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      以學(xué)科競賽為載體的大學(xué)生創(chuàng)新能力提升模式構(gòu)建

      2017-02-22 18:10:42彭雷王茂才戴光明武云
      文教資料 2016年25期
      關(guān)鍵詞:學(xué)科競賽培養(yǎng)模式創(chuàng)新能力

      彭雷+王茂才+戴光明+武云

      摘 ? ?要: 全國計算機(jī)仿真大賽在激發(fā)教師和學(xué)生的研究熱情,提高大學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識等方面都產(chǎn)生積極的影響。本文闡述了學(xué)科競賽在人才培養(yǎng)中的重要作用,具體分析了全國計算機(jī)仿真大賽對學(xué)生綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的要求,重點介紹了我們在這方面所做的相關(guān)探索和經(jīng)驗總結(jié),構(gòu)建了以學(xué)科競賽為載體的大學(xué)生創(chuàng)新能力提升模式。

      關(guān)鍵詞: 學(xué)科競賽 ? ?創(chuàng)新能力 ? ?全國計算機(jī)仿真大賽 ? ?培養(yǎng)模式

      在我國高等教育由外延擴(kuò)張到內(nèi)涵發(fā)展的過程中,大學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)成為高等教育改革的重點。《中華人民共和國高等教育法》第五條規(guī)定:高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才。我們認(rèn)為工科專業(yè)作為我國工程技術(shù)人才培養(yǎng)的搖籃,正是適應(yīng)時代發(fā)展需要,可以將創(chuàng)新精神和實踐能力教育有效結(jié)合,并在李克強(qiáng)總理“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的時代背景感召下培養(yǎng)出專業(yè)精深、能力強(qiáng)且素質(zhì)高的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)一線高級應(yīng)用人才。

      結(jié)合中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)計算機(jī)學(xué)院自身的特點,我們探索出一條以學(xué)科競賽(主要是全國計算機(jī)仿真大賽,互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等)為載體的大學(xué)生創(chuàng)新能力有效提升的路徑。創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步與發(fā)展的不竭動力,《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》提出:“著力提高學(xué)生服務(wù)國家服務(wù)人民的社會責(zé)任感、勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實踐能力?!盵1]所以,我們學(xué)院的創(chuàng)新教育便是以培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和在實踐中的創(chuàng)新思維能力為基本價值取向,以創(chuàng)新精神的培育為起點,將創(chuàng)新實踐能力作為核心,落腳到學(xué)生的綜合素質(zhì)提升。在摸索學(xué)生創(chuàng)新能力提升的教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn),學(xué)科競賽作為載體,牽引學(xué)生在參賽過程中鍛煉思維,學(xué)會協(xié)作、懂得創(chuàng)新,把想法落實到技術(shù)應(yīng)用中,是一個有效的培養(yǎng)路徑。

      一、學(xué)科競賽在高校人才培養(yǎng)中的重要作用

      學(xué)科競賽是面向大學(xué)生開展的課外科技活動,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的有效載體,是激發(fā)潛能和創(chuàng)造力的最好手段,對培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊合作精神、解決實際問題和實踐動手能力具有非常重要的作用[2]。目前,大學(xué)生學(xué)科競賽種類繁多,除了有教育部、團(tuán)中央等權(quán)威機(jī)構(gòu)主辦的數(shù)學(xué)建模、電子設(shè)計、軟件設(shè)計開發(fā)等外,社會上一些企業(yè)單位也開始發(fā)覺舉辦競賽是為其選拔人才并解決科技攻關(guān)難題的有效途徑。

      通過這些競賽,從實踐操作層面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,調(diào)動大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,并在這一過程中幫助學(xué)生積累和運(yùn)用知識,同時充分鍛煉了學(xué)生的非智力因素。比如,加強(qiáng)團(tuán)隊合作精神、提高競爭意識并在克服困難的過程中磨煉意志。經(jīng)過學(xué)科競賽的洗禮,學(xué)生真正體會到科技攻關(guān)的艱辛,并享受到自己創(chuàng)造的成就感,這些都將沉淀為其人生的寶貴精神財富。各種學(xué)科競賽也推動學(xué)校教學(xué)改革,讓各專業(yè)、學(xué)科發(fā)現(xiàn)并選拔出一批在學(xué)術(shù)科研方面有潛質(zhì)的優(yōu)秀人才,同時,競賽的舞臺讓廣大參與其中的學(xué)生充分展示自己的智慧和能力,讓一大批科技精英脫穎而出。鑒于此,我們堅持以全國計算機(jī)仿真大賽為平臺,進(jìn)而促進(jìn)專業(yè)學(xué)科教學(xué)改革的發(fā)展;既完善學(xué)科人才培養(yǎng)的科學(xué)理論體系,又培養(yǎng)一批專業(yè)基礎(chǔ)扎實的高端科研應(yīng)用型人才,讓人才培養(yǎng)與科學(xué)研究相互促進(jìn),實現(xiàn)學(xué)科專業(yè)綜合教育與教學(xué)改革目標(biāo)和人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

