地方高校計算機專業(yè)實踐能力培養(yǎng)及綜合實踐平臺的建設(shè)

1、地方高校計算機專業(yè)實踐能力培養(yǎng)及綜合實踐平臺 的建設(shè)一、引言自從 2010年 7月教育部批準(zhǔn)第一批卓越工程師試點高校以 來，已走過了四個年頭，大部分高校均在按照教育部的卓越工 程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見 進(jìn)行實施， 或者或多或少在按照 教育部工程教育的大方向進(jìn)行教學(xué)改革。實施卓越工程師計劃， 就是根據(jù)工程教育的要求培養(yǎng)學(xué)生。 在一般本科院校實施卓越工 程師培養(yǎng)存在如下突出問題。1. 課程體系仍然以理論教學(xué)為主， 理論帶動實驗， 實踐課程 偏少，實用性和綜合性不強， 沒有真正建設(shè)相應(yīng)的工程實踐能力 和工程素質(zhì)教育體系， 缺乏系統(tǒng)性， 培養(yǎng)方式和手段沒有凸顯實 踐應(yīng)用特色，培養(yǎng)效果有待提高。2.

2、在整個實施過程中， 要求企業(yè)有效參與， 只有國有大中型 企事業(yè)單位參與是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的， 希望更多的中小企業(yè)參與到卓越 工程師的人才培養(yǎng)中來，但是學(xué)生的安全、實習(xí)的指導(dǎo)、實習(xí)的 場地等多方面的問題，制約了企業(yè)接收更多的在校學(xué)生的實習(xí)。3. 多數(shù)高校設(shè)置了“ 3+1”的人才培養(yǎng)方案。學(xué)生在大四的 時候到企業(yè)鍛煉，但如果在前三年的培養(yǎng)過程中脫離了工程實 際，對工程實際問題認(rèn)識不足， 缺乏真實案例分析和實踐過程鍛 煉，輕視與產(chǎn)業(yè)需求和最新工程技術(shù)的緊密對接， 學(xué)生實踐能力 沒有得到有效提高， 就無法快速適應(yīng)實際工程領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用和 實踐創(chuàng)新， 即使到企業(yè)實習(xí)也達(dá)不到希望的效果。 尤其是要求無 任何工程經(jīng)

3、驗的學(xué)生到企業(yè)實習(xí)， 很多企業(yè)也不愿接收學(xué)生。 因 此，很有必要從人才培養(yǎng)方案、 工程能力培養(yǎng)體系等方面進(jìn)行綜 合考慮，建立校內(nèi)的卓越工程師培養(yǎng)綜合實踐平臺。二、工程能力培養(yǎng)體系和方法基于上述問題， 就要求我們在前三年的培養(yǎng)過程中采取有效 措施， 進(jìn)行全面的教學(xué)改革， 才能真正達(dá)到卓越工程師的培養(yǎng)標(biāo) 準(zhǔn)。根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)定位和目標(biāo)， 我校組織專家討論， 首先 制訂了“ 2+1+1”的人才培養(yǎng)方案，包括累計 2 年的基礎(chǔ)理論學(xué) 習(xí)，累計 1 年的校內(nèi)實踐，累計 1 年的企業(yè)實習(xí)。其次進(jìn)行了課 程體系和教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)化研究，建立獨立的工程能力培養(yǎng)體 系。最后認(rèn)識到構(gòu)建校企合作的人才培養(yǎng)模式是解決

4、卓越工程師 培養(yǎng)的理性選擇。為充分發(fā)揮學(xué)校和企業(yè)的優(yōu)勢， 在校內(nèi)建立卓越工程師綜合 實踐平臺，構(gòu)建了新型校企合作模式，和企業(yè)實現(xiàn)了無縫銜接， 有效統(tǒng)一。 學(xué)生從大二開始逐步參與到卓越工程師綜合實踐， 通 過參與項目獲得不同的崗位體驗和角色扮演， 有效提升了工程能 力，獲得了參與工程項目的經(jīng)驗，只有具備了一定的工程能力， 才能進(jìn)入合作企業(yè)實習(xí)。在新型的校企合作模式中， 校內(nèi)的卓越工程師綜合實踐平臺 是學(xué)生能力培養(yǎng)的關(guān)鍵。 我們研究了如圖 1 所示的工程能力訓(xùn)練 與提升體系， 該體系獨立于理論教學(xué)。 通過對學(xué)生四年學(xué)習(xí)的知 識點和能力點進(jìn)行提煉， 形成知識素材庫， 再從已完成的企業(yè)實 際項目、教師

