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杨芙清:软件工程学科研究生教育的探索与实践
日期: 2010-07-08  信息来源: 作者:杨芙清

 

今天我就软件工程学科研究生教育的探索与实践的一些问题和想法向大家做一汇报,汇报的内容包括五个方面:(1)软件工程教育;(2)科学学位与专业学位;(3)北京大学软件工程人才培养体系;(4)软微学院专业学位研究生教育的实践与探索;(5)思考与建议。

一、软件工程教育

软件工程教育既有工程特性又有科学特性,软件工程是应用计算机科学理论和技术以及工程管理原则和方法,按预算和进度实现满足用户要求的软件产品的开发、发布和维护的工程或者以此为研究对象的学科,这是中国大百科全书的定义。科学教育和工程教育是两个不同的概念,科学教育是提供有价值的系统基础知识,为日常的实际生活和今后从事的职业做好准备,关键就在于准备。用归纳的方法训练心智,发展观察能力,推理能力和概括能力,这是科学教育的定义。工程教育要适应产业的发展,既要满足目前产业转移和引进技术的需要,也要为消化吸收先进技术,进而自主创新服务。主要培养从事工程技术研究、开发、服务等创新型工程技术人才,以实现国家经济发展方式的转变,提高国家综合国力和国际竞争力。

软件是基于硬件来反映人类的意识与智慧,软件的本质特性是构造性与演化性,软件工程是软件产业的支撑学科,所以软件工程教育兼属工程教育和科学教育的范畴。科学教育属性是引导学生对人类的意识和智慧进行科学的理解,增强应用软件本质特性来解决具体问题的能力。工程教育属性是引导学生能够综合应用计算机科学、数学、管理等科学原理,借鉴传统工程的原则与方法,提炼、固化知识,创建软件,以提高质量、降低成本。所以软件工程教育的科学教育与工程教育的属性,其服务的对象是不同的。

【从软件产业的发展和人才的需求来看软件工程教育】

我们可以从四个角度来谈:一是软件产业是国家战略产业发展格局的重要组成部分,它既是基础性产业、高科技产业、先进制造业,又是现代服务业;二是从软件产业与软件工程人才培养的角度看,根据软件产业的格局,需要相应的建立理学、工学、工程的教育体系,形成完整的软件工程人才培养体系;

第三,从技术发展、经济发展方式转变的角度来看,软件工程教育要依据就业和产业结构调整的发展趋势先于市场变化,预测和调整学科专业的布局及层次结构;第四,从软件从业人员已有快速增长,但领军人才奇缺的角度看,要随着产业发展、企业的做大做强,培养能参与大型软件项目的研究、管理人才。特别要培养能够成为企业技术领军的高层次人才。

【从学位设置看工程教育】

首先看基础研究与应用研究的关系。基础研究是“进行创造性探索以获取新知识和理解,不一定指向实际目标和应用”,这准确地描述出了科学学位的研究性质。应用研究是“进行创新型的探索,来获取新的知识,服务于实践目的和目标”。它正确地描述出了专业学位的研究性质。第二,关于学术型学位和专业学位两者的关系,我的理解是——学术型学位是基础性、探索性、宽口径,而专业学位是多领域、应用型,而且可以根据职业发展的需求多次地攻读和获得学位。第三,从英国和美国的研究生教育来看,英国和美国除了科学哲学学位外,专业学位设置比较完善,英国的专业硕士、专业博士相当于美国的工程硕士、工程博士,这是工程类专业学位。英国美国近年来尤其重视工程/专业博士学位的发展。据此软件工程教育体系应该是多层次、多元化的一种教学体系,在基础教育的基础上,本科教育要培养软件工程学科的基础知识和基本实践能力,研究生教育要培养具有扎实的理论基础、软件工程技术和方法,其中又可以分成两种类型,一种是学术研究型,一种是工程应用型。学术研究型是培养基础研究、应用基础研究和关键技术研究方面具有理论创新和技术创新能力的基础研究人才;工程应用型是培养从事工程应用研究和大型软件工程开发、组织、管理方面具有技术创新和工程实践能力的软件工程方面的应用技术人才,它们分属于理学和工程,工学则跨理学和工程两者的中间,既培养应用基础研究和关键技术研究能力,又培养工程应用研究和技术创新能力。

二、科学学位和专业学位

【从教育观念上看】

科学学位是以学科发展为中心,引导学生对人类意识和智慧进行科学的理解,增强学生应用软件本质特性,解决具体问题的能力,培养的是软件工程基础研究人才。“大学教师和学生只为科学学术而存在”,这是著名教育家洪堡总结的一句话。

专业学位则以学生发展为中心,引导学生综合应用计算机科学、数学、管理等科学的原理,借鉴传统工程的原则与方法,提炼、固化知识来创建软件,达到提高质量,减低成本的目标,培养的是软件工程应用技术人才、管理和服务人才,它把学生未来的职业发展放在了教育的核心地位。

