“三協(xié)同一交叉”計算機類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索與實踐

熊盛武　饒文碧　袁景凌　段鵬飛

摘 要：隨著計算機科學與技術的不斷進步，信息產(chǎn)業(yè)形態(tài)發(fā)生重要變化，新型計算系統(tǒng)應用日益深化，對計算機類本科專業(yè)人才的知識結構與創(chuàng)新能力提出更高要求，構建與時俱進的本科人才培養(yǎng)體系是我國高校計算機類專業(yè)教育教學改革的重要目標。瞄準計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)中急需改革創(chuàng)新的問題，探索計算機類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)新模式，以系列項目的交叉遞進、分階段開展改革與實踐，獲得了良好的教學效果。

關鍵詞：三協(xié)同一交叉；計算機類；人才培養(yǎng)

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A

Abstract：With the continuous development of computer science and technology，the information industry has undergone important changes.With the deepening of new computing system，IT industry puts higher requirements on the knowledge structure and innovation ability of computer specialty talents.It is an important goal to construct the advanced talents cultivation system for the education reform of computer specialty in Chinese universities.Aiming at the urgent need of reform and innovation in computer specialty talents cultivation，this paper explores the new practice and innovation ability training mode for computer specialty talents，and implements a series of projects to carry out the reform and practice in a step-by-step manner，which achieves good teaching effect.

Keywords：three-coordination and one-integration；computer specialty；talent cultivation

1 引言（Introduction）

當前我國計算機類本科專業(yè)人才培養(yǎng)中普遍存在培養(yǎng)模式不能很好適應社會對行業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求。傳統(tǒng)的實踐教學體系中，缺乏學科交叉知識的運用，不利于培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的綜合能力，不利于開拓學生的創(chuàng)新思維和提高實踐能力[1-5]。計算機專業(yè)對學生的實踐創(chuàng)新能力要求非常高，實踐教學環(huán)節(jié)對培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力尤為重要[6，7]。本文主要結合我校改革實踐過程，探索“行業(yè)協(xié)同、校企協(xié)同、科教協(xié)同、學科交叉”的“三協(xié)同一交叉”計算機類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，培養(yǎng)適應能力強、實干精神強、創(chuàng)新意識強，具有國際競爭力的計算機類“三強人才”。

2 構建計算機類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

（Construction of the practice and innovation ability

training mode for computer specialty talents）

針對培養(yǎng)模式不能滿足社會行業(yè)人才需求等問題，通過開設全國首個“軟件工程-數(shù)字傳播工程”學科交叉人才培養(yǎng)試點班、面向行業(yè)的“物聯(lián)網(wǎng)工程（交通/汽車）”國家特色專業(yè)試點班、校企協(xié)同的“國家卓越工程師計劃”試點班等綜合改革實踐，創(chuàng)建“行業(yè)協(xié)同、校企協(xié)同、科教協(xié)同、學科交叉”的“三協(xié)同一交叉”培養(yǎng)模式（圖1），適應計算機本科人才培養(yǎng)的社會和行業(yè)需求，培養(yǎng)計算機類新型“三強人才”。

2.1 構建“學科交叉+科教協(xié)同+校企協(xié)同”三位一體的

人才培養(yǎng)模式

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，開設全國首個“軟件工程-數(shù)字傳播工程”學科交叉人才培養(yǎng)試點班，形成以試點班為示范的“學科交叉+科教協(xié)同+校企協(xié)同”三位一體的人才培養(yǎng)模式，形成產(chǎn)學研一體化生態(tài)閉環(huán)培養(yǎng)體系（圖2）。

建設“數(shù)字傳播”課程群，同時，結合數(shù)字傳播和數(shù)字出版方向人才的培養(yǎng)要求與實踐教學特點，開設一系列單設實驗課程和實驗實踐環(huán)節(jié)；校企合作辦學，共同建設并自主研發(fā)了數(shù)字出版系列實訓軟件包，設計了數(shù)字出版相關應用案例，專業(yè)針對性強，能一定程度上提供高素質創(chuàng)新人才的培養(yǎng)資源和實踐鍛煉。

