馬瑞新，原 旭，趙 亮

（大連理工大學(xué) 軟件學(xué)院，遼寧 大連 116100）

0 引言

系統(tǒng)分析與設(shè)計是軟件工程專業(yè)本科三年級的專業(yè)必修課。與軟件工程其他課程相比，本課程融合了多門課程知識，從軟件產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計到構(gòu)建技術(shù)綜合應(yīng)用，需要學(xué)生對學(xué)習(xí)過的內(nèi)容進行融會貫通，尤其是能夠進行行之有效的實踐。由于課程內(nèi)容較為抽象，知識點碎片多，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在較大困難，不利于自我評價學(xué)習(xí)效果，學(xué)習(xí)能力差異較大。同時，課程內(nèi)容涉及的工程倫理、自主知識產(chǎn)權(quán)、工匠精神等價值目標，若進行單純灌輸會影響學(xué)生的認可度［1］。

本課程教學(xué)中存在的痛點問題如下：

（1）知識碎片多，理論與實踐融合難。傳統(tǒng)的課程內(nèi)容基礎(chǔ)知識碎片多，實踐案例少。現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)教育發(fā)達，在課堂如果再采用一些傳統(tǒng)的圖書借閱系統(tǒng)等案例，學(xué)生提不起學(xué)習(xí)興趣，更無法達到學(xué)有所用的教學(xué)目標［2］。

（2）學(xué)生學(xué)習(xí)能力差異化明顯，課程內(nèi)容高階性不足。經(jīng)過三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)生能力差異較大的問題十分突出，如何讓能力相對較弱的學(xué)生盡快打牢基礎(chǔ)，提高成績，讓能力強的學(xué)生得到更好的提升，分層次設(shè)立學(xué)習(xí)標準也是研究的重點問題。同時，新工科建設(shè)要求課程面向產(chǎn)業(yè)和社會需求，要強調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的高階性，如何能將學(xué)習(xí)的知識與實踐相融合，從而使學(xué)生能夠參加高水平競賽，解決企業(yè)實際問題，獲得高階性成果也是研究的重點［3］。

（3）對課程思政理解不深，達不到與課程內(nèi)容的系統(tǒng)化有機融合。本課程是典型的工科課程，傳統(tǒng)上比較注重專業(yè)知識學(xué)習(xí)，對價值塑造重視不夠，未能形成系統(tǒng)化的課程思政建設(shè)方案［4］。

1 教學(xué)建設(shè)創(chuàng)新理念

本課程聯(lián)合華為公司共同打造，基于校企深度融合的教學(xué)建設(shè)創(chuàng)新理念，采取了一系列教學(xué)創(chuàng)新方法，具體包括以下3個方面：

（1）設(shè)計了“華山論劍”的校企融合混合教學(xué)模式。通過高校教師代表的學(xué)院派與企業(yè)教師代表的產(chǎn)業(yè)派進行針鋒相對地“論劍”，讓所學(xué)知識能夠與企業(yè)實踐相結(jié)合，從而學(xué)有所用。

（2）按照“一致對準”原則設(shè)計分層教學(xué)內(nèi)容。利用慕課平臺和“學(xué)習(xí)通”“華為云”等智慧教學(xué)工具進行評測，從而掌握學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)［4］，以數(shù)據(jù)驅(qū)動實施翻轉(zhuǎn)課堂，調(diào)整授課內(nèi)容與節(jié)奏，落實“以學(xué)生為中心”的教學(xué)指導(dǎo)思想［5］。

（3）加強課程思政建設(shè)，融入工程倫理的相關(guān)內(nèi)容。從社會、課程、教師等不同角度向?qū)W生講解程序可以沒有底線，但是工程師必須要有倫理，同時講授華為自主創(chuàng)業(yè)的事跡，達到課程思政建設(shè)張弛有度、潤物無聲的效果。

2 教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計

2.1 校企融合的教學(xué)新模式

該課程面向行業(yè)前沿，以為行業(yè)培養(yǎng)高質(zhì)量人才為目標”［4］，在課程教學(xué)中引入華為專家。這些專家一方面帶著企業(yè)案例走進課堂，帶領(lǐng)學(xué)生在真實的企業(yè)環(huán)境進行開發(fā)，讓學(xué)生提前了解企業(yè)的日常工作流程和規(guī)范，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)人才的無縫銜接，另一方面通過微信群和華為云等通訊工具對學(xué)生在學(xué)習(xí)中碰到的實際問題進行解答，為課程提供了有力的技術(shù)支撐［6］。

