面向“軟件開發(fā)課程群”的復(fù)雜工程案例庫設(shè)計(jì)

王學(xué)軍，李 俏，李中華

（石家莊鐵道大學(xué) 信息學(xué)院，河北 石家莊 050043）

0 引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證是工程性人才走向國際的準(zhǔn)入證，其對(duì)畢業(yè)生提出了更高的要求，引領(lǐng)各高校對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、評(píng)價(jià)方式進(jìn)行全面的改革，對(duì)高校教學(xué)質(zhì)量的提升具有至關(guān)重要的促進(jìn)作用。在工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)12 條畢業(yè)要求中，有8 條、9 次提出復(fù)雜工程問題，因此提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力成為專業(yè)認(rèn)證的關(guān)鍵[1-2]。

1 學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力培養(yǎng)中存在的問題

1）教師缺乏工程實(shí)踐能力。

要培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程的能力，必須要理解復(fù)雜工程問題的內(nèi)涵，即具備利用多學(xué)科知識(shí)分析、研究、解決復(fù)雜工程問題的能力。目前，許多高校承擔(dān)課程的教師有相當(dāng)一部分缺乏工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)案例、課程實(shí)踐中多以課本的案例為主，缺乏綜合型、創(chuàng)新型工程案例，同時(shí)在案例的設(shè)計(jì)中未充分考慮實(shí)驗(yàn)案例是否具備工程認(rèn)證復(fù)雜工程問題特征[3-4]。

課中環(huán)節(jié)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(jìn)行的是聽寫反饋，教師抽出部分關(guān)于開羅的視頻中的和課文相關(guān)的十個(gè)詞匯聽寫（5分鐘，收上來），第二步當(dāng)堂小組概括敘述性描寫特征，并且寫一個(gè)敘述性描寫的長句（共25分鐘），與此同時(shí)，教師巡視全班，即監(jiān)督各組進(jìn)度，且同時(shí)回答同學(xué)預(yù)習(xí)及課前中遇到的各種疑惑。

2）缺乏課程群的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

針對(duì)傳統(tǒng)的以課程為中心、每門課程獨(dú)立實(shí)施的問題，對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建立“以課程群為中心”的知識(shí)體系，構(gòu)建“系統(tǒng)能力課程群”和“開發(fā)能力課程群”[5-7]。通過兩個(gè)課程群將主干課程融合到一起，如圖1 所示。

3）缺乏面向復(fù)雜工程問題的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。

目前，許多高校都比較重視單門課程的建設(shè)，而忽略課程群的銜接，因此課程內(nèi)容相互重復(fù)，課程之間缺乏相互支撐，導(dǎo)致學(xué)生的課程過多，甚至出現(xiàn)學(xué)生由于課程過多而不愿意參與教師的科研項(xiàng)目或參加競賽的現(xiàn)象。以大一學(xué)生的C 語言程序設(shè)計(jì)課程為例，許多教師在教授學(xué)生算法的同時(shí)，忽略講述算法在實(shí)際工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用，同時(shí)忽略與后續(xù)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(xué)生所寫的程序缺乏函數(shù)的功能說明、注釋，不會(huì)用流程圖或偽代碼進(jìn)行算法的描述，變量的命名不規(guī)范，不會(huì)編寫測試用例等。再如，在大部分的C++語言程序設(shè)計(jì)教程中缺乏GUI 方面的介紹，缺乏新開發(fā)工具的使用（如QT）等，如此的例子比比皆是。

課程群建設(shè)能夠弱化課程的獨(dú)立性，強(qiáng)化課程內(nèi)容之間的融合、交叉和關(guān)聯(lián)；同時(shí)，針對(duì)課程群建立課程體系與畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度矩陣，其中，關(guān)聯(lián)程度分為“H（高）、M（中）、L（低）”3 級(jí)，隨著課程的逐漸深入，對(duì)能力的支撐越來越強(qiáng)。

嵌入式學(xué)科服務(wù)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(duì)性服務(wù)，是對(duì)高校圖書館資源優(yōu)勢、人力優(yōu)勢和服務(wù)理念的有效體現(xiàn)，然而由于各個(gè)高校圖書館在自身服務(wù)能力、基礎(chǔ)和理念上的差異，現(xiàn)有的嵌入式學(xué)科服務(wù)還存在一定的不足。通過分析圖書館網(wǎng)站和專業(yè)文獻(xiàn)，結(jié)合對(duì)用戶、學(xué)科館員等嵌入式服務(wù)中的相關(guān)人員的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)嵌入式學(xué)科服務(wù)中還面臨不少的問題，具體如下。

