1軟件工程交叉學(xué)科實踐機(jī)制建設(shè)的必要性
1.1學(xué)科建設(shè)及發(fā)展的需要
交叉學(xué)科可以綜合利用多個學(xué)科的理論和方法分析問題和解決問題，從而實現(xiàn)自然科學(xué)不同學(xué)科的滲透和融合，甚至還可以把自然科學(xué)與社會科學(xué)等對象結(jié)合成一個綜合體。軟件工程本身的性質(zhì)決定了實踐機(jī)制是其交叉學(xué)科建設(shè)中不可缺少的部分。良好的實踐機(jī)制是推動交叉學(xué)科建設(shè)與發(fā)展的重要保障。
1.2培養(yǎng)創(chuàng)新型軟件人才的需要
中國工程院徐匡迪院士指出，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，學(xué)科交叉是正途。在學(xué)科交叉過程中，實踐機(jī)制可以增強(qiáng)工程碩士的動手能力，還可以拓展視野、開拓思路、拓寬知識面，培養(yǎng)學(xué)生利用多學(xué)科內(nèi)容分析問題、解決問題，這“可以為研究生的認(rèn)識從片面向全面、由低級向高級的發(fā)展打下認(rèn)識論基礎(chǔ)，并使其思維方式在深度和廣度上都得到拓展，從而為科技創(chuàng)新奠定堅實的基礎(chǔ)[3]”。實踐機(jī)制也有利于增強(qiáng)學(xué)生的競爭力，有利于學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展的需要，增加就業(yè)機(jī)會。現(xiàn)在很多單位在招聘人員時，也強(qiáng)調(diào)應(yīng)聘者要有多學(xué)科的知識背景和項目實踐經(jīng)歷。
2軟件工程交叉學(xué)科實踐機(jī)制面臨的問題
2.1交叉學(xué)科實踐內(nèi)容缺乏有效的融合
北航軟件學(xué)院通過設(shè)立不同的專業(yè)方向，探索不同學(xué)科與軟件工程學(xué)科交叉學(xué)科人才的培養(yǎng)。但在教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)課程設(shè)置主要是將其他相關(guān)學(xué)科的課程直接引入，在學(xué)科的深入、有機(jī)的融合方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。這就使交叉學(xué)科的“交叉”，變成了各學(xué)科課程的生拼硬湊，而沒有對各學(xué)科進(jìn)行科學(xué)的融合，更無法很好地實現(xiàn)各學(xué)科實踐的融合，最終導(dǎo)致學(xué)生即便完成了交叉學(xué)科的實踐，所學(xué)到的內(nèi)容也都是孤立的，無法很好地使不同學(xué)科知識彼此參照，更無法將另一學(xué)科的思維和實踐方式與該學(xué)科的相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行融合。
2.2缺少綜合的交叉實驗平臺
對于交叉學(xué)科，不僅要求在理論上實現(xiàn)內(nèi)容的融合，更要求提供綜合的實驗平臺，使學(xué)生可以在該平臺上完成綜合性的、多學(xué)科、多專業(yè)的實驗。之前，學(xué)院的實驗室大多提供單學(xué)科的實驗內(nèi)容，缺少根據(jù)交叉學(xué)科的特點組建的實驗平臺。由于學(xué)科交叉涉及多個專業(yè)，各專業(yè)的學(xué)科需要不同的實驗環(huán)境、實驗設(shè)備，如何獲得獨(dú)立的學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)去采購這些實驗設(shè)備、組建實驗環(huán)境，也是我們在交叉學(xué)科建設(shè)時遇到的主要問題。如果沒有綜合性的交叉實驗平臺，學(xué)生就不能對交叉學(xué)科的內(nèi)容進(jìn)行實驗，從而導(dǎo)致專業(yè)實踐技能欠缺。
