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“教赛融合”的计算机工程型人才培养模式探索

所属栏目:计算机应用论文 发布日期:2021-10-18 09:45 热度:

   学科与技能竞赛是以专业知识为基础,以综合应用能力为依托,以工程能力培养为目标的教学活动,是一种将理论与实践相结合的重要手段。工程型人才培养是应用型本科教学中重要的培养目标之一,在计算机相关专业中尤为明显。因此在人才培养过程中,需要将理论及实践深度融合,培养具有扎实理论功底且具有较强实践能力的工程型人才。实践证明通过对当前人才培养模式问题的分析,将学科竞赛融入人才培养过程中,实现"教赛融合"的培养模式,能有效激发学生的学习兴趣,丰富工程实践教学手段,有助于计算机工程型人才的培养。

“教赛融合”的计算机工程型人才培养模式探索

  1引言

  近年来越来越受到高等教育相关组织的重视,例如从2019年中国高等教育学会发布地全国普通高校学科竞赛排行榜[1]中可以看出,目前在高等院校中开展的学科与技能竞赛具有覆盖的学科门类广,综合性强,对学生的工程实践能力要求高等特性。在当今大数据和人工智能快速发展的背景下,社会对计算机相关专业学生的工程实践能力要求迅速提升[2]。针对应用型计算机人才的培养,人才培养方案需要充分考虑课程设置问题,权衡理论教学与实践教学的关系[2]。为提升大学生工程实践能力上,实践驱动的工程教育课程体系有助于提升学生的实践动手能力[4],而实践驱动的教学方式十分丰富,学科与技能竞赛是其中备受关注的形式之一[5],它对学生的创新能力[4,6,7]起着重要的作用,同时对课程的改革有启发性意义[8,9]。文中主要针对当前计算机相关专业工程应用型人才培养存在的问题出发,充分思考了学科技能竞赛的特点,研究了“教赛融合”的培养模式,提出了将学科与技能竞赛与专业培养相结合的理念,实现了对教学模式和教学方法的改革,最后使用学生自我评价视角[9]对该模式进行了效果评价。

  2存在的问题

  2.1过分注重课程间的承接关系

  在高等院校中,人才培养方案是教育教学的基本依据,对人才培养过程中教学活动的开展以及教学任务的安排具有指导性作用,制定科学合理的专业人才方案是培养高质量专业人才的基础保障。然后,目前在专业培养方案的指定过程中,主要的依据仍然是课程间的承接关系,这种以课程承接设置的“课程式”培养方案主要考虑了知识学习的过程、课程间的相互关系,通常课程的设置采用专业基础课程到专业核心课程,再到专长课程,最后进行工程实训的顺序。如计算机专业在一年级主要开设基础课程、通识课程、学科导论和程序设计课程,二年级开设专业基础课程,三年级开设软件开发、嵌入式、网络、人工智能等等专长性选修课程,四年级进行实习实训和毕业设计等环节提升学生应用能力,课程间的关系明确,承接性强。但综合应用能力需要在大量的实践活动中培养,尤其是面向工科的计算机类专业,在整个培养过程中需要不断地进行工程实践训练,而这种训练项目往往体现了现实生活中具体的、复杂的且具有现实意义的问题,在实施过程中涉及多方面的理论知识,因此项目本身具有明显的跨课程性。而传统的以独立课程为依托的培养方式中,缺乏这种项目的支撑,因此在学生工程实践能力培养上存在较大的局限性。

