多維協(xié)同構(gòu)建計算機(jī)類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

饒文碧　熊盛武　袁景凌

摘 要：依托多維協(xié)同改革思路，緊密跟蹤計算機(jī)學(xué)科發(fā)展前沿，順應(yīng)人才培養(yǎng)教育的時代需求，構(gòu)建了“行業(yè)協(xié)同、校企協(xié)同、科教協(xié)同、學(xué)科交叉”的計算機(jī)類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，利用教學(xué)云平臺將六個實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺整合為一體，并通過專業(yè)基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計型、研究創(chuàng)新型三個層次的教學(xué)來提升學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力，構(gòu)建了一套能力評估與質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，形成了“三層次六平臺一機(jī)制”的實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，著力培養(yǎng)“適應(yīng)能力強(qiáng)、實干精神強(qiáng)、創(chuàng)新意識強(qiáng)”的計算機(jī)類新型“三強(qiáng)人才”。

關(guān)鍵詞：多維協(xié)同；三層次六平臺一機(jī)制；實踐與創(chuàng)新能力

中圖分類號：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：Based on the reform idea of multi-dimensional cooperation， the development frontier of computer science， and the requirements of talent cultivation and education，the paper constructs the practical and innovative ability training mode for computer professionals：University-Industry Cooperation，University-Enterprise Cooperation，Research-Teaching Cooperation，and Interdisciplinary Integration.Six practical and innovative ability training platforms are integrated into the teaching cloud platform.Students' practical and innovative abilities are enhanced through the three-level teaching，including the professional foundation level，the comprehensive design level and the research innovation level.A set of capability evaluation and quality supervision mechanism has been constructed.On the basis of the above，the paper proposes the practical and innovative ability training system of Three Levels，Six Platforms and One Mechanism，in order to cultivate better computer professionals with strong adaptability，practical spirit and innovative sense.

Keywords：multi-dimensional cooperation；Three Levels，Six Platforms and One Mechanism；practical and innovative

ability

1 引言（Introduction）

當(dāng)前我國計算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)中普遍存在培養(yǎng)模式、教學(xué)體系趨同，教學(xué)內(nèi)容與方法滯后于計算技術(shù)快速發(fā)展的問題。同時，傳統(tǒng)的計算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)體系難以促進(jìn)學(xué)生知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)的綜合構(gòu)建和全面發(fā)展，已經(jīng)成為影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心問題[1-3]。急需打破傳統(tǒng)教育設(shè)計思路，創(chuàng)造一個多元合作、協(xié)同創(chuàng)新的人才培養(yǎng)模式[4]，融會貫通相關(guān)課程知識體系，優(yōu)化課程體系和實踐教學(xué)體系，改革教學(xué)方法和考核體系；強(qiáng)化學(xué)生主體地位，形成基于教學(xué)云平臺的能力評估和質(zhì)量保障體系[5，6]。

我校結(jié)合國家級、省級質(zhì)量工程項目和多項省級教研項目，學(xué)院積極探索以學(xué)生為中心、以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的計算機(jī)類人才培養(yǎng)模式和教學(xué)體系的改革，明確以四類實踐能力（計算思維能力、程序設(shè)計能力、算法設(shè)計與分析能力和計算機(jī)系統(tǒng)能力）與三類創(chuàng)新能力（工程創(chuàng)新能力、科研創(chuàng)新能力和交叉應(yīng)用創(chuàng)新能力）為重的培養(yǎng)目標(biāo)，并與國家和地方行業(yè)需求、學(xué)校專業(yè)特色和優(yōu)勢相結(jié)合，以創(chuàng)建實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式為牽引，以構(gòu)建的實踐教學(xué)體系為主線，以多模式的實踐與創(chuàng)新教學(xué)平臺為支撐，以能力評估與質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制為保障，多維協(xié)同（學(xué)校與行業(yè)協(xié)同、學(xué)校與企業(yè)協(xié)同、教學(xué)與科研協(xié)同、多學(xué)科交叉等）創(chuàng)建計算機(jī)類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。

2 “三協(xié)同一交叉”計算機(jī)類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)

新能力培養(yǎng)模式（Practice and innovation ability

training mode for computer professionals with

Three cooperation and one intersection）

針對培養(yǎng)模式不能滿足社會行業(yè)人才需求等問題，構(gòu)建了“行業(yè)協(xié)同、校企協(xié)同、科教協(xié)同、學(xué)科交叉”的計算機(jī)類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，培養(yǎng)計算機(jī)類“三強(qiáng)人才”。

