新工科背景下軟件工程實踐教學(xué)體系與評價體系建設(shè)

岳 希，劉敦龍，文立玉，高 燕

（成都信息工程大學(xué)軟件工程學(xué)院 四川 成都 610225）

2017年，國家教育部下發(fā)《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，強調(diào)培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具有工程實踐能力強的特征[1-3]。新工科建設(shè)需要信息技術(shù)，而信息技術(shù)離不開軟件人才，軟件工程人才培養(yǎng)重在實踐能力培養(yǎng)，因此必須改革軟件工程人才培養(yǎng)的實踐教學(xué)訓(xùn)練環(huán)節(jié)，以促進(jìn)新工科的建立和發(fā)展[4-5]。

現(xiàn)代工程問題早已超越純粹的科學(xué)技術(shù)范疇，涉及社會、政治、經(jīng)濟(jì)、文化等諸多非技術(shù)要素。Joel Moses為麻省理工學(xué)院院長，他在1993年提出“大工程觀”的系統(tǒng)工程教育理念[6-7]，把科技要素、非技術(shù)要素與系統(tǒng)工程實踐融合，強調(diào)工程的系統(tǒng)性與完整性。

1 軟件工程實踐教學(xué)課程體系改革

目前的教學(xué)大多是以課堂設(shè)計為主，教學(xué)內(nèi)容強理論而弱實際，既不能完全按照工程師能力去設(shè)計與教學(xué)，也難以訓(xùn)練學(xué)員分析問題的能力。實驗課大多針對某些知識點來設(shè)計，實驗課程之間聯(lián)系不緊密，內(nèi)容單一，學(xué)生很容易判斷題目方向并且很容易找到解題思路，創(chuàng)新能力沒能得到很好的發(fā)揮[8]。由于題目簡單，無法為學(xué)生搭建共同完成實驗的平臺，學(xué)生無須相互溝通，獨自一人便可完成任務(wù)，導(dǎo)致學(xué)生團(tuán)隊合作相互協(xié)調(diào)的能力沒有得到鍛煉。因此，需要重構(gòu)實踐教學(xué)體系，打通理論學(xué)習(xí)、課內(nèi)實驗和獨立實踐，增加工程素質(zhì)培養(yǎng)環(huán)節(jié)和企業(yè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)。

1.1 實踐教學(xué)體系建立

該實踐教學(xué)體系以課內(nèi)實驗、工程實踐、畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)為主干線，并穿插工程素質(zhì)培養(yǎng)和企業(yè)環(huán)境培養(yǎng)環(huán)節(jié)。課內(nèi)實驗包括基礎(chǔ)課和專業(yè)課的課內(nèi)實驗，工程實踐由4門循序漸進(jìn)的獨立實踐課程構(gòu)成，畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)包括畢業(yè)設(shè)計（論文）和畢業(yè)實習(xí)，工程素質(zhì)培養(yǎng)環(huán)節(jié)致力于深化學(xué)生的工程素質(zhì)培養(yǎng)，企業(yè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)則是在實戰(zhàn)環(huán)境下培養(yǎng)學(xué)生。

圖1為各實踐環(huán)節(jié)之間的關(guān)系。課內(nèi)實驗與工程實踐相輔相成，在一定的課程實驗之后安排一個完整的工程實踐，工程素質(zhì)培養(yǎng)環(huán)節(jié)穿插在課內(nèi)實驗和工程實踐之間，企業(yè)環(huán)境培養(yǎng)環(huán)節(jié)與課內(nèi)實驗、工程實踐和工程素質(zhì)培養(yǎng)平行進(jìn)行，最后完成畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)。

1.2 課內(nèi)實驗、工程實踐與畢業(yè)實踐課程

課內(nèi)實驗在大部分基礎(chǔ)課和所有專業(yè)課程中開設(shè)，對所學(xué)知識進(jìn)行鞏固和運用。工程實踐在專業(yè)課程之后延伸開設(shè)配套的工程實踐課程，使知識掌握、實驗運用、項目實踐有機銜接一氣呵成。畢業(yè)實踐包括畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計（論文），為學(xué)生走向崗位建立無縫連接。

