“智能科學與技術”本科專業軟件實踐類課程建設探討

石志國　劉冀偉　王志良

摘要：“智能科學與技術”專業從2004年國內開始招生至今，全國已有不少高校設立此專業。我校2007年開始招生，該專業的本科生將在2009年下半年進入專業課階段學習。本文從社會需求的角度出發，以提高學生就業實踐能力為切入點，探討軟件實踐類課程的課程設計、教學方法、教材建設以及考試方式。關鍵詞：智能科學與技術；軟件；實踐性課程

中圖分類號：G642文獻標識碼：B

1引言

周濟同志在實施“質量工程”的二號文件中指出：“提高高等教育質量，本科教學質量是關鍵”。智能科學與技術是信息類學科中最年輕的本科專業，也是最具有發展潛力的專業。2008年中國科協舉行的“五個10”系列評選活動中，作為智能科學技術核心的“人工智能技術”和作為智能科學技術重要應用領域的“未來家庭機器人”均入選“10項引領未來的科學技術”，這在當今所有學科中獨一無二。

文獻[2]對中國計算機相關專業作了一次比較全面的調查，調查中發現，目前學生仍處于應試教育模式中，要考很多基礎理論課程，而實踐課程少，動手能力不強，致使畢業后競爭力較差。調查結果顯示，認為畢業生在實際工作中動手能力培養不足的比例高達70％。有的用人單位還反映，學生在校學習過程中沒有形成一個好的習慣，沒有把基礎的東西學好，而是認為學一個語言就可以去用了，結果編程基礎很不扎實，稍微復雜點的編程就會出問題，而且編程不太規范，項目工程能力較差，突出的例子就是不喜歡寫項目文檔。

學生在校期間缺乏有效的、足量的實踐環節，是企業和畢業生的共同反映。例如，關于“工作中最有用的技能或知識的來源”的多選題，70.7％的畢業生認為是參加工作之后逐漸學習到的；其次為課程實習，例如硬件試驗和上機項目實習題，占40％；第三為到公司實習，占39.2％，都高出大學教師的課堂教學。

對于智能科學與技術專業，將所有專業課程分成兩大類：理論性課程和應用實踐性課程。有的課程既兼顧理論性，又兼顧實踐性，但是有所側重。理論性課程是方法論的內容，是知識傳承的載體，是本科階段必須強化的內容，目前對于理論性或者偏理論性的課程比較重視，但是比較忽略實踐性課程。

雖然每年各類公司招聘應屆畢業生的標準幾乎一致，但是貌似并未對教學大綱產生過影響。每年各類公司到學校招聘，要求掌握的開發工具和開發平臺等，大多沒有在課程體系中出現，如圖1所示。

為什么在課程體系中沒有出現的這些技術呢?不少老師會認為我們是本科教學，這些是專科甚至是職高應該學的內容。然而事實并非如此，2002年開始，我校和比利時魯汶工學院合辦了一個碩士班，這個專業是魯汶工學院的碩士類專業中的最好專業，畢業生在比利時非常受歡迎。他們的課程覆蓋了大部分企業的招聘需求：c++程序設計(QT平臺)、用戶界面(UI)設計、JavaWeb開發和Flash動畫設計，等等。除了一門“電子媒體導論”屬于偏理論性的課程，其他全部是實踐性的課程。這些課程是目前國內不屑于開的一些科目，而恰恰又是企業所需要的。

目前對于課程的設置，國內很多專業課程體系和10年前的課程體系設置大體相同。當然，對于基礎類課程，沒有多大變化是可以理解的。信息類學科每隔5年都會發生重大變化，課程體系卻變化很小。這有兩方面原因：(1)課程內容變化，第一遍講解需要大量的備課時間，而且講課效果還不一定好。(2)要繼續學習新技術，不如講老課程來得熟練、輕松。這樣導致新課程開不出來，即使開出來也沒有人愿意講。

2軟件應用實踐類課程設計探討

首先要明確這個體系中有些什么，才能決定需要設置什么。用人單位和畢業生都認為，現在的本科教學有一種教師“閉門造車”之嫌，教師是根據院系的課程安排和課本上的內容、按照自己的思維方式去講解，其實，就課程安排本身而言就可能已經與社會需求脫節了。

在對所使用的操作平臺的調查中，選擇使用UNIX／Linux開發平臺的比例明顯居高。學生在校期間和實際工作中所使用的平臺有一些差異，如果能在本科課程中增大UNIX／Linux平臺的比例，效果會更好些。在對開發語言與環境方面的調查中，也發現目前在校期間和工作中使用的開發語言和環境不太一致，相差最大的是Java和JSP／J2EE。可見，高校關于開發語言的課程設置中也存在一定問題。