依托國家數(shù)字傳播工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地、湖北省數(shù)字傳播工程中心等，開設(shè)全國首個“軟件工程—數(shù)字傳播工程”學(xué)科交叉人才培養(yǎng)試點(diǎn)班，形成以試點(diǎn)班為示范的“學(xué)科交叉+科教協(xié)同+校企協(xié)同”三位一體的人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化科研創(chuàng)新能力和交叉應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。開設(shè)了系列計算機(jī)與數(shù)字傳播工程學(xué)科交叉的特色課程，邀請長江傳媒等企業(yè)導(dǎo)師合作授課。endprint

依托國家級質(zhì)量工程項目、湖北省交通物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)實驗室等，開設(shè)面向行業(yè)的“物聯(lián)網(wǎng)工程（交通/汽車）”國家特色專業(yè)試點(diǎn)班，構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)工程與交通/汽車行業(yè)協(xié)同的教學(xué)組織機(jī)制，進(jìn)行了行業(yè)/校企協(xié)同、科教協(xié)同育人等綜合改革實踐，強(qiáng)化工程創(chuàng)新能力和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

依托國家級工程實踐教育中心、國家卓越工程師培養(yǎng)試點(diǎn)項目，以華為、中軟國際等行業(yè)引領(lǐng)企業(yè)為外聯(lián)，開設(shè)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點(diǎn)班，創(chuàng)建產(chǎn)學(xué)研深度融合的協(xié)同育人新機(jī)制，強(qiáng)化四類實踐能力和工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 多維協(xié)同的計算機(jī)類實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

（Practical and innovative ability training system

for computer professionals with multi- dimensional

cooperation）

以培養(yǎng)“適應(yīng)能力強(qiáng)、實干精神強(qiáng)、創(chuàng)新意識強(qiáng)”的計算機(jī)類新型“三強(qiáng)人才”為目標(biāo)，將專業(yè)基礎(chǔ)實驗平臺、綜合能力訓(xùn)練平臺、工程創(chuàng)新實踐平臺、科技創(chuàng)新培養(yǎng)平臺、交叉應(yīng)用創(chuàng)新平臺、實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)云平臺等六個實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺整合為一體，通過專業(yè)基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計型、研究創(chuàng)新型三個層次的教學(xué)來提升學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力，構(gòu)建了一套能力評估與質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，形成了“三層次六平臺一機(jī)制”的實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，如圖1所示，夯實了人才培養(yǎng)的教學(xué)與實踐基礎(chǔ)。

3.1 促進(jìn)學(xué)生能力可持續(xù)發(fā)展的三層開放課程體系

針對傳統(tǒng)的課程體系中知識結(jié)構(gòu)較完備、但創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足的問題，圍繞學(xué)生計算思維與算法設(shè)計能力、計算機(jī)系統(tǒng)能力、解決復(fù)雜工程問題能力與創(chuàng)新能力的提升，構(gòu)建了三層開放的課程體系。

（1）計算機(jī)專業(yè)基本能力培養(yǎng)層

由計算機(jī)學(xué)科各個專業(yè)方向共性的、具有明顯學(xué)科特點(diǎn)的專業(yè)實驗內(nèi)容構(gòu)成，基本反映了本學(xué)科一個合格的本科畢業(yè)生應(yīng)該具備的專業(yè)基礎(chǔ)性實踐能力需求和知識需求。以驗證性和設(shè)計性實驗為主要手段，以部分綜合性實驗為補(bǔ)充，開設(shè)可以覆蓋計算機(jī)理論和系統(tǒng)（涵蓋軟、硬件和計算系統(tǒng)）基礎(chǔ)實踐能力訓(xùn)練的實驗課程，為學(xué)生的科研創(chuàng)新能力和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)奠定共性基礎(chǔ)。主要包括《計算機(jī)基礎(chǔ)與編程綜合實驗》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法綜合實驗》《面向?qū)ο笈c多線程綜合實驗》《計算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)實驗》《軟件工程基礎(chǔ)實驗》《嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)實驗》《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗》等專業(yè)基礎(chǔ)實驗課和《操作系統(tǒng)實驗》《編譯技術(shù)實驗》《數(shù)據(jù)庫原理實驗》《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)實驗》《計算機(jī)組成原理基礎(chǔ)實驗》等課內(nèi)實驗。計算機(jī)專業(yè)基本能力培養(yǎng)層的課程體系見圖2。

