軟件工程專業(yè)課程體系的重構(gòu)與度量

郭 威

(鹽城師范學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 鹽城 224002)

軟件工程專業(yè)課程體系的重構(gòu)與度量

郭 威

(鹽城師范學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 鹽城 224002)

針對(duì)鹽城師范學(xué)院軟件工程專業(yè)應(yīng)用型、工程型軟件人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位，引入CDIO工程教育理念，結(jié)合GQM度量方法，提出了一種面向目標(biāo)、逐步求精、量化分析的軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型，對(duì)專業(yè)課程體系進(jìn)行了重新構(gòu)建與度量。實(shí)踐表明，該模型能為優(yōu)化專業(yè)課程體系、量化培養(yǎng)目標(biāo)、改進(jìn)培養(yǎng)過(guò)程、全面達(dá)成專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)提供具體指導(dǎo)和有力支撐。

工程教育理念；軟件工程；重構(gòu)；度量

軟件企業(yè)要求軟件人才具有現(xiàn)代軟件工程環(huán)境下賴以生存和成長(zhǎng)的終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力和工程實(shí)踐能力。傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式重理論輕實(shí)踐、重技術(shù)輕工程，不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)和職業(yè)素質(zhì)的提高。CDIO作為當(dāng)前國(guó)際高等工程教育的一種創(chuàng)新模式，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、動(dòng)手實(shí)踐能力等方面效果顯著。借鑒CDIO工程教育理念和標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用目標(biāo)問(wèn)題度量(Goal-Question-Metric，GQM)模型面向目標(biāo)、逐步求精、量化分析問(wèn)題的方法，對(duì)軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行修訂、改進(jìn)和優(yōu)化，并對(duì)專業(yè)課程體系進(jìn)行重新構(gòu)建、度量和完善，對(duì)培養(yǎng)出滿足企業(yè)需求的高水平應(yīng)用型、工程型軟件人才具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 CDIO與GQM的基本概念

1.1 CDIO工程教育模式

CDIO是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate)，它以工程項(xiàng)目從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)將整個(gè)課程體系系統(tǒng)地、有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的方式參與到課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)課程學(xué)習(xí)要與項(xiàng)目設(shè)計(jì)相聯(lián)系，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力[1]。

CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人與職業(yè)技能、人際交往能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)[2]。CDIO不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來(lái)的工程教育改革理念，更重要的是提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實(shí)施指導(dǎo)、完整的實(shí)施過(guò)程和嚴(yán)格的結(jié)果檢驗(yàn)的12條標(biāo)準(zhǔn)，具有很強(qiáng)的可操作性[3]。

1.2 GQM模型

GQM模型是一種面向目標(biāo)的軟件過(guò)程度量方法，GQM表示3層應(yīng)用框架：目標(biāo)層(Goal)、問(wèn)題層(Question)和度量層(Metric)，即確定目標(biāo)、定義問(wèn)題、建立度量模型，其基本思想就是由目標(biāo)出發(fā)，自上而下，逐步求精，并細(xì)化到度量。GQM模型3個(gè)階段的應(yīng)用與實(shí)施，能夠有效地將抽象目標(biāo)分解為具體問(wèn)題，并結(jié)合度量得到的量化值分析來(lái)指導(dǎo)過(guò)程改進(jìn)[4]。實(shí)踐表明，GQM模型不僅可用于軟件過(guò)程度量，也是一種邏輯清晰、層次分明的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。

2 軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型

2.1 軟件工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位

專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是指根據(jù)未來(lái)專業(yè)的發(fā)展和社會(huì)需求、從業(yè)人員在社會(huì)的職責(zé)及角色，確定本專業(yè)的人才培養(yǎng)要求[5]。鹽城師范學(xué)院作為一所坐落于沿海城市的普通本科院校，結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際，將軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)定位為培養(yǎng)應(yīng)用型、工程型軟件人才，即能夠綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)及管理科學(xué)等學(xué)科知識(shí)，以工程化的原則與方法為指導(dǎo)，勝任現(xiàn)代軟件工程環(huán)境下高質(zhì)量軟件的開(kāi)發(fā)、測(cè)試和維護(hù)等工作的軟件工程技術(shù)、應(yīng)用、管理和服務(wù)人才。該培養(yǎng)目標(biāo)可進(jìn)一步解讀為以下三點(diǎn)：扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)、良好的綜合素質(zhì)和能力、較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。

2.2 專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型

專業(yè)培養(yǎng)方案是構(gòu)建專業(yè)課程體系、安排專業(yè)教學(xué)計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的綱領(lǐng)性文件。傳統(tǒng)的培養(yǎng)方案大多以定性描述為主，缺少具體量化的分析指標(biāo)，難以給后續(xù)培養(yǎng)過(guò)程的優(yōu)化與評(píng)估提供具體指導(dǎo)?；谖倚＼浖こ虒I(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位分析，運(yùn)用GQM度量方法，借鑒CDIO培養(yǎng)大綱與標(biāo)準(zhǔn)，我們建立了一種面向目標(biāo)、逐步求精、量化分析的軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型，如表1所示。

