以學生為主體開發商業軟件項目的軟件工程培養模式研究與實踐

邵康 徐傳運 李剛 袁含香

摘? 要：針對傳統學生實踐基地多依靠虛擬項目，對提高學生軟件開發能力幫助有限的問題，本文提出了以學生團隊為主體、開發商業軟件項目的軟件工程培養模式。基于客觀需求、復雜多樣的商業項目，為軟件開發實訓提供了真實工程環境。提出一系列項目管理方案和學生培養方式，彌補學生能力的不足，保證項目高質量完成，有效提高學生的軟件開發能力。通過重慶理工大學的實踐證明，該培養模式能顯著提升學生的創新實踐能力，并保持長期可持續發展。

關鍵詞：培養模式;軟件工程;學生團隊;商業軟件開發;實踐能力培養

Abstract： Aiming at the problem that student practice traditionally based on virtual projects with limited help in improving students' software development capabilities， this paper proposes a software engineering training mode that uses student teams as a mainstay of developing commercial software projects. Based on objective requirements， complex and diverse commercial projects provide a real engineering environment for software development training. The paper puts forward a series of project management schemes and student training methods to guide students completing project with high quality， so to effectively improve students software development capabilities. The practice of Chongqing University of Science and Technology has proved that this training mode can significantly improve students' innovative and practical ability and maintain sustainable development.

Keywords： training mode; software engineering; student team; commercial software development; practical ability training

1? ?引言（Introduction）

隨著計算機和信息技術的不斷普及應用，軟件的需求量也不斷增加，科技信息社會的發展對軟件開發人才的需求也不斷增大。面臨新工科教育的新時代和新形勢，有必要強化學生的工程實踐能力和創新能力，為企業和社會培養更多的核心型、技能型的高素質軟件開發技術人才[1，2]。但目前，計算機軟件專業學生的知識結構和應用能力與企業需求還存在較大的差距。

為縮短與企業人才的差距，基地組建學生團隊開發項目，以提高學生軟件開發水平。但仍然存在各種問題，例如：學生能力不足導致軟件質量低、團隊執行力不夠導致開發進度難以控制、開發過程艱難導致學生挫敗感強。本文針對實踐過程中遇到的問題和難點，提出合理的創新實踐方案與對策，制定科學的培養方式。從而保證以學生為主體的校內實踐基地能持續健康的發展，保證項目能高質量的交付，保證學生有良好的實踐能力訓練的環境，來提高學生們的軟件開發能力，為社會貢獻高水平的軟件開發人才。

2? 以學生為主體的商業項目開發培養模式（The training mode with student-centered business project development）

高校為了鍛煉學生的實踐能力開設了一些實踐基地，但是傳統的實踐基地模式和商業項目開發培養模式相比卻略遜一籌，對于傳統實踐基地中的學生的能力得不到真正的提升，原因在于以下幾點：（1）實踐虛擬項目，學生得不到真實工程化的實踐開發。（2）團隊能力各有差異，學生水平參差不齊，師資力量不夠。（3）缺乏合理的項目管理方案。

針對上述存在的問題，以學生團隊為主體開發商業項目的培養模式正好解決了上述問題。如圖1所示，該培養模式以提高軟件工程專業學生的創新實踐能力為目標，以商業項目開發為依托，模擬商業化開發環境，以階梯培養模式為導向，漸進性培養學生開發水平。選取雙師型導師（具有理論和實踐“雙能力”教師），根據團隊角色和學生能力的不同組建的開發團隊，并與企業進行合作，引進適合學生團隊的中小型真實項目，創建一個商業化的真實項目環境，構建合理的項目管理方案，采用合適的項目開發模式，進而推動項目進程，最終順利交付高質量的產品。

