新工科背景下的軟件工程實踐課程教學改革

趙軍霞，焦 鉻，張 劍

（衡陽師范學院 計算機科學與技術(shù)學院，湖南 衡陽 421002）

0 引言

新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)以及新經(jīng)濟發(fā)展需要大量的新型工科人才作支柱，因此在新工科背景下培養(yǎng)的科技人才必須有能力主動適應社會的發(fā)展變化。2016年提出新工科之后，2017年相繼形成了新工科的“三部曲”，即2月達成“復旦共識”[1]，4月提出天大行動[2]，6月發(fā)布北京指南[3]。新工科的“新”主要體現(xiàn)在工程教育的新理念、學科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學的新質(zhì)量和分類發(fā)展的新體系[4]。從5個“新”可以看出新工科是為迎接第四次工業(yè)革命做好人才儲備，培養(yǎng)能適應新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)和新模式的新工科人才，這就需要高校面向未來布局新工科建設(shè)。軟件工程專業(yè)作為新興工科專業(yè)，也具有被納入新工科的建設(shè)范疇。

高校軟件工程課程教學中特別注重理論知識的講授，而忽略實踐教學環(huán)節(jié)，導致學生動手實踐能力普遍不足。當務之急，高校實行新工科建設(shè)的主要內(nèi)容之一是培養(yǎng)出大量實踐能力強的新工科人才。新工科建設(shè)給軟件工程課程實踐教學提出了明確和清晰的要求，即從新工科人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，為提升學生的工程實踐和創(chuàng)新能力、提高工程素養(yǎng)作出貢獻[5]。

1 軟件工程實踐課程發(fā)展現(xiàn)狀分析

當前，高校軟件工程實踐教學主要采用團隊協(xié)作的方式，任課老師作為指導老師，教學流程如下：由學生自由組隊；任課老師提供實踐課程所須做的系統(tǒng)或者小游戲的題目，由學生任意選擇一個；學生根據(jù)老師給定的任務和要求開始分組進行軟件開發(fā)實踐；最后由老師評分。整個流程如圖1所示。

從上述可以看出當前軟件工程實踐教學存在以下不足。

（1）參與軟件開發(fā)人員的局限性。參與對象只有學生和老師，導致在整個實踐過程中老師的指導起關(guān)鍵作用，但是畢竟是大班教學，任課教師的精力有限，無法做到密切關(guān)注每個團隊，因此效果不理想。

（2）實踐教學內(nèi)容不夠新穎，不具有創(chuàng)新性，很難做到與時俱進。一方面課內(nèi)的實驗課程指導書一般都是任課教師根據(jù)已有的教學大綱和教學內(nèi)容親自編寫的，這樣的指導書局限性很大，創(chuàng)新不足，沒有與時俱進，不能充分培養(yǎng)學生的實踐能力，也不能激發(fā)學生主動學習的積極性，更不能激發(fā)學生的創(chuàng)造性；另一方面，對于后期的課外大型實踐課，要完成實踐要求學生綜合運用多門課程的知識，這對很多基礎(chǔ)薄弱的學生來說基本上是達不到的。

圖1 傳統(tǒng)軟件工程實踐教學流程及不足

（3）獲取資源的渠道單一有限。大多數(shù)學生是從任課教師那里獲得實踐資料，從其他渠道獲得有關(guān)的資料非常困難。

（4）注重編程，忽略文檔編寫的環(huán)節(jié)。學生的課程實踐更多關(guān)心的是編程，是否通過編程可以將一個軟件或者一個系統(tǒng)開發(fā)出來，而忽略了在軟件開發(fā)各個階段的文檔編寫。很多學生認為“軟件=程序”，這種觀點是錯誤的。完整的定義是“軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔”。所以不能忽視文檔編寫的重要性，因其對后期的維護有至關(guān)重要的作用。

（5）整個過程下來并未起到團隊合作的作用。學生之間雖然是自由組成團隊，可是成員之間缺少溝通。每個人只負責自己的任務，并且也是根據(jù)自己的理解完成負責的任務，這樣就會出現(xiàn)軟件開發(fā)過程前后不一致，編程與文檔之間出現(xiàn)脫節(jié)。每個人的能力并未得到鍛煉，不具有團隊合作的優(yōu)勢。

