“雙萬計(jì)劃”背景下的軟件工程“金課”建設(shè)探索

楚廣琳 徐樹維

摘要： 在教育部提出的“雙萬計(jì)劃”背景下，基于“兩性一度”金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證以及國(guó)際化軟件工程人才的培養(yǎng)目標(biāo)，分別從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)過程、評(píng)價(jià)方法等方面探究軟件工程“金課”建設(shè)之道。重塑教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)課程高階性;重組教學(xué)過程，增強(qiáng)課程創(chuàng)新性;校企深度融合，增強(qiáng)課程挑戰(zhàn)度;改進(jìn)教學(xué)模式，提高學(xué)生接受度;優(yōu)化評(píng)價(jià)方式，提升課程目標(biāo)達(dá)成度。

關(guān)鍵詞：“雙萬計(jì)劃”;“金課”;軟件工程;課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）36-0147-03

Abstract： Under the background of the "shuangwan plan" proposed by the Ministry of education， this paper tries to explore the construction of software engineering based on the "high-level，innovative and challenging"standards from the perspectives of curriculum objectives， teaching contents， teaching methods， teaching process， and evaluation methods. In view of the new engineering construction and engineering education certification， as well as the training objectives of international software engineering talents， it reshapes the teaching content to reflect the high-level nature of the course; reorganizes the teaching process to enhance the innovation of the course; deeply integrates the school and enterprise to enhance the curriculum challenge; improves the teaching mode to improve the students' acceptance; optimizes the evaluation method to enhance the achievement of the curriculum objectives.

Key words：“shuangwan plan”; “golden course”; software engineer; course construction

1 引言

為全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，2019年4月，教育部啟動(dòng)一流本科專業(yè)建設(shè)的“雙萬計(jì)劃”，此外，進(jìn)一步啟動(dòng)了一流課程建設(shè)“雙萬計(jì)劃”，打造高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的“金課”。一流本科教育建設(shè)離不開一流專業(yè)建設(shè)和一流課程體系建設(shè)。學(xué)科是專業(yè)和課程的基礎(chǔ)，專業(yè)是學(xué)科的拓展延伸和課程的組織形式，而課程是學(xué)科和專業(yè)的橋梁紐帶[1]。

河南大學(xué)軟件工程專業(yè)于2019年被教育部認(rèn)定為首批國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，《軟件工程》作為軟件工程專業(yè)的核心必修專業(yè)課程，是一門綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。本課程著重培養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)、使用現(xiàn)代工具、軟件建模的實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、溝通協(xié)調(diào)能力和創(chuàng)新精神以及解決復(fù)雜軟件工程問題的綜合能力和工程素養(yǎng)?！败浖こ獭闭n程建設(shè)對(duì)于軟件工程專業(yè)人才工程素養(yǎng)的培養(yǎng)發(fā)揮舉足輕重的作用。

軟件工程課程綜合性強(qiáng)，高質(zhì)量的課程內(nèi)容能促進(jìn)學(xué)生對(duì)本專業(yè)相關(guān)課程的理解，提高分析和解決復(fù)雜軟件工程問題的能力。自軟件學(xué)院建院以來，軟件工程課程建設(shè)共經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：

（1） 傳統(tǒng)教學(xué)理念和項(xiàng)目驗(yàn)收相結(jié)合的教學(xué)方式。

（2） 案例驅(qū)動(dòng)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合，圍繞課程設(shè)置的實(shí)踐案例展開教學(xué)，結(jié)合實(shí)踐完成情況檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。

（3） 引入OBE教育理念，通過靈活多樣的方式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)。

（4） 在OBE理念基礎(chǔ)上，結(jié)合工程教育認(rèn)證思想和CDIO理念，注重課程的持續(xù)改進(jìn)。對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容、考核方式方法等進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，通過對(duì)考核結(jié)果的分析，制定持續(xù)改進(jìn)方法。

由于基礎(chǔ)理論過多，內(nèi)容抽象枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，知識(shí)接受度低;實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目偏離實(shí)際需求，教學(xué)效果不夠理想;考核方法單一，無法精確量化課程目標(biāo)達(dá)成度。

