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        基于工程教育認(rèn)證的《軟件工程》課程教學(xué)質(zhì)量建設(shè)研究 

        2016-11-07 22:31:23陳永胡曉輝
        軟件導(dǎo)刊 2016年9期
        關(guān)鍵詞:軟件工程課程建設(shè)教學(xué)方法

        陳永++胡曉輝

        摘要:工程教育專業(yè)認(rèn)證是我國高等教育發(fā)展的趨勢。以蘭州交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《軟件工程》課程為例,按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念和方法進(jìn)行了質(zhì)量提升建設(shè),從教學(xué)大綱規(guī)劃設(shè)計(jì)、課程教學(xué)能力培養(yǎng)目標(biāo)、課程考核內(nèi)容設(shè)置、課程持續(xù)改進(jìn)等環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析。以上研究過程中形成的方法對于促進(jìn)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程師人才培養(yǎng)和其它專業(yè)的工程教育專業(yè)認(rèn)證具有一定借鑒意義。

        關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:工程專業(yè)認(rèn)證;軟件工程;教學(xué)方法;課程建設(shè)

        DOIDOI:10.11907/rjdk.162018

        中圖分類號:G434

        文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號文章編號:16727800(2016)009018302

        基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61163009);蘭州交通大學(xué)本科教學(xué)改革項(xiàng)目(2015[52]號)

        作者簡介作者簡介:陳永(1979-),男,甘肅武威人,博士,蘭州交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)檐浖こ?、形式化技術(shù);胡曉輝(1963-),男,甘肅慶陽人,博士,蘭州交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)榉植际接?jì)算。

        0引言

        工程教育專業(yè)認(rèn)證在我國的快速發(fā)展,是社會對高等教育質(zhì)量高度關(guān)注的必然結(jié)果,也是我國大力推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程,培養(yǎng)大量高素質(zhì)、創(chuàng)新型科技人才的必然選擇。開展工程教育的目標(biāo)是:構(gòu)建中國工程教育質(zhì)量監(jiān)控體系,進(jìn)一步提高工程教育質(zhì)量。因此,我國推進(jìn)高等工程教育改革,構(gòu)建與國際接軌的高等工程教育新模式是高等教育發(fā)展的必由之路[12]。

        《軟件工程》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心專業(yè)課程。軟件工程方法學(xué)是軟件行業(yè)從業(yè)人員要求掌握的基本專業(yè)技能。軟件工程是一門借鑒傳統(tǒng)工程開發(fā)的原則、方法來提高軟件開發(fā)效率,降低成本和改進(jìn)軟件開發(fā)中的各種工具和技術(shù)的學(xué)科?!盾浖こ獭飞婕肮芾砜茖W(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)等多個學(xué)科。由于《軟件工程》課程具有理論部分綜合性強(qiáng)、對抽象分析要求高、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn),所以《軟件工程》課程的教學(xué)質(zhì)量建設(shè)對于軟件人才培養(yǎng)具有重要意義。

        1《軟件工程》課程開設(shè)情況

        蘭州交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)成立于1985年,2002年獲得碩士學(xué)位授予權(quán),2002年和2006年分別入選甘肅省重點(diǎn)學(xué)科,2010年甘肅省教育廳組織專家驗(yàn)收,學(xué)科建設(shè)評價為優(yōu)秀,2013年被評為甘肅省省級特色專業(yè)。經(jīng)過近30年的建設(shè)發(fā)展,逐步建成了“國家級軟件技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)團(tuán)隊(duì)”、十二五“國家級信息與控制工程綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中心”、“國家級計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”、“交通信息類創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式實(shí)驗(yàn)區(qū)”、“國家級軌道交通信息與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”,建設(shè)了“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”一級學(xué)科碩士點(diǎn)和“計(jì)算機(jī)技術(shù)”工程碩士點(diǎn)。自計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)成立以來,《軟件工程》課程一直伴隨著專業(yè)的發(fā)展不斷變化。目前《軟件工程》課程開設(shè)在第4學(xué)期,此外配套開設(shè)《軟件工程專題實(shí)踐》課程,其中《軟件工程》理論課程學(xué)時48學(xué)時,配套專題實(shí)踐課程課時為2周。

        2016年,中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會受理了蘭州交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)工程教育認(rèn)證申請。本文正是在相關(guān)背景下,探索了基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的《軟件課程》教學(xué)內(nèi)容改革等問題,以更好地提高課程建設(shè)質(zhì)量,滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求。

        2基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的《軟件工程》課程建設(shè)

        2.1課程大綱突顯畢業(yè)要求,明確課程目標(biāo)

