北京理工大学研究生课程建设立项申报书

PAGE15/15北京理工大学研究生精品课程建设立项申报书（2019年立项eq\o\ac(□,√)2020年预备□）课程名称：软件理论与工程课程代码：0700053申报人姓名：联系电话：所属学科：计算机科学与技术所属学院：计算机学院申报日期：研究生院制填表说明1.本表用钢笔填写或打印，要求字迹清楚、端正，内容翔实、准确。2.申请人所填内容，由所在学院负责审核。3.所填论文或专著须已在正式刊物上刊出或正式出版，截止时间是20184.如表格篇幅不够，可另加页。5.申报书及附件等内容，将上传到研究生院网站的课程网页。一、申报课程及课程负责人基本情况课程名称软件理论与工程讲授学时32实践学时课程面向学术博士□学术硕士□工程博士□专业硕士eq\o\ac(□,√)课程类型公共课□基础课□核心课eq\o\ac(□,√)全英文□代码、课程名称、主讲教师、选课总人数、成绩平均分、最高分、最低分、均差（本项由研究生院负责提供）课程负责人简况姓名高广宇性别男出生年月1984.12职称副教授学位博士学科专长计算机科学与技术手-mailguangyugao@课程负责人近三年来承担的研究课题、发表的相关论文及获得的奖励荣誉等情况。代表性成果：A.教学教改类：1.北京理工大学2018年教学基本功比赛理工本科组三等奖。2.北京理工大学全日制硕士专业学位2017年研究生精品课程《软件理论与工程》建设项目3.2016年度北京理工大学第十一届我爱我师活动“我最喜爱的的专业课教师”称号。4.2016年北京理工大学软件学院教育教学改革专项项目《大数据时代问题导向的软件工程专业研究生教学新模式探究》5.2015年北京理工大学研究生教学团队建设项目重点项目《北京理工大学全英文软件工程专业数据智能方向教学团队》6.在大数据和认知计算等领域的形成的教学生产实践成果，获得2016年和2017年度IBM公司（国际商业机器）奖教金项目。7.基于计算机学院围绕IBMZ10建设的数据智能中心开展面向应用的研究实践教学，获得2016年和2017年度IBMFacultyAwards奖项。8.教育部工程教育专业认证协会秘书处秘书。B.学术科研类：主持国家自然科学基金青年基金项目《基于演化学习的名人识别技术与名人库构建研究》，2015.01-2017.12.联合主持国家自然科学基金联合基金项目《基于双向安全基线的工业控制系统异常检测方法研究》，2018.1-2020.12.主持中国人民解放军63963部队***软件仿真测试云平台，2016.01-2017.06.主持IBM访问学者项目《VideoCognitiveLearningResearchwithLinuxONEinBigDataEnvironment》，2016.10-2016.12.参与国家自然科学基金重大研究计划项目《大数据驱动的服务运营系统性优化与管理——以新能源汽车为例》，2018.1-2021.12.参与国家自然科学基金面上项目《绿色群智计算中的可信任务分配与数据定价技术研究》，2018.1-2020.12.代表性学术论文：1.CenHan,GuangyuGaoetal.

Real-timeSmallTrafficSignDetectionwithRevisedFaster-RCNN.

MultimediaToolsandApplications​.2018.

2.GuangyuGao,CenHanetal.

OptimalFeatureCombinationAnalysisforCrowdSaliencyPrediction.

JournalofVisualCommunicationandImageRepresentation​.50(1):1-8,2018.

3.GuangyuGao,ChiHaroldLiu,MinChen,SongGuoandKinK.Leung.Cloud-basedActorIdentificationwith

Batch-OrthogonalLocal-SensitiveHashingand

SparseRepresentation.IEEETrans.OnMultimedia2016.

4.GuangyuGao,MengdiXu,JialieShen,HuadongMaandShuichengYan.Cast2Face:AssigningCharacterNamesontoFacesinMoviewithActor-CharacterCorrespondence.IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnology(TCSVT).2015.

