韓 波,李亦涵,李 兵,曾 華,陳天寶,劉 樹

(1.武漢大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院，湖北 武漢 430072;2.華為技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518129)

0 引言

當(dāng)今時代，以互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)為核心的產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，在新一輪產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級轉(zhuǎn)型過程中，以華為、百度、阿里巴巴、騰訊、京東、大疆、科大訊飛等為代表的我國一大批高新企業(yè)將創(chuàng)新與市場高度融合，為以創(chuàng)新驅(qū)動為核心的新經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要新型復(fù)合科技人才，需要新型的工程教育。因此，“新工科”建設(shè)以支撐國家產(chǎn)業(yè)升級、推動國家新經(jīng)濟(jì)發(fā)展為戰(zhàn)略目標(biāo)，以培育創(chuàng)新型、實(shí)踐型、復(fù)合型卓越工程人才為基本理念?；谏鲜鲂陆?jīng)濟(jì)發(fā)展的人才需求現(xiàn)狀以及“新工科”建設(shè)的人才培養(yǎng)要求，教學(xué)模式應(yīng)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)學(xué)結(jié)合和跨學(xué)科交叉融合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，增強(qiáng)協(xié)作溝通能力，提升產(chǎn)業(yè)環(huán)境下的動手實(shí)踐水平，開拓國際化視野。

同時，云計算技術(shù)的快速發(fā)展也給超越時空的數(shù)字化校園建設(shè)提供了新的契機(jī)，在云平臺教育環(huán)境下，學(xué)生不僅能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的獨(dú)立編程，還可以促進(jìn)老師與學(xué)生、老師與老師、學(xué)生與學(xué)生之間的相互交流、討論，從而有效提高教學(xué)實(shí)踐效果。因此，探索云環(huán)境下的新型教學(xué)方法成為時代發(fā)展的必然要求。

《Web程序設(shè)計》是一門講授網(wǎng)站建設(shè)相關(guān)技術(shù)的課程，它與互聯(lián)網(wǎng)+、云計算等新經(jīng)濟(jì)蘊(yùn)含的技術(shù)元素具有重要關(guān)聯(lián)。從講授內(nèi)容上看，它融合了網(wǎng)站策劃與設(shè)計、項(xiàng)目組織與管理、前后端開發(fā)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與連接、網(wǎng)站部署與測試等多個環(huán)節(jié)內(nèi)容，對學(xué)生的綜合理解能力和動手能力均有較高的要求。因此，可以按照新工科工程教育的“新理念”培養(yǎng)學(xué)生在網(wǎng)站前后端開發(fā)中的創(chuàng)新、綜合實(shí)踐能力。

以往《Web程序設(shè)計》課程在高校軟件工程專業(yè)教授過程中存在一些問題：①重理論輕實(shí)踐，存在學(xué)生只學(xué)會了知識點(diǎn)，卻缺乏實(shí)際建設(shè)網(wǎng)站項(xiàng)目的現(xiàn)象，學(xué)生動手機(jī)會少、動手能力弱；②將網(wǎng)站創(chuàng)意與網(wǎng)站設(shè)計割裂開來，造成知道社會需求的人不理解網(wǎng)站技術(shù)上能支持到什么程度，而懂網(wǎng)站設(shè)計的同學(xué)不了解目前社會上的最新需求動態(tài)，從而在創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)中處于被動狀態(tài)；③學(xué)生以往常常是完成個人網(wǎng)站設(shè)計作業(yè)，但實(shí)際網(wǎng)站設(shè)計往往是團(tuán)隊合作，每個學(xué)生既需要了解項(xiàng)目概貌，又要負(fù)責(zé)某一些環(huán)節(jié)開發(fā)，這樣才能合作創(chuàng)建具有一定質(zhì)量的大型網(wǎng)站；④課程存在產(chǎn)學(xué)脫節(jié)問題，學(xué)生使用的開發(fā)環(huán)境是學(xué)校中最初始的集成開發(fā)軟件，不了解目前大型企業(yè)主流研發(fā)流程與軟件協(xié)作開發(fā)環(huán)境，從而不能很好地為學(xué)生順利到企業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。因此，如何在云環(huán)境下通過創(chuàng)新的實(shí)踐教學(xué)方法來滿足新經(jīng)濟(jì)、新工科背景下對工程人才的需求，是講授《Web程序設(shè)計》課程面臨的一個重要挑戰(zhàn)。