【从专业指向性上看】

科学学位是面向科学研究和技术创新,培养能进行理论创新和学术研究的科学工作者,可以从事大学教授、科学家、研究员、工程师等工作。

专业学位是面向产业、面向具体领域培养复合交叉型、能进行研究的各类职业者,涵盖行业、技术领域、企业岗位等,可以从事技术专家、工程师、领域专家,工程管理等工作。所以从专业的指向性上二者也是有差别的。

【从培养目标看】

科学学位注重对学生科学研究能力的训练,要求在理论、技术、方法上有创新,鼓励原始性创新、鼓励攀登世界科学高峰。培养目标是应掌握本学科的基础理论和专业知识,具有理论创新和科学研究能力,要有团队合作精神和优秀的专业素质,而且要求在一、两个专业方向上能够深入、系统地掌握其理论、方法,能够承担基础研究、应用基础研究和关键技术研究的任务,要了解当前国内外最新的发展动态。

专业学位主要是注重对学生工程实践能力的训练,要求学生对特定领域的应用技术有贡献,促进学生职业和自身的可持续发展。培养目标是面向产业和领域的需求,培养高层次、实用型、复合交叉型、国际化人才,培养学生具有扎实的理论基础和合理的知识结构,创业和创新的能力及优秀的职业素养,侧重培养学生工程研究和开发能力、项目组织和管理能力、外语交流和国际竞争的能力。

【从培养模式来看】

科学学位注重学科的纵向发展,提高学生的学术研究能力。

专业学位注重学科的横向发展,提升职业发展能力,可分为脱产和在职培养两种模式。

【从学生的研究方向来看】

科学学位主要研究软件工程理论与模型,软件工程方法与技术。研究方向如软件模型、软件体系结构、设计方法学、软件的自动生成与演化等等,把软件工程研究作为职业。

专业学位主要从事应用研究和大型软件工程的开发、组织、管理,主要是将软件工程已有的研究成果应用到领域中去,是以研究为基础和指导,促进专业人员自身和职业的发展。

三、北京大学软件工程人才培养体系

北京大学软件工程学科是依托北京大学人文、社科、理学等综合优势,形成以信息学院软件所、软微学院、软件工程国家工程研究中心三位一体的软件工程教育和人才培养体系,也是软件工程学科的创新体系。信息学院软件所主要是培养从事基础研究、应用基础研究和关键技术研究,具有理论创新和技术创新能力的学术型研究人才。软微学院侧重在应用工程方面,培养与领域结合的工程应用研究和领域软件开发,具有技术创新和工程实践能力的,面向领域、面向产业的复合交叉型、工程应用型人才。软件工程国家工程研究中心,以工程创新与成果转化为目标,为研究开发与工程教育提供了一个科技成果转化平台,也提供了一个学生实习的平台。

北京大学软件工程教育是从1983年开始探索,由于软件工程学科是软件产业的支撑学科,北京大学软件工程学科教育的发展过程是与中国软件产业的发展相一致的。

1983年试办软件工程专业(本科),1984年开始招收软件工程的研究生班,聘请国际软件工程专家授课,强调工程技术实践能力的训练,从而形成了北京大学软件工程教育的学科、知识点,以及培养模式的雏形。1996年在国务院学位办的支持下,设置软件领域的工程硕士学位点,开始进行工程硕士的培养,从而开启了在综合大学软件工程专业学位研究生培养工作。2002年在国家计委和教育部的支持下建立了示范性软件学院(软微学院),专门培养软件工程学科专业学位研究生。2008年开始招收软件服务工程的博士研究生。

北京大学软件工程的师资队伍结构:信息学院软件所有专职教师46名,其中教授12名、副教授16名,软微学院专职教师66名,其中教授11名,副教授23名,软件工程国家工程研究中心专职教师13名,其中教授3名,副教授3名。所以,北京大学软件工程学科的师资队伍共有125名,其中教授26名,副教授46名。已经形成了一支老中青结合、在国内外有重要影响的软件工程教育的师资队伍。

四、软微学院软件工程专业学位教育的实践与探索

1、软件工程学科的特性和重要内容是交叉应用和工程实践,为此,软微学院根据技术发展与产业需求,重点发展交叉学科,如图所示:

产业需求发展文化创意产业、先进制造业、现代服务业等,据此在2002年与IBM公司合作建立了服务科学与工程系,与信息学院软件所和微软公司合作建立了软件技术系;2003年与加美集团和北大艺术学院合作建立了数字艺术系;2005年又与微电子研究院和中芯国际合作,建立了集成电路设计与工程系;2007年与花旗银行、日本的Acom、北大的经济学院、法学院合作建立了金融信息工程系;同年和北大外语学院、信息学院的计算语言学研究所合作建立了语言信息工程系。这些都是交叉学科,到目前已经有了11个系,37个专业方向。

