民族地區高校計算機類學生創新能力培養途徑的實踐

葛麗娜 王哲 張桂芬

[摘 要] 高校計算機類創新型人才培養是時代所需。分析當前民族地區高校人才創新能力培養存在的關鍵問題，探索民族高校計算機類學生創新能力的培養途徑，從課堂教學方法入手，以學生為中心，以項目為驅動，基于OBE理念，對教學質量持續改進;通過建立創新平臺和創建學科競賽實驗班，采用導師制，培養創新人才，并通過引導學生參創參研，提升學生的創新應用能力。實踐證明，學生的創新能力得到提升，在學科競賽、畢業升學等方面成效明顯。

[關鍵詞] 創新能力;以學生為中心;項目驅動;以賽促教

[基金項目] 2020年度廣西壯族自治區高等教育本科教學改革項目“基于工程教育專業認證的計算機類創新型人才培養體系研究與實踐”（2020JGB164）;2021年度廣西民族大學課程思政建設研究項目“單片機原理課程思政教學探索”（302130736）;2021年度廣西民族大學課程思政示范課程項目“計算機操作系統”（30213080727）

[作者簡介] 葛麗娜（1969—），女（毛南族），廣西環江人，工學博士，廣西民族大學人工智能學院教授，碩士生導師，主要從事計算機科學研究;王 哲（1991—），男，河南南陽人，博士，廣西民族大學人工智能學院副教授，碩士生導師，主要從事計算機網絡研究;張桂芬（1974—），女，廣西凌云人，碩士，廣西民族大學人工智能學院副教授，碩士生導師，主要從事計算機教育研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）22-0181-04 [收稿日期] 2021-10-23

在2014年9月的夏季達沃斯論壇上，李克強總理在公開場合發出“大眾創業、萬眾創新”的號召，使創新創業成為我國當今這個時代的最強音;習近平總書記同時提出：“科技是國家強盛之基，創新是民族進步之魂……我國要在科技創新方面走在世界前列，必須在創新實踐中發現人才、在創新活動中培育人才、在創新事業中凝聚人才，必須大力培養造就規模宏大、結構合理、素質優良的創新型科技人才。”因此，民族高校作為為民族地區培養專業人才的主戰場，研究如何提升民族地區人才的創新能力是民族高校的本職所在，大學生創新思維的塑造和創新能力的提升成為本科教育的重要任務。

創新發展是中華民族復興的核心途徑，創新能力是中華文明長盛不衰的恒久支撐。早在20世紀初，熊彼特提出創新理論，又歷經數十年的完善和提升形成了獨特的創新理論體系。該體系指出了創新的本質所在，即創新就是建立一種全新的生產函數，也就是說把一種以前從來沒有過的，關于生產要素和生產條件的“新組合”引入生產體系。與此同時，熊彼特指出西方資本主義國家經濟和社會發展高度依賴創新，創新是資本主義國家的重要出路。由此可見，創新能力決定一個國家或地區生產力發展的水平和動力，是生產力的核心要素。而高校是我國人才培養的主陣地，廣大高校學生的創新能力對全社會創新能力乃至整個國家核心競爭力都有著重要影響。發達地區在創新人才培養已然先行，在創新人才培養體系[1]、校企合作[2，3]、新工科建設[4]、現代產業學院建設[5，6]等進行了探索與實踐。

一、民族高校學生程序設計能力基礎現狀

民族高校新生計算機能力基礎薄弱，通過對本校入學新生進行調查，結果顯示近三分之二的新生對程序設計語言沒有任何了解，基本沒有學生完整地學過一種程序設計語言，90%新生對程序設計競賽沒有了解。目前，民族高校學生的程序設計現狀主要表現如下：（1）民族地區學生計算機知識基礎薄弱，計算機專業課程入門難;（2）學生普遍認為專業課程難學，學生的學習興趣不高，程序設計素質較低;（3）學生動手實踐能力不強;（4）學生缺乏創新能力訓練，創新能力不足;（5）計算機專業人才的產出不適應區域經濟快速發展的需求。