      二、全國計算機(jī)仿真大賽的基本要求分析

      全國計算機(jī)仿真大賽是受教育部高等教育司的委托,以促進(jìn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育,推動高校的教育改革工作為目的的學(xué)科競賽,目前已成功舉辦六屆[3、4]。

      1.競賽的基本賽制、賽程介紹。競賽選題來自于工程技術(shù)和科學(xué)管理中的實際問題,組委會給出幾個競賽題目,要求各參賽隊任選一題,在十五日內(nèi)完成建模、方案的解決、改進(jìn)性能并寫出計算機(jī)仿真報告。既有運(yùn)用理論知識的建模,又有仿真的調(diào)試過程,讓學(xué)生真正將理論學(xué)習(xí)的知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H可用的方案;同時由于時間緊、難度系數(shù)較大,對參賽的學(xué)生要求高,對學(xué)生在理論知識面的寬度、廣度和深度上,以及將理論運(yùn)用于實踐的能力,還有文字表達(dá)功底的要求都比較高。唯有此,方能完成任務(wù),取得好的成績。

      另外,計算機(jī)仿真大賽有其不同于其他學(xué)科競賽的特殊要求。比如,數(shù)學(xué)建模競賽,一般不要求進(jìn)行程序驗證。但計算機(jī)仿真大賽格外注重仿真的可重復(fù)性和可實現(xiàn)性,要求仿真結(jié)果的正確,這就對編程的規(guī)范提出高要求,需要實現(xiàn)程序界面的友好、程序的適用性等目標(biāo)。

      2.科學(xué)地進(jìn)行仿真建模訓(xùn)練。創(chuàng)新不是天馬行空般地隨意發(fā)揮,而是在一定規(guī)范程序下的科學(xué)實踐??偨Y(jié)我們多年來參賽的經(jīng)驗,可以概括為以下幾個重要步驟:首先,是問題的提出和建立模型。通過系統(tǒng)地分析得出研究問題的求解目標(biāo),給出總體方案,之后將系統(tǒng)抽象為數(shù)學(xué)上的邏輯關(guān)系,選擇適合的方法設(shè)計整個仿真流程圖,在此基礎(chǔ)上逐步細(xì)化模型。其次,是數(shù)據(jù)的收集和模型的轉(zhuǎn)換。對于近年來出現(xiàn)的涉及霧霾、金融等交叉領(lǐng)域問題,需要學(xué)生自主搜集相關(guān)數(shù)據(jù),考慮到氣象,經(jīng)濟(jì)問題的復(fù)雜性,要在數(shù)據(jù)充足的前提下建模,同時還要尋找針對此類問題的解決方法,如在2014年的霧霾分析和預(yù)測的題目中,我們專門請來我校環(huán)境學(xué)院研究霧霾成因的老師和我們討論,梳理出解決該問題的關(guān)鍵因素,提高解決問題的創(chuàng)新性??傊?,要根據(jù)參賽小組同學(xué)的專長靈活選擇,目的是合理正確地仿真結(jié)論。再次,是論證和實驗。建立仿真模型后的最大困難在于如何科學(xué)地設(shè)計仿真實驗。不僅需要了解所選題目涉及的背景知識,還要從實際問題的不同階段、方面等現(xiàn)實問題入手,設(shè)計合理的實驗方案,有些條件也許并不會發(fā)生,但可以作為實驗條件提煉分析。在確定好具體運(yùn)行方案后,再輸入數(shù)據(jù)、執(zhí)行模型,得出實驗結(jié)果。最后,是對結(jié)果的分析并修改完善模型,通過分析要得到解決問題的途徑,再設(shè)計出仿真結(jié)果的輸出,接下來是修改和完善模型,直到它符合實際要求為止。通過近幾年的比賽,我們發(fā)現(xiàn),這方面的訓(xùn)練顯得越來越重要,將它完整地貫穿于整個教學(xué)、參賽過程是鍛煉學(xué)生助其樹立嚴(yán)謹(jǐn)求實科學(xué)態(tài)度的經(jīng)歷,對于仿真過程出現(xiàn)的問題要用文檔記錄,再加以詳細(xì)分析,把不同條件下得到的不同結(jié)論都給出充分的文檔分析論證。以上步驟可以讓參賽學(xué)生對解決問題的方案和步驟有更深的理解,并不斷創(chuàng)新思維和方法,讓仿真結(jié)果更合理可行,使仿真程序和文檔等更規(guī)范,讓參賽活動變得對人才培養(yǎng)更有幫助,且取得實效,讓學(xué)生的成長進(jìn)步發(fā)生質(zhì)的飛躍。通過系統(tǒng)的訓(xùn)練,我們在歷屆全國計算機(jī)仿真大賽中,獲得特等獎2次,一等獎4次,二等獎3次,三等獎3次的好成績,并以全國計算機(jī)仿真大賽中的題目為基礎(chǔ),學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等其他賽事中取得好成績。

