面向工程化教育的軟件工程課程建設(shè)探討

摘 要：本文借鑒國內(nèi)外高校先進的工程教育教學(xué)模式，分析了軟件工程課程建設(shè)的定位，并根據(jù)面向工程化教育認(rèn)證目標(biāo)進行了課程內(nèi)容改革和實踐教學(xué)體系建設(shè)，對教學(xué)資源進行了研究和創(chuàng)新，對質(zhì)量保證和持續(xù)改進機制進行了介紹。堅持以學(xué)生為中心，基于結(jié)果導(dǎo)向，突出了地方本科院校的應(yīng)用型教學(xué)特色。

關(guān)鍵詞：軟件工程；工程化教育；課程建設(shè)

中圖分類號：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：Based on the advanced teaching mode for engineering education in domestic and foreign universities，this paper analyzes the orientation of course construction for software engineering.According to the certification target of engineering education，the course content reform and the practice teaching system construction are carried out，the teaching resources are studied and innovated，and the quality assurance and continuous improvement mechanism are introduced.The application-oriented teaching characteristics of local universities are highlighted by insisting on student-centered and outcome-based education.

Keywords：software engineering；engineering education；course construction

1 引言（Introduction）

針對20世紀(jì)60年代“軟件危機”的爆發(fā)，1968年在德國Garmisch由NATO（北大西洋公約組織）召開的學(xué)術(shù)會議上，當(dāng)Feitz Bauer首先提出了“軟件工程”概念后，軟件工程作為一門學(xué)科迅速發(fā)展起來。它以提高軟件質(zhì)量，降低開發(fā)成本為目的，將系統(tǒng)化、規(guī)范化、度量化的工程學(xué)方法應(yīng)用于軟件的開發(fā)、運行和維護的過程中，使軟件成為信息時代最大產(chǎn)業(yè)之一[1]。特別是近年來，軟件產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界各國在新一輪國際競爭中最熱的焦點和戰(zhàn)略制高點。

從根本上講，軟件產(chǎn)業(yè)的競爭就是人才的競爭，軟件企業(yè)最需要的是真正能夠很好實踐軟件工程的專門人才。因此，針對軟件工程這類注重能力培養(yǎng)的工科應(yīng)用型專業(yè)，要解決人才需求的難題，培養(yǎng)出具有較強實踐能力的人才，更是需要“以本為本”，緊跟時代，面向社會，堅守課堂教學(xué)改革的主戰(zhàn)場，引入“做中學(xué)”“CDIO”等工程教育理念，深化產(chǎn)教融合，推進軟件工程本科專業(yè)人才的培養(yǎng)。

工程教育在我國的快速發(fā)展，是社會對高等教育質(zhì)量高度關(guān)注的必然結(jié)果，也是我國大力推進工業(yè)化進程，培養(yǎng)大量高素質(zhì)、創(chuàng)新型科技人才的必然選擇[2]。在大力推進工程教育認(rèn)證工作的大背景下，從事計算機專業(yè)教學(xué)的學(xué)者們紛紛就基于工程教育的計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式進行了研究與探討。其中，有代表性的論著有：張寧詳細(xì)地分析了當(dāng)前國家通過工程教育專業(yè)認(rèn)證對計算機專業(yè)教育所期望達(dá)到的目標(biāo)，系統(tǒng)地介紹了其大學(xué)計算機專業(yè)通過工程教育認(rèn)證相關(guān)改革舉措，并根據(jù)工程教育認(rèn)證目標(biāo)對計算機專業(yè)教育的發(fā)展提出了一些建議[3]。同時，李玲玲、夏欣和劉靜等也分別討論了在工程教育認(rèn)證背景下，如何制定面向特定應(yīng)用領(lǐng)域和普通地方高校的計算機專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)和制度等問題[4，5]。

本文依據(jù)《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》《計算機類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》，參照教指委發(fā)布的相關(guān)專業(yè)規(guī)范，通過系統(tǒng)規(guī)劃、協(xié)同研究、分步實施，研究面向工程化教育的軟件工程課程的重構(gòu)與優(yōu)化。從理論層面瞄準(zhǔn)復(fù)雜工程問題，以解決軟件工程專業(yè)的復(fù)雜工程問題為主線，按照“典型問題—所需能力—知識單元—課程體系—課程（群）”的思路，以O(shè)BE為導(dǎo)向，從操作層面針對課程內(nèi)容和資源進行優(yōu)化，從實踐層面采取多種教育教學(xué)方式，開展課程的改革探索。