同時還與華為等世界500強(qiáng)企業(yè)合作建設(shè)了《編程思想》《軟件編程規(guī)范》《敏捷開發(fā)》和《軟件開發(fā)工具》等實驗實訓(xùn)課程，增強(qiáng)專業(yè)基本能力培養(yǎng)的工程性和先進(jìn)性。相應(yīng)課程簡介見表1。

（2）自主與綜合能力培養(yǎng)層

依托國家級工程實踐教育中心、計算機(jī)湖北省重點(diǎn)實驗教學(xué)示范中心等基地，打破理論課程內(nèi)容橫向劃分的慣例，優(yōu)化教學(xué)與實驗項目設(shè)置，通過《計算機(jī)軟硬件協(xié)同設(shè)計實踐》《大型軟件工程項目實訓(xùn)》《物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實訓(xùn)》和《傳播工程項目實訓(xùn)》等綜合實訓(xùn)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練學(xué)生對復(fù)雜工程問題的架構(gòu)、綜合設(shè)計和求解能力，并以第二課堂為補(bǔ)充進(jìn)行自主與綜合能力的訓(xùn)練。

計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計：我校結(jié)合工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，采用軟硬件課程貫通，以計算機(jī)系統(tǒng)（SOC）設(shè)計與實現(xiàn)的實踐過程為手段，深入理解計算機(jī)系統(tǒng)和高性能程序設(shè)計為目標(biāo)，融會貫通《數(shù)字邏輯》（邏輯與計算機(jī)設(shè)計基礎(chǔ)）《計算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)》《操作系統(tǒng)》和《編譯技術(shù)》等課程知識體系進(jìn)行實驗教學(xué)改革，并與高通、DIGILENT等企業(yè)合作建設(shè)了軟硬件貫通教學(xué)的計算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)系列課程，相應(yīng)課程體系見圖3。

大型軟件工程項目實訓(xùn)：關(guān)注綜合性軟件工程實踐，運(yùn)用以前所學(xué)軟件工程基礎(chǔ)、程序設(shè)計、需求工程、軟件設(shè)計、軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件項目管理、軟件測試和軟件職業(yè)知識，采用螺旋開發(fā)模型，突出團(tuán)隊交流合作和軟件項目管理，強(qiáng)化軟件工程制品，組織學(xué)生構(gòu)建中規(guī)模軟件系統(tǒng)（產(chǎn)品）的實踐。

物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實訓(xùn)：運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工程方法論進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實施，使學(xué)生對包括技術(shù)交流與培訓(xùn)、系統(tǒng)咨詢、應(yīng)用項目需求分析、應(yīng)用系統(tǒng)功能設(shè)計、應(yīng)用系統(tǒng)上線實施、投資回報率分析等在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)實施方法論有全過程的感性認(rèn)識和實踐。

傳播工程項目實訓(xùn)：依托科技部數(shù)字傳播工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地、湖北省數(shù)字傳播工程中心、武漢理工數(shù)字傳播工程有限公司研發(fā)數(shù)字傳播工程系列實訓(xùn)軟件包，設(shè)計了數(shù)字傳播工程相關(guān)應(yīng)用案例，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。

（3）創(chuàng)新能力培養(yǎng)層

依托自身科研優(yōu)勢及與行業(yè)大型企業(yè)的合作，將先進(jìn)的科研成果和企業(yè)工程方法與技術(shù)轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，著力提升課程內(nèi)容的工程性、綜合性、先進(jìn)性和可持續(xù)性；同時，以科技創(chuàng)新競賽為牽引、以實驗實訓(xùn)環(huán)節(jié)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動為基礎(chǔ)，強(qiáng)化計算機(jī)科技創(chuàng)新能力、工程創(chuàng)新能力和交叉應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。突出“軟件工程—數(shù)字傳播工程”學(xué)科交叉、“物聯(lián)網(wǎng)工程（交通/汽車）”行業(yè)協(xié)同、計算機(jī)類卓越工程師培養(yǎng)校研企協(xié)同的人才培養(yǎng)特色。

