持續(xù)改進的軟件工程專業(yè)基礎(chǔ)編程能力課程群建設(shè)

梁穎紅 黃艷 王艷

（金陵科技學(xué)院軟件工程學(xué)院 江蘇省南京市 211169）

相比國外以職業(yè)為導(dǎo)向的課程群建設(shè)，國內(nèi)的課程群大多以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力為主[1][2]，構(gòu)建的課程群以滿足和提升專業(yè)應(yīng)用能力為核心思想，整合相關(guān)課程以培養(yǎng)學(xué)生的某一專業(yè)能力[3][4]。在眾多專業(yè)中，承擔(dān)為社會輸送軟件開發(fā)人才的軟件工程專業(yè)也紛紛開展程序開發(fā)能力課程群建設(shè)。程序設(shè)計與開發(fā)是軟件工程專業(yè)學(xué)生必備的技能，這一技能的培養(yǎng)涉及程序語言類課程、算法類課程、數(shù)據(jù)庫類課程和應(yīng)用開發(fā)類課程。大多高校根據(jù)這一技能所涉及的課程構(gòu)建包含多門課程的大課程群。但是，大課程群建設(shè)過程中出現(xiàn)的如下問題：

（1）能力確定的理論依據(jù)不充分；

（2）大課程群容易出現(xiàn)中間斷層；

（3）缺少有效的檢驗手段。

近年來，工程教育專業(yè)認(rèn)證作為“新工科”建設(shè)的重要內(nèi)容得到了廣泛的關(guān)注[5][6]。軟件工程專業(yè)培養(yǎng)的是工程技術(shù)人才，其培養(yǎng)體系應(yīng)符合工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，因此，參加工程教育認(rèn)證是軟件工程專業(yè)的必然選擇[7][8]。編程能力是軟件工程專業(yè)學(xué)生必備的技能，也是工程教育認(rèn)證對軟件工程專業(yè)學(xué)生的能力要求。

最近，由浙江大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院創(chuàng)辦、由浙江大學(xué)和高等教育出版社有限公司下屬的全國高等學(xué)校教學(xué)研究中心共同頒發(fā)證書PAT 考試（Programming Ability Test）得到了眾多高校和企業(yè)的認(rèn)可。該測試旨在培養(yǎng)和展現(xiàn)學(xué)生分析問題、解決問題和計算機程序設(shè)計的能力，科學(xué)評價計算機程序設(shè)計人才，并為企業(yè)選拔人才提供參考標(biāo)準(zhǔn)。它為不同高校的編程能力提供了統(tǒng)一的平臺，有利于對學(xué)生編程能力的客觀評價，也為高校的基礎(chǔ)編程能力課程群建設(shè)提供了驗證途徑。

圖1：能力-知識-反饋體系示意圖

考慮大課程群建設(shè)的弊端，開展面向工程教育認(rèn)證的能夠進行統(tǒng)一評價和驗證的小課程群建設(shè)將成為后續(xù)研究的一種趨勢。《C語言程序設(shè)計》和《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是最基本的2 門課程，主要培養(yǎng)學(xué)生的程序邏輯和編程思維，是后續(xù)諸多編程課程的基礎(chǔ)。本研究以基礎(chǔ)編程能力課程群的構(gòu)建為例，由《C 語言程序設(shè)計》、《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》和《綜合編程課程設(shè)計》三門課程組建具有較強關(guān)聯(lián)的小課程群，《綜合編程課程設(shè)計》旨在對前兩門課程進行編程能力的提升和應(yīng)用。依據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，以能力為導(dǎo)向組建小課程群，把PAT 考試和學(xué)生能力達(dá)成作為檢驗課程群建設(shè)有效性的標(biāo)準(zhǔn)，形成能力達(dá)成度螺旋改進模型，指導(dǎo)課程群的持續(xù)改進。具體研究內(nèi)容如下：

通過分析工程教育認(rèn)證的畢業(yè)要求及本門課程在整個專業(yè)課程體系的作用，在確定應(yīng)滿足的畢業(yè)要求指點的前提下，制定本課程群（《高級語言編程》、《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》和《綜合編程課程設(shè)計》）的課程目標(biāo)，并把能力要求與課程知識點對應(yīng)起來。如圖1所示。

