袁楊華 鄭利平 徐本柱

摘 要：相對于傳統(tǒng)的工科人才而言，新工科人才更注重實踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)?；谛鹿た评砟?，通過把握軟件行業(yè)發(fā)展趨勢和產(chǎn)業(yè)政策，結(jié)合軟件工程人才培養(yǎng)目標(biāo)，提出“三層遞進式”實踐教學(xué)體系，從頂層設(shè)計上推進實踐教學(xué)模式創(chuàng)新。以合肥工業(yè)大學(xué)軟件工程專業(yè)為例，介紹其實踐教學(xué)體系整體構(gòu)建過程，將新工科教育理念貫穿于軟件工程師培養(yǎng)全過程，旨在培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和軟件行業(yè)發(fā)展的工程人才。

關(guān)鍵詞：新工科;軟件工程;實踐教學(xué)

DOI：10. 11907/rjdk. 192064 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

中圖分類號：G434文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2020）002-0184-04

英標(biāo)：Study on Practical Teaching of Software Engineering Under the Concept of New Engineering

英作：YUAN Yang-hua，ZHENG Li-ping，XU Ben-zhu

英單：（School of Software， Hefei University of Technology， Hefei 230000， China）

Abstract： Compared with the traditional engineering talents， new engineering talents pay more attention to the cultivation of practice and innovation ability. Based on the concept of new engineering and technical disciplines， the article puts forward the concrete “three-tier progressive” practical teaching system by grasping the software industry development trend and industrial policy. The system promotes the innovation of the practical teaching mode from the top design. Taking the major of software engineering in Hefei University of Technology as an example， the paper introduces its overall construction process， aiming to realize talent training goal of software engineering.

Key Words： new engineering and technical disciplines; software engineering; practical teaching

0 引言

為滿足國家戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)改革對工程人才的需求，教育部于2017年開始啟動新工科建設(shè)。新工科建設(shè)的目標(biāo)是培養(yǎng)能適應(yīng)經(jīng)濟新常態(tài)、具有國際競爭力、工程實踐能力強的創(chuàng)新型人才[1]。這一教育理念的提出，體現(xiàn)了我國高等工程教育以提高人才培養(yǎng)的實踐性與創(chuàng)新性為中心，要求高等教育從引領(lǐng)新經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略視角，加強與產(chǎn)業(yè)密切合作，注重學(xué)生工程素養(yǎng)和實踐能力培養(yǎng)。因而，在新工科人才培養(yǎng)中，高校的實踐教育教學(xué)體系是關(guān)鍵[2]。

2015年國家制定了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，在大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)支撐下已經(jīng)在各行各業(yè)全面鋪開。軟件在“互聯(lián)網(wǎng)+”中處于核心地位，軟件工程專業(yè)獲得良好的發(fā)展契機。然而，《中國工程教育質(zhì)量報告》指出，工科畢業(yè)生動手實踐能力相對薄弱，工程能力和實踐創(chuàng)新能力亟待加強，軟件工程專業(yè)畢業(yè)生的工程實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力成為軟件工程卓越工程師培養(yǎng)的關(guān)鍵 [3]。

本文基于新工科理念，通過把握軟件行業(yè)發(fā)展趨勢和產(chǎn)業(yè)政策，結(jié)合軟件工程人才培養(yǎng)目標(biāo)，提出建立 “三層遞進式”實踐教學(xué)體系，從頂層設(shè)計上推進實踐教學(xué)模式創(chuàng)新，將新工科教育理念貫穿于軟件工程師培養(yǎng)全過程，培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和軟件行業(yè)發(fā)展的工程人才。

