郭 威

(鹽城師范學院 信息科學與技術(shù)學院，江蘇 鹽城 224002)

軟件工程專業(yè)課程體系的重構(gòu)與度量

郭 威

(鹽城師范學院 信息科學與技術(shù)學院，江蘇 鹽城 224002)

針對鹽城師范學院軟件工程專業(yè)應(yīng)用型、工程型軟件人才培養(yǎng)的目標定位，引入CDIO工程教育理念，結(jié)合GQM度量方法，提出了一種面向目標、逐步求精、量化分析的軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型，對專業(yè)課程體系進行了重新構(gòu)建與度量。實踐表明，該模型能為優(yōu)化專業(yè)課程體系、量化培養(yǎng)目標、改進培養(yǎng)過程、全面達成專業(yè)培養(yǎng)目標提供具體指導和有力支撐。

工程教育理念；軟件工程；重構(gòu)；度量

軟件企業(yè)要求軟件人才具有現(xiàn)代軟件工程環(huán)境下賴以生存和成長的終生學習能力、團隊協(xié)作與溝通能力和工程實踐能力。傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式重理論輕實踐、重技術(shù)輕工程，不利于學生工程實踐能力的培養(yǎng)和職業(yè)素質(zhì)的提高。CDIO作為當前國際高等工程教育的一種創(chuàng)新模式，在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力、動手實踐能力等方面效果顯著。借鑒CDIO工程教育理念和標準，運用目標問題度量(Goal-Question-Metric，GQM)模型面向目標、逐步求精、量化分析問題的方法，對軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案進行修訂、改進和優(yōu)化，并對專業(yè)課程體系進行重新構(gòu)建、度量和完善，對培養(yǎng)出滿足企業(yè)需求的高水平應(yīng)用型、工程型軟件人才具有重要的現(xiàn)實意義。

1 CDIO與GQM的基本概念

1.1 CDIO工程教育模式

CDIO是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate)，它以工程項目從研發(fā)到運行的生命周期為載體，通過項目設(shè)計將整個課程體系系統(tǒng)地、有機地結(jié)合起來，學生以主動的、實踐的方式參與到課程的各個教學環(huán)節(jié)，強調(diào)課程學習要與項目設(shè)計相聯(lián)系，以培養(yǎng)學生的工程實踐能力[1]。

CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人與職業(yè)技能、人際交往能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預(yù)定目標[2]。CDIO不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來的工程教育改革理念，更重要的是提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實施指導、完整的實施過程和嚴格的結(jié)果檢驗的12條標準，具有很強的可操作性[3]。

1.2 GQM模型

GQM模型是一種面向目標的軟件過程度量方法，GQM表示3層應(yīng)用框架：目標層(Goal)、問題層(Question)和度量層(Metric)，即確定目標、定義問題、建立度量模型，其基本思想就是由目標出發(fā)，自上而下，逐步求精，并細化到度量。GQM模型3個階段的應(yīng)用與實施，能夠有效地將抽象目標分解為具體問題，并結(jié)合度量得到的量化值分析來指導過程改進[4]。實踐表明，GQM模型不僅可用于軟件過程度量，也是一種邏輯清晰、層次分明的分析問題和解決問題的方法。

2 軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型

2.1 軟件工程專業(yè)培養(yǎng)目標定位

專業(yè)培養(yǎng)目標是指根據(jù)未來專業(yè)的發(fā)展和社會需求、從業(yè)人員在社會的職責及角色，確定本專業(yè)的人才培養(yǎng)要求[5]。鹽城師范學院作為一所坐落于沿海城市的普通本科院校，結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展實際，將軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標定位為培養(yǎng)應(yīng)用型、工程型軟件人才，即能夠綜合應(yīng)用計算機科學、數(shù)學及管理科學等學科知識，以工程化的原則與方法為指導，勝任現(xiàn)代軟件工程環(huán)境下高質(zhì)量軟件的開發(fā)、測試和維護等工作的軟件工程技術(shù)、應(yīng)用、管理和服務(wù)人才。該培養(yǎng)目標可進一步解讀為以下三點：扎實的專業(yè)基礎(chǔ)、良好的綜合素質(zhì)和能力、較強的工程實踐能力。

2.2 專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型

專業(yè)培養(yǎng)方案是構(gòu)建專業(yè)課程體系、安排專業(yè)教學計劃、實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標的綱領(lǐng)性文件。傳統(tǒng)的培養(yǎng)方案大多以定性描述為主，缺少具體量化的分析指標，難以給后續(xù)培養(yǎng)過程的優(yōu)化與評估提供具體指導。基于我校軟件工程專業(yè)培養(yǎng)目標定位分析，運用GQM度量方法，借鑒CDIO培養(yǎng)大綱與標準，我們建立了一種面向目標、逐步求精、量化分析的軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型，如表1所示。

