基于工程教育认证的“软件工程”课程教学质量建设研究

  摘 要：工程教育专业认证是我国高等教育发展的趋势。以兰州交通大学计算机科学与技术专业《软件工程》课程为例，按照工程教育专业认证的理念和方法进行了质量提升建设，从教学大纲规划设计、课程教学能力培养目标、课 程考核内容设置、课程持续改进等环节进行了分析。以上研究过程中形成的方法对于促进计算机科学与技术专业工程师人才培养和其它专业的工程教育专业认证具有一定借鉴意义。

  关键词：工程专业认证；软件工程；教学方法；课程建设

 

  工程教育专业认证在我国的快速发展，是社会对高等教育质量高度关注的必然结果，也是我国大力推进工业化进程，培养大量高素 质、创新型科技人才的必然选择。开展工程教育的目标是：构建中国工程教育质量监控体系，进一步提高工程教育质量。因此，我国推进高等工程教育改革，构建与国际接轨的高等工程教育新模式是高等教育发展的必由之路。《软件工程》是计算机科学与技术专业的核心专业课程。软件工程方法学是软件行业从业人员要求掌握的基本专业技能。软件工程是一门借鉴传统工程开发的原则、方法来提高软件开发效率，降低成本和改进软件开发中的各种工具和技术的学科。《软件工程》涉及管理科学、计算机科学、数学、工程学 等 多 个 学 科。由 于《软 件 工 程》课 程具有理论部分综合性强、对抽象分析要求高、实 践 性 强 等特点，所以《软件工程》课程的教学质量建设对于软件人才培养具有重要意义。

  兰州交通大学计算机科学与技术专业成立于 １９８５年，２００２年获得硕 士 学 位 授 予 权，２００２年 和２００６年 分 别入选甘肃省重 点 学 科，２０１０年甘肃省教育厅组织专家验收，学科建设评价为优秀，２０１３年被评为甘肃省省级特色专业。经过近３０年的建设发展，逐步建成了“国家级软件技术基础教学团队”、十二五“国家级信息与控制工程综合创新实验中心”、“国家级计算机科学与技术实验教学示范中心”、“交通信息类创新人才培养模式实验区”、“国 家 级轨道交通信息与控制虚拟仿真实验教学中心”，建设了“计算机科学与技术”一级学科硕士点和“计算机技术”工程硕士点。自计算机科学与技术专业成立以来，《软件工程》课程一直伴随着专业的发展不断变化。目 前《软 件 工 程》课程开设在第４学期，此外配套开设《软件工程专题实践》课程，其中《软件工程》理论课程学时４８学时，配套专题实践课程课时为２周。２０１６年，中国工程教育专业认证协会受理了兰州交通大学计算机科学与技术工程教育认证申请。本 文 正 是在相关背景下，探索了基于工程教育专业认证的《软 件 课程》教学内容改革等问题，以更好地提高课程建设质量，满足工程教育专业认证的要求。

  ２．１ 课程大纲突显毕业要求，明确课程目标

  人才培养质量是高等教育质量的根本和基石，工程教育专业认证的核心理念是“以学生为中心”，目标围绕学生培养而展开。专业培养目标和毕业要求可对日常的课程教学活动起到导向作 用。兰州交通大学计算机科学与技术专业旨在培养能适应新时代信息技术发展需要，具备基本的科学人文素养、良好的职业道德与社会责任感，系统地掌握计 算 机 科 学 理 论、计算机软硬件系统及应用知识、铁路信息化技术基础知识，在 信 息 获 取、传 递、处 理 及应用等方面具有合理的知识结构和较强的工程实践能力的应用型高级专业人才。毕业生应具备计算机应用系统设计、实现、测试、维护和管理能力，具有自学、创新和团队协作意识，能在企业、事 业、技 术、行政管理等部门胜任计算机及相关专业领域的研究、应用、开发、管理和教学等工作。围绕这一专业人才培养目标，《软件工程》课程在教学大纲修订过程中，明确了课程教学目标，即：①了解计算机软件工程的形成与发展过程，理解软件工程基本原理，软件的生命周期方法学、形 式 化 方 法 学 等；②掌 握 软 件 生 命周期各阶段的任务和过程；③掌握软件开发过程中软件分析、设计和实现的方法与工具；④掌握软件项目管理的基本思想。上述课程教学目标的明确，有利于科学地管理与规划教学内容。