  2.2忽视工程实践能力培养

  目前,大学教育方式主要以理论教学为主,知识主要在课堂上进行传授。而随着应用型人才的需求越来越多,培养符合市场需要的应用型人才成为现阶段的最大任务,因此课程改革应运而生,实践课时得到了更多地重视,但这种改革主要局限于课程内的改革,对工程实践能力的培养作用有限,主要原因有:j现有实训项目面向的知识面窄。“课程式”培养计划中的综合实训项目主要是针对单独的课程或具有承接关系的课程设置的,项目的主要知识点主要来源于这些相关课程,因此项目的总体复杂度不大,如在计算机专业中设置的程序设计类综合课程设计、算法类课程设计等课程,显然这类实训项目比相关课程的课内实践难度和综合性要高,但涉及的知识点和内容仍然局限于课程内,因此这类实训项目的知识面窄,且综合性不强。k实训项目的周期短,持续性差。现有模式下,综合实训项目一般设置在某类课程结束或专业课程类教学结束等时间节点。如程序类课程教学结束后集中安排两周进行程序设计类综合实训,或在大学四年级时安排到公司进行集中实习实训。这些实训项目的周期短,项目的实际应用价值不大,对学生的吸引力不足,且项目的可持续性较差,后续研究性不强,这些特点在课程类的实训中尤为突出。因此,总体来看,工程实践能力培养现状不容乐观,学生对学校工程能力培养的认可度也较低[6],在逐步改善工程实践能力过程中,只有解决学生参与的工程项目的综合性不强,且参与的项目数过少,参与时间过短等问题,才能真正培养出合格的工程实践人才。

  2.3“双师型”师资队伍建设不足

  除了课程设置外,“双师型”教学队伍的建设也是应用型高校面临的重大问题之一。教师是教学中的主要参与者,工程实践能力的培养离不开教师的参与,因此教师本身的工程实践能力在整个培养过程中起着重要的作用。而由于当前高等院校教师的职称晋升机制以及高校教师参与社会实践程度不高等各方面因素的影响,高等院校中的“双师型”人才队伍人数犹嫌不足,主要体现在以下两个方面:j教师参与工程实践教育的热情不高。目前,高等院校中教师的职称评审方式一般主要以教学、科研两个方面的考核为主,而这两个方面的主要依据主持或参与的教科研项目的数量及其等级,以及发表的教学研究论文的数量,因此导致在教学改革过程中,教师往往专心于教学的理论研究,忽视了对自身工程实践能力的提高,因此在实践教学环节中,无论是规划的实训项目还是实训的整个过程,都很难具有现实的实践意义,直接影响到工程实践的教学效果。k教师的工程实践能力的评价体系不完善。目前,在大多数高校中教师的职称晋升考核方式仍然以科研考核为主,教师的能力和水平直接体现在发表学术论文的等级和数量上,但工程实践能力体现得是将理论与实践相结合的有机整体,而且关于这种能力的具体衡量方式难以确定,因此在评价机制中很难做出量化的评价,因此需要建立以工程实践能力的考核评价体系,引导教师提升自身的工程实践能力。

