基于PBGS的软件开发能力培养模式研究*——以应用型本科院校计算机科学与技术专业为例

◆王子须 崔岩 王燕玲

作者：王子须，洛阳师范学院信息技术学院实验员，研究方向为现代教育技术教学技能培训；崔岩，洛阳广播电视大学（471000）；王燕玲，洛阳师范学院信息技术学院（471022）。

随着信息化进程的逐步深入，全国700多所高校开设了电子商务、计算机科学与技术、网络工程、软件工程、物联网等计算机相关专业，培养层次全面覆盖。据工业和信息化部公布的数据表示[1]：2013年底，软件业从业人数为470万，年增速为12.4%。但是，自2011年以来，中国大学毕业生就业报告连续多年把计算机相关专业列入就业红牌或黄牌专业。巨大的企业用人缺口与毕业生就业困难之间存在差距的主要原因是：1）计算机相关专业按照原来的本科专业培养方式培养学生，其培养方案针对性较差，企业入职培训成本较高；2）计算机相关专业基础理论课较多，学生的实际动手能力较弱。

这些问题主要是因为计算机相关专业学生的专业能力在校期间并未得以训练和提高。本文首先通过分析知识、技能和能力之间的关系，讨论应用型本科院校的计算机科学与技术专业所需能力要求，并以软件开发能力为例进行讨论；其次，为了提高学生的软件开发能力，在培训过程中采用“基于项目的团队学习（PBGS）”的教学模式。

1 知识、技能与能力

王纲[2]提出知识是获得的客观世界的信息；技能是通过训练获得的能完成任务的动作系统；而能力是分析问题并运用知识、技能来解决问题。知识、技能和能力之间的关系是螺旋型相互促进的关系：知识、技能和能力的高低无法同步；能力水平影响掌握知识与技能的深浅；知识与技能的增长有助于能力的提高。对于高校专业培养来讲，需要根据社会需求确认人才培养目标，分解人才培养目标确定所需专业能力，由所需培养的专业能力确认专业知识和技能并在人才培养方案和教学大纲中体现出来，从而形成知识——技能——能力一体化的培养模式。

具体到应用型本科院校的计算机科学与技术专业，参考高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范[3]，根据社会需求，提出本专业的能力培养方案，并细化到技能和所需知识。总体上本专业需要掌握三大能力，即软件开发应用能力、网络管理能力和硬件设计能力，不同的专业方向可以侧重某能力的培养。其中，软件开发应用能力[4]需要具备如下知识、技能和能力。

1）基础知识和专业技能。为了提高软件开发应用能力，需要具备坚实的基础知识和专业技能，如计算机基础、高级语言程序设计、计算机组成、数据结构、算法导论、数据库系统和软件工程等相应课程。

2）软件设计技能。软件分析和设计要求学生经过各种训练理解软件设计开发不同方法的优劣，根据情况选择不同的模型；掌握软件开发的整体观、大局观。

表1 学生年级与分组情况表

3）团队协作能力。目前软件项目越来越大，个人无法独立完成，需要成立开发团队。团队协作决定了项目成败，因此要求学生遵纪守法和相互交流，了解项目实施的目标。

传统教学中主要采用的教学模式有“做中学”[5]、启发式教学法[6]、项目引导法[7]等。这些方法强调教学过程中以学生为主体，教师为指导者和教学活动组织者。软件开发能力培养过程中，这些方法可以培养学生基础知识和专业技能以及软件设计技能，无法培养团队协作能力。对于计算机科学与技术专业来说，由于毕业生就业主要面向各类软件开发公司，而在开发系统时需要各职能人才协作共同开发，因此，除了基于项目的教学方式提高学生实践能力之外，更需要培养协作能力和合作能力。

基于项目的团队学习[8-10]（Project Based Group Study，简称PBGS），其方法是由教师设计教学项目，将学生团队导入一个仿真或真实的情境，在引导、启发、鼓励学生进行协作完成教学项目的过程中掌握知识和能力。PBGS的本质是一种探究性、任务驱动式的教学方法和学习模式，但更强调团队的作用。

