基于協同創新的軟件實踐能力培養體系探索與應用

王春梅，王曙燕，王小銀，舒新峰

（西安郵電大學 計算機學院，陜西 西安 710121）

基于協同創新的軟件實踐能力培養體系探索與應用

王春梅，王曙燕，王小銀，舒新峰

（西安郵電大學 計算機學院，陜西 西安 710121）

針對目前學生軟件實踐能力弱、創新意識不足等問題，圍繞課內外教學、精品教學資源、創新創業等關鍵教學環節，提出協同創新和多位一體的軟件實踐能力培養體系，以實現學生高質量就業。

協同創新；多位一體；一體多翼；多方協同；共贏

0 引 言

軟件技術發展迅猛，知識更新快，對人才在實踐能力和創新能力方面的要求非常高。要達到這些高要求，在軟件人才培養中，就不可避免地要面臨“實踐能力培養難、創新意識提高慢”等問題[1]，這就需要結合本校的辦學定位和學科特點，立足“實基礎、重實踐、強能力、突特色、求創新”的教育理念，對傳統的軟件人才培養模式進行反思，“千方百計”地尋找開展具有軟件行業特色的高素質工程應用型人才培養的有效途徑[2]，積極圍繞課內外教學、精品教學資源、創新創業等關鍵教學環節進行全方位探索。

1 培養模式

教師應以提升學生的軟件創新實踐能力為培養目標，在精品教學資源的有力支撐下，積極嘗試多元化的教學手段與教學方法，配以教學過程的實時監控和多種形式的考核方式；在夯實課內理論和加強實踐教學的基礎上，補充各種科技活動的課外教學，構建螺旋式上升和全面輻射的人才培養模式，如圖1所示。通過自我調整、自我更新、自我發展和吐故納新的動態更新機制，形成開放的、動態的，而不是封閉的、僵硬的課程體系[3]，才能保證在技術發展、國際視野和社會需求3方面的開放性。

軟件開發能力的培養應從提高學生的系統認識和分析能力、軟件設計與應用能力、軟件問題解決能力以及知識與技術創新能力為目標[4]。鑒于此，我們從理論與實踐兩條主線螺旋上升共同展開。

1）理論教學。

第1層：程序設計基礎。首先，扎實語言功底。語言課進實驗室，讓學生現場編寫和調試代碼，加深對代碼的熟悉度；模仿、改寫和編寫的思路可以加快代碼的編寫速度；各種平臺提供的大量測試題目可加大代碼的編寫量。其次，貫穿算法精髓。算法是關于解決問題的方法，也是計算思維的重要內容體現。通過算法類課程從計算思維的角度出發，重組經典案例，將編程語言基本知識融入案例的開發中，更多注重軟件分析和設計方法的講解，讓學生在學習的過程中放棄過多追求語言知識本身系統化和細節化的做法，培養學生分析問題、解決問題以及綜合思維的能力。

第2層：軟件設計系列模塊。該模塊課程的學習是計算思維教學的進一步提高，它的目的是培養學生利用計算機技術解決本專業中問題的能力，也是學生軟件設計能力的重要體現。在編譯原理課程中介紹的詞法分析、語法分析、屬性文法以及優化等內容都是首先進行抽象化，通過發現不同分析方法的規律，然后進行數學建模，直至最后自動分析。自動生成工具LEX和YACC的設計就是自動化的典范，在形式語言與自動機理論的前提下產生高效的詞法、語法自動產生器。操作系統課程從軟件工程的角度進行分析，重點講述操作系統在解決計算機軟硬件資源管理、提高系統處理能力及方便用戶使用時采用的策略與方法。將這些課程的教學與計算思維培養結合起來后，一方面可以從計算思維的角度重新審視和組織課堂教學；另一方面可以加強對計算思維能力的培養，使學生能夠更好地應用計算思維解決問題[5]，更重要的是在這樣一個完備的軟件系統學習過程中，學生能夠對大型軟件的設計有更加直觀深刻的認識，從而提升軟件設計的能力。

圖1 人才培養模式

第3層：軟件開發應用模塊。該模塊可以培養學生軟件開發以及應用的能力，也是學生軟件創新實踐能力的重要體現。我們通過Web 應用開發、軟件測試、云計算以及大數據處理這些前沿課程的學習，結合案例式教學，以項目為驅動，在做中學，按照企業級的真實項目和真實環境的雙真要求，讓學生充分認識并了解最新技術的發展與方向，同時結合一定應用將這些新知識用于開發與創新設計。