3? ?培養模式內容（Training mode content）

該培養模式通過以下方面保證項目順利完成，同時又能真正培養學生的軟件開發能力。組建開發團隊是項目實施開發的基礎，其好壞對項目成敗有著至關重要的影響。軟件開發模型能清晰、直觀地表達軟件開發全過程，明確規定了要完成的主要活動和任務，是項目完成的關鍵。根據不同的開發團隊的特點選擇適合該團隊的開發模式。項目管理方案是項目高質量按時交付的保障，幫助管理者指導項目的執行和控制。逆向CDIO模式能夠保證項目在開發過程中漸進式地鍛煉學生的開發能力和設計思維。

3.1? ?組建開發團隊

軟件開發團隊是項目實施的基礎，團隊建設對項目管理有不可小覷的影響，所以選擇合適的成員組建開發團隊極為重要。該培養模式下的開發團隊由指導老師和學生團隊組成。要求具有較高的軟件理論水平和較高的實踐開發能力的指導老師，一方面確保學生能學習更多的理論知識，另一方面能夠保證項目的開發進度并順利交付成果。

根據成員角色和學生能力、特長來選擇組建學生團隊。選擇成員上要考慮開發上的幾種角色[3]，基本上包括：（1）管理，包括項目經理和產品經理;（2）業務，需求分析師、系統設計師、測試人員;（3）技術，界面設計師（美工）、前端開發、后端開發。其次就是根據每個學生的能力來進行選擇，一般選擇能力互補的學生組成團隊，能起到相互幫助、相互進步的效果。比如：選取大四能力強的學生擔任項目負責人，大三同學主要參與業務組的開發，根據不同技術能力可選擇不同的業務方向，可選擇大二部分同學參與測試組進行測試學習，以此來組建一個高效的開發團隊。根據業務與產品開發需要，合理預測一個團隊規模，基于工作量的預測來配備團隊大小，學生團隊合理人數在6—10人。

在整個教學過程中，以學生為中心，由教師扮演組織者、指導者的角色，分配合理的項目任務，充分發揮學生的主動性、積極性和創新精神，使學生將當前所學知識有效應用到實際項目中去。

3.2? ?快速原型開發

在軟件開發的過程中一定要明確開發的目的，根據不同的項目和團隊組織來選用不同的開發模式。由于學生團隊不了解行業發展和軟件背景，用戶需要直白明確地闡述項目需求，避免團隊和用戶間出現需求上的分歧，可利用原型模式保證一致的需求理解。

為保證需求分析階段獲得完整、一致、準確和合理的需求規格，學生基地采用快速原型模式[4]，在獲得基本需求規范后，通過快速構建原型來確定系統的雛形。構建好的原型向用戶進行演示并獲取用戶的修改意見，不斷了解并滿足用戶的基本需求，補充和完善需求描述，消除不一致的系統需求。通過修改迭代逐步確認，得到清晰明確的需求定義和用戶界面要求，完成最終的原型設計。采用快速原型開發模式可以準確表達需求，能夠及時地響應用戶的需求變化，降低開發成本和風險，并縮短開發周期，從而盡最大可能避免學生團隊因能力和經驗不足導致商業項目開發失敗的問題。

3.3? ?項目管理方案

由于學生能力的不足和經驗的匱乏很有可能導致項目的失敗或者延期，通過以下項目管理方案，來彌補學生的不足，確保項目的正常進行和交付。

（1）需求管理

一般情況下，學生實踐基地通過校企合作，項目驅動的方式組織學生團隊進行實踐開發。但是學生開發團隊往往缺乏項目的業務背景和行業經驗，很有可能不了解用戶的需求，導致需求分析不到位，從而在項目后期開發中出現大量問題。

因此在需求分析階段，教師和企業方人員要相互溝通需求，進行系統分析和設計。團隊核心成員也可加入其中，從而起到更好的領頭作用。需求分析之后向開發團隊進行需求講述。最好通過情景描述，切身表達真實的使用場景，詳細完整的表述出來。

（2）團隊管理

由于學生有課程沖突不能按時參與項目開發，學生之間缺乏溝通進而影響團隊決策等問題。團隊管理上需要明確角色、權利、職責、能力。確定項目團隊成員，保證團隊成員能夠勝任分配的角色和完成項目的各項工作及任務。團隊管理上要做到分工明確、因人施用，發揮每個成員的能力，合理的協調團隊內部各項工作。明確項目職責，確定項目負責人、系統開發師、系統設計師、系統測試師等角色，明確每種角色的任務和安排。

