基于工程教育专业认证的软件工程专业实验课程群改革探索与实践

巫湘林，陈醒基，曾霖，黄华升

(贺州学院人工智能学院，广西 贺州 542899)

0 引言

工程教育专业认证标准主要包括学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程、学校支持等多个方面[1]，是高等教育本科工程类专业开展的一种合格评价。工程教育专业认证为推动高校专业建设，提高人才培养质量指明了新的方向，也是工程教育改革的必然要求。通过工程教育专业认证可以促进本专业持续改进，增强专业的社会影响力[2-3]。以云计算、大数据、物联网、人工智能等为代表的信息技术兴起，快速推进产业转型升级，对软件工程人才的知识结构与解决实际工程问题能力的要求也逐渐提高[4]，培养创新型、实践型人才已成为地方本科院校的核心任务。软件工程专业属于计算机类专业，其中的实验课程群是软件工程专业学生需要掌握的核心课程，为将来解决实际复杂工程问题打下坚实基础。在此环境下，软件工程专业的实验课程群的改革被提升到了一个重要的位置。

1 工程教育存在的问题

随着我国正式成为工程教育“华盛顿协议”第18个成员国后，标志着我国工程教育真正融入世界工程教育[5-6]。但也应当看到，我国高等工程教育在各高校纷纷推行，工程教育在卓越人才培养方面仍然表现出一些问题：

1）一是理念不适应。在倡导工程教育专业认证后，教师依然采用传统的方法培养人才，导致工程教育理念与社会人才需求不适应。以学生为中心、成果导向、持续改进的工程教育专业认证理念没有贯彻执行，学生的个性化学习与终身学习理念没有融入人才培养过程，这些情况将导致学生缺乏自主学习与自主构建知识体系的能力。

2）培养模式不适应。信息技术的迅猛发展，带来了一系列的颠覆性技术，这些技术使用促进了学习方法、学习场地、学习模式的改变[7]。由此带来了教学方法与模式，教师的需求与要求等的不适应。

3）实验平台不完善。项目驱动、案例引导与翻转课堂等面向工程的教学方法引入到课堂时，符合软件工程专业大学生个性化特点学习的实验平台与教学资源的缺失，成为实施新的教学方法主要阻碍因素。

4）缺少有效正确的人才培养评价机制，人才培养目标要求与反馈不匹配，无法达成持续改进的目标。

2 基于工程教育专业认证的实验课程群改革与实践

针对基于工程教育的创新型、卓越软件工程人才培养目标,根据计算机实验课程的自身特点，分析当前软件工程专业实验教学情况，改变以往传统的教学模式，坚持以“学生为中心”的理念，培养学生自主学习与动手能力。工程教育认证毕业要求标准与软件工程实验课程群对标，如图1所示。对标工程教育专业认证标准的毕业要求，统筹规划各类实验课程，从教学影响因素、教学思路、教学方法等多方面进行研究，提出一套切实可行的改革方案。

图1 工程教育专业认证标准的毕业要求与实验课程群对标

2.1 实验课程群分析

当前软件工程专业实验课程群教学主要分为3个阶段。

第1阶段，在大一学习过程中，以C语言为基本实验课程，使学生对编程有基本的认识，掌握结构化编程思想以及程序设计原理。同时包括电路分析、计算机辅助设计等实验课程，使学生掌握以编程为主要的实验课程后，还兼顾相关计算机其他实验课程，扩展对软件工程专业的理解。

第2阶段，在大二与大三的学习过程中，实验课程主要有C++语言、Java语言、数据库、算法设计等课程。这些课程以培养学生基础应用能力，在掌握C语言知识后，不断加深理论知识的理解以及强化学生的综合实践能力。

第3阶段，在大三与大四的学习过程中，实验课程主要包括Web 开发课程、小型/大型信息系统实训等为主的实践课程，最后进行毕业设计的学习过程。通过这些实验与实践项目，在加强对软件工程专业相关知识理解的基础上，学生具备了初步的软件开发能力。

2.2 改革线路

针对地方高校软件工程人才培养存在教学理念和实验教学模式不适应、教学平台缺失、教学评价不科学等问题，根据以上实验课程群教学主要经历3个阶段，以工程教育专业认证为指导，从校企协同、课程思政、教师队伍、实验课程、实验室与实验平台、持续改进六个方面共同推动实验课程群改革，形成实验教学质量持续改进方案。

