計算機專業大學生硬件創新能力培養與實踐

李鵬飛,李 冰

(東北石油大學計算機與信息技術學院，黑龍江 大慶 163318)

計算機專業大學生硬件創新能力培養與實踐

李鵬飛,李 冰

(東北石油大學計算機與信息技術學院，黑龍江 大慶 163318)

針對當前計算機專業大學生硬件開發創新能力的不足，分析了導致該現狀的主要原因。結合自身的教學科研環境，提出了“2個相信、3個引導及4個支持”創新培養理念,以學生興趣為出發點，以科研小組為單位，以導師負責制為管理模式展開硬件開發過程。實踐結果表明，這些措施和管理模式有效地提高了參與學生的硬件創新能力,同時對電子、自動化等其他專業學生創新能力培養也具有很好的借鑒價值。

硬件創新；興趣小組；導師負責制

高素質的計算機專業大學生應綜合具備軟硬件方面的開發技能。然而，由于我國計算機專業自身的課程體系設置的特點，使得計算機專業的學生在學習模擬電路和數字電路等課程的知識深度和廣度上都遜于電子、自動化等專業的學生。正是因為對電路基礎部分的知識積淀不夠，使得計算機專業的學生在涉及到硬件電路方面的分析和設計時，就顯得力不從心。其次，同軟件開發相比，由于硬件開發本身具有更高的難度，實驗教學中所用的實驗設備集成度高。學生做實驗時用到的很多實驗箱，只要連一些簡單的連線，就可完成實驗過程。在這樣實驗教學模式下，硬件開發的技能基本沒有得到訓練，更談不上創新。第三，硬件開發環境的構建與軟件相比困難，硬件開發實踐的機會少、成本高。由于PC機和筆記本電腦在大學生中很普及，軟件開發需要的開發環境一般都可以免費從網上獲得。因此軟件開發的平臺很容易搭建。學生只需要了解某種(些)編程語言，學過數據結構、數據庫等課程，就可以進行實際軟件項目的開發。而硬件環境的構建和配置則很困難。除了PC機外，還需要硬件開發板或者實驗箱，環境配置與軟件相比更復雜。在硬件開發過程中，需要硬件老師給予專業的指導才行。久而久之，形成了國內高校重軟輕硬的現象普遍存在[1]?；谝陨显?，造成了國內高校計算機專業的學生硬件開發技能與創新能力比軟件低。因此如何提高計算機專業大學生的硬件開發和創新能力是擺在高校教育工作者面前一個亟待解決的問題。

針對計算機專業大學生實踐能力和創新能力的培養問題，高校教育工作者進行了不斷地探索和實踐，提出了不同的方法和措施來提高學生的創新能力。文獻[1]中就專門針對硬件課程從教學方法、教材、教學內容和實踐教學環節4個方面入手，來激發學生的興趣，提高學生的動手能力；文獻[2]提出改變傳統教學模式、實行班導師制、鼓勵學生參與科研項目和引入競爭機制來培養創新性計算機人才；文獻[3]提出了分層式的計算機人才培養模式，將人才層次定位為計算機工程型和計算機科學型，一個偏重實踐，一個偏重理論；文獻[4]從“柔性化”課程體系、“立體化”實踐體系和研究型教學3個方面，創新實驗教學方法和手段；文獻[5]從鼓勵學生參加比賽和學生科技創新軟硬環境建設2個方面激發學生創新熱情；文獻[6-7]則針對目前硬件實驗教學存在的弊端，從改革硬件實驗教學模式、方法入手，來提高實驗教學效果和學生的創新能力。下面，筆者針對東北石油大學實際的教學和科研環境，以及筆者所在的嵌入式研究室師資配備情況，對提高學生的硬件開發創新能力的措施進行了探討。

1 建立興趣小組

興趣是創新的源泉。由于硬件開發的是一個軟硬件結合的系統，需要多學科知識的綜合運用，單獨靠一個學生來完成難度大。將對硬件有共同愛好的學生組織到一起，以小組為單位，展開工作。

1)發揮小組每個成員的優勢 取長補短，靠集體的力量，相互協作完成開發工作，效率高。小組開發模式集中了每個人的長處，在組長的帶領下，可以將開發任務分成不同的模塊，交給最擅長的人來做。比如算法好的、編程能力強的學生做系統程序的開發工作。硬件電路分析與設計能力強的，可以做系統的硬件部分。協調能力強的學生可以做項目組長或者興趣小組的組長。

2)小組開發模式 在遇到困難時，可以一起討論，集思廣益，解決問題的效率高。由于硬件開發的難度大，在項目開發過程中，遇到問題而停滯不前是經常發生的事情。借助網絡來獲得解答，是首選，因為目前網絡上有很多技術類的討論社區。當在網上無法獲得有效的幫助的時候，就應該小組討論了。你所想不到了，可能為小組其他成員所想到。別人的一句話就可能是解決問題的鑰匙。

