地方高校計算機專業實踐能力培養及綜合實踐平臺的建設

黃賢英 劉小洋 劉恒洋

摘要：卓越工程師計劃實施四年來，取得了很多成果，但也有很多問題。文章首先分析了計算機專業學生實踐能力不強的原因，然后介紹了重慶理工大學計算機學院的實踐能力培養體系，在校內建立了卓越工程師綜合實踐平臺，并詳細介紹了工程案例庫的設計和實現，使學生的工程實踐能力得到了有效、穩步的提高。

關鍵詞：計算機;實踐;學生

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）44-0092-02

一、引言

自從2010年7月教育部批準第一批卓越工程師試點高校以來，已走過了四個年頭，大部分高校均在按照教育部的《卓越工程師教育培養計劃的若干意見》進行實施，或者或多或少在按照教育部工程教育的大方向進行教學改革。實施卓越工程師計劃，就是根據工程教育的要求培養學生。在一般本科院校實施卓越工程師培養存在如下突出問題。

1.課程體系仍然以理論教學為主，理論帶動實驗，實踐課程偏少，實用性和綜合性不強，沒有真正建設相應的工程實踐能力和工程素質教育體系，缺乏系統性，培養方式和手段沒有凸顯實踐應用特色，培養效果有待提高。

2.在整個實施過程中，要求企業有效參與，只有國有大中型企事業單位參與是遠遠不夠的，希望更多的中小企業參與到卓越工程師的人才培養中來，但是學生的安全、實習的指導、實習的場地等多方面的問題，制約了企業接收更多的在校學生的實習。

3.多數高校設置了“3+1”的人才培養方案。學生在大四的時候到企業鍛煉，但如果在前三年的培養過程中脫離了工程實際，對工程實際問題認識不足，缺乏真實案例分析和實踐過程鍛煉，輕視與產業需求和最新工程技術的緊密對接，學生實踐能力沒有得到有效提高，就無法快速適應實際工程領域的技術應用和實踐創新，即使到企業實習也達不到希望的效果。尤其是要求無任何工程經驗的學生到企業實習，很多企業也不愿接收學生。因此，很有必要從人才培養方案、工程能力培養體系等方面進行綜合考慮，建立校內的卓越工程師培養綜合實踐平臺。

二、工程能力培養體系和方法

基于上述問題，就要求我們在前三年的培養過程中采取有效措施，進行全面的教學改革，才能真正達到卓越工程師的培養標準。

根據卓越工程師培養定位和目標，我校組織專家討論，首先制訂了“2+1+1”的人才培養方案，包括累計2年的基礎理論學習，累計1年的校內實踐，累計1年的企業實習。其次進行了課程體系和教學內容的系統化研究，建立獨立的工程能力培養體系。最后認識到構建校企合作的人才培養模式是解決卓越工程師培養的理性選擇。

為充分發揮學校和企業的優勢，在校內建立卓越工程師綜合實踐平臺，構建了新型校企合作模式，和企業實現了無縫銜接，有效統一。學生從大二開始逐步參與到卓越工程師綜合實踐，通過參與項目獲得不同的崗位體驗和角色扮演，有效提升了工程能力，獲得了參與工程項目的經驗，只有具備了一定的工程能力，才能進入合作企業實習。

在新型的校企合作模式中，校內的卓越工程師綜合實踐平臺是學生能力培養的關鍵。我們研究了如圖1所示的工程能力訓練與提升體系，該體系獨立于理論教學。通過對學生四年學習的知識點和能力點進行提煉，形成知識素材庫，再從已完成的企業實際項目、教師科研項目、學科競賽項目和學生科研項目中，針對不同年級的學生、不同的能力要求、不同的領域選出了多個項目案例，構成了“模塊化的工程能力訓練案例庫”。每一個學生都可以根據達到的能力目標從項目庫中抽取一個項目來進行訓練，完成能力提升。