2 課程開設(shè)情況（Course settings）

泰山學(xué)院軟件工程專業(yè)于2003年經(jīng)教育部批準(zhǔn)設(shè)立，2004年開始招生，是山東省繼山東大學(xué)之后第二所開設(shè)該專業(yè)的高校。目前本專業(yè)主要分為普通軟件工程和軟件服務(wù)外包兩個培養(yǎng)方向，2014年秋季新增春季高考招生方向。經(jīng)過十余年的探索與建設(shè)，本專業(yè)取得了豐碩的成果，2006年至2014年《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》《軟件工程》《操作系統(tǒng)》《編譯原理》《計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》等六門軟件工程專業(yè)主干課程被評為山東省高等學(xué)校精品課程，2007年“軟件工程學(xué)科”被確定為泰山學(xué)院唯一重點實驗室培養(yǎng)對象，2010年軟件工程專業(yè)被確定為“山東省高等學(xué)校特色專業(yè)”，2011年被確定為“山東省企校合作培養(yǎng)人才先進單位”、軟件工程教學(xué)團隊為泰山學(xué)院優(yōu)秀教學(xué)團隊，2013年被確定為“教育部‘本科教學(xué)工程地方高校第一批本科專業(yè)綜合改革試點”項目和“山東省高等學(xué)校省級卓越工程師教育培養(yǎng)計劃試點專業(yè)”。這為本專業(yè)下一步建設(shè)和發(fā)展、探索應(yīng)用型人才培養(yǎng)的改革實踐奠定了堅實基礎(chǔ)。目前本專業(yè)正在積極籌備申報國家工程教育專業(yè)認(rèn)證。在這樣的背景下，本文探索了軟件工程課程教學(xué)內(nèi)容改革和實踐教學(xué)體系構(gòu)建等問題，以便更好地提高課程建設(shè)質(zhì)量，滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求[6]。

3 教學(xué)內(nèi)容（Course content）

自軟件工程專業(yè)成立以來，軟件工程課程體系也在伴隨著專業(yè)的發(fā)展與時俱進。目前軟件工程課程開設(shè)在第五學(xué)期，其中理論課程學(xué)時32學(xué)時，配套實踐學(xué)時16學(xué)時。

軟件工程是從工程學(xué)的角度出發(fā)，研究開發(fā)大型軟件生產(chǎn)過程的工序化、標(biāo)準(zhǔn)化，并對整個流程如何實行科學(xué)化、數(shù)量化的管理和控制。主要研究幾種常用軟件開發(fā)模型的階段劃分、各階段的目標(biāo)、任務(wù)、方法、質(zhì)量控制與管理等問題。就所研究的問題而言，從需求分析、軟件設(shè)計到系統(tǒng)實現(xiàn)，從軟件測試到軟件維護，從過程管理到質(zhì)量控制等，都離不開數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫知識的支持。反過來，掌握了軟件工程知識，對開發(fā)設(shè)計操作系統(tǒng)、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)等都有很強的指導(dǎo)意義。

課程堅持“以學(xué)生為本，以社會、企業(yè)人才需求為導(dǎo)向，以學(xué)生將來可持續(xù)發(fā)展為落腳點，以提高教學(xué)質(zhì)量為生命線”的基本理念，針對軟件工程課程的內(nèi)容特點，我們認(rèn)真分析了以往課程教學(xué)存在的問題，深入研究了教育部高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會出版的《高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范》相關(guān)內(nèi)容，大膽改革課程體系和教學(xué)內(nèi)容，積極探索理論和實踐教學(xué)模式，建立科學(xué)的內(nèi)容體系，在先進性、系統(tǒng)性和實踐性上下功夫。既考慮課程的基礎(chǔ)理論性，又突顯實踐性、技術(shù)性實踐教學(xué)特征，更兼顧教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性和前瞻性，同時又體現(xiàn)實用性和創(chuàng)新性，教學(xué)過程切忌空洞的理論灌輸，必須堅持理論與實踐并重的教學(xué)原則，將軟件工程的理論、方法和實踐結(jié)合起來，采取循序漸進的案例式教學(xué)，通過項目驅(qū)動教學(xué)模式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。把被動的教學(xué)方式變?yōu)橹鲃犹剿鞯慕虒W(xué)方式，構(gòu)筑教學(xué)互動平臺，增強學(xué)生的動手能力和實踐經(jīng)驗。

