徐 慧， 顧 頎，周建美

（南通大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226019）

1 背 景

我國有300 多所高校開設(shè)軟件工程專業(yè)，每年培養(yǎng)30余萬畢業(yè)生[1]，2017年軟件人才職位需求居職業(yè)招聘崗位之首，但從就業(yè)結(jié)果來看，畢業(yè)生就業(yè)能力與企業(yè)需求之間，存在較大差距。如何才能解決人才需求的難題，培養(yǎng)出具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的軟件工程人才呢？參加工程教育認(rèn)證被認(rèn)為是一個很好的途徑。

《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2016 版）》[2]對學(xué)生畢業(yè)要求的12條中，與專業(yè)課程教學(xué)直接關(guān)聯(lián)的有以下5點(diǎn)。

（1）工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題。

（2）問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、研究、分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。

（3）設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計(jì)解決復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。

（4）研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法研究復(fù)雜工程問題，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

（5）使用現(xiàn)代工具：能夠針對復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。

上述5點(diǎn)，明確表明除系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)外，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)起到至關(guān)重要的作用。標(biāo)準(zhǔn)對計(jì)算機(jī)類專業(yè)的補(bǔ)充規(guī)定中對實(shí)踐教學(xué)進(jìn)一步細(xì)化，指出實(shí)踐教學(xué)體系要包括“實(shí)驗(yàn)課程、課程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場實(shí)習(xí)”，還要開展“科技創(chuàng)新、社會實(shí)踐等多種形式的實(shí)踐活動”，由此可見，認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)將培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力放在十分重要的地位。

2 問題分析

2.1 概 述

智慧來源于知識，但知識不會自然而然地達(dá)成智慧，需要通過實(shí)踐活動對知識“內(nèi)化”和“活化”，起關(guān)鍵作用的是人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[3]。課程設(shè)計(jì)是與課程教學(xué)緊密相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是學(xué)生獲得專業(yè)實(shí)踐技能的重要一步。

課程設(shè)計(jì)，是課程的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，會用到課程的許多知識點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生從全局的觀點(diǎn)認(rèn)識課程的精髓和本質(zhì)，指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的知識綜合應(yīng)用于軟件開發(fā)過程中。課程設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：

（1）綜合性。項(xiàng)目設(shè)計(jì)需要綜合整個課程知識，甚至多個學(xué)科，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力。

（2）開放性。學(xué)生圍繞問題進(jìn)行探索，學(xué)習(xí)形式不再局限于課堂與教師的指導(dǎo)。

（3）自主性。時間較長，學(xué)生自由、自主地分組學(xué)習(xí)，根據(jù)自己的理解發(fā)揮想象力，從而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造能力的發(fā)展。

2.2 現(xiàn)狀與問題

2.2.1 現(xiàn) 狀

課程設(shè)計(jì)一般安排在課程結(jié)束后的學(xué)期末，時長1周或2周。實(shí)施過程見圖1。

圖1 課程設(shè)計(jì)過程

教師發(fā)布課程設(shè)計(jì)任務(wù)，說明課程設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行必要的考勤與巡視，對學(xué)生問題進(jìn)行必要的解答，對課設(shè)成果進(jìn)行檢查，系統(tǒng)演示與問答，審閱課設(shè)報(bào)告；根據(jù)出勤情況、系統(tǒng)驗(yàn)收情況及報(bào)告，給出成績。

學(xué)生選擇課設(shè)任務(wù)，查閱資料，分析、設(shè)計(jì)、編碼、實(shí)現(xiàn)；課設(shè)中，出現(xiàn)問題，可能會求助于指導(dǎo)教師；系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，接受指導(dǎo)教師的檢查與現(xiàn)場問答；根據(jù)要求，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

2.2.2 問題剖析

課程設(shè)計(jì)中存在的異常現(xiàn)象有：

（1）方案少[4]。一個題目，少則十幾人，多則幾十人做，導(dǎo)致學(xué)生偷懶、抄襲。

（2）進(jìn)度異常。課程設(shè)計(jì)，是一個包括需求分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試與測試、撰寫報(bào)告等環(huán)節(jié)的循序漸進(jìn)的過程。有些學(xué)生在驗(yàn)收那天突然完成整個設(shè)計(jì)，但對過程中涉及的問題，一問三不知，只會運(yùn)行程序[5]。

（3）報(bào)告質(zhì)量差[4]。部分學(xué)生的設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容只是源程序和運(yùn)行截圖，且版面質(zhì)量差、作圖不規(guī)范。

