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關鍵詞:軟件工程;項目教學法;改革與實踐
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
軟件工程是計算機科學與技術及相關專業教學計劃中一門重要的專業必修課,是指導計算機軟件開發與維護的一門綜合性課程,是一門實踐性很強的課程,各高校的計算機專業均開設這門課程。通過本課程的學習,使學生了解和掌握軟件工程開發的技術和方法,具備作為軟件工程師所需的專業能力,為從事計算機軟件開發和維護提供方法上的指導。同時,軟件工程的研究除計算機軟件本身外,還涉及眾多其他的領域,如管理科學、心理學、經濟學、人機工程學等,因此,它也是一門綜合性學科。進入新世紀,軟件工程已經由最初的一個學科方向發展成為以計算機科學技術為基礎的多學科交叉學科,在當今的信息社會中占有重要地位。如何組織好軟件工程實驗性教學,對于培養創新型合格的軟件人才具有十分重要的意義。
1軟件工程教學存在的問題
長期以來,我們培養的計算機專業的學生存在著“什么都學過,卻什么都不會”的尷尬局面,專業教育、教材與應用需求嚴重脫節。事實上,學生就業難并不是就業市場不需要計算機人才,其根源還是計算機教學的現狀所致。傳統的“軟件工程”課程雖然有實驗教學的要求,但一般只是停留在組織學生編寫軟件項目若干設計文檔這個單一環節上。然而,由于教育過早和長期的文理分家,導致理工科學生的文檔編寫是個“軟肋”,他們也不感興趣。此外,由于教學時間有限,要真正完成軟件工程各階段文檔的編寫,事實上也沒有可能。今天,軟件工程教學還面臨著計算機學科發展規范所提出的更高的質量要求,同時也面臨著大眾化高等教育背景下所帶來的客觀問題。
因此,迫切需要對軟件工程課程的教學體系進行工程化改造,逐步建立工程化實踐教學體系,著力培養學生的工程化開發能力和職業素質,進而形成一個融基礎理論、實驗教學、工程實踐為一體的整體化培養機制,讓學生的基礎知識、科學素養、專業知識、創新能力、工程能力和職業素質都得到全面均衡的發展。
2軟件工程項目教學法的改革與實踐
軟件工程強調采用工程化的方式開發和設計軟件,要求培養學生能勝任研究、分析、開發、設計、生產、測試、管理、咨詢、培訓等多種角色,使學生熟練掌握軟件工程知識與技能,具備作為軟件工程師從事工程專業所需的專業能力。隨著高校擴招,教學規模迅速發展,傳統的計算機教學模式在實踐環節上的缺乏與不足,直接影響了計算機課程的教育教學質量,特別是對于像軟件工程這種綜合性、實踐性很強的課程,如果沒有一整套科學、合理的實驗教學方法,就不可能培養出具有創新能力的合格人才。因此,切實加強軟件工程課程的創新與改革至關重要。
按該課程的特點,實驗內容包括軟件開發的兩大方法學的專題訓練,即結構化(生命周期學)的方法學和面向對象的方法學,以平時實驗和課程設計相結合,設置一些實驗項目,要求學生利用結構化軟件開發技術或面向對象的軟件開發技術完成對該項目的開發。以項目作為實驗環節的主線,隨著課程進展布置任務,從項目開發的準備工作、系統分析過程、系統設計過程、軟件測試到系統實施,結合所學習的理論知識,完成項目的開發。同時,依據國家《計算機軟件開發規范》,撰寫規范的技術文檔。因此,主要從以下幾個方面對軟件工程教學作了改革與創新的嘗試:
(1) 樹立工程化能力培養與基礎理論教學、專業能力培養并重的教學理念。
把工程化教學作為人才培養的核心任務之一,通過全面改革軟件工程專業的人才培養模式、調整課程體系、充實教學內容、改進教學方法,建立工程化實踐教學體系,在教學過程中全面體現工程化能力和職業素質培養的思路,進而形成了一個融基礎理論、實驗教學、工程實踐為一體的整體化培養機制,讓學生各方面的能力都得到全面均衡的發展,以適應現代軟件產業的需求。
(2) 設置工程化教學階段和企業實習階段。
把工程化素質培養作為學生全培養期中自始至終關注的主線。在工程化教學階段,一方面獨立設置了多門以培養學生工程能力和職業素質為主的學分課程;另一方面對操作系統、數據庫系統、多媒體技術等十多門傳統課程教學內容進行工程化改造,充實工程教學內容,引入實作業。在企業實習階段,建立跨度為半年的全時制企業實習制度,在著名軟件企業中設立實習基地,通過真實的企業氛圍和開發環境,進一步培養學生的工程能力和職業素質。
(3) 實驗課程以平時實驗和課程設計相結合,設置一些綜合實驗項目。
