計算機類綜合性與設計性實驗的設計與思考

摘要：介紹了相關軟件專業所開設的綜合性設計性實驗，并結合一個實例分析如何設計綜合性、設計性實驗，重點討論了對如何評價綜合性與設計性實驗。

關鍵詞：綜合性實驗；設計性實驗；應用軟件

中圖分類號：G640文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)25-1478-02

Design and Thinking about The Computer Comprehensive and Designed Experiment

CHEN Rong-xi， ZHONG Yu-bin

(School of Mathematics and Information Sciences， Guangzhou University， Guangzhou 51006， China)

Abstract: This paper introduces a software professional set up by the professional comprehensive design for the experiment， combined with an example of how to design a comprehensive analysis， design of experiments focused on the comprehensive evaluation of how to design and experiment.

Key words: Comprehensive Experiment; Design experiment; Application Software

1 引言

計算機專業軟件類的實驗課程建設必須根據人才培養的需要，從“知識、能力、素質”幾方面考慮，實驗內容與實驗體系必須科學合理、符合專業培養目標要求，并且必須根據計算機技術的發展及時更新。綜合與設計創新性實驗是計算機專業實驗課的重要組成部分。通過該類實驗的開展，為培養學生獨立思考與合作協調的能力與從事科研和就業打下基礎。

2 計算機類綜合性與設計性實驗的要求

計算機軟件類綜合與設計性實驗是指實驗內容涉及專業相關課程知識的實驗。綜合性實驗既應體現內容的綜合性，又應體現知識能力素質培養的綜合性，設計性實驗是按照給定實驗目的要求及實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現。

每門實驗課，一次實驗課做一個實驗，可能每次學生都做得很好，但到學期末，教師卻無法準確的把握學生整體運用所學知識解決問題的能力如何，或者對有交叉或延續性的課程如何綜合運用知識來解決實際問題，就只有通過綜合性與設計性實驗來解決。

綜合與設計性實驗項目的設計，應考慮到學生可以根據興趣與學習能力自由選擇實驗的可能性，使每位學生既能夠通過綜合和自學與實驗相關的知識來完成實驗，又能發揮自身的創新能動性。

綜合性與設計性實驗必須明確的實驗的指導思想，提出的實驗目的要求，對實驗涉及的相關知識點進行說明，并根據不同的實驗教學內容，制定實驗方法與考核標準。

3 綜合性、設計性實驗設計

3.1 實驗課程的指導思想

以“應用軟件設計實驗”實驗課程為例：課程開設之前已開設如：程序設計、數據結構、數據庫系統、軟件工程課程設計等實驗課程，這些課程的開設為“應用軟件設計實驗”奠定了良好的基礎，但是由于缺乏知識整體的綜合性應用，因此希望通過綜合與設計性實驗的開展讓學生能結合以前所開設實驗，并綜合所學的相關計算機軟件知識，主動性參與實驗活動，發揮創造力與合作精神，完成相關項目實驗。

3.2 實驗目的與要求

(1)加深對軟件工程、數據庫系統、程序設計的理論的理解和應用水平；

(2)通過設計實際的應用課題，進一步將軟件工程的運用到實際的系統分析中，熟悉數據庫管理系統與編程工具的操作技術，提高動手能力與分析問題和解決問題的能力。

3.3 實驗課程內容安排

實驗課程分為“軟件工程”、“B/S網站與電子商務系統開發”、“C/S及其他軟件開發”三個模塊，在每個模塊內安排若干個具體項目，每個項目又分解幾個子項目實驗。其中“軟件工程”為必做部分，學生主要完成對軟件工程開發方法的系統理解，形成軟件工程思想，掌握相關的描述語言及輔助工具，并把它應用到后續的項目開發當中。子項目實驗分為三個層面：(1)必做的基本型實驗；(2)設計、綜合型實驗；(3)研究創新型實驗。方便兼顧不同層次學生，讓所有的學生都能參與并完成實驗。

3.4 實驗內容設計實例

以MIS方向機票預定系統為例：

題目：“機票預定系統”

