董 威，文艳军，李 暾，齐治昌
（国防科学技术大学 计算机学院，湖南 长沙410073）
摘 要：针对国家和军队信息化建设对软件工程人才的迫切需求，以及软件工程专业课程面临的知识与工具变化快、项目实践要求高、强调协同与合作等特征为目前在线课程模式和平台带来的挑战性问题，分析研究2014版软件工程知识体（SWEBOK）对在线课程建设的影响，分别针对大规模公开在线课程（MOOC）和小规模私有在线课程（SPOC）的建设提出一系列建设思路与方案。
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关键词 ：软件工程；在线课程；软件工程知识体；MOOC；SPOC
第一作者简介：董威，男，教授，研究方向为可信软件工程技术、软件分析与验证，wdong@nudt.edu.cn。
0 引 言
随着软件在各种领域迅速发展，软件的类型、规模、复杂度都急剧增长，在有限的时间和成本约束下开发出高质量的软件被人们高度关注，因此提高各类信息化系统开发人员的软件工程能力越来越受到普通和军队高等院校的普遍重视。然而，由于软件从业人员所需知识更新快以及大量软件开发人员接受软件工程教育的经历不足，仅靠传统的高校课堂内授课方式，难以满足社会和军队信息化快速发展对软件工程人员的需求。研究如何通过建设软件工程专业在线课程加快软件工程人才的培养、优化软件工程课程资源的配置，对于我们国家和军队未来的发展具有重要价值与深远意义。
1 软件工程教育的发展与主要问题
软件工程指将系统的、规范的、可量化的方法应用于软件的开发、运行和维护的过程[1]。ACM和IEEE/CS成立联合工作组，在2004年制定了计算教程软件工程卷CCSE （computing curriculum-software engineering）[2]，并把软件工程作为计算学科下与计算机科学、信息技术、信息系统、计算机工程等并列的学科。2014年，ACM和IEEE/CS推出软件工程知识体SWEBOK 3.0版[3]，知识领域与2004年版SWEBOK相比从10个增加到15个。此外，由ACM和IEEE主导，国际一些著名高校和企业的专家针对软件工程硕士教育制定《软件工程研究生学位教程指南》（GSwE2009）[4]，描述软件工程硕士需掌握的核心知识体系和相应教程。我国从2001年开始建立示范性软件学院，并于2006年推出《计算机科学与技术本科专业规范（软件工程）》[5]。2011年，软件工程专业经国务院批准增列为一级学科。
软件工程师目前在国内外都是最具吸引力的职业之一，如美国著名的就业网站CareerCast在2012年进行调查，从收入、工作环境、发展前景等因素评选出的十大最佳职业中，软件工程师名列第一[6]；在我国近来对本科毕业生的职业调查中，软件工程师的收入也一直名列前茅。尽管近年来软件工程教育有了很大发展，但国内外的软件工程教育还存在诸多挑战性问题，主要包括以下几方面。
（1）现有的软件工程课程从学时数、教学安排等方面都难以达到实际职业对软件工程深度、广度和实践能力的要求，相关培养方案的制订较少考虑企业的实际需要，针对性不强。
（2）尽管聘请企业中有丰富经验的软件工程师授课是一条有效措施，但整体来看，软件工程授课老师普遍缺乏软件开发实际经验，甚至很多都未从事软件工程领域的研究工作。
（3）软件工程目前存在众多不同的开发方法学，它们各有特点和优势，并且软件工程相关技术发展迅速，新的方法不断出现，这使得教学内容的选择和准备变得非常困难。
（4）当前国内外软件工程教材多是对众多方法和技术的描述，对具体技术的深入程度不足且无法适应软件技术、工具的快速变化，对学生进行实际项目开发帮助有限。
（5）企业的软件开发中使用了众多的软件工具，并且对于重要领域的软件开发，很多企业采用商业化工具。在教学过程中，这些昂贵的、专用的商业工具较为缺乏，并且在有限课程时间内学生难以接触到众多不同类型的软件开发工具。
（6）软件工程教育资源非常不平衡，在教育和经济发达地区，聘请优秀软件工程师进行授课、使学生参与到企业的实际开发中是可行的，但对于大量其他地区高校就难以实施。
（7）软件工程技术和工具发展迅速，很多软件从业人员从程序员开始起步，未接受过系统的软件工程教育或所受教育很快过时，因此需要持续性的、具有一定灵活性的优质教育资源适应这种情况。
由软件工程教育面临的以上挑战，我们可以看出传统的高校课堂内软件工程教育虽然还是必不可少的，但是必须找到新的软件工程专业课程教学方式，以满足其知识变化快、人员基数大、持续时间长、资源不平衡等特征。通过互联网在线课程的形式实施软件工程专业课程的教学，无疑是应对上述问题一种有效、可行的方式。
2 软件工程知识体对在线课程模式的影响