然而，該份調查還顯示近60%的學生大學畢業后的職業規劃是報考研究生，以期進一步深造，所以這就需要學生在大學四年內培養適應學科發展和社會需要的創新與應用能力。理想與現狀的矛盾，促使高校改革人才培養的模式。

二、創新能力培養途徑

（一）改革課堂教學方法，創建創新課堂

改變傳統教學模式中學生依賴教師、被動接受、死記硬背、機械記憶，以及學生的主觀能動性得不到發揮的陳舊教學方法。進行課堂教學改革，建立討論式、師生互動式的課堂，使學生在課堂上能積極開動腦筋，與同學、老師辯論，運用自己的經驗積極地建構對自己有意義的理解;實現從以教師為主導，向把學習者視為學習活動的主體轉變;把課堂還給學生，把學習主動權交給學生，實現教師角色的換位。使學習者在學會計算機技能的過程中培養自學能力，掌握思考方法，發展智力，鍛煉獨立解決問題的能力，強調學生的參與性與自主性。通過“金課”、課程思政、教學模式改革示范課的建設，切實把課堂抓出成效。

（二）建設實踐創新平臺，組建學科競賽創新實驗班

2018年，我校與企業聯合共建了創客空間和計算機競賽創新實驗班。以學科競賽驅動教學，形成“比、學、趕、超”的學習氛圍，與全國高校學生同場競技，實現以大賽促教學、大賽促創新。實驗班建立以下管理制度：根據“自愿報名、擇優錄取”的原則，從學生中遴選具有學術研究潛質和興趣的學生組班;實行導師制;開展競賽能力培養訓練;開展學術研究能力培養訓練，不定期舉辦學術講座、沙龍等。

（三）創建新工科培養模式與體系

按照OBE理念，以學生為中心，以產出為導向，結合課程、校內、校外評價體系，建立三級反饋閉環持續改進機制。通過對目標達成狀況的評價機制，采取多樣化的信息反饋方式，對教學改革、教學質量、實踐教學等進行有效反饋。圍繞畢業要求達成，對各教學環節提出質量要求，形成質量監控目標。

通過教研活動、檢查考評、總結匯報、課堂延伸等環節措施，使之成為提高教學質量的可靠保證。

（四）拓展創新應用途徑，提升參創參研能力

依托創新課堂、創新實踐和創新體系的建設，提升計算機類學生在程序設計方面的創新能力，為后續綜合能力的培養打下堅實基礎。基于所培養的創新能力，引入導師制、團隊制、項目制等組合制度，將學生的程序設計能力和創新能力的培養成果轉化為對大學生創新創業與研究開發等環節的有力支撐，引導學生依據個人學習興趣和職業規劃，進入不同的導師與學生團隊中，參與項目研究與技術研發工作，形成對于專業領域和特定行業的正確認知，把握產業發展實際需求，形成具有事實依據的創新創業思維，并將參研的經驗轉化為有效的創新創業計劃，實現在大學生創新創業賽事中的有效成果，并在反復的創新創業交流和磨礪中，積累專業研究開發經驗，提升程序設計和創新實踐能力。

三、實踐與成效

通過研究和實踐大學生創新能力培養途徑，現取得成效如下：（1）以培養創新能力為目的的課程教學方法改革，從以教為中心轉化為以學為中心，培養了學生的學習能力、應用能力與創新能力;（2）增強了學生的綜合應用能力與創新創業能力，使高校的人才培養與社會的需求接軌，滿足社會實際需求，特別是滿足當前“大眾創業、萬眾創新”的新形勢;（3）提高了學生的項目研發能力與團隊協作能力。通過這些創新能力培養的途徑，我校在學科競賽實驗建設及創新競賽團隊組建方面成果突出，為學生畢業就業、考研升學與出國留學奠定了牢固的基礎。