復(fù)雜工程問題需具備的特征是“必須運(yùn)用深入的工程原理經(jīng)過分析才可能得到解決”，因此解決復(fù)雜工程問題需要多學(xué)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(fù)雜工程問題的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)及項(xiàng)目庫，導(dǎo)致學(xué)生4年中學(xué)會(huì)了許多“零件”的制作方法，卻沒有生產(chǎn)過一件“產(chǎn)品”，更不知道如果設(shè)計(jì)產(chǎn)品、集成產(chǎn)品。

2 構(gòu)建“以課程群為中心”的多層知識(shí)體系

4.相對(duì)于一些調(diào)整類的科目，審計(jì)的同時(shí)一般作為總賬的會(huì)計(jì)科目，相對(duì)數(shù)額轉(zhuǎn)入到相關(guān)被調(diào)整的會(huì)計(jì)科目。當(dāng)企業(yè)存在的持續(xù)經(jīng)營賬戶不可以做任何的變動(dòng)時(shí)，需在進(jìn)行資產(chǎn)評(píng)估的同時(shí)根據(jù)估價(jià)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

圖1 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程群

病人有一個(gè)繼母、一個(gè)親生哥哥、一個(gè)親生哥哥和嫂嫂、異母兄弟、異母姐妹，還有一個(gè)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(gòu)建復(fù)雜工程案例庫，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程的能力

企業(yè)實(shí)際需求、教師的科研項(xiàng)目等具備復(fù)雜工程問題的特征，需要具備多學(xué)科的知識(shí)對(duì)其進(jìn)行分析、建模、設(shè)計(jì)并加以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)需要團(tuán)隊(duì)合作及溝通，因此，企業(yè)實(shí)踐的項(xiàng)目是很好的教學(xué)案例。構(gòu)建復(fù)雜工程案例庫，將企業(yè)工程項(xiàng)目、教師科研項(xiàng)目及學(xué)科競賽類題目按“從頂?shù)较?、逐步分解”方式分解? 層模塊，同時(shí)在內(nèi)容和粒度上精心設(shè)計(jì)，使其內(nèi)容相互銜接，模塊大小適合教學(xué)需求[8]，以案例為產(chǎn)出，有效提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力[9-12]。案例庫結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

案例庫的管理依托自行開發(fā)的復(fù)雜工程案例庫管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)也是案例庫中的一個(gè)案例，由學(xué)生開發(fā)，后臺(tái)采用Python+Django，前端采用Vue.js。具體功能包括用戶管理、項(xiàng)目庫管理、實(shí)踐教學(xué)管理、項(xiàng)目評(píng)價(jià)、學(xué)生成績分析等模塊，其中，項(xiàng)目庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及具體應(yīng)用見表1。

整個(gè)項(xiàng)目的多個(gè)模塊以項(xiàng)目編號(hào)為關(guān)聯(lián)，以樹形目錄的結(jié)構(gòu)分層顯示所有項(xiàng)目。學(xué)生可以根據(jù)項(xiàng)目、科目、知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行檢索，并按模塊具體需求進(jìn)行實(shí)踐，任課教師、企業(yè)教師可以通過系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)打分。學(xué)生可以一個(gè)案例為主線，利用不斷積累的知識(shí)逐漸完成一個(gè)大的項(xiàng)目。

4 實(shí)施效果及分析

目前該項(xiàng)目庫具有的大中型項(xiàng)目超過10 個(gè)，應(yīng)用于軟件工程、Web開發(fā)實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐等課程中。項(xiàng)目從團(tuán)隊(duì)合作、設(shè)計(jì)/開發(fā)能力、創(chuàng)新能力、文檔規(guī)范性、答辯等多維度進(jìn)行考核。從課程的實(shí)施及問卷調(diào)查中可以看出，項(xiàng)目庫實(shí)施有利于提高學(xué)生解決工程問題的能力，但也發(fā)現(xiàn)企業(yè)項(xiàng)目難度較大、學(xué)生課時(shí)少、模塊的劃分與知識(shí)點(diǎn)的結(jié)合需要進(jìn)一步優(yōu)化等問題，這也是需持續(xù)改進(jìn)的主要方面。

圖2 復(fù)雜工程案例庫結(jié)構(gòu)

表1 復(fù)雜工程案例庫主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及舉例

5 結(jié)語

培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程能力任重而道遠(yuǎn)，面向課程群的項(xiàng)目庫建設(shè)需要大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和時(shí)間，同時(shí)要通過校企合作的方式進(jìn)行項(xiàng)目的不斷擴(kuò)充和更新。另外，在項(xiàng)目庫的基礎(chǔ)上需要教師將其進(jìn)一步細(xì)化成為課程知識(shí)點(diǎn)的案例，同時(shí)要改變程序開發(fā)課程類的考核方式，從單純的課程考核轉(zhuǎn)變到面向產(chǎn)出的考核，重點(diǎn)考核學(xué)生的軟件成果。