摘要:本文通过研究CDIO教育理念、分析详实的社会调研数据,创新性地提出了螺旋式软件人才培养模式。该模式架构了全新的核心课程体系,建立了理论、实践、工程、素质的螺旋式培养过程。在整个培养过程中各要素既相互影响,又不断地向工程型、复合型、创新型人才成长升华,螺旋式的上升状态很好地舒展和刺激了学生的创新能力、管理能力。
关键词:螺旋式软件人才培养模式;课程体系;职业素质;KPE
中图分类号:G642文献标识码:A
CDIO工程教育模式是美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院等四所大学提出的面向工程教育的教育模式。CDIO(Conceive、Design、Implement、Operate)最根本的特征是教育和产业的高度互动,因此制定软件人才培养的课程体系应坚持“来源于产业、根植于产业、服务于产业”的教育理念。在深入分析了软件产业发展趋势及人才培养规律的基础上,我们创新性地提出了螺旋式软件人才培养模式(Helical Education Model for Software Engineer,简称HEM-SE),建立理论、实践、工程、素质的全新人才培养方案。
1建设适合软件产业需求的课程体系,促进课程综合化与集成化
市场机制推动全球化的进程中,软件工程专业所需要的人才具有综合化的趋势。因此,建设软件工程人才培养的课程体系必须适应全球化社会发展,跟踪新技术,促进课程的综合化和集成化。我们创新性地提出了螺旋式软件人才培养模式,并在HEM-SE指导下,根据社会对软件工程人才的各种知识、能力和素质的基本要求及学生的学习成长规律,建设具有KPE(Knowledge/Practice/Engineering)特色的软件工程核心课程体系,以实现课程综合化和集成化的目标,如图1所示。
软件工程专业核心课程体系是提高本科生编程能力的课程体系、软件技术课程体系、外语工程应用课程体系、软件工程课程体系、职业素质教育课程体系。针对学生在实践和工程两方面的短缺,我们全新构建了课程中的实习环节,以突出实践/工程要素。该课程体系建设的思路是要跳出单门课程的框架束缚,以不同的模块组合满足教学计划的需求,可按功能类型、需求类型、学科类型等进行编制。课程体系之间由浅入深、逐渐递进形成螺旋平面的阶梯形状。课程体系之间互相衔接、互相依赖、互相融合,使学生经过五个阶段的学习后,既具备了理论基础,又有了真实的项目研发经验;既具备了软件工程人才素质,又熟悉了企业运作特点。
2提高本科生编程能力的课程体系
提高本科生编程能力的课程体系是在低年级阶段实施,编程能力是一种过程性知识,它必须通过大量的定向性较强的实训才能提高。基于CDIO理念,经分析发现学生编程能力的提高,并非哪一门课程的任务,编程能力的提高是长期的、循序渐进的过程,必须由相关系列课程的教学共同承载。为有效提高低年级学生的编程能力,我们构建了以C语言为基础的KPE课程体系,构成的课程体系及教学计划安排如表1所示。这一举措实现了学生在前三个学期完成编程训练,为后续的语言类课程和计算机理论课程的学习打下坚实的基础。
从表1可以看出,本课程体系将五门课程通盘考虑,进行资源优化整合。在教学过程中始终贯穿CDIO理念及KPE教学方法。从基本的编程语句开始,通过理论、实践、素质、实践工厂的培养,环环相扣,循序渐进,形成编程训练的生态链,将课程理论学习与编程训练有机地融合起来,五门课程联手打造的“提高本科生的编程能力”效果明显。
另一方面,我们意识到,要培养软件产业界所需的工程型人才,加强编码规范性训练是很有必要的。为此我们专门编写了《编码规范》,其内容包括:整体编码风格、函数编写风格、符号使用风格、程序编写风格和合法性检查等诸多内容。《编码规范》的实施是从第一门“C语言程序设计”课程开始循序渐进地执行该规范,直到本科教育结束,使编码规范贯穿整个本科教育体系,从而培养学生形成良好的工程师习惯。
3软件技术课程体系
软件技术的应用范围非常广泛,有各种不同的技术体系和技术路线。传统的软件工程专业课程设计更多地考虑到学生什么都应当学,因此开设的软件技术课程多而全,但因教学时间有限,使得学生学习深度不够。结果是学生学习了很多软件技术课程类语言,却只了解这些语言的基本知识和用法,无从谈起运用能力。
为了打造适合市场亟需的软件技术人才,基于CDIO理念,经过充分论证后,我们选择以Java技术体系为主的软件技术课程体系,构成的课程体系及具体的教学计划安排如表2所示。Java课程体系贯穿大一至大四整个教学过程,学生们可以由浅入深,循序渐进地学习;老师也可以对课程内容进行充分地讲解。由于每门课程都配有充分的实验课,这使得学生的理论学习得以深化、动手能力得到提高,实现了在校学习Java技术不断线。
4外语工程应用课程体系
外语(英语或日语)是软件工程师必备的技能,因此针对外语能力的培养我们将建立分层次梯度机制。首先了解软件工程的业务流程;其次是把软件工程外语课程设置为三大模块,即语言课程模块、应用课程模块、百科知识课程模块。这三个模块作为整个课程体系的有机组成部分,既有各自的独立性,又有主次关系,互相联系、互相支撑。核心是应用课程模块,语言课程和百科知识课程是为学生最终获得外语实际操作应用能力而服务的。这样,梯度和模块互动分层次达到了服务外包人才外语综合能力的培养目标。
5软件工程课程体系
多年来,一直存在这样的认识误区,学生认为学习软件就是编写程序,而对软件的工程管理、文档编写、团队开发、测试等能力的培养重视不够。究其原因,就是高校对软件工程课程的开设存在教学与实践脱节等问题。为了有效培养与国际接轨的软件工程师,使学生充分掌握从软件项目规划到软件系统提交的各个设计开发过程中所需要的技术和管理知识,在尊重教学规律和学生个性发展的原则上,我们将过去传统的软件工程课程进行结构调整和内容更新,构建了课程体系的多元化模块结构,采用分模块的方法设计软件工程KPE课程体系。
