新工科背景下“软件工程”课程教学改革的探索与实践

2022-03-18陈蒙李学志

创新创业理论研究与实践 2022年7期

陈蒙，李学志

(新疆理工学院信息工程学院，新疆阿克苏 843100)

为进一步有效推动工程教育改革创新的实效，2017年教育部首次正式提出了新工科的教学理念。新工科的理念也正式融入全国各大高校的教学中，由此开启了新工科建设的新篇章。“软件工程”课程涵盖软件工程学基本理论、基本原理、基本方法和技术，有助于帮助学生培养综合能力，构建学生对问题系统的分析和求解能力，培养学生使用工程的方法和对于问题系统进行管理和维护的能力[1]。“软件工程”课程作为高等学校计算机相关专业的一门核心课程，综合性比较强，主要是用工程的思想和方法指引软件开发。在工程教育新理念下，“软件工程”课程现有的教学模式和教学方法需要及时更新，以适应新工科的要求。

1 存在的问题

在“软件工程”这门课程的实际教学过程中，课程涉及的理论内容比较多，另外课程存在着一定的综合性和实操性，故授课难度比较大。而课堂授课一直以来都是以传统的教学模式为主，任课教师使用多媒体PPT 讲解，教师是主体，学生在课堂中的学习往往是被动接受的状态，双方互动有限，再加上课程中的基本理论较多，知识点过于抽象，出现的结果往往是学生一时无法很好消化课堂内容，更不用说要将理论知识与实际应用融会贯通。对于课程的实践教学环节，部分任课教师和学生缺乏足够重视，相关院校也没有设置专门的实践场所，课程的教学学时有限，导致理论教学环节与实践教学环节脱节。

“软件工程”课程目标主要是培养学生的软件开发设计和对软件产品的工程管理能力。然而，现实情况是由于学时和课程内容的缘故，课堂教学的重点往往是倾向传统的软件工程学原理、方法和技术来开展，教学主线围绕“可行性研究阶段”“需求分析阶段”“总体设计阶段”“详细设计阶段”“实现阶段”这一程序开发流程[2]，由于教学内容和学时的缘故，实践环节往往难以达到预期效果，没有让学生真正地从实践环节的设置认识到软件开发的流程以及如何通过科学的方法进行项目管理。再者就是对于课程的考核多是以期末闭卷考试进行，单一的考核方法不能对学生进行全面的考核。

2 改革思路

2.1 明确软件工程专业培养目标

基于新工科建设背景和软件行业的发展以及“软件工程”课程在专业建设中的核心地位。针对课程教学中出现的一系列问题，以培养学生的实践能力为出发点和目标，以培养出软件工程科技人才为长远目标。首先需要明确课程的培养目标，“软件工程”课程的培养目标是根据课程的性质和特点制定，授课重点放在学生对软件工程基本思想的理解上，使其运用软件工程的方法、原理和技术去解决实际存在的问题。

2.1.1 培养解决实际工程应用问题的软件工程人才

在新工科背景下，既要培养专业素质过硬，具有真本领、真学识的应用型人才，又要与课程思政紧密结合，深挖课程中的典型思政案例，紧密结合专业知识，反映新时代课程发展的动态前沿，鼓励学生学好课程知识，能够利用课程知识解决实际工程应用问题。

2.1.2 培养岗位适用的软件工程人才

紧密联合周边的行业企业，培养一批能够满足周边岗位需求、社会适应度高的软件工程人才，使得学生毕业后能够顺利走向工作岗位，能够利用课程专业知识举一反三、推理演算，解决企业现场难题。

2.1.3 培养具有国际视野的软件工程人才

专业知识要与国际社会接轨，培养学生的国际视野，打破壁垒吸纳先进的技术转化创新，结合工程案例开发设计软件，针对某一领域进行技术研究，攻关克难。

2.1.4 培养终身学习的软件工程人才

学生要具备终身学习的素养，学校不仅要培养学生调研发现问题、团队协同创新、组织领导决策、总结方法途径的项目管理能力，更要培养学生爱国主义情怀，具有社会责任感的工程素养，能够不断提升专业能力。

2.2 “软件工程”课程改革

2.2.1 优化“软件工程”课程教学体系和内容

根据课程的教学目标和特点，将“软件工程”课程内容整合与优化，根据专业学生的培养目标，有针对性地设计课程教学大纲以及制定相应的教学内容。“软件工程”课程内容涉及的理论知识点比较琐碎，知识体系也比较庞大，在有限的学时内达成原有的课程目标是比较困难的。一般情况下，任课教师注重讲授传统的软件工程学方法，而忽视面向对象的软件工程学方法的讲授，这样导致的结果就是学生接受的知识体系不够完整，故我们可以把传统的软件工程学的方法和理论以软件生命周期为时间线整合在一起讲授，把面向对象的软件工程学方法和理论结合UML 统一建模语言放在实验环节进行讲授。任课教师在课程教学的过程中注重培养学生的计算机思维和解决工程问题的能力[3]。

2.2.2 课堂教学多元化

众所周知，传统的教学理念和教学手段往往是以教师为主体，任课教师一味讲授，学生则只能被动接受。这种教与学的方式已经不太适合现在的教学环境，而且教学效果也不是很理想。借助于新课改，我们采用线上与线下相结合的方式来开展新的教学活动，充分利用网络资源的优势，让学生不只是在课堂中学习，在自己熟悉的网络世界中亦能很好地去学习。