針對(duì)以上問題，為了滿足軟件工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求，本課程以成果導(dǎo)向教育為理念，以培養(yǎng)復(fù)雜工程能力為核心，從教學(xué)理念、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、課程目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)、課程內(nèi)容、教學(xué)組織、教學(xué)評(píng)價(jià)等多方面進(jìn)行課程建設(shè)。軟件工程課程建設(shè)總覽圖如圖1所示。

2 軟件工程“金課”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

在教育部提出的“雙萬計(jì)劃”背景下，基于“兩性一度”金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證以及國(guó)際化軟件工程人才的培養(yǎng)目標(biāo)，以最新的軟件知識(shí)體系內(nèi)容為依據(jù)，采用現(xiàn)代智慧教學(xué)工具組織教學(xué)過程，秉承人才市場(chǎng)化和國(guó)際化的教育理念來進(jìn)行課程建設(shè)，并在教學(xué)過程中融入課程思政。

（1） 課程思政

“課程思政”能從根本上解決學(xué)風(fēng)問題，對(duì)引領(lǐng)學(xué)生價(jià)值觀有重大意義[2-4]。將思政元素融入專業(yè)課程內(nèi)容，一方面，專業(yè)知識(shí)本身具有明顯的價(jià)值傾向、家國(guó)情懷等;另一方面，教師可以通過深度挖掘，在已有思政元素的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步拓展和開發(fā)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使其成長(zhǎng)為符合社會(huì)需要的軟件技能型人才。

（2） 課程的“兩性一度”

教育部高等教育司司長(zhǎng)吳巖提出“金課”的標(biāo)準(zhǔn)是“兩性一度”，即高階性、 創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度[5]。在教學(xué)內(nèi)容方面，將學(xué)術(shù)研究、科技發(fā)展前沿成果等引入課程實(shí)踐項(xiàng)目，如用人工智能來解決軟件工程的一些問題，體現(xiàn)課程的高階性;在教學(xué)模式方面，采用智慧教學(xué)工具重新構(gòu)建教學(xué)的課前、課中和課后環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和效果，增強(qiáng)課程創(chuàng)新性;在課程實(shí)踐項(xiàng)目方面，將前沿技術(shù)和企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，增強(qiáng)課程挑戰(zhàn)度。

（3） 最新軟件工程知識(shí)體系

2014 年 2 月 20 日，IEEE 計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)發(fā) 布了軟件工程知識(shí)體系 SWEBOK（Software Engineering Body of Knowledge）指南第3版[6]。SWEBOK 描述的是廣泛共識(shí)的知識(shí)。根據(jù)新的軟件工程知識(shí)體系利用CDIO理念對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充和細(xì)化，融入具有中國(guó)工程教育特色的教育元素，滿足軟件工程人才的需要，構(gòu)建符合本校定位的課程知識(shí)體系。

（4） 人工智能軟件工程

針對(duì)人工智能時(shí)代的大趨勢(shì)，充分發(fā)掘人工智能在軟件工程的應(yīng)用。例如在軟件需求分析中，用自然語言主題模型分類來解決軟件問題的重要性自動(dòng)排序。

（5） 課程國(guó)際化

培養(yǎng)國(guó)際化軟件工程人才，是高校軟件工程專業(yè)教學(xué)的必然趨勢(shì)和發(fā)展方向，也是高校教學(xué)研究的重要課題[7]。通過與多境外高校進(jìn)行教師學(xué)生交流、合作辦學(xué)、學(xué)分互認(rèn)、雙聯(lián)學(xué)位、國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，嘗試在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程和學(xué)生實(shí)踐項(xiàng)目的選擇和設(shè)計(jì)中融入國(guó)際化元素。

（6） 校企共建課程

為解決人才供需矛盾突出的問題，“校企共建課程”將會(huì)成為被普遍采用和行之有效的手段[8]。通過與北京“中軟件國(guó)際”，“河南云和數(shù)據(jù)信息技術(shù)有限公司”等企業(yè)合作，進(jìn)行課程共建，充分利用企業(yè)的項(xiàng)目資源與人才資源，培養(yǎng)與市場(chǎng)接軌的卓越軟件工程師。

3 課程目標(biāo)

在“雙萬計(jì)劃”背景下，契合本校培養(yǎng)目標(biāo)，落實(shí)“立德樹人”的根本任務(wù)，基于CDIO工程教育理念，依據(jù)中國(guó)軟件工程知識(shí)體系，培養(yǎng)掌握軟件工程基本原理知識(shí)，熟練運(yùn)用工程化方法開展軟件開發(fā)的能力，具有優(yōu)秀項(xiàng)目規(guī)范管理與溝通能力的高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。