（3）開發管理

學生團隊缺乏正式項目的訓練，沒有良好的開發素質，沒有合理的開發和測試計劃。所以團隊需要確定開發規范、開發周期、開發技術和工具，按照統一的開發規范進行開發，包括統一界面風格、命名規范、設計規范、分層規范、測試規范等，保證項目的穩定性，促進團隊合作，有助于代碼審查，減少后期維護的困難。確定開發周期，保證項目進度。

（4）文檔管理

由于學生對需求、方法、工具和技術理解不到位往往導致開發進度緩慢或者情緒低落。所以在項目開發的過程中，必須重視文檔的管理，這也是學生實踐基地比較欠缺的。建立需求、技術、設計文檔，對后期的維護、升級都有很大的幫助。并且要注意文檔的版本控制，保障系統開發的一致性。還能通過文檔建立實踐基地的一套知識體系，確定開發過程的每項工作，會對后期開發和新成員培訓有非常大的幫助。

3.4? ?逆向CDIO模式

學生實踐基地的建設，需要思考如何采用正確的培養模式才能鍛煉學生在實踐過程中獲取工程化思維和實踐性能力，采用CDIO模式培養學生工程實踐能力、綜合能力是很好的出發點。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate），以產品和系統的設計到實現完整周期為載體，提高學生的工程實踐能力和綜合職業素養，解決工程教育中理論與實踐脫節的問題[5]。但考慮到學生基礎較低，為保證基地建設，學生基地采用“逆向CDIO”的漸進式培養方式[6]，結合學生自身特點，在學生進入實踐基地不久能力尚缺時，通過加入項目軟件測試初步了解項目開發。再等學生能力初步培養，有了一定的技術和綜合能力支撐后，開始進入項目組，擔任核心人員進行項目開發實踐。當學生積累了一定項目經驗，并對系統開發有一定了解后，教師需要引導學生進行產品的構思和設計。在需求分析和設計階段可讓學生進行思考，提出自己的想法。當有了一定的經驗支撐和系統看法之后，學生提出來的想法也會相應成熟、貼近實際。

所以，逆向CDIO培養方式與項目開發過程相反，根據學生缺乏思考、但勤于實踐的特點，可以通過“見聞廣博”的方式，讓學生從一無所知蛻變成有想法和構思的軟件人才。通過先實踐接觸，再深入分析理解，以此培養學生的構思、設計理念。

4? 商業項目實踐教學體系的構建（Construction of practical teaching system for commercial projects）

商業項目實踐教學體系以人才培養為目標，構建成以“商業項目”為理論定義，“階梯培養、學為主教為輔”為理論架構，“應用型實踐”為實踐說明，將項目實踐與學生培養緊密結合，進而全面提高學生的綜合能力。學生實踐基地通過引入商業真實項目，以項目為驅動，促使學生自主學習;通過學生自身特點，結合軟件開發流程，建立一套適合學習實踐的漸進式培養模式;通過將理論和實踐相結合，以項目實踐為基礎，加強學生軟件開發理解和綜合實踐能力。以培養出和企業要求相符、綜合應用實踐能力強的高素質人才。

4.1? ?商業項目

學生實踐基地與企業合作，引入適合學生開發的真實商業項目。選擇中小型項目并且系統安全性和技術難度不高的項目，以學生發展和企業人才需求為導向，創建一個工程化、商業化的真實項目環境[6]。這樣能夠有效地提升學生們的軟件設計、開發水平，讓學生能夠更早熟悉企業開發流程，能夠更好地縮小學生與企業所需人才之間的差距。為增強企業的參與度，加強實踐基地建設，構建合作企業培訓教師隊伍，委派技術人員定期為學生進行指導培訓。加強校企合作的溝通，讓企業作為項目合作的引領者，實踐基地作為項目合作的實施者。通過企業實踐技術指導和教師的理論指導，不僅能夠構建校企合作的良好生態，達到校企雙方互利共贏的局面，在企業和指導教師的“雙培訓”下[7]，還能讓學生更好的將理論聯系實際，并運用到真實項目中。

