新工科背景下的软件工程硕士的改革与创新

魏霖静，赵 霞，周 慧，王 敏，孙 勤

(甘肃农业大学 信息科学与技术学院， 兰州 730070)

1 引言

2017年2月18日,教育部在复旦大学正式召开高等学校校长会议,达成“复旦共识”,教育部高教司正式发布《关于开展新工科研究与实践的通知》,4月8日,教育部在天津大学正式召开普通工科高等学校校长会议,发布《新工科》。建立“新工程”的三大行动计划,为加快建立新能源工程体系指明了正确方向。[1]与我国传统现代工科职业教育模式相比,新一代工科职业教育对如何提高工科学生的专业工厂技术实践创新能力水平提出了更高的教学标准,更为注重的是提高工科学生的专业工程技术实践创新能力和自主创新能力。课程体系建设虽然是高校软件教学工程师理论实践操作能力培养体系的重要一个组成部分,但软件教学课程体系建设中仍然存在一些新的不足,如软件教学方法建设滞后,课程体系建设孤立,对软件课程群的定义认识模糊,没有形成以软件工程实践能力培养为主要教学特征的软件教学课程体系。在新一代工科教育背景下,建议以加强软件系统工程理论教学与软件工程技术的理论实践应用关系研究为主要教学特征的工科课程群,提高在校学生的软件工程理论实践和自主创新能力,打造“个人编程能力+团队编程能力+项目开发能力”的课程开发体系。该学科课程群的研究开发建设目的主要是为了提高在校学生的电子工程理论实践和自主创新能力。[1]-[2]以某大学工科软件工程实训专业建设为范例,制定本课程研究组的专业建设实施方案,为新一代工科发展背景下的软件实训专业改革发展提供具体思路和解决方法。

2 计算机系统设计和开发

近年来，一些研究者从不同的层面和角度来解释系统能力的重要性，虽然他们的表达方式不同，但都强调计算机科学专业应注重 “系统观点”的教学，以使学生具备计算机系统层面的认知和设计能力，以及整合多种能力来解决复杂工程问题的能力。[3]

为了应对发展系统性的现有挑战，一些学校开展了具有自身特点的研究和实践。根据“三工”教学方针，北京航空航天大学进行了一项旨在培养基于“一个处理器、一个操作系统和一个编译器”的系统素养的改革。清华大学提出“重系统、重实验、重能力”的教学理念，将计算机课的教学内容与实践体系相结合；南京大学以“IA32+Linux+GCC+C”为平台，从程序员的角度打造高级语言、命令行结构、操作系统和编译器，培养学生的“系统观”。南京大学开发了基于“IA32+Linux+GCC+C”平台的“系统视图”。[4]

3 软件开发系统中能力发展的关键问题

在计算机系统的能力培养中，普遍存在缺乏系统的跨学科方法、每门课程的独立规划、系统开发的范围不足和综合化等问题，这些问题在软件工程中也存在；此外，在软件工程的系统能力培养中，主要存在以下问题。

3.1 课程体系没有考虑到学生在软件工程领域系统能力发展的特殊性

在制定计算机科学核心领域的软件工程专业毕业生课程框架时，一些大学照搬计算机科学专业毕业生的知识框架，没有考虑到软件工程专业毕业生的特殊性，这不仅不能支持软件工程专业毕业生能力的系统发展，而且还占用了大量的学分。

在软件工程专业的工程课程体系设计中也遇到了同样的问题，由于各门课程的独立规划和开设，导致软件需求分析、架构设计、软件测试和质量保证等基础课程各自为政，知识点冗杂而脱节，难以形成系统的工程技能培训体系。[5]

3.2 缺乏大规模解决复杂软件工程问题的培训

软件工程是针对大型复杂软件造成的“软件危机”而设计的，学生必须经过一定的训练来解决复杂的软件工程问题，才能发现软件开发和维护的深层次问题。但目前，相当多的学校只建立了一些小规模的实验或实训课程，或者虽然建立了大规模的软件开发项目，但并没有按照软件开发过程对学生进行软件开发和过程管理的教育，学生很难将软件开发的方法和技术融会贯通，达不到培养系统的软件开发能力。[6]

3.3 缺少团队能力培训

在团队中工作的能力是软件工程师最重要的专业技能之一，“团队”一词在C-SWEBOK中被提及超过110次，几乎涵盖了所有的软件工程过程。在一些大学里，没有对软件工程的团队协作能力进行培训和考核，学生在实践中仍然是“单打独斗”，或者虽然以团队形式开展项目，但团队成员之间没有沟通和协调，从而导致了很多问题，如模块界面的bug、文档和代码的不一致，以及与用户需求的冲突。[4]-[7]