表1 軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型

該模型分為總體培養(yǎng)目標(biāo)、子目標(biāo)、問(wèn)題和度量四個(gè)層次。其中，總體培養(yǎng)目標(biāo)和子目標(biāo)以CDIO培養(yǎng)大綱為指南，并結(jié)合我校軟件工程專業(yè)培養(yǎng)實(shí)際進(jìn)行了裁剪與整合，進(jìn)一步明確了專業(yè)培養(yǎng)的總體目標(biāo)和細(xì)化目標(biāo)；問(wèn)題層借鑒CDIO12條標(biāo)準(zhǔn)中的若干準(zhǔn)則，確定了達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)考慮的若干關(guān)鍵問(wèn)題；度量層通過(guò)回答上述問(wèn)題建立相應(yīng)度量指標(biāo)，并通過(guò)度量值對(duì)培養(yǎng)方案進(jìn)行量化分析、評(píng)估和持續(xù)改進(jìn)。

軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型建立了專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、關(guān)鍵問(wèn)題以及相關(guān)度量指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)矩陣，能為更合理有效地構(gòu)建專業(yè)課程體系、安排專業(yè)教學(xué)計(jì)劃、量化評(píng)估專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)提供具體指導(dǎo)。

3 課程體系的重構(gòu)與度量

3.1 專業(yè)課程體系的重構(gòu)

課程體系是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的載體和有力支撐，科學(xué)合理的課程體系會(huì)促成高水平專業(yè)人才的培養(yǎng)[6]。以軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型為指南，以專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，按照模塊化、平臺(tái)化和課程群建設(shè)的思想為指導(dǎo)，對(duì)我校舊版軟件工程專業(yè)課程體系進(jìn)行了重新構(gòu)建與優(yōu)化。新的課程體系包括五大平臺(tái)，如圖1所示。

圖1 軟件工程專業(yè)課程體系整體框架

(1)公共基礎(chǔ)課程平臺(tái)。該平臺(tái)依據(jù)人才培養(yǎng)規(guī)格來(lái)設(shè)置課程，包括較寬廣的通識(shí)課程和素質(zhì)課程，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)、綜合素質(zhì)、個(gè)人能力與職業(yè)道德等。主要課程包括政治理論課程群、大學(xué)英語(yǔ)、大學(xué)體育、大學(xué)生職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導(dǎo)、人文(科學(xué)、藝體)類素質(zhì)課程等。

(2)專業(yè)基礎(chǔ)課程平臺(tái)。該平臺(tái)依據(jù)軟件工程學(xué)科來(lái)設(shè)置課程，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生核心工程基礎(chǔ)知識(shí)與技術(shù)。主要課程包括軟件基礎(chǔ)課程群(程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng))、硬件基礎(chǔ)課程群(數(shù)字邏輯電路、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu))及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程群(高等數(shù)學(xué)、離散數(shù)學(xué))等。

(3)專業(yè)核心課程平臺(tái)。該平臺(tái)依據(jù)人才培養(yǎng)主線來(lái)設(shè)置課程，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生高級(jí)工程基礎(chǔ)知識(shí)與技術(shù)，并為解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)與技術(shù)基礎(chǔ)。主要課程包括：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用、統(tǒng)一建模語(yǔ)言、Web開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)、軟件工程、軟件測(cè)試與質(zhì)量保證、軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件項(xiàng)目管理等。

(4)專業(yè)選修課程平臺(tái)。該平臺(tái)依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方向(軟件開(kāi)發(fā)、軟件測(cè)試、服務(wù)外包)設(shè)置課程，包括各專業(yè)方向的限選課程和所有方向的任選課程，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生在軟件開(kāi)發(fā)、測(cè)試與應(yīng)用某一方向上的專業(yè)特長(zhǎng)與專業(yè)技能。以軟件測(cè)試方向?yàn)槔?，其主要課程包括：軟件測(cè)試方法與過(guò)程、自動(dòng)化測(cè)試、Web性能測(cè)試等。

(5)實(shí)踐課程平臺(tái)。該平臺(tái)是一個(gè)綜合性的應(yīng)用平臺(tái)，旨在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際項(xiàng)目環(huán)境下的創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力和CDIO運(yùn)作能力。實(shí)踐課程平臺(tái)包含技能課程和實(shí)踐教學(xué)，前者包括軟件開(kāi)發(fā)案例學(xué)習(xí)與實(shí)踐、軟件測(cè)試案例學(xué)習(xí)與實(shí)踐、企業(yè)創(chuàng)業(yè)與管理等；后者包括課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)訓(xùn)、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。

