基于協(xié)同創(chuàng)新的軟件實(shí)踐能力培養(yǎng)體系探索與應(yīng)用

王春梅，王曙燕，王小銀，舒新峰

（西安郵電大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 西安 710121）

基于協(xié)同創(chuàng)新的軟件實(shí)踐能力培養(yǎng)體系探索與應(yīng)用

王春梅，王曙燕，王小銀，舒新峰

（西安郵電大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 西安 710121）

針對(duì)目前學(xué)生軟件實(shí)踐能力弱、創(chuàng)新意識(shí)不足等問(wèn)題，圍繞課內(nèi)外教學(xué)、精品教學(xué)資源、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)，提出協(xié)同創(chuàng)新和多位一體的軟件實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生高質(zhì)量就業(yè)。

協(xié)同創(chuàng)新；多位一體；一體多翼；多方協(xié)同；共贏

0 引 言

軟件技術(shù)發(fā)展迅猛，知識(shí)更新快，對(duì)人才在實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力方面的要求非常高。要達(dá)到這些高要求，在軟件人才培養(yǎng)中，就不可避免地要面臨“實(shí)踐能力培養(yǎng)難、創(chuàng)新意識(shí)提高慢”等問(wèn)題[1]，這就需要結(jié)合本校的辦學(xué)定位和學(xué)科特點(diǎn)，立足“實(shí)基礎(chǔ)、重實(shí)踐、強(qiáng)能力、突特色、求創(chuàng)新”的教育理念，對(duì)傳統(tǒng)的軟件人才培養(yǎng)模式進(jìn)行反思，“千方百計(jì)”地尋找開展具有軟件行業(yè)特色的高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有效途徑[2]，積極圍繞課內(nèi)外教學(xué)、精品教學(xué)資源、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位探索。

1 培養(yǎng)模式

教師應(yīng)以提升學(xué)生的軟件創(chuàng)新實(shí)踐能力為培養(yǎng)目標(biāo)，在精品教學(xué)資源的有力支撐下，積極嘗試多元化的教學(xué)手段與教學(xué)方法，配以教學(xué)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和多種形式的考核方式；在夯實(shí)課內(nèi)理論和加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充各種科技活動(dòng)的課外教學(xué)，構(gòu)建螺旋式上升和全面輻射的人才培養(yǎng)模式，如圖1所示。通過(guò)自我調(diào)整、自我更新、自我發(fā)展和吐故納新的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，形成開放的、動(dòng)態(tài)的，而不是封閉的、僵硬的課程體系[3]，才能保證在技術(shù)發(fā)展、國(guó)際視野和社會(huì)需求3方面的開放性。

軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)應(yīng)從提高學(xué)生的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)和分析能力、軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力、軟件問(wèn)題解決能力以及知識(shí)與技術(shù)創(chuàng)新能力為目標(biāo)[4]。鑒于此，我們從理論與實(shí)踐兩條主線螺旋上升共同展開。

1）理論教學(xué)。

第1層：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。首先，扎實(shí)語(yǔ)言功底。語(yǔ)言課進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)編寫和調(diào)試代碼，加深對(duì)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(tái)提供的大量測(cè)試題目可加大代碼的編寫量。其次，貫穿算法精髓。算法是關(guān)于解決問(wèn)題的方法，也是計(jì)算思維的重要內(nèi)容體現(xiàn)。通過(guò)算法類課程從計(jì)算思維的角度出發(fā)，重組經(jīng)典案例，將編程語(yǔ)言基本知識(shí)融入案例的開發(fā)中，更多注重軟件分析和設(shè)計(jì)方法的講解，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中放棄過(guò)多追求語(yǔ)言知識(shí)本身系統(tǒng)化和細(xì)節(jié)化的做法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題以及綜合思維的能力。

