面向卓越計(jì)劃的軟件—V程專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)模式探索

陸鑫　胡旺　張寧

摘要：面向卓越工程師人才培養(yǎng)是當(dāng)前國內(nèi)高等工程教育改革的一項(xiàng)重要舉措。文章針對(duì)卓越工程師人才培養(yǎng)要求，提出一種融合能力目標(biāo)導(dǎo)向、項(xiàng)目案例驅(qū)動(dòng)、核心技能專訓(xùn)、工程能力實(shí)踐、多層次實(shí)踐貫穿的課程實(shí)踐教學(xué)模式。該模式借鑒CDIO工程教育理念思想，突出專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)體系的一體化設(shè)計(jì)、分層次實(shí)施、工程案例結(jié)合，注重學(xué)生的卓越工程師核心潛質(zhì)能力培養(yǎng)，同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)給出軟件工程專業(yè)培養(yǎng)卓越工程師人才數(shù)據(jù)庫專業(yè)能力的具體實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；核心潛質(zhì)能力；課程實(shí)踐；教學(xué)模式

0、引言

近幾年來，中國高等教育快速發(fā)展，高校規(guī)?，F(xiàn)已超越美國，成為世界第一的教育大國。然而，國內(nèi)高校畢業(yè)生在專業(yè)能力、工程經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)新意識(shí)、人文素養(yǎng)、國際化視野等方面與世界教育強(qiáng)國的高校畢業(yè)生相比，競(jìng)爭(zhēng)力較弱。這與當(dāng)前中國成為世界經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)中心，亟需大量?jī)?yōu)秀工程型人才的需求不相適應(yīng)。

為此，教育部在2010年啟動(dòng)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”項(xiàng)目）。該項(xiàng)目旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)。目前，國內(nèi)先后有近200所高校申報(bào)加入以教育部為牽頭部門的卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目。從這些高校實(shí)施的卓越計(jì)劃看，其大都進(jìn)行了專業(yè)人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)方案與課程體系、產(chǎn)學(xué)研合作模式、課程教學(xué)模式等方面的教育教學(xué)改革。

1、卓越軟件工程師的核心潛質(zhì)能力分析

軟件工程專業(yè)是一個(gè)工程實(shí)踐性非常強(qiáng)的工科專業(yè)，主要培養(yǎng)IT及相關(guān)行業(yè)所需求的軟件工程人才。評(píng)價(jià)該專業(yè)辦學(xué)是否成功，主要看該專業(yè)是否培養(yǎng)出大量深受行業(yè)和企業(yè)歡迎的軟件工程師人才。在實(shí)施卓越計(jì)劃時(shí)，我們需要明確軟件工程專業(yè)培養(yǎng)軟件工程師人才的針對(duì)性。對(duì)于“985”重點(diǎn)大學(xué)的軟件工程專業(yè)，社會(huì)和行業(yè)對(duì)其畢業(yè)生的專業(yè)理論水平、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維素養(yǎng)等方面都有較高的期望。在軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，只有凸顯卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)，采用先進(jìn)的工程教育理念和行之有效的課程實(shí)踐教學(xué)模式，才能培養(yǎng)出專業(yè)理論水平高、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新思維意識(shí)好的合格畢業(yè)生。

作為一個(gè)軟件工程專業(yè)的畢業(yè)生，需要具備諸多的從事軟件系統(tǒng)開發(fā)和工程技術(shù)應(yīng)用的專業(yè)知識(shí)、能力和素質(zhì)，才能成為一個(gè)卓越軟件工程師后備人才。在眾多的能力要求中，專業(yè)技能、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力是軟件工程師的主要核心能力。因此，面向卓越軟件工程師的人才培養(yǎng)需要注重學(xué)生的這些核心潛質(zhì)能力培養(yǎng)。