2.3交叉學(xué)科實踐人才隊伍匱乏
交叉學(xué)科的實踐往往需要具有多學(xué)科背景的出色帶頭人，但是，這方面的人才相對匱乏。現(xiàn)在的普遍情況是學(xué)院缺乏穩(wěn)定的人才隊伍來建設(shè)和發(fā)展交叉學(xué)科。一方面，有些交叉學(xué)科的授課教師固守原有學(xué)科的研究思維，僅僅講授本學(xué)科的知識，既不強(qiáng)調(diào)學(xué)科的交叉和融合，又不利用交叉學(xué)科的實踐，不能很好地體現(xiàn)出交叉學(xué)科的特色。另一方面，由于交叉學(xué)科很難在學(xué)科中獲得獨(dú)立的位置，導(dǎo)致現(xiàn)在有些交叉學(xué)科的授課教師雖然名義上屬于交叉學(xué)科專業(yè)的兼職教師，卻很難在交叉學(xué)科實踐上投入較多的時間和精力，最終會阻礙交叉學(xué)科的發(fā)展。這些老師培養(yǎng)出來的學(xué)生，自然也很難具有堅實的交叉學(xué)科理論基礎(chǔ)和研究思維，從而導(dǎo)致交叉學(xué)科建設(shè)的人才儲備不足。從長遠(yuǎn)看，這種情況不利于交叉學(xué)科的建設(shè)和發(fā)展。
3北航軟件學(xué)院推進(jìn)交叉學(xué)科實踐機(jī)制的措施
在交叉學(xué)科實踐機(jī)制的建設(shè)方面，北航軟件學(xué)院提出了軟件工程與交叉學(xué)科融合的專業(yè)實踐及企業(yè)實習(xí)的設(shè)置與建設(shè)方案。
3.1推進(jìn)交叉學(xué)科實踐內(nèi)容的融合
在交叉學(xué)科實踐內(nèi)容的融合上，學(xué)院成立軟件工程交叉學(xué)科實踐研究組，其成員由軟件項目開發(fā)經(jīng)驗豐富的學(xué)院教師和部分軟件行業(yè)一線人員組成。其任務(wù)主要為制定交叉學(xué)科實踐課程大綱，對交叉學(xué)科實踐所涉及的項目和實驗中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行論證，明確協(xié)調(diào)配合完成交叉學(xué)科實踐的具體人員，同時還負(fù)責(zé)對實踐環(huán)節(jié)的實施進(jìn)行監(jiān)督檢查。該研究組的工作，可以確保交叉學(xué)科實踐內(nèi)容的有效融合。在實驗內(nèi)容建設(shè)上，根據(jù)培養(yǎng)過程的漸進(jìn)性，通過從基本應(yīng)用實驗、特定專業(yè)應(yīng)用實驗和綜合應(yīng)用實驗到自主應(yīng)用實驗4個層次來構(gòu)建實驗教學(xué)內(nèi)容體系，重點強(qiáng)調(diào)綜合實踐能力和自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從而達(dá)到“鞏固知識、提高能力、綜合應(yīng)用、團(tuán)結(jié)協(xié)作、創(chuàng)新發(fā)展”的實驗教學(xué)目的。
3.2建設(shè)高水平的綜合實驗平臺
實驗體系建設(shè)側(cè)重于課程學(xué)習(xí)階段的實驗環(huán)境和內(nèi)容建設(shè)。建設(shè)原則是充分利用學(xué)校已有的實驗環(huán)境，不搞重復(fù)建設(shè)，立足建設(shè)幾個“面向研究生并兼顧本科生”、高水平、開放式的綜合實驗室，在課程學(xué)習(xí)階段為學(xué)生營造接近實際研發(fā)的綜合實踐環(huán)境。基于這一思想，學(xué)院建設(shè)了軟件綜合實驗室、Unix環(huán)境實驗室、嵌入式系統(tǒng)實驗室、集成電路設(shè)計實驗室以及學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心等實驗平臺，并與計算機(jī)學(xué)院共享計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗室和計算機(jī)組成原理實驗室。