工程教育认证下的《软件工程》课程教学改革.pdf

/长春工程学院学报(社会科学版)年 第 卷 第 期.(.)./:./.工程教育认证下的软件工程课程教学改革收稿日期:基金项目:吉林省教育科学“十四五”规划 年度课题“基于工程教育认证的软件工程课程教学研究与实践”(项目编号:)作者简介:聂振海()男(汉)吉林长春硕士讲师主要研究机器学习聂振海李 波王丽平(长春工程学院 计算机技术与工程学院长春)摘 要:工程教育认证是确保工程专业毕业生具备必要的知识和技能而进行的认证过程 工程教育认证机构所设定的标准包括课程内容、教学质量和考核评价等 软件工程是数据科学专业的一门基础课教学改革包括重塑课程目标、优化教学模式和更改考核方式持续改进以满足工程教育认证的要求关键词:工程教育认证软件工程教学改革考核评价中图分类号:文献标识码:文章编号:()年 月我国加入华盛顿协议国内各高校积极参与工程教育认证 以产出为导向以持续改进为目标切实提高教学质量不断提升人才培养水平()学习目标预先设定教育计划旨在帮助学生实现这些目标 工程教育认证标准由专业工程协会制定通常包括教学质量、教学设施、师资力量、学生成果等方面的要求由专家审查和评估工程教育课程及专业的水平获得认证意味着工程教育课程及专业达到了行业认可可以向学生和雇主提供保证 工程教育认证的理念以学生为中心强调学生实践能力的培养而非单纯的考试成绩通过完成课程实验学生获得实践经验更好地理解和掌握软件工程的知识和技能 教学模式的创新可以有效提升教学质量本文以长春工程学院数据科学专业的软件工程课程教学改革为依托针对工程教育认证的有关要求开展以成果为导向的教学实践 对教学模式和实施过程进行探索夯实学生的实践能力和创新思维培养符合 行业需要的合格人才一、重塑软件工程课程目标软件工程是一门指导计算机软件开发和维护的工程学科是数据科学专业的核心课程在人才培养体系中有着重要地位 教学内容包括可行性分析、需求分析、系统设计、实现和维护、软件项目管理等教学目标是使学生了解软件工程的基本概念、工作原理及软件开发方法指导学生在后续软件开发过程中遵循软件工程方法论提高软件开发效率减少系统冗余降低维护成本 根据人才培养方案课程目标对毕业要求指标点起支撑作用从知识、能力和职业素养等方面重新制定课程目标 课程目标、毕业要求指标点、教学内容的支撑关系见表 二、工程教学认证下的软件工程课程教学改革措施(一)传统课程教学存在的问题.忽视学生个体差异传统软件工程授课模式中教师按照授课计划和教学大纲来讲课而不是根据每个学生的实际情况来制定教学计划 软件工程是一门复杂的学科需要学生具备一定的数学、计算机和工程知识不同学生的背景和理解能力不尽相同教师采用同一种教学方法使一些基础薄弱的学生感到知识理解困难影响学习积极性对于有一定编程基础的学生则会感到课程内容缺乏挑战性.实践及项目管理教学薄弱软件工程是一门高度实践性的课程学生需要大量的实践经验才能真正掌握所学的知识 传统课程教学缺乏高质量的实验项目学生无法获得有价值的实践经验 软件工程也是一个需要高度协作和项目管理的学科传统课程教学只关注学生代码表 课程目标、毕业要求、教学内容的支撑关系课程目标毕业要求指标点主要教学内容目标:能够将高等数理基础、工程技术基础、社会科学基础和软件工程知识用于解决软件工程及应用领域的复杂工程问题.掌握计算机软件理论知识能为复杂软件工程问题的解决设计合适的软件模型软件工程学概述可行性研究目标:能够针对软件工程领域中复杂工程问题设计解决方案开发满足特定需求的软件系统并能够在设计环节中体现创新意识考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素.