基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的軟件工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程群改革探索與實(shí)踐

巫湘林，陳醒基，曾霖，黃華升

(賀州學(xué)院人工智能學(xué)院，廣西 賀州 542899)

0 引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)主要包括學(xué)生、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、持續(xù)改進(jìn)、課程、學(xué)校支持等多個(gè)方面[1]，是高等教育本科工程類專業(yè)開展的一種合格評(píng)價(jià)。工程教育專業(yè)認(rèn)證為推動(dòng)高校專業(yè)建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量指明了新的方向，也是工程教育改革的必然要求。通過工程教育專業(yè)認(rèn)證可以促進(jìn)本專業(yè)持續(xù)改進(jìn)，增強(qiáng)專業(yè)的社會(huì)影響力[2-3]。以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等為代表的信息技術(shù)興起，快速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，對(duì)軟件工程人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)與解決實(shí)際工程問題能力的要求也逐漸提高[4]，培養(yǎng)創(chuàng)新型、實(shí)踐型人才已成為地方本科院校的核心任務(wù)。軟件工程專業(yè)屬于計(jì)算機(jī)類專業(yè)，其中的實(shí)驗(yàn)課程群是軟件工程專業(yè)學(xué)生需要掌握的核心課程，為將來解決實(shí)際復(fù)雜工程問題打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在此環(huán)境下，軟件工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程群的改革被提升到了一個(gè)重要的位置。

1 工程教育存在的問題

隨著我國正式成為工程教育“華盛頓協(xié)議”第18個(gè)成員國后，標(biāo)志著我國工程教育真正融入世界工程教育[5-6]。但也應(yīng)當(dāng)看到，我國高等工程教育在各高校紛紛推行，工程教育在卓越人才培養(yǎng)方面仍然表現(xiàn)出一些問題：

1）一是理念不適應(yīng)。在倡導(dǎo)工程教育專業(yè)認(rèn)證后，教師依然采用傳統(tǒng)的方法培養(yǎng)人才，導(dǎo)致工程教育理念與社會(huì)人才需求不適應(yīng)。以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的工程教育專業(yè)認(rèn)證理念沒有貫徹執(zhí)行，學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)理念沒有融入人才培養(yǎng)過程，這些情況將導(dǎo)致學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)與自主構(gòu)建知識(shí)體系的能力。

2）培養(yǎng)模式不適應(yīng)。信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶來了一系列的顛覆性技術(shù)，這些技術(shù)使用促進(jìn)了學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)場地、學(xué)習(xí)模式的改變[7]。由此帶來了教學(xué)方法與模式，教師的需求與要求等的不適應(yīng)。

3）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不完善。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、案例引導(dǎo)與翻轉(zhuǎn)課堂等面向工程的教學(xué)方法引入到課堂時(shí)，符合軟件工程專業(yè)大學(xué)生個(gè)性化特點(diǎn)學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與教學(xué)資源的缺失，成為實(shí)施新的教學(xué)方法主要阻礙因素。

4）缺少有效正確的人才培養(yǎng)評(píng)價(jià)機(jī)制，人才培養(yǎng)目標(biāo)要求與反饋不匹配，無法達(dá)成持續(xù)改進(jìn)的目標(biāo)。

2 基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)課程群改革與實(shí)踐

針對(duì)基于工程教育的創(chuàng)新型、卓越軟件工程人才培養(yǎng)目標(biāo),根據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程的自身特點(diǎn)，分析當(dāng)前軟件工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況，改變以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式，堅(jiān)持以“學(xué)生為中心”的理念，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與動(dòng)手能力。工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)與軟件工程實(shí)驗(yàn)課程群對(duì)標(biāo)，如圖1所示。對(duì)標(biāo)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的畢業(yè)要求，統(tǒng)籌規(guī)劃各類實(shí)驗(yàn)課程，從教學(xué)影響因素、教學(xué)思路、教學(xué)方法等多方面進(jìn)行研究，提出一套切實(shí)可行的改革方案。

圖1 工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的畢業(yè)要求與實(shí)驗(yàn)課程群對(duì)標(biāo)

2.1 實(shí)驗(yàn)課程群分析

當(dāng)前軟件工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程群教學(xué)主要分為3個(gè)階段。

第1階段，在大一學(xué)習(xí)過程中，以C語言為基本實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生對(duì)編程有基本的認(rèn)識(shí)，掌握結(jié)構(gòu)化編程思想以及程序設(shè)計(jì)原理。同時(shí)包括電路分析、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生掌握以編程為主要的實(shí)驗(yàn)課程后，還兼顧相關(guān)計(jì)算機(jī)其他實(shí)驗(yàn)課程，擴(kuò)展對(duì)軟件工程專業(yè)的理解。

