劉海玲　李軍懷　劉玉萍

摘 要：分析目前高等教育人才培養(yǎng)所面臨的挑戰(zhàn)，針對市場需求人才和學校培養(yǎng)人才在能力上存在差異這一現(xiàn)象，引出工程實踐教育中創(chuàng)新精神、實踐能力和表達能力培養(yǎng)的問題，并將現(xiàn)有的工程教育理念CDIO本土化為基于PIP（practice innovation presentation）能力培養(yǎng)的教學理念，提出將其引入計算機和軟件開發(fā)類課程教學中，給出該教學理念在實際授課中的實現(xiàn)方案，進而對實際操作和實踐過程進行詳細說明，最后對所遇到的問題進行分析和小結(jié)。

關(guān)鍵詞：CDIO；PIP；實踐能力；表達能力；協(xié)作能力；軟件開發(fā)類課程

1 背 景

在高等教育普及過程中，高等教育面臨著非常嚴峻的挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)來自于各高校培養(yǎng)的人才與企業(yè)所需的人才在工作能力方面存在差異，主要表現(xiàn)在以下4方面：①專業(yè)基礎(chǔ)素養(yǎng)和快速、獨立自主學習的能力；②工程應(yīng)用能力；③溝通能力及團隊合作能力；④實踐創(chuàng)新能力。為了減少上述差異與不同，各個高校通過工程教育實踐，已經(jīng)構(gòu)建了多層次、多元化的人才培養(yǎng)體系。然而，目前所做的探索與實踐，仍然不能有效解決所有問題。

在這個問題中，創(chuàng)新精神和動手實踐能力是素質(zhì)教育的重要組成部分之一，也是學生將來順利走上工作崗位并適應(yīng)工作的重要條件。一些教育學者和研究者通過探索工程實踐類課程的教學工作與過程，提出了自己的觀點，都將重點放在以第一課堂為主的教學內(nèi)容和課程體系改革上；也有部分教育者將CDIO教育理念引入該類課程體系，相應(yīng)的課程培養(yǎng)大綱將工科畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、團隊能力和工程系統(tǒng)能力4個層面，要求以綜合培養(yǎng)方式使學生達到這4個層面的預(yù)定目標[1]。迄今為止，已有幾十所世界知名大學加入CDIO組織，依據(jù)該模式培養(yǎng)出來的學生也受到社會與企業(yè)的普遍歡迎[2]。中國也有部分高校應(yīng)用了CDIO教育理念和模式[3-4]，如汕頭大學提出EIP-CDIO培養(yǎng)模式，將講道德、講誠信和職業(yè)化融入該工程教育理念中；成都信息工程大學確立以需求為導向的培養(yǎng)目標，培養(yǎng)過程中強調(diào)將CDIO的4個步驟與課程體系完美融合，并推進工程教育專業(yè)認證的發(fā)展等。

2 基于PIP能力培養(yǎng)的教學法在軟件開發(fā)類課程中的可行性分析

基于PIP（practice innovation presentation）能力培養(yǎng)的教學法來源于CDIO教學理念，以軟件產(chǎn)品研發(fā)到軟件產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動實踐和合作創(chuàng)新的態(tài)度參與課程的進程。課程培養(yǎng)大綱中將學生的能力劃分為專業(yè)基礎(chǔ)知識、個人開發(fā)能力和個人團隊合作能力，即實踐能力、創(chuàng)新能力和表達能力3個方面。圍繞這個大綱，可以案例式、小組式、線上線下等多樣、綜合的培養(yǎng)方式，幫助學生在這3個層面達到預(yù)定目標。

基于PIP能力培養(yǎng)的教學法，首先，其基本教學理念在CDIO教學理念的基礎(chǔ)之上做了進一步地明確與細化，容易被教育者所理解與接受；其次，針對案例，即授課對象是計算機專業(yè)軟件開發(fā)類的學生，該教學理念具有更重要的指導意義。據(jù)我們對學生與學情的統(tǒng)計與分析，他們從入學以后就逐漸開始接受各種編程語言的訓練，但是隨著學生所掌握的編程語言不斷增多，學生在完整的項目設(shè)計、實現(xiàn)及應(yīng)用方面的能力仍有所欠缺，在知識綜合應(yīng)用能力方面比較薄弱?；赑IP能力培養(yǎng)的教學法正好可以彌補上述教學法的不足，將實踐能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的要求提升到更重要的位置，通過將理論與實際項目有效結(jié)合，項目案例的真實模擬既重視理論知識的指導作用，又強調(diào)實踐對學生專業(yè)編程能力的提高作用，這與軟件開發(fā)類課程的教學特點和要求相一致。綜上，基于PIP能力培養(yǎng)的教學法在軟件開發(fā)類課程中是適用的，也是可行的。