（一）創建以學生為中心的教學課堂

課堂教學以學生能力培養為核心，教師在課堂中起到主導作用，引導學生自主學習、思考、創新和創造。在課堂教學中引入基于建構主義學習理論的“拋錨式”教學模式[7]。在教師方面，首先構建與學生課堂所學知識相關的問題，以問題驅動學生進入知識情境，塑造本次課堂的基礎環境，以便進行后續的引導;此后圍繞核心問題逐步建立過程呈現，以學習目標引導學生主動觸及并進入下一步的探究與討論;最終以學習目標為“錨”，在學生即將能夠探清途徑后及時“拋錨”定題。在學生方面，依據教師給出的具體問題，基于自主或協作等過程進行溝通和討論，并在教師的引導下發表、評價、補充或完善彼此的內容，并基于教師的歸納總結實現問題分析和問題解決能力的提升。上述過程中，通常將教師構建并塑造給學生的問題情境和知識氛圍比喻為“錨”，將“錨”鎖定于即將學習的知識，并構建指向該知識的問題，即為“拋錨”。由此可見，在專業課程教學中，“拋錨式”教學模式的應用有利于學生對問題進行探究、分析、交流、歸納和解決，逐步塑造完整的計算思維邏輯，實現思維能力的提升。

“拋錨式”教學的實施環節：（1）創設情境;（2）“拋錨”鎖定問題，教師可以適當地提示解決問題的相關線索，激發學生解決問題的欲望;（3）自主探索，鼓勵學生以問題（“錨”）為中心，自覺自主地探索和發現問題的解決方法;（4）協作學習，通過溝通、交流、辯論，使學生對問題的理解更加深刻;（5）效果評價，學生在講臺上展示成果，并對其他小組的作品進行打分、評判，最后，教師進行歸納總結，提高學生分析問題和解決問題的能力。

（二）導師制與項目驅動協同的培養模式研究

開展導師制與項目驅動協同的培養模式。該模式的實施通常包含兩個過程：第一個過程主要進行基礎理論知識的講授，依托課堂教學完成經典理論知識的傳授，使學生具備完整的理論知識基礎，為后續的專業實踐打造堅實的理論依據;第二個過程主要進行專業知識的培訓，包含上機實驗、實踐教學、實訓鍛煉等培訓過程，以此促進學生實現理論知識的轉化，形成實踐經驗，進而反饋實現理論更新。前一過程通常設置在大學第1～2學年中，后一過程則涵蓋在第3～4學年中，兩個階段的學分配置為1∶1。此外，導師制的實施定位在第二過程中，由導師帶領小班培訓，以解決實際項目中的復雜工程問題為牽引，以解決過程中的專業知識為主線，通過項目開發、管理、運維等，實現導師的指導意義和學生綜合能力的提升。

（三）創建學科競賽創新實驗班，實現學科競賽與教學相長問題

結合創新教育實際情況，以創建程序設計競賽創新實驗班為切口，踐行了一套行之有效的競賽選拔、培訓和管理模式，提高學生創新與市場競爭力。

創建實驗班以學科競賽驅動教學，形成“比、學、趕、超”的學習氛圍，與全國高校學生同場競技，實現以大賽促教學、大賽促創新。實驗班以“自愿報名、擇優錄取”為原則，遴選具有潛質和興趣的學生組班，采用動態遴選制度和傳幫帶的人才滾動培養方式，積極發揮學生自身的幫扶帶動作用，通過經驗交流、知識分享、精神鼓勵等多種形式，凝集班級力量，共同推動人才滾動良性循環培養機制。

合理規劃學年賽事，從校賽、省賽到國賽，由易到難，逐級提高學生競賽能力。與之相應開展的競賽培訓活動包括：寒、暑期的全封閉競賽培訓、賽前課外培訓、每周學員刷題量統計打榜、省級聯訓周賽、定期學術講座、沙龍等。

由此解決的教學問題有：（1）解決了學生對工學理論如何應用于實踐的途徑問題，能夠提高學生的創新思維，使學生擁有“一個小思路，創造大價值”的理想與抱負;（2）解決了學生以往在創新能力學科競賽中獲獎面比較窄、等級比較低的問題，使學生的核心競爭力增強。

