以程序設計課程群實踐教學改革為契機,培養地方普通本科院校學生編程創新能力

丁衛平 陳建平 管致錦 王杰華 邱建林

摘要:本文總結了南通大學地方新建普通本科院校計算機專業學生培養特點,構建程序設計語言課程群實踐教學改革多維立體模式,提出“主線-延伸-提高”的XYZ三層實驗教學手段、師生合作項目、軟件公司情境、軟件工作學期等具有地方院校特色的多維立體編程實踐訓練體系,以期培養學生程序設計創新精神和工程編程實踐能力,提高學生的核心競爭力。

關鍵詞:編程創新;多維立體模式;公司情境;軟件工作學期;產學研結合

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

在“第四屆全國計算機教育論壇”上,臺灣銘傳大學資訊學院賈叢林院長重塑了“龜兔賽跑”的故事:假如兔子不睡覺,烏龜永遠也追不上兔子,可是烏龜不服氣,怎么辦?它如何才能贏兔子?辦法是有的——它可以跟兔子比游泳。這個故事引發了一個很有趣的啟示:在目前競爭日益激烈的IT行業,我們每個從事地方普通高等學校教學的老師,要使我們的學生能夠競爭得過一流高校的學生,就要努力幫我們的學生找到自己的游泳池。

地方新建普通本科院校作為我國本科高校的特殊組成部分,在我國高等教育迅速發展并由精英階段向大眾化階段過渡的背景下應運而生,其重要作用之一就是對推動中心城市高等教育發展和本地區社會、經濟發展發揮著重要作用。但是由于其學科發展基礎薄弱,辦學條件、人員、資源等尚在融合階段,要培養出高水平的適應地方需求的創新人才還需要一個很長的過程。南通大學由原南通醫學院、南通工學院和南通師范學院于2004年合并組建,作為南通大學組建中的新興院系,計算機科學與技術學院近年重點以加強程序設計課程群實踐改革為契機,以提高學生編程創新能力為目標,不斷拓展專業建設、教學改革和學生創新能力培養思路,構建新的面向知識、能力、素質并重的軟件人才培養模式,扎實做好實踐教學環節中基本實驗、課程設計、綜合性實驗、設計性實驗、開放實驗、項目開發、畢業實習和畢業設計等多個環節,努力使學生從單一的計算機軟件和應用型人才向復合型、開拓型、創新型人才轉變。歷經五年的艱苦努力,我校在提高學生的程序設計編程創新能力方面取得了豐碩成果,有效培養了學生程序設計創新精神和工程編程實踐能力,提高了學生的核心競爭力,學生在就業市場上極受歡迎,受到國內外專家一致好評。

現將我們開展的具有特色的地方普通本科院校程序設計語言課程群實踐教學改革工作總結如下。

2實行多維立體式程序設計實踐教學改革

2.1實踐改革目標與思路

程序設計語言實踐教學不僅僅是對基本理論的驗證,重要的是技術訓練和能力培養,包括對學生動手能力、分析問題和解決問題能力、書寫和表達能力、合作能力等的培養,在教學過程中應特別突出實踐教學的重要性,制定相宜的系統實踐教學計劃和學生訓練目標。近年來,在學校的支持和授權下,我們相對獨立地、動態地修訂和調整了課程體系和課程教學內容,在教學中逐步灌輸程序設計方法學、數據結構與算法基礎等方面的專業核心課程思想,加強校企合作,產學研結合,不斷探索,不斷創新,采取各種激勵措施充分調動教師和學生的積極性,通過五年努力,已將南通大學軟件人才培養逐步建設成能夠為南通及周邊各類企業輸送優秀軟件開發人才的地區示范性人才培養基地。

2.2實踐教學方法與手段

地方新組建高校要能與老牌的大學進行競爭,要找到學生自己的游泳池在哪里,必須在教學方法和手段上有特色,大膽進行嘗試和創新。近年來,我們以加強程序設計課程群實踐改革為契機,形成了“導學-自學-助學”3L互動教學方法和“主線-延伸-提高”的XYZ三層實驗教學手段。

