大學(xué)生計算機應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐

教巍巍+++褚治廣+++李昕

摘 要：本文論述了在計算機基礎(chǔ)教學(xué)中引入創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法，建立立體實驗教學(xué)體系；通過校級計算機程序設(shè)計競賽選拔優(yōu)秀的學(xué)生組成創(chuàng)新團隊，重點培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用創(chuàng)新能力；最后以參加省級以上計算機競賽驗證創(chuàng)新團隊的成果。

關(guān)鍵詞：計算機基礎(chǔ)教學(xué)；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)；實驗教學(xué)體系；競賽；創(chuàng)新團隊

計算機基礎(chǔ)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識計算機、掌握計算機操作和使用計算機解決實際問題的基礎(chǔ)，面向的對象大部分是非計算機專業(yè)的大學(xué)生，如何提高這部分學(xué)生在計算機應(yīng)用方面的創(chuàng)新能力，是擺在我們面前的重要課題。

一、改革計算機基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)的主要目標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識計算機，掌握使用計算機的方法，理解計算機處理問題的思路，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力。實驗教學(xué)是培養(yǎng)計算機應(yīng)用能力必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)，并且起著非常重要的作用，實驗教學(xué)改革對學(xué)生計算機應(yīng)用能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。

計算機基礎(chǔ)課程以講授計算機應(yīng)用知識為主，因此實驗學(xué)時比較多。如果在多媒體教室上課，雖然使用多媒體課件和計算機的應(yīng)用演示可使教學(xué)很生動，但由于實驗學(xué)時要在實驗室完成，因此理論教學(xué)和實驗教學(xué)還存在著脫節(jié)的問題。為加強計算機基礎(chǔ)課程實踐能力的培養(yǎng)，使實驗課程與理論教學(xué)密切結(jié)合，我們采用了實驗室進(jìn)行授課的講課模式，使理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合，在這種模式下，學(xué)生在實驗室聽課，教師將講授的內(nèi)容通過計算機的屏幕播放到學(xué)生面前的計算機屏幕上，這樣可解決在多媒體教室上課時后排學(xué)生看不清大屏幕投影上教師講授的內(nèi)容的問題。教師在講授一個知識點后，可馬上讓學(xué)生進(jìn)行實驗，在實驗中驗證教師講授的知識，以加深對理論的理解。

在計算機基礎(chǔ)課程中，按照實驗內(nèi)容和實驗?zāi)康?，設(shè)計四維立體的實驗教學(xué)體系。在該體系中，將實驗內(nèi)容劃分為四個層次：第一個層次是基礎(chǔ)類實驗，基礎(chǔ)類實驗大部分都是驗證性的實驗，主要為驗證教師講授的知識，這些實驗穿插在講課的過程中。第二個層次是綜合類實驗，這些實驗是一個章節(jié)或一部分完整知識的綜合應(yīng)用，一般都在一個章節(jié)結(jié)束時進(jìn)行實驗，以對該部分內(nèi)容融會貫通。第三個層次是開放實驗，由于課堂教學(xué)中授課時間的限制，這部分實驗內(nèi)容需要學(xué)有余力的學(xué)生在課余時間完成，這部分實驗內(nèi)容是課堂學(xué)習(xí)知識的深化，以ACM競賽、藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽個人賽的模擬題為主要實驗題目，鍛煉學(xué)生用計算機語言解決實際問題的能力。第四個層次是創(chuàng)新實驗項目，國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目是本科學(xué)生個人或創(chuàng)新團隊在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，自主選題設(shè)計、獨立組織實施并進(jìn)行信息分析處理和撰寫總結(jié)報告等工作，以培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析和解決問題的能力的項目，學(xué)校也效仿國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目，開展了校級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目的立項工作。大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目注重“研究過程”而非“研究成果”，其主要是以項目為載體，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，掌握思考問題、解決問題的方法，提高創(chuàng)新能力和實踐能力。國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目嚴(yán)格遵循“強調(diào)興趣、突出重點、鼓勵創(chuàng)新、注重實效”的原則，按照“公開立項、自由申報、擇優(yōu)資助、規(guī)范管理”的程序，重點資助思路新穎、目標(biāo)明確、具有創(chuàng)新性和探索性、研究方案及技術(shù)路線可行、實施條件可靠的項目。

二、開展程序設(shè)計競賽，選拔優(yōu)秀人才

學(xué)生經(jīng)過基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和開放實驗的訓(xùn)練，能夠掌握一定的用計算機解決實際問題的能力。但是每個人的能力并不相同，為將有限的資源用于培養(yǎng)更優(yōu)秀的人才，適時開展程序設(shè)計競賽，檢驗學(xué)生的編程能力，是解決人才選拔的有效方法。

