加强学生工程实践能力的培养是高校工科教育改革的重要内容,其中培养学生的科研实践能力是教学改革和科研实践的重要组成部分。软件工程专业是国家示范性软件学院率先设立的面向工业界培养软件工程师的专业,因此对实践能力的要求更高。华东师范大学软件学院对软件工程专业学生的实践能力培养进行了探索,将实践融入专业课程教学中,组织课外实践创新活动,并提出了软件工程专业科研实践“一体化”机制。我们结合软件工程专业的实际情况,在实际应用项目中贯穿软件工程涉及的关键过程课程,提高学生的动手能力、过程观念,建立起课堂教学、课程实验、项目实践、学生实习、课外锻炼等多环节的实践创新机制。
1实践教学的问题
软件规模越来越大时,软件开发遇到难以克服的问题,于是“软件工程”出现了。它要解决的问题是如何用工程化的方法开发软件、管理软件开发过程[1]。软件工程专业的学生直接面向软件企业界,未来的发展方向是软件工程师,因此要有较高的实践能力。目前,我们虽然在课程设置、教学管理、学生实习等方面加大了与企业界的联系,并有一些创新之举,但实践创新教学在以下几方面仍有待提高:
(1) 课程教学。课程教学虽然加大了编程实践的分量,但教学方式还比较单一,要么单纯讲理论,要么单纯作试验,教学环节与实践环节有些脱节。每门课的老师都讲孤立的小例子,部分内容重复,缺乏在各个课程中一以贯之的实际案例[2]。项目实践与教学内容衔接不好,学生难以获得真正符合项目要求的实践锻炼。
(2) 课外实践。目前软件学院的学生毕业前有机会参加三个月到半年的企业实习,还有部分学生参加教师的科研项目或课外竞赛等。但是大部分学生还是缺乏项目实践机会,特别是设计和实现大的项目软件的机会。学校设立的学生科研基金项目也面临“僧多粥少”的局面。
(3) 实践教学管理机制。目前,软件工程还缺乏必要的实践教学管理机制,实践环节孤立,院校科研基金、企业实习、科研兴趣项目、毕业设计等工作缺乏关联和统筹安排。
因此,通过课程教学方式的深化、创新实践项目的锻炼、科研实践管理机制的完善等锻炼学生的动手实践能力,让学生体验软件工程开发的过程和规范,成为优秀的软件工程师,是软件工程专业实践教学改革的紧要任务。
2建立“立体”的管理机制
针对以上情况,我校软件学院进行了3年的教学研究与实践探索,逐步建立起了从课堂教学、课程实验到项目实践、学生实习等环节的“立体”实践教学管理机制,并在课堂教学和课外实践中加大创新能力和动手能力的培养,使学生在掌握知识的同时也具备了较强的动手实践能力。具体举措如下:
2.1注重实践的课堂教学改革
我们首先加强了课堂实践环节,包括上机实践和课程项目开发,实践课学分达到专业课程总学分的30%。在C++程序设计、数据结构等程序基础课中,上机实践作为一门实践课独立出来,加大培养学生的动手能力。我们在大二增加了多门实践类课程,让学生尽早接触实际的软件开发项目。在暑期设置软件开发实践环节,在大三、大四分别设置为期半年的实习期,使学生获得更多的软件企业项目开发体验。
其次,我校积极探索注重实践的课堂教学方式,使学生不再死记硬背理论,而是通过实践有效地理解并切实掌握概念。教学活动跟踪最新的技术发展,将科研活动融入到系列课程中。如在面向工程的游戏项目实践课程中,我们采用教师点评和学生实践相结合的方法,打破了单一的实践教学模式;采用基于工程的教学方式,用游戏引擎进行设计,符合业界的最新标准;注重在实践中培养学生的项目管理能力和团队合作精神,采用Project和CVS等软件管理项目;定期汇报进展,进行期中检查、期末汇报,严格控制进度,培养学生的表达能力。
最后,我们还用某一具体的实践项目,将软件工程的关键课程贯穿起来,实现了从简单到复杂、从理论到实践、从基础到应用的多层次逐步深入的课程教学体系。在课程设置上,我们实现了软件工程专业的软件架构设计、软件项目管理、软件需求、软件测试与质量保证等课程的协同教学和实践,将离散数学、C++程序设计语言教学与数据库应用、操作系统等课程结合起来,使学生参与到课程学习中来。
2.2多方位的课外实践活动
课堂实践教学是培养学生动手能力的重要手段,而课外实践创新活动则为培养学生的创新能力和思维创造了空间,为学生提供了发挥特长的平台。
我们成立了专门的大学生创新实践基地,为学生提供开展实训项目、发挥创意的舞台。基地把需要研究的企业项目引进来,教师带领学生一起攻关;为学生创业活动提供了实践的孵化器,允许学生充分发挥想象力,容忍他们的失败,使部分学生脱颖而出;鼓励学生参与直接为社会服务的实践项目,参加“大夏杯”、“挑战杯”等课外竞赛及教师的科研项目。
