新工科背景下软件工程专业实践教学体系构建研究

曹阳　栾晶

关键词：新工科；产教融合；软件工程；实践教学

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）12-0130-03

1 引言

为了应对新一轮产业变革和科技革命带来的新挑战，教育部以“培养引领未来技术与产业发展的卓越工程科技人才”为目标，提出了“新工科”理念，为促进国家产业升级、增强国际竞争力提供智力支持和人才保障[1-2]。

人工智能、大数据等新一代信息技术是探索新工科建设的切入点，而软件是信息技术的承载体。软件人才实践能力和创新能力的培养已成为新工科建设对软件工程专业人才培养的必然要求。因此，如何科学构建软件工程专业的实践教学体系，成为促进新工科专业建设、提高人才培养质量、满足行业人才需求的关键问题。

产教融合是新工科建设的主要内涵，深度产教融合是新工科专业建设发展的未来趋势[3]。为了落实新工科教育理念在软件人才培养过程中的引导作用，培养符合产业升级需求的工程人才，迫切需要高校把握软件产业的发展趋势，通过深度产教融合，重构软件工程专业实践教学体系，从而在顶层设计上实现专业实践教学的创新。

2 软件工程专业实践教学存在的问题

“新工科”具有新理念、新模式、新技术三个特征[4]。新理念指“大工程观”，强调人才培养的跨行业性及跨领域性，注重知识的转化能力、应用能力和实践能力[5]；新模式强调以工程教育范式OBE理念为导向，突出学生自主构建式学习，实现新型的教育教学模式，塑造学生综合素质[6]；新技术强调以产教融合为主要途径，培养适应产业需求、掌握前沿技术、胜任行业信息化建设的人才[7]。然而在新工科建设背景下，传统的软件工程专业实践教学还存在着不少问题。

2.1 实践教学设计缺少从“大工程观”角度统一规划

新工科建设需要培养学生具有大系统、大软件、大应用的工程认知、实践能力和创新能力。但在传统的实践教学体系中，仍然多采用实践为理论服务的设计思路。实践环节依附于理论课设置，仅仅突出理论知识结构的完整性和科学性，较少从工程应用的角度进行独立设计，导致教学内容中存在重复、冲突、不连贯等问题，难以培养学生的工程意识和解决复杂工程问题的能力。

2.2 实践教学目标缺少对学生综合素质的塑造

新工科建设要求做到培养学生职业道德、专业能力、创新意识等紧密结合的综合素养，造就创新型、复合型卓越工程技术人才[8]。传统的实践教学往往只专注于对软件设计、开发、实现、测试、维护等专业技能的训练，缺少把理想信念、劳动意识等人文素质作为培养目标融入实践过程。因此，传统实践教学的培养目标和知识结构无法适应新工科建设要求，难以培养德才兼备的综合型人才。

2.3 实践教学内容缺少校企共研的综合性项目

新工科建设提出要积极整合校内外资源，既要创新校内人才培养模式，也要汇聚产业界资源，搭建产教融合协同育人的实践平台。然而传统的软件实践教学主要依靠校内功能较为单一的实验室和少量校企合作平台作为支撑条件，使得实践活动内容往往只能实现某一专项技术的训练，缺少真实的开发环境、开发项目，难以为学生从事综合性、创新性的项目实训提供资源保障。

2.4 实践教学方法缺少学生自主探究式学习

新工科建设要求以学生为中心开展自主探究式学习，培养学生自主学习能力和终身学习意识，实现从学校转变到企业后学习模式的衔接与延伸。传统的实践教学方法多采用教师讲解任务和指导答疑，学生按照既定步骤完成任务，提交实验报告或项目成果。这种教学方式会造成实践过程的激励性和创新性不足，导致学生缺少学习动力和探索空间，难以激发学生的学习热情和自学意识。

3 软件工程专业实践教学体系构建

新工科建设要求实践教学改革能够充分体现工程教育的实践性、工程性、综合性及创新性等特点，把专业教育和素质培养紧密结合起来。通过深度产教融合，校企双方以能力产出导向教育为理念，以培养产业岗位能力为本位，重构实践教学的培养目标、知识结构、课程模块、教学模式和支撑条件，设计了“三维度、四层次”的实践教学体系，如图1所示。

产教融合构建的软件工程专业实践教学体系包含专业技能与创新能力培养、综合素质培养、培养支撑条件三个维度，具有三个典型特征：一是符合大工程观的理念，定义了逐层递进的四个实践教学层次，包括程序设计基础、系统分析设计、工程应用开发和科技创新创业，明确了各层次的能力培养目标及课程模块设计。二是重视综合素质的培养，包括系统思维、工程观念、互联网思维、团队协作、交叉融合和自构建学习等。三是突出了实践教学支撑条件的构建措施，包括产学研平台、智慧化教學、过程性评价和教学软环境等四个方面。

3.1 程序设计基础层

程序设计基础层培养学生的程序设计思维和编程应用能力。学生以个体实践的形式树立编程解决问题的意识，夯实对专业知识点的储备。教学内容包括前端设计语言、数据结构、高级程序语言和算法实践等。在教学形式上，通过引入万维网络考试系统等编程训练平台引导学生进行自构建学习。

3.2 系统分析设计层

系统分析设计层培养学生的软件系统分析和设计能力。学生以个体或项目团队协作的形式完成对小型软件系统的分析和设计。教学内容包括操作系统、硬件基础、数据库系统、软件设计等，由企业提供教学项目案例支撑。在教学形式上，采用项目驱动的教学方法，强化对系统思维、技术工具、业务知识、团队协作等素质的训练。

