基于新工科工程教育认证的软件工程专业课程设置探讨

收稿日期：2021-07-03    修回日期：2021-09-06

作者简介：曾姗（1982—），女，四川广汉人，中国地质大学（北京）信息工程学院讲师，博士，研究方向：计算机软件方面的教学和研究工作。

基金项目：2022年产学合作协同育人项目“软件工程专业犀牛数码科技协同育人实验基地建设”； 2022年产学合作协同育人项目“软件工程三六零数字安全创新实践基地建设”；2021年度中国地质大学（北京）研究生教改建设资助项目“软件工程专业的硕士研究生培养方案的改革和研究”（2021YJSJG-30）

摘要：在新工科背景下，软件工程专业教学改革已刻不容缓。工程教育认证标准给工科专业知识体系及课程设置提供了依据和准则。文章以新工科为基础，提出了新目标、新中心、新能力、新素质、新知识体系的观点，同时，基于工程教育认证标准，在软件工程专业的知识体系及课程设置方面提出了一些建议和意见。

关键词：软件工程；新工科；知识体系；以学生为中心

中图分类号：G642   文献标识码：A  文章编号：1002-4107（2023）01-00  -03

最新的信息技术革命，引发了全球高等工程教育的变革^[1]。为应对这种变革，教育部提出了“新工科”发展战略^[2-3]。新工科引领工科专业迅速发展，促进了软件工程及相关专业的教育改革，软件工程和相关专业的教学改革和专业课程设置探讨成为当前教学研究的热点。2021年2月，教育部发布了2020年度普通高等学校本科专业备案和审批结果。新增备案本科专业超过2000个，其中包括261个大数据和人工智能专业。在大数据和人工智能专业中，人工智能专业131个，数据科学与大数据技术专业60个，大数据管理与应用专业54个，数据计算及应用专业11个，智能科学与技术专业5个。这些专业都属于计算机科学和软件工程的相关专业，占比超过10%。这反映出社会急需计算机、软件工程类专业人才，教育部和高校也都重视软件工程类专业的人才培养，越来越多的高校教师投入到软件工程专业的教学研究与改革中。然而，想要培养出杰出的软件工程专业高级人才，必须建立正确、完善的专业知识体系，以学生为中心，合理规划学生四年的培养计划。

一、目标——实现新工科发展战略

《关于开展新工科研究与实践的通知》提出，新工科的研究，需要围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系开展^[2]。而想要实现新工科，还需要做到新目标、新中心、新能力、新素质、新知识体系。

新目标，是指建立新的人才培养目标。要想培养出杰出人才，应先知道培养出来的人才是什么样子的，即先给本科毕业生设定毕业达到的目标。只有树立了正确的目标，学生才会按照规划，一步步达到目标。而这个目标，需要以新工科理念为基础。教师应为软件工程专业本科生，量身打造合适的毕业目标，以适应社会、学科等方面的要求。也就是说，要提前为软件工程专业本科生规划四年的学习，为学生设定毕业目标。

新中心，是指以学为中心，以学生为中心。传统教学主要以教师为中心，然而新时代，以学为中心成为高等教育的灵魂，也是提高教育质量的核心所在^[4-5]。以学为中心，是以以学生为中心为基础，是以以培养出优秀毕业生为基础。要想实现新工科，应以新中心为基础，以学为中心，以学生为中心，以把学生教育好做为中心和最终目标。

新能力，主要指学生各方面应具备的能力。对于软件工程专业学生来说，主要具备以下几方面能力。第一，掌握软件工程的相关知识和相关技能，具备从事工程实践的专业能力。第二，具备应用已学知识的能力，即将已学的专业基础知识，应用到各个应用领域中，完成应用领域软件的可行性分析、需求分析、系统的设计，以及实现、测试等各方面的工作。第三，具备获取知识的能力，即适应软件工程学科发展、获取学科新信息等终身学习的能力。第四，具备团队协作及沟通交流的能力。软件工程领域相关系统，不可能是一个人完成的，需要团队协作，因此，在课程设置上，教师要培养学生的合作交流能力。第五，具备创新能力，即在工程设计研发中，不断创新、创造的能力。这些能力，是一名优秀软件工程专业本科毕业生应具备的基本能力。

