基于工程開發(fā)的教學(xué)活動(dòng)的系統(tǒng)化探索

劉燕麗 余艷

摘要：近幾年，信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)反映出與社會(huì)快速發(fā)展需求不相適應(yīng)的問題，如學(xué)生實(shí)踐技能不能滿足崗位需求、學(xué)生缺乏工程開發(fā)經(jīng)歷、未熟練掌握工程開發(fā)模式等等。以就業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)和教學(xué)反饋信息為基礎(chǔ)，從優(yōu)化專業(yè)課程設(shè)置、系統(tǒng)化教學(xué)活動(dòng)和強(qiáng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面對(duì)信息與計(jì)算科學(xué)計(jì)算機(jī)課程進(jìn)行全面調(diào)整，以達(dá)到提高學(xué)生專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)化能力、實(shí)踐技能和熟悉工程開發(fā)模式的目的。

關(guān)鍵詞：學(xué)科建設(shè)；信息與計(jì)算科學(xué)；課程設(shè)置；教學(xué)實(shí)踐

作者簡(jiǎn)介：劉燕麗（1980-），女，河南西平人，武漢科技大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)系，講師；余艷（1980-），女，湖北襄樊人，武漢科技大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)系，講師。（湖北 武漢 430081）

基金項(xiàng)目：本文系武漢科技大學(xué)校級(jí)教研項(xiàng)目“信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例開發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)：2013X065）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）06-0075-02

在信息技術(shù)越來越廣泛地影響工業(yè)生產(chǎn)與人們社會(huì)生活的發(fā)展趨勢(shì)下，培養(yǎng)數(shù)學(xué)學(xué)科與信息學(xué)科交叉的人才是一項(xiàng)迫切的任務(wù)。信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)自1998年在國(guó)內(nèi)十幾所高校設(shè)立至今，歷經(jīng)近十五年的發(fā)展，全國(guó)已有超過500所院校開設(shè)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)。[1，2]該專業(yè)設(shè)立最初旨在培養(yǎng)具有計(jì)算機(jī)科學(xué)通用知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)思維和熟練的計(jì)算技能的工科人才，為教育、企業(yè)、科研等崗位輸出優(yōu)秀的具有信息處理能力的學(xué)生。

武漢科技大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)前三年的畢業(yè)生統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，研究生考取比例約為17.3%，從事中小型軟件開發(fā)企業(yè)、計(jì)算機(jī)硬件生產(chǎn)企業(yè)、企業(yè)的信息化管理的比例約為54.7%，從事金融行業(yè)和中小學(xué)教育的比例約為7%，選擇自主創(chuàng)業(yè)、考取公務(wù)員的占3%。以上數(shù)據(jù)說明了該專業(yè)學(xué)生就業(yè)仍以計(jì)算機(jī)應(yīng)用、數(shù)值計(jì)算、信息處理以及考研作為就業(yè)方向。面對(duì)專業(yè)就業(yè)率和職業(yè)技術(shù)崗位占有率偏低的嚴(yán)峻形勢(shì)，武漢科技大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)團(tuán)隊(duì)從優(yōu)化專業(yè)課程設(shè)置、系統(tǒng)化教學(xué)活動(dòng)和強(qiáng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面對(duì)培養(yǎng)方案進(jìn)行討論、論證，并連續(xù)對(duì)2012、2013級(jí)培養(yǎng)方案進(jìn)行修改，以達(dá)到集中學(xué)科優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)生專業(yè)水平的目標(biāo)。