学院还设立了大学生科研基金,鼓励学生在老师的带领下从事科研工作。2006年至今,我院已立项项目达47项,已结项目达22项,涉及软件工程、嵌入式系统、数字娱乐、信息安全、网络与通信等领域。学生通过实践大学生科研基金项目,动手能力得到进一步锻炼,在各类科技创新比赛中屡屡获奖。
学院还和微软、IBM、英特尔、惠普等100多家企业建立了实习合作关系,并设立了30多家实习基地,学生毕业前必须到软件企业实习3～6个月,作为公司的准员工参与实际项目。
2.3完善的科研实践“一体化”机制
我们建立起课堂教学、课程实验、项目实践、学生实习、课外锻炼等多环节的实践创新“一体化”机制[3],选择“掌上型自主导游器”、“软件学院信息化管理系统”等有实际需求的项目开展教学。实施项目时,各课的任课老师和项目指导老师相互结合,共同组织教学。任课老师讲解软件工程的理论知识和经验,指导老师向学生说明项目需求,并进行技术指导。每门关键课程的任课教师负责教学过程(一学期)中学生项目组的软件规范实践工作。
我们建立了面向“一体化”科研实践的管理机制,对实践过程及成果进行计算机化管理,动态跟踪、监控和管理项目的执行过程[4],明确项目实施与各课程之间的关系,协同推进项目完成后的评价及最终成果的整理等,进一步缩小了学生实践项目的成果和实际企业产品需求的差距。
3实践创新改革的实施效果
实践创新教学改革实施以来,特别是科研实践“一体化”机制在软件学院2004级、2005级、2006级实施以来,惠及学生近500人,学生的实践能力普遍提高。学生对什么是规范的软件开发过程有了切身体会,并感受到团队合作的优势[5],通过课程实践、项目开发和实习切实提高了动手实践能力。
实践教学改革也引导任课老师进行更深入的探索和思考,目前已取得的成果如下:
(1) 已完成相关教学建设项目多项,包括教育部“面向对象设计”精品课程建设、本科生科研实践一体化机制研究及其管理系统实现、软件工程专业硬件综合课程的建设等项目。正在进行的项目包括基于一体化项目的科研实践创新平台的建设、面向工程的游戏项目实践等。
(2) 培养锻炼了教师和学生团队,在项目的主要完成人中,1人获全国多媒体课件大赛三等奖,2人获学校优秀指导教师奖,3人获院优秀教师称号,学生的实践能力普遍提高。
(3) 一体化项目来源于学院的实际项目和有应用价值的项目,可以激发学生的开发热情,有益于向产业界推广一些有发展前景的项目。目前取得的实践成果包括已投入使用的“软件学院图书管理系统”、已形成一个相对完善的面向移动终端的软件并申请软件著作权的“悠游掌上自主导游仪”。
4应用推广展望
在全国软件学院工作会议上,我们高兴地得知,北大软件学院等兄弟学院也在进行类似的尝试,这从一个侧面说明我们的考虑是有创新性、有远见的,也是可推广的。
鉴于相关专业的实践教学也越来越受到重视,而各个课程间也同样存在类似于软件工程各专业之间的联系,如能够采用“一体化”的管理机制,也必将推进相关专业实践创新水平的提高,因此我们的方法也可以推广到同类学校的软件工程专业和其他专业。
在实践创新机制的过程中,除了遇到与工业界实际工作相似的进度拖延等情况外,还存在设想并不能都做到等问题,如与企业实习的“一体化”就难以做到,因为企业的项目安排有其自身的需要。因此,我们的实践创新教学机制还需要在实践中不断调整,不断完善,促进学生的知识、能力、素质全面提高。
参考文献 :
[1] 林锐,王慧文,董军. CMMI3级软件过程改进方法与规范[M]. 北京:电子工业出版社,2003:65-67.
[2] 董军. 面向市场,服务学生:国家示范性软件学院的建设与探索[C]//庄辉明. 探索•创新•发展:华东师范大学教学改革论文集. 上海:华东师范大学出版社,2006:145-150.
[3] 董军. 软件工程教育的过程观念及其“一体化”机制[C]//全国高校软件工程专业教育年会组委会. 全国高校软件工程专业教育年会论文集. 北京:高等教育出版社,2008:249-252.
[4] DONG Jun,LIN Rui,HE Yi-min. Software Processes Improvement and Specifications for Embedded Systems[C]// Proceedings of the 5th ACIS International Conference on Software Engineering Research,Management & Applications(SERA 2007). Busan:IEEE Press,2007:13-18.