隨著課程進展布置任務,通過調查研究、可行性研究、需求分析、概要設計、詳細設計、編碼、測試、維護(版本升級)及技術文檔的編寫,結合所學習的理論知識,完成設計。實驗內容應覆蓋軟件工程學科的各個主要環節,覆蓋軟件生存周期的各個階段,使學生通過實驗加深對學科理論知識的理解。但也要避免“喧賓奪主”,在積極發展實驗教育的同時,要保證必要的理論教學水平。必須充分重視和精心設計實驗內容,要有可操作性、趣味性和適當的難度。可操作性保證學生都能完成實驗,從而促進學生學習信心的建立,在一定程度上能減少學生抄襲的理由,克服實驗數據普遍抄襲的弊病;趣味性體現“寓教于樂”,以提高學生完成實驗的積極性;而適當的難度有助于激發優秀學生進一步鉆研的斗志。
項目來源為教師科研課題、實踐基地課題、校內應用課題和自選課題。選題的原則為:新穎、實用和規模適中。新穎代表計算機發展的主流技術和應用范疇。實用代表所選題目一定是具體單位或用戶要求開發的,而不是由學生隨意杜撰和隨意想象的,其目的就是保證學生在軟件工程實踐過程有實際的場景環境(主要包括用戶、領域專家和工作環境),這對于高質量的軟件工程實踐過程具有質的保障。
(4) 軟件工程實驗要求學生采用“項目小組”的形式,結合具體的開發項目進行設計,班級按項目小組進行分組,每組不得超過4人。每個項目小組選出項目負責人或項目經理,由其召集項目組成員討論、選定開發項目。
(5) 學生分工合作,學習軟件開發小組的組織和管理,將項目開發各階段的任務明確,熟悉軟件開發環境,培養團隊精神,共同完成該項目的設計任務。項目中的每項任務要落實到個人,實驗在規定的時間內,由學生獨立完成。學生在學校機房的機器應固定下來,并安裝好相應的軟件,沒有特殊情況不應缺席。
(6) 配置開放的實驗環境:實驗環境是保證實驗教學活動和質量的基本條件,對于軟件工程課程顯得尤為重要。
項目開發不是簡單程序設計,而是軟件工程全過程的綜合性實踐,應該建立和配置相應的軟件工程實驗環境或實驗中心。實驗環境或實驗中心的建設重點要放在軟件工程環境和自動化開發工具的配置上。應該清楚,高層次的實驗環境應是高素質人才培養的物質基礎。實驗環境還應該是開放性的,這有利于在學生實踐過程中建立一種項目開發、科學研究和創新思維的綜合效應。
(7) 分組討論,集體交流
分組討論是項目教學中非常重要的環節,本質上是一種概念或想法的交流。圍繞項目的重點,難點,疑點,進行討論、辯論和爭論。每個學生可以自由的抒發己見、相互啟迪、互相借鑒,重點是想法的交流。要求每個學生簡要介紹自己對軟件開發所做的分析設計,并提出自己對該軟件開發流程的看法,供大家討論與切磋,可以按照項目中所提出的問題一個一個討論。在教師的引導下,讓學生進行課堂發言,進行全體學生的交流。本階段討論主要解決兩個問題:①小組討論沒有達成共識的問題;②按照教學目標,有意引導學生掌握軟件工程的生命周期法各階段所做的具體工作以及進行相關工作的必要性。
為了使分組討論有效地開展,教師要做好充分的課前準備。除了熟知項目陳述的事實、觀點外,還要諳知項目反映或蘊涵的原理、規則等知識,以便引導學生概括出來。要認真學習研究項目后給出的教學指南,具體擬定出課堂教學計劃,這要求教師認真思考回答以下問題:希望課堂上發生些什么?如何引導這些情況的發生?討論如何開展?時間如何安排?自己扮演什么角色?是先得結論再分析,還是相反?并對課堂討論中可能出現的情況做出預測。教師還要依據課程目標、項目目標及教學計劃的具體安排重點分析以下方面的內容:項目中反映的那些重要論題、項目中反映的情況發生的根源、項目中所反映的而學生可能設想不到的情況等。在討論掌握上,教師要力保討論沿預期的軌道進行,把討論引導到問題的解決上去,并引導出與論題相關的理論知識,力爭班上每個學生都至少有一次發言的機會,切實做到有效參與。
(8) 總結歸納,消化提升
總結歸納是軟件工程項目教學的最后階段,要求學生針對每個項目寫出學習報告。該報告中包含學生在閱讀項目中所得到的具體收獲;通過分析與設計軟件,提出自己所解決的實際問題;對理論上軟件工程概念和項目中的實際是否一一相對應;以及對軟件工程仍然存在的困惑。通過反思進一步加深對項目的認識,真正作到理論和實踐的相結合。
項目教學中,師生都要注意角色轉換,如果學生仍然熱衷于將自己置身于教學過程之外,只做一名旁觀者,項目教學也就失去了它的價值。學生只有真正地深入項目、體驗角色,才會有項目情境的“再現”,項目教學的價值才能被體現。而教師在教學過程中也要不斷變換自己的角色,可充當監督員,激勵啟發學生,監督項目分析、討論情況;可充當示范員,向學生演示、講解、分析項目中的事實、圖表、材料等;可充當主人翁,制定下一步的工作計劃并在實施中起主導作用;可做仲裁,解決各種爭端;可充當交警,使討論回到預定的軌道上來,等等。
3項目教學法的效果
軟件工程項目教學法已在我院計算機專業學生中進行了全面實施,效果顯著,提高了學生按照軟件工程的原理、方法、技術、標準和規范進行軟件開發的綜合能力和軟件項目的管理能力,學生的綜合素質明顯增強。特別在基礎技能、團隊協作、資料收集、人際交流、項目規劃幾個方面明顯具備較強的能力。
