基于三维立体交叉渗透的软件工程课程建设
摘要：通过深入分析国家及行业对软件工程人才的规格需求以及地方工科院校的特点，总结多年教学实践和教学研究成果，提出“三维立体交叉渗透”软件工程课程建设方案。在实际教学中提出“案例教学、项目驱动、团队合作”的教学法，结合教学实践，提高教学效果。实践证明，软件工程课程建设提高了教学水平，为人才培养、学科建设和学校视野发展作出了贡献。
关键词：三个维度；软件工程；立体交叉渗透
高校是承担软件人才培养的主要场所。但长期以来，一个不争的事实是IT企业常常对刚走上工作岗位的毕业生不满意，他们认为学生在学校中学习的知识与公司中的实际应用相脱节，学生不能马上胜任工作，而高校也意识到这一现象，采取措施进行教学改革。
目前，地方工科院校软件工程专业教育普遍存在“基础知识不实、专业素质不高、工程能力不强”等问题，笔者提出了“以软件工程课程建设为核心进行教学改革，全面提高教学质量”，以“夯实理论基础、注重专业素质、强化工程应用”为目标，按照“五个一流”的要求，通过软件工程课程建设来开展系统化的研究工作，构建软件工程课程群体系结构，大力加强课程建设，优化课程体系、创新教学方法、改进教学手段，为软件工程人才培养、专业建设和学科建设发挥重要作用，为其他学科的课程群建设提供参考。
1构建“三个维度立体交叉渗透”的软件工程课程
“三个维度立体交叉渗透”的课程体系设计改变了传统的平面式课程体系设计思路，使课程体系具有更加明显的层次性、模块性和连续性，更能体现课程体系的实用性、多样性和灵活性，旨在培养学生的工程设计能力，围绕社会和企业的需求，为学生铺垫更宽广的职业道路。
以SEBOK(软件工程知识体，SEI)为基础，以教育部《本科软件工程专业指南》为依据，我们构建了“立体交叉渗透”的软件工程课程体系。
1.1三个维度立体交叉合理渗透
通过深入分析，我们将课程体系划分为三个维度：模块维、层次维和过程维，如图1所示。在模块维中，我们根据内容，将课程划分为理论、基础、实践、技术、过程、方法和工具等知识模块；在层次维中将课程内容分为三个层次，即理论层、平台层和应用层；在过程维中，根据软件工程过程，即需求获取、系统分析、系统设计、系统构造、系统测试和系统维护进行知识的组织，使课程体系实现了结构化、模块化，便于更新和重组，增强了课程体系的实用性、灵活性、合理性和多样性。
1.2核心的课程体系设置
基于“三个维度立体交叉渗透”的软件工程课程群的三门核心课程是：编译原理、操作系统和软件工程。对学生五个方面的素质进行培养，包括扎实的数学理论、准确的英语表达、先进的软件技术、优秀的职业素质和卓越的软件工程能力。三个维度的核心课程层次如下：在理论层中，以编译原理课程(CP)为核心；在平台层中，以操作系统课程(OS)为核心；在应用层中，以软件工程课程(SE)为核心突出核心课程，并以这三门课程向外拓展突出五个方面的重要课程内容，即数学、英语、软件技术、职业素质和软件工程，同时以数学为理论基础、英语为表达基础、编译为核心理论、操作系统为应用平台、软件工程为核心技术，使课程体系具有主次分明、重点突出的特点，如图2所示。
1.3软件工程学科定位
如图3所示，我们从软件工程专业的学科特点出发，针对每一门课程，围绕一根轴线十个节点，即问题、算法、模块、架构、软件、系统、产品、项目、工程和科学组织教学内容，体现了始于问题、由小到大、不断构造、回归理论的软件工程学科特点。
软件工程是工程性很强的专业，其本质是软件产品的构造，其目标是质量和效率。为了体现这一特点，我们总结了课程体系中要抓住八个关键，即项目、流程、技术、工具、规范、标准、团队和产品，如图4所示，充分体现软件工程专业的工程性特征，注重软件工程实践的教学。
2构建“三个维度立体交叉渗透”的多元化教学法
在今天的软件行业中，软件开发通常是一个团队成员合作完成的，软件工程师不仅要掌握软件设计与开发的专业技能，还要解决面临的非技术性问题。为使学生能应对今后工作中出现的各种问题，培养学生运用所学知识灵活处理问题的能力，软件工程专业的教师要不断探索课堂实践教学法。
通过教学实践和教学研究，我们将国内外流行的软件工程专业教学方法归纳为面向实践教学法和模拟教学法。面向实践教学法[1]包括案例教学、项目驱动和团队合作等，模拟教学法是使学生能在一个较大规模层次上以快捷方式在学术环境里参与实践的软件工程实践。在教学实践中，只有将不同的教学方法合理运用并有机结合，才能有效提高教学质量。
2.1面向实践教学法
在软件工程课程的教学中，教师应该使用多种教学方法，拉近实践教学内容与现实软件开发过程的距离，培养学生的软件工程实践能力，我们结合多年的教学经验，为软件工程课程体系教学质量的提高提供有益的参考。
2.1.1案例教学法
案例教学有利于学生掌握理论知识，并运用知识解决工程中的实际问题。我们以学生的优秀课程设计、教师开发和引进的项目为主，积累并建立了教学案例库，建设了适用于课堂教学的PPT课件库和适合于网络教学的网络资源库。体现了“以生为本、自主发展、师生互动、教学相长”的教学特点，有力促进了教学，提高了教学效率和教学质量。
2.1.2项目驱动教学法
项目驱动教学法是指在教师的指导下，学生以一个人或小组的方式，完成需求获取、需求分析、定义软件架构、项目实施以及最终评价。学生可以学到课堂教学学不到的知识和技能，在进行需求获取时，又能锻炼学生的人际交往能力。该教学法的最显著特点是“以项目为主线、学生为主体、教师为辅”，改变了学生的被动参与方式，将再现探究式学习，有利于激发学生开发项目的兴趣，通过对项目进行开发、测试和维护，达到获得软件工程知识和技能的目的。
在教学实践中，项目主要来源于教师的在研项目。当学生遇到问题时，教师进行指导。项目的另一来源是教师(工程师)充分考虑学生的实际情况和当前的学习状态，为他们量身定制的虚拟项目。
2.1.3团队合作教学法
软件开发通常是一个团队成员合作完成，据此，有学者提出基于团队合作的教学方法[2]。
在教学实践中，我们每个学期挑选一个较大型的项目，模拟实际工作中的角色，给学生们分工，要求学生按照要求完成指定的项目，每个项目组最后演示他们的成果，其他小组作为裁判给出评价。在实际操作中，还可以让学生完成教师的科研项目，让学生在实际工作中体会团队合作的意义。教师可以让学生以团队合作的方式积极参加每年一次的“大学生挑战杯程序设计大赛”，锻炼学生的工程化能力和团队合作能力。
