“做学融创,训赛一体”的软件人才创新能力培养.pdf

15计 算 机 教 育Computer Education第 8 期2023 年 8 月 10 日中图分类号：G642“做学融创，训赛一体”的软件人才创新能力培养闫仕宇，李 萌，田纹龙，蒋方玲，刘 杰（南华大学 计算机学院，湖南 衡阳 421001）摘 要：针对当前地方高校软件人才创新能力培养中存在的问题，提出“做学融创，训赛一体”的软件人才创新能力培养模式，从构建实践教学体系、采用融入创新思维训练的 CBL 教学方法、采取“训赛一体”的团队式培养等方面，介绍软件人才创新能力培养实践，最后说明人才培养效果。关键词：做学融创；训赛一体；做中学；实践；软件人才；创新能力文章编号：1672-5913(2023)08-0015-05基金项目：2021 年第二批产学研合作协同项目“基于案例教学的软件设计与规范课程改革研究”“学做融创，训赛一体新工科软件人才培养的教育改革研究”（教高司函 202118 号）；南华大学 2021 年研究生教学改革研究课题“学做融创，训赛一体面向新工科专业学位研究生实践创新能力培养实践”（213YXJ029），“工程能力导向的电子信息类软件工程专业硕士研究生培养模式改革研究”（2021JGYB144）。第一作者简介：闫仕宇，男，讲师，研究方向为软件测试、数值计算，yanshiyu_。1地方高校软件人才创新能力培养中存在的问题学习金字塔理论认为，传统的灌输式的教学方式对培养创新能力效果甚微，而“做中学”的方式对激发学生兴趣、培养创新能力效果明 显1。目前相关调查数据显示，高校软件人才创新能力培养及教育方式单一：40.3%的人认为创新教育就是举办创新创业等学科竞赛，学生为了比赛而比赛，忽视创新能力培养的目的；37.7%的人认为创新能力教育就是完成就业指导课程，学生为了拿学分；22%的人认为创新能力培养是校园社团的活动2-3。虽然有高校、企业联合举办各类软件创新创业人才的培训及学科竞赛，也有很多高校从人才培养目标、人才培养方案、课程设置等方面加强对学生创新创业能力的培 养4，但是还存在以下不足。（1）对学生创新能力培养的指导不够。虽然各高校通过开设通识课程，聘请企业创新创业导师进入课堂，但是很多学生只是停留在获得选修学分的层面，对于如何从更深层面、从实践中提升创新能力和创业意识的指导不足。（2）没有厘清学科竞赛内涵与外延。门类繁多的各类学科竞赛，如果不加以规范与指导，不仅比赛结果不理想，其培养目标也难以达成。（3）校内实训与学科竞赛相互脱节。学生校内实践、实训课程跟学科竞赛内容衔接不够，学生受到校内实训作业与学科竞赛的双重时间压力。（4）指导教师没有形成团队合力。2“做学融创，训赛一体”的软件人才创新能力培养模式为了契合地方高校实际并具有可操作性、可持续发展的推广效益，“做学融创，训赛一体”的软件人才创新能力培养模式构建从以下 3 方面入手。1）构建与地方高校相适应的软件创新能力培养的教学模式。创新能力的发展与创新行为的培养都是建立在创新观念和创新欲望的基础上。地方高校囿于地域及资金的局限，既不具有沿海高校靠近高科技产业园区的环境优势，又无高精尖的创新人才导师资源，如何实现软件人才创新能力提升是摆在人才培养面前的困难问题。传统的教学模式重理论轻实践，虽然各高校202316计 算 机 教 育Computer Education设置了综合实践教学环节，但由于缺乏对创新能力培养的内涵及外延的认识，校内实训项目选择以及学科竞赛的引导不足，势必达不到创新能力培养的效果。因此，应根据软件工程教育理论，结合校情实际，挖掘校内资源，构建“做学融创，训赛一体”的模式，激发学生创新潜能，满足学生多样性、个性化发展需要。2）优化面向创新能力培养的实践教学课程体系。新工科建设指出，创新意识、创新精神和创新能力是人才优势的突出表现。目前地方高校工科专业大多属于“教师台上讲，学生台下学”的传统教学方式，虽然不少高校引入了翻转课堂、案例教学等新教学方式，但是也很难摆脱理论教学的影子，尤其是实践教学课程体系设置与软件行业需求脱节，缺乏对学生的创新意识及兴趣的培养。