軟件工程專業(yè)在線課程建設(shè)思考的論文
針對(duì)國(guó)家和軍隊(duì)信息化建設(shè)對(duì)軟件開發(fā)工程人才的迫切需求，以及軟件工程專業(yè)課程面臨的知識(shí)與工具變化快、項(xiàng)目實(shí)踐要求高、強(qiáng)調(diào)協(xié)同與合作等特征為目前在線課程模式和平臺(tái)帶來的挑戰(zhàn)性問題，分析研究2014版軟件工程知識(shí)體(SWEBOK)對(duì)在線課程建設(shè)的影響，分別針對(duì)大規(guī)模公開在線課程(MOOC)和小規(guī)模私有在線課程(SPOC)的建設(shè)提出一系列建設(shè)思路與方案，關(guān)鍵詞：軟件工程;在線課程;軟件工程知識(shí)體;MOOC;SPOC
引 言
隨著軟件在各種領(lǐng)域迅速發(fā)展，軟件的類型、規(guī)模、復(fù)雜度都急劇增長(zhǎng)，在有限的時(shí)間和成本約束下開發(fā)出高質(zhì)量的軟件被人們高度關(guān)注，岡此提高各類信息化系統(tǒng)開發(fā)人員的軟件工程能力越來越受到普通和軍隊(duì)高等院校的普遍重視。然而，由于軟件從業(yè)人員所需知識(shí)更新快以及大量軟件開發(fā)人員接受軟件工程教育的經(jīng)歷不足，僅靠傳統(tǒng)的高校課堂內(nèi)授課方式，難以滿足社會(huì)和軍隊(duì)信息化快速發(fā)展對(duì)軟件工程人員的需求。研究如何通過建設(shè)軟件工程專業(yè)在線課程加快軟件工程人才的培養(yǎng)、優(yōu)化軟件工程課程資源的配置，對(duì)于我們國(guó)家和軍隊(duì)未來的發(fā)展具有重要價(jià)值與深遠(yuǎn)意義。
1 軟件工程教育的發(fā)展與主要問題
軟件工程指將系統(tǒng)的、規(guī)范的、可量化的方法應(yīng)用于軟件的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)的過程。ACM和IEEE/CS成立聯(lián)合工作組，在2004年制定了計(jì)算教程軟件工程卷CCSE(computingcurriculum-software engineering)，并把軟件工程作為計(jì)算學(xué)科下與計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)、信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)工程等并列的學(xué)科。2014年，ACM和IEEE/CS推出軟件工程知識(shí)體SWEBOK3.0版，知識(shí)領(lǐng)域與2004年版SWEBOK相比從10個(gè)增加到15個(gè)。此外，由ACM和IEEE主導(dǎo)，國(guó)際一些著名高校和企業(yè)的專家針塒軟件工程碩士教育制定《軟件工程研究生學(xué)位教程指南》(GSwE2009)，描述軟件工程碩上需掌握的核心知識(shí)體系和相應(yīng)教程。我國(guó)從2001年開始建立示范性軟件學(xué)院，并于2006年推出《計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)規(guī)范(軟件[r徉)》l512011年，軟件工程專業(yè)經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)增列為一級(jí)學(xué)科。
軟件工程師目前在國(guó)內(nèi)外都是最具吸引力的職業(yè)之一，如美國(guó)著名的就業(yè)網(wǎng)站CareerCast在2012年進(jìn)行調(diào)查，從收入、工作環(huán)境、發(fā)展前景等因素評(píng)選出的十大最佳職業(yè)中，軟件工程師名列第一;在我國(guó)近來對(duì)本科畢業(yè)生的職、業(yè)調(diào)查中，軟件工程師的收入也一直名列前茅。盡管近年來軟件工程教育有了很大發(fā)展，但國(guó)內(nèi)外的軟件工程教育還存在諸多挑戰(zhàn)性問題，主要包括以下幾方面。
(1)現(xiàn)有的軟件工程課程從學(xué)時(shí)數(shù)、教學(xué)安排等方面都難以達(dá)到實(shí)際職業(yè)對(duì)軟件工程深度、廣度和實(shí)踐能力的要求，相關(guān)培養(yǎng)方案的制訂較少考慮企業(yè)的實(shí)際需要，針對(duì)性不強(qiáng)。
(2)盡管聘請(qǐng)企業(yè)中有豐富經(jīng)驗(yàn)的軟件工程師授課是一條有效措施，但整體來看，軟件工程授課老師普遍缺乏軟件開發(fā)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，甚至很多都未從事軟件工程領(lǐng)域的研究工作。
(3)軟件工程目前存在眾多不同的開發(fā)方法學(xué)，它們各有特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，并且軟件工程相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，新的方法不斷出現(xiàn)，這使得教學(xué)內(nèi)容的選擇和準(zhǔn)備變得非常困難。
