姜 瑛，丁家滿

（昆明理工大學 信息工程與自動化學院，云南 昆明 650500）

基于軟件復用的計算機類專業(yè)綜合課程設計教學實踐與分析

姜 瑛，丁家滿

（昆明理工大學 信息工程與自動化學院，云南 昆明 650500）

針對計算機類專業(yè)本科教學中綜合課程設計教學效果不理想的普遍問題，分析學生難以應用已學知識完成項目實踐的原因，闡述軟件復用驅動的課程設計教學方式在計算機類專業(yè)綜合課程設計中的實踐，分析存在的問題并提出相關改進措施。

計算機類專業(yè)；綜合課程設計；軟件復用；實踐

0 引 言

當前，社會發(fā)展急需計算機類專業(yè)人才，對此類人才實踐能力的要求不斷提高。在計算機類專業(yè)教學的目標中，除了使學生能夠掌握相關的專業(yè)基礎知識外，還要著重培養(yǎng)學生的工程應用能力。作為計算機類專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)的重要組成部分，綜合課程設計的核心目標是培養(yǎng)學生對知識的綜合應用能力和實際動手能力，即完成多門專業(yè)課程的學習后，以小項目的形式開展實踐教學。

綜合性、系統(tǒng)性、創(chuàng)新性是綜合課程設計的特點，目的是針對特定的需求，讓學生能夠綜合應用硬件、軟件、網絡、數據庫、通信等方面的專業(yè)知識，提出相應的解決方案，并進行工程化和規(guī)范化的實施。通過綜合課程設計，使學生能夠進一步領會和鞏固已修專業(yè)核心課程的知識，并提高其綜合應用能力、動手實踐能力、自主創(chuàng)新能力及協(xié)作能力，為大四畢業(yè)設計及以后的工程實踐奠定基礎。

文獻[1]提出基于網絡技術的綜合課程設計新型探究型學習環(huán)境，以及以學生探究學習為主和教師引導為輔的新型教學活動；文獻[2]設計了計算機綜合課程設計實驗平臺，并構建了一套符合計算機綜合課程設計的運行管理機制。此外，還出現了基于CDIO的課程設計實踐[3]、基于課程群的計算機專業(yè)課程設計探索與實踐[4]、基于集中形式的課程設計[5]等探索。

1 軟件復用驅動的課程設計教學方式

筆者在連續(xù)幾屆的教學過程中發(fā)現，計算機科學與技術專業(yè)的數據庫、軟件工程課程設計的基本理論知識，大部分學生雖然能夠掌握，卻未能很好地進行綜合課程實踐。體現出來的問題主要包括：①在實踐環(huán)節(jié)動手能力偏低，面對實踐要求不知道該如何入手；②無法較好地將理論聯(lián)系實際。針對以上問題，可以采用復用驅動的軟件工程課程設計教學方式[6]。

軟件復用是在軟件開發(fā)中避免重復勞動的解決方案，其出發(fā)點是應用系統(tǒng)的開發(fā)不再采用一切“從零開始”的模式，而是以已有的工作為基礎，充分利用過去應用系統(tǒng)開發(fā)中積累的知識和經驗，如需求分析結果、設計方案、源代碼、測試計劃及測試案例等，從而將開發(fā)的重點集中于應用的特有構成成分[7]?；谲浖陀玫乃枷?，筆者設置了軟件工程課程設計的實踐原則，包括明確復用思想、鼓勵成果共享、增加討論交流，希望通過復用驅動的實踐，讓學生學會基于復用的軟件共享和協(xié)同開發(fā)。筆者通過相應的教學輔助手段，在計算機科學與技術專業(yè)的數據庫、軟件工程課程設計中進行了實踐，并取得了一定效果[6]。

2 基于軟件復用的物聯(lián)網綜合課程設計課程實踐

2.1 實踐方式

物聯(lián)網工程專業(yè)的物聯(lián)網綜合課程設計課程的整個過程以學生為主、教師為輔，實踐過程如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網綜合課程設計課程的實踐過程

實踐過程主要包括6個環(huán)節(jié)。

（1）理解軟件復用。學生在軟件工程課程的理論教學中學習軟件復用的思想及途徑。在綜合課程設計的第1節(jié)課上，教師說明課程設計要達到的目標，并介紹系統(tǒng)需求分析、設計、實現及測試各階段可能產生的軟件復用成果及復用方式，引導學生理解分析和設計模型的重要性，特別強調編碼應從原有的照搬代碼轉變?yōu)槔斫獯a、改進代碼、新建代碼。

