基于新工科工程教育認證的軟件工程專業課程設置探討

曾 姍

[中國地質大學（北京），北京 100083]

最新的信息技術革命，引發了全球高等工程教育的變革[1]。為應對這種變革，教育部提出了“新工科”發展戰略[2-3]。新工科引領工科專業迅速發展，促進了軟件工程及相關專業的教育改革，軟件工程和相關專業的教學改革和專業課程設置探討成為當前教學研究的熱點。2021 年2月，教育部發布的《2020 年度普通高等學校本科專業備案和審批結果》表明，2020 年高校新增備案本科專業超過2000 個，其中包括261 個大數據和人工智能專業。在大數據和人工智能專業中，人工智能專業131 個，數據科學與大數據技術專業60 個，大數據管理與應用專業54個，數據計算及應用專業11 個，智能科學與技術專業5 個。這些專業都屬于計算機科學和軟件工程的相關專業，占比超過10%。這反映出社會急需計算機、軟件工程類專業人才。教育部和高校也都重視軟件工程專業的人才培養，越來越多的高校教師投入到軟件工程專業的教學研究與改革中。然而，想要培養出杰出的軟件工程專業高級人才，高校必須建立正確、完善的專業知識體系，以學生為中心，合理規劃學生四年的培養計劃。

一、目標——實現新工科發展戰略

《關于開展新工科研究與實踐的通知》指出，新工科的研究，需要圍繞工程教育改革的新理念、新結構、新模式、新質量、新體系開展[2]。而想要實現新工科發展戰略，還需要構建新目標、新中心、新能力、新素質、新知識體系。

新目標，是指建立新的人才培養目標。要想培養出杰出人才，高校應先明確培養出來的人才是什么樣的，即先給本科畢業生設定畢業應達到的目標。只有樹立了正確的目標，學生才會按照規劃，一步步達成目標。而這個目標，需要以新工科理念為基礎。也就是說，教師要提前為軟件工程專業本科生規劃四年的培養計劃，為學生設定畢業目標，使其適應社會、學科等方面的要求。

新中心，是指以學為中心，以學生為中心。傳統教學主要以教師為中心，然而，在新時代，以學為中心成為高等教育的靈魂，也是提高教育質量的核心所在[4-5]。以學為中心，是以以學生為中心，培養出優秀畢業生為基礎。要想實現新工科，高校應以新中心為基礎，以學為中心，以學生為中心，以把學生教育好作為中心和最終目標。

新能力，主要指學生各方面應具備的能力。對于軟件工程專業學生來說，應具備以下能力。第一，掌握軟件工程的相關知識和相關技能，具備從事工程實踐的專業能力。第二，具備應用已學知識的能力，即將已學的專業基礎知識，應用到各個應用領域中，完成應用領域軟件的可行性分析，需求分析，系統設計及實現、測試等各方面的工作。第三，具備獲取知識的能力，即適應軟件工程學科發展、獲取學科新信息等終身學習的能力。第四，具備團隊協作及溝通交流的能力。軟件工程領域相關系統，不可能是一個人完成的，需要團隊協作，因此，在課程設置上，教師要培養學生的合作交流能力。第五，具備創新能力，即在工程設計研發中，不斷創新、創造的能力。這些能力是一名優秀軟件工程專業本科畢業生應具備的基本能力。

新素質，主要包括專業素質、思想道德素質等。文章中的專業素質主要指掌握軟件工程專業最基本的工程素養、職業素養，具有嚴謹的工作態度，勇于創新創業的精神。此外，作為一名軟件工程專業學生，還要具備思想道德素質，具有法律意識，愛國守法，具備基本的職業道德素養，誠信待人，以國家、集體、團隊利益為先，具有責任心和責任感。

基于以上4 點，教師需要建立新的知識體系，并在此知識體系下，科學合理地設置課程。只有做到這5 點，才能更好地實現新工科發展戰略，為社會培養出杰出的軟件工程專業人才。

二、重要指導思想——工程教育認證通用標準

專業教學需要通過構建學生知識體系進行人才培養。在構建知識體系前，專業需要有明確的培養目標。工程教育認證通用標準明確指出，高校在制定培養目標時必須充分考慮內外部需求和條件[6]。