實驗項目設置：

(1)系統基本要求（必做子項目）（綜合性實驗）

航空公司為給旅客乘機提供方便，需要開發一個機票預定系統。各個旅行社把預定機票的旅客信息（姓名、性別、工作單位、身份證號碼（護照號碼）、旅行時間、旅行始發地和目的地，航班艙位要求等）輸入到系統中，系統為旅客安排航班。當旅客交付了預訂金后，系統打印出取票通知和帳單給旅客，旅客在飛機起飛前一天憑取票通知和帳單交款取票，系統核對無誤即打印出機票給旅客。此外航空公司為隨時掌握各個航班飛機的乘載情況，需要定期進行查詢統計，以便適當調整。

(2)基本技術要求和限制條件（必做子項目）（綜合與設計性實驗）

a.在分析系統功能時要考慮有關證件的合法性驗證（如身份證、取票通知和交款發票）等。

b.系統的外部輸入項目至少包括：旅客、旅行社和航空公司。

(3)系統補充功能（選做子項目）：（設計性實驗）

a.旅客延誤了取票時間的處理

b.航班取消后的處理

c.旅客臨時更改航班的處理

(4)創新性子項目（選做子項目）：（設計創新性實驗）

a.用戶數據的安全保密性；

b.系統在異常情況下數據的備份方案；

c.并發控制的處理。

實驗要求與目標：

第一階段（準備）：理解軟件工程的思想、學習和掌握UML及Rose工具的使用。

第二階段（綜合性實驗環節）：綜合程序面向對象程序設計等軟件開發知識，結合在軟件工程與數據庫課程中所學的管理信息系統設計的基本方法，了解必須的軟件開發環境，能對相關課程進行知識的綜合，運用軟件工程的方法與相關軟件工具進行需求分析、選擇開發平臺并掌握開發環境的使用。確定如：選擇什么體系結構(C/S，還是B/S)、開發平臺(Windows/Linux)、數據庫(SQL-Server，Oracle)以及相關開發工具(VC，VB，JAVA等)，構造出系統設計方案并形成文檔。

第三階段（設計性實驗環節）：該部分為軟件實施的具體環節，根據綜合性實驗完成的對系統的詳細分析和設計方案，使用所選的開發環境與工具對系統進行編碼與調試。

3.5 實驗的教學方法與手段

實驗采用項目管理為教學的指導思想，以軟件工程的開發方法為實施手段，著重培養學生綜合應用知識進行軟件開發的水平及團隊協作精神，提高學生自行選擇、掌握新開發工具的自學能力，具體的教學改革措施如下：

(1) 應用項目管理開展綜合實驗教學

在實驗課程實施的各個環節，以項目管理為教學的指導思想。在準備階段，學生以“項目經理”為核心，組織成項目小組，并確定項目內容及開發平臺和工具。在實施階段，由“項目經理” 制定出本項目的進度計劃、質量管理目標和人員組織計劃，小組成員根據計劃完成各自任務，并接受“項目經理”的監督；項目小組應定期討論、改進設計方案，對各個環節進行總結，形成相關項目文檔。最后由各項目小組的“項目經理”綜合項目完成情況及結合各小組成員的收獲與體會進行總結。

(2) 以軟件工程的開發方法為實施手段

對于實驗課程具體實施環節，按照軟件工程開發過程進行。把項目開發過程分為需求分析、總體設計、詳細設計、編碼及測試幾個階段，每個階段應實現相應的開發任務及必須完成符合軟件工程規范的項目文檔，學生可在該課程的網站上查找到規范的文檔格式。指導老師也必須按照軟件工程的標準進行驗收、評審。

(3) 注意學生的自主性及自學能力的培養

本實驗課程擬在第七、八學期開設，由于該階段的學生已具備相當的專業知識及一定的軟件開發基礎，對新的技術和開發工具具有較強的理解和自學能力；又考慮到學生層次的不一，因此對操作平臺及開發工具提供多樣難度不一的選擇組合。

為方便學生的自學和交流，該課程的網站上提供了各個項目方向操作平臺的配置方法、相關軟件的下載；介紹開發工具如何使用的電子教材，開發經驗、注意問題等參考資料；各個項目方向均提供了詳細的實例及技術交流區。另外，還提供了前導課程的相關資料，以方便學生對前導知識的回顧。