合作開發(fā)系列產(chǎn)品，為報社和期刊社提供媒體融合云服務，為出版社提供數(shù)字出版云服務，實現(xiàn)線下傳統(tǒng)媒體與線上數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)品相結合的O2O雙線商業(yè)模式。整合新聞出版企業(yè)內(nèi)容資源，打造數(shù)字資源庫，提供基于用戶數(shù)據(jù)分析技術開展個性化定向投送平臺建設；提供知識資源數(shù)據(jù)庫的知識服務平臺建設；建設作者、編輯、記者資源管理系統(tǒng)，選題熱點推薦與評估系統(tǒng)；開展生產(chǎn)與消費互動的定制化服務模式探索，形成線上與線下互動（O2O）的內(nèi)容投送新模式。

2.2 構建物聯(lián)網(wǎng)工程與交通/汽車行業(yè)協(xié)同的教學組織

機制

依托國家特色專業(yè)等國家級質量工程項目、湖北省交通物聯(lián)網(wǎng)重點實驗室等，開設面向行業(yè)的“物聯(lián)網(wǎng)工程（交通/汽車）”國家特色專業(yè)試點班，構建物聯(lián)網(wǎng)工程與交通/汽車行業(yè)協(xié)同的教學組織機制，進行行業(yè)協(xié)同、校企協(xié)同，及科研成果反哺教學的科教協(xié)同育人等綜合改革實踐。培養(yǎng)具有良好的科學素養(yǎng)，系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)基礎理論、系統(tǒng)知識和基本技能，從事物聯(lián)網(wǎng)領域的系統(tǒng)分析與設計、技術開發(fā)、管理等方面的科技人才。為了突出我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向交通行業(yè)的特色，課程實驗與實訓課程中，設計系列智能交通案例，如智能交通實訓沙盤系統(tǒng)、智能航標、智能小車實訓課程。endprint

（1）智能交通實訓沙盤系統(tǒng)。智能交通實訓沙盤系統(tǒng)以城市道路交通為原型，綜合運用RFID、無線傳感、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能識別、嵌入式系統(tǒng)，依托部署在實景交通沙盤中的智能網(wǎng)關、無線傳感節(jié)點、智能小車、控制節(jié)點等設備實現(xiàn)模擬交通的智能控制與管理，包含城市道路交通控制、智能公交、智能停車場、ETC不停車收費等功能，幫助學生熟悉智能交通系統(tǒng)相關項目的開發(fā)，完成從具體基礎知識點到綜合應用的提高。

（2）智能航標。航標已從傳統(tǒng)意義上簡單地幫助船舶定位、指引航向的標志，逐漸演變成一個能夠為現(xiàn)代化船舶提供航路標識，為船舶安全、便捷、經(jīng)濟地航行提供有效綜合信息服務的綜合助航服務系統(tǒng)。本實訓課以多功能航標為基礎，結合物聯(lián)網(wǎng)技術，系統(tǒng)介紹多功能航標設計思想、實現(xiàn)原理和技術。讓學生從數(shù)據(jù)采集、串口通信、zigbee無線通信、移動通信、互聯(lián)網(wǎng)通信技術等方面得到綜合訓練和提高。

（3）智能小車。本課程以開發(fā)車聯(lián)網(wǎng)應用模擬系統(tǒng)，融合物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代交通領域相關內(nèi)容，設計能夠展現(xiàn)汽車無線組網(wǎng)的教學環(huán)節(jié)。車聯(lián)網(wǎng)利用裝載在小車上的傳感器獲取車輛的行駛屬性和系統(tǒng)運行狀態(tài)信息，通過GPS等全球定位技術獲取車輛行駛位置等參數(shù)，通過WiFi/GPRS等無線傳輸技術實現(xiàn)信息傳輸和共享，最后通過互聯(lián)網(wǎng)信息平臺，實現(xiàn)對車輛運行監(jiān)控以及提供各種交通綜合服務。學生能夠實際感受車聯(lián)網(wǎng)軟硬件系統(tǒng)開發(fā)的技術細節(jié)，充分理解車聯(lián)網(wǎng)在智能交通領域的作用與意義，可為學生進一步學習、研究交通理論與技術奠定技術。

