基于工程教育專業認證的軟件工程專業實驗課程群改革探索與實踐

巫湘林，陳醒基，曾霖，黃華升

(賀州學院人工智能學院，廣西 賀州 542899)

0 引言

工程教育專業認證標準主要包括學生、培養目標、畢業要求、持續改進、課程、學校支持等多個方面[1]，是高等教育本科工程類專業開展的一種合格評價。工程教育專業認證為推動高校專業建設，提高人才培養質量指明了新的方向，也是工程教育改革的必然要求。通過工程教育專業認證可以促進本專業持續改進，增強專業的社會影響力[2-3]。以云計算、大數據、物聯網、人工智能等為代表的信息技術興起，快速推進產業轉型升級，對軟件工程人才的知識結構與解決實際工程問題能力的要求也逐漸提高[4]，培養創新型、實踐型人才已成為地方本科院校的核心任務。軟件工程專業屬于計算機類專業，其中的實驗課程群是軟件工程專業學生需要掌握的核心課程，為將來解決實際復雜工程問題打下堅實基礎。在此環境下，軟件工程專業的實驗課程群的改革被提升到了一個重要的位置。

1 工程教育存在的問題

隨著我國正式成為工程教育“華盛頓協議”第18個成員國后，標志著我國工程教育真正融入世界工程教育[5-6]。但也應當看到，我國高等工程教育在各高校紛紛推行，工程教育在卓越人才培養方面仍然表現出一些問題：

1）一是理念不適應。在倡導工程教育專業認證后，教師依然采用傳統的方法培養人才，導致工程教育理念與社會人才需求不適應。以學生為中心、成果導向、持續改進的工程教育專業認證理念沒有貫徹執行，學生的個性化學習與終身學習理念沒有融入人才培養過程，這些情況將導致學生缺乏自主學習與自主構建知識體系的能力。

2）培養模式不適應。信息技術的迅猛發展，帶來了一系列的顛覆性技術，這些技術使用促進了學習方法、學習場地、學習模式的改變[7]。由此帶來了教學方法與模式，教師的需求與要求等的不適應。

3）實驗平臺不完善。項目驅動、案例引導與翻轉課堂等面向工程的教學方法引入到課堂時，符合軟件工程專業大學生個性化特點學習的實驗平臺與教學資源的缺失，成為實施新的教學方法主要阻礙因素。

4）缺少有效正確的人才培養評價機制，人才培養目標要求與反饋不匹配，無法達成持續改進的目標。

2 基于工程教育專業認證的實驗課程群改革與實踐

針對基于工程教育的創新型、卓越軟件工程人才培養目標,根據計算機實驗課程的自身特點，分析當前軟件工程專業實驗教學情況，改變以往傳統的教學模式，堅持以“學生為中心”的理念，培養學生自主學習與動手能力。工程教育認證畢業要求標準與軟件工程實驗課程群對標，如圖1所示。對標工程教育專業認證標準的畢業要求，統籌規劃各類實驗課程，從教學影響因素、教學思路、教學方法等多方面進行研究，提出一套切實可行的改革方案。

圖1 工程教育專業認證標準的畢業要求與實驗課程群對標

2.1 實驗課程群分析

當前軟件工程專業實驗課程群教學主要分為3個階段。

第1階段，在大一學習過程中，以C語言為基本實驗課程，使學生對編程有基本的認識，掌握結構化編程思想以及程序設計原理。同時包括電路分析、計算機輔助設計等實驗課程，使學生掌握以編程為主要的實驗課程后，還兼顧相關計算機其他實驗課程，擴展對軟件工程專業的理解。

第2階段，在大二與大三的學習過程中，實驗課程主要有C++語言、Java語言、數據庫、算法設計等課程。這些課程以培養學生基礎應用能力，在掌握C語言知識后，不斷加深理論知識的理解以及強化學生的綜合實踐能力。

第3階段，在大三與大四的學習過程中，實驗課程主要包括Web 開發課程、小型/大型信息系統實訓等為主的實踐課程，最后進行畢業設計的學習過程。通過這些實驗與實踐項目，在加強對軟件工程專業相關知識理解的基礎上，學生具備了初步的軟件開發能力。

2.2 改革線路

針對地方高校軟件工程人才培養存在教學理念和實驗教學模式不適應、教學平臺缺失、教學評價不科學等問題，根據以上實驗課程群教學主要經歷3個階段，以工程教育專業認證為指導，從校企協同、課程思政、教師隊伍、實驗課程、實驗室與實驗平臺、持續改進六個方面共同推動實驗課程群改革，形成實驗教學質量持續改進方案。