1 形成面向工程教育認(rèn)證的課程群教學(xué)大綱

（1）基礎(chǔ)編程能力對應(yīng)工程教育認(rèn)證的畢業(yè)要求，職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、人才規(guī)格；

（2）基礎(chǔ)編程能力對應(yīng)課程群內(nèi)容的選取、能力達(dá)成度評價；

（3）基于PAT 認(rèn)證+綜合實踐項目的能力達(dá)成度評價螺旋改進模型。

2 篩選課程群課程知識點，形成能力-知識-反饋體系

根據(jù)工程教育認(rèn)證以產(chǎn)出為導(dǎo)向的理念，先從學(xué)生畢業(yè)要求應(yīng)達(dá)到的能力入手，并把能力分解到課程群的不同課程中，進而確定課程支撐該能力的知識點，形成能力-知識點體系。通過PAT 考試和其他評價方法計算能力達(dá)成度，形成反饋意見，反過來再修正課程知識點，從而形成閉環(huán)。課程群之間的能力要求是遞進關(guān)系，避免課程間知識點的重復(fù)。圖1 是能力-知識-反饋體系示意圖。

3 通過分析考試結(jié)果，形成螺旋遞進的持續(xù)改進模型

組織2017 級學(xué)生參加了PAT 考試和期末考試，對成績分布了分析，進一步修正課程群的知識點，完善了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)。

3.1 數(shù)據(jù)分析及總結(jié)

綜合PAT 考試和期末考試成績進行分析，對課程目標(biāo)達(dá)成情況進行分析。圖2，3，4 是以18 軟件工程（3）（4）班為例的數(shù)據(jù)分析。

三大課程目標(biāo)的達(dá)成度在0.70以上，甚至可以達(dá)到0.88的水平。本課程基本達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)能力產(chǎn)出。

3.2 螺旋改進模型

為了更好地貫徹工程教育認(rèn)證的能力產(chǎn)出精神，在總結(jié)和分析本學(xué)期高級語言編程課程教學(xué)情況的基礎(chǔ)上，為了進一步提升教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，下一輪教學(xué)過程中，還需進一步做出如下改進：

（1）針對上一輪課程考核環(huán)節(jié)中存在的學(xué)生對平時測驗不太重視的情況，準(zhǔn)備在平時的三次測驗中使用監(jiān)考系統(tǒng)，營造正式考試的氛圍，一方面引起學(xué)生的重視，另一方面，讓學(xué)生更加熟悉監(jiān)考系統(tǒng)，為期末的正式考試做好準(zhǔn)備。

（2）為提升學(xué)生的自學(xué)能力和體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，落實多形式、多渠道的教學(xué)和促學(xué)，實施課內(nèi)教學(xué)和課外自學(xué)自練相結(jié)合，將在拼題A 平臺上布置多一點的課外練習(xí)。

圖2：目標(biāo)達(dá)成度平均值比較

圖3：18 軟工（3）班達(dá)成度

圖4：18 軟工（4）班達(dá)成度

圖5：螺旋改進模型

（3）要加強教學(xué)設(shè)計，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，形成能力產(chǎn)出，提升編程能力。

4 實踐效果分析

通過課程群的建設(shè)，在平時授課中就采用浙江大學(xué)的拼題A（縮寫PTA）平臺進行授課，使得學(xué)生對編程充滿了興趣。

通過實施與考評、統(tǒng)計與分析、反饋與改進和修改與完善反饋形成了螺旋上升模型。示意圖見圖5。

5 教學(xué)改革的成果及實踐意義

（1）本課題根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證中軟件工程人才的能力要求，制定課程群大綱、組織教學(xué)內(nèi)容，對促進工程教育專業(yè)認(rèn)證的落地實施，起到積極的推動作用。在本次軟件工程專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證專家考查環(huán)節(jié)，本課程群的建設(shè)成果作為亮點向?qū)＜疫M行了展示，獲得了專家的認(rèn)可；

（2）本課題構(gòu)建包含三門主要課程的小課程群，減少課程之間的時間跨度，以螺旋改進模型檢驗課程群建設(shè)的有效性，集中培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)編程能力，對提高軟件工程專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量起到促進作用；

（3）該課題形成的研究成果能夠提高軟件工程專業(yè)學(xué)生的編程能力，促進認(rèn)證考試的發(fā)展，給學(xué)生提供更多的就業(yè)機會。