一、優(yōu)化專業(yè)課程設(shè)置

作為大學(xué)教育，學(xué)科不能有單一的價(jià)值取向，即單純以即時(shí)的社會(huì)需求為目標(biāo)，忽略了大學(xué)學(xué)科建設(shè)的長(zhǎng)期性和連續(xù)性。[2，3]在專業(yè)建設(shè)上要遵循整體優(yōu)化原則，立足教育教學(xué)的全過程，科學(xué)處理通識(shí)和專業(yè)教育的關(guān)系。遵循厚基礎(chǔ)，寬口徑的原則，設(shè)置的專業(yè)課應(yīng)能適應(yīng)社會(huì)對(duì)工程人員的要求，尤其是中小企業(yè)對(duì)受雇人員的技能要求，這就需要做整體化和專向化統(tǒng)一的協(xié)調(diào)。信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)包括數(shù)學(xué)專業(yè)、計(jì)算機(jī)專業(yè)以及信息專業(yè)的部分專業(yè)課程，這些被選擇的課程應(yīng)既具有通用性，又具有專向性，更為重要的是要體現(xiàn)當(dāng)下社會(huì)發(fā)展的技術(shù)主流。基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程之間亦應(yīng)緊密聯(lián)系，體現(xiàn)兩者相互輔助、互為發(fā)展的特點(diǎn)。參考武漢科技大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)前三年就業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2012年確定了以信息處理為核心，延伸三個(gè)培養(yǎng)方向來優(yōu)化專業(yè)課程設(shè)置，以此加強(qiáng)專業(yè)課程的凝聚力，體現(xiàn)學(xué)科優(yōu)勢(shì)。三個(gè)培養(yǎng)方向分別是：具有深厚數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論基礎(chǔ)的研究型畢業(yè)生，熟練掌握工程開發(fā)技術(shù)的技術(shù)型畢業(yè)生，具有數(shù)學(xué)建模能力的經(jīng)濟(jì)類應(yīng)用型畢業(yè)生。下面將從整體化與專向化的統(tǒng)一具體闡述優(yōu)化專業(yè)課程的措施。

要做到整體化和專向化統(tǒng)一是需要多方面努力的。首先，專業(yè)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程應(yīng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。課程設(shè)置既不能將不同學(xué)科的課程面面俱到，也不能將課程簡(jiǎn)單的雜糅。應(yīng)該有選擇，有目的地開設(shè)一些主干課程，為基礎(chǔ)課的開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。表1、表2是修改后的培養(yǎng)方案開設(shè)的基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程，修改后的培養(yǎng)方案更重視數(shù)學(xué)建模與計(jì)算機(jī)科學(xué)之間的聯(lián)系。其次，專業(yè)課程之間亦要協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為專業(yè)定位的核心內(nèi)容服務(wù)。立足此出發(fā)點(diǎn)，計(jì)算機(jī)模塊教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)培養(yǎng)方案提出整合意見，包括：第一，去掉與三個(gè)方向關(guān)聯(lián)性弱的課程。編譯原理、數(shù)字信號(hào)等課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是理解計(jì)算機(jī)工作原理、進(jìn)行編譯器以及通訊接口開發(fā)的預(yù)備知識(shí)，但是對(duì)于信息類專業(yè)來說這些課程有些獨(dú)立，關(guān)聯(lián)度不大。第二，整合相關(guān)課程內(nèi)容。信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)以信息處理為中心，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的掌握要求不高，但完全去除計(jì)算機(jī)硬件方面的課程是不合理的。2013、2014級(jí)的培養(yǎng)方案做出調(diào)整，合并數(shù)字邏輯與計(jì)算機(jī)組成原理課程。表1與表2是修改后的培養(yǎng)方案包含的數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)課程的主干課程。開設(shè)時(shí)間是本科學(xué)習(xí)的學(xué)期數(shù)。

其中，表1中1～7的課程與計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)直接相關(guān)。計(jì)算機(jī)模塊課程加大了程序語言設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析方面的理論課時(shí)和實(shí)驗(yàn)課時(shí)。C語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)的開設(shè)能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。

二、系統(tǒng)化教學(xué)活動(dòng)

優(yōu)質(zhì)的教學(xué)活動(dòng)應(yīng)體現(xiàn)課程設(shè)置的初衷，體現(xiàn)專業(yè)的連貫性和一致性，體現(xiàn)專業(yè)就業(yè)的核心與方向性。學(xué)生和教師在教學(xué)活動(dòng)中能更加系統(tǒng)化自己的專業(yè)知識(shí)是非常重要的。以往教學(xué)活動(dòng)存在以下幾個(gè)問題：

1.數(shù)學(xué)課程與計(jì)算機(jī)模塊課程之間的聯(lián)系不足

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和輸入/輸出研究的學(xué)科。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式、處理算法等方面需要強(qiáng)大的數(shù)學(xué)理論做支撐。對(duì)自然界和人類社會(huì)問題的建模是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決問題的第一步，而建立的模型是否合理、高效是能否成功解決問題的先決條件，所以應(yīng)在教學(xué)活動(dòng)中體現(xiàn)數(shù)學(xué)與信息處理的緊密聯(lián)系，如概率論數(shù)理統(tǒng)計(jì)與語言處理模型；布爾代數(shù)運(yùn)算與搜索引擎；圖論和互聯(lián)網(wǎng)下載工具開發(fā)等等。目前由于教學(xué)活動(dòng)中缺乏體現(xiàn)數(shù)學(xué)課程與計(jì)算機(jī)課程之間的講解，大多數(shù)學(xué)生只能獨(dú)立學(xué)習(xí)課程以及完成課程考試。

