软件工程人才实践培养模式探究

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　　摘 要：对软件工程专业人才实践创新培养模式进行探索，瞄准软件工程专业人才培养急需解决的两大教学难题，借鉴多元协同理念，开展一系列多层次的教学研究与改革，包括：推进多元协同的软件工程实践创新能力培养模式研究与实践;以计算思维与程序设计、软件工程和创新能力培养为主线，科学重组课程体系，整体优化教学内容，促进科教融合，构建开放式、多层次实践教学体系;科教融合，校企合作，创建“以学生为中心”的实践教学云平台，推进虚实结合、开放共享学习模式改革。该探索对促进软件工程专业发展、提高教学质量有较大作用和意义。
　　关键词：软件工程;实践创新;教学改革
　　DOI：10. 11907/rjdk. 192421 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2020）007-0236-05
　　A Study on the Practice Training Model for Software Engineering Undergraduates
　　SHI Bing， LI Lian-xin， RAO Wen-bi
　　（School of Computer Science and Technology， Wuhan University of Technology， Wuhan 430070， China）
　　Abstract： This paper discusses and explores the practice innovation training for software engineering undergraduates with the aim to solve the two major teaching problems urgently needed to be solved in the training of software engineering professionals， and draws on a multi-level collaborative concept to carry out a series of multi-level teaching research. In more detail， this paper promotes the research of multi-disciplinary software engineering practice innovation ability training mode. Furthermore， this paper reorganizes the curriculum system based on computational thinking and programming skill， software engineering and innovation ability training， in order to optimize the teaching content as a whole and promote the integration of science and education， and build an open and multi-level practical teaching system. This paper also integrates science and education， school-enterprise cooperation， in order to create a student-centered practical teaching cloud platform， and promote the reform of the combination of virtual， real and open sharing learning model. This study can play an important role for promoting the development of software engineering and improving the quality of teaching.
　　Key Words： software engineering; practical training innovation; teaching reform
　　0 引言
　　当前，计算机技术已从初期的科学计算与信息处理进入到以移动互联、物联网、云计算与大数据为主要特征的新时代，新的商业模式和应用均依赖于各类复杂软件系统。因此，培养具备系统能力的软件工程专业人才已成为国内外教育专家的共识。国家创新体系建设进程与大学创新性人才培养力度息息相关。刘永彬等[1]指出各种新业态、新模式、新产品在国家创新驱动发展战略背景下不断涌现，这一现象有效激发了社会创造力并推动了国民经济快速发展。在这种背景下，我国高校软件工程专业提出构建与时俱进的人才培养模式、实践创新能力培养体系，培养适应能力强、实干精神强、创新意识强，具有国际竞争力的人才。同时，工程实践能力在软件工程专业中也越发重要，实践教学作为教学整体的重要组成部分，在培养学生创新意识、实践能力、分析问题、解决问题的能力等方面起着不可替代的作用。
