學科競賽驅動軟件工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實踐＊

曹學飛，郭威，耿海軍，郭斐斐

（山西大學自動化與軟件學院，山西 太原 030031）

近年來，為應對新一輪的產(chǎn)業(yè)革命以及“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略，教育部積極推進新工科建設。隨著《國務院辦公廳關于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》[1]、《教育部辦公廳關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》[2]等文件的發(fā)布，在新工科背景下，探索如何培養(yǎng)符合國家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)需求的創(chuàng)新型人才就成為高校在教學建設和改革方面工作的主要方向。

軟件是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是新一代信息技術的靈魂，是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的基礎，是制造強國、網(wǎng)絡強國、數(shù)字中國建設的關鍵支撐[3]。在新形勢、新背景下，迫切需要培養(yǎng)符合國家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)需求的具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的軟件工程專業(yè)人才。然而，目前大多數(shù)軟件工程專業(yè)在人才培養(yǎng)方面還存在一些問題。例如，部分教學內(nèi)容陳舊；教學模式偏重于基礎理論、技術方法的講解而缺少項目的案例教學，導致學生對知識的理解不到位；采用傳統(tǒng)的試卷考試方式進行考核，難以反映出學生分析、判斷和解決實際問題的能力。針對上述存在的問題，山西大學軟件工程專業(yè)近年來以學科競賽為驅動，推動本專業(yè)課程體系、教學方法和教學手段等方面的創(chuàng)新，開展了一系列實踐，最終實現(xiàn)了軟件工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的改革。

1 傳統(tǒng)軟件工程人才培養(yǎng)模式存在的不足

山西大學軟件工程專業(yè)從2017 年開始圍繞創(chuàng)新型人才培養(yǎng)開展了一系列教學改革實踐，其緣由是在連續(xù)2 年的畢業(yè)生回訪和企業(yè)調(diào)研時發(fā)現(xiàn)，當時采用的傳統(tǒng)軟件工程人才培養(yǎng)模式存在著一些問題，具體表現(xiàn)如下。

第一，軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極為迅速，新技術、新框架更新迭代速度較快，而教材由于編寫和出版所需時間較長，導致教學內(nèi)容的更新會有一定程度的滯后，教學內(nèi)容與新的技術框架、通用標準脫節(jié)；導致所培養(yǎng)的學生與實際人才需求不匹配，就業(yè)后往往還需要一段時間的技術培訓。

第二，教學方式比較單一，以專業(yè)理論知識和相關技術講解為主；實踐教學環(huán)節(jié)主要是各課程相對獨立的實驗項目，缺乏連貫性；缺少工程項目的案例教學和實踐訓練，學生學完相關課程后往往既對理論知識掌握得不深，又沒有較強的實踐能力，缺乏創(chuàng)新的知識支撐。

第三，教學質(zhì)量評估更多關注的是教師的教學過程和學生的考試成績，沒有形成能夠反映學生創(chuàng)新能力的教學質(zhì)量評估體系，從而影響學生的創(chuàng)新積極性以及潛在的創(chuàng)新能力。

2 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的探索與實踐

考慮到教學改革的復雜性和漸進性，以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為導向的教學改革不能心血來潮，也不能急于求成。通過深入分析傳統(tǒng)教學中對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的局限，針對性地選擇以學科競賽為抓手，拓展課程體系、優(yōu)化教學模式、完善考核與激勵政策。

之所以選擇學科競賽為突破點，是因為學科競賽是培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的有效途徑之一，《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革工程的意見》文件中明確指出，“學科競賽是激發(fā)大學生創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)大學生團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新精神的重要途徑”[4]。經(jīng)過4 年多的探索與實踐，圍繞學科競賽建立了一套行之有效的軟件工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式。

2.1 構建以學科競賽為導向的課程體系

傳統(tǒng)的課程體系中，各課程相互較為獨立，沒有建立起課程間相關知識點的內(nèi)在聯(lián)系，導致學生沒有形成完整的知識體系。鑒于此，圍繞“藍橋杯全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽”將“程序設計基礎”“離散結構”“數(shù)據(jù)結構及算法設計”和“面向對象程序設計”等課程構建為程序設計課程群；圍繞“華為ICT大賽”將“Linux 操作系統(tǒng)”“網(wǎng)絡及其計算”“組網(wǎng)技術”和“網(wǎng)絡信息安全”等課程構建為網(wǎng)絡技術課程群。將相關的課程組建為課程群，強化課程之間的耦合性，改變了之前每門課自說自話的情況，課程之間知識點的互補使得學生在頭腦中能夠形成完整的知識鏈條，進而可以將這些知識綜合應用，實現(xiàn)專業(yè)能力的提升。