(1) 教學方法

傳統的程序設計實踐教學普遍存在著“照方抓藥”的現象,實驗課講授內容為實驗目的、實驗內容、實驗步驟、實驗要求等等,限制了學生創造性思維和個性發揮。我校改變以往方式,在學生實驗的三個階段充分運用現代信息技術,以學生自主學習為中心,以教師引導學習為前提,創設了以多種媒體教學資源和交互手段支助學習為支撐的“導學-自學-助學”3L互動實踐教學模式,充分調動了學生編程學習的積極性。3L互動實踐教學模式中“L” 既是Learner,即學習者,體現以學習者學習和實踐實驗為中心,又是Learning,即學習,體現“導、助”活動圍繞實踐實驗這個核心展開,并且綜合貫穿啟發式、參與式、研究式、案例式教學方法,注重學生主體作用的發揮,培養學生獨立學習、自主實驗的編程創新能力。

(2) 教學手段

在教學手段上,我們以培養軟件創新應用型人才為目標,打破過去單純以課程設置實驗的做法,根據新的專業人才培養要求,綜合考慮各專業和人才培養目標對程序設計語言的要求,建立了“主線-延伸-提高”的XYZ三層次實踐教學體系和手段,從三個不同視角為學生搭建立體式實踐教學平臺,如圖1所示。

第一層次:以基本技能為主線。該層次涉及計算機程序設計語言基本知識、調試技術、基本語法、基本算法、驗證性實驗內容,訓練類型包括調試題、編程題和選做題,可供不同層次的學生選用,主要目的是強化學生基本實驗技能和理論訓練,逐步灌輸聯系實際、分析問題和解決問題的能力,為培養學生的創新意識和創新能力打下堅實的基礎。

第二層次:以綜合應用為延伸。該層次要求學生以“課程設計小任務和大任務”的形式面對簡單的工程問題,由學生自行完成設計、制作、調試,測試實驗結果、完成實驗報告。實驗主要突出小綜合性和實踐性,目的是培養學生的工程意識,培養學生綜合應用知識的能力。

第三層次:以創新實踐為提高。該層次主要提供一個綜合設計、模擬生產、模擬科研的實踐訓練環境,吸納學生進行與“產學研”相關課題的編程創新訓練。通過實驗選修課、學生課外科技創新活動、程序設計編程大賽和深入軟件公司等輔導方式,學生根據自己的興趣或科技競賽內容自選課題、自擬實驗步驟、自構實驗平臺,其成果是學生參加各級各類科技作品創新大賽的主要來源。

上述“主線-延伸-提高”的XYZ三層實踐教學手段,要求學生在每次上機前做好預習工作,設計程序和算法流程圖,編寫好預調試的代碼,進入機房前任課教師認真做好檢查工作;上機過程中任課教師認真做好輔導、答疑、檢查工作;上機結束后,要求學生及時完成并上交課程設計報告,由任課教師批閱和存檔。目前,我們對部分學生課題小組(團隊)第三層次的檢查以課題答辯的形式進行,取得了較好效果。

3師生合作項目實踐創新編程模式

師生合作項目教學法是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動,以提高學生在實踐中發現知識、解決知識、提高技能為根本目的。基于師生合作項目教學法,我們采用師生小組合作形式,一般是由1～2名教師(老教師和年輕教師各1名),5～6名學生組成,項目主要是教師的科研課題和實踐綜合開發課題,按“項目展示→分析討論→操作實施→成果展示與評價→鞏固提高”五個環節逐步進行。具體實施如表1所示:

幾年的實踐證明,在師生合作項目教學法中,教師對學生進行小組長期合作訓練,較好地鍛煉了學生的編程創新能力、分析問題能力和項目合作意識,收到了良好的教學效果。

4滾動“軟件公司情境”實踐訓練模式

為了進一步加強學生程序設計編程創新實際動手能力,畢業后能真正適應企業對軟件人才的需求,在地方新建普通本科院校計算機專業培養計劃的制定中,我們特別設計了軟件公司情境多維編程實踐訓練體系,開辟“請進來—走出去”的途徑,創建校企合作新模式。傳統工學培養模式主要強調到公司實習,新形勢下很難真正按照該模式運作。我們在兼顧傳統模式的同時,更加強調引進公司帶著實際項目進入校園,與校內教師共同完成綜合實習教學環節。我們與南通高博軟件技術有限公司、希盟(中國)科技有限公司、無錫華通軟件技術有限公司等30家企業建立長期合作關系,利用暑期或雙休日等,聘請校外實踐基地中具有豐富編程實踐經驗的軟件高級人才作為校外基地兼職指導老師,組織學生參與公司的實際項目,承擔部分系統的開發、軟件編寫和測試工作,學生獲取實戰經驗,訓練應用能力。

