大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科創(chuàng)新人才培養(yǎng)

1 前言

2006年，教育部周濟(jì)部長(zhǎng)在“第三屆中外大學(xué)校長(zhǎng)論壇上”所作的題為：“創(chuàng)新與高水平大學(xué)建設(shè)”的講演中指出：“中國(guó)高等教育目前面臨的歷史任務(wù)，就是要以強(qiáng)烈的創(chuàng)新精神推動(dòng)大學(xué)建設(shè)的各個(gè)方面和主要環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和推進(jìn)高水平科技創(chuàng)新為高水平大學(xué)的主要任務(wù)，把增強(qiáng)創(chuàng)新精神、提高創(chuàng)新能力作為高水平大學(xué)建設(shè)的工作主線，努力成為創(chuàng)新型 國(guó)家建設(shè)中的基礎(chǔ)和引領(lǐng)力量，積極為創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)服務(wù)[1]。這就旗幟鮮明地把創(chuàng)新問(wèn)題提到了中國(guó)高等教育目前面臨的歷史任務(wù)的高度。

計(jì)算機(jī)學(xué)科是一個(gè)由多種技術(shù)交織形成和發(fā)展起來(lái)的學(xué)科，是一門技術(shù)性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科。計(jì)算機(jī)學(xué)科中盡管也涉及各種理論，但它又有別于自然科學(xué)領(lǐng)域中那些以奠基理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的理論學(xué)科。另一方面，計(jì)算機(jī)學(xué)科又是半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)發(fā)展最快，對(duì)人類經(jīng)濟(jì)、科學(xué)和政治已經(jīng)產(chǎn)生并將繼續(xù)產(chǎn)生重大影響的學(xué)科。因此，如何培養(yǎng)計(jì)算機(jī)學(xué)科創(chuàng)新性人才直接關(guān)系到社會(huì)發(fā)展，在培養(yǎng)方法上既與其他學(xué)科創(chuàng)新性人才培養(yǎng)具有共性，又有其特殊性。

近年來(lái)，西南交通大學(xué)信息與科學(xué)技術(shù)學(xué)院在有關(guān)計(jì)算機(jī)學(xué)科技術(shù)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)問(wèn)題上進(jìn)行了部分探索，在如何從教學(xué)思想、課群設(shè)置、教材編寫、教學(xué)方法、教師隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)全方位地瞄準(zhǔn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)問(wèn)題，進(jìn)行了初步嘗試，筆者愿借此機(jī)會(huì)將我們的部分體會(huì)與同行進(jìn)行交流，希望達(dá)到拋磚引玉的目的。

2 培養(yǎng)創(chuàng)新性人才首先需要一支具有創(chuàng)新思想的教師隊(duì)伍

我國(guó)古代的思想家韓愈曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“師者，傳道、授業(yè)、解惑也”?！皞鞯馈本褪且v思想方法、分析和解決問(wèn)題的方法；既要善于積極理解現(xiàn)有的書本知識(shí)和技術(shù)，也要善于逆向思維，反過(guò)來(lái)問(wèn)問(wèn)“難道非如此不可？” 養(yǎng)成“挑毛病的習(xí)慣，找到現(xiàn)有書本和技術(shù)中的不足或改進(jìn)辦法，這就是創(chuàng)新思維。如果教師僅僅停留在“授業(yè)”上，照本宣科或僅會(huì)按照書本“積極理解”和解釋，而不去分析技術(shù)產(chǎn)生的歷史條件和基礎(chǔ)，全盤接受現(xiàn)有的技術(shù)，則既不能全面深刻地理解相關(guān)技術(shù)的內(nèi)涵，也制約了創(chuàng)新思維。在“解惑”的問(wèn)題上，任何一個(gè)教師都很難做到能回答學(xué)生提出的所有問(wèn)題，因此，必須做到實(shí)事求是和教學(xué)相長(zhǎng)。