1 實踐教學(xué)體系構(gòu)建

相對于傳統(tǒng)的工科人才而言，新工科人才更注重實踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)，以適應(yīng)新經(jīng)濟和新興產(chǎn)業(yè)需求，且具備國際競爭力。不難發(fā)現(xiàn)，類似大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等相關(guān)的新工科專業(yè)都蘊含一個很重要的技術(shù)，那就是軟件。軟件技術(shù)作為一項核心競爭力，應(yīng)用于人們工作生活的方方面面，比如政府、銀行、企事業(yè)單位、航空、醫(yī)療等。作為一門實踐性很強的學(xué)科，軟件工程人才的培養(yǎng)不僅需要系統(tǒng)的理論知識，更需要工程實踐的綜合鍛煉[4]。因此，高校在培養(yǎng)工程人才時，要順應(yīng)時代變遷進行改革和調(diào)整，積極探索創(chuàng)新，提升學(xué)生動手實踐能力 [5]。

合肥工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院于2009年開始招收軟件工程專業(yè)本科生，采用3+1培養(yǎng)模式（3年校內(nèi)學(xué)習(xí)+1年校外實習(xí)）。在教育教學(xué)過程中不斷摸索，面對新工業(yè)革命和新科技革命的競爭態(tài)勢，學(xué)院根據(jù)IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)建嶄新的課程體系和教學(xué)模式，將實踐教學(xué)環(huán)節(jié)貫穿于學(xué)習(xí)的整個過程。學(xué)院在開展軟件工程專業(yè)教學(xué)過程中，從培養(yǎng)卓越工程師基本實踐能力、專業(yè)實踐能力、綜合實踐能力3個層面，把實踐教學(xué)分為基礎(chǔ)實驗教學(xué)、新工程能力實訓(xùn)和工程應(yīng)用實習(xí)3個層次的實踐教育體系[6]，形成理論教學(xué)與實踐教學(xué)互補的人才培養(yǎng)新模式，注重學(xué)生扎實的工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識傳授，將教育過程延伸到工程領(lǐng)域的實踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生主動參與教學(xué)，運用所學(xué)知識解決工程實際問題[7]。

2 三層遞進式軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)體系

學(xué)生工程能力和工程素養(yǎng)培養(yǎng)是新工科人才培養(yǎng)的核心內(nèi)容，培養(yǎng)能力導(dǎo)向的軟件工程專業(yè)人才同樣是軟件工程教學(xué)的核心[8]。為此，不同層次的高校都在積極調(diào)整培養(yǎng)方案，加大實踐環(huán)節(jié)課程設(shè)置[21]。

學(xué)院整合設(shè)計了人工智能與大數(shù)據(jù)、數(shù)字媒體和移動計算3個專業(yè)選修方向，增加課程實驗、課程設(shè)計、校內(nèi)實訓(xùn)、校外實訓(xùn)、工程應(yīng)用實習(xí)等課程的學(xué)時數(shù)，使實踐教學(xué)的學(xué)時數(shù)比例提高到40%以上，突出面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)特色，改變以往直接從傳統(tǒng)單一的基礎(chǔ)實驗到專業(yè)實習(xí)的實踐教學(xué)過程，形成基礎(chǔ)實驗、新工程能力實訓(xùn)和工程應(yīng)用實習(xí)3個層次遞進的軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)體系，如圖1所示。

“三層遞進式”指“實驗、實訓(xùn)、實習(xí)”，從基礎(chǔ)夯實層、專業(yè)提高層和綜合創(chuàng)新層，分別對應(yīng)于一般實踐能力、專業(yè)實踐能力和綜合實踐能力培養(yǎng)，漸進進行，從而保證軟件工程人才培養(yǎng)對實踐教學(xué)的要求[9]。

2.1 基礎(chǔ)實驗教學(xué)

基礎(chǔ)實驗教學(xué)由穿插在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中的課程實驗與獨立于專業(yè)課程的課程設(shè)計兩部分組成，鞏固和加深對特定理論知識點理解。如開設(shè)的19門學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)必修課中，有15門課程安排實驗教學(xué)，26門專業(yè)選修課中有20門課程安排實驗教學(xué)，專業(yè)實驗課程占比近80%。專業(yè)課程設(shè)計以小型軟件項目為訓(xùn)練題目，由有經(jīng)驗的教師指導(dǎo)，項目小組一般由2-4人組成，主要訓(xùn)練學(xué)生軟件編程技巧，提高學(xué)生軟件編程能力。

