以CCF CSP认证为抓手，积极探索软件基础能力递进式培养体系
原文链接：以CCF CSP认证为抓手，积极探索软件基础能力递进式培养体系
发布单位：学会 发布时间：2017-01-20 16:16
作者：陆建峰 余立功
摘要：为提升计算机专业类学生的软件基础能力，南京理工大学进行了积极的探索，设计了软件能力递进式培养体系，以CCF CSP认证和CCSP竞赛等权威检测手段为抓手，驱动教学改革，改革教学模式，同时也更好地响应了工程教育认证的需求，取得了显著的成绩。
关键字：CSP认证 CCSP竞赛 软件能力培养 教学改革
1. 引言
计算机专业类作为一个实践性很强的专业类，所培养的学生，不仅需要具备扎实的理论基础，还需要具备很强的动手实践能力。我们将熟练掌握程序设计、数据结构以及算法，通过一定范围内自选的通用编程语言，在指定时间空间内，熟练、准确地完成对给定问题的编程和调试的能力定义为软件基础能力。软件基础能力是培养软件系统设计能力、软件架构能力等其它能力的基础，也是计算机类专业学生本科阶段需要重点培养的核心能力之一，更是毕业生走上工作岗位后必须具备的职业能力。
当前，软件基础能力相关课程教学存在着重理论轻实践的问题，程序设计、数据结构、算法等课程的考核形式往往以笔试为主，考试内容通常以基本概念为主，很难考察出学生真正的程序设计能力，即便有部分程序设计题，也因为无法直接进行调试运行，而无法给出客观的评判。这容易使学生对于这些课程的学习进入误区，在学习方法上往往注重记忆概念，轻视上机练习，为了通过考试，通常会在考试前才开始临时抱佛脚，拼命做往年的试卷。这会导致许多学生无法真正掌握课程的知识点，更不用说将理论知识应用于软件的设计和实现。最终的结果是部分高分学生对编程掌握较差，有的甚至不会编程，难以满足用人单位的基本要求。
软件能力的培养，是一个循序渐进的过程。因此，为了提高学生这方面的能力，必须在课程教学以及考核方式上加以改革。我们的思路是，一方面将相关核心的课程通过课程群建设的方式进行有机的整合，明确每门课程的定位以及和前续、后继课程之间的关系；另一方面，改革现有的考核方式，将上机考试作为一项重要指标纳入到相关课程的考核中，从而引导学生重视实践能力的提高，并主动加强这方面的练习。在课程的安排上，确保大一到大三这三年，上机考核不断线。通过上述手段，可以有效地提高学生的动手能力。
2. 软件基础能力递进式培养体系
递进式教学体系
在我们的课程教学改革中，下列课程“程序设计基础”、“面向对象编程技术”、“离散数学”、“数据结构”、“算法设计与分析”、“数据库原理”、“操作系统”、“软件课程设计”构成我们重点建设的课程群，这些课程既相互配合又各有侧重，既能够实现计算机类专业软件基础能力的系统化培养，也能够拓宽到软件系统的设计,形成递进式的培养路径。图1给出了递进式教学体系与软件能力的对应关系。以软件基础能力培养为目标，几乎所有的课程都安排有相应的上机实验学时，有助学生对所学理论知识的进一步理解和运用。软件课程设计则承担着软件系统设计与开发能力的培养任务，在这个环节中，学生需要综合运用到前面课程中所学的知识和具备的相应能力，自主选题，自行设计，并完成从需求分析到总体设计、从算法描述到具体编程、从测试实施到成果演示的完整过程。
图1 递进式教学体系与软件基础能力对应图
第三方测评驱动机制
教学实施过程中，以过程化考核方法和相应的信息化手段为支撑，以第三方测评驱动教学环节中软件基础能力的培养。
在课内考核中，改变考试成绩主要依赖期末笔试的现状，将课程总成绩分解为平时的上机测验和作业、期末的上机测验、期末笔试成绩等几个部分，降低期末笔试成绩所占比例。将过程考核融入到课程的整体教学中，督促学生平时的过程化学习，并使得最终的成绩能综合体现基础理论知识和软件基础能力，彻底改变以前考试成绩仅体现了对基础理论知识的掌握情况。
