新工科背景下软件工程专业实践能力培养体系探索与实践

张贤坤，苏 静，王 怡

（天津科技大学 计算机科学与信息工程学院，天津 300457）

1 背 景

2008 年美国金融危机爆发后，奥巴马政府为了应对美国制造业危机提出“再工业化”口号；2011 年汉诺威博览会首次提出了“工业4.0”概念，两年后德国将其纳入国家战略。自此，世界正经历从“信息化”到“智能化”的第4 次工业革命时代。为了应对第4 次工业革命，我国于2015 年提出了“中国制造2025”国家战略，这是我国实施制造强国战略的第一个十年行动纲领。为了响应“中国制造2025”等国家战略，教育部在“卓越工程师教育培养计划”（简称卓越计划）已取得的工程教育改革成果的基础上推进“卓越计划”的升级版，即“新工科”建设[1]。新工科要求调整和转变学科专业建设思路，从适应产业需要转向满足产业需要和引领未来发展并重，拓展和提升工程教育改革内涵，将工程教育改革拓展到多学科交叉领域、提升到国家战略和未来发展的高度，按照这种新的学科专业建设思路和新的工程教育改革内涵，继续深入实施“卓越计划”。“新工科”概念一经提出得到教育界积极响应，经过“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，全国范围内掀起新工科建设的热潮。

2 问题和需求

“新工科”既指建立新的工科专业，也包括对传统工科提出新的要求[2]。张海生认为“新工科”强调跨行业性或跨领域性，强调知识的转化能力、应用能力和实践能力，采用新型工程教育理念，即“大工程观”[3]。林健认为“新工科”包括“新兴、新型、新生”三个方面，“新兴”是指全新出现的新学科；“新型”是指对现有传统学科的转型、改造和升级；“新生”指由不同学科交叉融合而产生出来的新学科，因此“新工科”具有引领性、交融性、创新性、跨界性和发展性等特征[4]。李华等人[5]认为“新工科”具有新理念、新模式、新技术几个特征，新理念是在落实立德树人根本任务的基础上，加强解决工程问题的能力；新模式是指课程体系与实践教学体系紧密结合；新技术强调产教融合，以解决学校脱节问题。天津大学原校长、教育部副部长钟登华认为“新工科”要以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来具有战略型、创新性、系统化、开放式特征的多元化、创新型卓越工程人才[6]。

概括起来，“新工科”是为了适应“中国制造2025”国家战略，围绕如何培养具有开阔视野、较强的创新精神和解决复杂工程问题能力的复合型工科专业人才而实施的高等教育改革有益的探索。

软件工程是一门应用型专业，主要培养能够胜任相关领域的软件工程技术研究、设计、开发、管理和服务等工作的应用型人才。因此，实践能力强和创新能力强是“新工科”建设对软件工程专业人才的要求[7]，另外由于培养的毕业生需从事不同专业领域的信息化建设，因此应该具有较开阔的视野，即注重学科间交叉。创新来源于实践，因此实践能力培养是软件工程专业新工科建设的重中之重。

3 实践能力培养体系建设思路与措施

3.1 建设思路

为了满足“新工科”对软件工程专业人才的能力要求，软件工程专业毕业生应该具备的实践能力包括3 个层次，分别是基本工程实践能力、解决复杂工程问题的能力、创新创业能力，如图1 所示。

图1 “新工科”软件工程专业实践能力培养体系

基本工程实践能力确保毕业生具备较强的编程能力和较强的软件工程项目实施能力，属于专业基础能力；解决复杂工程问题的能力要求毕业生在基本工程实践能力之上能够完成复杂工程问题的软件工程项目实施，由于软件项目开发需要掌握一定的应用领域知识，要求学生具备较为广阔的学术视野；创新创业能力是更高层次的能力要求，要求学生具有较强的创业意识、创新精神、创新思维和创新创业能力。

为了完成上述层层递进的实践能力培养，经过不断探索，我们构建了一个可称之为“一二三”实践教学体系：一个体系：四阶递进式实践教学体系；二个协同：校内校外协同、课内课外协同；三个载体：现代学徒模式、创新创业训练、学科竞赛。

3.2 四阶递进式实践教学体系培养基本工程实践能力

四阶递进式实践教学体系是指基础实验、综合实验、课程设计、毕业设计4 个不同层阶的实践教学体系。基础实验和综合实验是课程实践教学内容，如编程语言、数据结构、算法分析与设计、操作系统、数据库原理等课程中针对每个知识点的基础性实验，同时要求每门课中必须设置一定比例的综合实验，培养学生分析问题、解决问题的能力。课程设计是根据软件工程专业特点设置的几门重要课程的集中实践教学，如数据结构与算法分析、软件工程、软件测试等课程设计，课程设计中项目采取企业项目组形式，培养学生团队协作、交流等能力。第七学期是集中毕业实习和毕业设计，要求每名学生围绕一个实际工程项目完成软件工程全生命周期的项目实施。

