新時期教育理念下計算機專業(yè)實踐教學(xué)體系構(gòu)建與實施

繆賢浩,羅世奇,劉志遠,紀 鵬

（湖北理工學(xué)院計算機學(xué)院，湖北 黃石 435003）

計算機專業(yè)實踐性很強，在過去應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型過程中，各本科院校都特別注重學(xué)生動手能力的提高，通過加大實踐教學(xué)比重逐步向?qū)嵺`教學(xué)環(huán)節(jié)傾斜，并且在轉(zhuǎn)型的過程中都取得了一定成績。隨著“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”政策推出，現(xiàn)代社會對學(xué)生專業(yè)領(lǐng)域的綜合素質(zhì)要求也進一步提高。隨著“專業(yè)認證”工作在全國范圍內(nèi)的推廣，各高校對現(xiàn)有教學(xué)模式改革進行了新一輪的探索。湖北理工學(xué)院計算機學(xué)院在過去的十年間，積極推進應(yīng)用型本科教學(xué)，不斷探索，逐步形成“理論課－基于校企合作的項目實訓(xùn)－IT企業(yè)頂崗實習+就業(yè)”的“三元互動，協(xié)同創(chuàng)新”的教學(xué)模式，取得的一些成績，但隨著全國專業(yè)認證工作的推進，出現(xiàn)了一些新問題：

第一，基礎(chǔ)、實訓(xùn)教師之間授課缺乏溝通。基礎(chǔ)課實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)缺乏實際應(yīng)用領(lǐng)域的范例，實驗教學(xué)組織驗證實驗多，實驗中模擬的問題與其他課程關(guān)聯(lián)較少，缺乏實際意義。實訓(xùn)課的實踐缺乏外延，很難融入專業(yè)基礎(chǔ)知識。基礎(chǔ)實驗課與專業(yè)課之間各自為陣，很難有機聯(lián)系在一起。

第二，學(xué)生動手意識薄弱，獨立思考能力不強。作為地方本科院校，學(xué)生在學(xué)習過程中主動學(xué)習能力不足，動手意識薄弱，教師在教學(xué)過程中需要花費大量的精力對課堂的學(xué)習情況進行把控，難以達到預(yù)期的學(xué)習效果。學(xué)生在基礎(chǔ)課學(xué)習上不善于思考課程間的相互聯(lián)系，導(dǎo)致對整個專業(yè)認識不夠深入，不利于未來的自我提升。這也從某種程度上影響了研究生升學(xué)率。

為此學(xué)院結(jié)合專業(yè)認證的要求提出了 “三三”教育理念。第一，確定“學(xué)以致用，招之能用，創(chuàng)新耐用”人才（“三用”人才）培養(yǎng)目標；第二，進一步實踐“三元互動、協(xié)同創(chuàng)新”的做法機制；第三，結(jié)合專業(yè)認證，融合“知識、能力、素質(zhì)”，逐步構(gòu)建三位一體的實踐教學(xué)體系。

1.“三三”教育理念

1.1 確定以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，以實踐教學(xué)為中心的教學(xué)理念，培養(yǎng)“學(xué)以致用”人才

首先，確定實踐教學(xué)為中心的教學(xué)理念。人才教育定位工程人才培養(yǎng)，學(xué)院一方面確保實驗課以及課程設(shè)計等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主導(dǎo)地位，讓學(xué)生熟練掌握理論知識在工程領(lǐng)域里的應(yīng)用，另一方面，為了培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力，在第五第六學(xué)期按照不同專業(yè)領(lǐng)域的項目工程流程開設(shè)了為期一年的實訓(xùn)實踐課，提高學(xué)生該工程領(lǐng)域的動手能力。

其次，加大基礎(chǔ)課程的實踐環(huán)節(jié)，通過綜合課程設(shè)計加深對專業(yè)基礎(chǔ)課程的理解，讓學(xué)生不再認為基礎(chǔ)課無用，而是認識到基礎(chǔ)課應(yīng)做到“學(xué)以致用”。分別在大一大二的暑假前開設(shè)為期一個月的小學(xué)期實踐課程，對一年來學(xué)習的專業(yè)基礎(chǔ)課程進行回顧，總結(jié)，完成一項綜合課程設(shè)計。

1.2 落實學(xué)生導(dǎo)師制，深化學(xué)科競賽、專業(yè)技能證書“考證”指導(dǎo)工作等第二課堂環(huán)節(jié)，培養(yǎng)“招之能用”人才

首先，由于計算機行業(yè)發(fā)展地域差異等原因，地方高校在計算機工程領(lǐng)域獲得先進知識時效性先天不足，學(xué)生獲得新知識一個最快捷的途徑便是學(xué)科競賽。通過競賽獲獎這一形象化的知識獲得模式刺激學(xué)生學(xué)習主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)個人專業(yè)興趣自我學(xué)習，學(xué)生在競賽做項目的過程中主動應(yīng)用基礎(chǔ)知識、學(xué)習新知識新技能。另外，教師也通過競賽開闊了眼界，在指導(dǎo)過程中進一步熟悉專業(yè)知識技能，提高自身的業(yè)務(wù)能力。學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)工程方向教師常年扎根于“藍橋杯”、“TI杯”等省級國家級比賽，將比賽成果應(yīng)用于教學(xué)，教賽相長，比賽成績、教學(xué)水平逐年提升。

