新工科背景下軟件工程專業實踐能力培養體系探索與實踐

張賢坤，蘇 靜，王 怡

（天津科技大學 計算機科學與信息工程學院，天津 300457）

1 背 景

2008 年美國金融危機爆發后，奧巴馬政府為了應對美國制造業危機提出“再工業化”口號；2011 年漢諾威博覽會首次提出了“工業4.0”概念，兩年后德國將其納入國家戰略。自此，世界正經歷從“信息化”到“智能化”的第4 次工業革命時代。為了應對第4 次工業革命，我國于2015 年提出了“中國制造2025”國家戰略，這是我國實施制造強國戰略的第一個十年行動綱領。為了響應“中國制造2025”等國家戰略，教育部在“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱卓越計劃）已取得的工程教育改革成果的基礎上推進“卓越計劃”的升級版，即“新工科”建設[1]。新工科要求調整和轉變學科專業建設思路，從適應產業需要轉向滿足產業需要和引領未來發展并重，拓展和提升工程教育改革內涵，將工程教育改革拓展到多學科交叉領域、提升到國家戰略和未來發展的高度，按照這種新的學科專業建設思路和新的工程教育改革內涵，繼續深入實施“卓越計劃”。“新工科”概念一經提出得到教育界積極響應，經過“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，全國范圍內掀起新工科建設的熱潮。

2 問題和需求

“新工科”既指建立新的工科專業，也包括對傳統工科提出新的要求[2]。張海生認為“新工科”強調跨行業性或跨領域性，強調知識的轉化能力、應用能力和實踐能力，采用新型工程教育理念，即“大工程觀”[3]。林健認為“新工科”包括“新興、新型、新生”三個方面，“新興”是指全新出現的新學科；“新型”是指對現有傳統學科的轉型、改造和升級；“新生”指由不同學科交叉融合而產生出來的新學科，因此“新工科”具有引領性、交融性、創新性、跨界性和發展性等特征[4]。李華等人[5]認為“新工科”具有新理念、新模式、新技術幾個特征，新理念是在落實立德樹人根本任務的基礎上，加強解決工程問題的能力；新模式是指課程體系與實踐教學體系緊密結合；新技術強調產教融合，以解決學校脫節問題。天津大學原校長、教育部副部長鐘登華認為“新工科”要以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來具有戰略型、創新性、系統化、開放式特征的多元化、創新型卓越工程人才[6]。

概括起來，“新工科”是為了適應“中國制造2025”國家戰略，圍繞如何培養具有開闊視野、較強的創新精神和解決復雜工程問題能力的復合型工科專業人才而實施的高等教育改革有益的探索。

軟件工程是一門應用型專業，主要培養能夠勝任相關領域的軟件工程技術研究、設計、開發、管理和服務等工作的應用型人才。因此，實踐能力強和創新能力強是“新工科”建設對軟件工程專業人才的要求[7]，另外由于培養的畢業生需從事不同專業領域的信息化建設，因此應該具有較開闊的視野，即注重學科間交叉。創新來源于實踐，因此實踐能力培養是軟件工程專業新工科建設的重中之重。

3 實踐能力培養體系建設思路與措施

3.1 建設思路

為了滿足“新工科”對軟件工程專業人才的能力要求，軟件工程專業畢業生應該具備的實踐能力包括3 個層次，分別是基本工程實踐能力、解決復雜工程問題的能力、創新創業能力，如圖1 所示。

圖1 “新工科”軟件工程專業實踐能力培養體系

基本工程實踐能力確保畢業生具備較強的編程能力和較強的軟件工程項目實施能力，屬于專業基礎能力；解決復雜工程問題的能力要求畢業生在基本工程實踐能力之上能夠完成復雜工程問題的軟件工程項目實施，由于軟件項目開發需要掌握一定的應用領域知識，要求學生具備較為廣闊的學術視野；創新創業能力是更高層次的能力要求，要求學生具有較強的創業意識、創新精神、創新思維和創新創業能力。

為了完成上述層層遞進的實踐能力培養，經過不斷探索，我們構建了一個可稱之為“一二三”實踐教學體系：一個體系：四階遞進式實踐教學體系；二個協同：校內校外協同、課內課外協同；三個載體：現代學徒模式、創新創業訓練、學科競賽。

3.2 四階遞進式實踐教學體系培養基本工程實踐能力

四階遞進式實踐教學體系是指基礎實驗、綜合實驗、課程設計、畢業設計4 個不同層階的實踐教學體系。基礎實驗和綜合實驗是課程實踐教學內容，如編程語言、數據結構、算法分析與設計、操作系統、數據庫原理等課程中針對每個知識點的基礎性實驗，同時要求每門課中必須設置一定比例的綜合實驗，培養學生分析問題、解決問題的能力。課程設計是根據軟件工程專業特點設置的幾門重要課程的集中實踐教學，如數據結構與算法分析、軟件工程、軟件測試等課程設計，課程設計中項目采取企業項目組形式，培養學生團隊協作、交流等能力。第七學期是集中畢業實習和畢業設計，要求每名學生圍繞一個實際工程項目完成軟件工程全生命周期的項目實施。

