軟件工程交叉學(xué)科實(shí)踐機(jī)制探索

摘要：交叉學(xué)科實(shí)踐機(jī)制對(duì)于交叉學(xué)科建設(shè)起著很重要的作用。文章提出通過采取推進(jìn)交叉學(xué)科實(shí)踐內(nèi)容的融合、建設(shè)高水平的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、組建交叉學(xué)科實(shí)踐人才隊(duì)伍、加強(qiáng)交叉學(xué)科工程實(shí)踐、建立國內(nèi)外實(shí)習(xí)基地、設(shè)立交叉學(xué)科實(shí)踐模式等措施，推動(dòng)交叉學(xué)科的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：軟件工程；交叉學(xué)科；實(shí)踐機(jī)制

0.引言

近年來，我國高等教育非常重視交叉學(xué)科的發(fā)展。《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》強(qiáng)調(diào)：“加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)和前沿技術(shù)研究，特別是交叉學(xué)科的研究”。就北航軟件學(xué)院而言，軟件工程領(lǐng)域工程碩士的培養(yǎng)目標(biāo)是面向國民經(jīng)濟(jì)信息化建設(shè)和發(fā)展需要，面向企事業(yè)單位對(duì)軟件工程人才需求，培養(yǎng)全面和諧發(fā)展的、創(chuàng)新型的、國際化的和市場急需的工程實(shí)用性人才。隨著國防、工業(yè)控制、移動(dòng)通信等技術(shù)與市場的迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)、通信工程、電子工程與軟件工程交叉學(xué)科的人才已成為行業(yè)發(fā)展迫切需要的。為了達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，滿足行業(yè)發(fā)展對(duì)復(fù)合型人才的需求，探索軟件工程交叉學(xué)科建設(shè)尤為重要。軟件工程領(lǐng)域工程碩士研究生不但要具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和合理的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，還要具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，也就是要具備運(yùn)用先進(jìn)的工程化方法、技術(shù)和工具從事軟件分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)等工作的能力，以及工程項(xiàng)目的組織與管理能力。所以，在軟件工程交叉學(xué)科建設(shè)中，探索軟件工程交叉學(xué)科的實(shí)踐機(jī)制有著重要的意義。

1.軟件工程交叉學(xué)科實(shí)踐機(jī)制建設(shè)的必要性

1.1促進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要

中國科學(xué)院院長路甬祥曾經(jīng)說過，“學(xué)科交叉點(diǎn)往往就是科學(xué)新的生長點(diǎn)、新的科學(xué)前沿，這里最有可能產(chǎn)生重大的科學(xué)突破，使科學(xué)發(fā)生革命性的變化”。在交叉學(xué)科建設(shè)中，交叉學(xué)科實(shí)踐機(jī)制不可或缺，對(duì)理工科學(xué)生尤為如此，它可以在學(xué)生學(xué)習(xí)交叉學(xué)科課程的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)交叉學(xué)科工程碩士的實(shí)踐能力，有利于促進(jìn)軟件技術(shù)的創(chuàng)新、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

1.2學(xué)科建設(shè)及發(fā)展的需要

交叉學(xué)科可以綜合利用多個(gè)學(xué)科的理論和方法分析問題和解決問題，從而實(shí)現(xiàn)自然科學(xué)不同學(xué)科的滲透和融合，甚至還可以把自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)等對(duì)象結(jié)合成一個(gè)綜合體。軟件工程本身的性質(zhì)決定了實(shí)踐機(jī)制是其交叉學(xué)科建設(shè)中不可缺少的部分。良好的實(shí)踐機(jī)制是推動(dòng)交叉學(xué)科建設(shè)與發(fā)展的重要保障。

1.3培養(yǎng)創(chuàng)新型軟件人才的需要

中國工程院徐匡迪院士指出，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，學(xué)科交叉是正途。在學(xué)科交叉過程中，實(shí)踐機(jī)制可以增強(qiáng)工程碩士的動(dòng)手能力，還可以拓展視野、開拓思路、拓寬知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生利用多學(xué)科內(nèi)容分析問題、解決問題，這“可以為研究生的認(rèn)識(shí)從片面向全面、由低級(jí)向高級(jí)的發(fā)展打下認(rèn)識(shí)論基礎(chǔ)，并使其思維方式在深度和廣度上都得到拓展，從而為科技創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)”。實(shí)踐機(jī)制也有利于增強(qiáng)學(xué)生的競爭力，有利于學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，增加就業(yè)機(jī)會(huì)?，F(xiàn)在很多單位在招聘人員時(shí)，也強(qiáng)調(diào)應(yīng)聘者要有多學(xué)科的知識(shí)背景和項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)歷。

