新工科背景下軟件工程課程教學改革的研究與實踐

冶紅 朱斌 劉衛江

摘要：基于新工科建設的思想，全面改革和建設軟件工程課程的實踐教學體系，優化課程教學內容，改進教學模式和方法，完善教學評價機制，培養學生的工程實踐能力、綜合素質和創新能力，為新技術與新產業發展培養新人才。

關鍵詞：新工科;軟件工程;教學改革;人才培養

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

2017年教育部啟動了“新工科”發展研究工作，繼“復旦共識”，“天大行動”和“北京指南”后，新工科建設在我國高等教育界掀起了改革熱潮。新工科背景下以提高人才培養質量為核心，如何開展軟件工程課程的教學改革，如何保證軟件工程課程教學的效果，對學生軟件開發能力以及工程實踐能力的提升有重要意義。

1課程教學現狀與存在問題

“軟件工程”是我校軟件工程專業必修的一門專業基礎課，也是計算機科學與技術和網絡工程等相關專業的重要專業課，是所有軟件類課程體系中的核心和主干課程。課程全面、系統地介紹軟件工程的基本概念、原理、技術與方法，注重培養學生的軟件素質和軟件開發能力，為后續課程的學習和未來從事軟件開發工作奠定良好的基礎。

軟件工程的主體知識分為10大知識領域，涉及內容多，綜合性和實踐性都很強，教學難度大。傳統教學過程中主要存在以下問題：

1）對缺乏軟件開發經驗的本科生而言，抽象的理論知識使學生難以理解，覺得課程枯燥乏味，學習興趣不高;

2）以課堂、教材和教師為中心，高度依賴于任課教師的專業水平和工程經驗，限制了教學空間，信息化程度不高，成績評價方式比較單一;

3）以知識為本位，注重知識的系統性與邏輯性，忽視了對學生工程能力和創造能力的培養，實踐教學環節實戰項目少，學生在解決實際工程問題方面的訓練嚴重不足。

傳統的教學內容和教學模式已落后于當前的理論和技術，無法滿足新工科背景下現代軟件工程人才的培養要求，必須重新審視軟件工程課程教學的建設，尋求有效的解決方法。

2課程改革的目標與思路

為著力培養新工科背景下的高素質應用型創新人才，培養學生勝任軟件開發中不同角色任務的能力，提高自身的工程實踐能力、綜合素質和創新能力，我校的軟件工程課程改革以新工科建設思想為指導，從教學體系和內容的建設、教學模式和方法的建設以及考核評價機制的建設三個方面全面展開，并將能力培養的重要性貫穿于教學全過程。

1）教學體系和內容的建設。以需求為主線，以培養學生創新實踐能力為目標，建立新工科建設思想下的貫穿人才培養全過程的課內外一體化的實踐教學體系。優化調整理論課程的教學內容，建立以案例主導和項目驅動的優質教學資源庫，實現邊學邊做的情景教學。

2）教學模式和方法的建設。改變傳統的教學模式，從灌輸課堂向研究型課堂轉變，從封閉課堂向開放型課堂轉變。建立線上與線下相結合的學習環境，通過網絡平臺為教學過程提供全方位的資源和支撐服務，優勢互補。

3）考核評價機制的建設。設計科學、全面的課程考核體系和實踐教學評價標準，對學生學習的全過程進行動態管理和考核。建立多元化考核辦法，根據不同層次不同類型采取不同的考核方法。

3課程改革的方案與實施

3.1教學體系和內容的建設

實踐教學是學校培養學生實踐和科研能力等綜合素質的重要環節，軟件工程課程改革以市場需求為主線，以能力培養為依托，構建貫穿于人才培養全過程的課內、課外一體化的實踐教學體系。

課內實踐環節在案例主導教學和項目驅動教學的基礎上，建立一個由階段性實驗到綜合實訓構成的漸進式實踐教學體系，確保教學內容的系統性和連貫性，又能與后期的畢業設計無縫銜接。階段性實驗以案例主導教學，綜合實訓以項目驅動，學生對待開發的系統提出明確要求，在科學、規范的指導方法下進行軟件的需求分析、設計、代碼編寫和測試，解決開發過程中遇到的各種實際問題，實踐的結果包括一系列配套的軟件文檔、原型系統、演示視頻和報告總結等。