2.計(jì)算機(jī)模塊課程缺乏完整的綜合性案例

講授內(nèi)容缺乏課程之間的聯(lián)系會(huì)阻礙學(xué)生對(duì)自己專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)化。由于課時(shí)有限，教師只能在課堂上三言兩語提示某一個(gè)原理在其他課程上也有應(yīng)用。比如計(jì)算機(jī)組成原理和匯編語言課程聯(lián)系緊密，匯編語言在介紹各個(gè)寄存器功能與使用時(shí)，忽略了介紹應(yīng)用的80X86機(jī)器的組成。缺乏這個(gè)背景知識(shí)，學(xué)生只能從程序設(shè)計(jì)方式去思考，不能有效掌握硬件與軟件之間的聯(lián)系。

3.缺乏對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，學(xué)生需要學(xué)習(xí)的知識(shí)越來越多了。各種技術(shù)的層出不窮，也讓學(xué)生有些眼花繚亂，無從下手。他們受到社會(huì)各種資訊的影響，總是想抓最新的技術(shù)，卻挖掘不出它們之間的聯(lián)系。在時(shí)間、方法等因素的影響下，很多學(xué)生的深入學(xué)習(xí)不了了之。

解決以上問題的途徑是細(xì)化教學(xué)活動(dòng)。2012～2013學(xué)年度，計(jì)算機(jī)模塊課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)與數(shù)學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)多次展開教學(xué)內(nèi)容的討論，確定課堂案例以幫助學(xué)生建立課程之間的聯(lián)系。具體采取的措施有以下幾點(diǎn)：

（1）數(shù)學(xué)課程的教師在講授知識(shí)點(diǎn)時(shí)采用引例或課堂練習(xí)的方式給出知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用。比如在線性代數(shù)課程講解矩陣時(shí)介紹路徑求解的問題。從出發(fā)點(diǎn)經(jīng)過哪些站點(diǎn)，換乘可以到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，這讓學(xué)生對(duì)矩陣的應(yīng)用有所了解。通過教研會(huì)，確定了與計(jì)算機(jī)模塊關(guān)系密切的7門課程的課堂案例。這些案例能幫助學(xué)生建立知識(shí)系統(tǒng)、掌握知識(shí)應(yīng)用的環(huán)境與解決問題的思路。雖然課時(shí)有限，不能完整地完成一個(gè)案例的建模、實(shí)施等一系列過程，但是通過層層遞進(jìn)式的教學(xué)活動(dòng)，能加深學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，能幫助學(xué)生提煉出最基本的原理，真正地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，解決問題的能力。

（2）設(shè)置綜合性較強(qiáng)的課程設(shè)計(jì)題目。以往的課程設(shè)計(jì)教師擬定的題目大部分是針對(duì)課程的章節(jié)內(nèi)容的練習(xí)?，F(xiàn)在通過設(shè)置綜合性較強(qiáng)的課程設(shè)計(jì)題目幫助學(xué)生建立課程之間的聯(lián)系。如完成任務(wù)調(diào)度問題，會(huì)使用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的隊(duì)列、棧，涉及到算法中的調(diào)度策略。同時(shí)，改變課程設(shè)計(jì)的背景，不采用簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)練習(xí)，而采用實(shí)際問題作為實(shí)驗(yàn)背景，以ACM或一些小的工業(yè)算例作為課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)效果測(cè)試的算例。

（3）在平時(shí)教學(xué)活動(dòng)中穿插講授學(xué)習(xí)語言的方法。在不同的語言課程中，設(shè)置針對(duì)性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)。以前在開設(shè)的編程語言類課程中存在一種現(xiàn)象：在C、C++、Java等課程中程序練習(xí)部分的內(nèi)容有些重疊。通過討論，細(xì)致確定了每個(gè)課程應(yīng)側(cè)重的知識(shí)點(diǎn)，比如，在C語言中學(xué)習(xí)基本的算法和結(jié)構(gòu)，在C++課程中學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮乃枷?，在Java課程中學(xué)習(xí)工程開發(fā)的方法。在學(xué)生最開始學(xué)習(xí)編程語言的時(shí)候，由C語言老師給出編程語言學(xué)習(xí)的方法和各類語言的側(cè)重點(diǎn)。學(xué)生明確各個(gè)編程語言課程的要求，在學(xué)習(xí)過程中就可以有的放矢，事半功倍。

