面向“软件开发课程群”的复杂工程案例库设计

2020-07-10王学军李中华

计算机教育 2020年4期

王学军，李俏，李中华

（石家庄铁道大学信息学院，河北石家庄 050043）

0 引言

工程教育专业认证是工程性人才走向国际的准入证，其对毕业生提出了更高的要求，引领各高校对培养目标、课程体系、教学内容、评价方式进行全面的改革，对高校教学质量的提升具有至关重要的促进作用。在工程认证标准12 条毕业要求中，有8 条、9 次提出复杂工程问题，因此提高学生解决复杂工程问题能力成为专业认证的关键[1-2]。

1 学生解决复杂工程问题能力培养中存在的问题

1）教师缺乏工程实践能力。

要培养学生解决复杂工程的能力，必须要理解复杂工程问题的内涵，即具备利用多学科知识分析、研究、解决复杂工程问题的能力。目前，许多高校承担课程的教师有相当一部分缺乏工程的实践经验，在教学案例、课程实践中多以课本的案例为主，缺乏综合型、创新型工程案例，同时在案例的设计中未充分考虑实验案例是否具备工程认证复杂工程问题特征[3-4]。

课中环节主要分成两大部分：检测答疑阶段和拓展阶段。检测答疑首先进行的是听写反馈，教师抽出部分关于开罗的视频中的和课文相关的十个词汇听写（5分钟，收上来），第二步当堂小组概括叙述性描写特征，并且写一个叙述性描写的长句（共25分钟），与此同时，教师巡视全班，即监督各组进度，且同时回答同学预习及课前中遇到的各种疑惑。

2）缺乏课程群的规划与设计。

针对传统的以课程为中心、每门课程独立实施的问题，对计算机科学与技术专业建立“以课程群为中心”的知识体系，构建“系统能力课程群”和“开发能力课程群”[5-7]。通过两个课程群将主干课程融合到一起，如图1 所示。

3）缺乏面向复杂工程问题的实践教学平台。

目前，许多高校都比较重视单门课程的建设，而忽略课程群的衔接，因此课程内容相互重复，课程之间缺乏相互支撑，导致学生的课程过多，甚至出现学生由于课程过多而不愿意参与教师的科研项目或参加竞赛的现象。以大一学生的C 语言程序设计课程为例，许多教师在教授学生算法的同时，忽略讲述算法在实际工程项目中的具体应用，同时忽略与后续软件工程课程的衔接，未能将软件工程的思想“从小抓起”，致使学生所写的程序缺乏函数的功能说明、注释，不会用流程图或伪代码进行算法的描述，变量的命名不规范，不会编写测试用例等。再如，在大部分的C++语言程序设计教程中缺乏GUI 方面的介绍，缺乏新开发工具的使用（如QT）等，如此的例子比比皆是。

课程群建设能够弱化课程的独立性，强化课程内容之间的融合、交叉和关联；同时，针对课程群建立课程体系与毕业要求的关联度矩阵，其中，关联程度分为“H（高）、M（中）、L（低）”3 级，随着课程的逐渐深入，对能力的支撑越来越强。

嵌入式学科服务研究是高校图书馆资源迅速增长与用户需求多样性之间的不匹配所形成的针对性服务，是对高校图书馆资源优势、人力优势和服务理念的有效体现，然而由于各个高校图书馆在自身服务能力、基础和理念上的差异，现有的嵌入式学科服务还存在一定的不足。通过分析图书馆网站和专业文献，结合对用户、学科馆员等嵌入式服务中的相关人员的调查研究，发现嵌入式学科服务中还面临不少的问题，具体如下。

复杂工程问题需具备的特征是“必须运用深入的工程原理经过分析才可能得到解决”，因此解决复杂工程问题需要多学科的支持。目前许多高校建立了面向课程的案例库，但缺乏面向复杂工程问题的实践教学平台及项目库，导致学生4年中学会了许多“零件”的制作方法，却没有生产过一件“产品”，更不知道如果设计产品、集成产品。

2 构建“以课程群为中心”的多层知识体系

4.相对于一些调整类的科目，审计的同时一般作为总账的会计科目，相对数额转入到相关被调整的会计科目。当企业存在的持续经营账户不可以做任何的变动时，需在进行资产评估的同时根据估价进行适当调整。

图1 计算机科学与技术专业课程群

病人有一个继母、一个亲生哥哥、一个亲生哥哥和嫂嫂、异母兄弟、异母姐妹，还有一个叔叔。她的叔叔开着一家羊肉店，但是生意不好。她的婚姻是17岁那年继母安排的。

3 构建复杂工程案例库，提高学生解决复杂工程的能力

企业实际需求、教师的科研项目等具备复杂工程问题的特征，需要具备多学科的知识对其进行分析、建模、设计并加以实现，同时需要团队合作及沟通，因此，企业实践的项目是很好的教学案例。构建复杂工程案例库，将企业工程项目、教师科研项目及学科竞赛类题目按“从顶到下、逐步分解”方式分解为3 层模块，同时在内容和粒度上精心设计，使其内容相互衔接，模块大小适合教学需求[8]，以案例为产出，有效提高学生的工程实践能力[9-12]。案例库结构如图2 所示。

案例库的管理依托自行开发的复杂工程案例库管理系统，该系统也是案例库中的一个案例，由学生开发，后台采用Python+Django，前端采用Vue.js。具体功能包括用户管理、项目库管理、实践教学管理、项目评价、学生成绩分析等模块，其中，项目库的数据结构及具体应用见表1。

整个项目的多个模块以项目编号为关联，以树形目录的结构分层显示所有项目。学生可以根据项目、科目、知识点进行检索，并按模块具体需求进行实践，任课教师、企业教师可以通过系统进行评价打分。学生可以一个案例为主线，利用不断积累的知识逐渐完成一个大的项目。

4 实施效果及分析

目前该项目库具有的大中型项目超过10 个，应用于软件工程、Web开发实践、创新创业实践等课程中。项目从团队合作、设计/开发能力、创新能力、文档规范性、答辩等多维度进行考核。从课程的实施及问卷调查中可以看出，项目库实施有利于提高学生解决工程问题的能力，但也发现企业项目难度较大、学生课时少、模块的划分与知识点的结合需要进一步优化等问题，这也是需持续改进的主要方面。