基于校企融合的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)課程教學(xué)創(chuàng)新

馬瑞新，原 旭，趙 亮

（大連理工大學(xué) 軟件學(xué)院，遼寧 大連 116100）

0 引言

系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)是軟件工程專業(yè)本科三年級(jí)的專業(yè)必修課。與軟件工程其他課程相比，本課程融合了多門(mén)課程知識(shí)，從軟件產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計(jì)到構(gòu)建技術(shù)綜合應(yīng)用，需要學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)的內(nèi)容進(jìn)行融會(huì)貫通，尤其是能夠進(jìn)行行之有效的實(shí)踐。由于課程內(nèi)容較為抽象，知識(shí)點(diǎn)碎片多，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在較大困難，不利于自我評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果，學(xué)習(xí)能力差異較大。同時(shí)，課程內(nèi)容涉及的工程倫理、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、工匠精神等價(jià)值目標(biāo)，若進(jìn)行單純灌輸會(huì)影響學(xué)生的認(rèn)可度［1］。

本課程教學(xué)中存在的痛點(diǎn)問(wèn)題如下：

（1）知識(shí)碎片多，理論與實(shí)踐融合難。傳統(tǒng)的課程內(nèi)容基礎(chǔ)知識(shí)碎片多，實(shí)踐案例少?，F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)教育發(fā)達(dá)，在課堂如果再采用一些傳統(tǒng)的圖書(shū)借閱系統(tǒng)等案例，學(xué)生提不起學(xué)習(xí)興趣，更無(wú)法達(dá)到學(xué)有所用的教學(xué)目標(biāo)［2］。

（2）學(xué)生學(xué)習(xí)能力差異化明顯，課程內(nèi)容高階性不足。經(jīng)過(guò)三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)生能力差異較大的問(wèn)題十分突出，如何讓能力相對(duì)較弱的學(xué)生盡快打牢基礎(chǔ)，提高成績(jī)，讓能力強(qiáng)的學(xué)生得到更好的提升，分層次設(shè)立學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)也是研究的重點(diǎn)問(wèn)題。同時(shí)，新工科建設(shè)要求課程面向產(chǎn)業(yè)和社會(huì)需求，要強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的高階性，如何能將學(xué)習(xí)的知識(shí)與實(shí)踐相融合，從而使學(xué)生能夠參加高水平競(jìng)賽，解決企業(yè)實(shí)際問(wèn)題，獲得高階性成果也是研究的重點(diǎn)［3］。

（3）對(duì)課程思政理解不深，達(dá)不到與課程內(nèi)容的系統(tǒng)化有機(jī)融合。本課程是典型的工科課程，傳統(tǒng)上比較注重專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，對(duì)價(jià)值塑造重視不夠，未能形成系統(tǒng)化的課程思政建設(shè)方案［4］。

1 教學(xué)建設(shè)創(chuàng)新理念

本課程聯(lián)合華為公司共同打造，基于校企深度融合的教學(xué)建設(shè)創(chuàng)新理念，采取了一系列教學(xué)創(chuàng)新方法，具體包括以下3個(gè)方面：

（1）設(shè)計(jì)了“華山論劍”的校企融合混合教學(xué)模式。通過(guò)高校教師代表的學(xué)院派與企業(yè)教師代表的產(chǎn)業(yè)派進(jìn)行針?shù)h相對(duì)地“論劍”，讓所學(xué)知識(shí)能夠與企業(yè)實(shí)踐相結(jié)合，從而學(xué)有所用。

（2）按照“一致對(duì)準(zhǔn)”原則設(shè)計(jì)分層教學(xué)內(nèi)容。利用慕課平臺(tái)和“學(xué)習(xí)通”“華為云”等智慧教學(xué)工具進(jìn)行評(píng)測(cè)，從而掌握學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)［4］，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂，調(diào)整授課內(nèi)容與節(jié)奏，落實(shí)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)指導(dǎo)思想［5］。

（3）加強(qiáng)課程思政建設(shè)，融入工程倫理的相關(guān)內(nèi)容。從社會(huì)、課程、教師等不同角度向?qū)W生講解程序可以沒(méi)有底線，但是工程師必須要有倫理，同時(shí)講授華為自主創(chuàng)業(yè)的事跡，達(dá)到課程思政建設(shè)張弛有度、潤(rùn)物無(wú)聲的效果。

2 教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2.1 校企融合的教學(xué)新模式

該課程面向行業(yè)前沿，以為行業(yè)培養(yǎng)高質(zhì)量人才為目標(biāo)”［4］，在課程教學(xué)中引入華為專家。這些專家一方面帶著企業(yè)案例走進(jìn)課堂，帶領(lǐng)學(xué)生在真實(shí)的企業(yè)環(huán)境進(jìn)行開(kāi)發(fā)，讓學(xué)生提前了解企業(yè)的日常工作流程和規(guī)范，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)人才的無(wú)縫銜接，另一方面通過(guò)微信群和華為云等通訊工具對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中碰到的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行解答，為課程提供了有力的技術(shù)支撐［6］。

