基于工程教育認證的《軟件工程》課程教學質(zhì)量建設(shè)研究 

陳永++胡曉輝

摘要：工程教育專業(yè)認證是我國高等教育發(fā)展的趨勢。以蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)《軟件工程》課程為例，按照工程教育專業(yè)認證的理念和方法進行了質(zhì)量提升建設(shè)，從教學大綱規(guī)劃設(shè)計、課程教學能力培養(yǎng)目標、課程考核內(nèi)容設(shè)置、課程持續(xù)改進等環(huán)節(jié)進行了分析。以上研究過程中形成的方法對于促進計算機科學與技術(shù)專業(yè)工程師人才培養(yǎng)和其它專業(yè)的工程教育專業(yè)認證具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：工程專業(yè)認證；軟件工程；教學方法；課程建設(shè)

DOIDOI：10.11907/rjdk.162018

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2016）009018302

基金項目基金項目：國家自然科學基金項目（61163009）；蘭州交通大學本科教學改革項目（2015[52]號）

作者簡介作者簡介：陳永（1979-），男，甘肅武威人，博士，蘭州交通大學電子與信息工程學院副教授、碩士生導師，研究方向為軟件工程、形式化技術(shù)；胡曉輝（1963-），男，甘肅慶陽人，博士，蘭州交通大學電子與信息工程學院教授、碩士生導師，研究方向為分布式計算。

0引言

工程教育專業(yè)認證在我國的快速發(fā)展，是社會對高等教育質(zhì)量高度關(guān)注的必然結(jié)果，也是我國大力推進工業(yè)化進程，培養(yǎng)大量高素質(zhì)、創(chuàng)新型科技人才的必然選擇。開展工程教育的目標是：構(gòu)建中國工程教育質(zhì)量監(jiān)控體系，進一步提高工程教育質(zhì)量。因此，我國推進高等工程教育改革，構(gòu)建與國際接軌的高等工程教育新模式是高等教育發(fā)展的必由之路[12]。

《軟件工程》是計算機科學與技術(shù)專業(yè)的核心專業(yè)課程。軟件工程方法學是軟件行業(yè)從業(yè)人員要求掌握的基本專業(yè)技能。軟件工程是一門借鑒傳統(tǒng)工程開發(fā)的原則、方法來提高軟件開發(fā)效率，降低成本和改進軟件開發(fā)中的各種工具和技術(shù)的學科。《軟件工程》涉及管理科學、計算機科學、數(shù)學、工程學等多個學科。由于《軟件工程》課程具有理論部分綜合性強、對抽象分析要求高、實踐性強等特點，所以《軟件工程》課程的教學質(zhì)量建設(shè)對于軟件人才培養(yǎng)具有重要意義。

1《軟件工程》課程開設(shè)情況

蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)成立于1985年，2002年獲得碩士學位授予權(quán)，2002年和2006年分別入選甘肅省重點學科，2010年甘肅省教育廳組織專家驗收，學科建設(shè)評價為優(yōu)秀，2013年被評為甘肅省省級特色專業(yè)。經(jīng)過近30年的建設(shè)發(fā)展，逐步建成了“國家級軟件技術(shù)基礎(chǔ)教學團隊”、十二五“國家級信息與控制工程綜合創(chuàng)新實驗中心”、“國家級計算機科學與技術(shù)實驗教學示范中心”、“交通信息類創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式實驗區(qū)”、“國家級軌道交通信息與控制虛擬仿真實驗教學中心”，建設(shè)了“計算機科學與技術(shù)”一級學科碩士點和“計算機技術(shù)”工程碩士點。自計算機科學與技術(shù)專業(yè)成立以來，《軟件工程》課程一直伴隨著專業(yè)的發(fā)展不斷變化。目前《軟件工程》課程開設(shè)在第4學期，此外配套開設(shè)《軟件工程專題實踐》課程，其中《軟件工程》理論課程學時48學時，配套專題實踐課程課時為2周。

2016年，中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會受理了蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)工程教育認證申請。本文正是在相關(guān)背景下，探索了基于工程教育專業(yè)認證的《軟件課程》教學內(nèi)容改革等問題，以更好地提高課程建設(shè)質(zhì)量，滿足工程教育專業(yè)認證的要求。

2基于工程教育專業(yè)認證的《軟件工程》課程建設(shè)