软件工程可以作为一门单独的课程进行讲授，而软件工程专业一般包含一系列的课程，如需求工程、软件设计与体系结构、软件构造、软件测试与验证等。软件工程专业课程如果作为在线课程进行建设会遇到众多问题，其中主要包括对实践环节的要求非常高、追求在真实平台中解决有一定规模的问题、需要团队合作以及项目管理等，而目前在线课程的教学方式和平台在这些方面有一定欠缺，需要我们进行深入的研究以提供解决方案。
软件工程课程应该覆盖一定的知识领域，表1对SWEBOK 3.0版中包含的15个知识领域和子域进行初步分析，判断其是否适合于目前一般性的MOOC在线课程教育模式和平台。表1中第2列的知识子域适合目前在线课程教学方式，第3列中的知识子域需要对当前在线课程模式进行适当改进才能适用，第4列中的知识子域则需要对当前在线课程模式和平台进行较大改进。对于不适合（需对模式和平台进行改进）的知识子域，笔者在第3节中将研究讨论应对方式和措施。
表1中最后两个知识领域计算基础和数学基础作为软件工程理论基础的一部分，由于一般放入与软件工程课程相独立的课程中讲授，如离散数学、编译原理、操作系统、数据库原理等，其相关课程也都有较为系统、完善的体系，因此这里我们不进行特别考虑。
3 软件工程专业在线课程的建设
目前已经出现一些软件工程的在线课程，如UC Berkeley的软件工程MOOC课程于2012年在Coursera、后来在EdX上线，并在此基础上发展、延伸出多个小规模私有在线课程（small private online courses, SPOC）[7]。国防科技大学也已有软件工程相关课程在内部网络上线，供部队和军队院校一定范围内的人员在线学习。
3.1 软件工程专业MOOC课程建设
从对相关知识领域的分析可以看到，目前一般性MOOC授课方式与平台难以适应的软件工程知识子域主要包含以下特点。
1）难以完全通过讲授使学生接受，如需要动手进行实践才能深入体会的技术以及与经验密切相关的过程、管理、度量等内容。
2）内容变化频繁的知识如一些软件开发技术、工具等总在持续发生变化或出现新的版本，课程每次新开时都可能需要调整。
3）需要团队式的协作与交流完成内容，如版本控制、需求获取、协同开发、团队交流等，仅靠讲授或个人作业难以达到效果。
4）软件工程教育强调具有一定规模和复杂性的项目实践，这对于教学辅导人员的数量和指导能力要求较高，不仅仅是普通答疑能完成的。
5）对于很多技术和实践来说，其结果是开放式的，软件设计、实现、测试、维护等任务一般不存在唯一结果，这给作业评价和成绩评定带来困难。
面向上述特点，根据目前国内外已有的相关实践、效果以及已经实施的建设情况，我们总结出一些供参考的解决方案。
（1）制订MOOC教学计划时应遵循持续改进的原则。传统课堂教学讲究制订教学计划时一次到位，但由于软件工程内容变化快，因此分解教学内容、视频、作业时应该使其能够适应快速变化，不要期望一次建设就大功告成。此外，在线课程需要了解大量学生的反馈意见和教学效果，这也需要不断的改进。如果可行，可采用自行编著的电子教材和教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献，使得每次开课时学生教材也可以尽快进行相应修订。
（2）在线课程平台与软件协同开发环境的有机融合。对于需要协同、交流才能完成的内容，实际由于许多国际化企业的软件研发人员遍布全球，因此已有相应的平台（包括开源软件工具、开源社区等）支持地域分布的人员进行协同开发。教师可选择所需的协同开发环境，与软件工程在线课程平台集成在一起，提高对团队和协同任务的支持。
（3）对课程进行分而治之的划分。教师可以把课程按照其内容是否适合在线授课划分为一些小的子课程，每个子课程更偏重于适合或不适合（如理论内容和实践教学内容分到不同子课程），以减少整个课程设计的复杂性。在线课程偏重适合讲授的子课程，不适合已有在线授课模式的内容，可以通过其他方式实施（如其他高校单独开设实践课程、采用适合的平台或投入更多教辅人员等）。
（4）采用新的教辅人员委托模式。由于软件工程课程的实践性强，对教辅人员数量和质量要求高，因此仅靠开课学校的课程组难以完成。教师在实践中可以考虑招募在高校内或通过在线课程已经完成课程学习、成绩优秀的志愿者，通过一定的激励或者提高影响力等方式激发他们的热情。事实上，从开源软件的蓬勃发展以及Berkeley软件工程MOOC课程的实际效果看，该方式完全可行、有效。
（5）加强自动化结果评估和成绩评定系统的开发与应用。教师可一方面采用各种自动化软件工具，如通过测试驱动的开发工具、软件编码规范检查工具、基于服务的方式等对课程作业进行自动评估；另一方面可以让学生参与到开源软件社区的开发活动中，通过开源项目对其完成工作和贡献采纳情况等进行评价。
软件工程专业MOOC课程建设面临的问题众多，需要教师通过具体实践逐步研究和完善其在线课程的建设过程。
3.2 软件工程专业SPOC课程建设
