新工科背景下軟件工程專業新模式研究

阮夢黎

山東管理學院教務處 山東濟南 250357

在黨的十九大明確提出的“數字中國、網絡強國、智慧社會”三大目標和實施“中國制造2025”“互聯網+”、全面信息化建設等重大戰略的引領下，創新驅動下的軟件產業已成為推進新型工業化建設和社會發展新格局的關鍵。新一代經濟快速發展迫切需要大量新型工科人才參與建設發展，需要高校探索符合專業特點的更加多樣化和個性化的人才培養模式，培養具有專業特色的工程實踐與跨學科融合的技術型人才。在新工科專業建設背景下，結合軟件行業工程人才的需求，要逐步樹立創新、綜合、全面工程教育的培養理念，構建傳統軟件專業和其他交叉應用學科相結合的培養思路，打造具備綜合競爭力和專業精英水平的人才，探索和完善具有軟件專業特色工程教育的培養體系[1]。

同時，隨著社會各行業對軟件人才需求空前增長、工程實踐能力過硬、創新水平和意識強等迫切要求，目前很多地方高校在軟件專業人才培養方面存在的問題也日益凸顯，主要體現在工程教育理念與人才培養模式缺乏有效融合、專業教學目標與就業崗位需求存在差距、課程體系的統一設計和整合優化有待加強、實踐教學的過程化管理和工程化評價需明確體現、體現行業特征的創新創業課程匱乏等方面。在經濟快速發展的形勢下，亟須高校為社會提供新型工科人才，這就要求高校探索更為個性化且高效的人才培養模式，即人才培養模式的創新改革是高校發展核心。軟件專業也更應該以新工科背景為發展契機，加強專業教學的創新和升級，挖掘軟件技術與其他行業相結合的新應用，不斷創新培養軟件人才的工程教育模式，以滿足當今社會對軟件專業創新人才的需求。

軟件工程專業作為新工科教育范疇下的基礎學科，是目前的一個新的熱門專業，與人工智能、智能制造、云計算等新興產業息息相關。該專業知識教學體系逐漸發展成熟與穩定，近年來已可以實現人才的快速培養發展。但傳統的軟件工程教學由于課程理論性較強，教學內容抽象導致學生理解難度大，課堂氛圍較差，課程枯燥乏味，對于不具有編程實踐經驗的高校學生來講，加大了充分理解抽象的教學內容的難度。由此可見，傳統的軟件工程教學模型無法適應新工科背景。因此，研究如何提高軟件工程專業學生的教學效果，增強該專業學生對教學課程的理解能力具有重要意義。

1 新工科背景下高校軟件工程專業課程體系建設

由于科學技術在社會發展中起到的巨大作用，世界各國都開始重視現代軟件工程的發展。近年來，工科類學術界對軟件的發展培養模式和培養質量越來越關注，對它的研究也越來越深入[2]。軟件專業人才的需要與日俱增，軟件工程專業的發展也要與時俱進，在課程體系的構建上不但要有新穎的技術支撐專業發展的腳步，還要有強大的知識交叉與融合才能使人才培養質量更符合社會及行業瞬息萬變的要求。新工科類技術是當今社會研究系統中的重要組成部分。對于適應社會發展的軟件工程專業來講，工科類的專業知識投入是軟件工程不斷發展進步的基本保障。

我國是工程技術研究大國，隨著我國經濟的飛速發展和科技的不斷進步，社會對工程技術人員的培養質量提出了嶄新的、更高的要求，使軟件工程專業的發展面臨著嚴峻的挑戰。因此，將工程類技術結合實際應用需求的軟件開發從而創造更好的模式，有利于軟件更容易被社會的不斷發展所接納。這就要求進行新工科要求下的軟件工程專業建設要重視行業企業調研，以崗位技術技能需求和實際工作任務為中心，從知識素質、實踐技能、創新能力等多個方面入手，與企業工程師、行業專家、專業畢業生、高校教師利用交流座談、調查問卷和深入考察等多種形式，研究、梳理并制訂貼近職業能力要求的課程體系和內容標準。需要特別注意，軟件工程專業教育具備科學教育和工程教育的雙重屬性，是屬于計算機科學的有較強交叉性的新興工科專業，亟須實踐教學的創新資源。軟件工程專業的課程建設要充分地體現其示范性、實用性、整體性、教育性、科學性以及先進性的高水平定位[3]，要實現科研創新與教學活動同步、能力培養與知識傳授并舉、專業教育與素質教育并重的教育目標。

