计算机专业课程设计教材建设研究

摘要：本文在介绍课程设计及其教材建设需求的基础上，简要分析了计算机实验教材的出版现状，探讨了课程设计教材建设的要点，并介绍了浙江大学计算机专业课程设计系列教材的建设情况。

关键词：课程设计；计算机实验教材；教材建设

中图分类号：G642文献标识码：B

文章编号：1672-5913(2007)14-0083-03

1引言

高等学校的实践教学一般包括课程实验、综合性设计、课外科技活动、社会实践、毕业设计等。课程实践(含课程实验和综合性设计)是大学教育中最重要也是最基础的实践环节，直接影响后继课程的学习以及后继实践的开展质量。课程设计是属于第一个层次的综合性设计实践教学。

根据国家教育部教学指导委员会[1]以及浙江省计算机教学指导委员会 [2]的调查，目前“计算机科学与技术”专业的开设数居全国专业点数之首，其中有很大部分为最近十年内开设的。这一方面反映了高等教育对国家信息化建设浪潮的积极响应，另一方面也反映了许多学校专业建设的经验不足。一些专业师资队伍薄弱，一些学生在校期间没有得到足够的、比较综合或系统的训练。根据浙江省计算机教学指导委员会的调查，浙江省高校计算机专业实践环节的学分差距较大，一般在16~30学分之间；一般学校安排的课程设计为5门左右，多的学校有7门，少的只有2门。因此，目前各高校对课程设计环节的理解与实施的力度存在差距，其效果也有很大的差别；一些学校课程设计的工作量与深度不够。

课程设计是提高学生实践能力与综合素质的重要与可行的手段。课程设计的内容建设与实施对教师的业务水平有较高的要求；一些师资队伍和学生基础相对薄弱的高校，实施高质量的课程设计确实存在较大的难度。因此，加强课程设计内容的研究与相应教材建设是十分必要的。教材是教学经验和成果的凝固。通过总结课程设计实施经验比较丰富的教师的成果，形成教材，必将有助于推动高质量课程设计在各高校中的开展，为提高计算机专业人才培养整体质量作出贡献。

2计算机实验教材出版状况

鉴于学生实践能力的培养引起了越来越广泛的重视，国内各大出版社纷纷开始重视实验教材的建设。目前实验教材基本上分以下两类：(1)课程基本实验教材，以课程基本实验为主，包含一部分设计实验，这是目前实验教材的主体；(2)课程设计实验教材，以综合性、设计型实验为主。

近年来，虽然出版的实验教材数量有所上升，但整体比重还是比较低。例如，作者对国内某大出版社公布的计算机类教材清单进行了统计分析：在570本左右的教材中，实验教材共73本，占总数的12.8%；而这些实验教材基本上以大学计算机基础和程序设计类课程(包括数据库程序设计)的实验教材为主，其中大学计算机基础课程实验教材占实验教材总数的34%，程序设计类课程实验教材占实验教材总数的44%，其他所有课程的实验教材只占22%。从各类别教材中实验教材的比例上看，在大学计算机基础课程教材中实验教材占30%，在程序设计类教材中实验教材占31%，而其他类课程实验教材的比例仅占4.2%。可见，目前已出版的实验教材主要集中在大学计算机基础、程序设计这类计算机基础课程上，专业课程实验教材非常少，而综合性设计(课程设计)的实验教材更是非常缺乏。

从我们已经了解到的已出版的一些课程设计系列教材的情况看：

(1) 不同出版社计算机专业课程设计系列教材的侧重点和风格不同，各有特色。但整体上来说，这些系列教材基本上都比较注重市场应用性广的技术，专业覆盖面和系统性都还不够。已出版的课程设计教材主要也集中在程序设计、实用技术等方面。

(2) 不少教材的实验案例偏重课程知识与相关技术的巩固、掌握以及应用，而对系统分析与设计能力以及工程化方法方面的训练份量还不够。

因此，建设专业覆盖面广、体现综合性设计和工程化方法的课程设计实验教材是非常有必要的。

3计算机课程设计教材建设要点

课程设计是计算机及相关专业的主要实践性教学环节之一。好的课程设计应该围绕着一门或几门主要专业基础课或专业课，以培养学生系统设计与分析能力为目标，通过团队式合作、研究式分析、工程化设计完成较大型的系统或软件的设计题目。课程设计不应仅仅围绕着巩固、提高和融合所学的专业课程知识，更重要的是应该注重培养学生多方面的能力，如综合设计能力、动手能力、文献检索能力、团队合作、工程化能力、研究性学习能力、创新能力等。

因此，课程设计教材的建设应该紧紧围绕着以上目标进行，突出以下特点：

(1) 系统性。课程设计适用于计算机专业绝大多数专业基础与专业课程；学生系统分析与设计能力、工程实践能力的培养是长期、系统的过程。为了加强学生实践能力，课程设计教材最好能形成系统性，涉及专业主要课程，以给学生不同角度、不同层次、持续的实践训练。

(2) 典型性。课程设计中的案例应该围绕相关课程的主要知识与技术，具有典型的代表意义，这样有利于学生更深入地巩固与掌握相关课程的主要知识。

(3) 工程性。目前，计算机软硬系统的设计与开发基本上都需要应用工程化方法、进行团队式合作。因此，课程设计作为实践能力训练的重要阶段，也应该体现和突出工程化方法和团队合作意识。

