面向软件类课程专业认证的课程设计实效促进研究

徐 慧， 顾 颀，周建美

（南通大学 计算机科学与技术学院，江苏 南通 226019）

1 背 景

我国有300 多所高校开设软件工程专业，每年培养30余万毕业生[1]，2017年软件人才职位需求居职业招聘岗位之首，但从就业结果来看，毕业生就业能力与企业需求之间，存在较大差距。如何才能解决人才需求的难题，培养出具有较强实践能力的软件工程人才呢？参加工程教育认证被认为是一个很好的途径。

《工程教育认证标准（2016 版）》[2]对学生毕业要求的12条中，与专业课程教学直接关联的有以下5点。

（1）工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。

（2）问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、研究、分析复杂工程问题，以获得有效结论。

（3）设计/开发解决方案：能够设计解决复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识。

（4）研究：能够基于科学原理并采用科学方法研究复杂工程问题，包括设计实验、分析与解释数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。

（5）使用现代工具：能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。

上述5点，明确表明除系统的理论学习外，实践教学环节起到至关重要的作用。标准对计算机类专业的补充规定中对实践教学进一步细化，指出实践教学体系要包括“实验课程、课程设计、现场实习”，还要开展“科技创新、社会实践等多种形式的实践活动”，由此可见，认证标准将培养学生的工程实践能力放在十分重要的地位。

2 问题分析

2.1 概 述

智慧来源于知识，但知识不会自然而然地达成智慧，需要通过实践活动对知识“内化”和“活化”，起关键作用的是人的实践经验[3]。课程设计是与课程教学紧密相关的实践环节，是学生获得专业实践技能的重要一步。

课程设计，是课程的综合性实践教学环节，会用到课程的许多知识点，引导学生从全局的观点认识课程的精髓和本质，指导学生将所学的知识综合应用于软件开发过程中。课程设计具有以下特点：

（1）综合性。项目设计需要综合整个课程知识，甚至多个学科，可以培养学生综合运用知识的能力。

（2）开放性。学生围绕问题进行探索，学习形式不再局限于课堂与教师的指导。

（3）自主性。时间较长，学生自由、自主地分组学习，根据自己的理解发挥想象力，从而促进学生创造能力的发展。

2.2 现状与问题

2.2.1 现 状

课程设计一般安排在课程结束后的学期末，时长1周或2周。实施过程见图1。

图1 课程设计过程

教师发布课程设计任务，说明课程设计要求，进行必要的考勤与巡视，对学生问题进行必要的解答，对课设成果进行检查，系统演示与问答，审阅课设报告；根据出勤情况、系统验收情况及报告，给出成绩。

学生选择课设任务，查阅资料，分析、设计、编码、实现；课设中，出现问题，可能会求助于指导教师；系统设计完成后，接受指导教师的检查与现场问答；根据要求，撰写课程设计报告。

2.2.2 问题剖析

课程设计中存在的异常现象有：

（1）方案少[4]。一个题目，少则十几人，多则几十人做，导致学生偷懒、抄袭。

（2）进度异常。课程设计，是一个包括需求分析、数据结构设计、算法设计、编码、调试与测试、撰写报告等环节的循序渐进的过程。有些学生在验收那天突然完成整个设计，但对过程中涉及的问题，一问三不知，只会运行程序[5]。

（3）报告质量差[4]。部分学生的设计报告内容只是源程序和运行截图，且版面质量差、作图不规范。

（4）放羊式指导。整个过程几乎没有监控管理工作，也鲜有指导工作，放任学生自行完成。

课程设计达不到预期目标，引起教师的深思，因此各种方法被提出，以改进课设，如项目驱动的课程设计[6]、启发式教学的课程设计[7]、串联式课程设计[8]等。事实表明，这些理念与方法还不足以解决问题。

课设效果差的主要原因有：

（1）不够重视。课程设计一般为考查课，不需要考试，能力差的学生怕吃苦，经常拷贝应付。教师给予实践性教学环节的通过率较高，部分学生存在侥幸心理，不认真对待课设。

（2）过程监督不力。课设一般安排在课程结束后或学期末。此时，教师的业务工作较多，无暇顾及。部分教师认为，课程设计不同于上课，应该由学生自主完成，无须多管。

3 强化过程控制，服务认证的课程设计实施要点

3.1 开工讲解

课设第一天，教师通常会进行开工讲解，如讲什么内容以及讲解的效果，对学生课设有很大的影响。讲解除任务布置外，建议讲清以下内容。

1）目的与要求。

目的与要求通常写在课程设计大纲及实施计划书中，必须向学生阐述与说明，使学生明白课程设计的目的是什么，最低要求是什么，做成什么样是好的课程设计。

2）课程设计任务。

教师因学生能力的差异性，教师给出难易程度不一的任务，供学生自主选择，是被普遍采纳的方法。教师任务讲解不能讲得太简单，示范性、启迪性地剖析与讲解任务，分析设计要点，提示任务所需的知识，帮助学生判断任务的难易程度及正确选择任务。

3）设计内容。

实践应用研究集中在基础教育阶段，高等教育阶段研究较少 从时区轴线图可以看出，高中物理、小学数学、高中数学等学科关于深度学习的思维能力研究较多，并从2012年延续至近期。在深度参与聚类内容下，有关高职学生学习方式的研究在2017年才略有。