基于CDIO理念,根据软件工程课程体系的建设思路、国际化的软件开发模式和规范化的软件开发过程,我们按照以KPE为核心要素的螺旋方式在第三学期开始就逐步持续培养学生的软件工程能力,最后进入软件工程项目训练课程,让学生获得工程经验。构成的课程体系及具体的教学计划安排如表3所示。
在该课程体系建设中,我们以软件工程技术为主干线,统筹安排,全盘考虑,螺旋式循序渐进地部署了既独立又相互联系的6门课程,从而将学生的工程化能力推向新的高度,极大地提高了本科生的创新以及工程管理能力。
6素质教育课程体系
软件工程专业的素质教育是一个系统工程,HEM-SE从软件专业职业素质的内涵要求出发,不是独立设置一些理论课程,而是将职业素质融入到教育环境中培养,与理论知识融为一体。
我们在教学过程中注意点点滴滴地培养学生的职业素质,如在讲解语言设计类课程时,要着力养成学生编写程序规范的习惯,培养其吃苦耐劳、敬业的精神;在实践工厂中着力培养学生的创新能力和团队协作精神等。软件工程专业知识的教学内容中不乏人文精神内涵,教师应充分挖掘专业课本中的人文内涵,向学生充分展示软件工程专业的魅力,引领学生看到不只是印刷在书本上的理论知识,还要让学生领略更广领域里和更深程度上的软件工程科学文化,充分调动学生的专业学习热情和兴趣,培养学生对科学的执着追求精神。
7依托软件生产实验中心,全面优化课程实践体系
根据软件工程人才培养理念,只有将课堂、实验室、企业组成一个相互促进、相互引导的教学循环体系,才能实现理论指导实践、实践提升理论的良性循环。校内课程实践教学体系的建设是软件工程人才培养成败的关键,软件生产实验中心是学校和企业沟通的桥梁。我们要充分利用软件生产实验中心,把软件工程师的职业环境作为教育环境,建设循序渐进的KPE教学循环实践课程体系。因此在软件生产实验中心需要建设软件工程工厂环境、软件工程生产开发项目、岗位轮训平台、软件工程生产指导平台、生产人员资料库、评审和会议中心、配置管理系统、软件工程生产支撑系统等。
除了依托学校建设的软件生产实验中心外,我们还要争取多种形式的联合共建,进一步巩固和完善校外实习基地,建设工程资源库。遵从市场导向原则,通过实现深层次的合作,选择一些条件优越、技术实力强、能较好体现业务发展趋势的单位作为新增、拓展的校外工程资源库。通过不断完善实验室功能,使软件工程专业实验室更加符合人才培养目标的要求,提高本科生的综合实践能力。
8总结
本文论述的核心课程体系不是孤立的,而是相互关联、相互促进的,螺旋式地实现了创新型、工程型软件工程人才的培养。提高本科生编程能力的课程体系是软件技术课程体系的基础,编码能力直接决定了项目开发的效率,这就要求学生在校期间至少精通一到两门编程语言。我们在提高本科生编程能力的课程体系中选择了C语言,在软件技术课程体系中选择了Java语言,这使得每一位学生都能掌握和精通两门编程语言,同时要求学生具有自觉的规范意识和团队精神。在这两个课程体系之上,我们提出了软件工程课程体系,建立了软件工程的概念,要求学生从项目需求分析开始到安装调试完毕,都必须能清楚地理解和把握这些过程,并能胜任各种环节的具体工作。素质教育课程体系始终贯穿于软件工程专业所开设的每一门课程中,从而真正实现了创新型、工程型软件人才的培养。
注:本文是四川省高等教育教学成果奖二等奖——《探索螺旋式人才培养模式,培养实用型软件工程师》的核心支撑。
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Design of Course System Based on CDIO and HEM-SE Model
AN Jun-xiu, LI Chao, CHEN Gao-yun
(ChengDu University of Information Technology Software Engineering College, Chengdu 610225, China)
Abstract: At present, the software industry market leads to a “vicious circle” of the software talents in demand. Through a series of specific social research and CDIO educational ideal of studying , innovatively put forward a spiral software talents training mode. We frame a new core curriculum, establish a training process of theory, practice, quality and project, in which they are affected by each other and continuously growing into talents of engineer type, complex type and innovative type, so as to frame a spiral training mode, stretch and stimulate students’ ability of innovation and management.
Key words: helical education model for software engineer; course system; career quality; KPE