姜 瑛，丁家滿

（昆明理工大學(xué) 信息工程與自動化學(xué)院，云南 昆明 650500）

基于軟件復(fù)用的計(jì)算機(jī)類專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐與分析

姜 瑛，丁家滿

（昆明理工大學(xué) 信息工程與自動化學(xué)院，云南 昆明 650500）

針對計(jì)算機(jī)類專業(yè)本科教學(xué)中綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果不理想的普遍問題，分析學(xué)生難以應(yīng)用已學(xué)知識完成項(xiàng)目實(shí)踐的原因，闡述軟件復(fù)用驅(qū)動的課程設(shè)計(jì)教學(xué)方式在計(jì)算機(jī)類專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)中的實(shí)踐，分析存在的問題并提出相關(guān)改進(jìn)措施。

計(jì)算機(jī)類專業(yè)；綜合課程設(shè)計(jì)；軟件復(fù)用；實(shí)踐

0 引 言

當(dāng)前，社會發(fā)展急需計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才，對此類人才實(shí)踐能力的要求不斷提高。在計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)的目標(biāo)中，除了使學(xué)生能夠掌握相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識外，還要著重培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，綜合課程設(shè)計(jì)的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力和實(shí)際動手能力，即完成多門專業(yè)課程的學(xué)習(xí)后，以小項(xiàng)目的形式開展實(shí)踐教學(xué)。

綜合性、系統(tǒng)性、創(chuàng)新性是綜合課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，目的是針對特定的需求，讓學(xué)生能夠綜合應(yīng)用硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、通信等方面的專業(yè)知識，提出相應(yīng)的解決方案，并進(jìn)行工程化和規(guī)范化的實(shí)施。通過綜合課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠進(jìn)一步領(lǐng)會和鞏固已修專業(yè)核心課程的知識，并提高其綜合應(yīng)用能力、動手實(shí)踐能力、自主創(chuàng)新能力及協(xié)作能力，為大四畢業(yè)設(shè)計(jì)及以后的工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。

文獻(xiàn)[1]提出基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合課程設(shè)計(jì)新型探究型學(xué)習(xí)環(huán)境，以及以學(xué)生探究學(xué)習(xí)為主和教師引導(dǎo)為輔的新型教學(xué)活動；文獻(xiàn)[2]設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺，并構(gòu)建了一套符合計(jì)算機(jī)綜合課程設(shè)計(jì)的運(yùn)行管理機(jī)制。此外，還出現(xiàn)了基于CDIO的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐[3]、基于課程群的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程設(shè)計(jì)探索與實(shí)踐[4]、基于集中形式的課程設(shè)計(jì)[5]等探索。

1 軟件復(fù)用驅(qū)動的課程設(shè)計(jì)教學(xué)方式

筆者在連續(xù)幾屆的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的數(shù)據(jù)庫、軟件工程課程設(shè)計(jì)的基本理論知識，大部分學(xué)生雖然能夠掌握，卻未能很好地進(jìn)行綜合課程實(shí)踐。體現(xiàn)出來的問題主要包括：①在實(shí)踐環(huán)節(jié)動手能力偏低，面對實(shí)踐要求不知道該如何入手；②無法較好地將理論聯(lián)系實(shí)際。針對以上問題，可以采用復(fù)用驅(qū)動的軟件工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)方式[6]。

軟件復(fù)用是在軟件開發(fā)中避免重復(fù)勞動的解決方案，其出發(fā)點(diǎn)是應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)不再采用一切“從零開始”的模式，而是以已有的工作為基礎(chǔ)，充分利用過去應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中積累的知識和經(jīng)驗(yàn)，如需求分析結(jié)果、設(shè)計(jì)方案、源代碼、測試計(jì)劃及測試案例等，從而將開發(fā)的重點(diǎn)集中于應(yīng)用的特有構(gòu)成成分[7]?；谲浖?fù)用的思想，筆者設(shè)置了軟件工程課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐原則，包括明確復(fù)用思想、鼓勵(lì)成果共享、增加討論交流，希望通過復(fù)用驅(qū)動的實(shí)踐，讓學(xué)生學(xué)會基于復(fù)用的軟件共享和協(xié)同開發(fā)。筆者通過相應(yīng)的教學(xué)輔助手段，在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的數(shù)據(jù)庫、軟件工程課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行了實(shí)踐，并取得了一定效果[6]。