　　目前，国内外许多学者对软件工程人才实践培养模式进行了研究。Gou等[2]根据海外华文大学软件工程专业自身情况，提出了一种软件工程校企合作项目实践培训模式改革方案。它根据学生类型的不同而细分，并在校园、省外（省内）和国外（原地区）进行，使得高年级本科生充分了解企业需求，并不断提高自身能力水平;Zhang等[3]以同济大学工程能力训练为导向，提出了一种计算机专业“多重耦合贯穿式”教学模式改革方案;Wei等[4]基于O2O学习模式构建以学习者为中心的教学改革框架，并取得了良好效果;谢雅等[5]提出了一种在新工科背景下的软件工程课程教学改革整体框架，该框架从学习资源库、教学团队、角色课堂、评价体系4个方面构建了以学生为中心的“四位一体”的教学模式，以提高学生项目开发实践能力，提高人才培养质量;张靖等[6]结合行业和企业需求，實施PTC（岗位、课程、能力）联合培养，探索“四阶段、四级”校企联合培养软件工程应用型人才模式和机制。本文探索与上述研究不同，主要借鉴多元协同理念，开展一系列多层次的教学研究与改革，包括：①推进多元协同的软件工程实践创新能力培养模式研究与实践;②以计算思维与程序设计、软件工程和创新能力培养为主线，科学地重组课程体系，整体优化教学内容，促进科教融合，构建开放式、多层次实践教学体系;③科教融合、校企合作，创建“以学生为中心”的实践教学云平台，推进虚实结合、开放共享学习模式改革。 　　通过实践创新培养模式建设，树立以学生为中心的教育教学理念，尊重学生个性发展。培养具有软件工程专业共有基础知识，系统掌握软件工程科学理论，在某一领域具有特长、具备创新意识和创新能力的软件工程专业高级专门人才，培养具有创新意识和创新能力的高素质人才。
　　软件工程专业是一个实践性很强的专业，在实践教学中，传统培养模式远远不能满足当前教育体制下的教学需要。为创新人才培养开创新局面，有必要探索创新实践训练的新模式。要推进以人为本的培养模式，根据学生个体差异及个性发展情况，组织多元化教学，营造有利于创新素质培养的良好环境。
　　1 实践创新人才培养现状
　　创新是计算机行业人才的一致追求，计算机技术的创新使软件工程应用更加广泛，也促进了计算机产业的快速发展。因此，实践创新培养模式对于软件工程人才培养具有十分重要的意义。培养具有创新能力的软件工程人才有两个急需解决的问题：①培养模式与教学内容滞后于软件工程技术的快速发展，需要多元协同构建先进的人才培养模式、教学与实践体系及平台;②传统培养体系主要以知识为导向进行构建，需要以能力导向观和贯通思想实现课程体系及实践教学体系改革。
　　针对上述问题，国内各高校纷纷结合自身特色对计算机相关专业实践创新能力培养机制进行研究，如：哈尔滨工业大学计算机学院将企业培训资源和科研成果融入大学人才培养环节，形成了具有特色的工程实践教育模式和人才培养机制;南京大学在软件工程专业人才培养机制、实践教学体系方面进行了大量研究与实践，并在此基础上建设了国家级实验教学示范中心;清华大学、北京航空航天大学、浙江大学、西北工业大学、国防科技大学、华中科技大学和武汉大学等以增强学生的系统设计与创新能力为重点，对计算机相关专业学生能力培养和实践教学体系进行研究与实践，取得了宝贵经验，发挥了示范作用。
　　国内各高校无论是在软件工程相关专业实践教学模式构建、教学体系优化与实施，还是在实验平台搭建等方面都在不断寻求改革与创新。武汉理工大学计算机科学与技术学院软件工程专业旨在培养具有软件工程领域扎实的基础理论和系统的专业知识，能够适应学科进步及软件产业、信息产业和现代服务业需要的复合型创新人才，建设国内外有一定影响力的软件工程研究与应用团队，与实际应用领域相结合，形成面向领域和面向服务的方法与技术，促进成果转化，发挥科研的社会价值。本文基于武汉理工大学学科特点和人才培养定位，对软件工程专业人才实践创新培养模式进行探索与实践，瞄准软件工程专业人才培养急需解决的两大教学难题，借鉴多元协同理念，开展一系列多层次的教学研究与改革，在专业人才培养模式改革、实践教学体系建设与改革、实验平台建设、教学方法改革等方面，推出一套提升软件工程专业人才实践创新能力培养质量的改革机制，为软件工程专业建设与发展起到示范和带动作用。
　　2 实践创新培养模式探索
　　对于软件工程人才实践创新模式的探索与实践，本文提出如下4点目标：与国家和地方行业需求、学校专业特色和优势相结合，多元协同（学校与行业协同、学校与企业协同、教学与科研协同、多学科交叉等）创建软件工程专业人才实践创新能力培养新模式;依托产学研人才基地和实验实践教学平台，以四类实践能力（计算思维能力、程序设计能力、算法设计与分析能力和复杂软件系统能力）与三类创新能力（工程创新能力、科研创新能力和交叉应用创新能力）培养为目标，以优秀教学团队为支撑，对课程体系进行改革;建设开放式、多层次的实践教学体系，依托科研优势和校企合作机制，建设以学生为中心的实践教学云平台，为软件工程专业的建设和发展起到示范和带动作用，同时带动其它计算机相关专业建设和改革，推动学生实践创新能力整体提升。
