計算機實踐教學之創客人才培養模式實踐

王德昌，伍 祥，吳錦華，霍清華

（安徽信息工程學院 計算機與軟件工程系，安徽 蕪湖 241000）

0 引 言

隨著高等教育改革的不斷推進，計算機本科人才培養已經脫離純理論教學的模式，引入越來越多的實踐教學方式，包括課程設計、小學期、實訓課程等，同時也在實施方面強調了分組合作、過程考核、綜合素質考察等。然而，在實踐中仍然存在如下問題：①項目同質化嚴重。由于計算機專業學生較多，而教師數量相對不足，導致每一屆的學生做的項目有很多雷同且技術含量平平，大多集中在Web開發、手機App開發等幾個典型的方向。②考核不夠客觀、嚴謹。即便初衷是通過較多的練習來提高學生的動手能力，但畢竟是課程范圍之內的內容，為了保證通過率，不得不在能力培養要求上降低標準。③實施收效甚微。雖然是希望通過實踐環節來幫助學生理順各門課程的知識點并加以應用，然而，畢竟只是一門課程或一個學期，仍然是單點工作，無法在全局上達到預期效果。

1 計算機人才培養現狀分析

傳統的計算機人才培養模式側重理論教學，實踐部分大多為驗證性實驗，學生依照教師編寫的實驗指導書一步一步重現結果。該模式下培養出來的學生明顯與用人崗位脫節[1]，進入工作崗位之后需要較長的適應時間。因此，高等教育掀起了一波一波的改革熱潮，不斷引入企業因素來為學生提前進行“崗前培訓”，在傳統的課程設計之外引入了小學期和方向課程，包括高校內辦培訓班、企業與高校聯合辦直通車班、企業雙師到高校開設實訓課程等。

在開班過程中，引入分組合作模式、過程考核模式、綜合素質考評、企業項目實訓等。然而，從實施過程中發現，進駐的企業大多是較為缺人的外包和應用軟件開發企業，他們的業務也主要集中在Web開發、手機App開發等信息管理類軟件方面，在越來越多的學生選擇計算機專業的大背景之下，產生學生培養的同質化問題，一屆畢業生中可能超過80%的學生都是做外包開發的，在求職時就產生了內部競爭，對學生未來的職業生涯也有一定的影響。

2 創客人才培養的目標

針對計算機實踐教學過程中存在的多種問題，我們利用學校新建的創客實驗室和雙師資源，為學有余力而且想學習的學生制定了個性化人才[2]培養方案；同時，引入導師制度，為學生在本科4年的學習進行整體規劃和知識體系構建計劃。培養目標包括：

（1）個性化發展。根據行業發展現狀，考慮學生的性格和特長等因素，為不同的學生選擇不同的實踐項目，如體感交互項目、游戲項目、大數據項目、機器人項目、安全攻防項目等，避免同質化培養而導致內部求職競爭。

（2）知識體系構建。引入導師制度，學生從大一開始就可以進入實驗室，后續的選課、選方向等都由導師幫助分析和推薦，并且在學習的過程中根據所學習的課程來配套完成項目中的模塊，以便學以致用，以實踐回促理論的學習。例如，在學習統計學時可以做大數據分析與預測模塊，在學習物理的過程中做游戲模塊，在學習計算機組成與體系過程中做機器人底板與控制模塊，在學習數字圖像處理的過程中配套完成體感交互中的部分模塊等，如此一來，學生便會在學習理論知識的同時進行實踐，互相促進。

（3）“接地氣”的綜合素質培養。模擬真實企業的運作，根據市場需要提出幾個有商業價值的需求，由學生自行選擇項目、自由組隊并實施，每個學生在團隊中擔任不同的角色，包括項目經理、項目設計師、程序員等，而且，每個團隊每周都要進行工作進度匯報、學習分享等。在這個過程中，學生在團隊管理、項目管理、計劃管理、協調溝通、發表演講等方面均能得到提升，所完成的項目也可以用來參加競賽和自主創業。

3 培養模式具體安排

3.1 實驗室配置

該實驗室配備有10臺普通計算機、6臺高性能服務器以及2臺超高性能服務器供實驗室成員日常辦公使用和數據挖掘使用，配有一臺32T的RAID移動設備用于存儲備份數據，以及一臺掃描/復印/打印一體機、投影儀、麥克風、白板、粉碎機等日常辦公設備和保密設備。另外，實驗室還配有如下幾類開發用設備。

（1）支撐控制類項目的設備。包括3D打印機2臺、工業機械臂2套，用于支撐3D建模以及搬運、噴涂、打磨等工業機器人應用開發。

（2）支撐視覺類項目的設備。包括已經安裝在室外樓頂的遠距離激光云臺相機1臺、網絡球機4臺、網絡快球1臺，以及已經安裝在室內的網絡相機4臺、全景相機1臺、星光相機1臺，還有些尚未安裝的模擬相機、數字相機、網絡相機和球機用于本地連接實驗用，這些設備可以支撐智能交通、智能安防、人流統計、信息挖掘等應用的開發。

