計(jì)算機(jī)創(chuàng)新人才培養(yǎng)分析

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1研究背景

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心往往被視為理論教學(xué)的補(bǔ)充，是學(xué)生完成理論驗(yàn)證的環(huán)境或開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的平臺。因此，它往往是扁平化的組織結(jié)構(gòu)：實(shí)驗(yàn)中心包括若干實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)小組，每個小組由一位或多位實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師構(gòu)成，每位實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師分別負(fù)責(zé)一門或多門實(shí)驗(yàn)課程[1]。在這種扁平化結(jié)構(gòu)之下，實(shí)驗(yàn)中心的任務(wù)當(dāng)然主要是滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。但是，隨著社會對計(jì)算機(jī)專業(yè)人才需求的變化，實(shí)驗(yàn)中心在培養(yǎng)工程創(chuàng)新人才方面的作用愈加明顯。國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)目標(biāo)，是以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)為基礎(chǔ)，以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心，依托教學(xué)和科研的人才資源優(yōu)勢，全面提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，使中心成為設(shè)備先進(jìn)、資源共享、開放管理，滿足本科、研究生、專業(yè)和非專業(yè)不同對象、層次實(shí)驗(yàn)需求的大型實(shí)踐教學(xué)基地和工程創(chuàng)新人才的培養(yǎng)基地[2]。因此，作為國家級的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，除了完成基本的計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)之外，也承擔(dān)著培養(yǎng)計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新人才的任務(wù)。探索國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的新型組織架構(gòu)，對于發(fā)揮示范中心在計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新人才方面的作用極為重要[3]。

2國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心平臺構(gòu)成

從國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的基本任務(wù)來看，主要包括兩個部分：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)及學(xué)生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)[4]。因此，從組織結(jié)構(gòu)來看，國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心應(yīng)該包括計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心和具有工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)功能的工程實(shí)踐平臺。

1)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心除完成基本的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)之外，也必須注重學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，實(shí)驗(yàn)中心不能簡單地按照“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師—實(shí)驗(yàn)課程”的模式來建設(shè)，而應(yīng)該以專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的方式來管理。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室可以按照課程或課程群來組建，基本任務(wù)是以教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，完成多層次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)任務(wù)，如基本型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)。以電子科技大學(xué)國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為例，其下設(shè)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心主要由下屬的13個專業(yè)實(shí)驗(yàn)室(嵌入式系統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、軟件工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字媒體專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、信息及網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、微機(jī)原理與接口及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室、語言與算法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、編譯與形式語言實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室等)組成。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室涉及的實(shí)驗(yàn)課程包含程序設(shè)計(jì)語言、離散數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、匯編語言、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)字邏輯、編譯技術(shù)、微機(jī)原理與接口、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘等幾十門計(jì)算機(jī)學(xué)科的主要專業(yè)知識課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)以及相應(yīng)的綜合課程設(shè)計(jì)(獨(dú)立設(shè)課)。各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)基礎(chǔ)型、綜合型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的建設(shè)、開發(fā)和指導(dǎo)工作。

(1)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。指應(yīng)知應(yīng)會等原理性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對原理、算法的理解和設(shè)計(jì)能力。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的目的是加強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解，多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。

(2)綜合型實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生結(jié)合一門課程的多個知識點(diǎn)，甚至綜合多門相關(guān)課程，完成一個較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，難度較大。在這種實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生要具有多方面的知識，即鞏固前面實(shí)驗(yàn)階段的學(xué)習(xí)成果，能夠融合實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法及相關(guān)的理論知識，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判斷、歸納與分析，能綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識分析問題和解決問題。

(3)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。完全為開放式教學(xué)方式，由學(xué)生獨(dú)立或與指導(dǎo)教師共同擬定設(shè)計(jì)題目和設(shè)計(jì)目標(biāo)，并獨(dú)立完成，難度大，具有探索性、創(chuàng)新性。該類實(shí)驗(yàn)注重科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中感受知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程，享受知識轉(zhuǎn)化為能力的成就感。同時培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐研究的能力，使學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得到全面的鍛煉與提高。通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的方式組織和管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的范圍，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，為培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力提供支持。