3 基于PIP能力培養(yǎng)的教學法實現(xiàn)方案設(shè)計

在將基于PIP能力培養(yǎng)的教學法引入軟件開發(fā)類課程時，需要重點思考及把握的問題包括：①基于PIP能力培養(yǎng)的課程教學模式，其體系結(jié)構(gòu)、核心內(nèi)容和方法的研究；②基于PIP能力培養(yǎng)的實踐教學體系相關(guān)基礎(chǔ)性問題；③教學評價與考核環(huán)節(jié)的課程考核問題；④以實際項目開發(fā)為目標時，授課過程中，理論教學和實際操作的占比與分配問題如何取舍；⑤將基于PIP能力培養(yǎng)的教學法引入軟件開發(fā)類課程時，對教師的能力又有什么要求。綜上所述，結(jié)合我們對CDIO教育理念的研究，可以得出基于PIP能力培養(yǎng)的教學法實現(xiàn)方案，如圖1所示。

4 基于PIP能力培養(yǎng)的教學法在.Net技術(shù)與應(yīng)用開發(fā)課程中的具體操作和實踐

依據(jù)圖1基于PIP能力培養(yǎng)的教學法實現(xiàn)方案思想，可以在具體課程中開展基于PIP能力培養(yǎng)教學法的實踐，操作過程分述如下。

4.1 研究階段

1）調(diào)研與分析。

在調(diào)研與分析階段，我們走訪相關(guān)的兄弟院校及校外的計算機教育機構(gòu)，主要針對當前高等教育中計算機軟件開發(fā)類課程的教學現(xiàn)狀進行調(diào)研，對目前基于CDIO教學理論的相關(guān)學術(shù)文獻進行搜索、查閱與思考，及時了解與之相關(guān)的最新研究動態(tài)及研究成果如文獻[5]，并關(guān)注其在計算機類課程中的應(yīng)用與實踐研究進展。

2）理論探索。

在理論探索階段，我們主要從理論層面分析和研究基于PIP能力培養(yǎng)的課程教學體系架構(gòu)建設(shè)問題，如教學原理、教學運作、教學評價模型等理論問題，即在CDIO教育理念的研究基礎(chǔ)上，通過分析、比對與思考，給出基于PIP能力培養(yǎng)的定義和相關(guān)過程的解釋，使其更加適應(yīng)軟件開發(fā)類課程的教學工作。

4.2 準備階段

1）學情分析。

①當前，重慶科技學院正積極從傳統(tǒng)本科院校向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型，而應(yīng)用型本科院校是以應(yīng)用作為辦學定位，而不是之前的以科研作為辦學定位。相應(yīng)地，與傳統(tǒng)的學術(shù)科研型本科院校相比，應(yīng)用型本科院校學生的學習特點與學習能力都有所區(qū)別，普遍存在學習目標不明確、自我學習能力較弱、學習的主觀性和規(guī)劃性較弱等不足之處。②依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，專業(yè)課程分為兩個階段：前期主要開設(shè)計算理論、算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)等計算機專業(yè)基礎(chǔ)課程；中后期開設(shè)偏應(yīng)用類型的課程，應(yīng)用之前所學的相關(guān)學科知識和綜合知識分析問題并解決問題，讓學生進行更多的實驗和實踐探索。

2）課程分析。

.Net技術(shù)與應(yīng)用開發(fā)課程的前導性專業(yè)課程有C/C++語言程序設(shè)計、操作系統(tǒng)原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用、網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)等；后續(xù)課程有.Net技術(shù)與應(yīng)用開發(fā)高級開發(fā)技術(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、設(shè)計模式以及相關(guān)的課程實踐環(huán)節(jié)。課程共48學時，目前理論課與實踐課各占24學時。