客觀地說,作為第一次開發實際軟件系統的學生,要在較短的時間里開發出各方面都達到真正實用要求的系統是難以完成的。實踐的意義更主要是讓學生經歷完整的過程,體驗各階段方法和工具的應用,還有鍛煉除技術以外的多方面能力(如需求分析時如何與用戶交流、文檔寫作、成員間的協作與管理,等等),以提高其綜合素質。
4結束語
今天,軟件工程已經由最初的一個學科方向發展成為以計算機科學技術為基礎的一個新興交叉學科,軟件工程的教學面臨著計算機學科發展規范所提出的更高質量要求。計算機技術的迅速發展和高端軟件人才的嚴重匱乏,讓我們面臨新的挑戰。軟件工程項目教學法改革還需要在以下幾方面繼續努力:
(1) 軟件工程教學改革體系應在培養學生工具的使用與實驗技能、工程設計與實現能力、評審與測試能力、團隊協作與溝通能力、過程管理與控制能力等方面下更多的工夫,作更多的努力。
(2) 隨著軟件產業的發展和計算機應用的普及,系統測試、維護的重要性會更加突出,軟件工程實踐教學應在這方面有所準備,有所側重。
(3) 軟件工程教育應當給予學生“工程”的概念,以軟件生命周期為主線,構建知識結構,將科學與工程有效結合,實施技術與管理的能力和素質培養。
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1.1以社會實際需求為導向
以社會的實際需求為導向就是要注重市場對計算機人才的實際需要,以最終學生能順利就業為目標.對于本科階段的計算機應用型人才來說,培養社會需求的應用型人才主要體現以下兩個方面:第一要面向區域和行業經濟發展的實際需求;第二注重對社會需求量較大的應用型人才的培養.
1.2以應用能力為核心
在教學過程中要注重對學生分析和解決實際問題的能力培養,一是拿到實際問題以后能夠對其進行整體把握以及系統分析;另外就是要求學生在解決實際問題時能夠用數學模型將其抽象出來,用數學模型準確地將實際問題表達出來進而求解.除此之外還應該讓學生掌握系統工程的分析方法,尤其是能用本專業的軟件工程方法將實際問題解決并開發出來.在該“2+1+1”的人才培養模式中,要始終將應用能力的培養要將課程建設貫穿其中,以應用能力培養為中心,尤其對理論與實踐結合的專業基礎課和核心課的教學和實踐內容要科學的設計和論證.
1.3以素質教育為重要方面
社會的發展迫切的要求越來越多的企業需要大量的計算機應用型人才,所謂人才就是要具備較高的職業素養.對于企業來說,過硬的技術是員工必須首先要必須具備的,同時良好的職業道德、積極的工作態度以及團結精神也是作為不可或缺的.為了訓練學生的職業素養,學院將學生職業素質的培養始終貫穿在整個教學過程中,主要通過溝通技巧、職場禮儀、就業指導等課程,進一步培養學生良好的職業習慣.
2計算機本科應用型人才培養目標
2.1應用型人才培養的目標
計算機科學與技術發展的宗旨就是應用,所以能實際應用是其發展的動力和歸宿,計算機本科培養的人才應具備企業對應用型人才所要求的能力,即理論知識扎實,有一定的系統分析問題與解決問題的能力,具有較強的設計能力和實踐能力.
2.2知識、素質協調發展的教學指導思想
計算機專業一般要求學生掌握以下課程知識:離散數學、電子技術基礎及設計、程序設計基礎,數據結構,計算機組織與體系結構、操作系統、計算機網絡技術、面向對象技術、計算機圖形學、人工智能、信息系統、軟件工程等課程.素質是個比較抽象的概念,它包含兩方面的內容,即精神品質與知識和能力的升華.學生的素質較高,就可以使學生知識和能力更加積極的發揮作用,同時還能進一步增強知識和能力.計算機專業畢業后所從事的工作主要以企業軟件項目設計為主,所以這就涉及在關鍵開發過程中與客戶以及隊員的溝通問題,因此與他人交流、協作、人際交往以及項目管理能力也有著非常重要的意義.
3計算機本科應用型人才培養新模式
3.1學制采用“3+2”的培養模式
“2+1+1”的培養模式指的是在人才培養模式中分三段式,兩次分流.首個階段是大學本科前兩個學年,在這兩年中主要以公共基礎課程、通識課程和各類選修課程為主,主要目的是拓寬學生的基礎知識,注重對學生綜合素質的培養.第二階段是大三學年,通過第一個階段的學習,然后實施第一次分流,指的就是專業分流,即分流以后更加重視專業課程的學習,根據不同的專業進行不同的培養方法,對學生專業知識面進一步拓寬.最后一個階段是大四學年,學生根據自己的特長與愛好在主修專業內選擇自己的專業方向,并進行二次分流,也即是根據不同的專業方向進行分流,此時主要以專業方向課程為主,根據自己所選的專業方向進行深層次培養.因為本科畢業時學生往往有兩種出路,即考研和就業,相應的將培養方向分成理論研究型和工程技術型兩類.