針對(duì)軟件工程專業(yè)的數(shù)據(jù)庫課程進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫能力是軟件工程師應(yīng)具有的一項(xiàng)重要專業(yè)技能。該課程作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，承擔(dān)了培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫理論知識(shí)和具有數(shù)據(jù)庫能力的重任。在數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)中，如何有效地建立學(xué)生的軟件工程師潛質(zhì)核心能力，培養(yǎng)符合行業(yè)要求的軟件工程人才，是一個(gè)需要深入探討的教學(xué)改革課題。

2、面向卓越計(jì)劃的專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)模式

課程實(shí)踐教學(xué)模式是課程教學(xué)的有機(jī)組成部分，決定課程對(duì)學(xué)生專業(yè)技能、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)思路、培養(yǎng)方法以及培養(yǎng)質(zhì)量。在實(shí)施面向卓越工程師人才培養(yǎng)計(jì)劃中，迫切需要探索一種適合卓越工程師人才培養(yǎng)的專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)模式。

2.1 傳統(tǒng)的課程實(shí)踐教學(xué)模式

在傳統(tǒng)的專業(yè)課程教學(xué)中，教學(xué)過程一般分為課堂教學(xué)和課程實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)。教師首先按照教學(xué)計(jì)劃完成課堂教學(xué)，然后再組織課程實(shí)驗(yàn)。例如，針對(duì)56學(xué)時(shí)的數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程教學(xué)，教師首先在課堂中講解40學(xué)時(shí)的數(shù)據(jù)庫原理知識(shí)、數(shù)據(jù)庫分析和設(shè)計(jì)方法、數(shù)據(jù)庫基本應(yīng)用等教材知識(shí)內(nèi)容；在課堂教學(xué)結(jié)束后，組織學(xué)生進(jìn)行16學(xué)時(shí)的課程實(shí)驗(yàn)，完成一些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本操作實(shí)驗(yàn)，如數(shù)據(jù)庫基本SQL操作實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)庫管理實(shí)驗(yàn)等。

由上可見，傳統(tǒng)課程實(shí)踐教學(xué)僅僅是課程實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐活動(dòng)大致是實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)學(xué)生完成若干基本課程實(shí)驗(yàn)，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，再由實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)學(xué)生提交的課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出評(píng)價(jià)成績(jī)。這種專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)模式實(shí)施簡(jiǎn)單、操作容易，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力有一定的訓(xùn)練，但該實(shí)踐教學(xué)模式對(duì)于工程實(shí)踐性強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫專業(yè)課程教學(xué)是不夠的。

深入研究這種課程實(shí)踐教學(xué)模式后，我們發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象：不少學(xué)生在課堂中雖然聽懂了課程知識(shí)內(nèi)容，也領(lǐng)會(huì)一些基本數(shù)據(jù)庫操作，但在課程實(shí)驗(yàn)中只能完成一些基本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。對(duì)于一些數(shù)據(jù)庫綜合設(shè)計(jì)和應(yīng)用編程問題，學(xué)生感覺動(dòng)手實(shí)踐困難，更不知如何解決一些工程實(shí)際問題。分析其原因，我們認(rèn)為傳統(tǒng)課程實(shí)踐教學(xué)模式存在如下幾個(gè)問題：①課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)少，僅通過課程實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生專業(yè)技能和工程實(shí)踐能力顯然不能滿足工程師潛質(zhì)能力培養(yǎng)要求；②課堂教學(xué)與課程實(shí)驗(yàn)獨(dú)立，課程理論知識(shí)與實(shí)踐操作之間缺乏有機(jī)聯(lián)系；③由于在課程實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生沒有必要的操作基礎(chǔ)，而且在有限的時(shí)間內(nèi)，通常只能完成一些基本實(shí)驗(yàn)，因此難以結(jié)合工程應(yīng)用場(chǎng)景解決實(shí)際工程問題，更談不上在課程實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力；④該實(shí)踐教學(xué)模式對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的評(píng)價(jià)僅局限于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的審閱結(jié)果，難以全面反映學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)效果，若存在部分學(xué)生抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況，評(píng)價(jià)將失去意義。