2)工程實(shí)踐平臺。工程實(shí)踐平臺以提高本科生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)為目標(biāo)。因此必須建立在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)之上，整合科研重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、科研項(xiàng)目、科研成果等，形成有利于學(xué)生工程能力提高的環(huán)境。一般來說，工程實(shí)踐平臺采用工程實(shí)踐項(xiàng)目方式指導(dǎo)學(xué)生開展課外科技創(chuàng)新活動，利用社會資源，將理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、工程、科研、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新有機(jī)結(jié)合起來。同時，內(nèi)容應(yīng)豐富多彩，為學(xué)生提供豐富的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目菜單，供不同層次、不同愛好的學(xué)生選擇。以下以我校國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的工程實(shí)踐平臺為例，討論建設(shè)工程實(shí)踐平臺的重要性。

(1)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心。學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心是我校國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)全面發(fā)展而設(shè)立的機(jī)構(gòu)。自成立以來，中心受到學(xué)校、學(xué)院的一貫支持和關(guān)注，奉行“理論與實(shí)踐結(jié)合，創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)并重”的理念，以“加強(qiáng)創(chuàng)新能力實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)”為宗旨及目標(biāo)，努力提高每一個成員的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)學(xué)生的務(wù)實(shí)開拓精神和創(chuàng)業(yè)精神，鍛造適應(yīng)未來各種挑戰(zhàn)的應(yīng)變能力。它的組織架構(gòu)如圖2所示。學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心下屬4個企業(yè)技術(shù)俱樂部(微軟技術(shù)俱樂部、IBM技術(shù)俱樂部、騰訊技術(shù)俱樂部、維塔士俱樂部)和12個學(xué)生工作室，先后資助學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目數(shù)百項(xiàng)，已有夢飛無線工作室、象牙塔工作室等多個學(xué)生團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)業(yè)或入駐成都天府軟件園大學(xué)生創(chuàng)業(yè)園區(qū)。

(2)競賽中心。競賽中心的任務(wù)主要包括三個方面：競賽培訓(xùn)、競賽指導(dǎo)、競賽承辦。以我校示范中心為例，其競賽中心的組織架構(gòu)包括競賽中心培訓(xùn)部、競賽中心指導(dǎo)委員會和競賽中心學(xué)生會。競賽中心培訓(xùn)部下設(shè)ACM、信息安全、機(jī)器人、電子設(shè)計(jì)競賽等幾個分支，每個分支有領(lǐng)頭老師帶隊(duì)。培訓(xùn)部有日常開支活動經(jīng)費(fèi)，主要作用是著力加強(qiáng)各競賽方向的重視力度。競賽中心指導(dǎo)委員會設(shè)主席1名，副主席7名，主席由主管副院長兼任，副主席由各系主任兼任。競賽中心指導(dǎo)委員會的作用主要是發(fā)動教師參與競賽指導(dǎo)工作。競賽中心學(xué)生會設(shè)主席1名，副主席若干名，主要作用是兩個，一方面與競賽中心指導(dǎo)委員會的老師進(jìn)行對接，另一方面在平時組織一些活動，培養(yǎng)學(xué)生對競賽的興趣。競賽中心的任務(wù)包括ACM程序設(shè)計(jì)競賽、電子設(shè)計(jì)(嵌入式)競賽、信息安全競賽、機(jī)器人足球競賽4個賽事的競賽組織工作。在學(xué)校及學(xué)院的支持下，示范中心負(fù)責(zé)實(shí)施了全校性質(zhì)的競賽相關(guān)素質(zhì)公選課，將學(xué)生競賽培養(yǎng)納入到本科培養(yǎng)大綱中。由競賽團(tuán)隊(duì)責(zé)任老師擔(dān)任主講教師，以初級、中級和高級3個層次設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)課程內(nèi)容，為學(xué)生參與各類賽事奠定了良好的基礎(chǔ)。近年來，競賽中心負(fù)責(zé)組織了全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽及信息安全和嵌入式專題競賽、全國大學(xué)生信息安全競賽等各類全國性大賽，并獲得佳績。

