編碼未來：“軟件工程”教學(xué)革新與工程型人才培養(yǎng)的融合要素剖析

［摘 要］ 為培養(yǎng)服務(wù)于國家科技發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的工程型人才，軟件工程的教學(xué)方案與培養(yǎng)方式需要與時俱進(jìn)。在分析目前軟件工程專業(yè)課程教學(xué)改革現(xiàn)狀和存在問題的基礎(chǔ)上，通過實施學(xué)科交叉、項目驅(qū)動和考核改革等方案，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐和科學(xué)研究能力。同時，將課程設(shè)置與最新學(xué)術(shù)進(jìn)展緊密結(jié)合，并利用案例分析和項目實踐等方式培養(yǎng)學(xué)生分析和解決具體問題的能力。此外，根據(jù)國內(nèi)外前沿理論不斷優(yōu)化課程內(nèi)容和教學(xué)方法，以提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

［關(guān)鍵詞］ 工程型人才；跨學(xué)科；項目式驅(qū)動

［基金項目］ 2021年度國家自然科學(xué)基金重點項目“高分辨率動態(tài)光場獲取及計算理論與方法”（62031023）

［作者簡介］ 張永兵（1981—），男，河南許昌人，博士，哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授（通信作者），主要從事計算機(jī)視覺、人工智能研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）15-0005-04 ［收稿日期］ 2023-09-09

引言

隨著信息技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，對軟件開發(fā)人才的需求在研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域持續(xù)增長。在此背景下，各大專院校紛紛將“軟件工程”列為重點課程，同時教育部也將其納入工程碩士考研專業(yè)課程。然而，目前的“軟件工程”課程教學(xué)存在一些問題，主要表現(xiàn)在過度側(cè)重課本知識的灌輸，忽視對學(xué)生研究能力的培養(yǎng)，難以滿足國家對高水平工程型人才的需求。具體而言，這些問題主要包括單一的課程設(shè)置，缺乏跨學(xué)科知識融合；教學(xué)內(nèi)容與實際軟件開發(fā)項目脫節(jié)，缺乏對學(xué)生解決實際問題能力的培養(yǎng)。這些問題嚴(yán)重影響了工程型人才培養(yǎng)的質(zhì)量和方向。

為了解決這些問題，本文提出了針對“軟件工程”課程的教學(xué)改革方案，主要涵蓋課程內(nèi)容改革、教學(xué)方法改革、考核方式改革以及教學(xué)團(tuán)隊改革［1］。具體措施包括引入大語言模型、大數(shù)據(jù)分析等科技前沿內(nèi)容，以拓寬學(xué)生的學(xué)科視野，促進(jìn)跨學(xué)科知識整合；采用項目驅(qū)動式教學(xué)，以強(qiáng)化學(xué)生解決實際問題的能力；整合在線學(xué)習(xí)平臺，提供更多學(xué)術(shù)資源，培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)資源檢索能力和英文閱讀能力；建立多元化的考核方式，引入同行評價和自我評價等多種評價手段。為了促進(jìn)學(xué)生在“軟件工程”課程的學(xué)習(xí)中實現(xiàn)多學(xué)科知識整合，教學(xué)團(tuán)隊改革也尤為關(guān)鍵，需要建立跨學(xué)科團(tuán)隊，以促進(jìn)學(xué)科交叉融合。這些改革措施旨在培養(yǎng)具備扎實專業(yè)基礎(chǔ)、獨立研究思維、卓越工程能力的學(xué)生。

總體而言，本文致力于探討“軟件工程”課程教學(xué)改革對于工程型人才培養(yǎng)的重要性，同時提出教學(xué)改革的可能途徑，以有望提高工程型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，從而更好地滿足社會對于軟件工程技術(shù)型人才的需求，并為未來深化教學(xué)改革提供了方向。

一、“軟件工程”課程與工程型人才培養(yǎng)融合分析

（一）“軟件工程”課程存在的問題

目前傳統(tǒng)的“軟件工程”課程教學(xué)主要側(cè)重課本知識的傳授，教學(xué)內(nèi)容與工程實踐脫節(jié)，缺乏與實際開發(fā)相結(jié)合的教學(xué)實踐。課程內(nèi)容更新不夠及時，未能緊跟軟件工程領(lǐng)域發(fā)展前沿?！败浖こ獭闭n程教學(xué)方式相對單一，大多采用傳統(tǒng)的教師講授模式，缺乏案例教學(xué)和項目驅(qū)動式教學(xué)等。此外，評估方式主要以閉卷筆試為主，無法全面評估學(xué)生實際的軟件設(shè)計與開發(fā)能力。綜上所述，“軟件工程”課程存在諸多亟待改進(jìn)的方面，包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、評估方式，以及對團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和思維創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，為了將學(xué)生培養(yǎng)成為具備多元能力的未來軟件工程型人才，改進(jìn)課程設(shè)計和教學(xué)模式至關(guān)重要。

