“101计划”软件工程课程建设思想及成果.pdf
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1、29计 算 机 教 育Computer Education第 11 期2023 年 11 月 10 日中图分类号:G642“101 计划”软件工程课程建设思想及成果毛新军1,孙艳春2,褚 华3,边耐政4(1.国防科技大学 计算机学院,湖南 长沙 410073;2.北京大学 计算机学院,北京 100871;3.西安电子科技大学 计算机科学与技术学院,陕西 西安 710071;4.湖南大学 软件学院,湖南 长沙 410082)摘 要:根据“101 计划”软件工程课程建设的要求,介绍“101 计划”软件工程课程建设的工作思路和原则,从课程知识体系、课程教案、课程教材、实践平台及案例等多个方面,概括所
2、取得的阶段性课程建设成果,讨论如何应用这些建设成果来开展软件工程课程建设与改革。关键词:101 计划;软件工程;课程建设;教学改革文章编号:1672-5913(2023)11-0029-05第一作者简介:毛新军,男,教授,研究方向为智能化软件开发、群智软件工程、多主体系统等,。0引 言软件是实现我国数字经济发展的基石和关键。近年来我国软件产业获得了快速发展,但同时也面临着诸多挑战,如工业软件基础薄弱、高水平软件人才短缺等。在促进软件人才培养方面,软件工程课程担负着重要的使命和任务。软件工程既是一门课程的名称,也是一个专业和学科的名称,这意味着该课程被赋予更多的内涵和知识,具有不同于其他课程的特
3、点,其教学要满足并适应工程类课程的诸多特征和要求,如实践项目要上规模、注重质量、聚焦复杂工程问题的求解、着力培养学生的综合能力与素质等。作为计算机大类专业的一门核心课程,软件工程课程具有教学内容抽象、实践要求高等特点,课程教学普遍存在着“难讲透、不易学、做更难”等突出问题,如何针对课程的特点、难点和重点来开展课程建设与教学,提升课程教学成效,是该课程任课教师面临的现实挑战1。2021 年 12 月,教育部启动实施了计算机领域本科教育教学改革试点工作计划(简称“101计划”),以推动计算机类专业的核心课程建设,开发一批一流核心课程教材,培养一支高水平的核心师资团队,建设一批核心的实践项目,探索计
4、算机领域高质量人才培养新模式,引领并带动高校人才培养质量的整体提升。作为 12 门核心课程之一,“101 计划”软件工程课程汇聚了国内 12 所高校的一线教师参与建设,包括国防科技大学、北京大学、清华大学、北京航空航天大 学等。课程建设初期,课程建设工作组对软件工程课程的国内外建设情况进行了系统、深入的调研分析,调研对象包括国际 5 所一流高校、国内 13所一流高校和国内 5 所一般性高校,产生了 29份调研报告。调研结果表明,该课程的开设名称多样化,如软件工程、软件工程导论、软件工程基础等;教学学时数从 32 学时到 80 学时不等;开课学期差异性较大,从第 3 学期一直到第 6 学期,大部
5、分开设在第 5 学期;课程教材数量多,国外教材内容相对较新、案例较丰富但叙述繁琐且费解,国内教材的内容类同性较大,从整体上看软件工程课程教材建设普遍存在知识体系落后于软件工程学科发展和产业主流技术、实践环节薄弱等问题,难以有效支撑课程建设、教学以及软件人才的培养。根据“101 计划”课程建设要求和总体部署,结合软件工程课程的特点、难点和重点,基于调研分析的结果,课程建设工作组开展了系统、深202330计 算 机 教 育Computer Education入的课程建设工作,包括制订课程知识点、撰写知识点教案、录制教学视频、编写课程教材、建设实践教学平台等。这些建设工作及相关成果对于推动软件工程课
