基于PBGS的軟件開發(fā)能力培養(yǎng)模式研究*——以應用型本科院校計算機科學與技術專業(yè)為例

◆王子須 崔巖 王燕玲

作者：王子須，洛陽師范學院信息技術學院實驗員，研究方向為現(xiàn)代教育技術教學技能培訓；崔巖，洛陽廣播電視大學（471000）；王燕玲，洛陽師范學院信息技術學院（471022）。

隨著信息化進程的逐步深入，全國700多所高校開設了電子商務、計算機科學與技術、網(wǎng)絡工程、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)等計算機相關專業(yè)，培養(yǎng)層次全面覆蓋。據(jù)工業(yè)和信息化部公布的數(shù)據(jù)表示[1]：2013年底，軟件業(yè)從業(yè)人數(shù)為470萬，年增速為12.4%。但是，自2011年以來，中國大學畢業(yè)生就業(yè)報告連續(xù)多年把計算機相關專業(yè)列入就業(yè)紅牌或黃牌專業(yè)。巨大的企業(yè)用人缺口與畢業(yè)生就業(yè)困難之間存在差距的主要原因是：1）計算機相關專業(yè)按照原來的本科專業(yè)培養(yǎng)方式培養(yǎng)學生，其培養(yǎng)方案針對性較差，企業(yè)入職培訓成本較高；2）計算機相關專業(yè)基礎理論課較多，學生的實際動手能力較弱。

這些問題主要是因為計算機相關專業(yè)學生的專業(yè)能力在校期間并未得以訓練和提高。本文首先通過分析知識、技能和能力之間的關系，討論應用型本科院校的計算機科學與技術專業(yè)所需能力要求，并以軟件開發(fā)能力為例進行討論；其次，為了提高學生的軟件開發(fā)能力，在培訓過程中采用“基于項目的團隊學習（PBGS）”的教學模式。

1 知識、技能與能力

王綱[2]提出知識是獲得的客觀世界的信息；技能是通過訓練獲得的能完成任務的動作系統(tǒng)；而能力是分析問題并運用知識、技能來解決問題。知識、技能和能力之間的關系是螺旋型相互促進的關系：知識、技能和能力的高低無法同步；能力水平影響掌握知識與技能的深淺；知識與技能的增長有助于能力的提高。對于高校專業(yè)培養(yǎng)來講，需要根據(jù)社會需求確認人才培養(yǎng)目標，分解人才培養(yǎng)目標確定所需專業(yè)能力，由所需培養(yǎng)的專業(yè)能力確認專業(yè)知識和技能并在人才培養(yǎng)方案和教學大綱中體現(xiàn)出來，從而形成知識——技能——能力一體化的培養(yǎng)模式。

具體到應用型本科院校的計算機科學與技術專業(yè)，參考高等學校計算機科學與技術專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范[3]，根據(jù)社會需求，提出本專業(yè)的能力培養(yǎng)方案，并細化到技能和所需知識。總體上本專業(yè)需要掌握三大能力，即軟件開發(fā)應用能力、網(wǎng)絡管理能力和硬件設計能力，不同的專業(yè)方向可以側重某能力的培養(yǎng)。其中，軟件開發(fā)應用能力[4]需要具備如下知識、技能和能力。

1）基礎知識和專業(yè)技能。為了提高軟件開發(fā)應用能力，需要具備堅實的基礎知識和專業(yè)技能，如計算機基礎、高級語言程序設計、計算機組成、數(shù)據(jù)結構、算法導論、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和軟件工程等相應課程。

2）軟件設計技能。軟件分析和設計要求學生經(jīng)過各種訓練理解軟件設計開發(fā)不同方法的優(yōu)劣，根據(jù)情況選擇不同的模型；掌握軟件開發(fā)的整體觀、大局觀。

表1 學生年級與分組情況表

3）團隊協(xié)作能力。目前軟件項目越來越大，個人無法獨立完成，需要成立開發(fā)團隊。團隊協(xié)作決定了項目成敗，因此要求學生遵紀守法和相互交流，了解項目實施的目標。

傳統(tǒng)教學中主要采用的教學模式有“做中學”[5]、啟發(fā)式教學法[6]、項目引導法[7]等。這些方法強調(diào)教學過程中以學生為主體，教師為指導者和教學活動組織者。軟件開發(fā)能力培養(yǎng)過程中，這些方法可以培養(yǎng)學生基礎知識和專業(yè)技能以及軟件設計技能，無法培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。對于計算機科學與技術專業(yè)來說，由于畢業(yè)生就業(yè)主要面向各類軟件開發(fā)公司，而在開發(fā)系統(tǒng)時需要各職能人才協(xié)作共同開發(fā)，因此，除了基于項目的教學方式提高學生實踐能力之外，更需要培養(yǎng)協(xié)作能力和合作能力。

