探析計算機創(chuàng )新人才培養論文
1研究背景
計算機實(shí)驗中心往往被視為理論教學(xué)的補充，是學(xué)生完成理論驗證的環(huán)境或開(kāi)展驗證性實(shí)驗的平臺。因此，它往往是扁平化的組織結構：實(shí)驗中心包括若干實(shí)驗指導小組，每個(gè)小組由一位或多位實(shí)驗指導教師構成，每位實(shí)驗指導教師分別負責一門(mén)或多門(mén)實(shí)驗課程[1]。在這種扁平化結構之下，實(shí)驗中心的任務(wù)當然主要是滿(mǎn)足實(shí)驗教學(xué)的需要。但是，隨著(zhù)社會(huì )對計算機專(zhuān)業(yè)人才需求的變化，實(shí)驗中心在培養工程創(chuàng )新人才方面的作用愈加明顯。國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心的建設目標，是以計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設為基礎，以學(xué)生能力培養為核心，依托教學(xué)和科研的人才資源優(yōu)勢，全面提升實(shí)驗教學(xué)體系，建設實(shí)驗教學(xué)環(huán)境，使中心成為設備先進(jìn)、資源共享、開(kāi)放管理，滿(mǎn)足本科、研究生、專(zhuān)業(yè)和非專(zhuān)業(yè)不同對象、層次實(shí)驗需求的大型實(shí)踐教學(xué)基地和工程創(chuàng )新人才的培養基地[2]。因此，作為國家級的計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心，除了完成基本的計算機公共基礎實(shí)驗和計算機專(zhuān)業(yè)實(shí)驗之外，也承擔著(zhù)培養計算機工程創(chuàng )新人才的任務(wù)。探索國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心的新型組織架構，對于發(fā)揮示范中心在計算機工程創(chuàng )新人才方面的作用極為重要[3]。
2國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心平臺構成
從國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心的基本任務(wù)來(lái)看，主要包括兩個(gè)部分：計算機基礎實(shí)驗和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)任務(wù)及學(xué)生工程創(chuàng )新能力培養[4]。因此，從組織結構來(lái)看，國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心應該包括計算機實(shí)驗中心和具有工程創(chuàng )新人才培養功能的工程實(shí)踐平臺。
1)計算機實(shí)驗中心。計算機實(shí)驗中心除完成基本的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)之外，也必須注重學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養。因此，實(shí)驗中心不能簡(jiǎn)單地按照“實(shí)驗指導教師—實(shí)驗課程”的模式來(lái)建設，而應該以專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室的方式來(lái)管理。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室可以按照課程或課程群來(lái)組建，基本任務(wù)是以教學(xué)大綱為基礎，完成多層次實(shí)驗的教學(xué)任務(wù)，如基本型實(shí)驗、綜合型實(shí)驗和設計型實(shí)驗的指導。以電子科技大學(xué)國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心為例，其下設的計算機實(shí)驗中心主要由下屬的13個(gè)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室(嵌入式系統專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室、軟件工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室、計算機網(wǎng)絡(luò )專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室、數字媒體專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室、信息及網(wǎng)絡(luò )安全專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室、微機原理與接口及應用實(shí)驗室、計算機組成原理實(shí)驗室、語(yǔ)言與算法設計實(shí)驗室、數據庫及應用實(shí)驗室、計算機系統結構實(shí)驗室、編譯與形式語(yǔ)言實(shí)驗室、數字邏輯實(shí)驗室、計算機操作系統實(shí)驗室等)組成。