摘要：本文首先提出了一種“案例型”計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案，即通過(guò)一個(gè)項(xiàng)目來(lái)統(tǒng)領(lǐng)和組織一門課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生在項(xiàng)目中既掌握技術(shù)技能又掌握工程素養(yǎng)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新。本文還詳細(xì)討論了在“嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程中實(shí)施案例型實(shí)驗(yàn)的具體做法和經(jīng)驗(yàn)得失。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；課程改革；實(shí)驗(yàn)；學(xué)生項(xiàng)目

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913(2008)02-0030-04

1引言

1.1企業(yè)需求與學(xué)生能力的矛盾

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的教育事業(yè)得到了飛速的發(fā)展。據(jù)國(guó)家教育部統(tǒng)計(jì)，截止至2006年，中國(guó)高校的在校生人數(shù)已經(jīng)突破了2300萬(wàn)。2006年一年，中國(guó)高校畢業(yè)生人數(shù)為413萬(wàn)，其中有17萬(wàn)以上為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生。但是我們也不得不承認(rèn)，高校計(jì)算機(jī)畢業(yè)生數(shù)量的增加并沒(méi)有很好的為國(guó)內(nèi)蓬勃發(fā)展的軟件產(chǎn)業(yè)輸送大量的高素質(zhì)人才。很多軟件企業(yè)在招聘的時(shí)候依然在抱怨畢業(yè)生中人才難求。甚至很多企業(yè)都要在畢業(yè)生進(jìn)入實(shí)際工作崗位之前實(shí)行“再教育”，這無(wú)疑又為企業(yè)增加了不必要的開(kāi)支。因此，計(jì)算機(jī)軟件復(fù)合人才的缺乏依然是國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。

在與多家大型軟件公司和跨國(guó)軟件企業(yè)的溝通與交流中，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于大多數(shù)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)技能都基本可以滿足需求，學(xué)生無(wú)法滿足企業(yè)的用人需求的地方往往是兩個(gè)環(huán)節(jié)：軟件工程素養(yǎng)和實(shí)踐創(chuàng)新能力。軟件工程素養(yǎng)的缺乏表現(xiàn)在學(xué)生難以用工程的觀點(diǎn)去參與項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、難以在項(xiàng)目中與合作人有效的溝通和合作、難以對(duì)項(xiàng)目的規(guī)劃、進(jìn)度、分析、設(shè)計(jì)等流程有良好的認(rèn)識(shí)、對(duì)常用的軟件工程管理工具不熟悉等。實(shí)踐創(chuàng)新能力的缺乏表現(xiàn)為學(xué)生難以用創(chuàng)造性思維解決問(wèn)題，難以突破傳統(tǒng)的思維模式尋求創(chuàng)新思路。

針對(duì)問(wèn)題反思計(jì)算機(jī)教學(xué)，我們認(rèn)為解決問(wèn)題可以從專業(yè)技術(shù)課配套的實(shí)驗(yàn)課程入手。通過(guò)全面改革實(shí)驗(yàn)課程的授課思路、內(nèi)容和方式，來(lái)鍛煉學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

1.2目前實(shí)驗(yàn)課程的問(wèn)題

目前高校中的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)普遍為單一的“驗(yàn)證型”實(shí)驗(yàn)。所謂“驗(yàn)證型”實(shí)驗(yàn)即通過(guò)一次實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證一個(gè)某個(gè)教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)或者某個(gè)已知的系統(tǒng)功能的正確性。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的典型設(shè)置是把一個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)分為多個(gè)實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)課有一個(gè)唯一的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)與結(jié)果。

讓我們以某嵌入式系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)方案為例，配套的實(shí)驗(yàn)方案可能會(huì)這樣安排：實(shí)驗(yàn)一：串口讀寫實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)二：LED輸出實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)三、DMA操作……等等。

我們承認(rèn)，“驗(yàn)證型”實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生更好的理解課堂知識(shí)點(diǎn)和掌握必要的技術(shù)技能是有幫助的。但是仔細(xì)推敲不難發(fā)現(xiàn)，“驗(yàn)證型”實(shí)驗(yàn)存在如下幾點(diǎn)“軟肋”：

首先，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)與另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)彼此的耦合性和聯(lián)系性并不是很強(qiáng)，往往它們之間都是孤立的。這就導(dǎo)致一個(gè)比較嚴(yán)重的問(wèn)題，學(xué)生在做完一個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)于具體的知識(shí)點(diǎn)有了一定程度的掌握，但是依然不知道如何去搭建一個(gè)完整可用的嵌入式系統(tǒng)。也就是說(shuō)，孤立的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致“只見(jiàn)樹(shù)木，不見(jiàn)森林”的窘境。