基于項目的團隊學習[8-10]（Project Based Group Study，簡稱PBGS），其方法是由教師設計教學項目，將學生團隊導入一個仿真或真實的情境，在引導、啟發(fā)、鼓勵學生進行協(xié)作完成教學項目的過程中掌握知識和能力。PBGS的本質(zhì)是一種探究性、任務驅(qū)動式的教學方法和學習模式，但更強調(diào)團隊的作用。

為了提高學生自主學習能力、實踐動手能力和團隊協(xié)作精神，在高級語言程序設計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、Web程序設計課程設計和軟件工程課程設計等課程教學中采用“基于項目的團隊學習（PBGS）”，研究其區(qū)別。

2 PBGS

PBGS[8-9]可以理解為：

P：具有實際意義且需要分工合作的項目。

G：團隊，是組織起來了的一個教育教學共同體。

S：主動性、探究性和創(chuàng)造性的學習。

目前，PBGS應用存在一些問題。

1）項目團隊學習在當前教學中應用較少。雖說當前國內(nèi)基于項目學習的培訓開展得如火如荼，但是在實際課堂教學中采用PBGS相當少。

2）項目團隊學習的分組方式單一。對學生進行分組所采用的方式，基本上是按照學號簡單進行分組，從而未考慮學生個體性差異情況，也未對所有學生的情況進行綜合考慮和分配。

3）項目小組的任務委派不清。分組之后，一般指定每組的第一位學生為組長，組內(nèi)任務由組長分配。這樣容易出現(xiàn)組長任務過重。

由于這些原因，本文主要探討分組方式對教學的影響和在系列課程、比賽培訓中運用PBGS教學方法的異同。

3 基于PBGS的軟件開發(fā)能力培養(yǎng)模式

培養(yǎng)計算機軟件開發(fā)能力的課程主要有大一開設的高級語言程序設計、大二開設的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和軟件工程、大三開設的Web程序設計和在整個培養(yǎng)過程中的專業(yè)項目競賽培訓等。根據(jù)學生的接受能力，在不同階段采用不同的分組方式和不同課程采用不同的培養(yǎng)方法。本節(jié)探討不同年級階段如何進行分組；在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程和競賽培訓中如何運用PBGS教學方法。

分組方式對教學的影響 組建項目團隊是實施項目教學的重要環(huán)節(jié)。對于計算機科學與技術專業(yè)來講，實踐要求較強，而且學生在初高中階段接觸信息技術較少。

分組情況見表1，具體來說：因為新生入學大家互相不熟悉，并且專業(yè)知識和管理能力較為薄弱，所以在第一學期高級語言程序設計1中，項目團隊成員以教師依據(jù)就近原則進行指定；因為第2～4學期學生之間較為熟悉，但是對項目教學的實施過程和有可能碰到的問題比較模糊，所以在高級語言程序設計2、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、軟件工程等課程教學中，教師根據(jù)學生的情況（如興趣、愛好等）對其進行分組，小組人數(shù)為3～4人；在第5～8學期，因為學生之間互相熟悉且熟悉項目教學的各種情況，由學生根據(jù)興趣和工作能力等進行自由組合，小組人數(shù)為3～5人，通過實際項目訓練培養(yǎng)學生的團隊能力。

基于PBGS的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程的學習目標包括概念、理論知識、實際開發(fā)和實施技能，它跨越了理論和實踐兩個層面，教學內(nèi)容較多，不容易理解。以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程為依托，對課程引入PBGS教學方法，以下是具體步驟。

1）選擇項目。教師提供不同項目供學生選擇。例如：項目名稱為“**教學管理系統(tǒng)”，教學目的是為小型管理信息系統(tǒng)做數(shù)據(jù)庫設計及實現(xiàn)。

2）PBGS教學實施。

①測試。通過調(diào)查問卷獲得學生的學習類型。

②分組。根據(jù)學生學習類型對學生進行分組，每組3～4人，確定一人為組長，小組成員共同制訂計劃、完成任務（需求分析、概念設計、邏輯結構設計、物理結構設計和數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)等）。

③完成項目。根據(jù)教學內(nèi)容要求劃分子任務。

需求分析：前期準備工作即對各個職能部門的工作和存在問題進行實地考察分析，了解其對**教學管理系統(tǒng)的需求。

概念設計：通過前期了解到的教務處、系教學辦公室、學生處、系輔導員、教師、學生等不同用戶對教學管理系統(tǒng)提出的功能要求，構建**教學管理系統(tǒng)的實體聯(lián)系模型。

邏輯結構設計：通過分析把實體聯(lián)系模型轉換為關系模型。

物理結構設計及數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)：要求將關系模型在SQL Server中實現(xiàn)為表、視圖、約束、函數(shù)、觸發(fā)器等。

