新工科背景下软件工程专业新模式研究

阮梦黎

山东管理学院教务处 山东济南 250357

在党的十九大明确提出的“数字中国、网络强国、智慧社会”三大目标和实施“中国制造2025”“互联网+”、全面信息化建设等重大战略的引领下，创新驱动下的软件产业已成为推进新型工业化建设和社会发展新格局的关键。新一代经济快速发展迫切需要大量新型工科人才参与建设发展，需要高校探索符合专业特点的更加多样化和个性化的人才培养模式，培养具有专业特色的工程实践与跨学科融合的技术型人才。在新工科专业建设背景下，结合软件行业工程人才的需求，要逐步树立创新、综合、全面工程教育的培养理念，构建传统软件专业和其他交叉应用学科相结合的培养思路，打造具备综合竞争力和专业精英水平的人才，探索和完善具有软件专业特色工程教育的培养体系[1]。

同时，随着社会各行业对软件人才需求空前增长、工程实践能力过硬、创新水平和意识强等迫切要求，目前很多地方高校在软件专业人才培养方面存在的问题也日益凸显，主要体现在工程教育理念与人才培养模式缺乏有效融合、专业教学目标与就业岗位需求存在差距、课程体系的统一设计和整合优化有待加强、实践教学的过程化管理和工程化评价需明确体现、体现行业特征的创新创业课程匮乏等方面。在经济快速发展的形势下，亟须高校为社会提供新型工科人才，这就要求高校探索更为个性化且高效的人才培养模式，即人才培养模式的创新改革是高校发展核心。软件专业也更应该以新工科背景为发展契机，加强专业教学的创新和升级，挖掘软件技术与其他行业相结合的新应用，不断创新培养软件人才的工程教育模式，以满足当今社会对软件专业创新人才的需求。

软件工程专业作为新工科教育范畴下的基础学科，是目前的一个新的热门专业，与人工智能、智能制造、云计算等新兴产业息息相关。该专业知识教学体系逐渐发展成熟与稳定，近年来已可以实现人才的快速培养发展。但传统的软件工程教学由于课程理论性较强，教学内容抽象导致学生理解难度大，课堂氛围较差，课程枯燥乏味，对于不具有编程实践经验的高校学生来讲，加大了充分理解抽象的教学内容的难度。由此可见，传统的软件工程教学模型无法适应新工科背景。因此，研究如何提高软件工程专业学生的教学效果，增强该专业学生对教学课程的理解能力具有重要意义。

1 新工科背景下高校软件工程专业课程体系建设

由于科学技术在社会发展中起到的巨大作用，世界各国都开始重视现代软件工程的发展。近年来，工科类学术界对软件的发展培养模式和培养质量越来越关注，对它的研究也越来越深入[2]。软件专业人才的需要与日俱增，软件工程专业的发展也要与时俱进，在课程体系的构建上不但要有新颖的技术支撑专业发展的脚步，还要有强大的知识交叉与融合才能使人才培养质量更符合社会及行业瞬息万变的要求。新工科类技术是当今社会研究系统中的重要组成部分。对于适应社会发展的软件工程专业来讲，工科类的专业知识投入是软件工程不断发展进步的基本保障。

我国是工程技术研究大国，随着我国经济的飞速发展和科技的不断进步，社会对工程技术人员的培养质量提出了崭新的、更高的要求，使软件工程专业的发展面临着严峻的挑战。因此，将工程类技术结合实际应用需求的软件开发从而创造更好的模式，有利于软件更容易被社会的不断发展所接纳。这就要求进行新工科要求下的软件工程专业建设要重视行业企业调研，以岗位技术技能需求和实际工作任务为中心，从知识素质、实践技能、创新能力等多个方面入手，与企业工程师、行业专家、专业毕业生、高校教师利用交流座谈、调查问卷和深入考察等多种形式，研究、梳理并制订贴近职业能力要求的课程体系和内容标准。需要特别注意，软件工程专业教育具备科学教育和工程教育的双重属性，是属于计算机科学的有较强交叉性的新兴工科专业，亟须实践教学的创新资源。软件工程专业的课程建设要充分地体现其示范性、实用性、整体性、教育性、科学性以及先进性的高水平定位[3]，要实现科研创新与教学活动同步、能力培养与知识传授并举、专业教育与素质教育并重的教育目标。

