面向軟件類課程專業認證的課程設計實效促進研究

徐 慧， 顧 頎，周建美

（南通大學 計算機科學與技術學院，江蘇 南通 226019）

1 背 景

我國有300 多所高校開設軟件工程專業，每年培養30余萬畢業生[1]，2017年軟件人才職位需求居職業招聘崗位之首，但從就業結果來看，畢業生就業能力與企業需求之間，存在較大差距。如何才能解決人才需求的難題，培養出具有較強實踐能力的軟件工程人才呢？參加工程教育認證被認為是一個很好的途徑。

《工程教育認證標準（2016 版）》[2]對學生畢業要求的12條中，與專業課程教學直接關聯的有以下5點。

（1）工程知識：能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識用于解決復雜工程問題。

（2）問題分析：能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達、研究、分析復雜工程問題，以獲得有效結論。

（3）設計/開發解決方案：能夠設計解決復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的系統、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設計環節中體現創新意識。

（4）研究：能夠基于科學原理并采用科學方法研究復雜工程問題，包括設計實驗、分析與解釋數據，并通過信息綜合得到合理有效的結論。

（5）使用現代工具：能夠針對復雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。

上述5點，明確表明除系統的理論學習外，實踐教學環節起到至關重要的作用。標準對計算機類專業的補充規定中對實踐教學進一步細化，指出實踐教學體系要包括“實驗課程、課程設計、現場實習”，還要開展“科技創新、社會實踐等多種形式的實踐活動”，由此可見，認證標準將培養學生的工程實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成智慧，需要通過實踐活動對知識“內化”和“活化”，起關鍵作用的是人的實踐經驗[3]。課程設計是與課程教學緊密相關的實踐環節，是學生獲得專業實踐技能的重要一步。

課程設計，是課程的綜合性實踐教學環節，會用到課程的許多知識點，引導學生從全局的觀點認識課程的精髓和本質，指導學生將所學的知識綜合應用于軟件開發過程中。課程設計具有以下特點：

（1）綜合性。項目設計需要綜合整個課程知識，甚至多個學科，可以培養學生綜合運用知識的能力。

（2）開放性。學生圍繞問題進行探索，學習形式不再局限于課堂與教師的指導。

（3）自主性。時間較長，學生自由、自主地分組學習，根據自己的理解發揮想象力，從而促進學生創造能力的發展。

2.2 現狀與問題

2.2.1 現 狀

課程設計一般安排在課程結束后的學期末，時長1周或2周。實施過程見圖1。

圖1 課程設計過程

教師發布課程設計任務，說明課程設計要求，進行必要的考勤與巡視，對學生問題進行必要的解答，對課設成果進行檢查，系統演示與問答，審閱課設報告；根據出勤情況、系統驗收情況及報告，給出成績。

學生選擇課設任務，查閱資料，分析、設計、編碼、實現；課設中，出現問題，可能會求助于指導教師；系統設計完成后，接受指導教師的檢查與現場問答；根據要求，撰寫課程設計報告。

2.2.2 問題剖析

課程設計中存在的異常現象有：

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

（2）進度異常。課程設計，是一個包括需求分析、數據結構設計、算法設計、編碼、調試與測試、撰寫報告等環節的循序漸進的過程。有些學生在驗收那天突然完成整個設計，但對過程中涉及的問題，一問三不知，只會運行程序[5]。

（3）報告質量差[4]。部分學生的設計報告內容只是源程序和運行截圖，且版面質量差、作圖不規范。

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

課程設計達不到預期目標，引起教師的深思，因此各種方法被提出，以改進課設，如項目驅動的課程設計[6]、啟發式教學的課程設計[7]、串聯式課程設計[8]等。事實表明，這些理念與方法還不足以解決問題。

課設效果差的主要原因有：

（1）不夠重視。課程設計一般為考查課，不需要考試，能力差的學生怕吃苦，經常拷貝應付。教師給予實踐性教學環節的通過率較高，部分學生存在僥幸心理，不認真對待課設。

（2）過程監督不力。課設一般安排在課程結束后或學期末。此時，教師的業務工作較多，無暇顧及。部分教師認為，課程設計不同于上課，應該由學生自主完成，無須多管。

3 強化過程控制，服務認證的課程設計實施要點

3.1 開工講解

課設第一天，教師通常會進行開工講解，如講什么內容以及講解的效果，對學生課設有很大的影響。講解除任務布置外，建議講清以下內容。

1）目的與要求。

目的與要求通常寫在課程設計大綱及實施計劃書中，必須向學生闡述與說明，使學生明白課程設計的目的是什么，最低要求是什么，做成什么樣是好的課程設計。

2）課程設計任務。

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

3）設計內容。

實踐應用研究集中在基礎教育階段，高等教育階段研究較少 從時區軸線圖可以看出，高中物理、小學數學、高中數學等學科關于深度學習的思維能力研究較多，并從2012年延續至近期。在深度參與聚類內容下，有關高職學生學習方式的研究在2017年才略有。

該部分要講清楚整個課設的任務，引導學生遵循系統開發的方法進行課設工作，如數據結構的課程設計，需設計的內容有：

（1）問題分析和任務定義：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）邏輯設計：根據問題描述中涉及的操作對象定義相應的數據類型，按照以數據結構為中心的原則劃分模塊，畫出模塊之間的調用關系圖。