目前在應用開發領域中，從軟件開發體系上分類，主要分成三大體系，一種是基于瀏覽器的B／S(Brower／Server)架構，另一種是C／S(ClientJServer)架構、面向嵌入式系統的開發架構。開發體系如圖2所示。

基于B／S架構的開發，目前主要采用三種服務器端語言：JSP(Java Server Pages)、PHP和ASP.NET，這三種語言構成三種常用應用開發組合：JSP+Oracle體系、PHP+MySQL體系以及ASP，NET+SQL Server體系。

基于C／S架構的開發，傳統的開發環境有VB、VC以及Delphi等，隨著Java體系以及，NET體系的普及，目前更流行NET編程體系和Java編程體系。

對于嵌入式開發，很多老師可能覺得應該并入硬件類課程。我們認為應當并入軟件類課程，主要有如下兩個原因：(1)目前面向嵌入式的開發，并需要涉及多少硬件設計，開發板都是定制好的，和開發軟件的套路沒有區別。(2)嵌入式開發環境與普通計算機開發環境已經基本統一，比如QT，Eclipse和Visual Stidio.NET開發套件等。目前，面向嵌入式系統的主流平臺分成兩種：Linux和WinCE，從開發角度上劃分，可以粗略分成應用開發與驅動開發。

將每一個體系都分成基礎部分和提高部分，為了能將擴大知識面，將基礎部分設置成為必修課程或者選修課，提高部分設置成為選修課。同學可以根據自己的興趣和發展方向，選擇某一個分支學習下去，并在這個方向進行綜合案例設計和畢業設計，并以此為作為就業的方向，從而提高最終的就業成功率。基本課程規劃如圖3所示。

將“算法分析與設計”作為軟件類課程的基礎，參考MIT大學的智能方向的課程規劃，主要講解智能搜索、排序以及動態規劃方面的內容；然后設置3個主線結構：(1)Java基礎→J2EE開發；(2)NET應用開發基礎→NET Web開發；(3)基于ARM／DSP系統的Linux應用開發一基于ARM／DSP系統的驅動開發，其中大部分基礎類的課程以必修課的形式開出，后面的課程以選修課的形式開出。

通過基礎類課程的學習，可以對這個體系的內容有一個初步的認識，學生可以根據自己的就業方向以及興趣合理選擇后續的課程。

3軟件應用實踐類課程的教學方法探討

大部分實踐類課程由課堂講解和上機組成，課堂講解

將大部分知識點講解清楚，然后通過上機將課堂的內容進一步鞏固，并通過練習，提高課程的動手能力。

如果上午課堂講解，下午上機練習，效果還可以。很多情況下，要間隔好幾天，這樣再上機效果將大大降低，根據遺忘規則，很多同學已經忘記課上的大部分內容，上機的效果將大大降低。

我們計劃采取一種折中的方法，分成小班在實驗機房上課。將講解部分與上機練習結合起來，對每一個知識點進行講解后，讓同學立刻進行練習，這樣可以提高同學的動手實踐能力。通過教師的課堂講解和同學的課堂練習，將知識達到融會貫通的程度，如圖4所示。

這種設置提高了對教師的要求，教師除了熟練的知識講解，還要有快速發現問題的能力，及時查找同學練習中出現了問題。還需要對知識有良好的把握和課堂的整體控制能力。

4軟件應用實踐類課程的講義教材建設探討

對于講課的積累，除教學大綱和完整的PPT以外，還應該根據專業特色建立一套完整講義。每年要對講義的內容進行完善和修改。講義是教學過程的總結，一套完善的講義不僅方便老師教學和同學學習，還能為其他老師授課提供有益的參考。

但是，講義的編寫需要耗費大量時間，是知識再加工整理的過程。內容是講義和教材的生命，保證內容質量，是提高教學質量的關鍵。300頁的講義至少需要1200小時以上的時間投入，即使是講了很多遍的課程，建立講義的周期也需要半年到1年的時間。

講義一般情況下使用Word錄入，如果對Word不熟悉，對300頁左右的書稿進行整理將會非常辛苦。靈活使用Word樣式表，可以使排版更加輕松，使整個稿件條理性很強。除此之外，圖表的清晰程度也很重要，圖題和表題要按照章節進行標注。由于書稿是單欄排列，為了使自己的書稿能夠美觀大方，盡量不要使用高度大于寬度的圖，圖的高度與寬度的比例在1：1.5到1：2.5之間比較適宜，比例盡量接近黃金分割點“0.618：1”，這樣的圖從視覺上是最舒服的。從開始設計大綱到正式完成，科學的方法大概需要5步左右，如圖5所示。

