軟件工程專業(yè)教育知識(shí)體系的分析\\重構(gòu)與求精

　　摘要：針對(duì)國(guó)內(nèi)軟件工程專業(yè)教育問(wèn)題，全面分析國(guó)際軟件工程專業(yè)教育知識(shí)體系SEEK和CBOK，并結(jié)合對(duì)國(guó)內(nèi)高校教學(xué)實(shí)際的調(diào)查，提出軟件工程本科教育知識(shí)體系的重構(gòu)與求精方案。重構(gòu)后的本科教育知識(shí)體系可以靈活適應(yīng)國(guó)內(nèi)各層次高校軟件工程專業(yè)的教學(xué)訴求，并與國(guó)際研究生教育知識(shí)體系CBOK有效銜接，共同組成完整的軟件工程教育知識(shí)體系，為我國(guó)軟件工程教育設(shè)計(jì)者提供參考。
　　關(guān)鍵詞：軟件工程；知識(shí)體系；本科教育；研究生教育；教學(xué)改革
　　
　　每種工程職業(yè)都有一個(gè)職業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)體系及其推薦的實(shí)踐。這一知識(shí)體系多數(shù)情況下可以組織成正式文檔，并發(fā)布為理論指導(dǎo)文件、教育程序、培訓(xùn)程序、專家認(rèn)證或職業(yè)執(zhí)照等。在國(guó)際上，IEEE-CS和ACM聯(lián)合組建的軟件工程協(xié)調(diào)委員會(huì)(SWECC)發(fā)布了軟件工程知識(shí)體系和推薦實(shí)踐SWEBOK2004[1]，為軟件工程職業(yè)實(shí)踐建立了合適的準(zhǔn)則和規(guī)范集?；赟WEBOK，SWECC進(jìn)一步定義了其中可以納入
　　教育程序的知識(shí)體系，包括本科生軟件工程教育計(jì)劃SE2004[2]中的SEEK、研究生軟件工程教育計(jì)劃GSwE2009[3]中的CBOK、軟件工程職業(yè)道德規(guī)范和職業(yè)實(shí)踐[4]。國(guó)內(nèi)有過(guò)較好實(shí)踐的有南京大學(xué)的軟件工程教育知識(shí)體系[5-7]。
　　本文在分析SEEK和CBOK的基礎(chǔ)上，求精與重構(gòu)軟件工程專業(yè)學(xué)科教育知識(shí)體系，包括：1)按照“新視角、新認(rèn)知、新方法”確定計(jì)算基礎(chǔ)部分在教學(xué)中的重點(diǎn)，解決SEEK對(duì)CS知識(shí)單元的“鴕鳥(niǎo)”化處理問(wèn)題；2)基于教學(xué)實(shí)踐總結(jié)求精本科階段軟件工程最小核心教育知識(shí)點(diǎn)。該項(xiàng)工作試圖能夠更好指導(dǎo)各個(gè)層次教育機(jī)構(gòu)的教學(xué)活動(dòng)，適應(yīng)從具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的高端工程型軟件人才到面向具體應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)軟件開(kāi)發(fā)實(shí)用人才的多層次培養(yǎng)需要。
　　1SEEK分析
　　SE2004[2]定義了本科生軟件工程教育知識(shí)體系SEEK，包括知識(shí)領(lǐng)域(KA)、知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)3個(gè)層次，采用Bloom分類法，并在知識(shí)單元級(jí)別給出了最小核心課時(shí)數(shù)。SEEK共有10個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，42個(gè)知識(shí)單元，最小核心學(xué)時(shí)數(shù)為494，詳見(jiàn)表1。
　　SEEK歷經(jīng)5年實(shí)踐，其系統(tǒng)性、全面性、先進(jìn)性和實(shí)用性均得到了較好驗(yàn)證。但作為確立軟件工程專業(yè)的第1版教育知識(shí)體系，SEEK過(guò)于強(qiáng)調(diào)新學(xué)科確立的知識(shí)領(lǐng)域，忽視了對(duì)繼承學(xué)科的相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域的描述，從而影響到相當(dāng)一部分教育機(jī)構(gòu)對(duì)于知識(shí)體系的理解和執(zhí)行。如：1)計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)擁有140個(gè)核心學(xué)時(shí)，占SEEK總核心學(xué)時(shí)數(shù)的三分之一，但僅僅作為一個(gè)知識(shí)單元存在，如何執(zhí)行？