以實(shí)踐能力為核心的專(zhuān)業(yè)學(xué)位教育

劉輝 牛振東

文章編號(hào)：1672-5913（2015）11-0025-03

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

摘要：專(zhuān)業(yè)學(xué)位教育是我國(guó)大力提倡的新興教育模式，其目的是針對(duì)行業(yè)的特定職業(yè)需求，培養(yǎng)具有專(zhuān)業(yè)能力的可以勝任目標(biāo)職業(yè)角色的高層次專(zhuān)門(mén)人才。碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位教育有別于學(xué)術(shù)型碩士教育，因此需要摸索出針對(duì)專(zhuān)業(yè)碩士的教育教學(xué)方法。文章闡述在軟件工程專(zhuān)業(yè)碩士核心課程軟件體系結(jié)構(gòu)教學(xué)中探索出的一套行之有效的碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位教學(xué)方法，介紹探索和實(shí)踐過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)，為相關(guān)課程的教學(xué)改革提供借鑒。

關(guān)鍵詞：專(zhuān)業(yè)學(xué)位教育；實(shí)踐；軟件工程；體系結(jié)構(gòu)

0 引 言

專(zhuān)業(yè)學(xué)位是針對(duì)特定職業(yè)領(lǐng)域的需要，為培養(yǎng)具有較強(qiáng)專(zhuān)業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)的高層次專(zhuān)門(mén)人才而設(shè)置的一種學(xué)位類(lèi)型。雖然專(zhuān)業(yè)學(xué)位與學(xué)術(shù)學(xué)位培養(yǎng)的人才類(lèi)型有所不同，但是二者不存在誰(shuí)高誰(shuí)低的問(wèn)題，都處于同一層次。目前，我國(guó)已基本形成了以碩士學(xué)位為主，博士、碩士、學(xué)士3個(gè)學(xué)位層次并存的專(zhuān)業(yè)學(xué)位教育體系。

我國(guó)的專(zhuān)業(yè)學(xué)位教育尤其是碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位的教育迅猛發(fā)展。圖1所示為我國(guó)1996-2009年全國(guó)碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位授予人數(shù)的統(tǒng)計(jì)圖示。從圖中可見(jiàn)，專(zhuān)業(yè)碩士授予數(shù)量從1996年的0.03萬(wàn)迅猛增長(zhǎng)到2009年的11.74萬(wàn)，13年間增長(zhǎng)了390倍，年均增長(zhǎng)率高達(dá)58%。2009年3月，教育部決定增招的碩士研究生名額全部用于招收應(yīng)屆畢業(yè)生攻讀碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位。2010年起，所有國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)通過(guò)的碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位類(lèi)別招生工作可納入全國(guó)碩士研究生統(tǒng)一招收安排，這標(biāo)志著我國(guó)碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位教育迎來(lái)了一個(gè)新的時(shí)期。

基于IT產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展及其對(duì)專(zhuān)業(yè)高級(jí)人才的強(qiáng)勁需求，軟件工程專(zhuān)業(yè)在工程碩士中非常受歡迎。然而，目前軟件工程中的許多專(zhuān)業(yè)課程（如軟件體系結(jié)構(gòu)）沿用學(xué)術(shù)型學(xué)位教育的教學(xué)模式，不利于培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生的實(shí)踐動(dòng)手能力。學(xué)生畢業(yè)后難以迅速進(jìn)入職業(yè)角色，往往需要一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的職位培訓(xùn)，這也一定程度上影響了專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士畢業(yè)生的就業(yè)及職業(yè)前景。為了解決以上問(wèn)題，我們需要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革探索，堅(jiān)持以實(shí)踐能力為核心，對(duì)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式和教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行改革探索，使之符合專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)特征。

1 課程現(xiàn)狀

軟件體系結(jié)構(gòu)多年以來(lái)一直是全日制碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生（計(jì)算機(jī)技術(shù)及軟件工程專(zhuān)業(yè)）的核心課程，該課程的建設(shè)對(duì)培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)碩士在大型軟件系統(tǒng)上的構(gòu)架能力、軟件系統(tǒng)評(píng)估能力等具有重要意義，是將碩士研究生的目標(biāo)職業(yè)從普通程序員提升至系統(tǒng)構(gòu)架師的核心課程。國(guó)內(nèi)外知名高校均已開(kāi)設(shè)軟件體系結(jié)構(gòu)課程，國(guó)外的卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)等在軟件工程領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的高校都將該課程作為核心課程進(jìn)行建設(shè)；國(guó)內(nèi)的北京大學(xué)等亦將軟件體系結(jié)構(gòu)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)及軟件工程領(lǐng)域碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位的核心課程。