課程強調(diào)基本概念及以概念貫穿軟件工程知識體系，在“知其然，知其所以然”的引導(dǎo)式教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。興趣是最好的老師，在軟件工程教學(xué)中，通過生動地剖析基本概念，并以基本概念貫穿軟件工程知識體系的方式組織教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生深入理解基本概念背后的深刻內(nèi)涵和所起的作用，并讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握各知識點之間的邏輯關(guān)系，在“知其然，知其所以然”引導(dǎo)式教學(xué)中鼓勵學(xué)生主動地分析問題、提出問題和解決問題，激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)興趣和熱情。

軟件工程課程的體系設(shè)計遵循教育教學(xué)規(guī)律和學(xué)生成長成才規(guī)律和專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，充分考慮軟件企業(yè)對人才培養(yǎng)規(guī)格的要求，構(gòu)造了“理論教學(xué)、實踐教學(xué)、企業(yè)實訓(xùn)”的“3+1”人才培養(yǎng)模式，將課程體系劃分為：基礎(chǔ)部分（結(jié)構(gòu)化軟件工程）、提高部分（面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計）、拓展部分（軟件體系結(jié)構(gòu)）三大環(huán)節(jié)。

4 實踐教學(xué)體系建設(shè)（Practice teaching system

construction）

軟件工程教學(xué)實踐是關(guān)鍵。我們重新構(gòu)建了軟件工程實驗教學(xué)體系，面向工程化教學(xué)特點，引入項目驅(qū)動模式，以習(xí)促學(xué)，實驗教學(xué)與課堂教學(xué)同步進行。

基于項目驅(qū)動的軟件工程教學(xué)強調(diào)以學(xué)生為教學(xué)主體，在教學(xué)中必須對學(xué)生進行有效的組織?？紤]學(xué)生已有知識和能力在求解問題時的局限，采用以小組為單位的學(xué)習(xí)組織結(jié)構(gòu)是一種理想的選擇。小組學(xué)習(xí)方式也為學(xué)生搭建了團隊工作的平臺，對學(xué)生的團隊溝通訓(xùn)練非常有幫助。

教學(xué)輔助資源的準(zhǔn)備是保證良好教學(xué)效果的關(guān)鍵?；陧椖框?qū)動的軟件工程教學(xué)需要準(zhǔn)備的教學(xué)資源包括：課程實例、需要求解的問題集、軟件項目、軟件開發(fā)教學(xué)平臺、學(xué)生自主學(xué)習(xí)工具、教學(xué)參考資料等。

在課程教學(xué)中，相應(yīng)的上課學(xué)生規(guī)模需要控制在一定范圍內(nèi)，否則影響教學(xué)效果。“軟件工程”課堂規(guī)?？刂圃?0—80人，要求學(xué)生組成項目小組（一般由3—6人組成），每組選出一個負(fù)責(zé)人，并在教師的指導(dǎo)下，由各小組負(fù)責(zé)人組織小組成員一起完成具體的軟件工程實驗課題，并要求進行課堂實驗報告和按照相應(yīng)的軟件工程規(guī)范書寫詳細(xì)的課程實驗總結(jié)報告，其中包括：項目開發(fā)計劃、軟件需求說明書、概要設(shè)計說明書、詳細(xì)設(shè)計說明書、測試分析報告和項目開發(fā)總結(jié)報告等六部分。通過學(xué)生組成小組進行軟件開發(fā)，讓他們在實踐中理解軟件過程的意義和作用，培養(yǎng)他們軟件項目管理的意識和能力[7]。

軟件工程課程教學(xué)需要信息技術(shù)手段的支持，包括多媒體教學(xué)設(shè)備，計算機和網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境，學(xué)生一人一機，教師和學(xué)生的機器聯(lián)網(wǎng)，教學(xué)效果明顯改善。充分利用先進的交互式網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)手段，加強學(xué)生對軟件工程知識的理解和掌握，通過擴展的知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。課上講授的重要知識點制作了PPT和相應(yīng)的動畫，利用多媒體動態(tài)展示知識點，幫助學(xué)生理解軟件工程知識。必要時輔以板書，并跟學(xué)生交互討論。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是課堂教學(xué)的延伸，是第二課堂。有多媒體演示講稿、重要部分的視頻、經(jīng)典的習(xí)題、有詳細(xì)到知識點的課程導(dǎo)航等豐富的教學(xué)資源。擴展的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，及時解決學(xué)生的困惑，幫助學(xué)生加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，擴展相關(guān)知識，提高學(xué)習(xí)興趣和主動性。有利于素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在實際教學(xué)應(yīng)用中顯著提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

