結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽的計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用開發(fā)類課程群建設(shè)

劉 偉，李小智，胡 為，黃辛迪

（湖南中醫(yī)藥大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410208）

引言

大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽是傳統(tǒng)課堂教學(xué)的重要補(bǔ)充，也是提升大學(xué)生專業(yè)能力和綜合素質(zhì)的重要手段。中國高等教育學(xué)會(huì)于2017 年成立了“高校競(jìng)賽評(píng)估與管理體系研究”專家工作組，自2017 年12 月14 日在杭州發(fā)布第一輪全國普通高校大學(xué)生競(jìng)賽排行榜以來，截至2021 年3 月已發(fā)布五輪榜單，學(xué)科競(jìng)賽的參賽水平和參賽成績已成為檢驗(yàn)和評(píng)估高校綜合實(shí)力和創(chuàng)新人才培養(yǎng)效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)。大量已有的研究和實(shí)踐結(jié)果表明，學(xué)科競(jìng)賽在教育教學(xué)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)等方面發(fā)揮著非常重要的作用。

課程群是指多門彼此獨(dú)立而又相互密切聯(lián)系的課程，它們具有一定的互補(bǔ)性，其教學(xué)內(nèi)容存在關(guān)聯(lián)性和滲透性。課程群不是一個(gè)簡(jiǎn)單的課程集合，而是由多門課程組成的一個(gè)有機(jī)整體。屬于同一個(gè)課程群的若干門課程之間存在相互照應(yīng)、滲透互補(bǔ)等特點(diǎn)，可以對(duì)這些課程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和整合，以課程之間的內(nèi)容、方法、實(shí)例、問題等存在的邏輯聯(lián)系為結(jié)合點(diǎn)，形成一個(gè)較為完整的課程系統(tǒng)。目前大部分高校的計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)都開設(shè)了多門與軟件項(xiàng)目開發(fā)相關(guān)的課程，對(duì)于這些課程而言，它們之間的知識(shí)點(diǎn)存在交叉和滲透。因此，結(jié)合以應(yīng)用軟件開發(fā)為主要參賽形式的計(jì)算機(jī)類學(xué)科競(jìng)賽，將促進(jìn)和優(yōu)化計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用開發(fā)類課程群建設(shè)。結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等進(jìn)行合理的改革，將有助于進(jìn)一步完善教學(xué)體系和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，促進(jìn)教育教學(xué)改革，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 應(yīng)用開發(fā)類課程群建設(shè)與實(shí)踐

1.1 優(yōu)化課程群結(jié)構(gòu)

大部分計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程之間都存在聯(lián)系和融合，特別是一些與應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)相關(guān)的課程，這些課程主要存在包含、遞進(jìn)、交叉等幾種關(guān)系。

包含關(guān)系：在某一門課程中包含一門或多門其他課程的內(nèi)容，但是教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)有所區(qū)別。例如在“軟件工程”課程中，每一個(gè)章節(jié)都對(duì)應(yīng)一門或者多門課程，如軟件需求分析部分可以對(duì)應(yīng)“需求工程”課程，軟件分析與設(shè)計(jì)部分可以對(duì)應(yīng)“系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)”課程，軟件測(cè)試部分可以對(duì)應(yīng)“軟件測(cè)試技術(shù)”課程等。

遞進(jìn)關(guān)系：某一門課程是一門或多門其他課程的基礎(chǔ)，它們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容上存在層層遞進(jìn)的關(guān)系。例如“Java 面向?qū)ο蠹夹g(shù)”“Web 技術(shù)（Java）”“Java EE 應(yīng)用開發(fā)”和“移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)”等課程，它們?cè)诮虒W(xué)上存在先后順序，學(xué)生首先必須學(xué)習(xí)“Java 面向?qū)ο蠹夹g(shù)”課程，在掌握J(rèn)ava 語言語法等基礎(chǔ)知識(shí)后才能夠?qū)W習(xí)Java EE 和Android 等課程。

交叉關(guān)系：兩門或者多門課程的教學(xué)內(nèi)容之間存在交叉和融合，例如在講授某一門課程中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)涉及另一門課程中的知識(shí)點(diǎn)，如“Java 面向?qū)ο蠹夹g(shù)”“Java EE應(yīng)用開發(fā)”和“數(shù)據(jù)庫原理”“大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)”等課程之間存在多處知識(shí)交叉，例如在Java 數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)JDBC 中需要?jiǎng)?chuàng)建數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表，并且還需要通過向數(shù)據(jù)庫發(fā)送SQL 語句來操作數(shù)據(jù)庫。