3.4 缺乏保存记录的技能培训

软件工程师负责按照软件工程规范制作全面、清晰、准确的文档，包括但不限于各种软件需求、设计、测试等方面的文档。但在实践中，学生往往只注重编程和系统实现，而不了解文档的重要性，忽视了软件文档的撰写，或者文档比较杂乱，不符合软件工程标准；同时，教师对学生文档的准确性、规范性和完整性没有严格的要求和考核，导致学生的文档能力非常差。

4 个人人才培养模式改革实践中的具体内容

4.1 以学生为中心，在学校和企业之间建立双重学习体系，引导学生实现明确的学习目标

新的工程科学正在应对新的行业,软件工程学生需要丰富他们在云计算和大数据、机器人和人工智能等行业的知识。学生对企业个性化课程学习的市场需求越来越重要,结合目前我国企业信息技术在这些新技术领域的研究探索和应用状况,应积极探索推动来自学校和相关企业的技术深度交流合作,探索推行来自学校和相关企业的双学位导师制,从框架到强大的双体系。双向导师制要有指导制度,要有科学的评价体系,要有奖惩措施,促进双向导师制的顺利运行;在运行时,双方都要重视,把校企双向导师制作为教学工作的重要组成部分,明确具体职责,充分重视教师在学校和企业中的作用,促进学生学习的积极性。[8]-[9]

目前有不少学生没有明确的学习目标，在双专业和双学位、职业选择、职业定位等方面，都是由专业教授进行专业教学和指导。在某些情况下，导师的话或建议会对学生的职业生涯产生终生影响。

4.2 适应社会需求，构建“开放+多元”的应用型人才培养方式

人才培养要有适当的人才培养方法和途径。普通教育机构应根据地方和行业企业对人才规格的不同要求,采取“开放”的学习方式和方法,以“开放”和引导的措施,与地方科技企业、政府机构和研究机构保持紧密合作,校企共建,完善人才培养体系。在招生、培训和招聘过程中,以及在教师的引导和培训中,我们应该超越传统教育中相对统一的、以课堂教学为主的教学方式,建立一个有效的理论教学、实践训练和提高学生综合素质的体系。在教学培养和选拔录用教师过程中,在对青年教师的教育指导和技术培训中,要努力克服课堂教学方法为主的相对单一的教学方法,建立比较完善的教学体系,将理论知识教学、实践活动教学和不断提高青年学生的知识综合应用能力有效地结合进行起来;结合工程人才规格的不同要求,采取多种教学方法。例如,软件开发工程技术专家的专业培训及其课程范围可以广泛涵盖现代大数据和现代人工智能、网络通信技术开发、嵌入式操作系统架构设计和软件开发、移动互联网技术开发、信息网络安全、软件测试和其他相关学科。[8]-[11]

2.3.1 母血及脐血瘦素与妊娠指标的相关性分析 母血瘦素水平与新生儿出生体质量、身长、头围、胎盘重量等均无明显相关性(P>0.05)。脐血瘦素水平与新生儿出生体质量、身长、头围、胎盘重量均呈明显正相关(P<0.05)。见表5。

4.3 将普通教育和专业课程结合起来，形成一个强大的、动态协调的“平台+模块”课程

软件应用工程管理专业本科具有“知识技术交叉、涉及领域多、毕业生就业面广、社会需求量大”等专业特点,这就要求专业人才培养机制走宽口径、宽专业的教育道路,在确定课程框架、优化课程内容方面探索如何实施宽专业教育。例如,根据在校学生的全面职业发展和提高职业综合素质的实际要求,可以考虑构建适合通识、专业和个人素质综合培养三个综合专业课程教学平台;根据学生个人职业发展实际需要和适合企业发展要求,可以考虑构建适合社会、专业、职业发展、实训和综合素质六个动态发展平台。[11]职业培训模块以全面的知识平台保证学生的素质和潜能开发，以专业的培训平台保证学生专业知识体系的相对完整，以高质量的培训平台保证学生的工程违规行为的改善。这将形成一个稳定、动态、协调、连贯的“平台+模块”课程体系。

4.4 注重能力，应用“三个方面+多样性”的专业教学方法

职业教育和培训改革应遵循以学生为中心、以教师为主体的基本理念,提倡服务意识,为学生的就业能力和个人发展尽心尽力,克服传统教学方法重理论轻实践的弊端。软件工程师的职业具有范围广、技术高、工程性强、推陈出新的特点。为了更好适应不断发展变化的专业实践和不断创新的专业应用技术要求,应特别注意不断培养在校学生的理论实践创新能力、专业技术水平和具有创新开拓精神。遵循职业能力素质培养的主要课程特点,以“学习能力、实践能力、创新能力和团队合作能力”为导向重点研究开发新的专业培训课程体系,从多个不同角度综合考虑“适应社会需求”。职业发展岗位和技能适应自身发展,既要发展职业培训体系,又要从职业角度出发,培养学生职业发展能力。可见,该课程强调的是学生在三个方面的整体“三维”学习:理论知识、实践技能和专业精神。

