面向工程认证的毕业设计教学改革与实践——以软件工程专业为例

黄 茹，舒新峰，王春梅，张 荣，宋泽斌

（西安邮电大学计算机科学与技术学院，陕西西安 710121）

0 引言

在高等教育体系中，毕业设计是培养学生融会贯通专业知识技能、解决现实中复杂问题的重要实践教学环节［1］，全面检查学生的专业素质和工程实践能力，是实现专业培养目标的一项重要学习过程［2］。

2016 年中国加入《华盛顿协议》后［3］，教育部在全国范围内展开工程教育专业认证，明确规定了各专业学生毕业能力达成标准，要求专业课程体系设置、师资队伍配备、办学条件配置等都要围绕“学生毕业能力达成”这一核心任务展开，并强调建立“持续改进机制”以保证专业教育质量和活力［4］。毕业设计作为核心教学环节，是通过工程教育专业认证的关键［5］。

截至2021 年1 月，中国工程教育专业认证协会已有2 473 个专业通过认证，其中软件工程专业50 个［6］，多数高校和专业仍处在申请专业认证的过程中，需要安排并组织好毕业设计的教学环节以确保对毕业要求的可靠支撑，并建立合适的管理机制和质量监控机制以确保毕业设计达成质量，最后还需设置可行的评价机制对达成情况作出评估，并根据评估结果提出持续改进意见［7］。

以上问题尚处于探索研究阶段，工程认证背景下关于毕业设计课程的教学改革也不一而足。张立强等［8］研究毕业要求指标点的制定分解问题；纪仁杰等［1］介绍专业认证背景下毕业设计全过程管理；戴牡红［9］、杨章勇等［10］论述毕业设计中引入校企联合指导管理模式的效果；汪婧等［11］、罗兰花等［12］分析毕业设计评价机制改进情况；华中胜等［13］在毕业设计质量保障方面提出针对性建议。

西安邮电大学软件工程专业于2019 年开展毕业设计实践教学改革，制定了切合学校定位及专业培养目标的毕业要求，确定了毕业设计对毕业指标点的支撑，提出毕业设计全过程质量监控管理方式，引入校企联合培养教学模式。此项教学改革获得了专业认证考察组专家的认可，2020 年获得工程教育专业认证证书。

1 毕业设计课程目标分解

工程教育专业认证的核心是确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价［14］。计算机类专业的工程认证标准要求学生在毕业后能够成为在计算系统研究、开发、部署与应用等相关领域具有就业竞争力的高素质专门技术人才，具备以下能力或素养［15-16］：①具有良好的道德与修养，遵守法律法规，具有社会和环境意识；②掌握数学与自然科学基础知识以及与计算系统相关的基本理论、知识、技能和方法；③具备包括计算思维在内的科学思维能力和设计计算解决方案、实现基于计算原理的系统能力；④能清晰表达，在团队中有效发挥作用，综合素质良好；⑤有终身学习的意愿和能力，能够了解和紧跟学科专业发展；⑥专业应定期评价培养目标达成度，并制定培养目标定期修订制度，修订过程应有行业或企业专家参与，确保培养目标的准确性和有效性。

结合西安邮电大学定位、专业培养目标［17］、工程认证标准［18］及毕业设计课程的独特性［19］，软件工程专业重新制定毕业设计课程目标如下：

目标1：能够搜集学习课题相关的文献资料，归纳总结课题的基本研究情况，概括关键问题，形成初步设计方案。

目标2：能够将所学专业知识技能应用于毕业设计过程中，确定课题需求，制定设计方案。

目标3：了解软件工程主流的新技术、新方法，能将其运用在毕业设计过程中，具有一定的创新意识。

目标4：能够选择合适的工具和方法实现软硬件系统设计方案与系统测试，并根据测试结果合理评价课题完成质量。

目标5：在毕业设计过程中能自觉遵守软件工程职业道德和规范。

目标6：有良好的表达和沟通能力，能够根据实现的课题撰写毕业设计论文、制作答辩演示文稿，验收和答辩时能够清晰阐述课题内容、回答课题相关问题。

目标7：具有良好的自主学习能力，具有终身学习意识，能够紧跟行业发展。

所制定的7 项课程目标均可在毕业设计的不同教学环节中得到体现。例如，课题的项目代码对课程目标2、3、4提供支撑，毕业设计论文对课程目标1-6 提供支撑。开题汇报、中期汇报、外文翻译、答辩等教学环节也对目标提供支撑。