3.2調整和優化課程體系
對目前課程體系結構做進一步優化,對課程教學內容進一步調整:通過對國內外不少高校計算機科學與技術專業課程結構的調研,并且根據應用型人才的需求關系,對目前的教學計劃和教學大綱的不合理部分修改,對部分專業課程進行整合和優化,逐步建立模塊化、層次化、方向化的課程理念.課程教學內容也不能一成不變,它同樣根據技術的發展、市場的需求進行更新和調整.根據最新人才培養模式[4],對課程體系重新規劃,新課程體系結構。新的人才培養模式始終堅持如下原則,即:
(1)用發展的眼光設置課程體系.當前,技術日新月異,新技術相關內容要及時引進到教學中,要用發展的眼光設置課程體系,保證教學計劃的先進性.
(2)課程體系的設置要保證開放性.課程體系設置要將一些發達國家的先進教學經驗引入進來,不僅如此,教學方法、教材等方面也要保證較高的開放性.
(3)理論教學和實訓兩手抓兩手都要硬.計算機教學最終目標是培養企業所需的優秀人才,所以聘請企業界專家對教學大綱以及教材內容進行討論與修訂顯得尤為重要,這樣一來可以保證教學內容緊跟技術發展的需要,理論聯系實際,突出應用.
3.3采用新的教學模式
新的人才培養模式和傳統的應試教育區別較大,新模式采用三個階段學習,即“理論+上機+在線訓練”相結合的方式,使學生可以以一種輕松愉悅的方式掌握軟件開發的相關技術.新教學模式下每階段的課程都按照“理論+上機+在線學習+指導學習”的方法,更加注重理論聯系實際,重點培養學生運用實際技能去分析與解決問題.
(1)理論:基本概念和理論主要通過課堂上老師的講授完成,主要使學生對基礎知識的理解與學習.
(2)上機:通過上機課程將實踐和理論知識統一起來,對理論做進一步理解.
(3)在線學習:學生可以通過網絡完成自學、自問等過程,培養學生發現、分析和解決問題的能力.
(4)指導學習:學生在學習過程中可能遇到種種問題,這時教師可以組織討論和解答,引導學生深入理解與進一步提高.
3.4構建新的實踐教學體系,加強實踐教學環節
實踐教學是改革重點,是理論應用實際關鍵一步.實踐教學主要有基本教學實驗、課程設計、綜合課程實踐、開放實驗、大學生創新實驗、項目開發、畢業實習和畢業設計等多方面的內容.實踐教學環節是決定計算機本科應用型人才培養成功與否的最重要因素,實踐教學是人才培養模式工作中的重要環節,要制定完備的實踐教學工作計劃.不僅主干課程,而且專業基礎課程都要合適的制定課程設計,在假期期間可以鼓勵高年級學生實施項目研究,通過項目實施提高學生的應用能力.
3.4.1全項目實戰的實踐教學模式在新培養模式提倡為學生提供若干個有意義的針對學生的開發項目,這些項目可以出自教師的科研課題,也可以是某企業的實際項目.尤其是專業課程,都可以使用項目驅動的方式實施教學,在理論課堂上老師可以通過實際案例來拋出教學內容,在上機實踐課則要求學生親自動手完成類似項目,以此來鍛煉學生的實踐經驗.在實踐教學環節要注意各自角色的轉變,教師可以轉化為項目經理,教材里的習題可以使實際應用項目,課堂就變成學生在完成項目.
3.4.2加強實習實訓一邊要加強校內實踐工作,另一方面要通過和校外實習基地建立良好的計劃切實將實習實訓落到實處,要讓學生在實習實訓中充分掌握相關知識與應用技巧,搭建校企平臺,實現雙贏.目前我院已在北京科瑞爾斯有限公司、南京達內、上海杰普、科大訊飛、蘇州風云等公司等建立了實習實訓基地,校企合作一方面能為學生提供實習場所,另一方面對提高學生綜合素質尤其是動手實踐能力具有很好的積極意義,而且也為學生的就業鋪平了道路.
3.4.3增設綜合課程實踐內容可以通過增加綜合課程實踐內容的方式促進學生的應用能力的提升.綜合課程實踐可以安排在大二和大三下學期,時間可以在一至兩周時間內,并且實踐課程內容最好與本學期教學內容相關,通過實踐促進學生對本學期教學內容的理解與應用,指導老師往往是本學期專業課程的主講老師.設計題目要考慮到學生掌握程度的差異性,難度和內容要多樣性,以激發學生的學習興趣與創造能力.程序設計是計算機專業教學的重要部分,程序設計、C++、數據結構、數據庫等課程往往在大二下學期就已經結束,這時可開展軟件開發的綜合項目.計算機網絡、JAVA、WEB一般在大三時結束,此時可開展網絡設計的項目,使學生進一步熟悉在Internet環境下的編程與數據庫應用.