2）實踐教學。

第1階段：初級實踐階段。該階段通過基本工具、環境的使用以及理論課程配套的課內實驗，對主要參考教材及講義上的例題、案例進行模仿及擴寫，培養學生的基礎實踐能力。

第2階段：中級實踐階段。該階段通過校內的課程設計環節以及一些小型實習單元，利用1～2個規模適中的小項目，讓學生獨立完成系統的分析、設計和開發，并撰寫相關文檔。學生在完成項目的過程中，通過互聯網、圖書館等查閱相關資料，綜合運用所學知識，提高軟件分析和設計能力；同時，提高信息檢索和自學能力，為今后的終身學習打下堅實的基礎，進而培養應用實踐能力。

第3階段：綜合實踐階段。該階段通過各種形式的興趣小組、科技協會活動以及不同級別的學生競賽，培養學生的設計開發實踐能力。

第4階段：創新訓練階段。在大學生軟件創新創業孵化基地的有力保障下，該階段通過讓學生參加教師科研項目以及一些高級別的學生大賽，訓練學生的創新意識與創新能力。

第5階段：創新應用階段。該階段通過畢業設計、科研訓練、初創企業等內容培養學生的創新應用實踐能力。

總之，實踐環節按照這種階梯式逐級上升，依據軟件人才培養規律對學生進行系統訓練；整個過程遵循認知規律，分階段循序漸進培養學生的能力與素質，最終達到理論與實踐的有機統一、互相促進和協調發展[6]。

2 培養過程

2.1 構建突出計算思維的層次化階梯式課內教學體系

1）積極探索新型教學模式，構建各具特色的高效課堂。

將計算思維的能力培養貫穿于整個教學過程中，以課堂教學為主戰場，積極嘗試反轉課堂、MOOC、微視頻、研討等新興教學方式，初步形成“和諧高效課堂”。例如，大學計算機基礎、Java程序設計等課程采用MOOC及反轉課堂的教學形式，可以使學生不受時間、地點的限制進行學習和討論，取得良好效果。其中，高級語言程序設計課程獲得2015全國高校微課比賽三等獎；數據結構與算法課程獲批2015年西安郵電大學重點微課程建設，申報了2016年陜西省MOOC課程建設項目，錄制的微視頻在陜西省重點教改項目“高等學校繼續教育數字化教學資源共享機制研究”中供校際之間共享使用。

2）強化教學過程的實時監控與考核。

強化全過程監控，如圖2所示，通過Openjudge、睿亞訓等平臺有效監控學生平時的學習情況；對程序設計類課程進行機考；采用一頁開卷的考試形式等。我們總結了一系列行之有效的經驗，通過制度化，有效提升了學生的學習能力。

2.2 建立興趣驅動、項目引領和分層推進的課外實踐方式

課內課外多方式協同，訓練學生按工程化的方法進行軟件開發，規范開發過程。教師可以學科競賽為載體，依托科技協會、興趣小組等開展大量、持續的以項目為基礎的實踐活動，使學生及早發現自己的特長，以賽促學，以賽促改，培養學生的軟件實踐及創新能力，如圖3所示。

2.3 構筑多層平臺，培育精品資源，創新協同機制

1）構建立體化、全方位的精品教學資源。

教師應探索信息化云平臺下的創新教學模

圖2 實時監控的教學過程

圖3 課外實踐方式

式，實現在線學習及信息互動，為漸進性階梯式實踐教學體系實施提供支撐；依托多門省級精品資源共享課程及省教改項目，面向全國計算機類教師和學生開放，使受益面積最大化。

2）進行多層次、系統性的教材建設。

近年來，我們編寫出版凸顯學科專業特色及優勢的教材20余部。教材被廣泛使用且多部教材獲獎，形成了建設“知識模塊化、需求層次化和目標多元化”的系列化教材理念，打破了教材建設滯后教學需求的局面。

2.4 依托IT實訓中心及軟件創新創業試驗區，多方協同，實現共贏

我們以西郵IT實訓中心及省級軟件工程創新創業實驗區為平臺，與多家企業建立校企合作關系；在校內外導師指引下，采用自主學習和自由開放的實驗室管理新模式。2009年，在中省共建項目的支持下，建立“手機軟件開發夢工廠”；2014年，舉辦首屆軟件“創新創業”創意大賽，有400余名學生參與，激發了學生的創新創業熱情；近3年共有4項獲批國家級大學生創新創業訓練計劃項目，20余項獲批省級項目；與多家企業簽訂定制班，導師引入企業真實項目案例，培養學生的軟件創新與開發能力；建立多方協同創新創業教育新模式，解決學生就業、創業問題及用人單位人才需求難題，形成學生、教師、學校和用人單位多方共贏的良性循環生態鏈。

