工程教育专业认证下的“软件工程”课程改革与实践

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　　摘要：工程教育专业认证的核心任务是学生专业培养目标达成度，倡导逆向设计课程教学模式和教学方案，并强调建立专业持续改进机制以保证专业教育质量和专业教育活力。该文以软件工程专业的软件工程课程为例，阐述了在工程教育认证背景下，针对软件工程课程的教学内容、方法和评价等进行的研究与改革。结果表明：结合本课程的在线开放课程平台，课堂教学及工程实践的内容得到了丰富和提升，同时多样化的教学形式和过程化的教学评价，使学生的自主学习、工程实践能力得到了提升，有效地促进了软件工程专业工程教育毕业要求目标的达成。
　　关键词：工程教育认证;课程改革;软件工程
　　中图分类号：G642 文献标识码：A
　　文章编号：1009-3044（2019）34-0101-02
　　1 概述
　　工程教育是我国高等教育的重要组成部分，在高等教育体系中“三分天下有其一”。工程教育专业认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价，其核心任务是学生专业培养目标达成度，倡导逆向设计课程教学模式和教学方案[1]，并强调建立专业持续改进机制以保证专业教育质量和专业教育活力。
　　工程教育专业认证是目前国际通行的工程教育质量评估手段，是通过对工程教育关键环节的控制，以保障受教育者具备从事工程技术领域工作所必备的知识能力素质[2]。2015年3月，中国工程教育认证协会颁布了《工程教育认证标准2015版》，该标准对我国高等学校本科工程教育专业课程体系提出了新的要求[3]。该标准强调学校的教育目标是工程实践能力的培养与达成，强调由学习结果来驱动课程活动，并根据学生的学习产出进行评价体系构建[4]。与世界领先国家的高等工程教育相比，我国的工程教育认证还处于起步阶段。作为应用型本科院校，积极响应教育部号召，大力发展工程教育，全面提高应用型人才培养质量，是我校转型发展、建设高水平应用型大学战略规划的重要内容[5]。为此，有必要在软件工程人才培养改革方面进行深入的探索和研究。
　　软件工程课程是计算机科学及其相关专业的一门专业基础课程，该门课程主要用于指导计算机软件的开发与维护，是一门理论性、实践性、工程性都很强的课程[6]。软件工程课程是培养学生解决复杂工程能力的重要途径，软件工程课程主要培养学生完成一个中等规模软件工程项目的分析、设计工作，使其具有软件设计师的岗位能力。为了达到这一目的，本文对我校软件学院的软件工程课程的教学内容、方法和评价进行了一些研究和改革。
　　2 软件工程专业课程教学改革思路
　　2.1 教学过程以学生发展和能力提升为中心
　　工程教育专业认证在核心理念上强调教育教学是以学生为中心，软件工程课程的培养目标主要是使学生具备独立的项目分析设计能力，在软件项目开发的不同阶段，利用不同的工具进行分析（数据流图、数据字典、用例图、状态图等）和设计（结构图、类图、盒图、判定树、判定表等），为了方便不同程度的学习，特别在中国MOOC大学平台开放了在线开放课程，为课程中的每个知识点录制教学微视频，并在微视频后附加测试题，检测学生的掌握程度，各个单元配套有综合单元测试，学生通过自测，对于没有掌握到位的知识技能进行强化学习，充分体现以学生为中心的教学理念，符合《认证标准》把对学生的培养目标放在首位的要求。教学模式采用线上线下混合式教学，对于较容易掌握的知识点，学生采用网上自学的方式，对于难点重点，在课堂上统一讲解练习，课堂上重点分析解决综合性强的复杂工程问题。此外，利用在线讨论，对于课程的前沿热点问题，教师引导学生利用网络、图书馆等资源进行资料查找，培养学生的文献搜集和阅读能力。学期末的课程综合实训，学生们分组进行项目开发，培养学习解决实际问题的能力和团队协作能力，团队之间又存在竞争关系，实训过程中学生的竞争力亦会得到提升。总之，教学内容的安排和教学过程的实施上，始终将以学生发展为中心摆在首位。
　　2.2 立足于质量持续改进的教学评价
　　《认证标准》强调教育教学质量的提升必须具备持续的改进机制与可实施的措施。教学评价机制是促进教学持续改进的动力。通过学生的表现，分析所对应课程目标的达成度，分析原因（测试统计和访谈等），找到持续改进的方法进行实施，然后继续追踪学生的表现，实现持续改进，在循环往复的过程中促进教育质量的提升，也使得课程教学目标更加符合专业培养方向，为学生达到毕业要求奠定良好的基础。具体实施方面，对应课程目标的4项，考查平时作业、实验和期末考试三项对于每项课程目标的达成度完成情况，对于达成度完成不够理想的，有针对性地进行整改。
　　3“软件工程”课程改革与实践
　　3.1教学内容
　　软件工程课程的教学依托于在线网络课程，其主要教学内容是结构化分析设计和面向对象的分析设计，通过在线开放课程知识点的掌握和练习，教师在课堂教学中能够直接进入案例的分析与讲解，并通过课堂练习反馈使学生对所学知识内容加以巩固。其各章节内容分配如图1所示。
　　除了图1所展示的内容，软件工程课程在期末考前两周会有为期一周的专业实训，学生分组完成一个实际应用项目，完全按照软件工程方法学进行系统的分析设计与实现，并进行项目报告和文档的撰写。利用在线讨论，引导学生利用网络、图书馆资源，培养其文献调研能力。