（4）放羊式指導(dǎo)。整個過程幾乎沒有監(jiān)控管理工作，也鮮有指導(dǎo)工作，放任學(xué)生自行完成。

課程設(shè)計(jì)達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，引起教師的深思，因此各種方法被提出，以改進(jìn)課設(shè)，如項(xiàng)目驅(qū)動的課程設(shè)計(jì)[6]、啟發(fā)式教學(xué)的課程設(shè)計(jì)[7]、串聯(lián)式課程設(shè)計(jì)[8]等。事實(shí)表明，這些理念與方法還不足以解決問題。

課設(shè)效果差的主要原因有：

（1）不夠重視。課程設(shè)計(jì)一般為考查課，不需要考試，能力差的學(xué)生怕吃苦，經(jīng)常拷貝應(yīng)付。教師給予實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的通過率較高，部分學(xué)生存在僥幸心理，不認(rèn)真對待課設(shè)。

（2）過程監(jiān)督不力。課設(shè)一般安排在課程結(jié)束后或?qū)W期末。此時，教師的業(yè)務(wù)工作較多，無暇顧及。部分教師認(rèn)為，課程設(shè)計(jì)不同于上課，應(yīng)該由學(xué)生自主完成，無須多管。

3 強(qiáng)化過程控制，服務(wù)認(rèn)證的課程設(shè)計(jì)實(shí)施要點(diǎn)

3.1 開工講解

課設(shè)第一天，教師通常會進(jìn)行開工講解，如講什么內(nèi)容以及講解的效果，對學(xué)生課設(shè)有很大的影響。講解除任務(wù)布置外，建議講清以下內(nèi)容。

1）目的與要求。

目的與要求通常寫在課程設(shè)計(jì)大綱及實(shí)施計(jì)劃書中，必須向?qū)W生闡述與說明，使學(xué)生明白課程設(shè)計(jì)的目的是什么，最低要求是什么，做成什么樣是好的課程設(shè)計(jì)。

2）課程設(shè)計(jì)任務(wù)。

教師因?qū)W生能力的差異性，教師給出難易程度不一的任務(wù)，供學(xué)生自主選擇，是被普遍采納的方法。教師任務(wù)講解不能講得太簡單，示范性、啟迪性地剖析與講解任務(wù)，分析設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提示任務(wù)所需的知識，幫助學(xué)生判斷任務(wù)的難易程度及正確選擇任務(wù)。

3）設(shè)計(jì)內(nèi)容。

實(shí)踐應(yīng)用研究集中在基礎(chǔ)教育階段，高等教育階段研究較少 從時區(qū)軸線圖可以看出，高中物理、小學(xué)數(shù)學(xué)、高中數(shù)學(xué)等學(xué)科關(guān)于深度學(xué)習(xí)的思維能力研究較多，并從2012年延續(xù)至近期。在深度參與聚類內(nèi)容下，有關(guān)高職學(xué)生學(xué)習(xí)方式的研究在2017年才略有。

該部分要講清楚整個課設(shè)的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生遵循系統(tǒng)開發(fā)的方法進(jìn)行課設(shè)工作，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計(jì)，需設(shè)計(jì)的內(nèi)容有：

（1）問題分析和任務(wù)定義：充分分析和理解問題，明確問題要做什么？限制條件是什么？

（2）邏輯設(shè)計(jì)：根據(jù)問題描述中涉及的操作對象定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型，按照以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為中心的原則劃分模塊，畫出模塊之間的調(diào)用關(guān)系圖。

（3）詳細(xì)設(shè)計(jì)：定義相應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)，寫出主要算法的偽代碼，并對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基本操作作出進(jìn)一步求精。

（4）程序編碼：把詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)一步求精為程序設(shè)計(jì)語言程序。

（5）程序調(diào)試與測試：以增量的方式自底向上劃分模塊。調(diào)試正確后，認(rèn)真整理源程序及其注釋，形成格式和風(fēng)格良好的源程序清單和結(jié)果。

（6）結(jié)果分析：分析邏輯正確性，分析算法的時間、空間復(fù)雜性。

（7）編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

4）進(jìn)度安排。

進(jìn)度安排是設(shè)計(jì)任務(wù)時間上的執(zhí)行序列。明確的進(jìn)度安排，不僅進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了課設(shè)工作內(nèi)容，也給學(xué)生每天的工作確立了目標(biāo)。說明要凸顯設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生以正確的步驟進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。例如1周的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)，任務(wù)進(jìn)度表見表1。

5）報(bào)告要求。

具有撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告或技術(shù)總結(jié)報(bào)告的能力，不僅是專業(yè)認(rèn)證中明確提出的要求，也是學(xué)生必須具備的基本能力。要提高學(xué)生課設(shè)報(bào)告的質(zhì)量，必須明確并仔細(xì)講解報(bào)告要求，報(bào)告要求見表2。

