計算機應用創新型人才培養的實踐教學改革研究

何麗　華斌　劉軍

摘要：針對計算機應用創新型人才的內涵要求和目前計算機實踐教學中存在的問題，以提高計算機人才的創新能力為目標，確立計算機應用創新型人才的培養目標，建立開放的計算機實踐教學課程體系和開放的計算機應用創新實踐教學平臺，提出基于“產學研合作項目”和“科研導師”制度的產學研合作的計算機應用創新型人才培養模式。

關鍵詞：計算機專業；應用創新型人才；實踐教學改革；培養模式

0、引言

隨著計算機技術在各行各業的深入應用，社會對計算機人才的需求規格正在逐步提升，對計算機人才的工程實踐能力和創新能力有了更高的要求。因此，為更好地適應創新型國家建設對計算機人才的需求，為社會提供合格的計算機人才，加強計算機人才的工程實踐能力和創新素質的培養，不僅是高等教育改革和發展的目標，也是高等學校計算機本科專業建設和發展的重要方向。

1、計算機應用創新型人才的培養目標

1.1 人才內涵

創新型人才培養是社會普遍關注的一個問題，學者們從不同角度對人才的創新素質要求進行了廣泛討論。駱建華認為創新素質的定義為創新思維、創新知識、創新能力和創新人格等方面；劉寶存認為創新型人才的定義為具有創新意識、創新精神和創新能力的創造型人才；文獻[3]和[4]從創新型人才具備的基本素質、知識技能和創新業績等方面概括了創新型人才的內涵，提出創新型人才應該為社會的發展做出正向的貢獻；王亞斌則強調創新意識的重要性，把創新型人才定義為擁有大量理論或創新實踐經驗，能夠在某一方面打破成規，做出突破性創新貢獻的人才。計算機專業是一個理論和應用結合非常緊密的專業，該專業的人才培養應該更加注重理論和生產實踐的融合，注重對學生學習能力和應用創新能力的培養。與普通的計算機應用人才相比，計算機應用創新型人才應該具有更好的對新知識和新技術的敏感性，擁有積極探索新知識和新技術的敬業精神、突出的創新思維和創新能力，能夠為社會發展不斷貢獻創新成果。

1.2 目標定位

計算機應用創新型人才的培養應更加突出人才的專業技能訓練和創新素質培養。這類人才在技能上要能夠勝任新知識、新技術和新產品的應用和創造需要；在創新意識方面要具有不斷追求新知識和新技術的創新精神；在創新能力方面要對計算機領域的知識更新和技術發展具有較強的洞察力，具備從事新技術、新應用和新產品創造的能力；在人格方面要具有正確的價值取向，具有堅強的信念和強烈的社會責任感。因此，根據社會對計算機應用創新型人才在知識、技能和創新素質等方面的培養要求，可以將計算機應用創新型人才的培養目標確定為：培養具有良好的科學素養和豐厚的文化底蘊，系統地掌握計算機專業的基礎理論、基本技能和方法，具備良好的創新意識和創新能力、突出的計算機應用實踐能力，能夠在計算機相關領域為社會貢獻創新成果的計算機專業人才。

2、計算機創新實踐教學體系改革

2.1 實踐教學現狀

受傳統的精英教育觀念的影響，我國現有的計算機實踐教學體系在目標、內容和教學方法等方面阻礙了創新人才的培養。

在教學目標設置上，我國高校計算機實踐教學更多是作為理論教學的輔助環節，教學目標大都是基于群體本位而設定的，實踐教學以教師為中心，教學形式過于單一，忽略了個體在性格、興趣、愛好等方面的先天差異，不能充分調動學生的創新意識和創新熱情。

在教學內容上，實踐教學環節設計為理論課程服務，重理論、輕實踐的現象比較嚴重，這就導致實踐教學的開展主要圍繞專業基礎理論的實踐進行，教學內容陳舊，忽略了計算機技術發展對教學內容的更新要求，使培養出來的人才知識面過于狹窄，缺乏對前沿知識和技術的了解，導致了創新源泉和靈感的缺失。

在教學方法上，以灌輸式教學為主。這是一種以教師為主體的單向知識傳授方法，重視對學生記憶學習能力的強制性訓練，忽視了個體的學習能動性，忽略了對學生創新潛能的挖掘，不適應計算機用創新型人才的培養要求。

在教學評價上，統一的培養目標和教學方法導致了實踐教學評價關注的重點是學生的最終成績，很難對學生在實踐過程表現的主動學習能力和創新能力進行評價，導致高分低能的現象比較普遍。