5.ChaoXiong,GuangyuGao(EqualContribution),ZhengjunZha,ShuichengYan,HuadongMa,Tae-KyunKim.AdaptiveLearningforCelebrityIdentificationwithVideoContext.IEEETransactionsonMultimedia(TMM).2014.二、教学团队简况人员构成姓名性别职称学位担任本门课程教学学时车海莺女1975.12讲师博士8教学团队近三年来承担的研究课题、发表的相关论文及获得的奖励荣誉等情况。车海莺，北京理工大学研究生明星课程项目-全英文研究生课程项目,2017-2018，主持。车海莺，IBM全球共享研究计划SUR（SharedUniversityResearch）,2016/1-2016/12,主持。车海莺，IBM全球学者项目(FacultyAwards)，2016/1-2016/12,主持。车海莺，IBM精品课程项目，大数据分析，2014/12-2015/03,主持。车海莺，2018IBM区块链黑客马拉松竞赛，最佳指导教师车海莺，2017年度教育部留学基金委IBM优秀教师奖车海莺，2016IBM大型主机技术应用全国校园大赛冠军，最佳指导教师车海莺，2015年度教育部留学基金委IBM优秀教师奖三、课程教学需要改进的内容软件理论与工程课程源于软件工程专业的研究生全英文课程《SoftwareServiceEngineering》和研究生专业核心课《高级软件工程》。在十三五期间深化教学改革实践中，形成了2018版培养方案中面向所有软件工程硕士的学科专业核心课：软件理论与工程。目前，软件理论与工程课程作为软件工程研究生一年级学生的专业核心课，每学年有约90-100人选课。课程教学文件，包括大纲、教案等齐备。教学硬件良好，配备有能容纳100人左右的多媒体教室。同时依托计算机学院150平米的数据智能中心，和计算机学院数据科学与知识工程研究所开展相关的教学、实验和实践活动。课程采用基于ProblemBasedLearning的教学方法和理论实践相结合的教学手段，取得了较好的教学效果。课程自开设以来，得到了包括学院的认可和大力支持，也得到了所有学生的好评。尽管本课程取得了较好的教学效果，但是还存在以下需要改进的内容：研究生教学方式存在向本科生教学方式回归的因素。研究生学习是创新性学习，主要是在学习中能发现问题，解决问题，不是被动地接受外界知识，而是能够辨别知识的真伪并能创造产生自己的知识。课程讨论式教学存在一定局限性，即便采取讨论教学方式，形式也过于简单。由于教学方式乏善可陈，学生的主动参与意识淡薄，无法充分调动学生的主动性、积极性，部分学生也认识不到课程学习内容与所从事的科研、工程项目和论文撰写之间的关联。教学内容选择系统性还有待提高。课程内容紧跟前沿科技还不够，为研究某个问题，需要具备深厚的基础知识和前瞻性，研究生紧跟世界本领域的前沿，也需要深厚的理论基础和技术基础。课程评价体系也有待继续改善。对课程学习情况的评价主要依据课程学习的考试成绩。虽然有通过组队完成实践项目来综合评价，但是普遍存在部分学生加入团队混日子，团队评分同质化、优劣得不到区分等问题。课程国际化程度较低。随着建设双一流大学的大潮流，研究生课程的建设应该走在双一流建设的前列。上述内容都是在前两年的软件理论与工程课程教学中发现并有待改进的内容。四、课程建设预期成效（□是eq\o\ac(□,√)否建设在线课程）（支撑材料另附）：课程内容教学目标：通过本课程的学习，提高学生在软件设计过程中的分析问题与解决问题的能力，掌握高级软件工程理论及工程开发方法，能够有效地策划和管理软件开发活动。同时，通过对前沿技术的学习与项目实践，理解云计算、大数据及深度学习等热门领域的软件理论与工程开发过程和方法。主要内容及学时分配：1.高级软件工程理论16学时需求工程软件设计模式中间件技术敏捷开发群智感知服务工程2.数据中心与数据智能 8学时云计算与数据中心大数据软件系统机器学习导论深度学习模型3.学生专题讲座8学时总体而言，软件理论与工程课程学习和借鉴美国马赛诸萨大学、加州伯克利分校、麻省理工学院和英国牛津大学等学校的软件工程和软件理论相关课程设置，全面设计教学方案，包括：涵盖传统软件工程理论知识、新的软件工程方法（如敏捷开发等）、最新的工程及研究前沿（大数据、云计算、深度学习、人工智能等）的理论教学体系；重点讲授软件工程的基础理论框架，结合行业案例分析和讲述软件工程理论在大型企业的实际应用；鼓励学生结合兴趣，作为核心人员参与学生专题讲座环节，利用学生团队实践灵活运用软件工程理论与方法完成高水平的工程和科研任务。