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摘要：以新工科背景下软件工程专业新的发展需要为基础，开展面向创新创业及跨界整合能力培养的个性化教学改革研究，重点包括个性化课程资源建设、个性化教学方法、个性化考评方法及具有新工科特色的软件工程专业个性化教学模式等研究.旨在解决新工科建设背景下软件工程专业个性化教学资源缺乏、个性化教学方法体系不完整、个性化考评方法不明确等问题，促进软件工程专业教学效率与效果、学生创新创业与个性化发展能力的提高.
关键词：新工科；软件工程；个性化教学；改革研究
1引言
新工科是科学、应用科学、工程科学和工程实践的创新与进步、不同学科交叉与交融，所形成的新兴工程学科或领域、新范式和新工科教育等的综合概念[1].它以建设和改革工程教育新理念、新模式、新方法、新内容、新质量为基本内容，包括建设新兴工程学科与对传统工程学科的改造升级，目的是主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略.当前迅速发展的大数据、物联网、云计算、移动互联网等新经济领域已开始出现新型技术人才供给不足的现象，暴露出新时代我国工程教育与新兴产业和新经济发展不适应的问题.在此背景下，2017年国家层面陆续形成了“复旦共识”[2]、“天大行动”[3]和“北京指南”[4]，并了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，积极探索新工科建设目标、内容与方向等；2018年教育部办公厅又先后了《教育部办公厅关于公布首批新工科研究与实践项目的通知》、《高等学校人工智能创新行动计划》的通知，要求推进新工科建设.在地方层面，2017年湖南省各高校学者齐聚长沙理工大学，针对目前高等教育界的“新工科”建设，开展了题为“新工科与湖南一带一部战略”的研讨会，提出携手合作、共同行动建设富有湖南特色和影响力的新工科，促进湖南经济社会发展获得高校更好的人才与智力支持[5].2018年初，自教育部正式公示了“关于新工科研究与实践项目认定结果”的信息后，全国各高校迅速进入了新工科建设的实施阶段，不少高校都推出了招生新政，其中备受关注的“新工科专业”成为了今年招生的主要发力点[6].可以说，上至国家下至地方院校都对新工科建设给予了高度关注，在新的信息社会时代，传统教育模式已不能适应现代社会发展的需要，软件工程专业作为新工科建设中的一员也亟需更新升级、主动适应新工科建设需要与发展趋势.软件工程专业既是重要的现有新工科专业，也是大数据、云计算、人工智能等新兴工科专业的重要组成部分与学科基础.由于新工科是在新技术的驱动下产生的，而当今新技术的发展又都与软件技术密切相关，软件工程作为新兴软件技术创新的核心学科，为新工科建设提供了新兴核心技术基础.另外，国家示范性软件学院最早探索面向产业培养人才的新模式，可为新工科人才培养模式创新提供借鉴；软件工程是最早开展工程教育专业认证的专业之一，对新工科建设的质量保障方案起前期探索作用.因此，软件工程专业在新工科体系中具有基础性与引领性的作用与地位.
2现状分析
新工科建设的核心在于提高学生适应新经济新变化的能力与开展自主创新的能力，2015年总理在政府工作报告中提出“大众创业，万众创新”，当前已形成了“人人创新”的新态势，但由于长期以来传统教育模式存在重知识传递轻能力发展、注重群体共性而忽视个体差异等弊端，具有一定的保守性和封闭性，不能很好地满足学生的可持续竞争力发展需求，也难以让学生适应新时代创新型人才发展的需要[7-8].因此，目前大学生普遍存在创新精神与创新能力不足的情况，迫切需要更新教育理念、改善教育环境、优化教育设施、变革教育模式，提升大学生的创新素养能力.传统的软件工程专业课程教学由于面向的是学生对现有软件开发知识点的掌握和运用，重知识传授而轻能力培养，难以胜任培养创新力强、实践力强、具备可持续竞争力的高素质复合型新工科人才.以我校软件工程专业人才培养为例，人才培养方案中四分之三的专业课程是程序开发语言类学习课程，教学实践中百分之九十的上课时间用在了如何教学生学习程序设计语言的语法等相关知识点上，而缺乏把软件开发作为一种必须由团队合作完成，包含需求、分析、设计、实现、测试、维护等系列过程的完整工程项目思维，难以让学生形成系统化的工程能力，而这又是创新型工科人才所必备的竞争力.另外，在我校及同类二本院校的软件工程教学实践中，一方面由于IT行业就业薪水高对人才吸引力大，各高校严重缺乏具有软件工程实际项目经历与经验的老师，例如我校软件工程专业共五位老师，其中四位没有软件工程项目实战经历；另一方面软件工程课程教学课堂仍为大课模式，学生人数多且遇到的问题多种多样，教师往往缺乏足够的时间和精力指导到每一位同学，例如我校软件工程课程教学近几年课堂上课人数分别为66、99、82、78、63、67人，而教师只有一人，也没有助教，难以为每一位同学提供细致的指导.因此，软件工程专业的教学还停留在传统的以教材、教师和教室为中心的做法现状，只关注学生共性而忽略个性需求，同时缺乏能适应新工科发展需要的专业课程资源与个性化教学方法，难以应对新工科建设中以新理念、新模式培养具有可持续创新创业创造等竞争力和跨界资源整合能力[9]的创新型现代卓越软件工程科技人才的需要，亟需开展个性化教学改革研究.
