基于課程群的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程設(shè)計(jì)探索與實(shí)踐

李竹林，王文發(fā)，許 淳

（延安大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 延安 716000）

教育部“高校本科教學(xué)質(zhì)量與改革工程”意見中指出，全面提高高等教育質(zhì)量的核心是大力提升人才培養(yǎng)水平[1]。2011年12月30日，國(guó)務(wù)院在人民大會(huì)堂就關(guān)于實(shí)施《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》工作情況的報(bào)告進(jìn)行專題詢問時(shí)，教育部副部長(zhǎng)杜玉波表示，實(shí)踐能力培養(yǎng)是目前人才培養(yǎng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，也是我們今后提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的一個(gè)切入點(diǎn)和突破口[2]。可見，在今后本科的培養(yǎng)過程中，加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)是重點(diǎn)內(nèi)容之一。

計(jì)算機(jī)專業(yè)是工科類型，重在培養(yǎng)應(yīng)用型、工程型人才。然而，在以往的高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直以驗(yàn)證型基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)雖然在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證，能掌握基礎(chǔ)的專業(yè)知識(shí)，學(xué)習(xí)基本的編程方法。但是學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際的社會(huì)需求項(xiàng)目沒有結(jié)合起來，學(xué)生分析實(shí)際問題、解決實(shí)際問題的能力得不到培養(yǎng)。本文以CDIO教育理念[3-4]為引導(dǎo)，提出了基于工程項(xiàng)目的三級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程設(shè)計(jì)方案。

1 二級(jí)課程設(shè)計(jì)方案

結(jié)合我校的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了3個(gè)階段的課程設(shè)計(jì)，分別為一級(jí)課程設(shè)計(jì)、二級(jí)課程設(shè)計(jì)以及三級(jí)課程設(shè)計(jì)。如圖1所示。這3個(gè)階段是緊密相關(guān)的，與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)也是緊密相關(guān)的。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是基于工程項(xiàng)目課程設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，這三級(jí)課程設(shè)計(jì)又是循序漸進(jìn)，層層相扣，逐步培養(yǎng)社會(huì)需求的計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用型、工程型人才。

圖1 計(jì)算機(jī)專業(yè)三級(jí)課程設(shè)計(jì)框圖Fig.1 Three-level computer course design diagram

其中的基于課程群的二級(jí)課程設(shè)計(jì)以相關(guān)核心課程群和相關(guān)能力要求為基礎(chǔ)，以實(shí)際工程項(xiàng)目為載體，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)知識(shí)的能力，尤其是創(chuàng)新思維能力與終生學(xué)習(xí)能力。通過二級(jí)課程設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生理解課程群間專業(yè)知識(shí)的必然的深層的聯(lián)系，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的鞏固和理解；培養(yǎng)學(xué)生的分析能及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題能力；提高學(xué)生的綜合編程能力；提高學(xué)生的合作交流能力；激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)、后續(xù)的課程設(shè)計(jì)以及培養(yǎng)成社會(huì)需求的計(jì)算機(jī)人才奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。為了達(dá)到課程設(shè)計(jì)目的，主要從兩方面著手：一是從二級(jí)課程設(shè)計(jì)的方案入手；二是從師資力量的培養(yǎng)與要求入手。

1.1 設(shè)計(jì)思路

基于課程群的課程設(shè)計(jì)的總思路是：以CDIO教育理念為導(dǎo)向，以實(shí)際項(xiàng)目為載體，以提高能力為目標(biāo)，由高素質(zhì)教師為指導(dǎo)老師，在課程學(xué)習(xí)完之后，組織課程設(shè)計(jì)，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。具體地說，由以下幾個(gè)方面：

1）結(jié)合社會(huì)需求、學(xué)校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、師資力量以及學(xué)生的實(shí)際情況，明確計(jì)算機(jī)專業(yè)主干課程，計(jì)劃一級(jí)課程設(shè)計(jì)的主要課程、課程設(shè)計(jì)實(shí)施時(shí)間以及組織安排工作；

2）明確計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心能力，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，做到每一門課程都有合適的實(shí)際工程項(xiàng)目供學(xué)生選擇；

3）明確學(xué)生的課程設(shè)計(jì)任務(wù)與培養(yǎng)目標(biāo)的對(duì)應(yīng)，做到因材施教；

4）制定可行的實(shí)施方案與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)制；

5）走校企合作之路，實(shí)時(shí)掌握企業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)人才的需求，與企業(yè)合作開發(fā)設(shè)計(jì)課程。

