计算机创新实践教学平台建设探索与实践

琚生根, 陈 润, 师 维, 李 勤

(四川大学 计算机学院, 四川 成都 610065)

实验室创新

计算机创新实践教学平台建设探索与实践

琚生根, 陈 润, 师 维, 李 勤

(四川大学 计算机学院, 四川 成都 610065)

针对实践教学软硬件中存在的具体问题,构建了“基础→综合→研究→创新”的多层次创新实践教学平台。根据“四层平台,一个核心,三大建设”的思路,建设了一个多层次、多形式、开放的计算机创新实践教学平台,为实践型、创新型人才的培养提供优质的成长环境。

实践教学； 创新平台； 探索实践

实践教学是高校人才培养的重要组成部分,是培养学生基本技能、实践能力和创新精神的有效途径,是教学环节中不可或缺的重要一环。2010年7月,备受关注的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》正式发布。纲要明确指出要支持学生参与科学研究,强化实践教学环节,把提高学生的创新精神和实践能力作为未来的战略重点之一[1]。同时教育部等七部委又相继联合下发了《关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》[2],对高校进一步加强实践育人工作提出了具体要求。

“创新源于实践,创新贯于实践,创新终于实践”[3],在创新已经成为国家发展全局核心位置的今天,作为创新型人才培养的重要环节,高校实践教学的成败,不仅关乎高校整体教学质量和人才培养目标的实现,更关乎国家发展目标的实现。

1 平台的研究背景

认识到这一重要性,我院在计算机人才的培养中一直重视实践教学地位,积极推进实践教学改革,取得了较好的成效,但仍然存在一些问题。

(1) 实验室建设和使用中存在问题。我院对于实验室建设的投入力度一直较大,但随着时间的推移,我院实验室在建设和使用中也出现了不少问题。实验室建设周期长,分批次采购的设备型号配置差距大,管理和维护的工作量日益增大；实验教师对实验环境的要求不统一,变化大,导致大量的人力忙于维护和系统升级；实验教学的开展只能依赖学校教务处排课,软硬件资源没办法合理调度,资源分配不合理。

(2) 改革和创新力度不够导致实践教学形式单一。受传统观念影响,教师往往在实践教学上的改革和创新力度不够,从而导致实践教学形式和模式单一。究其原因,在教师层面,因为其本身有繁重的教学和科研任务,加上缺乏相应的激励机制和相应的开展条件,部分教师不愿意或没有把更多的精力投入到实践教学的变革上；在开展条件层面,相比课堂教学改革,实践教学改革的开展不单单只依靠教师的单方面力量,还依赖于能够进行实践活动的软硬件条件,有时候即使教师有了较好的想法，也会因为设备限制、环境限制而无法实施改革；在政策导向和资金支持层面,由于相关的政策缺乏或不完善,且缺乏足够的资金支持,很多实践教学改革也难以开展。

(3) 实践平台分散建设和分散管理导致实验教学层次不清晰,体系不统一。我院各实践平台建设时间跨度较长,导致了各个平台自成体系,缺乏统一的管理,因此各个课程的实践环节相对独立,没能形成统一的实践教学体系。实践教学中所包含的实验、实习、实训、课程设计、毕业设计、社会实践等环节没能进行合理配置和统筹安排。而且实践教学体系中层次不清晰,对于实践教学内容和形式所针对的人才培养目标定位不准确,无法满足人才培养的多元化和多层次的要求。这些既影响了实践教学的有效开展,也影响了学生动手实践能力和创新能力的培养。

(4) 创新能力培养不足。传统的实践平台专业性过强,缺乏学科间的融合交流,限制了学生的知识面和视野；产学研结合程度低,不利于创新成果的价值转化,打击了学生的创新热情；实验平台开放度和开放量不够,无法为学生的创新活动提供有力支持；创新实践基地少,缺乏引导和推进创新的长效培养机制,优质高层次的创新平台缺乏[4-5]。

2 平台建设的思路和方法

为了解决这些问题,我院以大学生自主创新和实践能力培养为目标,探索以实际工程为背景,以项目为驱动的培养模式,构建了“基础→综合→研究→创新”的多层次创新实践教学平台,采用虚实结合等多种实践教学形式,通过多种途径,最大限度开放实验室软硬件资源,从而建设一个多层次、多形式、开放的计算机创新实践教学平台,为实践型、创新型人才的培养提供优质的成长环境。

在建设实践平台时,应坚持“四层平台,一个核心,三大建设”的建设思路,平台结构如图1所示。

图1 多层次、多形式、全开放的计算机创新实践教学平台结构

2.1 四层平台强调学生能力培养的渐进性和系统性

为满足创新能力培养的需求,计算机创新实践教学平台具有层次化的结构,体现“递进式”实践教学特点,设计“基础→综合→研究→创新”的四层平台。其中,层次化的体现不仅是平台内纵向的层级递进,还体现在同一层次平台内部又分为难度不同的实验项目或创新项目,四层平台针对不同的实践内容和形式来培养学生的各方面能力[6-11]。

