新工科下软件工程专业实验实训教学

2022-09-21 16:45:19 来源:写作指导

摘要:为了进一步提高软件工程专业学生的动手能力和实践创新能力,有必要对现有的实验、实训环节的教学模式进行改革。针对当下软件工程专业实验实训环节中存在的问题,本文提出了一系列的改革措施并付诸了实践。实践的效果证明,采用该系列措施能够有效提高学生的整体素质。

关键词:新工科;实验实训环节;软件工程;教学模式

1引言

“新工科”是为了适应“中国制造2025”国家战略,围绕如何培养具有开阔视野、较强的创新精神和解决负责工程问题能力的复合型公开专业人才而实施的高等教育改革有益的探索。软件工程专业是一门应用型专业,与大数据、人工智能、云计算等新兴产业息息相关,被誉为“新工科的探路者”[1-2]。培养能够适应软件产业需求发展的高素质应用型人才,强化学生的实践动手能力已成为目前的主要任务。面对软件工程专业教学模式日益凸显的缺点和短板必须做出相应的调整和创新[2]。软件工程专业是一类实践性较强的专业。传统的教学模式对培养学生实践动手能力较差,且创新能力不足。在新工科背景下,本文对现状进行分析,构建出适合软件工程专业的实验实训环节教学模式。经过一系列的实践证明,可以有效提高学生的动手能力和实践创新能力,为软件行业人才的培养提供经验。

2现状和问题

目前高校软件工程专业实验实训环节的教学主要采用团队协作的模式。实验实训环节教学主要是由任课教师负责,课题组教师根据实验实训课程的教学大纲确定具体实施方案(即任务书),学生按照任务书要求由个人独立或团队完成,最后由负责教师评分。当前软件工程专业的实验实训环节教学存在以下不足之处。(1)教师实战经验不足。目前很多高校教师缺少企业实践经验,对于软件工程专业开发类的真实项目很少接触,导致只能提供一些理论方面的建议或方法;对于实际开发中遇到的问题要花费很长时间才能解决,严重影响了学生的学习激情和主动性。(2)教学内容的局限性。由于任课教师很少接触一些最新的真实项目,实验实训教学内容很多是根据多年教学经验归纳综合而来,不新颖,创新不足,因此不能充分培养学生的实践能力,也不能激发学生主动学习的积极性,更不能激发学生的创造性[3]。(3)效果评价过于关注编程。实验实训环节是以培养学生的动手能力和创新能力为导向的[4]。在实践教学中,大部分教师往往比较关注学生是否实现了某个模块或是否开发完成了某个系统,而忽略调研、需求分析、设计、测试分析等其他环节。编程在软件项目的整个开发过程中最多不会超过一半的时间,通常在三分之一左右。学生在编码前的准备工作做得越充足,编码效率就会越高。因此绝对不能忽略文档编写和设计的重要性。

3教学改革实践

由以上可以看出,软件工程专业的实验实训环节教学模式急需改善。立足于新工科背景下的软件工程专业的现状,为了培养实践能力和创新能力更强的复合型人才,本文从以下几个方面进行改革和尝试。

3.1教师队伍建设

学校坚持“按需引进、以用为本、加强培养、提升质量”的师资队伍建设原则,同时在教师培养和队伍建设上的努力打造“双师型”教学团队,鼓励教师到对应的企业或行业进行挂职锻炼,提升工程实践能力和创新创业能力[5]。同时,学院通过多种途径和方式,营造相互信任的团队氛围,建立有效的沟通机制,使学院教师为团队的发展尽职、尽责、尽心,最大程度地发挥自己的潜力。目前,一支熟悉软件工程专业教学规律、学历层次高、教学水平与实践能力强的团结协作、和谐发展的专业教学团队已具雏形,正在不断完善中。

3.2思政元素

“课程思政”能够从根本上解决学风问题,对引领学生价值观具有重大意义[6]。目前很多理论课程也都融入思政元素,但实验实训环节很少涉及。而软件工程专业的实验实训环节主要是教师引导学生如何进行设计和编程的,相对来说比较枯燥。思政元素的融入能够从根本上强化学生的学习意识和增强学生的家国情怀,可以在无形中帮助学生树立正确的人生观和价值观,从而激发学生的学习激情[6]。例如在实验实训开篇讲述程序的设计时融入软件工程专业人员应该具备的职业道德和精益求精的工匠精神,从而引导学生在学习时,只有基础知识夯实,通过实验实训积累经验,才能在日后的工作中不出现错误或少出现错误;同时融入社会责任感,使得学生学会担当、勇于担当。在2019年,郑州轻工业大学已经开始积极学习课程思政建设,软件学院深入推进课程思政建设,已覆盖全部课程和实训环节。同时学院在教学环境中也融入思政元素,目前已形成“全面覆盖、类型丰富、层次递进、相互支撑”的课程思政体系[7]。

3.3项目驱动式教学

由于软件专业的课程特点以实验为主,学生实验学时大部分占整个课程学时的一半,因此实验实训环节的设计应该采用结合理论课的进度边学边练、学做合一的实验课与理论课能够无缝衔接的实训环节。同时按照由简单到复杂的顺序安排在四年相应的学期,打破以往只是作为一个教学环节,在某个学期末进行的惯例[8]。实验的内容由课程组团队根据章节设计成一个项目,或者将整个课程设计成一个大项目,再将大项目分成若干小项目,每几个学时完成一个小项目,引导学生分析项目提出问题。同时鼓励优秀学生分享和讲解学习心得。最后负责教师分析学习中的错误和总结问题,以实现学生们的共同提高。实训环节的内容根据企业真实案例或行业经典案例进行设计,个别环节邀请企业工程师或专业方面的专家到学校进行实践指导,加深学生对理论知识的理解,提高学生的基本职业素养、基本技能和专业综合能力。

