孫力娟　徐小龍　章　韻　陳丹偉

摘要:本文以南京郵電大學計算機專業(yè)的本科教育為示范,闡述了在創(chuàng)新型特色計算機專業(yè)教學體系中如何實現(xiàn)與網(wǎng)絡通信進行有機的結合,設置具有鮮明特色的課程體系與教學內容以及如何設置實踐環(huán)節(jié),包括教學與實驗的結合、實驗室和實驗平臺的建設、創(chuàng)新訓練計劃、科研項目以及各類競賽的參與、校外實踐基地的建設等相關措施。

關鍵詞:計算機教育;創(chuàng)新;特色

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A

1引言

我國將進入創(chuàng)新型國家行列,計算機教育也將面臨難得的發(fā)展機遇,《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》提出了五個創(chuàng)新和五個發(fā)展,計算機科學與技術在其中都起到了關鍵與核心作用。但是,當前社會對計算機專業(yè)培養(yǎng)的學生創(chuàng)新實踐等能力普遍產(chǎn)生質疑。實質上,計算機專業(yè)主要研究計算機領域中具有共性的理論、技術和方法,以及各種前沿性的計算機新應用,在學科專業(yè)建設中起著舉足輕重的作用。并且,從目前的情況來看,很多高校的計算機專業(yè)仍然普遍強調知識傳授,把學生當作知識灌輸?shù)膶ο?、外部刺激的接受器、前人知識與經(jīng)驗的存儲器。學生在畢業(yè)時,僅僅學習理論知識,掌握了基本的方法,缺乏自主創(chuàng)新能力和實踐能力、研究探索能力和獨立解決問題的能力。而且各高校的計算機專業(yè)學生存在著同質化的趨勢,即沒有體現(xiàn)各高校自己的背景、特色和優(yōu)勢。

本文針對目前這一現(xiàn)狀,對兼具“創(chuàng)新型和特色型”計算機專業(yè)的教學體系展開深入的研究,對教學體系中的課程結構、教學內容、實踐環(huán)節(jié)設置等核心問題進行深入、系統(tǒng)的探索和實踐,以培養(yǎng)出具有較強競爭力的計算機專業(yè)人才。

2特色計算機專業(yè)的課程體系和教學內容的設置

在“計算機專業(yè)”教學內容與課程體系方面,應使主干課程更為明確,設置更為合理,特色更為鮮明。目前,從清華、北大一流大學到規(guī)模很小的一些院校,幾乎都開設了計算機專業(yè),由于各學校的師資力量、辦學水平和能力差別很大,因此培養(yǎng)出來的學生檔次必然不同。但縱觀我國各高校計算機專業(yè)的教學計劃和教學內容不難發(fā)現(xiàn),幾乎所有高校的教學體系、教學內容和培養(yǎng)目標都差不多,這顯然是不合理的,各學校應針對自身的辦學水平進行目標定位和制訂相應的教學計劃、確定教學體系和教學內容,并形成自已的特色,培養(yǎng)出適應市場需求的專業(yè)人才。

網(wǎng)絡通信技術作為21世紀最具發(fā)展?jié)摿?、最有應用價值的技術領域之一,對計算機專業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求。由于我校長期為IT行業(yè)培養(yǎng)人才,在通信和網(wǎng)絡應用領域有著深厚的基礎和優(yōu)勢。計算機專業(yè)自然依靠學校已有的通信優(yōu)勢資源,為滿足社會各個行業(yè)對計算機及通信技術人才培養(yǎng)奠定了基礎。

課程和課程群是人才培養(yǎng)方案的關鍵。根據(jù)《高等學校計算機科學與技術發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范(試行)》,并參考國際上IEEE-CS/ACM CC2004課程體系和國外一流大學的課程體系,結合自身特色,設置計算機專業(yè)的課程體系和教學內容。首先深入研究基礎理論與使用計算機之間、素質與能力之間的辯證關系,掌握現(xiàn)代教育思想“以培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力為主要目的”的精神實質,改變以往一成不變的教學模式和教學內容,需要把最新的計算機知識引入課程體系中。為此,首先需要從計算機專業(yè)的課程設置及課程教學內容等各方面進行改革,以實現(xiàn)我們的培養(yǎng)目標。