4.2? ?階梯培養

如圖2所示，項目實踐在學生階梯式培養中的應用將根據學生每個時段不同能力的劃分，采用“大一選拔、大二強化、大三實踐、大四幫帶”的階梯培養[8]。以年級和專業劃分階段，對學生團隊進行階段培養：（1）在大一的時候對本院學生進行面試選拔，選擇能力強有責任心的學生引進學生實踐基地。（2）在大二的時候可根據專業選擇學生不同的開發方向，如美工設計、前后端開發、系統測試，并在此期間對學生進行基礎的專業知識和技能培訓，主要由高年級的同學對低年級同學進行知識的傳授，既能鞏固高年級同學的知識儲備和溝通能力，同時高年級以自身經驗對低年級同學能進行更貼近實際的教學。（3）在大三期間劃分項目小組，所有成員進入項目組，將理論知識投入真實的項目實踐中;在項目開發前，可選擇能力強、有領導力的一兩名同學擔任學生團隊的項目負責人;在真實的項目開發中，學生不斷積累能力和技術，提升自身水平。（4）在大四的時候，學生已經積累了基本的開發技能，可選擇一部分學生參與項目組擔任負責人帶領低年級同學開發，并一部分組成授課小組對低年級學生進行知識講解。

4.3? ?教為輔、學為主

該模式是主要由學生為主、教師為輔的培養模式，教師作為指導者，主要參與需求分析階段，幫助團隊梳理需求并指導原型的設計，其次參與每個階段的評審，幫助學生解決拿不準的問題。其他時間教師只需和企業項目聯系人采取溝通，商量下一階段需要完成的任務，保障項目各個階段的順利完成。

學生作為主體，需要不同程度地參與項目開發的每個階段：（1）需求和設計階段參與是以“聽”為主的策略，可提出自己的想法，主要學習教師在需求和設計階段是如何分析并實踐的，學習其中的想法和思路，拓展自己的理論知識庫。（2）在編碼和測試階段參與是以“做”為主的策略，根據最終的原型和美工設計的統一樣式，全身心投入編碼階段。在這一階段教師應根據團隊的開發規范，定期進行代碼審查。

（3）在測試階段，組成不同的測試小組，進行黑盒和白盒測試，并根據測試結果，完成測試報告;可發動本團隊和其他團隊學生志愿參與測試階段，由測試組長帶頭，根據業務流程統一進行功能測試和壓力測試，每個志愿者將問題擬寫成文檔交由項目測試團隊，最終形成正式的測試報告;項目團隊再根據測試文檔，進行完善修改。（4）在最后的上線、運維、管理階段，教師和學生項目負責人與企業進行對接，確保最終階段的順利完成。

4.4? ?應用型實踐

該模式下培養大量應用型本科人才，面向未來軟件發展方向，以學科為依托，應用型教育為基礎，社會人才需求為導向，培養應用實踐型人才。應用型本科人才的培養核心是面向應用實踐的教育，在教育目標上，要求學生具備應用理論知識解決實際問題的能力;在教育內容上，要求人才培養與市場需求實現高度同步;在教育方法上，要求教學實踐中理論教學和實踐教學相統一[9]。以實踐教育為核心，強調動手能力和解決問題的能力，通過先實踐，奠定技術基礎，再支撐理論構思。實踐項目教學模式，要求學生積極參與。其中最為重要的一點是如何讓學生自覺主動參與，在大一的時候就進行相應的實踐基地文化宣傳，讓學生萌生渴望加入的想法。當學生參與實踐中，教師應鼓舞學生，充分調動學生的積極性。學生通過實踐項目開發過程，不斷積累項目開發經驗，提升軟件開發和設計水平。在開發過程中，學生通過成員間的溝通和協作、文檔的組織和編寫、時間安排等提升綜合素質和職業能力。商業項目的開發，能讓學生了解企業開發現狀、行業發展趨勢，讓學生達成企業應用人才的要求。學生在開發過程中掌握更多的知識和工具，將理論與實踐聯合，解決開發中的實際問題，不斷提升創新和實踐動手能力。

