民族地区高校计算机类学生创新能力培养途径的实践

葛丽娜 王哲 张桂芬

[摘 要] 高校计算机类创新型人才培养是时代所需。分析当前民族地区高校人才创新能力培养存在的关键问题，探索民族高校计算机类学生创新能力的培养途径，从课堂教学方法入手，以学生为中心，以项目为驱动，基于OBE理念，对教学质量持续改进;通过建立创新平台和创建学科竞赛实验班，采用导师制，培养创新人才，并通过引导学生参创参研，提升学生的创新应用能力。实践证明，学生的创新能力得到提升，在学科竞赛、毕业升学等方面成效明显。

[关键词] 创新能力;以学生为中心;项目驱动;以赛促教

[基金项目] 2020年度广西壮族自治区高等教育本科教学改革项目“基于工程教育专业认证的计算机类创新型人才培养体系研究与实践”（2020JGB164）;2021年度广西民族大学课程思政建设研究项目“单片机原理课程思政教学探索”（302130736）;2021年度广西民族大学课程思政示范课程项目“计算机操作系统”（30213080727）

[作者简介] 葛丽娜（1969—），女（毛南族），广西环江人，工学博士，广西民族大学人工智能学院教授，硕士生导师，主要从事计算机科学研究;王 哲（1991—），男，河南南阳人，博士，广西民族大学人工智能学院副教授，硕士生导师，主要从事计算机网络研究;张桂芬（1974—），女，广西凌云人，硕士，广西民族大学人工智能学院副教授，硕士生导师，主要从事计算机教育研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）22-0181-04 [收稿日期] 2021-10-23

在2014年9月的夏季达沃斯论坛上，李克强总理在公开场合发出“大众创业、万众创新”的号召，使创新创业成为我国当今这个时代的最强音;习近平总书记同时提出：“科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂……我国要在科技创新方面走在世界前列，必须在创新实践中发现人才、在创新活动中培育人才、在创新事业中凝聚人才，必须大力培养造就规模宏大、结构合理、素质优良的创新型科技人才。”因此，民族高校作为为民族地区培养专业人才的主战场，研究如何提升民族地区人才的创新能力是民族高校的本职所在，大学生创新思维的塑造和创新能力的提升成为本科教育的重要任务。

创新发展是中华民族复兴的核心途径，创新能力是中华文明长盛不衰的恒久支撑。早在20世纪初，熊彼特提出创新理论，又历经数十年的完善和提升形成了独特的创新理论体系。该体系指出了创新的本质所在，即创新就是建立一种全新的生产函数，也就是说把一种以前从来没有过的，关于生产要素和生产条件的“新组合”引入生产体系。与此同时，熊彼特指出西方资本主义国家经济和社会发展高度依赖创新，创新是资本主义国家的重要出路。由此可见，创新能力决定一个国家或地区生产力发展的水平和动力，是生产力的核心要素。而高校是我国人才培养的主阵地，广大高校学生的创新能力对全社会创新能力乃至整个国家核心竞争力都有着重要影响。发达地区在创新人才培养已然先行，在创新人才培养体系[1]、校企合作[2，3]、新工科建设[4]、现代产业学院建设[5，6]等进行了探索与实践。

一、民族高校学生程序设计能力基础现状

民族高校新生计算机能力基础薄弱，通过对本校入学新生进行调查，结果显示近三分之二的新生对程序设计语言没有任何了解，基本没有学生完整地学过一种程序设计语言，90%新生對程序设计竞赛没有了解。目前，民族高校学生的程序设计现状主要表现如下：（1）民族地区学生计算机知识基础薄弱，计算机专业课程入门难;（2）学生普遍认为专业课程难学，学生的学习兴趣不高，程序设计素质较低;（3）学生动手实践能力不强;（4）学生缺乏创新能力训练，创新能力不足;（5）计算机专业人才的产出不适应区域经济快速发展的需求。