第一階段。以工程導(dǎo)論為引領(lǐng)，大一時首先學(xué)習(xí)C語言，在該門課程中包含有大量的實驗課程，通過驗證性的實驗操作，以培養(yǎng)學(xué)生的編碼能力和訓(xùn)練計算思維。緊隨其后開設(shè)編碼訓(xùn)練工程實踐，要求學(xué)生采用程序設(shè)計的思想和方法獨立完成一個簡單的程序，夯實基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生的編碼能力和獨立分析解決問題的能力。

第二階段。在大二時學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計和Web應(yīng)用程序設(shè)計以及相關(guān)數(shù)據(jù)處理，通過課內(nèi)實驗使學(xué)生初步具備實現(xiàn)一個小型項目的能力。在此基礎(chǔ)上開設(shè)軟件技術(shù)工程實踐，對項目完成提出更高要求，學(xué)生需以團(tuán)隊的形式完成一個大型項目的開發(fā)，并要求使用數(shù)據(jù)庫和采用框架設(shè)計。

第三階段。在大三時學(xué)習(xí)軟件設(shè)計工程、軟件制造工程、軟件測試與質(zhì)量保證等軟件工程專業(yè)課程，之后開設(shè)軟件測試工程實踐和綜合訓(xùn)練工程實踐，通過團(tuán)隊合作實現(xiàn)軟件工程項目的完整開發(fā)，使學(xué)生經(jīng)歷軟件開發(fā)全過程。

第四階段。在大四時以實際項目鍛煉為主。在畢業(yè)實習(xí)中實現(xiàn)校企合作，讓企業(yè)工程師來學(xué)校，通過讓學(xué)生做企業(yè)真實項目，實現(xiàn)對學(xué)生的能力培養(yǎng)。在畢業(yè)設(shè)計（論文）中，讓學(xué)生在老師或企業(yè)工程師的指導(dǎo)下，獨立完成一個軟件項目的設(shè)計開發(fā)。

1.3 工程素質(zhì)培養(yǎng)

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐環(huán)節(jié)。設(shè)置了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的實驗環(huán)節(jié),學(xué)生能夠在創(chuàng)新訓(xùn)練活動、競賽活動、創(chuàng)新實驗活動中獲得學(xué)分。創(chuàng)新訓(xùn)練包括撰寫論文、取得發(fā)明專利和獲得計算機軟件著作權(quán)，以及參與全國大學(xué)生科技創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)計劃，參與由學(xué)院舉辦的各種學(xué)術(shù)報告、專業(yè)演講、學(xué)術(shù)交流等。競賽活動包括參加校級、省級、國家級各類競賽。創(chuàng)新實踐活動包括自主創(chuàng)新、進(jìn)入?yún)^(qū)域創(chuàng)新基地、獲取各級政府創(chuàng)投基金，以及進(jìn)行社會實踐、志愿者服務(wù)活動，外語、計算機、職業(yè)資格等就業(yè)能力提升活動。

科研訓(xùn)練。包括科研文獻(xiàn)檢索、科研論文閱讀、科研文獻(xiàn)撰寫，學(xué)生在學(xué)習(xí)了主要的基礎(chǔ)課和專業(yè)課程后，在相關(guān)基本理論、基本知識和基本技能的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)研究與寫作訓(xùn)練。通過對科技文章的搜索，讓學(xué)生了解利用現(xiàn)代科技獲取所需信息的方式；通過科研文章的閱讀，使學(xué)生掌握本學(xué)科發(fā)展動態(tài)；通過科研工作論文撰寫，使學(xué)生以研究的方法開展教學(xué)與思維活動，并為今后專業(yè)文章的創(chuàng)作打下了良好的基石。