大學(xué)學(xué)習(xí)的知識(shí)是否在企業(yè)中能夠得到應(yīng)用？課堂理論與企業(yè)實(shí)踐差距有多少？以上問(wèn)題是困擾了很多大學(xué)生的問(wèn)題［7］。本課程邀請(qǐng)華為的企業(yè)專家姚冬直接參與教學(xué)，讓學(xué)院派和產(chǎn)業(yè)派“華山論劍”，在教學(xué)中通過(guò)校企教師對(duì)需求實(shí)踐、代碼管理實(shí)踐、開(kāi)發(fā)安全規(guī)范實(shí)踐、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)踐等內(nèi)容進(jìn)行講解，將理論與實(shí)踐有效結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)習(xí)者明白理論基礎(chǔ)的重要性以及如何將理論知識(shí)融入到實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，如圖1所示。

Fig.1 Sword competition on Huashan圖1 華山論劍

2.2 “高階內(nèi)容，科學(xué)考核”的線上線下混合教學(xué)模式

對(duì)標(biāo)世界一流大學(xué)重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，建立完備的線上教學(xué)資源，依托教學(xué)平臺(tái)和“學(xué)習(xí)通”、華為云等智慧教學(xué)工具獲取實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，建立學(xué)生教學(xué)檔案。

采用DevOps教學(xué)內(nèi)容作為補(bǔ)充，重點(diǎn)介紹華為技術(shù)有限公司具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鯤鵬與人工智能技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，同時(shí)增加了華為專家的命題考核，實(shí)現(xiàn)多樣化的校企考評(píng)方式［8］。

在3項(xiàng)國(guó)家本科質(zhì)量工程和華為精品課項(xiàng)目支持下，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源全部數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，包括總共時(shí)長(zhǎng)為1 500min的92個(gè)教學(xué)視頻、2 200張教學(xué)課件、600道習(xí)題、30多個(gè)虛擬仿真動(dòng)畫(huà)、10個(gè)實(shí)操實(shí)驗(yàn)等，出版了新形態(tài)教材3部，建設(shè)了系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力分析系統(tǒng)。以上教學(xué)資源全部在“中國(guó)大學(xué) MOOC”“華為E學(xué)云”等平臺(tái)上線，并完成了6輪授課，被評(píng)為國(guó)家首批線上線下混合金課、華為重點(diǎn)封面介紹課程。

2.3 與工程倫理相融合的課程思政建設(shè)方法

立足于本課程的工科性質(zhì)，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀與課程專業(yè)知識(shí)相融合，提出以工程倫理為主線的思政教學(xué)內(nèi)容。將課程各個(gè)環(huán)節(jié)與工程倫理相結(jié)合，增強(qiáng)思政內(nèi)容的針對(duì)性與親和力，引領(lǐng)學(xué)生樹(shù)立社會(huì)主義核心價(jià)值觀，開(kāi)發(fā)出有益于社會(huì)的產(chǎn)品。在授課過(guò)程中，把價(jià)值塑造放在課程培養(yǎng)的最高與最重要層面，在教學(xué)中融入和體現(xiàn)出古往今來(lái)的相關(guān)成果，從思政上引導(dǎo)學(xué)生要有強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感，具有追求卓越和刻苦務(wù)實(shí)的精神［9］。

2.4 “可量化、雙閉環(huán)、多維度”教學(xué)考核評(píng)價(jià)機(jī)制

傳統(tǒng)教學(xué)中采用案例式教學(xué)，把案例講解完之后，學(xué)生照搬照抄一遍，但是能理解多少、學(xué)習(xí)效果如何都很難考量。因此，需要一種可量化的手段進(jìn)行教學(xué)。本課程采用完形填空法，這是受到英語(yǔ)練習(xí)中完形填空的啟發(fā)，即讓學(xué)生知道整個(gè)案例流程，但是關(guān)鍵核心代碼都被挖去，學(xué)生自己填寫(xiě)該核心代碼，并測(cè)試運(yùn)行結(jié)果［7］。

為了讓授課教師和學(xué)生能夠及時(shí)掌握程序運(yùn)行情況，采用華為云EduCloud平臺(tái)中的技術(shù)編寫(xiě)了測(cè)試腳本，學(xué)生提交程序之后能夠自動(dòng)評(píng)分。通過(guò)完形填空式編程以及自動(dòng)化的用例測(cè)試，能夠讓教師和學(xué)生迅速了解問(wèn)題所在，也形成了數(shù)據(jù)的沉淀和積累［9］。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析即可了解課堂教學(xué)效果，如圖2所示。

Fig.2 Analysis of learning ability圖2 學(xué)習(xí)能力分析

同時(shí)，課程能否像游戲一樣，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中也有一種過(guò)關(guān)的成就感呢？這也是本課程研究的主要問(wèn)題之一。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整理，一關(guān)關(guān)設(shè)置教學(xué)任務(wù)，每過(guò)一關(guān)都給完成者以獎(jiǎng)勵(lì)，并且作橫向和縱向比較，讓學(xué)習(xí)者能夠時(shí)刻看到自己的進(jìn)步，如圖3所示。

