基于協(xié)同創(chuàng)新的軟件實踐能力培養(yǎng)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(xié)同創(chuàng)新的軟件實踐能力培養(yǎng)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(chuàng)新意識不足等問題，圍繞課內(nèi)外教學、精品教學資源、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等關鍵教學環(huán)節(jié)，提出協(xié)同創(chuàng)新和多位一體的軟件實踐能力培養(yǎng)體系，以實現(xiàn)學生高質(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

軟件技術發(fā)展迅猛，知識更新快，對人才在實踐能力和創(chuàng)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(yǎng)中，就不可避免地要面臨“實踐能力培養(yǎng)難、創(chuàng)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(chuàng)新”的教育理念，對傳統(tǒng)的軟件人才培養(yǎng)模式進行反思，“千方百計”地尋找開展具有軟件行業(yè)特色的高素質(zhì)工程應用型人才培養(yǎng)的有效途徑[2]，積極圍繞課內(nèi)外教學、精品教學資源、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等關鍵教學環(huán)節(jié)進行全方位探索。

1 培養(yǎng)模式

教師應以提升學生的軟件創(chuàng)新實踐能力為培養(yǎng)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(jiān)控和多種形式的考核方式；在夯實課內(nèi)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(yǎng)模式，如圖1所示。通過自我調(diào)整、自我更新、自我發(fā)展和吐故納新的動態(tài)更新機制，形成開放的、動態(tài)的，而不是封閉的、僵硬的課程體系[3]，才能保證在技術發(fā)展、國際視野和社會需求3方面的開放性。

軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)應從提高學生的系統(tǒng)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(chuàng)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(xiàn)場編寫和調(diào)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(nèi)容體現(xiàn)。通過算法類課程從計算思維的角度出發(fā)，重組經(jīng)典案例，將編程語言基本知識融入案例的開發(fā)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(tǒng)化和細節(jié)化的做法，培養(yǎng)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(yǎng)學生利用計算機技術解決本專業(yè)中問題的能力，也是學生軟件設計能力的重要體現(xiàn)。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(yōu)化等內(nèi)容都是首先進行抽象化，通過發(fā)現(xiàn)不同分析方法的規(guī)律，然后進行數(shù)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(chǎn)生高效的詞法、語法自動產(chǎn)生器。操作系統(tǒng)課程從軟件工程的角度進行分析，重點講述操作系統(tǒng)在解決計算機軟硬件資源管理、提高系統(tǒng)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(yǎng)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(yǎng)，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(tǒng)學習過程中，學生能夠?qū)Υ笮蛙浖脑O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(yǎng)模式

第3層：軟件開發(fā)應用模塊。該模塊可以培養(yǎng)學生軟件開發(fā)以及應用的能力，也是學生軟件創(chuàng)新實踐能力的重要體現(xiàn)。我們通過Web 應用開發(fā)、軟件測試、云計算以及大數(shù)據(jù)處理這些前沿課程的學習，結合案例式教學，以項目為驅(qū)動，在做中學，按照企業(yè)級的真實項目和真實環(huán)境的雙真要求，讓學生充分認識并了解最新技術的發(fā)展與方向，同時結合一定應用將這些新知識用于開發(fā)與創(chuàng)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(huán)境的使用以及理論課程配套的課內(nèi)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(yǎng)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(nèi)的課程設計環(huán)節(jié)以及一些小型實習單元，利用1～2個規(guī)模適中的小項目，讓學生獨立完成系統(tǒng)的分析、設計和開發(fā)，并撰寫相關文檔。學生在完成項目的過程中，通過互聯(lián)網(wǎng)、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(yǎng)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(xié)會活動以及不同級別的學生競賽，培養(yǎng)學生的設計開發(fā)實踐能力。

第4階段：創(chuàng)新訓練階段。在大學生軟件創(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(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。

第5階段：創(chuàng)新應用階段。該階段通過畢業(yè)設計、科研訓練、初創(chuàng)企業(yè)等內(nèi)容培養(yǎng)學生的創(chuàng)新應用實踐能力。

總之，實踐環(huán)節(jié)按照這種階梯式逐級上升，依據(jù)軟件人才培養(yǎng)規(guī)律對學生進行系統(tǒng)訓練；整個過程遵循認知規(guī)律，分階段循序漸進培養(yǎng)學生的能力與素質(zhì)，最終達到理論與實踐的有機統(tǒng)一、互相促進和協(xié)調(diào)發(fā)展[6]。