5、科研項目、學(xué)科競賽項目和學(xué)生科研項目中，針對 不同年級的學(xué)生、 不同的能力要求、 不同的領(lǐng)域選出了多個項目 案例，構(gòu)成了“模塊化的工程能力訓(xùn)練案例庫”。 每一個學(xué)生都 可以根據(jù)達(dá)到的能力目標(biāo)從項目庫中抽取一個項目來進(jìn)行訓(xùn)練， 完成能力提升。三、卓越工程師綜合實踐平臺的設(shè)計與實現(xiàn) 卓越工程師綜合實踐平臺不僅僅是一個場地或?qū)嶒炇遥?更多 的是一個架構(gòu)， 我校通過總體設(shè)計， 建立了一個基于云架構(gòu)的多 應(yīng)用綜合集成的可擴展系統(tǒng)， 學(xué)生、 教師或其他用戶可以通過各 種終端服務(wù)接口（如手機、平板、電腦等）來訪問其中的資源， 進(jìn)行訓(xùn)練。當(dāng)開發(fā)了新的成熟案例，就可以放入庫中，掛在校園 云平臺上，供訓(xùn)練的學(xué)生訪

6、問，如圖 2 所示。每個案例都必須按 照總體設(shè)計的要求來規(guī)范。 目前案例庫中的應(yīng)用或案例分為網(wǎng)站 設(shè)計、智能小車、信息檢索、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、圖形圖像 處理算法、智能家居、智慧大棚蔬菜等多個模塊，各模塊可根據(jù) 教師的科研方向和學(xué)生的研究情況逐步擴展。 每個應(yīng)用或模塊在 學(xué)生工程能力培養(yǎng)過程中的作用是相同的， 只是涉及到的知識點 不同。案例庫是綜合實踐平臺的核心， 是其中的軟件部分， 只有案 例庫完善， 才能在學(xué)生工程能力培養(yǎng)過程中達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。 下 面以“智能小車走迷宮”的設(shè)計為例，詳細(xì)介紹了案例的規(guī)范、 作用和具體實現(xiàn)。1. 項目目標(biāo)。 自主設(shè)計一款機電一體化的智能小車， 可以在 由墻

7、組成的迷宮中穿行， 找到從起點到終點的一條路徑， 并能找 到最短路徑返回起點。2. 項目面向的學(xué)生。該項目可以由大二以上的學(xué)習(xí)過模電、 數(shù)電和單片機課程的學(xué)生獨立完成， 也可以在教師和高年級學(xué)生 的指導(dǎo)下完成。3. 智能小車涉及到的相關(guān)知識點包括單片機及其接口、電 阻、電容、放大電路、電源、載波發(fā)生器、振蕩電路等模電相關(guān) 知識，電機、紅外傳感器、譯碼器、開關(guān)設(shè)計等數(shù)電知識，C語言基礎(chǔ)、 Keil uVision4 軟件的使用等，并將涉及到的各相關(guān)知 識點，以文檔或視頻的方式放在網(wǎng)站上， 讓學(xué)生可以隨時自主查 閱和學(xué)習(xí)。4. 建立搭建智能小車的基礎(chǔ)實踐項目，可分為：（1）智能小車總體模型設(shè)計（包

8、括智能小車的設(shè)計目標(biāo)、評價標(biāo)準(zhǔn)、模型 構(gòu)成、機械、電子元件的選型等） ;（2）單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 （包括電源電路、振蕩電路、時鐘電路的使用和設(shè)計）; （ 3）電機驅(qū)動設(shè)計（包括碼盤電機、步進(jìn)電機等的原理和使用方法） ; （4）傳感器設(shè)計（包括載波發(fā)生器、紅外傳感器、譯碼器的原 理及使用） ;（5）走迷宮算法設(shè)計 （包括多種走迷宮的算法介紹） 。這 5 個基礎(chǔ)實踐項目都配有教師指導(dǎo)的微視頻、 詳細(xì)的實驗指導(dǎo)5. 完成方式。 學(xué)生順序完成各個基礎(chǔ)實踐項目就可以完成整 個智能小車的設(shè)計， 學(xué)生可以在任何地點完成實驗項目， 也可以 到指定的綜合實踐實驗室現(xiàn)場實驗， 現(xiàn)場有專門的指導(dǎo)教師、 研 究生和高年級的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。設(shè)置有專門的答疑區(qū)和答疑時 間，學(xué)生還可以直接在網(wǎng)上答疑。6. 答辯。學(xué)生完成智能小車的設(shè)計后，進(jìn)行調(diào)試。然后通過 指定的由教師、 研究生和高年級學(xué)生組成的答辯小組答辯后， 完 成該項目，就可以獲得相應(yīng)的實踐學(xué)分。四、結(jié)語學(xué)生工程能力的培養(yǎng)效果依賴于校內(nèi)實踐， 設(shè)置有效的工程 能力培養(yǎng)體系和模式， 能有效促進(jìn)學(xué)生工程能力的提升， 校企合 作是解決卓越工程師培養(yǎng)的理性選擇。 然而在沒有解決企業(yè)自愿 參與人才培養(yǎng)過程的問題之前， 建立校內(nèi)的卓越工程師綜合實踐 平臺是保證卓越工程師培養(yǎng)效果的有效措施。我校實施三年來， 取得了一定的成效， 案例庫是綜合實踐平臺的核心，