工程教育認證背景下軟件開發類課程教學改革探索

摘 要 針對當前計算機行業需求與人才輸出不夠匹配的現狀，文章分析了計算機科學與技術專業在軟件開發能力培養方面存在的不足，結合工程教育專業認證的要求，提出以產教協同為核心的軟件開發類課程改革舉措，統籌設計課程教學體系，將行業項目與課程教學深度融合，拓寬學生視野，增強實戰經驗和獲得感，激發學生的自主學習能力，促進專業培養目標的達成。

關鍵詞 軟件開發能力；課程教學改革；工程教育認證

中圖分類號：G642 " """""""""""""""""""""""""文獻標識碼：A """DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.15.024

Exploration of Teaching Reform in Software Development Courses

under the Background of Engineering Education Certification

——An Example of Computer Science and Technology Specialty

WEI Yanyan， GE Lina， ZHANG Guifen， WANG Zhe

（School of Artificial Intelligence， Guangxi University for Nationalities， Nanning， Guangxi 530006）

Abstract In response to the current situation of insufficient matching between the demand and talent output in the computer industry， this article analyzes the shortcomings of computer science and technology majors in software development ability cultivation. In accordance with the requirements of engineering education professional certification， propose software development course reform measures with industry education collaboration as the core， coordinate the design of course teaching system， deeply integrate industry projects with course teaching， broaden students' horizons， enhance practical experience and sense of gain， stimulate students' self-learning ability， and promote the achievement of professional training goals.

Keywords software development capability; course teaching reform; engineering education certification

工程教育專業認證強調“目標導向”“以學生為中心”和“持續改進”的理念，是提升專業人才培養質量、促進專業進一步發展的有力保障。截至2023年6月，共有145所高校的計算機科學與技術專業（以下簡稱計科專業）通過認證，數量位居所有工科專業之首[1]。

依據工程教育專業認證標準，計科專業的培養目標包括人文素養、專業基礎能力、工程實踐能力、溝通協作能力和終身學習能力。其中，工程實踐能力指分析和解決計算機領域復雜工程問題的能力。計算機領域最常見的復雜工程問題之一是軟件開發。軟件開發能力一般指在規定時間內、按照一定的規范開發出滿足用戶需求的軟件的能力[2]。軟件開發過程中既涉及專業知識、工程實踐和工程倫理，又離不開團隊溝通協作和持續學習，這些能力特征與計科專業的培養目標是一致的。

1 "現狀及問題分析

1.1 "計算機行業就業現狀

伴隨著新一輪產業技術變革與服務創新驅動的態勢，信息產業持續發展。根據工信部發布的2023年軟件業經濟運行情況[3]，全國軟件業務收入高速增長，盈利能力穩定。盡管當下計算機專業人才需求旺盛，但供需矛盾較為突出。具備良好專業技能和綜合素養、符合企業用人需求并適應行業挑戰的畢業生比例偏低。一些用人單位反映學生基礎知識與專業技能不夠扎實，入職后需較長時間才能勝任技術崗位；畢業生也反饋部分所學知識過時、與現實脫節 [4]，專業知識更新迭代能力不足更是影響了個人職業規劃和業務水平的提升。以上情況表明，計科專業畢業生的培養目標達成情況并不盡如人意，當前的就業現實對專業人才培養提出了新的挑戰和要求。

1.2 "軟件開發類課程存在的問題與分析

1.2.1 "課程體系設置存在短板

計科專業的專業課程體系分成硬件和軟件兩類。計科專業的軟件開發類課程數量不多，學時有限。開發類課程側重培養算法與程序設計能力，對應用軟件開發的實踐訓練不足，內容的廣度和深度都不夠，導致學生在軟件開發思想以及技術積累迭代方面存在缺失[5]。

1.2.2 "課程教法單一，培養模式相對封閉

一些開發類課程存在“重理論、輕實踐”的現象，課程實踐環節以驗證型實驗為主，設計型、綜合型及創新型實驗偏少，部分實驗內容較為老舊，與行業實踐存在脫節現象，造成的后果是學生解決實際工程背景問題的能力不足。