（二）工程型人才的特點和需求

在培養(yǎng)軟件工程領(lǐng)域的工程型人才時，不僅需要學(xué)生具備扎實的專業(yè)知識，還需要擁有卓越的研究能力和創(chuàng)新思維。為了更好地滿足這一培養(yǎng)要求，教學(xué)過程需要重點關(guān)注學(xué)生解決軟件工程領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。在教學(xué)過程中，教師是關(guān)鍵推動力量。他們需要具備系統(tǒng)性的科研方法和理論基礎(chǔ)以及濃厚的創(chuàng)新意識和豐富的實踐經(jīng)驗，從而提升學(xué)生的研究興趣和科研基礎(chǔ)，促使學(xué)生深入探索并獨立解決實際工程中的復(fù)雜問題。從國家戰(zhàn)略層面來看，自主科研創(chuàng)新并解決“卡脖子”問題是當(dāng)務(wù)之急。工程型人才的研究成果可以推動國家科技創(chuàng)新發(fā)展，為促進(jìn)科技進(jìn)步、維持國際競爭優(yōu)勢發(fā)揮著關(guān)鍵作用。當(dāng)下，為應(yīng)對不斷升級的科技挑戰(zhàn)，對“軟件工程”課程教學(xué)進(jìn)行改革、培養(yǎng)優(yōu)秀的工程型人才是國家之需、民生之本。

（三）“軟件工程”課程在工程型人才培養(yǎng)中的作用以及教學(xué)目標(biāo)

“軟件工程”課程的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生軟件開發(fā)能力、多學(xué)科知識整合能力與團(tuán)隊協(xié)作能力?！败浖こ獭闭n程教學(xué)改革的作用體現(xiàn)在打破傳統(tǒng)教學(xué)框架，改變多學(xué)科知識體系割裂的現(xiàn)有狀態(tài)，持續(xù)更新教學(xué)理念，探索“軟件工程”課程定位，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與實踐能力，以滿足不斷演進(jìn)的社會和科研領(lǐng)域的工程需求。盡管校企合作、軟件工程實訓(xùn)基地的建立在一定程度上有助于培養(yǎng)實用型軟件人才［2］，但這些途徑很難給出系統(tǒng)性的實施方案?！败浖こ獭闭n程改革致力于培養(yǎng)具有扎實專業(yè)知識、廣闊國際視野、積極創(chuàng)新精神和豐富實踐能力的復(fù)合型工程人才，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論教學(xué)與工程實踐能力培養(yǎng)的平衡，以更好地適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需求。

二、課程內(nèi)容改革

（一）整合多學(xué)科知識，形成跨學(xué)科課程體系

教學(xué)內(nèi)容改革的核心在于探索和完善與時俱進(jìn)的軟件工程知識體系，重點培養(yǎng)學(xué)生對整個軟件開發(fā)過程的系統(tǒng)性認(rèn)知和工程實踐能力。在“軟件工程”課程中，引導(dǎo)學(xué)生將不同領(lǐng)域的知識進(jìn)行整合，以拓展他們的認(rèn)知廣度。在“軟件工程”課程中融合多學(xué)科知識，以培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維，使他們能夠更深入地理解問題，應(yīng)對實際挑戰(zhàn)。同時，可以采用“構(gòu)思—設(shè)計—實施—運(yùn)營”（Conceive、Design、Implementand、Operate， CDIO）［3］教育框架，開發(fā)跨學(xué)科教學(xué)模塊，將工程設(shè)計概念融入日常課程。此外，針對不同學(xué)科交叉設(shè)計實際軟件工程開發(fā)案例，促進(jìn)學(xué)生在解決實際問題過程中對不同學(xué)科知識的交叉運(yùn)用。

（二）融合國際前沿課程，引入新興技術(shù)

為了提升工程型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，“軟件工程”課程教學(xué)改革的關(guān)鍵在于更新教學(xué)內(nèi)容，以滿足當(dāng)今快速發(fā)展的軟件工程領(lǐng)域的需求［4］。首先，目前“軟件工程”課程內(nèi)容較為傳統(tǒng)，需要融合國際前沿課程并引入新興技術(shù)。這些國際前沿課程涵蓋人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域［5］，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與軟件工程領(lǐng)域前沿學(xué)術(shù)研究同步更新，確保學(xué)生在掌握基礎(chǔ)課程知識的同時，也能了解和掌握前沿領(lǐng)域知識的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。其次，教師可以在課程中融入鴻蒙系統(tǒng)等最新的國產(chǎn)軟件技術(shù)輔助教學(xué)，確保學(xué)生深刻了解國內(nèi)軟件工程的最新研究和產(chǎn)業(yè)趨勢?？傊?，通過增加國際前沿課程內(nèi)容和引入新興技術(shù)，幫助學(xué)生更好地適應(yīng)隨時代變化不斷更新迭代的軟件工程領(lǐng)域知識，促使學(xué)生在項目研究和實際科研中明確清晰的方向、形成科學(xué)的知識體系［6］。

