論軟件工程化教育對軟件人才培養(yǎng)模式的影響

高　峰

有數(shù)據(jù)表明，在國家產業(yè)結構轉型過程中，軟件產業(yè)正在成為中國未來發(fā)展的支柱產業(yè)，但是軟件人才始終成為產業(yè)發(fā)展的瓶頸。眾所周知，軟件產業(yè)要發(fā)展，人才是第一位的，這個領域中如果沒有第一流的、足夠的人才辛勤耕耘，就不能實現(xiàn)真正的轉型和發(fā)展。

1 引言

在過去的十多年里，中國的軟件產業(yè)出現(xiàn)了“軟件危機”(其實這種現(xiàn)象十多年前歐美發(fā)達國家也曾經發(fā)生過，這是產業(yè)與教育磨合過程中都會發(fā)生的現(xiàn)象，國外通過工程化的思想解決了軟件開發(fā)過程中無標準可循的歷史)，其表現(xiàn)特征為企業(yè)小、產量低、質量差。但是，中國本身對軟件產品和服務的需求(不論是內需還是外包)是巨大的。面對大好形勢，而相應的人才培養(yǎng)卻無法跟上，更沒有相應軟、硬件系統(tǒng)來滿足市場的需求，除了企業(yè)管理者需要思考以外，廣大計算機教育工作者也應該引起足夠重視，也應該為沒有培養(yǎng)出合格的學生而分擔責任。

文章主要討論在軟件工程教育過程中如何培養(yǎng)學生，特別是如何采用工程化的思想去教育學生的問題。在工程化教育過程中，首先要了解軟件產業(yè)的特點，除了常規(guī)的課堂教學以外，還要附以工程化教育的理念；其次在嚴格的工程化管理下，對在校學生安排大比例的軟件開發(fā)(或服務)實踐項目；最后大學軟件工程教育必須與軟件企業(yè)相結合。我們很難客觀地把已培養(yǎng)出來的學生與正在培養(yǎng)的學生做一個明確的分析，但是我們很明顯地發(fā)現(xiàn)，過去我們對學科工程化教育的重視程度明顯要低于對學科研究的重視程度！

文章首先介紹了中國軟件人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀，介紹今后如何培養(yǎng)軟件人才，最后提出作者的結論，工程化軟件人才培養(yǎng)模式勢在必行。

2 我國軟件產業(yè)與人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀

2.1 中國軟件人才現(xiàn)狀

我們從數(shù)量、質量和結構三個方面簡單地分析一下我國軟件人才現(xiàn)狀。我國軟件人才在數(shù)量上是數(shù)一數(shù)二的，但是質量不高，大多數(shù)處在中層。高、低端人才缺乏，人才結構不合理，沒有很好的、具有自主產權的軟件產品。人才培養(yǎng)方式成為制約產業(yè)快速發(fā)展的主要瓶頸。其主要原因是：

2.1.1 計算機學科引進的先天不足

中國雖然不是計算機理論和技術的發(fā)明和誕生地，但是在上世紀五、六十年代，國內少數(shù)幾所高校已經擁有計算機專業(yè)，開始從事計算機理論與技術的研究。到了上世紀七十年代，當計算機技術尚處于發(fā)展階段之時，部分高校和科研院所就開始籌劃成立計算機學科，著手培養(yǎng)計算機專業(yè)學生。據(jù)國防科技大學原副校長齊治昌教授回憶，計算機科學教育作為專業(yè)學科是從西方先進國家引進的。當時由于國內資金額度、進口限制、場地條件和思想觀念等方面的因素，引進的主要是計算機理論課程(包括公共基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課和專業(yè)選修課等)部分，而作為計算機學科十分重要的上機實踐課程部分很少或沒有引進。在計算機學科授課過程中，更多的是計算機基礎理論教育，上機操作時間非常少。學生畢業(yè)后進入企業(yè)還需要很長一段熟悉、適應期，成為中國軟件人才培養(yǎng)上的一個軟肋。

2.1.2 計算機師資的先天不足

在教育部頒發(fā)的有關《計算機科學與技術本科專業(yè)認證標準》中，對教師的學歷和專業(yè)背景有如下一段描述，本專業(yè)“授課教師在其學習經歷中至少有一個階段是計算機專業(yè)的學歷，以保證對計算機學科本質的深刻理解并將其傳授給學生?！弊鳛楫敃r一個新興學科，我國的最早期計算機專業(yè)的師資主要從大學基礎部的數(shù)學、物理、電工等系轉型過來，基本上沒有系統(tǒng)學過計算機知識。教學內容、方式僅局限于現(xiàn)有的知識，相互之間沒有很好的串聯(lián)。改革開放前，學校與外界交流很少，這種狀態(tài)保持了許多年。如果像印度，國內畢業(yè)后的學生有很多機會去國外留學，那效果就完全不一樣了。

