软件学院软件工程硕士开放式教学体系研究

摘要:本文针对我国软件学院专业教学所面临的挑战,在充分调研IEEE SWEBOK和CC2004SE知识体系的基础上,针对我国软件学院目前的实际情况重新划分软件工程知识体系,提出了软件工程硕士开放式教学体系的建设方案。围绕专业培养目标,结合学生的工程实践,引入课程组的概念,制定了一套较为完整的开放式实践教学实施计划。

关键词:工程硕士;开放式教学;课程组

中图分类号:G642文献标识码:B

1引言

软件学院软件工程硕士的培养目标是培养高层次、应用型人才,针对这个目标,其教学实施应着重体现出以下两个差异性:

(1) 软件工程学科领域和计算机学科领域间专业设置的差异性,这个差异应能够很好地体现培养应用型人才的目的;

(2) 工程硕士课程和软件学院本科课程的差异性,这个差异应能够很好地体现培养高层次人才的目的。

目前国内软件学院软件工程学科和传统的计算机科学学科在课程设置上差异还不显著,工程硕士的培养方案中甚至部分课程只是本科阶段的重复。虽然大都开始强调学生的软件项目实践,但普遍缺乏过程管理。本文在对IEEE的软件工程知识体系进行深入学习的基础上,针对软件学院软件工程硕士提出了实现开放式教学体系的教学改革方案。

2软件工程知识体系

2004版SWEBOK将整个软件工程知识体系分为11个知识领域(Knowledge Area,KA),其中前5个知识领域是按软件开发的生命期诸阶段排列的,即软件需求、软件设计、软件构造、软件测试和软件维护;后6个知识领域是软件开发中的支撑性或者辅助性的方面,可能覆盖软件开发的多个阶段,包括软件配置管理、软件工程管理、软件工程过程、软件工程工具与方法、软件质量、相关学科知识领域。这些知识领域SWEBOK并没有重新系统规定,而是直接套用已经成型的各领域知识体系,因此不可避免地存在重叠和不匹配。

在SWEBOK的基础上,IEEE与ACM又共同拟定了CCSE。其中的核心部分是软件工程教育知识(SEEK)。SEEK由十个知识领域组成,包括:计算机基础(CMP)、数学和工程学基础(FND)、职业实践(PRF)、软件建模与分析(MAA)、软件设计(DES)、软件验证(VAV)、软件演化(EVL)、软件过程(PRO)、软件质量(QUA)、软件管理(MGT)。

可以看出,SEEK和SWEBOK基本内容是相近的。总的来说,二者都是包含了软件工程核心类的知识领域、基础类或前导类的知识领域,以及其他相关领域的知识。

3高等教育教学改革研究状况

目前国内关于高等教育教学改革的论文很多,如翁敬农、刘云等在软件学院实践教学体系的内容与规划中提出了“一个目标”、“两种途径”、“三大环节”、以及“四级台阶”的具体步骤。王移芝、林艳琴提出基于“两段教学”的计算机基础课程的教学体系框架。谢芳清、闫大顺提出了以素质教育为目标的实践教学体系。王浩、胡学钢等提出计算机科学与技术专业实践教学体系的总体研究与建设。王志英以国家实验教学示范中心为例,提出实践是综合能力培养的基础,并以此构建计算机科学与技术专业实践教学体系。董玮、邱建华等以专业课“程序设计基础(C语言)”为例给出了建设实践教学体系的实践探索。然而目前还没有检索到专门研究软件学院工程硕士教学改革的论文。无论是从传统计算机科学与技术专业与软件学院软件工程专业的区别,还是本科生与研究生的区别来看,针对软件学院工程硕士的教学改革研究都是十分有必要的,同时也是迫切的。

4工程硕士的课程体系设计策略

我们以IEEE SWEBOK和CC2004SE的知识体系为主体,结合中国软件产业以及本院的具体实际情况,设计了中国科学技术大学软件学院软件工程专业的知识体系,作为我院工程硕士课程设置和教学计划实施的依据。以SEEK为基础,我们对软件工程的课程设置进行规划。整个课程设置可以分为三个层次,即导论性课程、软件工程核心课程和其他课程。如图1所示,该知识体系定义了7个知识体系子类。计算机基础和数学和工程学基础属于导论性课程、其他课程包含了职业实践、领域课程、软件工具、工程实践等四个子类。

其中计算机基础定义了软件工程作为计算学科所必需包含的计算科学基础以支持软件产品的设计与建设;数学与工程学基础提供了软件产品获得所需属性的理论和科学基础;职业实践则聚焦于软件工程师以职业行为从事软件工程实践所必需具备的知识、技能和态度;软件工程核心课程应该包含软件开发生命周期所涉及到的主要知识领域;领域课程包含了对于某个特定领域软件工程师应该接受的特定教育或经验;软件工具定义了从事软件工作所必需掌握的当前主流工具与软件产品等;工程实践则是学生使用所学到的知识从事实际开发活动,提供动手能力的重要环节。

对于工程硕士来说,大部分同学经过计算机本科专业的学习,已经具备了初步的计算机基础以及数学与工程学基础,因此目前其课程体系建设如图2所示,重点是完成软件工程核心课程教学,并结合IT界的最新技术趋势设计相关领域课程。教学改革的核心是如何设计软件工程的核心课程,并指导学生熟练掌握相应的软件工具,强化他们的实践动手能力。