软件工程在实际实施中所面向的领域背景非常重要，而不同领域的软件系统各有特点，一个软件企业一般有其针对性的领域，采用的软件工程过程、方法、工具、管理等都有各自的特点。因此，非在校学生的软件工程在线课程学习者可能在一般性的理论之外，希望学习更多对其背景有促进作用的知识。再者，MOOC课程学习者中有相当一部分本身就是高校教师，他们会借用MOOC课程的内容，然后在自己的课程中进行一定改造并增加项目实习等内容，形成适合其学生学习的课程。此外，国防领域未来基于信息系统的体系中，软件工程人才将会包括科研人员、技术开发人员、管理人员、保障人员、作战和指挥人员等不同类型[8]，还会针对战机控制、舰船控制、车辆控制、指挥自动化等不同应用背景，对软件工程知识的要求都有不同。上述情况都要求能够在MOOC课程的基础上进一步建设小规模私有在线课程（SPOC）。UC Berkeley就在其软件工程MOOC课程基础上发展了多个SPOC课程，包括在本校以及在其他高校中开设的课程。
对于建设软件工程SPOC课程，教师可以遵循以下一些原则和策略。
（1）对于公共的知识讲授，尽可能利用MOOC课程完成，以减少SPOC课程的建设工作量，充分利用优质资源，提高课程的复用程度。
（2）加强每门SPOC课程的针对性，如针对具体学校学生的培养目标或针对具体领域背景选择相应的软件工程技术、工具、标准规范进行讲授。
（3）加强课程实践和项目开发环节的建设，这是MOOC课程本身具有的不足之一，但在SPOC课程中可以进行有效的弥补。
（4）课程成绩的评定可以把MOOC和SPOC课程的学习情况结合起来考虑，对学习者对软件工程共性理论和特定目标知识的掌握情况进行综合评价。
在未来在线课程发展中，软件工程专业MOOC课程可能并不一定很多，由能提供优质师资资源的机构开设，但针对具体背景领域的SPOC课程可以更多，因为毕竟软件作为现代社会无所不在的组成，软件工程面向的领域众多，都需要有针对性地培养软件工程人才。
4 结 语
软件工程专业课程具有变化快、对实践要求高、需要团队协作等特征，这些使建设软件工程专业在线课程具有更高的难度。MOOC课程和SPOC课程都是未来软件工程专业在线课程所需的模式，尽管已经有一些相关实践，但是如何建立较为系统、各门课程完善、质量高的软件工程专业在线课程，还需要更多的研究与实践。目前对SWEBOK中知识子域对在线课程建设影响的分析还较为初步，下一步还需要更具体地针对所包含的知识点研究如何通过在线课程进行讲授。此外，软件工程专业在线课程应该与软件协同开发环境有机结合，这还需要我们进一步进行研究，针对知识点要求形成科学的集成平台体系框架并进行建设。
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参考文献：
[1] 齐治昌, 谭庆平, 宁洪. 软件工程[M]. 3版. 北京: 高等教育出版社, 2012: 10-11.
[2] IEEE Computer Society. Software engineering 2004[EB/OL]. (2004-08-24)[2014-08-17]. http://sites.computer.org/ccse/.
[3] IEEE Computer Society. Swebok V3[EB/OL]. [2014-08-17]. http://www.computer.org/web/swebok/v3.
[4] Graduate Software Engineering 2009(GSwE2009). Graduate software engineering 2009[EB/OL]. [2014-08-17]. http://www.gswe2009.org.
[5] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006: 248-330.
[6] Brienza V. The 10 best jobs of 2012[EB/OL]. [2014-08-17]. http://www.careercast.com/jobs-rated/10-best-jobs-2012.
[7] Fox A, Patterson D, Ilson R, et al. Software engineering curriculum technology transfer: lessons learned from MOOCs and SPOCs [EB/OL]. (2014-03-05)[2014-08-17]. http://www.eecs.berkeley.edu/Pubs/TechRpts/2014/EECS-2014-17.html.
[8] 董威, 宁洪, 齐治昌. 体系作战下信息化人才的软件工程素质培养[J]. 高等教育研究学报, 2010, 33(4): 30-32.
（编辑：宋文婷）