2.1課程大綱突顯畢業(yè)要求，明確課程目標

人才培養(yǎng)質(zhì)量是高等教育質(zhì)量的根本和基石，工程教育專業(yè)認證的核心理念是“以學生為中心”，目標圍繞學生培養(yǎng)而展開。專業(yè)培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求可對日常的課程教學活動起到導向作用[3]。蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)旨在培養(yǎng)能適應(yīng)新時代信息技術(shù)發(fā)展需要，具備基本的科學人文素養(yǎng)、良好的職業(yè)道德與社會責任感，系統(tǒng)地掌握計算機科學理論、計算機軟硬件系統(tǒng)及應(yīng)用知識、鐵路信息化技術(shù)基礎(chǔ)知識，在信息獲取、傳遞、處理及應(yīng)用等方面具有合理的知識結(jié)構(gòu)和較強的工程實踐能力的應(yīng)用型高級專業(yè)人才。畢業(yè)生應(yīng)具備計算機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、實現(xiàn)、測試、維護和管理能力，具有自學、創(chuàng)新和團隊協(xié)作意識，能在企業(yè)、事業(yè)、技術(shù)、行政管理等部門勝任計算機及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的研究、應(yīng)用、開發(fā)、管理和教學等工作。

圍繞這一專業(yè)人才培養(yǎng)目標，《軟件工程》課程在教學大綱修訂過程中，明確了課程教學目標，即：①了解計算機軟件工程的形成與發(fā)展過程，理解軟件工程基本原理，軟件的生命周期方法學、形式化方法學等；②掌握軟件生命周期各階段的任務(wù)和過程；③掌握軟件開發(fā)過程中軟件分析、設(shè)計和實現(xiàn)的方法與工具；④掌握軟件項目管理的基本思想。上述課程教學目標的明確，有利于科學地管理與規(guī)劃教學內(nèi)容。

2.2課程教學能力培養(yǎng)目標

圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，《軟件工程》課程對應(yīng)的能力培養(yǎng)目標有：①能正確表達一個復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案；②能運用基本原理，綜合分析影響系統(tǒng)的多種因素，證實和評價解決方案的合理性；③熟悉計算機應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)的基本方法，能夠遵循系統(tǒng)開發(fā)和工程化的基本要求進行相關(guān)操作。

在授課過程中，教學內(nèi)容應(yīng)緊密圍繞能力培養(yǎng)目標而展開。通過對蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)2013級134人、計算機2014級143人進行跟班試驗，著力培養(yǎng)學生的工程化開發(fā)能力和職業(yè)素質(zhì)，以期形成一個將理論基礎(chǔ)、實踐教學、工程實踐融為一體的整體化培養(yǎng)機制。

課堂教學中，在傳統(tǒng)的軟件工程基本理論講解的基礎(chǔ)上，圍繞能力培養(yǎng)目標設(shè)計教學內(nèi)容與教學形式。例如，對于“能正確表達一個復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案”的能力培養(yǎng)目標，通過典型案例，如“數(shù)學城市”、“食品安全追溯系統(tǒng)”、“互聯(lián)網(wǎng)+下三農(nóng)經(jīng)濟平臺設(shè)計與實現(xiàn)”等案例的講解，對多種方案的可行性進行研究，包括方案的技術(shù)可行性、操作可行性、經(jīng)濟可行性、社會可行性等因素，讓學生學會思考復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案。

為了正確表達復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案，在教學活動中引入形式化系統(tǒng)建模設(shè)計和分析方法，以避免簡單自然語言描述復(fù)雜系統(tǒng)的不足。在教學活動中，引入B方法、Petri網(wǎng)、Z語言、自動機、EventB等形式化方法，從數(shù)學建模、建模仿真、建模分析等環(huán)節(jié)進行訓練，并采用案例式和數(shù)學思維相結(jié)合的教學方法，讓學生學會主動觀察、分析和解決復(fù)雜系統(tǒng)中存在的問題，逐步形成定量分析與定性分析相結(jié)合的抽象設(shè)計、分析能力。與傳統(tǒng)《軟件工程》課程的概念灌輸式教學相比，以能力培養(yǎng)為目標的教學活動可以顯著培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新意識。