1）校企協同與工程教育專業認證相融合，完善實驗課程群體系。本項目依托甲骨文OAEC 人才產業基地賀州學院中心、華為ICT學院、廣州粵嵌科技有限公司與賀州學院共建的眾創空間等平臺，引入工程教育專業認證理念，探索校企協同與工程教育專業認證的契合點。共同制定實驗課程群的課程目標、教學內容、教學資源、教學方法、考核與成績評定方式、課程評價等內容。通過引入企業技術與產品豐富實驗課程，將主流的計算機技術引入課堂，保證課程內容與時俱進，優化實驗課程內容與結構。校企協同育人建設團隊實施實驗課程群的工程教育專業認證，根據行業、企業的實際需求與軟件工程人才培養實際情況反饋，對實驗課程進行綜合評估與持續改進，不斷優化實驗課程群。

2）注重實驗課程思政教育，逐步形成協同效應。當前信息技術推動下，培養軟件工程專業學生解決復雜工程問題的能力已成為教育核心，但同時需要加強學生德育素質的建設。在實驗課程實施思政教育，引導大學生樹立正確的科學價值觀。實驗課程從課程引入、前測、學習目標、參與式學習過程、后測、總結、教學反思等多個方面設置思政內容。實驗課程主要注重以下四個方面：①工匠精神。軟件工程專業學生具備縝密的思考能力與邏輯思維能力，確保編寫的程序更加精巧與安全。因程序設計的失誤，導致運行結果相差巨大，可能帶來嚴重的經濟損失。因此培養學生對程序設計的科學性，倡導持之以恒，精益求精，使編寫的程序可以安全與高效地解決實際工程問題。②創新精神。軟件工程專業學生要求具備較強的軟件項目的系統分析、設計、開發與測試能力，能夠按照工程化的原則和方法從事軟件項目開發和管理。因此需要學生面對問題時，不言放棄，敢于挑戰，善于分析問題，能夠擅長使用新技術與新方法解決問題。③職業操守。要求學生正確使用掌握的計算機信息技術。在互聯網迅猛發展的今天，加速了信息技術與各行各業的聯系。信息技術作為一把利劍，學生只有堅守職業道德準則和行為規范才能發揮到最大優勢。④愛國情懷。持續學習軟件工程理論知識，掌握面向過程與面向對象編程，努力提升個人品質，為實現國家信息化產業發展開發各類計算機系統而服務，注重信息安全與產品自主可控。

3）壯大教師隊伍，高質量實施實驗課程群改革。工程教育專業認證要求軟件工程專業學生具備解決實際工程問題的能力，必然要求老師要有過硬的專業知識和工程能力。地方本科院校處于經濟欠發達地區，人才引進不具備優勢與吸引力；其次當前高校從事軟件工程專業的多數教師缺乏完整的軟件項目開發經驗，主要從事理論研究工作，對軟件開發過程中的任務分解以及遇到的各種問題無法深入探究分析。這些將導致教師數量不夠與專業能力不足，特別缺乏雙師型教師，無法滿足工程教育專業認證要求下的教學目標和培養高質量專業人才要求。在學校增加教師引進力度的同時，建設虛擬教師團隊。這些教師由校企合作企業派駐的工程師組成，進行線上課程教學，以此達到快速提升教師數量又能滿足教師具有較強工程能力的目標。通過校企教師結對形式，共同實施實驗課程教學，在提高教學水平的同時，促進校企教師共同發展，提升實驗課程的水平與質量，共同推進實驗課程改革的實施。

