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多维协同构建计算机类专业人才实践和能力培养体系
饶文碧,熊盛武,袁景凌
(武汉理工大学,湖北 武汉 430070)
摘 要：依托多维协同改革思路,紧密跟踪计算机学科发展前沿,顺应人才培养教育的时代需求,构建了“行业协同、校企协同、科教协同、学科交叉”的计算机类专业人才实践与创新能力培养模式,利用教学云平台将六个实践与创新能力培养平台整合为一体,并通过专业基础型、综合设计型、研究创新型三个层次的教学来提升学生实践与创新能力,构建了一套能力评估与质量监控机制,形成了“三层次六平台一机制”的实践与创新能力培养体系,着力培养“适应能力强、实干精神强、创新意识强”的计算机类新型“三强人才”.
关键词：多维协同；三层次六平台一机制；实践与创新能力
中图分类号：TP301
文献标识码：A
1 引言(Introduction)
当前我国计算机类专业人才培养中普遍存在培养模式、教学体系趋同,教学内容与方法滞后于计算技术快速发展的问题.同时,传统的计算机类专业人才培养体系难以促进学生知识、能力和素质结构的综合构建和全面发展,已经成为影响人才培养质量的核心问题[1-3].急需打破传统教育设计思路,创造一个多元合作、协同创新的人才培养模式[4],融会贯通相关课程知识体系,优化课程体系和实践教学体系,改革教学方法和考核体系；强化学生主体地位,形成基于教学云平台的能力评估和质量保障体系[5,6].
我校结合国家级、省级质量工程项目和多项省级教研项目,学院积极探索以学生为中心、以能力培养为导向的计算机类人才培养模式和教学体系的改革,明确以四类实践能力(计算思维能力、程序设计能力、算法设计与分析能力和计算机系统能力)与三类创新能力(工程创新能力、科研创新能力和交叉应用创新能力)为重的培养目标,并与国家和地方行业需求、学校专业特色和优势相结合,以创建实践与创新能力培养模式为牵引,以构建的实践教学体系为主线,以多模式的实践与创新教学平台为支撑,以能力评估与质量监控机制为保障,多维协同(学校与行业协同、学校与企业协同、教学与科研协同、多学科交叉等)创建计算机类专业人才实践与创新能力培养体系.
2 “三协同一交叉”计算机类专业人才实践与创
新能力培养模式(Practice and innovation ability
training mode for computer professionals with
Three cooperation and one intersection)
针对培养模式不能满足社会行业人才需求等问题,构建了“行业协同、校企协同、科教协同、学科交叉”的计算机类专业人才实践与创新能力培养模式,培养计算机类“三强人才”.
依托国家数字传播工程创新人才培养示范基地、湖北省数字传播工程中心等,开设全国首个“软件工程—数字传播工程”学科交叉人才培养试点班,形成以试点班为示范的“学科交叉+科教协同+校企协同”三位一体的人才培养模式,强化科研创新能力和交叉应用创新能力的培养.开设了系列计算机与数字传播工程学科交叉的特色课程,邀请长江传媒等企业导师合作授课.
依托国家级质量工程项目、湖北省交通物联网重点实验室等,开设面向行业的“物联网工程(交通/汽车)”国家特色专业试点班,构建了物联网工程与交通/汽车行业协同的教学组织机制,进行了行业/校企协同、科教协同育人等综合改革实践,强化工程创新能力和科研创新能力的培养.
依托国家级工程实践教育中心、国家卓越工程师培养试点项目,以华为、中软国际等行业引领企业为外联,开设计算机科学与技术、软件工程专业“卓越工程师教育培养计划”试点班,创建产学研深度融合的协同育人新机制,强化四类实践能力和工程创新能力的培养.
3 多维协同的计算机类实践与创新能力培养体系
(Practical and innovative ability training system
for computer professionals with multi- dimensional
cooperation)
以培养“适应能力强、实干精神强、创新意识强”的计算机类新型“三强人才”为目标,将专业基础实验平台、综合能力训练平台、工程创新实践平台、科技创新培养平台、交叉应用创新平台、实践与创新能力培养云平台等六个实践与创新能力培养平台整合为一体,通过专业基础型、综合设计型、研究创新型三个层次的教学来提升学生实践与创新能力,构建了一套能力评估与质量监控机制,形成了“三层次六平台一机制”的实践与创新能力培养体系,如图1所示,夯实了人才培养的教学与实践基础.
and one mechani
3.1 促进学生能力可持续发展的三层开放课程体系
针对传统的课程体系中知识结构较完备、但创新能力培养不足的问题,围绕学生计算思维与算法设计能力、计算机系统能力、解决复杂工程问题能力与创新能力的提升,构建了三层开放的课程体系.