该部分要讲清楚整个课设的任务，引导学生遵循系统开发的方法进行课设工作，如数据结构的课程设计，需设计的内容有：

（1）问题分析和任务定义：充分分析和理解问题，明确问题要做什么？限制条件是什么？

（2）逻辑设计：根据问题描述中涉及的操作对象定义相应的数据类型，按照以数据结构为中心的原则划分模块，画出模块之间的调用关系图。

（3）详细设计：定义相应的存储结构，写出主要算法的伪代码，并对数据结构和基本操作作出进一步求精。

（4）程序编码：把详细设计的结果进一步求精为程序设计语言程序。

（5）程序调试与测试：以增量的方式自底向上划分模块。调试正确后，认真整理源程序及其注释，形成格式和风格良好的源程序清单和结果。

（6）结果分析：分析逻辑正确性，分析算法的时间、空间复杂性。

（7）编写课程设计报告。

4）进度安排。

进度安排是设计任务时间上的执行序列。明确的进度安排，不仅进一步强调了课设工作内容，也给学生每天的工作确立了目标。说明要凸显设计，引导学生以正确的步骤进行系统设计。例如1周的数据结构课程设计，任务进度表见表1。

5）报告要求。

具有撰写设计报告或技术总结报告的能力，不仅是专业认证中明确提出的要求，也是学生必须具备的基本能力。要提高学生课设报告的质量，必须明确并仔细讲解报告要求，报告要求见表2。

6）成绩评定方法。

人的向好性，决定绝大多数学生会向好成绩努力。课设开始，有必要讲清成绩的评定标准。

（1）及格：原创性少，系统逻辑正确，进度推进正常，报告合格。

表1 数据结构课程设计进度表

表2 报告内容及示例

（2）优秀：有创新，系统质量好，进度推进正常，报告优秀。

（3）不及格、中、良，在这两者之间。

3.2 过程监控

课设的主体是学生，但课设达不到教学目的，其责任主体则是教师。加强过程管理和过程监控，可以解决现在课程设计中的许多问题，也可以按专业认证标准要求的工程知识、问题分析、研究、设计与解决方案及工具使用等方面考量学生。

1）检查内容。

系统开发需经过分析、设计、编码、调试测试等过程，基于进度计划（见表1），进行阶段性成果检查，引导学生按部就班地以规范的步骤进行，体会系统开发的流程。教师每天进行阶段性成果检查，最后进行汇总，掌握每个学生课程设计的进度。

2）汇总表。

一周课程设计的汇总表见表3。任务、完成1、完成2、完成3依次在课设的第2、3、4天前提交。教师在线布置任务作业，学生在线提交，教师每天早晨汇总后，到机房检查、回馈和指导。

表3 进度检查表

每日的填写是每天工作的小结，促进学生主观上尽力多做。

3）检查对认证标准中要求的覆盖。

阶段性的检查，促使学生用已学的知识分析、设计求解课设任务，不偷工减料。

通过加强课程设计的过程监督，可以保障课程设计覆盖“工程教育认证12条基本要求”中的5条，即工程知识、问题分析、研究、设计与解决方案和使用现代工具。

（1）课设中，要求将相关的数学、自然科学、工程基础和专业知识，用于问题建模、表达、算法设计；

（2）程序设计中，完全原创很少，查阅文献必不可少，学生通过查阅文献与已有的知识，设计方案；

（3）为验证程序的逻辑正确和性能分析，需建立测试模型，对实验结果进行正确性、复杂性分析；

（4）课设中，用到多种工具，用编程及调试工具创建系统，用文字编辑、排版及用图工具撰写报告。

3.3 系统验收

有了阶段性检查，系统验收工作中的问题可以减少许多，重点是通过系统演示，查看系统的性能、了解学生的创新性工作。

3.4 成绩评定

成绩评定中，除了考虑任务难度与工作量、系统性能、学生的创新性工作与报告质量外，建议学生给出“自评分”。绝大多数学生对照成绩标准，能根据自己的工作给出一个较“客观”的分数。一方面让学生知道，成绩不是教师给的，是自己做出来的；另一方面，教师通过自评分，断定该学生工作内容、态度与报告水准。

4 结 语

工程教育认证明确指出，课程设计是学生获得实践技能的途径之一，可以培养学生的独立思考能力、讲述交流能力、规范文档的撰写能力，提高学生的积极性、创造性与团队协作精神。课程设计覆盖了工程标准中5项学生毕业要求，只有切实做好了，才能取得实效。

[1]刘永彬, 欧阳纯萍, 阳小华, 等. 基于工程教育认证的应用型软件人才培养模式探索[J]. 高教学刊, 2016(15): 62-64.

[2]中国工程教育认证协会秘书处. 工程教育认证工作指南(2016版)[EB/OL]. [2017-07-13]. https://tmpg.fjut.edu.cn/e5/1e/c4513a58654/page.htm.

[3]陈佑清. 论活动与发展之间的相关对应性[J]. 教育研究, 2005(2): 77-82.

[4]周双娥, 胡方家. IT 专业课程设计质量存在问题及解决方案[J]. 计算机教育, 2014(7): 99-102.

[5]张震宇, 郑玉珍,王子辉. 以专业认证为导向的课程教学模式改革[J]. 浙江科技学院学报, 2016, 28(3): 244-249.

[6]朱洁, 王江平, 仝茂海. 计算机网络课程设计的项目驱动式教学改革[J]. 计算机教育,2013(17): 91-94.

[7]陈洁, 赵姝, 刘晓曼, 等. 计算机组成与体系结构课程设计的启发式教学[J]. 计算机教育, 2015(13): 19-22.

[8]林耀进, 林梦雷. 软件工程专业串联式课程设计探索与实践[J]. 南阳师范学院学报, 2015, 14(6): 73-75.