基于畢業(yè)產(chǎn)出導(dǎo)向的軟件工程課程教學(xué)改革

摘要：分析國(guó)內(nèi)高校在軟件工程課程設(shè)置上的側(cè)重點(diǎn)以及軟件職業(yè)技術(shù)資格考試內(nèi)容，提出以SWEBOK V3中知識(shí)域的要求為課程內(nèi)容基礎(chǔ)框架，基于畢業(yè)生的產(chǎn)出能力導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)大綱、知識(shí)內(nèi)容和考核方式改革，通過監(jiān)控學(xué)生成績(jī)對(duì)課程教學(xué)效果進(jìn)行分析和長(zhǎng)期持續(xù)改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)出導(dǎo)向；軟件工程；課程改革

1.背景

作為軟件工程專業(yè)的主要核心課程，軟件工程課程一直很受關(guān)注，圍繞著課程教學(xué)所進(jìn)行的教學(xué)改革也比較多。目前，正在各高校進(jìn)行的工程教育專業(yè)認(rèn)證是我國(guó)為推進(jìn)工程教育改革、提高工程教育質(zhì)量、建立工程教育與工程師制度銜接、提高工程教育對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性和提高我國(guó)工程技術(shù)人才的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力所做的一項(xiàng)合格性評(píng)價(jià)，在給高校工程教育帶來發(fā)展契機(jī)的同時(shí)也提出了對(duì)教育理念、教學(xué)過程管理、教學(xué)內(nèi)容更新?lián)Q代等方面的挑戰(zhàn)和調(diào)整要求。

2.課程現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)高校軟件工程課程使用的教材主要有張海藩《軟件工程導(dǎo)論》、鄭人杰《實(shí)用軟件工程》和國(guó)外翻譯版《軟件工程》。教學(xué)內(nèi)容主要有軟件工程概況、可行性研究、需求工程、傳統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)、編碼、軟件質(zhì)量與保證，項(xiàng)目計(jì)劃與管理、軟件開發(fā)工具與環(huán)境等。軟件工程是一門強(qiáng)調(diào)實(shí)踐的綜合性工程課程，各高校在具體課程安排上各有側(cè)重。

例如，復(fù)旦大學(xué)（54學(xué)時(shí)）的課程重點(diǎn)首先是結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)，這兩部分內(nèi)容超過了1/4總學(xué)時(shí)；其次是軟件測(cè)試和軟件項(xiàng)目管理，分別約占總學(xué)時(shí)的1/6；課程特色在人機(jī)界面設(shè)計(jì)和Web工程上。清華大學(xué)（48學(xué)時(shí)）把面向?qū)ο蠓椒║ML和RUP作為重點(diǎn)，占總學(xué)時(shí)的近1/3；其次是結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)，占總學(xué)時(shí)的1/4；軟件過程及軟件工程管理是另一重點(diǎn)，通過學(xué)生合作小組或參與項(xiàng)目組進(jìn)行軟件開發(fā)，在實(shí)踐中理解軟件過程的意義和作用，培養(yǎng)軟件項(xiàng)目管理的意識(shí)和能力。浙江大學(xué)（理論32學(xué)時(shí)、實(shí)踐32學(xué)時(shí)）重點(diǎn)講述軟件工程的常用方法，包括分析模型的建立、總體設(shè)計(jì)、軟件測(cè)試等，其特色是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的開發(fā)方法和實(shí)踐，通過從需求單位抽取出的大型模擬案例進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，鍛煉學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、談判、溝通、寫作、團(tuán)隊(duì)合作等能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程職業(yè)素養(yǎng)。

通過對(duì)國(guó)內(nèi)幾所高校課程教學(xué)特點(diǎn)的分析，我們發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)高校軟件工程課程主要以理論知識(shí)教學(xué)為主，雖然有的院校做到了實(shí)踐與理論并重（1：1），但是大多數(shù)院校還是以理論知識(shí)教學(xué)為主。課堂教學(xué)以講述概念I(lǐng)生基礎(chǔ)知識(shí)為主，課程的內(nèi)容主要有面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計(jì)、軟件測(cè)試和項(xiàng)目管理，對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)和新工具介紹較少，目前軟件工程課程更像是一門導(dǎo)論課程。

