软件专业应用型人才培养的研究与实践

软件专业应用型人才培养的研究与实践张大良骆斌（南京大学软件学院，江苏南京汉口路22号，210093）摘要：国民经济的快速发展要求高校加大对软件专业应用型人才的培养力度。本文首先阐述了软件专业应用型人才培养项目的研究目标，分析了各类软件人才培养的侧重点，然后就人才培养体系的构建方案、知识体系、课程体系和实践教学体系等方面全面介绍了软件专业应用型人才培养的一种建议实施方案，并具体给出了一种可行的专业基础课程设置方案。关键词：软件工程、信息技术、软件专业、人才培养体系、应用型软件人才中图分类号：Research and Practice on Training Applied Talents of Software Majors ZhangDa-Liang,LuoBin(SoftwareInstitute,NanjingUniversity,Nanjing,JiangsuProvince,210093,China)Abstract：Therapidprogressofournationaleconomyrequirescolleges’greatereffortstotrainappliedtalentsofsoftwaremajors.Firstly,thispaperexplainstheproject’sobjectivesofappliedtalentsofsoftwaremajors,andemphasizestheconcernsofvariouskindsofsoftwaretalentstraining.Thenthispapercomprehensivelyintroducesapropositionalimplementaryplanforappliedtalentsofsoftwaremajorstrainingonfollowingaspects,suchasconstructionplan,knowledgesystem,coursesystem,practiceteachingsystem,etc..Thispaperalsoputsforwardafeasiblemajors’fundamentalcoursesetupplanaswellasitspractice.Keywords：SoftwareEngineering,InformationTechnology,SoftwareMajors,TalentsCultivationSystem,AppliedSoftwareTalent1.引言 作为信息产业的核心，软件产业是国民经济信息化的基础，涉及国家发展和百姓生活的方方面面。为了更好地适应和服务国民经济的快速发展，国家提出重点发展软件产业，要求高校结合市场需求加大软件人才的培养力度。这要求高校在培养传统计算机科学人才的同时，也要大力培养能够满足国家各个行业发展需要的软件专业应用型人才。本文来源于“软件专业应用型人才培养的研究与实践”教改项目的结题报告[1]，该报告给出了应用型软件专业人才培养方案的建议，目的在于提供给南京大学软件工程专业办学作为参考，并抛砖引玉，以与国内其他高校软件工程专业或侧重于应用软件人才培养的计算机专业的办学者进行交流。2.研究目标 课题的目标是分析国际计算学科的最新进展，总结国际计算学科科学型人才和应用型人才培养的经验，结合我国软件产业的人才需求，探索应用型软件人才培养体系。具体来说，力图达到以下主要目标：(1)界定我国计算学科中科学型软件人才和应用型软件人才的培养区别，建设既与国际学科发展接轨又符合我国软件产业发展战略目标的应用型软件专业。(2)研究应用型软件生产人才培养方案[2][3][4]和应用型软件服务人才培养方案[5]，构筑应用型软件专业人才培养的基本框架。前者基本对应于IEEE计算学科中的软件工程子学科，并涉及计算机工程子学科中的软件部分；后者对应于IEEE计算学科中的信息技术子学科，并涉及信息工程子学科中的技术部分。