计算机专业教学改革探索

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【摘要】本文针对鲁东大学计算机科学与技术专业应用型人才培养目标，进行了基于专业方向课程群的教学改革研究，并从课程群规划、理论教学、实验教学以及考核方式四个方面进行了探讨和实践，提出了一系列提高学生综合应用能力的行之有效的方法。

【关键词】应用型人才培养；专业方向课程群；教学改革

2011年鲁东大学计算机科学与技术专业获得省级特色专业建设立项；2012年成为山东省名校工程重点建设专业之一。计算机科学与技术专业建设期间，鲁东大学将围绕建设应用型、有特色、国际化高水平大学的发展目标，面向地方经济和社会发展需要，坚持“夯实理论基础，突出专业特色，注重实践能力，激励知识创新”的原则，创新教育模式，优化人才培养方案和课程体系，深化教育教学改革，全面推进素质教育，培养具有创新精神和国际化视野的应用型计算机技术人才；面向应用型人才培养，构建科学合理的课程体系和教学内容；面向地方经济和行业需求，设置了“嵌入式系统开发”等专业特色方向；围绕特色方向培养目标，确立了各个方向的课程构成。本文从专业方向课程群的规划、基于方向群的理论教学和实践教学、考核方式的改革等方面进行探讨与实践，以期更好地提高学生的综合应用能力，为未来的就业奠定坚实的基础。

一、专业方向课程群的组织与规划

以应用型人才培养为目标，构建了科学合理的课程体系，实施层次性、个性化和模块化。通过设计不同的基础理论模块、不同应用方向的模块课程来体现层次教育、个性化教育，有利于学生根据自己的兴趣选择。2013版计算机科学与技术专业培养方案主要包括：公共基础课程、学科选修课程、专业必修课程以及专业方向选修课程四大模块。其中，在专业方向的设置上，主要面向地方经济和行业需求，突出工程应用，设置了数据库系统开发、嵌入式系统开发、智能信息处理三个特色专业方向。在专业方向知识体系设置上，首先从专业方向的培养目标着手分析学生应该具备的能力、应该掌握的知识体系；其次，根据知识体系选定相关课程，并从课程相关性、科学性、实践性、可操作性等方面进行详细论证；最后确定各个专业方向的课程群。数据库系统开发、嵌入式系统开发、智能系统开发三个专业方向课程群具体规划如下：

1.数据库系统开发课程群

由“Java程序设计”“C#程序设计”“大型数据库”“软件工程”“数据库系统开发”五门课程组成。学生在专业必修课程中已经学习了数据库系统原理课程，掌握了数据库的原理知识，具备了数据库设计的能力；“Java程序设计”和“C#程序设计”代表了程序设计的两大方向，锻炼学生的编程能力，将在第五学期开设；“软件工程”课程主要培养学生科学规范地进行软件开发，培养学生的工程应用能力，将在第六学期开设；“大型数据库”主要讲授Oracle数据库管理系统，使学生能够熟练地进行Oracle数据库的开发与管理，将在第六学期开设；“数据库系统开发”课程是以实践为主的综合应用课程，旨在锻炼学生对于数据库、编程语言以及软件开发思想的综合运用能力，在第七学期开设，为第八学期的毕业设计奠定基础。

2.嵌入式系统开发课程群

由“单片机系统与应用”“嵌入式体系结构与应用”“EDA技术与应用”“嵌入式操作系统”以及“嵌入式系统开发”五门课程组成。学生在专业必修课程中已经学习了电路、数字逻辑以及计算机组成原理课程，具备了进行计算机系统学习的硬件理论基础；“单片机系统及应用”作为嵌入式系统的入门级课程，使学生熟悉和掌握各种常用接口、元器件的硬件设计和底层控制程序的编写方法，为嵌入式系统的相关后续课程打下基础，将在第五学期前半学期开设；“嵌入式体系结构与应用”课程培养学生从“整体”的角度认识、研究和解决嵌入式计算工程问题的方法和能力，将在第五学期后半学期开设；“EDA技术与应用”和“嵌入式操作系统”课程作为嵌入式系统的中间层，将在第六学期开设；“嵌入式系统开发”是以实践为主的综合应用课程，培养学生硬件知识和嵌入式系统知识的综合运用能力，将在第七学期开设。

3.智能系统开发课程群

由“模式识别”“计算智能”“机器视觉”“互联网数据处理”以及“智能系统开发”五门课程组成。学生在专业必修课和选修课中将学习“算法分析与设计”“智能技术概论”“人工智能”以及“机器学习”等课程，“模式识别”和“计算智能”将在第五学期开设，为学生进行后续的学习打下坚实的理论和算法基础；“机器视觉”和“互联网数据处理”偏重于互联网各种类型数据的处理，结合推荐系统等应用，将在第六学期开设；“智能系统开发”是综合实践类课程，训练学生构建包含文本、图像、音频和视频等信息的综合处理系统，培养学生的知识综合应用能力。