通过这4 个层阶的实践教学，使得学生掌握从编程到项目实施的完整能力，具备一定的工程实践能力。

3.3 “产教融合，协同育人”培养解决复杂工程问题能力

高校教育与产业现状存在一定的距离，内容相对陈旧；另外，教学内容相对独立，学生难以适应社会对人才的需求。“产教融合，协同育人”是企业与高校深度合作，在高校教学过程中引入企业资源共同完成教学计划，实现学校、企业、学生三方共羸的一种办学模式。在广泛开展“产教融合”过程中引入企业资源，用实际项目对学生开展培养是提高学生解决复杂工程问题能力的重要途径。

我们深化产教融合，主持承担31 项教育部产学合作协同育人项目，初步构建了“产教深度融合、校企协同育人”的人才培养机制，引入企业资源协同培育软件工程人才，主要方法包括以下几个方面。

（1）校内校外协同。校内举办多种形式的创新人才实验班。我们创办北京晓通网络工程实验班、渣打银行金融IT 实验班、佰邦达软件实验班、天津市卓越软件工程师实验班。校外建立校外实践基地，在天津、北京等校企合作单位建立了20 多个校外实践基地，高年级学生送到校外实践基地开展实习和毕业设计等。

（2）课内课外协同。课内引入企业资源共建实践课程，引入中软国际等知名企业优秀软件工程师以实际企业项目进校完成专业课程设计等实践课教学。课外鼓励企业在校内举办兴趣班，引入中软国际、甲骨文、百度等企业利用创新实验室开放多种兴趣班，利用课外时间指导学生进行项目实践。

3.4 “产教融合，协同育人”培养解决复杂工程问题能力

为了提高学生的创新创业能力，建立校内创新创业训练基地，包括校级“互联网+大学生创新实验室”和校级“大学生创新创业基地”，基地总面积为400 平方米。在校内创新创业训练基地内利用3 个载体开展创新创业能力培养。

3.4.1 现代学徒模式

借助学校全员导师制，构建现代学徒模式。每级学生入学后，为6～8 名学生配备一名专业教师作为专业导师，要求导师从一年级入学开始直到毕业对其名下学生进行全过程指导，导师以自己的科研项目、学科竞赛、大学生创新创业训练计划项目、校级实验室开放基金项目开展训练，形成现代学徒模式。

3.4.2 学科竞赛

学科竞赛是超出课堂教学的一种特殊考试，要求学生学习大量课本外的知识，对培养学生综合思维能力、快速的问题分析能力、知识的综合运用能力以及抗压能力的一种有效手段，因此“以赛代练”可以有效提高学生的创新创业能力。首先，以“互联网+大学生创新实验室”和校级“大学生创新创业基地”为平台，作为导师制的一种补充组建成立了“大学生精英学社”，在学生中形成了高年级带低年级的循环指导模式，通过精英学社在不同专业间组成不同团队参加各类学科竞赛，根据专业教师的特长分别指导相应的竞赛团队。其次，积极承办学科竞赛。这些年一直承办华北五省（市、自治区）及港澳台大学生计算机应用大赛和蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛，为专业学生参赛提供有利条件。

3.4.3 创新创业训练

首先，在第二课堂中安排创新创业课程，同时邀请校外或企业导师进行创新创业辅导；其次，积极组织学生申请大学生创新创业训练计划（简称大创）申报，对参与大创指导的教师在聘任制考核等多方面进行鼓励，对获得大创项目的学生进行学分转换等；最后，借助天津市GENSBOX 玑瑛青年创新公社这个平台，引入创业导师指导部分大学生进行创业训练，从成立注册公司到公司运营等进行全范围指导，部分学生注册的公司承接实际项目，并用这些项目带动校内学生参加。

4 实践效果

通过这几年的尝试取得了较好的成效。2014年天津市高等学校本科专业评价中，本校软件工程专业在所有高校软件工程专业中位居第3 名；2017 年软件工程专业获批为天津市高等学校优势特色专业。另外，近3 年来本专业学生在各类学科竞赛中获得省部级以上奖项113 项。学生就业率和高质量就业率一直位居学校前3 名，许多毕业生就职于渣打银行、中软国际、百度等高科技企业，并以“工程实践能力和创新能力突出、社会责任感强”深受用人单位和社会好评，软件工程专业得到同行和社会的高度认可。

5 结语

经过几年的不断探索，软件工程专业已经形成自己的特色，不仅为学生提供了较好的学习氛围和学习条件，提高了学生创新创业能力，软件工程专业培养质量得到用人单位、毕业生和社会的高度认可。今后，我们将继续深化校企合作，不断探索“新工科”背景下软件工程专业人才培养模式改革，为培养具有软件工程创新型应用人才做出更大努力。