因此，应发挥地方高校校内实训的优势，以 成 果 产 出（Outcome-based Education，OBE）为指导，形成校内实训“做中学”的螺旋上升式的实践教学课程体系，把应用创新能力作为最高的考核层次细化课程内容5-6。3）搭建教师团队与学生团队“训赛一体”的团队式培养。TBL（Team based learning）教学法是基于团队进行学习，对于学生的协作能力和创新能力培养都有着不可忽视的意义。解决软件复杂工程问题，更加需要分工协作、思维碰撞、创新能力。因此，应以校内实践课程群为核心，组建具有行业工程领域背景的创新实践教学团队，以校内实践项目为核心组建学生的“实践团队”，以学科竞赛为驱动，根据学生的兴趣及特长组建人岗相适的“实战团队”，实现“训赛一体”的团队式培养。3“做学融创，训赛一体”软件人才创新能力培养实践3.1构建面向创新能力培养的“实践”与“实战”相互协调的实践教学体系针对当前地方高校受地域及资金的局限以及对创新人才培养的内涵及外延认识不足，导致重理论轻实践，软件人才创新能力偏弱的问题，构建校内实训“实践”课程体系融入学科竞赛“实战”指导的双协调格局（如图 1 所示）。实践教学体系包括课内实验、独立实验、课程设计、综合实训、实习和毕业设计。其中语言类课程实验分为 C+程序设计实验、Java 程序设计实验、C#程序设计实验、ASP.NET 程序设计实验、JavaEE 平台开发实验等；核心课程设计分为操作系统课程设计、数据库原理课程设计、UML 软件建模课程设计等。实践内容涵盖验证性、设计性、综合性等不同类别。校内实训课程体系在提升实践动手能力的基础上培养学生的创业意识，在实践课程中练手、动脑，若要进一步上升到创新能力，还要结合实际生产、生活中的问题，而创新创业等竞赛项目题目大多数来源于实际生产生活，积聚了很多企业待解决的问题。通过在竞赛中相互讨论，团队协作，创新思维训练，更多的学生能够在竞赛平台学习创新相关知识，进一步完善知识结构，实现 100%接受创新教育的目标。（1）校内实训“实践”课程体系。创新实践教学教师团队将原有单个课程设计调整为“遵循软件开发过程的多门课程设计整合的综合性实践课程”，重组后的实践教学体系为 3 轮增量教学微循环和 3 轮实践环节（如图 2 所示），同时环境方面针对不同的专业方向建立应用系统开发实训室、移动软件开发实训室、软件测试实训室，保证项目实训“实践实景”。图 1“实践”与“实战”相互协调发展实践校内实训 学科创新竞赛实战企 业实习/工 作创新意识 创新能力提升 反馈 检验 人才培养第 8 期17（2）融入学科竞赛。当前的创新创业等学科竞赛都是来自企业真实复杂工程问题，有些还是企业面临的“卡脖子”问题，这正是学生“实战”的训练场。教师团队引导学生在学科竞赛中，分工协作、团队讨论，激发创新灵感，保证项目的实践“实操实战”。通过与学科竞赛的有效结合，保证了学生实践能力与创新能力的培养（如图 3所示）。图 2 软件过程导向的 3 轮微循环课程实践 需需求求 设设计计 构构造造 测测试试 管管理理 需需求求 设设计计 构构造造 测测试试 管管理理 需需求求 设设计计 构构造造 测测试试 管管理理 时间 创新能力 微循环 I 微循环 II 微循环 III 3.2采用融入创新思维训练的 CBL 教学方法针对“教师台上讲，学生台下学”的传统教学很难摆脱理论教学的困境，创新思维训练基于CBL（Case Study Based Learning）教学方法，以校内实训“实践”课程体系的 3 轮螺旋上升式微循环为依托，采用“模仿反思创新”的 3 阶段教学方法，应用信息化教学手段，翻转课堂图 3 实践教学体系与学科竞赛的结合 实践教学体系 实践教学 实践内容 课内实验 验证性实践 独立实验课 课程设计 综合实训 实习 毕业设计 设计性实践 综合性实践 学生能力要求 实践能力 创新能力 有效结合 学科竞赛 大学生研究性学习和创新实验计划项目 ACM-ICP 国际大学生程序设计竞赛 大学生数学建模竞赛 全国大学生互联网创业挑战赛“中国软件杯”大学生软件设计大赛 中国软件测试大赛 中国大学生服务外包创新创业大赛 中国大学生计算机设计大赛 等方式，研发教学案例库和实训平台，按难度等级、思维能力点、开发平台类型、开发语言、工作量等指标分类（如图 4 所示）。