基于大學生創新訓練計劃提升軟件工程類課程質量的研究

宋瑋，李敏

（廣東工業大學計算機學院，廣州 510006）

基于大學生創新訓練計劃提升軟件工程類課程質量的研究

宋瑋，李敏

（廣東工業大學計算機學院，廣州 510006）

實施大學生創新訓練計劃能促進學生的實踐能力、創新精神和創新能力，但只能覆蓋部分有興趣的學生；軟件工程類課程培養具有軟件開發能力和項目管理初步經驗的人才，但由于課堂教學的局限性以及實踐課程的短暫性，教學及實訓效果不佳。結合進行中的大學生創新訓練項目提出提升軟件工程類課程質量的建設內容，包括融合兩者特點進行有效的選題；分解創新訓練，建立與各門課程的映射并選擇實施時機；結合原型系統的開發理念，以循環開發的方式不斷完善前一階段形成的設計和文檔。最后以2015年校級大學生創新訓練為例給出具體的實施方式。

創新訓練計劃；軟件工程；課程質量

0　引言

實施大學生創新訓練計劃的目的是促進高等學校轉變教育思想觀念，改革人才培養模式，切實加強學生實踐能力、創新精神和創新能力的培養［1-2］，學生在教師的指導下，以創新團隊的方式，開展設計項目方案、組織科學實驗、分析處理數據、撰寫總結報告和學術論文等科研創新活動，通過學生的創新性研究實踐教學過程，培養專業基礎扎實、思維活躍、思路多元、團隊合作能力強、綜合素質高的具有創新思維和競爭能力的高素質創新人才，適應創新型國家建設需要的高水平創新人才［3-4］。

軟件工程專業的培養目標注重工程應用實踐，培養具有創新精神和實踐能力，掌握計算機科學基礎理論、軟件工程專業及應用知識，具有軟件開發能力和項目管理的初步經驗，具有團隊協作與溝通能力，能從事計算機軟件設計、系統分析、維護和項目管理的高素質應用型人才。軟件工程專業的專業類課程包括軟件工程，數據庫系統，軟件需求分析，軟件測試過程與方法，軟件項目管理等，貫穿軟件工程2，3年級。雖有相應的實踐類課程如，課程設計、綜合設計、專業項目設計等作為實踐上的支持，以及畢業設計進行綜合性的考核與應用，但由于每一種實踐類課程設計過程的短暫性，通常只有1到2個星期，導致理論課程知識相互間離散，聯系不緊密，并且短暫的實踐類設計過程導致學生剛剛進入設計狀態就結束了，此外實踐的短暫性也使得一部分學生粗糙的對待設計過程，應付了事。而畢業設計雖然時間較長，但由于一些學生已經找到了工作，心思并未完全安放在畢業設計上，也導致畢業設計的綜合訓練及考核效果較差。

本文以廣東工業大學軟件工程的專業課程設置為基礎，研究如何借助大學生創新訓練項目，通過長達一年半的創新訓練覆蓋軟件工程類課程，使軟件類的理論及實踐課程能有機聯系在一起，加強學生對軟件工程一整套知識體系的綜合訓練和全面掌握，豐富課堂教學的內容，提高課堂教學的質量和效果，最終提高軟件工程類課程的質量。

1　基于大學生創新訓練計劃提升軟件工程類課程質量的建設內容

1.1利用大學生創新訓練計劃形成課堂教學有效案例及實踐教學的有效選題

課堂教學以多個知識點為主，使學生在理解各知識點的基礎上建立對課程的總體認識，學習過程是一個從無到有，從易到難的過程，因此課堂教學中的案例只能是簡化的，也有可能是離散的；實踐教學的選題面向初學者，是知識點的簡單綜合，并不側重創新性，通常會多年使用一個題目，表現為成熟技術解決老問題，既缺乏對熱點需求的反映，也不能很好激發學生的興趣。

創新訓練計劃選題則側重對熱點需求和新技術的追蹤，表現為用新技術解決新問題；新技術解決老問題；成熟技術解決新問題。通常以新穎的題目和內容激發學生的參與興趣，在學生自主查閱資料，有一定前期準備下確定最終的選題，研究目標明確，方案科學可行；能有效避免傳統的實踐教學中陳舊的指向性命題引發的低效參與度。但由于創新訓練側重新需求新技術以及有限的立項數，訓練的覆蓋范圍只涉及少部分具有主動學習和能力較強的學生，這也是創新訓練的缺陷所在。