新素质，包括但不局限于专业素质。文章中的专业素质主要指掌握软件工程专业最基本的工程素养、职业素养，具有严谨的工作态度，勇于创新创业的精神。此外，作为一名软件工程专业学生，还要具备思想道德素质，具有法律意识，爱国守法，具备基本的职业道德素养，诚信待人，以国家、集体、团队利益为先，具有责任心和责任感。

基于以上4点，教师需要建立新的知识体系，并在此知识体系下，科学合理地设置课程。只有做到以上4点，才能更好地实现新工科发展战略，为社会培养出杰出的软件工程专业人才。

二、重要指导思想——工程教育认证通用标准^[6]

专业需要通过建立学生知识体系进行人才培养。在构建知识体系前，专业需要有明确的培养目标。工程教育认证通用标准明确指出，高校在制定培养目标时必须充分考虑内外部需求和条件。

内部需求，主要指学生的需求，即在制定培养目标时，要以学生为中心，充分考虑学生的各项需求，预定好学生在毕业时能够达到的职业和专业素质，使学生适应社会需求。也就是说，在制定培养目标时，高校要明确学生在毕业时，通过四年的本科教育，能达到什么高度、掌握哪些软件工程的知识和技术、具备哪些专业能力，以及具备哪些面向特定系统的应用能力。在学生入学前，高校应帮助学生规划好本科四年的学习生涯，让学生具备完善的知识结构，培养学生必备的专业能力，使学生具备适应社会需求和发展的能力，并拥有进一步从事软件工程学科科学和研究的潜能。

在制定培养目标时，也要考虑外部需求，主要是指社会发展的需求。社会无时无刻不在发展变化，社会对软件工程专业本科毕业生的要求也随着社会的发展变化而发展变化。高校在让学生掌握最基本的专业知识能力的同时，也要让学生拥有适应社会需求的能力。因此，需要设置涉及相关应用知识领域的课程，让学生根据自己的兴趣和特长，深入学习特定系统的设计知识，以符合特定知识领域的社会需求。

另外，在设定培养目标时，高校还应充分考虑学校自身的教学科研情况及学校定位，做好充分的调研和分析，设置以学生为中心、适应社会发展需求的、有学校特色的培养目标。当然，培养目标不可能一蹴而就，还要定期评价培养目标的正确性、合理性，并根据评价结果对培养目标进行及时修订，以适应不断发展变化的专业需求、学生需求和社会需求。

为了达到培养目标，需要建立完善的知识体系。因此，软件工程专业的教育知识领域必须符合专业培养目标，以学生为中心，完善学生各方面的知识需求，包括人文社会科学基础知识领域、数学和自然科学基础知识领域、工程基础知识领域及专业知识领域等，使学生具备从事软件工程的专业能力，具有开发能力、竞争精神，具有创新意识，把学生培养成为能适应社会需求的软件工程专门人才。

三、知识体系

当培养目标制定后，需要制定培养方案以实现培养目标。培养方案是一个专业知识体系的体现。传统培养方案的制定是以教师为中心，主要通过调研类似高校、类似专业的培养方案进行设置，甚至是根据学校的师资情况而设立课程。这些都与新工科及工程教育认证通用标准相悖。因此，高校培养方案制定需要从以教师为中心转换到以学生为中心。

软件工程专业教育知识体系由知识领域、知识单元和知识点3个层次组成^[7]。最高层是知识领域，代表一个特定的学科子领域。结合以学生为中心的培养目标，根据最新的工程教育认证通用标准，教师将软件工程专业的知识体系分为人文社会科学基础知识领域、数学和自然科学基础知识领域、工程基础知识领域、专业知识领域及应用知识领域。