(3)IBM中心。我校國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心下屬IBM中心的目標(biāo)是培養(yǎng)大型機(jī)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才。IBM主機(jī)系統(tǒng)教育中心成立于2005年5月，順利進(jìn)行了IBMeServerZ900主機(jī)系統(tǒng)環(huán)境建設(shè)和主機(jī)系統(tǒng)安裝調(diào)試，使我校擁有了世界一流的主機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺。該平臺可以提供主機(jī)系統(tǒng)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并可作為高性能計(jì)算、計(jì)算智能、系統(tǒng)性能評價、智能存儲、并行耦合系統(tǒng)等方面的研究實(shí)驗(yàn)平臺。2006年，中心組隊(duì)參加了“IBM大型主機(jī)技術(shù)2006校園應(yīng)用大賽”，藍(lán)色之星隊(duì)一舉奪得該次全國大賽唯一的最高獎項(xiàng)——最佳作品獎，藍(lán)色之星Ⅱ隊(duì)勇奪優(yōu)勝獎！此外，還獲得了最佳指導(dǎo)獎和最佳表現(xiàn)獎，成績名列全國各參賽高校之首。IBM主機(jī)系統(tǒng)教育中心(成都)在各方面取得的成就得到了IBM公司的高度贊賞和獎勵，先后獲得了“IBM主機(jī)大學(xué)合作項(xiàng)目2006年度教書育人獎”和“IBM大學(xué)合作項(xiàng)目2006年度最佳校方支持與合作獎”。

(4)嵌入式工程中心。嵌入式軟件工程中心將所承擔(dān)的國家863、電子發(fā)展基金、發(fā)改委、國防預(yù)研等多項(xiàng)國家級嵌入式軟件項(xiàng)目及成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。針對嵌入式系統(tǒng)硬件多樣性的特點(diǎn)，提供多種不同硬件平臺的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)版本，讓學(xué)生能夠充分領(lǐng)略不同硬件平臺開發(fā)的共性和差異性，加深對理論的理解，更加有針對性地學(xué)習(xí)掌握重難點(diǎn)知識。在此基礎(chǔ)上，衍生出了高級實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：將嵌入式操作系統(tǒng)移植到不同硬件平臺上。另外，嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)涉及從底層硬件、設(shè)備驅(qū)動、操作系統(tǒng)、應(yīng)用組件到最終應(yīng)用的不同層次內(nèi)容，這是與傳統(tǒng)桌面軟件開發(fā)的主要差別所在，因此業(yè)界對嵌入式軟件開發(fā)人才的需求是多層次的，有不同側(cè)重點(diǎn)的。一個優(yōu)秀的嵌入式軟件工程師不僅要掌握編程語言、程序設(shè)計(jì)思想及方法、開發(fā)工具的使用等通用要求，還應(yīng)比桌面軟件開發(fā)工程師具有更扎實(shí)的硬件基礎(chǔ)知識和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識，也間接提高了嵌入式軟件開發(fā)的門檻?；谶@樣的考慮，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了嵌入式微處理器編程、設(shè)備驅(qū)動開發(fā)、嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)應(yīng)用、嵌入式操作系統(tǒng)綜合應(yīng)用、嵌入式操作系統(tǒng)移植、綜合應(yīng)用開發(fā)等不同層次和難度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，適應(yīng)不同層次嵌入式知識學(xué)習(xí)和軟件開發(fā)能力培養(yǎng)的需要。這些實(shí)驗(yàn)不是一次性地要求學(xué)生做，而是配合不同課程內(nèi)容的變化，由簡到難、逐步推進(jìn)，配合本科嵌入式課程、綜合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科研項(xiàng)目使用。