表1 軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型

該模型分為總體培養(yǎng)目標、子目標、問題和度量四個層次。其中，總體培養(yǎng)目標和子目標以CDIO培養(yǎng)大綱為指南，并結(jié)合我校軟件工程專業(yè)培養(yǎng)實際進行了裁剪與整合，進一步明確了專業(yè)培養(yǎng)的總體目標和細化目標；問題層借鑒CDIO12條標準中的若干準則，確定了達成培養(yǎng)目標應(yīng)考慮的若干關(guān)鍵問題；度量層通過回答上述問題建立相應(yīng)度量指標，并通過度量值對培養(yǎng)方案進行量化分析、評估和持續(xù)改進。

軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型建立了專業(yè)培養(yǎng)目標、關(guān)鍵問題以及相關(guān)度量指標之間的關(guān)聯(lián)矩陣，能為更合理有效地構(gòu)建專業(yè)課程體系、安排專業(yè)教學計劃、量化評估專業(yè)培養(yǎng)目標提供具體指導。

3 課程體系的重構(gòu)與度量

3.1 專業(yè)課程體系的重構(gòu)

課程體系是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的載體和有力支撐，科學合理的課程體系會促成高水平專業(yè)人才的培養(yǎng)[6]。以軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型為指南，以專業(yè)培養(yǎng)目標為導向，按照模塊化、平臺化和課程群建設(shè)的思想為指導，對我校舊版軟件工程專業(yè)課程體系進行了重新構(gòu)建與優(yōu)化。新的課程體系包括五大平臺，如圖1所示。

圖1 軟件工程專業(yè)課程體系整體框架

(1)公共基礎(chǔ)課程平臺。該平臺依據(jù)人才培養(yǎng)規(guī)格來設(shè)置課程，包括較寬廣的通識課程和素質(zhì)課程，側(cè)重培養(yǎng)學生的基礎(chǔ)科學知識、綜合素質(zhì)、個人能力與職業(yè)道德等。主要課程包括政治理論課程群、大學英語、大學體育、大學生職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導、人文(科學、藝體)類素質(zhì)課程等。

(2)專業(yè)基礎(chǔ)課程平臺。該平臺依據(jù)軟件工程學科來設(shè)置課程，側(cè)重培養(yǎng)學生核心工程基礎(chǔ)知識與技術(shù)。主要課程包括軟件基礎(chǔ)課程群(程序設(shè)計基礎(chǔ)、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng))、硬件基礎(chǔ)課程群(數(shù)字邏輯電路、計算機組成與結(jié)構(gòu))及數(shù)學基礎(chǔ)課程群(高等數(shù)學、離散數(shù)學)等。

(3)專業(yè)核心課程平臺。該平臺依據(jù)人才培養(yǎng)主線來設(shè)置課程，側(cè)重培養(yǎng)學生高級工程基礎(chǔ)知識與技術(shù)，并為解決實際應(yīng)用問題打下堅實的理論基礎(chǔ)與技術(shù)基礎(chǔ)。主要課程包括：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用、統(tǒng)一建模語言、Web開發(fā)基礎(chǔ)、軟件工程、軟件測試與質(zhì)量保證、軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件項目管理等。

(4)專業(yè)選修課程平臺。該平臺依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方向(軟件開發(fā)、軟件測試、服務(wù)外包)設(shè)置課程，包括各專業(yè)方向的限選課程和所有方向的任選課程，側(cè)重培養(yǎng)學生在軟件開發(fā)、測試與應(yīng)用某一方向上的專業(yè)特長與專業(yè)技能。以軟件測試方向為例，其主要課程包括：軟件測試方法與過程、自動化測試、Web性能測試等。

(5)實踐課程平臺。該平臺是一個綜合性的應(yīng)用平臺，旨在培養(yǎng)學生實際項目環(huán)境下的創(chuàng)新能力、工程實踐能力和CDIO運作能力。實踐課程平臺包含技能課程和實踐教學，前者包括軟件開發(fā)案例學習與實踐、軟件測試案例學習與實踐、企業(yè)創(chuàng)業(yè)與管理等；后者包括課程實驗、課程設(shè)計、綜合實訓、專業(yè)實習、畢業(yè)設(shè)計等。

3.2 專業(yè)培養(yǎng)目標的度量與實現(xiàn)