系統(tǒng)實現(xiàn)：使用代碼完成與數(shù)據(jù)庫的連接、查詢、插入、刪除和修改功能。

總結和展示：小組編寫項目報告、需求分析說明書、軟件設計說明書等，制作匯報PPT。

④考核評估。PBGS考核要求職業(yè)能力考核，所以變單一考核為綜合考核方法。項目完成，小組需要提交各種說明文檔、數(shù)據(jù)庫和軟件代碼，并進行匯報和答辯。因此，說明文檔占40%，數(shù)據(jù)庫和軟件代碼占25%，現(xiàn)場匯報和答辯占35%。在現(xiàn)場匯報和答辯中包括了小組自評30%、小組互評30%、教師評價40%。由于組長承擔工作較多，組長相對組員總分多2%。

專業(yè)競賽培訓運用PBGS教學方法 計算機相關專業(yè)為應用型、工程型專業(yè)，需要提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力。對于應用型本科來說，學生有學習的興趣，但是興趣的持續(xù)性和自制能力較差。為了提高學生參加比賽的熱情，在培訓期間采用基于項目團隊學習的創(chuàng)新性學習模式。

團隊分為比賽組和項目組兩大部分，其任務分別是參加國內(nèi)IT科技大賽。比賽類型分為作品類和編程類：作品類為學生小組在指定時間提交軟件作品和文檔，評委進行評價；編程類為學生單人或三人小組在比賽現(xiàn)場使用規(guī)定時間編寫程序，完成題目要求進行提交。作品類主要考查學生的工程能力和創(chuàng)新能力，而編程類考查學生對語言、建模和算法的熟練應用能力。團隊根據(jù)參賽項目的需要，根據(jù)隊員的興趣、專長和職業(yè)規(guī)劃，將隊員分成若干項目小組。項目小組是培訓團隊開展學習活動的基本單位，對項目小組提出以下要求。

1）以學生為學習主體。培訓團隊成立以來，學生占主導地位，教師起輔助作用。大一新生開設高級語言程序設計和程序設計與問題求解課程，經(jīng)過學習選拔優(yōu)秀學生參加培訓隊。暑期舉行一個月的培訓，主要由高年級資深隊員傳授主動學習方法。培訓期滿團隊對新隊員進行考核，根據(jù)綜合表現(xiàn)（如學習能力、學習態(tài)度等）確定是否正式加入團隊。

2）以合作學習為主要學習方式。項目小組中高年級隊員擔任組長并根據(jù)隊員專長分配不同任務，隊員之間優(yōu)勢互補。學習時以自學為主，每周開展一次討論活動，分享心得并討論問題，這樣可以培養(yǎng)溝通能力。

3）以結果和平時表現(xiàn)為導向的考核方式。如項目組，在正式參賽前經(jīng)過多次選拔賽綜合排名，并由隊員民主投票確定人選。選拔的標準是參賽隊員所具備的綜合能力。這樣不以一時定終身的考核辦法可以維護團隊的競爭氣氛，從而激發(fā)所有隊員的斗志。

4 總結

研究結果表明，依據(jù)現(xiàn)代教學理論構建的PBGS教學方法成效顯著。PBGS的第一輪實踐始于2010年，對計科系2009級開出，授課情況平穩(wěn)，學生、教師感覺良好。期末學生考核方式為閉卷筆試考核部分理論知識+上機考試考核SQL Server軟件使用水平+項目訓練考核數(shù)據(jù)庫分析和設計能力。學生和后續(xù)相關課程教師感覺良好。負責培訓隊期間，培訓隊隊員獲各級各類比賽獎勵共100余項，其中國家級十余項，優(yōu)秀畢業(yè)設計十人。

[1]2013年軟件和信息技術服務業(yè)最終核實統(tǒng)計數(shù)據(jù)情況[EB/OL].http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11293832/n11294132/n12858477/15974912.html.

[2]王綱.知識技能能力[J].中國考試,1997(2):13-15.

[3]教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會.高等學校計算機科學與技術專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范[S].北京:2006:12.

[4]郭莉莉.計算機專業(yè)軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)[J].中國教育技術裝備,2011(9):62-63.

[5]Dhindsa H S, Emran S H. Use of the interactive whiteboard in constructivist teaching for higher student achievement[J].Conference for the Middle East Teachers,2006:175-188.

[6]Cuthell J P. The impact of interactive whiteboards on teaching, learning, and attainment[J].Phoenix, Arizona: SITE 2005 AACE:1353-1355.

[7]Hennessy S, Deaney R, Ruthven K. Pedagogical strategies for using the interactive whiteboard to foster learner participation in school science[J].Learning, Media and Technology,2007,32(3):283-301.

[8]朱鳳山.在項目實踐中培養(yǎng)學生的軟件開發(fā)能力[J].計算機教育,2011(12):22-25.

[9]李冰,惠良虹.PBGS教學模式在英語專業(yè)旅游英語課程教學中的探索與應用[J].中國校外教育,2012(7):114-115.