二、专业方向课程群的理论教学改革

课程群是由内容联系紧密、逻辑性强的多门课程组成的有机整体，其弱化了课程的独立性，强化了课程之间的亲和性，突出各门课程所蕴含的技能定位，凸显它们为共同培养目标而服务的特征。本章将从教学内容、教学方法和教材编写等方面探讨专业方向课程群的理论教学问题。

1.优化课程群相关课程的教学内容

基于课程群的理论教学，需要根据培养目标层次把握课程内容的分配、实施和技能的实现，从而打破了课程内容的归属性。因此，课程群建立之后，首先应该基于课程群进行相关课程教学内容的优化与调整。选拔能够把握课程群培养目标、熟悉教学内容的资深教师担任课程群负责人，定期组织课程群主讲教师进行讨论，以建设目标为依据，对课程群相关课程的教学内容进行整体优化；同时，课程群中的每门课程也应该建立相应的子目标。以数据库系统开发课程群为例，具体优化方法说明如下：

（1）删减课程中重复、陈旧过时的教学内容，适当增加本专业方向的前沿知识。在“Java程序设计”和“C#程序设计”两种编程语言的授课中，对程序语言的语法内容应该进行删减，结合项目从系统的角度结合案例进行程序设计方法的讲述。在“大型数据库”课程中不再讲述与数据库原理课程重复的SQL语法部分，重点讲解Oracle中特殊的SQL语法结构、PL/SQL程序设计以及Oracle数据库管理。“软件工程”课程中简化传统的结构化软件开发方法，重点基于UML讲述面向对象的软件开发方法。“数据库系统开发”课程则是以实践为主，重点培养学生数据库应用系统的开发能力，为之后的毕业设计和未来工作奠定基础。

（2）分析各门课程知识点之间的关系以及侧重点。“Java程序设计”和“C#程序设计”两门课程的知识点侧重于程序设计，“大型数据库”课程侧重于数据库设计、管理与维护，“软件工程”侧重于软件开发方法。开发语言、数据库、开发方法是构建一个案例系统的必备条件。通过一个案例系统的开发将课程群各门课程的知识点合为一体。

（3）选取课程教学体系中的典型教学案例贯穿于课程群课程的教学内容，节省教学时间，提高课程群的规模教学效益。在教学过程中选取学生容易理解的教学案例，如：学生选课系统、图书管理系统等。在开发语言Java和C#教学中，借助于教学案例讲解开发语言访问数据库的方法；在大型数据库课程中结合案例讲解数据库后台编程的方法；在“软件工程”课程里从工程的角度进行整个案例系统的分析与设计；在“数据库系统开发”课程中实现案例系统的完整开发。在整个课程群的教学中，选取的案例是连续的、不断迭代和完善的。

2.改进教学方法和教学手段

在课程群课程理论内容的教学过程中，教师逐渐改变以往填鸭式教学方法，综合运用项目驱动教学法、案例教学法、小组合作讨论、自主学习等多种教学方法与教学方式，取得了较好的教学效果。

（1）项目驱动教学法。项目驱动教学法是在具备一定的条件与要求下，师生通过共同实施一个完整的任务而进行的多次、分步骤的教学活动，课程理论与实践相结合，激发学生的学习兴趣，培养学生的实践能力。专业方向课程群中的课程相关性很大，先开课亦是后续实践课的基础。因此，可以考虑选择同一个项目，贯穿于各门课程。项目的选择需要课程群所有老师讨论确定，选取学生容易理解、可实现、操作性强的项目，也可以邀请校内外专家和技术人员对项目进行评定。项目选定以后，根据项目总体规划进行任务划分，密切结合各门课程的知识点进行任务的分配。在所有任务的驱动之下，学生修完课程群中所有课程后将实现一个完整的项目开发。这不仅能够提高学生的学习兴趣，培养学生的工程应用能力和实践能力，同时又能够增强学生的成就感和自信心，为后续的就业奠定基础。

（2）案例教学法。在采用其他教学方法的同时，穿插采用案例教学法会使得内容的讲解更加清晰，便于学生理解和掌握。在教学中设计了大量的教学案例，教师先对教学案例进行分析，再进行操作演示，最后学生进行模仿完成相应的任务。当然，案例的选取与设计至关重要。应该基于课程群的总体目标以及每门课程的教学目标，结合每门课程的特点，选取有效的案例，充分发挥每个案例的作用，帮助学生更好地掌握知识点。

3.加强基于课程群的教材建设

引入课程群后，结合教学目标对知识体系进行总体规划，各门课程的知识点既有侧重点又有相互的关联。而现有的教材只针对单一课程，更多地考虑知识的全面性，很少兼顾与其他课程的关联，不能满足方向课程群教学的实际需要。为此，在专业方向课程群的实际教学中，应该不断积累教学经验、教学案例与教学素材，编写满足课程群教学需要的特色教材。