3 培養效果

1）教學改革成效顯著。

我們已在高校教學研討中多次進行經驗交流，得到多所學校的認可，提出的人才培養模式也被廣泛采納，獲批陜西省教改項目8項，如軟件工程專業綜合改革、軟件工程精品資源共享課程等，成果總結發表相關教學改革論文10余篇。

2）系列規劃教材被兄弟院校采用。

我們編寫出版教材20余部，科學出版社出版的《C語言程序設計》已經累計2版，印刷16次，印數共41 000冊，被20多所學校采用，受到師生的一致好評。《C語言程序設計》（第二版）獲中國科學院教材建設專家委員會信息技術類優秀教材（部級）一等獎，《C語言程序設計教程》獲陜西省計算機學會教學成果特等獎，《數據結構與算法》獲陜西省計算機學會教學成果一等獎，《Linux操作系統與應用》獲陜西省優秀教材二等獎。多部教材被確立為十二五規劃教材，在人才培養中發揮重要作用。

3）學生學科競賽創新能力顯著提升。

我們通過營造創新氛圍，推動學生創新實踐，連續5年獲獎綜合指標顯著提升，近5年獲國家及省部級獎361人次，校級獎663人次，如全國大學生電子設計大賽全國賽區一等獎、ACM ICPC西安邀請賽一等獎、藍橋杯全國軟件專業人才設計與創業大賽二等獎、微軟創新杯陜西賽區二等獎等。

4）人才培養成效顯著，學生競爭優勢明顯。

我們已在計算機學院計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程3個專業兩屆學生中進行試點，全面實施培養模式，全方位提升學生的綜合實踐應用能力。學生編程代碼量由人均0.9萬行增加到1.85萬行。據麥可思2013年統計，學生“畢業時工作能力”“就業競爭力”“月收入”列全校第一位，創新能力提升顯著。成果實施中注重與名企名校深度互動融合，形成開放式師資隊伍，強化校企實踐基地，打造項目開發真實環境，使得學生實踐能力極大提升[7]。大部分畢業生進入阿里巴巴、騰訊、百度、華為等著名IT企業工作，工作能力得到廣泛認可。

4 結 語

針對軟件實踐與創新能力，經過關鍵教學環節的全方位探索，我們提出協同創新和多位一體的軟件實踐能力培養體系，使得學生的程序設計及軟件開發實踐能力顯著提高，實現了學生的高質量就業并引起兄弟院校的廣泛關注與借鑒。我們將繼續積極探索與實踐軟件人才培養的方法與途徑[8]，進而更加有效地提升軟件人才的實踐與創新能力。

[1] 應祥岳, 王曉東, 陳芬, 等. 以協同創新思想為指導的電子信息類人才培養[J]. 計算機教育, 2015(2)： 5-7.

[2] 陳志泊, 張海燕, 王春玲, 等. 以程序設計與軟件開發能力為主的計算機專業應用型人才培養模式的研究與實踐[J]. 計算機教育, 2015(7)： 94-98.

[3] 俞鶴偉, 牟艷華. 創新型計算機人才培養模式的探索與實踐[J]. 計算機工程與科學, 2014(增刊2)： 1-5.

[4] 余平, 劉軍, 楊有, 等. 軟件工程創新型人才培養模式研究[J]. 高等建筑教育, 2013(5)： 31-33.

[5] 陳杰華. 程序設計課程中強化計算思維訓練的實踐探索[J]. 計算機教育, 2009(20)： 84-85.

[6] 陳冀東, 范新燦. 軟件行業人才培養現狀與職業發展策略[J]. 中國高校科技, 2014(11)： 19-21.

[7] 王甲海, 印鑒. 人工智能教學與計算思維培養[J]. 計算機教育, 2010(19)： 68-70.

[8] 檀明, 張向東, 許強, 等. 以能力為導向的軟件工程專業應用型人才培養[J]. 計算機教育, 2010(21)： 52-54.

（編輯：宋文婷）

1672-5913(2017)03-0053-04

G642

西安郵電大學教改項目“軟件系列課程計算思維能力教學模式的探索與實踐”（105-1324）。

王春梅，女，講師，研究方向為軟件測試、數據挖掘和智能信息處理，wangcm0225@126.com。