直到八十年代以后，這種狀態(tài)開始逐漸有了改觀。雖然學生、教師出國留學訪問的機會增加，但原來形成的教育模式很難一下子得到改變。由于缺乏系統(tǒng)的計算機基礎知識，實驗設備跟不上等經濟原因，教學計劃制定、執(zhí)行和監(jiān)督，更多考慮的是理論方面的培養(yǎng)。

2.1.3 計算機軟件人才培養(yǎng)的先天不足

軟件產業(yè)與其他傳統(tǒng)產業(yè)一樣，需要各種類型、不同層次的人才在不同崗位上工作。本科生、碩士生和博士生可以勝任中、高層次的工作崗位；?？粕?、中專生及技校生可以勝任中、低層次的崗位。同樣，不同類型學校亦應根據(jù)自身的實際情況培養(yǎng)不同特色的軟件人才，為軟件產業(yè)服務。現(xiàn)在有種很不好的風氣，中專爭取帶帽，大專要求專升本，本科院校都爭搞兩個中心，爭高一級學位授予權，爭辦研究生院。好像牌子越大、層次越高，學校就辦得越好，就能培養(yǎng)出所謂更好、更高的軟件人才來，軟件產業(yè)就搞上去了。這顯然是一種觀念上的誤區(qū)，實際上造成了中國軟件人才結構性嚴重失調和不合理。

還有另一個偏差來源于家長和學生，以為只有進入大學才是人才，進入較低層次的學校就不是人才了，導致衍生出許多怪現(xiàn)象。對于任何有機系統(tǒng)，人的思維偏差必然導致整個系統(tǒng)紊亂，包括層次偏差和功能紊亂。發(fā)生這種偏差，是各級政府、各類企業(yè)和各類學校缺乏一種各按其位、各盡其職并按自身發(fā)展條件形成相應特色的政策，這值得有識之士認真推敲。

3 軟件人才工程化培養(yǎng)模式研究

3.1 軟件工程教育環(huán)境下存在的問題

我國軟件人才培養(yǎng)中存在一些不足之處，其中主要問題是學校教育與實際項目之間存在很大的差距。學生在學校里學習了許多理論知識和技術，但很難通過工程化的思想使之融會貫通，一氣呵成。所以在我國軟件行業(yè)中盛行“個人英雄”式、“單打獨斗”式的開發(fā)方式。有人常常認為一、兩個精英寫出一個軟件是件光榮的事情，但在國際企業(yè)家眼里，這卻很危險。因為軟件企業(yè)也需要流水線式的生產方式，需要大工廠化的生產方式——這一點已經在印度軟件業(yè)的成功中得到驗證。我們開發(fā)的軟件產品往往文檔不齊，開發(fā)使用方法、格式千差萬別，而國際化軟件的趨勢是易學易用。

3.2 學科建設中的結構分析

在經歷了計算機科學理論教育、計算機應用技術教育之后，2008年1月，教育部又頒發(fā)了認證計算機工程教育的文件，要認證一批工程教育的學科，這說明上級管理部門已經意識到我們在計算機教育層面所存在的問題。

軟件工程教育與應用技術教育有不同的側重面，但兩者又不是相互矛盾的，要處理好技術與工程的關系，就必須做到技術、工程兼顧。

科學教育方式主要以計算機理論(包括軟件、硬件)為主，對數(shù)理基礎要求很高，扎實的專業(yè)基礎功底可以使學生今后更好地從事計算機基礎理論研究。歐美很多學校的計算機學科從事基礎理論研究，但是他們更從基礎研究出發(fā)，對計算機理論進行進一步的發(fā)展。普林斯頓大學的姚期智教授，由于在計算理論(包括偽隨機數(shù)的生成算法、加密算法和通訊復雜性)方面的貢獻，榮獲世界電腦科技最高“圖靈獎”，回國后親自抓本科生基礎理論教育。

計算機應用技術教育方式主要從系統(tǒng)的高度為客戶提供適應需求的應用模式，全面掌握不同計算機生產廠商提供的產品和技術，提出具體技術解決方案和實施方案。比如來自美國密歇根州立大學計算機科學與工程系，現(xiàn)任復旦大學教授的翁巨楊，與復旦計算機系共同研制成功了具有心智發(fā)育的仿人形機器人，該機器人就具備了應用系統(tǒng)軟件的開發(fā)能力。