2.軟件工程交叉學(xué)科實(shí)踐機(jī)制面臨的問題

2.1交叉學(xué)科實(shí)踐內(nèi)容缺乏有效的融合

北航軟件學(xué)院通過設(shè)立不同的專業(yè)方向，探索不同學(xué)科與軟件工程學(xué)科交叉學(xué)科人才的培養(yǎng)。但在教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)課程設(shè)置主要是將其他相關(guān)學(xué)科的課程直接引入，在學(xué)科的深入、有機(jī)的融合方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。這就使交叉學(xué)科的“交叉”，變成了各學(xué)科課程的生拼硬湊，而沒有對(duì)各學(xué)科進(jìn)行科學(xué)的融合，更無法很好地實(shí)現(xiàn)各學(xué)科實(shí)踐的融合，最終導(dǎo)致學(xué)生即便完成了交叉學(xué)科的實(shí)踐，所學(xué)到的內(nèi)容也都是孤立的，無法很好地使不同學(xué)科知識(shí)彼此參照，更無法將另一學(xué)科的思維和實(shí)踐方式與該學(xué)科的相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行融合。

2.2缺少綜合的交叉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

對(duì)于交叉學(xué)科，不僅要求在理論上實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的融合，更要求提供綜合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使學(xué)生可以在該平臺(tái)上完成綜合性的、多學(xué)科、多專業(yè)的實(shí)驗(yàn)。之前，學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室大多提供單學(xué)科的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，缺少根據(jù)交叉學(xué)科的特點(diǎn)組建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。由于學(xué)科交叉涉及多個(gè)專業(yè)，各專業(yè)的學(xué)科需要不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如何獲得獨(dú)立的學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)去采購這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備、組建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，也是我們?cè)诮徊鎸W(xué)科建設(shè)時(shí)遇到的主要問題。如果沒有綜合性的交叉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生就不能對(duì)交叉學(xué)科的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而導(dǎo)致專業(yè)實(shí)踐技能欠缺。

2.3交叉學(xué)科實(shí)踐人才隊(duì)伍匱乏

交叉學(xué)科的實(shí)踐往往需要具有多學(xué)科背景的出色帶頭人，但是，這方面的人才相對(duì)匱乏?，F(xiàn)在的普遍情況是學(xué)院缺乏穩(wěn)定的人才隊(duì)伍來建設(shè)和發(fā)展交叉學(xué)科。一方面，有些交叉學(xué)科的授課教師固守原有學(xué)科的研究思維，僅僅講授本學(xué)科的知識(shí)，既不強(qiáng)調(diào)學(xué)科的交叉和融合，又不利用交叉學(xué)科的實(shí)踐，不能很好地體現(xiàn)出交叉學(xué)科的特色。另一方面，由于交叉學(xué)科很難在學(xué)科中獲得獨(dú)立的位置，導(dǎo)致現(xiàn)在有些交叉學(xué)科的授課教師雖然名義上屬于交叉學(xué)科專業(yè)的兼職教師，卻很難在交叉學(xué)科實(shí)踐上投入較多的時(shí)間和精力，最終會(huì)阻礙交叉學(xué)科的發(fā)展。這些老師培養(yǎng)出來的學(xué)生，自然也很難具有堅(jiān)實(shí)的交叉學(xué)科理論基礎(chǔ)和研究思維，從而導(dǎo)致交叉學(xué)科建設(shè)的人才儲(chǔ)備不足。從長遠(yuǎn)看，這種情況不利于交叉學(xué)科的建設(shè)和發(fā)展。

3.北航軟件學(xué)院推進(jìn)交叉學(xué)科實(shí)踐機(jī)制的措施

在交叉學(xué)科實(shí)踐機(jī)制的建設(shè)方面，北航軟件學(xué)院提出了軟件工程與交叉學(xué)科融合的專業(yè)實(shí)踐及企業(yè)實(shí)習(xí)的設(shè)置與建設(shè)方案。

3.1推進(jìn)交叉學(xué)科實(shí)踐內(nèi)容的融合

在交叉學(xué)科實(shí)踐內(nèi)容的融合上，學(xué)院成立軟件工程交叉學(xué)科實(shí)踐研究組，其成員由軟件項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富的學(xué)院教師和部分軟件行業(yè)一線人員組成。其任務(wù)主要為制定交叉學(xué)科實(shí)踐課程大綱，對(duì)交叉學(xué)科實(shí)踐所涉及的項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行論證，明確協(xié)調(diào)配合完成交叉學(xué)科實(shí)踐的具體人員，同時(shí)還負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)施進(jìn)行監(jiān)督檢查。該研究組的工作，可以確保交叉學(xué)科實(shí)踐內(nèi)容的有效融合。

