（南華大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 湖南·衡陽 421001）

2019年國務(wù)院政府工作報(bào)告中提出要打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，拓展“智能+”，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級賦能。在“云大智鏈”等新技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的背景下，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)將達(dá)到7000億元左右的市場規(guī)模。2020年相關(guān)技術(shù)人才需求量約為210萬，近幾年內(nèi)相關(guān)人才需求的增速將保持在40%左右。然而，眾多軟件工程專業(yè)畢業(yè)學(xué)生很難適應(yīng)專業(yè)相關(guān)的工作。造成這種尷尬困境的主要原因是，目前畢業(yè)生能力達(dá)不到軟件產(chǎn)業(yè)市場要求，尤其是較高工程素養(yǎng)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、具有團(tuán)隊(duì)合作能力和持續(xù)學(xué)習(xí)能力的軟件人才不足。這種畢業(yè)生的能力和素質(zhì)與市場需求之間存在鴻溝的現(xiàn)象也是工程教育領(lǐng)域普遍存在的問題。

為此，國內(nèi)外工程教育界進(jìn)行了長期的探索，其中CDIO工程人才教育模式就是其中之一。該模式最初是由MIT和瑞典幾所大學(xué)于創(chuàng)立的。CDIO是Conceive Design Implement Operate的縮寫。CDIO是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)以產(chǎn)品的全生命周期過程為載體，根據(jù)CDIO大綱和標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生在工程實(shí)踐中主動(dòng)的學(xué)習(xí)并獲得相應(yīng)的工程能力。CDIO提出后，受到國內(nèi)外工程教育界的廣泛關(guān)注。汕頭大學(xué)于2005年將其引入我國。隨后，清華大學(xué)、北京交通大學(xué)、成都信息工程學(xué)院等加入CDIO合作組織。

此外，在工程教育領(lǐng)域還有《華盛頓協(xié)議》，它是由歐美工程專業(yè)團(tuán)體于1989年發(fā)起的工程教育本科專業(yè)認(rèn)證的國際互認(rèn)協(xié)議。2013年我國成為其預(yù)備成員，2016年成為其正式成員。陳利華等將《華盛頓協(xié)議》、CDIO、卓越工程師計(jì)劃和合作教育結(jié)合起來，探索建立了浙江大學(xué)的工程教育人才培養(yǎng)模式。

對于軟件工程人才培養(yǎng)的問題，課題組從南華大學(xué)的辦學(xué)定位出發(fā)，對軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式、學(xué)生團(tuán)隊(duì)構(gòu)建、學(xué)生實(shí)訓(xùn)等方面進(jìn)行了有益的探索。本文借鑒CDIO理念對軟件工程專業(yè)課程體系的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，將學(xué)生的培養(yǎng)置于實(shí)際工程環(huán)境下，在做中學(xué)，在學(xué)中做，以此撫平理論和實(shí)踐之間的鴻溝，使學(xué)生畢業(yè)后能迅速適應(yīng)企業(yè)環(huán)境，能解決行業(yè)復(fù)雜工程問題，成長為卓越的軟件工程師。

1 課程體系設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想

CDIO模式包括三個(gè)總目標(biāo)：一是要具有深厚的技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)；二是能夠系統(tǒng)地完成新產(chǎn)品開發(fā)整個(gè)生命周期的全部過程；三是了解技術(shù)對社會(huì)和環(huán)境的重要影響。

為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，處理好教學(xué)過程中的理論與實(shí)踐的關(guān)系。課程組得出以下結(jié)論：（1）學(xué)科課程之間應(yīng)和工程過程一樣是相互支撐的，而不應(yīng)將它們看成是由不同知識(shí)點(diǎn)組成的獨(dú)立實(shí)體；（2）工程能力和人文素質(zhì)的培養(yǎng)應(yīng)融入到學(xué)科教育中。

因此，在對課程體系設(shè)計(jì)時(shí)，將工程入門經(jīng)驗(yàn)、有機(jī)融合的課程、實(shí)際工程項(xiàng)目開發(fā)三個(gè)關(guān)鍵的元素按照一體化的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）需要讓學(xué)生容易獲得工程入門經(jīng)驗(yàn)，以增加學(xué)生的成就感和學(xué)習(xí)興趣；（2）按照軟件工程的實(shí)踐過程將課程按需求獲取、分析、設(shè)計(jì)、編碼、測試、部署與維護(hù)過程進(jìn)行水平拆分，形成相互關(guān)聯(lián)和支撐的課程；（3）以學(xué)科競賽賽題為項(xiàng)目為背景，構(gòu)建一個(gè)中等復(fù)雜程度的項(xiàng)目實(shí)踐課程。