课堂理论教学可以利用雨课堂工具，让其成为一个连接教师与学生之间的有力枢纽，把课前预习环节、课中学习环节和课后反思环节都紧密联系在一起，比如任课教师可以把与课程有关的备课资源推送给学生，让学生提前熟悉上课内容；而课堂考勤、课堂提问也可利用雨课堂这一工具，改变传统课堂统计不便、浪费时间等问题；同时，将网络资源作为课程理论教学中的有力补充，让学生在课堂之外也能沉浸式学习，与课堂的教学做到有效结合。

2.2.3 完善考核评价体系

课程考核方法与评价反馈机制是整个教学过程的一道重要屏障，应该要贯穿整个教学活动。对“软件工程”课程的考核除了期末考试的卷面成绩之外，还需要包括平时课程的过程性考核部分，我们需要对与课程的过程性考核方案进行全面升级与优化。

过程性考核方式着重考查的是学生的实操能力和解决实际问题的能力，针对传统的软件工程学方法，从可行性研究、需求分析、总体设计、详细设计到实现与维护，每一个阶段都进行小组讨论，重点针对某一个问题系统进行问题定义、问题分析和问题求解。授课教师根据各小组的完成情况进行考核赋分，成绩按照一定的比例计入总体评价中。针对面向对象软件工程学方法，可以结合UML 统一建模语言，从面向对象的分析、面向对象的设计、面向对象的实现等阶段进行问题建模，具体在课内实验环节去考查，成绩按照一定的比例计入总体评价中。

2.3 实践课程改革

为了更好地适应新工科的建设要求，从专业人才培养的角度出发，实践课程的培养目标既要包括现实问题的解决能力，培养学生的工程思维模式，又要保证实验开出率百分之百，这无疑是对课程建设提出的新要求。针对本校“软件工程”课程实施情况，实践学时一直占有很大的比例，2021 级软件工程专业修订后的培养方案中“软件工程”课程的实践环节又加大了比例，这无形中对课程实践建设提出了新的要求。

2.3.1 实验课程教学目标调整

教学改革的最终成果要落实在学生身上，通过学生的教学感悟去体现课程改革的价值与目标。为了达成这一教学成果，首先，我们要及时把握行业发展动态，掌握行业前沿发展技术，动态更新课程培养目标和课程的体系框架，主要目的是让学生具备基本的软件开发能力和工程思维方式。

2.3.2 实验课程体系构建

任课教师应改变原有的教学理念，以新工科、OBE为抓手，课程实践教学改革重点关注课程实验环节、课程实训环节、毕业论文（设计）环节，有针对性地设计实验实践教学体系[4]。

实验环节：根据实验学时安排，结合理论知识要点，总结选取代表性章节的理论开展演示、验证、综合实验。根据实验难易程度、设备数量、班级人数合理分组分段进行实验，给学生足够的时间进行推理、验证和总结。根据授课计划安排，学院统一安排实验时间，避免因设备稀缺造成实验冲突的现象。同时可以适当应用虚拟实验平台或远程镜像实验平台，减少因设备故障所需的维护，学生可以充分利用课余时间自主完成实验，更好地总结理论知识。

课程实训环节：集中实践是训练学生合作共赢的有效场所和孵化基地，既可以使学生相互讨论学习，又能以实践为载体、任务为导向，在课程设计过程中锻炼学生创新设计开发软件的能力。

毕业论文（设计）环节：毕业设计可以是学生自主选题、指导教师课题或企业横向课题，毕业设计要利用软件工程专业知识解决某一特定或综合性的问题，要有一定的工作量的考核和评价标准。学生在完成毕业论文的（设计）过程中，通过查阅资料、撰写论文、毕业答辩，能够将知识融合，可为以后的工作提供经验和思路。

2.3.3 课堂教学与实验教学相结合

课程教学一般指的是课程的课堂教学和实践环节教学两部分，授课教师需要把两者很好地融合和贯通。比如在讲授面向对象软件工程学方法时，可引入UML统一建模语言来对问题系统进行建模，这也是一种很好的面向对象的分析方法。借助Visio 或者Rational Rose 可视化的建模工具，用面向对象的软件工程学方法对问题模型进行分析和求解。通过模型可以更好地理解问题定义，体会软件工程学思想，进一步加深学生对课堂教学的理解。在课程对应的集中实践环节中，课程内容可设置为模拟一个小型的软件开发系统，从问题定义、问题分析以及问题解决阶段，用课程学习的知识去解决真实场景中存在的问题。

2.4 课程教学与科研项目相结合

结合学科的课程特点，借助大学生创新创业训练计划平台，支持鼓励学生参与进来，检验其理论联系实践的能力。通过这样的训练，让学生了解专业前沿以及学科发展的动态，还可以培养学生的动手能力。其次，可以有选择地让学生参与任课教师的科研课题，让学生们切切实实地感受到书本中的知识是如何帮助我们解决实际问题的，进而实现课程教学与科研课题的有力结合，拓展大家的思维方式和视野[5]。

2.5 课程教学与学科竞赛相结合

近几年学校和学院都制定了学科竞赛奖励制度，鼓励学生参与各种各样的学科竞赛[6]。通过这种途径的实践，一方面锻炼了学生的创新创业能力，另一方面也巩固了课堂教学的成果。为了突出实践教学，以学科竞赛为引导，对涉及的课程信息加以总结和分析，提炼出问题，开展专项训练和讲座。同时根据竞赛制定课程实践计划，有针对性地去设计课程实验项目。