根據以上分析，對新工科背景下高校軟件工程專業的課程建設要融合行業新方向和新技術，統籌構建和群化課程知識體系，具體建議包括：其一，系統化、綜合性的軟件工程課程體系離不開工程知識基礎、多學科融合思維以及創新能力的培養。利用跨學科的思路設置課程，在傳統軟件工程基礎能力培養的基礎上，融合經濟學、管理學、工程學等交叉學科的內容，利用實現不同領域應用的課程知識搭建跨平臺課程群。其二，為了符合新工科要求和具有時代特色，除了傳統軟件開發和邏輯數理思維的必備知識和技能，還應該整合人工智能、大數據、物聯網、云計算等高科技技術開發交叉學科的課程。其三，重視專業課程體系與創新創業課程的融合，既重視專業技能的培養，也不能忽視創新性思維訓練與創新創業實踐能力的培養；既要開設介紹創新創業基本思維和方法的通識類課程，又要開發體現專業特色和立足行業需求的創新創業專業課。

綜上所述，軟件工程專業課程體系可按照課程群進行統籌優化設置，其中基礎知識理論課程群主要為數理基礎、人文素質、計算機等基礎理論；管理類課程群為企業管理、決策支持或是相關的法律法規、勞動保障課程等；專業方向應用課程群除了開設傳統知識體系下的基礎程序設計、數據結構、操作系統、軟件測試等課程，還可以按照培養需求設置大數據技術與應用、嵌入式系統開發、移動互聯應用開發、物聯網應用、云平臺和云計算應用開發[4]等專業方向的特色課程；計算機基礎課程群主要是與計算機軟件相關的課程，再配以實踐平臺，主要包括課程實訓、項目模擬、綜合實踐、工程訓練、比賽集訓、社會調研與社會實踐、畢業設計、畢業實習等。

2 新工科背景下高校軟件工程專業教學模式優化

與傳統工科專業教學過程相比，新工科更為注重教學模式、教學方法、教學內容的實用創新性和交叉融合性，尤其注重不同應用領域與信息技術的結合。因此，完善優化軟件工程學科人才培養目標及教學模式，對新工科的發展具有至關重要的作用。

目前，我國很多地方高校的軟件工程專業存在教學模式過于循規蹈矩、千篇一律，人才培養的核心目標不夠明確，專業發展方向與定位等不夠清晰，無法快速適應國家、地方經濟發展建設以及地方企業發展需求等問題。在軟件工程專業建設中，對人才培養的總體設計重點在于該專業教學計劃的實施，它構建了軟件工程專業要求的課程體系，規定了人才培養的目標、各教學環節的內容及進程等。在加強專業建設的同時一定要保持辦學特色，并且不斷完善和優化教學模式，努力提高人才的創新實踐能力。

為了解決軟件工程專業在快速發展中遇到的問題，從“新工科建設”的角度研究軟件工程專業的發展進程，主要將傳統軟件工程專業的教育教學建設與新型軟件工程教育教學建設進行對比，完成以新工科技術方法的教學模式構建和軟件工程專業教育發展方向的探究[5]。工科類專業的教學重點是要以扎實的工程專業知識基礎為前提，卓越的工程專業能力和科學正確的工程研究價值觀為內容投入到軟件工程專業的人才培養和教學開發建設中，具體包括以下幾點。

第一，改革教學過程。根據CDIO工程教育模式對產品生產劃分為構思、設計、實現和運作四個階段，結合軟件開發過程和工程教育的特征，將教學過程改革為需求闡述、設計開發、調試實現和總結實踐四個階段。采用項目驅動式教學方法，將軟件開發所必需的需求分析、算法設計、編程調試、測試優化等技能融入內化于項目教學中，最后用拓展型項目作業的獨立完成作為知識體系的總結和提升。

第二，改革教學方法。教學過程重視多種教學方法的應用，利用角色扮演法，通過企業學校不同身份專兼職教師的現場指導，讓學生體會軟件開發行業不同工作崗位的工作任務和操作過程；把企業中真實的項目案例和各種職業技能大賽的參賽命題納入課堂，實現課堂知識和實際工作的無縫對接；利用多層次校內外實踐教學基地，將企業工作場景再現，讓學生體會相同的學習環境和工作環境。

第三，改革校企融合方式。大力推進校企深度融合，注重人才的實用性與實效性，打造工程教育開放融合新生態。將“資源共享+責任分擔”理念下的管理機制進行明確規定和細化，注重校企合作氛圍下就業能力和競爭力的培養，通過企業導師協助下軟件產品構思、設計、實現和運作等基本過程的實現，滿足學校、企業、學生三方對教學科研、實踐實習、比賽訓練、創新創業以及高質量就業的需要。

第四，改革評價體系。依據教學效果促進教學評價的合理性，推行多元化和開放式考核。對于理論型考核深入推行教考分離，減少記憶型題目的考核比例；對于實踐型考核，加強平時子任務考核的執行力度，加入小組交叉互評和學生代表評分的權重，同時注重學生對軟件需求、展示答辯、功能詳解等環節中表達能力的培養。