在滾動“軟件公司情境”實訓模式中,我們開展了如下具有特色四個方面的工作:

(1) 在寒、暑期,安排學生在校外指導老師的指導下參加實際研發項目,并完成其中的一部分工作,對于其中較為優秀的學生,經校外“產學研”合作單位考核同意,可以直接作為研發人員參加項目研發,接受校外和校內指導老師的雙重管理、指導。

(2) 第六學期末,在軟件公司實訓,進行專業實習,學生到校外實習基地,由基地的校外指導老師和校內帶隊老師共同指導實際軟件開發項目。

(3) 第七學期末,由軟件公司實訓安排畢業實習實訓,實訓單位派遣軟件高級人才對學生進行就業前指導,將學生組織成項目組,學生在指定時間內完成較為大型的模擬項目,部分學生直接在基地或企業參與軟件開發,如南京中江培訓、上海杰普協助完成畢業前實訓工作。

(4) 第八學期是畢業設計階段,畢業設計是一個綜合性、創造性、理論聯系實際最緊密的實踐教學環節,是培養學生綜合運用專業知識的創新能力和實踐能力的重要途徑之一,可以綜合反映學生四年本科學習的知識和技能。我們緊緊抓住這一重要環節,以“產學研”促進畢業各項工作開展,每學期先后邀請軟件公司以及有豐富軟件實踐的教授、副教授開展不少于4次關于先進軟件開發技術、學科發展動態、畢業設計基本能力等方面的系列報告講座,將部分有條件的學生送到軟件公司進行畢業設計,采用校內指導老師和校外軟件工程師“雙導師”共同指導和管理的模式,以開題答辯、中期檢查一、中期檢查二、成果預驗收和成果驗收五個環節嚴格審查畢業設計進度是否按照預期計劃執行。對于在校內進行畢業設計的學生,盡量采用“產學研”相關課題作為畢業設計,以類似軟件公司開發團隊形式組建畢業設計課題團隊小組,開展“軟件需求分析、總體設計、詳細設計、編碼、測試、維護”等一套基本軟件開發活動,使學生感受到“軟件公司情境”式編程訓練。

學生通過校內外多種形式的活動開展軟件公司情境實踐訓練,不斷提高在實踐中分析問題、解決問題的能力,在接近軟件公司的情境中進行軟件開發編程能力訓練,為以后就業奠定了較好的基礎。

5不斷加強軟件科技創新實踐平臺建設

5.1建立學生創新實驗室,凸顯個性化培養

我們利用學校實驗室的場地和設備建立學生創新實驗室,進行學生程序設計語言創新能力個性化培養,先后開展了江蘇省高校大學生實踐創新訓練計劃項目、南通大學學生課外科技創新項目以及經過學院審批的學生自主選題項目。2005年以來,我院學生先后獲江蘇省大學生課外科技創新訓練計劃項目6項、南通大學學生課外科技創新計劃項目20多項,有80多名學生先后參加了教師的“南通市節約用水管理系統”、“電子病歷挖掘系統”、“數字農業管理信息系統”、“遠程智能教學系統”、“行政大樓綜合管理信息系統”等項目的研究和自主軟件開發。以學生創新實驗室為載體,開展學生科技創新“導師制”的培養,培養學生的自學及創新能力。通過學生創新實驗室這一平臺,逐漸“以點帶面”地開展學生程序設計能力創新活動,極大地促進了學生編程能力、創新意識的提高。

5.2強化實施“軟件工作學期”制,拓寬學生課外科技創新平臺

為了建設軟件科技創新實踐平臺,我們要求學生進入“軟件工作學期”,利用假期等業余時間到軟件公司實踐,即大一、大二到軟件公司進行專業實習,主要提高崗位意識及程序設計基本能力;大三進行融入軟件項目專業實踐,提高程序設計應用能力和創新能力;大四進行畢業設計及實際崗前訓練,提高在實踐中分析問題、解決問題的工程實踐能力。