Fig.3 Teaching of break through圖3 闖關(guān)式教學(xué)

本課程通過(guò)學(xué)生完成作業(yè)的實(shí)際情況建立學(xué)生的學(xué)習(xí)畫(huà)像，多維度分析本課程的學(xué)習(xí)效果，能夠根據(jù)其在校的學(xué)習(xí)和考試情況，定位將來(lái)的職業(yè)發(fā)展方向［10］。

另外通過(guò)課下溝通、調(diào)查問(wèn)卷、學(xué)生評(píng)分等方式了解學(xué)生反饋意見(jiàn)，評(píng)估教學(xué)效果，實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏。本學(xué)年學(xué)生評(píng)教分?jǐn)?shù)為99.27，近5年線上學(xué)生評(píng)價(jià)為5分，獲得校教學(xué)督導(dǎo)和教育部多位專家好評(píng)。

3 成效與推廣應(yīng)用

該課程已經(jīng)在中國(guó)大學(xué)慕課和華為E學(xué)云累積開(kāi)展線上教學(xué)12輪，深受學(xué)生好評(píng)。

課程獲評(píng)2020年國(guó)家級(jí)線上線下混合金課、2019年華為精品課程，獲得教育部華為產(chǎn)學(xué)育人優(yōu)秀成果獎(jiǎng)、新工科優(yōu)秀實(shí)踐案例、華為產(chǎn)學(xué)合作專項(xiàng)成果獎(jiǎng)、全國(guó)混合課程大賽特等獎(jiǎng)，授課教師被評(píng)為華為云MVP。北京大學(xué)汪瓊教授評(píng)價(jià)：“混合式教學(xué)內(nèi)容先進(jìn)，層次分明，校企融合模式新穎，課程內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生追求卓越，具有強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感?！比A為云總架構(gòu)師王千祥評(píng)價(jià)：“打破高?！髽I(yè)邊界，理論+實(shí)踐雙管齊下。”學(xué)生評(píng)價(jià)：“學(xué)習(xí)到了一線企業(yè)技術(shù)，立志扎根祖國(guó)，爭(zhēng)取突破封鎖，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化?！?/p>

在課程思政方面，提出與工程倫理相融合的課程思政建設(shè)方法，完成了資源建設(shè)，符合工科課程特點(diǎn)，對(duì)華為自主創(chuàng)業(yè)事跡的現(xiàn)身說(shuō)法更是激勵(lì)學(xué)生未來(lái)投身民族產(chǎn)業(yè)。該思政教學(xué)內(nèi)容也被納入華為員工培訓(xùn)體系中，實(shí)現(xiàn)了思政從實(shí)踐中來(lái)又反哺實(shí)踐的升華。該課程被評(píng)為大連理工大學(xué)課程思政示范課，馬瑞新老師也被聘為大連理工大學(xué)工程倫理特聘研究員。

本課程在新工科聯(lián)盟大會(huì)、中國(guó)計(jì)算機(jī)教育大會(huì)、全國(guó)軟件工程年會(huì)、人工智能教育大會(huì)、華為開(kāi)發(fā)者大會(huì)等做過(guò)20余次經(jīng)驗(yàn)推廣報(bào)告，在遼寧、安徽、四川、云南等地進(jìn)行了10次近400名教師的專項(xiàng)培訓(xùn)，被大連大學(xué)、青島大學(xué)、青軟實(shí)訓(xùn)等40余所學(xué)校作為其正式教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)中的完形填空案例、闖關(guān)式案例經(jīng)過(guò)與華為技術(shù)專家的打磨，已經(jīng)上傳到華為云市場(chǎng)，可供學(xué)習(xí)者使用，而學(xué)習(xí)畫(huà)像等能力分析系統(tǒng)也被華為所采用，重點(diǎn)打造為華為云的教育平臺(tái)。

4 總結(jié)與展望

本教學(xué)模式參考了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的教學(xué)理念，以校企深度融合為基礎(chǔ)，將文化素養(yǎng)與專業(yè)技能有機(jī)結(jié)合［11］。改變了傳統(tǒng)的軟件學(xué)習(xí)方式，打破高?！髽I(yè)邊界，讓學(xué)習(xí)者的技能水平從企業(yè)的最低入職標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到實(shí)際用人轉(zhuǎn)正標(biāo)準(zhǔn)，理論+實(shí)踐雙管齊下，不僅加速了軟件工程學(xué)科建設(shè)，而且培育了具有高階性、創(chuàng)新性的軟件人才，符合本科教學(xué)實(shí)際，對(duì)工科院校的相關(guān)課程建設(shè)具有普遍借鑒意義。

未來(lái)將在原有課程基礎(chǔ)上不斷嘗試新的教學(xué)方式，結(jié)合混合教學(xué)過(guò)程進(jìn)一步完善一體化人才培養(yǎng)模式。期望通過(guò)不斷的實(shí)踐、反饋、改進(jìn)的循環(huán)，探究出可以廣泛推廣的產(chǎn)教一體化人才培養(yǎng)模式［12］。