計算機學科競賽和課程設計相融合的學生創新實踐能力培養

邵虹　崔文成

摘要：課程設計能夠培養訓練學生綜合運用知識解決復雜問題的能力，學科競賽可以提升學生運用所學知識解決實際問題的綜合實踐能力。將學科競賽的內容和形式引入到傳統課程設計中，再從課程設計中選擇優秀團隊和作品進行進一步的培養，二者的有機結合，不但可以提高實踐教學效果，激發學生的創新意識，增強創新能力，而且可以為參加科技競賽打下堅實的基礎。

關鍵詞：學科競賽；課程設計；計算機學科；創新實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）12-0043-03

大學生創新實踐能力培養是高校人才培養中的重要工作之一[1]，各高校師資和學生水平不同，培養目標也不完全相同，所采取的方法也各有千秋。西南交通大學曾采取制訂創新人才培養計劃、建設創新人才培養基地、培養造就教學創新團隊等措施[2]；武漢大學提出計算機學科拔尖創新人才小班制培養方法[3]。課程設計能夠培養訓練學生綜合運用知識解決復雜問題的能力，學科競賽可為優秀人才脫穎而出創造條件，沈陽工業大學計算機科學與技術專業采取了二者相結合的方法提高學生創新實踐能力，取得了一定的效果。

一、計算機學科競賽簡介

近年來各個學科都陸續出現了不同類型的學科競賽，和計算機學科相關的競賽分為3類，分別是算法類、軟件應用開發類和硬件開發類。其中算法類競賽的典型代表是ACM國際大學生程序設計競賽，可以提高學生的計算思維能力[4，5]；軟件應用開發類包括中國大學生計算機設計大賽、普通高等學校本科大學生移動應用開發大賽、全國大學生信息安全競賽[6，7]、中國軟件杯大學生軟件設計大賽等；硬件開發類代表是全國大學生電子設計競賽[8，9]。上述競賽由國家教育部門、地方政府和相關公司多方主辦，競賽項目涉及本學科的研究熱點和前沿技術，對提高學生實踐能力并激發創新精神有很大的幫助。但由于多數學生缺少參賽經驗，缺乏自信，導致學生積極性不高，參賽學生人數并不多，失去了提高自身能力的非常好的機會。如何將學科競賽引入到日常教學中，讓更多的學生受益，而不是僅局限于極少一部分學生，培養學生創新實踐能力是值得探索的課題。

二、計算機專業的課程設計現狀

課程設計是實踐教學中的重要組成部分，是對理論教學的一個有益補充，是對學生進行的比較全面、系統的綜合性工程設計訓練，是培養學生實踐動手能力、創新能力和綜合素質的一個主要環節，不同的課程設計有不同的方法，例如中山大學提出計算機信息類綜合實驗課程設計方法[10]，湖南大學提出基于ISP技術的嵌入式系統課程設計實施方法[11]。教育部高等學校計算機科學與技術專業教學指導分委員將計算機科學與技術一級學科本科專業分成四個方向，分別是計算機科學、計算機工程、軟件工程和信息技術，對各個方向分別給出了6個課程設計范例[12]，見表1。

不同學校計算機科學與技術專業特點不一樣，開設的課程設計也不完全相同，我校根據教學目標和學生特點從第2學期至第7學期各有一門作為單獨課程開設的綜合性課程設計，分別是計算機程序設計實踐、計算機組成原理課程設計、操作系統課程設計、數據庫與軟件工程課程設計、算法課程設計及專業課程設計。傳統的課程設計存在題目比較陳舊、學生合作意識差、成績評定主要由教師決定等問題。

三、學科競賽和課程設計融合方法

課程設計是學科競賽的基礎，學生只有掌握了相應課程知識，才能有機會參加學科競賽，競賽能夠使學生進一步鞏固所學知識，具有更多的創新思想。例如數據結構和算法課程設計與ACM國際大學生程序設計競賽相互促進。

下面以我校《數據庫與軟件工程課程設計》為例，說明學科競賽與課程設計相融合提高學生實踐創新能力的實施過程。該課程設計是學習完《數據庫原理》和《軟件工程》課程后實踐性和綜合性比較強的實踐教學環節，要求學生能在3周時間內將理論知識加以綜合運用，開發一個小型信息系統。

1.團隊成員取長補短的優化組隊原則。計算機學科的競賽通常以團隊的方式組織，如果團隊成員能充分發揮各自的優勢，整體的力量將會更加強大。組長要負責總體協調，需要有良好的組織協調能力；技術人員要負責解決關鍵技術問題；文檔編寫人員要具有較好的文字表達能力；答辯人員要具有較好的語言表達能力。這樣的組合方式可以使學生互相學習別人的長處，彌補自己的不足。所以在課程設計中我們也采取這種優化組隊方式，學生根據自身情況自愿組合，教師考查各組學生情況后，再進行適當調整。