除了课内考核，引入CCF的CSP认证作为第三方测评手段。中国计算机学会（CCF）的计算机软件能力认证（CSP）一般有5道题目，每道题目满分为100分，难度依次递进。表1给出了CSP分数和软件基础能力的对应关系。该考试从能力架构上正好对应了我们的递进式教学体系，可以反映教学体系的教学效果。采用该测试作为课外考核标准，既具有考核公信力，也符合业界要求，从而可以客观地考核学生的软件基础能力，更好地促进教学目标的达成，同时也使得考核更加符合社会需求。因此，引入第三方测评机制驱动教学，能够更加客观地检测教学效果，驱动教学改革，更加具有生命力。
表1 CSP成绩与软件基础能力的对应关系
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CSP成绩 |
对应能力 |
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400-500分 |
发散性算法编程 |
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300-400分 |
复杂问题分析解决能力 |
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200-300分 |
结构组织能力，模型构建能力 |
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100-200分 |
基础语言能力，简单算法能力 |
分层次创新人才培养
在教学过程中一方面要关注全体学生的培养，另一方面也要关注拔尖人才的培养，做到因材施教。在软件基础能力递进式培养体系中。我们认为绝大部分计算机专业类学生首先应该达到一般性课程体系的要求。而CCF CSP认证的要求并不是对一般性课程要求的拔高，而是针对现阶段学生实践能力缺乏进行的强化考核。因此，我们要求学生能够参与CCF CSP认证，并对他们提出一定的考核要求。
而对于拔尖创新性人才，则需要通过更加有效的方式培养、考核和激励，并做到因材施教。中国计算机学会针对系统设计和实现推出的大学生计算机系统与程序设计竞赛（CCSP竞赛）恰好弥补了CSP对于系统应用能力、软件设计能力和系统设计能力考核的不足，正好对应了教学体系的最高层次。图2描述了创新型人才的分层次培养目标。对于课程考核和各层次比赛中脱颖而出的拔尖人才，组建专门团队，为他们制定专门的培养方案和更加灵活的实施办法，因材施教，使他们具备更高层次的创新能力。采用多种不同的集中训练方式，如引入结对编程、挑战赛、解题报告、模拟赛、专题讨论与讲解等训练方式，针对基础知识、动手能力、团队能力、思维能力等不同能力进行训练，从而起到强化效果。并引导他们参加CCSP竞赛、ACM/ICPC竞赛等高层次竞赛，从而为拔尖人才的脱颖而出创造可能。
图2 对创新人才的分层次培养目标
3. 具体措施保障
工作基础保证
南京理工大学计算机学院拥有“模式识别与智能系统”国家二级重点学科，“计算机科学与技术”和“软件工程”两个江苏省一级重点学科，计算机科学与技术专业是江苏省品牌专业，也是全省仅有的3个通过工程教育认证的计算机科学与技术专业之一；拥有计算机科学与技术实验示范中心（江苏省教学示范中心），拥有南京理工大学IT人才实训中心（江苏省校企合作实践教育中心），建立了江苏首家CCF计算机软件能力认证中心，并于2016年获得CCF最佳合作奖，多次成功举办了CCF计算机软件能力认证，参加认证的人数逐次递增。
学院自2000年开始参与ACM/ICPC（国际大学生程序设计竞赛）以来，为了参加相关的程序设计竞赛（包括CCF CCSP，ACM/ICPC，蓝桥杯全国软件和信息技术大赛等），专门建立了一支集训队，选拔经验丰富的教师担任教练，为参加比赛的学生制定专门的培养方案和灵活的实施办法，持续培养学生的创新能力，使他们具备更高层次的软件能力，建立了一套ICPC教学训练模式，并获得校教学成果二等奖，得到学生、社会和企业的高度认可。