（2）分組選題。以往的綜合課程設計通常設定2～3人組成項目組完成相應的項目，帶來的問題是動手能力差的學生在畏難情緒的驅使下選擇加入項目組，而部分學生在團隊開發(fā)中又不愿意參與協(xié)作，導致動手能力和協(xié)同能力沒有得到有效的鍛煉。因此，本次綜合課程設計建議學生自由分組，大于2人的小組將在選題后對每個成員的工作量進行考核。為了讓每個學生都能在綜合課程設計中得到鍛煉和提高，教師在選題和實現方式上未做限制，鼓勵學生根據自己的特長選擇熟練的開發(fā)平臺和感興趣的內容。此外，建議在選題時就考慮軟件復用，但不能侵犯知識產權。提示學生有3種軟件復用的途徑：開源平臺（如http://www.oschina.net/）、自己已有的項目、其他同學的項目，其中最后一類復用需征得其他同學許可。

（3）項目開發(fā)。學生可選擇一種開發(fā)模型，如快速原型模型或敏捷模型完成項目開發(fā)。

（4）文檔撰寫。文檔是系統(tǒng)工程實踐中的重要內容[8]，但學生通常更關注可運行的系統(tǒng)。為了讓學生進一步體會實踐的工程化和規(guī)范化，課程增加了文檔撰寫的訓練。通過在綜合課程設計中的示例講解，讓學生理解需求分析、設計、實現、測試各階段文檔撰寫的規(guī)范和要求，并將文檔質量作為綜合課程設計成績評價的內容之一。

（5）過程管理。在60學時的綜合課程設計中，教師繼續(xù)在需求分析、設計、實現、測試等階段結束時進行項目組的檢查和匯報，項目組需要說明可供復用的成果及復用其他成果的效果，實現了“班級項目管理”，即任課教師作為班級中各項目組的負責人參與到項目的管理過程中，確保項目組成員各司其職、項目順利進行。此外，針對階段檢查中發(fā)現的問題，增加了開發(fā)過程中的問題跟蹤及解決環(huán)節(jié)，以此訓練學生解決問題及協(xié)作交流的實踐能力。課程設計結束時由各項目組演示系統(tǒng)，總結、交流開發(fā)中存在的問題及相關收獲。通過以上措施，帶動項目組內和項目組間的討論交流，并通過交流加強學生的團隊精神和協(xié)作能力。

（6）分級評價。為了開展有針對性的教學，避免學生的學習效果出現兩極分化，使得每個學生都能投入到綜合課程設計中并有所收獲，同時培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造性，筆者制定了復用分級評價的原則。即以軟件復用為基礎，按照完全復用、修改后復用、復用后創(chuàng)新、完全創(chuàng)新4個層次對學生的項目完成情況進行評價，對應及格、中、良、優(yōu)4類成績，評價中包括成果的復用次數、可復用程度、創(chuàng)新性、項目的完成時間和質量等因素。

2.2 實踐結果

在3周的時間里，共22名學生采用2.1中的實踐方式進行了物聯(lián)網綜合課程設計實踐。學生綜合應用以往所學的專業(yè)知識完成了一個項目的需求分析、設計、實現與測試，共分為20個單人組和1個2人組，21個項目組或多或少都進行了軟件復用。由于目前智能終端比較流行，全班約有50%的學生選擇了Android開發(fā)項目。下面從復用來源、復用對象、復用方式、項目結果等4個方面對本次綜合課程設計實踐進行說明。2.2.1復用來源

各小組選擇復用對象的來源主要是開源網站和自己以前做過的項目，有1個小組的項目中還同時涉及了兩種以上復用來源，具體情況見表1。2.2.2復用對象

表1 復用來源

在復用時大多數項目組進行了代碼復用，僅有1個小組實現了設計復用，對已有的類圖和順序圖進行了復用，情況見表2。2.2.3復用方式

表2 復用對象

從是否修改復用對象來看，21個項目組采用的各類復用方式可以總結為3種，即完全復用、修改后復用、復用后創(chuàng)新，具體情況見表3。

表3 復用方式

本次課程設計選題上有一定共性，例如有7個小組選擇了APP游戲（拼圖、坦克大戰(zhàn)、俄羅斯方塊、出氣筒）或桌面游戲（2048、連連看、黑白棋），有4個小組選擇了信息管理類項目（圖書管理、學生信息管理、商品庫存管理、醫(yī)院預約掛號信息管理）。在各組匯報需求后，教師明確提出鼓勵組間復用，但學生沒有深入分析各類項目需求的共性，本次綜合課程設計中沒有實現小組間復用。