通過這4 個層階的實踐教學，使得學生掌握從編程到項目實施的完整能力，具備一定的工程實踐能力。

3.3 “產教融合，協同育人”培養解決復雜工程問題能力

高校教育與產業現狀存在一定的距離，內容相對陳舊；另外，教學內容相對獨立，學生難以適應社會對人才的需求。“產教融合，協同育人”是企業與高校深度合作，在高校教學過程中引入企業資源共同完成教學計劃，實現學校、企業、學生三方共羸的一種辦學模式。在廣泛開展“產教融合”過程中引入企業資源，用實際項目對學生開展培養是提高學生解決復雜工程問題能力的重要途徑。

我們深化產教融合，主持承擔31 項教育部產學合作協同育人項目，初步構建了“產教深度融合、校企協同育人”的人才培養機制，引入企業資源協同培育軟件工程人才，主要方法包括以下幾個方面。

（1）校內校外協同。校內舉辦多種形式的創新人才實驗班。我們創辦北京曉通網絡工程實驗班、渣打銀行金融IT 實驗班、佰邦達軟件實驗班、天津市卓越軟件工程師實驗班。校外建立校外實踐基地，在天津、北京等校企合作單位建立了20 多個校外實踐基地，高年級學生送到校外實踐基地開展實習和畢業設計等。

（2）課內課外協同。課內引入企業資源共建實踐課程，引入中軟國際等知名企業優秀軟件工程師以實際企業項目進校完成專業課程設計等實踐課教學。課外鼓勵企業在校內舉辦興趣班，引入中軟國際、甲骨文、百度等企業利用創新實驗室開放多種興趣班，利用課外時間指導學生進行項目實踐。

3.4 “產教融合，協同育人”培養解決復雜工程問題能力

為了提高學生的創新創業能力，建立校內創新創業訓練基地，包括校級“互聯網+大學生創新實驗室”和校級“大學生創新創業基地”，基地總面積為400 平方米。在校內創新創業訓練基地內利用3 個載體開展創新創業能力培養。

3.4.1 現代學徒模式

借助學校全員導師制，構建現代學徒模式。每級學生入學后，為6～8 名學生配備一名專業教師作為專業導師，要求導師從一年級入學開始直到畢業對其名下學生進行全過程指導，導師以自己的科研項目、學科競賽、大學生創新創業訓練計劃項目、校級實驗室開放基金項目開展訓練，形成現代學徒模式。

3.4.2 學科競賽

學科競賽是超出課堂教學的一種特殊考試，要求學生學習大量課本外的知識，對培養學生綜合思維能力、快速的問題分析能力、知識的綜合運用能力以及抗壓能力的一種有效手段，因此“以賽代練”可以有效提高學生的創新創業能力。首先，以“互聯網+大學生創新實驗室”和校級“大學生創新創業基地”為平臺，作為導師制的一種補充組建成立了“大學生精英學社”，在學生中形成了高年級帶低年級的循環指導模式，通過精英學社在不同專業間組成不同團隊參加各類學科競賽，根據專業教師的特長分別指導相應的競賽團隊。其次，積極承辦學科競賽。這些年一直承辦華北五省（市、自治區）及港澳臺大學生計算機應用大賽和藍橋杯全國軟件和信息技術專業人才大賽，為專業學生參賽提供有利條件。

3.4.3 創新創業訓練

首先，在第二課堂中安排創新創業課程，同時邀請校外或企業導師進行創新創業輔導；其次，積極組織學生申請大學生創新創業訓練計劃（簡稱大創）申報，對參與大創指導的教師在聘任制考核等多方面進行鼓勵，對獲得大創項目的學生進行學分轉換等；最后，借助天津市GENSBOX 璣瑛青年創新公社這個平臺，引入創業導師指導部分大學生進行創業訓練，從成立注冊公司到公司運營等進行全范圍指導，部分學生注冊的公司承接實際項目，并用這些項目帶動校內學生參加。

4 實踐效果

通過這幾年的嘗試取得了較好的成效。2014年天津市高等學校本科專業評價中，本校軟件工程專業在所有高校軟件工程專業中位居第3 名；2017 年軟件工程專業獲批為天津市高等學校優勢特色專業。另外，近3 年來本專業學生在各類學科競賽中獲得省部級以上獎項113 項。學生就業率和高質量就業率一直位居學校前3 名，許多畢業生就職于渣打銀行、中軟國際、百度等高科技企業，并以“工程實踐能力和創新能力突出、社會責任感強”深受用人單位和社會好評，軟件工程專業得到同行和社會的高度認可。

5 結語

經過幾年的不斷探索，軟件工程專業已經形成自己的特色，不僅為學生提供了較好的學習氛圍和學習條件，提高了學生創新創業能力，軟件工程專業培養質量得到用人單位、畢業生和社會的高度認可。今后，我們將繼續深化校企合作，不斷探索“新工科”背景下軟件工程專業人才培養模式改革，為培養具有軟件工程創新型應用人才做出更大努力。