SE2004建議去參考CS2001，但是CS2001中的知識(shí)領(lǐng)域僅對(duì)應(yīng)于SE2004中的知識(shí)點(diǎn)，大多數(shù)教育機(jī)構(gòu)很難理解SE如何調(diào)整求精CS，因此很難對(duì)CS的核心課程進(jìn)行調(diào)整與改革。2)很多教育機(jī)構(gòu)反映軟件工程相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域的核心學(xué)時(shí)數(shù)比較多，在高等教育大眾化階段下，應(yīng)該允許教育機(jī)構(gòu)根據(jù)自己的人才培養(yǎng)定位，適當(dāng)削減本科階段的軟件工程核心學(xué)時(shí)數(shù)，也有益于培養(yǎng)面向某一應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)用型軟件人才。
　　2CBOK分析
　　GSwE2009[3]給出了研究生軟件工程教育知識(shí)體系CBOK。CBOK以SWEBOK的組織和內(nèi)容為藍(lán)本，但進(jìn)行了一些修改。包括：1)加入了系統(tǒng)工程基礎(chǔ)和職業(yè)操守指導(dǎo)兩個(gè)新的KA。2)重新安排或修改了一些知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)，如人機(jī)交互設(shè)計(jì)被加入到軟件設(shè)計(jì)KA；工程經(jīng)濟(jì)學(xué)單元被加入到軟件工程管理KA；風(fēng)險(xiǎn)管理單元被加入到軟件工程管理KA；
　　軟件檢驗(yàn)和有效性驗(yàn)證單元被加入到軟件質(zhì)量KA；以及部分名稱的改變和知識(shí)單元/點(diǎn)組織的改變。值得注意的是，即將發(fā)布的SWEBOK2010也在進(jìn)行同步修改。
　　GSwE2009 指出了軟件工程專業(yè)研究生面臨寬泛的入學(xué)準(zhǔn)備條件，包括：1)獲得過(guò)相關(guān)學(xué)士學(xué)位；2)學(xué)習(xí)過(guò)SwE相關(guān)課程；3)具有2年的SwE相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。CBOK則具體組織為預(yù)備材料、核心材料、大學(xué)特有材料、選擇性材料、頂點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)等部分。學(xué)生對(duì)每個(gè)KA所應(yīng)該掌握的程度，CBOK使用了K(知識(shí))、C(理解)、AP(應(yīng)用)和AN(分析)等4個(gè)級(jí)別。
　　CBOK預(yù)備材料指出了學(xué)生在進(jìn)入碩士階段學(xué)習(xí)的時(shí)候所必須具有的知識(shí)，這些知識(shí)可以從大學(xué)本科的教育、軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)、機(jī)構(gòu)的認(rèn)證課程中獲得。表2給出了對(duì)預(yù)備材料的分析，SE2004是這一部分知識(shí)元素的主要來(lái)源，但在組織上與SEEK有所不同，反映了對(duì)SEEK 5年實(shí)踐的總結(jié)和提高，對(duì)我們更好地理解SEEK有較大意義。
　　CBOK核心材料給出了研究生課程所應(yīng)該覆蓋的核心知識(shí)體系，按照相當(dāng)于15學(xué)分的教學(xué)時(shí)間來(lái)定義。即核心知識(shí)體系的學(xué)習(xí)由比總學(xué)時(shí)數(shù)50%略少的時(shí)間來(lái)達(dá)到，其他時(shí)間和課程將會(huì)被分派去提供加深核心領(lǐng)域(Bloom級(jí)別的提高)和專注于某個(gè)選定的應(yīng)用領(lǐng)域。表3給出了對(duì)核心材料的分析，其中百分?jǐn)?shù)表示在總課時(shí)數(shù)內(nèi)所占的比例，相加不超過(guò)50%。
　　3研究目標(biāo)
　　本文結(jié)合最新發(fā)布的GSwE2009中CBOK教育知識(shí)體系和即將發(fā)布的SWEBOK2010，總結(jié)SE2004中SEEK教育知識(shí)體系在我國(guó)高校5年的教學(xué)實(shí)踐，從加強(qiáng)實(shí)用性的角度重構(gòu)與求精SEEK以與CBOK接軌，適應(yīng)我國(guó)高校軟件工程專業(yè)多層次教育的需求。