能在法律、安全、环境等外部约束条件下确定软件设计任务进行合理的需求分析需求 分 析 概 要 设 计 详 细设计目标:较强的团队意识和协作精神能够在软件工程及相关交叉学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色并具有应对突发事件的能力.在系统开发过程中明确角色承担责任具备独立负责部分模块开发的能力编码和测试软件维护目标:理解并掌握软件工程项目管理原理与经济决策方法并在软件工程及应用领域的交叉学科环境中应用.掌握技术经济分析、经济效益及社会效益分析能力和一定的经济管理知识了解相关的地域文化、商务环境和法律法规软件项目管理的编写和调试缺乏对项目管理的讲解和实践导致学生毕业后对软件项目管理工作难以胜任.缺少实时反馈及课程考试评价方式单一传统课程教学缺少实时的反馈机制学生要等到期末考试才能获得教师的评估和反馈导致学生在学习过程中遇到困难无法及时调整学习方法 单一的考试机制不能真实评价学生的学习成果:软件开发中需求分析以数据流图的结构化方法进行功能分解灵活运用 进行系统设计实现代码基于详细设计开展通过自动化测试工具完成集成测试完善性维护迭代出下一系统版本.课堂教学缺乏互动性传统软件工程课程教学由教师主导按照固定的内容讲授属于单向输出的教学模式 缺乏学生与教师之间的互动和交流学生只是被动地接受知识难以主动思考和提出观点见解无法深入理解和掌握知识课堂教学互动性不足导致学生失去学习兴趣和动力.授课内容重视记忆而非理解软件工程课程不仅需要学生掌握软件技术和管理还需要学生理解软件开发过程中的方法学记忆是学习软件工程的一部分但不是唯一的焦点强调理解能帮助学生更好地掌握软件工程的基本概念并将它们灵活运用于项目实践中 理解是学习软件工程的关键通过理解软件开发和维护的原理学生可以对软件工程理论融会贯通(二)优化教学模式.设计实施混合式教学模式借鉴国内外高校数据科学专业的人才培养方案以工程教育认证为指导工程教育认证的核心是解决复杂工程能力在教学方式上采用线上线下混合的教学模式 首先将以授课为主的教学模式转换成在线学习和面对面学习相结合的教学模式包括自主学习、慕课课程、小组讨论、探究性学习、面对面指导等活动其次针对课程中的抽象知识和理论晦涩难懂的问题引导学生在课前自主预习课程内容在课堂与教师和同学深入研讨在课后通过在线练习以强化巩固理解最后混合式教学提供灵活的学习模式学生根据自身进度和需求合理安排学习时间能深入理解课程内容和掌握现代软件工程的实践技能.积极推进以学生为本的教学方法改革在教学实施过程中将传统的教师为主体转变为学生为主体 首先依据费曼理论学习是一个自我解释过程通过对新知识的归纳和概括来理解和记忆 鼓励学生不断尝试解释知识点而不只是记忆它这样才能真正理解并掌握知识其次强化学生的自主学习能力引导学生自主学习和独立思考鼓励学生参加学术讨论和大创竞赛提高学生的学习热情和积极性教师为学生提供优质的学习资源 聂振海等:工程教育认证下的软件工程课程教学改革和学术指导帮助学生更好地掌握软件工程知识和技能最后学习是一种互动过程引导学生多和他人交流、讨论和解释知识点从基础到复杂、从具体到抽象、渐进式学习可以让学习更有效更具有理解性 鼓励学生团队合作软件工程是一项复杂的工程项目需要多人协同合作完成教师组织学生进行小组合作让学生在团队合作中体验软件工程的协同开发过程并通过团队协作来提高个人的实践能力和软件工程素养.