智能科学与技术专业软件开发综合设计的教学改革与实践

摘要：针对智能科学与技术专业在软件开发教学中存在分散于各个课程/实验中的问题，在分析软件开发综合设计对培养创新型人才的重要作用基础上，文章提出统一集中教授、因材施教、分级答辩的观点，介绍武汉工程大学智能专业实验教学环节的实际情况，说明在软件综合设计实验方面取得的效果。

关键词：创新人才；软件综合设计；改革与实践

0 引言

智能科学与技术专业是面向前沿高新技术领域的本科新专业，覆盖面较广，如机器人、自动化机器、电器、楼宇、社区及物流等领域。由于本专业涉及多个学科领域，使得软件开发综合设计的实验教学与计算机其他专业存在一些不同，并且软件开发综合设计在培养创新型人才过程中也存在一些自身的特点和规律。

经过多年的教学与实践研究，我们发现本专业有关软件开发的课程与实验教学散落在多门课程与综合设计中，而这些课程与综合设计一般由不同教师担任，存在一个明显的问题：各个课程之间的衔接，以及教师之间的沟通不充分，造成学生在实验环节中经常做重复性劳动，并对相应的知识点归纳及总结时间明显不足。该问题使得教学与实践的效果不好，尤其是培养创新型人才的目的不能完全达到。笔者以武汉工程大学2011级智能专业的软件开发综合设计作为改革试点，对如何培养创新型人才提出了可操作的实践方案。

1 软件综合设计对培养创新型人才的作用进入21世纪以来，全球经济竞争进一步加剧，社会对高素质创新人才的需求更为迫切。创新是人类社会发展的强大推动力。自20世纪信息技术革命以来，创新推动人类科技与技术不断发展。特别是近十余年来，包括计算机信息科技在内的高新科技与智能技术的融合，形成了新的概念与思想、新的技术与手段，创造出新的人工智能模式。科学与技术的进步促进了智能科学与技术学科的创新与发展，同时对本专业的高等教育提出了严峻的挑战。

软件开发综合设计在智能科学与技术专业的人才培养中是重要的一个环节。软件开发综合设计实验教学要求学生在掌握软件开发技术的基础上，拥有软件行业知识、与人沟通能力、团队协作能力等，并对各种专业知识点做到融会贯通。学生通过软件开发综合设计实验训练后，熟悉软件开发流程和规范，逐渐适应常规软件开发调试环境和方法，培养出良好的软件开发人员的职业素质，促进学生软件开发能力的形成，最终平滑过渡达到企业各类开发岗位的要求与标准。

总之，在武汉工程大学培养智能专业本科生的过程中，综合设计实验的目标是通过理论指导实践，在实践中培养创新能力、提高创新能力、锻炼创新能力，对培养具有创新意识的本科生具有重要作用。为适应21世纪我国经济建设和社会发展的需要，我们从武汉工程大学2011级智能专业软件开发综合设计人手，进行深化改革，推进素质教育，开展实验教学的改革与实践研究。

2 软件综合设计的改革措施

针对本专业软件开发综合设计教学中存在的问题，我们提出以下改革措施。

2.1 统一集中教授

通过对学生进行意见调查反馈，结合多年软件开发综合设计教学经验，并引入国外先进的教学经验，对传统的软件开发综合设计进行了改革与创新。

首先，在软件开发综合设计开始的时候，先授软件开发设计方法学，目的在于进一步提高学生的综合素质，拓宽学生的知识面，加深理解所学的基础理论，培养学生应用所学过的知识，独立解决工程实际问题的能力。培养学生的创新设计能力，使学生得到一次较完整的设计方法的基本训练。

让学生了解设计过程，掌握设计方法，具有创新意识与思维，在设计过程中能在认真思考的基础上提出自己的见解，而不是简单的抄袭或没有根据的臆造，充分发挥自己的创造性。重点讲解软件开发设计的方法，着重培养学生软件开发设计能力，不仅向学生提供软件开发设计中的创新思维方法，还通过实际软件开发设计示例，提高学生独立提出、分析和解决实际问题的能力。在教学体系与内容上，重视介绍本学科发展的新动态、新方向、新内容，注重激励学生的学习欲望，调动学生的积极性，开阔学生的思路，拓宽学生的知识面和视野，让学生了解更多更新的理论、技术与方法。