三、专业方向课程群的实验教学改革

进行应用型人才培养关键在于培养学生的实践动手能力。为此，基于专业方向课程群，对实践教学进行改革，重新修订实验教学大纲，改进实验教学方法，对实验过程进行规范管理与指导。具体方法如下：

1.增加实验学时，加大实践学分的比重

对于实践性较强的课程，适当减少理论学时，增加实验学时。以数据库系统开发课程群为例，Java程序设计、大型数据库和数据库系统开发课程的实验学时都增加到36学时。

2.加大设计性和综合性实验的比例

在每门课程中减少验证性实验，增加设计性和综合性实验，培养学生的实践能力以及知识综合运用能力。方向课程群中最后一门课程，如数据库系统开发课程，是以一个完整的系统开发作为实验内容,以培养学生系统化思维能力、独立分析问题和解决问题的能力。

3.针对一些课程增设课程设计或综合实训环节

例如，Java课程讲完后开设两周的Java综合实训，让学生在实训中巩固所学的知识，加深对知识的掌握与应用。同时，在专业必修课程中的一些核心课程也增开相应的课程设计，进一步加强了学生实践能力的培养。

4.改进实验教学方法

实验课程的开展主要以学生自己操作为主，教师讲解为辅。但从学生的实际情况来看，大多数学生在实验中对教师的依赖性太强，习惯于照着教师提供的实验材料和步骤操作。如果脱离教师提供的实验大纲或参考程序，大多数同学将无从下手。究其原因，一方面是学生自主学习的能力较差，另一方面也反映出教师实验教学的方法存在问题。教师直接将实验详细步骤或程序发给学生，学生不需要思考就可以完成，造成了学生的严重依赖性。为此，教师应该调整实验课的教学方法，提高学生的动手实践能力和解决实际问题的能力。对于少量验证性实验，可在实验参考文档中巧妙设置错误，使系统产生故障，由学生自己寻找解决方案，这样不仅可以加深学生对于知识的理解和掌握，而且可以培养学生解决问题的能力。而对于设计性和综合性的实验，题目相对较难，教师应该采用启发式教学法和案例教学法给学生适当的引导和讲解，让学生通过自己的努力完成实验。

四、专业方向课程群的考核方式改革

课程考核是学校、教师对学生进行评价的重要手段。在目前应试教育背景下，学生最熟悉的考核方式就是卷面考试。但对于实践性较强的计算机专业课程来说，这种考核方式很难全面地、合理地反映学生的知识掌握程度以及实践应用能力的高低等等。同时，对于专业方向课程群的课程考核，其课程内容之间的关联性很强，同时每门课程的实践性也很强。为此，基于方向课程群，探讨课程考核方式以及成绩评定方法是非常必要的。

1.考试形式多样化

方向课程群中的课程重点培养学生的动手实践能力，因此可以采用上机考试的形式，如“Java程序设计”和“C#程序设计”课程。对于操作性很强的课程，如“大型数据库技术”，采用上机考试方式，通过学生的操作可以很直观地反映出学生知识掌握的熟练程度。而对于综合性较强的课程，如“软件工程”和“数据库系统开发”，则可以采用大作业的形式。同时，如果方向课程群中的课程在一个学期开设，则可以探讨采用一个大作业同时考核两门课程内容的方式。如设计并实现一个应用系统，既可以考查数据库知识又可以考查编程语言的掌握情况。这样，不仅可以减轻学生的负担、提高完成质量，还可以培养学生的综合应用能力。

2.建立综合测评体系

通常情况下，综合成绩一般由三七分的平时成绩和期末成绩综合而来。考虑到专业方向课程群中的课程教学重点是提高学生的实践应用能力，都设有实验课时，因此实验成绩应该在综合成绩中占有较大的比例。通过专业特色方向课程群的建设，多门课程紧密地结合在一起，对课程内容进行优化与调整并形成一条主线，使得学生学习的思路更加清晰，能够从系统的角度来理解、掌握和应用知识点，有利于专业特色方向培养目标的达成。在山东省名校工程项目的支持下，完成了嵌入式系统开发和数据库系统开发两个课程群（共10门课程）的网络平台和资源建设；同时，在课程群的带动下，又设立了操作系统、计算机组成原理等校级精品课程10余门。未来几年，继续坚持以应用型、复合型人才培养为目标，在教育信息化建设背景下，继续推进教育教学改革，完善课程教学资源，探索翻转课堂、MOOC教学等新型教学模式的使用，更好地提高学生的综合应用能力以及培养质量。

参考文献：

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[2]陈家俊,韩郁葱,杨洋.基于课程群和项目驱动相结合的教学改革与探索———以皖西学院为例[J].石家庄学院学报,2011,13(6):122-123.

[3]刘波,沈岳,曾莹.高校计算机项目驱动式教学模式探索[J].计算机教育,2011,(4):82-84.

作者：李秀芳 李凌云