2.3 構建學校、科研、企業(yè)結合的產(chǎn)學研深度融合的協(xié)

同育人新機制

依托國家級工程實踐教育中心、國家卓越工程師培養(yǎng)試點項目，以華為、中軟國際等行業(yè)引領企業(yè)為外聯(lián)，開設“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點班，與世界500強企業(yè)合作建設課程及教學團隊，如與華為武研所合作建設《編程思想》《軟件編程規(guī)范》《敏捷開發(fā)》和《編程環(huán)境》等實驗實訓課程。創(chuàng)建學校、科研、企業(yè)結合的產(chǎn)學研深度融合的協(xié)同育人新機制。采用“CDIO”（Conceive構思、Design設計、Implement實踐、Operate操作）工程教育培養(yǎng)模式，注重產(chǎn)學結合，滿足專業(yè)實踐教學的需要，提升計算機類專業(yè)人才解決復雜工程問題的能力[8，9]。

以計算機類人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心、以就業(yè)為導向，通過多模式、多層次、多渠道培養(yǎng)，構建計算機類人才能力素質培養(yǎng)模型，如圖3所示。計算機類人才的能力素質主要是專業(yè)基礎、實踐能力、分析能力、創(chuàng)造能力、溝通能力、商務能力、管理能力和職業(yè)素質?；谠撃芰δＰ?，對工程師進行多元與多維度培養(yǎng)，重構企業(yè)、學校、教師、學生之間的關系，秉承“參與學”為精髓，對教學知識體系、教學過程設計、教學組織、實踐教學、效果評價等多維度重構，構建了“以學生為中心，教師引導，企業(yè)等多元角色參與”的新型教學模式，培養(yǎng)符合工程能力標準技術的人才。

（1）構建教學、實驗實訓、測評、考核、實習、頂崗就業(yè)一體化的教學體系。將校企合作所有資源數(shù)字化，為學生教師的“學”和“教”提供免費資源，實現(xiàn)自主學習。分三個層面開展實驗實訓，第一個層面是專業(yè)基礎基礎理論和能力實訓，第二個層面項目式實訓，第三個層面是頂崗就業(yè)實踐。

（2）搭建真實的企業(yè)環(huán)境。真實的企業(yè)研發(fā)環(huán)境，采用企業(yè)研發(fā)過程中積累的項目作為實訓項目，既要保證項目的真實性，同時還保證學生在有限的時間內(nèi)能按照真實的開發(fā)流程完成項目開發(fā)的體驗。真實的項目過程管理，按照軟件工程的基本原理，選擇合適的過程模型，選擇合適的開發(fā)方法，分析和設計軟件項目，并分解任務，分配相關人員在規(guī)定時間內(nèi)完成任務，對項目進行跟蹤管理，體驗軟件項目開發(fā)全過程。真實的工作壓力，對能按要求準時完成任務的要給予考評的優(yōu)先級，對不能按時、按質完成的，要從學分上予以扣減。真實的工作機會，在考評過程中引入第三方企業(yè)現(xiàn)場招聘，對達到考核要求的，可以與企業(yè)簽署就業(yè)協(xié)議。

（3）構建閉環(huán)的教學過程模型。閉環(huán)教學過程模型借鑒自動控制中的閉環(huán)反饋理論，將創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系作為控制模型來研究，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為驅動，著重解決高等教育創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中學生創(chuàng)新素質培養(yǎng)問題，旨在為探索創(chuàng)新型人才的成長規(guī)律提供新的思路。大致分為準備、自主行動、獻計獻策、合作設計、執(zhí)行監(jiān)控、開展評價、反思反饋七個階段，如圖4所示。