學(xué)院還與企業(yè)合作，建設(shè)了一批校企聯(lián)合實驗室，如HTC實驗室、愛立信實驗室、聯(lián)想實驗室、Adobe實驗室等，這些實驗室可以滿足交叉學(xué)科的實驗要求。同時，以綜合實驗室為平臺，將企業(yè)引進(jìn)來，讓教師與學(xué)生一起走出去，具體包括：引入企業(yè)項目，建立校內(nèi)實訓(xùn)實習(xí)基地，學(xué)生在教師指導(dǎo)的情況下實習(xí)，可以提升實習(xí)效果；加強(qiáng)教師實踐、工程方法等研究，為企業(yè)提供培訓(xùn)、咨詢服務(wù)，學(xué)生作為助研參與這些活動，在參與這些活動的過程中獲得豐富的案例分析經(jīng)驗；加強(qiáng)軟件工程理論、實踐研究，以市場需求為導(dǎo)向，跟蹤企業(yè)技術(shù)與管理，最終推動需求、指導(dǎo)企業(yè)技術(shù)與管理。
3.3組建交叉學(xué)科實踐人才隊伍
組建交叉學(xué)科實踐人才隊伍，對交叉學(xué)科實踐教師進(jìn)行專業(yè)實踐培訓(xùn)。交叉學(xué)科對應(yīng)專業(yè)的教師彼此聽課；定期召開交叉學(xué)科專業(yè)知識交流會；與企業(yè)聯(lián)合，關(guān)注行業(yè)動態(tài)的發(fā)展。通過以上舉措來提高教師在交叉學(xué)科領(lǐng)域的業(yè)務(wù)水平。專業(yè)的人才隊伍可以有更多的時間投入到交叉學(xué)科實踐中去，這為提高交叉學(xué)科實踐水平奠定了基礎(chǔ)，也為交叉學(xué)科的長期發(fā)展提供了人才貯備。
3.4加強(qiáng)交叉學(xué)科工程實踐
在交叉學(xué)科實踐體系建設(shè)方面，軟件學(xué)院針對學(xué)生數(shù)量大、學(xué)生生源復(fù)雜、計算機(jī)應(yīng)用能力參差不齊、培養(yǎng)時間有限和師資短缺等諸多問題，一方面在交叉學(xué)科的理論課程學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)調(diào)作業(yè)和課程設(shè)計等實踐內(nèi)容，另一方面還專門成立了實訓(xùn)與基礎(chǔ)部，配備項目經(jīng)驗豐富的專職老師負(fù)責(zé)所有專業(yè)“一級工程實踐”課程的教學(xué)工作。一級工程實踐（個體工程實踐）是將程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)編程融合在一起的綜合實踐課程，采用課堂教學(xué)與實踐相結(jié)合的方式，訓(xùn)練學(xué)生的基本綜合編程技能，通過實驗、作業(yè)、討論、筆試等多種形式來保障教學(xué)質(zhì)量，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，從而快速提升學(xué)生的計算機(jī)基本開發(fā)技能。另外，在每個專業(yè)方向內(nèi)部，還設(shè)置了“二級工程實踐”課程。二級工程實踐（團(tuán)隊工程實踐）中，學(xué)生自由組成4~6人的開發(fā)小組（團(tuán)隊），遵循軟件開發(fā)過程管理規(guī)范，以團(tuán)隊形式開發(fā)具有一定規(guī)模的應(yīng)用性項目，通過立項、分析、設(shè)計、開發(fā)、現(xiàn)場答辯、演示等形式來保障教學(xué)質(zhì)量，從而培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范化軟件開發(fā)和協(xié)作管理的能力。
3.5建立國內(nèi)外實習(xí)基地歐盟研究咨詢委員會跨學(xué)科研究報告顯示，歐洲高校的跨學(xué)科教育在研究生層面表現(xiàn)為開設(shè)更多的交叉學(xué)科培訓(xùn)計劃，并與企業(yè)人才需求掛鉤[4]。北航軟件學(xué)院與美