6）成績評定方法。

人的向好性，決定絕大多數(shù)學(xué)生會向好成績努力。課設(shè)開始，有必要講清成績的評定標(biāo)準(zhǔn)。

（1）及格：原創(chuàng)性少，系統(tǒng)邏輯正確，進(jìn)度推進(jìn)正常，報(bào)告合格。

表1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)進(jìn)度表

表2 報(bào)告內(nèi)容及示例

（2）優(yōu)秀：有創(chuàng)新，系統(tǒng)質(zhì)量好，進(jìn)度推進(jìn)正常，報(bào)告優(yōu)秀。

（3）不及格、中、良，在這兩者之間。

3.2 過程監(jiān)控

課設(shè)的主體是學(xué)生，但課設(shè)達(dá)不到教學(xué)目的，其責(zé)任主體則是教師。加強(qiáng)過程管理和過程監(jiān)控，可以解決現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)中的許多問題，也可以按專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求的工程知識、問題分析、研究、設(shè)計(jì)與解決方案及工具使用等方面考量學(xué)生。

1）檢查內(nèi)容。

系統(tǒng)開發(fā)需經(jīng)過分析、設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試測試等過程，基于進(jìn)度計(jì)劃（見表1），進(jìn)行階段性成果檢查，引導(dǎo)學(xué)生按部就班地以規(guī)范的步驟進(jìn)行，體會系統(tǒng)開發(fā)的流程。教師每天進(jìn)行階段性成果檢查，最后進(jìn)行匯總，掌握每個學(xué)生課程設(shè)計(jì)的進(jìn)度。

2）匯總表。

一周課程設(shè)計(jì)的匯總表見表3。任務(wù)、完成1、完成2、完成3依次在課設(shè)的第2、3、4天前提交。教師在線布置任務(wù)作業(yè)，學(xué)生在線提交，教師每天早晨匯總后，到機(jī)房檢查、回饋和指導(dǎo)。

表3 進(jìn)度檢查表

每日的填寫是每天工作的小結(jié)，促進(jìn)學(xué)生主觀上盡力多做。

3）檢查對認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中要求的覆蓋。

階段性的檢查，促使學(xué)生用已學(xué)的知識分析、設(shè)計(jì)求解課設(shè)任務(wù)，不偷工減料。

通過加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)的過程監(jiān)督，可以保障課程設(shè)計(jì)覆蓋“工程教育認(rèn)證12條基本要求”中的5條，即工程知識、問題分析、研究、設(shè)計(jì)與解決方案和使用現(xiàn)代工具。

（1）課設(shè)中，要求將相關(guān)的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識，用于問題建模、表達(dá)、算法設(shè)計(jì)；

（2）程序設(shè)計(jì)中，完全原創(chuàng)很少，查閱文獻(xiàn)必不可少，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)與已有的知識，設(shè)計(jì)方案；

（3）為驗(yàn)證程序的邏輯正確和性能分析，需建立測試模型，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確性、復(fù)雜性分析；

（4）課設(shè)中，用到多種工具，用編程及調(diào)試工具創(chuàng)建系統(tǒng)，用文字編輯、排版及用圖工具撰寫報(bào)告。

3.3 系統(tǒng)驗(yàn)收

有了階段性檢查，系統(tǒng)驗(yàn)收工作中的問題可以減少許多，重點(diǎn)是通過系統(tǒng)演示，查看系統(tǒng)的性能、了解學(xué)生的創(chuàng)新性工作。

3.4 成績評定

成績評定中，除了考慮任務(wù)難度與工作量、系統(tǒng)性能、學(xué)生的創(chuàng)新性工作與報(bào)告質(zhì)量外，建議學(xué)生給出“自評分”。絕大多數(shù)學(xué)生對照成績標(biāo)準(zhǔn)，能根據(jù)自己的工作給出一個較“客觀”的分?jǐn)?shù)。一方面讓學(xué)生知道，成績不是教師給的，是自己做出來的；另一方面，教師通過自評分，斷定該學(xué)生工作內(nèi)容、態(tài)度與報(bào)告水準(zhǔn)。

4 結(jié) 語

工程教育認(rèn)證明確指出，課程設(shè)計(jì)是學(xué)生獲得實(shí)踐技能的途徑之一，可以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、講述交流能力、規(guī)范文檔的撰寫能力，提高學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。課程設(shè)計(jì)覆蓋了工程標(biāo)準(zhǔn)中5項(xiàng)學(xué)生畢業(yè)要求，只有切實(shí)做好了，才能取得實(shí)效。

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