對于學生“軟件工作學期”的考核,我們主要通過學校獨具特色的課外科技培養考核體系進行。我們每年都要舉辦豐富多樣的電腦和網絡設計與操作大賽,如南通市大學生電腦技能大賽、南通大學電腦文化藝術節、南通大學軟件設計大賽,并組織學生參加“挑戰杯”全國大學生課外科技作品競賽、全國大學生數學建模比賽、ACM/ICPC省際大學生程序設計聯賽、江蘇省高校大學生軟件設計大賽、江蘇省大學生網頁設計大賽等一系列競賽,組織學生參加軟件設計師、網絡管理員、程序員等資格證書的考試。相關獎項都將記入學生“軟件工作學期”考核記錄本,每學期通過累計積分的形式評選出“優秀學員”,進行表彰,樹立典型,并在全校進行經驗介紹和推廣。

5.3建立學生創業中心,不斷拓展學生就業平臺渠道

南通大學計算機學院設立了南通大學第一個大學生創業中心,投入設備和經費,支持學生開展創業活動,組織學生對外開展軟件開發、網站設計、電腦維護等服務,發揮和應用專業所學,鍛煉學生的社會適應能力,培養他們的創業意識和創業能力。2008年,該創業中心發展成為南通大學大學生創業創新教育基地,由省、校兩級投入10萬元,進一步進行建設。另外,我院有4名同學在校期間創辦了自己的公司,這些學生都是在程序設計語言實踐創新能力訓練中表現優秀的,為就業、創業準備了較好的條件。

6程序設計實踐教學創新碩果累累

南通大學計算機學院結合地方新建普通本科院校計算機專業學生自身培養特點,以提高學生編程創新能力為目標,不斷改革程序設計教學和學生創新能力培養思路,構建新的面向知識、能力、素質并重的軟件人才培養模式,有效培養學生的程序設計創新精神和工程編程實踐能力,提高了學生的核心競爭力。歷經5年的艱苦努力,在提高學生的程序設計編程創新能力取得了豐碩成果。主要成績列舉如下:

? 第十屆“挑戰杯”全國大學生課外科技作品競賽二等獎

? 江蘇省第九、十屆“挑戰杯”大學生課外科技作品競賽一等獎

? 江蘇省首屆高校大學生軟件設計大賽二、三等獎

? ACM/ICPC2007省際聯賽大學生程序設計競賽二等獎

? 江蘇省電腦網絡大賽網站設計銀獎

? 南通市科技創新歷屆大賽獎項20人次

? 南通大學科技創新歷屆大賽獎項50人次

? 學生主持申報并完成江蘇省大學生實踐訓練計劃6項

? 20位多本科學生在學術刊物(含核心期刊)上公開發表學術論文,先后有100余名學生參與教師的科學研究和科技開發項目

……

地方新建普通本科院校學生在程序設計編程創新方面能取得這樣的成績還是罕見的,因此我校的教學成果受到國內同等院校的一致好評。由于教師為學生找到自己真正的“游泳池”,學生畢業就業率較高,大多數畢業生都是在大中型軟件企業工作,就業起薪比較高,部分學生在大三年級就被軟件公司預定了。近幾年,軟件專業畢業生的就業率不斷創出佳績,2006、2007、2008三屆畢業生的就業率分別為95.77%、96.90%、99.50%,處于學校前列,連續幾年大大超過江蘇省高校平均就業率。

7結束語

程序設計語言課程群實踐教學改革多維立體模式在我校正式實施了5年,從這5年的教學效果來看,學生通過不斷實踐三層實踐教學手段、師生合作項目、軟件公司情境、軟件工作學期等多維立體編程訓練,從單一的計算機軟件和應用型人才向復合型、開拓型、創新型、地方應用需求編程創新人才轉變,大大提高了地方普通本科院校軟件人才核心競爭力,得到了校外專家和用人單位一致肯定,在地方普通本科院校軟件人才培養方面具有很好的推廣前景。

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