（3）詳細設計：定義相應的存儲結構，寫出主要算法的偽代碼，并對數據結構和基本操作作出進一步求精。

（4）程序編碼：把詳細設計的結果進一步求精為程序設計語言程序。

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

（6）結果分析：分析邏輯正確性，分析算法的時間、空間復雜性。

（7）編寫課程設計報告。

4）進度安排。

進度安排是設計任務時間上的執行序列。明確的進度安排，不僅進一步強調了課設工作內容，也給學生每天的工作確立了目標。說明要凸顯設計，引導學生以正確的步驟進行系統設計。例如1周的數據結構課程設計，任務進度表見表1。

5）報告要求。

具有撰寫設計報告或技術總結報告的能力，不僅是專業認證中明確提出的要求，也是學生必須具備的基本能力。要提高學生課設報告的質量，必須明確并仔細講解報告要求，報告要求見表2。

6）成績評定方法。

人的向好性，決定絕大多數學生會向好成績努力。課設開始，有必要講清成績的評定標準。

（1）及格：原創性少，系統邏輯正確，進度推進正常，報告合格。

表1 數據結構課程設計進度表

表2 報告內容及示例

（2）優秀：有創新，系統質量好，進度推進正常，報告優秀。

（3）不及格、中、良，在這兩者之間。

3.2 過程監控

課設的主體是學生，但課設達不到教學目的，其責任主體則是教師。加強過程管理和過程監控，可以解決現在課程設計中的許多問題，也可以按專業認證標準要求的工程知識、問題分析、研究、設計與解決方案及工具使用等方面考量學生。

1）檢查內容。

系統開發需經過分析、設計、編碼、調試測試等過程，基于進度計劃（見表1），進行階段性成果檢查，引導學生按部就班地以規范的步驟進行，體會系統開發的流程。教師每天進行階段性成果檢查，最后進行匯總，掌握每個學生課程設計的進度。

2）匯總表。

一周課程設計的匯總表見表3。任務、完成1、完成2、完成3依次在課設的第2、3、4天前提交。教師在線布置任務作業，學生在線提交，教師每天早晨匯總后，到機房檢查、回饋和指導。

表3 進度檢查表

每日的填寫是每天工作的小結，促進學生主觀上盡力多做。

3）檢查對認證標準中要求的覆蓋。

階段性的檢查，促使學生用已學的知識分析、設計求解課設任務，不偷工減料。

通過加強課程設計的過程監督，可以保障課程設計覆蓋“工程教育認證12條基本要求”中的5條，即工程知識、問題分析、研究、設計與解決方案和使用現代工具。

（1）課設中，要求將相關的數學、自然科學、工程基礎和專業知識，用于問題建模、表達、算法設計；

（2）程序設計中，完全原創很少，查閱文獻必不可少，學生通過查閱文獻與已有的知識，設計方案；

（3）為驗證程序的邏輯正確和性能分析，需建立測試模型，對實驗結果進行正確性、復雜性分析；

（4）課設中，用到多種工具，用編程及調試工具創建系統，用文字編輯、排版及用圖工具撰寫報告。

3.3 系統驗收

有了階段性檢查，系統驗收工作中的問題可以減少許多，重點是通過系統演示，查看系統的性能、了解學生的創新性工作。

3.4 成績評定

成績評定中，除了考慮任務難度與工作量、系統性能、學生的創新性工作與報告質量外，建議學生給出“自評分”。絕大多數學生對照成績標準，能根據自己的工作給出一個較“客觀”的分數。一方面讓學生知道，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，斷定該學生工作內容、態度與報告水準。

4 結 語

工程教育認證明確指出，課程設計是學生獲得實踐技能的途徑之一，可以培養學生的獨立思考能力、講述交流能力、規范文檔的撰寫能力，提高學生的積極性、創造性與團隊協作精神。課程設計覆蓋了工程標準中5項學生畢業要求，只有切實做好了，才能取得實效。

[1]劉永彬, 歐陽純萍, 陽小華, 等. 基于工程教育認證的應用型軟件人才培養模式探索[J]. 高教學刊, 2016(15): 62-64.

[2]中國工程教育認證協會秘書處. 工程教育認證工作指南(2016版)[EB/OL]. [2017-07-13]. https://tmpg.fjut.edu.cn/e5/1e/c4513a58654/page.htm.

[3]陳佑清. 論活動與發展之間的相關對應性[J]. 教育研究, 2005(2): 77-82.

[4]周雙娥, 胡方家. IT 專業課程設計質量存在問題及解決方案[J]. 計算機教育, 2014(7): 99-102.

[5]張震宇, 鄭玉珍,王子輝. 以專業認證為導向的課程教學模式改革[J]. 浙江科技學院學報, 2016, 28(3): 244-249.

[6]朱潔, 王江平, 仝茂海. 計算機網絡課程設計的項目驅動式教學改革[J]. 計算機教育,2013(17): 91-94.

[7]陳潔, 趙姝, 劉曉曼, 等. 計算機組成與體系結構課程設計的啟發式教學[J]. 計算機教育, 2015(13): 19-22.

[8]林耀進, 林夢雷. 軟件工程專業串聯式課程設計探索與實踐[J]. 南陽師范學院學報, 2015, 14(6): 73-75.