3软件工程专业个性化教学的改革目标与主要内容
软件工程专业个性化教学改革的具体目标为，针对当前新工科建设对软件工程专业培养学生应对新变化的可持续竞争力的新要求，改变以往不合理的课程内容、建立符合新工科发展需要的软件工程专业新的课程资源体系；针对新工科背景下软件工程专业学生创新创业能力培养的实际需要，改变传统的面向群体的粗糙教学方式，建立满足创新创业能力培养需要的个性化教学方式；针对当前软件工程专业缺乏较好的个性化教学模式的问题，研究形成新工科发展中有特色的软件工程专业个性化教学模式与实践案例.最终使本专业主动适应新工科发展需求，促进本专业早日实现国际工程认证.
3.1建设新工科导向下符合学生个性需求的软件工程专业课程资源
新工科建设中个性化教学的前提是要有适合新业态发展需要与学生个性特征需求的新型课程资源内容体系，因此在课程资源建设中，应充分结合新工科提出的新理念、新要求.首先应以应对变化、塑造未来为指引，以继承与创新、交叉与融合、协同与共享为主要途径，将软件产业和IT技术的最新发展、本行业对人才培养的最新要求引入教学过程，更新教学内容和课程体系，建成满足软件行业发展需要的课程和教材资源；其次应重点突出学生个体差异化需求，包括学生个性化的学习目标、风格、兴趣、偏好、习惯、动机、行为过程、学习表现变化等都需要事先了解清楚才能开展有针对性的个性化学习资源建设；最后在具体建设中应基于个性化学习理论研究设计并开发以学生为中心、有利于培养自主学习兴趣、提高独立思考能力、丰富学习成就感的多样化课程资源内容，解决过去以教师为中心的统一课件资源在课堂教学中一个版本面对所有授课对象讲课的弊端，为新工科背景下软件工程专业学生个性化发展与创新能力培养奠定基础.在我校软件工程教学改革实践中，我们首先通过调查、交谈等方式对学生的兴趣与需求进行了初步了解，有针对性地建立了基于主题的课程资源体系，包括项目可行性分析、结构化需求分析、面向对象需求分析、结构化系统设计、面向对象系统设计、面向对象编码实现、软件测试与质量保障等不同主题的资源，另外，我们还建立了相关英文资源，很好地满足了不同学生的个性化学习需求.
3.2构建新工科背景下面向创新创业能力培养的软件工程专业个性化教学方法
新工科建设的核心在于通过新的教学方法提高学生适应新变化的能力与工程创新的水平，因此结合新工科提出的新途径，在个性化教学方法改革中，首先应基于学习过程分析，根据对不同层次的学生个性特征需求，设计出覆盖课前、课中、课后学习全过程的个性化自主学习任务单，并进行学习全流程跟踪记录与信息化管理；其次基于大数据分析技术进行个性化学习行为与学情风险评估预警，采用大数据的全样本及关联分析等数据分析技术，对课程全过程及学生全方位的数据信息进行挖掘与关联分析，构建预警方案在学生出现偏差时及时帮助学生调整学习方式与策略；最后基于学生兴趣模型与学习行为特征模型，利用现代信息技术，进行个性化学习资源推荐，并基于任务驱动和问题导向原则，根据学生个性特征实施课前设计问题任务、课中组织研讨深化、课后规划答疑扩展的个性化学生学习指导实践，促进个性化学习质量的提高.在本专业具体改革实践中，我们自主研发了个性化与过程化教学辅助系统（BDedu），对学生与老师的课前、课中与课后进行了全过程覆盖，准确采集了学生的考勤、作业及课程资源使用行为数据，在课程结束前就很好地发现了学生的不同薄弱环节，并据此进行了个性化的指导与加强练习，学生最终课程及格率由原来的80%左右提高到了95%以上，切实提高了教学效率与效果.