程序設(shè)計競賽分為預(yù)賽、復(fù)賽和決賽三個階段進(jìn)行。預(yù)賽階段一般報名參加的人比較多，可采用計算機考試系統(tǒng)進(jìn)行考試，通過考試選拔出成績優(yōu)秀的學(xué)生；復(fù)賽階段采用現(xiàn)場編寫程序的方法進(jìn)行，復(fù)賽階段的題目要考核學(xué)生綜合運用程序設(shè)計語言的能力，還要考核學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力，考核學(xué)生在競賽中對解題思路的創(chuàng)新，對算法優(yōu)化的程度；決賽階段采用現(xiàn)場答辯的方式進(jìn)行，針對決賽題目，參加決賽的學(xué)生對題目的設(shè)計方法、解決問題的算法和完成競賽題目的技巧等進(jìn)行綜合論述，在考核學(xué)生計算機編程能力、算法使用技巧的同時，考核學(xué)生的表達(dá)能力和邏輯思維能力。

三、建立創(chuàng)新團隊，加強學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

通過程序設(shè)計競賽，可選拔出一批優(yōu)秀的學(xué)生組建創(chuàng)新團隊，進(jìn)行創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的進(jìn)一步培養(yǎng)。

1.團隊工作目標(biāo)

以培養(yǎng)學(xué)生的良好團隊意識、專業(yè)知識和技能、自我學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神為目的，加強學(xué)生就業(yè)社會競爭力。團隊以教師優(yōu)選的實際任務(wù)和實際項目為驅(qū)動，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新為方法，以專業(yè)團隊訓(xùn)練和有實際項目經(jīng)驗的優(yōu)秀指導(dǎo)教師指導(dǎo)為手段，定期考核，提升學(xué)生專業(yè)能力和專業(yè)素質(zhì)。成員在校期間成績突出，畢業(yè)以后具有很好的就業(yè)競爭力。

2.團隊培養(yǎng)方案

團隊將成員的培養(yǎng)劃分為三個階段、四個層次，分別為：第一階段的基礎(chǔ)知識培養(yǎng)適應(yīng)階段，第二階段的項目分解實訓(xùn)階段，第三階段的實際項目訓(xùn)練階段，以及基礎(chǔ)、提升、綜合、實訓(xùn)四個層次。每個階段和層次都按照不同專業(yè)能力培養(yǎng)方向制訂系統(tǒng)性的學(xué)生培養(yǎng)方案。

第一階段的培養(yǎng)，主要完成軟件設(shè)計的基本知識和專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。通過指導(dǎo)教師選擇的基礎(chǔ)項目環(huán)境，學(xué)生系統(tǒng)掌握程序設(shè)計語言應(yīng)用的能力、初步掌握程序設(shè)計方法知識和軟件工程知識，進(jìn)一步夯實學(xué)生計算機基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。在完成此階段的培養(yǎng)后學(xué)生應(yīng)該能夠獨立完成一個小項目的程序規(guī)劃設(shè)計工作和文檔編寫工作，通過考核后就進(jìn)入基礎(chǔ)層次的培養(yǎng)階段。

第二階段的培養(yǎng)，以項目驅(qū)動，培養(yǎng)學(xué)生軟件開發(fā)的能力。以項目為驅(qū)動，學(xué)生通過特定專業(yè)方向的分解項目，初步掌握軟件開發(fā)的思路和步驟，熟練應(yīng)用程序設(shè)計語言進(jìn)行程序設(shè)計。在完成此階段的培養(yǎng)后學(xué)生應(yīng)該能夠獨立完成一個中小項目的程序規(guī)劃設(shè)計工作和程序設(shè)計工作，通過考核后就進(jìn)入到提升層次的培養(yǎng)階段。

第三階段的培養(yǎng)，以具體項目為驅(qū)動，提升學(xué)生軟件開發(fā)的能力。學(xué)生通過完成特定專業(yè)方向的項目，綜合掌握軟件項目設(shè)計開發(fā)的思路和步驟，熟練使用軟件工程工具完成項目設(shè)計、軟件文檔編寫和應(yīng)用程序設(shè)計。在完成此階段的培養(yǎng)后學(xué)生應(yīng)該能夠完成指定項目的程序規(guī)劃設(shè)計工作并完成具體項目，通過考核后就進(jìn)入綜合層次的培養(yǎng)階段。在完成了兩個任務(wù)項目之后，學(xué)生將進(jìn)入最后一個實訓(xùn)層次的培養(yǎng)階段，這時學(xué)生應(yīng)該能夠在指導(dǎo)教師引導(dǎo)下進(jìn)行真實項目的設(shè)計開發(fā)工作并進(jìn)入最后的畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，將所學(xué)回饋社會。

3.學(xué)生訓(xùn)練項目

作為團隊訓(xùn)練的核心，每個執(zhí)行項目都是經(jīng)過教師實際調(diào)研和認(rèn)真分析設(shè)計的具體項目。項目經(jīng)過指導(dǎo)教師團隊合議，并結(jié)合專業(yè)發(fā)展方向和相關(guān)項目業(yè)界實際發(fā)展，嚴(yán)謹(jǐn)分析，認(rèn)真論證，確定最終設(shè)計目標(biāo)和實現(xiàn)路線圖，以保障對學(xué)生起到實際鍛煉的作用。