基礎(chǔ)實驗教學(xué)強化學(xué)生所學(xué)的理論知識，以學(xué)生編程和實驗報告等環(huán)節(jié)為考核方式，是軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)，更是幫助學(xué)生打下扎實的專業(yè)基礎(chǔ)不可或缺的環(huán)節(jié)[10]。

2.2 新工程能力實訓(xùn)

新工程能力實訓(xùn)貫穿大學(xué)前6個學(xué)期，實訓(xùn)地點從校內(nèi)逐步走向校外。為期6個月的實訓(xùn)從算法實訓(xùn)順延到Java實訓(xùn)、移動開發(fā)實訓(xùn)，逐步加強軟件工程基本功;從軟件工程實訓(xùn)順延到虛擬現(xiàn)實實訓(xùn)、嵌入式軟件實訓(xùn)，逐步提高學(xué)生的專業(yè)實踐能力。

校內(nèi)實訓(xùn)課程由經(jīng)驗豐富的教師或企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)，以中型軟件項目為訓(xùn)練題目。項目小組一般由4-6人組成，主要訓(xùn)練學(xué)生系統(tǒng)開發(fā)能力。如軟件工程專業(yè)2015級學(xué)生由Oracle認(rèn)證Java企業(yè)級應(yīng)用開發(fā)專家、Oracle-Sun認(rèn)證企業(yè)架構(gòu)師開展為期30天的Java實訓(xùn)。通過真實的企業(yè)項目帶動學(xué)生應(yīng)用和掌握各種技術(shù)知識，熟悉軟件開發(fā)流程規(guī)范、獲得實際項目經(jīng)驗，從而有效提高學(xué)生項目開發(fā)能力和各項綜合能力。

校外實訓(xùn)課程由企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)，以具有一定規(guī)模的軟件系統(tǒng)為訓(xùn)練題目。項目小組一般由6-10人組成，主要訓(xùn)練學(xué)生對大型項目的開發(fā)和管理能力，對軟件生命周期各個環(huán)節(jié)的認(rèn)識，以規(guī)范的過程和標(biāo)準(zhǔn)有效開發(fā)、管理軟件系統(tǒng)。如軟件工程專業(yè)2014級學(xué)生校外實訓(xùn)在達(dá)內(nèi)時代科技集團杭州實訓(xùn)基地開展，歷時30天。根據(jù)學(xué)生興趣和選擇，開設(shè)Android開發(fā)和iOS開發(fā)兩個實訓(xùn)班。校外實訓(xùn)單位由學(xué)校招標(biāo)確定，教師會同達(dá)內(nèi)時代科技集團為學(xué)生量身定做實訓(xùn)方案，并安排企業(yè)教師、企業(yè)班主任和學(xué)院教師組成雙導(dǎo)師團隊，教授Android和iOS開發(fā)平臺搭建、開發(fā)框架、開發(fā)流程及最新開發(fā)技術(shù)，要求學(xué)生完成實際項目，并在實踐中領(lǐng)會并掌握以上知識和技術(shù)，為學(xué)生進入“3+1”最后一年在企業(yè)開展工程應(yīng)用實習(xí)奠定基礎(chǔ)。

2.3 工程應(yīng)用實習(xí)

工程應(yīng)用實習(xí)指 “3+1”培養(yǎng)模式，將大四這一年的課堂教學(xué)移到企業(yè)，要求學(xué)生在企業(yè)參與實際項目開發(fā)，與企業(yè)導(dǎo)師、學(xué)校指導(dǎo)教師根據(jù)真實項目討論選題，結(jié)合實習(xí)成果完成畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文撰寫[11]。工程應(yīng)用實習(xí)是軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)體系中至關(guān)重要的一環(huán)，總學(xué)時長達(dá)36周，共計24個學(xué)分。