2 基于軟件復(fù)用的物聯(lián)網(wǎng)綜合課程設(shè)計(jì)課程實(shí)踐

2.1 實(shí)踐方式

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)綜合課程設(shè)計(jì)課程的整個(gè)過程以學(xué)生為主、教師為輔，實(shí)踐過程如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)綜合課程設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐過程

實(shí)踐過程主要包括6個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）理解軟件復(fù)用。學(xué)生在軟件工程課程的理論教學(xué)中學(xué)習(xí)軟件復(fù)用的思想及途徑。在綜合課程設(shè)計(jì)的第1節(jié)課上，教師說明課程設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)，并介紹系統(tǒng)需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及測試各階段可能產(chǎn)生的軟件復(fù)用成果及復(fù)用方式，引導(dǎo)學(xué)生理解分析和設(shè)計(jì)模型的重要性，特別強(qiáng)調(diào)編碼應(yīng)從原有的照搬代碼轉(zhuǎn)變?yōu)槔斫獯a、改進(jìn)代碼、新建代碼。

（2）分組選題。以往的綜合課程設(shè)計(jì)通常設(shè)定2～3人組成項(xiàng)目組完成相應(yīng)的項(xiàng)目，帶來的問題是動手能力差的學(xué)生在畏難情緒的驅(qū)使下選擇加入項(xiàng)目組，而部分學(xué)生在團(tuán)隊(duì)開發(fā)中又不愿意參與協(xié)作，導(dǎo)致動手能力和協(xié)同能力沒有得到有效的鍛煉。因此，本次綜合課程設(shè)計(jì)建議學(xué)生自由分組，大于2人的小組將在選題后對每個(gè)成員的工作量進(jìn)行考核。為了讓每個(gè)學(xué)生都能在綜合課程設(shè)計(jì)中得到鍛煉和提高，教師在選題和實(shí)現(xiàn)方式上未做限制，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的特長選擇熟練的開發(fā)平臺和感興趣的內(nèi)容。此外，建議在選題時(shí)就考慮軟件復(fù)用，但不能侵犯知識產(chǎn)權(quán)。提示學(xué)生有3種軟件復(fù)用的途徑：開源平臺（如http://www.oschina.net/）、自己已有的項(xiàng)目、其他同學(xué)的項(xiàng)目，其中最后一類復(fù)用需征得其他同學(xué)許可。

（3）項(xiàng)目開發(fā)。學(xué)生可選擇一種開發(fā)模型，如快速原型模型或敏捷模型完成項(xiàng)目開發(fā)。

（4）文檔撰寫。文檔是系統(tǒng)工程實(shí)踐中的重要內(nèi)容[8]，但學(xué)生通常更關(guān)注可運(yùn)行的系統(tǒng)。為了讓學(xué)生進(jìn)一步體會實(shí)踐的工程化和規(guī)范化，課程增加了文檔撰寫的訓(xùn)練。通過在綜合課程設(shè)計(jì)中的示例講解，讓學(xué)生理解需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測試各階段文檔撰寫的規(guī)范和要求，并將文檔質(zhì)量作為綜合課程設(shè)計(jì)成績評價(jià)的內(nèi)容之一。

（5）過程管理。在60學(xué)時(shí)的綜合課程設(shè)計(jì)中，教師繼續(xù)在需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測試等階段結(jié)束時(shí)進(jìn)行項(xiàng)目組的檢查和匯報(bào)，項(xiàng)目組需要說明可供復(fù)用的成果及復(fù)用其他成果的效果，實(shí)現(xiàn)了“班級項(xiàng)目管理”，即任課教師作為班級中各項(xiàng)目組的負(fù)責(zé)人參與到項(xiàng)目的管理過程中，確保項(xiàng)目組成員各司其職、項(xiàng)目順利進(jìn)行。此外，針對階段檢查中發(fā)現(xiàn)的問題，增加了開發(fā)過程中的問題跟蹤及解決環(huán)節(jié)，以此訓(xùn)練學(xué)生解決問題及協(xié)作交流的實(shí)踐能力。課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)由各項(xiàng)目組演示系統(tǒng)，總結(jié)、交流開發(fā)中存在的問題及相關(guān)收獲。通過以上措施，帶動項(xiàng)目組內(nèi)和項(xiàng)目組間的討論交流，并通過交流加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作能力。

