計算機專業(yè)大學生硬件創(chuàng)新能力培養(yǎng)與實踐

李鵬飛,李 冰

(東北石油大學計算機與信息技術(shù)學院，黑龍江 大慶 163318)

計算機專業(yè)大學生硬件創(chuàng)新能力培養(yǎng)與實踐

李鵬飛,李 冰

(東北石油大學計算機與信息技術(shù)學院，黑龍江 大慶 163318)

針對當前計算機專業(yè)大學生硬件開發(fā)創(chuàng)新能力的不足，分析了導致該現(xiàn)狀的主要原因。結(jié)合自身的教學科研環(huán)境，提出了“2個相信、3個引導及4個支持”創(chuàng)新培養(yǎng)理念,以學生興趣為出發(fā)點，以科研小組為單位，以導師負責制為管理模式展開硬件開發(fā)過程。實踐結(jié)果表明，這些措施和管理模式有效地提高了參與學生的硬件創(chuàng)新能力,同時對電子、自動化等其他專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)也具有很好的借鑒價值。

硬件創(chuàng)新；興趣小組；導師負責制

高素質(zhì)的計算機專業(yè)大學生應(yīng)綜合具備軟硬件方面的開發(fā)技能。然而，由于我國計算機專業(yè)自身的課程體系設(shè)置的特點，使得計算機專業(yè)的學生在學習模擬電路和數(shù)字電路等課程的知識深度和廣度上都遜于電子、自動化等專業(yè)的學生。正是因為對電路基礎(chǔ)部分的知識積淀不夠，使得計算機專業(yè)的學生在涉及到硬件電路方面的分析和設(shè)計時，就顯得力不從心。其次，同軟件開發(fā)相比，由于硬件開發(fā)本身具有更高的難度，實驗教學中所用的實驗設(shè)備集成度高。學生做實驗時用到的很多實驗箱，只要連一些簡單的連線，就可完成實驗過程。在這樣實驗教學模式下，硬件開發(fā)的技能基本沒有得到訓練，更談不上創(chuàng)新。第三，硬件開發(fā)環(huán)境的構(gòu)建與軟件相比困難，硬件開發(fā)實踐的機會少、成本高。由于PC機和筆記本電腦在大學生中很普及，軟件開發(fā)需要的開發(fā)環(huán)境一般都可以免費從網(wǎng)上獲得。因此軟件開發(fā)的平臺很容易搭建。學生只需要了解某種(些)編程語言，學過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫等課程，就可以進行實際軟件項目的開發(fā)。而硬件環(huán)境的構(gòu)建和配置則很困難。除了PC機外，還需要硬件開發(fā)板或者實驗箱，環(huán)境配置與軟件相比更復雜。在硬件開發(fā)過程中，需要硬件老師給予專業(yè)的指導才行。久而久之，形成了國內(nèi)高校重軟輕硬的現(xiàn)象普遍存在[1]?；谝陨显颍斐闪藝鴥?nèi)高校計算機專業(yè)的學生硬件開發(fā)技能與創(chuàng)新能力比軟件低。因此如何提高計算機專業(yè)大學生的硬件開發(fā)和創(chuàng)新能力是擺在高校教育工作者面前一個亟待解決的問題。

針對計算機專業(yè)大學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問題，高校教育工作者進行了不斷地探索和實踐，提出了不同的方法和措施來提高學生的創(chuàng)新能力。文獻[1]中就專門針對硬件課程從教學方法、教材、教學內(nèi)容和實踐教學環(huán)節(jié)4個方面入手，來激發(fā)學生的興趣，提高學生的動手能力；文獻[2]提出改變傳統(tǒng)教學模式、實行班導師制、鼓勵學生參與科研項目和引入競爭機制來培養(yǎng)創(chuàng)新性計算機人才；文獻[3]提出了分層式的計算機人才培養(yǎng)模式，將人才層次定位為計算機工程型和計算機科學型，一個偏重實踐，一個偏重理論；文獻[4]從“柔性化”課程體系、“立體化”實踐體系和研究型教學3個方面，創(chuàng)新實驗教學方法和手段；文獻[5]從鼓勵學生參加比賽和學生科技創(chuàng)新軟硬環(huán)境建設(shè)2個方面激發(fā)學生創(chuàng)新熱情；文獻[6-7]則針對目前硬件實驗教學存在的弊端，從改革硬件實驗教學模式、方法入手，來提高實驗教學效果和學生的創(chuàng)新能力。下面，筆者針對東北石油大學實際的教學和科研環(huán)境，以及筆者所在的嵌入式研究室?guī)熧Y配備情況，對提高學生的硬件開發(fā)創(chuàng)新能力的措施進行了探討。