關鍵詞:DB2;實踐環節;教學改革
1原有教學活動中的不足
1.1教學方法和手段缺乏多樣性
當前“數據庫原理與應用”等課程主要采用CAI課件進行多媒體教學。雖然這種教學方式減輕了教師板書的負擔,增加了授課的信息量,但由于使用課件教學加快了演示節奏,缺乏教與學的友好交互,學生的思維難以與之同步,從而使教學質量下降。目前的大學生總體上還是處于被動學習的狀態,因此必須合理地運用不同的教學方法和教學手段,取長補短,調動學生的學習積極性,促進學生的學習。
1.2市場的需求和培養目標
在強調素質教育的今天,更應當強調學生在學習中的主體作用,讓學生成為學習的主人。教學活動中,“學”是最根本的,學生要獲得知識、培養能力,主要依靠他們自己的努力,學校和教師只能起輔助作用。教學要幫助學生培養興趣,提高學生學習的主動性和積極性,讓他們能夠主動構建自己的知識結構,培養獨立學習的能力和方法,為將來的獨立學習和工作打下良好的基礎。另一方面,要以市場和行業領域的需求為導向制定教學培養方案,以IT軟件技術發展和企業的生產實際指導大型主機的教學和實踐環節,從而促進學、研、產的良性循環,解決學生就業難問題,為大型主機應用開發領域創新人才的成長構建和諧的生態環境。要實施“以改革求發展、以創新求發展”戰略,需要研究培養掌握大型主機技術的應用型人才培養模式,突出人才培養與產業的結合、與需求的結合、與市場的結合。
現在國內大型機的應用主要集中在銀行業、保險業、大型工業制造企業及信息業、人才出口等行業。銀行、證券、保險市場的飛速發展要求建設與之配套的技術環境,技術環境的核心是大型主機系統以及對應的軟件開發環境和工具。DB2占據大型機和IBMe-server®iSeries(AS/400)上數據庫份額的絕對支配地位,每種平臺上的數據庫市場份額都超過了90%。IBM在UNIX®平臺數據庫上占據重要市場份額,位列第二,在Windows®Server上的市場份額雖然小得多,但卻在迅速增長,位列第三。通過主機DB2的教學,學生熟練掌握大型機程序設計風格和調試方法,養成了良好的編程習慣和較強的程序調試能力,為今后實際從事軟件開發工作打下良好的基礎。通過認證考試,學生具有數據庫工程必需的知識和經驗,得到了國際化的認證,增強了職業選擇面。
本課程教學改革的指導思想是培養學生綜合地應用專業知識獨立分析和解決問題的能力,使學生在科學研究和創新方面受到良好的訓練。
2課程教學改革采取的主要措施
根據當前主機DB2數據庫的教學情況,本課程教學改革的總體思路如下:
2.1優化教學內容,加強實踐性教學環節,改善理論與實際脫節問題
在目前大學數據庫教學中,無論是培養模式還是教學過程、課堂教學還是實踐教學,都還沒有真正體現能力、素質培養的內容。本課程教學中,特別強調提高學生綜合素質、實踐能力和創新精神,這就促使人才培養方案中必須建立相應的實驗和實踐教學體系,推動教學模式改革從封閉轉向開放,從重理論輕實踐向理論與實踐結合的學、研、產一體化教學模式發展,注重學生創新能力培養。學生除了具備相關工作所必需的基礎知識、基礎理論和基本技能,有較為扎實的專業基本功,更重要的是養成正確的學習方法和很強的自學能力,提高學習能力。
數據庫課程教學面臨的主要挑戰來自新技術的發展和變化,而目前國內的DB2課程主要面向DB2v8,還沒有面向DB2v9的相關教學資料。電子科技大學IBM中心現已編寫完成了一本面向主機DB2開發的教材,經過本校兩個班級、近300人的教學實踐,效果良好。
DB2課程要求學生已經學習過“數據庫原理與應用”等課程,學生通過對本課程的學習,加深對數據庫系統原理的理解,掌握關系數據庫和面向對象數據庫設計的基本過程和方法。能夠使用DB2數據庫設計,宿主語言嵌入SQL、Xquery查詢等內容。通過課程實習作業的練習,具備獨立開發DB2數據庫應用軟件的基本能力,通過課程提供的案例設計,進一步提高數據庫開發能力。
2.2在教學方法上,案例式、交互式和情景式教學相結合
目前的教學過程中,從課后作業到上機實踐,幾乎都是學生的個人行為,大多數學生是抱著應付差事的心理被動地來完成這些任務的,缺乏創新思維。因此我校在教學活動中注重理論與實踐課程相結合,增加了一些項目上機內容,作為獨立的實驗和實踐課程來開設,以達到培養學生的實踐動手能力和創新能力的目標。現代企業數據庫應用基本上是工程化的合作開發,它是按軟件工程學的原則進行組織。軟件工程學的基本方法融入數據庫原理與應用課程的實踐環節,使學生盡早建立起工程化的概念,是順應人才市場需求和培養目標的。
2.3小組合作學習