其次，計算機行業(yè)中數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)方面的證書以及傳統(tǒng)軟件工程師方面的證書含金量較高。計算機行業(yè)權(quán)威證書也是學(xué)院師生技能提升的一個方式。近5年學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程方向教師指導(dǎo)多名學(xué)生獲得華為公司網(wǎng)絡(luò)工程師中級、高級的證書，師生的專業(yè)水平共同提高。

再者，落實學(xué)生導(dǎo)師制。學(xué)生入校對計算機行業(yè)普遍不夠了解，很多學(xué)生依然對計算機專業(yè)抱有錯誤的認識。通過導(dǎo)師對學(xué)生在入學(xué)階段的指導(dǎo)，可以有效地引導(dǎo)學(xué)生提前進行大學(xué)規(guī)劃，讓學(xué)生更好地適應(yīng)大學(xué)生活，加快對計算機專業(yè)的認識。由于大三要進行工程專項性學(xué)習，學(xué)生在頭四學(xué)期需完成除了公共課外所有專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習，學(xué)習任務(wù)重。學(xué)生導(dǎo)師制一方面可以讓老師更好地指導(dǎo)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，更重要的是把控學(xué)生在校的學(xué)習狀態(tài)，為養(yǎng)成良好學(xué)習習慣打基礎(chǔ)。

1.3 深化 “三元互動，協(xié)同創(chuàng)新”，培養(yǎng)“創(chuàng)新耐用”人才

“創(chuàng)新耐用”人才即學(xué)生在工作以后能靈活運用所學(xué)的知識學(xué)習新知識并解決工程上的實際問題，是學(xué)生綜合素質(zhì)的體現(xiàn)，專業(yè)基礎(chǔ)課為學(xué)生后續(xù)學(xué)習的基石。計算機專業(yè)基礎(chǔ)課實踐主要是C語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計算機組成原理、計算機網(wǎng)絡(luò)等課程的課內(nèi)實驗以及對應(yīng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生運用計算思維理解計算機專業(yè)基礎(chǔ)知識的能力；工程項目實訓(xùn)主要通過計算機軟硬件應(yīng)用系統(tǒng)項目開發(fā)培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決系統(tǒng)工程問題的能力，讓學(xué)生在校內(nèi)接觸實際工程項目開發(fā)，提高動手能力。在學(xué)生進入高年級，通過校企合作，將企業(yè)里最新的項目引入教學(xué)，學(xué)生在具備基本的算法思維以及工程應(yīng)用能力的基礎(chǔ)上，借助學(xué)校的創(chuàng)新實踐平臺激發(fā)學(xué)生不斷思考，培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新意識的“耐用”人才。

2.基于“課賽證業(yè)”實踐教學(xué)體系的構(gòu)建

計算機學(xué)院下實踐教學(xué)體系涵蓋計算機科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、軟件工程四個專業(yè)，按照實驗難度分為認知、驗證、綜合及設(shè)計類、項目類、比賽類、畢業(yè)設(shè)計類實驗六個級別，按照作用分為基礎(chǔ)類、工程類、比賽證書、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)四大類。學(xué)生入學(xué)從認知、驗證類實驗開始學(xué)起，每到一學(xué)年暑期通過綜合設(shè)計類大型實踐環(huán)節(jié)總結(jié)一年所學(xué)為下一學(xué)年的教學(xué)以及競賽打基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)完三個學(xué)期以后按照自己學(xué)習興趣分方向，在第五學(xué)期按照興趣方向進行工程類專項學(xué)習，完成一學(xué)年的綜合設(shè)計類項目，在第四學(xué)年進行并完成工程創(chuàng)新與實踐、畢業(yè)實習及畢業(yè)設(shè)計并最終就業(yè)。

表1 典型的實驗課程分類情況

以上課程以及實驗項目的設(shè)置堅持以“學(xué)科競賽、職業(yè)認證”為目標，“以賽（證）導(dǎo)學(xué)、以賽（證）導(dǎo)教，以教促賽（證），課賽（證）共生”。

