軟件開發逆向教學思維的探討

葉 鈺 劉振興 李太寧

（泰州職業技術學院<信息技術學院>，江蘇 泰州 225300）

1 企業用人需求分析

筆者通過電話與網絡采訪搜集了23 家軟件開發企業的招聘需求，這些企業在2020 年一季度共計招聘軟件相關崗位需求是16 個，其中基礎軟件開發類需求崗位為9 個，占到總崗位需求數的56.25%。 這些基礎軟件開發類需求大致可以總結成使用不同的編程語言與技術， 完成上級交辦的開發任務。 從此可以得出結論， 企業需求量最大的是實現軟件基礎功能的開發人員，而設計算法、架構調整等對專業技能要求較高的職位占據的比例則小很多。 所以對于軟件開發專業的高校教育來說，尤其是高職院校的教育目的，首要并不是理論知識是否完備，基礎是否牢靠，而是應該將能否開發出可用的軟件功能作為首要目的。 針對學有余力的學生，再鼓勵并指導其進行深層次的學習。

人類社會發展到現在，任何現存的知識體系都已經是極其復雜并相互嵌套的。 幾乎沒有人能將一個專業的所有知識從底層開始全部掌握清楚。 軟件專業由于發展時間較短，發展速度極快，導致教學模式遠遠跟不上產業發展速度。 計算機原理至今還是軟件開發專業必修的基礎課程之一，但實際情況是，就連內存溢出這種曾經被認為是每個開發人員必須深度掌握的知識， 如今絕大多數編程語言都已經能夠自動解決，只有少部分不得不用到C 系列等語言進行開發的工作崗位需要熟練掌握。

2 逆向教學模式的理論依據

如何吸引人們的注意力，引導用戶產生興趣，其實在心理學、新聞傳播等學科的研究已經非常深入了。近幾十年來， 學界針對各種這類問題進行了非常多的實驗。 例如：什么樣的油畫更容易被買家購買，什么樣的流行歌曲更容易被傳唱并引起話題等。 《大西洋月刊》的專欄作家Derek Thompson 在其著作Hit Makers:The Science of Popularity in an Age of Distraction[2]引用了大量相關研究并概括成一個通俗的“公式”，也就是“喜歡=熟悉+意外”。 法國認知心理學專家 Stanislas Dehaene 最新發表的著作How We Learn:Why Brains Learn Better Than Any Machine for Now[3]中也用大量的篇幅介紹了最近幾年的最新科研成果， 再次論證了人腦在學習方面的這種特殊模式。 同時根據美國亞利桑那大學和布朗大學的最新研究成果， 學習的最佳效率是知識的未知率為15.87%。 也就是說，當一個人學習新知識的時候，大約85%的東西都是以往知識體系中已經熟練掌握的，才能讓學習的效果最大化。

而在軟件開發以及很多其他學科的教學中， 采用的都是從基礎知識開始，如數據結構、計算機基礎、信息論等。 這些學科與學生的基礎知識體系是沒有任何直接關聯的，是人們在對大腦結構一無所知的年代，根據宗教、文化、風俗等學科總結出的教學方法，從學習效率這方面來說，是十分低效的。 近年來，隨著對大腦的研究逐步深入， 尤其是認知神經學等相關前沿學科的飛速進步，本文所提及的“逆向教學”概念，才是順應人腦生理結構的正向學習模式。 對軟件開發這種如今已經遍布人們生活方方面面的學科來說，尤其如此。

3 在軟件開發教學中實踐逆向教學思維

根據前文所述， 在軟件開發中實踐逆向教學，實際上就是按照人們在日常生活中對軟件開發的熟悉程度來逐步展開教學活動，而不是按照軟件開發這門學科的知識體系來開展教學活動。 這種逆向，其實只是針對傳統軟件開發教學的逆向，但對應到人們的生活中，這其實是正向的教學，是順應人類本能學習習慣的教學模式。 就好比如何學習成為一名廚師，一般是先從打掃衛生、切配、顛勺開始，而不是先從營養學、化學組成開始。 這就是從人們熟悉的，切實可操作的部分入手，開始學習一門新知識最快的路徑。