綜上，新工科要求下的教學模式優化要以突出職業能力培養為主線，構建基于典型工作過程的人才培養體系為核心，教學模式各方面的實用性和針對性為特色，利用移動互聯教育技術、仿真學習環境和數據分析工具，將富有特色的課程體系、教學資源、教學方法、考核方式、技能訓練有效融合，精心打造基于新工科理念的軟件工程專業人才培養體系。軟件工程專業教學模式優化方案如圖1所示。

圖1 軟件工程專業教學模式優化

3 新工科背景下高校軟件工程專業學生實踐創新能力培養

實踐教學環節是人才培養的重要組成部分，也是實現新工科要求下交叉性、綜合性人才培養目標的重要前提。實踐創新能力的培養既包括整體的教學計劃調整，又包括對傳統教學內容的充分補充，同時需要考慮實驗實習環境的具體建設。在軟件工程專業建設過程中，重視教學基本設施和豐富課程資源的建設，不斷完善教學和實踐條件，進一步鼓勵學生進行創新和實踐能力的培養。對實踐教學內容合理設置，結合學生自身能力、素質以及學科知識[7]，在組織教學的長遠過程中明確實踐目標，將實踐動手環節交叉融合于軟件工程專業的教學活動中，有效形成一個連續的、貫穿高校學生整個學習生涯的實踐創新能力培養體系。

為提升學生的實踐和創新能力，可將教師的科研成果轉化為教學內容，同時吸納優秀學生進入科研實驗室和科研團隊。將教師團隊的學科研究新進展、實踐發展新經驗、科學研究新方向以及與企業合作的橫向課題作為良好的教學素材，提高課程的興趣度和挑戰性。吸納喜歡鉆研的優秀學生進入教師的科研團隊，嘗試讓他們完成資料收集、數據采集、系統開發和實驗驗證等工作，既能實現學生的學以致用，提升學生的專業實踐能力，又能讓知識體會“軟件+”與不同應用領域相結合的方式，真正做到產學研的有效融合。

深入研究“教學做一體”的教學模式和分層次的實踐教學。從培養學生數據抽象能力、算法設計能力和工程實踐能力出發，在“教學做一體”的環境下，把知識傳授融入動手實踐，把技能訓練與職業能力培養相結合，讓學習環境與工作環境相一致。將實踐教學內容設計成基礎實踐、模擬實踐、項目實踐、畢業設計/畢業實習四個層次的開放型實踐項目，并在不同階段實現不同的培養目標，如圖2所示，使學生的學習能力、操作技能、實戰能力以及職業能力[6]得到逐層提高。

圖2 軟件工程專業實踐教學體系

4 新工科背景下高校軟件工程專業師資隊伍建設

專業建設的關鍵因素是教師隊伍的建設，教師隊伍建設與專業建設是相互促進的，也是相輔相成的。教學活動的實踐者與組織者是教師，教師必須具有先進的教學理念，不能局限于傳統的教學觀念，要勇于創新、增強素質培養，加強能力的提升，同時不斷將最新的教學成果與科研成果帶入實際教學中。

在構建合理的軟件工程專業師資團隊過程中，需要充分考量教師的學歷以及職稱結構、整體組織結構、教師的知識結構以及實踐結構[8]四個不同的方面。既要加強專職教學骨干教師知識結構和實踐能力，也需完善企業兼職指導教師的專業性和責任心。為了鼓勵教師向工程型、實踐型和交叉型方向發展，首先要建立知識與能力、理論與實踐并重的教師發展機制，探索工程教育和交叉知識背景要求下的師資培養措施，對教師的產業經歷和工程背景提出明確要求，同時為教師進入企業培養實踐教學能力積極創造條件和建立管理機制。其次對在工程教育教學工作中成績突出的教師給予榮譽和獎勵，鼓勵教師自覺強化自身的工程背景，提高自己的工程經驗和職業發展能力。最后加強教育質量保證和監督體系建設，將教學質量價值觀落實到教育教學各環節，將質量要求內化為所有教師的共同價值追求和自覺行為。

5 結語

培養新工科背景下的具有交叉理論知識和實踐創新能力的軟件技術人才，對于建設新科技強國、新工業強國和新經濟強國具有舉足輕重的意義，也是目前地方高校軟件工程專業建設的主要努力方向。為此，分別從課程體系建設、教學模式優化、學生實踐創新能力培養以及專業師資建設等方面，完善了軟件工程專業的人才培養體系，提出了新工科背景下適用于軟件工程專業的“新模式”，構建了軟件專業與新工科理念相結合的“新結構”，建立了軟件工程特色的教育“新體系”，搭建了軟件工程專業更好發展的“新平臺”。