三、教學(xué)方法改革

（一）開展項目驅(qū)動式教學(xué)

當(dāng)前，傳統(tǒng)教學(xué)方法局限于課本知識的傳授，而忽略了對學(xué)生解決實際問題能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識與實際應(yīng)用脫節(jié)。此外，這種教學(xué)方法難以持續(xù)激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的探索熱情。對此，可采用以問題為導(dǎo)向、注重實踐的項目驅(qū)動式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生主動解決問題，以加強(qiáng)對其實踐能力的培養(yǎng)。這種教學(xué)方法依托真實的項目，致力于讓學(xué)生在實踐中更加深入地理解理論知識，更靈活地運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題，從而成長為一名合格的工程技術(shù)型人才。項目驅(qū)動式教學(xué)方法將教學(xué)內(nèi)容分解成多個單元，以真實項目的軟件開發(fā)過程為主線設(shè)計教學(xué)單元，通過案例形式展開教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生自行搜集并分析資料，從多個角度尋找問題的解決方法。學(xué)生不再是被動地接受知識，而是積極參與真實軟件開發(fā)項目中?？傊椖框?qū)動式教學(xué)能夠有效培養(yǎng)學(xué)生主動探索和解決實際工程問題的能力，為他們在未來從事更復(fù)雜的軟件開發(fā)工作奠定基礎(chǔ)。

（二）培養(yǎng)文獻(xiàn)庫使用能力與英文閱讀能力

目前，學(xué)生在信息資源檢索和英文閱讀方面存在的不足，導(dǎo)致他們在項目實踐時缺乏信息搜集與整合能力［7］。對此，課程可以引入文獻(xiàn)綜述環(huán)節(jié)，要求學(xué)生搜集并閱讀國內(nèi)外最新文獻(xiàn)，提交文獻(xiàn)綜述報告。在教學(xué)過程中，教師可教授學(xué)生文獻(xiàn)檢索方法，并組織學(xué)生進(jìn)行專題報告。同時，著重培養(yǎng)學(xué)生的英文文獻(xiàn)閱讀能力，鼓勵他們通過閱讀最新國際會議和期刊論文來獲取前沿知識。除此之外，教師可以使用在線平臺共享優(yōu)質(zhì)的英文教材和參考書籍，鼓勵學(xué)生通過英文學(xué)習(xí)材料來提高專業(yè)英文水平。通過這些措施，學(xué)生將更好地掌握文獻(xiàn)庫的使用技巧，擴(kuò)大他們的英文閱讀量，豐富他們的專業(yè)知識，提高他們的英語水平，同時能夠及時了解學(xué)術(shù)前沿，接觸更多高質(zhì)量的學(xué)術(shù)資源。此項改革有利于提升學(xué)生的信息整合能力，更好地支持他們從事科學(xué)研究和實際軟件開發(fā)工作，從而更好地培養(yǎng)具有多元專業(yè)素養(yǎng)的復(fù)合型軟件工程人才。

四、考核方式改革

（一）建立多元化的課程考核體系

在考核方式改革方面，建立多元化的考核體系，避免單一考核方式的局限性，從而更全面地評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。具體來說，可以增加過程性考核，如項目實驗報告、在線學(xué)習(xí)平臺參與度，以評估學(xué)生的持續(xù)性學(xué)習(xí)效果。同時，引入論文分享、項目展示等新形式的考核方式，更好地評價學(xué)生的學(xué)術(shù)研究水平和實際工程應(yīng)用能力。建立多元化的考核體系，確?？己朔绞脚c課程目標(biāo)的契合度，使考核體系能夠真實反映學(xué)生的實際能力，并引導(dǎo)學(xué)生自主提升工程專業(yè)素養(yǎng)。該項教學(xué)改革有助于明確教學(xué)目標(biāo)，推動學(xué)生實現(xiàn)全面發(fā)展，將學(xué)生培養(yǎng)成為具備扎實理論基礎(chǔ)和豐富實踐經(jīng)驗的工程型人才。

