李川, 劉洲洲, 程傳旭, 蘇世雄

(1.西安航空學(xué)院,計(jì)算機(jī)學(xué)院,陜西,西安 710077; 2.西北工業(yè)大學(xué),計(jì)算機(jī)學(xué)院,陜西,西安 710072)

0 引言

軟件工程專業(yè)在我國(guó)經(jīng)過(guò)一段輝煌之后進(jìn)入了瓶頸期。上世紀(jì)80年代起,我國(guó)開(kāi)始逐步重視軟件人才培養(yǎng)問(wèn)題,2001年全國(guó)成立了35所示范性軟件學(xué)院[1],2011年軟件工程被列為一級(jí)學(xué)科,一時(shí)間軟件工程專業(yè)成為受人歡迎的專業(yè)[2]。然而近年來(lái),軟件工程專業(yè)的發(fā)展遇到了一些危機(jī):一是很多軟件工程專業(yè)畢業(yè)生無(wú)法適應(yīng)社會(huì)需求,不能勝任軟件工程的相關(guān)崗位;二是中國(guó)軟件一直處于一種服務(wù)外包與跟跑的狀態(tài),缺乏自主產(chǎn)品,導(dǎo)致軟件工程專業(yè)熱度消減[3]。這些問(wèn)題凸顯出軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)與社會(huì)需求之間存在差距。

雖然當(dāng)前軟件行業(yè)的增長(zhǎng)速度有所放緩,但軟件行業(yè)依然是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè),軟件行業(yè)的創(chuàng)收及從業(yè)人數(shù)持續(xù)增長(zhǎng)[4]。近年來(lái)軟件行業(yè)創(chuàng)收情況如圖1所示。軟件行業(yè)從業(yè)人數(shù)情況如圖2所示。當(dāng)前是一個(gè)“互聯(lián)網(wǎng)+”及人工智能的時(shí)代,社會(huì)對(duì)軟件工程人才的需求已不再是單一性人才,而是具有創(chuàng)新意識(shí)的高素質(zhì)人才[5],但目前一般高校培養(yǎng)的軟件工程專業(yè)人才大多數(shù)只掌握了一般的技能,缺乏創(chuàng)新意識(shí)及實(shí)踐能力。

圖1 近年來(lái)軟件行業(yè)創(chuàng)收情況

圖2 軟件行業(yè)從業(yè)人數(shù)

需求的增長(zhǎng)和人才培養(yǎng)模式的滯后影響了軟件工程專業(yè)的發(fā)展。雖然現(xiàn)在很多高校采用工程專業(yè)教育認(rèn)證的模式,但如何提高軟件工程專業(yè)人才的創(chuàng)新意識(shí)依然是人才培養(yǎng)中需要研究的重點(diǎn)。

1 智慧學(xué)習(xí)的研究

傳統(tǒng)學(xué)習(xí)注重知識(shí)傳授,而現(xiàn)代教育要以人為本,提倡翻轉(zhuǎn)課堂、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、老師助學(xué)、學(xué)生總結(jié)性學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)模式,這樣可以提高學(xué)習(xí)的自主性、創(chuàng)造性和創(chuàng)新性。人才培養(yǎng)的過(guò)程如果是簡(jiǎn)單的知識(shí)學(xué)習(xí),很多學(xué)生成效就一般,如果將知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀這三者結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)三維的學(xué)習(xí)目標(biāo),將會(huì)使人才培養(yǎng)水平上升至一個(gè)新的臺(tái)階。其中,結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)是一種很好的實(shí)現(xiàn)三維學(xué)習(xí)目標(biāo)的模式。

智慧學(xué)習(xí)以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為基礎(chǔ)[6]構(gòu)建多元交互的學(xué)習(xí)環(huán)境。根據(jù)個(gè)體差異進(jìn)行個(gè)性化教學(xué),對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和精準(zhǔn)分析,將結(jié)果反饋給教師,使學(xué)習(xí)過(guò)程形成一個(gè)有效的閉環(huán),從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,而且智慧學(xué)習(xí)還有效提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力意識(shí)。