(4)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外軟件工程教材多是對(duì)眾多方法和技術(shù)的描述，對(duì)具體技術(shù)的深入程度不足且無法適應(yīng)軟件技術(shù)、工具的快速變化，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)幫助有限。
(5)企業(yè)的軟件開發(fā)中使用了眾多的軟件工具，并且對(duì)于重要領(lǐng)域的軟件開發(fā)，很多企業(yè)采用商業(yè)化工具。在教學(xué)過程中，這些昂貴的、專用的商業(yè)工具較為缺乏，并且在有限課程時(shí)間內(nèi)學(xué)生難以接觸到眾多不同類型的軟件開發(fā)工具。
(6)軟件工程教育資源非常不平衡，在教育和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，聘請(qǐng)優(yōu)秀軟件工程師進(jìn)行授課、使學(xué)生參與到企業(yè)的實(shí)際開發(fā)中是可行的，但對(duì)于大量其他地區(qū)高校就難以實(shí)施。
(7)軟件工程技術(shù)和工具發(fā)展迅速，很多軟件從業(yè)人員從程序員開始起步，未接受過系統(tǒng)的軟件工程教育或所受教育很快過時(shí)，因此需要持續(xù)性的、具有一定靈活性的優(yōu)質(zhì)教育資源適應(yīng)這種情況。
由軟件工程教育面臨的以上挑戰(zhàn)，我們可以看出傳統(tǒng)的高校課堂內(nèi)軟件工程教育雖然還是必不可少的，但是必須找到新的軟件工程專業(yè)課程教學(xué)方式，以滿足其知識(shí)變化快、人員基數(shù)大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、資源不平衡等特征。通過互聯(lián)網(wǎng)在線課程的形式實(shí)施軟件工程專業(yè)課程的教學(xué)，無疑是應(yīng)對(duì)上述問題一種有效、可行的方式。
2 軟件工程知識(shí)體對(duì)在線課程模式的影響
軟件工程可以作為一門單獨(dú)的課程進(jìn)行講授，而軟件工程專業(yè)一般包含一系列的課程，如需求工程、軟件設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)、軟件構(gòu)造、軟件測(cè)試與驗(yàn)證等。軟件工程專業(yè)課程如果作為在線課程進(jìn)行建設(shè)會(huì)遇到眾多問題，其中主要包括對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求非常高、追求在真實(shí)平臺(tái)中解決有一定規(guī)模的問題、需要團(tuán)隊(duì)合作以及項(xiàng)目管理等，而目前在線課程的教學(xué)方式和平臺(tái)在這些方面有一定欠缺，需要我們進(jìn)行深入的研究以提供解決方案。
軟件工程課程應(yīng)該覆蓋一定的知識(shí)領(lǐng)域，表1對(duì)SWEBOK 3.0版中包含的15個(gè)知識(shí)領(lǐng)域和子域進(jìn)行初步分析，判斷其是否適合于目前一般性的MOOC在線課程教育模式和平臺(tái)。表1中第2列的知識(shí)子域適合目前在線課程教學(xué)方式，第3列中的知識(shí)子域需要對(duì)當(dāng)前在線課程模式進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)才能適用，第4列中的知識(shí)子域則需要對(duì)當(dāng)前在線課程模式和平臺(tái)進(jìn)行較大改進(jìn)。對(duì)于不適合(需對(duì)模式和平臺(tái)進(jìn)行改進(jìn))的知識(shí)子域，筆者在第3節(jié)中將研究討論應(yīng)對(duì)方式和措施。
表l中最后兩個(gè)知識(shí)領(lǐng)域計(jì)算基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)作為軟件工程理論基礎(chǔ)的一部分，由于一般放入與軟件工程課程相獨(dú)立的課程中講授，如離散數(shù)學(xué)、編譯原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等，其相關(guān)課程也都有較為系統(tǒng)、完善的體系，因此這里我們不進(jìn)行特別考慮。
3 軟件工程專業(yè)在線課程的`建設(shè)
目前已經(jīng)出現(xiàn)一些軟件工程的在線課程，如UC Berkeley的軟件工程MOOC課程于2012年在Coursera、后來在EdX上線，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展、延伸出多個(gè)小規(guī)模私有在線課程(smallprivate online courses，SPOC)。國(guó)防科技大學(xué)也已有軟件工程相關(guān)課程在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上線，供部隊(duì)和軍隊(duì)院校一定范圍內(nèi)的人員在線學(xué)習(xí)。