（3）支撐人機交互項目的設備。包括Kinect體感儀20套、麥克風8套以及前述監控相機，主要用于支撐體感游戲、人機交互應用、虛擬現實、自然語言交互等應用的開發。

（4）支撐機器人項目的設備。四軸飛行器、移動機器人平臺、移動保潔車平臺、DSP開發板等，用于支撐智能機器人、無人機、無人駕駛汽車、嵌入式開發以及并行計算編程等。

同時，實驗室還備有各個方向相關的大量專業書籍，如《一分鐘有效溝通》《海量數據存儲》《游戲設計概論》《交互式系統設計》《黑客攻防編程解析》《計算機病毒原理與防范》《入侵檢測技術》《智能機器人原理與實踐》《設計模式》《傳感器原理與技術》《多核程序設計》等。

3.2 實驗室成員選拔

創客實驗室主要針對喜歡學習且學有余力的學生進行個性化培養，在人員選擇的過程中主要考察學生的道德秉性、學習態度和毅力。

（1）先成人后成才。一個人的道德心和公德心決定著這個人是否能為社會作出貢獻，道德缺失的人能力越大則對社會和他人造成的損失和傷害就越大，因此，本著“先成人后成才”的立場，對候選人員首先考察其道德秉性。

（2）態度決定一切。一個人是否能學有所成，重要的是看這個人學習的態度，態度端正、勤勤懇懇的人可以奮發努力、虛心接受別人的指導和批評，并逐漸朝成功邁進；相反，態度不端的人則很難從別人的指導中受益，難以培養成才。故此，對候選人員要考察其刻苦學習的態度。

（3）將勤補拙。有了成人的基礎和學習的態度之后，只要能堅持刻苦努力、勤奮學習，即便智商不高，也能水滴石穿、成人成才。所以，在對候選人員進行考察時要關注其學習的毅力。

3.3 培養模式構建

為保證創客實驗室在培人員的數量，每學期進行一次招新工作，由實驗室成員推薦或學生自行申請，實驗室進行篩選面試，對通過人員進行試培考核，觀察其是否適合進入該個性化培養模式。該模式包括學習基本的禮儀規范、完成項目任務、按時出勤等方面的考核。

導師與通過考核正式進入創客實驗室的學生逐個進行詳談，了解其興趣、特長、未來的職業生涯規劃等，并為其分派學長，由學長帶其入門，之后，便正式進入項目開展階段。

在項目開展過程中，導師負責提需求并分派到各個學生團隊，學生團隊則按軟件工程過程開展項目的各個階段，包括從需求獲取、需求分析、可行性分析一直到編碼和測試。期間，每周要進行進度匯報、知識分享等工作，在工作過程中大家共同討論、共同提升，導師要依據豐富的企業產品經驗、學術研究背景對學生工作過程中的不當之處進行指導，以便學生不斷進步，具體包括演講禮儀、表達用語、交流溝通的方式方法、設計的合理性、技術可行性等，進而指明需要閱讀和參考的書籍、搜索關鍵詞等，而學生則根據建議盡快查漏補缺。此過程伴隨著學生的能力提升而不斷循環迭代，直至完成培養計劃。

4 培養成果

4.1 就業選擇面拓寬

學生進入創客實驗室后，需要根據自己的興趣、特長、性格以及職業生涯規劃選擇一個項目，并圍繞該項目開展工作和不斷迭代成果。

在選擇項目的過程中，導師先根據當前的熱門方向和未來的發展前景劃定幾個領域，然后與學生逐個深入交流討論確定項目，表1為2016—2017年實驗室劃定的領域以及學生所選的項目。

表1 2016—2017年度實驗室的領域和項目

在項目的實施過程中，所有同學共同參與例會和知識分享，每位同學都有一個主打項目，同時還了解其他項目的技術。除此之外，每個項目的實施均從零開始，因而每位同學都會同時涉及軟件和硬件，也會涉及從應用層、中間層到操作系統層的所有知識和工作。所以，學生畢業后可以從事硬件或軟件的各個層面的工作，擴大了擇業面，避免了同質化競爭。2016年度完成該模式培養的學生進入企業之后經歷了Android應用開發、IOS應用開發、Web應用開發、中間件開發等，雖然在培養過程中沒有直接做過這些類別的項目，但所需的知識和能力均能得到培養，因此，他們在工作中均能出色地完成任務。

4.2 知識體系完整化

學生在大一進入該培養模式，在導師的幫助下進行幾年的訓練，配合各個學期的課程內容進行項目迭代，能夠在完成培養時建立好完整的知識體系，包括公共基礎理論、專業理論、專業實踐相關的方方面面，而且對知識的理解也比別人更為深入。學生在選定好項目后，可以對其進行需求分析和工作拆分，將不同的模塊分在不同的學期來完成，在不同的年級進行不同深度的迭代，并最終完成一個可商用的項目。