2.2.4項目結果

在最后的項目匯報中，有12個小組的系統(tǒng)可以正常運行；6個小組的系統(tǒng)可以運行，但存在較明顯的錯誤；3個小組的系統(tǒng)沒有完全實現，不能進行演示。

通過與系統(tǒng)沒有完全實現的3個小組進行交流，主要原因是學生的前期基礎較差，在理解代碼后，對程序調試中遇到的問題需要花大量時間去解決，導致只實現了部分功能，不能進行完整系統(tǒng)的演示。

3 基于軟件復用的計算機類專業(yè)綜合課程設計教學實踐分析

目前，昆明理工大學已將軟件復用思想應用在計算機科學與技術專業(yè)的數據庫、軟件工程課程設計及物聯(lián)網工程專業(yè)的物聯(lián)網綜合課程設計的教學實踐中。結果表明，學生學習的主動性和積極性有所提高，動手和實踐能力得到了一定鍛煉，特別是對動手能力差的學生，基于軟件復用的方法可以從一定程度上幫助其克服畏難情緒。

通過分析計算機類專業(yè)綜合課程設計實踐中的復用，筆者發(fā)現大多數小組進行的軟件復用包括：修改復用代碼中的錯誤使其可以運行、修改復用對象的界面、增加或刪除復用對象的功能等。學生大多傾向在復用對象的基礎上增加一些界面和功能方面的個性化的內容，但整個項目的目標和主要內容仍然受限于復用對象，未能體現學生自己的想法，缺少創(chuàng)新性和創(chuàng)造性。因此，學生的實際動手能力雖然得到了鍛煉，但其獨立分析問題和解決問題的能力并沒有太大提高。此外，大多數小組主要是復用代碼，沒有實現分析模型和設計模型的復用，后期又出現了基于代碼建立或修改分析模型和設計模型的情況，未能較好地理解需求分析、設計、實現各階段的目標和要求。

為了進一步改進實踐教學質量，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，使其掌握思考問題、解決問題的方法，提高學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，筆者考慮從以下幾個方面改進綜合課程設計教學：①進一步細化并改進現有成績評價方式，調動學生的主動性和積極性；②進一步完善綜合課程設計的教學實踐平臺，通過實踐在需求分析、設計、實現、測試等各階段的成果管理、項目進度管理和數據管理等功能，為教學提供資源共享和復用支持；③了解每個學生的實際情況，從選題階段開始進行有針對性地引導，讓動手能力差的學生克服畏難情緒，通過軟件復用鍛煉其理解系統(tǒng)和修改系統(tǒng)的能力；④鼓勵有想法的學生進行創(chuàng)新實踐，提升其分析問題和解決問題的能力，努力達到讓所有學生的實踐能力都得到提升的預期目標。

4 結 語

實踐表明，基于軟件復用的計算機類專業(yè)綜合課程設計教學方式在一定程度上改進了教學效果，提高了學生的學習積極性和動手實踐能力，但仍然存在一些問題。筆者將繼續(xù)改進成績評價方式、完善教學實踐平臺，以學生為中心，通過綜合課程設計鍛煉學生理解問題、分析問題和解決問題的能力，鼓勵并激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

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[5] 王榮海, 曾玉珠, 廖作斌. 基于集中形式的軟件工程課程設計[J]. 計算機教育. 2010(17): 96-98.

[6] 姜瑛, 丁家滿.復用驅動的軟件工程課程設計教學方式探索[J]. 計算機工程. 2013(Z): 22-24.

[7] 楊芙清, 梅宏, 李克勤. 軟件復用與軟件構件技術[J].電子學報, 1999, 27(2): 68-75.

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（編輯： 史志偉 ）

1672-5913(2017)02-0054-04

G642

昆明理工大學教育教學改革與研究課題（NO. YB201419）。

姜瑛，女，教授，研究方向為軟件質量保證與測試、云計算、大數據分析、軟件工程，jy_910@163.com。