第2層：軟件設(shè)計(jì)系列模塊。該模塊課程的學(xué)習(xí)是計(jì)算思維教學(xué)的進(jìn)一步提高，它的目的是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決本專業(yè)中問(wèn)題的能力，也是學(xué)生軟件設(shè)計(jì)能力的重要體現(xiàn)。在編譯原理課程中介紹的詞法分析、語(yǔ)法分析、屬性文法以及優(yōu)化等內(nèi)容都是首先進(jìn)行抽象化，通過(guò)發(fā)現(xiàn)不同分析方法的規(guī)律，然后進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，直至最后自動(dòng)分析。自動(dòng)生成工具LEX和YACC的設(shè)計(jì)就是自動(dòng)化的典范，在形式語(yǔ)言與自動(dòng)機(jī)理論的前提下產(chǎn)生高效的詞法、語(yǔ)法自動(dòng)產(chǎn)生器。操作系統(tǒng)課程從軟件工程的角度進(jìn)行分析，重點(diǎn)講述操作系統(tǒng)在解決計(jì)算機(jī)軟硬件資源管理、提高系統(tǒng)處理能力及方便用戶使用時(shí)采用的策略與方法。將這些課程的教學(xué)與計(jì)算思維培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)后，一方面可以從計(jì)算思維的角度重新審視和組織課堂教學(xué)；另一方面可以加強(qiáng)對(duì)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠更好地應(yīng)用計(jì)算思維解決問(wèn)題[5]，更重要的是在這樣一個(gè)完備的軟件系統(tǒng)學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生能夠?qū)Υ笮蛙浖脑O(shè)計(jì)有更加直觀深刻的認(rèn)識(shí)，從而提升軟件設(shè)計(jì)的能力。

圖1 人才培養(yǎng)模式

第3層：軟件開發(fā)應(yīng)用模塊。該模塊可以培養(yǎng)學(xué)生軟件開發(fā)以及應(yīng)用的能力，也是學(xué)生軟件創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要體現(xiàn)。我們通過(guò)Web 應(yīng)用開發(fā)、軟件測(cè)試、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)處理這些前沿課程的學(xué)習(xí)，結(jié)合案例式教學(xué)，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，在做中學(xué)，按照企業(yè)級(jí)的真實(shí)項(xiàng)目和真實(shí)環(huán)境的雙真要求，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)并了解最新技術(shù)的發(fā)展與方向，同時(shí)結(jié)合一定應(yīng)用將這些新知識(shí)用于開發(fā)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

2）實(shí)踐教學(xué)。

第1階段：初級(jí)實(shí)踐階段。該階段通過(guò)基本工具、環(huán)境的使用以及理論課程配套的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對(duì)主要參考教材及講義上的例題、案例進(jìn)行模仿及擴(kuò)寫，培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)踐能力。

第2階段：中級(jí)實(shí)踐階段。該階段通過(guò)校內(nèi)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)以及一些小型實(shí)習(xí)單元，利用1～2個(gè)規(guī)模適中的小項(xiàng)目，讓學(xué)生獨(dú)立完成系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和開發(fā)，并撰寫相關(guān)文檔。學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、圖書館等查閱相關(guān)資料，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提高軟件分析和設(shè)計(jì)能力；同時(shí)，提高信息檢索和自學(xué)能力，為今后的終身學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，進(jìn)而培養(yǎng)應(yīng)用實(shí)踐能力。

第3階段：綜合實(shí)踐階段。該階段通過(guò)各種形式的興趣小組、科技協(xié)會(huì)活動(dòng)以及不同級(jí)別的學(xué)生競(jìng)賽，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)踐能力。

第4階段：創(chuàng)新訓(xùn)練階段。在大學(xué)生軟件創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化基地的有力保障下，該階段通過(guò)讓學(xué)生參加教師科研項(xiàng)目以及一些高級(jí)別的學(xué)生大賽，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。

第5階段：創(chuàng)新應(yīng)用階段。該階段通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)、科研訓(xùn)練、初創(chuàng)企業(yè)等內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)踐能力。

總之，實(shí)踐環(huán)節(jié)按照這種階梯式逐級(jí)上升，依據(jù)軟件人才培養(yǎng)規(guī)律對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練；整個(gè)過(guò)程遵循認(rèn)知規(guī)律，分階段循序漸進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的能力與素質(zhì)，最終達(dá)到理論與實(shí)踐的有機(jī)統(tǒng)一、互相促進(jìn)和協(xié)調(diào)發(fā)展[6]。

