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CDIO模式下软件专业工程类课程体系优化研究

来源:用户上传      作者:姜万昌 郭树强 苏畅 霍光 王敬东

  摘   要:目前,地方本科高校软件工程专业正逐步开展工程教育认证工作,实施以CDIO为导向的专业教学改革。文章探讨构建CDIO模式下软件专业的“保合格、有规范、追卓越、形特色”工程类课程体系,阐述了专业工程类课程体系教学中有工程背景教师的作用,分析了工程类课程教学任务设计,给出了CDIO模式下的专业工程类课程教学改革措施。
  关键词:软件专业;构思-设计-实现-运作模式;工程认证;工程类课程
  随着云计算、大数据、“互联网+”、人工智能等应用不断发展,软件专业人才的需求每年将持续增加。但同时,地方高校软件专业初次就业率却不尽人意出现滑坡,企业急缺理论与实践能力兼备的实用型软件人才,与应届毕业生掌握理论但工程实践能力不足形成供需矛盾。
  国家发布了《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》,教育部召开全国高等学校本科教育工作会议。一方面,强调提升专业建设水平,推进课程内容更新,推动课堂革命;另一方面,急需加强新工科建设,持续深化创新创业教育。
  工程教育认证作为国际通行的工程教育质量保障制度,构思-设计-实现-运作(Conceive Design Implement Operate,CDIO)模式又是工程教育理念的核心,致力于培养工程创新能力强、适应行业发展的专业工程技术人才[1]。鉴于此,地方高校软件专业陆续开展工程教育认证工作,专业培养目标改进并涵盖工程教育认证标准。但对于软件专业的工程类课程界定模糊,缺乏系统性,工程类课程教学模式与CDIO理念存在差距。
  1    建立CDIO模式下的软件专业工程类课程体系
  1.1  面向高等教育国标的软件专业工程类課程群初始
  地方应用型本科院校软件专业课程教学,一定程度上由知识、原理和方法构成了以教学为主体的传统培养模式,缺少对学生软件复杂工程问题识别、分析、设计、开发能力的培养,与IT企业需求脱节。
  软件专业培养方案对标《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》的计算机大类标准,分析专业核心课程的要求、限制条件、最低标准,并与其中一个独立核心课程示例匹对,建立复杂软件工程问题关联矩阵,筛选软件专业核心课程中的工程类课程,体现软件设计与实现能力的培养,初始工程类课程群。
  1.2  符合CDIO模式的软件专业工程类课程体系建立
  专业培养过程中的工程类课程界定不清,能力培养定位不成体系[2]。运用CDIO理念,围绕解决复杂工程问题能力,产出工程师具备的素质,反推其涉及的工程知识、能力,拓展工程类课程群。分析实践带动作用的发挥,形成实验、实践回溯理论,在此过程中,融合产生新课,课程互通,加强不同类别课程之间、工程类和非工程类课程之间、课程与实践环节之间的关联和互动,设计、完善工程类课程的课程目标。
  研究工程教育视角下的课程知识点的分解与能力定位,课程的教学和实践架构严格依据CDIO的构思、设计、实现和运作生命周期载体,识别、表达、分析复杂工程问题和设计解决方案,培养个人工程素质和工程系统能力。进行有效课程质量形成性评价环节,实现工程类课程能力培养对相关毕业要求的具体支撑。
  1.3  兼顾卓越工程师计划的软件专业工程类课程体系提升
  根据软件专业的工程类课程的具体知识结构与能力培养,兼容卓越工程师计划。拓展课程的卓越工程师层次内容,体现能力层次和宽度,覆盖工程知识、个人能力和工程系统能力3个层面能力,优化工程类课程体系。鼓励学生以参加教师科研课题、工程实践、创业实践、大学生创新创业训练项目等形式,开展卓越工程师创新创业实践,规范能力成果认定与课程学分置换,提升工程实践能力。
  1.4  拓展行业特色的软件专业工程类课程体系优化
  继续保持专业自身办学的多样化、优势化和个性化,立足学校电力行业资源,突显依托电力行业特色,设计融入与电力行业问题相关的工程问题[3],兼顾面向电力行业的学习、实践、创新能力3种扩展能力递进培养,扩展电力行业及应用就业领域。
  遵守高等教育国标,符合规范工程认证标准,兼顾卓越工程师计划,形成电力行业特色,培养教学理念,构建“保合格、有规范、追卓越、形特色”的软件专业工程类课程体系。
  2    CDIO模式下的专业工程类课程教学改革
  2.1  专业工程类课程教学的教师工程背景的作用
  为满足高等质量国家标准和工程教育认证标准,引入人才和在职培养解决软件学科教师队伍学历层次偏低的问题。高学历不等于教师具有工程背景,需要认定教师工程背景,分析工程能力的教学作用发挥是否满足工程教育要求。
  新进教师实施工程实践能力准入制度,在上讲台前完成门槛核定。除了理论课程外,需要负责指导实验、课程设计和软件实训等实践环节以及组织学生开展实习。教师企业工作经历少,积累假期短期企业培训,专业选派教师按学期完成企业兼职实践,核算认定工程背景。
  在保证教师教学质量的前提下,为企业提供科技服务,同时,量化为工程能力。鼓励教师积极申报横向科研项目,参与企业合作项目,依据所负责具体工作,量化、认定为工程经验,满足教师工程背景要求。
  2.2  有工程背景的教师参与专业工程类课程教学任务设计
  高校软件专业积极聘请校外具有专业工程背景的专业技术人员作为兼职教师,但兼职教师队伍不稳定,承担的专业工程类课程教学任务不系统,主要是参与指导本科软件项目实训、实习,部分高校专业还聘请临时兼职教师参加毕业设计答辩环节。