2 培養(yǎng)過程

2.1 構建突出計算思維的層次化階梯式課內(nèi)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(yǎng)貫穿于整個教學過程中，以課堂教學為主戰(zhàn)場，積極嘗試反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(xù)教育數(shù)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(jiān)控與考核。

強化全過程監(jiān)控，如圖2所示，通過Openjudge、睿亞訓等平臺有效監(jiān)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(jīng)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(qū)動、項目引領和分層推進的課外實踐方式

課內(nèi)課外多方式協(xié)同，訓練學生按工程化的方法進行軟件開發(fā)，規(guī)范開發(fā)過程。教師可以學科競賽為載體，依托科技協(xié)會、興趣小組等開展大量、持續(xù)的以項目為基礎的實踐活動，使學生及早發(fā)現(xiàn)自己的特長，以賽促學，以賽促改，培養(yǎng)學生的軟件實踐及創(chuàng)新能力，如圖3所示。

2.3 構筑多層平臺，培育精品資源，創(chuàng)新協(xié)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(chuàng)新教學模

圖2 實時監(jiān)控的教學過程

圖3 課外實踐方式

式，實現(xiàn)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(tǒng)性的教材建設。

近年來，我們編寫出版凸顯學科專業(yè)特色及優(yōu)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)試驗區(qū)，多方協(xié)同，實現(xiàn)共贏

我們以西郵IT實訓中心及省級軟件工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗區(qū)為平臺，與多家企業(yè)建立校企合作關系；在校內(nèi)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(fā)夢工廠”；2014年，舉辦首屆軟件“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”創(chuàng)意大賽，有400余名學生參與，激發(fā)了學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情；近3年共有4項獲批國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，20余項獲批省級項目；與多家企業(yè)簽訂定制班，導師引入企業(yè)真實項目案例，培養(yǎng)學生的軟件創(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，解決學生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)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(huán)生態(tài)鏈。

3 培養(yǎng)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(jīng)驗交流，得到多所學校的認可，提出的人才培養(yǎng)模式也被廣泛采納，獲批陜西省教改項目8項，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，成果總結發(fā)表相關教學改革論文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，科學出版社出版的《C語言程序設計》已經(jīng)累計2版，印刷16次，印數(shù)共41 000冊，被20多所學校采用，受到師生的一致好評?！禖語言程序設計》（第二版）獲中國科學院教材建設專家委員會信息技術類優(yōu)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(shù)據(jù)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(tǒng)與應用》獲陜西省優(yōu)秀教材二等獎。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）學生學科競賽創(chuàng)新能力顯著提升。

我們通過營造創(chuàng)新氛圍，推動學生創(chuàng)新實踐，連續(xù)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(qū)一等獎、ACM ICPC西安邀請賽一等獎、藍橋杯全國軟件專業(yè)人才設計與創(chuàng)業(yè)大賽二等獎、微軟創(chuàng)新杯陜西賽區(qū)二等獎等。

4）人才培養(yǎng)成效顯著，學生競爭優(yōu)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(wǎng)絡工程3個專業(yè)兩屆學生中進行試點，全面實施培養(yǎng)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(jù)麥可思2013年統(tǒng)計，學生“畢業(yè)時工作能力”“就業(yè)競爭力”“月收入”列全校第一位，創(chuàng)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(fā)真實環(huán)境，使得學生實踐能力極大提升[7]。大部分畢業(yè)生進入阿里巴巴、騰訊、百度、華為等著名IT企業(yè)工作，工作能力得到廣泛認可。

4 結 語

針對軟件實踐與創(chuàng)新能力，經(jīng)過關鍵教學環(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踐能力培養(yǎng)體系，使得學生的程序設計及軟件開發(fā)實踐能力顯著提高，實現(xiàn)了學生的高質(zhì)量就業(yè)并引起兄弟院校的廣泛關注與借鑒。我們將繼續(xù)積極探索與實踐軟件人才培養(yǎng)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(chuàng)新能力。

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（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(shù)據(jù)挖掘和智能信息處理，wangcm0225@126.com。