新工科背景下軟件工程專業(yè)實踐能力培養(yǎng)體系探索與實踐

張賢坤，蘇 靜，王 怡

（天津科技大學(xué) 計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院，天津 300457）

1 背 景

2008 年美國金融危機爆發(fā)后，奧巴馬政府為了應(yīng)對美國制造業(yè)危機提出“再工業(yè)化”口號；2011 年漢諾威博覽會首次提出了“工業(yè)4.0”概念，兩年后德國將其納入國家戰(zhàn)略。自此，世界正經(jīng)歷從“信息化”到“智能化”的第4 次工業(yè)革命時代。為了應(yīng)對第4 次工業(yè)革命，我國于2015 年提出了“中國制造2025”國家戰(zhàn)略，這是我國實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領(lǐng)。為了響應(yīng)“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略，教育部在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱卓越計劃）已取得的工程教育改革成果的基礎(chǔ)上推進“卓越計劃”的升級版，即“新工科”建設(shè)[1]。新工科要求調(diào)整和轉(zhuǎn)變學(xué)科專業(yè)建設(shè)思路，從適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需要轉(zhuǎn)向滿足產(chǎn)業(yè)需要和引領(lǐng)未來發(fā)展并重，拓展和提升工程教育改革內(nèi)涵，將工程教育改革拓展到多學(xué)科交叉領(lǐng)域、提升到國家戰(zhàn)略和未來發(fā)展的高度，按照這種新的學(xué)科專業(yè)建設(shè)思路和新的工程教育改革內(nèi)涵，繼續(xù)深入實施“卓越計劃”?！靶鹿た啤备拍钜唤?jīng)提出得到教育界積極響應(yīng)，經(jīng)過“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，全國范圍內(nèi)掀起新工科建設(shè)的熱潮。

2 問題和需求

“新工科”既指建立新的工科專業(yè)，也包括對傳統(tǒng)工科提出新的要求[2]。張海生認(rèn)為“新工科”強調(diào)跨行業(yè)性或跨領(lǐng)域性，強調(diào)知識的轉(zhuǎn)化能力、應(yīng)用能力和實踐能力，采用新型工程教育理念，即“大工程觀”[3]。林健認(rèn)為“新工科”包括“新興、新型、新生”三個方面，“新興”是指全新出現(xiàn)的新學(xué)科；“新型”是指對現(xiàn)有傳統(tǒng)學(xué)科的轉(zhuǎn)型、改造和升級；“新生”指由不同學(xué)科交叉融合而產(chǎn)生出來的新學(xué)科，因此“新工科”具有引領(lǐng)性、交融性、創(chuàng)新性、跨界性和發(fā)展性等特征[4]。李華等人[5]認(rèn)為“新工科”具有新理念、新模式、新技術(shù)幾個特征，新理念是在落實立德樹人根本任務(wù)的基礎(chǔ)上，加強解決工程問題的能力；新模式是指課程體系與實踐教學(xué)體系緊密結(jié)合；新技術(shù)強調(diào)產(chǎn)教融合，以解決學(xué)校脫節(jié)問題。天津大學(xué)原校長、教育部副部長鐘登華認(rèn)為“新工科”要以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來具有戰(zhàn)略型、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、開放式特征的多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[6]。

概括起來，“新工科”是為了適應(yīng)“中國制造2025”國家戰(zhàn)略，圍繞如何培養(yǎng)具有開闊視野、較強的創(chuàng)新精神和解決復(fù)雜工程問題能力的復(fù)合型工科專業(yè)人才而實施的高等教育改革有益的探索。

軟件工程是一門應(yīng)用型專業(yè)，主要培養(yǎng)能夠勝任相關(guān)領(lǐng)域的軟件工程技術(shù)研究、設(shè)計、開發(fā)、管理和服務(wù)等工作的應(yīng)用型人才。因此，實踐能力強和創(chuàng)新能力強是“新工科”建設(shè)對軟件工程專業(yè)人才的要求[7]，另外由于培養(yǎng)的畢業(yè)生需從事不同專業(yè)領(lǐng)域的信息化建設(shè)，因此應(yīng)該具有較開闊的視野，即注重學(xué)科間交叉。創(chuàng)新來源于實踐，因此實踐能力培養(yǎng)是軟件工程專業(yè)新工科建設(shè)的重中之重。