根据以上分析，对新工科背景下高校软件工程专业的课程建设要融合行业新方向和新技术，统筹构建和群化课程知识体系，具体建议包括：其一，系统化、综合性的软件工程课程体系离不开工程知识基础、多学科融合思维以及创新能力的培养。利用跨学科的思路设置课程，在传统软件工程基础能力培养的基础上，融合经济学、管理学、工程学等交叉学科的内容，利用实现不同领域应用的课程知识搭建跨平台课程群。其二，为了符合新工科要求和具有时代特色，除了传统软件开发和逻辑数理思维的必备知识和技能，还应该整合人工智能、大数据、物联网、云计算等高科技技术开发交叉学科的课程。其三，重视专业课程体系与创新创业课程的融合，既重视专业技能的培养，也不能忽视创新性思维训练与创新创业实践能力的培养；既要开设介绍创新创业基本思维和方法的通识类课程，又要开发体现专业特色和立足行业需求的创新创业专业课。

综上所述，软件工程专业课程体系可按照课程群进行统筹优化设置，其中基础知识理论课程群主要为数理基础、人文素质、计算机等基础理论；管理类课程群为企业管理、决策支持或是相关的法律法规、劳动保障课程等；专业方向应用课程群除了开设传统知识体系下的基础程序设计、数据结构、操作系统、软件测试等课程，还可以按照培养需求设置大数据技术与应用、嵌入式系统开发、移动互联应用开发、物联网应用、云平台和云计算应用开发[4]等专业方向的特色课程；计算机基础课程群主要是与计算机软件相关的课程，再配以实践平台，主要包括课程实训、项目模拟、综合实践、工程训练、比赛集训、社会调研与社会实践、毕业设计、毕业实习等。

2 新工科背景下高校软件工程专业教学模式优化

与传统工科专业教学过程相比，新工科更为注重教学模式、教学方法、教学内容的实用创新性和交叉融合性，尤其注重不同应用领域与信息技术的结合。因此，完善优化软件工程学科人才培养目标及教学模式，对新工科的发展具有至关重要的作用。

目前，我国很多地方高校的软件工程专业存在教学模式过于循规蹈矩、千篇一律，人才培养的核心目标不够明确，专业发展方向与定位等不够清晰，无法快速适应国家、地方经济发展建设以及地方企业发展需求等问题。在软件工程专业建设中，对人才培养的总体设计重点在于该专业教学计划的实施，它构建了软件工程专业要求的课程体系，规定了人才培养的目标、各教学环节的内容及进程等。在加强专业建设的同时一定要保持办学特色，并且不断完善和优化教学模式，努力提高人才的创新实践能力。

为了解决软件工程专业在快速发展中遇到的问题，从“新工科建设”的角度研究软件工程专业的发展进程，主要将传统软件工程专业的教育教学建设与新型软件工程教育教学建设进行对比，完成以新工科技术方法的教学模式构建和软件工程专业教育发展方向的探究[5]。工科类专业的教学重点是要以扎实的工程专业知识基础为前提，卓越的工程专业能力和科学正确的工程研究价值观为内容投入到软件工程专业的人才培养和教学开发建设中，具体包括以下几点。

第一，改革教学过程。根据CDIO工程教育模式对产品生产划分为构思、设计、实现和运作四个阶段，结合软件开发过程和工程教育的特征，将教学过程改革为需求阐述、设计开发、调试实现和总结实践四个阶段。采用项目驱动式教学方法，将软件开发所必需的需求分析、算法设计、编程调试、测试优化等技能融入内化于项目教学中，最后用拓展型项目作业的独立完成作为知识体系的总结和提升。

第二，改革教学方法。教学过程重视多种教学方法的应用，利用角色扮演法，通过企业学校不同身份专兼职教师的现场指导，让学生体会软件开发行业不同工作岗位的工作任务和操作过程；把企业中真实的项目案例和各种职业技能大赛的参赛命题纳入课堂，实现课堂知识和实际工作的无缝对接；利用多层次校内外实践教学基地，将企业工作场景再现，让学生体会相同的学习环境和工作环境。

第三，改革校企融合方式。大力推进校企深度融合，注重人才的实用性与实效性，打造工程教育开放融合新生态。将“资源共享+责任分担”理念下的管理机制进行明确规定和细化，注重校企合作氛围下就业能力和竞争力的培养，通过企业导师协助下软件产品构思、设计、实现和运作等基本过程的实现，满足学校、企业、学生三方对教学科研、实践实习、比赛训练、创新创业以及高质量就业的需要。

第四，改革评价体系。依据教学效果促进教学评价的合理性，推行多元化和开放式考核。对于理论型考核深入推行教考分离，减少记忆型题目的考核比例；对于实践型考核，加强平时子任务考核的执行力度，加入小组交叉互评和学生代表评分的权重，同时注重学生对软件需求、展示答辩、功能详解等环节中表达能力的培养。