2 毕业设计教学过程组织与管理

毕业设计过程中，良好的教学过程管理保障着不同教学环节和多项课题成果对课程目标的全面支撑。在以往的毕业设计过程中，教学环节设置和过程管理主要存在以下问题：①学生签订就业协议后，企业实习与毕业设计在时间上存在冲突，需要及时予以合理引导，使学生既能达到毕业设计课程要求，又能满足就业单位实习要求；②当前软件行业岗位分工逐渐细化，导致学生思路受限于某一具体岗位角色，难以全面、系统化地分析课题并形成设计方案，最终无法实现完整的软、硬件系统，计算思维能力未得到有效提升，解决实际工程问题的能力无法达到预期效果；③毕业设计由于其课程的特殊性，通常“一生一题”，指导教师根据课题和学生的具体情况进行针对性指导，而软件行业发展速度快、方向广，要保证申报课题对学生能力培养有帮助，需要指导教师与时俱进，紧随行业发展前沿，确保申报课题具有研究价值；④工程教育认证要求学生自觉遵守行业道德规范与标准，在毕业设计过程中引入软件行业的职业道德规范，确定合理引用他人成果的界限，禁止课题软件代码和论文抄袭行为；⑤以往的毕业设计从教学大纲制定到教学效果评价均缺少定量评价机制和标准，也缺少企业专家参与，无法保证课程目标设定和改进的准确性和有效性，也无法分析达成情况存在的困难，更无法根据达成情况提出教学中的持续改进意见。

为解决这些问题，在原毕业设计的教学设计基础上，提出以下改进措施：①毕业设计教学环节由立题评审、双向选题、课题设计与实现、成果验收、答辩5 个阶段组成；②采用学校、学院、系部三级管理模式，在毕业设计各阶段设置相应质量监控措施，保证毕业设计全过程监控；③毕业设计全程引入企业专家参与，确保毕业设计课题和指导教师能够紧跟行业发展；④引入企业专家作为指导教师，并确保每位学生同时接受校内教师的指导（双导师制），避免学生设计方案不够系统和全面；⑤合理利用学生实习时的企业资源［20］，一则作为企业指导教师的来源，二则解决毕业设计与实习在时间上的冲突。

毕业设计的教学过程组织、各阶段质量监控措施及企业专家参与情况如图1 所示。

图1 中，课题设计与实现、成果验收两个环节的学生及质量监控参与情况如图2 所示。

Fig.1 Teaching process organization of graduation design of software engineering图1 软件工程专业毕业设计的教学过程组织

Fig.2 Details of“project design and implementation”and“system acceptance”stages图2 课题设计与实现、成果验收阶段具体内容

在课题设计与实现和成果验收阶段，经过前期检查、中期检查及终期验收3 个质量监控环节，依据开题汇报、中期汇报、项目代码、论文译文对学生毕业设计质量作出定量评价，用以说明课题完成情况和学生能力培养情况。

3 毕业设计达成度计算

达成度计算依赖于质量监控过程中的多项定量评价结果，包括前期检查、中期检查、项目代码验收、指导教师审阅论文译文的成绩、评阅教师审阅论文译文的成绩和答辩成绩共6 项，每项定量评价由不同评价依据支撑。例如，支撑前期检查的评价依据包括：课题背景与目标分析、设计方案的合理性、开题报告撰写质量及参考文献学习情况。根据评价依据对评价结果的重要性，由专业负责人、毕业设计秘书组和企业专家共同商定每项评价依据对课程目标的支撑占比，数据如表1 所示。

Table 1 Evaluation basis of each stage of graduation design and its proportion in the achieving degree of course objectives表1 毕业设计各阶段评价依据及其在课程目标达成度中所占比例

以计算课程目标4的班级达成度为例。中期检查、代码验收和评阅教师成绩3 项评价结果的满分均为100 分，课程目标4 涉及中期检查的代码完成度、代码验收的代码完成度和评阅教师成绩中测试方案质量这3 项评价依据，对课程目标支撑占比分别为2%、10%、5%。