2 課程體系改革實(shí)踐

基于以上主導(dǎo)思想，借鑒國內(nèi)外其他高校經(jīng)驗(yàn)，建立了“3+0.5+0.5”的軟件工程人才培養(yǎng)體系。因?qū)W校采取的是大類招生，所以第一、二學(xué)年進(jìn)行統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)大類學(xué)習(xí)（統(tǒng)一學(xué)科平臺(tái)）；第三學(xué)年專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)選修課學(xué)習(xí)，其中第5學(xué)期專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)（統(tǒng)一專業(yè)平臺(tái)），第6學(xué)期專業(yè)方向?qū)W習(xí)和校內(nèi)實(shí)訓(xùn)（方向平臺(tái)）；第四學(xué)年的第7學(xué)期和第8學(xué)期學(xué)生分別在校內(nèi)、校外實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。

（1）知識(shí)體系的分配。IEEECC-SE提出的軟件工程專業(yè)的知識(shí)體系（SWEBOK）有十個(gè)知識(shí)域，包括：需求、設(shè)計(jì)、構(gòu)造、測試、維護(hù)、配置管理、工程管理、工程過程、工具和方法和軟件質(zhì)量。根據(jù)CDIO思想將SWEBOK的知識(shí)域分為四個(gè)部分：計(jì)算機(jī)與軟件工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人素質(zhì)與團(tuán)隊(duì)工作知識(shí)、軟件工程過程知識(shí)、軟件系統(tǒng)及應(yīng)用知識(shí)。它們的關(guān)系如圖1所示。

圖1：知識(shí)體系之間的關(guān)系

統(tǒng)一學(xué)科平臺(tái)主要完成計(jì)算機(jī)與軟件工程基礎(chǔ)知識(shí)的培養(yǎng)，統(tǒng)一專業(yè)平臺(tái)主要完成軟件工程過程知識(shí)的培養(yǎng)，方向平臺(tái)主要完成軟件系統(tǒng)及應(yīng)用知識(shí)的培養(yǎng)，個(gè)人素質(zhì)與團(tuán)隊(duì)工作知識(shí)的培養(yǎng)貫穿于各個(gè)階段。

（2）統(tǒng)一學(xué)科平臺(tái)設(shè)計(jì)。1至4學(xué)期的統(tǒng)一學(xué)科平臺(tái)包括：計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論、高級語言程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)字邏輯、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Java語言與網(wǎng)絡(luò)編程、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理、算法分析與設(shè)計(jì)、軟件工程概論、生產(chǎn)見習(xí)等課程和相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。在公共基礎(chǔ)課程模塊和專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊中，重點(diǎn)突出軟件工程概論和生產(chǎn)見習(xí)這兩個(gè)課程，使學(xué)生對軟件工程有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，了解其基本過程。建立起工程入門經(jīng)驗(yàn)，為以后的學(xué)習(xí)建立一個(gè)框架，并使學(xué)生對成為軟件工程師產(chǎn)生濃厚的興趣。這個(gè)階段完成第一個(gè)關(guān)鍵元素的任務(wù)。

（3）統(tǒng)一專業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)。第5學(xué)期的統(tǒng)一專業(yè)平臺(tái)是本次課程體系改革的核心。根據(jù)軟件工程專業(yè)的特點(diǎn)，將原來的課程由包含某類知識(shí)點(diǎn)的相對獨(dú)立的教學(xué)單元，水平切割成為與軟件開發(fā)瀑布模型中各主要階段（需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測試）相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)課程組。按CDIO標(biāo)準(zhǔn)中第5條中的要求，設(shè)計(jì)一個(gè)初級的項(xiàng)目和一個(gè)高級的項(xiàng)目分別貫穿于這兩個(gè)課程組。

第一課程組以計(jì)算器案例貫穿其中，包括的課程有：UML與需求獲取、軟件設(shè)計(jì)與規(guī)范、C#程序設(shè)計(jì)、人機(jī)交互工程、單元測試與軟件質(zhì)量。這一組課程的主要目的是讓學(xué)生對軟件工程的整個(gè)過程有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，并從個(gè)人能力上進(jìn)行培養(yǎng)，使學(xué)生能夠自己動(dòng)手完成一個(gè)簡單的項(xiàng)目。通過在簡單項(xiàng)目上的成功，建立學(xué)生對軟件工程專業(yè)的信心，增強(qiáng)以后專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。