大學(xué)學(xué)習(xí)的知識是否在企業(yè)中能夠得到應(yīng)用？課堂理論與企業(yè)實踐差距有多少？以上問題是困擾了很多大學(xué)生的問題［7］。本課程邀請華為的企業(yè)專家姚冬直接參與教學(xué)，讓學(xué)院派和產(chǎn)業(yè)派“華山論劍”，在教學(xué)中通過校企教師對需求實踐、代碼管理實踐、開發(fā)安全規(guī)范實踐、數(shù)據(jù)庫設(shè)計實踐等內(nèi)容進行講解，將理論與實踐有效結(jié)合起來，讓學(xué)習(xí)者明白理論基礎(chǔ)的重要性以及如何將理論知識融入到實際的生產(chǎn)過程中，如圖1所示。

Fig.1 Sword competition on Huashan圖1 華山論劍

2.2 “高階內(nèi)容，科學(xué)考核”的線上線下混合教學(xué)模式

對標世界一流大學(xué)重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，建立完備的線上教學(xué)資源，依托教學(xué)平臺和“學(xué)習(xí)通”、華為云等智慧教學(xué)工具獲取實時學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，建立學(xué)生教學(xué)檔案。

采用DevOps教學(xué)內(nèi)容作為補充，重點介紹華為技術(shù)有限公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鯤鵬與人工智能技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，同時增加了華為專家的命題考核，實現(xiàn)多樣化的校企考評方式［8］。

在3項國家本科質(zhì)量工程和華為精品課項目支持下，實現(xiàn)了教學(xué)資源全部數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，包括總共時長為1 500min的92個教學(xué)視頻、2 200張教學(xué)課件、600道習(xí)題、30多個虛擬仿真動畫、10個實操實驗等，出版了新形態(tài)教材3部，建設(shè)了系統(tǒng)分析與設(shè)計能力分析系統(tǒng)。以上教學(xué)資源全部在“中國大學(xué) MOOC”“華為E學(xué)云”等平臺上線，并完成了6輪授課，被評為國家首批線上線下混合金課、華為重點封面介紹課程。

2.3 與工程倫理相融合的課程思政建設(shè)方法

立足于本課程的工科性質(zhì)，將社會主義核心價值觀與課程專業(yè)知識相融合，提出以工程倫理為主線的思政教學(xué)內(nèi)容。將課程各個環(huán)節(jié)與工程倫理相結(jié)合，增強思政內(nèi)容的針對性與親和力，引領(lǐng)學(xué)生樹立社會主義核心價值觀，開發(fā)出有益于社會的產(chǎn)品。在授課過程中，把價值塑造放在課程培養(yǎng)的最高與最重要層面，在教學(xué)中融入和體現(xiàn)出古往今來的相關(guān)成果，從思政上引導(dǎo)學(xué)生要有強烈的社會責(zé)任感，具有追求卓越和刻苦務(wù)實的精神［9］。

2.4 “可量化、雙閉環(huán)、多維度”教學(xué)考核評價機制

傳統(tǒng)教學(xué)中采用案例式教學(xué)，把案例講解完之后，學(xué)生照搬照抄一遍，但是能理解多少、學(xué)習(xí)效果如何都很難考量。因此，需要一種可量化的手段進行教學(xué)。本課程采用完形填空法，這是受到英語練習(xí)中完形填空的啟發(fā)，即讓學(xué)生知道整個案例流程，但是關(guān)鍵核心代碼都被挖去，學(xué)生自己填寫該核心代碼，并測試運行結(jié)果［7］。

為了讓授課教師和學(xué)生能夠及時掌握程序運行情況，采用華為云EduCloud平臺中的技術(shù)編寫了測試腳本，學(xué)生提交程序之后能夠自動評分。通過完形填空式編程以及自動化的用例測試，能夠讓教師和學(xué)生迅速了解問題所在，也形成了數(shù)據(jù)的沉淀和積累［9］。通過大數(shù)據(jù)分析即可了解課堂教學(xué)效果，如圖2所示。

Fig.2 Analysis of learning ability圖2 學(xué)習(xí)能力分析

同時，課程能否像游戲一樣，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中也有一種過關(guān)的成就感呢？這也是本課程研究的主要問題之一。通過對教學(xué)內(nèi)容進行整理，一關(guān)關(guān)設(shè)置教學(xué)任務(wù)，每過一關(guān)都給完成者以獎勵，并且作橫向和縱向比較，讓學(xué)習(xí)者能夠時刻看到自己的進步，如圖3所示。