新工科建設(shè)需要社會力量積極參與，工程應(yīng)用實習(xí)這種方式，整合了校內(nèi)外資源，打造工程教育開放融合新生態(tài)，通過實踐工作培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識分析解決實際問題的能力。完成“3+1”培養(yǎng)模式中至關(guān)重要的是“1”。以2018屆學(xué)生為例，90%的學(xué)生與大型上市IT企業(yè)單位簽訂了校外實習(xí)協(xié)議，實習(xí)質(zhì)量得到有力保障。

學(xué)院針對課堂教學(xué)、實驗實踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等教學(xué)核心環(huán)節(jié)，構(gòu)建振興本科教育的長效機制和制度保障。根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以市場需求為導(dǎo)向，創(chuàng)建嶄新的實踐教學(xué)課程體系和教學(xué)模式，通過“實驗、實訓(xùn)、實習(xí)”漸進培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力[12]?！叭龑舆f進式”軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)體系蘊含的是實踐教育不斷線的“6+12”目標(biāo)，即校內(nèi)實驗、實訓(xùn)達(dá)到6個月，校外實習(xí)達(dá)到12個月，建立“學(xué)習(xí)—實訓(xùn)—再學(xué)習(xí)—再實訓(xùn)”的螺旋式能力培養(yǎng)體系，形成鮮明特色，了走出一條“重教學(xué)質(zhì)量、強實習(xí)實訓(xùn)”的特色之路。

3 實踐教學(xué)體系落實與完善

國務(wù)院先后印發(fā)《國務(wù)院關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》、《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》、《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等文件，全面支持移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)崛起和騰飛，給予了軟件工程專業(yè)良好的發(fā)展契機[15]。

在新工科理念下，高等工程教育更注重加強與行業(yè)產(chǎn)業(yè)合作，通過融合各方面資源推動工科教育發(fā)展，改進現(xiàn)有實踐教學(xué)模式[13]?！叭龑舆f進式”軟件工程實踐教學(xué)體系與傳統(tǒng)實踐教育模式不是對立關(guān)系，而是根據(jù)新工科理念引領(lǐng)，更注重實踐模式創(chuàng)新，通過社會力量的積極參與，使學(xué)習(xí)更適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟發(fā)展。進一步完善了軟件工程專業(yè)知識體系，提高工程教育的國際競爭力。

（1）建立校內(nèi)外實踐教學(xué)基地，實現(xiàn)優(yōu)勢互補、資源共享。軟件工程專業(yè)是一門實踐性很強的學(xué)科，需要接觸并掌握行業(yè)最新開發(fā)技術(shù)和方法，僅僅依托學(xué)校的教學(xué)資源難以取得良好的教學(xué)效果。而新工科背景下的實踐教學(xué)需要整合校內(nèi)外資源，積極引進外部力量，與社會建立廣泛聯(lián)系[14]。

學(xué)院重視實驗室和實踐教學(xué)基地建設(shè)，制定了實踐教學(xué)基地建設(shè)方案，并逐步實施和完善。新建的5間學(xué)生實驗室可以容納近400名學(xué)生同時開展實驗，并建有“金山軟件俱樂部”、“大數(shù)據(jù)與醫(yī)療健康”、“程序設(shè)計與算法”等校內(nèi)創(chuàng)新實踐基地。與Cisco、科大訊飛、微軟、Zoom、天源迪科、亞信科技、工大高科、科大國創(chuàng)、宇信科技、中科院蘇州研究院等國內(nèi)外著名企業(yè)建立廣泛聯(lián)系，為學(xué)生創(chuàng)造了大量優(yōu)質(zhì)的實習(xí)工作機會，為進一步優(yōu)化實習(xí)實訓(xùn)質(zhì)量、提高學(xué)生工程應(yīng)用能力提供了條件。通過創(chuàng)建軟件工程人才培養(yǎng)實踐教學(xué)基地，企業(yè)可以幫助學(xué)院制定更加適合軟件開發(fā)市場需求的課程培養(yǎng)方案，有效促進實踐教學(xué)課程體系改革，同時也為學(xué)生就業(yè)開拓了市場。