扎实开展校企合作教学引入校企合作模式在学校与企业之间建立合作关系共同开发和提供课程教学 首先校企合作让学生在真实的软件项目中参与开发了解软件工程的各个阶段和实践技术增强实践能力和工程素养 学生和企业工程师一起合作了解他们的实践经验和技术水平提高学习效果和职业竞争力其次校企合作提高教师的教学水平和教学质量 通过和企业合作教师了解实际的软件工程实践及时更新课程内容和教学方法提高课程的实用性和针对性为学生的职业发展打下坚实的基础再次校企合作促进学校和企业之间的交流与合作增强学校的社会影响力和知名度 学校通过与企业合作提高校企之间的互动和联系为学校的发展和建设提供有力的支持最后校企合作有助于学生更早地适应就业市场的需求帮助企业更好地招聘专业人才同时也帮助学校更好地培养学生三、制定多维度的课程考核机制及评价标准(一)改革平时成绩考核工程教育认证以考核学生能力培养目标的达成为主要目的以检查学生对各知识点的掌握情况和应用能力为重点内容软件工程课程考核由平时成绩考核和期末成绩考核两部分组成平时成绩考核由作业和实验构成 作业依据课程目标及知识点和能力点的要求在教材或参考资料中选取题型包括概念题、思考题、计算题和设计题等 通过作业练习强化学生对理论知识的理解提高学生软件设计和管理方面的能力 作业内容覆盖课程目标、每次作业考核内容都要有针对性主要考核学生对课程目标知识点的理解和掌握程度 最终的作业成绩为平时作业的平均值作业成绩在平时成绩中的权重为.课程实验是培养学生基本能力与技能的重要环节实验项目同样要紧扣培养目标进行系统设计本课程实验内容及要求主要有以下四个方面:制定开发计划及文档写作根据项目制定开发计划并形成文档需求分析及文档写作掌握需求分析的方法和需求文档的编写方法概要设计及文档写作掌握软件概要设计的方法和文档的编写方法详细设计及文档写作掌握软件详细的方法和文档的编写方法 实验成果为实验报告具体要求为:首先设计性实验类型要求学生在实验前针对所需解决的问题查阅文献资料设计并编写实验方案实验方案应有充分的分析论证过程其次通过代码的编写和调试完成实验需达到的软件功能需求或系统设计要求能够正确筛选和处理实验数据并能通过详实的计算或信息综合分析实现对程序设计某项技术环节或知识点的验证与研究通过对问题的分析和判断运用已经掌握的原理和方法提出正确的解决方案和设计方案并利用标准化的工具加以描述最后善于发现实验过程中的现象或问题并能积极思考提出自己的见解 要求设计结果或实验数据准确详实、图表清晰、语言规范、页面整洁 课程共设置 个实验每个实验项目分别考核主要考核问题的分析和描述、方案的设计两个方面对应课程目标的、权重分别为.、.实验成绩为 个实验项目的平均值设置实验成绩在平时成绩中的权重为.作业和实验评价细则见表(二)改革期末成绩考核考核评价是工程教育认证的重要环节是评估教学质量的依据 度量教学目标的达成程度设置混合式教学模式的考核方式 小组讨论:课堂讨论或小组讨论通过讨论来检验学习情况和理解程度在线练习:通过完成在线练习来检验自主学习情况实验:独立或小组完成一个实验项目并在项目完成后进行展示和评估 作业:在规定时间内完成一定量的作业内容包括需求分析、系统设计、文档撰写期末考试:在规定时间内完成测试评估知识点的掌握情况期末成绩考核采用闭卷的形式考核内容覆盖课程目标、题型包括单选题、填空题、判断题、名词解释题和论述题等 平时成绩、期末成绩和总评成绩均采用百分制在总评成绩中设置平时成绩和期末成绩所占权重分别为.和.采用评分表评价方法设置达成度目标值为.