以程序設計課程群為例，首先選取真實的經(jīng)典競賽題目，將其作為“離散結構”課程重要知識點的案例導入，分析問題所涉及的操作對象以及它們之間的關系，并形式化描述為數(shù)學模型；然后在“數(shù)據(jù)結構及算法設計”課程中分析數(shù)據(jù)的邏輯結構，選擇合適的存儲結構，再設計有效的算法進行求解；最后在“面向對象程序設計”課程中進行編程實現(xiàn)該算法，進行復雜度分析以進一步改進算法。這樣學生可以將多門課程融匯貫通，實現(xiàn)課程間關聯(lián)知識點的遷移，進而可以有效地組織、利用知識來解決具體的工程實踐問題，從而實現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.2 探索以賽促教的教學模式

各種學科競賽都是以學生為主體，教師主要是針對性地對問題進行輔導。以賽促教指的就是通過競賽訓練，將傳統(tǒng)的以教師為主導的講授模式轉變?yōu)橐詫W生主動學習、教師引導學生獨立思考、高效學習的教學模式。

在具體實踐中，以賽促教包含以下3 個方面：①教師要主動做好觀念和角色的轉變，在觀念上由以教為主轉變?yōu)橐詫W為主，在角色上由傳授者轉變?yōu)橐龑д?，這就要求在教學過程中引入啟發(fā)式、討論式等教學方式，啟迪學生思考、分析、凝練、解決問題，培養(yǎng)其工程思維能力、實踐能力和創(chuàng)新能力；②學生要主動參與課堂教學，根據(jù)自己的認知積極地表達見解，將課堂的某些學習環(huán)節(jié)看作是學科競賽的備賽環(huán)節(jié)，鼓勵學生就模糊問題辯論，從而逐步激發(fā)學生的創(chuàng)新思維；③積極與行業(yè)有效接軌，在競賽背景下，教師和學生可以和企業(yè)專家實時互動，可以就一些工程問題進行咨詢，教師可以解決一些教學中脫離實際的問題，學生則可以快速獲取行業(yè)最新知識，快速提升實踐創(chuàng)新能力。

2.3 制定反映創(chuàng)新能力的學生成績考核體系

首先，在人才培養(yǎng)方案中增加了創(chuàng)新實踐模塊，學生需要通過參加學校組織的“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目”、學校認定的學科競賽等方式獲得學分，累計的創(chuàng)新實踐學分可在推薦免試攻讀碩士研究生時轉換為績點加分，從而在政策上鼓勵學生參加各項學科競賽，極大地提高了學生的創(chuàng)新積極性。其次，對“軟件開發(fā)基礎能力訓練”和“工程案例與分析”這2 門實踐類的課程，實施課程成績和競賽成績的置換，如獲得“互聯(lián)網(wǎng)+”或“挑戰(zhàn)杯”省級一等獎的學生，可免修這2 門課程，且該課程成績直接被認定為“A”。最后，對專業(yè)選修課程采用過程性考核方法，參照學科競賽，采用項目形式實施，學生組隊進行項目的需求分析、設計、開發(fā)、測試和答辯，從而考核學生自主學習能力、團隊合作意識以及相關技術和方法的應用能力。

3 實踐成效

創(chuàng)新是驅動科技發(fā)展和社會進步的主要動力，青年尤其是大學生是創(chuàng)新的主力軍。因此，以學科競賽為驅動的教學模式實踐，能夠適應新工科背景下的人才培養(yǎng)要求，提升學生創(chuàng)新能力。通過4 年多的實踐，在人才培養(yǎng)方面取得了明顯的成效，具體如下。

第一，通過參加大量的高水平學科競賽，學生的實踐能力得到明顯提升，尤其是參賽項目的不斷優(yōu)化、持續(xù)改進，極大鍛煉了學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。學科競賽的獲獎人次逐年增加，獲獎級別也逐年提升。特別是在2021年，山西大學軟件工程專業(yè)的學生在“互聯(lián)網(wǎng)+大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”和“挑戰(zhàn)杯全國大學生課外學術科技作品競賽”2 項學校認定的超級競賽中均闖入了全國總決賽并獲得銅獎，學科競賽成績獲得了歷史性的突破。