前期的預研階段，需要與同行討論規劃講義的大綱與章節，并針對每一章定出一級節標題，并反復與同行討論并修改大綱。如果作為規劃講義的一部分，還需要考慮與其他講義的銜接、知識點的統籌規劃等。根據實際情況，這一階段一般需要1個月左右。

即使作了充足的預研，到實際寫作的時候，也會舉“手”維艱，往往投入大量的時間，也看不到多少產出。但是如果不投入時間，則一定不會有產出。很多第一次接手講義或者教材編寫的老師，經常會選擇在這個階段放棄。其實對于第一遍編寫，并不需要過于細致，這一階段需要調動發散性思維，將自己授課的材料，“填鴨式”放到規劃的每個章節上，并不斷地對資料進行整理，用非口語化的語句，整理素材。講課的思維很容易影響講義的語句，因此會出現大量的類似“我們看這樣是不是更好啊”、“這樣不行了啊”等語句，這些口語化的文字，盡量避免。

第二遍編寫和修改，是決定講義質量好壞的關鍵過程。按照規劃將理論知識、實際案例和綜合應用等補充完整。控制好各部分的比例，例如理論知識與實際例子的比例為7：3或者6：4等。對每一章節進行反復細致的修改，并根據內容編寫每章習題以及答案。

經過第二遍的編寫和修訂，寫出的內容已經可讀了。找個同行進行內容上、技術上和概念上的審查，并根據意見進行修改。因為最終面向的是學生，找幾個同學從初學者的角度閱讀，只有他們才能感覺到什么地方不連貫、什么地方跳躍有些大了或者什么地方看不懂等。

第三遍修改是一個逐步“求精”的過程。根據同行以及同學的意見，再進行修改，修改的同時，再請他們對相應的地方進行閱讀，看調整是否恰當。經過反復修改后，就可以定稿了，在稿件的基礎上再編寫內容提要和前言等。

經過兩遍以上的使用，學生反映良好，就可以在此基礎上將講義建設成為一本教材。如果教材不來源于講義，不經過課堂的檢測，很難是一本好教材。

5應用實踐類課程的考試方法探討

閉卷考試有很多缺陷，不能客觀反映出學生理解、掌握、應用知識的實際情況，但是如果沒有閉卷考試的督促，學生會放松學習，從而不能產生良好的學習效果。可以不應拘泥于閉卷這一種形式，對考核內容和形式作適當調整，形成多樣化的考評方法。例如：

(1)減少閉卷考試的科目，安排具體實踐項目，結合平時組織的小討論、小論文，做項目、寫方案報告，以論文考核為主。

(2)更多地通過課程的實驗和成果來考核，鼓勵在實驗中的創新，理論成績所占比例可以縮小到總成績的50％以下。

(3)布置給每位學生的作業都不一樣，不以統一的答案標準作為考核依據。

(4)減少必修課比例，鼓勵學生選擇選修課程。

大部分專業核心課程都有實驗環節和課程設計環節。課程設計環節對學生是一個綜合性鍛煉的機會，要求學生從工程的角度進行考慮和設計，考核時不僅要看程序的運行，更重要的是要看設計思想和程序代碼及邏輯，這樣就有效地防止了一個學生做出來其他同學就都拷貝的現象。為了保證課程設計的質量，題目事先要進行篩選和評議，根據課程設計的時間長短，題目的難度要進行相應調整，偏難和偏易都不合適。

參考歐洲一些科目考試的經驗，并結合國內的課程的特點，我們將課程考核分成3個部分，平時的成績占10％，課程最終的答辯占30％，閉卷考試占60％，如果有任何一個類別不通過，課程都算不及格，如圖6所示。

其中，試卷答題和項目答辯同時進行，某一組在答辯時，其他小組在考試，這樣交替進行。每組的項目需要設計出完整的程序演示、系統的需求分析、詳細設計以及答辯PPT等。

6結束語

智能科學與技術專業是一個新興的專業，每個學校都有自己的特色。在學科建設上，各個大學也應該百花齊放，不應該過于拘泥于一些細節。但是，對于本科教學，兩個永恒的主題是打專業基礎和提高就業能力，如何讓兩者有機結合，讓兩者互相促進，將是我們每一位教學第一線老師共同需要完成的任務。

這里提出我們對學科應用實踐類軟件課程建設的一點見解，肯定有一些不妥的地方，希望能和兄弟院校共同交流，共同進步。