注重持續(xù)改進，建立學(xué)生的課程成績評定標(biāo)準(zhǔn)，基本原則是評價軟件工程方法的采用（怎么做的），而不是最終的軟件產(chǎn)品（做的什么），主要的評價指標(biāo)是團隊參與能力、軟件開發(fā)過程的應(yīng)用能力、綜合利用所學(xué)知識的能力等，分階段采用多種評價體系進行綜合考核。

項目驅(qū)動式教學(xué)是一種逆向教學(xué)方法，即從問題出發(fā)學(xué)習(xí)知識，而不是學(xué)了知識再去解決問題，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性和學(xué)習(xí)的興趣。在課程作業(yè)方面，突破傳統(tǒng)教學(xué)法的單一作業(yè)形式，增加了課堂報告、小論文、課堂討論發(fā)言、技術(shù)文檔編寫、軟件設(shè)計、小組組織和管理計劃、技術(shù)評審等多種形式的課程作業(yè)，以及網(wǎng)上學(xué)習(xí)知識自測系統(tǒng)的使用。

在課程考試方面，同樣進行了分項考核，學(xué)生的課程成績是一個綜合的評價，而不是一次的書面考試決定。為了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)中不求甚解，死記硬背應(yīng)付考試的現(xiàn)象，我們對考試形式作了調(diào)整，將理論學(xué)習(xí)、實踐過程和參與過程全部納入考核范圍。課程成績由平時成績（30%）和期末考試成績（70%）兩大部分組成；平時成績又包括項目參與、工作態(tài)度，出勤情況，個人工作質(zhì)和量，團結(jié)協(xié)作精神等?？荚囆问降母母?，目的是激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)實踐的積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，全面鍛煉學(xué)生的團隊協(xié)作、談判溝通、適應(yīng)發(fā)展等能力，達(dá)到培養(yǎng)現(xiàn)代軟件工程師素養(yǎng)和能力專業(yè)目標(biāo)。

在此基礎(chǔ)上，本課程進一步整體規(guī)劃與實施驗證性實驗、設(shè)計性實驗、實訓(xùn)和實習(xí)，展開培養(yǎng)過程。通過同步安排在專業(yè)課程中的驗證性實驗鞏固和加深學(xué)生對于特定理論知識點的理解程度；通過設(shè)計性實驗循序漸進地對學(xué)生構(gòu)思、設(shè)計、實施和操作的能力加以強化；通過與企業(yè)共同設(shè)計實施的實訓(xùn)課程培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；為培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，工程能力訓(xùn)練體系中還引入了面向問題的教學(xué)模式、案例驅(qū)動的教學(xué)模式、開放性實驗?zāi)Ｊ胶蛯W(xué)生創(chuàng)新小組模式等創(chuàng)新型實踐教學(xué)方法，通過為期半年的全時制實習(xí)使學(xué)生體驗業(yè)界氛圍和一線開發(fā)人員的工作環(huán)境，并進一步鍛煉其工程能力。

5 資源建設(shè)（Resource construction）

我們始終認(rèn)為軟件工程課程教學(xué)不是空洞地傳授教條，而要要求學(xué)生按照軟件工程的基本原理，結(jié)合項目的具體情況進行實踐。教學(xué)中力圖將教師的實踐經(jīng)驗傳授給學(xué)生；通過實踐融會、滲透理論概念和思想。依據(jù)此理念，對教材、實習(xí)環(huán)境、擴展性資料等方面做出認(rèn)真審慎的選擇，取得了良好的效果。

5.1 教材使用與建設(shè)

軟件工程教材的選用遵循課程群教材選用原則，課程教材優(yōu)先選用國外先進的、獲得國家級、省部級或公認(rèn)水平較高的較新教材，并鼓勵教師自編補充教材、實驗指導(dǎo)和習(xí)題集等資料。針對不同專業(yè)對該課程的不同要求，要求教學(xué)的核心內(nèi)容進行優(yōu)化、協(xié)調(diào)統(tǒng)一，但是教材靈活選擇，強調(diào)自編資料在教學(xué)中的作用。近幾年來，電子商務(wù)專業(yè)選擇了外文的《軟件工程—實踐者的研究方法》為教材，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)選擇了《Software Engineering Theory and Practice》為教材，而軟件工程專業(yè)使用了《實用軟件工程》為教材，為保證通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備工程意識、掌握工程方法、遵循工程標(biāo)準(zhǔn)，同時又編寫了《軟件工程實驗指導(dǎo)》《軟件工程案例分析》和《軟件工程標(biāo)準(zhǔn)匯編》等資料。