2.2 構建開放的創新實踐教學體系

2.2.1 立體化的實踐教學課程體系

實踐教學課程體系是培養學生工程實踐能力的指南，學生應用能力和創新能力的培養滲透在整個實踐教學課程體系中。通過加強課程內容改革，根據知識之間的遞進關系，建立課程之間的層次結構，以學生興趣和社會需求為引導，建立分模塊的課程體系結構。根據計算機專業創新人才的培養目標，將計算機專業實踐教學課程組織成3個模塊：基礎實驗、技能訓練和創新實踐。

基礎實驗模塊以校內實驗室為主，重點強化學生對專業基礎理論知識的掌握，為應用創新能力的培養提供知識保障。本模塊的實驗課程主要包括：電子電路、程序設計基礎、計算機組成原理、數據結構、計算機導論等。

技能訓練模塊重點培養和訓練學生的實際操作能力、專業知識和技術的應用能力，實驗教學形式以課程設計為主。該模塊的實驗教學采用開放式選題和課內外結合的教學方式進行，注重不同課程之間的知識交叉和融合。學生根據課程的教學目標和自己的興趣方向，在課程相關的知識領域內自主選題，形成課程設計小組，并制訂課程設計進度，教師采用交互式和差異化的指導教學方式對學生進行理論引導和技術指導，重視對學生興趣的培養。本模塊包含的主要課程包括：數據庫應用實踐、網絡工程實踐、單片機設計與應用、嵌入式應用系統開發和圖形圖像處理實驗等。

創新實踐模塊是培養學生應用創新能力的一個重要實踐教學環節，重視對學生創新素質和職業素質的訓練和提高。為充分挖掘個體的創新潛能，本模塊以天津市計算機科學與技術實驗教學示范中心為依托，采用產學研合作項目的實踐教學模式。通過建立個性化實驗群，為學生提供開放的、個性化的創新實踐平臺。通過與企業合作確定創新合作項目，積極引導學生參加全國大學生創新創業訓練計劃項目和教師科研項目，培養學生對相關領域新知識和新技術的探索興趣，在項目實踐中培養學生的創新思維和創新能力。學生可以根據自己的興趣選擇一個或多個實驗群，參與企業或教師的科研項目，成立項目組。每個項目組有一個學生負責人，實驗中心通過雙向選擇的形式為項目組配一個校內指導教師或企業指導教師，負責項目的進度控制和技術指導。本模塊需要創新實踐平臺的支撐，目前實驗中心課題提供的實驗群主要有：移動終端設備和應用系統開發、平板電腦設計、智能家居系統、家用機器人等。此外，在本模塊的實踐教學過程中，通過學生和企業的雙向選擇結果，學生可以真正參與到企業的生產管理和實際項目的研發中，使學生能夠在企業的生產實踐中得到更好的鍛煉。

2.2.2 多層次的創新實踐教學平臺

創新實踐教學平臺以天津市計算機科學與技術實驗教學示范中心為依托，通過該實驗教學示范中心的建設，形成計算機面向計算機應用創新型人才培養的基礎實驗平臺、專業技能訓練平臺、工程實踐平臺和科研實踐平臺。計算機創新實踐教學平臺結構如圖1所示。

基礎實驗平臺是為專業基礎課程的實驗而設置的，目的是加強計算機專業基礎知識和理論的理解和掌握，培養學生在硬件設計和程序設計方面的興趣，教學對象為大一、大二年級的學生。

專業技能訓練平臺是為專業課程的應用實踐而設置，教學組織形式為課程設計，旨在培養學生的綜合應用能力、操作能力和團隊協作精神，教學對象為大二、大三年級的學生。專業技能訓練平臺的實驗室采用開放式管理，學生可以根據自己的興趣，成立課外興趣小組，開展自由、獨立的專業技能實踐。

工程實踐平臺和科研實踐平臺是培養學生創新素質的重要平臺，采用個性化的、產學研合作的實踐教學方式。這兩種實踐平臺，在教學組織和教學管理上實現全開放。首先，為實現差異化教學，充分挖掘個體的創新潛能，實現了教學內容開放：教學內容的設計以開放式實踐教學平臺為基礎，學生根據自己的興趣和職業定位，以項目立項或參與科研項目的形式參加到工程實踐和科研實踐中；其次，實現了實驗室資源和教學評價的全開放：學生可以根據項目的需要，申請使用實驗室的所有資源，并引入“創新能力”評價指標，建立了由指導教師、教學管理單位和企業多方參與的開放式實踐教學評價制度，重視對學生創新素質的培養。