內部需求，主要指學生的需求，即高校在制定培養目標時，要以學生為中心，充分考慮學生的各項需求，預定好學生在畢業時應該達到的職業和專業素質，使學生適應社會需求。也就是說，在制定培養目標時，高校要明確學生在畢業時，能達到什么高度、掌握哪些軟件工程的知識和技術、具備哪些專業能力，以及具備哪些面向特定系統的應用能力。在學生入學前，高校應幫助學生規劃好本科四年的學習生活，致力于讓學生具備完善的知識結構，培養學生必備的專業能力，使學生具備適應社會需求和發展的能力，并擁有進一步從事軟件工程學科科學和研究的潛能。

在制定培養目標時，高校也要考慮外部需求，主要是指社會發展的需求。社會無時無刻不在發展變化，社會對軟件工程專業本科畢業生的要求也隨著行業的發展而發生變化。高校在讓學生掌握最基本的專業知識和技能的同時，也要讓學生擁有適應社會需求的能力。因此，高校需要設置涉及相關應用知識領域的課程，讓學生根據自己的興趣和特長，深入學習特定系統的設計知識，以符合特定知識領域的社會需求。

另外，在制定培養目標時，高校還應充分考慮學校自身的教學科研情況及學校定位，做好充分的調研和分析，制定以學生為中心、適應社會發展需求的、有學校特色的培養目標。培養目標的制定不可能一蹴而就，因此，高校還要定期評價培養目標的正確性、合理性，并根據評價結果對培養目標進行及時修訂，以適應不斷發展變化的專業需求、學生需求和社會需求。

三、知識體系

為了達到培養目標，高校需要建立完善的知識體系。因此，軟件工程專業的教育知識領域必須符合專業培養目標，以學生為中心，完善學生各方面的知識需求，包括人文社會科學基礎知識領域、數學和自然科學基礎知識領域、工程基礎知識領域及專業知識領域等，使學生具備從事軟件工程相關工作的專業能力、開發能力、競爭精神、創新意識，把學生培養成為能適應社會需求的軟件工程專門人才。

當培養目標制定后，高校需要制定培養方案以實現培養目標。培養方案是專業知識體系的體現。傳統培養方案的制定是以教師為中心，主要通過調研類似高校、類似專業的培養方案進行設置，甚至是根據學校的師資情況設置課程。這些都與新工科及工程教育認證通用標準相悖。因此，高校在制定培養方案時，應從以教師為中心轉變為以學生為中心。

軟件工程專業教育知識體系由知識領域、知識單元和知識點3 個層次組成[7]。最高層是知識領域，代表一個特定的學科子領域。結合以學生為中心的培養目標，根據最新的工程教育認證通用標準，教師將軟件工程專業的知識體系分為人文社會科學基礎知識領域、數學和自然科學基礎知識領域、工程基礎知識領域、專業知識領域及應用知識領域。

高校幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，為社會培養德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人，是人才培養的總目標，這需要通過人文社會科學基礎知識的學習來實現。同時，通過人文社會科學基礎知識的學習，學生在從事工程設計時能夠考慮法律、倫理、經濟、環境等各種制約因素。這也是各個專業學生應學習的公共基礎知識。

數學和自然科學基礎知識是理工科學習的基礎。數學和自然科學基礎知識為開發高品質的軟件產品提供了理論和科學依據，也為產品及其相互關系提供了數學建?；A，是軟件工程專業的核心基礎，也是學生掌握軟件工程專業能力的基礎，更是學生進一步從事軟件工程科學研究的基礎。

工程基礎知識主要是學以致用，即學生能根據科學原理思考問題，識別出復雜工程問題的關鍵環節，并通過建立正確的數學模型來分析問題，給出解決問題的多種備選方案。學生通過工程基礎知識的學習，培養調研文獻的能力，即能通過調研和分析制定適當的解決方案，進而解決問題并得出正確結論。