綜合這兩者的特點，在課堂教學中將創新訓練實施過程中遇到的問題總結成案例，形成課堂討論的題目；在實踐教學中，對創新訓練中的需求進行裁剪，形成側重于某門具體課程的設計題目；既可彌補創新訓練覆蓋面不足的缺陷，又可豐富教學的內容，使課堂案例與實踐選題切合熱點需求，容易提高學生的積極性。

1.2分解創新訓練各階段，建立與各門課程的映射并選擇實施時機

軟件工程，數據庫系統，軟件需求分析，軟件測試過程與方法，軟件項目管理以及相應的實踐課程等課程分別位于4，5，6三個學期。每一門課程在創新訓練開發中的側重點以及處于的階段不同，因此在課程開始時，向學生明確該門課程在創新訓練中的作用，并使之在學習該課程的理論過程中，始終結合創新訓練的內容進行思考和設計，使學生能帶著問題，帶著需求進行理論課的學習，從而減輕理論學習的枯燥性。

1.3結合原型系統的開發理念，以循環開發的方式不斷完善前一階段形成的設計和文檔

由于某些課程是對前修課程中某一內容的增強學習，如軟件需求分析是對軟件工程中需求部分的進一步闡述，是知識、方法和技術的重復、增強與提高。因此為避免同類課程理論教學的重復性，可對創新訓練中形成的階段性成果進行重新審視。通過這種循環遞進式的思考和學習，降低枯燥性，更有利于加深對理論知識的理解和運用。

2　基于大學生創新訓練計劃提升軟件工程類課程質量的實施實例

借助筆者已經立項的四項大學生創新訓練計劃，設計出下面的實施規劃（如圖1所示），該規劃可覆蓋三個學年，將軟件類主要專業課有效地與創新訓練結合在一起。下面以其中已經立項的15年校級創新項目《冰箱食材智能管理軟件的設計與實現》為例說明整個實施過程。

該創新訓練由13級軟件專業學生承擔，在第三學期即2014年下半年進入準備階段即動員學生參與項目。因為選題切合當前智能家電以及手機App程序設計這類熱點問題和技術，建議學生先查閱相關資料，建立對項目的興趣。感興趣的學生間組織團隊，推選負責人，進一步學習相關開發技術。若出現多組學生愿意參與，則實行競爭方式，展示各自的調研內容和初步思路，擇優立項。這樣在2015年初即第四學期可填寫申報書立項。而此時第四學期正開設軟件工程課程，對于創新小組的學生可以繼續讓他們邊學邊驗證申報書中的項目實施的目的、意義；項目研究內容和擬解決的關鍵問題；項目實施方案。而對于未參與創新小組的學生，可以該題目作為貫穿課堂教學的案例，如結合項目實施的目的，意義講授可行性分析章節；結合項目研究的內容和擬解決的關鍵問題講授需求分析和概要設計；結合項目實施方案項目實施方案講授概要設計等。同時課堂討論分析的結果又可以反過來完善申請書中的內容。這樣經過第四個學期，最終形成需求分析，若學生的能力較強，則形成原型系統。

圖1　結合大學生創新訓練計劃提升軟件類課程質量的實施規劃

實踐過程中，我們發現學生在接觸冰箱食材管理這一題目時表現出明顯的興趣，在最初的需求分析中大多數學生把重點放在了與冰箱智能芯片的通信上，經過討論我們明確了因為受硬件的制約 （包括智能芯片以及食物條碼的限制），項目不研究與智能芯片的交互，重點在于利用手機App結合已有或自創的食品數據庫進行冰箱食物庫存的管理，以避免食物的浪費，并及時清理過期食物和確定新食物的購買。該階段總結出的主要功能為，第一、食材基本信息管理：食材信息包括類型、名稱、數量、能量、主要營養（包括能量、蛋白質、脂肪、碳水化合物、膳食纖維、維生素等）、有效期、相克食材。食材在進出冰箱時都要進行記錄。第二、智能提醒：當食材的有效期即將到期或者食材的數量小于設定的值時，提醒用戶進行處理。