（4）建立專業(yè)化的評價體系。以工程能力模型為基礎，培養(yǎng)合格的工程師，需要考核標準。傳統(tǒng)的培養(yǎng)效果評價比較單一，而工程師能力標準是一個綜合性、多元多維度的概念。工程教育專業(yè)認證被認為是一種非常科學的評價機制，結合現(xiàn)有的考核機制，引入專業(yè)認證關于復雜工程問題的定義和要求，確保實習實訓對于工程能力培養(yǎng)的效果。

3 建設成效（Construction effectiveness）

3.1 形成了“三協(xié)同一交叉”計算機類專業(yè)人才實踐與

創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

以學生為中心、實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)為抓手重塑我校計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)理念，在此基礎上，創(chuàng)新研究并實踐了“三協(xié)同一交叉”計算機類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。結合學校面向行業(yè)的辦學優(yōu)勢與特色，通過創(chuàng)建以“軟件工程-數(shù)字傳播工程”試點班為示范的“學科交叉+科教協(xié)同+校企協(xié)同”三位一體育人機制，突出科技創(chuàng)新能力和交叉應用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；通過創(chuàng)建“物聯(lián)網(wǎng)工程-交通/汽車工程”的“行業(yè)協(xié)同”教學組織模式，突出工程創(chuàng)新能力和科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；通過創(chuàng)建面向計算機類“卓越工程師計劃”的產(chǎn)學研融合培養(yǎng)機制，強化四類實踐能力和工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.2 學生創(chuàng)新能力得到明顯提升

以提升學生的專業(yè)創(chuàng)新能力為突破口，以突出學生參與國際/國家級科技競賽成果為衡量標準，通過資源整合，實施對老師指導學生參與高水平科技競賽的激勵政策，組織學生個人和集體積極參與科技創(chuàng)新。近三年，學院本科生參與并獲得獎項的重大賽事在專業(yè)含金量和組織水平均直線上升并取得重大突破，提高了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，學科及專業(yè)特色均得到明顯體現(xiàn)，學生的專業(yè)水平和實踐能力都有了質的改變。endprint

3.3 就業(yè)創(chuàng)業(yè)水平實現(xiàn)突破

近兩年，對北京、廣州、深圳、武漢等地區(qū)40多家用人單位進行了計算機類畢業(yè)生的跟蹤調查，結果顯示，用人單位普遍反映我校畢業(yè)生在整體培養(yǎng)質量、專業(yè)知識掌握程度、工程實踐和動手能力、創(chuàng)新能力、團隊合作精神等方面均有較大提升。

4 結論（Conclusion）

“三協(xié)同一交叉”計算機類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式首先在本校計算機科學與技術、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)進行教學實踐，取得了較好成效。計算機科學與技術學科獲批湖北省重點學科、國家卓越工程師計劃建設；軟件工程專業(yè)獲批國家卓越工程師計劃建設、湖北省支柱產(chǎn)業(yè)專業(yè)建設、湖北省綜合試點改革計劃建設；物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)獲批國家級特色專業(yè)建設和國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)建設。學生的實踐與創(chuàng)新能力和綜合素質得到了較大提升。

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作者簡介：

熊盛武（1966-），男，博士，教授.研究領域：人工智能，車聯(lián)網(wǎng)與智能交通，數(shù)據(jù)挖掘與機器學習.

饒文碧（1967-），女，博士，教授.研究領域：人工智能，機器學習，數(shù)據(jù)挖掘，普適計算.

袁景凌（1975-），女，博士，教授.研究領域：人工智能，多核計算與綠色計算，軟件工程.

段鵬飛（1985-），男，博士，講師.研究領域：機器學習，自然語言處理.endprint