教育部組織的新工科研究項(xiàng)目以及產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人教育改革項(xiàng)目為新工科課程的建設(shè)提供了契機(jī)。因此，本著產(chǎn)學(xué)結(jié)合、培養(yǎng)創(chuàng)新復(fù)合型、適應(yīng)市場需求人才的教學(xué)目標(biāo)，通過在本課程的教學(xué)過程中引入華為軟件開發(fā)云這一平臺作為輔助實(shí)踐教學(xué)工具，在網(wǎng)站策劃與設(shè)計、項(xiàng)目組織與管理、前后端開發(fā)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與連接、網(wǎng)站部署與測試等多個環(huán)節(jié)中合理安排教學(xué)案例和教學(xué)方法，從而基于云平臺更大限度地使學(xué)生們擴(kuò)展視野、有意識地發(fā)揮創(chuàng)造性和協(xié)作精神、體驗(yàn)企業(yè)真實(shí)軟件開發(fā)環(huán)境、在完整的網(wǎng)站開發(fā)實(shí)戰(zhàn)中鍛煉動手能力、提高網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)水平。

1 實(shí)踐教學(xué)方法設(shè)計

《Web程序設(shè)計》是一門注重學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)的課程，實(shí)踐教學(xué)過程大致分為以下幾個環(huán)節(jié)：網(wǎng)站策劃與設(shè)計，項(xiàng)目組織與管理，前后端開發(fā)，網(wǎng)站部署與測試等。下面就不同環(huán)節(jié)結(jié)合華為軟件開發(fā)云的應(yīng)用來探討相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)方法：

1.1 網(wǎng)站策劃與設(shè)計

基于“新工科”建設(shè)計劃的人才培養(yǎng)要求和目前社會人才需求現(xiàn)狀，教學(xué)模式應(yīng)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)學(xué)結(jié)合和跨學(xué)科交叉融合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，增強(qiáng)其協(xié)作溝通能力，并提升其動手實(shí)踐水平。因此，在課程開始之初，應(yīng)針對學(xué)生的創(chuàng)新能力提升方面進(jìn)行了著重引導(dǎo)。在課程中介紹了世界范圍內(nèi)最熱門的15個大型網(wǎng)站案例，分析了它們成功的因素，培養(yǎng)學(xué)生在網(wǎng)站策劃與設(shè)計時使用互聯(lián)網(wǎng)思維，通過調(diào)研市場需求，跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、多方面地進(jìn)行網(wǎng)站策劃與設(shè)計。

1.2 項(xiàng)目組織與管理

在一個實(shí)際的網(wǎng)站開發(fā)過程中，項(xiàng)目往往不是由單人獨(dú)立完成的，而是需要一個團(tuán)隊包含的負(fù)責(zé)不同職能的人員進(jìn)行協(xié)作開發(fā)，這個過程需要一個高效的進(jìn)行項(xiàng)目組織管理的平臺以及版本控制的機(jī)制。以往傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往側(cè)重于學(xué)生個人編程水平的提升，而容易忽略學(xué)生在團(tuán)隊合作中的職能分配及合作能力，從而會導(dǎo)致產(chǎn)學(xué)脫節(jié)的問題。通過在本課程的實(shí)踐教學(xué)過程中優(yōu)化教學(xué)模式，將學(xué)生按照項(xiàng)目分組，有意識地培養(yǎng)項(xiàng)目組成員之間的協(xié)作能力，并使學(xué)生熟悉華為等大型IT企業(yè)流行的協(xié)同開發(fā)模式，為其成為適應(yīng)社會需求的科技工程人才奠定基礎(chǔ)。

在教學(xué)過程中引入華為軟件開發(fā)云作為輔助平臺。其所提供的項(xiàng)目管理功能為學(xué)生在團(tuán)隊協(xié)同開發(fā)中提供了一個高效、便捷的合作平臺。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，將學(xué)生分為若干個小組，每組5-7個學(xué)生，各組學(xué)生自行根據(jù)網(wǎng)站建設(shè)需要建立Scrum流程項(xiàng)目或看板協(xié)作項(xiàng)目，它們可以有效地協(xié)助各小組成員進(jìn)行開發(fā)過程中的項(xiàng)目管理和迭代開發(fā)。同時，學(xué)生可利用項(xiàng)目中的代碼倉庫進(jìn)行g(shù)it分支管理?；谶@些功能的實(shí)踐使學(xué)生體驗(yàn)了企業(yè)實(shí)際開發(fā)流程，更深入地理解了在項(xiàng)目組織管理中協(xié)同開發(fā)方法的重要作用。

1.3 前端開發(fā)