科學教育、技術應用教育固然重要，但是缺少工程教育的計算機學科是一個不完整的學科，對于正在轉型的中國，我們更需要培養(yǎng)工程型的軟件人才。

3.3 把工程教育思想貫穿到軟件工程教學中去

根據(jù)教育部頒布的工程教育培養(yǎng)計劃，軟件工程專業(yè)(或領域)不應是單純意義上的，而應該是建立在計算科學學科的平臺上的，以計算機科學為基礎，軟件工程為核心，兼顧信息技術和信息系統(tǒng)等課程的學科。培養(yǎng)計劃本身就體現(xiàn)了工程化的教育思想。下面就從教學內容、教學方法、專業(yè)學習和能力培養(yǎng)等幾個方面分析工程教育環(huán)境下軟件工程教學改革的思路。

3.3.1 教學內容

針對工程教育的特點，借助改革開放的大好形勢，汲取過去閉關自守的教訓，我們可以積極引進國外先進教材體系，使學生除了系統(tǒng)地學習計算機專業(yè)核心知識，具有較為扎實的基礎理論知識外，還要用工程化的思想把所學課程串聯(lián)起來，形成整體課程的融會貫通。復旦大學軟件學院辦學伊始，就積極采用卡內基?梅隆大學的原版教材進行各專業(yè)課程的教學，學生開始時有點不適應，但經過一段時間便逐漸熟悉，能夠跟上老師的進度。

教學內容方面還應該包括人文科學，以培養(yǎng)學生的基本素養(yǎng)、社會責任感和工程職業(yè)道德；還包括一定的經濟、管理、法律、法規(guī)及拓展訓練和溝通技巧等，以正確認識工程對于客觀世界和現(xiàn)實社會的影響。

對于軟件工程專業(yè)工程化教育課程，應以計算機軟件專業(yè)知識、工程化教育思想并舉，教師可以鼓勵學生從如何將所學課程的工程化管理入手，深刻認識專業(yè)教學計劃中的工程化思想，通過學好各門課程，將工程化教育思想逐步衍射到工程項目中。

3.2.2 教學方法

軟件工程教育是介于科學研究教育與應用技術教育之間的一種教育模式，它的基礎是計算機科學，應用技術是它的工具。要組織開發(fā)團隊，選擇開發(fā)平臺和工具，使科學成果、應用項目等加以實施，保質、保量、按時、在合理的預算內完成既定的目標，是教育工作者艱巨而光榮的任務，這樣的團隊應該包括既懂教學、科研又懂生產開發(fā)的多種性格人群組成。

案例實踐是工程教育的一個有效手段。在案例分析時，學生要從整個工程價值鏈的角度分析實施項目過程中發(fā)生的情況，從確保質量的角度學習掌握如何確保工期、節(jié)省工料，如何處理涉及法律、法規(guī)的問題等。而在過去的教育中，學生只知道學習專業(yè)課程，編寫程序，想盡辦法把程序編寫得好上加好，其他事情(編寫整理文檔、團隊間的協(xié)作等)什么都不管。因此我們需要加強這方面的教育。

美國大學一直鼓勵教師幫助學生成為一個積極的課堂參與者，并把創(chuàng)新的想法投入實踐。教學時，教師經常發(fā)現(xiàn)總會有一部分基礎扎實、思維活躍的學生，教師在課堂上傳授的知識已經不能滿足他們的求知欲。這時可以組織他們利用業(yè)余時間到企業(yè)去，結合實際項目參與項目管理，鍛煉他們實際管理項目的能力，使一部分人能夠盡早進入工程管理領域。隨著課程的深入，學生的工程管理水平逐漸提高，在大學期間就形成了一個良性循環(huán)，形成軟件工程化思想。

如北京大學軟件與微電子學院邀請部分全球著名企業(yè)技術人員擔任學院的系主任，一方面可以整理許多實際的案例，另一方面這些具有豐富經驗人的現(xiàn)身說法也在學生中間收到良好的效果。

3.2.3 專業(yè)學習

一般來說，理工科學生習慣于邏輯思維，文科學生習慣于形象思維，而工程類學科要求學生兩種思維兼?zhèn)?。以軟件工程專業(yè)為例，主要要求學生在學習專業(yè)知識的同時學習相關的專業(yè)知識和人文文化，促進工程化思想的逐步形成，在未來職業(yè)生涯中對軟件工程管理有一個全新的思維方式，這在科學教育與應用技術教育中是前所未有的。

世界上已經存在的東西是無需創(chuàng)造的，而每個軟件項目都是一個創(chuàng)造、創(chuàng)新的過程。要使軟件開發(fā)、實施過程可控、可管理，就涉及到許多與人溝通、協(xié)調，對人關愛等與工程有關的過程，所以工程教育的專業(yè)學習范疇、涉及的范圍和領域更加寬泛。