在表1 中，中期检查占比为10%，其代码完成度占比为2%，中期检查成绩满分为100 分，则中期检查的代码完成度评分上限为20 分。同理，代码验收的代码完成度评分上限为40 分，评阅教师成绩中测试方案质量评分上限为20分。

若待评价班级与课程目标4 相关的3 项评价依据班级平均得分分别为18.9、34.3、17.6，则中期检查中代码完成度的得分率为18.9/20，该评价依据在课程目标4 达成度中的贡献为18.9/20×2%，其他两项评价依据的贡献分别为34.4/40×10%、17.6/20×5%，求和后归一化即可得该班课程目标4的达成度为［12，18］：

其余课程目标均可依此方法计算，根据达成度数据可以对本次毕业设计课程的总体达成情况或个人达成情况作出评价，进而提出下一轮毕业设计教学改进意见，实现教学过程持续改进的闭环反馈。

4 实施效果

以上关于毕业设计的教学改革于2019 年秋季学期开始在西安邮电大学软件工程专业中实施，截至2021 年11月，已经历两轮次完整教学。2020 年共有题目233 个，其中软件系统研发类179 个，软件产品设计类13 个，软件技术研究类41 个；2021 年共有题目175 个，其中软件系统研发类135 个，软件产品设计类11 个，软件技术研究类29 个。两学年毕业设计课题均以软件系统研发类为主，创新意识主要体现在将软件系统的最新架构模式应用于各不同的行业领域，课题难度总体与往年持平。经计算，2020 年毕业设计课程目标达成情况及对比如表2、图3 所示。

Table 2 Achieving degree of graduation design of software engineering major in 2020 and 2021表2 2020、2021年软件工程专业毕业设计课程目标达成情况

从表2 中数据可见，2020 年毕业设计课程目标1 达成值较高，说明学生搜索学习课题相关文献资料、总结归纳课题背景、研究现状，制定初步设计方案的能力较好；课程目标7 达成值较高，说明学生将行业的新技术、新工具应用于毕业设计的情况较好，体现了较强的自主学习能力。课程目标3、5 达成值较低，说明学生在毕业设计中的创新意识和创新思维有待提高，对行业道德规范的认识仍需要加强。根据2020 年的达成情况，专业负责人、相关教师和企业专家协商讨论，对2021 年毕业设计教学提出改进措施如下：①引导学生关注、了解计算机软件技术最新发展，鼓励学生扩大视野，拓宽知识面并培养独立思考能力；②先修实践环节中引入软件成本控制，毕业设计全过程中，指导学生在制定设计方案前做充分的市场调查，学习考查软件项目的可行性；③引导学生关注社会、关注行业，鼓励其参加假期社会实践，充分了解行业道德规范对项目开发过程的制约。

Fig.3 Comparison of achievement of graduation design in 2020 and 2021图3 2020、2021 年毕业设计达成情况对比

由表2 和图3 可知，2021 年实施教学改进措施后，课程目标3、4、5、7 达成度均有所提高，尤其是改进措施针对的课程目标3 和5。

表3 列出了2019-2020 年毕业设计成绩情况，可以看到从2020 年经过教学改革后，优良率有明显提升。从学情角度分析，2020 年初逢新冠疫情，要求学生参加岗前实习的就业单位较往年有所减少，学生投入在毕业设计的精力和时间较2021 年偏多。尽管如此，2021 年优良率依然稳中有升，结合表2 中课程目标3、5的提升，说明经过指导教师在教学中的持续改进，毕业生的创新意识和对行业道德规范的认识均有所提升。

Table 3 Statistics of graduation design scores of software engineering major from 2019 to 2021表3 2019-2021年软件工程专业毕业设计成绩情况统计

5 结语

本文论述了西安邮电大学软件工程专业自2019 年开展的毕业设计教学改革实践。该项教学改革以工程教育专业认证为背景，梳理以往存在的问题，结合专业认证要求，重新设定毕业设计课程目标，重构毕业设计教学环节组织，设定相应的管理机制、评价机制和评价标准，根据评价结果有针对性地提出改进措施。在教学过程持续改进的闭环反馈，充分体现了“以学生为中心、以产出为导向、持续改进”的工程教育专业认证指导思想。

作为国际通行的工程教育质量保障制度，工程教育专业认证是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础，其核心即确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，围绕专业认证标准展开各项教学改革是各专业得到《华盛顿协议》认可的必经之路。