3 實踐能力培養(yǎng)體系建設(shè)思路與措施

3.1 建設(shè)思路

為了滿足“新工科”對軟件工程專業(yè)人才的能力要求，軟件工程專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)該具備的實踐能力包括3 個層次，分別是基本工程實踐能力、解決復(fù)雜工程問題的能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，如圖1 所示。

圖1 “新工科”軟件工程專業(yè)實踐能力培養(yǎng)體系

基本工程實踐能力確保畢業(yè)生具備較強的編程能力和較強的軟件工程項目實施能力，屬于專業(yè)基礎(chǔ)能力；解決復(fù)雜工程問題的能力要求畢業(yè)生在基本工程實踐能力之上能夠完成復(fù)雜工程問題的軟件工程項目實施，由于軟件項目開發(fā)需要掌握一定的應(yīng)用領(lǐng)域知識，要求學(xué)生具備較為廣闊的學(xué)術(shù)視野；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力是更高層次的能力要求，要求學(xué)生具有較強的創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

為了完成上述層層遞進的實踐能力培養(yǎng)，經(jīng)過不斷探索，我們構(gòu)建了一個可稱之為“一二三”實踐教學(xué)體系：一個體系：四階遞進式實踐教學(xué)體系；二個協(xié)同：校內(nèi)校外協(xié)同、課內(nèi)課外協(xié)同；三個載體：現(xiàn)代學(xué)徒模式、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、學(xué)科競賽。

3.2 四階遞進式實踐教學(xué)體系培養(yǎng)基本工程實踐能力

四階遞進式實踐教學(xué)體系是指基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計4 個不同層階的實踐教學(xué)體系?；A(chǔ)實驗和綜合實驗是課程實踐教學(xué)內(nèi)容，如編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理等課程中針對每個知識點的基礎(chǔ)性實驗，同時要求每門課中必須設(shè)置一定比例的綜合實驗，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。課程設(shè)計是根據(jù)軟件工程專業(yè)特點設(shè)置的幾門重要課程的集中實踐教學(xué)，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析、軟件工程、軟件測試等課程設(shè)計，課程設(shè)計中項目采取企業(yè)項目組形式，培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作、交流等能力。第七學(xué)期是集中畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計，要求每名學(xué)生圍繞一個實際工程項目完成軟件工程全生命周期的項目實施。

通過這4 個層階的實踐教學(xué)，使得學(xué)生掌握從編程到項目實施的完整能力，具備一定的工程實踐能力。

3.3 “產(chǎn)教融合，協(xié)同育人”培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力

高校教育與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀存在一定的距離，內(nèi)容相對陳舊；另外，教學(xué)內(nèi)容相對獨立，學(xué)生難以適應(yīng)社會對人才的需求?！爱a(chǎn)教融合，協(xié)同育人”是企業(yè)與高校深度合作，在高校教學(xué)過程中引入企業(yè)資源共同完成教學(xué)計劃，實現(xiàn)學(xué)校、企業(yè)、學(xué)生三方共羸的一種辦學(xué)模式。在廣泛開展“產(chǎn)教融合”過程中引入企業(yè)資源，用實際項目對學(xué)生開展培養(yǎng)是提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的重要途徑。

我們深化產(chǎn)教融合，主持承擔(dān)31 項教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目，初步構(gòu)建了“產(chǎn)教深度融合、校企協(xié)同育人”的人才培養(yǎng)機制，引入企業(yè)資源協(xié)同培育軟件工程人才，主要方法包括以下幾個方面。

（1）校內(nèi)校外協(xié)同。校內(nèi)舉辦多種形式的創(chuàng)新人才實驗班。我們創(chuàng)辦北京曉通網(wǎng)絡(luò)工程實驗班、渣打銀行金融IT 實驗班、佰邦達(dá)軟件實驗班、天津市卓越軟件工程師實驗班。校外建立校外實踐基地，在天津、北京等校企合作單位建立了20 多個校外實踐基地，高年級學(xué)生送到校外實踐基地開展實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等。

（2）課內(nèi)課外協(xié)同。課內(nèi)引入企業(yè)資源共建實踐課程，引入中軟國際等知名企業(yè)優(yōu)秀軟件工程師以實際企業(yè)項目進校完成專業(yè)課程設(shè)計等實踐課教學(xué)。課外鼓勵企業(yè)在校內(nèi)舉辦興趣班，引入中軟國際、甲骨文、百度等企業(yè)利用創(chuàng)新實驗室開放多種興趣班，利用課外時間指導(dǎo)學(xué)生進行項目實踐。