(4) 探索性。课程设计不同于一般课程实验的主要表现点之一是：希望学生能围绕课程设计目标，通过查找与分析有关参考资料，进行探究式的学习，激发创造的意识和能力。所以，在案例分析与练习方面，不应该只是“手把手”地教，更应该留有进一步发挥与想象的余地。

(5) 可仿性。课程设计一般通过案例分析引导学生进行进一步的课题设计，因此这些案例本身应该具有可再现性，即学生通过教材的案例分析可以自己设计实现相应案例；另外，学生也可以在案例基础上进一步扩展和创新。

(6) 层次性。近几年来，越来越多、不同层次的学校在计算机专业中开始实施课程设计。由于不同学校学生层次的差异比较大，建议在课程设计的题目上有一定的训练梯度，尽量能使不同水平的学生都能从中受益，既有详尽的指导，也有适当的提示。

4浙江大学计算机专业课程设计实验教材

浙江大学计算机学院在专业课程中实施课程设计已有10多年的历史，积累了丰富的经验和资料。目前，学院80%以上的专业骨干课程要求学生必须完成相应的综合实验，其中大多数是以团队合作方式完成。

为全面总结专业课程设计的建设经验，推广建设成果，该学院特别组织相关课程的骨干任课教师编写了一部以课程设计内容为主的“高等院校计算机专业课程综合实验系列规划教材”，并将于2007年下半年由浙江大学出版社陆续出版。

该系列教材的作者们不仅具有丰富的教学经验而且还具有丰富的科研经验，是浙江大学计算机科学与技术学院和软件学院的教学核心力量。这只队伍目前已经获得了两门国家精品课程(C语言程序设计基础及实验、操作系统)以及四门省部级精品课程，出版了几十部教材。系列教材涵盖了绝大部分专业必修课程和部分选修课程，是一部比较完整的专业课程设计系列教材，也是国内首部由研究型大学计算机学科独立组织编写的专业课程设计系列教材。

系列教材由《C程序设计基础课程设计》、《软件工程课程设计》、《数据结构课程设计》、《数值分析课程设计》、《编译原理课程设计》、《逻辑与计算机设计基础实验教程与课程设计》、《操作系统课程设计》、《数据库课程设计》、《Java程序设计课程设计》、《面向对象程序设计课程设计》、《计算机组成课程设计》、《计算机体系结构课程设计》、《计算机图形学课程设计》等13门课程的综合实验教材所组成。

下面举例介绍其中几本教材的主要内容及特点。

《C程序设计基础课程设计》：在分析C语言高级编程技术的基础上，通过对“通讯录”、“计算器”、“俄罗斯方块”等3个完整案例的解析，指导读者按照软件工程的生命周期开发过程，从问题分析、设计、编码到测试，循序渐进地完成大型程序的开发。教材还提供了9个大型程序训练的题目及简要分析，供读者练习。本教材还针对教学需要，提供了可参考的实施过程说明、开发文档模版、考核方法和评价标准，特别强调学生团队合作精神的培养。

《数据结构课程设计》：针对堆栈、树、图、排序、哈希查找、算法设计等方面的内容提供了8个课程设计案例，分别从基本知识回顾、设计题目、设计分析、设计实现、测试方法、评分要点等几个方面进行分析。教材还提供了8个课程设计习题，并对实现要点进行了简要的分析。

《计算机组成课程设计》：要求实验者用硬件描述语言(VHDL)设计单元电路、功能部件和指令条数有限而功能较齐全的单时与多时钟CPU。在计算机功能单元仿真模拟正确后，实验者能把设计的结果写入到Spartan-3 Starter Kit Board开发板的FPGA可编程芯片上，并能直接实验自己的设计(芯片)是否达到预期目标。实验设计由浅入深，内容丰富。

《数据库课程设计》：以图书管理系统的开发为例，从需求分析开始，到数据库设计、数据库应用和应用开发等过程。其中应用开发的环境和工具包括MySQL数据库和ODBC接口技术，以及SQL Server和JDBC等。本书侧重于介绍“怎么做”和做的过程，而非原理性和全面性的阐述。

《软件工程课程设计》：主要围绕软件工程的基本知识点，通过详细分析一套典型的实际案例——银行系统的开发，指导学生应用软件工程生命周期的理论以及使用相应工具完成实际项目的开发。同时提供了一系列练习项目，供者进一步练习。

《编译原理课程设计》：主要围绕设计、实现一个简单的程序设计语言SPL(Simple Pascal Language)及其编译器；涵盖了编译原理的词法分析、语法分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等各阶段的内容。通过对该语言编译器的分析，使学生们对编译原理有一个形象、直观和透彻的认识和感受，以便更深入了解和掌握编译原理的内容和实现方法，进而提高分析问题与解决问题的能力。

总之，该系列教材在编写时力求体现系统性、典型性、工程性、探索性、可仿性、层次性等特点。教材构思新颖、案例丰富，许多案例取材于作者多年教学、科研以及企业工程经验的积累。大部分教材还配备了随书光盘，将一些案例放入其中，以方便读者练习。

参考文献

[1] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)[J]. 高等教育出版社,2006,(9).

[2] 浙江省计算机教学指导委员会. 浙江省高等学校计算机类专业发展研究报告[J]. 浙江高等教育,2006,9,(3).

作者联系方法：

黄娟琴：hjq0410@163.com

何钦铭：hqm@cs.zju.edu.cn