對應軟件開發， 與人們生活對應程度最高的，其實是軟件的使用。 如今人們從兒童時期開始就不可避免地使用無數軟件。 從家里的電視、家電、智能家居設備，到公共場所的取號叫號、訂餐選座，無一不是軟件開發的目的之一。 而所有軟件中，即時通信軟件，即聊天軟件，無疑是使用頻率最高的軟件之一。 所以軟件開發教學，從這些軟件入手則是最自然不過的入門途徑。 當然，不同的教師可以根據自己的知識特點選擇不同的軟件作為入門，只要不脫離人們日常熟悉并使用的軟件這個范疇即可。

常規軟件開發項目化教學，如果教學目的是學習如何開發即時通信軟件， 那么通常都是從需求分析、技術選型、模塊設計入手。 這是已經熟悉了軟件開發專業的軟件工程師的思考路徑，不是剛入門甚至沒有入門的學生的思考路徑。 軟件開發的思維模式與日常生活的思維模式有著根本的不同，不能要求外行一開始就了解并習慣這種思維模式。 所以，如何使用軟件，如何找到使用過程中的問題，才是教學最先應該設計的部分。 在軟件開發整個生命周期中，發現問題與解決問題才是最重要的能力。 當然任何專業都需要一個善于發現問題與解決問題基本素養。 如何在使用中找到問題就是最佳的入門抓手， 而如何設計這些問題，就成了課程改革的重點與難點。 最佳的問題設置，應該讓學生在未掌握相關知識的時候，發現不了相關問題，但是當學生解決一個簡單問題之后，自然地發現新的問題，并引申出相應的知識點。 好比游戲設計一樣，只有積累經驗升級學會新的技能后，才能解鎖更高級的地圖與裝備。

4 真實教學情境

在軟件開發課程中， 老師給學生布置了一個任務，就是測試某些軟件的功能是否有漏洞。 老師教學軟件并不是什么復雜的管理系統，而是大家平時每天使用最多的聊天軟件。 每個人都知道聊天軟件應該怎么用，有哪些功能，按鈕點了以后應該顯示什么。 所以每個人都能參與到測試中來。

老師會在聊天軟件中故意設置一些簡單的問題或陷阱，所有人的bug 修改通過git 提交。 從最簡單的錯別字開始，到一些測試按鈕和測試消息，以及代碼沒有格式化。 讓學生自行參與修改代碼。 每次修改只要點一下運行就能自動運行，減少中斷的次數。 每一次調整，點擊運行，都是給學生建立正向反饋，每次運行成功的效果，都是在一點點建立學生對軟件開發的信心。 同時讓找問題與學生的成績進行掛鉤。

筆者所在團隊在教學實踐中初步嘗試了本文所提及的教學思路， 并在課后進行了教學效果問卷調查。 調查結果顯示，與未進行逆向教學的班級學生相比，對于入門課程的教學，學生在課后對本專業更有興趣的比例在90%以上，而傳統教學模式的學生在課后并沒有對課程產生更多的興趣。 論證了本文所提及的教學思路能起到一定的效果。

5 問題與展望

首先， 逆向教學思維更適用于一些與日常生活有著密切聯系的學科， 因為如果一門學科的應用在日常生活中不常見的話， 那么就沒有很好的辦法在入門的幾次課程中調動學生的積極性。其次，逆向教學思維不適用于一些需要長期積累培養，量變到質變的學科，例如藝術、文學等學科。最后，也是最重要的，這種教學方式，不太適用于需要精密嚴謹的科學理論支撐的學科。即使同樣是軟件開發，如果是開發交通控制、金融等應用，那么如果沒有系統扎實的理論知識，很容易產生錯誤。而日常應用軟件的開發則沒有太過嚴格的要求。所以本文所述的教學方法， 尤其適合是用在高職院校的軟件開發教學中， 幫助學生快速建立基本知識架構與信心，從而在就業時能及時對接企業需求。

當然，設計這門課程，離不開豐富的軟件開發經驗與大量的課程研發時間，這遠不是一兩個人用短短幾個月時間能夠研發成功的。 例如，學生的興趣與反饋， 就需要經過多次真實課堂的教學實驗并快速迭代，才能找到較為可行的路徑。