目前，軟件工程專業知識已經廣泛應用到各領域，如生物、電信、多媒體、游戲、社區、金融、教育、科技等，應用領域十分廣泛。學生想要更好地設計應用領域系統，就需要掌握應用領域里典型產品的特性，了解應用領域背景，而這些對系統的分析、設計及開發有著重要影響，因此，學生進行應用知識領域的學習非常必要。高校應根據學校情況、學校特色、軟件工程專業一線教師的師資力量，合理構建應用知識領域的知識體系，如果有條件，還應基于學校優勢學科開設專業選修課，以此作為應用知識領域的補充。

四、課程設置

在軟件工程專業的知識體系劃分后，還需要設置每個知識領域的課程，具體如下。

人文社會科學基礎知識領域，需要開設適合人文社會科學知識的相關課程，如“思想道德與法治”“中國近現代史綱要”“馬克思主義基本原理概論”“毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論”“形勢與政策”“大學英語”等課程。

數學和自然科學基礎知識領域主要包括“高等數學”“線性代數”“概率論與數理統計”“大學物理”“大學化學”等課程。

專業知識領域，即軟件工程的專業課程，分為專業基礎課程和專業核心課程。專業基礎課程主要包括“數據結構與算法”“面向對象程序設計”“操作系統原理”“離散數學”“算法設計與分析”“軟件工程”等。專業核心課程主要包括“數據庫系統原理及應用”“.NET 企業級應用開發”“Java 企業級應用開發”“面向對象分析與設計”“軟件體系結構”“軟件項目管理”“軟件度量”“軟件測試”“軟件項目管理”等。

應用知識領域主要包括“網頁程序設計基礎”“嵌入式開發技術”“計算機網絡”“人機交互軟件設計”“云計算虛擬化應用技術”“智能科學與技術”及學科前沿課等課程。另外，高校應根據學校特色，開設與學校優勢學科相關的應用領域課程。以中國地質大學（北京）為例，地學是學校的優勢學科，而軟件工程在地學領域也廣泛應用。目前，地學軟件人才十分緊缺，地學領域急需軟件工程人才為其開發有效的地學軟件系統。因此，學校的軟件工程專業本科生可以選擇一些地學的課程或者參加地學相關講座，學習相關領域的基礎知識，以設計更有優勢的地學軟件系統。

五、實踐能力培養體系

軟件工程專業本科畢業生需要熟練掌握軟件工程的專業知識和技能，同時，也要具備從事軟件工程相關工作所需的專業能力，特別是實踐動手能力及應用能力。因此，實踐能力培養體系也是專業設置的重點內容。

實踐能力培養體系應重點培養學生團隊協作，系統設計與實現、測試，以及項目管理能力。實踐教學通過不同的形式，穿插在學生學習的各個環節中，主要分為理論課程的上機學時、實踐課程、暑期實習、畢業設計等環節。理論課程的上機學時可以和理論課程緊密結合，邊學邊練。學生通過上機實驗實現理論知識的應用，加深對理論知識的理解，同時，又啟發思維，實現理論和實踐的相輔相成。實踐課程主要是通過實踐的形式將知識展現給學生，強調課程的實踐內容，即通過動手實驗，獲取理論知識，提高實踐能力。暑期實習是將已學的多門課程進行綜合訓練，重點培養學生綜合運用已學知識，對現有問題進行調研、分析，然后建立模型，完成對系統的分析、設計，最終完成系統實現的能力。同時，還應進行分組訓練，培養學生團隊協作及溝通能力，并逐漸培養學生項目管理能力。畢業設計是對大學四年所學知識的一個綜合應用及總結。通過教學和工程的結合，重點強化學生的獨立實踐能力及科學研究能力。畢業設計在大四上學期啟動，一直持續到學生畢業前。

同時，高校應鼓勵和支持學生參加各種專業學科競賽，如參加大學生創新創業實踐項目等各類與軟件工程專業相關的項目，以訓練和提高學生專業實踐能力，提高學生團隊協作及溝通能力。

文章基于新工科背景，以工程教育認證通用標準為指導思想，提出了軟件工程專業培養計劃的改革方案。

1.提出了構建新目標、新中心、新能力、新素質、新知識體系的觀點。

2.將軟件工程專業的知識體系，分為人文社會科學基礎知識領域、數學和自然科學基礎知識領域、工程基礎知識領域、專業知識領域、應用知識領域，并建立實踐能力培養體系，同時，給出了培養計劃中相應的課程設置。