如表2所示。專業(yè)培養(yǎng)目標既是制訂人才培養(yǎng)方案的起點，也應(yīng)貫穿人才培養(yǎng)的整個過程，并作為評價人才培養(yǎng)效果的依據(jù)。在基于G-C模型的專業(yè)培養(yǎng)方案下，整個人才培養(yǎng)過程和評價體系都應(yīng)以總體培養(yǎng)目標和分解后的子目標為驅(qū)動，量化地進行。在確立專業(yè)培養(yǎng)目標和課程體系之后，需要明確課程體系中的每門課程或教學環(huán)節(jié)對專業(yè)培養(yǎng)目標(知識、能力與素質(zhì))的具體貢獻，即專業(yè)培養(yǎng)目標度量矩陣。

表2 軟件工程專業(yè)培養(yǎng)目標(課程體系)度量矩陣(簡化版)

表2為我校軟件工程專業(yè)培養(yǎng)目標度量矩陣的簡化版，通過該度量矩陣可以直觀地看出課程計劃中的每門課程的基本信息(課程類別、課程性質(zhì)、課程名稱、學時、學分、考核方式)以及該課程與培養(yǎng)目標的量化關(guān)系。為直觀簡單地表示這種量化關(guān)系，我們采用布盧姆教育目標分類法，描述學生在學習某課程時應(yīng)掌握的知識、素質(zhì)與能力及其相應(yīng)的程度，以1(最低)、2、3、4、5、6(最高)來表示對此項知識、素質(zhì)或能力要求達到的程度，無要求則留空。

專業(yè)培養(yǎng)目標度量矩陣同時也可視為專業(yè)課程體系的度量，它以直觀簡潔的方式給出了課程體系與培養(yǎng)目標之間的量化關(guān)系，不僅給教師教學、學生學習與成績評定提供了具體指導，也促成了專業(yè)培養(yǎng)目標的最終實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

為了滿足社會和市場對軟件人才的需求，借鑒和吸收國際先進的CDIO工程教育理念和標準，運用GQM度量方法，結(jié)合我校軟件工程專業(yè)建設(shè)實際和人才培養(yǎng)目標定位，建立了軟件工程專業(yè)培養(yǎng)方案G-C模型。以G-C模型為基礎(chǔ)，對我校軟件工程專業(yè)課程體系進行了重新構(gòu)建與優(yōu)化，并建立了專業(yè)培養(yǎng)目標度量矩陣。實踐表明，該模型能為優(yōu)化專業(yè)課程體系、量化培養(yǎng)目標、改進培養(yǎng)過程提供具體指導和有力支撐，有利于高水平應(yīng)用型、工程型軟件人才的培養(yǎng)。

[1]郭威.CDIO模式在“軟件體系結(jié)構(gòu)”課程中的探究與實踐[J].中國電力教育,2010(24)：121-122.

[2]王碩旺,洪成文.CDIO:美國麻省理工學院工程教育的經(jīng)典模式—基于對CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究,2009,28(4):116-119.

[3]查建中.論“做中學”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008(3):1-6,9.

[4]龍軍,楊柳,粟梅,等.基于GQM模型的卓越計劃專業(yè)培養(yǎng)方案制定與優(yōu)化[J].科技進步與對策，2012(15):152-156.

[5]顧佩華,包能勝,康全禮,等.CDIO在中國(上)[J].高等工程教育研究，2012(3):24-40.

[6]趙艷菲,張舜德,屈衛(wèi)清.基于CDIO模式的軟件工程專業(yè)課程體系研究[J].電腦知識與技術(shù)，2013,9(10):2415-2417,2422.

Reconstruction and Measurement of Software Engineering Specialty Curriculum System

GUO Wei

(College of Information Science and Technology, Yancheng Teachers University, Yancheng 224002, China)

Aiming at the goal of cultivating applied and engineering software talents, combined with the CDIO engineering education concept and GQM metric method, an object oriented, stepwise refined and quantitative analyzed software engineering cultivation program G-C model was presented, and then the curriculum system was rebuilt and measured based on this model. Practice shows that this G-C model can provide specific guidance and strong supports for optimizing curriculum system, measuring cultivation objectives, improving cultivation process and achieving cultivation goals comprehensively.

CDIO; software engineering; reconstruction; measurement

2014-03-14

鹽城師范學院教學改革與研究基金資助項目“基于CDIO的工程型軟件人才培養(yǎng)模式研究”(12YCTCJY053)。

郭 威(1983 -)，男，博士研究生，講師，研究方向:軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘。

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.01.056