2.精選歷屆競賽題目或自選創新題目。題目確定有兩種方式：一是從以往的計算機學科競賽中挑選出符合課程培養目標和學生水平的競賽題目；二是鼓勵學生根據興趣愛好自己確定題目，教師把關確認題目的合理性、實現的可行性和工作量等問題。要求每隊一題，題目不能相同。

3.項目組給出切實可行的設計方案。學生根據所選題目通過網絡和書籍查找相關資料，結合所學理論知識對課題進行仔細分析，同時需要了解軟件用戶實際需求，可以把同學或教師當作用戶，進行需求調研，在此基礎上提出切實可行的實施方案，并進行方案論證，包括需求分析、總體設計、詳細設計、測試方案等幾個方面。

4.組間互評，論證設計方案的合理性與可行性。每個小組以答辯的方式進行方案匯報，教師和其他小組成員一起對方案進行分析、評價和指導。組間的互評目的是調動學生的積極性，讓其有主人的感覺，他們既是參賽者又是評委，這樣大家可以取長補短，意見也更加全面。

5.以團隊為單位的項目研發與測試。即設計方案的具體實施階段，根據設計方案進行編程和系統測試。教師定期為學生提供技術支持，和組內學生一起討論，對學生出現的普遍問題，進行講解，為學生提供解決問題的新思路。

6.以團隊為單位的項目展示與組間評價。學生完成整個項目后，各個小組將撰寫項目報告，提交最終作品并進行答辯，接受包含指導教師在內的驗收教師組和學生組間互評。這個環節主要考查學生對基礎知識的掌握程度、項目研發水平、總結表達等能力，觀察團對成員實踐過程中在設計、編碼、測試等方面的亮點。此過程主要強調以團隊為單位的評價，按照科技競賽比賽規則，通過比較各組作品以及答辯過程評出小組等級。

7.以個人為單位的組內成員互評、自評。每個學生在小組內發揮的作用和大小不同，貢獻也不同，課程設計最后的成績也不同。小組成員要根據每個人的實際情況公正地給出每個成員（包括自己）在小組中的位置，清晰地意識到自己及他人在組中發揮的作用，互相了解優勢和劣勢。

8.選拔優秀學生團隊和作品。評選出優秀作品，在教師指導下進一步進行完善，準備參加計算機學科相關科技競賽。

四、學科競賽和課程設計融合成果

學科競賽和課程設計的融合，可以使雙方都受益，二者的關系如圖1所示。

采取上述方法進行的學生培養，既可以使優秀團隊脫穎而出，為參加上一級比賽做好準備，使其能在激烈的競爭中取得好成績，提高學校參與競賽的人數，提高獲獎數量和等級，也可以使絕大多數普通學生在各個方面得以鍛煉，提升專業能力，如方案設計能力、系統開發能力和集成調試能力等，提升非專業能力，如表達能力、文檔撰寫能力、PPT制作能力和組織能力等，并讓其感覺到只要通過努力并做好充分的準備，競賽的難度是沒有那么大的，提高參賽的積極性和自信心。

中國大學生計算機設計大賽由教育部高等學校計算機類專業教學指導委員會、軟件工程專業教學指導委員會等聯合主辦，包括軟件應用與開發類、軟件服務外包類等小類，我校在2012年只報名參加了一項省賽，2013—2014年，我們將課程設計和中國大學生計算機設計大賽相結合，取得了如下成績，如表2所示。可見學科競賽和課程設計的融合，促進了參賽數量和獲獎等級的提高。

五、結語

計算機學科競賽和課程設計相融合的方法不僅改變了傳統課程設計模式，而且改變了傳統科技競賽校內推薦方法。傳統的推薦模式是學生接到競賽通知后，自行組隊參加比賽，存在的問題是競賽準備時間短、作品不完善，另外沒有經過訓練的學生直接參加競賽，對比賽的規則和要求沒有經驗，獲獎的概率小，獲獎的等級低。通過課程設計系統地創新性培養，提前選拔優秀團隊并進一步重點培養代表學校參加校外競賽，可增強學生的核心競爭力，提高學校的競爭力。在課程設計成績評定時綜合了組間評價、組內成員互評和自評，改變了傳統的以教師為主導的評價方式，提高了學生學習的積極性，同時促進了組內和組間學生的交流合作。

參考文獻：

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