國、日本、印度等國家合作建立了多個國外學(xué)生實習(xí)和就業(yè)基地，通過學(xué)院的實習(xí)和就業(yè)基地，軟件學(xué)院已派出大量學(xué)生到國外實習(xí)和深造。對于國內(nèi)實習(xí)基地，軟件學(xué)院在充分發(fā)揮北航在學(xué)科、辦學(xué)政策、地域等方面優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，采取多種合作形式，與國內(nèi)多家企業(yè)合作，針對各專業(yè)需要，建立了相對穩(wěn)定的國內(nèi)實習(xí)基地。另外，軟件學(xué)院還與多家知名企業(yè)合作建立教學(xué)基地，為其定向培養(yǎng)復(fù)合式軟件工程碩士人才，為地方科研院所和企業(yè)培養(yǎng)高、精、尖后備人才貢獻(xiàn)力量。這些國內(nèi)外實習(xí)基地為交叉學(xué)科實踐提供了綜合性的平臺。軟件學(xué)院培養(yǎng)方案要求學(xué)生在所有理論課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，必須進(jìn)入軟件相關(guān)企業(yè)完成為期一年左右的實習(xí)，通過親自參與的實際軟件工程項目，把不同學(xué)科的理論內(nèi)容利用實踐很好地融合起來。
3.6設(shè)立交叉學(xué)科實踐模式
為了達(dá)到更好的實踐效果，北航軟件學(xué)院設(shè)立了５級實踐模式：課程實驗、個體編程實踐、團(tuán)隊項目實踐、企業(yè)實習(xí)和團(tuán)隊項目案例實訓(xùn)。以專業(yè)方向為基礎(chǔ)，設(shè)計實踐項目，將基礎(chǔ)課程與專業(yè)方向課程的實踐貫通，以具體項目貫穿相關(guān)課程，讓學(xué)生深入理解交叉學(xué)科知識在項目中的應(yīng)用。該實踐體系實現(xiàn)了由學(xué)校到企業(yè)，再回到學(xué)校的一個閉環(huán)實踐過程。學(xué)生在實習(xí)結(jié)束后回到學(xué)校實訓(xùn)基地，要總結(jié)實習(xí)經(jīng)驗，互相交流實習(xí)案例，與教師互動進(jìn)行案例分析，在已有的編程和項目經(jīng)驗基礎(chǔ)上，全程參與一個項目的需求分析、設(shè)計、實現(xiàn)、測試及項目的管理等所有活動。這樣，學(xué)生不僅可以提高編程能力，同時可以用所學(xué)知識對實習(xí)項目進(jìn)行案例分析，糾正錯誤。此外，還可以讓學(xué)生體驗軟件系統(tǒng)分析、架構(gòu)、研發(fā)管理等在實習(xí)過程中難以參與的活動。在此基礎(chǔ)上，由學(xué)院導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)位論文，從而大大提高論文質(zhì)量。這樣，學(xué)生在一個循環(huán)上升、逐級加強(qiáng)、總結(jié)交流的過程中將理論與實踐相結(jié)合，取得很好的效果，同時可以回饋企業(yè)，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以實現(xiàn)交叉學(xué)科知識的融合。
4結(jié)語
近5年來，北航軟件學(xué)院開設(shè)了嵌入式軟件、集成電路設(shè)計與物聯(lián)網(wǎng)、IT項目管理與產(chǎn)業(yè)信息化、SAPERP咨詢顧問、移動云計算等多個和軟件工程密切相關(guān)的專業(yè)方向，為市場培養(yǎng)了上千名行業(yè)急需人才。通過實施上述措施，取得了很好的教學(xué)效果，推動了交叉學(xué)科的發(fā)展。
作者：康一梅 王春梅 孫偉 邵兵 單位：北京航空航天大學(xué)軟件學(xué)院