然而，该份调查还显示近60%的学生大学毕业后的职业规划是报考研究生，以期进一步深造，所以这就需要学生在大学四年内培养适应学科发展和社会需要的创新与应用能力。理想与现状的矛盾，促使高校改革人才培养的模式。

二、创新能力培养途径

（一）改革课堂教学方法，创建创新课堂

改变传统教学模式中学生依赖教师、被动接受、死记硬背、机械记忆，以及学生的主观能动性得不到发挥的陈旧教学方法。进行课堂教学改革，建立讨论式、师生互动式的课堂，使学生在课堂上能积极开动脑筋，与同学、老师辩论，运用自己的经验积极地建构对自己有意义的理解;实现从以教师为主导，向把学习者视为学习活动的主体转变;把课堂还给学生，把学习主动权交给学生，实现教师角色的换位。使学习者在学会计算机技能的过程中培养自学能力，掌握思考方法，发展智力，锻炼独立解决问题的能力，强调学生的参与性与自主性。通过“金课”、课程思政、教学模式改革示范课的建设，切实把课堂抓出成效。

（二）建设实践创新平台，组建学科竞赛创新实验班

2018年，我校与企业联合共建了创客空间和计算机竞赛创新实验班。以学科竞赛驱动教学，形成“比、学、赶、超”的学习氛围，与全国高校学生同场竞技，实现以大赛促教学、大赛促创新。实验班建立以下管理制度：根据“自愿报名、择优录取”的原则，从学生中遴选具有学术研究潜质和兴趣的学生组班;实行导师制;开展竞赛能力培养训练;开展学术研究能力培养训练，不定期举办学术讲座、沙龙等。

（三）创建新工科培养模式与体系

按照OBE理念，以学生为中心，以产出为导向，结合课程、校内、校外评价体系，建立三级反馈闭环持续改进机制。通过对目标达成状况的评价机制，采取多样化的信息反馈方式，对教学改革、教学质量、实践教学等进行有效反馈。围绕毕业要求达成，对各教学环节提出质量要求，形成质量监控目标。

通过教研活动、检查考评、总结汇报、课堂延伸等环节措施，使之成为提高教学质量的可靠保证。

（四）拓展创新应用途径，提升参创参研能力

依托创新课堂、创新实践和创新体系的建设，提升计算机类学生在程序设计方面的创新能力，为后续综合能力的培养打下坚实基础。基于所培养的创新能力，引入导师制、团队制、项目制等组合制度，将学生的程序设计能力和创新能力的培养成果转化为对大学生创新创业与研究开发等环节的有力支撑，引导学生依据个人学习兴趣和职业规划，进入不同的导师与学生团队中，参与项目研究与技术研发工作，形成对于专业领域和特定行业的正确认知，把握产业发展实际需求，形成具有事实依据的创新创业思维，并将参研的经验转化为有效的创新创业计划，实现在大学生创新创业赛事中的有效成果，并在反复的创新创业交流和磨砺中，积累专业研究开发经验，提升程序设计和创新实践能力。

三、实践与成效

通过研究和实践大学生创新能力培养途径，现取得成效如下：（1）以培养创新能力为目的的课程教学方法改革，从以教为中心转化为以学为中心，培养了学生的学习能力、应用能力与创新能力;（2）增强了学生的综合应用能力与创新创业能力，使高校的人才培养与社会的需求接轨，满足社会实际需求，特别是满足当前“大众创业、万众创新”的新形势;（3）提高了学生的项目研发能力与团队协作能力。通过这些创新能力培养的途径，我校在学科竞赛实验建设及创新竞赛团队组建方面成果突出，为学生毕业就业、考研升学与出国留学奠定了牢固的基础。