  ２．２ 课程教学能力培养目标

  围绕专业培养目标和毕业要求，《软件工程》课程对应的能力培养目标有：①能正确表达一个复杂系统的解决方案；②能运用基本原理，综合分析影响系统的多种因素，证实和评价解决方案的合理性；③熟悉计算机应用系统实现的基本方法，能够遵循系统开发和工程化的基本要求进行相关操作。在授课过程中，教学内容应紧密围绕能力培养目标而展开。通过对兰州交通大学计算机科学与技术专业２０１３级１３４人、计算机２０１４级１４３人进行跟班试验，着力培养学生的工程化开发能力和职业素质，以期形成一个将理论基础、实践教学、工程实践融为一体的整体化培养机制。课堂教学中，在传统的软件工程基本理论讲解的基础上，围绕能力培养目标设计教学内容与教学形式。例 如，对于“能正确表达一个复杂系统的解决方 案”的 能 力 培 养目标，通 过 典 型 案 例，如“数 学 城 市”、“食品安全追溯系统”、“互联网＋下三农经济平台设计与实现”等 案 例 的 讲解，对多种方案的可行性进行研究，包括方案的技术可行性、操作可行性、经济可 行 性、社会可行性等因素，让 学 生学会思考复杂系统的解决方案。为了正确表达复杂系统的解决方案，在教学活动中引入形式化系统建模设计和分析方法，以避免简单自然语言描述复杂系统的不足。在 教 学 活 动 中，引 入 Ｂ方 法、Ｐｅｔｒｉ网、Ｚ语言、自动 机、Ｅｖｅｎｔ－Ｂ等 形 式 化 方 法，从 数 学 建 模、建模仿真、建模分析等 环 节 进 行 训 练，并采用案例式和数学思维相结合的教学方法，让学生学会主动观察、分 析 和解决复杂系统中存在的问题，逐步形成定量分析与定性分析相结合的抽象设计、分析能力。与传统《软件工程》课程的概念灌输式教学相比，以能力培养为目标的教学活动可以显著培养学生分析、解决问题的能力以及创新意识。在兰州交通大学的计算机科学与技术实践课程设置中，既包括“军 训 与 军 事 理 论”、“思想政治理论课社会实践”等培养学生爱国情怀及人文素养的实践课程，也 包 括“大型数据库系统 应 用 专 题”、“Ａｎｄｒｏｉｄ开 发 技 术”等 培 养学生动手能力和创新意识的工程类实践课程，同时还有社会实践、社团活动、科技竞赛等各种类型的活动。通过《软件工程》课程中的项 目 实 践 环 节，让学生学会使用主流分析工具、测试技术和方法对系统实验进行测试，并 能 合 理分析和解释实验结果。如通过“网上书店”或“教务管理系统”等实践项目，在编程实现过程中逐步应用软件工程的设计方法，通过可行性 研 究、需 求 分 析、总 体 设 计、详 细 设计、编码测试等各个环节，对软件工程理论产生更深刻的认识。

  ２．３ 课程考核内容覆盖毕业要求能力指标点

  按照工程教育专业认证的理念，为了实现毕业要求能力指标点，对学生的整个学习过程进行跟踪评价。《软 件工程》理论课程考核形式主要为闭卷考试，考 核 内 容 从 之前的简单概念考核，转变为对课程对应的毕业要求能力指标点的考核。考核内容 围 绕“复杂系统的解决方案表示、综合分析影响系统的多种因素和计算机应用系统实现的基本方法”而设计。题目形式主要为设计分析题，在 命 题过程中结合最新的科研技术，对学生的抽象、分析、设计能力进行考核。例如：美国约翰·霍普金斯大学科学家开发出一种“虚拟心脏系统”，能对心脏作出高精度的个性化模拟，可利用该技术建立的模型，对心脏病患者的病情进行评估，提前发现问题，帮助其远离心律失常风险。该“虚拟心脏系统”首先对患者进行核磁共振成像，然 后 根 据 成 像数据对其心电活动和心脏的几何形状作建模分析，并根据分析结果进行评估判断处理。如果分析结果为正常数据，则打印出相应的评估报告；如果分析结果为失常数据，则提出心率失常诊治计划。试 给 出 该“虚 拟 心 脏 系 统”的 软件结构图。通过上述创新性的题目，可避免对概念简单的死记硬背，达到更加灵活地培养学生分析设计能力的目的。

  ２．４ 课程持续改进

  工程教育专业认证有一个非常重要的理念是持续改进。一轮教学活动结束后，应对课程对于毕业要求的达成度进行评价分析，反思 教 学 活 动 和 内 容，将评价结果系统地运用到课程教学的持续改进中。持 续 改 进，“持 续”是连续的时间概念，说明改进不仅是在认证之后，而 是 在认证前就应实现教育教学以及管理理念的转变，以促进学生能力的持续提升发展。持续改进的实现有助于建立有效的教学质量监控与反馈机制。以兰州交通大学计算机科学与技术专业《软 件 工 程》课程为例，采用试卷分析法对计算机科学与技术２０１３级１３４人、２０１４级１４３人 的《软 件 工 程》试 卷 进 行 统 计 分 析，达成度统计分析结果如表１所示。

  从表１的分析中不难发现，通 过 ２０１３ 级 的《软 件 工程》课程评价，发现学生对于工程化的设计方法掌握不足，于是在后续教学活动中，逐步引入情景式教学、案例教学、启发式教学 和 ＭＯＯＣ等 教 学 资 源，以 丰 富 教 学 手 段。从２０１４级的课程评价中可以看出，对应的工程化设计方法掌握能力达成度从之前的０．２４提 升 到０．３１，达 到 了 课 程持续改进优化的目标。

  工程教育认证制度是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育和工程师资格国际互认的重要基础。本文以兰州交通大学计算机科学与技术专业为例，针对《软件工程》在工程教育专业认证中的教学质量建设等相关问题进行了分析与研究。工程教育专业认证对于高等学校人才培养具有重要意义。本文研究对于促进信息类人才培养质量的提高，以及其它相关专业的工程教育认证工作可起到一定参考作用。

 

［１］ 蒋宗礼．工程教育专业认证指标解 读［Ｊ］．计 算 机 教 育，２００８（１２）：１０－１３．

［２］ 赵海升，李兵，聂建胤，等．面向科研领域的软件工程项目管理探究［Ｊ］．软件导刊，２０１６，１５（１）：１３５－１３７．

［３］ 陈雯柏，曹荣敏，吴 细 宝．面向专业认证的工程训练模式与创新体系构建［Ｊ］．计算机教育，２０１４（１０）：４７－４９．

作者：陈 永，胡晓辉        单位：兰州交通大学 电子与信息工程学院