3、計算機創新實踐教學模式改革

3.1 樹立工程教育的實踐教學理念

創新能力的培養需要建立在學生的興趣、理解力和實踐能力的基礎之上。為培養學生的專業興趣，要讓學生盡可能早地了解計算機相關領域的技術發展和應用現狀。通過在大學一年級的教學計劃中設置計算機技術發展和應用前沿講座，引導和加強學生對本專業的認識，通過具體的應用創新案例讓學生了解計算機技術和應用創新的一般過程，達到培養學生專業學習興趣，點燃學生創新熱情和引導學生創新思維的目的。

3.2 建立“外引內訓”的實驗教師隊伍建設機制

教師的實踐教學能力是提高學生應用創新能力的基礎和保障。為解決實驗教師實踐教學能力不足問題，在實驗教師隊伍建設方面，一方面，通過選送青年教師去合作企業培訓的形式，加強對實驗教師的技能培訓，實現實驗教師企業實踐的常態化，并建立培訓內容考核、成果匯報和技術應用效果評價的考評機制，以全面提升實驗教師隊伍的工程實踐能力和服務意識；另一面，為推動實驗教師隊伍建設的社會化，實驗中心從技能訓練實踐環節開始，有步驟地在課程設計、創新實踐項目和興趣小組輔導等環節聘任校外實驗教師或企業技術核心人員承擔相關任務，在實踐教學環節引入競爭機制。這不僅提高了實驗教師的競爭意識和服務意識，同時，還可以利用企業在新產品和新技術上的經驗和優勢，進一步豐富實踐教學的軟、硬件資源。

3.3 建立基于“產學研合作項目”的創新實踐教學模式

產學研合作教育模式在我國已經經歷了十多年的發展，但在具體實施過程中仍存在很多問題。受高校內部運行機制的影響，存在合作雙方定位和認識不清楚，企業在合作過程中缺乏積極性等問題。為了推進產學研合作的深入進行，我們建立了以提高創新實踐成果為目標的產學研合作模式，具體體現在以下幾個方面。

3.3.1 建立穩定的校企合作平臺

在產學研合作過程中，以“產學研合作項目”為抓手，企業和高校實現了創新成果、設備資源和人才的全面共享。實驗中心為企業技術改造、新產品開發和創新基金項目的申請提供理論和技術支撐；企業為教師科研成果的產品化和產業化提供資金和技術支持，實現雙方合作利益的最大化，這充分調動了企業和教師的合作積極性。

3.3.2 建立“科研導師”制度

在工程實踐和創新實踐階段，學生根據自己的興趣方向選擇專業方向，成立學生科研興趣小組。實驗中心為每個學生科研興趣小組配備科研導師，科研導師采用帶研究生的方式對學生的科研選題和產品研發進行技術指導。科研導師通過個性化專業指導，對學生的創新思維起到了點化作用。

3.3.3 建立校內外協作的創新實踐能力訓練機制

校內外合作的創新實踐技能訓練分為兩個部分：一是通過引進企業優秀工程師參與到專業實踐教學環節，對學生進行“基于主題”的專業技能訓練，讓企業優秀的應用案例走進課堂；二是將優秀學生輸送到企業進行實踐技能和創新能力強化，建立校內外一體的實踐教學合作平臺。從大三開始，通過與企業鑒定合作協議，學校分批選拔學生到相關企業進行專業實習，由企業對學生的實習過程進行管理，對實習成果進行評價，有效提高了學生的社會適應能力，提高了就業優勢。

3.3.4 建立多層次的實踐教學評價指標

根據創新型人才的培養目標和創新能力的形成過程，在實踐教學評價指標體系中引入“創新能力”指標，并根據實踐教學各個層次對知識學習能力、操作能力和創新能力的要求，為評價指標賦予不同權重（見表1），使實踐教學評價能更好符合計算機應用創新型人才培養的過程和目標要求。

創新能力評價是對學生在實踐過程中表現出來的對新知識和新技術的探索精神和創新實踐成果等的評價。創新實踐成果主要包括：獲得的專利、大學生創新創業訓練計劃項目和競賽獲獎等。

4、結語

實踐教學是培養學生專業實踐能力和應用創新能力的一個重要教學環節，實踐教學質量的提高需要從實驗課程組織、教學平臺、教學模式和教學評價等多個方面進行探索和改革，使實踐教學環節能夠更好地挖掘學生的專業興趣，調動學生的專業學習熱情。為適應社會對計算機本科人才的專業素質需求，計算機本科專業的實踐教學改革應以培養學生的專業技能和適應科技發展的應用創新能力為目標，努力提高學生對新知識和新技術的敏感性，培養學生的專業探索精神，使學生能夠更好地適應社會的發展。筆者以計算機科學與技術專業為例，探討了以計算機應用創新型人才培養為目標的開放實踐教學體系和實踐教學模式的改革。