为了提高学生自主学习能力、实践动手能力和团队协作精神，在高级语言程序设计、数据库系统、Web程序设计课程设计和软件工程课程设计等课程教学中采用“基于项目的团队学习（PBGS）”，研究其区别。

2 PBGS

PBGS[8-9]可以理解为：

P：具有实际意义且需要分工合作的项目。

G：团队，是组织起来了的一个教育教学共同体。

S：主动性、探究性和创造性的学习。

目前，PBGS应用存在一些问题。

1）项目团队学习在当前教学中应用较少。虽说当前国内基于项目学习的培训开展得如火如荼，但是在实际课堂教学中采用PBGS相当少。

2）项目团队学习的分组方式单一。对学生进行分组所采用的方式，基本上是按照学号简单进行分组，从而未考虑学生个体性差异情况，也未对所有学生的情况进行综合考虑和分配。

3）项目小组的任务委派不清。分组之后，一般指定每组的第一位学生为组长，组内任务由组长分配。这样容易出现组长任务过重。

由于这些原因，本文主要探讨分组方式对教学的影响和在系列课程、比赛培训中运用PBGS教学方法的异同。

3 基于PBGS的软件开发能力培养模式

培养计算机软件开发能力的课程主要有大一开设的高级语言程序设计、大二开设的数据库系统和软件工程、大三开设的Web程序设计和在整个培养过程中的专业项目竞赛培训等。根据学生的接受能力，在不同阶段采用不同的分组方式和不同课程采用不同的培养方法。本节探讨不同年级阶段如何进行分组；在数据库系统课程和竞赛培训中如何运用PBGS教学方法。

分组方式对教学的影响 组建项目团队是实施项目教学的重要环节。对于计算机科学与技术专业来讲，实践要求较强，而且学生在初高中阶段接触信息技术较少。

分组情况见表1，具体来说：因为新生入学大家互相不熟悉，并且专业知识和管理能力较为薄弱，所以在第一学期高级语言程序设计1中，项目团队成员以教师依据就近原则进行指定；因为第2～4学期学生之间较为熟悉，但是对项目教学的实施过程和有可能碰到的问题比较模糊，所以在高级语言程序设计2、数据库系统、软件工程等课程教学中，教师根据学生的情况（如兴趣、爱好等）对其进行分组，小组人数为3～4人；在第5～8学期，因为学生之间互相熟悉且熟悉项目教学的各种情况，由学生根据兴趣和工作能力等进行自由组合，小组人数为3～5人，通过实际项目训练培养学生的团队能力。

基于PBGS的数据库系统课程 数据库系统课程的学习目标包括概念、理论知识、实际开发和实施技能，它跨越了理论和实践两个层面，教学内容较多，不容易理解。以数据库系统课程为依托，对课程引入PBGS教学方法，以下是具体步骤。

1）选择项目。教师提供不同项目供学生选择。例如：项目名称为“**教学管理系统”，教学目的是为小型管理信息系统做数据库设计及实现。

2）PBGS教学实施。

①测试。通过调查问卷获得学生的学习类型。

②分组。根据学生学习类型对学生进行分组，每组3～4人，确定一人为组长，小组成员共同制订计划、完成任务（需求分析、概念设计、逻辑结构设计、物理结构设计和数据库实现等）。

③完成项目。根据教学内容要求划分子任务。

需求分析：前期准备工作即对各个职能部门的工作和存在问题进行实地考察分析，了解其对**教学管理系统的需求。

概念设计：通过前期了解到的教务处、系教学办公室、学生处、系辅导员、教师、学生等不同用户对教学管理系统提出的功能要求，构建**教学管理系统的实体联系模型。

逻辑结构设计：通过分析把实体联系模型转换为关系模型。

物理结构设计及数据库实现：要求将关系模型在SQL Server中实现为表、视图、约束、函数、触发器等。

系统实现：使用代码完成与数据库的连接、查询、插入、删除和修改功能。

总结和展示：小组编写项目报告、需求分析说明书、软件设计说明书等，制作汇报PPT。

④考核评估。PBGS考核要求职业能力考核，所以变单一考核为综合考核方法。项目完成，小组需要提交各种说明文档、数据库和软件代码，并进行汇报和答辩。因此，说明文档占40%，数据库和软件代码占25%，现场汇报和答辩占35%。在现场汇报和答辩中包括了小组自评30%、小组互评30%、教师评价40%。由于组长承担工作较多，组长相对组员总分多2%。