      三、學(xué)科競賽能全面提升大學(xué)生綜合素質(zhì)

      學(xué)科競賽既培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力,又提高其綜合素質(zhì),這使得學(xué)科競賽越來越受到高等學(xué)校的重視,已經(jīng)基本發(fā)展成為培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的一種重要載體[5、6]。不少高校都在積極探索學(xué)科競賽的管理模式,有效搭建競賽平臺以此創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。我們總結(jié)參加仿真大賽的體會,有以下幾點經(jīng)驗?zāi)芡苿哟髮W(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

      1.有效地促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新思維。每年有不少學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模、ACM、程序設(shè)計大賽等。歸納起來,不管是哪項賽事,哪種命題方法,都很強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新思維在比賽中的運(yùn)用,要求參賽選手有自己的新技術(shù)、新方法??陀^上迫使想要參加各類學(xué)科競賽的學(xué)生提前做好創(chuàng)新意識的培養(yǎng),同時訓(xùn)練創(chuàng)新思維能力,這些問題只是學(xué)生本身意識到還不足以實現(xiàn)參賽完成任務(wù)的能力匹配,必須有學(xué)科和專業(yè)的支撐,有老師在教學(xué)和組隊訓(xùn)練過程中的刻意安排和培訓(xùn),就和課程建設(shè),從實踐能力入手的教學(xué)培養(yǎng)方案配套改革相聯(lián)系,如果運(yùn)用得好,便能有效推動學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)的雙贏局面產(chǎn)生。

      2.真正地增強(qiáng)大學(xué)生的動手能力。學(xué)科競賽的評估體系不同于我們平時的課程考核,平時學(xué)生學(xué)習(xí)得如何主要通過成績,即分?jǐn)?shù)體現(xiàn)。而學(xué)科競賽的考評標(biāo)準(zhǔn)是與命題相關(guān)的程序設(shè)計,全國計算機(jī)仿真大賽就要求大學(xué)生團(tuán)隊在相應(yīng)老師的指導(dǎo)幫助下獨立思考,對其選題進(jìn)行分析、編程、建立模型,再對程序的運(yùn)行進(jìn)行測試,這一系列過程讓參賽學(xué)生必須具備相當(dāng)強(qiáng)的實踐動手能力,且在實際操作過程中很好地運(yùn)用所學(xué)理論知識。

      3.如愿地促使大學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)科競賽近年來越來越體現(xiàn)出學(xué)科交叉的特點,不僅要求參賽學(xué)生有深厚的本專業(yè)基礎(chǔ)知識且掌握牢固,還要求兼具其他學(xué)科的許多核心知識點,使得學(xué)生為了完成任務(wù)不得不廣泛涉獵多門課程的相關(guān)知識,這就要求有很強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力。尤其是在參賽過程中,會遇到各種之前自己所不具備的知識儲備問題,這時就要及時豐富所缺積累,使學(xué)生通過自學(xué)完善自身的知識結(jié)構(gòu)體系,全面合理地解決實際運(yùn)行中出現(xiàn)的各種難題。

      除此之外,學(xué)科競賽往往是三人一組,以團(tuán)隊的形式參賽,不僅要求每個參賽同學(xué)都各有所長,對所學(xué)知識運(yùn)用能力突出,更需要他們之間相互協(xié)調(diào)配合。只有具備優(yōu)良的溝通技巧,能很好地對團(tuán)隊進(jìn)行管理,懂得合理分工、科學(xué)利用每個團(tuán)隊成員的優(yōu)勢,才能在比賽中取得好的成績。同時,因為比賽雖然賽程安排比較緊,但實際的前期準(zhǔn)備是需要充足時間的,加上測試過程中遇到的種種問題,對學(xué)生的心理素質(zhì)和意志力是很大的考驗。