(4) 考核方法及評分標準

① 設計性實驗課程的考核方法

考核分兩個階段進行：

第一階段，在學生完成相關軟件的集成測試之后，由指導教師組成“用戶”組對各個項目進行驗收測試，根據軟件運行情況、與完成系統詳細設計提出的功能需求給出評價（占總成績的30%）。

第二階段，學生完成項目的全過程后，根據個人的收獲與體會，及本人在完成項目過程中的角色和發揮的作用，按照綜合實驗課程所要求的標準格式寫出總結。指導教師根據學生在項目完成過程中的表現及項目完成質量、個人總結等綜合評定成績（占總成績的70%）。

② 綜合性實驗課程的評分標準

對實驗課程的評分從三個方面進行評估：操作平臺及開發工具的選擇、完成軟件的質量、文檔的質量。

實驗設計在各個項目方向的實驗要求中對各種常用的操作平臺及開發工具的組合規定了不同的分值（占20%）；把每個具體的項目內容劃分成若干個模塊，并為各個模塊制定了詳細的要求及相應的評分標準（占30%）；文檔的質量主要由其規范性及合理性來衡量（占30%）；其它，如學生在項目完成過程中的表現及個人總結等（占20%）。

4 結束語

目前已按此方案完成兩屆學生的教學實驗，從教學效果分析，大多數同學通過實驗課的學習，能將以前所學的知識串起來，提高了綜合運用的能力。對完成畢業設計有很大的幫助。在實踐中對如何開展綜合與設計性實驗有如下體會與思考：

(1)綜合性實驗是獨立的教學實踐活動，它是專業教學達到一定程度后對知識的綜合理解、運用和創新，是對專業素質的綜合培養。綜合性實驗是指實驗內容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關課程知識的實驗。除了應體現內容的綜合性，還應體現知識能力素質培養的綜合性，同時也應強調此類實驗中基礎培養的部分的重復性。綜合性實驗從實驗大綱、實驗內容的設計與考核標準都必須體現專業的發展方向與培養目標。

(2)專業知識縱向的綜合：綜合性實驗根據開設實驗課程的具體情況來設置，如果開設的是一門專業課或專業基礎課，應該根據課程的縱向知識進行綜合應用，綜合性實驗一般可設在課程實驗的后期，可以結合課程前期所學的知識，進行綜合應用與歸納，對一些重要的知識點進行整合與創新。

(3)專業知識橫向的綜合：除結合本課程的知識綜合應用外，還應根據課程相關的專業知識，對前導課程進行知識面更大的綜合應用，此階段開設的綜合性實驗應是專業知識的綜合應用，在綜合實驗中必須結合專業實際需求與發展方向來設定實驗內容，由于計算機軟件各個領域發展都很快，因此開設一些與實際應用結合比較密切的實驗不僅有利于學生掌握最新的知識，同時在畢業前針對三年所學知識進行綜合應用，并在實驗過程中有意識地培養學生自學新知識的能力，團隊合作與創新精神。

(4)綜合實驗必須與社會實際應用的結合，能將基礎實驗和綜合實驗知識循序漸進地聯系起來，使學生的知識結構和實驗技能完整化、系統化。不僅有利于學生順利地進入論文階段，也為培養知識和技能全面發展可以從事軟件開發與應用的人才打下基礎。

(5)如果條件成熟也可將部分綜合性設計性實驗項目與實習單位的實際應用結合，學生可在實習單位工程師與學校實驗指導教師的雙重指導下完成綜合性實驗。

(6)設計性實驗其實也有綜合實驗的基礎，其更注重編程的具體手段與實現過程，如果是如單獨一門語言課程而言，其綜合性設計性實驗可用一個實驗來完成。

綜合性與設計性實驗是目前高校實驗教學改革的一個重要環節，是實驗教學的一種探索，計算機軟件類的綜合性與設計性實驗的實驗項目設計需要在實踐中不斷地總結經驗，并不斷完善。

參考文獻：

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