計(jì)算機(jī)學(xué)科競(jìng)賽和課程設(shè)計(jì)相融合的學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)

邵虹　崔文成

摘要：課程設(shè)計(jì)能夠培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決復(fù)雜問題的能力，學(xué)科競(jìng)賽可以提升學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的綜合實(shí)踐能力。將學(xué)科競(jìng)賽的內(nèi)容和形式引入到傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，再?gòu)恼n程設(shè)計(jì)中選擇優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)和作品進(jìn)行進(jìn)一步的培養(yǎng)，二者的有機(jī)結(jié)合，不但可以提高實(shí)踐教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)創(chuàng)新能力，而且可以為參加科技競(jìng)賽打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：學(xué)科競(jìng)賽；課程設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)學(xué)科；創(chuàng)新實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）12-0043-03

大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)是高校人才培養(yǎng)中的重要工作之一[1]，各高校師資和學(xué)生水平不同，培養(yǎng)目標(biāo)也不完全相同，所采取的方法也各有千秋。西南交通大學(xué)曾采取制訂創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃、建設(shè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地、培養(yǎng)造就教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等措施[2]；武漢大學(xué)提出計(jì)算機(jī)學(xué)科拔尖創(chuàng)新人才小班制培養(yǎng)方法[3]。課程設(shè)計(jì)能夠培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決復(fù)雜問題的能力，學(xué)科競(jìng)賽可為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)采取了二者相結(jié)合的方法提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，取得了一定的效果。

一、計(jì)算機(jī)學(xué)科競(jìng)賽簡(jiǎn)介

近年來(lái)各個(gè)學(xué)科都陸續(xù)出現(xiàn)了不同類型的學(xué)科競(jìng)賽，和計(jì)算機(jī)學(xué)科相關(guān)的競(jìng)賽分為3類，分別是算法類、軟件應(yīng)用開發(fā)類和硬件開發(fā)類。其中算法類競(jìng)賽的典型代表是ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽，可以提高學(xué)生的計(jì)算思維能力[4，5]；軟件應(yīng)用開發(fā)類包括中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽、普通高等學(xué)校本科大學(xué)生移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)大賽、全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽[6，7]、中國(guó)軟件杯大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽等；硬件開發(fā)類代表是全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽[8，9]。上述競(jìng)賽由國(guó)家教育部門、地方政府和相關(guān)公司多方主辦，競(jìng)賽項(xiàng)目涉及本學(xué)科的研究熱點(diǎn)和前沿技術(shù)，對(duì)提高學(xué)生實(shí)踐能力并激發(fā)創(chuàng)新精神有很大的幫助。但由于多數(shù)學(xué)生缺少參賽經(jīng)驗(yàn)，缺乏自信，導(dǎo)致學(xué)生積極性不高，參賽學(xué)生人數(shù)并不多，失去了提高自身能力的非常好的機(jī)會(huì)。如何將學(xué)科競(jìng)賽引入到日常教學(xué)中，讓更多的學(xué)生受益，而不是僅局限于極少一部分學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力是值得探索的課題。

二、計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)中的重要組成部分，是對(duì)理論教學(xué)的一個(gè)有益補(bǔ)充，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行的比較全面、系統(tǒng)的綜合性工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，不同的課程設(shè)計(jì)有不同的方法，例如中山大學(xué)提出計(jì)算機(jī)信息類綜合實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)方法[10]，湖南大學(xué)提出基于ISP技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)實(shí)施方法[11]。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員將計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科本科專業(yè)分成四個(gè)方向，分別是計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程和信息技術(shù)，對(duì)各個(gè)方向分別給出了6個(gè)課程設(shè)計(jì)范例[12]，見表1。

不同學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)特點(diǎn)不一樣，開設(shè)的課程設(shè)計(jì)也不完全相同，我校根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生特點(diǎn)從第2學(xué)期至第7學(xué)期各有一門作為單獨(dú)課程開設(shè)的綜合性課程設(shè)計(jì)，分別是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)踐、計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)與軟件工程課程設(shè)計(jì)、算法課程設(shè)計(jì)及專業(yè)課程設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)存在題目比較陳舊、學(xué)生合作意識(shí)差、成績(jī)?cè)u(píng)定主要由教師決定等問題。