3.1 軟件工程專業(yè)MOOC課程建設(shè)
從對(duì)相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域的分析可以看到，目前一般性MOOC授課方式與平臺(tái)難以適應(yīng)的軟件工程知識(shí)子域主要包含以下特點(diǎn)。
1)難以完全通過講授使學(xué)生接受，如需要?jiǎng)邮诌M(jìn)行實(shí)踐才能深入體會(huì)的技術(shù)以及與經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)的過程、管理、度量等內(nèi)容。
2)內(nèi)容變化頻繁的知識(shí)如一些軟件開發(fā)技術(shù)、工具等總在持續(xù)發(fā)生變化或出現(xiàn)新的版本，課程每次新開時(shí)都可能需要調(diào)整。
3)需要團(tuán)隊(duì)式的協(xié)作與交流完成內(nèi)容，如版本控制、需求獲取、協(xié)同開發(fā)、團(tuán)隊(duì)交流等，僅靠講授或個(gè)人作業(yè)難以達(dá)到效果。
4)軟件工程教育強(qiáng)調(diào)具有一定規(guī)模和復(fù)雜性的項(xiàng)目實(shí)踐，這對(duì)于教學(xué)輔導(dǎo)人員的數(shù)量和指導(dǎo)能力要求較高，不僅僅是普通答疑能完成的。
5)對(duì)于很多技術(shù)和實(shí)踐來說，其結(jié)果是開放式的，軟件設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試、維護(hù)等任務(wù)一般不存在唯一結(jié)果，這給作業(yè)評(píng)價(jià)和成績(jī)?cè)u(píng)定帶來困難。
面向上述特點(diǎn)，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外已有的相關(guān)實(shí)踐、效果以及已經(jīng)實(shí)施的建設(shè)情況，我們總結(jié)出一些供參考的解決方案。
(1)制訂MOOC教學(xué)計(jì)劃時(shí)應(yīng)遵循持續(xù)改進(jìn)的原則。傳統(tǒng)課堂教學(xué)講究制訂教學(xué)計(jì)劃時(shí)一次到位，但由于軟件工程內(nèi)容變化快，因此分解教學(xué)內(nèi)容、視頻、作業(yè)時(shí)應(yīng)該使其能夠適應(yīng)快速變化，不要期望一次建設(shè)就大功告成。此外，在線課程需要了解大量學(xué)生的反饋意見和教學(xué)效果，這也需要不斷的改進(jìn)。如果可行，可采用自行編著的電子教材和參考文獻(xiàn)，使得每次開課時(shí)學(xué)生教材也可以盡快進(jìn)行相應(yīng)修訂。
(2)在線課程平臺(tái)與軟件協(xié)同開發(fā)環(huán)境的有機(jī)融合。對(duì)于需要協(xié)同、交流才能完成的內(nèi)容，實(shí)際由于許多國(guó)際化企業(yè)的軟件研發(fā)人員遍布全球，因此已有相應(yīng)的平臺(tái)(包括開源軟件工具開源社區(qū)等)支持地域分布的人員進(jìn)行協(xié)同開發(fā)。教師可選擇所需的協(xié)同開發(fā)環(huán)境，與軟件工程在線課程平臺(tái)集成在一起，提高對(duì)團(tuán)隊(duì)和協(xié)同任務(wù)的支持。
(3)對(duì)課程進(jìn)行分而治之的劃分。教師可以把課程按照其內(nèi)容是否適合在線授課劃分為一些小的子課程，每個(gè)子課程更偏重于適合或不適合(如理論內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容分到不同子課程)，以減少整個(gè)課程設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。在線課程偏重適合講授的子課程，不適合已有在線授課模式的內(nèi)容，可以通過其他方式實(shí)施(如其他高校單獨(dú)開設(shè)實(shí)踐課程、采用適合的平臺(tái)或投入更多教輔人員等)。
(4)采用新的教輔人員委托模式。由于軟件工程課程的實(shí)踐性強(qiáng)，對(duì)教輔人員數(shù)量和質(zhì)量要求高，因此僅靠開課學(xué)校的課程組難以完成。教師在實(shí)踐中可以考慮招募在高校內(nèi)或通過在線課程已經(jīng)完成課程學(xué)習(xí)、成績(jī)優(yōu)秀的志愿者，通過一定的激勵(lì)或者提高影響力等方式激發(fā)他們的熱情。事實(shí)上，從開源軟件的蓬勃發(fā)展以及Berkeley軟件工程MOOC課程的實(shí)際效果看，該方式完全可行、有效。
(5)加強(qiáng)自動(dòng)化結(jié)果評(píng)估和成績(jī)?cè)u(píng)定系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。教師可一方面采用各種自動(dòng)化軟件工具，如通過測(cè)試驅(qū)動(dòng)的開發(fā)工具、軟件編碼規(guī)范檢查工具、基于服務(wù)的方式等對(duì)課程作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)評(píng)估;另一方面可以讓學(xué)生參與到開源軟件社區(qū)的開發(fā)活動(dòng)中，通過開源項(xiàng)目對(duì)其完成工作和貢獻(xiàn)采納情況等進(jìn)行評(píng)價(jià)。