2.2模拟教学法
国外的学者提出采用模拟教学法[3]，是使学生能在一个较大规模的层次上，以一种更快捷的方式在学术环境里参与现实软件工程实践，在深度和广度上理解软件工程的复杂性和内在本质。该教学法值得进一步深入研究，国外在软件工程教学中购买业内使用的或专业的模拟器，如文献[3]中给出了一个用于软件项目管理训练的模拟器。
在软件工程实践中，模拟器[4]是根据实际软件开发积累的经验数据建立起来的，可以对软件成本计算、数据收集、需求分析、风险分析、项目管理、软件过程改进等方面进行模拟，减少实际操作中的错误，是对软件工程各阶段进行分析与评判的手段。学生在校园里，如果想体验公司中的软件工程实践，该教学法是很好的补充。在今后的教学中，我们将努力深入研究。
3构建软件工程课程的开放网络教学平台
我校软件工程课程群中的三门核心课程，即软件工程、操作系统和编译原理，均被评为吉林省省级精品课，在人才培养、专业建设和学科建设方面发挥了重要作用。
我校课程组成员还开发了网络化教学与学习平台，依托长春工业大学校园网，坚持“完整性、共享性、先进性和实用性”的原则，以软件工程教学团队开放网络系统为平台，构建了软件工程精品课网站、操作系统精品课网站和编译原理精品课网站，为学生提供课后指导和在线学习的平台。
4结语
在软件工程专业的教学探索中，我们首先认清教学目标，从优化课程体系、创新教学方法、开发网络教学平台等多环节入手，结合软件工程专业的工程特征，深入分析国家及行业对软件工程人才的需求及地方工科院校的特点，提出了“三个维度立体交叉渗透”的软件工程课程建设，在教学实践中已取得了不错的效果，在一定程度上促进了软件工程专业人才培养、专业建设和学科建设方面水平的提高。软件工程课程建设是一个不断发展和完善的过程，我们要不断地探索新方法、新技术，进一步完善课程体系，提高学生的软件工程能力，培养优秀的软件工程师。
参考文献：
[1] GNATZ M. A Practical Approach of Teaching Software Engineering[C]//Proceedings of the Sixteenth Conference on Software Engineering Education and Training.Nevada:IEEE Computer Society Press,2003:120-128.
[2]SCHLIMMER J C,J B Fletcher,L A Herments.Tean-Oriented Software Practicum[J].IEEE Transactions on Education, 1994(37):212-220.
[3] COLLOFELLO J S.Unversity/Industry Collaboration in Developing a Simulation Based Software Project Management Training Course[C]// S Mengel,P J Knoke.Proceedings of the Thirteenth Conference on Software Engineer Education and Training.California:IEEE Computer Society Press,2000:161-168.
[4] 李广原,马楠. 国外软件工程教学法初探[J]. 计算机教育,2011(1):87-90.
Construction on Interchange Penetration Three Dimension-based of Software Engineering Course
ZHANG Lijuan, LI Wanlong, ZHENG Shanhong, ZHAO Hui
(School of Computer Science & Engineering, Changchun University of Technology, Changchun 130012, China)
Abstract: Through widely analyzing Software Engineering talents needs of national and industry specifications, studying characteristics of local engineering universities, summing up many years of teaching practice and teaching achievement, we propose Software Engineering course construction on interchange penetration three dimension- based, and in teaching practice, we put forward that “case teaching, project-driven teaching, team cooperation teaching”, then integrate teaching practice in order to improve teaching effect. Practice shows that constructing Software Engineering course can improve teaching level, and contribute the development for personnel training, subject construction and the vision of the school.
Key words: three dimensions; Software Engineering; interchange penetration
(编辑：张玥)
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