（1） 基礎(chǔ)知識(shí)目標(biāo)：掌握軟件工程基本概念和基本原理;

（2） 技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)：掌握需求分析、軟件設(shè)計(jì)、編碼實(shí)現(xiàn)和測(cè)試維護(hù)等技能，具有運(yùn)用工程化方法解決復(fù)雜軟件工程問題能力，提高創(chuàng)新思維能力;

（3） 前沿技術(shù)目標(biāo)：了解軟件開發(fā)過程各階段人工智能等前沿技術(shù)的研究與應(yīng)用進(jìn)展;

（4） 綜合素養(yǎng)目標(biāo)：樹立民族自信心和愛國(guó)主義情懷，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、責(zé)任意識(shí)、社會(huì)擔(dān)當(dāng)和國(guó)際視野等綜合素養(yǎng)。

4 課程內(nèi)容與資源建設(shè)及應(yīng)用情況

4.1 教學(xué)內(nèi)容

基于OBE理念，按照最新的中國(guó)軟件工程知識(shí)體系，將工程基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)等領(lǐng)域融合到整個(gè)項(xiàng)目開發(fā)過程中。校企深度融合引入國(guó)際著名教材，重塑教學(xué)內(nèi)容。將教學(xué)內(nèi)容分為三個(gè)部分：軟件工程基礎(chǔ)知識(shí)、技術(shù)應(yīng)用和前沿探索。

第一部分，介紹軟件工程的相關(guān)概念和基本原理，讓學(xué)生對(duì)軟件工程有初步的認(rèn)識(shí)。

第二部分，按照軟件需求分析、軟件設(shè)計(jì)、編碼實(shí)現(xiàn)和測(cè)試維護(hù)進(jìn)行軟件開發(fā)。

第三部分，關(guān)注前沿技術(shù)，將人工智能技術(shù)引入軟件開發(fā)的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、代碼分析、軟件測(cè)試和故障診斷等過程中，實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)過程的智能化和自動(dòng)化。

4.2 教學(xué)方法

教學(xué)方法要體現(xiàn)課程創(chuàng)新性，軟件工程分為課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分。以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，以課堂講授（LBL）為基礎(chǔ)，以案例學(xué)習(xí)（CBL）為引導(dǎo)，結(jié)合“學(xué)堂在線”教學(xué)資源和“雨課堂”互動(dòng)工具組織課堂教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法和基于團(tuán)隊(duì)式學(xué)習(xí)法，由學(xué)生組隊(duì)選擇具有一定挑戰(zhàn)度和創(chuàng)新性的實(shí)踐項(xiàng)目，使用前沿技術(shù)，通過團(tuán)隊(duì)合作、討論和設(shè)計(jì)完成項(xiàng)目實(shí)施，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和潛能。

通過課堂討論和項(xiàng)目參與式學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠?qū)④浖こ痰睦碚撚糜趯?shí)際的軟件開發(fā)實(shí)踐中，提高學(xué)生解決復(fù)雜軟件工程問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通管理、責(zé)任意識(shí)和社會(huì)擔(dān)當(dāng)?shù)染C合素質(zhì)，達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 教學(xué)過程

充分利用智慧課堂的教學(xué)方法和工具，重組教學(xué)過程，營(yíng)造良好的課堂沉浸感，增強(qiáng)互動(dòng)，提升課堂體驗(yàn)。引入學(xué)堂在線SPOC網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，在課堂教學(xué)中，課前由教師發(fā)布“學(xué)堂在線”的線上教學(xué)資源，學(xué)生進(jìn)行線上預(yù)習(xí)，并完成互動(dòng)答疑，教師可以通過學(xué)生的預(yù)習(xí)情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)側(cè)重點(diǎn)，提高課堂效率。課中，通過引入真實(shí)項(xiàng)目案例講解知識(shí)點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)前實(shí)事和前沿技術(shù)發(fā)展等進(jìn)行思政教育。此外，教師使用“雨課堂”加強(qiáng)課堂交互，進(jìn)行課堂簽到、在線測(cè)試，隨機(jī)提問。課后，教師發(fā)布課后作業(yè)和實(shí)驗(yàn)練習(xí)，定期進(jìn)行線上過程性測(cè)試，根據(jù)考核結(jié)果，針對(duì)不同程度的學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)。通過豐富的線上資源包括微視頻、電子文檔等，幫助學(xué)生固強(qiáng)補(bǔ)弱，提高學(xué)習(xí)效果。