第二，學科競賽的經(jīng)歷擴展了學生的視野，增強了學生解決復雜工程問題的自信心和專業(yè)技術應用能力[5-6]，學生的就業(yè)質(zhì)量和就業(yè)薪資也逐年提升。例如，在2021 年12 月初，對2018 級非考研學生的就業(yè)情況進行統(tǒng)計，得到的匯總信息如下：①協(xié)議就業(yè)率達90.4%；②就業(yè)學生的平均年薪為15.2 萬元，15 萬～20 萬元區(qū)間占比27%，20 萬～25 萬元區(qū)間占比10%，25 萬元以上占比5%；其中薪資最高的10 位同學全部參加過不同的學科競賽且都獲得省級二等獎以上獎勵；③74%的學生在一線城市就業(yè)，18%的同學在新一線城市就業(yè)。以上數(shù)據(jù)說明，學科競賽在提高學生個體創(chuàng)新實踐能力上的效果是顯著的。

第三，學生競賽的成績和經(jīng)歷推動部分優(yōu)秀學生承接校內(nèi)外實際項目的開發(fā)，有助于實現(xiàn)學生畢業(yè)和就業(yè)的無縫銜接。據(jù)統(tǒng)計，2020 年和2021 年有46 人次在指導教師的指導下承接了6 個橫向項目的開發(fā)，并全部完成驗收、交付。此外，基于這些項目，學生和指導教師共申請軟件著作權4 項，授權實用新型發(fā)明專利1 項。

第四，通過指導學生參與學科競賽，教師的教學資源和教學手段也逐漸豐富，特別是許多課程的實踐環(huán)節(jié)引入真實競賽項目案例，競賽參與學生作為助教輔助教學，幫助教師將更多精力投入到教學效果提升的其他環(huán)節(jié)中。例如，課堂教學已經(jīng)逐步從以教師為中心，學生被動接受知識轉變?yōu)殚_放討論的方式，大大提高了教學質(zhì)量。近2 年來，軟件工程專業(yè)有一位教師的課程被認定為省一流課程，兩位教師在省級教師教學創(chuàng)新大賽中分獲二等獎和三等獎。所以，學科競賽對指導教師來說也是受益良多。

第五，通過學科競賽，打響了軟件工程專業(yè)“精英之英創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊”這一學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)品牌，逐步獲得了兄弟高校以及行業(yè)企業(yè)的認可。目前，團隊的招新面試、賽事宣講、組織培訓等完全由學生運營管理。以這個團隊為基礎，正探索以學生為中心來進行項目孵化的運行模式，已與8 家單位簽署了校企合作協(xié)議，一方面給學科競賽的項目提供了孵化條件，另一方面也給學生提供了更多的就業(yè)渠道。

4 下一步的工作思路

4 年多的實踐取得了一些成績，但是未來還有以下3 點工作要加強。

第一，增強學生參與學科競賽的意識。每年新生開學后，在新生研討課環(huán)節(jié)對學科競賽進行推廣，通過往年參賽作品的宣講讓學生了解競賽種類、準備過程、參與意義，告知學生參加競賽對個人專業(yè)技能、考研求學以及工作方面的幫助和促進，從而培養(yǎng)學生對參與學科競賽的認知感，同時也為競賽團隊盡早注入新鮮血液。

第二，加強和兄弟院校競賽團隊的交流。目前，學科競賽已在各大高校普及，每個專業(yè)都有自己的競賽團隊，由于師資力量與教學科研水平的差異，各個高校在團隊的建隊思路、專業(yè)技能的培訓方式、參賽作品的選拔等都有各自行之有效的一套模式。和其他高校的競賽團隊積極交流溝通，了解其他團隊在參賽主題和創(chuàng)新上的把握方向，有助于拓展指導教師和學生的視野，為后期團隊的發(fā)展、創(chuàng)新提供思路。

第三，提升指導教師的指導水平。學科競賽需要較高的實踐技能，需要深入了解行業(yè)現(xiàn)狀和需求，而校內(nèi)的指導教師在這方面是有所欠缺的。因此，下一步計劃采用“走出去、請進來”的方式，聘請合作企業(yè)的人才組建指導團隊，從而提高學科競賽的指導水平。

5 結束語

面向國家對創(chuàng)新型工程科技人才的迫切需求，山西大學軟件工程專業(yè)通過學科競賽的示范性和導向效應，全方位培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，并以此推動軟件工程專業(yè)的教學改革取得顯著的成績。未來將更好地發(fā)揮學科競賽優(yōu)勢，全面提升學生的多學科交叉創(chuàng)新能力。