耶魯大學(xué)校長(zhǎng)理查德·萊文教授在“第三屆中外大學(xué)校長(zhǎng)論壇上”講話[2]中認(rèn)為：制約學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的主要因素應(yīng)該是教學(xué)方法的問(wèn)題，不同的教學(xué)方法取得的效果大不一樣。教學(xué)中不給學(xué)生特定內(nèi)容，而是培養(yǎng)他們獨(dú)立思考、批判思維的能力，嚴(yán)密分析的能力，從不同視角看問(wèn)題的能力，這種教育對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)是最大的。而先進(jìn)的教學(xué)方法，只有靠具有創(chuàng)新性的教師隊(duì)伍來(lái)實(shí)踐。

近年來(lái)，我院開始在部分課程授課中探討“課堂教學(xué)以講述基本概念和技術(shù)思路為主，指導(dǎo)學(xué)生課外如何閱讀教材和相關(guān)閱讀資料，強(qiáng)化學(xué)生自學(xué)能力”的教學(xué)方法。教師根據(jù)自身對(duì)該領(lǐng)域的理解，有針對(duì)性地提出思考題引導(dǎo)學(xué)生從正反兩個(gè)方面去思考問(wèn)題。例如，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)中，在講述OSI/RM所描述的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)時(shí)，我們沒有按照規(guī)劃教材直接介紹該體系結(jié)構(gòu)模型的方法，而是以計(jì)算機(jī)信息交換的實(shí)例，通過(guò)改變通信條件逐步地引導(dǎo)學(xué)生去思考問(wèn)題，分析在不同條件下對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的需要，從而導(dǎo)出了OSI/RM的7層結(jié)構(gòu)。教學(xué)效果表明，這樣的教學(xué)方法學(xué)生容易理解抽象的OSI/RM，而且很難忘記。

在討論OSI/RM中的中間、中繼系統(tǒng)時(shí)，我們一方面按照規(guī)劃教材正面介紹了OSI/RM和Internet所描述的三層的結(jié)構(gòu)，另一方面又以路由器為實(shí)例，告訴同學(xué)路由器中實(shí)際上有應(yīng)用層的協(xié)議(如RIP、BGP和SNMP)，它們需要利用傳送層協(xié)議(TCP或UDP)，啟發(fā)同學(xué)去思考如何解決這一矛盾。這實(shí)際上是現(xiàn)有所有教科書都回避了的問(wèn)題，也是許多學(xué)生在接觸到路由器產(chǎn)品實(shí)際時(shí)，都感到困惑的問(wèn)題，反過(guò)來(lái)也說(shuō)明現(xiàn)有的模型存在未能資源其所的問(wèn)題。盡管同學(xué)們反饋的思考不盡人意，但在后續(xù)的課程中，我們通過(guò)從新定義“帶外信令控制”的概念，將用戶數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)與控制管理信息傳輸平臺(tái)相分離，從而將路由器描述為由三層用戶數(shù)據(jù)傳輸與交換平臺(tái)和包括應(yīng)用層在內(nèi)的控制管理平臺(tái)共同組成的設(shè)備。這一教學(xué)思路和方法實(shí)際上挑戰(zhàn)了經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)模型OSI/RM，指出了它的不足和需要提出更完整的描述模型[3]。

創(chuàng)新型教師隊(duì)伍的建設(shè)必須科研與教學(xué)并重，對(duì)教師隊(duì)伍的考核要科研與教學(xué)并重[4]。近年來(lái)，我院在考核教師隊(duì)伍的問(wèn)題上一直采用聘任合同制，合同中明確雙方的責(zé)、權(quán)、利，每年針對(duì)合同界定的教師責(zé)任(科研、論文、教學(xué)、學(xué)生指導(dǎo)等)進(jìn)行考核，不合格的可以警告或解聘。實(shí)踐表明：凡是科研工作較好的教師，往往能夠結(jié)合前沿研究，給學(xué)生提供較好的創(chuàng)新思路和創(chuàng)新環(huán)境，有利于促進(jìn)教學(xué)工作。