同時，還從優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊和先進(jìn)教學(xué)方法的建設(shè)等方面完善人才培養(yǎng)體系。重點(diǎn)打造計算思維與程序設(shè)計、系統(tǒng)能力培養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)三支優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊；在教學(xué)方法上，引入面向問題式、案例驅(qū)動式、線上線下結(jié)合、MOOC與翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法，探索以學(xué)生為中心的自主式、協(xié)作式、研究式學(xué)習(xí)機(jī)制。

3.2 “教評一體、虛實結(jié)合、開放共享”的多模式實踐

與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺

近5年累計投入資金2300余萬元，用于建設(shè)實踐教學(xué)云平臺，建設(shè)或更新專業(yè)基礎(chǔ)實驗室/平臺、綜合能力訓(xùn)練室/平臺、工程創(chuàng)新實踐平臺、科技創(chuàng)新培養(yǎng)平臺、交叉應(yīng)用創(chuàng)新培養(yǎng)平臺等。將上述六個平臺/室整合為一體，構(gòu)建了國內(nèi)領(lǐng)先的“教評一體、虛實結(jié)合、開放共享”的多模式實踐與能力培養(yǎng)平臺。endprint

上述多模式實踐與能力培養(yǎng)平臺的主要特征是所有系統(tǒng)是建立在云平臺架構(gòu)基礎(chǔ)上，教師和學(xué)生能在任何時任何地點(diǎn)用任何計算機(jī)終端（PC機(jī)、Pad、手機(jī)等）登錄實驗系統(tǒng)完成實驗教學(xué)與學(xué)習(xí)任務(wù)。同時，該平臺具有開放程度高，“實體實驗室”與“虛擬實驗室”相結(jié)合，可對學(xué)生的課程學(xué)習(xí)/實驗/實訓(xùn)/競賽/創(chuàng)新活動等進(jìn)行記錄和過程跟蹤、學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力評估、教師評價、課程審核及持續(xù)改進(jìn)等特色，可實現(xiàn)虛實結(jié)合的多模式教學(xué)方式，支持課程與實驗的開放式教學(xué)、自主式學(xué)習(xí)和跨學(xué)期彈性實施。

3.3 基于云平臺的能力評估機(jī)制

該機(jī)制依托在實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)云平臺上部署的學(xué)生能力評估與質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，對學(xué)生的課程學(xué)習(xí)/實驗/實訓(xùn)/競賽/創(chuàng)新活動等進(jìn)行過程跟蹤，對能力成長進(jìn)行評估。

對學(xué)生的實驗、實訓(xùn)、競賽、創(chuàng)新活動等進(jìn)行信息記錄和軌跡跟蹤，并通過實驗教學(xué)云平臺的大數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)，幫助老師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)情況等信息，構(gòu)建學(xué)生社會需求—實踐項目—能力達(dá)成度—創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力等的信息反饋和持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，為教學(xué)過程的持續(xù)改進(jìn)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，最終促進(jìn)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

構(gòu)建面向行業(yè)實際崗位的卓越工程師崗位能力成熟度模型，該模型借鑒軟件工程的CMMI模型，詳細(xì)定義達(dá)成相應(yīng)崗位各級能力所應(yīng)該具備的技術(shù)能力和水平。利用基于崗位能力成熟度模型的能力評估工具，將學(xué)習(xí)路徑流程化和圖形化，通過云端行為記錄和大數(shù)據(jù)分析自動對模型中學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行記錄和統(tǒng)計，并與崗位素質(zhì)模型的要求進(jìn)行比較，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的授課提供科學(xué)指引。

4 結(jié)論（Conclusion）

我校多維協(xié)同創(chuàng)建的計算機(jī)類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式、“六平臺三層次一機(jī)制”的實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系已經(jīng)過3—5年的實踐，并將其部分成果匯聚于計算機(jī)實驗教學(xué)中心網(wǎng)站（http：//cslab.whut.edu.cn）中。該體系對提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，提高畢業(yè)生的就業(yè)質(zhì)量和就業(yè)率效果明顯，同時對同類院校計算機(jī)專業(yè)的建設(shè)有一定參考價值。

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作者簡介：

饒文碧（1967-），女，博士，教授.研究領(lǐng)域：普適計算，智能軟件技術(shù).

熊盛武（1966-），男，博士，教授.研究領(lǐng)域：數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)，智能計算與自然計算.

袁景凌（1975-），女，博士，教授.研究領(lǐng)域：綠色計算，智能方法.endprint