其次，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是一個(gè)既定的事實(shí)。學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟去做，結(jié)果只有唯一的一個(gè)，如果結(jié)果與預(yù)期不一致，就意味著學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程有誤。這種“只許成功不許失敗”的實(shí)驗(yàn)設(shè)置對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)創(chuàng)新能力不但沒(méi)有益處，往往會(huì)扼殺學(xué)生的興趣與主觀能動(dòng)性。由于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是唯一的，沒(méi)有差異性。所以很容易導(dǎo)致學(xué)生互相抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況。

再次，孤立的實(shí)驗(yàn)也很難保證實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性。因此，我們覺(jué)得工程類課程的配套實(shí)驗(yàn)改革勢(shì)在必行。

2基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2.1整體思路

對(duì)于計(jì)算機(jī)類課程的改革探索，我們認(rèn)為需要從如下四個(gè)方面入手：

第一，對(duì)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該由傳統(tǒng)的“單元式”向“項(xiàng)目式”過(guò)渡。即把整個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課程通過(guò)一個(gè)項(xiàng)目來(lái)組織。在一個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生通過(guò)完成一個(gè)項(xiàng)目，來(lái)達(dá)到掌握技術(shù)技能的目的。

第二，對(duì)于實(shí)驗(yàn)類型應(yīng)該由傳統(tǒng)的“驗(yàn)證型”向“創(chuàng)新型”過(guò)渡。在項(xiàng)目的選題和內(nèi)容方面，充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意，通過(guò)自己的創(chuàng)新思維，在項(xiàng)目中解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題。

第三，對(duì)于實(shí)驗(yàn)主體應(yīng)該由傳統(tǒng)的“教師講”向“學(xué)生做”過(guò)渡。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，老師的講解退居次位，主要的時(shí)間留給學(xué)生動(dòng)手做。

第四，對(duì)于實(shí)驗(yàn)?zāi)康膽?yīng)該由傳統(tǒng)的“掌握技術(shù)”向“積累工程經(jīng)驗(yàn)”過(guò)渡。通過(guò)項(xiàng)目組織整個(gè)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，需要在項(xiàng)目的過(guò)程中貫穿軟件工程的思想。例如借助于軟件工程管理工具進(jìn)行進(jìn)度管理、代碼管理、缺陷管理等。讓學(xué)生在項(xiàng)目中不但可以掌握具體工程技術(shù)，還可以積累工程素養(yǎng)。

2.2具體做法

按照上述的思路，整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在一個(gè)學(xué)期內(nèi)完成，分為若干個(gè)階段：

第一階段是前期準(zhǔn)備工作（2~3周）。在這個(gè)階段中，教師會(huì)指導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)意圖、了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、熟悉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其中包括指導(dǎo)學(xué)生閱讀相應(yīng)的設(shè)備規(guī)范、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分組等前期工作。

第二階段是項(xiàng)目策劃與啟動(dòng)階段（2~4周）。在這個(gè)階段中，學(xué)生被分成若干個(gè)小組，每個(gè)小組確定小組成員與角色分工，然后決定每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)案例題目。接下來(lái)，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料要求，完成項(xiàng)目的初步分析、設(shè)計(jì)等相關(guān)計(jì)劃文檔。

第三階段是項(xiàng)目的實(shí)施階段（6~8周）。在這個(gè)階段中，學(xué)生需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料，完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的整個(gè)流程。包括開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建、編碼、測(cè)試、項(xiàng)目管理等。

第四階段是項(xiàng)目的完工階段（2~3周）。在這個(gè)階段中，學(xué)生需要發(fā)布最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，完成項(xiàng)目展示和公開(kāi)答辯。

在項(xiàng)目的每個(gè)階段開(kāi)始，教師都會(huì)根據(jù)每個(gè)階段的不同要求，向?qū)W生介紹本階段需要完成的任務(wù)；在項(xiàng)目每個(gè)階段結(jié)束，教師都會(huì)對(duì)學(xué)生本階段的工作進(jìn)行評(píng)估。只有前一個(gè)階段合格才可以進(jìn)入下一個(gè)階段，如果不合格需要盡一步修訂。最后的課程分?jǐn)?shù)將是每一個(gè)階段評(píng)估結(jié)果的綜合。在階段評(píng)估的時(shí)候不僅要考核嵌入式系統(tǒng)知識(shí)的熟練運(yùn)用，而且要考核軟件工程管理的規(guī)范性。