3.3 工程应用开发层

工程应用开发层培养学生的工程观念、应用能力和职业素养。学生以真实项目团队的形式开展面向复杂工程问题的“真题、真景、真做”式综合性训练。教学内容包括校内综合项目训练、工程项目训练以及在企业实施的实习、毕业设计等。在教学形式上，采用真实的企业生产流程、真实的开发项目、真实的职业压力构建“3真”教学模式，引导学生在综合所学知识创建解决方案的过程中，重新建构与完善自身知识体系，提高解决复杂工程问题的能力。

3.4 科技创新创业层

科技创新创业层培养学生的科技创新与创业能力。通过与企业紧密合作，采用第一课堂与第二课堂相结合的方式，构建专创深度融合的课程体系。依托大学生创新创业训练项目、专业学科竞赛、校企协同育人实践基地、产业学院等载体，构筑多元化的创新创业教育体系，实现对学生的全覆盖。在教学形式上，实施以学生为主体、教师为引导的项目化教学模式，着重培养学生的创新意识与创造能力。

遵循上述体系结构，依据适当增加学习难度、拓展知识广度、提升课程深度的原则，优化具体教学环节的培养目标、教学内容、教学模式、评价方式等，更好地实现新工科建设过程中软件人才的培养。

4 软件工程专业实践能力培养举措

4.1 校企联合建设新工科人才培养实践创新平台

首先，整合校内专业实践资源，加强在线实践教学平台建设。通过引进基于Web的在线编程判题、网络在线考试系统，为学生提供C、Java、Python、HTML、JavaScript等编程语言训练环境，建立方便快捷的自主学习、自主探究的学习途径。

其次，注重学科发展和产业前沿相融合。依托现有的江苏省计算机实验教学示范中心，从企业引进华为云实训、中软宅客学院等项目训战平台，建设Web软件开发、智能信息处理、大数据应用等方向的专业实验室和创新工作室，提供培养工程应用能力的实践条件。

最后，以信息产业人才需求为导向，与中软国际、东软集团、三星电子、亚信科技等知名IT企业建立产教协同育人合作关系。通过校外实习基地建设、教育部产学合作协同育人项目等形式，强化企业实训和顶岗实习环节，提升学生的职业岗位胜任能力。

4.2 推广实施基于智慧化教学工具的实践教学方法

新工科建设要求强化现代信息技术与教育教学过程的深度融合，引导学生利用网络资源开展自主探究式学习，增强师生互动。通过与企业联合开发线上教学资源包，建设实践教学环节的线上课程，引入超星学习通、爱课程慕课堂等智慧化教学工具，开展基于MOOC、SPOC 的混合式实践教学，构建了课前导学、课中研学、课后练学“三段对接”的教学过程，充分发挥信息技术在线上学习及实体课堂教学中的优势。

课前，教师把实践内容、演示视频、代码资源、参考材料等发布到在线课程平台，并进行精心的编排设计。学生在线上进行自主学习、讨论交流，教师通过智慧化教学工具进行学情研判和在线答疑。课中，根据获取到的线上学习阶段中的问题，引导学生进行协作学习，集中解决重难点，通过线下实践强化对知识的应用。课后，教师对学生提交的成果物进行评价，为学生优化实践成果提供反馈建议。在实践教学过程中，在线课程平台及智慧化教学工具能够采集、记录各类教学数据，从而对教学过程及学生学习效果进行个性化分析，实现教学相长。

4.3 建立产出导向的考核与评价机制

根据专业人才培养方案中制定的毕业要求梳理出各实践教学环节对毕业要求的支撑关系，作为考核评价的产出目标。通过对毕业要求进行细化，以产出为导向对不同的实践环节实施多元化、过程化的评价机制。

评价的多元化体现在评价数据与评价方式上。评价数据来自学生的线上学习和实体课堂，例如在线学习时间、阶段性输出、交付的软件、文档资料等。评价方式由自我评价、同伴评价、教师评价构成；对于企业协同育人环节，需要增加企业导师评价。评价的过程化主要体现为在实践教学过程中定义多个里程碑节点进行阶段性评价，促进学生在项目实施过程中端正学习态度、优化工作思路、发现技术不足、制定改进方案。

这种多元化、过程化的评价方式能够更加全面、综合的评价学生的应用实践能力，提高评价的可信度，促使学生进行自我总结与改进提升。

4.4 打造“案例引导、课堂翻转、素质为要”的课堂软环境

通过引入合作企业的生产案例，组织学生进行项目研讨，构建“自主學习、协作学习”的课堂新模式。课堂软环境由课堂文化、教学模式、教学内容构成，旨在解决教学中“怎么教”“怎么学”“学什么”三个核心问题，培养学生的综合素质，如图2所示。

这种课堂教学模式使学生成为课堂的中心。课堂上师生互动，培养学生独立思考、自由表达。课堂教学内容使学生不仅学到了专业知识，还显著提高了个人的学习能力、个性特征等综合素质。课堂文化氛围使学生变得坦荡、热诚和自信。

5 结束语

软件工程专业是新工科建设的重要组成部分，基于新工科理念进行软件实践教学体系改革尤为迫切。经过几年的不断探索，以大系统和大工程观理念为指导，系统化设计了软件工程专业实践教学体系，构建了分层递进的培养路径。

产教融合构建的多维度、多层次、模块化的实践教学新体系兼顾学生专业能力和综合素质的培养，能够有效提高学生工程实践能力和创新意识，适应新工科专业改革的要求。今后，将继续深化产教融合，进一步优化实践教学体系，不断探索培养实践能力强、综合素质高的软件人才新模式，从而更好地满足新信息技术产业的人才需求。