工程教育專業(yè)認證下的“軟件工程”課程改革與實踐

單冬紅 馬麗 李輝利 畢帆

摘要：工程教育專業(yè)認證的核心任務是學生專業(yè)培養(yǎng)目標達成度，倡導逆向設計課程教學模式和教學方案，并強調建立專業(yè)持續(xù)改進機制以保證專業(yè)教育質量和專業(yè)教育活力。該文以軟件工程專業(yè)的軟件工程課程為例，闡述了在工程教育認證背景下，針對軟件工程課程的教學內容、方法和評價等進行的研究與改革。結果表明：結合本課程的在線開放課程平臺，課堂教學及工程實踐的內容得到了豐富和提升，同時多樣化的教學形式和過程化的教學評價，使學生的自主學習、工程實踐能力得到了提升，有效地促進了軟件工程專業(yè)工程教育畢業(yè)要求目標的達成。

關鍵詞：工程教育認證;課程改革;軟件工程

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）34-0101-02

1 概述

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，在高等教育體系中“三分天下有其一”。工程教育專業(yè)認證的核心就是要確認工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質量標準要求，是一種以培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口要求為導向的合格性評價，其核心任務是學生專業(yè)培養(yǎng)目標達成度，倡導逆向設計課程教學模式和教學方案[1]，并強調建立專業(yè)持續(xù)改進機制以保證專業(yè)教育質量和專業(yè)教育活力。

工程教育專業(yè)認證是目前國際通行的工程教育質量評估手段，是通過對工程教育關鍵環(huán)節(jié)的控制，以保障受教育者具備從事工程技術領域工作所必備的知識能力素質[2]。2015年3月，中國工程教育認證協(xié)會頒布了《工程教育認證標準2015版》，該標準對我國高等學校本科工程教育專業(yè)課程體系提出了新的要求[3]。該標準強調學校的教育目標是工程實踐能力的培養(yǎng)與達成，強調由學習結果來驅動課程活動，并根據(jù)學生的學習產(chǎn)出進行評價體系構建[4]。與世界領先國家的高等工程教育相比，我國的工程教育認證還處于起步階段。作為應用型本科院校，積極響應教育部號召，大力發(fā)展工程教育，全面提高應用型人才培養(yǎng)質量，是我校轉型發(fā)展、建設高水平應用型大學戰(zhàn)略規(guī)劃的重要內容[5]。為此，有必要在軟件工程人才培養(yǎng)改革方面進行深入的探索和研究。

軟件工程課程是計算機科學及其相關專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，該門課程主要用于指導計算機軟件的開發(fā)與維護，是一門理論性、實踐性、工程性都很強的課程[6]。軟件工程課程是培養(yǎng)學生解決復雜工程能力的重要途徑，軟件工程課程主要培養(yǎng)學生完成一個中等規(guī)模軟件工程項目的分析、設計工作，使其具有軟件設計師的崗位能力。為了達到這一目的，本文對我校軟件學院的軟件工程課程的教學內容、方法和評價進行了一些研究和改革。

2 軟件工程專業(yè)課程教學改革思路

2.1 教學過程以學生發(fā)展和能力提升為中心

工程教育專業(yè)認證在核心理念上強調教育教學是以學生為中心，軟件工程課程的培養(yǎng)目標主要是使學生具備獨立的項目分析設計能力，在軟件項目開發(fā)的不同階段，利用不同的工具進行分析（數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典、用例圖、狀態(tài)圖等）和設計（結構圖、類圖、盒圖、判定樹、判定表等），為了方便不同程度的學習，特別在中國MOOC大學平臺開放了在線開放課程，為課程中的每個知識點錄制教學微視頻，并在微視頻后附加測試題，檢測學生的掌握程度，各個單元配套有綜合單元測試，學生通過自測，對于沒有掌握到位的知識技能進行強化學習，充分體現(xiàn)以學生為中心的教學理念，符合《認證標準》把對學生的培養(yǎng)目標放在首位的要求。教學模式采用線上線下混合式教學，對于較容易掌握的知識點，學生采用網(wǎng)上自學的方式，對于難點重點，在課堂上統(tǒng)一講解練習，課堂上重點分析解決綜合性強的復雜工程問題。此外，利用在線討論，對于課程的前沿熱點問題，教師引導學生利用網(wǎng)絡、圖書館等資源進行資料查找，培養(yǎng)學生的文獻搜集和閱讀能力。學期末的課程綜合實訓，學生們分組進行項目開發(fā)，培養(yǎng)學習解決實際問題的能力和團隊協(xié)作能力，團隊之間又存在競爭關系，實訓過程中學生的競爭力亦會得到提升?？傊虒W內容的安排和教學過程的實施上，始終將以學生發(fā)展為中心擺在首位。