其次，引入当前最受学生群体欢迎的视频教学模式，将国外知名大学的视频公开课作为实例进行教学。根据视频公开课的特点，在教学体系和内容上做相应的改革，进一步扩大学生的知识面，激励学生的学习欲望，发挥学生的学习积极性，配以相应的多媒体教学环境，“请”国际一流的大师讲述现代软件开发设计手段，进一步开阔学生的思路，扩展学生的知识面和视野，让学生掌握更多更新的理论、技术与方法。通过视频公开课的辅助教学，生动具体地讲解优化软件开发设计、可靠性软件开发设计在工程中的应用，提高教学效果，培养学生提出、分析和解决问题的能力。

2.2 因材施教

创新人才的培养中，学习是基础，思考是关键，实践是根本，三者必须紧密结合。因材施教就是为了让受教育者习而化之，形成一个既有正确导向、符合实际，而又无拘无束的环境，使学生的个性在得到主动、和谐、健康和全面的发展的同时，具有本身固有的特色。没有各式各样的个性，就没有多姿多彩的世界；没有突出个性的发展，就没有杰出人才的出现。

我们将软件开发的题目公布后，只提出大致的目标，给予学生更多思考的空间，不再拘泥学生必须按照什么方法实现什么功能，而是引导学生采用自己认为最佳的方法完成最终的任务。对于较为优秀的学生，我们对其要求也不再仅仅是完成而已，而是要求其从用户角度出发，将方案设计的更加周全与完善，让用户更加方便与便捷的使用所开发的软件，并对于软件系统的优化也有所期待；对于中等的学生，我们对其要求是在单位时间内，准确无误地开发出满足所提要求的软件，对于软件系统的优化以及用户体验等细节不作要求；对于中等偏下的学生，我们对其要求是与中等或较为优秀的学生组成小组，尽力配合小组成员完成相应的软件开发；对于能力不足的学生，我们将会让其在长时间努力还不能够完成任务的情形下最终给出一个完整的解决方案，让其进行仔细研究，理解并弄清楚整个方案的细节。

2.3 分级答辩

对传统的软件开发综合设计答辩环节进行改革，提出了可进行分级答辩的政策。由于开设软件开发综合设计的目的是既能让学生学习相关学科的技术基础知识，又能训练学生的动手能力和创新设计能力，还能引导学生知道如何运用所学知识去解决软件开发中的实际问题，也就是说综合设计课程非常强调实践性。

我们对于动手能力较强的学生，允许其在完成任务后提前答辩，要求学生在设计软件时由自己独立完成从方案设计到软件开发设计的全过程。答辩时学生先对开发的软件进行动态演示，随后针对答辩老师提出的问题进行解答，最后还需要在规定时间内顺利完成答辩老师临时添加的新任务。而对于动手能力中等的学生，尽量控制其完成的时间，即让其充分利用软件开发综合设计的时间，对日常所学的知识进行细致深入的理解并应用于软件开发过程中，并在规定的软件开发综合设计完成的时间内完成开发任务，进行答辩。答辩时学生先对开发的软件进行动态演示，随后针对答辩老师提出的问题进行解答。然而，对于动手能力一般的学生，进行集中答辩，即采用传统的方式进行。最后，对于动手能力较差的学生，进行单独答辩，目的是除了降低这类学生心理的压力外，还会在答辩过程中进行深入的知识点检查与灌输，强化学生对软件开发的流程和方法的理解。

3 软件综合设计的实践

我们在武汉工程大学2011级智能专业软件开发综合设计中使用所提出的“统一集中教授、因材施教、分级答辩”的方法，要求学生采用c语言完成“学生成绩管理系统”的设计与开发，要求使用到各类数据类型与各种运算、程序控制结构、函数、数组、指针、结构体、文件等内容，实现增添、查询、修改、插入、删除、求平均值以及排序等全部常规功能。对于优秀学生可要求其使用c语言实现结构化开发后再采用C++语言实现面向对象的开发。整个软件综合设计持续2周时间，其中，“统一集中教授”占用了16学时。

随后，学生开始进行软件开发，并针对完成情况的不同，让学生分别进行答辩。根据提出的“统一集中教授、因材施教、分级答辩”的方法，我们设计了成绩评定表，如表1所示。

最后，2011级智能专业共69名学生的综合评定成绩情况为：成绩≥90分的占18%，成绩在89—80分的占42%，成绩在79—70分的占34%，成绩在69-60分的占6%。这样的成绩验证了这类综合设计实验改革的成功。

4 结语

从改革实践过程可看出其效果，确实使学生学习热情变高，尤其是在视频公开课过程中，让学生由传统的被动学习转变为主动学习、主动钻研，并成为了真正的软件设计者，大幅度地提高了学生的设计能力、创新能力、创造能力，最终的考核成绩表明改革后的教学方法对使学生成绩提升较大，改革取得了一定的成效。