2 新工科背景下軟件工程課程實踐教學改革方案

為了解決傳統(tǒng)實踐教學的不足，根據(jù)新工科對軟件人才的需求，我們從軟件工程的培養(yǎng)目標、教學策略、考核方式等方面改進傳統(tǒng)的教學。

2.1 深化軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標

由于全球軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，軟件產(chǎn)業(yè)已是一項反映國家綜合國力的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。計算機軟件與我們的日常生活緊密聯(lián)系，如網(wǎng)絡教學、移動辦公等，此專業(yè)的發(fā)展前景很廣，企業(yè)對軟件專業(yè)的人才需求量大，且逐年上升。良好的綜合素質(zhì)以及扎實的專業(yè)知識是企業(yè)引進人才的前提。因此，在制定軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標時，要考慮企業(yè)的實際需求，密切關(guān)注新工科軟件工程人才的專業(yè)能力培養(yǎng)，提升新工科軟件工程人才的應用實踐能力，還要重視新工科軟件人才的綜合素質(zhì)培養(yǎng)。

人才培養(yǎng)目標應該聯(lián)系實際，真正做到利于學生就業(yè)，而不僅僅是對理論知識的追求，要理論聯(lián)系實踐。將人才培養(yǎng)目標明確規(guī)定為培養(yǎng)知識、實踐、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)綜合兼顧的高素質(zhì)人才，充分利用學校與企業(yè)、科研單位等多種不同教學環(huán)境和教學資源以及在人才培養(yǎng)方面的各自優(yōu)勢，將課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經(jīng)驗、實踐能力為主的生產(chǎn)科研實踐有機結(jié)合[6]。無論是培養(yǎng)目標的制訂，還是課堂授課，都要做到面向?qū)W生，因材施教。學生應是人才培養(yǎng)的主體，要將“學生是由老師教出來”的觀念轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W生是在老師的指導下自己通過實踐，自學成才”?，F(xiàn)階段企業(yè)選拔人才對本科生的要求是具備專業(yè)知識、專業(yè)實踐能力、自主學習的潛力、團隊合作的能力等綜合素養(yǎng)。所以新工科下的軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標除了要有過硬的專業(yè)能力，還要有較強的綜合素質(zhì)，新工科人才培養(yǎng)需要兼顧專業(yè)教育和通識教育。在制訂整個培養(yǎng)目標時需要考慮的因素如圖2所示。

圖2 制訂培養(yǎng)目標需要考慮的因素

2.2 改變軟件工程課程實踐教學策略

理論知識對實踐是至關(guān)重要的，因此要想改變課程實踐的教學策略，軟件工程的理論課也是一個需要考慮的問題。在具體的改革中，需要做到“有扎實的理論知識、做項目鞏固理論知識、交流會探討項目問題、講座開闊眼界、論文作為結(jié)課支撐”。整個教學策略改革如圖3所示。

（1）扎實的理論知識。目前軟件工程的教材種類繁多，內(nèi)容陳舊，不能反映最新的理論知識。所以任課老師不能任由教材發(fā)揮，而是根據(jù)自身專業(yè)素養(yǎng)將軟件工程的理論知識進行切分，做到有目的的教學。將現(xiàn)有的教材內(nèi)容切分為軟件工程與軟件過程、傳統(tǒng)軟件工程、面向?qū)ο蠡A(chǔ)及UML建模語言、軟件項目管理等4塊知識[7]。這樣有利于精簡教學內(nèi)容，舍棄陳舊知識，增加實踐課時。

（2）做項目鞏固理論知識。做項目是鞏固理論知識最有效的手段，任課老師可以模仿公司作項目的場景。將學生分組作為項目組，組中成員都有各自的崗位，如項目負責人、系統(tǒng)分析員、開發(fā)工程師、測試工程師、文檔人員等不同的角色，采取項目組長負責制度。項目選題由學生定或老師給出參考題目，之后由項目負責人帶領(lǐng)團隊做項目。確保每位學生對項目理解透徹，并且都動手實踐。