　　3.2 教学方法
　　传统的教学方法没有过多考虑学生学习的差异性，多数是通过课堂提问、练习或课后作业发现后进学生进行敦促，其效果往往导致学习主动性较差的学生始终处于落后境地。为此，软件工程课程登录在线开放课程MOOC平台，将课程知识点录制成微课发布网络，便于学生课前进行碎片化学习，采用“翻转课堂”的授课方式，将“课上传授，课后内化”转变为“课前传授，课上内化”的模式，在课堂上，教师通过案例教学将知识点串联起来解决实际问题，学生有了代人感，学习兴趣自然就能够调动起来。课堂教学讨论环节是强化学生解决复杂工程问题的良好契机，学生在课堂上經过教师的引导，完成问题分析、建模，课后进行编码实现和测试，综合练习了程序设计语言，数据库，软件测试等课程知识内容。学生在网络课堂上完成对应的测试题，教师能够及时把握学生知识点的掌握情况和知识应用情况并采取相应的对策。 　　此外，在课堂教学中，穿插“研讨式”教学方法，对开放式专题进行课堂讨论，通常老师会选取历年经典的软件设计师试题，学生通过资料的查阅、自我知识的梳理、学生之间交流等对问题抽丝剥茧，进行分析。使用这种教学手段，能够更好地训练和评价学生对知识的掌握和综合运用情况，也有效提升了教学质量。
　　3.3 实践教学
　　工程教育认证强调要突出专业特色，强调工程应用能力的核心地位。对于软件工程课程而言，突出实践性不仅需要在课堂教学过程中不断渗透，还需要在实验、实训课程中逐步引导和加强。软件工程课程与一般的程序设计开发语言课程不同的是，其实验内容是系统分析、设计结果的图形化（如结构图，数据流图、用例图等）和文字化说明（如用例描述，数据字典、伪码、阶段性文档等），利用Visio或者Rational rose完成分析设计阶段各类图形的绘制。基于此，对于实践教学更侧重于对设计思路的考查，所以文档的描述和设计图是考查实践能力的重点。实践环节亦是对学生的撰写报告和设计文稿能力的训练。
　　3.4 教学评价
　　软件工程课程的考核多采用“平时成绩+实验成绩+期末成绩”的方式，每一种考核方式均对应有课程目标的达成度指标，具体的每种考核方式在各个目标中的达成度占比如表1所示。下面以目标4为例进行说明，由于考核目标4的目标达成度侧重于沟通、交流和文档撰写，所以较难在期末考试的纸质卷面体现考核内容，所以其考核途径就只有平时考核和实验考核2种，两种考核方式中，平时的作业，讨论能够部分体现学生的撰写报告和设计文稿、陈述发言等能力，软件工程领域复杂问题的有效沟通和交流，所以占比40%，而实验部分，包括了实验和实训的内容，能够较为充分的对学生的此项能力目标进行考查，因此占比60%。类似的，对于目标3，能够设计针对软件工程领域中复杂工程问题设计解决方案的能力考查，期末试卷的大综合题目能够充分体现学生在目标3上的达成度情况，因此占比60%，而余下的40%能够在平时的作业和实验过程体现，因此各占比20%。其他以此类推，不再赘述。
　　4 小结
　　在工程教育认证背景下，平顶山学院软件工程专业教学团队通过多年来对“软件工程”课程进行的一系列的改革。依托网络课程资源，在教学内容的选取与安排上，由浅入深、循序渐进，通过课堂讲解综合应用案例，加强学生的知识技能应用;在教学方法上，不拘一格，翻转课堂，案例教学、项目实训，研讨式教学穿插使用，引导学生自主学习与交流，强调对知识的分析、归纳和总结;在教学评价上，针对课程目标的达成度，采用过程考核，强调知识的综合运用能力与复杂工程问题解决能力。通过教学改革，充分调动学生的学习积极性，在提高课程教学质量的同时，为达成本专业学生的工程教育毕业要求奠定了良好基础。
　　参考文献：
　　[1]张延亮，康国栋，周清平.工程教育认证标准视角下软件工程专业课程教学改革探索与实践——以”C语言程序设计基础”课程为例[J].煤炭高等教育，2018，36（05）：117-121.
　　[2]陆勇.浅谈工程教育专业认证与地方本科高校工程教育改革[J].高等工程教育研究，2015（6）：157-161.
　　[3]罗卫敏，王令，符合工程教育认证标准的C语言课程教学改革[J].计算机时代，2017（2）：79-81.
　　[4]黄岚，吕春利，史银雪，等.面向工程认证的计算机组成原理课程建设探索[J].教育教学论坛，2018（12）：260-262.
　　[5]黄淼，王魁祎，基于CDIO-OBE工程教育模式的java課程群课程改革[J].电脑知识与技术，2017，13（34）：169-170+175.
　　[6]马丽，李真，何伟娜，等.基于CDIO理念的软件工程在线开放课程建设探索[J].软件导刊（教育技术），2018，17（10）：14-17.
　　【通联编辑：朱宝贵】
　　收稿日期：2019 -10 -15
　　基金项目：平顶山学院新工科项目：基于CDIO-OBE工程教育模式的课程改革研究与实践一以”软件工程”课程为例（编号：2017-XGK10）
　　作者简介：单冬红（1976-），女，教授，主要研究方向为机器学习;马丽（1968-），女，教授，主要研究方向为软件需求建模、模式识别与智能控制;李辉利（1986-），女，教授，主要研究方向为机器学习;毕帆（1998-），男，在读学生，主要研究方向为软件需求建模。
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