以一款游戲為例，學生學習公共的數理知識時期，主要完成部分特效的設計與開發，例如：粒子特效、運動力學效果、聲音效果、二維三維轉換（包括透視轉換）等，將對應地使用到物理、高等數學、線性代數等課程的知識，形成邊學邊用、理論與實踐互相促進的效果。

當學生進入專業課程學習時期，將完成開發過程。例如，學生在學習編程語言階段可以完成游戲的程序編寫，在學習數據結構階段可以完成游戲內部數據的結構設計和編程，在學習計算機組成與體系結構階段可以搭載Kinect等設備完成外部數據的采集與接入，在學習數字圖像處理階段可以完成自然人機交互的實現。

當學生進入高年級開始學習更深入的開發和管理課程時，將完成整個項目的迭代和完善工作。例如，在學習軟件工程階段需要迭代進行游戲的需求分析、設計等過程并形成工程化文檔，在學習測試課程階段需要完成游戲測試方案設計及完成測試。進而，當學生到達實訓或畢業設計階段時，可以回顧全局，完善和進一步迭代，重新梳理知識體系并進一步提升對知識的理解，完成一個可商用的項目。表2為培養過程中知識體系將容納的課程和內容。

表2 知識體系涉及的內容

完成培養計劃的學生，在專業知識上具有寬泛的面和深入的點，在視野上具有從程序員、設計師、架構師到項目經理的各個層面看待問題的能力，在團隊合作和溝通交流方面也具有一定的道德修養、禮儀、口語表達能力、心理學支撐及準確高效溝通的能力，因此入企業后能很快適應崗位并作出貢獻。

4.3 企業認可度更高

用人單位在招聘時，除了看重曾經的項目經歷、知識體系之外，還看重學生的綜合實踐素質。創客實驗室中模擬真實的企業運作，將所選定的項目和知識體系合理結合并在實踐過程中不斷迭代、循環促進，最終將知識體系在實踐中轉化為能力體系，同時完成的項目用于參加學科競賽和創業，以體現項目成果的價值。該模式從2016年開始實踐，至2017年5月已實施一年多，表3為參與該模式的學生數量，表4為2016—2017年（截至5月）學生的成果及參與學科競賽的獲獎情況，表5為2016年度完成培養的學生進入工作崗位一年內的職位發展狀況。從學生在企業的發展狀況來看，該模式下培養出來的學生充分得到了用人單位的認可，在收入方面也較同屆學生高出了很多。

表3 參與該模式的學生數量

表4 2016—2017年學生成果及獲獎情況

表5 2016年度完成培養學生在工作崗位上的發展經歷

5 結 語

在計算機人才需求量和計算機專業學生數量激增的背景下，同時也在高等教育改革浪潮的推動之下，計算機本科培養中實踐教學階段的同質化問題越來越凸顯出來，這不僅會影響到畢業生未來的職業生涯發展，也會影響企業對學校人才培養的認可度，尤其會讓企業覺得畢業生和培訓班學生沒有明顯差別。創客人才培養模式下的計算機實踐教學為學生提供了個性化的人才培養方案，具有以下優點：

（1）結合行業發展熱點，為不同的學生選擇不同的實踐項目，減少了畢業生的同質化競爭，而且能為用人單位提供當前急需的熱門方向開發人員。

（2）在導師的整體把控和指導之下，學生4年所學的所有數理課程、專業理論課程、專業實踐課程均能融會貫通，構建起一個完整的知識體系。

（3）利用創客實驗室環境和模式，模擬真實的企業運作，全面提升了學生的綜合素質，在技術能力方面，除了編碼之外，還提升了學生的設計能力、架構能力、項目管理能力、進度管理能力等；在技術之外，還提升了學生的復雜工程問題能力，包括團隊協作能力、口語表達能力、客戶需求對接和分析能力、團隊管理能力等，因而畢業生進入工作崗位后能如魚得水、獨當一面，受到企業的青睞。

該培養模式可以為其他高校提供一個個性化人才培養的借鑒，但在執行過程中也存在一些限制有待進一步探索，主要包括：①需要配套的場所和相應的硬件資源支撐，這限制了進入該模式培養的學生的數量；②需要學術能力強、企業經歷豐富的雙師導師指導，這也增加了學校人才引進的難度，而師資的匱乏又進一步限制了該模式的大面積推廣。

[1]何麗, 華斌, 劉軍. 計算機應用創新型人才培養的實踐教學改革研究[J]. 計算機教育, 2014(2): 5-9.

[2]周欣欣, 徐純森, 郭樹強, 等. 立足高級應用型人才培養的計算機專業創客教育模式創建[J]. 無線互聯科技, 2017(4): 76-77.