  分析有工程背景专职教师和兼职教师的工程能力的优势和特点,避免教学工作都处于培养方案实施的后期,系统性实施教学任务,合理分配软件专业工程类课程的教学工作,参与到特定的教学环节,完善课程体系教学。充分发挥教师的差异性工程背景,能够结合经典工程案例给学生进行各个环节实践教学,培养学生CIDO思维,进行工程实践,提高对工程实践和岗位职责、团队协作以及工程与社会、工程与环境等方面的认识。针对具体教学环节依据执行机制提供支撑材料,专业还需要对其教学效果进行及时跟踪评价,并及时反馈、改进教学,满足CDIO模式下的工程教育要求。   此外,有工程背景的专任教师和有条件的兼职教师,结合承担的专业工程类课程特点,落实非课程教学任务,承担相关学生专业竞赛、大学生创新创业实践项目指导,提升覆盖学生面,提高学生培养层次。
  兼职教师充分发挥行业背景的优势,有效参与教学有关的其他工作。依据学校和学院相关机制,分析执行培养方案出现的问题和毕业要求达成的情况,反馈给学院教学委员会。使得兼职教师积极参与本科培养方案修订,并依据培养目标和毕业要求制定专业工程类课程的大纲,基于CDIO意识实施工程类课程,形成培养方案、大纲的修订、执行闭环。
  2.3  實施CDIO模式专业工程类课程教学改革建议
  工程性质课程教学主体缺少与复杂工程问题的直接联系。逐步开展软件工程化实践教学,着力培养学生的工程化开发能力,逐渐形成实训和实习的实践环节培养机制,促进学生工程能力和职业素质发展。理论课程的教学过程缺乏CDIO意识,忽视了工程类课程作为复杂工程问题解决的支撑作用,没有形成专业知识、工程理论与工程实践能力和创新能力衔接。
  将CDIO意识应用于专业工程类课程教学过程各个环节的改革,以学生能力培养为中心,课程教学内容设计聚焦识别、分析复杂软件工程问题,教会学生设计、开发解决系统,需要对课程教学体系进行连贯性设计。实施CDIO工程教育模式的工程类课程改革,通过每门课、每个模块、每个教学环节来落实对能力的要求。课程评价的核心标准也是对学生学习效果的评价,实现由“分数”向“能力”转变的考核目标,形成围绕学生的工程实践培养的工程类课程教学。
  融入软件工程涉及信息安全的非技术因素满足工程认证标准,并推进拔尖发展实现拔高的卓越人才培养:
  (1)在设计软件专业工程类课程实例中,穿插尊重软件著作权等知识产权意识。
  (2)在设计与实现软件系统实践环节时,避免损害他人合法利益,规避不利于健康、社会与环境的因素。
  (3)工程类课程工程问题涉及他人的合法数据,通过分析、加工、处理等专业智慧结果需要保护产权,须实施有效措施防止信息丢失、泄密,将对软件工程的威胁降至最低[4]。
  [参考文献]
  [1]周波,乔付.黑龙江科技大学软件工程专业实践CDIO的探讨[J].教育教学论坛,2014(18):169-170.
  [2]黄荣兵,张洪,于曦.新工科下基于OBE教育理念的软件工程专业课程体系改革探索[J].成都师范学院学报,2018(9):120-124.
  [3]刘长银,宋人杰,侯艳权,等.高压输电设备辅助管理系统设计与实现[J].东北电力大学学报,2019(4):86-90.
  [4]吴云,吕伟东,李春哲,等.基于身份认证和聚合加密的智能电表数据隐私保护方案[J].东北电力大学学报,2018(5):91-96.
  Study on optimizing of software major engineering course system under CDIO model
  Jiang Wanchang, Guo Shuqiang, Su Chang, Huo Guang, Wang Jingdong
  (School of Computer Science, Northeast Electric Power University, Jilin 132012, China)
  Abstract:At present, the software engineering specialty of local universities is gradually carrying out engineering education certification, and implementing CDIO oriented professional teaching reform. This paper discusses the construction of the engineering curriculum system of software specialty under the CDIO model with “qualified, standardized, excellent and characteristic”, the role of engineering background teachers in the teaching of professional engineering courses is expounded. The design of teaching tasks of engineering courses is analyzed, and the teaching reform measures of professional engineering courses under CDIO model is put forward.
  Key words:software major; conceive design implement operate model; engineering certification; engineering courses
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