        人才培養(yǎng)質(zhì)量是高等教育質(zhì)量的根本和基石,工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念是“以學(xué)生為中心”,目標(biāo)圍繞學(xué)生培養(yǎng)而展開。專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求可對日常的課程教學(xué)活動起到導(dǎo)向作用[3]。蘭州交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)旨在培養(yǎng)能適應(yīng)新時代信息技術(shù)發(fā)展需要,具備基本的科學(xué)人文素養(yǎng)、良好的職業(yè)道德與社會責(zé)任感,系統(tǒng)地掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)理論、計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)及應(yīng)用知識、鐵路信息化技術(shù)基礎(chǔ)知識,在信息獲取、傳遞、處理及應(yīng)用等方面具有合理的知識結(jié)構(gòu)和較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型高級專業(yè)人才。畢業(yè)生應(yīng)具備計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測試、維護(hù)和管理能力,具有自學(xué)、創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識,能在企業(yè)、事業(yè)、技術(shù)、行政管理等部門勝任計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的研究、應(yīng)用、開發(fā)、管理和教學(xué)等工作。

        圍繞這一專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),《軟件工程》課程在教學(xué)大綱修訂過程中,明確了課程教學(xué)目標(biāo),即:①了解計(jì)算機(jī)軟件工程的形成與發(fā)展過程,理解軟件工程基本原理,軟件的生命周期方法學(xué)、形式化方法學(xué)等;②掌握軟件生命周期各階段的任務(wù)和過程;③掌握軟件開發(fā)過程中軟件分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的方法與工具;④掌握軟件項(xiàng)目管理的基本思想。上述課程教學(xué)目標(biāo)的明確,有利于科學(xué)地管理與規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容。

        2.2課程教學(xué)能力培養(yǎng)目標(biāo)

        圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求,《軟件工程》課程對應(yīng)的能力培養(yǎng)目標(biāo)有:①能正確表達(dá)一個復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案;②能運(yùn)用基本原理,綜合分析影響系統(tǒng)的多種因素,證實(shí)和評價解決方案的合理性;③熟悉計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本方法,能夠遵循系統(tǒng)開發(fā)和工程化的基本要求進(jìn)行相關(guān)操作。

        在授課過程中,教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊密圍繞能力培養(yǎng)目標(biāo)而展開。通過對蘭州交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2013級134人、計(jì)算機(jī)2014級143人進(jìn)行跟班試驗(yàn),著力培養(yǎng)學(xué)生的工程化開發(fā)能力和職業(yè)素質(zhì),以期形成一個將理論基礎(chǔ)、實(shí)踐教學(xué)、工程實(shí)踐融為一體的整體化培養(yǎng)機(jī)制。

        課堂教學(xué)中,在傳統(tǒng)的軟件工程基本理論講解的基礎(chǔ)上,圍繞能力培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)形式。例如,對于“能正確表達(dá)一個復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案”的能力培養(yǎng)目標(biāo),通過典型案例,如“數(shù)學(xué)城市”、“食品安全追溯系統(tǒng)”、“互聯(lián)網(wǎng)+下三農(nóng)經(jīng)濟(jì)平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”等案例的講解,對多種方案的可行性進(jìn)行研究,包括方案的技術(shù)可行性、操作可行性、經(jīng)濟(jì)可行性、社會可行性等因素,讓學(xué)生學(xué)會思考復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案。

        為了正確表達(dá)復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案,在教學(xué)活動中引入形式化系統(tǒng)建模設(shè)計(jì)和分析方法,以避免簡單自然語言描述復(fù)雜系統(tǒng)的不足。在教學(xué)活動中,引入B方法、Petri網(wǎng)、Z語言、自動機(jī)、EventB等形式化方法,從數(shù)學(xué)建模、建模仿真、建模分析等環(huán)節(jié)進(jìn)行訓(xùn)練,并采用案例式和數(shù)學(xué)思維相結(jié)合的教學(xué)方法,讓學(xué)生學(xué)會主動觀察、分析和解決復(fù)雜系統(tǒng)中存在的問題,逐步形成定量分析與定性分析相結(jié)合的抽象設(shè)計(jì)、分析能力。與傳統(tǒng)《軟件工程》課程的概念灌輸式教學(xué)相比,以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)活動可以顯著培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新意識。

        在蘭州交通大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)踐課程設(shè)置中,既包括“軍訓(xùn)與軍事理論”、“思想政治理論課社會實(shí)踐”等培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷及人文素養(yǎng)的實(shí)踐課程,也包括“大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用專題”、“Android開發(fā)技術(shù)”等培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識的工程類實(shí)踐課程,同時還有社會實(shí)踐、社團(tuán)活動、科技競賽等各種類型的活動。通過《軟件工程》課程中的項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié),讓學(xué)生學(xué)會使用主流分析工具、測試技術(shù)和方法對系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測試,并能合理分析和解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如通過“網(wǎng)上書店”或“教務(wù)管理系統(tǒng)”等實(shí)踐項(xiàng)目,在編程實(shí)現(xiàn)過程中逐步應(yīng)用軟件工程的設(shè)計(jì)方法,通過可行性研究、需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼測試等各個環(huán)節(jié),對軟件工程理論產(chǎn)生更深刻的認(rèn)識。

        2.3課程考核內(nèi)容覆蓋畢業(yè)要求能力指標(biāo)點(diǎn)