3.2 專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的度量與實(shí)現(xiàn)

如表2所示。專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)既是制訂人才培養(yǎng)方案的起點(diǎn)，也應(yīng)貫穿人才培養(yǎng)的整個(gè)過(guò)程，并作為評(píng)價(jià)人才培養(yǎng)效果的依據(jù)。在基于G-C模型的專業(yè)培養(yǎng)方案下，整個(gè)人才培養(yǎng)過(guò)程和評(píng)價(jià)體系都應(yīng)以總體培養(yǎng)目標(biāo)和分解后的子目標(biāo)為驅(qū)動(dòng)，量化地進(jìn)行。在確立專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系之后，需要明確課程體系中的每門課程或教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)(知識(shí)、能力與素質(zhì))的具體貢獻(xiàn)，即專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)度量矩陣。

表2 軟件工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)(課程體系)度量矩陣(簡(jiǎn)化版)

表2為我校軟件工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)度量矩陣的簡(jiǎn)化版，通過(guò)該度量矩陣可以直觀地看出課程計(jì)劃中的每門課程的基本信息(課程類別、課程性質(zhì)、課程名稱、學(xué)時(shí)、學(xué)分、考核方式)以及該課程與培養(yǎng)目標(biāo)的量化關(guān)系。為直觀簡(jiǎn)單地表示這種量化關(guān)系，我們采用布盧姆教育目標(biāo)分類法，描述學(xué)生在學(xué)習(xí)某課程時(shí)應(yīng)掌握的知識(shí)、素質(zhì)與能力及其相應(yīng)的程度，以1(最低)、2、3、4、5、6(最高)來(lái)表示對(duì)此項(xiàng)知識(shí)、素質(zhì)或能力要求達(dá)到的程度，無(wú)要求則留空。

專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)度量矩陣同時(shí)也可視為專業(yè)課程體系的度量，它以直觀簡(jiǎn)潔的方式給出了課程體系與培養(yǎng)目標(biāo)之間的量化關(guān)系，不僅給教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)與成績(jī)?cè)u(píng)定提供了具體指導(dǎo)，也促成了專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的最終實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了滿足社會(huì)和市場(chǎng)對(duì)軟件人才的需求，借鑒和吸收國(guó)際先進(jìn)的CDIO工程教育理念和標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用GQM度量方法，結(jié)合我校軟件工程專業(yè)建設(shè)實(shí)際和人才培養(yǎng)目標(biāo)定位，建立了軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型。以G-C模型為基礎(chǔ)，對(duì)我校軟件工程專業(yè)課程體系進(jìn)行了重新構(gòu)建與優(yōu)化，并建立了專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)度量矩陣。實(shí)踐表明，該模型能為優(yōu)化專業(yè)課程體系、量化培養(yǎng)目標(biāo)、改進(jìn)培養(yǎng)過(guò)程提供具體指導(dǎo)和有力支撐，有利于高水平應(yīng)用型、工程型軟件人才的培養(yǎng)。

[1]郭威.CDIO模式在“軟件體系結(jié)構(gòu)”課程中的探究與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育,2010(24)：121-122.

[2]王碩旺,洪成文.CDIO:美國(guó)麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式—基于對(duì)CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究,2009,28(4):116-119.

[3]查建中.論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008(3):1-6,9.

[4]龍軍,楊柳,粟梅,等.基于GQM模型的卓越計(jì)劃專業(yè)培養(yǎng)方案制定與優(yōu)化[J].科技進(jìn)步與對(duì)策，2012(15):152-156.

[5]顧佩華,包能勝,康全禮,等.CDIO在中國(guó)(上)[J].高等工程教育研究，2012(3):24-40.

[6]趙艷菲,張舜德,屈衛(wèi)清.基于CDIO模式的軟件工程專業(yè)課程體系研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2013,9(10):2415-2417,2422.

Reconstruction and Measurement of Software Engineering Specialty Curriculum System

GUO Wei

(College of Information Science and Technology, Yancheng Teachers University, Yancheng 224002, China)

Aiming at the goal of cultivating applied and engineering software talents, combined with the CDIO engineering education concept and GQM metric method, an object oriented, stepwise refined and quantitative analyzed software engineering cultivation program G-C model was presented, and then the curriculum system was rebuilt and measured based on this model. Practice shows that this G-C model can provide specific guidance and strong supports for optimizing curriculum system, measuring cultivation objectives, improving cultivation process and achieving cultivation goals comprehensively.

CDIO; software engineering; reconstruction; measurement

2014-03-14

鹽城師范學(xué)院教學(xué)改革與研究基金資助項(xiàng)目“基于CDIO的工程型軟件人才培養(yǎng)模式研究”(12YCTCJY053)。

郭 威(1983 -)，男，博士研究生，講師，研究方向:軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.01.056