（四）引導學生參創參研，提升創新應用能力

依據前期學生培養形成的程序設計能力和創新能力，豐富學生創新創業與科研開發場景，引導學生進入各類創新創業、學術研究、項目研發等團隊，針對具體問題實現自身程序設計能力和創新能力的應用轉化，構建對于職業規劃和產業發展的認知，最終回饋驅動自身在程序設計能力和創新能力方面的二次提升，實現人才培養體系的良性循環。

通過引導學生參創參研，針對性地解決了以下問題：（1）在基礎階段培養形成的程序設計能力和創新能力因后期缺乏實踐而無法持續提升;（2）學生對于未來職業規劃和行業認知不清晰導致學習過程缺乏動力，不明確程序設計與創新能力提升的潛在價值;（3）由教學場景的單一導致學生興趣匱乏，缺少新環境引導，難以構建自主學習的內生動力。

（五）組建有創新意識與能力的教學與教練團隊

組建課程教學團隊，以創新實驗班為核心建立包含教授、副教授和講師等6名教師在內的程序學科競賽教練團隊。各種團隊在年齡結構上，充分發揮經驗豐富教師對青年教師的傳幫帶作用;在專業課程及競賽中，打造富有凝聚力和戰斗力的隊伍。由此解決的教學問題有：（1）教學團隊實現了資源最優配置，培養了“雙師型”教師，解決了地方高校專業教師業務素質偏弱的問題;（2）教學團隊梯隊建設，促進了年輕教師的成長，解決了師資隊伍可持續發展的問題。

（六）創建新工科培養模式與體系

為了應對當今時代新科技革命和產業變革所帶來的機遇和挑戰，教育部通過“復旦共識”“天大行動”“北京指南”等一系列研究成果，提出新工科理念，并在全國高校推進新工科建設。

培養信息類創新創業人才需要從本科教育抓起，將產學研各自的效能深入融合，創造性地應用到本科生人才培養機制的構建。為此，項目組提出四個對策：（1）在頂層設計中構建人才培養機制，保障本科教學進行產學研的高度融合;（2）在辯證觀引導下制訂計算機本科階段人才培養方案;（3）為計算機專業本科生提供多方共建的產學研實踐平臺;（4）全面跟蹤產業變革趨勢，增強人才培養機制的調試。

結語

通過以培養創新能力為目的的課程教學方法改革，從以教為中心轉化為以學為中心，真正培養學生的學習能力、應用能力與創新能力;增強學生的綜合應用能力、創新創業能力，使高校的人才培養與社會產業和行業的發展需求接軌，滿足社會實際需求，特別是滿足當前“大眾創業、萬眾創新”新形勢，服務民族地區經濟建設。

由于課程的信息化程度還不足，下一步將在以學生為中心的教學模式中，進一步深化改革教學方法，加強和優化線上線下混合課堂的設計，以更好地調動學生自主學習的積極性。新工科培養模式還處于初始建設階段，成果還未顯現，下一步仍需加大力度開展新工科人才培養模式的探索與實踐。

參考文獻

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[7]李永勝，葛麗娜，賀忠華.拋錨式教學模式在計算機基礎教學中的應用[J].教育教學論壇，2019（25）：198-199.

On the Practice of Cultivating Innovative Ability of Computer Students in Colleges and Universities in Ethnic Areas

GE Li-na， WANG Zhe， ZHANG Gui-fen

（School of Artificial Intelligence， Guangxi University for Nationalities， Nanning，

Guangxi 530006， China）

Abstract： The cultivation of computer innovative talents in colleges and universities is required by times and education reform. This paper analyzes the key problems existing in the cultivation of talents’ innovative ability in colleges and universities. It also probes into the cultivation of computer students’ innovative ability in ethnic areas. We start with classroom teaching methods， take students as the center， take projects as the drive， and continuously improve the teaching quality based on OBE concept. Through the establishment of innovation platform and the establishment of subject competition experimental class， the tutorial system is adopted to cultivate innovative talents， and the innovative application ability of students is improved by guiding students to participate in innovation and research. It has been proved that the students’ ability of graduation and further study has been significantly improved in practice.

Key words： innovative ability; student-centered; project-driven; teaching through competition