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建設(shè)上，根據(jù)培養(yǎng)過程的漸進(jìn)性，通過從基本應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、特定專業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)到自主應(yīng)用實(shí)驗(yàn)4個(gè)層次來構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)綜合實(shí)踐能力和自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從而達(dá)到“鞏固知識(shí)、提高能力、綜合應(yīng)用、團(tuán)結(jié)協(xié)作、創(chuàng)新發(fā)展”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。

3.2建設(shè)高水平的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)側(cè)重于課程學(xué)習(xí)階段的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和內(nèi)容建設(shè)。建設(shè)原則是充分利用學(xué)校已有的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，不搞重復(fù)建設(shè)，立足建設(shè)幾個(gè)“面向研究生并兼顧本科生”、高水平、開放式的綜合實(shí)驗(yàn)室，在課程學(xué)習(xí)階段為學(xué)生營造接近實(shí)際研發(fā)的綜合實(shí)踐環(huán)境?；谶@一思想，學(xué)院建設(shè)了軟件綜合實(shí)驗(yàn)室、Unix環(huán)境實(shí)驗(yàn)室、嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室以及學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心等實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并與計(jì)算機(jī)學(xué)院共享計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室和計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室。學(xué)院還與企業(yè)合作，建設(shè)了一批校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，如HTC實(shí)驗(yàn)室、愛立信實(shí)驗(yàn)室、聯(lián)想實(shí)驗(yàn)室、Adobe實(shí)驗(yàn)室等，這些實(shí)驗(yàn)室可以滿足交叉學(xué)科的實(shí)驗(yàn)要求。同時(shí)，以綜合實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，將企業(yè)引進(jìn)來，讓教師與學(xué)生一起走出去，具體包括：引入企業(yè)項(xiàng)目，建立校內(nèi)實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地，學(xué)生在教師指導(dǎo)的情況下實(shí)習(xí)，可以提升實(shí)習(xí)效果；加強(qiáng)教師實(shí)踐、工程方法等研究，為企業(yè)提供培訓(xùn)、咨詢服務(wù)，學(xué)生作為助研參與這些活動(dòng)，在參與這些活動(dòng)的過程中獲得豐富的案例分析經(jīng)驗(yàn)；加強(qiáng)軟件工程理論、實(shí)踐研究，以市場需求為導(dǎo)向，跟蹤企業(yè)技術(shù)與管理，最終推動(dòng)需求、指導(dǎo)企業(yè)技術(shù)與管理。

3.3組建交叉學(xué)科實(shí)踐人才隊(duì)伍

組建交叉學(xué)科實(shí)踐人才隊(duì)伍，對(duì)交叉學(xué)科實(shí)踐教師進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐培訓(xùn)。交叉學(xué)科對(duì)應(yīng)專業(yè)的教師彼此聽課；定期召開交叉學(xué)科專業(yè)知識(shí)交流會(huì)；與企業(yè)聯(lián)合，關(guān)注行業(yè)動(dòng)態(tài)的發(fā)展。通過以上舉措來提高教師在交叉學(xué)科領(lǐng)域的業(yè)務(wù)水平。專業(yè)的人才隊(duì)伍可以有更多的時(shí)間投入到交叉學(xué)科實(shí)踐中去，這為提高交叉學(xué)科實(shí)踐水平奠定了基礎(chǔ)，也為交叉學(xué)科的長期發(fā)展提供了人才貯備。

3.4加強(qiáng)交叉學(xué)科工程實(shí)踐

在交叉學(xué)科實(shí)踐體系建設(shè)方面，軟件學(xué)院針對(duì)學(xué)生數(shù)量大、學(xué)生生源復(fù)雜、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力參差不齊、培養(yǎng)時(shí)間有限和師資短缺等諸多問題，一方面在交叉學(xué)科的理論課程學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)調(diào)作業(yè)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐內(nèi)容，另一方面還專門成立了實(shí)訓(xùn)與基礎(chǔ)部，配備項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富的專職老師負(fù)責(zé)所有專業(yè)“一級(jí)工程實(shí)踐”課程的教學(xué)工作。一級(jí)工程實(shí)踐（個(gè)體工程實(shí)踐）是將程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)編程融合在一起的綜合實(shí)踐課程，采用課堂教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的方式，訓(xùn)練學(xué)生的基本綜合編程技能，通過實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、討論、筆試等多種形式來保障教學(xué)質(zhì)量，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，從而快速提升學(xué)生的計(jì)算機(jī)基本開發(fā)技能。另外，在每個(gè)專業(yè)方向內(nèi)部，還設(shè)置了“二級(jí)工程實(shí)踐”課程。二級(jí)工程實(shí)踐（團(tuán)隊(duì)工程實(shí)踐）中，學(xué)生自由組成4-6人的開發(fā)小組（團(tuán)隊(duì)），遵循軟件開發(fā)過程管理規(guī)范，以團(tuán)隊(duì)形式開發(fā)具有一定規(guī)模的應(yīng)用性項(xiàng)目，通過立項(xiàng)、分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、現(xiàn)場答辯、演示等形式來保障教學(xué)質(zhì)量，從而培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范化軟件開發(fā)和協(xié)作管理的能力。