同時，將課外實踐融入整個教學體系中，通過社團俱樂部、教師科研團隊、創新訓練項目、學科競賽和校企合作等模式，建立課內外聯動的實踐教學體系。鼓勵并指導學生參加各類科研項目和形式多樣的科技活動，有利于培養學生的創新意識和創新能力，開發學生的創造潛能。與國內、國際知名的軟件企業合作，實現校企聯合培養模式。為每個進入實踐基地的學生配備企業導師，在企業導師的指導下參與實際工程項目，深入了解行業新技術，強化專業技能的同時，培養了學生解決工程問題的實踐能力。

3.2教學模式和方法的建設

落實以學生為中心的理念，創新教育方式與手段，實現時間和空間上的開放。時間上從課內向課外延伸，空間上從教室向網絡和實驗室拓展。采用線上線下相結合的混合式教學模式，開展以學生為主導的“翻轉課堂”教學。

教師結合教學大綱和行業發展需要制作優質的課程資源，主要包括教學日歷、學習指導大綱、教學課件、課程視頻、重點難點分析、習題匯編和案例資料等，將這些資源上傳至課程學習平臺。學生在平臺中提取資源并充分了解相關課程背景，包括什么是軟件工程，為什么需要軟件工程，軟件工程涉及哪些方面的內容，理解軟件工程的基本概念和工程化的思想，從而在課堂上能夠更有針對性地深入擴展、學習和重點答疑。教師定期對課程的疑難問題進行分類、整理和歸納，發布作業并組織網上討論，監控學生的學習進度和作業完成情況，并提供個性化的教學輔導和答疑，也可以通過課程平臺進行教學評價，獲取學生對教學環節的反饋，對教學活動進行監控。

課堂授課從傳統的填鴨式教學轉變為以學生為主導的互動式教學，激發了學生的學習興趣，也解決了原有學時不夠、重點不突出、課堂時間難以使學生掌握內容要點等問題。突破傳統課堂的地域限制，引導學生使用雨課堂、MOOC等網絡平臺，建立開放的實驗教學環境，逐步向學生開放軟件工程基礎實驗室、軟件工程綜合實驗室、軟件測試實驗室和各級校企聯合實驗室，為學生提供優質的創新平臺和條件。

3.3考核評價機制的建設

構建完善的質量考核標準，從專業知識、能力和素質三個方面對學生進行全面綜合地評價。專業知識方面主要考核學生是否已經掌握了軟件工程課程所涵蓋的基本知識點;能力方面主要考核學生分析和解決實際工程問題的能力和團隊協作能力等方面;素質方面主要考核學生的職業素養。

根據課程教學的特點，建立多元化、科學化和人性化的考核辦法，根據不同層次、不同類型采取多種考核方法。考核活動貫穿于教學活動全程。基礎類主要考查學生對基本知識的理解能力，可以通過作業、討論和測試等方式考核;設計類主要考核項目實踐能力，可以通過課程設計、展示和報告等形式進行考核，考核過程中充分體現對不同工程角色的支持，明確角色的分工、協作;研究類主要考核學生的創新能力，可以通過課程論文、學科競賽和創新大賽成果等形式提交。最終，多方面考核結果按權重加權組合計算出學生的總成績。

4結束語

軟件工程課程改革以新工科建設為指導，全面改革和建設軟件工程課程的教學體系和內容，改進和完善了教學模式和教學評價機制，實現“知識+能力+素養”的軟件工程人才培養模式，使學生在專業知識、工程能力和創新能力得以全面均衡地發展。課程改革的研究和實踐自我校2017級軟件工程專業學生開始逐步實施，并推廣到計算機科學與技術、網絡工程、信息與計算科學以及日語（軟件工程強化）等相關專業中，每學年至少360名左右學生通過本課程的學習受益。