2 培養(yǎng)過(guò)程

2.1 構(gòu)建突出計(jì)算思維的層次化階梯式課內(nèi)教學(xué)體系

1）積極探索新型教學(xué)模式，構(gòu)建各具特色的高效課堂。

將計(jì)算思維的能力培養(yǎng)貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，以課堂教學(xué)為主戰(zhàn)場(chǎng)，積極嘗試反轉(zhuǎn)課堂、MOOC、微視頻、研討等新興教學(xué)方式，初步形成“和諧高效課堂”。例如，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、Java程序設(shè)計(jì)等課程采用MOOC及反轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，可以使學(xué)生不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論，取得良好效果。其中，高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程獲得2015全國(guó)高校微課比賽三等獎(jiǎng)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程獲批2015年西安郵電大學(xué)重點(diǎn)微課程建設(shè)，申報(bào)了2016年陜西省MOOC課程建設(shè)項(xiàng)目，錄制的微視頻在陜西省重點(diǎn)教改項(xiàng)目“高等學(xué)校繼續(xù)教育數(shù)字化教學(xué)資源共享機(jī)制研究”中供校際之間共享使用。

2）強(qiáng)化教學(xué)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控與考核。

強(qiáng)化全過(guò)程監(jiān)控，如圖2所示，通過(guò)Openjudge、睿亞訓(xùn)等平臺(tái)有效監(jiān)控學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)情況；對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行機(jī)考；采用一頁(yè)開卷的考試形式等。我們總結(jié)了一系列行之有效的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)制度化，有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

2.2 建立興趣驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目引領(lǐng)和分層推進(jìn)的課外實(shí)踐方式

課內(nèi)課外多方式協(xié)同，訓(xùn)練學(xué)生按工程化的方法進(jìn)行軟件開發(fā)，規(guī)范開發(fā)過(guò)程。教師可以學(xué)科競(jìng)賽為載體，依托科技協(xié)會(huì)、興趣小組等開展大量、持續(xù)的以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生及早發(fā)現(xiàn)自己的特長(zhǎng)，以賽促學(xué)，以賽促改，培養(yǎng)學(xué)生的軟件實(shí)踐及創(chuàng)新能力，如圖3所示。

2.3 構(gòu)筑多層平臺(tái)，培育精品資源，創(chuàng)新協(xié)同機(jī)制

1）構(gòu)建立體化、全方位的精品教學(xué)資源。

教師應(yīng)探索信息化云平臺(tái)下的創(chuàng)新教學(xué)模

圖2 實(shí)時(shí)監(jiān)控的教學(xué)過(guò)程

圖3 課外實(shí)踐方式

式，實(shí)現(xiàn)在線學(xué)習(xí)及信息互動(dòng)，為漸進(jìn)性階梯式實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)施提供支撐；依托多門省級(jí)精品資源共享課程及省教改項(xiàng)目，面向全國(guó)計(jì)算機(jī)類教師和學(xué)生開放，使受益面積最大化。

2）進(jìn)行多層次、系統(tǒng)性的教材建設(shè)。

近年來(lái)，我們編寫出版凸顯學(xué)科專業(yè)特色及優(yōu)勢(shì)的教材20余部。教材被廣泛使用且多部教材獲獎(jiǎng)，形成了建設(shè)“知識(shí)模塊化、需求層次化和目標(biāo)多元化”的系列化教材理念，打破了教材建設(shè)滯后教學(xué)需求的局面。

2.4 依托IT實(shí)訓(xùn)中心及軟件創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)試驗(yàn)區(qū)，多方協(xié)同，實(shí)現(xiàn)共贏

我們以西郵IT實(shí)訓(xùn)中心及省級(jí)軟件工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)區(qū)為平臺(tái)，與多家企業(yè)建立校企合作關(guān)系；在校內(nèi)外導(dǎo)師指引下，采用自主學(xué)習(xí)和自由開放的實(shí)驗(yàn)室管理新模式。2009年，在中省共建項(xiàng)目的支持下，建立“手機(jī)軟件開發(fā)夢(mèng)工廠”；2014年，舉辦首屆軟件“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”創(chuàng)意大賽，有400余名學(xué)生參與，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情；近3年共有4項(xiàng)獲批國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，20余項(xiàng)獲批省級(jí)項(xiàng)目；與多家企業(yè)簽訂定制班，導(dǎo)師引入企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目案例，培養(yǎng)學(xué)生的軟件創(chuàng)新與開發(fā)能力；建立多方協(xié)同創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育新模式，解決學(xué)生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)問(wèn)題及用人單位人才需求難題，形成學(xué)生、教師、學(xué)校和用人單位多方共贏的良性循環(huán)生態(tài)鏈。