1.2 主要內(nèi)容

基于課程群的課程設(shè)計(jì)主要環(huán)節(jié)包括：?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng)的理論教學(xué)、課程設(shè)計(jì)以及課程設(shè)計(jì)考書。其中的考核方法詳見第1.3小節(jié)。

基于工程項(xiàng)目的二級(jí)課程設(shè)計(jì)涉及到的主要課程群如表1所示。

表1 基于工程項(xiàng)目的二級(jí)課程設(shè)計(jì)課程群劃分Tab.1 Two-level course design classification based on project

根據(jù)CDIO的教育理念，培養(yǎng)具有實(shí)際能力和創(chuàng)新思維的大學(xué)生是我們的根本目標(biāo)。為了讓學(xué)生更容易將所學(xué)的知識(shí)和實(shí)際生活結(jié)合起來，也能更好地完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，我們采取了問題驅(qū)動(dòng)的課堂教學(xué)方法。即在每門課程的教學(xué)過程中，對(duì)主要章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)出合理的、與實(shí)際相結(jié)合的，并且課程間相關(guān)聯(lián)問題，首先提出問題，引起學(xué)生的思考，并引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新的知識(shí)解決問題。這樣，一方面提高學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)；另一方面，也為后繼的基于課程群的集中課程設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，使得學(xué)生不至于課程設(shè)計(jì)時(shí)感到迷茫或無法下手。現(xiàn)列出為“課程群1”的課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的主要課堂教學(xué)問題：

1）有n個(gè)學(xué)生的m門課程成績(jī)，請(qǐng)輸入到計(jì)算機(jī)中管理。能實(shí)現(xiàn)的功能：查找、插入、刪除、排序等；

2）停車場(chǎng)管理問題——棧和隊(duì)列的應(yīng)用；

3）文本編輯——字符串的應(yīng)用；

4）哈夫曼樹的應(yīng)用；

5）校園導(dǎo)游問題；

6）實(shí)現(xiàn)n個(gè)學(xué)生的m門功課的成績(jī)管理，包括每門課的最高成績(jī)、平均成績(jī)、排序；每個(gè)學(xué)生的平均成績(jī)、n個(gè)學(xué)生按總分排序，并討論算法的復(fù)雜度。

對(duì)應(yīng)的“課程群1”的課程設(shè)計(jì)題目有：

①運(yùn)動(dòng)會(huì)分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)；

②航空訂票系統(tǒng)；

②文章編輯：輸入一頁文字，程序可以統(tǒng)計(jì)出文字、數(shù)字、空格的個(gè)數(shù)；

④排序系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

⑤散列表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；

⑥采用哈夫曼編碼思想實(shí)現(xiàn)文件的壓縮和恢復(fù)功能，并計(jì)算壓縮前后的占用空間比；

⑦校園導(dǎo)航問題：設(shè)計(jì)學(xué)校的平面圖，至少包括10個(gè)以上的景點(diǎn)，找出從任意點(diǎn)到達(dá)另一點(diǎn)的最佳路徑；

⑧學(xué)校超市選址問題（帶權(quán)有向圖的中心點(diǎn)）。

要求：2～3人一個(gè)題目，采取分工與合作的方式共同完成。

1.3 考核的方式

考核的總體思路是：轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的考試觀念，樹立以“能力考核”、“全面培養(yǎng)”為中心的現(xiàn)代考試觀念。不同的課程有不同的考核標(biāo)準(zhǔn)。

考核考核時(shí)主要有如下幾項(xiàng)參考：

1）初步設(shè)計(jì)內(nèi)容的考核：是否有查閱資料能力？問題分析是否清楚？設(shè)計(jì)思想如何？解決問題的方案是否合理？有無創(chuàng)新點(diǎn)？

2）合作交流能力的考核：是否和同組成員協(xié)作愉快？是否善于和同學(xué)、指導(dǎo)老師交流溝通？

3）程序編碼能力與測(cè)試能力的考核：能否獨(dú)立擔(dān)當(dāng)程序模塊的編碼工作？程序是否清晰、易讀？在解決關(guān)鍵問題的算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)上是否高效？是否能獨(dú)立完成程序的測(cè)試，測(cè)試用例如何？

4）文檔質(zhì)量的考核：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是否合理？方案是否可行？表達(dá)是否正確與規(guī)范？