教材及相关资料方木云，刘辉.高级软件工程.清华大学出版社,2011.顾炯炯.云计算架构技术与实践.清华大学出版社，2016.吴京润、黄经业等译，颠覆大数据分析，北京：电子工业出版社，2015.C.Bishop.PatternRecognitionandMachineLearning.Springer,2011.[日]杉山将著，许永伟译.图解机器学习.人民邮电出版社，2015.实践教学条件（如无实践内容，可不填）无智慧教学技术手段结合围绕IBMZ10建设的数据智能中心开展大数据、云计算和深度学习相关的的场景教学，加深学生在上述大数据场景下的软件理论学习与工程实践运用。教学过程软件理论课程的教学过程主要包括以下几个方面：基础理论知识讲授：由授课教师根据上述的课程大纲讲授24个学时的传统课程内容（包括16个学时的高级软件工程理论知识和8个学时的数据中心与数据智能知识）。基础理论知识作为整个软件理论与工程课程的核心内容，依照传统的教师讲授为主，学生听课为辅展开。不同之处在于，该部分内容与学生专题讲座环节互为补充，交叉进行。传统课程内容在老师讲授完成某个章节后，通过开展学生主题讲座来建立理论与实践的紧密结合，也加强学生的积极性和主动性。团队项目实践：计划从第2周开始安排学生团队实践，5人一组，自由组队，到课程结束完成一个工程项目。不同于传统的课程实践，布置给学生任务，要求学生按时完成。本课程建设中团队项目实践建设部分重点关注学生理论学习、工程和研究实践的学习、团队协作能力和表达能力以及竞争意识的培养。首先，考虑实际工作场景中，经常面临不同背景和团队的人员协同完成任务的情形，有别于大部分课程实践学生组队方式，本项目采用随机组队方式。该方式既避免了传统的同一导师名下的学生结成一对或者相近研究方向的学生扎堆组队的问题，加大了团队的多样性和多元化，能够更好地锻炼学生在未知场景和陌生环境中的团队协作能力。其次，课程实践的课题从三个渠道选取：A)软件工程相关的公开实践竞赛（如TheInternationalConferenceonMiningSoftwareRepositories(MSR)MiningChallenge和Kaggle竞赛）；该渠道主要是增加选题实现效果的可对比性，以及课程实践内容的竞技性，并且让学生能够从更多的网络社区等获取更多更全面的信息。B)高水平学术论文（CCFRankA的会议和期刊论文）的工作复现；该渠道主要是增加学生阅读文献、理解文献方法和实验的能力，加深学生研究分析和工程动手的综合能力。C）热门手机和电脑端应用软件简化系统；该渠道主要是增加学生对于主流和热门软件设计特点的深入理解，并结合需求和实践寻找更多创新思维和设计。最后，团队项目实践以软件工程各阶段（需求分析与设计、系统设计、编码实现、测试维护等）为主线安排实践步骤。并且，依据PBL教学方法，教师分析各阶段学生所面临问题，及时调整教学大纲内容讲授顺序，并灵活增添或修改讲授内容。学生主题讲座：在以往的教学生，存在最大的问题就是师授生听所导致的老师倍感疲惫，而学生倍感枯燥。研究生教学最主要的是积极引导学生自主学习，并更好地锻炼学生对知识的关联理解和实践运用。因此，传统的依靠考试来加深学生对知识理解的方式显得不合时宜。此外，除了考试成绩，研究生自身也更希望实实在在的提升实践能力、开阔眼界。因此，如何引导学生积极参与课程、主动思考，显得非常有必要。主题讲座是通常被用于研究生课程中开阔学生眼界，增加学生理论联系实际的重要手段之一。本课程建设项目同样采用主题讲座的方式对个别知识点开展专题研讨。但是，不同于传统方式，本课程建设的专题讲座由学生作为主讲人。具体而言：首先，在前期分组基础上，结合理论知识讲授进度，选取3-5个知识点来开展学生专题讲座。其次，针对每个需要开展专题讲座的知识点，每个小组都进行内部讨论和调研分析，形成专题讲座报告。专题讲座报告以文档形式，包括报告题目，报告摘要和报告简介。最后，各小组将专题报告发布，由其他小组和授课教师分别打分，依照分数高低选取得分最高的小组成员作为本次专题的主讲人。课程考核传统的研究生教学主要通过期末考试，近些年也开始以论文和报告，或者以项目实践方式作为考核方式。然而，就软件理论与工程课程而言，如何从软件工程专业研究生的实际背景出发，设计多角度不同层次的考核评价指标是本项目教学评价体系建设的重点。具体而言，多角度表现在研究能力、工程开发能力、团队协作能力、分析表达能力等多个方面，主要是三个部分的考核。