3.4校企合作

由于软件工程专业的特殊性,学生毕业后直接进入企业,需要实现与企业无缝衔接。软件行业发展迅速,毕业后在学校学习的专业课程肯定会出现有部分内容与社会脱节。为了更好地与社会、企业接轨,需要合理地设计校企合作环节。校企合作主要基于实训环节的内容,实训期间主要由企业委派技术强硬的工程师进行讲解和指导,校内教师主要负责辅助管理[9]。企业的工程师一般都有丰富的实战经验,可以针对真实的问题、多方面的因素进行综合分析,更容易激发学生的学习欲望和激情。针对专业课程的实际情况,将实训分为以下三类:第一类是专业基础实训。专业基础实训由本校教师负责,主要是根据课程章节合理地设计实训项目,引导学生自主完成。第二类是专业实训。学校与企业共同建立校企合作基地[10],邀请企业的工程师到学校指导实训。第三类是综合实训。这是面向大四学生的实践。由学校安排学生到企业进行现场学习,企业为学生委派指导教师,并提供参与项目开发或管理的机会和平台,以真实的工作环境、实训项目、岗位领导、工作压力和工作机会等,为学生提供模拟的就业机会[11]。目前郑州轻工业大学与东软集团、中软国际有限公司等著名软件企业合作建立了实习实训基地,定期邀请企业教师到实习实训基地进行现场指导。2020年学校成立了鲲鹏产业学院,打通学校人才培养与企业需求的“最后一公里”。校企合作模式实现了学校、企业、学生的“共赢”,为学校培养高技术应用型人才提供了助力[9]。

3.5学科竞赛和科技创新活动

软件工程专业的课程比较抽象、枯燥,仅通过理论知识和实验实训的学习,难以调动学生的学习积极性。学科竞赛在无形中督促学生学习,提高了学生的自主学习能力,学生在学习过程中获得巨大乐趣,使学生由“要我学”转变为“我要学”。通过学科竞赛,可以有效地培养学生快速的问题分析能力、知识的综合应用能力、综合思维能力以及抗压能力。同时,鼓励支持学生积极参与到教师的科研活动中,使学生在助研工作中锻炼提升自身的创新意识和科研能力,为提高其在学科竞赛中的竞争力奠定了基础[12]。因此学校积极组织学科竞赛,加大经费投入,并针对在学科竞赛中获得名次的学生进行相应的奖励和创新学分认定。在中国高等教育学会2017-2021年全国普通高等学校竞赛排行结果中,郑州轻工业大学共获得相关奖项703项,在2021年全国普通高校学科竞赛排行榜中位列第70位,其中软件学院学生在2021年“第十二届蓝桥杯”大赛中获得部级一等奖1名、二等奖1名、三等奖6名、优秀奖11名的佳绩。软件类的学科竞赛较多,在ACM国际大学生程序设计竞赛、“互联网+”创新创业大赛等中软件学院学生也获得了不错的佳绩。目前学院有教师专门负责组织学生参加竞赛,并及时给予指导和答疑。

3.6考核内容

由于实验实训环节主要是以代码和文档形式提交的,因此验收考核标准可以根据实际情况设定相应比例,主要分为两类:一类是实验课的考核分为上机操作、实验报告、提问与讨论。另一类实训课的考核分为实验日志、实训报告、实验验收。其中实训课程考核标准如图1所示。(1)实训日志、实训报告编写的目的是为了使学生了解软件开发过程不仅仅是编程,调研分析报告、需求分析、详细设计和测试同样重要。同时要求学生每天编写实训日志,针对每天发现的问题和新内容及时进行总结和回顾。(2)实验验收主要是对学生实训成果进行验收,针对功能模块逐个演示实现的结果,并针对出现的问题及时给予一定的指导。答辩陈述是检验学生在编程前的准备工作是否充足,并能检验是否是学生自己独立完成的。这样可以加深学生对课题的理解。实训环节的考核主要由这三方面加权得到。这样可以做到对学生的综合考核,并督促学生自主学习和提高学生的动手能力。

4实践效果

通过学校与学院的共同努力,软件学院的实验实训环节教学模式也越来越成熟,软件学院毕业生的就业率每年都在90%以上。2020-2021年受疫情影响软件学院毕业生整体情况如表1所示。由表1可知,2021年软件学院毕业生就业率为82.98%,其中用人单位对软件学院毕业生的总体满意度为98.77%,每年招收的学生素质也越来越高,同时学生升学率也在逐年攀升。

5结语

在科技革新迅猛的今天,学校、政府对软件工程专业的人才培养投入也越来越多。同时,企业与社会对软件工程专业人才的要求也越来越高,综合性、复合型人才越来越受欢迎[10]。在新工科背景下,如何有效提高软件工程专业学生的动手能力和实践创新能力显得尤为重要[4]。因此,本文对软件工程专业实验实训环节的教学模式进行了一系列的探索。这些措施已经在软件学院开展了教学实践,并取得了较好的效果。在今后的实践过程中,需要持续改进,为学生提供更为合理的实验实训环节教学模式,进一步提高学生的综合素质。

作者:李保环 张志锋 张世征 郑倩 单位:郑州轻工业大学软件学院