　　2.1 研究并实践多元化的软件工程实践与创新能力培养模式
　　创建“校研企”深度融合的协同育人新机制和多维度教学组织机制，在此基础上，建立理论教学、实验教学、科学研究、工程实践相互渗透的教学模式，构建“校研企”协同教育平台。
　　立足武汉理工大学三大行业特色及数字传播工程特色的计算机交叉学科融合实践创新人才培养模式，依托武汉理工大学湖北省交通物联网重点实验室工程中心，面向湖北省信息技术战略性新兴产业培育和传统产业转型升级，加强与学校“交通汽车”特色行业交叉融合，建设基于物联网技术的车联网、船联网、物流信息管理等计算机实训平台。依托湖北省数字传播工程中心、藏文化数字化国家工程中心、新闻出版广电总局出版融合重点实验室等，服务于国内首个开设的软件工程（数字传播工程）试点班建设，研究交叉学科人才培养模式，围绕新媒体与数字传播工程组建教学团队建设，开设系列软件工程与数字传播工程学科交叉特色课程，同时邀请长江传媒、湖北日报、广电等企业导师合作授课，形成“产学研+交叉学科融合”的一体化生态闭环培养体系。
　　2.2 规划重组课程体系，推进教学团队建设并完善科教协同育人机制
　　以计算思维与程序设计、软件工程系统和创新能力培养为主线重组软件工程课程体系，整体优化教学内容，包括如下几个方面：
　　（1）完善计算机大类培养模式与课程体系。前3学期统一设置大类平台课程，着重于计算机基础与系统的理解与应用，后5学期为专业核心与综合教学阶段，强调学生工程性、系统性、应用性、创新性和复杂工程问题解决能力培养。
　　（2）强调课程融合与创新。融合数学、思维、程序设计与算法等相关课程内容，从底层思维到形式化描述再到算法设计，构建计算思维及算法设计能力培养教学体系;融汇贯通软件工程類课程知识体系，以复杂软件系统设计为统一视图，建立层次化、循序递进、开放式的复杂软件系统能力培养教学体系。
　　（3）强化多元合作的实验实训教学。与华为、中软国际等企业合作，引入业界导师课程，通过线上线下结合方式，帮助学生走进产业前沿、了解行业发展，为培养具有创新能力、开拓意识的软件工程人才奠定良好基础。此外，在软件工程卓越工程师班进行试点，与华为武研所深度合作探索理论课程共建、实习实训共建等课程改革。 　　在优化课程体系基础上，通过专业责任教授带动、企业合作、国内外交流等方式，以计算思维、系统能力、创新能力培养为主线科学地建立课程群，重点打造计算思维与程序设计、复杂软件系统能力培养、软件工程创新创业能力培养等优秀教学团队，形成勇于探索先进教学方法、服务于计算机教育改革和发展、致力于高素质创新人才培养、锻炼高素质教学与学术骨干人才的良好氛围，推进教学改革。在教学方法上，以学生为中心，引入面向问题式、案例驱动式、MOOC与翻转课堂、探究式、突破时间和空间限制的开放式教学方法，培养学生创新思辨能力。
　　依托课程群建设教学团队，从横向和纵向两个维度分别建立课程群团队之间及内部教学研讨平台和机制，推动团队教师之间的紧密合作，提高团队教学质量;加强青年教学名师的培育和遴选，采用以老带新、集体备课、鼓励海外进修等方式提高教学能力;积极引导并将学科研究新进展、实践发展新经验、社会需求新变化、产业变革新技术引入教学内容，按照国家精品课程“双万计划”相关标准与要求打造“金课”，提高教学质量。
　　在课程体系改革和课程教学团队建设基础上，科教融合推进科教协同育人机制。以高水平科学研究支撑高质量本科人才培养，完善学校科研考核评价制度，鼓励和支持教师将最新科研成果及时转化为专业教学内容，依托个人科研项目和科研成果，开发、开设新课程、新实验项目，出版学科前沿领域新教材;鼓励教师指导学生进行科技创新实践训练，组织学生开展毕业实习、毕业设计;继续推进科研基地向本科生开放，为本科生参与科研创造条件，推动学生早进课题、早进实验室、早进团队，为本科生参与科研创造条件，建立科教融合、相互促进的协同培养机制;鼓励和支持教师利用科研成果、专利與学生创业团队合作开展师生共创，推进科技成果转化，打造有影响力的大学生创业团队和创业企业。
　　2.3 构建开放式、多层次实践教学体系
　　与培养目标和理论教学相呼应，系统地统筹规划实验课程体系和教学内容，建立开放式、多层次实践教学体系，为学生提供一种全面的能力培养方案和个性化成长途径，具体如图1所示。
　　在专业基础能力形成阶段，以加强计算思维与算法设计、软件编程基础能力培养为主线进行课程设置，并与华为等企业合作建设编程思想、编程规范、软硬件贯通实验等课程。
　　在自主与综合能力培养阶段，按照贯通思路设计系列课程及实验实践环节，通过大型软件工程项目实训、传播大数据技术综合实训、企业协同复杂软件系统综合实训等环节训练学生对复杂工程问题的架构、综合设计和求解能力，并以第二课堂为补充进行自主与综合能力训练。