3示范中心平臺建設(shè)的建議

1)加強(qiáng)示范中心平臺的信息化建設(shè)。雖然各個學(xué)校的計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)示范中心會有不同的功能定位，但基本任務(wù)都是為全校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和專業(yè)教學(xué)服務(wù)。與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心相比，其規(guī)模大、人員多，且可供使用的實(shí)驗(yàn)資源豐富。因此，必須加強(qiáng)示范中心平臺的信息化建設(shè)，提高示范中心平臺的管理效率，實(shí)現(xiàn)示范中心資源貢獻(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)科學(xué)、合理的管理[5]。例如，如果能夠開發(fā)并應(yīng)用“實(shí)驗(yàn)報(bào)告防抄襲系統(tǒng)”，不僅可以實(shí)現(xiàn)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的無紙化管理，節(jié)約成本，也可以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中心平臺的利用和有效管理。而示范中心統(tǒng)一信息化管理平臺不僅可以整合實(shí)驗(yàn)中心資源，也可以提高示范中心資源在高校之間的共享效率。

2)結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展，建設(shè)新的工程實(shí)踐平臺。計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展會對實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生工程實(shí)踐能力提出新的要求。為此，示范中心平臺建設(shè)也必須滿足計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的需要，不斷更新或建設(shè)新的工程實(shí)踐平臺[6]。以我校國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為例，考慮到近幾年計(jì)算機(jī)學(xué)科中云計(jì)算的發(fā)展，示范中心投入30余萬元，購置了云計(jì)算平臺，成立了云計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生在云計(jì)算領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，并負(fù)責(zé)組織學(xué)生參加各類云計(jì)算競賽。目前，該實(shí)驗(yàn)室已形成了定期學(xué)術(shù)講座，邀請企業(yè)人員參與討論，參與VMware云計(jì)算大賽等常規(guī)機(jī)制，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同樣，考慮到計(jì)算機(jī)學(xué)科中機(jī)器人應(yīng)用的廣泛性，示范中心投入20余萬元，購置了安保機(jī)器人以及各類機(jī)器人開發(fā)平臺，并成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)器人領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，并負(fù)責(zé)組織學(xué)生參加各類機(jī)器人競賽。此外，考慮到信息安全、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也可以在示范中心中建設(shè)相應(yīng)的工程實(shí)踐平臺，為學(xué)生參與相關(guān)工程實(shí)踐提供環(huán)境。

3)積極開展產(chǎn)學(xué)研合作，成立校企聯(lián)合工程實(shí)踐平臺。計(jì)算機(jī)專業(yè)具有非常強(qiáng)的工程應(yīng)用特色。因此，計(jì)算機(jī)專業(yè)所培養(yǎng)的學(xué)生必須滿足企業(yè)的需要。在搭建工程實(shí)踐平臺時，示范中心如果能夠充分結(jié)合企業(yè)的需要，建設(shè)校企聯(lián)合工程實(shí)踐平臺(如校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、校企工程訓(xùn)練中心或?qū)嵺`中心等)，將有助于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，從而更好地滿足企業(yè)需要。

4結(jié)語

作為國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，在滿足基本實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)上，還必須承擔(dān)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的任務(wù)。其中，搭建符合需要的實(shí)踐平臺是開展工程實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)。作為示范中心平臺的重要組成部分之一，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心在實(shí)踐教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生基本技能中發(fā)揮了極大作用。同樣，建設(shè)符合高校計(jì)算機(jī)學(xué)科特色和人才培養(yǎng)目標(biāo)的工程實(shí)踐平臺，將有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。因此，國家必須加大對示范中心建設(shè)的投入，建設(shè)滿足學(xué)科需要和發(fā)展的高水平示范中心平臺，使示范中心在培養(yǎng)高素質(zhì)計(jì)算機(jī)工程創(chuàng)新人才中發(fā)揮更大的作用。