（6）分級評價(jià)。為了開展有針對性的教學(xué)，避免學(xué)生的學(xué)習(xí)效果出現(xiàn)兩極分化，使得每個(gè)學(xué)生都能投入到綜合課程設(shè)計(jì)中并有所收獲，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，筆者制定了復(fù)用分級評價(jià)的原則。即以軟件復(fù)用為基礎(chǔ)，按照完全復(fù)用、修改后復(fù)用、復(fù)用后創(chuàng)新、完全創(chuàng)新4個(gè)層次對學(xué)生的項(xiàng)目完成情況進(jìn)行評價(jià)，對應(yīng)及格、中、良、優(yōu)4類成績，評價(jià)中包括成果的復(fù)用次數(shù)、可復(fù)用程度、創(chuàng)新性、項(xiàng)目的完成時(shí)間和質(zhì)量等因素。

2.2 實(shí)踐結(jié)果

在3周的時(shí)間里，共22名學(xué)生采用2.1中的實(shí)踐方式進(jìn)行了物聯(lián)網(wǎng)綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)踐。學(xué)生綜合應(yīng)用以往所學(xué)的專業(yè)知識完成了一個(gè)項(xiàng)目的需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與測試，共分為20個(gè)單人組和1個(gè)2人組，21個(gè)項(xiàng)目組或多或少都進(jìn)行了軟件復(fù)用。由于目前智能終端比較流行，全班約有50%的學(xué)生選擇了Android開發(fā)項(xiàng)目。下面從復(fù)用來源、復(fù)用對象、復(fù)用方式、項(xiàng)目結(jié)果等4個(gè)方面對本次綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行說明。2.2.1復(fù)用來源

各小組選擇復(fù)用對象的來源主要是開源網(wǎng)站和自己以前做過的項(xiàng)目，有1個(gè)小組的項(xiàng)目中還同時(shí)涉及了兩種以上復(fù)用來源，具體情況見表1。2.2.2復(fù)用對象

表1 復(fù)用來源

在復(fù)用時(shí)大多數(shù)項(xiàng)目組進(jìn)行了代碼復(fù)用，僅有1個(gè)小組實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)復(fù)用，對已有的類圖和順序圖進(jìn)行了復(fù)用，情況見表2。2.2.3復(fù)用方式

表2 復(fù)用對象

從是否修改復(fù)用對象來看，21個(gè)項(xiàng)目組采用的各類復(fù)用方式可以總結(jié)為3種，即完全復(fù)用、修改后復(fù)用、復(fù)用后創(chuàng)新，具體情況見表3。

表3 復(fù)用方式

本次課程設(shè)計(jì)選題上有一定共性，例如有7個(gè)小組選擇了APP游戲（拼圖、坦克大戰(zhàn)、俄羅斯方塊、出氣筒）或桌面游戲（2048、連連看、黑白棋），有4個(gè)小組選擇了信息管理類項(xiàng)目（圖書管理、學(xué)生信息管理、商品庫存管理、醫(yī)院預(yù)約掛號信息管理）。在各組匯報(bào)需求后，教師明確提出鼓勵(lì)組間復(fù)用，但學(xué)生沒有深入分析各類項(xiàng)目需求的共性，本次綜合課程設(shè)計(jì)中沒有實(shí)現(xiàn)小組間復(fù)用。

2.2.4項(xiàng)目結(jié)果

在最后的項(xiàng)目匯報(bào)中，有12個(gè)小組的系統(tǒng)可以正常運(yùn)行；6個(gè)小組的系統(tǒng)可以運(yùn)行，但存在較明顯的錯(cuò)誤；3個(gè)小組的系統(tǒng)沒有完全實(shí)現(xiàn)，不能進(jìn)行演示。