1.2.3 "課程間缺乏協同，連貫性不夠

課程間各自為政的現象較為突出，課程體系整體性不足，較少考慮內容與技術的延續和遞進。例如，程序設計類課程通常僅限于語言規則及常見計算問題的解決，沒有從開發角度引導學生構建和拓展功能包來提高開發效率，以培養代碼復用和模塊化分解的能力。

1.2.4 "師資隊伍工程實踐能力偏弱

目前高校主要的師資來源是碩博畢業生，其普遍缺乏工程歷練，沒有接觸過實際項目的研發過程，不了解行業的技術規范。因此在教學中難以設計出合適的工程化實驗方案并予以充分指導。

綜上所述，計科專業學生軟件開發能力不足的問題亟須解決。因此要積極探索軟件開發類課程的教學改革，以適應新形勢下學生軟件開發能力的培養。

3 "軟件開發能力培養過程

軟件開發本質上是一個工程化問題。合格的軟件開發人員不僅要掌握軟件構造方法、開發模式，還要熟悉開發過程的主要環節，包括理解用戶需求、方案設計、開發環境、代碼實現、系統調試與測試、部署等。整個開發流程還要引入進度控制和質量控制等工程化手段，以及團隊溝通與協作，方能有效完成軟件開發工作。因此，軟件開發能力并非一朝一夕速成，一般來說，至少要經歷基礎程序設計、應用軟件開發和軟件系統綜合構造在內的三階段訓練，如圖1所示。

3.1 "階段1：程序設計基礎

程序設計能力是軟件系統構建能力最重要的基石，其實質是人通過代碼去控制計算機來解決某個實際問題，主要涉及問題抽象能力、算法實現能力、算法優化能力等。該階段的目標是熟悉使用一到兩種編程語言，能根據實際問題設計算法，分析算法效率并加以改進，然后是編碼測試，得到求解結果。

3.2 "階段2：應用軟件開發

該階段的目標是根據需求，選擇適當的技術框架設計開發實現一個軟件產品。主要包括桌面應用、移動應用和企業級應用等三類軟件形態，它們各有特點。其中桌面應用開發的要點在于事件驅動、功能模塊處理邏輯、數據通信及用戶界面布局；移動應用開發涉及原生App或Web App開發技術，需要了解不同的應用平臺（安卓/蘋果/鴻蒙）和應用框架；而企業級應用泛指中大型企業部署的應用解決方案，是學生理解分層軟件系統架構、軟件開發模式的重要基礎。

3.3 "階段3：軟件系統綜合構造

圍繞著各類軟件系統的設計與實現，學生應對軟件開發過程有一個整體的認知和把握，理解和掌握開發過程的一般流程以及各階段的工作任務。該階段的學習目標包括業務問題建模、項目管理方法，能夠根據業務需求和資源配置來設計項目框架。

4 "軟件開發類課程教學改革舉措

4.1 "加強頂層設計

4.1.1 "成立專業教育指導委員會

邀請行業專家、企業專家加入專業教育指導委員會，定期開展調研、座談，及時了解行業對畢業生的能力需求，分析培養方案和課程體系設置方面存在的不足，共同討論，提出對策方案。

4.1.2 "進一步修訂和完善專業培養方案

從專業培養方案入手，為軟件開發能力培養構建一個合理的教學體系。具體包括：一是明確培養方案中的畢業要求、課程體系的目標和軟件實踐能力的對應關系；二是課程開設的先后關系、開設學期是否合理，理順課程間的邏輯關系；三是各門課程的學分、學時設置是否合理。

4.2 "構建產教協同的軟件課程教學體系

4.2.1 "課程內容體系

軟件開發類課程要圍繞培養方案明確課程內容，使課程間知識點環環相扣，確保課程間實現協同培養。

基礎課程在大一大二開設，其課程目標能力達成直接影響學生的信心和學習積極性，基礎課程盡量選擇貼近實踐、緊跟行業前沿發展的案例，以激發學生的興趣和創新思維，提升其把握行業需求的敏銳度和理論聯系實際的專業素養，逐步具備獨立編程、自主學習的能力。

