软件工程交叉学科实践机制

摘 要：交叉学科实践机制对于交叉学科建设起着很重要的作用.文章提出通过采取推进交叉学科实践内容的融合、建设高水平的综合实验平台、组建交叉学科实践人才队伍、加强交叉学科工程实践、建立国内外实习基地、设立交叉学科实践模式等措施,推动交叉学科的健康发展.

关 键 词：软件工程；交叉学科；实践机制

0.引言

近年来,我国高等教育非常重视交叉学科的发展.《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》强调：“加强基础科学和前沿技术研究,特别是交叉学科的研究”.就北航软件学院而言,软件工程领域工程硕士的培养目标是面向国民经济信息化建设和发展需要,面向企事业单位对软件工程人才需求,培养全面和谐发展的、创新型的、国际化的和市场急需的工程实用性人才.随着国防、工业控制、移动通信等技术与市场的迅猛发展,嵌入式系统、通信工程、电子工程与软件工程交叉学科的人才已成为行业发展迫切需要的.为了达到培养目标,满足行业发展对复合型人才的需求,探索软件工程交叉学科建设尤为重要.软件工程领域工程硕士研究生不但要具有扎实的基础理论和合理的专业知识结构,还要具有很强的工程实践能力,也就是要具备运用先进的工程化方法、技术和工具从事软件分析、设计、开发、维护等工作的能力,以及工程项目的组织与管理能力.所以,在软件工程交叉学科建设中,探索软件工程交叉学科的实践机制有着重要的意义.

1.软件工程交叉学科实践机制建设的必要性

1.1促进科学技术发展的需要

中国科学院院长路甬祥曾经说过,“学科交叉点往往就是科学新的生长点、新的科学前沿,这里最有可能产生重大的科学突破,使科学发生革命性的变化”.在交叉学科建设中,交叉学科实践机制不可或缺,对理工科学生尤为如此,它可以在学生学习交叉学科课程的基础上,增强交叉学科工程硕士的实践能力,有利于促进软件技术的创新、科学技术的发展.

1.2学科建设及发展的需要

交叉学科可以综合利用多个学科的理论和方法分析问题和解决问题,从而实现自然科学不同学科的渗透和融合,甚至还可以把自然科学与社会科学等对象结合成一个综合体.软件工程本身的性质决定了实践机制是其交叉学科建设中不可缺少的部分.良好的实践机制是推动交叉学科建设与发展的重要保障.

1.3培养创新型软件人才的需要

中国工程院徐匡迪院士指出,培养创新型人才,学科交叉是正途.在学科交叉过程中,实践机制可以增强工程硕士的动手能力,还可以拓展视野、开拓思路、拓宽知识面,培养学生利用多学科内容分析问题、解决问题,这“可以为研究生的认识从片面向全面、由低级向高级的发展打下认识论基础,并使其思维方式在深度和广度上都得到拓展,从而为科技创新奠定坚实的基础”.实践机制也有利于增强学生的竞争力,有利于学生适应社会发展的需要,增加就业机会.现在很多单位在招聘人员时,也强调应聘者要有多学科的知识背景和项目实践经历.

2.软件工程交叉学科实践机制面临的问题

2.1交叉学科实践内容缺乏有效的融合

北航软件学院通过设立不同的专业方向,探索不同学科与软件工程学科交叉学科人才的培养.但在教学过程中,我们发现大多数课程设置主要是将其他相关学科的课程直接引入,在学科的深入、有机的融合方面还远远不足.这就使交叉学科的“交叉”,变成了各学科课程的生拼硬凑,而没有对各学科进行科学的融合,更无法很好地实现各学科实践的融合,最终导致学生即便完成了交叉学科的实践,所学到的内容也都是孤立的,无法很好地使不同学科知识彼此参照,更无法将另一学科的思维和实践方式与该学科的相应内容进行融合.