首先從橫向來將計算機專業(yè)課程分為通識基礎課、學科基礎課、專業(yè)基礎課程、專業(yè)課程四個方面,如圖1所示。通識基礎課程可設置為高等數(shù)學、線性代數(shù)、大學物理、程序設計等;計算機相關學科基礎課程群可設置為計算機科學與技術導論、數(shù)據(jù)結構、操作系統(tǒng)、計算機組成原理、匯編語言、軟件工程、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等;專業(yè)課程可設置為計算機網(wǎng)絡與通信、計算機軟件、計算機硬件三個方向。從課程設置可以看出,我們自然的將通信類課程融入到計算機專業(yè)的課程體系中來。

為了構建體系科學、內容優(yōu)選的課程與課程群,開展了以創(chuàng)建計算機軟件、硬件和計算機網(wǎng)絡及通信等課程群為目標的建設工作。通過調研、討論,將專業(yè)課程體系和內容與國內外高水平大學的課程體系和內容進行比較分析,具體研究課程群的課程設置和教學內容的整合優(yōu)化。不斷制訂新的教學計劃和大綱,理順課程關系,更新教學內容,精簡教學時數(shù),強化創(chuàng)新教育和研究性學習。使課程教學更具規(guī)范,提高了課程教學質量。為達到網(wǎng)絡通信類知識與計算機專業(yè)知識的進一步融合和互相滲透,還增設了一系列選修性交叉課程,如軟件中通信中的應用,基于網(wǎng)絡的計算機軟件技術等。

3創(chuàng)新型計算機專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的設置

高校應該為提高學生的理論研究和科學實踐素養(yǎng),以及提高學生在學習過程中獲取創(chuàng)新精神和理論研究和科學實踐的能力創(chuàng)造必要的條件。要培養(yǎng)出達到上述理想目標的計算機專業(yè)本科學生,必須從多層面、多環(huán)節(jié)來設置計算機專業(yè)的實踐環(huán)節(jié),使學生充分參與課程實驗和實踐,從而提高其實際動手能力、問題求解能力以及綜合科研能力。我們在計算機專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的設置上,具體做了以下一系列工作。

3.1課程教學與實驗、設計環(huán)節(jié)的緊密結合

根據(jù)教學計劃,全面制訂了計算機專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)的教學大綱,用以指導規(guī)范各項實習實踐教學活動,在執(zhí)行過程中嚴格按計劃執(zhí)行和規(guī)范過程管理。實驗教學環(huán)節(jié)的建設以專業(yè)基礎課實驗教學為主,兼顧專業(yè)課實驗的需要,結合專業(yè)方向,注重專業(yè)原理,加強設計和綜合實驗。在主干課程的教學中,將更加注重實踐過程的訓練及程序設計的訓練并保證質量,通過專業(yè)課程設計要求學生完成與主干課程密切相關的設計性或綜合性課題。

在高年級學生的培養(yǎng)方案與課程體系建設中,注重理論創(chuàng)新與工程開發(fā)并重的研究能力和綜合科研素質。強調基礎理論的深化、專業(yè)知識的拓展,使其掌握科學研究方法,提高綜合科研素質。還從工作實踐出發(fā),在充分調研的基礎上,探索了畢業(yè)設計對計算機專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的作用,針對近幾年大學生在畢業(yè)設計這個階段出現(xiàn)了新的情況和新的問題,分析了當前畢業(yè)設計質量滑坡的原因,從規(guī)范化管理、教學改革、工作質量評估等幾個方面,提出將畢業(yè)設計的各個環(huán)節(jié)有機地結合起來,并使得管理更加科學、高效、透明,使學生真正得到鍛煉。目前,我們已經(jīng)著手探索“團隊式、協(xié)作型、規(guī)模化”畢業(yè)設計模式,讓多名畢業(yè)生共同合作完成一個較大型的、面向實際應用的畢業(yè)設計課題。