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室涉及的實(shí)驗課程包含程序設計語(yǔ)言、離散數學(xué)建模實(shí)驗、數據庫、數據結構、操作系統、匯編語(yǔ)言、計算機組成原理、數字邏輯、編譯技術(shù)、微機原理與接口、嵌入式系統、計算機網(wǎng)絡(luò )、軟件工程、數據挖掘等幾十門(mén)計算機學(xué)科的主要專(zhuān)業(yè)知識課程教學(xué)實(shí)驗以及相應的綜合課程設計(獨立設課)。各專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室承擔基礎型、綜合型和創(chuàng )新型實(shí)驗的建設、開(kāi)發(fā)和指導工作。
(1)基礎實(shí)驗。指應知應會(huì )等原理性實(shí)驗，提高學(xué)生對原理、算法的理解和設計能力�；A實(shí)驗的目的是加強學(xué)生對理論知識的理解，多以驗證性實(shí)驗為主。
(2)綜合型實(shí)驗。要求學(xué)生結合一門(mén)課程的多個(gè)知識點(diǎn)，甚至綜合多門(mén)相關(guān)課程，完成一個(gè)較為復雜的實(shí)驗任務(wù)，難度較大。在這種實(shí)驗中，學(xué)生要具有多方面的知識，即鞏固前面實(shí)驗階段的學(xué)習成果，能夠融合實(shí)驗原理、設計思想、實(shí)驗方法及相關(guān)的理論知識，對實(shí)驗結果進(jìn)行判斷、歸納與分析，能綜合應用所學(xué)理論知識分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。
(3)創(chuàng )新型實(shí)驗。完全為開(kāi)放式教學(xué)方式，由學(xué)生獨立或與指導教師共同擬定設計題目和設計目標，并獨立完成，難度大，具有探索性、創(chuàng )新性。該類(lèi)實(shí)驗注重科研成果向實(shí)驗教學(xué)內容的轉化，讓學(xué)生在實(shí)驗教學(xué)中感受知識產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程，享受知識轉化為能力的成就感。同時(shí)培養學(xué)生的自主學(xué)習和實(shí)踐研究的能力，使學(xué)生的創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力得到全面的鍛煉與提高。通過(guò)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室的方式組織和管理實(shí)驗教學(xué)，有助于拓展實(shí)驗教學(xué)的范圍，提高實(shí)驗質(zhì)量，為培養學(xué)生工程實(shí)踐能力提供支持。
2)工程實(shí)踐平臺。工程實(shí)踐平臺以提高本科生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng )新能力和綜合素質(zhì)為目標。因此必須建立在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室的基礎之上，整合科研重點(diǎn)實(shí)驗室、科研項目、科研成果等，形成有利于學(xué)生工程能力提高的環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)，工程實(shí)踐平臺采用工程實(shí)踐項目方式指導學(xué)生開(kāi)展課外科技創(chuàng )新活動(dòng)，利用社會(huì )資源，將理論、實(shí)驗、實(shí)習、工程、科研、設計、創(chuàng )新有機結合起來(lái)。同時(shí)，內容應豐富多彩，為學(xué)生提供豐富的實(shí)驗項目菜單，供不同層次、不同愛(ài)好的學(xué)生選擇。以下以我校國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心的工程實(shí)踐平臺為例，討論建設工程實(shí)踐平臺的重要性。