(1)计算机专业基本能力培养层
由计算机学科各个专业方向共性的、具有明显学科特点的专业实验内容构成,基本反映了本学科一个合格的本科毕业生应该具备的专业基础性实践能力需求和知识需求.以验证性和设计性实验为主要手段,以部分综合性实验为补充,开设可以覆盖计算机理论和系统(涵盖软、硬件和计算系统)基础实践能力训练的实验课程,为学生的科研创新能力和工程创新能力培养奠定共性基础.主要包括《计算机基础与编程综合实验》《数据结构与算法综合实验》《面向对象与多线程综合实验》《计算机系统基础实验》《软件工程基础实验》《嵌入式技术基础实验》《计算机网络技术实验》等专业基础实验课和《操作系统实验》《编译技术实验》《数据库原理实验》《数字逻辑基础实验》《计算机组成原理基础实验》等课内实验.计算机专业基本能力培养层的课程体系见图2.
同时还与华为等世界500强企业合作建设了《编程思想》《软件编程规范》《敏捷开发》和《软件开发工具》等实验实训课程,增强专业基本能力培养的工程性和先进性.相应课程简介见表1.
(2)自主与综合能力培养层
依托国家级工程实践教育中心、计算机湖北省重点实验教学示范中心等基地,打破理论课程内容横向划分的惯例,优化教学与实验项目设置,通过《计算机软硬件协同设计实践》《大型软件工程项目实训》《物联网工程综合实训》和《传播工程项目实训》等综合实训环节,训练学生对复杂工程问题的架构、综合设计和求解能力,并以第二课堂为补充进行自主与综合能力的训练.
计算机软硬件系统协同设计：我校结合工程教育认证标准,采用软硬件课程贯通,以计算机系统(SOC)设计与实现的实践过程为手段,深入理解计算机系统和高性能程序设计为目标,融会贯通《数字逻辑》(逻辑与计算机设计基础)《计算机组成与体系结构》《操作系统》和《编译技术》等课程知识体系进行实验教学改革,并与高通、DIGILENT等企业合作建设了软硬件贯通教学的计算机系统能力培养系列课程,相应课程体系见图3.
大型软件工程项目实训：关注综合性软件工程实践,运用以前所学软件工程基础、程序设计、需求工程、软件设计、软件体系结构、软件项目管理、软件测试和软件职业知识,采用螺旋开发模型,突出团队交流合作和软件项目管理,强化软件工程制品,组织学生构建中规模软件系统(产品)的实践.
物联网工程综合实训：运用物联网应用工程方法论进行物联网应用系统设计与实施,使学生对包括技术交流与培训、系统咨询、应用项目需求分析、应用系统功能设计、应用系统上线实施、投资回报率分析等在内的物联网应用系统实施方法论有全过程的感性认识和实践.
传播工程项目实训：依托科技部数字传播工程创新人才培养示范基地、湖北省数字传播工程中心、武汉理工数字传播工程有限公司研发数字传播工程系列实训软件包,设计了数字传播工程相关应用案例,提高学生创新能力.
(3)创新能力培养层
依托自身科研优势及与行业大型企业的合作,将先进的科研成果和企业工程方法与技术转化为教学资源,着力提升课程内容的工程性、综合性、先进性和可持续性；同时,以科技创新竞赛为牵引、以实验实训环节和创新创业活动为基础,强化计算机科技创新能力、工程创新能力和交叉应用创新能力的培养.突出“软件工程—数字传播工程”学科交叉、“物联网工程(交通/汽车)”行业协同、计算机类卓越工程师培养校研企协同的人才培养特色.
同时,还从优秀教学团队和先进教学方法的建设等方面完善人才培养体系.重点打造计算思维与程序设计、系统能力培养、创新创业能力培养三支优秀教学团队；在教学方法上,引入面向问题式、案例驱动式、线上线下结合、MOOC与翻转课堂等教学方法,探索以学生为中心的自主式、协作式、研究式学习机制.