因此，傳統(tǒng)的專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)模式不太適合培養(yǎng)卓越工程師人才，需要采用一種更合適的課程實(shí)踐教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。

2.2 專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)模式改進(jìn)

從上述對(duì)傳統(tǒng)專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)模式的分析看，面向卓越計(jì)劃的專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)需要有一種新穎的教學(xué)模式。借鑒CDIO工程教育思想，我們提出一種面向工程師核心潛質(zhì)能力培養(yǎng)的課程實(shí)踐教學(xué)模式，如圖1所示。

具體地，在數(shù)據(jù)庫課程實(shí)踐教學(xué)中，圍繞課程所承擔(dān)的軟件工程師核心潛質(zhì)能力（專業(yè)技能、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力）目標(biāo)，以工程案例項(xiàng)目為背景，開展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)的專業(yè)技能訓(xùn)練和工程能力實(shí)踐培養(yǎng)。課程教學(xué)過程組織不再簡(jiǎn)單地分為課堂教學(xué)和課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，而是將數(shù)據(jù)庫課程的核心能力培養(yǎng)貫穿到課堂教學(xué)、實(shí)踐作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等多個(gè)環(huán)節(jié)中，并進(jìn)行一體化分層次能力培養(yǎng)。此外，通過綜合性的項(xiàng)目課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力以及設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。endprint

3、數(shù)據(jù)庫課程實(shí)踐教學(xué)模式實(shí)施方案

電子科技大學(xué)軟件工程專業(yè)的數(shù)據(jù)庫課程實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用了上述新的專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)模式，在課程實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)注重軟件工程師數(shù)據(jù)庫能力的培養(yǎng)。數(shù)據(jù)庫課程實(shí)踐教學(xué)具體實(shí)施方案如圖2所示。

1）課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)庫課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)分為課堂實(shí)踐教學(xué)40學(xué)時(shí)、課程實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)、課程設(shè)計(jì)24學(xué)時(shí)，通過“課內(nèi)上機(jī)實(shí)踐→課后實(shí)踐作業(yè)→課程實(shí)驗(yàn)→綜合課程設(shè)計(jì)”一體化的分層次課程實(shí)踐訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生具備“構(gòu)想一設(shè)計(jì)一實(shí)施一操作”的數(shù)據(jù)庫能力。同時(shí)，通過分組進(jìn)行綜合課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)溝通能力、協(xié)作能力以及工程系統(tǒng)實(shí)踐能力。在一體化課程實(shí)踐教學(xué)體系下，統(tǒng)一規(guī)劃各個(gè)環(huán)節(jié)的潛質(zhì)能力培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，確保各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)踐內(nèi)容的銜接性。

2）課程實(shí)踐教學(xué)方法。

在數(shù)據(jù)庫課堂實(shí)踐教學(xué)中，針對(duì)不同主題章節(jié)分別采用了做中學(xué)、案例教學(xué)、探究式教學(xué)的教學(xué)方法。在第2章關(guān)系模型的課程教學(xué)中，采用探究式教學(xué)方法和案例教學(xué)方法講解在數(shù)據(jù)庫中關(guān)系模型有什么用途、如何表示系統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)系、關(guān)系模型如何規(guī)范化設(shè)計(jì)、關(guān)系模型如何解決工程應(yīng)用問題等。在第3章數(shù)據(jù)庫SQL語言教學(xué)中，結(jié)合SQL Server數(shù)據(jù)庫SQL操作工具的使用，采用做中學(xué)教學(xué)方法，訓(xùn)練學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫各類SQL語句執(zhí)行的理解和動(dòng)手操作能力，掌握數(shù)據(jù)庫對(duì)象的訪問方法和實(shí)現(xiàn)原理。