1 建立興趣小組

興趣是創(chuàng)新的源泉。由于硬件開發(fā)的是一個軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)，需要多學科知識的綜合運用，單獨靠一個學生來完成難度大。將對硬件有共同愛好的學生組織到一起，以小組為單位，展開工作。

1)發(fā)揮小組每個成員的優(yōu)勢 取長補短，靠集體的力量，相互協(xié)作完成開發(fā)工作，效率高。小組開發(fā)模式集中了每個人的長處，在組長的帶領(lǐng)下，可以將開發(fā)任務(wù)分成不同的模塊，交給最擅長的人來做。比如算法好的、編程能力強的學生做系統(tǒng)程序的開發(fā)工作。硬件電路分析與設(shè)計能力強的，可以做系統(tǒng)的硬件部分。協(xié)調(diào)能力強的學生可以做項目組長或者興趣小組的組長。

2)小組開發(fā)模式 在遇到困難時，可以一起討論，集思廣益，解決問題的效率高。由于硬件開發(fā)的難度大，在項目開發(fā)過程中，遇到問題而停滯不前是經(jīng)常發(fā)生的事情。借助網(wǎng)絡(luò)來獲得解答，是首選，因為目前網(wǎng)絡(luò)上有很多技術(shù)類的討論社區(qū)。當在網(wǎng)上無法獲得有效的幫助的時候，就應(yīng)該小組討論了。你所想不到了，可能為小組其他成員所想到。別人的一句話就可能是解決問題的鑰匙。

2 導師負責制管理模式

硬件開發(fā)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過程可以分為2個層次：①在開放式的實驗室中指導學生完成一些綜合性、創(chuàng)新性的實驗項目；②將學生引入以博士碩士研究生為培養(yǎng)目標的科研室中，在導師的指導下進行創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)和實踐。而這種導師負責制的管理模式對學生創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)則更為有效。首先，負責指導的導師都是在該領(lǐng)域中從事相關(guān)的科學研究工作，了解該領(lǐng)域的理論和技術(shù)的前沿進展，對學生的指導會把握的更加準確。其次，研究室中的實驗設(shè)備針對性更強，更適合于項目開發(fā)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。教學實驗室的實驗箱主要滿足實驗教學，選擇實驗箱時，更多考慮的是通用性。最后，在導師的研究室中，學術(shù)氛圍更適合創(chuàng)新能力培養(yǎng)。研究室中經(jīng)常做研究進展報告和學術(shù)交流，在交流和討論中學習，學生創(chuàng)新能力提高得更快。同時，研究室的研究生都是開發(fā)的主力，他們在開發(fā)過程中會遇到各種各樣的問題，會積累很多的實踐經(jīng)驗。這樣，在小組遇到問題時，可以在研究生的幫助下得以解決。

3 “2個相信、3個引導及4個支持”創(chuàng)新培養(yǎng)理念

建立了興趣小組，進入了科研室，在導師的指導下進行硬件系統(tǒng)的開發(fā)就為學生建立了良好的外部環(huán)境。那么導師如何管控開發(fā)的過程？筆者提出了“2個相信、3個引導及4個支持”的創(chuàng)新培養(yǎng)理念。