3.面臨問題分析

3.1工程專業(yè)畢業(yè)要求對(duì)課程的影響

工程專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具備足夠的溝通能力、合作能力、專業(yè)知識(shí)技能、終身學(xué)習(xí)能力及人格、國(guó)際視野和責(zé)任感等能力素質(zhì)，這些素質(zhì)要求可以保證學(xué)生畢業(yè)進(jìn)入職場(chǎng)前具備基本的職業(yè)素養(yǎng)和從業(yè)能力。產(chǎn)出導(dǎo)向是工程教育認(rèn)證中重點(diǎn)關(guān)注的部分，課程體系設(shè)置、師資隊(duì)伍建設(shè)和外部條件配備均以有利于學(xué)生達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向。畢業(yè)要求反作用于課程設(shè)置，要求課程的內(nèi)容建設(shè)、教學(xué)方法改進(jìn)、過程監(jiān)督以及成績(jī)考核都應(yīng)圍繞這一要求，細(xì)化產(chǎn)出導(dǎo)向的要求和能力指標(biāo)，設(shè)置相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)并調(diào)整各自的重要性比例，從知識(shí)點(diǎn)授課和實(shí)踐能力兩方面落實(shí)能力培養(yǎng)，達(dá)到畢業(yè)產(chǎn)出的要求。

3.2與軟件工程課程相關(guān)的專業(yè)技術(shù)資格考試分析

工程教育認(rèn)證是將來國(guó)家注冊(cè)工程師制度的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié)，目前我國(guó)已經(jīng)在土建、環(huán)境、核安全等領(lǐng)域開展試點(diǎn)工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程人才的社會(huì)評(píng)價(jià)及國(guó)際間人才資格互認(rèn)。在我國(guó)，與軟件工程課程相關(guān)的全國(guó)性考試還有計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格（水平）考試，由國(guó)家人力資源和社會(huì)保障部、工業(yè)和信息化部領(lǐng)導(dǎo)，對(duì)全國(guó)計(jì)算機(jī)與軟件專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行職業(yè)資格、專業(yè)技術(shù)資格認(rèn)定和專業(yè)技術(shù)水平測(cè)試。筆者對(duì)與軟件工程課程相關(guān)的資格考試內(nèi)容進(jìn)行解析，以軟件設(shè)計(jì)師為例進(jìn)行重點(diǎn)分析，見表1。

從表1分析內(nèi)容可見，軟件工程基礎(chǔ)考試內(nèi)容與課程教學(xué)大綱知識(shí)點(diǎn)一致，在信息安全知識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)上給出新增內(nèi)容，這與SWEBOK2013知識(shí)體系一致。考試科目“軟件設(shè)計(jì)”以上述知識(shí)為基礎(chǔ)，考查工程師的實(shí)際工作能力。在最近幾次考試中有考題涉及數(shù)據(jù)流圖、UML圖的應(yīng)用分析，與課程授課側(cè)重點(diǎn)也相符，更側(cè)重于實(shí)例的應(yīng)用能力，需要實(shí)踐積累與運(yùn)用。

3.3SWEBOK V3和課程對(duì)應(yīng)關(guān)系分析

軟件工程專業(yè)的課程體系是基于軟件工程知識(shí)體系SWEBOK（software engineerin～body ofknowledge）、計(jì)算機(jī)教程軟件工程卷（computingcurriculum-software engineering，CCSE）及其中的軟件工程教育知識(shí)體（soft engineering educationknowledge，SEEK）而建立起來的。2014年，IEEE計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)發(fā)布了軟件工程知識(shí)體系指南第3版，該版將原來的10個(gè)知識(shí)域擴(kuò)展到15個(gè)，與現(xiàn)有軟件工程課程大綱的比較結(jié)果見表2，其中有分布到其他課程中的知識(shí)點(diǎn)未加以說明。新增和修改的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)需要在軟件工程課程教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)落實(shí)。

4.基于產(chǎn)出導(dǎo)向的軟件工程課程改革與建設(shè)

4.1課程教學(xué)目標(biāo)修訂

基于上述分析，我們進(jìn)行基于產(chǎn)出導(dǎo)向的軟件工程課程改革和建設(shè)。課程教學(xué)以使學(xué)生掌握軟件工程的理論基礎(chǔ)知識(shí)和基本工作原理，培養(yǎng)學(xué)生具有工程問題需求分析的能力以及綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程技術(shù)完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)施和維護(hù)的能力為目標(biāo)。課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握軟件開發(fā)過程的理論、方法、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及計(jì)算機(jī)輔助工程和環(huán)境等知識(shí)并通過實(shí)驗(yàn)靈活應(yīng)用；掌握軟件工程的基本概念、軟件開發(fā)模型、開發(fā)過程的管理和質(zhì)量控制；掌握需求分析的任務(wù)與原則，傳統(tǒng)面向?qū)ο笮枨蠓治龇椒?、設(shè)計(jì)過程與一般l生概念以及文檔的編寫；掌握程序設(shè)計(jì)方法，增強(qiáng)編程實(shí)踐訓(xùn)練，掌握軟件測(cè)試技術(shù)與糾錯(cuò)性軟件維護(hù)方法；掌握UML建模技術(shù)，能在軟件工程過程中使用常用建模工具，能運(yùn)用建模方法解決工程實(shí)際問題；了解專業(yè)開發(fā)活動(dòng)涉及的標(biāo)準(zhǔn)、方針、政策和法律、法規(guī)，能正確認(rèn)識(shí)實(shí)施軟件工程對(duì)客觀世界和人類社會(huì)的影響。