2 導師負責制管理模式

硬件開發創新能力的培養過程可以分為2個層次：①在開放式的實驗室中指導學生完成一些綜合性、創新性的實驗項目；②將學生引入以博士碩士研究生為培養目標的科研室中，在導師的指導下進行創新性能力的培養和實踐。而這種導師負責制的管理模式對學生創新性能力的培養則更為有效。首先，負責指導的導師都是在該領域中從事相關的科學研究工作，了解該領域的理論和技術的前沿進展，對學生的指導會把握的更加準確。其次，研究室中的實驗設備針對性更強，更適合于項目開發和創新能力培養。教學實驗室的實驗箱主要滿足實驗教學，選擇實驗箱時，更多考慮的是通用性。最后，在導師的研究室中，學術氛圍更適合創新能力培養。研究室中經常做研究進展報告和學術交流，在交流和討論中學習，學生創新能力提高得更快。同時，研究室的研究生都是開發的主力，他們在開發過程中會遇到各種各樣的問題，會積累很多的實踐經驗。這樣，在小組遇到問題時，可以在研究生的幫助下得以解決。

3 “2個相信、3個引導及4個支持”創新培養理念

建立了興趣小組，進入了科研室，在導師的指導下進行硬件系統的開發就為學生建立了良好的外部環境。那么導師如何管控開發的過程？筆者提出了“2個相信、3個引導及4個支持”的創新培養理念。

3.12個相信

1)相信學生的創新能力 鼓勵由學生自主提出實驗題目而不是由指導老師包辦，指導老師僅負責對題目進行綜合評價，給學生提出自己的意見供其參考。

2)相信學生的學習能力 大學生初次涉入科研項目的開發，開發經驗及知識儲備都相對薄弱，但年輕人精力旺盛，求知欲強，接受新知識快，相信能夠克服創新過程中遇到的各種困難。

3.23個引導

1)通過嵌入式系統開發的專用網站進行引導 網站提供了大量的專業知識及背景知識，可供學生隨時訪問學習。

2)通過嵌入式系統興趣學習小組進行引導 利用學生經常使用的QQ軟件，建立了QQ群，聚集了一批對硬件開發感興趣的同學。

3)通過加強學生動手操作能力進行引導 對于加入創新項目的同學，為他們購買了一些基本的硬件實驗器材，要求每個同學親自動手，組裝、焊接及調試一些基本電路。

3.34個支持

1)開展專題講座進行支持 為項目組及其他感興趣的同學介紹相關技術，快速引導學生入門，縮短項目開發的準備時間。

2)開展關鍵技術的一對一輔導支持 對于較難的技術，為參加項目同學給予一對一講解，支持他們快速跨過技術障礙，降低他們學習關鍵技術的難度。

3)提供實驗環境及場地支持 為參加項目同學提供實驗環境及場地支持，及時安排他們進入科研室，提供安靜舒適的工作環境和大量專業圖書資料。并在第一時間把相關設備采購到位。

4)提供心理輔導支持 通過和存在困難同學的不斷溝通，解決他們的困惑和問題，使得他們能愉快開心地投入到項目開發過程中。

4 培養成效

從2006級開始，按照上述創新能力培養模式，將對有興趣搞硬件開發的學生引入科研室，進行嵌入式系統方面的硬件開發。截止到2011年，指導教師和這些學生取得了多項教學和科研成果。其中省級和校級教改項目9項；編寫著作8部；發表論文6篇；獲得校級教學成果獎6項；學生所獲各種獎勵13項。

5 結 語

對于計算機專業大學生的硬件開發創新能力的培養問題，高校教育工作者和專業教師一直在不斷地探索和實踐。對于采用什么的培養理念和管理模式沒有統一的標準來遵循，因為不同學校的教學實力和科研實力不同，學生層次和指導教師的能力也不相同。高校教育工作者只有從革新培養理念和管理方式等多方面入手，不斷地進行改革和實踐，才能更好地對計算機專業大學生的創新能力進行培養，使畢業生更符合社會發展的需求。

[1]王艷玲.計算機專業硬件類課程教學改革探討[J].計算機教育，2009(20)：90-92.

[2]張中偉.創新型計算機人才培養模式研究[J].中國輕工教育，2006(4)：10-11.

[3]王泉，馬建峰.計算機專業教學改革與創新型人才培養[J].計算機教育，2008(7)：11-13.

[4]冼廣銘，曾碧卿，冼廣淋.基于創新型人才培養模式的計算機專業教學改革研究與實踐[J].中國科技信息，2009(4)：242-243.

[5]曾勝昌，鄒勇華.計算機專業學生科技創新能力培養的實踐與探索[J].廣東青年干部學院學報，2010(2)：78-80.

[6]趙琳娜，王海珍，王曉寧.計算機硬件實驗教學的改革研究[J].內蒙古民族大學學報(自然科學版)，2011(1)：112-114.

[7]溫柳英，馮丹，王世元.計算機硬件類實驗教學改革探索[J].實驗科學與技術，2011(1)：70-72.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.061

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1673-1409(2012)12-N180-03