第一部分考核，对应于理论学习的考核，包括阅读外文文献、分析总结问题、创新方法提出等，占比40%，记40分。研究生必须从阅读文献、理解现有方法、发现问题、创新方法、实践尝试等步骤来深入掌握理论知识、并具备综合调研、总结分析的能力。具体而言，本部分考核主要通过学生专题讲座环节中学生撰写的专题报告来实现。计划开展3-5次专题讲座，完成3-5次报告，结合其他小组打分情况来给予分数。与此同时，根据专题讲座效果分别给予1-5分不等的奖励分。第二部分考核，对应于工程学习的开发能力考核，包括团队实践项目的设计、实现和效果评估等，占比40%。软件理论与工程中工程能力的培养，主要包括实践项目开展中的过程规范性、文档完备性以及实践项目的可用性和性能效果进行评估和考核。工程能力的考核多层次体现在：1）对研究类实践项目，具有明确的研究意义和目的、可行性分析、研究计划安排、实验比较分析设计等。对工程类实践项目，具有规范的项目开发过程设计，各阶段都有相应的文档，并且基本完成可用的系统或者软件。2）对研究类实践项目，除上一层次的要求外，具有一定深度的理论推导和证明、算法支撑等，实现大部分现有的技术方案，并运用实验和仿真证明现有方法存在的问题。对工程类项目，除上一层次的要求外，还有依据参与人员能力及性格特点的合理人员分工，清晰易懂并且详细的各阶段文档。第三部分考核，对应于团队协作和分析表达能力考核，包括团队分工、人员管理、工作效率、成果表达等，占比20%。团队协作和分析能力的考核，主要依据第三者评价。具体而言，团队在工程实践项目完成后形成相应的成果，以上台演讲和座谈向授课教师和其余同学进行讲解和表达。由授课教师和其余组的同学打分来进行评估考核。团队协作和分析表达能力考核的多层次体现在：1）授课教师和各组同学打分按0.6:0.4权重分配（授课教师打分占60%，其余组同学打分占40%）。2）根据项目难易程度，给予项目不同的权重系数，避免都选择简单项目而规避挑战难的项目。3）体现人员分工合理性，避免职责不清和部分学生混的现象，培养部分学生管理能力。由组长作为项目经理安排任务和人员，并根据人员参与度对最终项目完成情况分配贡献率，激励大家积极参与并避免同小组人员得分的无差异性。教学评价教学评价是依据教学目标对教学过程及结果进行价值判断并为教学决策服务的活动，是对教学活动现实的或潜在的价值做出判断的过程。教学评价一般包括对教学过程中教师、学生、教学内容、教学方法手段、教学环境、教学管理诸因素的评价，但主要是对学生学习效果的评价和教师教学工作过程的评价。教学评价的两个核心环节：对教师教学工作（教学设计、组织、实施等）的评价——教师教学评估（课堂、课外）、对学生学习效果的评价——即考试与测验。对教师教学工作的评价主要通过相关教学部门的定期检查，以及学生不记名评教反馈为主。对学生学习效果的评价则主要通过学生主题报告、课程实践项目成果以及最终成绩的统计分析来体现。声誉对标分析该课程建设主要对标马萨诸塞大学《CS520:TheoryandPracticeofSoftwareEngineering》课程（2018年课程网址：/~brun/class/2018Fall/CS520/）。学院支持的政策措施计算机学院教学教改相关政策的大力支持。示范引领软件理论与工程课程建设，在教学设计上既重视学生能力培养，又启发学生思维，培养学生学习兴趣。通过将该课程建设项目的课程新理念、教学方法、教学过程及评价考核方式与其他相关的工科研究生课程教学实际有机融合，起到针对工科研究生课程建设的示范引领作用。五、课程建设成效宣传要点：1.论文：通过学生团队实践研究，发表1-2篇机器学习、云计算、大数据或其他相关研究方向的高水平SCI/EI学术论文。

2.报告：撰写软件理论与工程精品课程建设报告一篇。

3.教案：完成软件理论与工程精品课程教案和相关教学案例4.实践原型系统：选取各小组完成的优秀课程实践项目原型系统作为成果宣传。六、建设进度规划2019年1月至2019年4月：

1.深入熟悉和研究分析包括美国马萨诸塞大学、加州大学伯克利分校、麻省理工学院和英国牛津大学在内的国外知名高校的相关课程建设方案、教学进度安排。

2.组织学院资深教师、选课学生、高年级学生以及部分参与毕业设计的大四学生进行若干次讨论会，为制定基本教学方案收集本校师生多方意见。2019年5月至2019年6月：

1.深入广泛地调研国内双一流建设中理工科院校的工程专业研究生课程建设的基本情况。重点调研2017年学科评估排名中，软件工程和计算机科学与技术专业评估等级A以上的高校相关课程建设基本情况。2.结合前期调研和