通過對(duì)中國高等教育學(xué)會(huì)發(fā)布的全國普通高校大學(xué)生競(jìng)賽排行榜中的榜內(nèi)競(jìng)賽項(xiàng)目進(jìn)行分析，遴選了幾項(xiàng)以應(yīng)用軟件項(xiàng)目開發(fā)為主要參賽形式的計(jì)算機(jī)類學(xué)科競(jìng)賽，并以這幾項(xiàng)學(xué)科競(jìng)賽為基礎(chǔ)開展課程群的建設(shè)和優(yōu)化。此類學(xué)科競(jìng)賽主要包括中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽、中國大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽和中國高校計(jì)算機(jī)大賽—移動(dòng)應(yīng)用創(chuàng)新賽等國家級(jí)學(xué)科競(jìng)賽。此外，還包括湖南省大學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽（應(yīng)用開發(fā)類）等省部級(jí)學(xué)科競(jìng)賽。所涉及的主要課程包括“Java 面向?qū)ο蠹夹g(shù)”“Python 程序設(shè)計(jì)”“Web 技術(shù)（Java）”“Java EE 應(yīng)用開發(fā)”“數(shù)據(jù)庫原理”“大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)”“軟件工程”“軟件測(cè)試技術(shù)”“移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)”“軟件設(shè)計(jì)模式”和“IT 項(xiàng)目管理”等軟件應(yīng)用開發(fā)類課程。

結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽優(yōu)化課程群結(jié)構(gòu)，首先需要充分考慮課程群中各門課程之間的先后順序，遵循人才培養(yǎng)和教育教學(xué)規(guī)律，確保知識(shí)體系的完整性和科學(xué)性，教學(xué)內(nèi)容的遞進(jìn)性和層次性。例如將Java 基礎(chǔ)課程“Java 面向?qū)ο蠹夹g(shù)”開設(shè)在“Web 技術(shù)（Java）”“Java EE 應(yīng)用開發(fā)”“移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)”等應(yīng)用開發(fā)課程之前，將“數(shù)據(jù)庫原理”開設(shè)在“大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)”“軟件工程”“Java EE 應(yīng)用開發(fā)”等課程之前，將概括性較強(qiáng)的“軟件工程”課程開設(shè)在更為具體的“軟件設(shè)計(jì)模式”“軟件測(cè)試技術(shù)”等課程之前。

其次，將一些關(guān)聯(lián)性、融合性和交叉性較強(qiáng)的課程盡量安排到同一個(gè)學(xué)期，一方面方便對(duì)交叉知識(shí)點(diǎn)的講授和學(xué)習(xí)，另一方面還可以綜合多門課程所學(xué)知識(shí)來布置實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)任務(wù)。例如將“數(shù)據(jù)庫原理”和“Java 面向?qū)ο蠹夹g(shù)”開設(shè)在同一個(gè)學(xué)期，給學(xué)生布置一個(gè)以SQL Server為數(shù)據(jù)庫并使用Java 語言實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單C/S 系統(tǒng)作為兩門課的課程設(shè)計(jì)；將“大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)”“軟件工程”和“Java EE 應(yīng)用開發(fā)”等課程開設(shè)在同一個(gè)學(xué)期，要求學(xué)生以O(shè)racle 作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)開發(fā)一個(gè)基于B/S 的網(wǎng)站系統(tǒng)，并撰寫相應(yīng)的軟件工程文檔。

課程群的建設(shè)還有助于更好地組建競(jìng)賽指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，多門課程的任課教師聯(lián)合組成指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，可以從不同的角度對(duì)參賽學(xué)生團(tuán)隊(duì)進(jìn)行指導(dǎo)，讓學(xué)科競(jìng)賽的指導(dǎo)工作更為系統(tǒng)和全面，有助于取得更好的參賽成績，也有助于以賽促教，提升教師的教學(xué)水平。

1.2 更新課程教學(xué)內(nèi)容

以應(yīng)用軟件項(xiàng)目開發(fā)為參賽形式的學(xué)科競(jìng)賽的命題類型主要包括兩種：企業(yè)命題（官方命題）和自主命題。例如，中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽（企業(yè)命題類）和“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽采用的是企業(yè)命題形式，競(jìng)賽舉辦方會(huì)給出一系列來源于企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目的賽題，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)組隊(duì)完成一個(gè)項(xiàng)目；而中國大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽和中國高校計(jì)算機(jī)大賽—移動(dòng)應(yīng)用創(chuàng)新賽主要采用的是自主命題，競(jìng)賽舉辦方給出一個(gè)大的類別范圍，例如信息安全類或游戲軟件類，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)并開發(fā)一款軟件作為參賽作品。對(duì)于中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽（企業(yè)命題類）和“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽而言，大賽組委會(huì)和命題方不僅會(huì)給出賽題說明，還會(huì)給出推薦的技術(shù)路線，而這些技術(shù)路線通常是目前IT 界的一些較新的主流技術(shù)。