综上，新工科要求下的教学模式优化要以突出职业能力培养为主线，构建基于典型工作过程的人才培养体系为核心，教学模式各方面的实用性和针对性为特色，利用移动互联教育技术、仿真学习环境和数据分析工具，将富有特色的课程体系、教学资源、教学方法、考核方式、技能训练有效融合，精心打造基于新工科理念的软件工程专业人才培养体系。软件工程专业教学模式优化方案如图1所示。

图1 软件工程专业教学模式优化

3 新工科背景下高校软件工程专业学生实践创新能力培养

实践教学环节是人才培养的重要组成部分，也是实现新工科要求下交叉性、综合性人才培养目标的重要前提。实践创新能力的培养既包括整体的教学计划调整，又包括对传统教学内容的充分补充，同时需要考虑实验实习环境的具体建设。在软件工程专业建设过程中，重视教学基本设施和丰富课程资源的建设，不断完善教学和实践条件，进一步鼓励学生进行创新和实践能力的培养。对实践教学内容合理设置，结合学生自身能力、素质以及学科知识[7]，在组织教学的长远过程中明确实践目标，将实践动手环节交叉融合于软件工程专业的教学活动中，有效形成一个连续的、贯穿高校学生整个学习生涯的实践创新能力培养体系。

为提升学生的实践和创新能力，可将教师的科研成果转化为教学内容，同时吸纳优秀学生进入科研实验室和科研团队。将教师团队的学科研究新进展、实践发展新经验、科学研究新方向以及与企业合作的横向课题作为良好的教学素材，提高课程的兴趣度和挑战性。吸纳喜欢钻研的优秀学生进入教师的科研团队，尝试让他们完成资料收集、数据采集、系统开发和实验验证等工作，既能实现学生的学以致用，提升学生的专业实践能力，又能让知识体会“软件+”与不同应用领域相结合的方式，真正做到产学研的有效融合。

深入研究“教学做一体”的教学模式和分层次的实践教学。从培养学生数据抽象能力、算法设计能力和工程实践能力出发，在“教学做一体”的环境下，把知识传授融入动手实践，把技能训练与职业能力培养相结合，让学习环境与工作环境相一致。将实践教学内容设计成基础实践、模拟实践、项目实践、毕业设计/毕业实习四个层次的开放型实践项目，并在不同阶段实现不同的培养目标，如图2所示，使学生的学习能力、操作技能、实战能力以及职业能力[6]得到逐层提高。

图2 软件工程专业实践教学体系

4 新工科背景下高校软件工程专业师资队伍建设

专业建设的关键因素是教师队伍的建设，教师队伍建设与专业建设是相互促进的，也是相辅相成的。教学活动的实践者与组织者是教师，教师必须具有先进的教学理念，不能局限于传统的教学观念，要勇于创新、增强素质培养，加强能力的提升，同时不断将最新的教学成果与科研成果带入实际教学中。

在构建合理的软件工程专业师资团队过程中，需要充分考量教师的学历以及职称结构、整体组织结构、教师的知识结构以及实践结构[8]四个不同的方面。既要加强专职教学骨干教师知识结构和实践能力，也需完善企业兼职指导教师的专业性和责任心。为了鼓励教师向工程型、实践型和交叉型方向发展，首先要建立知识与能力、理论与实践并重的教师发展机制，探索工程教育和交叉知识背景要求下的师资培养措施，对教师的产业经历和工程背景提出明确要求，同时为教师进入企业培养实践教学能力积极创造条件和建立管理机制。其次对在工程教育教学工作中成绩突出的教师给予荣誉和奖励，鼓励教师自觉强化自身的工程背景，提高自己的工程经验和职业发展能力。最后加强教育质量保证和监督体系建设，将教学质量价值观落实到教育教学各环节，将质量要求内化为所有教师的共同价值追求和自觉行为。

5 结语

培养新工科背景下的具有交叉理论知识和实践创新能力的软件技术人才，对于建设新科技强国、新工业强国和新经济强国具有举足轻重的意义，也是目前地方高校软件工程专业建设的主要努力方向。为此，分别从课程体系建设、教学模式优化、学生实践创新能力培养以及专业师资建设等方面，完善了软件工程专业的人才培养体系，提出了新工科背景下适用于软件工程专业的“新模式”，构建了软件专业与新工科理念相结合的“新结构”，建立了软件工程特色的教育“新体系”，搭建了软件工程专业更好发展的“新平台”。