在網(wǎng)站開發(fā)過程中，前端開發(fā)是重要的環(huán)節(jié)之一。它包括了網(wǎng)站的界面實(shí)現(xiàn)及用戶交互的優(yōu)化等，通常使用HTML，CSS，JavaScript等語言進(jìn)行編程。但與一些服務(wù)端語言不同的是，這些客戶端語言經(jīng)由瀏覽器自行解釋，若編寫過程中出現(xiàn)語法錯誤等不易發(fā)現(xiàn)和調(diào)試，因此一個用戶自定義的代碼檢查工具將極大地提升這個環(huán)節(jié)的開發(fā)效率。為了使學(xué)生更高效地學(xué)習(xí)不同開發(fā)語言的特性，也為了便于教師對學(xué)生的代碼提供指導(dǎo)性的意見，通過借助華為軟件云提供的代碼檢查功能，可依據(jù)已經(jīng)定義好的代碼檢查規(guī)則集對代碼進(jìn)行致命、嚴(yán)重、一般、提示4種不同危險級別的檢測。例如，下面這樣一段代碼，根據(jù)預(yù)先定義的規(guī)則集，就會產(chǎn)生“嚴(yán)重”等級的報錯：

var a = 8；

var b = “8”;

if (a === b) {

//不規(guī)范，比較結(jié)果總是false

…

}

這是因?yàn)镴avaSript恒等運(yùn)算符(===) 不能用于比較不同的類型，其結(jié)果總是false，這樣if塊中的語句就不可達(dá)，永遠(yuǎn)不會被執(zhí)行。而正確的寫法應(yīng)為：

if (a == b) {

…

}

或：

if (a === Number(b)) {

…

}

在教學(xué)中，可將華為軟件云平臺本身提供的代碼檢查規(guī)則集以及根據(jù)以往學(xué)生代碼特點(diǎn)自行添加的規(guī)則集相結(jié)合，共同檢查學(xué)生代碼的質(zhì)量。在今后的教學(xué)中，可根據(jù)實(shí)際情況不斷增改規(guī)則集，這樣經(jīng)過多屆學(xué)生可積累、完善代碼規(guī)則庫。它們的建立可有效地對學(xué)生代碼進(jìn)行改進(jìn)指導(dǎo)，并可將其作為網(wǎng)站項(xiàng)目質(zhì)量評估的客觀評價指標(biāo)之一。

1.4 后端開發(fā)

后端開發(fā)的過程涉及JSP(Java Servlet Page)編寫、Java實(shí)體類及Servlet設(shè)計、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與連接等多個部分。

在JSP及Java類的編程過程中，同樣可以通過建立代碼規(guī)則庫對學(xué)生的代碼質(zhì)量進(jìn)行自動化檢查和指導(dǎo)。除此之外，我們支持并提倡學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中，對于一些世界范圍內(nèi)的優(yōu)秀開源項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而提升自己的軟件開發(fā)水平和創(chuàng)新思維能力。鼓勵學(xué)生多借鑒學(xué)習(xí)華為軟件開發(fā)云的代碼廣場，以及在GitHub、開源中國等平臺的開源項(xiàng)目，同時也可將自己的項(xiàng)目進(jìn)行分享。這些平臺為學(xué)生提供了很好的實(shí)戰(zhàn)學(xué)習(xí)資料，擴(kuò)展了學(xué)生的技術(shù)視野，通過實(shí)例了解和洞悉世界一流網(wǎng)站編程的水平。

同時，在項(xiàng)目編碼過程中，可教授學(xué)生使用華為云端在線的集成開發(fā)環(huán)境CloudIDE，它為學(xué)生團(tuán)隊在線編碼，進(jìn)行協(xié)同開發(fā)的代碼提交與合并提供了可能。CloudIDE的開發(fā)界面和基本操作與平時學(xué)生常用的JetBrains公司的IntelliJ IDEA較為相似，無需安裝本地軟件，使學(xué)生可快速進(jìn)入熟悉的編碼環(huán)境。在項(xiàng)目完成后，還可在華為軟件云平臺直接進(jìn)行編譯構(gòu)建和發(fā)布，這有助于進(jìn)行項(xiàng)目課堂演示，并提高了學(xué)生實(shí)踐練習(xí)的學(xué)習(xí)效率。

在學(xué)生后端開發(fā)的過程中，數(shù)據(jù)庫管理的學(xué)習(xí)與實(shí)踐也是必不可少的。Java Web項(xiàng)目與數(shù)據(jù)庫的連接需要JDBC驅(qū)動，通常還需要數(shù)據(jù)庫連接池等技術(shù)。在基于云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫部署中，學(xué)生利用Mysql Workbench等提供的數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程連接功能，對遠(yuǎn)程主機(jī)上的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行配置和管理，這提升了學(xué)生對部署在遠(yuǎn)程Apache Tomcat的Java Web項(xiàng)目訪問數(shù)據(jù)庫的操作效率。