通過對前期研究階段與準備階段的分析和調(diào)研，可以發(fā)現(xiàn)各個學校的課程設(shè)置和課程門類眾多，培養(yǎng)計劃的設(shè)計強調(diào)軟件開發(fā)類課程的基礎(chǔ)知識、系統(tǒng)性和連續(xù)性，這是開展基于PIP能力培養(yǎng)的課程教學改革與實踐的有利條件。

3）課程學習路線圖制訂。

依據(jù)微軟官方認證MCPD認證考試的路線圖和.Net軟件開發(fā)人員的職業(yè)發(fā)展路線，我們分析總結(jié)出該技術(shù)體系的學習路線圖，如圖2所示，并找準該課程在學習路線中所處的位置，制定課程的授課計劃及內(nèi)容，選擇合適的項目案例。

4.3 實施階段

1）教學對象情況與選擇。

我們以2013級軟件開發(fā)類共2個平行教學班學生作為教學對象，并選擇其他年級未采用該教學方法的學生作為比對數(shù)據(jù)。這2個班的學生都至少學習過一門編程語言，部分學生甚至學習過2種編程語言如C++、C或者Java，但只有為數(shù)不多的學生可以用所學的技術(shù)和語言進行實際項目的設(shè)計、開發(fā)與實現(xiàn)，絕大部分學生無法單獨設(shè)計并實現(xiàn)一個小型項目；這是因為他們僅僅局限于熟悉編程語言基本語法，雖然有做實際項目開發(fā)的愿望，但是在缺少引導的情況下，還未能將被動學習狀態(tài)調(diào)整為主動學習狀態(tài)。

2）教學資源準備。

通過分析2013—2015年的企業(yè)招聘及用人單位，如Microsoft Corporation、北京百度網(wǎng)訊科技有限公司、騰訊科技有限公司等公司的用人需求，針對他們對軟件開發(fā)工程師崗位職能要求的描述，學生在校時應(yīng)該培養(yǎng)的職業(yè)素養(yǎng)主要包括以下幾個方面：①學歷要求及計算機專業(yè)知識素養(yǎng)；②相關(guān)計算機編程語言的編程經(jīng)驗和項目開發(fā)經(jīng)驗；③個人能力要求，即分析和解決問題的能力、團隊協(xié)作精神、良好的溝通和表達能力。其中，第一點要求貫穿于學生4年的求學生涯，是一個完整的學習過程，而后面的兩點則需要在專業(yè)課程中有意識地引導和強化，這也是基于PIP能力培養(yǎng)的課程教學改革的目標和核心內(nèi)容。對應(yīng)到實際的課程教學目標，即不再以基本的知識點和語法點為學習目標，而是以綜合的工程實踐能力、項目設(shè)計與開發(fā)能力為培養(yǎng)目標，同時加入對學生團隊協(xié)作能力和個人表達能力的引導；其次，依據(jù)圖2中.Net開發(fā)技術(shù)學習路線圖，我們修改該課程的教學大綱并依據(jù)修改后的教學大綱，認真制定課程的授課計劃，通過選擇適合的項目和案例，做到前后首尾相接，爭取上一章節(jié)的項目可以繼續(xù)在下一章得到豐富和完善。

3）教學過程設(shè)計。

教學過程不再以單一的教師講解為主，也不再針對單獨的語法進行代碼演示與講解，而是采用精選的項目以及實際案例貫穿整個學期的學習過程，在讓學生掌握基礎(chǔ)知識點的同時，注重對學生實踐能力與開發(fā)能力的培養(yǎng)。

為了培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和個人表達能力，可以將班級學生按照5～6人一組的規(guī)模進行自由分組；對于每章的項目，在各章節(jié)結(jié)束后，先在各小組內(nèi)進行表述和評比，選出各小組的最優(yōu)實現(xiàn)后，再在全班范圍內(nèi)進行小組公開比賽。這種形式的活動可以培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作意識，代碼的分析與講解還可以讓學生自己進行代碼的比對，學習別人的編程經(jīng)驗，做到查缺補漏、相互提高、共同進步。