3 培養(yǎng)效果

1）教學(xué)改革成效顯著。

我們已在高校教學(xué)研討中多次進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流，得到多所學(xué)校的認(rèn)可，提出的人才培養(yǎng)模式也被廣泛采納，獲批陜西省教改項(xiàng)目8項(xiàng)，如軟件工程專業(yè)綜合改革、軟件工程精品資源共享課程等，成果總結(jié)發(fā)表相關(guān)教學(xué)改革論文10余篇。

2）系列規(guī)劃教材被兄弟院校采用。

我們編寫出版教材20余部，科學(xué)出版社出版的《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》已經(jīng)累計(jì)2版，印刷16次，印數(shù)共41 000冊(cè)，被20多所學(xué)校采用，受到師生的一致好評(píng)。《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》（第二版）獲中國(guó)科學(xué)院教材建設(shè)專家委員會(huì)信息技術(shù)類優(yōu)秀教材（部級(jí)）一等獎(jiǎng)，《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程》獲陜西省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)教學(xué)成果特等獎(jiǎng)，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》獲陜西省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，《Linux操作系統(tǒng)與應(yīng)用》獲陜西省優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)。多部教材被確立為十二五規(guī)劃教材，在人才培養(yǎng)中發(fā)揮重要作用。

3）學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽創(chuàng)新能力顯著提升。

我們通過(guò)營(yíng)造創(chuàng)新氛圍，推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐，連續(xù)5年獲獎(jiǎng)綜合指標(biāo)顯著提升，近5年獲國(guó)家及省部級(jí)獎(jiǎng)361人次，校級(jí)獎(jiǎng)663人次，如全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽全國(guó)賽區(qū)一等獎(jiǎng)、ACM ICPC西安邀請(qǐng)賽一等獎(jiǎng)、藍(lán)橋杯全國(guó)軟件專業(yè)人才設(shè)計(jì)與創(chuàng)業(yè)大賽二等獎(jiǎng)、微軟創(chuàng)新杯陜西賽區(qū)二等獎(jiǎng)等。

4）人才培養(yǎng)成效顯著，學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。

我們已在計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程3個(gè)專業(yè)兩屆學(xué)生中進(jìn)行試點(diǎn)，全面實(shí)施培養(yǎng)模式，全方位提升學(xué)生的綜合實(shí)踐應(yīng)用能力。學(xué)生編程代碼量由人均0.9萬(wàn)行增加到1.85萬(wàn)行。據(jù)麥可思2013年統(tǒng)計(jì)，學(xué)生“畢業(yè)時(shí)工作能力”“就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力”“月收入”列全校第一位，創(chuàng)新能力提升顯著。成果實(shí)施中注重與名企名校深度互動(dòng)融合，形成開放式師資隊(duì)伍，強(qiáng)化校企實(shí)踐基地，打造項(xiàng)目開發(fā)真實(shí)環(huán)境，使得學(xué)生實(shí)踐能力極大提升[7]。大部分畢業(yè)生進(jìn)入阿里巴巴、騰訊、百度、華為等著名IT企業(yè)工作，工作能力得到廣泛認(rèn)可。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)軟件實(shí)踐與創(chuàng)新能力，經(jīng)過(guò)關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)的全方位探索，我們提出協(xié)同創(chuàng)新和多位一體的軟件實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，使得學(xué)生的程序設(shè)計(jì)及軟件開發(fā)實(shí)踐能力顯著提高，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的高質(zhì)量就業(yè)并引起兄弟院校的廣泛關(guān)注與借鑒。我們將繼續(xù)積極探索與實(shí)踐軟件人才培養(yǎng)的方法與途徑[8]，進(jìn)而更加有效地提升軟件人才的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

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[2] 陳志泊, 張海燕, 王春玲, 等. 以程序設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力為主的計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2015(7)： 94-98.

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（編輯：宋文婷）

1672-5913(2017)03-0053-04

G642

西安郵電大學(xué)教改項(xiàng)目“軟件系列課程計(jì)算思維能力教學(xué)模式的探索與實(shí)踐”（105-1324）。

王春梅，女，講師，研究方向?yàn)檐浖y(cè)試、數(shù)據(jù)挖掘和智能信息處理，wangcm0225@126.com。