目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)智慧學(xué)習(xí)模式研究較為豐富。FUCHS等[7]設(shè)計(jì)了一種內(nèi)生式系統(tǒng),為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑,系統(tǒng)包含學(xué)習(xí)出錯(cuò)反饋,是一種早期的自適應(yīng)學(xué)習(xí)模型。逯行等[8]提出了智能學(xué)習(xí)需求平衡模型,該模型分析了智能技術(shù)與學(xué)習(xí)環(huán)境之間的關(guān)系以及計(jì)算學(xué)習(xí)環(huán)境的需求平衡程度,但該模型沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明。童名文等[9]提出了自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)動(dòng)力模型,從學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目標(biāo)開(kāi)始,與學(xué)習(xí)效果進(jìn)行差值對(duì)比維系系統(tǒng)的協(xié)調(diào)推進(jìn),但該模型適用于一般的教學(xué)學(xué)習(xí),很難開(kāi)發(fā)學(xué)生的高階能力。

以上研究對(duì)于構(gòu)建提升學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力都存在一定缺陷,學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力屬于高階能力,必須通過(guò)個(gè)性化的精細(xì)教學(xué)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此,如何根據(jù)專業(yè)情況、學(xué)生情況設(shè)計(jì)教學(xué)就是本文的研究重點(diǎn)。本研究首先根據(jù)學(xué)習(xí)者個(gè)性及學(xué)習(xí)內(nèi)容制定個(gè)性化的初始學(xué)習(xí)目標(biāo),按照知識(shí)與技能劃分學(xué)習(xí)階段,在學(xué)習(xí)者經(jīng)歷一個(gè)階段學(xué)習(xí)之后,根據(jù)學(xué)習(xí)效果對(duì)比學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成情況,構(gòu)建下一個(gè)階段的學(xué)習(xí)任務(wù),每三個(gè)階段進(jìn)行一次抉擇,決定是否調(diào)整初始目標(biāo),每個(gè)階段對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)中的問(wèn)題、興趣進(jìn)行歸納并進(jìn)行解答和引導(dǎo),激發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新意識(shí)。為了完成這一系列的過(guò)程,結(jié)合應(yīng)用型本科軟件工程專業(yè)實(shí)際情況,建立軟件工程專業(yè)創(chuàng)新性人才智慧學(xué)習(xí)模型,該模型包括軟件工程知識(shí)體系模型、過(guò)程與方法模型、學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型、自適應(yīng)模型等四個(gè)維度構(gòu)成的四維一體的智慧學(xué)習(xí)模型。該模型能夠?yàn)閼?yīng)用型本科軟件工程專業(yè)構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)提供框架與方法,幫助教師與學(xué)生改善教學(xué)效果,提升教學(xué)質(zhì)量,更重要的是提高學(xué)生創(chuàng)新性的高階學(xué)習(xí)能力。

2 創(chuàng)新性人才智慧學(xué)習(xí)模型基本要素

軟件工程專業(yè)創(chuàng)新性人才智慧學(xué)習(xí)模型包括軟件工程知識(shí)體系模型、過(guò)程與方法模型、學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型、自適應(yīng)模型等4個(gè)基本要素,以下分別對(duì)這4個(gè)要素進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.1 軟件工程知識(shí)體系模型

智慧學(xué)習(xí)模型以工程教育認(rèn)證為導(dǎo)向,針對(duì)應(yīng)用型本科軟件工程專業(yè)存在的危機(jī),設(shè)計(jì)一種軟件工程知識(shí)體系模型。工程專業(yè)教育認(rèn)證的三大核心理念是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的3個(gè)階段:OBE是人才培養(yǎng)的設(shè)計(jì)階段;SC是人才培養(yǎng)的實(shí)施階段;CQI是人才培養(yǎng)的反饋階段。整個(gè)過(guò)程圍繞學(xué)生開(kāi)展。設(shè)計(jì)階段的模型如圖3所示。

人才培養(yǎng)的實(shí)施階段是學(xué)生在校的學(xué)習(xí)階段,是整個(gè)工程教育認(rèn)證體系中的重要一環(huán),在該環(huán)節(jié)中要注重學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。實(shí)施階段的模型如圖4所示。