團(tuán)隊激勵與溝通。通過隊伍建設(shè)、團(tuán)隊規(guī)章制度建設(shè)、團(tuán)隊項目協(xié)作、團(tuán)隊項目總結(jié)等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作和交流能力。讓學(xué)生掌握溝通的基本原理、方式與技能，能夠清晰地表達(dá)自己的觀點并具有一定的演講和辯論的能力，懂得現(xiàn)代交往禮儀的基本規(guī)范。

軟件工程職業(yè)實踐。聘請企業(yè)工程師參加，通過對職業(yè)生涯發(fā)展階段及特點、職位選擇過程及影響因素、職業(yè)生涯發(fā)展計劃及開發(fā)過程等議題進(jìn)行深入探討，讓學(xué)生獨立地思索未來的發(fā)展方向，從而在大學(xué)學(xué)習(xí)過程中自覺地向著提升職業(yè)能力的方向而不懈努力。

1.4 企業(yè)環(huán)境培養(yǎng)

參與教師科研活動。充分利用好教師科研團(tuán)隊的力量，鼓勵學(xué)生根據(jù)興趣愛好和研究方向選擇教師科研團(tuán)隊，在教師科研項目的帶動下，較早地接觸實際項目，將軟件工程理論與工程實踐相結(jié)合。參與教師科研活動，可增加學(xué)生對專業(yè)知識的深入理解，拉近學(xué)習(xí)與工作的距離，同時學(xué)生還可在科研實驗室教師的指導(dǎo)下參與全國、省、學(xué)校舉辦的各類比賽。

自主創(chuàng)業(yè)。成立全部由學(xué)生自行管理的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗室，為學(xué)生提供自主創(chuàng)業(yè)實踐場所，并選拔有經(jīng)驗的教師進(jìn)行指導(dǎo)。經(jīng)過多年的培養(yǎng)，實驗室孵化了若干團(tuán)隊，在孵化學(xué)生創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊的同時，實驗室還組織學(xué)生配合學(xué)院開展各項創(chuàng)新活動，如校企交流合作、軟洽會活動、軟件園區(qū)企業(yè)參觀等。

校企聯(lián)合。針對教師與企業(yè)工程師相比缺乏工程背景，工程經(jīng)驗偏少的情況，實現(xiàn)校企合作。首先在制訂人才培養(yǎng)方案時學(xué)校方面應(yīng)充分聽取企業(yè)專家的意見，瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)背景，對培養(yǎng)方案進(jìn)行修改，對授課內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以逐步實現(xiàn)課程設(shè)置與市場需求零距離。引入企業(yè)案例和企業(yè)管理，為教師授課和學(xué)生知識擴(kuò)展提供教學(xué)資源庫。在教學(xué)過程中，教師通過開展企業(yè)現(xiàn)場教學(xué)、專題講座、校企合作基地實習(xí)等實踐活動，讓學(xué)生感受企業(yè)氛圍，直接掌握服務(wù)于社會的知識。

2 軟件工程實踐教學(xué)課程考核評價體系改革

作為教學(xué)質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，課程考核對學(xué)生學(xué)習(xí)既有鑒定意義又有促進(jìn)作用。傳統(tǒng)實踐課程成績評定大多采用在課程結(jié)束后提交一份報告的形式，考核方法單一，缺少過程評價，輕能力重知識，輕過程重結(jié)果。即使有一些中間環(huán)節(jié)的考核，考核內(nèi)容與能力培養(yǎng)目標(biāo)也沒能很好地銜接，成績不能反映真實學(xué)習(xí)情況，容易出現(xiàn)“高分低能”或?qū)W生放松學(xué)習(xí)的現(xiàn)象。因此需要變革課程考核評價體系，將考核內(nèi)容與課程培養(yǎng)目標(biāo)對應(yīng)，采用過程化考核評價，以反映學(xué)生的真實能力并起到促進(jìn)作用為目的。

2.1 制訂課程目標(biāo)

課程教學(xué)目標(biāo)除了專業(yè)知識還有非技術(shù)要求，除了要求學(xué)生掌握基本技能，更注重培養(yǎng)學(xué)生對問題的分析能力、綜合運用各種知識的能力、自學(xué)能力、創(chuàng)新意識等。教學(xué)目標(biāo)要可衡量可評價，在此采用布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域中的動詞細(xì)化教學(xué)目標(biāo)，使教學(xué)目標(biāo)能夠展示出知識、技能、能力的級別和評價依據(jù)。