（3）采用科学研究方法，规划应用型软件专业的学科教育知识体系、课程体系和实践教学体系，制定应用型软件专业人才培养方案，努力进行教学改革，多方位保障该人才培养方案的实施。3.软件人才培养的类型与侧重点 软件同时连接着现实世界和计算世界——来源于现实需求，构建于计算环境，应用于实际工作。因此，以软件为核心的计算学科既要关注计算世界，也要关注计算世界与现实世界的连接——为满足现实需求进行软件开发并且在实际工作中进行系统的应用和集成。也就是说，计算学科不仅需要研究能够提高计算能力的技术手段，也需要建立能够有效运用计算能力的工程化软件开发方法，还需要确定能够有效实施计算能力的应用与集成策略。这三个方面可以分别称之为计算机科学基础、软件工程方法和系统应用与集成方法，分别对应于计算机科学子学科、软件工程子学科和信息技术子学科的知识主题。如图1所示，科学型软件人才、应用型软件开发人才和应用型软件服务人才在培养上既具有共同的计算学科基础，又互有交叉，还有着各自的教育特点。科学型软件人才的主要任务是提高和发展计算能力，因此科学型软件人才的培养更加侧重于计算机科学理论，为学生未来从事研究工作打下扎实的理论基础。应用型软件人才可以分为应用型软件开发人才和应用型软件服务人才两种类型，其中前者的主要任务是应用计算能力满足现实需求，因此应用型软件开发人才的培养更加侧重于构建计算系统的软件工程方法，培养学生为满足社会各种需要有效进行软件开发的能力。应用型软件服务人才的主要任务是在实际工作中应用和实施已构建的计算能力，因此应用型软件服务人才的培养更加侧重于各类计算系统的应用与集成方法。简言之，科学型软件人才的培养以计算学科基础理论和抽象知识的教育为主；应用型软件开发人才的培养以有效软件工程方法的教学为主；应用型软件服务人才的培养以计算系统应用与集成方法的教学为主。图1.软件人才的培养区别4.应用型软件人才培养方案 4.1.应用型软件人才培养体系的基本构成图2应用型软件人才培养体系的基本构成如图2所示，应用型软件专业人才培养体系应该包括知识体系、课程体系、实践教学体系和教学管理体系4个主要部分。知识体系是人才培养工作的基础，用于规范专业教育的基本内容。应用型软件人才培养的知识体系主要来源于专业规范（SE部分和IT部分），部分来源于产业界的现实需求（典型示例如软件产品与工具）。课程教学和实践教学是应用型软件人才培养的两个主要手段，它们互相配合，共同完成了对知识体系教学的部署。教学管理体系是人才培养的有效保障，保证课程体系和实践教学体系的有效实施。4.2.应用型软件人才培养的知识体系为了达到应用型软件人才培养的目标，建立了应用型软件人才培养的知识体系，如图3所示。软件工程方法特定应用领域的软件工程方法系统应用与集成的特定技术图3应用型软件人才培养的知识体系在知识体系的最内一层是计算学科基础知识，它代表了计算学科最为核心和基础的知识。无论是科学型软件人才培养还是应用型软件人才培养均以它为核心进行展开。这一层的知识基本稳定，较少变动。计算学科基础外面的一层是进行应用型软件人才培养所需要的专业核心知识。包括三个部分：○1应用型软件开发人才培养和应用型软件服务人才培养所必需的计算机科学基础；○2应用型软件开发人才培养所需要的软件工程方法；○3应用型软件服务人才培养所需要的系统应用与集成方法。这一层的知识较为稳定，会随着学科的发展而逐步演进。从内向外的第三层是结合应用领域或应用系统进行深层次培养的知识，包括两个部分：○1特定领域的软件工程方法；○2系统应用与集成的特定技术。这一层的知识相对变动较快，会随着企业需求的变化而调整。最外面一层是需要定期调整的软件产品与工具知识，它关注企业界使用较为广泛的软件工具和软件产品，使得所培养的应用型软件人才可以更好地满足应用需求。4.3.应用型软件人才培养的课程体系依据应用型软件人才培养知识体系，课题构建了如图4所示的课程体系[6]。