為了加強(qiáng)教師隊(duì)伍的建設(shè)，培養(yǎng)教師自身的創(chuàng)新精神，學(xué)院鼓勵(lì)教師在職攻博，希望通過(guò)博士研究生階段的創(chuàng)新學(xué)習(xí)和研究過(guò)程來(lái)提高教師的創(chuàng)新能力。正因?yàn)槿绱?，我院十多名教師已?jīng)或即將獲得博士學(xué)位。實(shí)踐表明：經(jīng)歷過(guò)博士研究生學(xué)習(xí)階段的中青年教師，已經(jīng)初步養(yǎng)成了創(chuàng)新思維習(xí)慣，能夠在教學(xué)工作中主動(dòng)啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，加強(qiáng)了我院培養(yǎng)創(chuàng)新人才的隊(duì)伍。我們采取的另一個(gè)舉措是“以老帶新(老教師示范和聽課)和舉行青年教師講課大賽”，不斷提高青年教師的講課能力。幾年的教學(xué)實(shí)踐表明：我們?cè)诩訌?qiáng)教師自身創(chuàng)新能力和教學(xué)方法的創(chuàng)新方面收到了一定的效果，也使我們更加深刻地認(rèn)識(shí)到建立一支具有創(chuàng)新意識(shí)和能力的教師隊(duì)伍，對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要性。

3 以創(chuàng)建特色專業(yè)和精品課程為龍頭帶動(dòng)教學(xué)改革與創(chuàng)新

在本科生培養(yǎng)中，我們堅(jiān)持了“寬專業(yè)、厚基礎(chǔ)、重能力、高素質(zhì)”的原則，專業(yè)辦學(xué)上強(qiáng)調(diào)較強(qiáng)的基礎(chǔ)理論教學(xué)，注重實(shí)施素質(zhì)教育、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、突出創(chuàng)新能力和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用能力的培養(yǎng)；針對(duì)學(xué)院的學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域覆蓋面廣的特點(diǎn)(涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、通信技術(shù)、交通控制與信息技術(shù)、電子技術(shù)等)，加強(qiáng)各學(xué)科專業(yè)的融合；注重教學(xué)、科研和學(xué)科建設(shè)互相滲透，本科教育與研究生培養(yǎng)互相銜接，形成了厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)特色，使培養(yǎng)的學(xué)生既具備電子信息大類的寬專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，又具有計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的專門知識(shí)和實(shí)踐技能。

在具體的舉措上，我們以省級(jí)特色專業(yè)和省級(jí)精品課程建設(shè)為龍頭，在課程設(shè)置和課群建設(shè)方面進(jìn)行了有益的探索，先后打造了四川省計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)特色專業(yè)、計(jì)算機(jī)組成原理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)省級(jí)精品課程以及“操作系統(tǒng)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“微機(jī)與接口技術(shù)”校級(jí)精品課程。

在課程設(shè)置上，根據(jù)我院計(jì)算機(jī)專業(yè)的劃分和歷年教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)市場(chǎng)人才需求的調(diào)查，我們制定了“基礎(chǔ)課群”和“專業(yè)套餐”相結(jié)合的課程框架。在第一、二年的基礎(chǔ)課群中，為了使學(xué)生盡快了解所學(xué)專業(yè)的內(nèi)涵，提高學(xué)生的專業(yè)興趣，為后期的專業(yè)學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)，我們還為不同的專業(yè)增加“專業(yè)概論”課程。我們的專業(yè)套餐由專業(yè)課程和模塊化的實(shí)驗(yàn)序列組成，包括個(gè)性化實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