三、學(xué)科競(jìng)賽和課程設(shè)計(jì)融合方法

課程設(shè)計(jì)是學(xué)科競(jìng)賽的基礎(chǔ)，學(xué)生只有掌握了相應(yīng)課程知識(shí)，才能有機(jī)會(huì)參加學(xué)科競(jìng)賽，競(jìng)賽能夠使學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)，具有更多的創(chuàng)新思想。例如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法課程設(shè)計(jì)與ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽相互促進(jìn)。

下面以我?！稊?shù)據(jù)庫(kù)與軟件工程課程設(shè)計(jì)》為例，說(shuō)明學(xué)科競(jìng)賽與課程設(shè)計(jì)相融合提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的實(shí)施過程。該課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)完《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》和《軟件工程》課程后實(shí)踐性和綜合性比較強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生能在3周時(shí)間內(nèi)將理論知識(shí)加以綜合運(yùn)用，開發(fā)一個(gè)小型信息系統(tǒng)。

1.團(tuán)隊(duì)成員取長(zhǎng)補(bǔ)短的優(yōu)化組隊(duì)原則。計(jì)算機(jī)學(xué)科的競(jìng)賽通常以團(tuán)隊(duì)的方式組織，如果團(tuán)隊(duì)成員能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，整體的力量將會(huì)更加強(qiáng)大。組長(zhǎng)要負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)，需要有良好的組織協(xié)調(diào)能力；技術(shù)人員要負(fù)責(zé)解決關(guān)鍵技術(shù)問題；文檔編寫人員要具有較好的文字表達(dá)能力；答辯人員要具有較好的語(yǔ)言表達(dá)能力。這樣的組合方式可以使學(xué)生互相學(xué)習(xí)別人的長(zhǎng)處，彌補(bǔ)自己的不足。所以在課程設(shè)計(jì)中我們也采取這種優(yōu)化組隊(duì)方式，學(xué)生根據(jù)自身情況自愿組合，教師考查各組學(xué)生情況后，再進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.精選歷屆競(jìng)賽題目或自選創(chuàng)新題目。題目確定有兩種方式：一是從以往的計(jì)算機(jī)學(xué)科競(jìng)賽中挑選出符合課程培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生水平的競(jìng)賽題目；二是鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)興趣愛好自己確定題目，教師把關(guān)確認(rèn)題目的合理性、實(shí)現(xiàn)的可行性和工作量等問題。要求每隊(duì)一題，題目不能相同。

3.項(xiàng)目組給出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。學(xué)生根據(jù)所選題目通過網(wǎng)絡(luò)和書籍查找相關(guān)資料，結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)對(duì)課題進(jìn)行仔細(xì)分析，同時(shí)需要了解軟件用戶實(shí)際需求，可以把同學(xué)或教師當(dāng)作用戶，進(jìn)行需求調(diào)研，在此基礎(chǔ)上提出切實(shí)可行的實(shí)施方案，并進(jìn)行方案論證，包括需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、測(cè)試方案等幾個(gè)方面。

4.組間互評(píng)，論證設(shè)計(jì)方案的合理性與可行性。每個(gè)小組以答辯的方式進(jìn)行方案匯報(bào)，教師和其他小組成員一起對(duì)方案進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和指導(dǎo)。組間的互評(píng)目的是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓其有主人的感覺，他們既是參賽者又是評(píng)委，這樣大家可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，意見也更加全面。

5.以團(tuán)隊(duì)為單位的項(xiàng)目研發(fā)與測(cè)試。即設(shè)計(jì)方案的具體實(shí)施階段，根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行編程和系統(tǒng)測(cè)試。教師定期為學(xué)生提供技術(shù)支持，和組內(nèi)學(xué)生一起討論，對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的普遍問題，進(jìn)行講解，為學(xué)生提供解決問題的新思路。

6.以團(tuán)隊(duì)為單位的項(xiàng)目展示與組間評(píng)價(jià)。學(xué)生完成整個(gè)項(xiàng)目后，各個(gè)小組將撰寫項(xiàng)目報(bào)告，提交最終作品并進(jìn)行答辯，接受包含指導(dǎo)教師在內(nèi)的驗(yàn)收教師組和學(xué)生組間互評(píng)。這個(gè)環(huán)節(jié)主要考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度、項(xiàng)目研發(fā)水平、總結(jié)表達(dá)等能力，觀察團(tuán)對(duì)成員實(shí)踐過程中在設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試等方面的亮點(diǎn)。此過程主要強(qiáng)調(diào)以團(tuán)隊(duì)為單位的評(píng)價(jià)，按照科技競(jìng)賽比賽規(guī)則，通過比較各組作品以及答辯過程評(píng)出小組等級(jí)。