在蘭州交通大學的計算機科學與技術(shù)實踐課程設(shè)置中，既包括“軍訓與軍事理論”、“思想政治理論課社會實踐”等培養(yǎng)學生愛國情懷及人文素養(yǎng)的實踐課程，也包括“大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用專題”、“Android開發(fā)技術(shù)”等培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新意識的工程類實踐課程，同時還有社會實踐、社團活動、科技競賽等各種類型的活動。通過《軟件工程》課程中的項目實踐環(huán)節(jié)，讓學生學會使用主流分析工具、測試技術(shù)和方法對系統(tǒng)實驗進行測試，并能合理分析和解釋實驗結(jié)果。如通過“網(wǎng)上書店”或“教務(wù)管理系統(tǒng)”等實踐項目，在編程實現(xiàn)過程中逐步應(yīng)用軟件工程的設(shè)計方法，通過可行性研究、需求分析、總體設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼測試等各個環(huán)節(jié)，對軟件工程理論產(chǎn)生更深刻的認識。

2.3課程考核內(nèi)容覆蓋畢業(yè)要求能力指標點

按照工程教育專業(yè)認證的理念，為了實現(xiàn)畢業(yè)要求能力指標點，對學生的整個學習過程進行跟蹤評價?！盾浖こ獭防碚撜n程考核形式主要為閉卷考試，考核內(nèi)容從之前的簡單概念考核，轉(zhuǎn)變?yōu)閷φn程對應(yīng)的畢業(yè)要求能力指標點的考核?？己藘?nèi)容圍繞“復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案表示、綜合分析影響系統(tǒng)的多種因素和計算機應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)的基本方法”而設(shè)計。題目形式主要為設(shè)計分析題，在命題過程中結(jié)合最新的科研技術(shù)，對學生的抽象、分析、設(shè)計能力進行考核。例如：美國約翰·霍普金斯大學科學家開發(fā)出一種“虛擬心臟系統(tǒng)”，能對心臟作出高精度的個性化模擬，可利用該技術(shù)建立的模型，對心臟病患者的病情進行評估，提前發(fā)現(xiàn)問題，幫助其遠離心律失常風險。該“虛擬心臟系統(tǒng)”首先對患者進行核磁共振成像，然后根據(jù)成像數(shù)據(jù)對其心電活動和心臟的幾何形狀作建模分析，并根據(jù)分析結(jié)果進行評估判斷處理。如果分析結(jié)果為正常數(shù)據(jù)，則打印出相應(yīng)的評估報告；如果分析結(jié)果為失常數(shù)據(jù)，則提出心率失常診治計劃。試給出該“虛擬心臟系統(tǒng)”的軟件結(jié)構(gòu)圖。通過上述創(chuàng)新性的題目，可避免對概念簡單的死記硬背，達到更加靈活地培養(yǎng)學生分析設(shè)計能力的目的。

2.4課程持續(xù)改進

工程教育專業(yè)認證有一個非常重要的理念是持續(xù)改進。一輪教學活動結(jié)束后，應(yīng)對課程對于畢業(yè)要求的達成度進行評價分析，反思教學活動和內(nèi)容，將評價結(jié)果系統(tǒng)地運用到課程教學的持續(xù)改進中[45]。持續(xù)改進，“持續(xù)”是連續(xù)的時間概念，說明改進不僅是在認證之后，而是在認證前就應(yīng)實現(xiàn)教育教學以及管理理念的轉(zhuǎn)變，以促進學生能力的持續(xù)提升發(fā)展。持續(xù)改進的實現(xiàn)有助于建立有效的教學質(zhì)量監(jiān)控與反饋機制。

以蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)《軟件工程》課程為例，采用試卷分析法對計算機科學與技術(shù)2013級134人、2014級143人的《軟件工程》試卷進行統(tǒng)計分析，達成度統(tǒng)計分析結(jié)果如表1所示。

從表1的分析中不難發(fā)現(xiàn)，通過2013級的《軟件工程》課程評價，發(fā)現(xiàn)學生對于工程化的設(shè)計方法掌握不足，于是在后續(xù)教學活動中，逐步引入情景式教學、案例教學、啟發(fā)式教學和MOOC等教學資源，以豐富教學手段。從2014級的課程評價中可以看出，對應(yīng)的工程化設(shè)計方法掌握能力達成度從之前的0.24提升到0.31，達到了課程持續(xù)改進優(yōu)化的目標。

3結(jié)語

工程教育認證制度是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實現(xiàn)工程教育和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)。本文以蘭州交通大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)為例，針對《軟件工程》在工程教育專業(yè)認證中的教學質(zhì)量建設(shè)等相關(guān)問題進行了分析與研究。工程教育專業(yè)認證對于高等學校人才培養(yǎng)具有重要意義。本文研究對于促進信息類人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高，以及其它相關(guān)專業(yè)的工程教育認證工作可起到一定參考作用。

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責任編輯（責任編輯：黃?。?