（3）交流會探討項目問題。全班所有項目的人員坐在一起開交流會。每個小組上交項目開發(fā)的總結(jié)報告。然后每組進行演示與答辯，在此過程中由其他組提問并且打分，交流做項目心得，最后老師總結(jié)，選出優(yōu)秀項目進行表揚和嘉獎。

（4）講座開闊眼界。為了補充教材內(nèi)容的缺陷，引入講座。邀請既有深厚軟件工程理論素養(yǎng)，又有豐富的軟件開發(fā)實踐的專家學者進行講座。

圖3 教學策略改革

（5）提交論文。每位學生寫一篇關(guān)于軟件開發(fā)的論文，在論文中要體現(xiàn)學生對軟件開發(fā)過程及方法的掌握，也可以談談作項目期間的心得，目的是提高學生的研究能力及總結(jié)能力。在寫論文期間學生勢必會大量查閱資料，這樣不僅可以開拓學生的眼界，并且可以掌握寫論文的基本方法，為下一步撰寫畢業(yè)論文及早積攢經(jīng)驗。

2.3 采取多樣化的軟件工程課程實踐考核方式

每個人都希望自己所做的工作能夠得到評價，同樣的學習也需要評價，對學生學習成果的考核就是對學生學習評價的方式之一。通過考核可以有效地發(fā)現(xiàn)學生理論知識掌握的不足，以及操作技能和實踐能力的不足?？己藭箤W生對所學知識或者實踐引起重視，從而集中精力提高理論課的成績或者是專業(yè)技能。我們從學生本身的多樣性出發(fā)制定多種考核方式。

就軟件工程這門課來說，涉及計算機科學、工程科學、管理科學、數(shù)學等多學科，研究的范圍廣。不同的學生教育背景不同，多年來學習知識的廣度和深度都不是不同的，包括所學知識的多少、獲得知識的渠道、投入的時間以及每個人的領(lǐng)悟能力等。因此面對不同的問題每個學生的考慮思路、解決方法等都不同，因此只按照一種考核方式未免單一，缺乏合理性，故考核方式應做到多樣化、人性化、科學化。整個課程的考核比例如圖4所示。課程設(shè)計是工程教育中最重要的實踐教學內(nèi)容，可以將課程設(shè)計的考核分為文檔編寫、演示、答辯3種。

圖4 整個課程的考核標準

（1）文檔編寫的目的是讓學生了解開發(fā)一款軟件并不僅僅是編程，讓學生知道文檔編寫的重要性，并且文檔編寫對寫畢業(yè)論文起到一個練習的作用。由于軟件開發(fā)是分階段進行的，需要編寫的文檔有可行性研究報告、需求分析說明說書、概要設(shè)計、詳細設(shè)計說明書、編碼和測試報告等。整個小組首先進行討論，每一個文檔由小組內(nèi)某一位同學負責編寫并報告，這樣可對某一位學生具體地進行考核。

（2）演示這一環(huán)節(jié)能做到考核每一個人，由小組內(nèi)的每個人負責軟件的一小部分實現(xiàn)，之后進行演示，然后進行考核。最后小組討論將整個軟件集成，達到整體的演示。

（3）答辯是對整個小組進行考核。在這里可以有代表地選擇每個組的組長或者邀請教師作為評委，然后整個組進行答辯。以提問的方式考核小組的每一位成員，使整個小組的每一位學生都能夠理解并答辯。

課程設(shè)計最后的成績評定由這3方面加權(quán)得到，這樣就做到了對每個學生動手能力的真正監(jiān)督，如果有某位學生不懂，那就讓所在組的其他成員對其進行幫助。

3 結(jié)語

隨著軟件產(chǎn)業(yè)的日新月異和經(jīng)濟社會的發(fā)展，軟件工程課程對應的課程實踐教學在培養(yǎng)體系和培養(yǎng)方案上要緊跟社會發(fā)展的步伐，所以對目前課程實踐教學必須改革。在新工科建設(shè)背景下，我們對軟件工程的課程實踐教學進行了一系列探索，這些措施已在衡陽師范學院的軟件工程專業(yè)開展了教學實踐，取得了較好的效果，在今后的教學過程中將持續(xù)改進，進一步提升軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)水平，為社會培養(yǎng)更多高素質(zhì)人才。