2.2缺少综合的交叉实验平台

对于交叉学科,不仅要求在理论上实现内容的融合,更要求提供综合的实验平台,使学生可以在该平台上完成综合性的、多学科、多专业的实验.之前,学院的实验室大多提供单学科的实验内容,缺少根据交叉学科的特点组建的实验平台.由于学科交叉涉及多个专业,各专业的学科需要不同的实验环境、实验设备,如何获得独立的学科建设经费去采购这些实验设备、组建实验环境,也是我们在交叉学科建设时遇到的主要问题.如果没有综合性的交叉实验平台,学生就不能对交叉学科的内容进行实验,从而导致专业实践技能欠缺.

2.3交叉学科实践人才队伍匮乏

交叉学科的实践往往需要具有多学科背景的出色带头人,但是,这方面的人才相对匮乏.现在的普遍情况是学院缺乏稳定的人才队伍来建设和发展交叉学科.一方面,有些交叉学科的授课教师固守原有学科的研究思维,仅仅讲授本学科的知识,既不强调学科的交叉和融合,又不利用交叉学科的实践,不能很好地体现出交叉学科的特色.另一方面,由于交叉学科很难在学科中获得独立的位置,导致现在有些交叉学科的授课教师虽然名义上属于交叉学科专业的教师,却很难在交叉学科实践上投入较多的时间和精力,最终会阻碍交叉学科的发展.这些老师培养出来的学生,自然也很难具有坚实的交叉学科理论基础和研究思维,从而导致交叉学科建设的人才储备不足.从长远看,这种情况不利于交叉学科的建设和发展.

3.北航软件学院推进交叉学科实践机制的措施

在交叉学科实践机制的建设方面,北航软件学院提出了软件工程与交叉学科融合的专业实践及企业实习的设置与建设方案.

3.1推进交叉学科实践内容的融合

在交叉学科实践内容的融合上,学院成立软件工程交叉学科实践研究组,其成员由软件项目开发经验丰富的学院教师和部分软件行业一线人员组成.其任务主要为制定交叉学科实践课程大纲,对交叉学科实践所涉及的项目和实验中的各个环节进行论证,明确协调配合完成交叉学科实践的具体人员,同时还负责对实践环节的实施进行监督检查.该研究组的工作,可以确保交叉学科实践内容的有效融合.

在实验内容建设上,根据培养过程的渐进性,通过从基本应用实验、特定专业应用实验和综合应用实验到自主应用实验4个层次来构建实验教学内容体系,重点强调综合实践能力和自主创新能力的培养,从而达到“巩固知识、提高能力、综合应用、团结协作、创新发展”的实验教学目的.3.2建设高水平的综合实验平台

实验体系建设侧重于课程学习阶段的实验环境和内容建设.建设原则是充分利用学校已有的实验环境,不搞重复建设,立足建设几个“面向研究生并兼顾本科生”、高水平、开放式的综合实验室,在课程学习阶段为学生营造接近实际研发的综合实践环境.基于这一思想,学院建设了软件综合实验室、Unix环境实验室、嵌入式系统实验室、集成电路设计实验室以及学生创新创业中心等实验平台,并与计算机学院共享计算机网络实验室和计算机组成原理实验室.学院还与企业合作,建设了一批校企联合实验室,如HTC实验室、爱立信实验室、联想实验室、Adobe实验室等,这些实验室可以满足交叉学科的实验要求.同时,以综合实验室为平台,将企业引进来,让教师与学生一起走出去,具体包括：引入企业项目,建立校内实训实习基地,学生在教师指导的情况下实习,可以提升实习效果；加强教师实践、工程方法等研究,为企业提供培训、咨询怎么写作,学生作为助研参与这些活动,在参与这些活动的过程中获得丰富的案例分析经验；加强软件工程理论、实践研究,以市场需求为导向,跟踪企业技术与管理,最终推动需求、指导企业技术与管理.

3.3组建交叉学科实践人才队伍

组建交叉学科实践人才队伍,对交叉学科实践教师进行专业实践培训.交叉学科对应专业的教师彼此听课；定期召开交叉学科专业知识交流会；与企业联合,关注行业动态的发展.通过以上举措来提高教师在交叉学科领域的业务水平.专业的人才队伍可以有更多的时间投入到交叉学科实践中去,这为提高交叉学科实践水平奠定了基础,也为交叉学科的长期发展提供了人才贮备.