  3改革方案

  工程实践是实践环节中的高级形式,是知识学习的高级阶段[3]。它的培养是一个复杂的过程,需要建立在一定的理论知识和实践基础之上,并且通过大量的工程项目实训,在实践中进行培养。学科技能竞赛能提供具有实际意义的工程项目,通过合理的组织,可以将这些项目融入学生的培养过程中,为学生参与工程实践提供机会。为此我们将竞赛过程划分成基础知识准备、专长知识准备、工程实训准备、参加竞赛和能力再提升(竞赛总结)五个阶段,如图1所示。显然,这种流程符合应用型人才培养的需求,特别是在工程实践能力方面,因此将这些阶段分解到本科四年的培养计划中,充分发挥学科技能竞赛训练过程中的作用,制定了融入学科技能竞赛的人才培养课程体系,能有效地提高学生的工程实践能力。如图2所示,将竞赛的过程划分为竞赛工程实践训练和竞赛课题实训两个部分,其中前者是将竞赛的知识点分解到相关的课程中去,建立依托课程的中小型工程实践子课题,提升学生分析问题和解决问题的能力;后者是在学生经过的系统的基础课、专业课的培养,理论水平已经达到了能独立解决问题的水平,通过分析和解决具有综合性、复杂性但具有现实意义的竞赛课题的过程,实现将理论与实践相结合,来提升学生的工程实践能力,具体的培养流程如下图1。j本科一年级:增开学科技能竞赛专题讲座,促使学生努力掌握基础知识,形成基础知识储备。首先让指导教师和获奖学生从不同角度剖析相关竞赛项目,主要向学生普及竞赛项目中涉及的知识体系,以讨论和交流的方式对专业人才培养方案进行解读。激发学生对专业学习的兴趣,探讨学习的方法,培养学生独立思考和团队协作的意识。让学生尽早地了解专业、接触工程实践,对专业课程的作用和要求有宏观的认识,为工程实践能力培养做好基础知识准备。k本科二年级:在二年级的第一个学期,根据学生的自我选择,结合学科技能竞赛,制定相应的专长课程学习计划。一个方面由教师将竞赛课题中涉及的知识点分解到专业课程中去,在教学中以竞赛课题为案例,激发学生的学习兴趣以及提高学生分析问题、解决问题的能力,另一方面由学生采用自学方式,对计划中的知识进行学习,按时按量完成学习计划,完成专长知识准备。在二年级的第二个学期,指导教师使用往年具有代表性的竞赛课题对学生进行工程实训,指导教师从需求分析、可行性分析、方案设计、功能设计、实现方法、综合测试等方面对赛题进行解析,将涉及的理论知识进行综合讲解,并制定赛题完成的实施步骤,进行工程训练,完成工程实训准备,同时根据学生的实际情况,组织合适难度的校内竞赛平台,让学生独立的参与实践活动。l本科三年级:首先开设竞赛工程实践训练相关的实训课程,利用往年的赛题指导学生系统性的完成2~3个竞赛课题。接着利用竞赛委员会发布的题目,组织校内选拔赛考查学生的工程实践能力,在该环节实施的过程中,应坚持让学生自行组织参赛团队,完成对赛题的分析报告,提出解决方案,并予以实施。教师仅仅参与对学生分析报告和解决方案的讨论,给出适当的建议,完善方案,主要培养学生的自主解决问题的能力,实现对工程实践能力提升。m本科四年级:工程实践后的能力再提升。四年级的主要教学任务是完成学生的实习实训及毕业设计等教学环境。对于计算机专业的学生而言,实习实训和毕业设计均需要建立的较强的工程实践能力下,因此,首先通过总结的方式对学生在校期间参与完成的实践项目进行总结分析,系统地回顾相关的理论知识及实践方法,帮助学生主动完成对参与过的竞赛课题的理论知识、实践知识、工程知识等各方面进行回顾,系统掌握工程实践过程中的主要流程及其方法,学会举一反三。

  4实施过程

  4.1遴选学科和技能竞赛项目

  基于学科与技能竞赛驱动的专业课程体系建设核心是学科与技能竞赛,遴选优质符合课程建设思路的竞赛项目十分重要,在这里我们将竞赛项目分为以下两个大类:①知识型竞赛。主要以专业基础知识为竞赛内容,考查学生对专业基础知识掌握情况及运用情况,主要的特点是竞赛体现得是一门或几门专业课程内容,以规模较小的问题作为赛题,一般要求在规定的时间内,寻求最优的解决方案。②工程型竞赛。主要是工程型项目为竞赛内容,考查学生运用理论知识和实践知识,解决综合性问题的能力,主要特点是以综合型、复杂型具有现实意义的赛题为主,需要通过问题的分析,资料的收集、产品的设计、实现、测试等多环节的流程,最终在实现赛题的基本功能下,并对创意、交互性、稳定性、市场可接受程度等有较高要求的综合项目。根据上述分类标准,在计算机专业中,“ACM程序设计”大赛属于的知识型竞赛,而“挑战杯”“互联网+”“服务外包创新创业”“计算机设计大赛”等则属于工程型竞赛。“教赛融合”的人才培养模式的目的是借助于“工程型竞赛”的选题,遴选具有现实意义的工程应用项目,并将复杂的工程项目分解成为若干子课题,融入课程教学中去,再通过工程实践训练,将子课题融合成一个复杂工程的双向过程,因此,在遴选竞赛类型时应该以“工程型竞赛”为主,以“知识型竞赛”为辅的方法,通过这些赛题将理论与实践联系起来,教会学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,并在实际的参赛过程进行实践,最终实现学生工程实践能力的提高。