通過與系統(tǒng)沒有完全實(shí)現(xiàn)的3個(gè)小組進(jìn)行交流，主要原因是學(xué)生的前期基礎(chǔ)較差，在理解代碼后，對程序調(diào)試中遇到的問題需要花大量時(shí)間去解決，導(dǎo)致只實(shí)現(xiàn)了部分功能，不能進(jìn)行完整系統(tǒng)的演示。

3 基于軟件復(fù)用的計(jì)算機(jī)類專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐分析

目前，昆明理工大學(xué)已將軟件復(fù)用思想應(yīng)用在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的數(shù)據(jù)庫、軟件工程課程設(shè)計(jì)及物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)綜合課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐中。結(jié)果表明，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性有所提高，動手和實(shí)踐能力得到了一定鍛煉，特別是對動手能力差的學(xué)生，基于軟件復(fù)用的方法可以從一定程度上幫助其克服畏難情緒。

通過分析計(jì)算機(jī)類專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)踐中的復(fù)用，筆者發(fā)現(xiàn)大多數(shù)小組進(jìn)行的軟件復(fù)用包括：修改復(fù)用代碼中的錯(cuò)誤使其可以運(yùn)行、修改復(fù)用對象的界面、增加或刪除復(fù)用對象的功能等。學(xué)生大多傾向在復(fù)用對象的基礎(chǔ)上增加一些界面和功能方面的個(gè)性化的內(nèi)容，但整個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)和主要內(nèi)容仍然受限于復(fù)用對象，未能體現(xiàn)學(xué)生自己的想法，缺少創(chuàng)新性和創(chuàng)造性。因此，學(xué)生的實(shí)際動手能力雖然得到了鍛煉，但其獨(dú)立分析問題和解決問題的能力并沒有太大提高。此外，大多數(shù)小組主要是復(fù)用代碼，沒有實(shí)現(xiàn)分析模型和設(shè)計(jì)模型的復(fù)用，后期又出現(xiàn)了基于代碼建立或修改分析模型和設(shè)計(jì)模型的情況，未能較好地理解需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)各階段的目標(biāo)和要求。

為了進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，使其掌握思考問題、解決問題的方法，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，筆者考慮從以下幾個(gè)方面改進(jìn)綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)：①進(jìn)一步細(xì)化并改進(jìn)現(xiàn)有成績評價(jià)方式，調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性；②進(jìn)一步完善綜合課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐平臺，通過實(shí)踐在需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測試等各階段的成果管理、項(xiàng)目進(jìn)度管理和數(shù)據(jù)管理等功能，為教學(xué)提供資源共享和復(fù)用支持；③了解每個(gè)學(xué)生的實(shí)際情況，從選題階段開始進(jìn)行有針對性地引導(dǎo)，讓動手能力差的學(xué)生克服畏難情緒，通過軟件復(fù)用鍛煉其理解系統(tǒng)和修改系統(tǒng)的能力；④鼓勵(lì)有想法的學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，提升其分析問題和解決問題的能力，努力達(dá)到讓所有學(xué)生的實(shí)踐能力都得到提升的預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié) 語

實(shí)踐表明，基于軟件復(fù)用的計(jì)算機(jī)類專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)方式在一定程度上改進(jìn)了教學(xué)效果，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和動手實(shí)踐能力，但仍然存在一些問題。筆者將繼續(xù)改進(jìn)成績評價(jià)方式、完善教學(xué)實(shí)踐平臺，以學(xué)生為中心，通過綜合課程設(shè)計(jì)鍛煉學(xué)生理解問題、分析問題和解決問題的能力，鼓勵(lì)并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

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（編輯： 史志偉 ）

1672-5913(2017)02-0054-04

G642

昆明理工大學(xué)教育教學(xué)改革與研究課題（NO. YB201419）。

姜瑛，女，教授，研究方向?yàn)檐浖|(zhì)量保證與測試、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、軟件工程，jy_910@163.com。