3.2 “教评一体、虚实结合、开放共享”的多模式实践
与创新能力培养平台
近5年累计投入资金2300余万元,用于建设实践教学云平台,建设或更新专业基础实验室/平台、综合能力训练室/平台、工程创新实践平台、科技创新培养平台、交叉应用创新培养平台等.将上述六个平台/室整合为一体,构建了国内领先的“教评一体、虚实结合、开放共享”的多模式实践与能力培养平台.
上述多模式实践与能力培养平台的主要特征是所有系统是建立在云平台架构基础上,教师和学生能在任何时任何地点用任何计算机终端(PC机、Pad、手机等)登录实验系统完成实验教学与学习任务.同时,该平台具有开放程度高,“实体实验室”与“虚拟实验室”相结合,可对学生的课程学习/实验/实训/竞赛/创新活动等进行记录和过程跟踪、学生实践与创新能力评估、教师评价、课程审核及持续改进等特色,可实现虚实结合的多模式教学方式,支持课程与实验的开放式教学、自主式学习和跨学期弹性实施.
3.3 基于云平台的能力评估机制
该机制依托在实践与创新能力培养云平台上部署的学生能力评估与质量监控系统,对学生的课程学习/实验/实训/竞
赛/创新活动等进行过程跟踪,对能力成长进行评估.
对学生的实验、实训、竞赛、创新活动等进行信息记录和轨迹跟踪,并通过实验教学云平台的大数据分析和挖掘技术,帮助老师掌握学生的学习路径、学习情况等信息,构建学生社会需求—实践项目—能力达成度—创新创业能力等的信息反馈和持续改进机制,为教学过程的持续改进提供数据依据,最终促进学生实践创新能力培养.
构建面向行业实际岗位的卓越工程师岗位能力成熟度模型,该模型借鉴软件工程的CMMI模型,详细定义达成相应岗位各级能力所应该具备的技术能力和水平.利用基于岗位能力成熟度模型的能力评估工具,将学习路径流程化和图形化,通过云端行为记录和大数据分析自动对模型中学生的学习过程进行记录和统计,并与岗位素质模型的要求进行比较,为学生的学习和教师的授课提供科学指引.
4 结论(Conclusion)
我校多维协同创建的计算机类专业人才实践与创新能力培养模式、“六平台三层次一机制”的实践与创新能力培养体系已经过3—5年的实践,并将其部分成果汇聚于计算机实验教学中心网站(http://cslab.whut.edu.cn)中.该体系对提高学生的实践创新能力,提高毕业生的就业质量和就业率效果明显,同时对同类院校计算机专业的建设有一定参考价值.
参考文献(References)
[1] The Joint Task Force on Computing Curricula of ACM\IEEE.Computer Science Curricula 2013 Ironman Draft (Version 0.8)[EB/OL].http://ai.stanford.edu/users/sahami/CS2013/.
[2] Kong X,et al.Ubiquitous auction learning system with TELD(Teaching by Examples and Learning by Doing) approach:A quasi-experimental study[J].Computers & Education,2017,111(C):144-157.
[3] Qu SY,et al.Experimental Teaching Centre Platform "New Engineering" Practice Teaching Mode[J].EURASIA JOURNAL OF MATHEMATICS SCIENCE AND TECHNOLOGY EDUCATION,2017,13(7):4271-4279.
[4] 王晓勇,等.以创新创业能力培养为核心的计算机专业实践课程教学改革[J].计算机教育,2011,9(9):1-8.
[5] 饶文碧,王云华,袁景凌.基于云平台的计算机开放式实验教学与管理模式研究[J].计算机教育,2016,14(10):137-140.
[6] 杨焱超,熊盛武,饶文碧.基于云计算的计算机类实验教学平台搭建与应用[J].实验技术与管理,2016,54(10):147-151.
作者简介：
饶文碧(1967-),女,博士,教授.研究领域：普适计算,智能软件技术.
熊盛武(1966-),男,博士,教授.研究领域：数据挖掘与知识发现,智能计算与自然计算.
袁景凌(1975-),女,博士,教授.研究领域：绿色计算,智能方法.
创新能力论文范文结:
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