4）基于工程教育專業認證標準，健全實驗課程群體系。堅持問題導向與成果導向，以理論課程為指引，實施實驗課程改革。將各門實驗課程按實驗課程群學習體系進行規劃，統籌形成梯度上升的實驗課程任務與實驗教學目標。實驗課程統一教學大綱模板，增加實驗課程目標與軟件工程專業畢業要求指標點的對應關系表；實驗教學內容、所支撐的課程目標、對畢業要求指標點的貢獻表；各課程目標在期末考查成績和平時成績中所占比例表。在實驗課程教學過程中，大一因剛剛接觸計算機，缺乏計算機編程思維，實驗課程教學過程中主要采取案例驅動教學方式，通過各種程序案例引導學生動手編寫程序。學生先掌握各個章節的理論知識點，然后進行實驗驗證，逐步讓學生理解計算機編程思維。該階段主要培養學生對編程語言的興趣，同時學習一些計算機應用與電路知識，為后面理解與學習高級編程語言打下堅實基礎。大二與大三上學期學生開始學習C++與Java 等面向對象編程語言，此時掌握了計算機的基本語法使用規則。在實驗教學過程中，主要采用引導式與翻轉課堂相結合的方式，注重加大實驗的題量，不同的學生根據個人情況調整實驗數量比例。同時結合數據庫開發小型系統，引導學生以小組形式完成綜合實驗，培養學生的團隊協作能力。大三下學期與大四學習階段，將產業需要解決的軟件工程與跨多學科的計算機問題，以教師或企業為首的項目帶到實驗課堂，結合大三大四實驗課程具體情況，課程采用探究式和協作式教學方法，形成以問題導向為目標的實驗課程，以創新實驗形式發布。同時將實驗課程與學生自主科研項目、教師科研項目（縱向科研項目與橫向科研項目）、學科競賽（藍橋杯、廣西計算機應用大賽、全國軟件杯、廣西大學生程序設計大賽、挑戰杯、“互聯網+”大學生創新創業大賽等）、論文發表、專利與軟件著作權申報等有機融合，相互推動，相互促進，使學生的工程知識、問題分析、設計和開發解決方案、個人和團隊、溝通等多方面得到有力提升。

5）加強實驗室軟硬件的利用與新技術的使用，提升實驗課程群硬件條件。實驗室是為軟件工程專業學生開展實驗教學活動的重要場地，同時也是培養學生創新能力、實踐能力、綜合能力的重要場地。實驗室要堅持以前沿，流行的技術為方向，為最新技術提供實驗設備；為學生軟件系統項目開發與學習提供服務器平臺，虛擬機部署、容器使用、數據庫安裝、系統測試等環境。實驗課程提供豐富的實踐工程案例，包括Web 開發、小型與大型信息系統開發、工程項目開發與管理等各類實戰課程案例，提高學生企業級軟件開發意識。通過新技術實踐學習解決項目開發過程中遇到的各類問題。堅持實驗室開放模式，為科學研究與項目訓練提供靈活性場地，在鞏固學生基礎知識的同時，促進學生個性化、主動化、研究化的學習，為培養卓越工程人才奠定基礎。

6）完善持續改進機制，形成實驗課程群質量保障體系。讓工程教育回歸工程，建立符合工程教育特點的評價體系。在實施實驗課教學過程中，保證教學活動按照人才培養方案執行，將工程教育專業認證下學生畢業要求達成度作為教學活動的最終目標。通過社會、行業與企業反饋畢業學生的能力作為實驗課程持續改進的方向，不斷完善地方院校的軟件工程實驗教學質量保障體系。建設實驗教學過程質量監控機制，對培養軟件工程人才質量進行持續性的跟蹤，通過學生課堂表現與考試情況，企業與學校聯合對實驗課程群的教學大綱、教學目標、教學內容、考核方式等進行評價，梳理存在的問題，分析原因，提出整改措施，不斷優化實驗課程體系，持續提升教學質量。

軟件工程的實驗課程群改革以工程教育專業認證為基礎，通過校企協同、思政教育、教師隊伍建設、實驗課程群體系構建、實驗室與實驗平臺建設、持續改進機制六大方面共同推進實驗課程改革與方案實施，如圖2所示。通過工程教育專業認證的實施，可以讓教師打破思政教育和專業教育難以融會貫通的困境,同時促進教師對工程教育專業認證的理解。對標工程教育專業認證要求，加強實驗室與實驗平臺建設。通過校企協同育人平臺，不斷壯大教師隊伍，持續優化實驗課程。通過實驗課程群建設，服務于人才培養，為社會與企業提供卓越人才。社會與企業的現實人才要求以及用人反饋，通過企業與學校共同調整人才培養方案，形成持續優化的實驗課程群體系。

圖2 實驗課程群改革路線圖

3 結論

針對地方本科院校軟件工程專業實驗課程的基本情況，依據工程教育專業認證的標準，充分運用校企協同、思政教育的優勢，優化實驗教學平臺與實驗室管理模式，以賀州學院軟件工程專業大學生為實施范圍，以實驗課程群的改革為目標，形成以學生為中心的實驗課程群教學體系。將在學科競賽、服務社會、科學研究等活動中提升質量，著力為社會提供急需的高質量、創新型、應用型的卓越軟件工程人才。