專業(yè)套餐是為我院設(shè)置的相關(guān)專業(yè)而設(shè)計(jì)的。例如，我校2002年增設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)”，當(dāng)時(shí)也曾把專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)確定為培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)工程分析、設(shè)計(jì)和實(shí)施的工程技術(shù)人員。進(jìn)一步的市場(chǎng)人才需求調(diào)查使我們意識(shí)到：作為重點(diǎn)本科的專業(yè)以建網(wǎng)技術(shù)為培養(yǎng)目標(biāo)專業(yè)內(nèi)容過(guò)窄，混同于職業(yè)技術(shù)教育，不利于培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，也不利于學(xué)生就業(yè)與發(fā)展。事實(shí)上，2005年國(guó)內(nèi)已經(jīng)開始出現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)工程”建設(shè)人才過(guò)剩、就業(yè)率低于其他專業(yè)的情況。我校及時(shí)地調(diào)整了培養(yǎng)目標(biāo)，在無(wú)法更改專業(yè)名稱的情況下，將網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的內(nèi)涵實(shí)際上拓寬為“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)”，即通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)和技能的培養(yǎng)，使畢業(yè)生能夠適應(yīng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的開發(fā)工作、網(wǎng)絡(luò)工程分析與設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)與系統(tǒng)集成工作的需要，部分學(xué)生通過(guò)自學(xué)或深造能夠成為從事本專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的科學(xué)研究工作的人才。為此，我們?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)設(shè)計(jì)的套餐包括：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(專業(yè)基礎(chǔ)課)、網(wǎng)絡(luò)安全(專業(yè)課)、網(wǎng)絡(luò)編程(理論與實(shí)踐相結(jié)合的專業(yè)課)、網(wǎng)絡(luò)工程和網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系列課(為套餐服務(wù)的綜合實(shí)驗(yàn))。在網(wǎng)絡(luò)工程課的教學(xué)中，針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)工程缺少理論的規(guī)范的現(xiàn)狀，以我們提出的“網(wǎng)絡(luò)工程大、小生命周期”概念為主線索，講授網(wǎng)絡(luò)工程各生命周期的技術(shù)內(nèi)涵、技術(shù)與管理規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)工程分析、設(shè)計(jì)與實(shí)施能力。根據(jù)2005年美國(guó)勞工部統(tǒng)計(jì)局關(guān)于未來(lái)10年信息學(xué)科人才需求中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析與測(cè)試人員的增長(zhǎng)量排名第二的預(yù)測(cè)，我們及時(shí)增設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析、測(cè)試與評(píng)價(jià)”課，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能分析、測(cè)試技術(shù)和評(píng)價(jià)的能力，使學(xué)生能夠適應(yīng)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)、評(píng)價(jià)與維護(hù)的能力。為了啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在專業(yè)套餐中還增設(shè)了“前沿技術(shù)講座”，作為必修課，以我校在本世紀(jì)之初開始的對(duì)下一代Internet體系結(jié)構(gòu)研究為背景，向?qū)W生分析了當(dāng)時(shí)十分熱門的IPv6不能解決Internet所面臨的挑戰(zhàn)道理，指出必須重新審視網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，研究新的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。當(dāng)2006年，美國(guó)的全球網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新環(huán)境(GENI)公開提出：“有30年歷史的Internet體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)制約了‘應(yīng)對(duì)Internet所面臨的挑戰(zhàn)’和‘抓住可能的機(jī)遇’……，應(yīng)當(dāng)從概念上重新構(gòu)建層次清晰(Clean slate)的Internet體系結(jié)構(gòu)”[5]時(shí)，大大激發(fā)了學(xué)生參與創(chuàng)新研究的熱情。近年來(lái)，先后有近20名本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了相關(guān)的研究，部分學(xué)生的碩士與博士研究工作繼續(xù)從事相關(guān)研究。

為了配合教學(xué)，學(xué)院先后組織有經(jīng)驗(yàn)的教師編寫教材13本，在編教材5本(包括2本“十一五”規(guī)劃教材)，在教材編寫思路上強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新的特色。例如與清華大學(xué)出版社簽訂的《現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)教程》就是根據(jù)我校多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)現(xiàn)有教材中存在的問(wèn)題，以“基(本概念)、通(新技術(shù))、體(系結(jié)構(gòu))、帶(外信令)和協(xié)(議)”5字為代表的新型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材的嘗試。

