新工科背景下軟件工程課程教學(xué)改革的研究與實踐

冶紅 朱斌 劉衛(wèi)江

摘要：基于新工科建設(shè)的思想，全面改革和建設(shè)軟件工程課程的實踐教學(xué)體系，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)模式和方法，完善教學(xué)評價機制，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，為新技術(shù)與新產(chǎn)業(yè)發(fā)展培養(yǎng)新人才。

關(guān)鍵詞：新工科;軟件工程;教學(xué)改革;人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

2017年教育部啟動了“新工科”發(fā)展研究工作，繼“復(fù)旦共識”，“天大行動”和“北京指南”后，新工科建設(shè)在我國高等教育界掀起了改革熱潮。新工科背景下以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心，如何開展軟件工程課程的教學(xué)改革，如何保證軟件工程課程教學(xué)的效果，對學(xué)生軟件開發(fā)能力以及工程實踐能力的提升有重要意義。

1課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在問題

“軟件工程”是我校軟件工程專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是計算機科學(xué)與技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)工程等相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)課，是所有軟件類課程體系中的核心和主干課程。課程全面、系統(tǒng)地介紹軟件工程的基本概念、原理、技術(shù)與方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的軟件素質(zhì)和軟件開發(fā)能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和未來從事軟件開發(fā)工作奠定良好的基礎(chǔ)。

軟件工程的主體知識分為10大知識領(lǐng)域，涉及內(nèi)容多，綜合性和實踐性都很強，教學(xué)難度大。傳統(tǒng)教學(xué)過程中主要存在以下問題：

1）對缺乏軟件開發(fā)經(jīng)驗的本科生而言，抽象的理論知識使學(xué)生難以理解，覺得課程枯燥乏味，學(xué)習(xí)興趣不高;

2）以課堂、教材和教師為中心，高度依賴于任課教師的專業(yè)水平和工程經(jīng)驗，限制了教學(xué)空間，信息化程度不高，成績評價方式比較單一;

3）以知識為本位，注重知識的系統(tǒng)性與邏輯性，忽視了對學(xué)生工程能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)實戰(zhàn)項目少，學(xué)生在解決實際工程問題方面的訓(xùn)練嚴(yán)重不足。

傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式已落后于當(dāng)前的理論和技術(shù)，無法滿足新工科背景下現(xiàn)代軟件工程人才的培養(yǎng)要求，必須重新審視軟件工程課程教學(xué)的建設(shè)，尋求有效的解決方法。

2課程改革的目標(biāo)與思路

為著力培養(yǎng)新工科背景下的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，培養(yǎng)學(xué)生勝任軟件開發(fā)中不同角色任務(wù)的能力，提高自身的工程實踐能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，我校的軟件工程課程改革以新工科建設(shè)思想為指導(dǎo)，從教學(xué)體系和內(nèi)容的建設(shè)、教學(xué)模式和方法的建設(shè)以及考核評價機制的建設(shè)三個方面全面展開，并將能力培養(yǎng)的重要性貫穿于教學(xué)全過程。

1）教學(xué)體系和內(nèi)容的建設(shè)。以需求為主線，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力為目標(biāo)，建立新工科建設(shè)思想下的貫穿人才培養(yǎng)全過程的課內(nèi)外一體化的實踐教學(xué)體系。優(yōu)化調(diào)整理論課程的教學(xué)內(nèi)容，建立以案例主導(dǎo)和項目驅(qū)動的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源庫，實現(xiàn)邊學(xué)邊做的情景教學(xué)。

2）教學(xué)模式和方法的建設(shè)。改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，從灌輸課堂向研究型課堂轉(zhuǎn)變，從封閉課堂向開放型課堂轉(zhuǎn)變。建立線上與線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過網(wǎng)絡(luò)平臺為教學(xué)過程提供全方位的資源和支撐服務(wù)，優(yōu)勢互補。

3）考核評價機制的建設(shè)。設(shè)計科學(xué)、全面的課程考核體系和實踐教學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程進行動態(tài)管理和考核。建立多元化考核辦法，根據(jù)不同層次不同類型采取不同的考核方法。

3課程改革的方案與實施

3.1教學(xué)體系和內(nèi)容的建設(shè)

實踐教學(xué)是學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生實踐和科研能力等綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，軟件工程課程改革以市場需求為主線，以能力培養(yǎng)為依托，構(gòu)建貫穿于人才培養(yǎng)全過程的課內(nèi)、課外一體化的實踐教學(xué)體系。

課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)在案例主導(dǎo)教學(xué)和項目驅(qū)動教學(xué)的基礎(chǔ)上，建立一個由階段性實驗到綜合實訓(xùn)構(gòu)成的漸進式實踐教學(xué)體系，確保教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性，又能與后期的畢業(yè)設(shè)計無縫銜接。階段性實驗以案例主導(dǎo)教學(xué)，綜合實訓(xùn)以項目驅(qū)動，學(xué)生對待開發(fā)的系統(tǒng)提出明確要求，在科學(xué)、規(guī)范的指導(dǎo)方法下進行軟件的需求分析、設(shè)計、代碼編寫和測試，解決開發(fā)過程中遇到的各種實際問題，實踐的結(jié)果包括一系列配套的軟件文檔、原型系統(tǒng)、演示視頻和報告總結(jié)等。