第2階段，在大二與大三的學(xué)習(xí)過程中，實(shí)驗(yàn)課程主要有C++語言、Java語言、數(shù)據(jù)庫、算法設(shè)計(jì)等課程。這些課程以培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)應(yīng)用能力，在掌握C語言知識(shí)后，不斷加深理論知識(shí)的理解以及強(qiáng)化學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

第3階段，在大三與大四的學(xué)習(xí)過程中，實(shí)驗(yàn)課程主要包括Web 開發(fā)課程、小型/大型信息系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)等為主的實(shí)踐課程，最后進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過程。通過這些實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐項(xiàng)目，在加強(qiáng)對(duì)軟件工程專業(yè)相關(guān)知識(shí)理解的基礎(chǔ)上，學(xué)生具備了初步的軟件開發(fā)能力。

2.2 改革線路

針對(duì)地方高校軟件工程人才培養(yǎng)存在教學(xué)理念和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不適應(yīng)、教學(xué)平臺(tái)缺失、教學(xué)評(píng)價(jià)不科學(xué)等問題，根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)課程群教學(xué)主要經(jīng)歷3個(gè)階段，以工程教育專業(yè)認(rèn)證為指導(dǎo)，從校企協(xié)同、課程思政、教師隊(duì)伍、實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、持續(xù)改進(jìn)六個(gè)方面共同推動(dòng)實(shí)驗(yàn)課程群改革，形成實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)方案。

1）校企協(xié)同與工程教育專業(yè)認(rèn)證相融合，完善實(shí)驗(yàn)課程群體系。本項(xiàng)目依托甲骨文OAEC 人才產(chǎn)業(yè)基地賀州學(xué)院中心、華為ICT學(xué)院、廣州粵嵌科技有限公司與賀州學(xué)院共建的眾創(chuàng)空間等平臺(tái)，引入工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，探索校企協(xié)同與工程教育專業(yè)認(rèn)證的契合點(diǎn)。共同制定實(shí)驗(yàn)課程群的課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)方法、考核與成績?cè)u(píng)定方式、課程評(píng)價(jià)等內(nèi)容。通過引入企業(yè)技術(shù)與產(chǎn)品豐富實(shí)驗(yàn)課程，將主流的計(jì)算機(jī)技術(shù)引入課堂，保證課程內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容與結(jié)構(gòu)。校企協(xié)同育人建設(shè)團(tuán)隊(duì)實(shí)施實(shí)驗(yàn)課程群的工程教育專業(yè)認(rèn)證，根據(jù)行業(yè)、企業(yè)的實(shí)際需求與軟件工程人才培養(yǎng)實(shí)際情況反饋，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行綜合評(píng)估與持續(xù)改進(jìn)，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程群。

2）注重實(shí)驗(yàn)課程思政教育，逐步形成協(xié)同效應(yīng)。當(dāng)前信息技術(shù)推動(dòng)下，培養(yǎng)軟件工程專業(yè)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力已成為教育核心，但同時(shí)需要加強(qiáng)學(xué)生德育素質(zhì)的建設(shè)。在實(shí)驗(yàn)課程實(shí)施思政教育，引導(dǎo)大學(xué)生樹立正確的科學(xué)價(jià)值觀。實(shí)驗(yàn)課程從課程引入、前測、學(xué)習(xí)目標(biāo)、參與式學(xué)習(xí)過程、后測、總結(jié)、教學(xué)反思等多個(gè)方面設(shè)置思政內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)課程主要注重以下四個(gè)方面：①工匠精神。軟件工程專業(yè)學(xué)生具備縝密的思考能力與邏輯思維能力，確保編寫的程序更加精巧與安全。因程序設(shè)計(jì)的失誤，導(dǎo)致運(yùn)行結(jié)果相差巨大，可能帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此培養(yǎng)學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)的科學(xué)性，倡導(dǎo)持之以恒，精益求精，使編寫的程序可以安全與高效地解決實(shí)際工程問題。②創(chuàng)新精神。軟件工程專業(yè)學(xué)生要求具備較強(qiáng)的軟件項(xiàng)目的系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)與測試能力，能夠按照工程化的原則和方法從事軟件項(xiàng)目開發(fā)和管理。因此需要學(xué)生面對(duì)問題時(shí)，不言放棄，敢于挑戰(zhàn)，善于分析問題，能夠擅長使用新技術(shù)與新方法解決問題。③職業(yè)操守。要求學(xué)生正確使用掌握的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)。在互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展的今天，加速了信息技術(shù)與各行各業(yè)的聯(lián)系。信息技術(shù)作為一把利劍，學(xué)生只有堅(jiān)守職業(yè)道德準(zhǔn)則和行為規(guī)范才能發(fā)揮到最大優(yōu)勢。④愛國情懷。持續(xù)學(xué)習(xí)軟件工程理論知識(shí)，掌握面向過程與面向?qū)ο缶幊?，努力提升個(gè)人品質(zhì)，為實(shí)現(xiàn)國家信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展開發(fā)各類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而服務(wù)，注重信息安全與產(chǎn)品自主可控。