      四、學(xué)科競賽有力推動了創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建

      中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)計算機(jī)學(xué)院根據(jù)自身的學(xué)科特點,從全國計算機(jī)專業(yè)競賽中精心挑選了一批符合我校學(xué)生水平的競賽項目,構(gòu)建了一套重點不同,卻涵蓋了計算機(jī)學(xué)科所有核心課程知識點的學(xué)科競賽體系。我們從選拔、培訓(xùn)等環(huán)節(jié)入手,已經(jīng)形成了學(xué)科競賽的組織選拔和各種相關(guān)機(jī)制,并積累了一些行之有效的辦法。

      首先,每年定期公開選拔參賽選手。在每項賽事公布前,面向全院進(jìn)行公開選拔,要求包括專業(yè)知識的綜合運(yùn)用能力、團(tuán)隊精神與交流能力,以及組織協(xié)調(diào)、領(lǐng)導(dǎo)力等。之后會對這些學(xué)生進(jìn)行模擬測試,通過測試挑選后的學(xué)生組隊。在組隊時注意優(yōu)化組合,既要有新老搭配,又要讓團(tuán)隊每個成員都能各司其職,發(fā)揮各自的優(yōu)勢和專長。需要一名善于協(xié)調(diào)溝通的同學(xué)來管理和分配任務(wù);同時確保團(tuán)隊技術(shù)關(guān)鍵問題的解決有能力強(qiáng)的技術(shù)骨干;另外,一名文字表達(dá)能力強(qiáng)的學(xué)生完成文檔的編寫。

      其次,建立規(guī)范化和制度化的輔導(dǎo)培訓(xùn)機(jī)制。注重對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是我們一直堅持的工作重點。在選題和方案的制訂方面,指導(dǎo)老師會給學(xué)生充分自由的空間,在他們選定后,老師只對解題涉及的常識、原理、算法和目標(biāo)要求進(jìn)行講解,但整個方案的設(shè)計和分析、解決問題都由學(xué)生自主完成。實踐證明,這種規(guī)范化、制度化的賽前培訓(xùn)指導(dǎo)能充分提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實踐動手能力。在這一過程中,指導(dǎo)老師要定期對參賽方案的進(jìn)度實施檢查,解決學(xué)生解決不了的問題,引導(dǎo)幫助他們思考,并隨時提出修改意見。

      隨后,搭建創(chuàng)新實踐平臺,進(jìn)行關(guān)聯(lián)性教學(xué)和人才培養(yǎng)。我們把學(xué)科競賽實踐經(jīng)驗整合到實驗教學(xué)中,在實踐教學(xué)評價體系中改變過去以分?jǐn)?shù)作為唯一依據(jù)的評價方式,全面評估學(xué)生在實踐中的態(tài)度,方法和效果。為此,我們提升了各種綜合性、研究性實驗的比重,將原來的演示性、驗證性實驗逐步轉(zhuǎn)向綜合性實驗,以此提高學(xué)生的實際動手能力。在課程設(shè)計的報告中,要求學(xué)生獨立完成一個選題、方案的制訂,系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試等全套任務(wù),從而全面提升學(xué)生的創(chuàng)新、動手和項目管理的能力。同時,在課堂教學(xué)中注重多學(xué)科、多知識點的融合,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注計算機(jī)學(xué)科的所有核心課程知識點,再在實驗課程中綜合運(yùn)用各類知識。另外,在高年級的課程中挑選一些往年的學(xué)科競賽真題讓學(xué)生完成,可以從中挖掘一些有潛質(zhì)的學(xué)生繼續(xù)深造,從而達(dá)到教學(xué)相長的目的,同時提高學(xué)生的創(chuàng)新綜合實力。

      參考文獻(xiàn):

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      [2]苗艷麗.關(guān)于充分發(fā)揮實驗室效益,實現(xiàn)實驗資源共享的幾點思考[J].技術(shù)經(jīng)濟(jì),2004(10):31-33.

      [3]張毅,楊秀霞,陳潔,梁勇.計算機(jī)仿真大賽活動中的創(chuàng)新教育研究[J].學(xué)理論,2012,28:172-173.

      [4]李聰穎,韓蕾,徐慶九,王士星.在計算機(jī)仿真競賽中培養(yǎng)學(xué)員能力和素質(zhì)[J].計算機(jī)仿真,2011,06:384-388.

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      基金項目:校級一般教學(xué)改革項目(2015B25),2016本科教學(xué)工程項目(教字(2015)26號)。

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