1.5 網(wǎng)站部署與測試

由于實(shí)際的網(wǎng)站開發(fā)過程往往涉及到云端遠(yuǎn)程服務(wù)器的部署與調(diào)試，因此若按照以往的教學(xué)方式，僅讓學(xué)生局限于在本地環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)實(shí)踐是不夠的。為此，可利用華為軟件開發(fā)云提供的遠(yuǎn)程部署、測試這一功能。在課程開始初期，教師為每位學(xué)生分發(fā)了一個彈性公網(wǎng)IP，允許學(xué)生將項(xiàng)目部署至華為云主機(jī)上，進(jìn)行真正的遠(yuǎn)程主機(jī)管理。平臺提供多種版本的服務(wù)器操作系統(tǒng)鏡像供學(xué)生選擇，并可在項(xiàng)目部署時選擇自動配置環(huán)境。以Shell 部署為例，學(xué)生可手動指定部署主機(jī)、部署路徑、命令路徑以及編寫Shell腳本進(jìn)行項(xiàng)目部署。在這個過程中，能夠使學(xué)生對Web應(yīng)用的構(gòu)建、部署等過程有更清晰透徹的理解。

同時，學(xué)生還利用了該平臺的流水線功能，對項(xiàng)目的編譯、部署、發(fā)布進(jìn)行一鍵式自動操作，這大大提高了項(xiàng)目構(gòu)建及發(fā)布的效率，使學(xué)生能夠更專注于項(xiàng)目的開發(fā)過程。

2 教學(xué)方法應(yīng)用效果

經(jīng)過對《Web程序設(shè)計》這一課程2017-2018第二學(xué)期的上述創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法的探索，可發(fā)現(xiàn)相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，這些方法在學(xué)生群體中取得了較好的效果及反響。在所有項(xiàng)目小組中，學(xué)生都能夠有意識地進(jìn)行創(chuàng)新網(wǎng)站策劃與設(shè)計，使用協(xié)同開發(fā)方式進(jìn)行小組合作，并基于代碼規(guī)則庫的指導(dǎo)，學(xué)生編寫的代碼質(zhì)量明顯提高，有的網(wǎng)站小組擬基于開發(fā)的項(xiàng)目參加創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)大賽。因此，從教學(xué)效果上看，這些實(shí)踐教學(xué)方法能夠有效地改善以往理論教學(xué)與實(shí)踐操作脫節(jié)嚴(yán)重、課程內(nèi)容與實(shí)際相差較遠(yuǎn)、學(xué)生動手能力和團(tuán)隊協(xié)作能力不足的問題，大大提高了學(xué)生的網(wǎng)站應(yīng)用開發(fā)水平與實(shí)踐開發(fā)興趣，為其以后適應(yīng)企業(yè)實(shí)際開發(fā)模式打下良好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

我國以創(chuàng)新驅(qū)動經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略提出的“新工科”建設(shè)計劃，為大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、支持科技創(chuàng)新、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供必要的技術(shù)人才支撐和儲備。新經(jīng)濟(jì)、新工科建設(shè)的背景給高校工科教育改革，尤其是以軟件工程專業(yè)實(shí)踐課程為核心的教學(xué)創(chuàng)新改革帶來了一定挑戰(zhàn)。結(jié)合云計算等信息技術(shù)的發(fā)展，新型教學(xué)模式可以在實(shí)際教學(xué)中利用云環(huán)境提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，從而培養(yǎng)滿足國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略要求的復(fù)合型人才。

基于教育部“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目以及教育部-華為技術(shù)有限公司產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人教育改革項(xiàng)目，在《Web程序設(shè)計》這門課程中踐行了一系列新的實(shí)踐教學(xué)方法。這些方法以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、綜合能力為目標(biāo)，充分利用華為軟件開發(fā)云平臺的現(xiàn)有資源，為學(xué)生提供企業(yè)級的協(xié)同開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站創(chuàng)意與討論、前后端開發(fā)、網(wǎng)站部署與測試，并輔助相關(guān)規(guī)則庫對學(xué)生代碼進(jìn)行自動化的質(zhì)量檢查與指導(dǎo)。通過在實(shí)踐課程中開展這些教學(xué)改革，學(xué)生們在云環(huán)境下具有更高的學(xué)習(xí)熱情，老師們可以更好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)站創(chuàng)新策劃、組內(nèi)成員分工合作和全周期的工程開發(fā)教育。

基于這些面向?qū)嵺`教學(xué)的新教學(xué)方式是對于Web課程的一次較好嘗試。在未來的教學(xué)中，教師應(yīng)基于學(xué)生反饋和經(jīng)驗(yàn)的積累不斷完善教學(xué)方法。對于目前仍普遍存在的高校計算機(jī)相關(guān)課程教學(xué)重理論、輕實(shí)踐，學(xué)生動手能力難以滿足新經(jīng)濟(jì)企業(yè)軟件技術(shù)要求的問題，以及如何更有效地按照每個學(xué)生基礎(chǔ)和特長實(shí)施個性化教學(xué)，如何結(jié)合人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行科學(xué)評價教學(xué)效果等將是需要繼續(xù)研究的課題，需要教學(xué)者在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步探索。