(1) 基础实验平台:基础实验平台旨在对学生基本动手能力的训练,帮助学生理解与掌握基本原理。该平台主要负责开展教学计划规定的各课程实验项目,通过实验使学生养成良好的实验习惯、掌握扎实的实验基本技能和形成良好的实验意识,同时通过基础实验的训练来锻炼动手能力,并在实践中开阔眼界、活跃思维,加深对计算机领域理论知识的理解和掌握。

(2) 综合实训平台:综合实训平台旨在对学生综合应用知识能力的训练,要求学生能够综合或融合一门或多门课程的知识进行设计,帮助学生提高综合设计能力,培养其解决工程设计中实际问题的能力。该平台主要用于支撑课程设计和学生综合实践。

(3) 开放性研究平台:开放性研究平台旨在培养学生从事科学研究的能力,要求学生利用学过的知识及积累的经验开展科学研究,帮助学生培养基本的科研素质和团队合作与协作能力。该平台用于支撑国家、学校、院系资助各级科研项目和各级学科竞赛活动开展,学生参加各级学科竞赛活动和各级科研项目。

(4) 创新与创业平台:创新与创业平台旨在激发学生创新与创业的欲望,增强学生创新意识、培养创新能力,提高学生竞争力。该平台提供创新与创业训练项目,创新训练项目要求学生自主完成创新性实验项目的设计、实验条件的准备、实验的实施、数据的采集及处理与分析、研究报告的撰写、成果(学术)交流等工作。创业训练项目主要面向学生科研团队,要求在导师指导下,团队中每个学生在项目实施过程中扮演一个或多个具体的角色,通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、参加企业实践、撰写创业报告等工作锻炼学生工程实践与创新能力。

2.2 平台以项目为核心驱动力,将各级项目贯穿整个学习过程

以项目为核心,将计算机整个专业课程与项目设计结合起来,改变传统课程以学科知识为中心的结构。让项目作为学生学习的导向和目标,将学生需要学习的知识和技能贯穿在项目的设计和完成中。将项目分为系统项目、综合项目和课程项目三类[12-13],其中,系统项目作为培养项目的主线,贯穿学习的始终。系统项目包括专业主要核心知识和能力,侧重训练学生从需求分析、设计、实现到运行的系统性能力,在低年级时可以通过剖析讲解系统项目引导学生入门,使其了解本专业的从业方向。然后在专业培养的过程中安排课程项目和综合项目,课程项目主要配合专业课程的学习,强调学生对基础知识的掌握,而综合项目包含多门专业核心课程内容,强调学生综合应用专业知识的能力,是单独课程项目的进阶,一般在大二下学期可以开展。同时,根据学生的学习进度在整个培养过程中适时安排系统项目,包括综合实训、企业实习、毕业设计等方式。

三类项目的开展也对应到不同层次的实践教学平台,其中,基础实验平台为课程项目提供支撑；综合实训平台为综合项目提供支撑；开放性研究平台和创新创业平台为系统项目提供支撑。

2.3 三大建设支撑平台的多种形式和开放程度

多形式、开放的创新实践平台需要有与其配套的软硬件资源,硬件资源包括实验室、实验场地、设备设施、软件系统等,而软件资源则包括各种配套的体制机制。根据我院的具体情况,重点建设以下3个方面。

(1) 实践课程建设。提高实践课时在课程体系中的比例,在保证基础知识不减少的原则下,适当压缩课堂学时,增加研讨性课程、项目型课程和设计型课程的比例。保证项目设计四年不断线,在大二下学期开设系统开发实践课程,由具有项目开发经验的专业教师个别指导学生,基于学生已学的专业知识,设计学生最初的项目实践过程。在大学三年级上学期开设综合实践课程,训练学生团队合作开发一个中等规模的系统,使学生经历项目开发的全过程。大学三年级下学期组织学生校外的企业实训,为期一个月,进行职业培训。在大学四年级组织学生到企业实习,进行职业实践。每年暑期开设小学期课程,主要安排外籍教师授课和进行工程训练项目。在每个年级设立创新班,实施本科拔尖创新人才培养。组织学院优质教学资源,实施独立小班授课,配置专业班主任和指导教师,组织学生尽早参加各类科研训练项目。增加研究创新学分,将科技创新活动课程化,将研究课程纳入课程体系,作为素质教育选修课或创新学分选修课开出。

(2) 虚拟实验室建设。虚拟实验室利用虚拟化技术,将系统的升级维护都放在服务器端,将应用的客户终端与用户操作平台在物理上实现分离[14],克服了以往只能依靠网络同传来升级系统,频繁升级导致维护工作量大的弊端。使用任何终端通过网络随时接入虚拟实验室进行学习的方式,从时间和空间上拓展了实践教学的覆盖范围,促进了平台的开放程度。学生专属的虚拟实验机满足了人才个性化培养的要求,保证了学生实验过程的连续性,为学生开展科研训练提供了条件。图2为我院新建设的透明(虚拟)实验室。