(1)學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)中心。學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)中心是我校國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)全面發(fā)展而設立的機構。自成立以來(lái)，中心受到學(xué)校、學(xué)院的一貫支持和關(guān)注，奉行“理論與實(shí)踐結合，創(chuàng )新與創(chuàng )業(yè)并重”的理念，以“加強創(chuàng )新能力實(shí)踐，實(shí)現創(chuàng )新人才培養”為宗旨及目標，努力提高每一個(gè)成員的創(chuàng )新意識和創(chuàng )造能力，培養學(xué)生的務(wù)實(shí)開(kāi)拓精神和創(chuàng )業(yè)精神，鍛造適應未來(lái)各種挑戰的應變能力。它的組織架構如圖2所示。學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)中心下屬4個(gè)企業(yè)技術(shù)俱樂(lè )部(微軟技術(shù)俱樂(lè )部、IBM技術(shù)俱樂(lè )部、騰訊技術(shù)俱樂(lè )部、維塔士俱樂(lè )部)和12個(gè)學(xué)生工作室，先后資助學(xué)生創(chuàng )新項目數百項，已有夢(mèng)飛無(wú)線(xiàn)工作室、象牙塔工作室等多個(gè)學(xué)生團隊實(shí)現創(chuàng )業(yè)或入駐成都天府軟件園大學(xué)生創(chuàng )業(yè)園區。
(2)競賽中心。競賽中心的任務(wù)主要包括三個(gè)方面：競賽培訓、競賽指導、競賽承辦。以我校示范中心為例，其競賽中心的組織架構包括競賽中心培訓部、競賽中心指導委員會(huì )和競賽中心學(xué)生會(huì )。競賽中心培訓部下設ACM、信息安全、機器人、電子設計競賽等幾個(gè)分支，每個(gè)分支有領(lǐng)頭老師帶隊。培訓部有日常開(kāi)支活動(dòng)經(jīng)費，主要作用是著(zhù)力加強各競賽方向的重視力度。競賽中心指導委員會(huì )設主席1名，副主席7名，主席由主管副院長(cháng)兼任，副主席由各系主任兼任。競賽中心指導委員會(huì )的作用主要是發(fā)動(dòng)教師參與競賽指導工作。競賽中心學(xué)生會(huì )設主席1名，副主席若干名，主要作用是兩個(gè)，一方面與競賽中心指導委員會(huì )的老師進(jìn)行對接，另一方面在平時(shí)組織一些活動(dòng)，培養學(xué)生對競賽的興趣。競賽中心的任務(wù)包括ACM程序設計競賽、電子設計(嵌入式)競賽、信息安全競賽、機器人足球競賽4個(gè)賽事的競賽組織工作。在學(xué)校及學(xué)院的支持下，示范中心負責實(shí)施了全校性質(zhì)的競賽相關(guān)素質(zhì)公選課，將學(xué)生競賽培養納入到本科培養大綱中。由競賽團隊責任老師擔任主講教師，以初級、中級和高級3個(gè)層次設計競賽培訓課程內容，為學(xué)生參與各類(lèi)賽事奠定了良好的基礎。近年來(lái)，競賽中心負責組織了全國大學(xué)生電子設計競賽及信息安全和嵌入式專(zhuān)題競賽、全國大學(xué)生信息安全競賽等各類(lèi)全國性大賽，并獲得佳績(jì)。
(3)IBM中心。我校國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心下屬I(mǎi)BM中心的目標是培養大型機計算機專(zhuān)業(yè)人才。IBM主機系統教育中心成立于2005年5月，順利進(jìn)行了IBMeServerZ900主機系統環(huán)境建設和主機系統安裝調試，使我校擁有了世界一流的主機系統教學(xué)實(shí)驗平臺。該平臺可以提供主機系統課程的教學(xué)實(shí)驗環(huán)境，并可作為高性能計算、計算智能、系統性能評價(jià)、智能存儲、并行耦合系統等方面的研究實(shí)驗平臺。2006年，中心組隊參加了“IBM大型主機技術(shù)2006校園應用大賽”，藍色之星隊一舉奪得該次全國大賽唯一的最高獎項——最佳作品獎，藍色之星Ⅱ隊勇奪優(yōu)勝獎！此外，還獲得了最佳指導獎和最佳表現獎，成績(jì)名列全國各參賽高校之首。IBM主機系統教育中心(成都)在各方面取得的成就得到了IBM公司的高度贊賞和獎勵，先后獲得了“IBM主機大學(xué)合作項目2006年度教書(shū)育人獎”和“IBM大學(xué)合作項目2006年度最佳校方支持與合作獎”。
(4)嵌入式工程中心。嵌入式軟件工程中心將所承擔的國家863、電子發(fā)展基金、發(fā)改委、國防預研等多項國家級嵌入式軟件項目及成果轉化為實(shí)驗教學(xué)資源。針對嵌入式系統硬件多樣性的特點(diǎn)，提供多種不同硬件平臺的實(shí)驗系統版本，讓學(xué)生能夠充分領(lǐng)略不同硬件平臺開(kāi)發(fā)的共性和差異性，加深對理論的理解，更加有針對性地學(xué)習掌握重難點(diǎn)知識。在此基礎上，衍生出了高級實(shí)驗內容：將嵌入式操作系統移植到不同硬件平臺上。另外，嵌入式系統軟件開(kāi)發(fā)涉及從底層硬件、設備驅動(dòng)、操作系統、應用組件到最終應用的不同層次內容，這是與傳統桌面軟件開(kāi)發(fā)的主要差別所在，因此業(yè)界對嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人才的需求是多層次的，有不同側重點(diǎn)的。一個(gè)優(yōu)秀的嵌入式軟件工程師不僅要掌握編程語(yǔ)言、程序設計思想及方法、開(kāi)發(fā)工具的使用等通用要求，還應比桌面軟件開(kāi)發(fā)工程師具有更扎實(shí)的硬件基礎知識和系統結構知識，也間接提高了嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的門(mén)檻�；谶@樣的考慮，實(shí)驗內容涵蓋了嵌入式微處理器編程、設備驅動(dòng)開(kāi)發(fā)、嵌入式操作系統基礎應用、嵌入式操作系統綜合應用、嵌入式操作系統移植、綜合應用開(kāi)發(fā)等不同層次和難度的實(shí)驗項目，適應不同層次嵌入式知識學(xué)習和軟件開(kāi)發(fā)能力培養的需要。這些實(shí)驗不是一次性地要求學(xué)生做，而是配合不同課程內容的變化，由簡(jiǎn)到難、逐步推進(jìn)，配合本科嵌入式課程、綜合課程設計、畢業(yè)設計、科研項目使用。