5.2 學(xué)生自主學(xué)習(xí)的擴充性資料

（1）為了拓寬學(xué)生知識面，培養(yǎng)國際化復(fù)合型人才，為學(xué)生提供了以下案例：圖書館自動化系統(tǒng)分析、ATM系統(tǒng)（建立對象模型）、PDA網(wǎng)上銷售系統(tǒng)、汽車配件公司業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)。

（2）計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)。

（3）ISO/IEEE軟件工程國際標(biāo)準(zhǔn)和《GB/T11457：軟件工程術(shù)語》《GB/T15532：計算機軟件單元測試》《GB/T 8567-2006計算機軟件文檔編制規(guī)范》等國家標(biāo)準(zhǔn)。

（4）軟件工程試題庫。

（5）國內(nèi)外學(xué)者最新的學(xué)術(shù)專著、論文等。

5.3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境

提供一個綜合性的軟件工程網(wǎng)站，專門提供大量有價值的資源。在多年來教學(xué)實踐和改革的基礎(chǔ)上開發(fā)出具有仿真性、交互性和實踐性的網(wǎng)絡(luò)課程，內(nèi)容豐富、深度合適，系統(tǒng)地豐富和補充課堂教學(xué)內(nèi)容，保持網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容的新穎性，緊跟時代發(fā)展，具體包括：教學(xué)大綱：主要包括課程簡介、教學(xué)內(nèi)容、作業(yè)與實驗、考試要求、教材等內(nèi)容；教學(xué)計劃介紹軟件工程課程整體教學(xué)的內(nèi)容的選取，時間進度、學(xué)時的安排，介紹每個章節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、知識點、重點、難點、要求。讓學(xué)生對軟件工程課程有一個完整的了解；課堂教學(xué)：包括全部教學(xué)內(nèi)容的電子教案及課件，內(nèi)容豐富，便于學(xué)生網(wǎng)上在線學(xué)習(xí)；課堂錄像：課程錄像包括典型課程教學(xué)的完整錄像。

5.4 進一步的資料建設(shè)

軟件工程課程是概論性質(zhì)的課程，講述的內(nèi)容涵蓋面廣，但是在課堂上的講授深度不夠，各章節(jié)內(nèi)容都需要學(xué)生在課下學(xué)習(xí)補充，所以在專業(yè)資料室中，要補充完善該課程體系下的相關(guān)書籍，包括面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計、設(shè)計模式、體系結(jié)構(gòu)、軟件項目管理、軟件測試等內(nèi)容。同時，完善現(xiàn)有的自編資料，在課程建設(shè)期間正式出版并推廣使用。

6 質(zhì)量保障（Quality assurance）

針對地方本科院校師資力量相對不足的實際情況，與企業(yè)進行深度融合。并通過企業(yè)文化的融入，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)教書育人和實踐育才的同步。通過“企業(yè)進學(xué)校，學(xué)校進企業(yè)”的雙進措施，將企業(yè)項目引入課堂教學(xué)、企業(yè)工程師進行項目實訓(xùn)、企業(yè)高級工程師兼任專業(yè)教師，學(xué)生到企業(yè)實習(xí)培訓(xùn)提高實踐動手能力，教師深入企業(yè)一線鍛煉，積累實踐經(jīng)驗，提高工程教學(xué)能力。

建構(gòu)基于多元主體參與的評估體系，共建課程質(zhì)量評價體系，落實持續(xù)改進機制，共建共享校企資源池。學(xué)生是工程教育質(zhì)量保障和持續(xù)改進的受益者和關(guān)系人，面向工程化教育就要“以學(xué)生為中心”，對學(xué)生實施個性化培養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)。

7 結(jié)論（Conclusion）

教學(xué)質(zhì)量是學(xué)校立足之本，生存之道，而影響教學(xué)質(zhì)量最關(guān)鍵的因素就是課程建設(shè)。近幾年通過教學(xué)模式的研究，以及校企共建的經(jīng)驗總結(jié)，形成了保障學(xué)生動手能力優(yōu)勢的教學(xué)模式與實踐教學(xué)體系，形成“課堂、課題、企業(yè)”三種層次的課程建設(shè)體系，以學(xué)生為主體的開放式教學(xué)，以團隊為主體的體現(xiàn)目標(biāo)、場景、角色等內(nèi)容要素的項目化教學(xué)形式，明確了教學(xué)目標(biāo)，提高了學(xué)生的興趣度。繼續(xù)堅持本科生教育的主體地位，深化工程化教育理念，完善課程體系是我們未來努力的方向。

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作者簡介：

白學(xué)明（1981-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：軟件工程.