学院成功举办ACM/ICPC亚洲区域赛一次，全国邀请赛一次，蓝桥杯江苏赛区三次，南京理工大学程序设计竞赛若干次。在举办相关比赛和测试方面积累了丰富的经验，已建成面向全院学生开放的软件设计训练平台和在线测试平台。
团队人员保证
学院建立了由从事教学管理、一线教师、实验员以及企业代表等专业人员组成的教学团队（该团队推荐申报工信部研究型教学团队），队伍成员老中青结合，具有丰富的教学经验和完善的保证措施，热心于教学改革工作。通过卓越工程师计划，与多个著名IT企业形成了紧密的合作。教学团队还承担了以软件基础能力为核心的江苏省教改项目。
团队成员经过多年一线教学实践，已在软件基础能力相关课程的教学过程中积累了大量经验，获得了显著的成果。教学研究项目“计算机专业产学研协同创新人才培养模式的研究及实践”曾获得江苏省高等教育教学成果二等奖，“数据结构”课程成为了江苏省精品课程和江苏省全英文授课精品课程。课题组成员编写了《C++程序设计》、《数据结构：C++语言版》等教材，并发表了10余篇相关研究论文。
政策导向保证
学院自上而下，对学生的动手能力培养高度重视，并以CCF CSP为抓手，制定了相关的政策，将CCF CSP成绩作为学生获得保送研究生资格的必要条件。同时，在保研招生和考研招生中将认可CCF CSP认证成绩，同时将对CSP的高分作为研究生奖学金评定的加分条件之一，从而促使学生投入到计算机软件基础能力的真正提高上。在上述诸多环节对CCF CSP的认可在于其公信力以及被社会的广泛认可。
4. 实践效果
竞赛成绩突出
基于我们的培养体系，在人才的软件能力培养上，取得了显著的成绩，尤其是在相关的程序设计竞赛以及CCF CSP认证中。
根据CCF所公布的历次CCF CSP认证成绩中，我校无论是人均分数还是高分人数（300分以上），均位于全国前10名，得到中国计算机学会的高度评价，并于2016年8月应邀作为先进典型介绍经验。
近些年来，先后获得了ACM/ICPC程序设计竞赛亚洲赛区金奖1次，银奖20次、铜奖46次、最佳女队2次，“蓝桥杯”重点大学本科A组特等奖1次，一等奖12次，二等奖59次等成绩。
在CCF主办的2016年全国大学生计算机系统与程序设计竞赛（CCSP），我校获得两项金奖（成绩均在前十，其中一人为季军），三项银奖，两项铜奖，团体总成绩仅次于清华大学，位列全国第二。
毕业生深受欢迎
由于我校培养的学生因其基础扎实，具有较强的动手能力，因此，我校毕业生深受用人单位欢迎，供不应求。
一方面，受到各名校的青睐，每年有多名学生被保送至北京大学、上海交通大学、浙江大学、复旦大学等国内名校，还有多名学生被美国卡内基梅隆大学、澳大利亚国立大学、德国慕尼黑工业大学等国际名校录取，平均有40%的学生继续攻读研究生学位。我校2009级软件工程专业本科毕业生崔嵬，以保研机试第一名的成绩保送北京大学；我校2008级软件工程专业本科毕业生唐震，仅三年就完成了本科的学业，保送中科院软件研究所；我校2009级网络工程专业本科毕业生李翔，在攻博期间获得2016年Di-Tech出行预测算法大赛冠军，2015年阿里移动推荐算法大数据竞赛冠军。
另一方面，在就业市场上，我校的毕业生呈现了“四高”的特色：就业率高、就业层次高、就业薪酬高、就业专业对口程度高。学生就业领域集中在通信、软件、网络等信息技术领域知名公司、国家重点科研院所及大型金融机构的信息技术部门，且大部分学生都在自己专业领域内就业，实现了学业与就业的对接。而分层次培养的拔尖创新人才，也备受业界顶级企业的重视。我校集训队08级毕业生除保研学生外，全部被百度公司高薪录用，集训队13级毕业生除保研学生外全部被华为公司录用，并入选该企业未来领导者计划。
5. 总结
以CSP认证为抓手，构建递进式教学体系建设切实提升了学生的软件基础能力，在南京理工大学取得了丰硕的成果。学校将进一步通过实施多方面政策巩固和推广该项成果，为国家建设培养更多的高层次人才。
* 南京理工大学在2016 CCF全国大学生计算机系统与程序设计竞赛中取得了排名第二的好成绩，CCF特邀请相关负责人撰稿介绍该校的经验。