3示范中心平臺建設的建議
1)加強示范中心平臺的信息化建設。雖然各個(gè)學(xué)校的計算機教學(xué)實(shí)驗示范中心會(huì )有不同的功能定位，但基本任務(wù)都是為全校計算機基礎和專(zhuān)業(yè)教學(xué)服務(wù)。與傳統的計算機實(shí)驗中心相比，其規模大、人員多，且可供使用的實(shí)驗資源豐富。因此，必須加強示范中心平臺的信息化建設，提高示范中心平臺的管理效率，實(shí)現示范中心資源貢獻，并實(shí)現對學(xué)生實(shí)驗教學(xué)科學(xué)、合理的管理[5]。例如，如果能夠開(kāi)發(fā)并應用“實(shí)驗報告防抄襲系統”，不僅可以實(shí)現對學(xué)生實(shí)驗報告的無(wú)紙化管理，節約成本，也可以加強實(shí)驗中心平臺的利用和有效管理。而示范中心統一信息化管理平臺不僅可以整合實(shí)驗中心資源，也可以提高示范中心資源在高校之間的共享效率。
2)結合計算機學(xué)科發(fā)展，建設新的工程實(shí)踐平臺。計算機學(xué)科的發(fā)展會(huì )對實(shí)驗教學(xué)和學(xué)生工程實(shí)踐能力提出新的要求。為此，示范中心平臺建設也必須滿(mǎn)足計算機科學(xué)發(fā)展的需要，不斷更新或建設新的工程實(shí)踐平臺[6]。以我校國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心為例，考慮到近幾年計算機學(xué)科中云計算的發(fā)展，示范中心投入30余萬(wàn)元，購置了云計算平臺，成立了云計算機實(shí)驗室，培養學(xué)生在云計算領(lǐng)域的創(chuàng )新能力，并負責組織學(xué)生參加各類(lèi)云計算競賽。目前，該實(shí)驗室已形成了定期學(xué)術(shù)講座，邀請企業(yè)人員參與討論，參與VMware云計算大賽等常規機制，加強學(xué)生創(chuàng )新能力的培養。同樣，考慮到計算機學(xué)科中機器人應用的廣泛性，示范中心投入20余萬(wàn)元，購置了安保機器人以及各類(lèi)機器人開(kāi)發(fā)平臺，并成立了機器人實(shí)驗室，培養學(xué)生在機器人領(lǐng)域的創(chuàng )新能力，并負責組織學(xué)生參加各類(lèi)機器人競賽。此外，考慮到信息安全、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也可以在示范中心中建設相應的工程實(shí)踐平臺，為學(xué)生參與相關(guān)工程實(shí)踐提供環(huán)境。
3)積極開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作，成立校企聯(lián)合工程實(shí)踐平臺。計算機專(zhuān)業(yè)具有非常強的工程應用特色。因此，計算機專(zhuān)業(yè)所培養的學(xué)生必須滿(mǎn)足企業(yè)的需要。在搭建工程實(shí)踐平臺時(shí)，示范中心如果能夠充分結合企業(yè)的需要，建設校企聯(lián)合工程實(shí)踐平臺(如校企聯(lián)合實(shí)驗室、校企工程訓練中心或實(shí)踐中心等)，將有助于培養學(xué)生的計算機應用能力，從而更好地滿(mǎn)足企業(yè)需要。
4結語(yǔ)
作為國家級計算機實(shí)驗教學(xué)示范中心，在滿(mǎn)足基本實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的基礎上，還必須承擔培養學(xué)生工程實(shí)踐能力的任務(wù)。其中，搭建符合需要的實(shí)踐平臺是開(kāi)展工程實(shí)踐教學(xué)的基礎。作為示范中心平臺的重要組成部分之一，計算機實(shí)驗中心在實(shí)踐教學(xué)和培養學(xué)生基本技能中發(fā)揮了極大作用。同樣，建設符合高校計算機學(xué)科特色和人才培養目標的工程實(shí)踐平臺，將有助于培養學(xué)生的工程創(chuàng )新能力。因此，國家必須加大對示范中心建設的投入，建設滿(mǎn)足學(xué)科需要和發(fā)展的高水平示范中心平臺，使示范中心在培養高素質(zhì)計算機工程創(chuàng )新人才中發(fā)揮更大的作用。
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