軟件工程專業(yè)MOOC課程建設(shè)面臨的問題眾多，需要教師通過具體實(shí)踐逐步研究和完善其在線課程的建設(shè)過程。
3.2 軟件工程專業(yè)SPOC課程建設(shè)
軟件工程在實(shí)際實(shí)施中所面向的領(lǐng)域背景非常重要，而不同領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)各有特點(diǎn)，一個(gè)軟件企業(yè)一般有其針對(duì)性的領(lǐng)域，采用的軟件工程過程、方法、工具、管理等都有各自的特點(diǎn)。因此，非在校學(xué)生的軟件工程在線課程學(xué)習(xí)者可能在一般性的理論之外，希望學(xué)習(xí)更多對(duì)其背景有促進(jìn)作用的知識(shí)。再者，MOOC課程學(xué)習(xí)者中有相當(dāng)一部分本身就是高校教師，他們會(huì)借用MOOC課程的內(nèi)容，然后在自己的課程中進(jìn)行一定改造并增加項(xiàng)目實(shí)習(xí)等內(nèi)容，形成適合其學(xué)生學(xué)習(xí)的課程。此外，國(guó)防領(lǐng)域未來基于信息系統(tǒng)的體系中，軟件工程人才將會(huì)包括科研人員、技術(shù)開發(fā)人員、管理人員、保障人員、作戰(zhàn)和指揮人員等不同類型，還會(huì)針對(duì)戰(zhàn)機(jī)控制、艦船控制、車輛控制、指揮自動(dòng)化等不同應(yīng)用背景，對(duì)軟件工程知識(shí)的要求都有不同。上述情況都要求能夠在MOOC課程的基礎(chǔ)上進(jìn)一步建設(shè)小規(guī)模私有在線課程(SPOC)。UC Berkeley就在其軟件工程MOOC課程基礎(chǔ)上發(fā)展了多個(gè)SPOC課程，包括在本校以及在其他高校中開設(shè)的課程。
對(duì)于建設(shè)軟件工程SPOC課程，教師可以遵循以下一些原則和策略。
(1)對(duì)于公共的知識(shí)講授，盡可能利用MOOC課程完成，以減少SPOC課程的建設(shè)工作量，充分利用優(yōu)質(zhì)資源，提高課程的復(fù)用程度。
(2)加強(qiáng)每門SPOC課程的針對(duì)性，如針對(duì)具體學(xué)校學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)或針對(duì)具體領(lǐng)域背景選擇相應(yīng)的軟件工程技術(shù)、工具、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行講授。
(3)加強(qiáng)課程實(shí)踐和項(xiàng)目開發(fā)環(huán)節(jié)的建設(shè)，這是MOOC課程本身具有的不足之一，但在SPOC課程中可以進(jìn)行有效的彌補(bǔ)。
(4)課程成績(jī)的評(píng)定可以把MOOC和SPOC課程的學(xué)習(xí)情況結(jié)合起來考慮，對(duì)學(xué)習(xí)者對(duì)軟件工程共性理論和特定目標(biāo)知識(shí)的掌握情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。
在未來在線課程發(fā)展中，軟件工程專業(yè)MOOC課程可能并不一定很多，由能提供優(yōu)質(zhì)師資資源的機(jī)構(gòu)開設(shè)，但針對(duì)具體背景領(lǐng)域的SPOC課程可以更多，因?yàn)楫吘管浖鳛楝F(xiàn)代社會(huì)無所不在的組成，軟件工程面向的領(lǐng)域眾多，都需要有針對(duì)性地培養(yǎng)軟件工程人才。
4 結(jié)語(yǔ)
軟件工程專業(yè)課程具有變化快、對(duì)實(shí)踐要求高、需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作等特征，這些使建設(shè)軟件工程專業(yè)在線課程具有更高的難度。MOOC課程和SPOC課程都是未來軟件工程專業(yè)在線課程所需的模式，盡管已經(jīng)有一些相關(guān)實(shí)踐，但是如何建立較為系統(tǒng)、各門課程完善、質(zhì)量高的軟件工程專業(yè)在線課程，還需要更多的研究與實(shí)踐。目前對(duì)SWEBOK中知識(shí)子域?qū)υ诰�課程建設(shè)影響的分析還較為初步，下一步還需要更具體地針對(duì)所包含的知識(shí)點(diǎn)研究如何通過在線課程進(jìn)行講授。此外，軟件工程專業(yè)在線課程應(yīng)該與軟件協(xié)同開發(fā)環(huán)境有機(jī)結(jié)合，這還需要我們進(jìn)一步進(jìn)行研究，針對(duì)知識(shí)點(diǎn)要求形成科學(xué)的集成平臺(tái)體系框架并進(jìn)行建設(shè)。
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