3.2實驗室和實驗平臺的持續(xù)建設

實驗室建設是專業(yè)建設的一個十分重要的方面,我們精心規(guī)劃和制定了實驗室建設方案,在建設過程中,始終堅持教學改革的思想,深化實驗教學改革,努力提高實驗和實踐教學質量,加強實驗室的科學管理,提高管理水平和綜合效應,加強實驗室建設,充分調動實驗室人員的積極性,真正把實驗室建設成本科人才培養(yǎng)的重要基地。計算機學院目前擁有由中央與地方共建的“計算機實驗教學中心”,以優(yōu)良的硬件環(huán)境為基礎,設立合理的實驗課題,加強實驗室軟環(huán)境建設,提高實驗管理水平,通過多種形式延長開放實驗室,讓學生有較多的動手實踐的機會。

計算機通信實驗室除了提供基礎實驗條件以外,還能夠提供接近真實網(wǎng)絡環(huán)境的,代表通信網(wǎng)絡先進技術的實驗平臺。通過真實的網(wǎng)絡環(huán)境,讓學生一邊學習理論知識,一邊認識、了解和掌握網(wǎng)絡設備的結構、功能和使用方法,并動手進行必要的網(wǎng)絡設計、網(wǎng)絡組建和網(wǎng)絡應用的實驗,從而讓學生直觀、全方位了解各種網(wǎng)絡設備和應用環(huán)境,真正加深對網(wǎng)絡原理、協(xié)議、標準的認識;計算機硬件實驗室備有多臺計算機供學生進行拆卸和組裝操作,使學生從“配件級”來了解計算機的硬件系統(tǒng)、工作原理,熟悉計算機故障快速診斷的方法,掌握多種操作系統(tǒng)及各類常用應用軟件的安裝技能,增強學生的動手能力和解決實際問題的能力,此外,還將探索構建基于虛擬現(xiàn)實技術的計算機組裝及維修網(wǎng)絡虛擬實驗環(huán)境。

我們還陸續(xù)構建和完善微型計算機原理和接口技術綜合實驗平臺、計算機網(wǎng)絡綜合實驗平臺、嵌入式網(wǎng)絡系統(tǒng)實驗平臺、單片機技術實驗平臺以及計算機組成原理綜合實驗平臺等等。

通過在實驗室和實驗平臺的學習和實踐,學生便能掌握扎實的理論基礎和很強的實踐動手能力,從而在將來的就業(yè)競爭中擁有優(yōu)勢。

3.3鼓勵學生參與大學生創(chuàng)新訓練計劃

為了進一步推動高等教育教學改革,促進人才培養(yǎng)模式和教學方法的創(chuàng)新,鼓勵和支持大學生盡早參與科學研究、技術開發(fā)和社會實踐等創(chuàng)新活動,不斷激發(fā)學生學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性,提高大學生的科學素質和文化素養(yǎng),培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)精神和實踐能力、團隊合作精神和交流表達能力,鼓勵和支持學生參與“大學生創(chuàng)新訓練計劃”。

大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃的實施注重實踐創(chuàng)新研究過程,引導學生在導師的指導下,自主選題、自主設計實驗實訓、組建實驗實訓設備、實施實驗實訓、進行數(shù)據(jù)分析處理和撰寫總結報告等工作,不斷提高學生的自我學習能力、團結協(xié)作能力和組織實施能力。鼓勵學生結合學科專業(yè),從自身所長與興趣出發(fā),積極參與實驗實踐活動,在探索、研究、創(chuàng)新的實踐訓練過程中,提出自己的觀點與見解。我們要求指導教師負責全程指導學生進行實踐創(chuàng)新訓練,鼓勵行業(yè)、企業(yè)一線專家擔任指導教師。同時計算機學院專門開辟大學生創(chuàng)新中心,免費提供學生實踐創(chuàng)新訓練所需的實驗實訓場地和儀器設備,支持學生完成訓練項目。

3.4鼓勵學生參與老師的高水平科研項目

要培養(yǎng)能夠成為創(chuàng)新型人才的學生,使其能夠進一步提升其創(chuàng)新能力、實踐能力、團隊合作能力,則必須在適當?shù)臅r候,在其具備一定的知識和能力前提下,讓其能夠較深入地參與實際的科研項目中去,或是參與國家或省級重點實驗室工作。