（一）创建以学生为中心的教学课堂

课堂教学以学生能力培养为核心，教师在课堂中起到主导作用，引导学生自主学习、思考、创新和创造。在课堂教学中引入基于建构主义学习理论的“抛锚式”教学模式[7]。在教师方面，首先构建与学生课堂所学知识相关的问题，以问题驱动学生进入知识情境，塑造本次课堂的基础环境，以便进行后续的引导;此后围绕核心问题逐步建立过程呈现，以学习目标引导学生主动触及并进入下一步的探究与讨论;最终以学习目标为“锚”，在学生即将能够探清途径后及时“抛锚”定题。在学生方面，依据教师给出的具体问题，基于自主或协作等过程进行沟通和讨论，并在教师的引导下发表、评价、补充或完善彼此的内容，并基于教师的归纳总结实现问题分析和问题解决能力的提升。上述过程中，通常将教师构建并塑造给学生的问题情境和知识氛围比喻为“锚”，将“锚”锁定于即将学习的知识，并构建指向该知识的问题，即为“抛锚”。由此可见，在专业课程教学中，“抛锚式”教学模式的应用有利于学生对问题进行探究、分析、交流、归纳和解决，逐步塑造完整的计算思维逻辑，实现思维能力的提升。

“抛锚式”教学的实施环节：（1）创设情境;（2）“抛锚”锁定问题，教师可以适当地提示解决问题的相关线索，激发学生解决问题的欲望;（3）自主探索，鼓励学生以问题（“锚”）为中心，自觉自主地探索和发现问题的解决方法;（4）协作学习，通过沟通、交流、辩论，使学生对问题的理解更加深刻;（5）效果评价，学生在讲台上展示成果，并对其他小组的作品进行打分、评判，最后，教师进行归纳总结，提高学生分析问题和解决问题的能力。

（二）导师制与项目驱动协同的培养模式研究

开展导师制与项目驱动协同的培养模式。该模式的实施通常包含两个过程：第一个过程主要进行基础理论知识的讲授，依托课堂教学完成经典理论知识的传授，使学生具备完整的理论知识基础，为后续的专业实践打造坚实的理论依据;第二个过程主要进行专业知识的培训，包含上机实验、实践教学、实训锻炼等培训过程，以此促进学生实现理论知识的转化，形成实践经验，进而反馈实现理论更新。前一过程通常设置在大学第1～2学年中，后一过程则涵盖在第3～4学年中，两个阶段的学分配置为1∶1。此外，导师制的实施定位在第二过程中，由导师带领小班培训，以解决实际项目中的复杂工程问题为牵引，以解决过程中的专业知识为主线，通过项目开发、管理、运维等，实现导师的指导意义和学生综合能力的提升。

（三）创建学科竞赛创新实验班，实现学科竞赛与教学相长问题

结合创新教育实际情况，以创建程序设计竞赛创新实验班为切口，践行了一套行之有效的竞赛选拔、培训和管理模式，提高学生创新与市场竞争力。

创建实验班以学科竞赛驱动教学，形成“比、学、赶、超”的学习氛围，与全国高校学生同场竞技，实现以大赛促教学、大赛促创新。实验班以“自愿报名、择优录取”为原则，遴选具有潜质和兴趣的学生组班，采用动态遴选制度和传帮带的人才滚动培养方式，积极发挥学生自身的帮扶带动作用，通过经验交流、知识分享、精神鼓励等多种形式，凝集班级力量，共同推动人才滚动良性循环培养机制。

合理规划学年赛事，从校赛、省赛到国赛，由易到难，逐级提高学生竞赛能力。与之相应开展的竞赛培训活动包括：寒、暑期的全封闭竞赛培训、赛前课外培训、每周学员刷题量统计打榜、省级联训周赛、定期学术讲座、沙龙等。

由此解决的教学问题有：（1）解决了学生对工学理论如何应用于实践的途径问题，能够提高学生的创新思维，使学生拥有“一个小思路，创造大价值”的理想与抱负;（2）解决了学生以往在创新能力学科竞赛中获奖面比较窄、等级比较低的问题，使学生的核心竞争力增强。