傳統的教學受多方面因素的限制,片面強調了知識的灌輸,忽視了數據庫應當作為一個工具,解決理論和工程上的實際問題。在信息技術環境發展的背景下,傳統的教育思想也應當發生轉變。項目需要多個學生共同協作,不但要培養個人解決問題的能力,更強調學生在一個團隊中的協作。學生去尋找資料,然后學習,提出方案,并同小組其他同學討論、協調,定出最終的項目方案,在具體的項目中學習、思索、實現,提高解決問題的能力。
在教學中,我們把班級模擬成集團,在完成項目的過程中讓學生嘗試企業各種崗位角色。采用項目化教學,以企業生產、管理、經營、服務等實際工作為核心,由學生獨立采集信息、制定工作計劃等,提高學生的實際工作能力。
2.4改變傳統的考試方式,注重考察學生的綜合能力和素質
在本教學中,主機DB2系統使用和管理部分要求學生提交一個主機DB2系統管理的小項目,并安排IBM全球認證DB2700考試作為實驗部分考核依據;主機DB2系統應用開發部分要求學生提交一個主機DB2應用開發的小項目,并安排IBM全球認證DB2703考試作為實驗部分考核依據;在期末考試中,除了必要的基礎知識,其他主要考查學生解決工程中問題的能力,避免了過去“考前猛背,考完即忘”的情況。
2.5增加選擇性的課程設計
通過增加選擇性的課程設計,積極鼓勵學生參與,多渠道加強師生交流,同時,能夠多方面地、較為全面地學習掌握主機系統下數據庫的各種使用場合及技術。
本教改依托于電子科技大學IBM中心實驗室,已經有近10項課程設計項目已經完成或正在進展當中,如電子商務系網上交流平臺、數據庫文獻檢索系統、網上商城系統、數據庫處理中性能分析等可直接作為實驗室的開放式實習軟件,取得了較好的教學效果。
依據《計算機類專業教學質量國家標準》,本科畢業生需要一定的基礎,要具有靈活地、探索性地、綜合運用知識和方法有效地解決實際問題的能力,而不是以應用已經掌握的技術去重復解決某些問題為主[1]。
畢業設計實踐環節正是培養學生綜合運用所學的知識,分析解決理論和實際問題能力的關鍵環節,對培養學生的就業能力、適應社會發展的能力具有非常重要的作用。
然而,隨著高校的擴招導致生源質量的下降、唯就業率論導致的學校和學生重視程度的下降、青年指導教師本身工程實踐素質的欠缺等,本科畢業設計的質量明顯下降,甚至出現了與本科培養計劃發展不一致的現象,沒有達到教學質量的國家標準。
如何在新的形式下保證和提高本科畢業設計質量成為教育屆研究的熱點[2-4]。
畢業設計選題是畢業設計過程的開始,對畢業設計最終的完成起著引領作用。
一旦學生選定了的畢業設計的題目,也就大體上明確了畢業設計的研究方向和技術要求,高質量的課題能有針對性地使學生得到全面鍛煉,真正起到培養學生解決實際問題的能力。
本文對當前計算機科學與技術專業畢業論文選題過程中存在的問題進行分析,并對基于產出教育要求下(OutcomeBasedEducation,OBE)的畢業設計選題方法進行初步的探討。
一、當前畢業設計選題中存在的問題1.選題不符合專業培養目標。
OBE最早出現于美國和澳大利亞的基礎教育改革。
OBE要求根據培養目標實現之需要設定畢業要求,畢業要求主要是以學生解決問題,特別強調解決復雜工程問題的能力為“主要追求”[5]。
然而,當前許多指導教師和學生在實際出題和選題過程中,偏離了專業培養目標。
以計算機科學與技術專業為例,問題主要體現在:計算機技術日新月異,幾乎每年都有新的技術出現,而畢業設計選題陳舊,沒有結合當下專業技術的發展需求;畢業設計題目中聯系實際的真題少,學生往往只是在計算機上做仿真運算,學生在畢業設計階段很難得到動手能力的訓練;畢業設計題目綜合性差,工作量不足等。
2.選題方式不靈活。
在畢業選題方面,目前高校實行的主要是教師出題和學生選題相結合的方式。
該方式的主要特點是在畢業設計開始階段由指導老師根據自己的研究方向先擬定幾種題目供學生進行雙向選擇。
但存在的問題是:受到研究方向的局限,指導教師在出題時沒有針對學生個體的實際情況來確定畢業設計內容,當學生碰到不感興趣的題目時,只能應付了事,造成畢業設計的質量的下降。
3.選題監管不到位。
雖然高校對選題立項都有規定,然而由于就業壓力的影響,有的學生是由實習單位指導教師出題,或者是由校內指導教師出題,在實習單位做畢業設計,無法進行監管,甚至出現學生在畢業設計中途換題的現象。
這種畢業設計過程的不確定性導致了題目審查流于形式、畢業設計內容與畢業設計題目及任務要求相背離。
二、基于產出的教育要求的畢業設計選題原則OBE要求學生能夠在未來有效地解決實際問題。
因此,在畢業設計過程中主要是以學生解決問題,特別強調解決復雜工程問題的能力為“主要追求”,要體現學生在畢業時需要具備的知識、能力、技術等。
具體來說,選題是應注意以下一些原則:1.符合培養目標及教學基本要求原則。