在創(chuàng)新型人才培育體系中構建了有教授、博士生和碩士生組成的層次網(wǎng)狀結構的本科生創(chuàng)新型人才培養(yǎng)團隊,即學生參與由較高學術和科研水平教授所領導的高水平的科研項目研發(fā)工作。這樣,一方面可以獲得這些學者更貼近的指導;另一方面可以和其他的青年學者、博士生、碩士生進行更為密切頻繁的交流和互動,獲得更進一步指導,學以致用,而其未受約束的思維也常常能夠展現(xiàn)出意想不到的思想火花。學生在實際的工作過程中還能因為其工作成果,尤其在科研工作中取得突破,而獲得成就感和自信心。

3.5積極組織學生參與各類競賽

鼓勵并組織學生參加各類競賽,學生創(chuàng)新精神和實踐能力普遍得到增強。目前,相當比例的計算機專業(yè)學生在校期間參加省級及以上各類競賽并多次獲獎,近五年累計獲獎100多項,其中有2007年美國國際大學生數(shù)學建模競賽一等獎、2005年美國大學生交叉學科數(shù)模競賽(ICM)一等獎、2005年RoboCup(足球機器人)美國公開賽亞軍、2005年獲第二屆中國青少年科技創(chuàng)新獎等。計算機專業(yè)本科生馬潔的創(chuàng)新成果“多智能體自主對抗系統(tǒng)(足球機器人

世界杯錦標賽)”在2005年10月23日受到國務院總理溫家寶同志和江蘇省委書記李源潮同志的高度肯定和評價。

3.6校企合作,積極建設校外實踐基地

在建立優(yōu)良的校內實驗、實踐環(huán)境的同時,注重校外實踐。學校與國家機關、IT行業(yè)的企事業(yè)單位有良好的合作關系,與企事業(yè)單位一起構建高質量的人才培養(yǎng)基地。

校外實踐基地培養(yǎng)模式主要有三個方面的內容:一要保證實踐時間,計算機專業(yè)的學生要具體到某一實踐基地去進行生產(chǎn)實習。二要保證實踐基地,使學生有固定的實踐地點,我們與IT企業(yè)和事業(yè)單位合作,簽訂協(xié)議保證學生有更多的實習基地的選擇,重點遴選若干技術力量雄厚、專業(yè)特征相符、適合大學生創(chuàng)新實習的友好企業(yè)作為長期合作的實習基地和科技研發(fā)伙伴。從提供實踐基地場所的企業(yè)來說,去實習的學生,為企業(yè)提供更好更多的人才選擇機會。三要保證實習師資力量,在實習基地應保證有固定的老師指導學生實習,可聘請實習單位經(jīng)驗豐富之士為學生現(xiàn)身說法、現(xiàn)場講授、現(xiàn)場演示。同時加強對本專業(yè)老師的實習培訓,以便讓其對學生的指導有的放矢。

4結束語

針對如何培養(yǎng)出具有較強競爭力的計算機專業(yè)人才這一目標,本文對創(chuàng)新型特色計算機專業(yè)教學體系中的課程結構、教學內容、培養(yǎng)模式等核心問題進行深入、系統(tǒng)地研究與探索。本文以南京郵電大學計算機專業(yè)的本科教育為示范,闡述了如何與本校在網(wǎng)絡通信領域的行業(yè)背景進行有機的結合,設置具有鮮明特色的課程體系與教學內容;本文從多層面闡述了在創(chuàng)新型計算機專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的設置,具體包括了課程教學與實驗、設計環(huán)節(jié)的緊密結合、實驗室和實驗平臺的持續(xù)建設、鼓勵學生參與大學生創(chuàng)新訓練計劃和高水平科研項目、組織學生參與各類競賽、積極建設校外實踐基地等相關措施。本文的研究和實踐成果相信對其他專業(yè)的教學體系的改革也具有一定的參考價值。

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The Study and Practice on Computer Education Architecture with Innovative and Characteristic Features

SUN Li-juan, XU Xiao-long, ZHANG Yun, CHEN Dan-wei

(College of Computer, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China)

Abstract: This article introduces the example of the undergraduate computer education of Nanjing University of Posts and Telecommunications as a model on how to set up the curriculum system and teaching content with distinct characteristics based on the communication technology background of our university in the computer education architecture with innovative and characteristic features. This article also describes the combination of the teaching and experience, the persistent construction of laboratory and experimental platform, the participation in the science and technology innovation training programs, high-level research projects and a variety of competitions, the construction of out-of-school practice bases, etc.

Key words: computer education, innovation, characteristics