在学科竞赛解决复杂工程问题过程中，教师启发引导，学生基于批评性思维、高阶思维，激发创新思维，在实践课程考核方面以应用创新能力作为最高的考核层次，达到能力培养效果。图 4 3 阶段教学活动 任务 问题 小组讨论 自主完成 反思 创新 分解 模仿 下一轮 202318计 算 机 教 育Computer Education基于“模仿反思创新”活动的系列案例，促进学生的创新思维迁移；利用教学案例库、实训平台等技术手段，有效减轻、转移或分担学生的部分认知负荷，进一步促进学生发展创新思维。以“JavaScript与Ajax”课程“实时动态曲线”章节为例，表 1 描述了融入创新思维训练的 CBL的教学目标、训练任务和过程。在教案的教学目标中，显式给出课堂教学的创新思维培养目标，把创新思维能力培养融入到课程知识的讲授中，把锻炼学生创新思维能力作为教学设计的一部分。对创新思维能力训练来说，问题/任务是教学设计的核心。表 1 学习任务思维能力实现阶段任务问题知识点思维能力点模仿浏览器中绘制矩形块浏览器中如何绘制图形HTML/CSS 简介利用计算机辅助设计控制矩形块 控制矩形块 Html 能否实现四则计算；能否动态调整矩形块的形状、位置、颜色；Html/CSS/JavaScript 各自解决哪一类问题 Html/CSS/JavaScript 三者间的关 系；JavaScript 在 Web 标 准中的地位；JavaScript 基本语法利用计算机辅助设计利用计算机辅助设计矩形块的控制通用化如何用 JavaScript 以位置、大小、颜色等参数封装矩形块；如何用鼠标控制矩形块 如何用JavaScript以位置、大小、颜色等参数封装矩形块；如何用鼠标控制矩形块；JavaScript 函数封装；事件监听机制 抽象思维、实现模型计算、利用计算机辅助设计绘制点、点集、线 如何在浏览器中绘制点（提示：矩形块大小为 1 个像素）；如何绘制一条直线（点集）JavaScript 循环机制抽象思维、利用计算机辅助设计将线封装为 对象 JavaScript 是否具有面向对象功能 面向对象机制 实现模型计算绘制带坐标轴的折线图 绘制坐标轴（提示：利用封装的直线函数）；能否绘制首尾相连的多条折线系统函数、时间函数、随机函数利用计算机辅助设计利用计算机辅助设计绘制实时曲线 如何用折线绘制函数、定时函数 系统函数、定时函数 抽象思维、实现模型计算、利用计算机辅助设计后台数据如何以动态曲线形式展示后台数据Ajax 相关知识 抽象思维、实现模型计算、利用计算机辅助设计反思应用 动态曲线有哪些用途 案例：工业领域数据采集与监控、医学领域心电图、金融领域证券行情 抽象思维思维过程分析 如何得到最后这样一个实时曲线 问题发现，系统构建，任务分解，模块编程 抽象思维评判 什么样的前端才让用户觉得舒服；老师做得完美吗易用性原则；测试、评判抽象思维创新综合 可以做得比老师更好吗？试一试系统设计、实现 抽象思维、实现模型计算、利用计算机辅助设计3.3采取“训赛一体”的团队式培养传统教学活动是以教师单兵为特征的松散结构，学生以自我为中心的单兵作战的学习方式，而软件行业和产业是以团队为基本组织形式，创新思维及创新能力往往来源于团队的智慧，单兵独自为战已经不能适应创新人才培养的需要，建议采取“训赛一体”的团队式教学组织形式。根据 Belbin 团队角色理论7，以实践课程群为核心构建教师团队，按照软件开发过程构建 3 轮微循环的课程实践体系，教师团队协作完成实践课程的同时指导学生