第五學期進入數據庫系統和軟件需求分析課程的學期，可指導學生結合這兩門課程的理論知識對前階段的設計結果進行完善，特別是使用數據庫理論，完善數據方面的設計。進一步的需求調查發現，當前流行科學飲食，因此增加食譜推薦功能，包括兩個方面：第一，將冰箱中現有食材作為主體食材，推薦出合適的食譜；第二、進行僅限于冰箱中現有食材之間的搭配食譜。這一功能的添加使得App更具有時尚性和實用性。在修改的功能需求上我們設計出相應的數據庫 （圖2為其ER圖表現）

第六學期則以項目管理的理論審視已進行的部分，并進一步完善設計文檔；軟件測試過程與方法則指導學生進行編碼和測試。每個學期中實施階段出現的問題都可抽取為課堂案例，引入后續課程的教學中，如我們形成下面的案例：①需求的討論，可用于軟件工程，軟件需求分析課程；②ER圖的形成以及向關系數據庫表的轉化可用于數據庫系統課程；③食譜推薦功能中對各類食材的組合，智能提醒中各種情況下的提醒等適合于形成軟件測試中等價類、邊界值、因果圖等黑盒測試法的案例；④冰箱食材管理中軟件結構的選擇，包括采用單機版，C/S結構，多層體系結構，手機應用等。對這些結構的選擇過程以及不同結構的實現，可以作為軟件系統設計與體系結構課程的案例；⑤如果冰箱食材管理開發成手機應用，則橫屏豎屏的選擇，菜單的分層和擺放位置，圖標的個數和位置，界面配色等具體設計方案和風格可作為人機交互的軟件工程方法課程的案例。這些例子的提煉比常見的學生成績管理系統更容易提高學生的興趣；而課堂討論的結果和思路也可對項目有促進作用。在實踐教學方面對該訓練項目進行適當的裁剪可以形成多門課程的課程設計。若學生在訓練計劃中產生了新的想法，在時間不足夠的情況下，可以將其引入至畢業設計中，既增強了訓練計劃的可持續性，也解決了畢業設計時間較短帶來的倉促與不完善。

圖2　冰箱食材管理ER圖

3　結語

本文結合大學生創新訓練項目提出提升軟件工程類課程質量的建設內容，包括融合兩者特點進行有效的選題；分解創新訓練，建立與各門課程的映射并選擇實施時機；結合原型系統的開發理念，以循環開發的方式不斷完善前一階段形成的設計和文檔；并以2015年校級大學生創新訓練為例給出了具體的實施方式。實踐表明在軟件工程類課程中引入創新訓練項目，有助于拓展訓練項目的覆蓋范圍，同時熱點需求問題和技術的引入，豐富了課程教學的內容，增強學生的探索和創新興趣，項目開發具有較強的持續性。

［1］教育部.教育部關于做好“本科教學工程”國家級大學生創新創業訓練計劃實施工作的通知［Z］.教高函［2012］5號文，2012.

［2］陶旭晨，余承海，陶庭先.基于大學生創新訓練計劃提升本科畢業設計質量的對策研究［J］.輕工科技，2015，194：158-159.

［3］韓震．基于創新型人才培養目標的研究型大學本科教學改革路徑［J］．中國大學教學，2009（7）：7-10．

［4］陳立鋼．基于大學生創新訓練項目探討化學專業大學生創新能力的培養［J］．高教論壇，2013（3）：27-29．

Research on Promotion of Software Engineering Courses Quality Based on College Students'Innovation Training Program

SONG Wei，LI Min
（School of Computers，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006）

Implement of college students'innovation training program can improve the practice ability，innovation spirit of students，but it can not cover all the students.Software engineering courses train talents with the ability of software development and project management，but since the limitation of class teaching and temporality of practice courses，the effects are not well.Proposes three aspects to promote the software engineering quality based on college students'innovation training program.First，it is to combine the characteristics of the innovation training program and software engineering courses so as to select the effective subject.Second，it is to decompose innovation training program to different phases，and construct the relation with different courses.Third，it is to improve the former design and documents by cycle development using the idea of prototype system.Presents a concrete implementation with a college students'innovation training program of 2015.

Innovation Training Program；Software Engineering；Course Quality

1007-1423（2016）27-0018-05DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.27.005

宋瑋（1978-），女，湖南常德人，教師，研究生博士學位，研究方向為P2P存儲系統、網絡存儲、博弈論及分布式機制

2016-07-05

2016-09-15

廣東工業大學大學生創新訓練計劃（No.xj201511845074、No.yj201511845095）、廣東工業大學計算機學院教改項目

李敏（1978-），女，湖北人，碩士，講師，研究方向為信號處理