3.5建立國內(nèi)外實(shí)習(xí)基地

歐盟研究咨詢委員會(huì)跨學(xué)科研究報(bào)告顯示，歐洲高校的跨學(xué)科教育在研究生層面表現(xiàn)為開設(shè)更多的交叉學(xué)科培訓(xùn)計(jì)劃，并與企業(yè)人才需求掛鉤。北航軟件學(xué)院與美國、日本、印度等國家合作建立了多個(gè)國外學(xué)生實(shí)習(xí)和就業(yè)基地，通過學(xué)院的實(shí)習(xí)和就業(yè)基地，軟件學(xué)院已派出大量學(xué)生到國外實(shí)習(xí)和深造。對(duì)于國內(nèi)實(shí)習(xí)基地，軟件學(xué)院在充分發(fā)揮北航在學(xué)科、辦學(xué)政策、地域等方面優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，采取多種合作形式，與國內(nèi)多家企業(yè)合作，針對(duì)各專業(yè)需要，建立了相對(duì)穩(wěn)定的國內(nèi)實(shí)習(xí)基地。另外，軟件學(xué)院還與多家知名企業(yè)合作建立教學(xué)基地，為其定向培養(yǎng)復(fù)合式軟件工程碩士人才，為地方科研院所和企業(yè)培養(yǎng)高、精、尖后備人才貢獻(xiàn)力量。這些國內(nèi)外實(shí)習(xí)基地為交叉學(xué)科實(shí)踐提供了綜合性的平臺(tái)。軟件學(xué)院培養(yǎng)方案要求學(xué)生在所有理論課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，必須進(jìn)入軟件相關(guān)企業(yè)完成為期一年左右的實(shí)習(xí)，通過親自參與的實(shí)際軟件工程項(xiàng)目，把不同學(xué)科的理論內(nèi)容利用實(shí)踐很好地融合起來。

3.6設(shè)立交叉學(xué)科實(shí)踐模式

為了達(dá)到更好的實(shí)踐效果，北航軟件學(xué)院設(shè)立了5級(jí)實(shí)踐模式：課程實(shí)驗(yàn)、個(gè)體編程實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目實(shí)踐、企業(yè)實(shí)習(xí)和團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目案例實(shí)訓(xùn)。以專業(yè)方向?yàn)榛A(chǔ)，設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目，將基礎(chǔ)課程與專業(yè)方向課程的實(shí)踐貫通，以具體項(xiàng)目貫穿相關(guān)課程，讓學(xué)生深入理解交叉學(xué)科知識(shí)在項(xiàng)目中的應(yīng)用。該實(shí)踐體系實(shí)現(xiàn)了由學(xué)校到企業(yè)，再回到學(xué)校的一個(gè)閉環(huán)實(shí)踐過程。學(xué)生在實(shí)習(xí)結(jié)束后回到學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地，要總結(jié)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，互相交流實(shí)習(xí)案例，與教師互動(dòng)進(jìn)行案例分析，在已有的編程和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，全程參與一個(gè)項(xiàng)目的需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測試及項(xiàng)目的管理等所有活動(dòng)。這樣，學(xué)生不僅可以提高編程能力，同時(shí)可以用所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)習(xí)項(xiàng)目進(jìn)行案例分析，糾正錯(cuò)誤。此外，還可以讓學(xué)生體驗(yàn)軟件系統(tǒng)分析、架構(gòu)、研發(fā)管理等在實(shí)習(xí)過程中難以參與的活動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，由學(xué)院導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)位論文，從而大大提高論文質(zhì)量。這樣，學(xué)生在一個(gè)循環(huán)上升、逐級(jí)加強(qiáng)、總結(jié)交流的過程中將理論與實(shí)踐相結(jié)合，取得很好的效果，同時(shí)可以回饋企業(yè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)交叉學(xué)科知識(shí)的融合。

4.結(jié)語

近5年來，北航軟件學(xué)院開設(shè)了嵌入式軟件、集成電路設(shè)計(jì)與物聯(lián)網(wǎng)、IT項(xiàng)目管理與產(chǎn)業(yè)信息化、SAP ERP咨詢顧問、移動(dòng)云計(jì)算等多個(gè)和軟件工程密切相關(guān)的專業(yè)方向，為市場培養(yǎng)了上千名行業(yè)急需人才。通過實(shí)施上述措施，取得了很好的教學(xué)效果，推動(dòng)了交叉學(xué)科的發(fā)展。