3.4加强交叉学科工程实践

在交叉学科实践体系建设方面,软件学院针对学生数量大、学生生源复杂、计算机应用能力参差不齐、培养时间有限和师资短缺等诸多问题,一方面在交叉学科的理论课程学习过程中强调作业和课程设计等实践内容,另一方面还专门成立了实训与基础部,配备项目经验丰富的专职老师负责所有专业“一级工程实践”课程的教学工作.一级工程实践（个体工程实践）是将程序设计语言、数据结构、操作系统、网络编程融合在一起的综合实践课程,采用课堂教学与实践相结合的方式,训练学生的基本综合编程技能,通过实验、作业、讨论、笔试等多种形式来保障教学质量,为后续专业课程学习奠定基础,从而快速提升学生的计算机基本开发技能.另外,在每个专业方向内部,还设置了“二级工程实践”课程.二级工程实践（团队工程实践）中,学生自由组成4-6人的开发小组（团队）,遵循软件开发过程管理规范,以团队形式开发具有一定规模的应用性项目,通过立项、分析、设计、开发、现场答辩、演示等形式来保障教学质量,从而培养学生规范化软件开发和协作管理的能力.

3.5建立国内外实习基地

欧盟研究咨询委员会跨学科研究报告显示,欧洲高校的跨学科教育在研究生层面表现为开设更多的交叉学科培训计划,并与企业人才需求挂钩.北航软件学院与美国、日本、印度等国家合作建立了多个国外学生实习和就业基地,通过学院的实习和就业基地,软件学院已派出大量学生到国外实习和深造.对于国内实习基地,软件学院在充分发挥北航在学科、办学政策、地域等方面优势的基础上,采取多种合作形式,与国内多家企业合作,针对各专业需要,建立了相对稳定的国内实习基地.另外,软件学院还与多家知名企业合作建立教学基地,为其定向培养复合式软件工程硕士人才,为地方科研院所和企业培养高、精、尖后备人才贡献力量.这些国内外实习基地为交叉学科实践提供了综合性的平台.软件学院培养方案要求学生在所有理论课程学习结束后,必须进入软件相关企业完成为期一年左右的实习,通过亲自参与的实际软件工程项目,把不同学科的理论内容利用实践很好地融合起来.

3.6设立交叉学科实践模式

为了达到更好的实践效果,北航软件学院设立了5级实践模式：课程实验、个体编程实践、团队项目实践、企业实习和团队项目案例实训.以专业方向为基础,设计实践项目,将基础课程与专业方向课程的实践贯通,以具体项目贯穿相关课程,让学生深入理解交叉学科知识在项目中的应用.该实践体系实现了由学校到企业,再回到学校的一个闭环实践过程.学生在实习结束后回到学校实训基地,要总结实习经验,互相交流实习案例,与教师互动进行案例分析,在已有的编程和项目经验基础上,全程参与一个项目的需求分析、设计、实现、测试及项目的管理等所有活动.这样,学生不仅可以提高编程能力,同时可以用所学知识对实习项目进行案例分析,纠正错误.此外,还可以让学生体验软件系统分析、架构、研发管理等在实习过程中难以参与的活动.在此基础上,由学院导师指导学生完成学位论文,从而大大提高论文质量.这样,学生在一个循环上升、逐级加强、总结交流的过程中将理论与实践相结合,取得很好的效果,同时可以回馈企业,推动产业发展,以实现交叉学科知识的融合.

4.结语

近5年来,北航软件学院开设了嵌入式软件、集成电路设计与物联网、IT项目管理与产业信息化、SAPERP咨询顾问、移动云计算等多个和软件工程密切相关的专业方向,为市场培养了上千名行业急需人才.通过实施上述措施,取得了很好的教学效果,推动了交叉学科的发展.