2、软微学院坚持“人才培养与产业建设互动”、“学生是主体,教师是主导,质量是准绳、服务是手段,终身教育是方向”的教育理念,全面提高教育质量。学院根据工程应用创新型人才培养的要求,形成了以课程体系为核心,注重知识、能力、素质综合提高的人才培养体系。

培养体系的核心是课程体系,根据生源多元化,岗位的多样性设计了多层次、多领域、多方向、模块化、开放式的课程体系:

每学年坚持开200门次的课程,实现了因材施教、个性化的培养。课程分成基础课、核心技术课、专业选修课、领域知识与应用系统选修课等几个层次,学生进校时可以根据自己的需要选择专业,在学习过程中可以根据自身的学习和今后就业的需要,选择不同领域的课程,达到自己设计的培养方向,所以是一种个性化的培养方式。由于增设了领域知识、应用系统的选修课,强调了综合实践,从而适应了产业对人才的需求。由于学生可以根据个人的职业规划在教师的指导下,自主选择制定学习计划,从而变被动学习为主动学习。这样的培养体系为学生的主动学习创造了条件,得到了学生的高度认可。

3、为了培养有社会责任感、服务国家、服务人民的高端人才,学院注重素质教育以提高学生的综合素质,如在课程体系中设有人文科学系列讲座、先进技术系列讲座。邀请北大资深教授、知名学者,以及跨国公司资深专家做相关讲座。学院不设班主任,采用学苑式的素质教育方式,由学生按照自己的兴趣自愿组成学苑,寓教于乐,陶冶情操,培养一专多能。学苑式的管理模式能够充分发挥学生的主观能动性,自主管理,主动自由的发展,院团委、院学生会直接领导,教师因材施教。以素质教育课程和演讲训练来说,不仅提高了学生总结概括、研究立项的能力,而且强化训练了学生口头表达、演讲和交流沟通的能力。例如应届毕业生吴斯说“素质教育使我懂得做学问需要先学会做人的道理,综合实践锻炼了我在研究中学习的综合能力,不但使我获得了ICSS最佳论文奖,而且在激烈的就业岗位竞争中能够脱颖而出”。

4、软件工程教育要求双师型的师资队伍结构

既要求教师有学术水平,又要有领域经验;师资队伍既要有学院的教师,又要有企业的专家。目前软微学院已经有专职教师66名,占40%;企业专家兼职教师62名,约占40%,北大教师28名不仅有信息学院,而且有人文社会科学的学者,占20%。在学院的66名专职教师中兼具学术背景和工业界经验的45名,大概占70%

5、在双语教学与国际合作办学方面。采用全方位、多层次、多方式地开展国际合作,如聘请外国专家,面向全球招聘教师;与国际知名企业和大学合作:合作建系、合作建专业方向,合作建实习基地和联合实验室等。现在与学院合作的单位已经有200多家知名企业和高校,如跨国公司有IBMIntel、微软、MotorolaOracleHPSun等近30;大学有美国宾州州立大学、CMU、加州大学圣地亚哥分校等20多所;国内的企业有中石油、中国移动、中国联通、华为、联想、用友等近100家。通过合作办学整合了国际国内优秀资源,促进课程体系与国际接轨,为人才培养创造了良好的环境。

6、建设服务型的管理模式是软微学院办学的又一宗旨。学院把重点放在提高人才培养质量、营造学生满意、老师满意、和谐发展的培养环境。学位分会制定培养方案、标准、规范,严把质量关。在服务教师方面,主要是调动教师的积极性,充分发挥教师和导师小组的主导作用;在服务学生方面主要调动学生自主选择,主动学习的能动性,为此学院提供一站式的个性化服务:如学生入学报到是一站式服务,学生的选课由教育指导委员会和教师帮助学生,做好咨询服务等。

 

通过八年的探索,得到了一些启示和体会。

第一,      前瞻性与零距离

当前技术融合和产业发展的速度惊人,专业设置要具有前瞻性,才能达到零距离。在国家提供宽松的政策,产学研结合的环境下,可以了解技术发展的趋势,及时获取企业的需求,预测产业发展的态势,来超前规划新专业。如在先进制造业方面,学院设有应用电子工程,集成电路与系统、网络与通信技术等;在现代服务业方面,设有媒体艺术设计、数字艺术、金融信息工程、软件服务工程等;在新兴科技产业领域,已规划有能源信息工程、互联网工程、物联网工程。这些专业准备放在无锡的产学研合作教育基地,服务区域经济,服务地方,发挥北京大学社会服务的功能。新专业不仅使培养的人才能够及时适应产业发展的需求,还成为推动新产业建设的驱动力。聘请的企业导师到学院讲授正在研发的新技术,然后挑选优秀学生到企业去实习。对此学院采取学生和企业双向选择,经过面试,签订实习协议。这样学生在学了企业正在研制的产品技术、通过实习参加企业的产品开发,许多学生被内定为公司的员工,就业状态非常好。这是由于学院的专业设置和培养模式适应了企业发展需求,具有前瞻性,从而达到零距离,形成了学院、企业双赢的局面。