        按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念,為了實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求能力指標(biāo)點(diǎn),對學(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程進(jìn)行跟蹤評價?!盾浖こ獭防碚撜n程考核形式主要為閉卷考試,考核內(nèi)容從之前的簡單概念考核,轉(zhuǎn)變?yōu)閷φn程對應(yīng)的畢業(yè)要求能力指標(biāo)點(diǎn)的考核??己藘?nèi)容圍繞“復(fù)雜系統(tǒng)的解決方案表示、綜合分析影響系統(tǒng)的多種因素和計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本方法”而設(shè)計(jì)。題目形式主要為設(shè)計(jì)分析題,在命題過程中結(jié)合最新的科研技術(shù),對學(xué)生的抽象、分析、設(shè)計(jì)能力進(jìn)行考核。例如:美國約翰·霍普金斯大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出一種“虛擬心臟系統(tǒng)”,能對心臟作出高精度的個性化模擬,可利用該技術(shù)建立的模型,對心臟病患者的病情進(jìn)行評估,提前發(fā)現(xiàn)問題,幫助其遠(yuǎn)離心律失常風(fēng)險。該“虛擬心臟系統(tǒng)”首先對患者進(jìn)行核磁共振成像,然后根據(jù)成像數(shù)據(jù)對其心電活動和心臟的幾何形狀作建模分析,并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行評估判斷處理。如果分析結(jié)果為正常數(shù)據(jù),則打印出相應(yīng)的評估報告;如果分析結(jié)果為失常數(shù)據(jù),則提出心率失常診治計(jì)劃。試給出該“虛擬心臟系統(tǒng)”的軟件結(jié)構(gòu)圖。通過上述創(chuàng)新性的題目,可避免對概念簡單的死記硬背,達(dá)到更加靈活地培養(yǎng)學(xué)生分析設(shè)計(jì)能力的目的。

        2.4課程持續(xù)改進(jìn)

        工程教育專業(yè)認(rèn)證有一個非常重要的理念是持續(xù)改進(jìn)。一輪教學(xué)活動結(jié)束后,應(yīng)對課程對于畢業(yè)要求的達(dá)成度進(jìn)行評價分析,反思教學(xué)活動和內(nèi)容,將評價結(jié)果系統(tǒng)地運(yùn)用到課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)中[45]。持續(xù)改進(jìn),“持續(xù)”是連續(xù)的時間概念,說明改進(jìn)不僅是在認(rèn)證之后,而是在認(rèn)證前就應(yīng)實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)以及管理理念的轉(zhuǎn)變,以促進(jìn)學(xué)生能力的持續(xù)提升發(fā)展。持續(xù)改進(jìn)的實(shí)現(xiàn)有助于建立有效的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控與反饋機(jī)制。

        以蘭州交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《軟件工程》課程為例,采用試卷分析法對計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)2013級134人、2014級143人的《軟件工程》試卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,達(dá)成度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表1所示。

        從表1的分析中不難發(fā)現(xiàn),通過2013級的《軟件工程》課程評價,發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于工程化的設(shè)計(jì)方法掌握不足,于是在后續(xù)教學(xué)活動中,逐步引入情景式教學(xué)、案例教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)和MOOC等教學(xué)資源,以豐富教學(xué)手段。從2014級的課程評價中可以看出,對應(yīng)的工程化設(shè)計(jì)方法掌握能力達(dá)成度從之前的0.24提升到0.31,達(dá)到了課程持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化的目標(biāo)。

        3結(jié)語

        工程教育認(rèn)證制度是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度,也是實(shí)現(xiàn)工程教育和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。本文以蘭州交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為例,針對《軟件工程》在工程教育專業(yè)認(rèn)證中的教學(xué)質(zhì)量建設(shè)等相關(guān)問題進(jìn)行了分析與研究。工程教育專業(yè)認(rèn)證對于高等學(xué)校人才培養(yǎng)具有重要意義。本文研究對于促進(jìn)信息類人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高,以及其它相關(guān)專業(yè)的工程教育認(rèn)證工作可起到一定參考作用。

        參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn):

        [1]蔣宗禮.工程教育專業(yè)認(rèn)證指標(biāo)解讀[J].計(jì)算機(jī)教育,2008(12):1013.

        [2]趙海升,李兵,聶建胤,等.面向科研領(lǐng)域的軟件工程項(xiàng)目管理探究[J].軟件導(dǎo)刊,2016,15(1):135137.

        [3]陳雯柏,曹榮敏,吳細(xì)寶.面向?qū)I(yè)認(rèn)證的工程訓(xùn)練模式與創(chuàng)新體系構(gòu)建[J].計(jì)算機(jī)教育,2014(10):4749.

        [4]王玨,王霞.提高軍校軟件工程課程教學(xué)質(zhì)量研究[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2014,36(1):274276.

        [5]趙楷,張琳琳,張振宇,等.基于CDIO的《軟件工程》實(shí)踐課程教學(xué)改革與探索[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī),2012(9):2932.

        責(zé)任編輯(責(zé)任編輯:黃?。?

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