從理論上來講，軟件工程專業(yè)分為：向計算機科學理論方向發(fā)展，培養(yǎng)研究型人才；也可以向計算機應用技術方向發(fā)展，培養(yǎng)應用型人才。而工程教育培養(yǎng)的人才則是連接這兩頭的紐帶，采用良好的技術將研究成果真正產品化或服務化。在以往計算機教育過程中，人們更多注重了學術研究或技術應用，忽視了工程管理的實踐，導致了軟件項目開發(fā)過程依靠個人單打獨斗，不能按照工程管理的方法實現(xiàn)，軟件產品的生命周期不長，這也是學科教育設置存在的問題。

3.2.4 能力培養(yǎng)

哲、文和自然科學為主的學術性知識和以各類工科、法律、醫(yī)學為主的應用性知識都是大學教育體系的組成部分。有的學者提出，工程教育應該以講授學術性知識為主，盡量少開設應用為主的課程，這種觀點有利于幫助學生重視基礎知識，為將來深造奠定基礎。但我國高校大多數(shù)畢業(yè)生都要走上工作崗位，目前終身教育體制還不是很成熟，畢業(yè)后的學生很難有時間接受進一步的相關教育，在校期間應該給他們建立一個工程化的思想體系。在工程教育中，應用性知識與工程化知識并不矛盾，可以統(tǒng)一歸結為對能力的培養(yǎng)。

無論對于將來參加工作還是深造讀研的同學而言，一些工程化的能力，如口頭表達能力、相互協(xié)調、溝通能力、快速學習能力、綜合應用能力等都是不必可少的，這些能力的重要性不會因知識類型的不同而降低。我國大學的教育課程大多數(shù)還是采用傳統(tǒng)的知識傳授方式教學，這種死板的教學方式有悖于工程教育培養(yǎng)學生全面素質的宗旨。

在課程中，教師應該更多地組織小組討論，充分調動學生的積極性，激活學生的思維，培養(yǎng)學生的表達能力和思辨能力。實踐能力、團隊協(xié)作意識、學術道德意識等情商都是未來人才所必備的能力。良好的合作意識是21世紀成功的關鍵，教師可以要求學生在規(guī)定的時間內組織學生小組完成任務，鼓勵學生通過合作共同完成某個作業(yè)(或項目)，培養(yǎng)學生的合作意識及團隊精神。復旦大學軟件學院在能力培養(yǎng)方面參照卡內基?梅隆大學的經驗，結合課程需要安排一定的項目和實驗，使學生通過動手進一步加深對理論知識的認識。

4 結論

綜上所述，工程教育學科在課程內容、教學方法、專業(yè)學習和能力培養(yǎng)等方面都要注意處理好與研究型學科、應用技術型學科之間的關系，或者說體現(xiàn)出三者之間的相互諧調關系。研究型學科是理論基礎，應用技術型學科是工具，而工程教育型是運作的橋梁，這座橋梁是讀書人從學海書山中走出來，到現(xiàn)實世界去明了自己的責任，成長為實際專業(yè)工作者的重要途徑；是專業(yè)界以低廉代價獲得自身發(fā)展所必需的智力人力資源的方便之門；也是國家培養(yǎng)人才的投資轉化為實際效益的關鍵環(huán)節(jié)。

以工程教育模式培養(yǎng)軟件人才最基本考慮是，為了適應迅速發(fā)展起來的軟件企業(yè)提供急需的、批量的軟件人才。要做到這幾點，首先各級教育機構應該改變過去只顧課堂教學不顧專業(yè)實踐的陋習(Bad habit)，把工程化思想貫徹到各個教學環(huán)節(jié)中去，承擔起把軟件工程知識教給每一位學生的責任。因為只有學生有了工程化的思想，將來運用到實踐中去，才會使軟件產品(或項目)真正具有生命力，印度軟件產業(yè)的例子就很好地說明了這一點。其次，人們要轉變觀念，包括家庭、軟件企業(yè)和軟件產品使用單位，軟件產業(yè)是個朝陽產業(yè)，任何崗位都是有前途的，不是中、初級程序員就低人一等?，F(xiàn)在中國軟件產業(yè)的千軍萬馬都擠在人才的中間段，導致上不上下不下，而中、低級這塊是軟件產業(yè)的基礎，任何一個產業(yè)沒有基礎是建不成高樓大廈的；最后，作為一個新興的產業(yè)，它更多需要人們像愛因斯坦時代那樣，去發(fā)現(xiàn)、挖掘內在的、我們從來不知道的東西，開發(fā)具有自主知識產權的、具有市場競爭力的軟件產品(或項目)，因為我們缺少這樣的東西。

中國不缺精通高新技術的人才，尤其不缺軟件人才，緊缺的是既懂軟件又懂管理的領導者、策劃者。太多的軟件人才由于缺乏軟件開發(fā)的整體思想，缺乏認識市場需求而與機會擦肩而過。這種現(xiàn)象再也不能繼續(xù)下去了，我們計算機教育工作者應該承擔起應有的責任。

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