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第122章 教学内容与课程体系改革()(63)

每次授课前教学小组都会有一个短暂的会议,主要讨论上次课程辅导中发现的问题。这也为任课教师提供了重要的反馈信息。课程辅导过程中学生的表现是平时成绩的重要参考,并影响到最终的课程成绩。

(四)革命性的考试方式

考试是检查学生对本门课程知识理解程度的重要手段。软件工程学科的特点要求计算软件工程技术课程考试,除了考核学生对软件工程概念、技术和方法学的理解外,还应考核学生对所学软件工程技术或方法学的应用能力。因此,传统的闭卷或开卷考试都不太适用①。

“软件分析与设计”课程考试采用类似“大作业”的报告并结合口头答辩的形式。作业由两位任课教师起草,并交由教学小组讨论和评审,在确认无误后发布到教学平台上。

该作业描述了一个拍卖公司的各种业务,包括管理各种拍卖物、查询服务、消息预订服务、每月一次的拍卖、管理客户信息等,公司老板希望将来能将该系统扩展到Internet 上,并增加各种高级功能。作业要求是对这样一个信息系统进行完整的分析与设计,并遵循统一过程中的构想(IncePtion)和细化(Elaboration)两个阶段,具体如下。

(1)构想阶段,首先创建一个领域模型(只需给出类、属性和关联关系),然后列出可能的用例(合适的名字及描述),最后给出一个用例图(此阶段并不要求写出详细的用例)。

(2)细化阶段,侧重于“每月一次的拍卖”业务,必须描述该业务完整过程,写出各个用例;从中选择至少3用例,创建活动图;细化用例,并保证每个用例只与一个角色相关;针对每个角色与用例的组合,采用系统交互图描述对应的接口;采用GrasP 模式完成设计,包括创建顺序图(或通讯图)和完整的类图。

此外,在分析与设计时应采用迭代的方式,即首先选择系统的核心部分进行完整的分析与设计,然后再扩展到系统的其他部分。

为了确保学生做作业报告处在正确的方向上,以及最终提交报告的质量,教学助理在考试中途安排2个小时的答疑,快速检查学生已经完成的报告,并指出存在的问题。通常情况下,学生被要求在一个月内提交作业报告。

作业报告的评分依据是报告的正确性(如是否正确应用各种UML 图、是否运用了迭代开发的思想、是否遵循统一过程的两个阶段)、完整性、一致性、表达规范性等。教学助理首先对作业报告进行批阅和打分,然后转交给任课教师对学生进行口头考试。学生可以23人组成一个小组并提交一份报告,口头答辩则须逐个进行,以便了解每个学生在作业报告中的贡献。通过这种方式,可以有效地督促学生积极参与作业报告。

三、教辅并重的小班教学模式的特点

分析发现,该教学模式具有如下几个鲜明特点。

(1)课堂教学与课程辅导并重。例如,“软件分析与设计”课程教学中课堂教学与课程辅导分别占12个课时,教学小组中的教师与教学助理的工作量基本相当。

(2)质量控制机制严格。教学小组共同参与教学内容、作业设计、考试等关键教学环节,教学助理每次课程辅导和作业报告的中期审查是重要的教学补充环节。

(3)培养的学生基础理论扎实,实践能力强,具有较强的创新能力。课程辅导前,学生通常需要阅读大量技术文献,这是促使学生主动学习新知识的过程。课程辅导中,激烈的讨论与争辩促使学生思考所学内容,同时还提高了学生的表达能力和批判性思维方式。经过此模式教育的学生很受用人单位的欢迎。

(4)需要充裕的教育资源和优秀的教学助理。以“软件分析与设计”为例,注册课程的学生不到60人,但配备了两名助理教授和两名博士后担任教学助理。这是实施该教学模式所面临的现实问题。

四、该模式对我国计算机软件工程技术课程教学改革的启示

近年来,计算机专业大学毕业生的数量持续增长,从事计算机教育的教师队伍质量也在不断提高。软件工程技术教育适应我国经济建设的需要,培养和输送了大批软件工程师。教学方式也发生了可喜的变化,如课堂教学引入计算机多媒体技术、教学过程的监督、学生对教学质量打分和提供反馈等。