3.3构建新工科背景下面向创新创业能力培养的软件工程专业个性化考评方法
新工科建设的质量保障在于改变传统的考评方式，尽可能地激发出学生的创新精神与创业潜能，因此结合新工科提出的新质量，对本专业的个性化考评主要包括：首先设计针对不同学生的个性特征与特长取向的多种考评形式；其次采用学习全过程数据分析进行学习绩效评价，重点查考学生的学习过程状态与参与质量，从多个角度多个方面对学生在学习系统中的学习过程与结果进行评定，打破传统评价标准单一且只注重考试成绩评价的局限性；最后引入企业生产过程的质量考核标准、规范，对学生的创新创业实践能力进行思维的逻辑性、思考的形式性、操作的结构性和结果的可视性等方面进行评估[10]，突出过程性考核与多样化考核，严把新工科建设中人才培养的质量关.在实践过程中，我们通过理论试题+实践操作、项目过程+总结报告、作品设计+答辩阐述、研究性学习+课程论文、学生参与出题及自主申报软件著作权等多种个性化的考评形式，极大地增强了学生自主学习的主动性，并使学生获得了更好的课程参与感与成就感，最终达到以考促教、以考促学的学生能力培养效果.
3.4形成具有新工科特色的软件工程专业个性化教学模式
新工科建设的最终成果与价值体现在于形成具有自身特色的创新型个性化专业教学模式，因此结合新工科新愿景，软件工程专业个性化教学改革应始终重视结合软件类企业的产业与产品性质、岗位与职责要求、工程管理与项目技术等特点，明确软件工程专业新工科建设的自身需求，构建横向知识面宽的多学科交叉融合与纵向技术能力深厚的产教融合型个性化教学模式，形成面向新工科要求的具有可持续竞争力的创新创业、跨界整合型人才培养模式与具有一定影响力可推广的实践案例，对其他专业开展新工科建设与学生创新创业能力个性化培养提供一定的借鉴.通过改革实践，本专业已初步形成了以创新为驱动、以项目为载体的宽理论深技术的个性化教学模式，在理论教学方面重点拓展学生工程技术、项目管理、财经法律、企业运营、产品设计、市场营销、团队沟通等多学科素养知识面，在实践教学方面重点落实学生课程设计、专业技能认证、学科竞赛、科研探索、知识产权保护、创新创业实战等实践能力训练.现已形成学生专利、软件著作权等创新成果十余项，学生参与的项目训练大五十余项.
4软件工程专业个性化教学改革总体框架及实施方案
个性化教学的实施需要教师根据学生个性特征精心设计可供学生自主学习的教学资源及其配套的自主学习任务单，其本质是让不同的学生个体按需学习最符合自身需要的学习资源，达到最高效的学习时间与资源利用，具体包括综合学生个性特征认知、个性化学习资源推荐、过程化教学管理、个性化学习行为与学情风险预警、多维度个性化学习评价等方面，其总体框架如图1所示，具体实施方案包含如下九个方面.
4.1基础数据收集方案
通过教务管理系统经脱敏处理后获得学生个人学习背景等基本数据，通过课程教学管理系统全面收集软件工程专业课程教学的考勤、作业、资源使用、教师教与学生学的全过程行为记录数据等，通过问卷调查的方式补充其他需要的数据等，从而为学生个性特征认知及个性化教学提供基础数据保障.
4.2学生个性特征认知方案
个性化学习建立在对学生个体特征充分认知的基础之上，具体包括基于教育大数据采用数据挖掘方法进行学生人口学特征差异认知、个性化学习需求分析、学习潜能强弱项挖掘、学习功效进度差异建模等方面，从而明确不同学生个体的学习动机、兴趣和风格等，为实施有针对性的个性化学习服务奠定基础.
4.3个性化学习资源建设方案
基于个性化学习理论，采用校企共建的方式构建产教融合的专业教学资源池，资源内容上包括预习性资源、知识性资源、操作性资源和巩固性资源等，资源建设方式上包括录屏软件、写字板、PPT、录像等，资源呈现方式上包括短视频、在线文本、多彩图片等格式，突出以学生为中心的效用原则.