（2）構(gòu)建軟件工程實踐教學(xué)質(zhì)量保障機制。為落實“三層遞進式”軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)體系實施，學(xué)院成立實踐教學(xué)質(zhì)量保障組織機構(gòu)，明確實踐教學(xué)的要求和實習(xí)實訓(xùn)管理制度，要求企業(yè)兼職教師不僅要熟悉軟件企業(yè)的系統(tǒng)研發(fā)過程，更要參與到高校實際教學(xué)中[16]。嚴(yán)格落實實習(xí)實訓(xùn)基地篩選制度、實習(xí)實訓(xùn)過程管理制度、實踐教學(xué)督導(dǎo)反饋制度等?？己嗽u價包括工具使用與使用技能評價、過程管理與制度評價、工程設(shè)計與實現(xiàn)評價、團隊協(xié)作與溝通評價等[17]。

（3）第二課堂與第一課堂協(xié)同育人。學(xué)院設(shè)置了班主任導(dǎo)師制度和競賽教學(xué)團隊，指導(dǎo)學(xué)生參與科研項目、申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目，鼓勵學(xué)生參與學(xué)科競賽等，督促學(xué)生加強專業(yè)學(xué)習(xí)，為實踐能力的提升打好堅實基礎(chǔ)。以中國計算機學(xué)會組織的CCF CSP認(rèn)證考試為例，學(xué)院要求所有專業(yè)學(xué)生參加這一程序和系統(tǒng)能力標(biāo)準(zhǔn)化評測。實踐教學(xué)改革后，考試平均成績逐年大幅提升，從2016年200分以上僅占考生總數(shù)的10%到2017年200分以上達(dá)到42%;從2016年0分考生占總?cè)藬?shù)的24%降低到2017年0分考生占8.5%，如圖2所示。

以2017年和2018年同期兩次考試為例，高分成績?nèi)藬?shù)（200分以上）增長167.76%，從31人增加到83人，比例提升明顯，從18.13%增長到39.9%。尤其在2018年9月的考試，成績300分以上共有4人，其中兩名2017級大二學(xué)生分別獲得400分和380分，同期全國最高分為430分，如圖3所示。

（4）構(gòu)建軟件工程實踐教學(xué)的良好生態(tài)環(huán)境。新工科建設(shè)不是閉門造車，應(yīng)開門辦學(xué)，主動適應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)升級規(guī)劃，面向行業(yè)或地方人才需求，爭取來自政府、社會、企業(yè)的支持。軟件工程專業(yè)的人才培養(yǎng)需要從“生態(tài)圈” 中獲取資金、技術(shù)、人力支持，同時輸出大量優(yōu)秀的卓越工程技術(shù)人才。政府和學(xué)校指導(dǎo)人才培養(yǎng)目標(biāo)，同時給予政策和經(jīng)費上的支持[18];企業(yè)和社會向軟件學(xué)院提出人才需求，同時提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺與實習(xí)基地，向?qū)W生提供在行業(yè)龍頭企業(yè)就業(yè)和職業(yè)發(fā)展的機會與平臺。由此可見，在人才實踐教學(xué)培養(yǎng)方面，學(xué)校、學(xué)生、企業(yè)3者相互支持、相互補充，政府、社會、國際伙伴等[19]相互促進。

4 結(jié)語

工科教育研究推動我國人才培養(yǎng)更上一個臺階。軟件工程專業(yè)是新工科的重要組成部分，新工科理念下開展軟件實踐教學(xué)體系研究尤為迫切[20]，基于工程創(chuàng)新教育的實踐教學(xué)體系改革任重道遠(yuǎn)。后續(xù)將進一步優(yōu)化“三層遞進式”實踐教學(xué)體系，完善實踐環(huán)節(jié)評價體系，優(yōu)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，讓新工科思想滲透到專業(yè)教學(xué)的每個環(huán)節(jié)。

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（責(zé)任編輯：杜能鋼）