（四）引导学生参创参研，提升创新应用能力

依据前期学生培养形成的程序设计能力和创新能力，丰富学生创新创业与科研开发场景，引导学生进入各类创新创业、学术研究、项目研发等团队，针对具体问题实现自身程序设计能力和创新能力的应用转化，构建对于职业规划和产业发展的认知，最终回馈驱动自身在程序设计能力和创新能力方面的二次提升，实现人才培养体系的良性循环。

通过引导学生参创参研，針对性地解决了以下问题：（1）在基础阶段培养形成的程序设计能力和创新能力因后期缺乏实践而无法持续提升;（2）学生对于未来职业规划和行业认知不清晰导致学习过程缺乏动力，不明确程序设计与创新能力提升的潜在价值;（3）由教学场景的单一导致学生兴趣匮乏，缺少新环境引导，难以构建自主学习的内生动力。

（五）組建有创新意识与能力的教学与教练团队

组建课程教学团队，以创新实验班为核心建立包含教授、副教授和讲师等6名教师在内的程序学科竞赛教练团队。各种团队在年龄结构上，充分发挥经验丰富教师对青年教师的传帮带作用;在专业课程及竞赛中，打造富有凝聚力和战斗力的队伍。由此解决的教学问题有：（1）教学团队实现了资源最优配置，培养了“双师型”教师，解决了地方高校专业教师业务素质偏弱的问题;（2）教学团队梯队建设，促进了年轻教师的成长，解决了师资队伍可持续发展的问题。

（六）创建新工科培养模式与体系

为了应对当今时代新科技革命和产业变革所带来的机遇和挑战，教育部通过“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等一系列研究成果，提出新工科理念，并在全国高校推进新工科建设。

培养信息类创新创业人才需要从本科教育抓起，将产学研各自的效能深入融合，创造性地应用到本科生人才培养机制的构建。为此，项目组提出四个对策：（1）在顶层设计中构建人才培养机制，保障本科教学进行产学研的高度融合;（2）在辩证观引导下制订计算机本科阶段人才培养方案;（3）为计算机专业本科生提供多方共建的产学研实践平台;（4）全面跟踪产业变革趋势，增强人才培养机制的调试。

结语

通过以培养创新能力为目的的课程教学方法改革，从以教为中心转化为以学为中心，真正培养学生的学习能力、应用能力与创新能力;增强学生的综合应用能力、创新创业能力，使高校的人才培养与社会产业和行业的发展需求接轨，满足社会实际需求，特别是满足当前“大众创业、万众创新”新形势，服务民族地区经济建设。

由于课程的信息化程度还不足，下一步将在以学生为中心的教学模式中，进一步深化改革教学方法，加强和优化线上线下混合课堂的设计，以更好地调动学生自主学习的积极性。新工科培养模式还处于初始建设阶段，成果还未显现，下一步仍需加大力度开展新工科人才培养模式的探索与实践。

参考文献

[1]陈杰.创新人才培养体系 推动本科教育高质量发展[J].高等教育，2021（12）：6-7.

[2]王倩婷.校企联动与创新性人才耦合机制——评《校企合作教育对创新型人才创造力的影响研究》[J].中国教育学刊，2021（7）：147.

[3]尹江海，程培堽.校企合作中的信息不对称及治理机制设计[J].江苏高教，2021（7）：50-55.

[4]潘旭东，林森，曾昭阳，等.基于五位一体实践育人模式的新工科新工训——以哈尔滨工业大学工程创新实践中心为例[J].高教学刊，2021，7（25）：6-10.

[5]沈希.以现代产业学院助推新时期产教融合[J].教育发展研究，2021，41（5）：3.

[6]黄彬.现代产业学院知识协同生产与课程开发探析[J].教育发展研究，2021，41（5）：14-19.

[7]李永胜，葛丽娜，贺忠华.抛锚式教学模式在计算机基础教学中的应用[J].教育教学论坛，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