3）壯大教師隊(duì)伍，高質(zhì)量實(shí)施實(shí)驗(yàn)課程群改革。工程教育專業(yè)認(rèn)證要求軟件工程專業(yè)學(xué)生具備解決實(shí)際工程問題的能力，必然要求老師要有過硬的專業(yè)知識(shí)和工程能力。地方本科院校處于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，人才引進(jìn)不具備優(yōu)勢與吸引力；其次當(dāng)前高校從事軟件工程專業(yè)的多數(shù)教師缺乏完整的軟件項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，主要從事理論研究工作，對(duì)軟件開發(fā)過程中的任務(wù)分解以及遇到的各種問題無法深入探究分析。這些將導(dǎo)致教師數(shù)量不夠與專業(yè)能力不足，特別缺乏雙師型教師，無法滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證要求下的教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)高質(zhì)量專業(yè)人才要求。在學(xué)校增加教師引進(jìn)力度的同時(shí)，建設(shè)虛擬教師團(tuán)隊(duì)。這些教師由校企合作企業(yè)派駐的工程師組成，進(jìn)行線上課程教學(xué)，以此達(dá)到快速提升教師數(shù)量又能滿足教師具有較強(qiáng)工程能力的目標(biāo)。通過校企教師結(jié)對(duì)形式，共同實(shí)施實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，在提高教學(xué)水平的同時(shí)，促進(jìn)校企教師共同發(fā)展，提升實(shí)驗(yàn)課程的水平與質(zhì)量，共同推進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程改革的實(shí)施。

4）基于工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，健全實(shí)驗(yàn)課程群體系。堅(jiān)持問題導(dǎo)向與成果導(dǎo)向，以理論課程為指引，實(shí)施實(shí)驗(yàn)課程改革。將各門實(shí)驗(yàn)課程按實(shí)驗(yàn)課程群學(xué)習(xí)體系進(jìn)行規(guī)劃，統(tǒng)籌形成梯度上升的實(shí)驗(yàn)課程任務(wù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)課程統(tǒng)一教學(xué)大綱模板，增加實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)與軟件工程專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、所支撐的課程目標(biāo)、對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的貢獻(xiàn)表；各課程目標(biāo)在期末考查成績和平時(shí)成績中所占比例表。在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中，大一因剛剛接觸計(jì)算機(jī)，缺乏計(jì)算機(jī)編程思維，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中主要采取案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)方式，通過各種程序案例引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手編寫程序。學(xué)生先掌握各個(gè)章節(jié)的理論知識(shí)點(diǎn)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，逐步讓學(xué)生理解計(jì)算機(jī)編程思維。該階段主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)編程語言的興趣，同時(shí)學(xué)習(xí)一些計(jì)算機(jī)應(yīng)用與電路知識(shí)，為后面理解與學(xué)習(xí)高級(jí)編程語言打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。大二與大三上學(xué)期學(xué)生開始學(xué)習(xí)C++與Java 等面向?qū)ο缶幊陶Z言，此時(shí)掌握了計(jì)算機(jī)的基本語法使用規(guī)則。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，主要采用引導(dǎo)式與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的方式，注重加大實(shí)驗(yàn)的題量，不同的學(xué)生根據(jù)個(gè)人情況調(diào)整實(shí)驗(yàn)數(shù)量比例。同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)庫開發(fā)小型系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生以小組形式完成綜合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。大三下學(xué)期與大四學(xué)習(xí)階段，將產(chǎn)業(yè)需要解決的軟件工程與跨多學(xué)科的計(jì)算機(jī)問題，以教師或企業(yè)為首的項(xiàng)目帶到實(shí)驗(yàn)課堂，結(jié)合大三大四實(shí)驗(yàn)課程具體情況，課程采用探究式和協(xié)作式教學(xué)方法，形成以問題導(dǎo)向?yàn)槟繕?biāo)的實(shí)驗(yàn)課程，以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)形式發(fā)布。同時(shí)將實(shí)驗(yàn)課程與學(xué)生自主科研項(xiàng)目、教師科研項(xiàng)目（縱向科研項(xiàng)目與橫向科研項(xiàng)目）、學(xué)科競賽（藍(lán)橋杯、廣西計(jì)算機(jī)應(yīng)用大賽、全國軟件杯、廣西大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等）、論文發(fā)表、專利與軟件著作權(quán)申報(bào)等有機(jī)融合，相互推動(dòng)，相互促進(jìn)，使學(xué)生的工程知識(shí)、問題分析、設(shè)計(jì)和開發(fā)解決方案、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通等多方面得到有力提升。