4.4个性化学习资源推荐方案
利用现代信息技术与个性推荐算法，基于学生的个性特征与兴趣需求进行对应的个性化学习资源推荐.首先以学生的人口学特征为基础，通过一定的兴趣需求修正模式，挖掘出学生的真正学习兴趣；其次基于学情大数据分析，找到学生的学习弱势点；最后根据学生兴趣及其学习弱项表现为其推荐相应的个性化学习资源.
4.5过程化教学管理方案
通过个性化教学综合服务平台实施课前、课中、课后的全面管理，实行问题导向与任务驱动型的教学引导与自主学习服务，实现课前提前作业、课中有针对性地答疑、课后个性化地按需辅导等过程性管理，并通过信息系统实时记录整个教学及学习行为过程，为个性化指导与过程性绩效分析考评奠定基础.
4.6个性化学生指导方案
通过个性化教学综合服务平台了解每一位学生的学习进度状态、学习强弱项知识点、学习薄弱环节等，把学生作业完成与否、作业用时、是否遇到困惑等实时呈现出来，并采用基于关联规则的相关分析法对学生的行为表现与特征因素进行分析，快速发现需要帮助的学生对象及需要帮助的薄弱点，并及时提供有针对性的个性化指导.
4.7个性化学情预警方案
采用大数据分析技术对个性化学习的过程进行全程监控，基于数据挖掘算法对学生有可能遇到的学业危机与风险进行提前预警，利用数据可视化与消息推送技术对学情风险进行实时传送提醒，以帮助学生更好地认识自己的学习过程，在出现偏差时及时调整学习方式与策略，促进个性化学习质量的提高.
4.8多维度个性化考评方案
结合IEEE、SWEBOK、SEEK等国际软件工程教育标准与教育部《软件工程专业规范》，采用学生自评、同学互评、家长助评、教师点评、第三方行业机构参评等方式对学生的平时成绩、课程学习表现、处理问题能力、思维方式、动手能力、心理状况、身体状况、交际能力等多个方面进行过程性考察、分析与评价，形成以评促学的良性循环效果.
4.9个性化教学综合服务平台建设方案
综合以上各方案，采用大数据、数据库、Ajax、可视化、消息推送等现代信息技术，基于HTML5、CSS3、JavaScript、J2EE、.NET等进行软件开发，实现软件工程专业个性化教学综合服务信息系统平台，支持多学科交叉融合的理论知识共享服务与基于群体化学习方法[11]的协同实践服务，为个性化教学的精准性与高效性提供技术支撑.
4.10课程群实践支撑方案分析
软件工程专业个性化教学实施的课程群主要包括：计算机科学导论、需求工程、设计模式、软件体系结构、软件过程与项目管理、软件工程、IT项目管理等.在课程教学实践中，首先，在低年级的计算机科学导论等前置课程中，我们利用自主研发的BDedu系统对学生的年龄、籍贯、高考成绩等基本信息进行了采集，为后续课程的个性化导学奠定基础.其次在项目管理等后续理论课程中，基于在前置课程中对学生兴趣及能力水平的掌握，采用平衡聚类算法对学生进行小组划分，确保各小组的整体水平相当，然后引导各小组自主开展个性化的研究性主题学习，并将自己小组的学习成果与其他小组进行交流共享，从而快速地扩展学生们的理论知识面.最后，在软件工程等后续的实践教学中，基于对学生兴趣、能力及知识面的掌握情况，引导学生进行个性化实践工程项目的可行性分析、需求分析、系统设计、编码实现、系统维护等实践能力培养训练，从而深化学生们的实践能力结构.最终有力的保证了改革实施的效果，同时对本专业的人才培养方案中学生能力的培养也起到了很好的支撑作用.
5总结与展望
本文在新工科建设背景下提出了软件工程专业个性化教学改革探索，包括个性化课程资源建设、个性化教学方法、个性化考评方法等主要环节，并结合现代信息技术有针对性地给出了各环节的具体详细实施方案，其结果有利于解决软件工程专业教学中存在的个性化教学资源缺乏、个性化教学方法体系不完整、个性化考评方法不明确等问题，有利于切实提高软件工程专业学生创新创业能力培养与个性化发展水平、促进软件工程专业新工科建设实践工作的具体落实.未来随着新工科建设的进一步发展，必将对软件工程专业的更新升级提出更多更高的新要求，一方面是各行业各类智慧工程中对超大规模复杂软件系统建设人才的需求，另一方面是新工科建设最终要迈向国际工程人才标准体系中的目标，因此，下一步的研究重点将探讨基于群智协同学习方法与面向国际工程认证的软件工程专业创新型人才个性化培养方法研究.
作者:米春桥 彭小宁 林晶 印东 单位:怀化学院