2.2 立足于質量持續(xù)改進的教學評價

《認證標準》強調教育教學質量的提升必須具備持續(xù)的改進機制與可實施的措施。教學評價機制是促進教學持續(xù)改進的動力。通過學生的表現(xiàn)，分析所對應課程目標的達成度，分析原因（測試統(tǒng)計和訪談等），找到持續(xù)改進的方法進行實施，然后繼續(xù)追蹤學生的表現(xiàn)，實現(xiàn)持續(xù)改進，在循環(huán)往復的過程中促進教育質量的提升，也使得課程教學目標更加符合專業(yè)培養(yǎng)方向，為學生達到畢業(yè)要求奠定良好的基礎。具體實施方面，對應課程目標的4項，考查平時作業(yè)、實驗和期末考試三項對于每項課程目標的達成度完成情況，對于達成度完成不夠理想的，有針對性地進行整改。

3“軟件工程”課程改革與實踐

3.1教學內容

軟件工程課程的教學依托于在線網(wǎng)絡課程，其主要教學內容是結構化分析設計和面向對象的分析設計，通過在線開放課程知識點的掌握和練習，教師在課堂教學中能夠直接進入案例的分析與講解，并通過課堂練習反饋使學生對所學知識內容加以鞏固。其各章節(jié)內容分配如圖1所示。

除了圖1所展示的內容，軟件工程課程在期末考前兩周會有為期一周的專業(yè)實訓，學生分組完成一個實際應用項目，完全按照軟件工程方法學進行系統(tǒng)的分析設計與實現(xiàn)，并進行項目報告和文檔的撰寫。利用在線討論，引導學生利用網(wǎng)絡、圖書館資源，培養(yǎng)其文獻調研能力。

3.2 教學方法

傳統(tǒng)的教學方法沒有過多考慮學生學習的差異性，多數(shù)是通過課堂提問、練習或課后作業(yè)發(fā)現(xiàn)后進學生進行敦促，其效果往往導致學習主動性較差的學生始終處于落后境地。為此，軟件工程課程登錄在線開放課程MOOC平臺，將課程知識點錄制成微課發(fā)布網(wǎng)絡，便于學生課前進行碎片化學習，采用“翻轉課堂”的授課方式，將“課上傳授，課后內化”轉變?yōu)椤罢n前傳授，課上內化”的模式，在課堂上，教師通過案例教學將知識點串聯(lián)起來解決實際問題，學生有了代人感，學習興趣自然就能夠調動起來。課堂教學討論環(huán)節(jié)是強化學生解決復雜工程問題的良好契機，學生在課堂上經(jīng)過教師的引導，完成問題分析、建模，課后進行編碼實現(xiàn)和測試，綜合練習了程序設計語言，數(shù)據(jù)庫，軟件測試等課程知識內容。學生在網(wǎng)絡課堂上完成對應的測試題，教師能夠及時把握學生知識點的掌握情況和知識應用情況并采取相應的對策。

此外，在課堂教學中，穿插“研討式”教學方法，對開放式專題進行課堂討論，通常老師會選取歷年經(jīng)典的軟件設計師試題，學生通過資料的查閱、自我知識的梳理、學生之間交流等對問題抽絲剝繭，進行分析。使用這種教學手段，能夠更好地訓練和評價學生對知識的掌握和綜合運用情況，也有效提升了教學質量。