  4.2建设理论与实践能力兼备的“双师型”教师团队

  由于竞赛是一个长期的、复杂的教学活动,教师团队的因素在这个过程中起着重要的作用,因此加强“双师型”人才队伍的建设是该项活动中重要的举措。主要措施有:①加大“双师型”队伍的培训工作。为了加快“双师型”队伍的建设,对教师实行必要的培训是必不可少的。在团队建设的前期,通过进修、访学、交流、挂职等“送出去”的形式将教师派送到经验比较丰富的高校或企业中进行专项学习,了解计算机专业对工程实践能力的具体要求,实现对自身能力得提高;在团队建设的中期主要以“自我培养”的模式实现通过教师之间得相互学习、相互交流,建立“双师型”团队;在团队的完善过程中,要坚持“送出去”和“自我培养”并重,建设理念新颖、创新能力强、乐于奉献、梯队结构良好的“双师型”教师队伍。②改革教师的评价机制。教师的评价机制对教师的工作方向产生着重大的影响,直接关系着“双师型”队伍建设的成败。因此,需要在教师的评价机制中,引导教师乐于从事工程实践活动,只有教师主动积极地参与到学科竞赛中,才能将学科竞赛的内涵发掘出来,并运用到人才的培养过程中,实现“教学”与“竞赛”的深度融合。

  4.3构建竞赛实践平台

  为了将竞赛融入学生的培养过程中,需要在整个教学活动中为学生提供相应的竞赛实践平台,这里的平台分为硬件平台和软件平台两个部分。其中硬件平台是指为满足工程型竞赛的需要而设置的专业性实验室、实验耗材和实验工具;软件平台是指建立的竞赛项目,考虑到国家级或省级竞赛参与人数的限制,因此十分必要搭建校内竞赛平台,为绝大部分学生提供参加竞赛的机会。因此构建竞赛实践平台需要注意两个方面:①硬件平台尽量满足学生的需求。硬件平台的活动主体主要是以学生为主,对所有竞赛项目的硬件设施的使用应该尽量考虑到学生的真实需求,对实验耗材和实验的设备的使用尽量灵活,但需要设置专人负责,定期巡查,管理到位。②分级的软件平台资源建设。由于在“教赛融合”的培养模式下,是竞赛知识系统的融入整个培养方案中,在各年级中都有体现,而真实竞赛项目往往难以兼顾这一点,因此需要建设校内自主分级分层次的竞赛项目,实现在整个培养过程中学生有项目可参与,提高竞赛活动的覆盖面以及学生参与的积极性。

  5成效与思考

  构成以“学科与技能竞赛”促进计算机学科学生工程实践能力培养模式的目的是提升学生的工程实践能力,这里采用学生自我评价的视角对改革的效果进行分析。在对首批参与“教赛融合”模式下的50名学生从课程、专业、工程实践能力等方面进行了问卷调查,其中有全部同学认为这种模式下对课程在专业中的地位认识更为明确,对加深了对课程内容的理解;其中48名同学认为通过“教赛融合”对专业的定位更加清晰,对专业要求的工程实践能力的要求有了总体的认识;45名同学在各类竞赛过程中获得不同级别的奖项并对参与的过程表示满意。总体来说,“教赛融合”的培养模式在计算机相关专业的教育过程中是一个值得探索的培养模式,对应用型高校计算机专业学生的工程实践能力有很大的促进作用。本文主要从当前计算机专业培养模式出发,系统地研究了现有模式在学生工程能力实践培养过程中存在的问题,提出了一种基于学科与技能竞赛的培养模式,并介绍了这种模式的改革方法及实施过程,取得较好的教学效果,但学生的工程实践能力的培养是一个系统工程,本文的研究仅仅是一种初期探索,“教赛融合”模式的具体实施环节以及多模式融合的工程实践能力培养是今后研究的重点工作。

  《“教赛融合”的计算机工程型人才培养模式探索》来源:《电脑知识与技术》,作者:章哲庆 余文昌

文章标题:“教赛融合”的计算机工程型人才培养模式探索

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