為了實現(xiàn)以上教學過程，教師在組織教學時，既要點明當前的知識要點，又要將其應(yīng)用到實際案例中，并在案例中進行知識點的應(yīng)用與強化；教學過程中，教師始終需要注重學生個人編程能力與解決問題能力的培養(yǎng)；此外，考慮到學生能力在不斷變化，項目的難易程度逐漸遞增，項目的協(xié)作度也應(yīng)由簡到繁，如在課程初期，學生還未曾接觸項目開發(fā)這一過程，因此，教師可以做出示范，首先給出一個實現(xiàn)思路并向?qū)W生完整展示出自己的實現(xiàn)過程，再讓學生模仿教師完成該項目的實現(xiàn)，然后對完成的項目代碼進行思考和優(yōu)化；課程中期時，針對項目案例，教師只給出一個主要的分析思路及要點點撥，然后組織學生開展小組討論，進行項目分析與設(shè)計，最后由每位學生獨立完成項目的實現(xiàn)；課程進行到后期時，由于內(nèi)容增多且難度增加，由小組進行項目分析與設(shè)計，可以依據(jù)組員的特長進行分工協(xié)作，最后完成項目的整合。例如，課程的第4講主要內(nèi)容為C#中面向?qū)ο蟮淖罨靖拍?，包括類、對象、方法和屬性，?講和第6講主要內(nèi)容為C#中的控制語句，這3章的概念屬于基礎(chǔ)性內(nèi)容，可以選擇一個貫穿這3章的實際項目，即學生成績管理系統(tǒng)，主要為教師提供服務(wù)，包括對學生課程成績進行相關(guān)操作（輸入、保存、顯示、計算等）以及顯示課程、教師相關(guān)信息。隨著章節(jié)的進行，項目內(nèi)容逐漸豐富，功能的設(shè)計與知識點緊密結(jié)合。該案例的設(shè)計與實現(xiàn)從項目設(shè)計、開發(fā)與實現(xiàn)的角度，將枯燥的基礎(chǔ)內(nèi)容變得更豐富和更有吸引力，讓學生從簡單的項目入手，建立良好的編程規(guī)范，對項目開發(fā)基本流程有一個直觀的了解。

4）課程實施。

（1）依據(jù)CDIO教學理念及教學改革的目標，即基于PIP能力培養(yǎng)的目標，在授課之前可以通過調(diào)查與問卷的形式，對學生的學習情況及個人課程學習期望值進行調(diào)研與統(tǒng)計分析。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，學生從自身出發(fā)對該教學方法的理念呈認同態(tài)度，他們也希望能通過該課程的學習，提高自己的實踐能力、表達能力和協(xié)作能力，使自己的綜合能力更接近用人單位的實際要求。

（2）課程教學活動的實施。如何將基于PIP能力培養(yǎng)的教學法引入教學活動中，進而達到最好的教學效果，為了這一目的，我們做了以下嘗試：將基于PIP能力培養(yǎng)的教學法引入每個學時的課堂活動中，在組織課堂內(nèi)容時，通過案例法和項目法，針對特定的知識點進行目的明確的知識學習和應(yīng)用練習，引導學生以項目開發(fā)的方式進行設(shè)計與思維，提高學生的實踐能力。因此，教學活動的實施須按照3個步驟進行：拋出問題，即本節(jié)課需要解決的問題或者實現(xiàn)的案例；分析問題，即用什么技術(shù)或者方法可以實現(xiàn)該問題，新技術(shù)或者知識點的引入；解決問題，用所學的新知識對問題進行實現(xiàn)。

首先，為了引導學生分析和思考問題，還可以加入其他解法的討論環(huán)節(jié)；其次，圍繞知識點設(shè)計的案例或者項目，需要學生自己動手編程實現(xiàn)其功能要求，再加入分享和討論環(huán)節(jié)，對各典型實現(xiàn)方案進行點評，讓學生直觀地明白什么樣的代碼實現(xiàn)是合乎規(guī)范的；最后，在課程講授過程中，教師要激發(fā)學生的學習主動性，讓學生體會到編程的樂趣，并讓優(yōu)秀的學生帶動其他學生，而不是讓學生獨立封閉地進行學習，如對于同樣的案例，有些學生可以想到不一樣的解決方案，他們解決問題時所使用的知識也具有靈活性，讓這些學生帶動其他學生，可以以學促學。為了提高學生學習的興趣，教師在選擇項目時可以考慮加入一定的游戲項目元素，如五子棋項目，學生在學習時對有游戲元素項目的興趣明顯高于其他項目。