　　在人才培養(yǎng)上，我們的定位如下：
　　1) 研究生教育知識(shí)體系保持CBOK的靈活性與可伸縮性，允許高校針對(duì)多入口情況靈活設(shè)置教學(xué)體系。
　　2) 本科教育知識(shí)體系既適應(yīng)高水平大學(xué)軟件工程專業(yè)培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的中高層次工程型軟件人才的需求。
　　3) 本科教育知識(shí)體系又適應(yīng)應(yīng)用型大學(xué)軟件工程專業(yè)培養(yǎng)面向各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)軟件開(kāi)發(fā)實(shí)用人才的需求。
　　在人才培養(yǎng)目標(biāo)上，力圖使得學(xué)生具有如下能力：
　　1) 掌握核心知識(shí)。
　　2) 熟悉某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
　　3) 知曉職業(yè)道德。
　　4) 能夠利用系統(tǒng)工程原則指導(dǎo)軟件工程。
　　5) 具有團(tuán)隊(duì)合作精神、交流表達(dá)能力。
　　6) 具有協(xié)調(diào)折中能力。
　　7) 具有綜合能力。
　　8) 具有終身學(xué)習(xí)能力。
　　9) 具有對(duì)新技術(shù)的分析應(yīng)用能力。
　　10) 能夠在某個(gè)KA上追求深度。
　　在教學(xué)知識(shí)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，我們的要求如下：
　　1) 軟件工程專業(yè)強(qiáng)調(diào)扎實(shí)寬泛的知識(shí)基礎(chǔ)。軟件工程師在工作環(huán)境中需要廣泛地了解涉及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的諸多知識(shí)領(lǐng)域，并在具體產(chǎn)品構(gòu)造中靈活運(yùn)用該領(lǐng)域的前沿技術(shù)。
　　2) 軟件工程專業(yè)強(qiáng)調(diào)從事該領(lǐng)域工作的實(shí)際體驗(yàn)。在教學(xué)實(shí)施中應(yīng)該重視體驗(yàn)實(shí)際軟件開(kāi)發(fā)工作的過(guò)程，熟悉實(shí)際應(yīng)用的方法與工具，以使畢業(yè)生能夠更快地融入今后的工作。
　　3) 軟件工程專業(yè)強(qiáng)調(diào)分析與解決實(shí)際工程問(wèn)題的方法與能力。解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力是軟件工程教育的核心問(wèn)題，要重視培養(yǎng)學(xué)生分析、設(shè)計(jì)、構(gòu)造、實(shí)施、維護(hù)實(shí)際工程問(wèn)題的知識(shí)與能力以及圍繞實(shí)際工程問(wèn)題的組織、協(xié)調(diào)與管理的知識(shí)與能力。
　　4) 軟件工程專業(yè)強(qiáng)調(diào)與實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的結(jié)合能力。軟件的應(yīng)用無(wú)所不在，熟悉一個(gè)或數(shù)個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，并將其與軟件工程核心技術(shù)相結(jié)合，是對(duì)該專業(yè)畢業(yè)生的基本要求。
　　5) 軟件工程專業(yè)強(qiáng)調(diào)綜合運(yùn)用各種方法與技術(shù)的能力。選擇合適的方法與工具并有效集成，是構(gòu)造軟件產(chǎn)品的重要能力，再學(xué)習(xí)能力是對(duì)軟件工程師的基本要求，選擇與決策是一個(gè)軟件工程師的核心素質(zhì)。
　　6) 軟件工程專業(yè)強(qiáng)調(diào)工程觀、職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)合作能力。樹(shù)立工程理念，在工程原則和方法指導(dǎo)下遵從職業(yè)要求，以團(tuán)隊(duì)方式完成軟件項(xiàng)目，是一個(gè)軟件工程師所應(yīng)具備的素質(zhì)。
　　
　　4工作路線
　　在技術(shù)路線上，軟件工程專業(yè)教育知識(shí)體系的重構(gòu)與求精遵循以下途徑：