在結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽開展課程群建設(shè)的過程中，教師可以根據(jù)賽題要求對(duì)現(xiàn)有課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)改革和更新，例如在“Java EE 應(yīng)用開發(fā)”課程中，任課教師除了向?qū)W生講授Struts、Spring 和Hibernate 等經(jīng)典的Java EE 框架技術(shù)，還可以結(jié)合賽題為學(xué)生補(bǔ)充Spring Boot、微服務(wù)架構(gòu)等知識(shí)；在“Python 程序設(shè)計(jì)”課程中，除了給學(xué)生講授Python語法等基礎(chǔ)知識(shí)外，還可以結(jié)合一些賽題為學(xué)生介紹一些用于人臉識(shí)別、自然語言處理的Python 庫，以便實(shí)現(xiàn)一些更加復(fù)雜和智能的功能。

1.3 重構(gòu)課程設(shè)計(jì)與實(shí)訓(xùn)

在計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，部分實(shí)踐性較強(qiáng)的課程會(huì)安排對(duì)應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，例如“Java EE應(yīng)用開發(fā)”“軟件工程”“移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)”等課程。此外，在學(xué)期或者學(xué)年末通常也會(huì)安排一周或幾周的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。以湖南中醫(yī)藥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、醫(yī)學(xué)信息工程等專業(yè)為例，在每一學(xué)期的期末均會(huì)安排為期一周的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。

在未構(gòu)建課程群之前，各門課程獨(dú)立布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)，課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目功能大同小異，學(xué)生需要做很多重復(fù)性工作。通過合理引入一些競(jìng)賽賽題，以課程群為單位開展課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生有時(shí)間和精力來完成一個(gè)高質(zhì)量的課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，例如選取難度和規(guī)模適中的中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽（企業(yè)命題類）賽題作為“大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)”“軟件工程”和“Java EE 應(yīng)用開發(fā)”等課程的聯(lián)合課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，這些賽題都源于真實(shí)項(xiàng)目，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐開發(fā)能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。例如近幾年中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽（企業(yè)命題類）的部分賽題：虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)（第六屆）、在線考試系統(tǒng)（第六屆）、廠車管理系統(tǒng)（第七屆）、藍(lán)鷗IT 教育課程考評(píng)系統(tǒng)（第八屆）、企業(yè)知識(shí)庫管理系統(tǒng)（第九屆）、智能化跨境商品交易平臺(tái)（第十屆）、小微企業(yè)跨組織人才管理系統(tǒng)（第十二屆）等都是非常適合作為課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的賽題。通過以學(xué)科競(jìng)賽賽題項(xiàng)目為導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生更好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，真正做到學(xué)以致用。

此外，在每學(xué)期期末的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中，也可以引入中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽（企業(yè)命題類）和“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽的歷年賽題作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，還可以直接以參加這些比賽來“沖抵”實(shí)訓(xùn)。在實(shí)際操作中，按照學(xué)院制定的相關(guān)文件，如果學(xué)生能夠順利提交參賽作品即可獲得對(duì)應(yīng)的實(shí)訓(xùn)課程學(xué)分，如果在省級(jí)初賽中獲獎(jiǎng)則實(shí)訓(xùn)成績?cè)?0 分以上，如果獲得國家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)則實(shí)訓(xùn)成績?cè)?0 分以上。通過學(xué)科競(jìng)賽重構(gòu)課程設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)，將競(jìng)賽融入課程實(shí)踐教學(xué)，達(dá)到以賽代訓(xùn)、以賽促學(xué)的目的，有效提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

圖1 學(xué)科競(jìng)賽管理系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)圖

1.4 研發(fā)學(xué)科競(jìng)賽管理系統(tǒng)

隨著參賽學(xué)生的逐年增多和參賽規(guī)模的逐年增大，為了更好地對(duì)應(yīng)用開發(fā)類學(xué)科競(jìng)賽的參賽情況和參賽作品進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計(jì)分析，基于Struts2 框架、Hibernate 框架、MySQL 輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫和Apache Tomcat 開源服務(wù)器等技術(shù)，設(shè)計(jì)并研發(fā)了學(xué)科競(jìng)賽管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對(duì)競(jìng)賽報(bào)名信息、歷屆參賽作品、歷年獲獎(jiǎng)證書等進(jìn)行管理，還提供了競(jìng)賽項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)與管理、在線交流討論等功能模塊，系統(tǒng)用戶包括參賽學(xué)生、教師（分為指導(dǎo)教師和競(jìng)賽負(fù)責(zé)教師兩種子類型）、系統(tǒng)管理員等角色。學(xué)科競(jìng)賽管理系統(tǒng)的功能模塊結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2 實(shí)施效果