5）答辯能力的考核：能否清楚表達(dá)自己的設(shè)計(jì)理念、思想及方案，對(duì)測(cè)試結(jié)果的解釋是否合理？回答問題是否準(zhǔn)確？

6）出勤率極平時(shí)表現(xiàn)的考核：是否遵守考勤相關(guān)的規(guī)定？

7)綜合表現(xiàn)如何？

根據(jù)上面的考勤因素，為了合理、全面考核學(xué)生的能力，二級(jí)課程設(shè)計(jì)規(guī)定了不同的因素給予不同的權(quán)值，如表2所示。

2 師資力量配備

要通過課程設(shè)計(jì)提高學(xué)生的解決問題能力、系統(tǒng)工程能力及創(chuàng)新能力，培養(yǎng)建設(shè)一支結(jié)構(gòu)合理、具有較高教學(xué)水平和較強(qiáng)實(shí)踐能力的優(yōu)秀教師團(tuán)隊(duì)是非常必要的。主要從下列3個(gè)方面做起。

2.1 更新教學(xué)理念

從2004年提出CDIO新的教育理念，多次組織老師認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)，系統(tǒng)、深入理解“構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）與運(yùn)作（Operate）”的內(nèi)在含義、12 條標(biāo)準(zhǔn)以及能力大綱[5-6]，并將其應(yīng)用在計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的教學(xué)過程中。除此之外，盡量參加國(guó)際國(guó)內(nèi)的教育、學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，開闊視野、豐富和更新知識(shí)、提高教學(xué)水平，保證教師有先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)方法，保證骨干教師具有專業(yè)課程開發(fā)的能力，保證專業(yè)課程設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

表2 課程設(shè)計(jì)考核因素及權(quán)重Tab.2 Course design evaluation factors and weight

2.2 提高工程實(shí)踐能力

通過項(xiàng)目的實(shí)施，培養(yǎng)更多的專業(yè)骨干教師，特別是培養(yǎng)年輕的專業(yè)骨干教師。為此，我們堅(jiān)持高校與企業(yè)相結(jié)合，“產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合，并且要求骨干教師每年必須承擔(dān)或參與工程項(xiàng)目的開發(fā)工作。其過程中，要求每位教師至少有1到2個(gè)項(xiàng)目的整體參與過程：調(diào)研、需求分析、實(shí)施方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試[7]、使用說明、驗(yàn)收交付以及維護(hù)等。這樣，不僅培養(yǎng)了教師的系統(tǒng)工程能力，也需要教師不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)解決實(shí)際問題，最后要求教師將成果擬定論文發(fā)表。

2.3 團(tuán)隊(duì)合作精神

“團(tuán)隊(duì)精神”的力量是不可估量的，是高校建設(shè)與發(fā)展中非常重要的因素。但由于高校招生規(guī)模擴(kuò)大，教師工作量加重，教師往往是埋頭備課，除了參加院系會(huì)議外，平時(shí)交流與溝通的機(jī)會(huì)很少，造成了教師以“個(gè)人自主學(xué)習(xí)、自主科研”形式為主。為了打破這種格局，形成教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的凝聚力，我們爭(zhēng)取橫、縱向項(xiàng)目，以項(xiàng)目為載體，搭建學(xué)習(xí)交流平臺(tái)，共同討論教學(xué)、項(xiàng)目開發(fā)中存在的問題，研討教學(xué)與科研的方法，以促進(jìn)教學(xué)效果、提高科研能力，強(qiáng)化教師隊(duì)伍的團(tuán)隊(duì)精神。

3 結(jié) 論

基于課程群的課程設(shè)計(jì)方案通過在我校的計(jì)算機(jī)教學(xué)專業(yè)中近幾年的探索與實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果，基本上達(dá)到了培養(yǎng)計(jì)算機(jī)人才的目的。在今后的教學(xué)過程中，將進(jìn)一步根據(jù)社會(huì)需求強(qiáng)化師資力量，盡量挖掘?qū)W生的潛能，充分發(fā)揮學(xué)生的特長(zhǎng)，培養(yǎng)高素質(zhì)的計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用人才。

[1]中華人民共和國(guó)教育部.《教育部 財(cái)政部關(guān)于“十二五”期間實(shí)施 “高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見》[EB/OL].（2011-09-26）ttp://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s5666/201109/xxgk_124985.html

[2]杜玉波.實(shí)踐能力是目前人才培養(yǎng)中最薄弱環(huán)節(jié)[EB/OL]，（2011-12-30）.http://www.china.com.cn/news/2011-12/30/content_24291691.htm

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