相比于職業(yè)技術(shù)學(xué)院培養(yǎng)的程序員，計(jì)算機(jī)技術(shù)及軟件工程領(lǐng)域?qū)I(yè)碩士的核心競(jìng)爭(zhēng)力主要表現(xiàn)為對(duì)大型軟件系統(tǒng)的架構(gòu)能力，具體包括對(duì)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)和評(píng)估的能力。軟件體系結(jié)構(gòu)課程的主要目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)軟件系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和評(píng)估的能力，為其日后的職業(yè)生涯奠定基礎(chǔ)。我們的教學(xué)團(tuán)隊(duì)早在2004年便開(kāi)始承擔(dān)該課程的教學(xué)任務(wù)，建立了較為完備的教學(xué)大綱和教案，編寫(xiě)、編譯了相關(guān)教材，設(shè)計(jì)了實(shí)踐性教學(xué)案例與教學(xué)環(huán)境。教學(xué)團(tuán)隊(duì)編譯的教材《軟件體系結(jié)構(gòu)》《UML用戶指南》等受到北京理工大學(xué)學(xué)生以及兄弟院校的廣泛歡迎和采用。采用啟發(fā)式教學(xué)與實(shí)踐性教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，可以使學(xué)生不僅理解相關(guān)的理論和技術(shù)，而且掌握具體的應(yīng)用和操作方法，能夠收到良好的教學(xué)效果。采用雙語(yǔ)授課可以有效提高學(xué)生以英文為載體進(jìn)行專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)和交流的能力，為專(zhuān)業(yè)碩士日后自主學(xué)習(xí)國(guó)際最新技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。相關(guān)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)參見(jiàn)課題組于2009年發(fā)表的教學(xué)改革論文。

軟件體系結(jié)構(gòu)課程前期的主要問(wèn)題在于缺少企業(yè)專(zhuān)家的參與，缺乏學(xué)生能真正接觸到的大型企業(yè)軟件系統(tǒng)案例，為此教師需要引入相關(guān)企事業(yè)單位的高級(jí)企業(yè)專(zhuān)家參與授課，引入相關(guān)單位的真實(shí)案例以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，原有教學(xué)大綱主要來(lái)源于學(xué)術(shù)型碩士研究生的相關(guān)課程，不利于培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)碩士的實(shí)踐動(dòng)手能力，因此尚須完善教學(xué)內(nèi)容及考核方式，通過(guò)吸收工業(yè)實(shí)踐中用到的最新知識(shí)豐富教學(xué)大綱；轉(zhuǎn)變課程考核方式，重點(diǎn)考查學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2 課程建設(shè)

我們通過(guò)多年的摸索實(shí)踐，將軟件體系結(jié)構(gòu)碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位課程建設(shè)主要分為完善教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)大綱、建設(shè)專(zhuān)業(yè)化教學(xué)團(tuán)隊(duì)、設(shè)計(jì)課程考核方式3方面。

1）完善教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)大綱。

我們通過(guò)企業(yè)調(diào)研、專(zhuān)家研討等方式了解軟件架構(gòu)師所必需的理論知識(shí)與技術(shù)技能。調(diào)研結(jié)果表明，僅僅掌握基本的軟件體系結(jié)構(gòu)概念以及經(jīng)典的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格是無(wú)法真正從事復(fù)雜軟件體系結(jié)構(gòu)建模與分析工作的，需要在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)主流建模語(yǔ)言（unified modeling language，UML）、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)模式、軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程等有較好的理解和把握，才能構(gòu)造和評(píng)估真正實(shí)用的軟件體系結(jié)構(gòu)。此外，一些老舊的知識(shí)如面向?qū)ο篌w系風(fēng)格、子程序/主程序結(jié)構(gòu)等要么因?yàn)橐呀?jīng)成為常識(shí)，要么因?yàn)橐呀?jīng)很少使用而沒(méi)有必要在課堂上進(jìn)行講授。最后，軟件體系結(jié)構(gòu)的形式化描述與驗(yàn)證在企業(yè)中很少用到，可以從專(zhuān)業(yè)碩士的課程中移除以減少課程負(fù)擔(dān)。軟件體系結(jié)構(gòu)的形式化描述與驗(yàn)證，在經(jīng)典軟件體系結(jié)構(gòu)課程中經(jīng)常作為重點(diǎn)和難點(diǎn)向?qū)W術(shù)型研究生講授是必需的，因?yàn)檫@是對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量、自動(dòng)化的科學(xué)分析的前提和基礎(chǔ)；然而，對(duì)于專(zhuān)業(yè)碩士而言，教學(xué)的著重點(diǎn)是實(shí)用性，因此對(duì)于這部分教學(xué)困難而使用機(jī)會(huì)不多的內(nèi)容，可以大幅壓縮或者直接取消講授。

通過(guò)詳細(xì)對(duì)照課程知識(shí)點(diǎn)與軟件架構(gòu)師所需職業(yè)理論與技能，教師可分析和抽取該課程教學(xué)大綱尚未覆蓋的知識(shí)點(diǎn)，刪除課程中某些陳舊或與培養(yǎng)目標(biāo)關(guān)系不大的知識(shí)點(diǎn)，逐步完善教學(xué)大綱。新的教學(xué)大綱不但增添了新的實(shí)用知識(shí)點(diǎn)，而且通過(guò)刪減部分內(nèi)容確保了教學(xué)工作量的穩(wěn)定。