图2 透明(虚拟)实验室

(3)平台管理和保障体系建设。建立实践教学管理体系,健全完善实践教学的管理制度。制定了创新学分实施办法、大学生科研项目申报和基金管理办法、科技竞赛管理办法、实习实训管理办法等相关制度；制定专业实验室、虚拟实验室、实训实验室等的实验室准入制度、实验室资源开放制度等实验室管理制度,保障实践教学的良性运行。培养“双师型”教师队伍,我院提供了国内培训、国外进修等多种形式来帮助教师提高其专业技能和工程实践能力；利用暑期小学期课程,聘请相关企业的具有工程背景的技术人员到校参与学生的实践指导。我院还采取了多项措施来激励教师从事实践教学工作、参与实践教学改革的积极性,例如建立了一年一度的院实验技术立项,并对获得校实验技术立项和实验技术成果奖的教师和实验室工作人员予以奖励；将实验课程单独设课、将从事实践教学的工作量与课堂教学工作量等同、提高实验课课时费等措施。

3 结语

自我院开始探索和建设创新实践教学平台以来,经过不断的摸索和充实,这种形式多样、分层次实施、开放性的创新实践教学平台在实践教学中的优越性得到了充分的体现,显示了较强的生命力。自平台建设以来,我院学生中创新意识和科研氛围日益浓厚,申报参与各级科研项目积极性高,学生的参与比率、参与申报科研项目的质量不断提高,在发表科研论文、参与各级学科竞赛、申请专利等方面也取得了丰硕成果。同时,我院教师和实验室工作人员主持和参与实验技术立项的人数逐年增加,相关科研成果也不断增长。在实验室建设方面,我院投入专项经费先后建成的网络工程实验室、透明(虚拟)实验室和虚拟仿真实验教学平台为我院的创新实践教学平台提供了软硬件支持。实践证明,多层次、多形式、开放的计算机创新实践教学平台在改革人才培养模式,革新实践课程体系,提升实践平台软硬件水平,培养学生综合能力和创新能力,全面推进素质教育等方面具积极的意义和实践应用价值。

References)

[1] 国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)[EB/OL].http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_838/201008/93704.html,2010-07-29.

[2] 教育部等七部委.关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见:教思政[2012]1号[Z].2012.

[3] 洪振宇,许致华,张志旭,等.构建多层次创新实践教学平台[J].成都航空职业技术学院学报,2015,31(3):30-31.

[4] 白元儒.工科高校大学生高层次实践教学平台的建设与实践探索:以兰州交通大学为例[J].创新与创业教育,2016,7(1):87-93.

[5] 郑秋梅,吴春雷,崔学荣,等.IT类专业过层次实践创新平台建设[J].实验技术与管理,2016, 33(5):7-8,20.

[6] 谢德英,陈弟虎,邓少芝,等.创新人才培养实验教学平台的构建[J].实验室研究与探索,2011,30(3):222-224,255.

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[8] 陆坤,李凤岐,周勇,等.基于“大实践”观的多层次一体化实践教学平台的构建[J].中国大学教育,2013(11):78-81.

[9] 朱青,沈琦,俞敏,等.基于平台化实践教学体系的软件工程应用型人才培养模式[J].计算机教育,2010,9(17):1-3.

[10] 路遥,范雪松,丁万东. 计算机实践教学的实验平台建设[J].实验室研究与探索,2013,32(10):457-460.

[11] 倪师军,曹俊兴,孔繁津,等.三大平台培养三种能力的实践教学体系 [J].实验科学与技术,2008,6(1):57-60.

[12] 顾佩华,沈民奋,李升平,等. 从CDIO到EIP-CDIO-汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究,2008(1):12-20.

[13] 林建.高校“卓越工程师教育培养计划”实施进展评析(2010—2012年)(上)[J].高等工程教育研究,2013(4):1-12.

[14] 郭晨筱.浅析信息时代的教育信息化[J].南昌教育学院学报(高等教育),2010,25(2):56-57.

实践育人特别是实践教学依然是高校人才培养中薄弱环节，与培养拔尖创新人才的要求还有差距。要切实改变重理论轻实践、重知识传授轻能力培养的观念，注重学思结合，注重知行统一。

摘自 教思政[2012]1号文件

Exploration and practice of construction on computer innovative amd practical teaching platform

Ju Shenggen, Chen Run, Shi Wei, Li Qin

(School of Computer Science, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

In view of the specific problems existing in the software and hardware of the practical teaching, a multi-level innovative and practical teaching platform with “Foundation→comprehension→research→innovation” is constructed. According to the idea of “Four layers’ platform, one core and three large constructions”, a multi-level, multi-form and open computer innovative and practical teaching platform is established so as to provide a good environment for cultivating the practical and innovative talents.

practical teaching; innovative platform; exploration and practice

10.16791/j.cnki.sjg.2017.08.003

2017-02-21

琚生根(1970—),男,四川成都,博士,教授,研究方向为智能信息处理,高校实验室建设及实验教学研究E-mail：jsg@scu.edu.cn

陈润(1980—),女,四川成都,博士,高级实验师,研究方向为智能系统,信息安全.E-mail：cr_run@scu.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2017)08-0007-04