結(jié)合中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和“中國軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽等以應(yīng)用軟件項(xiàng)目開發(fā)為主要參賽形式的計(jì)算機(jī)類學(xué)科競(jìng)賽，構(gòu)建了較為完善的應(yīng)用開發(fā)類課程群。在課程群建設(shè)中依托學(xué)科競(jìng)賽對(duì)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)改革，取得了一系列良好的效果。從2016 年至2021 年，湖南中醫(yī)藥大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院師生參加計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)類學(xué)科競(jìng)賽，獲得省部級(jí)和國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)100 多項(xiàng)。下面以中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽為例對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行說明。

中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽由教育部、國家商務(wù)部和無錫市人民政府聯(lián)合主辦，是中國高等教育學(xué)會(huì)發(fā)布的“全國普通高校學(xué)科競(jìng)賽排行榜內(nèi)競(jìng)賽項(xiàng)目”之一。自2010 年至今已連續(xù)成功舉辦12 屆，累計(jì)共有千余所國內(nèi)外高等院校10 萬多名學(xué)生參賽。湖南中醫(yī)藥大學(xué)自2016年開始參與此項(xiàng)賽事，參賽人數(shù)從最開始的兩個(gè)隊(duì)10 名學(xué)生到2021 年的35 個(gè)隊(duì)175 名學(xué)生。2022 年參賽隊(duì)伍數(shù)量已超過40 個(gè)，參賽學(xué)生人數(shù)超過200 人，參與競(jìng)賽指導(dǎo)工作的教師近20 人。在2016 年至2021 年的六屆比賽中，湖南中醫(yī)藥大學(xué)累計(jì)獲得全國總決賽一等獎(jiǎng)4 項(xiàng)，二等獎(jiǎng)9 項(xiàng)，三等獎(jiǎng)25 項(xiàng)，其中在2016 年、2018 年和2019年先后獲得國家級(jí)一等獎(jiǎng)4 項(xiàng)。本賽事于2020 年開始增加中部賽區(qū)選拔賽，湖南中醫(yī)藥大學(xué)在2020 年和2021 年共獲得中部賽區(qū)一等獎(jiǎng)5 項(xiàng)，二等獎(jiǎng)14 項(xiàng)，三等獎(jiǎng)9 項(xiàng)，獲獎(jiǎng)數(shù)量和質(zhì)量在所有參賽院校中排名前列。近六年湖南中醫(yī)藥大學(xué)參加中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽學(xué)生人數(shù)及所獲國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)數(shù)如圖2 所示。

圖2 近六年湖南中醫(yī)藥大學(xué)參加中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽學(xué)生人數(shù)及所獲國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)數(shù)

參賽學(xué)生的綜合素質(zhì)和專業(yè)能力得以顯著提升，近六年有30 多名參賽學(xué)生保送或考取國防科技大學(xué)、中南大學(xué)、湖南大學(xué)、吉林大學(xué)、中國海洋大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等高校碩士研究生，部分參賽學(xué)生順利入職華為、騰訊、百度、字節(jié)跳動(dòng)等知名IT 企業(yè)；基于優(yōu)秀參賽作品登記計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)20 多項(xiàng)，發(fā)表多篇論文并立項(xiàng)國家級(jí)和省級(jí)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目多項(xiàng)。

隨著學(xué)生綜合能力的增強(qiáng)，學(xué)生對(duì)課程群中相關(guān)課程任課教師的教學(xué)滿意度也逐年提升。教師通過參與指導(dǎo)學(xué)科競(jìng)賽，教學(xué)水平和工程實(shí)踐能力提升顯著，達(dá)到以競(jìng)賽促教學(xué)、以教學(xué)助競(jìng)賽的目的。

3 結(jié)語

加強(qiáng)課程群建設(shè)是深入探索計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)改革的有效途徑，具有重要的實(shí)際意義和價(jià)值。以課程群為單位，在教學(xué)實(shí)施過程中將學(xué)科競(jìng)賽賽題引入課程實(shí)驗(yàn)和學(xué)期實(shí)踐等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生更好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與度。結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽來建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用開發(fā)類課程群，以學(xué)科競(jìng)賽促課程建設(shè)，以課程建設(shè)助學(xué)科競(jìng)賽，取得了良好的效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以賽助學(xué)、以賽促學(xué)、以賽代訓(xùn)、以賽促教的目的，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和專業(yè)能力。

在今后的工作中，將推廣結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽開展課程群建設(shè)的思路和模式，在已有的程序設(shè)計(jì)類課程群和軟件應(yīng)用開發(fā)類課程群的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽構(gòu)建計(jì)算機(jī)硬件類課程群和網(wǎng)絡(luò)及安全類課程群，更好地發(fā)揮學(xué)科競(jìng)賽在課程建設(shè)和人才培養(yǎng)中的作用。