图4应用型软件人才培养课程体系初级课程主要完成对计算学科基础知识的教学，可以部署为计算系统基础、计算与软件工程I、计算与软件工程II、计算与软件工程实践、离散数学、数据结构与算法等6门课程。中级课程在初级课程的基础上展开，主要完成对计算机科学基础知识的教学，可以部署为计算机组成原理、操作系统、计算机网络、数据库系统等4门课程。软件工程高级课程主要完成对软件工程方法的教学，可以部署为软件需求工程、软件系统设计与体系结构、软件构造、软件测试与质量、人机交互的软件工程方法、软件过程与管理、统计与经验方法等7门课程。信息技术高级课程主要完成对系统应用与集成方法的教学，可以部署为web系统与技术、系统管理与维护、信息保障与安全、人机交互的软件工程方法、软件过程与管理、统计与经验方法等6门课程。其中，软件工程高级课程与信息技术高级课程共享了人机交互的软件工程方法、软件过程与管理和统计与经验方法3门课程。可供选修的课程模块与单门课程主要初级课程中级课程软件工程高级课程信息技术高级课程共享课程可供选修的课程模块与单门课程技能型、实训型课程完成对两方面知识的教学：特定领域的软件工程方法、系统应用与集成的特定技术。南京大学软件学院目前根据实际情况有选择地开设了软件过程与管理、软件开发技术、嵌入式软件技术、多媒体技术、服务计算、信息系统工程、电子服务等专业方向的选修课程模块，并涉及诸如计算机图形学、科学计算等专业方向的选修课程。学生可以选择其中一个方向模块进行深入学习。每个课程模块应该联动设计为若干门理论课程荷实践课程，如部署为3门专业教学课程和1门专业实践课程。鉴于软件行业的人才知识需求特征，对选修课程的广度要求也被设置。针对特定方法、工具和产品的技能型课程，或针对综合实践能力训练的实训课程也应该被考虑。4.4．应用型软件人才培养的实践教学体系依据应用型软件人才培养知识体系，课题制定了应用型软件人才培养的实践教学体系[7]，如图5所示。它与课程体系的实施相配合，共同完成人才培养任务。个人级程序设计实践与初级课程同步进行的验证性实验中小规模结构化程序或面向对象程序设计团队级软件开发实践结合计算与软件工程II和计算与软件工程实践课程展开用面向对象方法进行中等规模软件的开发模拟软件开发的真实环境软件工程专业方向实践结合各专业方向的实践课程展开体现特定领域的软件开发特点信息技术专业方向实践结合各专业方向的实践课程展开体现系统应用与集成的特定技术软件工程实训企业合作结合具体开发环境、特定软件技术或者创新性问题的解决展开信息技术实训企业合作针对具体应用环境、特定应用与集成技术或者创新性问题的解决展开软件工程实习实习基地，全天候实际的软件开发项目信息技术实习实习基地，全天候实际的系统集成项目图5应用型软件人才培养的实践体系该实践教学体系的设计遵循了几个思路：○1验证性实验、设计性实验、实训、实习等多个阶段逐次展开，循序渐进地培养工程能力；○2程序设计能力、软件开发能力、专业技术运用能力、综合工程应用能力等多个层次逐层推进，稳步地培养工程能力；○3个人级、团队级等多个级别逐级覆盖，全面地培养工程能力；○4实验环境、模拟环境、真实环境等多种环境逐步建立，有效地培养工程能力。4.5．初级课程的建设初级课程应该覆盖计算机软硬件的基本入门知识、程序设计知识、软件工程知识、离散数学知识和职业素质知识。为保障应用型软件人才培养的质量，课题重视建设作为应用型人才培养工作基础的初级课程，规划了由计算系统基础、计算与软件工程（I、II、实践）、数据结构与算法、离散数学组成的创新型初级课程设置方案。课题创新性设计了计算系统基础课程。作为专业入门课程，采用程序设计与系统级认识双优先的课程启动方式，采取自底向上的教学模式，对一个简单的计算机（LC）从比特到高级语言进行全面且系统的介绍。力图为初学者建立一个完整的计算概念，并培养学生结构化程序设计的能力。课程教学贯穿了数字逻辑、处理器、机器级程序设计、汇编、I/O例程、语言处理程序和结构化程序设计，既注重学生对计算概念的宏观理