　　1) 用軟件工程的世界觀統(tǒng)一審視和重新組織軟件工程教育知識(shí)體系。SEEK回避了計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)相關(guān)知識(shí)，通過(guò)直接借用CS2001，導(dǎo)致SEEK在教學(xué)實(shí)施時(shí)成為CS和SE兩種觀點(diǎn)的混合體，各高校在對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)傳統(tǒng)課程改造時(shí)遇到較大困難。求精后的教育知識(shí)體系試圖站在軟件工程的新視角來(lái)重新編寫(xiě)和組織計(jì)算基礎(chǔ)相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域，站在軟件系統(tǒng)構(gòu)建的高度全新認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng)知識(shí)的教學(xué)，運(yùn)用解決具體軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題的新方法來(lái)處理計(jì)算機(jī)科學(xué)傳統(tǒng)課程的教學(xué)改革，從而達(dá)到在軟件工程專業(yè)有效改造CS傳統(tǒng)課程的目標(biāo)。
　　2) 求精本科教育階段的軟件工程知識(shí)，適應(yīng)更多教育機(jī)構(gòu)多層次教育的需求。根據(jù)我國(guó)高校5年教學(xué)實(shí)踐，多數(shù)學(xué)校普遍認(rèn)為軟件工程相關(guān)知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容偏多。特別是對(duì)于應(yīng)用型高校軟件工程專業(yè)來(lái)說(shuō)，重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生在軟件工程思想指導(dǎo)下的針對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的軟件開(kāi)發(fā)技能。CBOK定義的研究生準(zhǔn)入條件和準(zhǔn)出條件也在另一方面印證了SEEK的部分軟件工程知識(shí)可以移入研究生階段。因此筆者在認(rèn)真調(diào)研的基礎(chǔ)上對(duì)軟件工程相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域進(jìn)行求精，設(shè)置核心教學(xué)課時(shí)最小值，作為大學(xué)軟件工程專業(yè)的最低要求；同時(shí)把SEEK規(guī)定的核心教學(xué)課時(shí)取為最大值，作為高水平大學(xué)軟件工程專業(yè)的辦學(xué)參考；有關(guān)高?？梢愿鶕?jù)自己的人才培養(yǎng)定位在兩者之間浮動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自己的辦學(xué)特色。
　　3) 適應(yīng)我國(guó)高校教學(xué)的具體訴求。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科研究生聯(lián)考對(duì)軟件工程專業(yè)教學(xué)產(chǎn)生影響。因此在重構(gòu)計(jì)算基礎(chǔ)相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域時(shí)，把SEEK中與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的核心課時(shí)數(shù)設(shè)置為最小值，作為軟件工程專業(yè)辦學(xué)的基本要求；同時(shí)把聯(lián)考要求規(guī)定的核心教學(xué)課時(shí)取為最大值，作為部分高校軟件工程專業(yè)的辦學(xué)參考。
　　4) 研究生教育知識(shí)體系采用CBOK。軟件工程專業(yè)研究生教育程序面臨相對(duì)寬泛的入口。軟件工程專業(yè)本科畢業(yè)生需要在某個(gè)KA、某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域和實(shí)踐上得到深造；信息類專業(yè)本科生或接受過(guò)IT培訓(xùn)的學(xué)生需要在軟件工程知識(shí)和實(shí)踐上受到良好訓(xùn)練，并把這些知識(shí)與他們?cè)鹊墓ぷ黝I(lǐng)域或以后想從事的應(yīng)用領(lǐng)域相結(jié)合；在SwE方面有過(guò)兩年工作經(jīng)驗(yàn)的人，嚴(yán)格的軟件工程訓(xùn)練則更加重要。不同的人有著不同的學(xué)習(xí)訴求，因此在建設(shè)教育知識(shí)體系與相關(guān)課程方面，良好的靈活性與可伸縮性尤其顯得重要，CBOK較好地解決了這一訴求。