针对刚毕业大学生难以应用所学的软件工程的概念、技术或方法学的问题,本文提出面向实践的教辅并重的小班教学模式。在采用该模式实施教学时,应注意如下几个问题。

(1)切实提高课程辅导的质量,摒弃形式化的课程辅导。建议在教学计划中分配一定数量的课时用于课程辅导,采用高年级硕士生或博士生担任教学助理。

(2)组建教学小组时应选择具有本领域相关研究或实践经验的教师担当任课教师。

(3)提高作业设计的质量。建议选用一些代表性的实例小系统为作业设计的对象,各次作业之间应具有连贯性。

(4)改变考试方式。传统的开卷或闭卷的课堂考试方式不适用于软件工程技术考核。

建议采用“大作业”、结合口头答辩的方式,考核学生对软件工程技术的把握和应用能力。

该教学模式不仅适用计算机软件工程领域的教学实践,还适用于其他实践性强的学科的教学。

致谢

本文引用的“软件分析与设计”课程的教学大纲和作业设计得到了荷兰格罗宁根大学Rein Smedinga 博士和Thomas de Boer 博士的帮助,谨此致谢!

国内外计算机学科本科课程体系的分析比较

翟高寿

(北京交通大学计算机学院,100044)

摘要:在教育部留学基金委的资助下,笔者在2006年上半年曾前往美国伊利诺伊大学做访问学者和进行为期一个学期的观摩学习。回国后,承蒙《计算机教育》杂志“环球IT”栏目厚爱,受邀发表《伊利诺伊大学留学见闻及感受》一文,交流自己在留学期间的见闻和感受。本文主要摘取其中关于伊利诺伊大学和北京交通大学计算机学科本科课程体系的对比研究内容,就国内外计算机学科本科课程体系及基本设置方案展开比较与讨论。

关键词:计算机学科 本科课程体系

2006年上半年,在国家教育部留学基金委的资助下,我们一行25名来自全国各高校的教学一线教师前往美国伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-ChamPaign,UIUC,本文均简写为伊利诺伊大学),做访问学者和参观学习。回国后,承蒙《计算机教育》杂志“环球IT”栏目厚爱,受邀发表《伊利诺伊大学留学见闻及感受》一文,交流自己在留学期间的见闻和感受。本文将主要摘取其中关于伊利诺伊大学和北京交通大学计算机学科本科课程体系的对比研究内容,就国内外计算机学科本科课程体系及基本设置方案展开比较与讨论。

一、伊利诺伊大学概况

伊利诺伊大学创立于1868年,是全美国最好的大学之一,位居全美公立大学的前5位。

该校拥有仅次于哈佛大学和耶鲁大学的美国第三大大学图书馆,能提供150多个专业方向领域的4000多门课程,每年授予15000多个学位,其中每年授予的博士学位获得者人数稳居全美前5名。目前,该校拥有近2000名教授和40000余名学生。其中,学生由近30000名大学生和11000余名研究生组成,含外国留学生近5000名。

伊利诺伊大学以理工科尤称翘楚,稳居全美大学排名前6位。进一步讲,有10余个本科专业位列全美前25名,其中会计学、材料学、农业工程、土木工程、环境工程、计算机科学、核工程、机械工程等位居前5位;有超过60多个研究生专业位列全美前30名,其中图书馆学、土木工程、材料学、微生物学、计算机科学、计算机工程、无机化学、分析化学、冷凝物质、逻辑学、数论等高居前5位。该校共有11位教师及校友荣获过诺贝尔奖,18位教师及校友荣获过普利策奖。其中,该校教授巴丁因发明晶体管和提出低温超导理论而成为历史上在同一领域(固体物理学)两次获得诺贝尔物理学奖的第一人。另外,尼龙的发明者卡罗瑟斯、集成电路的发明者杰克科勒比、第78届奥斯卡金像奖最佳导演获得者李安等均为该校毕业生,我国前着名科学家竺可桢早年也曾在该校攻读农学。

