結合[6]。無論是培養目標的制訂，還是課堂授課，都要做到面向學生，因材施教。學生應是人才培養的主體，要將“學生是由老師教出來”的觀念轉變為“學生是在老師的指導下自己通過實踐，自學成才”。現階段企業選拔人才對本科生的要求是具備專業知識、專業實踐能力、自主學習的潛力、團隊合作的能力等綜合素養。所以新工科下的軟件工程專業的培養目標除了要有過硬的專業能力，還要有較強的綜合素質，新工科人才培養需要兼顧專業教育和通識教育。在制訂整個培養目標時需要考慮的因素如圖2所示。

圖2 制訂培養目標需要考慮的因素

2.2 改變軟件工程課程實踐教學策略

理論知識對實踐是至關重要的，因此要想改變課程實踐的教學策略，軟件工程的理論課也是一個需要考慮的問題。在具體的改革中，需要做到“有扎實的理論知識、做項目鞏固理論知識、交流會探討項目問題、講座開闊眼界、論文作為結課支撐”。整個教學策略改革如圖3所示。

（1）扎實的理論知識。目前軟件工程的教材種類繁多，內容陳舊，不能反映最新的理論知識。所以任課老師不能任由教材發揮，而是根據自身專業素養將軟件工程的理論知識進行切分，做到有目的的教學。將現有的教材內容切分為軟件工程與軟件過程、傳統軟件工程、面向對象基礎及UML建模語言、軟件項目管理等4塊知識[7]。這樣有利于精簡教學內容，舍棄陳舊知識，增加實踐課時。

（2）做項目鞏固理論知識。做項目是鞏固理論知識最有效的手段，任課老師可以模仿公司作項目的場景。將學生分組作為項目組，組中成員都有各自的崗位，如項目負責人、系統分析員、開發工程師、測試工程師、文檔人員等不同的角色，采取項目組長負責制度。項目選題由學生定或老師給出參考題目，之后由項目負責人帶領團隊做項目。確保每位學生對項目理解透徹，并且都動手實踐。

（3）交流會探討項目問題。全班所有項目的人員坐在一起開交流會。每個小組上交項目開發的總結報告。然后每組進行演示與答辯，在此過程中由其他組提問并且打分，交流做項目心得，最后老師總結，選出優秀項目進行表揚和嘉獎。

（4）講座開闊眼界。為了補充教材內容的缺陷，引入講座。邀請既有深厚軟件工程理論素養，又有豐富的軟件開發實踐的專家學者進行講座。

圖3 教學策略改革

（5）提交論文。每位學生寫一篇關于軟件開發的論文，在論文中要體現學生對軟件開發過程及方法的掌握，也可以談談作項目期間的心得，目的是提高學生的研究能力及總結能力。在寫論文期間學生勢必會大量查閱資料，這樣不僅可以開拓學生的眼界，并且可以掌握寫論文的基本方法，為下一步撰寫畢業論文及早積攢經驗。

2.3 采取多樣化的軟件工程課程實踐考核方式

每個人都希望自己所做的工作能夠得到評價，同樣的學習也需要評價，對學生學習成果的考核就是對學生學習評價的方式之一。通過考核可以有效地發現學生理論知識掌握的不足，以及操作技能和實踐能力的不足。考核會使學生對所學知識或者實踐引起重視，從而集中精力提高理論課的成績或者是專業技能。我們從學生本身的多樣性出發制定多種考核方式。

就軟件工程這門課來說，涉及計算機科學、工程科學、管理科學、數學等多學科，研究的范圍廣。不同的學生教育背景不同，多年來學習知識的廣度和深度都不是不同的，包括所學知識的多少、獲得知識的渠道、投入的時間以及每個人的領悟能力等。因此面對不同的問題每個學生的考慮思路、解決方法等都不同，因此只按照一種考核方式未免單一，缺乏合理性，故考核方式應做到多樣化、人性化、科學化。整個課程的考核比例如圖4所示。課程設計是工程教育中最重要的實踐教學內容，可以將課程設計的考核分為文檔編寫、演示、答辯3種。

圖4 整個課程的考核標準

（1）文檔編寫的目的是讓學生了解開發一款軟件并不僅僅是編程，讓學生知道文檔編寫的重要性，并且文檔編寫對寫畢業論文起到一個練習的作用。由于軟件開發是分階段進行的，需要編寫的文檔有可行性研究報告、需求分析說明說書、概要設計、詳細設計說明書、編碼和測試報告等。整個小組首先進行討論，每一個文檔由小組內某一位同學負責編寫并報告，這樣可對某一位學生具體地進行考核。

（2）演示這一環節能做到考核每一個人，由小組內的每個人負責軟件的一小部分實現，之后進行演示，然后進行考核。最后小組討論將整個軟件集成，達到整體的演示。

（3）答辯是對整個小組進行考核。在這里可以有代表地選擇每個組的組長或者邀請教師作為評委，然后整個組進行答辯。以提問的方式考核小組的每一位成員，使整個小組的每一位學生都能夠理解并答辯。

課程設計最后的成績評定由這3方面加權得到，這樣就做到了對每個學生動手能力的真正監督，如果有某位學生不懂，那就讓所在組的其他成員對其進行幫助。

3 結語

隨著軟件產業的日新月異和經濟社會的發展，軟件工程課程對應的課程實踐教學在培養體系和培養方案上要緊跟社會發展的步伐，所以對目前課程實踐教學必須改革。在新工科建設背景下，我們對軟件工程的課程實踐教學進行了一系列探索，這些措施已在衡陽師范學院的軟件工程專業開展了教學實踐，取得了較好的效果，在今后的教學過程中將持續改進，進一步提升軟件工程專業人才培養水平，為社會培養更多高素質人才。