Fig.3 Teaching of break through圖3 闖關(guān)式教學(xué)

本課程通過學(xué)生完成作業(yè)的實際情況建立學(xué)生的學(xué)習(xí)畫像，多維度分析本課程的學(xué)習(xí)效果，能夠根據(jù)其在校的學(xué)習(xí)和考試情況，定位將來的職業(yè)發(fā)展方向［10］。

另外通過課下溝通、調(diào)查問卷、學(xué)生評分等方式了解學(xué)生反饋意見，評估教學(xué)效果，實時調(diào)整教學(xué)節(jié)奏。本學(xué)年學(xué)生評教分數(shù)為99.27，近5年線上學(xué)生評價為5分，獲得校教學(xué)督導(dǎo)和教育部多位專家好評。

3 成效與推廣應(yīng)用

該課程已經(jīng)在中國大學(xué)慕課和華為E學(xué)云累積開展線上教學(xué)12輪，深受學(xué)生好評。

課程獲評2020年國家級線上線下混合金課、2019年華為精品課程，獲得教育部華為產(chǎn)學(xué)育人優(yōu)秀成果獎、新工科優(yōu)秀實踐案例、華為產(chǎn)學(xué)合作專項成果獎、全國混合課程大賽特等獎，授課教師被評為華為云MVP。北京大學(xué)汪瓊教授評價：“混合式教學(xué)內(nèi)容先進，層次分明，校企融合模式新穎，課程內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生追求卓越，具有強烈的社會責(zé)任感?！比A為云總架構(gòu)師王千祥評價：“打破高校—企業(yè)邊界，理論+實踐雙管齊下?！睂W(xué)生評價：“學(xué)習(xí)到了一線企業(yè)技術(shù)，立志扎根祖國，爭取突破封鎖，實現(xiàn)國產(chǎn)化?！?/p>

在課程思政方面，提出與工程倫理相融合的課程思政建設(shè)方法，完成了資源建設(shè)，符合工科課程特點，對華為自主創(chuàng)業(yè)事跡的現(xiàn)身說法更是激勵學(xué)生未來投身民族產(chǎn)業(yè)。該思政教學(xué)內(nèi)容也被納入華為員工培訓(xùn)體系中，實現(xiàn)了思政從實踐中來又反哺實踐的升華。該課程被評為大連理工大學(xué)課程思政示范課，馬瑞新老師也被聘為大連理工大學(xué)工程倫理特聘研究員。

本課程在新工科聯(lián)盟大會、中國計算機教育大會、全國軟件工程年會、人工智能教育大會、華為開發(fā)者大會等做過20余次經(jīng)驗推廣報告，在遼寧、安徽、四川、云南等地進行了10次近400名教師的專項培訓(xùn)，被大連大學(xué)、青島大學(xué)、青軟實訓(xùn)等40余所學(xué)校作為其正式教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)中的完形填空案例、闖關(guān)式案例經(jīng)過與華為技術(shù)專家的打磨，已經(jīng)上傳到華為云市場，可供學(xué)習(xí)者使用，而學(xué)習(xí)畫像等能力分析系統(tǒng)也被華為所采用，重點打造為華為云的教育平臺。

4 總結(jié)與展望

本教學(xué)模式參考了國內(nèi)外先進的教學(xué)理念，以校企深度融合為基礎(chǔ)，將文化素養(yǎng)與專業(yè)技能有機結(jié)合［11］。改變了傳統(tǒng)的軟件學(xué)習(xí)方式，打破高?！髽I(yè)邊界，讓學(xué)習(xí)者的技能水平從企業(yè)的最低入職標準達到實際用人轉(zhuǎn)正標準，理論+實踐雙管齊下，不僅加速了軟件工程學(xué)科建設(shè)，而且培育了具有高階性、創(chuàng)新性的軟件人才，符合本科教學(xué)實際，對工科院校的相關(guān)課程建設(shè)具有普遍借鑒意義。

未來將在原有課程基礎(chǔ)上不斷嘗試新的教學(xué)方式，結(jié)合混合教學(xué)過程進一步完善一體化人才培養(yǎng)模式。期望通過不斷的實踐、反饋、改進的循環(huán)，探究出可以廣泛推廣的產(chǎn)教一體化人才培養(yǎng)模式［12］。