4 加強(qiáng)能力培養(yǎng)，大力度地營(yíng)造創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境

計(jì)算機(jī)學(xué)科的實(shí)踐性要求強(qiáng)化對(duì)學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)和能力培養(yǎng)，這就需要建設(shè)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和在實(shí)驗(yàn)中加大創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的力度。我們?cè)诮ㄔO(shè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)特色專業(yè)與精品課程的過(guò)程中，充分利用了323實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，在已有的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)制作工程實(shí)踐中心的基礎(chǔ)上，新近形成了本科“嵌入式實(shí)驗(yàn)”、“游戲與人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”、“網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)”和“數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶒?yàn)”四個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和環(huán)境。為了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力，從2004年開始，四川省網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和交通信息工程與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室向本科生開放，結(jié)合本科實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，先后為本科生開設(shè)了近百個(gè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和接納了近百名本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使本科生能夠接觸前沿的研究工作。其中有三分之一參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的本科生在不同級(jí)別的雜志上發(fā)表了學(xué)術(shù)論文。在學(xué)院建設(shè)的四大實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，我們還專門構(gòu)建了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合研究型實(shí)驗(yàn)室的條件，每年開設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，2007年開設(shè)的20多項(xiàng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，在圖像處理、數(shù)據(jù)挖掘和下一代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究中，同學(xué)們都取得了不同程度上創(chuàng)新性成果。

專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新的意識(shí)、激發(fā)創(chuàng)新的思維，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生理解與應(yīng)變等創(chuàng)新能力，還能夠引導(dǎo)學(xué)生在自學(xué)進(jìn)取中培養(yǎng)自信，在戰(zhàn)勝挫折中培養(yǎng)意志和在對(duì)待名利中樹立正確人生觀，塑造創(chuàng)新人格[6]。近年來(lái)，我院加大了組織和參加國(guó)際國(guó)內(nèi)各種專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽的力度。近五年來(lái)培養(yǎng)的學(xué)生在電子設(shè)計(jì)大賽中獲得80余項(xiàng)各類獎(jiǎng)項(xiàng)，其中多項(xiàng)國(guó)家級(jí)一、二等獎(jiǎng)。由楊斌老師指導(dǎo)的我院參賽隊(duì)2006年暑期獲英特爾杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽嵌入式系統(tǒng)專題邀請(qǐng)賽最高榮譽(yù)獎(jiǎng)——“英特爾杯”獎(jiǎng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，西南交通大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面進(jìn)行一些有益的探索，我們的體會(huì)是要培養(yǎng)創(chuàng)新人才，首先必須有創(chuàng)新的教師隊(duì)伍，采用創(chuàng)新的教學(xué)方法。我們的實(shí)踐表明：以創(chuàng)建特色專業(yè)和精品課程帶動(dòng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)和強(qiáng)化創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境的兩大舉措對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新人才是一種成功的嘗試。應(yīng)當(dāng)指出：我們的探索還僅僅是初步的，培養(yǎng)創(chuàng)新人才是我校長(zhǎng)期的戰(zhàn)略目標(biāo)，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，我們將繼續(xù)上下求索。

參考文獻(xiàn)

[1] 教育部部長(zhǎng)周濟(jì).創(chuàng)新與高水平大學(xué)建設(shè).第三屆中外大學(xué)校長(zhǎng)論壇上的演講，2006，7.

http://www.moe.edu.cn/edoas/website18/info23524.htm

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[3] 曾華燊，竇軍，張新有.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)與教材問(wèn)題初探[N].《中國(guó)教育學(xué)報(bào)》，2007，(11).

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[5] Frequently Asked Questions， http://www.geni.org， 2006.

[6] 周興社，樊曉椏.創(chuàng)新型計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2007，(3)：10-11.