第二点体会是以学生为主体,学校、企业的互联互动

学院探索产学研相结合的工程教育新模式,做到学校与企业的无缝连接,产学研用一体化。

企业在学校设立实验室,学校在企业建实习基地,学生既可以在学校的联合实验室进行综合实践,又可以提前进入企业进行实习;企业的专家可以作为兼职教师参与实验和案例教学,了解学生,遴选人才;学校老师对学生进行专业教学,而且在与企业专家合作中了解企业,熟悉产业,有利于成长为双师型教师;做到相互渗透,创造了学校、学生和企业多赢的局面。

第三点体会是主动、自主与质量

学院在教育观念方面以学生发展为中心,在培养体系方面注重交叉学科,在课程设置方面是多层次、多领域、多方向、模块化、开放式的课程体系。这样的模式,使学生可以根据个人的职业规划,在导师的指导下自主制定个性化的学习计划,激发了学习主动性,从而提高了教学和学习的质量。如2008届毕业生祖大任说“由本科阶段的注入式学习到学院的自主式学习,使自己的软件开发技能和项目组织能力同时提高。”从就业情况看,以2009年为例,毕业的工程硕士一共有839人,其中双证408人,就业落实率100%;单证431人,就

业落实率98%。如2009届毕业生高泽峰说“软微学院的创新型人才培养模式,使我有机会赢得李开复博士的青睐,并最终决定追随他一起创新创业。”

 

 

 

按照《国家中长期教育改革发展规划纲要》的要求,我们要坚持不断改革创新,继续探索创新人才的培养模式,坚持产学研用一体化,培养服务国家战略产业需求和区域经济发展需求的实用型人才,为建设世界一流的软件工程研究生教育而努力。

五、思考与建议

1.思考

北京大学是国内第一所学科多,综合性强的学府,已经有112年的悠久历史,北京大学是全国第一批建立研究生院的大学,具有丰富的研究生教育经验和积累,北京大学具有人文、社会、理学、技术、工程、医学科学等多学科的综合优势,北京大学具有学风严谨,敢为天下先的优良传统,如何在国家经济发展转型的关键时期,在大力落实推进科教兴国、人才强国的机遇下发挥北京大学的优势,培养具有社会责任感的、一大批拔尖创新人才,数以千万计的专业专门人才,这是我们北大人的责任。

2.几点建议

1)加强研究生教育工作,建设现代研究生院管理模式。

北京大学具有学科多、差异性大、专业广,培养特点和人才需求量不同、国家需求高、发展快等种种特色,从而对研究生院的工作提出了新的要求。如何从微观管理走向宏观管理,如,培养方案的制定模式、质量管理模式等等,又如,如何调动院系、中心在研究生培养方面的积极性、主动性,使研究生院的工作能够从繁杂的事务性工作中解脱,走向高层次的政策制定、方向引导、质量监控。如何营造一个良好的生态环境,有利于发挥导师的积极性和研究生的主动性,有利于出高质量的研究成果和拔尖创新人才。

2)积极探索开展专业学位博士研究生培养工作。

前面提到我们调查发现企业中缺乏领军型的专业人才,北京大学医学部、教育学院已经有了成功的经验,即培养专业学位博士研究生的成功经验,为此,建议研究生院积极探索、开展专业学位博士研究生的培养工作。

3)积极培育优秀生源,保持北大研究生教育的优势和持续发展。生源非常关键,优秀的生源是实现世界一流大学,出一流成果的根本,为此,建议研究生院制定政策,根据各学科的特点,探索不同的招生模式,不拘一格地选拔优秀生源。调动导师的积极性,主动吸引优秀生源。

4)适应科学技术高度融合的发展趋势,和国家急需复合型人才的态势,建议研究生院鼓励学科交叉、联合培养复合型研究生,以适应国家加快转变经济发展方式对科技和人才的需求。打破一个导师只能在一个点上招生的限制,鼓励不同学科的导师联合培养研究生,以利于复合型创新拔尖人才的成长。

 

【参考文献】

1《中国软件产业年鉴-2004-2009

2、《面向创新型国家的工程教育改革研究》

3《科学时报》

4、《赫胥黎论文集》

 

注:本文是杨芙清院士在2010年研究生教育工作研讨会上的报告全文

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