首先，高校需要帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观，为社会培养德智体美劳全面发展的社会主义事业合格建设者和可靠接班人，这也是人才培养的总目标。同时，通过人文社会科学基础知识的学习，学生在从事工程设计时能够考虑法律、伦理、经济、环境等各种制约因素，学到专业课程未涉及的知识领域。这也是各个专业必需的公共基础知识。

数学和自然科学基础知识是理工科的基础。数学和自然科学基础为开发高品质的软件产品提供了理论和科学依据，也为产品及相互关系提供了数学建模基础，是软件工程专业的核心基础，也是学生掌握软件工程专业能力的基础，更是学生进一步从事软件工程科学研究的基础。

工程基础知识是学以致用，即学生能根据科学原理思考问题，识别出复杂工程问题的关键环节；通过建立正确的数学模型来分析问题，并给出解决问题的多种备选方案。学生通过工程基础知识的学习，培养调研文献的能力，即能通过调研和分析制定适当的解决方案，进而解决问题并得出正确结论。

目前，软件工程已经广泛应用到各知识领域，如生物、电信、多媒体、游戏、社区、金融、教育、科技及人们的生活等，应用领域十分广泛。学生想要更好地设计应用领域系统，就需要学习应用领域里典型产品的特性，了解应用领域背景，而这些对系统的分析、设计及开发有着重要影响，因此，学生学习应用领域知识非常必要。高校应根据自身情况、学校特点、软件工程专业一线教师的师资力量，合理安排应用知识领域的知识，如果有条件，还应基于学校优势学科开设专业选修课，以此做为应用领域的知识补充。

四、课程设置

在软件工程专业的知识体系划分后，还需要设置每个知识领域的课程，具体如下。

人文社会科学基础知识领域，需要开设适合人文社会科学知识的相关课程，如“思想道德与法治”“中国近现代史纲要”“马克思主义基本原理概论”“毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论”“形势与政策”“大学英语”等课程。

数学和自然科学基础知识主要包括“高等数学”“线性代数”“概率论与数理统计”“大学物理”“ 大学化学”等课程。

专业知识领域，即软件工程的专业课程，分为专业基础课、专业核心课程。专业基础课程主要包括“数据结构与算法”“面向对象程序设计”“操作系统原理”“离散数学”“算法设计与分析”“软件工程”。专业核心课程主要包括“数据库系统原理及应用”“企业级.NET应用开发”“企业级Java应用开发”“面向对象分析与设计”“软件体系结构”“软件项目管理”“软件度量”“软件测试”“软件项目管理”等课程。

应用知识领域主要包括“网页程序设计基础”“ 嵌入式开发技术”“ 计算机网络”“ 人机交互软件设计”“ 云计算虚拟化应用技术”“ 智能科学与技术”及学科前沿课等课程。另外，高校应该根据学校特点，开设与学校优势学科相关的应用领域课程。以中国地质大学（北京）为例，地学是学校的优势学科，软件工程在地学领域也广泛应用。而目前地学软件人才十分紧缺，地学领域急需软件工程人才为其开发有效的地学软件系统。因此，学校的软件工程专业本科生可以选择一些地学的课程或者讲座，补充地学相关领域的基本知识，以设计更有优势的地学软件系统。

五、实践能力培养体系

软件工程专业毕业生需要熟练掌握软件工程的专业知识和技能，更为重要的是，其要具备从事软件工程专业所需的专业能力，特别是实践动手能力及应用能力。因此，实践能力培养体系也是专业设置的重点内容。

实践教学体系应重点培养学生团队协作，系统设计与实现、测试，以及项目管理能力。实践教学通过不同的形式，穿插在学生学习的各个环节中，主要分为理论课程的上机学时、实践课程、暑期实习、毕业设计等环节。