5? ?實施效果（Implementation effect）

實踐基地克服了建設過程中的大量困難，其中最大的困難還是學生自身：（1）學生初入實踐基地時，沒有明確目標，這時老師應該為學生樹立以提高自身水平發展為目標，再經高年級學生指導新生掌握基本的知識要點，明確每個階段學生需要達到什么目標;（2）學生開始實踐項目情緒波動大、開發較困難，正如萬事開頭難，這時就需要高年級學生和老師一起為這些學生講解項目實施的整體流程，梳理一個清晰的開發步驟;（3）學生課程和項目的時間沖突，學生不光要完成基本課程，同時還需要參與項目的開發實踐。所以選擇大三同學擔任項目實踐開發的主體，因為此時專業課學習正好能和項目開發較好結合，并且已有一定的理論基礎，如果指導教師能合理安排項目開發任務，督促學生課余時間按時完成，就能較好地確保項目開發進度。

以學生為主體開發商業軟件項目的軟件工程培養模式的實施，獲得了顯著的效果：（1）從實踐基地本身來看，搭建了實踐學習平臺，形成了一套科學的創新實踐教學體系，并以獨特的教育培養模式，為學生教學培養提供了較好的案例，更為社會輸送了更多軟件技術性人才。（2）從項目實踐來看，項目在教師和學生的共同努力下高質量完成，并且能按時交付，客戶普遍反響良好，并且成功實施了各種真實項目。

（3）從學生培養來看，學生的綜合實踐能力、團隊協作和溝通表達能力也明顯提升，與企業所需人才之間的差距逐漸縮小，提高自身就業競爭力，其畢業生就業效果顯著。（4）從校企雙方來看，促進校企雙方進一步合作，校方明顯提高了就業率和考研成效，企業方獲得了教育資源和人才資源，校企雙方互利共贏。近年來，團隊每年有數十人進入阿里、騰訊、百度、小米等互聯網科技公司，學術競賽中團隊每年獲獎數十項，考研成功率也遠高于非團隊成員。

6? ?結論（Conclusion）

信息技術飛速發展的當下，急需大量軟件高素質人才，而大學生軟件開發能力與企業要求差距甚大。本文針對學生實踐基地存在的問題，提出了以學生團隊為主體，開發商業軟件項目的軟件工程人才培養模式。通過組建一個能力互補、善于溝通、分工明確的學生團隊，選擇雙師導師團隊合理安排項目，推動項目進程。構建商業化的工作環境，讓學生熟悉商業開發過程，能有效提高開發效率。采用適合學生團隊的快速原型開發模式，并建立一套合理的項目管理方法，順利完成項目開發，避免學生開發經驗和開發能力不足的問題。該模式以學生為主體，增加學生的項目參與度，通過商業項目和逆向CDIO模式，培養學生的實踐開發能力，培養構思和設計理念，培養具有良好軟件開發水平和創新實踐應用型人才。重慶理工大學軟件工程專業人才培養的實踐證明，這一模式具有較強的推廣應用價值。

參考文獻（References）

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[8] 徐傳運，李剛，張楊，等.軟件工程專業“本碩聯動”實踐基地建設[J].計算機教育，2017（05）：145-149.

[9] 楊小勁，張亞紅.軟件工程專業應用型人才培養模式探索[J].教育觀察（上半月），2016，5（12）：62-65.

作者簡介：

邵? 康（1998-），男，本科生.研究領域：軟件開發，計算機應用技術.

徐傳運（1979-），男，博士，副教授.研究領域：軟件工程，智能計算.本文通訊作者.

李? 剛（1968-），男，博士，教授.研究領域：軟件工程，人工智能.

袁含香（1995-），女，碩士生.研究領域：軟件工程，智能計算.