3.4 “產(chǎn)教融合，協(xié)同育人”培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力

為了提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，建立校內(nèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練基地，包括校級“互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新實驗室”和校級“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地”，基地總面積為400 平方米。在校內(nèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練基地內(nèi)利用3 個載體開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)。

3.4.1 現(xiàn)代學(xué)徒模式

借助學(xué)校全員導(dǎo)師制，構(gòu)建現(xiàn)代學(xué)徒模式。每級學(xué)生入學(xué)后，為6～8 名學(xué)生配備一名專業(yè)教師作為專業(yè)導(dǎo)師，要求導(dǎo)師從一年級入學(xué)開始直到畢業(yè)對其名下學(xué)生進行全過程指導(dǎo)，導(dǎo)師以自己的科研項目、學(xué)科競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、校級實驗室開放基金項目開展訓(xùn)練，形成現(xiàn)代學(xué)徒模式。

3.4.2 學(xué)科競賽

學(xué)科競賽是超出課堂教學(xué)的一種特殊考試，要求學(xué)生學(xué)習(xí)大量課本外的知識，對培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力、快速的問題分析能力、知識的綜合運用能力以及抗壓能力的一種有效手段，因此“以賽代練”可以有效提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。首先，以“互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新實驗室”和校級“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地”為平臺，作為導(dǎo)師制的一種補充組建成立了“大學(xué)生精英學(xué)社”，在學(xué)生中形成了高年級帶低年級的循環(huán)指導(dǎo)模式，通過精英學(xué)社在不同專業(yè)間組成不同團隊參加各類學(xué)科競賽，根據(jù)專業(yè)教師的特長分別指導(dǎo)相應(yīng)的競賽團隊。其次，積極承辦學(xué)科競賽。這些年一直承辦華北五?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）及港澳臺大學(xué)生計算機應(yīng)用大賽和藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽，為專業(yè)學(xué)生參賽提供有利條件。

3.4.3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練

首先，在第二課堂中安排創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，同時邀請校外或企業(yè)導(dǎo)師進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)輔導(dǎo)；其次，積極組織學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃（簡稱大創(chuàng)）申報，對參與大創(chuàng)指導(dǎo)的教師在聘任制考核等多方面進行鼓勵，對獲得大創(chuàng)項目的學(xué)生進行學(xué)分轉(zhuǎn)換等；最后，借助天津市GENSBOX 璣瑛青年創(chuàng)新公社這個平臺，引入創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)部分大學(xué)生進行創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練，從成立注冊公司到公司運營等進行全范圍指導(dǎo)，部分學(xué)生注冊的公司承接實際項目，并用這些項目帶動校內(nèi)學(xué)生參加。

4 實踐效果

通過這幾年的嘗試取得了較好的成效。2014年天津市高等學(xué)校本科專業(yè)評價中，本校軟件工程專業(yè)在所有高校軟件工程專業(yè)中位居第3 名；2017 年軟件工程專業(yè)獲批為天津市高等學(xué)校優(yōu)勢特色專業(yè)。另外，近3 年來本專業(yè)學(xué)生在各類學(xué)科競賽中獲得省部級以上獎項113 項。學(xué)生就業(yè)率和高質(zhì)量就業(yè)率一直位居學(xué)校前3 名，許多畢業(yè)生就職于渣打銀行、中軟國際、百度等高科技企業(yè)，并以“工程實踐能力和創(chuàng)新能力突出、社會責(zé)任感強”深受用人單位和社會好評，軟件工程專業(yè)得到同行和社會的高度認(rèn)可。

5 結(jié)語

經(jīng)過幾年的不斷探索，軟件工程專業(yè)已經(jīng)形成自己的特色，不僅為學(xué)生提供了較好的學(xué)習(xí)氛圍和學(xué)習(xí)條件，提高了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，軟件工程專業(yè)培養(yǎng)質(zhì)量得到用人單位、畢業(yè)生和社會的高度認(rèn)可。今后，我們將繼續(xù)深化校企合作，不斷探索“新工科”背景下軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革，為培養(yǎng)具有軟件工程創(chuàng)新型應(yīng)用人才做出更大努力。