5工程硕士开放式教学体系建设

对于如何设计软件工程的核心课程,我们的主要思路是打破原先各子知识体系间的界线,围绕专业培养目标,结合学生的工程实践,引入课程组的概念,实现一个完整的开放式教学体系。如图3所示,整个开放式学习体系包含三个部分:

(1) 设计课程组:在理论环节采用课程组的概念,集中讲授较高层次的、符合硕士生水平的软件工程的某些重要环节;

(2) 开设实践教学环节:在实践教学中采用做中学(Learning by Doing或LBD)理念,由指导教师讲述软件工具的具体操作过程,同学实际动手学习;

(3) 强化工程实践:在工程实践中由学生自主选题,并将LBD中讲述的工具在项目整个生命周期中贯穿使用。

5.1设计 课程组

目前我院开设的高级软件工程和本科的软件工程课程内容并没有太大差别,对于软件工程的各个环节面面俱到,但又都比较浅显,对于工程硕士的培养显然是不合适的。因此我们设计了软件工程课程组的理念,初步设计了以下课程:

(1)“软件开发管理”(Managing Software Development)

(2)“软件系统架构”(Architectures for Software Systems)

第一门课程主要针对以后立志从事软件工程管理方向的同学,课程针对IT项目集中阐述如何实现风险、资金、工期等各方面的管理;第二门课程主要针对以后立志从事软件高级开发方向的同学,课程主要讲述复杂软件系统架构层上的设计,介绍目前通用的软件系统结构、设计技术以及实现这些结构的模型、表述方法等。这两门课程对于软件工程硕士应该至少必修一门。除了这两门课程,其他软件工程类的课程包括了设计模式、软件测试、语言类课程如J2EE、.NET等等,学生可根据自己的实际情况进行选修。

5.2开设实践教学

针对该课程组,我们开设了实践教学环节,采用做中学理念,由指导教师(可以由助教担任)根据事先确定的主题,选用具体工具讲述如何使用该工具完成项目开发的某具体环节,工具涵盖了项目管理、架构设计文档化以及测试等软件项目开发的主要方面。

对于软件工具的选择,有两种思路。一种方法是对软件工程的不同环节分别选择不同工具,例如项目管理选Project、开发文档化选Rational、测试再选别的工具这样来做,但结构分散,不利于整体化考虑。另一种是采用套件,完成项目开发全程的所有操作,目前我们选择了两种套件,一是微软的VSTS,该套件和微软的Visual Studio开发平台绑定,适合学习.net开发框架的同学;另一种是IBM的RSA,该套件和Eclipse开发平台绑定,适合选择开源J2EE开发框架的同学。

5.3强化工程实践

大多数的软件学院目前都开设了专门的工程实践环节,但实际的效果并不尽如人意。因此我们将工程实践环节也纳入到开放式学习体系中,以前面所说的理论以及实践教学环节来指导学生更好地高质量完成整个工程实践。

从教学方法上,工程实践应尽可能地贴近现实项目,除了常见的软件工程文档,我们还要求学生提交过程管理类文档(软件开发合同、会议记录、工作日程记录、合同执行报告:财务报告和开发过程报告、个人总结、小组总结等)。

从技术上,学生可以自由选题,也可参考工程实践题库中的选题。选题涉及所有领域课程包含的内容。要求学生必须采用实践教学环节中介绍的工具全程介入项目开发的各个阶段。学院设立专门的工程实践网站提供学生选题及交流,以及指导教师的监督。

从教学形式上,则注重如何实现应用型软件人才的核心能力分析与培养,要求学生运用职业实践子知识体系中的相应内容,锻炼学生的口头表达能力、书面表达能力等。通过学生的开题演讲、采用各种工具完成相应的项目文档、结题答辩等环节来实现学生职业素质的培养。

从实践效果评价上,我们制定了一系列的成绩考核方法、管理考核信息、分析考核结果、评价教学质量等措施,实现完整的考核体系。

6结论

软件工程专业学生的培养,在学科教育与培养面向市场需求的人才方面有着事实上的矛盾。软件学院现有的实践教学体系存在着专业课程设置定位不准确、课程实验师资不足、实验教学内容质量不高、实验指导和管理落后等问题。根据软件工程专业教学所面临的挑战,在充分调研IEEE SWEBOK和CC2004SE知识体系的基础上,针对软件学院的工程硕士,我们提出了软件工程硕士开放式教学体系的建设,围绕专业培养目标,结合学生的工程实践,引入课程组的概念,制定了一套较为完整的开放式实践教学实施计划。

参考文献 :

[1] Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Software Engineering [EB/OL]. [2004-08-25]. http://sites.computer.org/ccse/SE2004Volume.pdf.

[2] 翁敬农,刘云. 北航软件学院本科生实践教学体系的研究与实践[J]. 计算机教育,2007(11).

[3] 王移芝,林艳琴.“计算机基础课程”实践教学体系的研究与实践[J]. 实践教学,2008(8).

[4] 谢芳清,闫大顺. 计算机工程专业实践教学体系的研究[J]. 中国科技信息,2008(9).

[5] 王浩,胡学钢,侯整风,等. 计算机科学与技术专业实践教学体系的研究与建设[J]. 计算机教育,2007(11).

[6] 王志英. 计算机科学与技术专业实践教学体系研究[J]. 计算机教育,2008(3).

[7] 董玮,邱建华,杨英鹏,等. 培养应用型软件人才的实践教学体系的研究与实践[J]. 计算机教育,2008(10).

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