“算法認知與實踐”主要面向CCF-CSP認證，學(xué)生在學(xué)習基本語言以后參加考試，著重提高學(xué)生的基本算法認知能力，為“藍橋杯”輸送比賽人才；“單片機原理及接口技術(shù)”面向硬件方向的“藍橋杯”比賽，著力培養(yǎng)學(xué)生基于接口的硬件程序設(shè)計能力，為后續(xù)的比賽做準備；學(xué)生參加了硬件方向藍橋杯后在第三學(xué)年學(xué)習“物聯(lián)網(wǎng)綜合設(shè)計”等課程可以參加全國物聯(lián)網(wǎng)大賽；對網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建感興趣的同學(xué)可以參加華為認證；對數(shù)據(jù)庫感興趣的同學(xué)可以參加數(shù)據(jù)庫類認證。比賽、證書類實踐環(huán)節(jié)采取分級指導(dǎo)管理，三年不斷線，用學(xué)科競賽鼓勵學(xué)生自主學(xué)習，提前學(xué)習，培養(yǎng)學(xué)生“創(chuàng)新意識”，提高學(xué)生的“創(chuàng)業(yè)能力”。第四學(xué)年為通過工程創(chuàng)新與實踐的學(xué)習將之前的競賽學(xué)習成果總結(jié)融合，在畢業(yè)設(shè)計階段形成一個好的作品，達到“三用”人才的要求，為后續(xù)的就業(yè)或創(chuàng)業(yè)提供良好的機遇，提高自身競爭力。通過上述形式，以競賽、認證為指導(dǎo)，逐步優(yōu)化基礎(chǔ)類課程。同時，在教學(xué)過程中，教師也不斷開闊眼界，提高個人業(yè)務(wù)能力，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，再次促進教學(xué)各方面進步。

3.“課賽證業(yè)”實踐教學(xué)體系的實施，促使實踐環(huán)境持續(xù)改進

教師通過比賽、校企深度合作，教學(xué)水平逐步提高，學(xué)院的實踐教學(xué)環(huán)境也逐步改進，具體體現(xiàn)如下：

3.1 硬件環(huán)境逐步集成化，虛擬化

通過比賽、校企以及兄弟院校間的相互交流，總結(jié)經(jīng)驗學(xué)院組成原理實驗、單片機類課程實驗逐步虛擬化，過去的實驗箱更多用來實驗入門以及硬件體驗。部分網(wǎng)絡(luò)原理課程的實驗逐步走向虛擬化。

3.2 基礎(chǔ)實驗逐步復(fù)雜化

虛擬化讓更多的實驗通過軟件模擬進行，這樣加大了實驗的機動性，教師可以設(shè)計更多個性化的實驗，學(xué)生由于軟件的引入學(xué)到了更多以前學(xué)不到的知識。在網(wǎng)絡(luò)實驗中，學(xué)生可以進行協(xié)議的分析，在硬件組成原理的實驗中，由于軟件的引入，學(xué)生可根據(jù)個人興趣學(xué)到EDA方面的基本知識。

3.3 形成師生共創(chuàng)的實驗室建設(shè)氛圍

通過比賽、認證，參與的教師可以將其中的具體項目分割出來，引入新實驗或者改進舊實驗，通過與舊實驗的對比理解行業(yè)發(fā)展的趨勢，科學(xué)地更新實驗項目。

參加比賽的學(xué)生，也可以結(jié)合自己比賽經(jīng)驗幫助老師改進實踐內(nèi)容，這樣鼓勵學(xué)生參與到實驗項目設(shè)計中，提高了學(xué)生主人翁意識，可以扭轉(zhuǎn)學(xué)生“被動學(xué)習”現(xiàn)狀，提高學(xué)生創(chuàng)新意識。

表2 實踐環(huán)境持續(xù)改進成果

4.“課賽證業(yè)”實踐教學(xué)體系的實施成果

計算機學(xué)院自2014年起，逐步加大實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革，借“全民創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新”以及“專業(yè)認證”的東風，教學(xué)質(zhì)量逐年提高，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

4.1 學(xué)生滿意度逐年提高

“三元互動”教學(xué)模式引入，第一次將企業(yè)先進的技術(shù)引入到學(xué)校，計算機各專業(yè)學(xué)生就業(yè)薪酬高居榜首，平均薪酬高學(xué)校第二名專業(yè)近兩倍，近幾年學(xué)院學(xué)生的平均薪酬仍然高居首位。根據(jù)第三方麥可思公司數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2017屆畢業(yè)生對學(xué)院教學(xué)滿意度達到95%以上。

4.2 學(xué)生實踐成效

該實踐教學(xué)體系實施以來，近三年學(xué)生參加競賽成效顯著。學(xué)院參加“藍橋杯”比賽成績突出，嵌入式、java、C語言團隊多點開花，被授予“優(yōu)秀組織單位”的稱號。在“多媒體”方向的全國程序世界比賽中，學(xué)院獲得了國家一等獎，在最近的全國物聯(lián)網(wǎng)大賽上，學(xué)院學(xué)生也獲得了全國一等獎。

5.結(jié)語

經(jīng)過十余年學(xué)院教師的不懈努力，圍繞以學(xué)科競賽、學(xué)科職業(yè)認證建設(shè)了一支年輕具有活力的實踐教學(xué)隊伍，緊跟行業(yè)人才需求，持續(xù)改進實踐環(huán)節(jié)的各方面，構(gòu)建了基于“課賽證業(yè)”的實踐教學(xué)體系并取得了一定的教學(xué)效果，基本勾勒出以培養(yǎng)“三用”人才為目標，堅持“三元互動、協(xié)同創(chuàng)新”的教學(xué)機制的教育體系輪廓。當前，大學(xué)生學(xué)科競賽以及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的道路還很漫長、艱辛。培養(yǎng)“能用、好用、耐用”人才是一項長期努力奮斗的目標，需要我們抓住行業(yè)的脈搏持續(xù)改進。