進階課程和核心課程由課程組和企業專家制訂產教協同教學方案，統籌課程教學與專業實訓。以Web系統開發為例，可以將企業項目分解成前端、服務器端等若干模塊，分別對應“Web前端開發技術”“計算機網絡編程”和“移動軟件開發”等課程，明確三門課程的內容交叉點，課程既要解決好各自的重點，還要做好彼此間的銜接，分層搭建，協同夯實各項開發能力的培養。

4.2.2 "實踐教學體系

軟件開發類核心課程的實踐教學方案設計應圍繞課程項目實踐來開展。課程實踐項目要求具備工程化特征，可來自行業項目、教學案例庫或綜合實踐項目的子項目；跨課程綜合實踐項目必須來自行業項目，由企業工程師進校參與指導學生，項目支持軟件開發的全過程，提高課程的高階性、創新性和挑戰度。

以Web應用系統為例，該類軟件系統一般采用分層軟件架構。每門課程解決一至若干層的問題，既相對獨立又能使課程間實現有機銜接，如圖2（p75）所示。多個項目逐層累進，有助于提高學生解決計算機相關領域復雜工程問題的能力。

4.2.3 "課程評價體系

為保證教學質量和學習效果，還應當健全課程評價體系的細則，形成“目標—執行—評價—反饋—改進”的閉環模式。開發類課程可采用程序測評、大作業、課程報告、項目演示與答辯等多種評價方式，配以清晰的評價標準來了解學生的學習狀態和實際操作能力，及時改進教學方法，為課程目標達成情況評價報告提供依據并持續改進。

4.2.4 "開發類案例庫建設

校企合作共同建設并完善案例庫。案例形式包括課件、項目文檔、代碼源文件、教學視頻、拓展學習資源庫。案例來源一是有代表性的行業項目，對項目進行精細化拆分，與多門課程關聯，作為授課素材或實踐案例；案例來源二是課程組在教學過程中收集并使用的各類教學項目，并可適時調整項目案例的工程規范，確保案例與當下的軟件開發模式接軌。

4.3 "推進“產學研”結合的師資培養

鼓勵教師積極服務社會，參與企業橫向課題研發，加快知識產權轉移轉化，學習新的開發理念、技術和方法，把專業課程教學、生產實踐問題解決和科研創新融為一體。通過“產學研”實踐，提升教師和教學團隊的實踐教學水平。

5 "結語

對軟件類開發課程進行教學改革，進一步提升學生的軟件開發能力，既是計科專業適應工程教育認證的必然要求，也符合學校、學生和社會三方的需求。本文分析了計科專業軟件開發類課程教學中存在的問題，提出以產教協同為核心的課程教學改革，通過優化培養方案，改進軟件課程教學體系設計等舉措，以推進計算機專業人才工程實踐能力的培養，更好地滿足就業市場和學生個人發展的需要。

基金項目：廣西民族大學高等教育教學改革工程項目“新工科視域下計算機類專業立體化教學模式研究”（2021XJGY36）；廣西教育廳教育教學改革工程項目“研學產教融合的民族高校現代產業學院計算機應用創新人才培養模式探索”（2022JGA163）；“專業認證背景下民族地區高校計算機類專業教學質量保障體系研究與實踐”（2023JGA172）。

參考文獻

[1] 中國工程教育專業認證協會 教育部教育質量評估中心關于發布已通過工程教育認證專業名單的通告[EB/OL].（2023-06-28）.www.ceeaa.org.cn/gcjyzyrzxh/xwdt/tzgg56/632172/index.html.

[2] 吳際，孫青，榮文戈，等.能力培養目標驅動的軟件開發類課程實踐教學方法研究[J].中國大學教學，2018（10）：37-43.

[3] 2023年軟件業經濟運行情況[EB/OL].（2024-01-25）.https：//www.miit.gov.cn/gxsj/tjfx/rjy/art/2024/art_5af672124ebc48149d9c793b6ca7ed79.html.

[4] 彭晏飛，張全貴.新工科背景下計算機類專業多元化實踐教學體系改革研究[J].實驗技術與管理，2019，36（11）：222-224，233.

[5] 李金忠，夏潔武.計算機類專業軟件開發能力培養模式探索與實踐[J].軟件導刊，2020，19（11）：241-244.