三、專業(yè)實(shí)踐

教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，又是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要手段。在明確，細(xì)致地確定了數(shù)學(xué)類和信息類課程的教學(xué)活動(dòng)后，最關(guān)鍵問題是在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)如何繼續(xù)體現(xiàn)專業(yè)的指導(dǎo)方向，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。武漢科技大學(xué)近兩年采用多方位的實(shí)踐課程以保證教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的效果。

1.經(jīng)典案例分析

在課程學(xué)習(xí)中，教師留有少量課時(shí)做一次該課程的經(jīng)典案例分析，從工程的角度介紹技術(shù)開發(fā)的步驟和具體實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。經(jīng)典案例分析是解決實(shí)踐問題的第一步，其目標(biāo)是指導(dǎo)學(xué)生的開發(fā)思維，使學(xué)生初步了解工程開發(fā)的過程，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

2.課程設(shè)計(jì)導(dǎo)師制

以往的課程設(shè)計(jì)因?yàn)檎n時(shí)短，只由任課老師指導(dǎo)，在一個(gè)任課老師指導(dǎo)一個(gè)年級(jí)的情況下，很多時(shí)候課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐都流于形式?，F(xiàn)在，采用課程設(shè)計(jì)導(dǎo)師制，將整個(gè)年級(jí)學(xué)生分成若干組，每個(gè)老師帶7～10個(gè)學(xué)生確保對(duì)學(xué)生課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。分組完成課程設(shè)計(jì)是非常有益的一個(gè)方法，讓學(xué)生提前感受團(tuán)隊(duì)開發(fā)的氛圍，協(xié)調(diào)自己與他人的工作。在課程設(shè)計(jì)實(shí)踐中鼓勵(lì)大家針對(duì)問題提出更多的方法，并討論這些方法的有效性，給出理論依據(jù)。分組加導(dǎo)師制的方式能提高課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，鍛煉學(xué)生的思維。

3.專業(yè)實(shí)驗(yàn)

根據(jù)新培養(yǎng)方案的要求，每個(gè)學(xué)生必須完成3個(gè)創(chuàng)新學(xué)分。獲取創(chuàng)新學(xué)分的途徑有兩個(gè)：參與專業(yè)實(shí)踐或參加大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目。專業(yè)實(shí)驗(yàn)是綜合性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容相當(dāng)于一個(gè)小型的開發(fā)項(xiàng)目。專業(yè)實(shí)驗(yàn)的36個(gè)課時(shí)中，教師講授占有12個(gè)學(xué)時(shí)，學(xué)生實(shí)踐過程中開展的討論占24學(xué)時(shí)。已開展的專業(yè)實(shí)驗(yàn)涉及網(wǎng)站開發(fā)、硬件FPGA的開發(fā)、企業(yè)ERP的開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)軟件的開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)小游戲的開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)安全的開發(fā)等14主題。學(xué)生根據(jù)自己的興趣選做一個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，獲取創(chuàng)新學(xué)分。實(shí)驗(yàn)的成果包含實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

4.大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的開展

學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生可以申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目。當(dāng)然這部分的實(shí)踐只能覆蓋小部分的學(xué)生。在老師的指導(dǎo)下學(xué)生可以細(xì)化已有的項(xiàng)目Demo，也可以嘗試新的項(xiàng)目。

四、結(jié)論

面對(duì)企業(yè)反映大學(xué)生動(dòng)手能力差、缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)問題，信息與計(jì)算科學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)從優(yōu)化專業(yè)課程設(shè)置、系統(tǒng)化教學(xué)活動(dòng)和強(qiáng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面對(duì)專業(yè)課程進(jìn)行全面調(diào)整。調(diào)整后的培養(yǎng)方案更加整體化、系統(tǒng)化、細(xì)致化，達(dá)到提高學(xué)生專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)化能力、實(shí)踐技能和熟悉工程開發(fā)模式的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]林健.高校工程人才培養(yǎng)的定位研究[J].高等工程教育研究，

2009，（5）.

[2]翟亞軍，王戰(zhàn)軍.我國(guó)大學(xué)學(xué)科建設(shè)的模式缺陷及其對(duì)策[J].高等工程教育研究，2009，（5）.

[3]陶影，張斌.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)重視算法設(shè)計(jì)與分析能力的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，（12）.

（責(zé)任編輯：王意琴）