圖4 軟件工程知識(shí)體系實(shí)施階段模型

反饋階段是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,實(shí)施階段的每個(gè)過(guò)程都要進(jìn)行反饋。反饋階段的模型如圖5所示。

圖5 軟件工程知識(shí)體系反饋階段模型

2.2 過(guò)程與方法模型

建立科學(xué)的學(xué)習(xí)方法能夠促使學(xué)習(xí)取得良好的效果,目標(biāo)是讓學(xué)生會(huì)學(xué)知識(shí)。按照工程專業(yè)教育認(rèn)證的理念[10],過(guò)程與方法要使用探究性學(xué)習(xí)方法,強(qiáng)調(diào)在實(shí)踐過(guò)程中學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)方法應(yīng)該針對(duì)不同課程不同內(nèi)容具體設(shè)定,方法應(yīng)伴隨著知識(shí)的學(xué)習(xí)、技能的訓(xùn)練、情感的體驗(yàn)、審美的陶冶等過(guò)程動(dòng)態(tài)變化。過(guò)程與方法模型如圖6所示。

圖6 過(guò)程與方法模型

2.3 學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型

高等教育注重能力培養(yǎng),學(xué)習(xí)者的意識(shí)形態(tài)、學(xué)習(xí)態(tài)度、價(jià)值觀都有很大的個(gè)性差異,學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型主要用來(lái)描述學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的特征指標(biāo),如學(xué)習(xí)興趣偏好、基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能等。學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀以不同的方式影響著整個(gè)智慧學(xué)習(xí)模型的適應(yīng)性,它影響著學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目標(biāo)、任務(wù)、速度、研究導(dǎo)向等方面。學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型通常是軟件工程知識(shí)體系模型的映射結(jié)構(gòu),學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀結(jié)構(gòu)到軟件工程知識(shí)體系模型是一種一對(duì)多的映射關(guān)系,如果能合理地建立這種映射關(guān)系,即可找到學(xué)習(xí)的專業(yè)學(xué)習(xí)方向與創(chuàng)新點(diǎn),進(jìn)而提升學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型如圖7所示。

圖7 學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型

2.4 自適應(yīng)模型

自適應(yīng)模型能夠在軟件工程行業(yè)需求、技術(shù)變更、個(gè)人認(rèn)知等外部環(huán)境因素變化的情況下修正智慧學(xué)習(xí)模型的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)模型、過(guò)程與方法模型,保持模型與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程同步。自適應(yīng)模型需要制定一組教學(xué)策略和規(guī)則,當(dāng)學(xué)習(xí)者的某些外部因素發(fā)生了變化,需要根據(jù)這組規(guī)則適應(yīng)性的調(diào)整學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)方法。自適應(yīng)模型如圖8所示。

圖8 自適應(yīng)模型

3 軟件工程專業(yè)創(chuàng)新性人才智慧學(xué)習(xí)模型構(gòu)建

軟件工程專業(yè)創(chuàng)新性人才智慧學(xué)習(xí)模型構(gòu)建過(guò)程主要分為以下步驟。

(1) 根據(jù)工程專業(yè)教育認(rèn)證的核心理念,經(jīng)過(guò)社會(huì)需求分析、學(xué)情分析等設(shè)計(jì)出軟件工程知識(shí)體系結(jié)構(gòu)模型,該模型要突出人才培養(yǎng)中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)培養(yǎng),也要根據(jù)自適應(yīng)模型的調(diào)整而變化。

(2) 根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征指標(biāo)、學(xué)習(xí)態(tài)度、知識(shí)積累、情感認(rèn)知等情況構(gòu)建學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型,將學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型中的各項(xiàng)指標(biāo)映射到軟件工程知識(shí)體系結(jié)構(gòu)模型中的相應(yīng)指標(biāo),即得出學(xué)習(xí)者的特征對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的支撐情況,這里的映射可以是多對(duì)多的復(fù)雜映射關(guān)系,進(jìn)而得出每個(gè)學(xué)習(xí)者的專業(yè)學(xué)習(xí)創(chuàng)新方向集合,即個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案。該模型要根據(jù)自適應(yīng)模型的調(diào)整而變化。