3.3 實踐教學

工程教育認證強調要突出專業(yè)特色，強調工程應用能力的核心地位。對于軟件工程課程而言，突出實踐性不僅需要在課堂教學過程中不斷滲透，還需要在實驗、實訓課程中逐步引導和加強。軟件工程課程與一般的程序設計開發(fā)語言課程不同的是，其實驗內容是系統(tǒng)分析、設計結果的圖形化（如結構圖，數(shù)據(jù)流圖、用例圖等）和文字化說明（如用例描述，數(shù)據(jù)字典、偽碼、階段性文檔等），利用Visio或者Rational rose完成分析設計階段各類圖形的繪制?；诖?，對于實踐教學更側重于對設計思路的考查，所以文檔的描述和設計圖是考查實踐能力的重點。實踐環(huán)節(jié)亦是對學生的撰寫報告和設計文稿能力的訓練。

3.4 教學評價

軟件工程課程的考核多采用“平時成績+實驗成績+期末成績”的方式，每一種考核方式均對應有課程目標的達成度指標，具體的每種考核方式在各個目標中的達成度占比如表1所示。下面以目標4為例進行說明，由于考核目標4的目標達成度側重于溝通、交流和文檔撰寫，所以較難在期末考試的紙質卷面體現(xiàn)考核內容，所以其考核途徑就只有平時考核和實驗考核2種，兩種考核方式中，平時的作業(yè)，討論能夠部分體現(xiàn)學生的撰寫報告和設計文稿、陳述發(fā)言等能力，軟件工程領域復雜問題的有效溝通和交流，所以占比40%，而實驗部分，包括了實驗和實訓的內容，能夠較為充分的對學生的此項能力目標進行考查，因此占比60%。類似的，對于目標3，能夠設計針對軟件工程領域中復雜工程問題設計解決方案的能力考查，期末試卷的大綜合題目能夠充分體現(xiàn)學生在目標3上的達成度情況，因此占比60%，而余下的40%能夠在平時的作業(yè)和實驗過程體現(xiàn)，因此各占比20%。其他以此類推，不再贅述。

4 小結

在工程教育認證背景下，平頂山學院軟件工程專業(yè)教學團隊通過多年來對“軟件工程”課程進行的一系列的改革。依托網(wǎng)絡課程資源，在教學內容的選取與安排上，由淺入深、循序漸進，通過課堂講解綜合應用案例，加強學生的知識技能應用;在教學方法上，不拘一格，翻轉課堂，案例教學、項目實訓，研討式教學穿插使用，引導學生自主學習與交流，強調對知識的分析、歸納和總結;在教學評價上，針對課程目標的達成度，采用過程考核，強調知識的綜合運用能力與復雜工程問題解決能力。通過教學改革，充分調動學生的學習積極性，在提高課程教學質量的同時，為達成本專業(yè)學生的工程教育畢業(yè)要求奠定了良好基礎。

參考文獻：

[1]張延亮，康國棟，周清平.工程教育認證標準視角下軟件工程專業(yè)課程教學改革探索與實踐——以”C語言程序設計基礎”課程為例[J].煤炭高等教育，2018，36（05）：117-121.

[2]陸勇.淺談工程教育專業(yè)認證與地方本科高校工程教育改革[J].高等工程教育研究，2015（6）：157-161.

[3]羅衛(wèi)敏，王令，符合工程教育認證標準的C語言課程教學改革[J].計算機時代，2017（2）：79-81.

[4]黃嵐，呂春利，史銀雪，等.面向工程認證的計算機組成原理課程建設探索[J].教育教學論壇，2018（12）：260-262.

[5]黃淼，王魁祎，基于CDIO-OBE工程教育模式的java課程群課程改革[J].電腦知識與技術，2017，13（34）：169-170+175.

[6]馬麗，李真，何偉娜，等.基于CDIO理念的軟件工程在線開放課程建設探索[J].軟件導刊（教育技術），2018，17（10）：14-17.

【通聯(lián)編輯：朱寶貴】

收稿日期：2019 -10 -15

基金項目：平頂山學院新工科項目：基于CDIO-OBE工程教育模式的課程改革研究與實踐一以”軟件工程”課程為例（編號：2017-XGK10）

作者簡介：單冬紅（1976-），女，教授，主要研究方向為機器學習;馬麗（1968-），女，教授，主要研究方向為軟件需求建模、模式識別與智能控制;李輝利（1986-），女，教授，主要研究方向為機器學習;畢帆（1998-），男，在讀學生，主要研究方向為軟件需求建模。