2）建設(shè)專(zhuān)業(yè)化教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

專(zhuān)業(yè)學(xué)位培養(yǎng)的是能快速應(yīng)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決企業(yè)實(shí)際問(wèn)題的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才，因此需要教師對(duì)工程實(shí)際問(wèn)題有較為深入的理解，但是傳統(tǒng)上高校教師通常主要從事基礎(chǔ)理論研究，缺乏企業(yè)背景和實(shí)際開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。解決授課需求與教師背景之間不匹配問(wèn)題最直接的方法，是引入具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企事業(yè)專(zhuān)家進(jìn)行案例授課，而校內(nèi)教師主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)理論和基本概念的講授。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)可與中國(guó)移動(dòng)研究院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院等建立全面的合作關(guān)系，聘請(qǐng)資深軟件專(zhuān)家加入教學(xué)團(tuán)隊(duì)。移動(dòng)研究院的專(zhuān)家可結(jié)合其大型軟件系統(tǒng)“中國(guó)移動(dòng)開(kāi)放平臺(tái)OMP”講授軟件體系結(jié)構(gòu)的概念、風(fēng)格、設(shè)計(jì)方法和模式、評(píng)估等；農(nóng)科院專(zhuān)家可結(jié)合農(nóng)業(yè)信息采集與分析系統(tǒng)深入淺出地介紹軟件體系結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)架模型、描述方法、設(shè)計(jì)中的主要影響因素等。此外，教師還可利用企事業(yè)單位的真實(shí)軟件體系結(jié)構(gòu)及其演化歷史作為教學(xué)案例，強(qiáng)調(diào)教學(xué)案例的分析與討論；對(duì)每個(gè)教學(xué)案例，分組討論其體系結(jié)構(gòu)的主要特色、體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的決策過(guò)程、體系結(jié)構(gòu)對(duì)軟件性能與軟件演化的影響等，引導(dǎo)學(xué)生利用軟件體系結(jié)構(gòu)知識(shí)分析和理解實(shí)際應(yīng)用中軟件體系結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)、評(píng)估的主要過(guò)程與方法，大幅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析解決能力。

3）設(shè)計(jì)課程考核方式。

教師需轉(zhuǎn)變課程考核方式，主要考查學(xué)生的實(shí)踐能力以及對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)核心概念與主要理論的理解和應(yīng)用能力；以考查學(xué)生分析、設(shè)計(jì)和評(píng)估軟件體系結(jié)構(gòu)的能力為核心，設(shè)計(jì)難度適中的實(shí)踐性大作業(yè)作為課程考核的主要方式，同時(shí)適當(dāng)輔以理論考試，考查學(xué)生對(duì)課程核心概念和核心理論的掌握程度。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于UML建模工具的大作業(yè)，要求學(xué)生根據(jù)給定的軟件需求設(shè)計(jì)最佳的軟件體系結(jié)構(gòu)。為了突出軟件體系結(jié)構(gòu)不斷演化的特性，教師可將大作業(yè)的需求分成兩個(gè)階段，分兩次發(fā)給學(xué)生以模擬真實(shí)環(huán)境下不斷變更的軟件需求。學(xué)生不僅要給出最終的設(shè)計(jì)結(jié)果，還必須對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的總體構(gòu)架和風(fēng)格作出解釋?zhuān)f(shuō)明其設(shè)計(jì)的合理性；此外，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的每個(gè)決策都要給出決策的依據(jù)。

圖2所示為學(xué)生設(shè)計(jì)的一個(gè)優(yōu)秀案例。該案例充分考慮了UML元素需要逐漸演化的需求，通過(guò)多態(tài)（繼承）很好地滿足了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性；此外，該設(shè)計(jì)利用經(jīng)典的MVC結(jié)構(gòu)合理地解決了圖形界面與文檔元素的分離問(wèn)題。

最后的理論考試則完全以軟件體系結(jié)構(gòu)的概念和理論為考核要點(diǎn)，不再結(jié)合案例進(jìn)行考核?？紤]到專(zhuān)業(yè)碩士的培養(yǎng)目標(biāo)是解決工程項(xiàng)目中的實(shí)際問(wèn)題，因此我們?cè)谡n程考核中以大作業(yè)考核為主（占總成績(jī)的2/3），以理論考試為輔（占總成績(jī)的1/3）；此外，理論考試難度相比學(xué)術(shù)型碩士相關(guān)課程有所降低，保證學(xué)生有足夠的精力投入到實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)中。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位的特殊性，我們對(duì)軟件工程專(zhuān)業(yè)的核心課程軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改革探索并取得了一定的成效。課程改革的重點(diǎn)在于：根據(jù)企業(yè)需求和學(xué)科發(fā)展前沿調(diào)整教學(xué)大綱；引入企業(yè)專(zhuān)家以加強(qiáng)案例教學(xué)；調(diào)整課程考核方式以加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)。經(jīng)過(guò)幾年的改革和探索，該課程的教學(xué)質(zhì)量明顯提高，其改革實(shí)踐也對(duì)其他專(zhuān)業(yè)碩士課程具有一定的借鑒意義。