(3) 過(guò)程與方法模型要求學(xué)習(xí)者根據(jù)個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案進(jìn)行工程實(shí)踐,積累工程經(jīng)驗(yàn),將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成工程應(yīng)用,滿足社會(huì)需求,開(kāi)拓了創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)習(xí)方法要因人而異、因課而異、因知識(shí)點(diǎn)而異、因環(huán)境而異?？傊?學(xué)習(xí)方法應(yīng)該是動(dòng)態(tài)變化的,與教師、學(xué)生、知識(shí)、環(huán)境都有很大的關(guān)系,可以采用項(xiàng)目導(dǎo)向、情景設(shè)計(jì)、學(xué)情分析等設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)方法。該模型要根據(jù)自適應(yīng)模型的調(diào)整而變化。

(4) 自適應(yīng)模型是整個(gè)學(xué)習(xí)模型的核心內(nèi)容,當(dāng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方案選定以后,整個(gè)學(xué)習(xí)模型開(kāi)始運(yùn)行。運(yùn)行一個(gè)階段以后,要對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)估,計(jì)算該階段學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果與學(xué)習(xí)方案要求之間的差值,差值可能是負(fù)值,也可能是正值,根據(jù)差值調(diào)整學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)方案、學(xué)習(xí)方向、創(chuàng)新突破點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法等,即自適應(yīng)模型可以動(dòng)態(tài)調(diào)整其他模型,而且這種調(diào)整是雙向動(dòng)態(tài)的。其中,過(guò)程與方法模型還會(huì)雙向動(dòng)態(tài)地調(diào)整個(gè)性化學(xué)習(xí)方案,這實(shí)質(zhì)是間接地調(diào)整自適應(yīng)模型,自適應(yīng)模型對(duì)學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型的調(diào)整表現(xiàn)為隱式影響或促進(jìn)引導(dǎo)作用。自適應(yīng)模型是整個(gè)學(xué)習(xí)模型的持續(xù)運(yùn)行的源動(dòng)力。整個(gè)軟件工程專業(yè)創(chuàng)新性人才智慧學(xué)習(xí)模型如圖9所示。

圖9 軟件工程專業(yè)創(chuàng)新性人才智慧學(xué)習(xí)模型

4 總結(jié)

本文通過(guò)分析軟件工程專業(yè)社會(huì)需求與當(dāng)前專業(yè)人才培養(yǎng)方案的差距,研究了內(nèi)生式學(xué)習(xí)系統(tǒng)、智能學(xué)習(xí)需求平衡模型、自適應(yīng)學(xué)習(xí)模型等幾種國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)智慧學(xué)習(xí)模型系統(tǒng)。針對(duì)這些模型系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),本文提出了包括軟件工程知識(shí)體系模型、過(guò)程與方法模型、學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型、自適應(yīng)模型等4個(gè)基本要素構(gòu)成的四維一體軟件工程專業(yè)創(chuàng)新性人才智慧學(xué)習(xí)模型,旨在為學(xué)習(xí)者定制個(gè)性化學(xué)習(xí)方案,提高每個(gè)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新意識(shí)。整個(gè)智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)以自適應(yīng)模型為核心,動(dòng)態(tài)調(diào)整軟件工程知識(shí)體系模型、個(gè)性化學(xué)習(xí)方案、學(xué)習(xí)過(guò)程與方法模型,隱式調(diào)整學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀模型,并且這些模型對(duì)于自適應(yīng)模型也起到自適應(yīng)規(guī)則創(chuàng)建及調(diào)整的作用。本學(xué)習(xí)模型對(duì)于應(yīng)用型本科軟件工程專業(yè)教學(xué)設(shè)計(jì)、智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)起著導(dǎo)向作用,設(shè)計(jì)智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)也將是下一步的研究方向,并在模型的實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中對(duì)模型進(jìn)一步的優(yōu)化。