专业竞赛培训运用PBGS教学方法 计算机相关专业为应用型、工程型专业，需要提高学生的动手能力和创新能力。对于应用型本科来说，学生有学习的兴趣，但是兴趣的持续性和自制能力较差。为了提高学生参加比赛的热情，在培训期间采用基于项目团队学习的创新性学习模式。

团队分为比赛组和项目组两大部分，其任务分别是参加国内IT科技大赛。比赛类型分为作品类和编程类：作品类为学生小组在指定时间提交软件作品和文档，评委进行评价；编程类为学生单人或三人小组在比赛现场使用规定时间编写程序，完成题目要求进行提交。作品类主要考查学生的工程能力和创新能力，而编程类考查学生对语言、建模和算法的熟练应用能力。团队根据参赛项目的需要，根据队员的兴趣、专长和职业规划，将队员分成若干项目小组。项目小组是培训团队开展学习活动的基本单位，对项目小组提出以下要求。

1）以学生为学习主体。培训团队成立以来，学生占主导地位，教师起辅助作用。大一新生开设高级语言程序设计和程序设计与问题求解课程，经过学习选拔优秀学生参加培训队。暑期举行一个月的培训，主要由高年级资深队员传授主动学习方法。培训期满团队对新队员进行考核，根据综合表现（如学习能力、学习态度等）确定是否正式加入团队。

2）以合作学习为主要学习方式。项目小组中高年级队员担任组长并根据队员专长分配不同任务，队员之间优势互补。学习时以自学为主，每周开展一次讨论活动，分享心得并讨论问题，这样可以培养沟通能力。

3）以结果和平时表现为导向的考核方式。如项目组，在正式参赛前经过多次选拔赛综合排名，并由队员民主投票确定人选。选拔的标准是参赛队员所具备的综合能力。这样不以一时定终身的考核办法可以维护团队的竞争气氛，从而激发所有队员的斗志。

4 总结

研究结果表明，依据现代教学理论构建的PBGS教学方法成效显著。PBGS的第一轮实践始于2010年，对计科系2009级开出，授课情况平稳，学生、教师感觉良好。期末学生考核方式为闭卷笔试考核部分理论知识+上机考试考核SQL Server软件使用水平+项目训练考核数据库分析和设计能力。学生和后续相关课程教师感觉良好。负责培训队期间，培训队队员获各级各类比赛奖励共100余项，其中国家级十余项，优秀毕业设计十人。

[1]2013年软件和信息技术服务业最终核实统计数据情况[EB/OL].http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11293832/n11294132/n12858477/15974912.html.

[2]王纲.知识技能能力[J].中国考试,1997(2):13-15.

[3]教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范[S].北京:2006:12.

[4]郭莉莉.计算机专业软件开发能力的培养[J].中国教育技术装备,2011(9):62-63.

[5]Dhindsa H S, Emran S H. Use of the interactive whiteboard in constructivist teaching for higher student achievement[J].Conference for the Middle East Teachers,2006:175-188.

[6]Cuthell J P. The impact of interactive whiteboards on teaching, learning, and attainment[J].Phoenix, Arizona: SITE 2005 AACE:1353-1355.

[7]Hennessy S, Deaney R, Ruthven K. Pedagogical strategies for using the interactive whiteboard to foster learner participation in school science[J].Learning, Media and Technology,2007,32(3):283-301.

[8]朱凤山.在项目实践中培养学生的软件开发能力[J].计算机教育,2011(12):22-25.

[9]李冰,惠良虹.PBGS教学模式在英语专业旅游英语课程教学中的探索与应用[J].中国校外教育,2012(7):114-115.