在項(xiàng)目實(shí)施的過程中，選取難度具有階梯性，富有挑戰(zhàn)性、創(chuàng)新性的企業(yè)項(xiàng)目，如應(yīng)用深度學(xué)習(xí)框架，進(jìn)行自然語言處理，將場(chǎng)景智能轉(zhuǎn)化，搜索匹配生成集圖片、詩(shī)句、背景音樂于一體的情景詩(shī)歌。

4.4 教學(xué)評(píng)價(jià)

課程目標(biāo)達(dá)成度的評(píng)價(jià)方法通常根據(jù)專業(yè)以及課程的特點(diǎn)來選擇或設(shè)計(jì)，不同的評(píng)價(jià)方法對(duì)于同一門課程的課程目標(biāo)達(dá)成度的評(píng)價(jià)往往存在差異，這就需要用統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)方法對(duì)評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)一步處理和決策，才能得到一個(gè)對(duì)課程目標(biāo)達(dá)成度的有效評(píng)價(jià)，作為計(jì)算畢業(yè)要求達(dá)成度等指標(biāo)的計(jì)算元素[9]。本課程的教學(xué)評(píng)價(jià)采用多元化、過程性評(píng)價(jià)方式，通過智慧化技術(shù)手段和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)工具支撐，充分發(fā)揮課程評(píng)價(jià)的多種功能，尤其應(yīng)注意發(fā)揮其檢查、反饋和激勵(lì)的功能。教學(xué)評(píng)價(jià)方法結(jié)合學(xué)生角度和教師角度實(shí)施多元化、過程性評(píng)價(jià)，構(gòu)建多維度閉環(huán)式教學(xué)評(píng)價(jià)。

第一，從學(xué)生角度出發(fā)，按照課程目標(biāo)設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，將課程目標(biāo)加權(quán)平均值的平均分作為本課程的達(dá)成度評(píng)價(jià)結(jié)果。

第二，從教師角度出發(fā)，根據(jù)教學(xué)大綱的設(shè)計(jì)，以各教學(xué)環(huán)節(jié)的考核材料（包括期末考試、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)線上過程考核、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、項(xiàng)目實(shí)踐、過程性評(píng)審等）成績(jī)?yōu)橐罁?jù)，逐一計(jì)算課程目標(biāo)的達(dá)成度。

由于學(xué)生和教師角度和出發(fā)點(diǎn)不同，得到的評(píng)價(jià)結(jié)果不一致，所以必須對(duì)單一評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析和綜合，得出更為合理的評(píng)價(jià)結(jié)果[10]。本課程將教師和學(xué)生的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行賦權(quán)組合，將賦權(quán)組合只有的結(jié)果作為課程評(píng)價(jià)結(jié)果。在多維度閉環(huán)式教學(xué)評(píng)價(jià)中，不僅考查教師的“教”，更注重學(xué)生的“學(xué)”，尤其是學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果，以“評(píng)”促“教”，形成完善的課程持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。

5 結(jié)論

本課程在“雙萬計(jì)劃”背景下，結(jié)合工程教育認(rèn)證思想和CDIO理念，采用以學(xué)堂在線SPOC網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)+雨課堂模式，重構(gòu)教學(xué)，激發(fā)和提高了學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果優(yōu)秀，有效達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)。學(xué)習(xí)過該課程的學(xué)生以課程實(shí)踐作業(yè)為選題的項(xiàng)目，在2017至2019年期間結(jié)項(xiàng)1項(xiàng)國(guó)家大創(chuàng)項(xiàng)目，6項(xiàng)河南省大創(chuàng)項(xiàng)目，15項(xiàng)河南大學(xué)大創(chuàng)項(xiàng)目;2019年，新獲批5項(xiàng)國(guó)家大創(chuàng)項(xiàng)目。課程團(tuán)隊(duì)課程改革成果的應(yīng)用，從教學(xué)效果看，較好達(dá)到設(shè)定的課程目標(biāo)。

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【通聯(lián)編輯：王力】