（3）依據(jù)PIP能力培養(yǎng)的目標，更新考核標準與方式。將該方法引入教學時，考核不再像之前的傳統(tǒng)考試模式，而是注重學生綜合能力的考核，即考核成績需要反映學生的知識掌握情況、工程實踐能力、專業(yè)技能與素質(zhì)、團隊協(xié)作能力等，這種評價貫穿于整個教學過程。我們已經(jīng)改進了評價學生課程成績的方法與體系，努力做到綜合性、階段化、細致化并客觀地評定學生的學業(yè)成績。此外，考核結(jié)束之后，為了分析教學效果，我們將自然授課的學生即按照常規(guī)教學方案進行授課的學生，與實驗授課的學生進行各項數(shù)據(jù)的比對，可以看出，在對項目開發(fā)的認知、編程規(guī)范性、解決問題能力、個人表達能力與團隊協(xié)作能力上，兩組學生的表現(xiàn)有很大不同。

5 實施基于PIP能力培養(yǎng)的教學法時所遇到的問題、問題分析及應(yīng)注意的事項

1）問題1：如何才能做到最有效的課時分配。

通過實踐，我們發(fā)現(xiàn)為了提高學生的個人表達能力和團隊協(xié)作能力，需要在課堂內(nèi)引入小組討論、小組演示、講解和競賽環(huán)節(jié)，而這些環(huán)節(jié)都是需要時間的。軟件開發(fā)類課程的知識點及課程內(nèi)容較多，加入這些環(huán)節(jié)后，更惡化了這個問題。那么，有沒有其他更好的方式鍛煉學生的表達能力和小組協(xié)作能力呢？如何合理分配時間，用最短的時間使學習效率最大化呢？這些都是我們在教學實踐中遇到的問題。

2）問題2：將該方法引入教學中時，對教師的能力有哪些要求。

目前，絕大部分的教師在教學設(shè)計和教學方法的應(yīng)用能力及教學調(diào)控方面都做得很好，但是這些教學能力對于轉(zhuǎn)型下的工程應(yīng)用類課程教學來說還遠遠不夠。因為工程應(yīng)用類課程的教學還需要教師具備工程教學能力和工程實踐能力，所以對于工程實踐類課程的教師來說，首先需要探索自己在授課過程中的定位，將講解、引導、思考和實踐結(jié)合起來；其次，教師還需要提高自身的工程實踐能力與項目開發(fā)能力[6]，只有這方面的專業(yè)技能有所提高，才能選擇出適合的項目，設(shè)計教學案例，推動課程的整個實施環(huán)節(jié)。

3）問題3：如何更專業(yè)、更細致地評價學生的該課程綜合實踐能力。

雖然我們已經(jīng)更新了學生的考核標準并將之細化到整個學習過程，但是還沒有形成一個完整的、專業(yè)的且體系化的評價標準，這也是后續(xù)研究中需要關(guān)注的問題。

6 結(jié) 語

通過實踐與分析，我們得出以下結(jié)論：對于不同層次的計算機軟件開發(fā)類學習者，教師可以依據(jù)學生自身的編程水平、開發(fā)能力與個人技術(shù)特點，適當?shù)刂朴啿⒁朐摻虒W法，較好地提高學生的編程能力、解決問題能力、表達能力及團隊協(xié)作能力，這對于目前正在轉(zhuǎn)型的應(yīng)用型本科軟件開發(fā)類專業(yè)來說有一定的借鑒意義。在后續(xù)工作中，還存在一些需要研究的問題：①基于PIP能力培養(yǎng)的課程教學如何從點走向面；②開設(shè)以應(yīng)用技能為基礎(chǔ)的相關(guān)課程，課時的設(shè)置與比例問題；③基于PIP能力培養(yǎng)的教學法如何建設(shè)，才能成為一種較完善的學習體系并在實際中做到效果更加顯著。

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（編輯：宋文婷）