2.2 實行過程化考核

2.2.1 設(shè)置多個考核節(jié)點

通過多元化的評估體系，將考評貫徹在整個教育活動中，把考核內(nèi)容分散到項目實踐過程的各個階段，每門課程均設(shè)置多個考核環(huán)節(jié)，每個考核環(huán)節(jié)又設(shè)置了詳細(xì)的評分點和評分要求，并要求學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成相應(yīng)工作提交到統(tǒng)一的平臺上，在下次課程中老師對作業(yè)進(jìn)行講評。學(xué)生依據(jù)考核環(huán)節(jié)制訂自己的項目計劃，通過評分要點高標(biāo)準(zhǔn)地完成自己的作品，通過實驗講評進(jìn)一步深化自己的基礎(chǔ)知識和項目開發(fā)技能。

2.2.2 確定評估權(quán)重

將各個評估環(huán)節(jié)與課堂教學(xué)總體目標(biāo)相對應(yīng)，并確定評估權(quán)重關(guān)系，考核環(huán)節(jié)與課堂教學(xué)總體目標(biāo)可以是一對一關(guān)系、一對多關(guān)系、多對多關(guān)系?？己谁h(huán)節(jié)1分值X1、考核環(huán)節(jié)2分值X2、考核環(huán)節(jié)N分值XN，總分值為100分（見表1）。

表1 考核環(huán)節(jié)與課程目標(biāo)對應(yīng)表

2.2.3對每個考核環(huán)節(jié)制訂評分細(xì)則

為各個考評環(huán)節(jié)設(shè)定了與課程目標(biāo)相應(yīng)的考評指標(biāo)點，對每個指標(biāo)點按90~100分、75~89分、60~74分、0~59分劃定為四個級別，并建立了評分細(xì)則。如表2所示，針對表1中考核環(huán)節(jié)2建立評分標(biāo)準(zhǔn)，考核環(huán)節(jié)2對應(yīng)課程目標(biāo)2和課程目標(biāo)M，權(quán)重系數(shù)分別為0.4和0.6。

表2 考核環(huán)節(jié)對應(yīng)課程目標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)

2.3 答辯形式的考核

在獨立實踐課程中，設(shè)置課前、課中、課后三個答辯檢查環(huán)節(jié)，采用教師評價和學(xué)生互評方式對學(xué)生能力進(jìn)行評分。學(xué)生通過PPT、項目演示等方式匯報項目完成情況，老師學(xué)生均可自由提問，通過匯報答辯，可以更客觀地檢驗學(xué)生的工程能力，根據(jù)制訂的考核環(huán)節(jié)評分細(xì)則對學(xué)生成績進(jìn)行合理評分。同時發(fā)現(xiàn)問題，及時糾正問題，學(xué)生可以在后續(xù)的實踐環(huán)節(jié)中改正錯誤。此外，通過答辯形式的考核，對學(xué)生的綜合素質(zhì)提出要求，提高學(xué)生的非技術(shù)能力。

3 結(jié)語

成都信息工程大學(xué)軟件工程專業(yè)于2008年成為教育部CDIO工程教育改革試點專業(yè)，于2011年成為教育部第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè)，于2021年獲批工程教育認(rèn)證專業(yè)。多年來針對提高學(xué)生軟件工程能力進(jìn)行了不斷的教學(xué)改革和探索，目前已形成以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力為指導(dǎo)的一套實踐教學(xué)體系和評價體系。

經(jīng)過多年的教學(xué)運行，軟件工程實踐課程體系的改革已取得了很好的效果。第三方機構(gòu)（麥可思）對專業(yè)的長期跟蹤數(shù)據(jù)分析證明，學(xué)生和用人單位的就業(yè)滿意度高于本校平均水平，也明顯超過本省非211院校的平均水平，且逐年提升。