1）校企协同与工程教育专业认证相融合，完善实验课程群体系。本项目依托甲骨文OAEC 人才产业基地贺州学院中心、华为ICT学院、广州粤嵌科技有限公司与贺州学院共建的众创空间等平台，引入工程教育专业认证理念，探索校企协同与工程教育专业认证的契合点。共同制定实验课程群的课程目标、教学内容、教学资源、教学方法、考核与成绩评定方式、课程评价等内容。通过引入企业技术与产品丰富实验课程，将主流的计算机技术引入课堂，保证课程内容与时俱进，优化实验课程内容与结构。校企协同育人建设团队实施实验课程群的工程教育专业认证，根据行业、企业的实际需求与软件工程人才培养实际情况反馈，对实验课程进行综合评估与持续改进，不断优化实验课程群。

2）注重实验课程思政教育，逐步形成协同效应。当前信息技术推动下，培养软件工程专业学生解决复杂工程问题的能力已成为教育核心，但同时需要加强学生德育素质的建设。在实验课程实施思政教育，引导大学生树立正确的科学价值观。实验课程从课程引入、前测、学习目标、参与式学习过程、后测、总结、教学反思等多个方面设置思政内容。实验课程主要注重以下四个方面：①工匠精神。软件工程专业学生具备缜密的思考能力与逻辑思维能力，确保编写的程序更加精巧与安全。因程序设计的失误，导致运行结果相差巨大，可能带来严重的经济损失。因此培养学生对程序设计的科学性，倡导持之以恒，精益求精，使编写的程序可以安全与高效地解决实际工程问题。②创新精神。软件工程专业学生要求具备较强的软件项目的系统分析、设计、开发与测试能力，能够按照工程化的原则和方法从事软件项目开发和管理。因此需要学生面对问题时，不言放弃，敢于挑战，善于分析问题，能够擅长使用新技术与新方法解决问题。③职业操守。要求学生正确使用掌握的计算机信息技术。在互联网迅猛发展的今天，加速了信息技术与各行各业的联系。信息技术作为一把利剑，学生只有坚守职业道德准则和行为规范才能发挥到最大优势。④爱国情怀。持续学习软件工程理论知识，掌握面向过程与面向对象编程，努力提升个人品质，为实现国家信息化产业发展开发各类计算机系统而服务，注重信息安全与产品自主可控。

3）壮大教师队伍，高质量实施实验课程群改革。工程教育专业认证要求软件工程专业学生具备解决实际工程问题的能力，必然要求老师要有过硬的专业知识和工程能力。地方本科院校处于经济欠发达地区，人才引进不具备优势与吸引力；其次当前高校从事软件工程专业的多数教师缺乏完整的软件项目开发经验，主要从事理论研究工作，对软件开发过程中的任务分解以及遇到的各种问题无法深入探究分析。这些将导致教师数量不够与专业能力不足，特别缺乏双师型教师，无法满足工程教育专业认证要求下的教学目标和培养高质量专业人才要求。在学校增加教师引进力度的同时，建设虚拟教师团队。这些教师由校企合作企业派驻的工程师组成，进行线上课程教学，以此达到快速提升教师数量又能满足教师具有较强工程能力的目标。通过校企教师结对形式，共同实施实验课程教学，在提高教学水平的同时，促进校企教师共同发展，提升实验课程的水平与质量，共同推进实验课程改革的实施。