3在“嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程中的實(shí)踐

3.1實(shí)踐情況

“嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”是同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院“嵌入式軟件開(kāi)發(fā)導(dǎo)論”課程的配套實(shí)驗(yàn)課程。2個(gè)學(xué)分，36個(gè)學(xué)時(shí)，從2004年起對(duì)軟件工程和計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生和研究生開(kāi)放選課。在2004~2005年，我們也采用的是“驗(yàn)證型”實(shí)驗(yàn)。從2006年起，我們?cè)谶@門實(shí)驗(yàn)課中首先進(jìn)行改革，引入了基于案例的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

在一個(gè)學(xué)期中，我們的課時(shí)安排如表1所示。每次上課教師負(fù)責(zé)把需要做的事情做簡(jiǎn)單介紹，主要的時(shí)間交給學(xué)生動(dòng)手做。

同時(shí)，我們拋棄了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，取而代之為項(xiàng)目的各種文檔、會(huì)議記錄以及軟工工具中的數(shù)據(jù)，這樣，不同的小組之間的文檔差異性明顯。不但可以杜絕抄襲，而且文檔的結(jié)果是不唯一的，從成功和失敗兩方面都可以獲取經(jīng)驗(yàn)。

同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的過(guò)程中，我們引導(dǎo)學(xué)生使用多種軟件工程管理工具，讓學(xué)生通過(guò)工具的使用，來(lái)提高自身的軟件工程素養(yǎng)。整個(gè)學(xué)期中用到的軟工工具如表2所示。

3.2經(jīng)驗(yàn)得失

在2006~2007學(xué)年一個(gè)學(xué)期的實(shí)踐當(dāng)中，有經(jīng)驗(yàn)也有不足。引入基于案例的實(shí)驗(yàn)之后，指導(dǎo)老師的工作量更大了，要求也更高了。老師要參與各種評(píng)審：報(bào)題、進(jìn)度、文檔、報(bào)告等等，同時(shí)還要解決各種技術(shù)問(wèn)題，并要組織和管理多個(gè)學(xué)生項(xiàng)目。對(duì)學(xué)生而言，最大的反饋是可以體會(huì)到一個(gè)完整的嵌入式項(xiàng)目流程，并且可以掌握許多業(yè)界廣泛使用的軟件工程管理工具，這對(duì)于他們將來(lái)的實(shí)習(xí)和就業(yè)都大有好處。

實(shí)踐中主要存在的問(wèn)題是一個(gè)項(xiàng)目不太可能百分之百覆蓋課堂教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，因此課程知識(shí)點(diǎn)的覆蓋率比較難以統(tǒng)計(jì)。其次，一周一次課，時(shí)間分散，導(dǎo)致項(xiàng)目連續(xù)性并不好，也造成了難以管理的問(wèn)題。對(duì)于第二點(diǎn)，如果可以把整個(gè)實(shí)驗(yàn)放在暑假實(shí)訓(xùn)學(xué)期中集中完成，可能效果會(huì)有所改觀。

4結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種基于項(xiàng)目的高校計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)課程改革方案，并介紹了我們?cè)谡n程中的一些實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。下一步我們籌劃能夠在總結(jié)目前經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的同時(shí)，進(jìn)一步提煉可以通用的內(nèi)容，把基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)改革思路推廣到更多適用的工科課程中去。為提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力做更大的貢獻(xiàn)。

收稿日期：2007-10

參考文獻(xiàn)

[1] 田金蘭. 國(guó)外大學(xué)計(jì)算機(jī)系“軟件工程”系列課程分析［J］. 計(jì)算機(jī)教育，2004，(5).

[2] 馬燕， 張根耀， 王文發(fā). 軟件工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與實(shí)踐研究[J]. 教育與職業(yè)，2006，(36).

[3] 周蘇， 王文. 軟件工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2006，(10).

[4] 鄭宏，吳沛. 創(chuàng)新人才培養(yǎng)與大學(xué)教學(xué)模式改革[J]. 大學(xué)教育科學(xué)，2004，(3):34-37.

[5] 張日欣. 啟發(fā)式、自主式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式探究[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005，(12).

[6] 葉佩青. 綜合性實(shí)踐課程教學(xué)改革探索[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005，22(2):22-24.