4.2教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改進(jìn)

根據(jù)畢業(yè)產(chǎn)出要求及SWEBOK V3新修改版，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容作如下調(diào)整：①在64學(xué)時(shí)課時(shí)中，將理論與實(shí)踐課時(shí)設(shè)定為1：1；②在需求分析和設(shè)計(jì)部分新增人機(jī)界面和系統(tǒng)安全知識(shí)；③獨(dú)立介紹軟件復(fù)用部分知識(shí)，結(jié)合軟件設(shè)計(jì)模式討論軟件可復(fù)用性；④在軟件質(zhì)量保證和項(xiàng)目管理部分新增軟件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)內(nèi)外法律和法規(guī)；⑤在軟件維護(hù)部分新增軟件退役和遷移。

每一章都提供參考資料，教師引導(dǎo)學(xué)生有選擇地閱讀其中的部分內(nèi)容，根據(jù)課程內(nèi)容的進(jìn)展情況布置相應(yīng)的任務(wù)、思考題和作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生通過Internet或其他途徑查閱相關(guān)資料以拓寬知識(shí)面，了解軟件工程領(lǐng)域最新實(shí)踐研究成果。為了使學(xué)生建立起軟件開發(fā)和維護(hù)的工程化意識(shí)，較系統(tǒng)地掌握按照工程化思想開發(fā)與維護(hù)軟件的方法和技術(shù)，教師需在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生從軟件企業(yè)開發(fā)和維護(hù)實(shí)際大中型軟件的角度出發(fā)，結(jié)合成本、風(fēng)險(xiǎn)、效益、進(jìn)度、過程、質(zhì)量等多種因素系統(tǒng)地分析軟件開發(fā)和維護(hù)過程中的問題，突破以往要求完成某一給定知識(shí)點(diǎn)作業(yè)的單一思考問題局限。此外，構(gòu)造實(shí)驗(yàn)環(huán)境用于課內(nèi)工程項(xiàng)目實(shí)踐，通過模擬項(xiàng)目的開發(fā)，鍛煉學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)能力、軟件工具的使用能力、語言交流能力、文檔編寫能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。項(xiàng)目實(shí)踐引導(dǎo)需貫穿理論知識(shí)學(xué)習(xí)始終。

4.3考核方式與持續(xù)改進(jìn)并行

課程強(qiáng)調(diào)過程考核，總成績(jī)分為平時(shí)和期末兩部分，分別占50%。平時(shí)成績(jī)主要考核學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫情況等。其中，課堂表現(xiàn)主要從學(xué)生上課是否專心聽講、回答教師提問是否正確以及分組討論是否積極、正確、有獨(dú)特見解等進(jìn)行考核，以提高課堂教學(xué)效果和運(yùn)用工程基礎(chǔ)知識(shí)及本專業(yè)基本理論解決實(shí)際工程問題的能力；作業(yè)方面重點(diǎn)考核學(xué)生掌握軟件工程理論基礎(chǔ)知識(shí)和基本工作原理的程度；課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)重點(diǎn)考核學(xué)生的工程問題需求分析和設(shè)計(jì)能力，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程技術(shù)完成系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)并對(duì)設(shè)計(jì)文檔進(jìn)行審查的能力；期末考試將按照課程教學(xué)目標(biāo)全面考核學(xué)生課程學(xué)習(xí)的效果，選取一定數(shù)目的學(xué)生成績(jī)?yōu)闃颖荆?jì)算該課程對(duì)畢業(yè)要求貢獻(xiàn)的達(dá)成度并通過建立閥值定量評(píng)估課程教學(xué)質(zhì)量，通過不斷提出持續(xù)的改進(jìn)意見并實(shí)施，切實(shí)加大課程對(duì)提高畢業(yè)產(chǎn)出能力的貢獻(xiàn)。

5.結(jié)語

筆者基于畢業(yè)生產(chǎn)出能力對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了修訂，完善了軟件工程課程的教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了梳理，最后通過改變考核方式對(duì)課程進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)課程的持續(xù)改進(jìn)。下一步工作將重點(diǎn)關(guān)注課程中學(xué)生自主能力導(dǎo)引體系和畢業(yè)生能力評(píng)價(jià)反饋機(jī)制的構(gòu)建。