4）基于工程教育专业认证标准，健全实验课程群体系。坚持问题导向与成果导向，以理论课程为指引，实施实验课程改革。将各门实验课程按实验课程群学习体系进行规划，统筹形成梯度上升的实验课程任务与实验教学目标。实验课程统一教学大纲模板，增加实验课程目标与软件工程专业毕业要求指标点的对应关系表；实验教学内容、所支撑的课程目标、对毕业要求指标点的贡献表；各课程目标在期末考查成绩和平时成绩中所占比例表。在实验课程教学过程中，大一因刚刚接触计算机，缺乏计算机编程思维，实验课程教学过程中主要采取案例驱动教学方式，通过各种程序案例引导学生动手编写程序。学生先掌握各个章节的理论知识点，然后进行实验验证，逐步让学生理解计算机编程思维。该阶段主要培养学生对编程语言的兴趣，同时学习一些计算机应用与电路知识，为后面理解与学习高级编程语言打下坚实基础。大二与大三上学期学生开始学习C++与Java 等面向对象编程语言，此时掌握了计算机的基本语法使用规则。在实验教学过程中，主要采用引导式与翻转课堂相结合的方式，注重加大实验的题量，不同的学生根据个人情况调整实验数量比例。同时结合数据库开发小型系统，引导学生以小组形式完成综合实验，培养学生的团队协作能力。大三下学期与大四学习阶段，将产业需要解决的软件工程与跨多学科的计算机问题，以教师或企业为首的项目带到实验课堂，结合大三大四实验课程具体情况，课程采用探究式和协作式教学方法，形成以问题导向为目标的实验课程，以创新实验形式发布。同时将实验课程与学生自主科研项目、教师科研项目（纵向科研项目与横向科研项目）、学科竞赛（蓝桥杯、广西计算机应用大赛、全国软件杯、广西大学生程序设计大赛、挑战杯、“互联网+”大学生创新创业大赛等）、论文发表、专利与软件著作权申报等有机融合，相互推动，相互促进，使学生的工程知识、问题分析、设计和开发解决方案、个人和团队、沟通等多方面得到有力提升。

5）加强实验室软硬件的利用与新技术的使用，提升实验课程群硬件条件。实验室是为软件工程专业学生开展实验教学活动的重要场地，同时也是培养学生创新能力、实践能力、综合能力的重要场地。实验室要坚持以前沿，流行的技术为方向，为最新技术提供实验设备；为学生软件系统项目开发与学习提供服务器平台，虚拟机部署、容器使用、数据库安装、系统测试等环境。实验课程提供丰富的实践工程案例，包括Web 开发、小型与大型信息系统开发、工程项目开发与管理等各类实战课程案例，提高学生企业级软件开发意识。通过新技术实践学习解决项目开发过程中遇到的各类问题。坚持实验室开放模式，为科学研究与项目训练提供灵活性场地，在巩固学生基础知识的同时，促进学生个性化、主动化、研究化的学习，为培养卓越工程人才奠定基础。

6）完善持续改进机制，形成实验课程群质量保障体系。让工程教育回归工程，建立符合工程教育特点的评价体系。在实施实验课教学过程中，保证教学活动按照人才培养方案执行，将工程教育专业认证下学生毕业要求达成度作为教学活动的最终目标。通过社会、行业与企业反馈毕业学生的能力作为实验课程持续改进的方向，不断完善地方院校的软件工程实验教学质量保障体系。建设实验教学过程质量监控机制，对培养软件工程人才质量进行持续性的跟踪，通过学生课堂表现与考试情况，企业与学校联合对实验课程群的教学大纲、教学目标、教学内容、考核方式等进行评价，梳理存在的问题，分析原因，提出整改措施，不断优化实验课程体系，持续提升教学质量。

软件工程的实验课程群改革以工程教育专业认证为基础，通过校企协同、思政教育、教师队伍建设、实验课程群体系构建、实验室与实验平台建设、持续改进机制六大方面共同推进实验课程改革与方案实施，如图2所示。通过工程教育专业认证的实施，可以让教师打破思政教育和专业教育难以融会贯通的困境,同时促进教师对工程教育专业认证的理解。对标工程教育专业认证要求，加强实验室与实验平台建设。通过校企协同育人平台，不断壮大教师队伍，持续优化实验课程。通过实验课程群建设，服务于人才培养，为社会与企业提供卓越人才。社会与企业的现实人才要求以及用人反馈，通过企业与学校共同调整人才培养方案，形成持续优化的实验课程群体系。

图2 实验课程群改革路线图

3 结论

针对地方本科院校软件工程专业实验课程的基本情况，依据工程教育专业认证的标准，充分运用校企协同、思政教育的优势，优化实验教学平台与实验室管理模式，以贺州学院软件工程专业大学生为实施范围，以实验课程群的改革为目标，形成以学生为中心的实验课程群教学体系。将在学科竞赛、服务社会、科学研究等活动中提升质量，着力为社会提供急需的高质量、创新型、应用型的卓越软件工程人才。