同時，將課外實踐融入整個教學(xué)體系中，通過社團俱樂部、教師科研團隊、創(chuàng)新訓(xùn)練項目、學(xué)科競賽和校企合作等模式，建立課內(nèi)外聯(lián)動的實踐教學(xué)體系。鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生參加各類科研項目和形式多樣的科技活動，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。與國內(nèi)、國際知名的軟件企業(yè)合作，實現(xiàn)校企聯(lián)合培養(yǎng)模式。為每個進入實踐基地的學(xué)生配備企業(yè)導(dǎo)師，在企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)下參與實際工程項目，深入了解行業(yè)新技術(shù)，強化專業(yè)技能的同時，培養(yǎng)了學(xué)生解決工程問題的實踐能力。

3.2教學(xué)模式和方法的建設(shè)

落實以學(xué)生為中心的理念，創(chuàng)新教育方式與手段，實現(xiàn)時間和空間上的開放。時間上從課內(nèi)向課外延伸，空間上從教室向網(wǎng)絡(luò)和實驗室拓展。采用線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，開展以學(xué)生為主導(dǎo)的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)。

教師結(jié)合教學(xué)大綱和行業(yè)發(fā)展需要制作優(yōu)質(zhì)的課程資源，主要包括教學(xué)日歷、學(xué)習(xí)指導(dǎo)大綱、教學(xué)課件、課程視頻、重點難點分析、習(xí)題匯編和案例資料等，將這些資源上傳至課程學(xué)習(xí)平臺。學(xué)生在平臺中提取資源并充分了解相關(guān)課程背景，包括什么是軟件工程，為什么需要軟件工程，軟件工程涉及哪些方面的內(nèi)容，理解軟件工程的基本概念和工程化的思想，從而在課堂上能夠更有針對性地深入擴展、學(xué)習(xí)和重點答疑。教師定期對課程的疑難問題進行分類、整理和歸納，發(fā)布作業(yè)并組織網(wǎng)上討論，監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)進度和作業(yè)完成情況，并提供個性化的教學(xué)輔導(dǎo)和答疑，也可以通過課程平臺進行教學(xué)評價，獲取學(xué)生對教學(xué)環(huán)節(jié)的反饋，對教學(xué)活動進行監(jiān)控。

課堂授課從傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主導(dǎo)的互動式教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也解決了原有學(xué)時不夠、重點不突出、課堂時間難以使學(xué)生掌握內(nèi)容要點等問題。突破傳統(tǒng)課堂的地域限制，引導(dǎo)學(xué)生使用雨課堂、MOOC等網(wǎng)絡(luò)平臺，建立開放的實驗教學(xué)環(huán)境，逐步向?qū)W生開放軟件工程基礎(chǔ)實驗室、軟件工程綜合實驗室、軟件測試實驗室和各級校企聯(lián)合實驗室，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)新平臺和條件。

3.3考核評價機制的建設(shè)

構(gòu)建完善的質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)，從專業(yè)知識、能力和素質(zhì)三個方面對學(xué)生進行全面綜合地評價。專業(yè)知識方面主要考核學(xué)生是否已經(jīng)掌握了軟件工程課程所涵蓋的基本知識點;能力方面主要考核學(xué)生分析和解決實際工程問題的能力和團隊協(xié)作能力等方面;素質(zhì)方面主要考核學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

根據(jù)課程教學(xué)的特點，建立多元化、科學(xué)化和人性化的考核辦法，根據(jù)不同層次、不同類型采取多種考核方法。考核活動貫穿于教學(xué)活動全程?；A(chǔ)類主要考查學(xué)生對基本知識的理解能力，可以通過作業(yè)、討論和測試等方式考核;設(shè)計類主要考核項目實踐能力，可以通過課程設(shè)計、展示和報告等形式進行考核，考核過程中充分體現(xiàn)對不同工程角色的支持，明確角色的分工、協(xié)作;研究類主要考核學(xué)生的創(chuàng)新能力，可以通過課程論文、學(xué)科競賽和創(chuàng)新大賽成果等形式提交。最終，多方面考核結(jié)果按權(quán)重加權(quán)組合計算出學(xué)生的總成績。

4結(jié)束語

軟件工程課程改革以新工科建設(shè)為指導(dǎo)，全面改革和建設(shè)軟件工程課程的教學(xué)體系和內(nèi)容，改進和完善了教學(xué)模式和教學(xué)評價機制，實現(xiàn)“知識+能力+素養(yǎng)”的軟件工程人才培養(yǎng)模式，使學(xué)生在專業(yè)知識、工程能力和創(chuàng)新能力得以全面均衡地發(fā)展。課程改革的研究和實踐自我校2017級軟件工程專業(yè)學(xué)生開始逐步實施，并推廣到計算機科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、信息與計算科學(xué)以及日語（軟件工程強化）等相關(guān)專業(yè)中，每學(xué)年至少360名左右學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)受益。