以計算機科學與技術專業為例,畢業設計選題及具體要求內容必須符合培養目標,這是畢業設計選題的基本要求。
指導教師在出題過程中要重視學生理論結合實際能力以及學習能力的培養,既要讓學生了解基礎理論的作用,又要注重培養學生掌握理論與實際結合的方法與手段,以適應信息技術的飛速發展。
同時在出題及制定具體要求時要使學生具備軟硬件基礎和系統觀。
硬件類畢業設計課題,要有一定的軟件基礎要求,軟件類畢業設計課題,也要有一定的硬件基礎要求。
2.堅持人才培養多樣化原則。
國家經濟社會發展需要各種類型的計算機類專業人才。
調查顯示,本科生畢業半年后從事的前20位高薪職業中,就有10種與計算機相關,包括互聯網開發師、計算機軟件應用工程師、網絡設計師、計算機系統軟件工程師、計算機系統工程師或設計師、計算機程序員、網絡系統和數據傳遞分析師、其他計算機專家等[1]。
因此,在畢業設計選題和要求中,可以根據社會需求、學生自身條件等,有針對性地進行科學選題。
3.選題要可行性原則,工作量和難易程度適中。
由于畢業設計時間有限,因此應充分考慮所選課題的綜合性、可行性、難易程度和工作量。
如果課題過難或過于復雜,造成學生在短時間內很難完成,違背了畢業設計教學環節的初衷。
畢業設計指導教師在出題時,需要考慮不同素質(如學習成績優秀、學習成績中等、學習成績較差)的學生情況,并有針對地對課題的主要研究內容和技術要求做出說明,在學生選題后,指導學生對選題進行深入調研分析,合理安排畢業設計內容,形成可行性報告,并制定詳細的工作計劃和實施步驟,只有這樣才能保證畢業設計的順利進行。
三、基于產出教育要求的畢業設計選題的建議1.選題結合學生興趣與特長。
做畢業設計時,學生已經對所學的專業有了基本的了解,并有了自己感興趣的方向。
選題時可以采用教師出題學生選題和學生自主出題相結合的方式,體現學生的自主性。
學生可以從自身的興趣出發,根據選題的原則和要求,在指導教師的指導下,分析確定畢業論文選題,選擇自己感興趣的方向,提高做畢業設計的主動能動性性。
2.選題與工作就業結合。
在就業壓力大的背景下,可以將學生畢業設計選題與就業相結合。
針對在畢業設計選題的學生,要鼓勵他們到用人單位去做畢業設計,以自己將要接觸開發的產品為課題,在用人單位和學校教師的共同指導下完成。
這樣不僅使學生對就業單位技術有較深層次的掌握,還大大縮短了參加工作后的適應期。
對于考取研究生的學生來說,可以指導學生參加一些科研課題的研究或者根據學生研究生階段的研究方向確定研究課題,掌握分析問題和解決問題的方法,重點鍛煉其科研能力和創新能力。
對那些既要進行畢業設計又要尋找工作的學生來說,在了解了專業就業方向和市場需求的基礎上,可結合自己的興趣愛好,與指導教師共同研究,自主選題,盡量選擇與將要從事的工作內容相關的設計題目。
3.課題與科技創新活動結合。
現階段,創新創業教育是大學教育的一個主題,許多高校都提倡大學生參加科技創新項目和各種科技創新競賽。
將畢業論文選題和科技創新和科技競賽工作相結合,鼓勵學生積極參加大學生科技創新活動,引導參賽學生在創作時能夠結合自身專業特點,將科技創新項目和畢業論文選題相結合。
一、引言
《中國制造2015》是制造業轉型、升級、發展的重要綱領,中國要想走出制造業困境,最需要加強的就是人才培養和提高人才的自主創新能力。因此,在高校教學中提出實踐教學理念,既能提高學生實踐創新能力,又能與社會需求相?Y合,避免教學與社會實際相脫離,這樣才更能發揮出高校“產學研”的特色。嵌入式系統是一個內容廣泛的課程,包括單片機、ARM、FPGA、DSP、IC設計、微處理器等方面,要求學生掌握計算機組成/微機原理、操作系統、數字電路、C語言、數據結構和算法、軟件工程測試管理等知識。嵌入式系統集硬件、操作系統和應用軟件于一體,具有實時性、尺寸小、功耗低、效率高的優點,所以是一個軟硬件結合、強調動手能力的課程,是培養測控技術與儀器專業學生成為程序員和工程師的必備技能。
二、課程狀態分析
1.課程教學目標。杭州電子科技大學生儀學院儀器專業培養方向包括模式識別與智能系統、檢測技術與自動化裝備等,要求學生具備扎實的電子、計算機、光學、機械知識基礎上,具備跨學科研究開發能力,能在各領域擁有較強競爭力的應用型人才。本課程改革的主要目的為:(1)培養學生依據實驗開發條件進行嵌入式系統軟硬件實驗,熟悉開發環境,了解嵌入式系統開發流程,而這就需要教師做好學生的基礎實驗教學工作。(2)在第一層次基礎上,培養學生依據現有實驗平臺進行二次開發,熟悉平臺多樣化功能,提高學生的開發能力。(3)培養學生進行系統設計,根據現有平臺進行自主化設計,充分發揮學生的想象力和研發力。(4)學生在充分掌握理論知識的同時,教師也要對其應用能力和思維創新能力進行一定的培養,這有助于啟發教師對課程改革進行一定的探索。(5)促進學生對知識進行一定的解讀,促進教師學術的發展,加強對學生綜合能力的培養。