根据学生的作业、实验、期末考试等评价学生在相关课程目标上的表现给出量化分数然后计算课程达成度评价值 课程目标 为 分课程目标 为 分课程目标 为 分课程目标 为 分长春工程学院学报(社会科学版)()表 作业和实验评价细则课程目标作业评价细则及得分 课程目标 按时交作业基本概念正确条理清楚表述规范按时交作业基本概念正确表述较规范按时交作业基本概念正 确 表 述 基 本规范按时交作业基本概念正 确 表 述 不 够全面不能按时交作业或有抄袭现象或概念错误或表述不清楚课程目标 按时交作业能够正确应用所学知识分析解决实际工程问题条理清楚层次分明设计正确书写规范按时交作业能够正确应用所学知识分析解决实际工程问题设计基本正确书写较规范按时交作业能够应用所学知识分析解决实际工程问题设计有少量错误书写较规范按时交作业基本能够应用所学知识分析解决实际工程问题设计有误书写不够规范不能按时交作业或有抄袭现象或分析设计方法错误项目及权重实验评价细则及得分 问 题 的 分析 和 描 述.按时提交实验报告内容 完 整 图 表 清晰语言规范页面整洁按时提交实验报告内容比较完整图表较清 楚 语 言 较 规范页面较整洁按时提交实验报告内容 基 本 完 整 文字、代码、表格等基本清晰规范按时提交实验报告内容 基 本 完 整 文字、代码、表格等格式不够规范不能按时提交实验报告 或 有 抄 袭 现象或内容不全、格式不规范方 案 的 设计.实验设计方案可行并有充分的分析论证过程实验设计方案可行并有分析论证过程实验设计方案基本可行并有一定的分析论证过程实验设计方案基本可行分析论证过程不够实验方案有严重错误或有抄袭现象(三)课程改革实施效果评价及持续改进课程结束后每位学生的总分由 个课程目标分汇总根据课程目标分计算课程分目标达成度和课程总目标达成度 课程分目标达成度是总评成绩中支撑该课程目标考核环节平均得分除以总评成绩中支撑该课程目标考核环节目标总分课程总目标达成度是该课程学生总评成绩平均分除以该课程总评成绩总分 考核方案应用于本校 级数据科学专业经过度量所有课程目标都在.以上 表明多数学生理解软件工程相关概念掌握需求分析、系统设计、实现和维护等内容对于软件项目管理掌握得一般 为了进一步提高课程目标 的达成度教学上的持续改进措施如下:引领学生拓展课外项目实践从而加深对项目管理的理解采用新教学方法与手段如翻转课堂等模式来调动学生的主观能动性培育自主学习意识加强课程学习形成性评价除了作业和实验的及时评阅和反馈外注重学生听课关注度、学习积极性、回答问题准确性、编码能力等方面的考核与评价继续强化过程性考核、课后辅导答疑环节提高学生灵活运用知识解决实际问题的能力四、结语笔者所在计算机学院 年起开展工程教育认证课程团队借助专业申请工程认证的契机秉持“学生为中心、产出为导向”进行软件工程教学改革 修订课程目标、优化教学模式、更改考核评价等措施持续改进基本实现了从教学内容到课程目标、从课程目标到毕业要求的二级支撑关系 通过对 级数据科学专业的教学数据分析教学改革初见成效 工程教育认证的核心是培养学生解决复杂工程问题的能力未来经过不断实践继续探索适合学生的教学新模式参考文献 林健.如何理解和解决复杂工程问题:基于华盛顿协议的界定和要求.高等工程教育研究():.荣辉桂边耐政欧阳柳波等.面向产出的课程目标达成评价机制与持续改进研究.计算机教育():.聂振海等:工程教育认证下的软件工程课程教学改革 戴先中.工程师:工程教育专业认证标准中的“培养目标”.中国大学教学():.蒋宗礼.本科工程教育:聚焦学生解决复杂工程问题能力的培养.中国大学教学():.林为伟张栋叶福玲.工程教育认证驱动下的软件工程实践课程改革.计算机教育():.杨慧闫兆进慈慧王冉.驱动的工程教育课程教学创新设计.高等工程教育研究():.():.:(上接第 页).():.:.:长春工程学院学报(社会科学版)()