第二課程組以Web新聞發(fā)布案例貫穿其中，包括的課程有：UML軟件建模、軟件體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)模式、ASP.NET程序設(shè)計(jì)、Javascript與Ajax開發(fā)、軟件驗(yàn)證與確認(rèn)。這一組課程的主要目的是讓學(xué)生以團(tuán)隊(duì)為基本單位完成一個(gè)中等復(fù)雜程度的工程項(xiàng)目。從而培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作及工程實(shí)踐能力，獲得實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)。

每個(gè)課程組所包括的課程包含了軟件開發(fā)瀑布模型的一個(gè)完整生命周期，即從需求到設(shè)計(jì)再到實(shí)現(xiàn)與測試。課程組內(nèi)課程形成了一種螺旋的關(guān)系。

這兩個(gè)課程組之間的課程有對應(yīng)關(guān)系，例如，課程組1中的“UML與需求獲取”與課程組2中的“UML軟件建?！本ㄎ挥趯浖枨蟮墨@取與分析，但這兩個(gè)課程在教學(xué)內(nèi)容和難度上各有側(cè)重?！癠ML與需求獲取”側(cè)重于需求的表示、簡單需求的獲取等基礎(chǔ)知識(shí)，而“UML軟件建?！眲t側(cè)重于較復(fù)雜系統(tǒng)的建模。對應(yīng)課程之間形成一種上升的關(guān)系。采取這種螺旋上升，逐步遞進(jìn)的方式既體現(xiàn)了以CDIO過程為背景，同時(shí)也能夠使學(xué)生較快看到努力學(xué)習(xí)的成果，提高學(xué)生的自信和興趣。這個(gè)階段主要完成第二個(gè)關(guān)鍵元素的任務(wù)。

（4）方向平臺(tái)設(shè)計(jì)。為了使學(xué)生能在社會(huì)及企業(yè)環(huán)境下構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行具有復(fù)雜和高附加值的工程產(chǎn)品和系統(tǒng)。在第6學(xué)期，除了軟件項(xiàng)目管理、云計(jì)算與分布式軟件設(shè)計(jì)兩門公共課程外，其他的課程按方向分成課程組。根據(jù)軟件行業(yè)發(fā)展的趨勢、本校的核特色以及學(xué)院所承擔(dān)的縱向和橫向課題的情況，將其他課程分成群體軟件組、企業(yè)信息化組、數(shù)字媒體組和核行業(yè)軟件組，各組的課程如表1所示。

表1：方向課程組的課程

第6學(xué)期最后以綜合實(shí)訓(xùn)作為貫穿性綜合課程。綜合實(shí)訓(xùn)的方向以教師團(tuán)隊(duì)的實(shí)際項(xiàng)目作為背景，讓學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的形式完成。以此培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)在社會(huì)及企業(yè)環(huán)境下建造產(chǎn)品和系統(tǒng)的能力。這個(gè)過程也可當(dāng)作第三輪循環(huán)，在這一輪循環(huán)中，是以實(shí)踐的形式體現(xiàn)出來，在實(shí)踐中完成整個(gè)軟件工程過程的所有階段和步驟。

第7、8兩個(gè)學(xué)期，學(xué)生進(jìn)入軟件生產(chǎn)現(xiàn)場（校內(nèi)或校外的實(shí)訓(xùn)基地），參與實(shí)際項(xiàng)目的開發(fā)，自然的過渡到軟件工程師的角色。這兩個(gè)階段主要完成第三個(gè)關(guān)鍵元素的任務(wù)。

3 課程體系改革效果

該課程體系在軟件工程實(shí)驗(yàn)班中進(jìn)行了實(shí)踐，取得成功后在整個(gè)軟件工程專業(yè)全面推廣，使得件工程專業(yè)的學(xué)生的工程實(shí)踐能力得到穩(wěn)步提高。以學(xué)生參與各類學(xué)科競賽為例，獲得省級及以上獎(jiǎng)項(xiàng)數(shù)，從15年的5項(xiàng)增長到18年的45項(xiàng)。并獲得2017至2018年度湖南省第十三屆大學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)競賽團(tuán)體總分第一名的好成績。

本次課程體系改革，充分體現(xiàn)了CDIO的思想，使學(xué)生在工程實(shí)踐的環(huán)境中以主動(dòng)的、有聯(lián)系的、實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)并獲得相應(yīng)的工程能力和經(jīng)驗(yàn)。按該課程體系培養(yǎng)出來的學(xué)生能解決行業(yè)內(nèi)復(fù)雜的工程問題，適應(yīng)市場需求。