面向“軟件開發課程群”的復雜工程案例庫設計

王學軍，李 俏，李中華

（石家莊鐵道大學 信息學院，河北 石家莊 050043）

0 引言

工程教育專業認證是工程性人才走向國際的準入證，其對畢業生提出了更高的要求，引領各高校對培養目標、課程體系、教學內容、評價方式進行全面的改革，對高校教學質量的提升具有至關重要的促進作用。在工程認證標準12 條畢業要求中，有8 條、9 次提出復雜工程問題，因此提高學生解決復雜工程問題能力成為專業認證的關鍵[1-2]。

1 學生解決復雜工程問題能力培養中存在的問題

1）教師缺乏工程實踐能力。

要培養學生解決復雜工程的能力，必須要理解復雜工程問題的內涵，即具備利用多學科知識分析、研究、解決復雜工程問題的能力。目前，許多高校承擔課程的教師有相當一部分缺乏工程的實踐經驗，在教學案例、課程實踐中多以課本的案例為主，缺乏綜合型、創新型工程案例，同時在案例的設計中未充分考慮實驗案例是否具備工程認證復雜工程問題特征[3-4]。

課中環節主要分成兩大部分：檢測答疑階段和拓展階段。檢測答疑首先進行的是聽寫反饋，教師抽出部分關于開羅的視頻中的和課文相關的十個詞匯聽寫（5分鐘，收上來），第二步當堂小組概括敘述性描寫特征，并且寫一個敘述性描寫的長句（共25分鐘），與此同時，教師巡視全班，即監督各組進度，且同時回答同學預習及課前中遇到的各種疑惑。

2）缺乏課程群的規劃與設計。

針對傳統的以課程為中心、每門課程獨立實施的問題，對計算機科學與技術專業建立“以課程群為中心”的知識體系，構建“系統能力課程群”和“開發能力課程群”[5-7]。通過兩個課程群將主干課程融合到一起，如圖1 所示。

3）缺乏面向復雜工程問題的實踐教學平臺。

目前，許多高校都比較重視單門課程的建設，而忽略課程群的銜接，因此課程內容相互重復，課程之間缺乏相互支撐，導致學生的課程過多，甚至出現學生由于課程過多而不愿意參與教師的科研項目或參加競賽的現象。以大一學生的C 語言程序設計課程為例，許多教師在教授學生算法的同時，忽略講述算法在實際工程項目中的具體應用，同時忽略與后續軟件工程課程的銜接，未能將軟件工程的思想“從小抓起”，致使學生所寫的程序缺乏函數的功能說明、注釋，不會用流程圖或偽代碼進行算法的描述，變量的命名不規范，不會編寫測試用例等。再如，在大部分的C++語言程序設計教程中缺乏GUI 方面的介紹，缺乏新開發工具的使用（如QT）等，如此的例子比比皆是。

課程群建設能夠弱化課程的獨立性，強化課程內容之間的融合、交叉和關聯；同時，針對課程群建立課程體系與畢業要求的關聯度矩陣，其中，關聯程度分為“H（高）、M（中）、L（低）”3 級，隨著課程的逐漸深入，對能力的支撐越來越強。

嵌入式學科服務研究是高校圖書館資源迅速增長與用戶需求多樣性之間的不匹配所形成的針對性服務，是對高校圖書館資源優勢、人力優勢和服務理念的有效體現，然而由于各個高校圖書館在自身服務能力、基礎和理念上的差異，現有的嵌入式學科服務還存在一定的不足。通過分析圖書館網站和專業文獻，結合對用戶、學科館員等嵌入式服務中的相關人員的調查研究，發現嵌入式學科服務中還面臨不少的問題，具體如下。

復雜工程問題需具備的特征是“必須運用深入的工程原理經過分析才可能得到解決”，因此解決復雜工程問題需要多學科的支持。目前許多高校建立了面向課程的案例庫，但缺乏面向復雜工程問題的實踐教學平臺及項目庫，導致學生4年中學會了許多“零件”的制作方法，卻沒有生產過一件“產品”，更不知道如果設計產品、集成產品。

2 構建“以課程群為中心”的多層知識體系

4.相對于一些調整類的科目，審計的同時一般作為總賬的會計科目，相對數額轉入到相關被調整的會計科目。當企業存在的持續經營賬戶不可以做任何的變動時，需在進行資產評估的同時根據估價進行適當調整。

圖1 計算機科學與技術專業課程群

病人有一個繼母、一個親生哥哥、一個親生哥哥和嫂嫂、異母兄弟、異母姐妹，還有一個叔叔。她的叔叔開著一家羊肉店，但是生意不好。她的婚姻是17歲那年繼母安排的。

3 構建復雜工程案例庫，提高學生解決復雜工程的能力

企業實際需求、教師的科研項目等具備復雜工程問題的特征，需要具備多學科的知識對其進行分析、建模、設計并加以實現，同時需要團隊合作及溝通，因此，企業實踐的項目是很好的教學案例。構建復雜工程案例庫，將企業工程項目、教師科研項目及學科競賽類題目按“從頂到下、逐步分解”方式分解為3 層模塊，同時在內容和粒度上精心設計，使其內容相互銜接，模塊大小適合教學需求[8]，以案例為產出，有效提高學生的工程實踐能力[9-12]。案例庫結構如圖2 所示。

案例庫的管理依托自行開發的復雜工程案例庫管理系統，該系統也是案例庫中的一個案例，由學生開發，后臺采用Python+Django，前端采用Vue.js。具體功能包括用戶管理、項目庫管理、實踐教學管理、項目評價、學生成績分析等模塊，其中，項目庫的數據結構及具體應用見表1。

整個項目的多個模塊以項目編號為關聯，以樹形目錄的結構分層顯示所有項目。學生可以根據項目、科目、知識點進行檢索，并按模塊具體需求進行實踐，任課教師、企業教師可以通過系統進行評價打分。學生可以一個案例為主線，利用不斷積累的知識逐漸完成一個大的項目。

4 實施效果及分析

目前該項目庫具有的大中型項目超過10 個，應用于軟件工程、Web開發實踐、創新創業實踐等課程中。項目從團隊合作、設計/開發能力、創新能力、文檔規范性、答辯等多維度進行考核。從課程的實施及問卷調查中可以看出，項目庫實施有利于提高學生解決工程問題的能力，但也發現企業項目難度較大、學生課時少、模塊的劃分與知識點的結合需要進一步優化等問題，這也是需持續改進的主要方面。

圖2 復雜工程案例庫結構

表1 復雜工程案例庫主要數據結構及舉例

5 結語

培養學生解決復雜工程能力任重而道遠，面向課程群的項目庫建設需要大量的實踐經驗和時間，同時要通過校企合作的方式進行項目的不斷擴充和更新。另外，在項目庫的基礎上需要教師將其進一步細化成為課程知識點的案例，同時要改變程序開發課程類的考核方式，從單純的課程考核轉變到面向產出的考核，重點考核學生的軟件成果。