　　5) 遵從SEEK與CBOK。本文給出的學(xué)科教育知識(shí)體系以SWEBOK為基礎(chǔ)，是用軟件工程視角統(tǒng)一規(guī)整、重構(gòu)和求精SEEK與CBOK后得到的，其基礎(chǔ)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)均屬于SWECC。
　　5重構(gòu)和求精后的軟件工程教育知識(shí)體系
　　軟件工程教育知識(shí)體系包括本科生和研究生兩個(gè)部分，其中研究生教育知識(shí)體系完全采用CBOK，本科生教育知識(shí)體系在SEEK基礎(chǔ)上重構(gòu)與求精。
　　重構(gòu)的方法是采用軟件工程視角全新組織SEEK中的計(jì)算基礎(chǔ)、數(shù)學(xué)與工程基礎(chǔ)等兩個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，重新劃分為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、計(jì)算系統(tǒng)基礎(chǔ)和工程基礎(chǔ)4個(gè)知識(shí)領(lǐng)域。此外，原計(jì)算基礎(chǔ)中的軟件構(gòu)造升格為知識(shí)領(lǐng)域，原計(jì)算基礎(chǔ)中構(gòu)造工具與分布在軟件工程各相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域中的工具知識(shí)點(diǎn)合并為一個(gè)獨(dú)立的知識(shí)領(lǐng)域，后者與系統(tǒng)與應(yīng)用知識(shí)領(lǐng)域一樣，不設(shè)核心教學(xué)課時(shí)數(shù)要求。
　　求精則依據(jù)CBOK的研究生準(zhǔn)入條件和我國(guó)高校對(duì)SEEK的五年教學(xué)實(shí)踐。首先，求精軟件工程各知識(shí)領(lǐng)域和工程基礎(chǔ)知識(shí)領(lǐng)域中各知識(shí)點(diǎn)的本科教學(xué)要求；設(shè)置核心教學(xué)課時(shí)數(shù)最小值，作為本科畢業(yè)生最低教學(xué)要求；把SEEK原先核心教學(xué)課時(shí)數(shù)設(shè)置為最大值，供部分高校在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)參考。其次，針
　　對(duì)我國(guó)高校計(jì)算機(jī)一級(jí)學(xué)科研究生聯(lián)考的現(xiàn)實(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與通信等知識(shí)單元進(jìn)行擴(kuò)展，SEEK原先核心教學(xué)課時(shí)數(shù)設(shè)置為最小值，作為本科畢業(yè)生最低教學(xué)要求；聯(lián)考特別要求作為核心教學(xué)課時(shí)數(shù)最大值，給有研究生考試需求的高校參考。
　　表4給出了重構(gòu)和求精后的軟件工程專業(yè)本科教育知識(shí)體系，采用Bloom分類法，知識(shí)點(diǎn)的掌握程度用k(知識(shí))、c(理解)和a(應(yīng)用)標(biāo)記；重要程度用E(核心)、D(推薦)和O(選修)標(biāo)記；共有13個(gè)基本知識(shí)領(lǐng)域，52個(gè)知識(shí)單元，建議核心學(xué)時(shí)數(shù)最小值為381(E)，最大值為520(E+D)；另有軟件工具和系統(tǒng)與應(yīng)用兩個(gè)擴(kuò)展知識(shí)領(lǐng)域。
　　研究生教育知識(shí)體系參考第二節(jié)關(guān)于CBOK2009的描述。
　　6結(jié)語(yǔ)
　　本文從實(shí)用性角度出發(fā)，對(duì)SEEK進(jìn)行了重構(gòu)和
　　求精。用軟件工程的統(tǒng)一視角組織、細(xì)化和求精本科生教育知識(shí)體系，從而使本科生教育知識(shí)體系具有較好的靈活性、適用性和可伸縮性，并較好地與CBOK銜接，共同組成完整的軟件工程專業(yè)教學(xué)知識(shí)體系，從而能夠有效指導(dǎo)我國(guó)高校軟件工程專業(yè)的本科生與研究生教學(xué)體系設(shè)計(jì)。
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