2.課程條件分析。(1)實驗設備方面:學院實驗條件,從ARM7到Cortex以及配套學習教材,最新的Cortex A8平臺,配合相關使用手冊和開發文檔。(2)實驗內容方面:從在linux系統環境中編程、調試、完成對LED燈的控制,到充分使用實驗箱大部分功能,包括物聯網倉儲系統、多功能音樂播放器等。(3)考核方式方面:主要考察學生在實驗過程中的態度和能力、實驗效果的創新性等,而不僅僅是學生的實驗報告和其理論考試成績。學生在現有實驗經驗和教師指導下完成項目中的功能內容,也可以讓學生分組完成小項目,通過項目合作既能讓學生相互合作、溝通學習,教師也能有針對性地教授學生一些課外感興趣的知識;通過電子課程設計及競賽也可以鍛煉學生的科研能力,為后續參加大學生電子設計等全國性比賽培養人才,同時也能提升學院的整體實力,但是這需要保證充分的課題時間,學生也可以全身心地投入其中。
3.教學現狀。生儀學院為本校的新學院,各專業人數不似大學院人數多,所以非常適合小班化和有針對性的教學,能實現因材施教的理念,同時教學資源也可以合理分配,師生之間的交流更多。但是生儀學院現有課程在教學過程中側重于理論教學,學生學習和接觸的知識不足以滿足社會的實際需求,對日后學生的學習和工作作用較小,所以教學改革要求在基礎研究和科研能力之外,多增加實踐教學部分,可以從本專業人才的培養目標出發,逐漸改革培養模式,發揮學院和學校人才培養上的特點,提高學生的動手能力。教學改革在一定程度上需要以學生的就業為導向,符合社會和學生的實際需求,否則將失去創新的潛力和學習深度,偏離正確的學習和研究道路。實踐教學除了能培養學生的動手能力和創新能力外,還能促進師生間交流討論,教師可以有更多的時間給學生答疑解惑,深入了解每個學生的特點和其學習進度。同時,高等學校教學也需要培養學生的職業素養和技能,將橫向項目有針對性地引入課堂,可以給學生創造更多的機會來鍛煉自己,提高其在實習和求職過程中的競爭力。另外,也能幫助學生樹立良好的專業定位規劃,使教學能依托企業的優勢和便利,學生可以更快地融入到社會環境中去,做好未來的工作準備。
三、課程改革具體方法設計
1.改革課程教學內容。本校的硬件設備主要為Cortex A8嵌入式平臺,軟件設備為虛擬機下ubuntu開發環境,交叉編譯工具鏈等,教學內容包括搭建Linux系統安裝和開發環境,shell命令及窗口系統使用,簡單程序編譯、鏈接、調試,編譯工程文件,編寫Makefile文件,客戶服務器通信,板載LED燈控制等基礎實驗。
2.具體課程工作計劃。第一階段:嵌入式系統課程教學主要為實驗室FS210嵌入式平臺和開發手冊,對教學內容側重點進行相應調整,適當增加目前應用廣泛且易于上手的硬件設備系統內容,增加學生對應用系統和開發內容的了解,找到學生感興趣的環節以便其后期可以進行深入學習,同時教師可以縮減陳舊知識的比例,減少行業應用比較少的知識比重。第二階段:在了解課程內容之后,教師可以對學生進行分組,同時強調組內的分工討論和合作。學生能在獨立思考的基礎上,通過組間合作、互相交流等來共同解決問題。此外,通過預先選定小組項目作業,學生能邊學習邊完成項目作業,若時間太過倉促的話,學生則不能按時完成項目作業。第三階段:各學習小組在組長在帶領下進行鉆研,協調組員自主學習任務,在脫離教師監督的環境下,學生能具有更加自由、輕松的學習環境。第四階段:每周課程教學中,教師要與各小組交流學習成果,啟發小組的學習思路和想法,并討論學習研究中的難點,分享小組間優秀的學習成果。教師在課程教學過程中可以每周抽出15分鐘的時間,由各小組做理論知識報告,其余小組討論交流,教師旁聽并作點評和指導。案例教學貫穿其中,通過小組案例分析使學生在短期內獲取更多內容,更好地理解整個嵌入式系統。第五階段:評選優秀小組,并進行程序展示和解說,促使其余學生從中可以學習到優秀小組的優點和精神,促進其進步。實施實踐教學后,教師的教學質量通常可以達到預期效果:學生既掌握了教師所教授的知識,也擴展了眼界和寬度,自主鉆研的學習態度、能力等也得到了一定的鍛煉,同時其實踐動手能力也大大增強了。
3.考核方式改革。?收各小組項目作業,并評分等級。(1)優秀為實現功能的同時,系統性能和交互性良好;(2)良好為實現功能,系統性能一般;(3)合格為實現功能。考勤、提問、討論可以作為學生平時成績的主要依據,而項目可以作為學生知識掌握的重要依據。考核學生的學習情況,可以對比以往的教學成果,并進行課后調查,收到了學生對教學改革的好評和改進意見。