（二）采用生生評價、自我評價等多元評價方式

針對工程型人才的“軟件工程”課程教學(xué)改革，考核方式的創(chuàng)新是至關(guān)重要的一環(huán)。除了傳統(tǒng)的考試評估外，引入生生評價和自我評價等多元評價方式是一種值得探索的方法。在團(tuán)隊項目或集體作業(yè)環(huán)節(jié)，建立同行互評機(jī)制，讓團(tuán)隊成員根據(jù)貢獻(xiàn)程度、合作態(tài)度等方面對其他成員進(jìn)行評價，從而加強(qiáng)學(xué)生的批判思維能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。在獨立作業(yè)或?qū)嶒瀳蟾嬷?，可以增加學(xué)生對自己工作的自我評價，要求學(xué)生對完成過程、取得的成果和存在的不足進(jìn)行概括與反思，以此來強(qiáng)化學(xué)生的自我管理、規(guī)劃與總結(jié)能力。鼓勵學(xué)生在參與各項評價過程中，不斷完善自我認(rèn)知和目標(biāo)設(shè)定。綜上所述，結(jié)合客觀和主觀評價方法，不僅可以從多個維度評估學(xué)生的綜合素質(zhì)，而且有助于培養(yǎng)他們的團(tuán)隊合作精神與獨立科研能力，以更好地達(dá)成工程型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

五、建設(shè)教學(xué)團(tuán)隊，優(yōu)化教學(xué)改革

（一）建立跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊，促進(jìn)學(xué)科交叉融合

在推進(jìn)“軟件工程”課程教學(xué)改革、培養(yǎng)工程型人才的過程中，建立跨學(xué)科的教學(xué)團(tuán)隊至關(guān)重要?？鐚W(xué)科教學(xué)團(tuán)隊可為學(xué)生提供更全面的知識體系、分享更豐富的學(xué)術(shù)經(jīng)歷。在團(tuán)隊建設(shè)時引進(jìn)擁有跨學(xué)科背景的碩士和博士。這些學(xué)者不僅具備豐富的跨學(xué)科專業(yè)知識，更擅長開展跨學(xué)科研究。這將有效提升教學(xué)團(tuán)隊的專業(yè)多樣性。建設(shè)具備多元背景的團(tuán)隊有助于將不同學(xué)科知識相互融合，為學(xué)生提供更全面的學(xué)術(shù)視角和項目機(jī)會，以激發(fā)創(chuàng)新思維。這些跨學(xué)科團(tuán)隊成員的互補(bǔ)合作將使教學(xué)內(nèi)容更貼近實際行業(yè)需求，從而推動學(xué)生跨學(xué)科學(xué)術(shù)探索和實踐。這種教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)將有效促進(jìn)“軟件工程”課程教學(xué)朝著多元化與前沿化的方向發(fā)展，為工程型人才培養(yǎng)提供更具深度和廣度的學(xué)術(shù)環(huán)境和項目以及更多的實踐機(jī)會。

（二）定期評估教學(xué)改革，持續(xù)優(yōu)化教改方案

為實現(xiàn)融合工程型人才培養(yǎng)的“軟件工程”課程教學(xué)改革，在進(jìn)行教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)的同時，教師定期對教學(xué)改革進(jìn)行評估和調(diào)整至關(guān)重要。這包括建立一個系統(tǒng)性的評估框架，從多個角度評估教學(xué)預(yù)期效果，并進(jìn)行實時動態(tài)調(diào)整。教師定期采用定量和定性的方法進(jìn)行綜合課程評估。在定量評估方面，包括學(xué)生課程滿意度調(diào)查、章節(jié)知識掌握程度測試以及對作業(yè)成果量化評價；在定性評估方面，組織學(xué)生互評互討，鼓勵他們分享學(xué)習(xí)心得和實踐經(jīng)驗。依托這兩種評估結(jié)果定期組織教學(xué)團(tuán)隊會議，結(jié)合學(xué)生反饋的結(jié)果和教學(xué)成效，共同討論評估結(jié)果并進(jìn)行課程調(diào)整，促進(jìn)教學(xué)方法和內(nèi)容的不斷優(yōu)化。在此過程中，教師需要制訂具體的調(diào)整方案，如調(diào)整課程大綱與教學(xué)方法、更新課程內(nèi)容，以適應(yīng)快速發(fā)展的軟件工程領(lǐng)域。最終，這種定期的評估和調(diào)整機(jī)制將使教學(xué)團(tuán)隊更加靈活、敏銳地應(yīng)對工程型人才的培養(yǎng)需求，持續(xù)提升“軟件工程”課程的教學(xué)質(zhì)量和實效性。

結(jié)語

未來的教學(xué)改革將進(jìn)一步聚焦學(xué)生的工程實踐能力，從而更好地培養(yǎng)具有卓越實踐能力、扎實專業(yè)基礎(chǔ)、獨立研究思維的軟件工程型人才，并推動國產(chǎn)軟件工程領(lǐng)域朝產(chǎn)業(yè)化、前沿化和國際化發(fā)展。

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