7.以個(gè)人為單位的組內(nèi)成員互評(píng)、自評(píng)。每個(gè)學(xué)生在小組內(nèi)發(fā)揮的作用和大小不同，貢獻(xiàn)也不同，課程設(shè)計(jì)最后的成績(jī)也不同。小組成員要根據(jù)每個(gè)人的實(shí)際情況公正地給出每個(gè)成員（包括自己）在小組中的位置，清晰地意識(shí)到自己及他人在組中發(fā)揮的作用，互相了解優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

8.選拔優(yōu)秀學(xué)生團(tuán)隊(duì)和作品。評(píng)選出優(yōu)秀作品，在教師指導(dǎo)下進(jìn)一步進(jìn)行完善，準(zhǔn)備參加計(jì)算機(jī)學(xué)科相關(guān)科技競(jìng)賽。

四、學(xué)科競(jìng)賽和課程設(shè)計(jì)融合成果

學(xué)科競(jìng)賽和課程設(shè)計(jì)的融合，可以使雙方都受益，二者的關(guān)系如圖1所示。

采取上述方法進(jìn)行的學(xué)生培養(yǎng)，既可以使優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)脫穎而出，為參加上一級(jí)比賽做好準(zhǔn)備，使其能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得好成績(jī)，提高學(xué)校參與競(jìng)賽的人數(shù)，提高獲獎(jiǎng)數(shù)量和等級(jí)，也可以使絕大多數(shù)普通學(xué)生在各個(gè)方面得以鍛煉，提升專業(yè)能力，如方案設(shè)計(jì)能力、系統(tǒng)開發(fā)能力和集成調(diào)試能力等，提升非專業(yè)能力，如表達(dá)能力、文檔撰寫能力、PPT制作能力和組織能力等，并讓其感覺到只要通過努力并做好充分的準(zhǔn)備，競(jìng)賽的難度是沒有那么大的，提高參賽的積極性和自信心。

中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽由教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、軟件工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)等聯(lián)合主辦，包括軟件應(yīng)用與開發(fā)類、軟件服務(wù)外包類等小類，我校在2012年只報(bào)名參加了一項(xiàng)省賽，2013—2014年，我們將課程設(shè)計(jì)和中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽相結(jié)合，取得了如下成績(jī)，如表2所示。可見學(xué)科競(jìng)賽和課程設(shè)計(jì)的融合，促進(jìn)了參賽數(shù)量和獲獎(jiǎng)等級(jí)的提高。

五、結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)學(xué)科競(jìng)賽和課程設(shè)計(jì)相融合的方法不僅改變了傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)模式，而且改變了傳統(tǒng)科技競(jìng)賽校內(nèi)推薦方法。傳統(tǒng)的推薦模式是學(xué)生接到競(jìng)賽通知后，自行組隊(duì)參加比賽，存在的問題是競(jìng)賽準(zhǔn)備時(shí)間短、作品不完善，另外沒有經(jīng)過訓(xùn)練的學(xué)生直接參加競(jìng)賽，對(duì)比賽的規(guī)則和要求沒有經(jīng)驗(yàn)，獲獎(jiǎng)的概率小，獲獎(jiǎng)的等級(jí)低。通過課程設(shè)計(jì)系統(tǒng)地創(chuàng)新性培養(yǎng)，提前選拔優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)并進(jìn)一步重點(diǎn)培養(yǎng)代表學(xué)校參加校外競(jìng)賽，可增強(qiáng)學(xué)生的核心競(jìng)爭(zhēng)力，提高學(xué)校的競(jìng)爭(zhēng)力。在課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)綜合了組間評(píng)價(jià)、組內(nèi)成員互評(píng)和自評(píng)，改變了傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的評(píng)價(jià)方式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)促進(jìn)了組內(nèi)和組間學(xué)生的交流合作。

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