3.12個相信

1)相信學生的創(chuàng)新能力 鼓勵由學生自主提出實驗題目而不是由指導老師包辦，指導老師僅負責對題目進行綜合評價，給學生提出自己的意見供其參考。

2)相信學生的學習能力 大學生初次涉入科研項目的開發(fā)，開發(fā)經(jīng)驗及知識儲備都相對薄弱，但年輕人精力旺盛，求知欲強，接受新知識快，相信能夠克服創(chuàng)新過程中遇到的各種困難。

3.23個引導

1)通過嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的專用網(wǎng)站進行引導 網(wǎng)站提供了大量的專業(yè)知識及背景知識，可供學生隨時訪問學習。

2)通過嵌入式系統(tǒng)興趣學習小組進行引導 利用學生經(jīng)常使用的QQ軟件，建立了QQ群，聚集了一批對硬件開發(fā)感興趣的同學。

3)通過加強學生動手操作能力進行引導 對于加入創(chuàng)新項目的同學，為他們購買了一些基本的硬件實驗器材，要求每個同學親自動手，組裝、焊接及調(diào)試一些基本電路。

3.34個支持

1)開展專題講座進行支持 為項目組及其他感興趣的同學介紹相關(guān)技術(shù)，快速引導學生入門，縮短項目開發(fā)的準備時間。

2)開展關(guān)鍵技術(shù)的一對一輔導支持 對于較難的技術(shù)，為參加項目同學給予一對一講解，支持他們快速跨過技術(shù)障礙，降低他們學習關(guān)鍵技術(shù)的難度。

3)提供實驗環(huán)境及場地支持 為參加項目同學提供實驗環(huán)境及場地支持，及時安排他們進入科研室，提供安靜舒適的工作環(huán)境和大量專業(yè)圖書資料。并在第一時間把相關(guān)設(shè)備采購到位。

4)提供心理輔導支持 通過和存在困難同學的不斷溝通，解決他們的困惑和問題，使得他們能愉快開心地投入到項目開發(fā)過程中。

4 培養(yǎng)成效

從2006級開始，按照上述創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，將對有興趣搞硬件開發(fā)的學生引入科研室，進行嵌入式系統(tǒng)方面的硬件開發(fā)。截止到2011年，指導教師和這些學生取得了多項教學和科研成果。其中省級和校級教改項目9項；編寫著作8部；發(fā)表論文6篇；獲得校級教學成果獎6項；學生所獲各種獎勵13項。

5 結(jié) 語

對于計算機專業(yè)大學生的硬件開發(fā)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問題，高校教育工作者和專業(yè)教師一直在不斷地探索和實踐。對于采用什么的培養(yǎng)理念和管理模式?jīng)]有統(tǒng)一的標準來遵循，因為不同學校的教學實力和科研實力不同，學生層次和指導教師的能力也不相同。高校教育工作者只有從革新培養(yǎng)理念和管理方式等多方面入手，不斷地進行改革和實踐，才能更好地對計算機專業(yè)大學生的創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)，使畢業(yè)生更符合社會發(fā)展的需求。

[1]王艷玲.計算機專業(yè)硬件類課程教學改革探討[J].計算機教育，2009(20)：90-92.

[2]張中偉.創(chuàng)新型計算機人才培養(yǎng)模式研究[J].中國輕工教育，2006(4)：10-11.

[3]王泉，馬建峰.計算機專業(yè)教學改革與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].計算機教育，2008(7)：11-13.

[4]冼廣銘，曾碧卿，冼廣淋.基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的計算機專業(yè)教學改革研究與實踐[J].中國科技信息，2009(4)：242-243.

[5]曾勝昌，鄒勇華.計算機專業(yè)學生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐與探索[J].廣東青年干部學院學報，2010(2)：78-80.

[6]趙琳娜，王海珍，王曉寧.計算機硬件實驗教學的改革研究[J].內(nèi)蒙古民族大學學報(自然科學版)，2011(1)：112-114.

[7]溫柳英，馮丹，王世元.計算機硬件類實驗教學改革探索[J].實驗科學與技術(shù)，2011(1)：70-72.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.061

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1673-1409(2012)12-N180-03