教育和教学方法也是人才培养的一个重要组成部分。传统方法没有考虑到个体差异，“全日制学习”仍然是大多数高校教育教学的现状，阻碍了学生主观能动性的正常发挥，影响了思维和创新。因此，有必要采取灵活多样的教学方法，以不同的方法和形式进行教学。基于问题解决、案例研究和项目的教学方法与以学生为中心的教学方法相结合等，以适应不同的学生和不同的实践实验活动。

4.5 产教融合，打造“项目化、增量化”的实践教学创新体系

新的工程学科非常强调理论与实践的结合。在软件工程教育中，工程能力是通过教育和培训之间的实际联系逐步实现的，实践教学为处于不同能力水平的学生精心绘制和设计。

创建创新创业的学分积累和转换体系，创建“终身学习”的学分体系，在专业人才课程中创建见习教育和培训模块，并将大学生就业与专业课程联系起来，设计专业课程、实习和毕业方案。将学生的实践学习课程与四年的大学实习无缝连接，为学生提供有意义的培训。采取多种形式的课内课外联动，如专业学科实验、综合实习、专业课程设计、开放课题、科研创新创业项目、专业竞赛等。提供各学科差异化的全员教学，并根据学生的不同兴趣和发展能力开展各种设计和开发项目。

在科技公司建立6个月左右的全职专业实习制度，将科技公司的真实发展问题融入教学和培训环境，通过真实的公司发展环境加强学生的工程专业知识和专业水平。

创建独立创新驱动创业技能教育和人才培训教学体系,旨在着力提高在校学生的自主创新和职业发展综合能力,以及学生整体性的专业综合素质。例如,在专业人才课程方面,为打造综合素质高的课程和实践平台,课程模块将采取“M+N”的形式,M是全校选修课程库,N是专业附加课程库,必须完成8个学分Ⅱ和创建,创新教育学分制,学生必须达到4个以上的创新Ⅱ学分,课堂内外的科技创新活动一体化,注重教学和科研互动。推动教学资源的优化再设计,促进学生个性化的学习：一是通过教师的教研互动,将科研成果纳入课程,使科技创新活动常态化，且融入课堂内外;二是完善大一学生的科技创新实验室,根据学生的兴趣和爱好组织不同的科技创新团队；三是全力支持学生团队参加科技创新活动、职业竞赛等,为学生提供实践技能、创新创业发展、科技创业素质平台和环境建设等方面的相关培训。最终实现提高高校学生创业综合能力素质的重要目标,达到学生创新自主创业和自身发展综合能力的基本要求。[12]

4.6 更新观念，建立人才培养质量的评价体系和激励机制

科学的评估体系确保了学生个体发展的有效性，是成功实现个体化数据培训目标的重要保障。有必要制定适当的战略文件，如个人数据培训的质量评估指南，每个评估指标都被整合到个人发展需求和潜力的识别中，对指标进行定性分类，扩展对相关学生的整体评估，并根据不同指标的内容进行评估。[4]

制定评估方法，突出学生的个性和能力，结合定性和定量的权重工具等，综合评估学生的个人发展潜力。考试的形式和手段，个人和小组作业与综合考试的结合，既要体现学生能力的多样性，又要使学生掌握客观的自我评价能力，使考试更加科学、合理、有针对性。人才培训的个性化是一个持续的动态发展过程，应体现在考试中，将过程性评估和终结性评估相结合，并在整个人才培训过程中提供评估反馈。[5]

在教师激励机制中，个性化学习工具的开发和实施是评价教师业绩的关键因素，并设立了个性化人才培养基金，鼓励和支持教师积极开展个性化人才培养课程改革和实践教学研究，配备相关的教育科研和教学工具。教师将得到全面的支持，及时更新课程，优化学科内容，改进教学和教学方法，激发学生的积极性，并通过教师和学生之间的互动教学，发挥学生的创造潜力。[6]

5 结语

软件管理体制改革和企业软件开发工程综合能力人才培养的不断创新,有效地提高了我校学生解决复杂企业软件开发工程实际问题的综合能力,学生团队特别强的实际合作管理能力和专业文档处理能力,受到用人单位的普遍欢迎。同时,软件工程系统的能力培养改革还存在一些困难和挑战,如工程实践训练班组对所有工程实践教师的能力要求很高,迫切需要一支“双师型”队伍。在未来的改革中,我们的软件工程专业将坚持按照中国工程教育专业认证“持续改进”的要求,继续向知名大学学习,加强校企合作,全面改革教学方法,逐步完善课程体系,培养符合新工程领域要求的高素质软件工程人才。