三、卓越工程師綜合實踐平臺的設計與實現

卓越工程師綜合實踐平臺不僅僅是一個場地或實驗室，更多的是一個架構，我校通過總體設計，建立了一個基于云架構的多應用綜合集成的可擴展系統，學生、教師或其他用戶可以通過各種終端服務接口（如手機、平板、電腦等）來訪問其中的資源，進行訓練。當開發了新的成熟案例，就可以放入庫中，掛在校園云平臺上，供訓練的學生訪問，如圖2所示。每個案例都必須按照總體設計的要求來規范。目前案例庫中的應用或案例分為網站設計、智能小車、信息檢索、遠程監控、數據庫應用、圖形圖像處理算法、智能家居、智慧大棚蔬菜等多個模塊，各模塊可根據教師的科研方向和學生的研究情況逐步擴展。每個應用或模塊在學生工程能力培養過程中的作用是相同的，只是涉及到的知識點不同。

案例庫是綜合實踐平臺的核心，是其中的軟件部分，只有案例庫完善，才能在學生工程能力培養過程中達到預定的目標。下面以“智能小車走迷宮”的設計為例，詳細介紹了案例的規范、作用和具體實現。

1.項目目標。自主設計一款機電一體化的智能小車，可以在由墻組成的迷宮中穿行，找到從起點到終點的一條路徑，并能找到最短路徑返回起點。

2.項目面向的學生。該項目可以由大二以上的學習過模電、數電和單片機課程的學生獨立完成，也可以在教師和高年級學生的指導下完成。

3.智能小車涉及到的相關知識點包括單片機及其接口、電阻、電容、放大電路、電源、載波發生器、振蕩電路等模電相關知識，電機、紅外傳感器、譯碼器、開關設計等數電知識，C語言基礎、Keil uVision4軟件的使用等，并將涉及到的各相關知識點，以文檔或視頻的方式放在網站上，讓學生可以隨時自主查閱和學習。

4.建立搭建智能小車的基礎實踐項目，可分為：（1）智能小車總體模型設計（包括智能小車的設計目標、評價標準、模型構成、機械、電子元件的選型等）;（2）單片機最小系統的設計（包括電源電路、振蕩電路、時鐘電路的使用和設計）;（3）電機驅動設計（包括碼盤電機、步進電機等的原理和使用方法）;（4）傳感器設計（包括載波發生器、紅外傳感器、譯碼器的原理及使用）;（5）走迷宮算法設計（包括多種走迷宮的算法介紹）。這5個基礎實踐項目都配有教師指導的微視頻、詳細的實驗指導等。

5.完成方式。學生順序完成各個基礎實踐項目就可以完成整個智能小車的設計，學生可以在任何地點完成實驗項目，也可以到指定的綜合實踐實驗室現場實驗，現場有專門的指導教師、研究生和高年級的學生進行指導。設置有專門的答疑區和答疑時間，學生還可以直接在網上答疑。

6.答辯。學生完成智能小車的設計后，進行調試。然后通過指定的由教師、研究生和高年級學生組成的答辯小組答辯后，完成該項目，就可以獲得相應的實踐學分。

四、結語

學生工程能力的培養效果依賴于校內實踐，設置有效的工程能力培養體系和模式，能有效促進學生工程能力的提升，校企合作是解決卓越工程師培養的理性選擇。然而在沒有解決企業自愿參與人才培養過程的問題之前，建立校內的卓越工程師綜合實踐平臺是保證卓越工程師培養效果的有效措施。我校實施三年來，取得了一定的成效，案例庫是綜合實踐平臺的核心，規范的案例是保證該項目有效實施的關鍵。作為一般本科院校，研究生比較少，教師教學任務重，所以有效指導、讓高年級本科學生參與到項目梯隊中是最有效的手段。高年級學生指導低年級學生，進一步鍛煉了本科生的項目實踐能力和責任心，為學生后續參與企業實習和就業打下堅實的基礎。

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