二、计算机学科课程体系及设置的比较

作为北京交通大学计算机学院的一名专业基础课程任课教师,我有幸被分派到久负盛名的伊利诺伊大学计算机科学系(隶属于工学院)进行访问学习。网络神童马克·安德森曾在那里设计了互联网浏览器软件Mosaic 及NetscaPe,着名的微软IE 浏览器至今还是构建在Mosaic 的基础上。这使我对两校乃至两国计算机学科课程体系及课程设置情况有较为直观和更深层次的认识与理解。

伊利诺伊大学计算机科学系可提供3种不同的大学学位教育(即工学院的计算机科学专业理学学士、文理学院的数学与计算机科学理学学士、统计学与计算机科学理学学士)、5年制本硕连读学位教育、辅修计算机科学专业学位教育及软件工程学历证书。本科学位教育主要由校院教学要求和专业教学要求两部分构成。前述计算机科学专业理学学士、数学与计算机科学理学学士、统计学与计算机科学理学学士的主要区别就在于学院要求和专业要求的不同。例如,工学院要求物理与化学,而文理学院则不要求,同时两个学院的一般教学要求也略微有所不同。不同专业间的教学要求区别在于数学与计算机科学专业要求多上3门不同的数学类课程,同时又比计算机科学专业少上5门计算机科学类课程。统计学与计算机科学专业和数学与计算机科学专业的要求大致相同,只是用统计学类课程替代了某些数学类课程。对于3个专业来讲,有15门数学类或计算机科学类课程是相同的,所以共性大于不同。

需要指出的是,计算机科学类课程由计算机科学系负责开设和讲授,课号、名称及要求完全一致。这和国内的大学是不一样的,至少北京交通大学是如此:和计算机专业较为相似的理学院的信息与计算科学专业的某些计算机类核心课程(如《操作系统》)的要求和讲授就与计算机学院无关。此外,国内大学本科培养方案则由通识教育、学科门类教育、自主教育3部分教学要求构成,它们与伊利诺伊大学的学院级或专业级教学要求间的对应关系并不明晰。其中,通识教育由综合基础和基本技能组成,为面向全校本科生的公共要求(伊利诺伊大学在这点上似乎不太明确或较弱);学科门类教育由学科门类基础课程、大类专业基础课程和专业课程构成;自主教育包括全校通识教育与各学科门类教育课程与实践、系列讲座、竞赛、证书、科研论文、自主和开放实验、就业实践、科研实践等,是我国高校为加强实践环节和推动就业竞争力而引入的具有中国特色的课程学分组成,国外自然无等同物。

具体以计算机科学专业培养方案为例对比来讲,伊利诺伊大学总共要求128学分,含学院级要求3951学分、专业要求7685学分(参见表1所示);北京交通大学总学分要求为190学分,含通识教育必修40学分和选修20学分、学科门类教育必修97.5学分和选修22.5学分及自主教育选修10学分(参见表2所示)。后者比前者高出62学分,主要包括必修类的英语16学分(国外对外语的要求为012学分,注意其并未指定特定语种)、选修类的自主教育10学分。国内通识教育综合基础部分(必修22学分、选修14学分)近似等同于国外的人文社会科学类课程(18学分),但多出18学分的教学要求。另外,国外大学专门设立写作课程(含4学分写作I、3学分高级写作)来传授和培养学生的写作技巧与能力,国内大学则主要通过毕业设计环节的论文写作(毕业设计共16学分)来达到相同的目标。国外大学把普通化学I 和普通化学实验I(共计4小学分)作为工科专业的公共基本要求,而国内大学如计算机科学专业在内的工科专业则可以不选修化学类课程;同时,国内大学设定数学、物理类课程同为学科门类基础课程,而国外大学则把其中的微积分、概率论或统计学作为计算机科学专业的专业要求。

伊利诺伊大学要求学生学习和掌握数字计算机的理论、设计和应用的广博深厚的知识。

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