5）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室軟硬件的利用與新技術(shù)的使用，提升實(shí)驗(yàn)課程群硬件條件。實(shí)驗(yàn)室是為軟件工程專業(yè)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的重要場地，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、綜合能力的重要場地。實(shí)驗(yàn)室要堅(jiān)持以前沿，流行的技術(shù)為方向，為最新技術(shù)提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備；為學(xué)生軟件系統(tǒng)項(xiàng)目開發(fā)與學(xué)習(xí)提供服務(wù)器平臺(tái)，虛擬機(jī)部署、容器使用、數(shù)據(jù)庫安裝、系統(tǒng)測試等環(huán)境。實(shí)驗(yàn)課程提供豐富的實(shí)踐工程案例，包括Web 開發(fā)、小型與大型信息系統(tǒng)開發(fā)、工程項(xiàng)目開發(fā)與管理等各類實(shí)戰(zhàn)課程案例，提高學(xué)生企業(yè)級(jí)軟件開發(fā)意識(shí)。通過新技術(shù)實(shí)踐學(xué)習(xí)解決項(xiàng)目開發(fā)過程中遇到的各類問題。堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)室開放模式，為科學(xué)研究與項(xiàng)目訓(xùn)練提供靈活性場地，在鞏固學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化、主動(dòng)化、研究化的學(xué)習(xí)，為培養(yǎng)卓越工程人才奠定基礎(chǔ)。

6）完善持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，形成實(shí)驗(yàn)課程群質(zhì)量保障體系。讓工程教育回歸工程，建立符合工程教育特點(diǎn)的評(píng)價(jià)體系。在實(shí)施實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中，保證教學(xué)活動(dòng)按照人才培養(yǎng)方案執(zhí)行，將工程教育專業(yè)認(rèn)證下學(xué)生畢業(yè)要求達(dá)成度作為教學(xué)活動(dòng)的最終目標(biāo)。通過社會(huì)、行業(yè)與企業(yè)反饋畢業(yè)學(xué)生的能力作為實(shí)驗(yàn)課程持續(xù)改進(jìn)的方向，不斷完善地方院校的軟件工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量保障體系。建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，對(duì)培養(yǎng)軟件工程人才質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性的跟蹤，通過學(xué)生課堂表現(xiàn)與考試情況，企業(yè)與學(xué)校聯(lián)合對(duì)實(shí)驗(yàn)課程群的教學(xué)大綱、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、考核方式等進(jìn)行評(píng)價(jià)，梳理存在的問題，分析原因，提出整改措施，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程體系，持續(xù)提升教學(xué)質(zhì)量。

軟件工程的實(shí)驗(yàn)課程群改革以工程教育專業(yè)認(rèn)證為基礎(chǔ)，通過校企協(xié)同、思政教育、教師隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)驗(yàn)課程群體系構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)、持續(xù)改進(jìn)機(jī)制六大方面共同推進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程改革與方案實(shí)施，如圖2所示。通過工程教育專業(yè)認(rèn)證的實(shí)施，可以讓教師打破思政教育和專業(yè)教育難以融會(huì)貫通的困境,同時(shí)促進(jìn)教師對(duì)工程教育專業(yè)認(rèn)證的理解。對(duì)標(biāo)工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。通過校企協(xié)同育人平臺(tái)，不斷壯大教師隊(duì)伍，持續(xù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程。通過實(shí)驗(yàn)課程群建設(shè)，服務(wù)于人才培養(yǎng)，為社會(huì)與企業(yè)提供卓越人才。社會(huì)與企業(yè)的現(xiàn)實(shí)人才要求以及用人反饋，通過企業(yè)與學(xué)校共同調(diào)整人才培養(yǎng)方案，形成持續(xù)優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)課程群體系。

圖2 實(shí)驗(yàn)課程群改革路線圖

3 結(jié)論

針對(duì)地方本科院校軟件工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的基本情況，依據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，充分運(yùn)用校企協(xié)同、思政教育的優(yōu)勢，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)室管理模式，以賀州學(xué)院軟件工程專業(yè)大學(xué)生為實(shí)施范圍，以實(shí)驗(yàn)課程群的改革為目標(biāo)，形成以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)課程群教學(xué)體系。將在學(xué)科競賽、服務(wù)社會(huì)、科學(xué)研究等活動(dòng)中提升質(zhì)量，著力為社會(huì)提供急需的高質(zhì)量、創(chuàng)新型、應(yīng)用型的卓越軟件工程人才。