6、程教学改革、提升课程教学成效和人才培养质量发挥着极为重要的作用。1课程知识体系建设课程的知识体系明确了一门课程要讲授的知识点以及这些知识点的组织结构,它是支撑课程教学的基石。软件工程课程知识体系的构建不仅要充分考虑软件工程专业和学科的发展,而且还要关注软件产业界的技术和实践,为此应遵循以下原则。(1)基础性,要确保基础知识点不能丢,以夯实课程基础,如软件的概念和特点、软件工程的思想和原则等。(2)先进性,要与时俱进地引入软件工程的新技术和新方法,以反映业界的进步与学科的发展,如群体化开发、持续集成与运维、智能化开发等。(3)规范性,要明确知识点的能力目标和讲授要求,从而为课程教学提供规范和指南
7、,如能力要求和学时要求。(4)实践性,要强化知识点的运用,以反映课程强实践的特点,例如如何应用知识点来开展软件开发,课程实践应满足什么样的要求等。(5)灵活性,知识体系要有一定的灵活性和可剪裁性,以满足不同的教学要求,如哪些知识点是必需的、哪些是可选的。整个课程的知识体系由 13 个知识点模块、56 个课程知识点组成(如图 1 所示)。图 1 软件工程课程知识体系软件慨念软件生存周期软件质量软件质量保证技术开源软件软件软件工程概念软件危机计算机辅助软件工程及工具软件工程师职业道德软件工程概述结构化开发方法的概念和思想结构化开发方法的建模语言结构化分析和设计的过程和策略结构化开发方法软件项目估算
8、和计划软件项目跟踪软件项目风险管理软件项目质量保证软件项目配置管理软件项目组织和团队管理软件项目管理软件部署方法软件维护概念和形式软件维护技术DevOps软件交付与维护面向对象开发方法的概念和思想面向对象开发方法的建模语言面向对象分析和设计的过程和策略面向对象开发方法敏捷开发方法的思想和原则典型的敏捷开发方法敏捷开发方法群体化软件开发的理念和思想开发任务管理分布式协同开发分布式版本管理群体化开发方法软件过程概念经典的软件过程模型CMM和CMMI软件过程软件缺陷、错误和故障软件测试概念和思想软件测试用例软件测试过程和策略白盒测试技术黑盒测试技术面向对象软件测试技术软件测试编码规范及风格代码调用程
9、序调试编码实现软件设计概念软件体系结构及风格软件体系结构设计用户界面设计软件设计模式软件详细设计数据设计软件设计软件需求概念可行性分析软件需求获取方法软件需求分析方法软件需求的规约,评审和管理需求工程软件工程课程知识点专题策划:“101 计划”课程建设(一)第 11 期31针对知识点模块下的每一个知识点,进一步明确其能力目标要求和教学学时要求。表 1以“敏捷开发方法”知识点模块为例,详细刻画了知识点的内容、能力目标和教学学时。有关课程知识点的详细描述可参阅高等学校计算机类专业人才培养战略研究报告暨核心课程体系2。各个高校的软件工程课程可结合具体的施教情况(如施教对象、教学学时等)来遴选知识点模
10、块,制订课程标准或教学大纲,遴选原则如下:须覆盖 A 级(即基础和核心能力级别)的知识点模块,尽可能选择 B 级(即高级和综合能力级别)的知识点模块,有条件的可选择 C 级(即扩展和前沿能力级别)的知识点 模块。2课程教案建设课程知识体系明确了课程教什么(What),课程教案则是教师根据课程知识体系和教学大纲而制订的施教方案。它详细描述了如何教(How),包括教学内容的组织、教学方法的运用、教学要达成的目的、教学的重点和难点等。高质量的课程教案是上好一门课程的根本,是指导课程讲授、反映教学技巧和方法的纲领性文件。“101 计划”软件工程课程基于以下原则和思想,为每一个知识点提供多样化的课程教案
11、:课程教案要体现个性化、差异化和多样化的特点,以反映不同教师施教的独特思想和方法。无疑,同样一个知识点,不同教师可能会有不同的讲法。针对软件工程课程知识点抽象、当前我国软件产业面临诸多问题和挑战等情况,课程教案要强化案例教学与思政教学,以加强学生对知识点的理解、掌握和运用,深化针对学生的思政教育。鼓励大众参与课程教案的制订,吸引群智的力量来制订丰富多样的课程教案。为了规范课程教案的编写,课程建设工作组制订了课程教案的编写模板,明确了一个课程知识点教案要刻画的内容和要素,包括知识点名称、教学学时、教学目的、教学重点和难点、教学内容和方法、知识点测评、扩展阅读 7 个部分。其中,教学内容和方法是课
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