　　在创新能力培养阶段，依托科研优势及与大型企业合作，将先进的科研成果和企业工程技术转化为教学资源，同时以科技创新竞赛为牵引、以实训环节和创新创业活动为基础，强化软件工程科技创新、工程创新和交叉应用创新能力培养。
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　　图1 开放式、多层次实践教学体系
　　2.4 集成创建开放运行的实践教学云平台
　　结合通识、基础、创新等不同层面的实验教学需求，利用云计算及虚拟化等技术，集成构建能够提供个性化服务、实验环境规范、开放程度高、以学生为中心的实践教学云平台体系。该体系包括5个子平台和1个覆盖全中心的实践教学云平台，5个子平台分别是：计算机公共基础、计算系统与软硬件基础、复杂软件系统设计与开发、工程创新能力培养、创新创业实训平台。
　　通过科教结合、校企合作，整合教学资源，分阶段建设武汉理工大学软件工程实践教学网上资源，包括：计算机公共基础和个性化课程类、软件工程专业基础类、专业综合类、创新创业类等。借助该平台，学生可以在任何时间、任何地点、任何终端进行在线学习、实验、作业提交等活动，实现基于云平台的开放式实验教学与管理，同时支持实验的自助式服务、实验课程跨学期弹性实施。
　　建立基于实践教学云平台的能力评估机制，依托云平台整合各类资源，对学生的课程学习/实验/实训/竞赛/创新活动等进行记录和轨迹跟踪，通过相应数据分析和挖掘技术，掌握学生的能力成长路径、学习情况等信息，构建社会需求、实践项目、能力达成度、创新创业能力等评估和信息反馈机制，为教学过程的持续改进提供数据依据，促进学生实践创新能力培养机制的不断完善。
　　按照本科教育课程建设新要求，打造“高阶性、创新性、挑战度”的虚拟仿真“金课”，课程内容反映前沿性和时代性，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。软件工程专业积极建设国家虚拟仿真实验教学项目，拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平，进一步破解实验实训难点问题。
　　3 实践创新培养模式的实施方案
　　软件工程专业人才实践创新能力培养机制主要分为三大模块：以能力导向观创新多元化人才培养模式、以系统教育观改革课程体系和多层开发的实践教学体系、以学生主体观创建先进的教学平台、资源和方法，具体实施方案如图2所示。
　　在上述方案中，着重结合武汉理工大学行业优势和特色，深化与华为公司、中软国际等行业领军企业合作，建设软件工程专业面向可持续竞争力的人才培养体系。强化“武汉理工大学-华为公司ICT创新人才中心”、“武汉理工大学—中软国际国家级实践教育基地”建设，建设校院两级校企联合培养基地，为学生实践与创新能力培养提供工程教育生态环境，与华为、百度等世界500强企业合作， 加强实践教学内容的工程性、综合性、先进性、创新性，打造实验实训精品课程。借助教育部修购计划和企业力量，建设国内领先的“软件工程”专业实验实践平台，在实践教学体系、实验条件、实验课程、教学团队、开放运行模式与管理机制等方面强化湖北省计算机实验教学中心建设。推进湖北省交通物联网重点实验室、湖北省数字传播工程中心等科研基地向本科生开放，提升学生创新精神和科研能力。指导学生参加课外科技竞赛活动，并举办省级以上的专业品牌大赛。建设软件工程（数字传播方向）试点班和软件工程（卓越工程师）试点班，实践“学科交叉+科教协同+校企协同”工程化育人模式，突出科技创新能力和交叉应用创新能力培养。 　　进一步丰富“软件工程概论”“信息安全概论”“多媒体技术与数字传播概述”等一系列通识课程内容，加强文化素质类选修课程建设，打造高质量的专业通识教育课程群;按照系统化教育和贯通教学思路，建设程序设计、计算思维与算法设计、计算机系统、数字传播工程和大数据等专业教育课程群，并与华为、中软国际、亚马逊、高通等知名企業合作，依托科研成果和国家级实践教学基地，强化课程内容的工程性综合性、先进性和可持续性;依托“交通物联网技术湖北省重点实验室”“湖北省数字出版工程技术研究中心”等研究和工程基地，设立“创新创业”特色课程群。同时，聘请行业知名企业导师，植入“专业教育”“职业教育”等课程。
　　4 结语
　　本文对软件工程人才实践创新培养模式进行了探讨，结合国家和地方行业需求、学校专业特色和优势，制定了以能力培养导向的实践教学体系为主线，以创建多元化协同育人模式为重点，以实践创新教学云平台为支撑的多元合作、深度融合、协同创新的软件工程专业人才实践培养模式和具体改革内容，制定了实施方案。基于本文提出的软件工程创新实践培养模式，将进一步提升人才培养质量，为社会培养出大量优秀的具有突出创新能力的软件工程专业人才。
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　　（责任编辑：孙 娟）
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