按照培養(yǎng)方案設(shè)定，在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，在第一階段，學(xué)生應(yīng)完成基本程序設(shè)計方法的訓(xùn)練和專業(yè)文檔寫作訓(xùn)練；第二階段，學(xué)生應(yīng)按不同專業(yè)加入不同方向的項目小組中，進(jìn)行分解項目的初期孵化；第三階段，學(xué)生在項目小組中完成進(jìn)階培養(yǎng)后完成綜合實訓(xùn)，并獨立開展整體項目開發(fā)工作。

為保證知識結(jié)構(gòu)一致性，團隊將項目盡量與成員畢業(yè)設(shè)計方向和學(xué)生就業(yè)方向有機整合，力求學(xué)生能夠在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)完成更有效果、層次更高、更具深度、更加全面的設(shè)計課題，全面提升畢業(yè)學(xué)生質(zhì)量。

4.指導(dǎo)教師隊伍

創(chuàng)新團隊設(shè)有團隊帶頭教師一人，主要把握團隊發(fā)展方向和團隊各項規(guī)章制度執(zhí)行。應(yīng)在教師中間抽調(diào)一批骨干教師充實到創(chuàng)新團隊，構(gòu)成團隊的指導(dǎo)教師隊伍，并根據(jù)教師的知識結(jié)構(gòu)、實踐經(jīng)驗和專業(yè)能力情況，為教師分配不同階段的任務(wù)，優(yōu)化團隊指導(dǎo)教師的結(jié)構(gòu)。

學(xué)生的培訓(xùn)方案應(yīng)充分考慮學(xué)生所學(xué)專業(yè)，選擇合適的計算機應(yīng)用方向。所以指導(dǎo)教師隊伍中，也必須吸收與學(xué)生相對應(yīng)專業(yè)的教師參加，這樣更有利于學(xué)生的培養(yǎng)。

5.團隊成員考核與退出機制

團隊成員必須由學(xué)有余力的學(xué)生組成，通過每年的計算機程序設(shè)計競賽發(fā)現(xiàn)具有培養(yǎng)潛力的

學(xué)生，經(jīng)考核合格后，錄用為新成員。學(xué)生也可以通過自薦或他人推薦的方式，通過考核后，進(jìn)入團隊進(jìn)行培養(yǎng)。

成員如出現(xiàn)掛科現(xiàn)象，無條件退出團隊；團隊成員在進(jìn)入畢業(yè)環(huán)節(jié)后，也將自動退出團隊；團隊成員要求專業(yè)方向課程成績達(dá)標(biāo)，并要求完成每階段的任務(wù)考試目標(biāo)，若不符合團隊指定的年度標(biāo)準(zhǔn)，也將退出團隊。

學(xué)生在創(chuàng)新團隊接受創(chuàng)新訓(xùn)練，產(chǎn)生創(chuàng)新成果，利用這些創(chuàng)新成果參加省級以上的計算機競賽，能夠檢驗創(chuàng)新團隊的工作成效。近幾年計算機競賽也比較多，有中國大學(xué)生計算機設(shè)計大賽、“藍(lán)橋杯”全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽、全國信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽，還有很多知名IT企業(yè)都舉辦了程序設(shè)計人才選拔比賽，如百度公司主辦的“百度之星”程序設(shè)計大賽、網(wǎng)易公司主辦的“有道難題”創(chuàng)新大賽、Google 公司主辦的Android 應(yīng)用開發(fā)中國大學(xué)生挑戰(zhàn)賽以及NVIDIA 中國公司主辦的CUDA校園程序設(shè)計大賽等。積極參加企業(yè)主辦的競賽，可以讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更加適應(yīng)企業(yè)的需求，提高大學(xué)生的就業(yè)競爭力。有些參賽同學(xué)甚至還能直接獲得企業(yè)提供的實習(xí)機會或就業(yè)機會。

從2011年開始，遼寧工業(yè)大學(xué)計算中心在計算機基礎(chǔ)教學(xué)中實施了創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng)計劃，首先進(jìn)行了實驗教學(xué)的改革，設(shè)立了四維立體實驗教學(xué)體系，并將開放實驗在計算機基礎(chǔ)教學(xué)管理系統(tǒng)中以作業(yè)的形式發(fā)給每一個學(xué)生，真正學(xué)有余力的學(xué)生可完成這部分作業(yè)，完成好的的學(xué)生可獲得計算機基礎(chǔ)課程5～10分的加分。在每年舉辦的計算機程序設(shè)計競賽中選拔優(yōu)秀的學(xué)生組建了“遼寧工業(yè)大學(xué)計算機應(yīng)用創(chuàng)新團隊”，設(shè)立了物聯(lián)網(wǎng)方向、智能平臺方向和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用方向三個培養(yǎng)方向。在2012年和2013年，取得了國家級競賽一等獎2項、二等獎7項、三等獎9項，省級競賽一等獎7項、二等獎22項、三等獎28項的好成績。

[責(zé)任編輯：余大品]