在數(shù)據(jù)庫課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)方法將一個(gè)工程實(shí)例項(xiàng)目分解為多個(gè)實(shí)驗(yàn)主題，指導(dǎo)學(xué)生完成一個(gè)實(shí)際數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)項(xiàng)目的開發(fā)。例如，針對(duì)圖書借閱管理系統(tǒng)項(xiàng)目，要求學(xué)生分別完成SQL Server數(shù)據(jù)庫軟件安裝及配置、圖書借閱管理系統(tǒng)概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)、圖書借閱管理系統(tǒng)物理數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)、SQL Server系統(tǒng)管理與數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)、圖書借閱管理系統(tǒng)Web數(shù)據(jù)庫訪問編程等主題實(shí)驗(yàn)。

在數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，組織多位教師分組指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，保證每組學(xué)生的課程設(shè)計(jì)題目不相同。課程設(shè)計(jì)題目要面向?qū)嶋H應(yīng)用需求并解決若干工程問題。例如，典型的課程設(shè)計(jì)題目為汽車4s店會(huì)員管理系統(tǒng)、國際會(huì)議投稿系統(tǒng)、學(xué)生公寓管理系統(tǒng)等。在課程設(shè)計(jì)過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)庫理論知識(shí)、專業(yè)技術(shù)方法、產(chǎn)品開發(fā)工具完整地完成一個(gè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，并給出相應(yīng)過程的開發(fā)報(bào)告和軟件作品等成果，同時(shí)也要求學(xué)生分工協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)中的團(tuán)隊(duì)交流、溝通與協(xié)作能力。

3）課程實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)。

數(shù)據(jù)庫課程實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)由平時(shí)實(shí)踐作業(yè)、課程設(shè)計(jì)報(bào)告、上機(jī)能力測(cè)評(píng)組成。在實(shí)踐教學(xué)模式改革實(shí)施方案中，按照軟件工程師的數(shù)據(jù)庫能力目標(biāo)對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)考核并側(cè)重學(xué)生上機(jī)能力實(shí)測(cè)，使課程實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)能客觀真實(shí)地反映學(xué)生數(shù)據(jù)庫能力的提升情況。同時(shí)，通過評(píng)價(jià)方式引導(dǎo)學(xué)生更加注重核心潛質(zhì)能力的培養(yǎng)。

4、數(shù)據(jù)庫課程實(shí)踐教學(xué)模式應(yīng)用效果

通過近幾年的數(shù)據(jù)庫課程實(shí)踐教學(xué)模式改革實(shí)踐，每屆學(xué)生都取得如下學(xué)習(xí)成效：①通過數(shù)據(jù)庫課程實(shí)踐學(xué)習(xí)，能夠較好地掌握主流數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品系統(tǒng)（如SQL Server、Oracle）的技術(shù)和應(yīng)用方法；②利用數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具（如PowerDesigner）完成基本數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和實(shí)施；③掌握基本數(shù)據(jù)庫編程訪問及其軟件開發(fā)，明顯提升工程實(shí)踐能力。

數(shù)據(jù)庫課程實(shí)踐教學(xué)模式探索并解決了傳統(tǒng)課堂教學(xué)與課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容脫節(jié)的問題，使得專業(yè)技能培養(yǎng)能夠在課堂教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)和綜合課程設(shè)計(jì)之間進(jìn)行有機(jī)銜接，同時(shí)結(jié)合工程項(xiàng)目背景培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)更加客觀合理，能夠確切地反映學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)效果。

5、結(jié)語

面向卓越計(jì)劃的專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)模式的基本思想就是圍繞課程所承擔(dān)的工程師潛質(zhì)能力培養(yǎng)目標(biāo)，以工程案例項(xiàng)目為背景，在專業(yè)課程中開展針對(duì)工程師核心潛質(zhì)能力培養(yǎng)的專業(yè)技能訓(xùn)練和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)。該模式應(yīng)用做中學(xué)、項(xiàng)目案例學(xué)習(xí)、探究式教學(xué)的教學(xué)方法，使學(xué)生的專業(yè)技能、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力等卓越工程師核心潛質(zhì)能力得到充分培養(yǎng)。該課程實(shí)踐教學(xué)模式適合于卓越工程師人才培養(yǎng)，對(duì)同類課程實(shí)踐教學(xué)具有一定參考意義。endprint