基于本科生導(dǎo)師制的計算機專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索與實踐

王振武，劉振晗

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）機電與信息工程學(xué)院，北京）

一 引言

創(chuàng)新能力是指運用已有的知識經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)新問題、新事物，提出新辦法、新觀點，通過反復(fù)的實踐解決新問題、創(chuàng)造新事物的能力，包括創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技能和創(chuàng)新素質(zhì)等[1]。高校青年學(xué)生思維活躍且精力旺盛，是最具創(chuàng)新潛力的社會群體，教育部在2010年發(fā)布的《關(guān)于大力推進高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)工作的意見》中指出“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的核心是培養(yǎng)大學(xué)生的‘創(chuàng)新精神’和‘創(chuàng)業(yè)能力’；要引導(dǎo)高校改革教學(xué)方法，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，將教學(xué)、科研、社會服務(wù)三者更加緊密地結(jié)合起來[2]”。近年來，“互聯(lián)網(wǎng)+”不斷地推動著經(jīng)濟社會形態(tài)發(fā)生著深刻演變，我國在“十三五規(guī)劃綱要”中明確提出“要促進大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用”[3]，2017年7月國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的通知，更是將人工智能上升到國家戰(zhàn)略的高度[4]，高素質(zhì)信息技術(shù)人才在國家建設(shè)過程中將會發(fā)揮更加重要的作用，在此背景下，加強計算機類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)顯得尤為重要和緊迫。

近年來，教育工作者對如何開展計算機專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育進行了很多研究，指出了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中存在的明顯問題，例如，對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育認(rèn)識不足[5-6]、課程體系不完善[5,7,8]以及教學(xué)方法陳舊[6]等等；提到的對策包括改革基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系[9,11]、建立創(chuàng)新團隊[9]、搭建創(chuàng)新實踐平臺[9-10]以及教學(xué)要與科研相結(jié)合[11]等。實事求是地講，大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是個長期的專業(yè)化訓(xùn)練過程。在此過程中，指導(dǎo)教師與被指導(dǎo)學(xué)生之間、創(chuàng)新團隊成員之間的關(guān)系應(yīng)該是緊密和穩(wěn)定的；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系應(yīng)該是完整的，并且課程內(nèi)容應(yīng)該是循序漸進和緊密銜接的；教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該與科研工作緊密結(jié)合，教學(xué)方法應(yīng)該是探究式、討論式的。另一方面，也應(yīng)當(dāng)承認(rèn)大學(xué)生群體存在的個體差異，在培養(yǎng)過程中要因材施教，通過尊重學(xué)生的興趣愛好最大化地激發(fā)他們的創(chuàng)新潛能。基于上述認(rèn)識，我們依托本科生導(dǎo)師制對計算機專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法進行了初步探索。

本科生導(dǎo)師制起源于19世紀(jì)的牛津大學(xué)，它是精英教育的模板，培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要形式。為構(gòu)建研究型本科教育體系和打造能源工業(yè)精英教育教學(xué)體系，自2015年起中國礦業(yè)大學(xué)（北京）在全校推行本科生導(dǎo)師制[12-14]，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)以本科生導(dǎo)師制為載體，努力探索創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法和途徑，構(gòu)建了以“科研導(dǎo)論→科研選題訓(xùn)練→大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目→畢業(yè)設(shè)計（論文）”為主線、以“學(xué)科競賽、學(xué)術(shù)研究與交流活動”為支撐的全程式創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，實踐證明了該模式的有效性。

二 依托本科生導(dǎo)師制的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

我校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2016版培養(yǎng)方案中除了通識教育、學(xué)科大類、專業(yè)核心、專業(yè)方向和專業(yè)實踐類等課程之外，還著重設(shè)置了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程。專業(yè)實踐類課程主要包括金工實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)以及各類課程的課程設(shè)計、實訓(xùn)或上機實踐等內(nèi)容，它們側(cè)重對所學(xué)理論課程的實踐，而創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程則著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程

我校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)每年招本科生2個班（60人左右），本專業(yè)所有授課教師均參與到導(dǎo)師制中，將本科生導(dǎo)師制與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程深度融合，建立了以本科生導(dǎo)師制為核心的全員、全程、全方位的育人機制，具體步驟如下。

第一階段：第1-3學(xué)期。首先，在新生入學(xué)教育的時候，專業(yè)負(fù)責(zé)人會向大一新生介紹本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案，強調(diào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)節(jié)教育的目的和意義，同時向?qū)W生介紹本專業(yè)所有教師的科研方向及興趣愛好，讓學(xué)生們有初步的認(rèn)識。之后，在尊重學(xué)生意愿和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上為新生分配指導(dǎo)教師，平均每位指導(dǎo)教師3-4名本科生/年。接著，在第一學(xué)期的“科研導(dǎo)論課”上，由科研經(jīng)驗豐富的教授為新生介紹科學(xué)研究的目的、意義和內(nèi)容，以及文獻檢索和論文寫作的基本方法，讓學(xué)生了解科學(xué)研究的基本概念、方法和途徑。在第1-3學(xué)期，指導(dǎo)教師和學(xué)生之間處于“磨合”階段，指導(dǎo)教師更多的責(zé)任是和本科生“交朋友”，了解他們的生活、心理及學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓其盡快適應(yīng)大學(xué)生活，在此期間，逐步引導(dǎo)本科生進入實驗室，跟隨研究生觀摩、學(xué)習(xí)做科研的過程，建立對科研工作的基本認(rèn)識。

第二階段：第4學(xué)期。第4學(xué)期開設(shè)了“科研選題訓(xùn)練”課程，此課程由教師根據(jù)所指導(dǎo)學(xué)生的興趣，結(jié)合教師自身科研項目進行科研選題訓(xùn)練，展開基本科學(xué)研究的準(zhǔn)備工作，學(xué)生將以團隊的形式進行分工合作。一般來說，科研題目分為兩大類：偏重科學(xué)研究的縱向類課題題目和偏重應(yīng)用實踐的橫向類課題題目，它們的創(chuàng)新性成果包括論文、專利、軟件或?qū)嵨锏?，這兩類題目研究型和應(yīng)用型兼顧，能夠較好地滿足大部分學(xué)生的特點和愛好，表2給出了本專業(yè)部分“科研選題訓(xùn)練”題目。

表2 部分科研訓(xùn)練選題題目

“科研選題訓(xùn)練”采用探究式和討論式的教學(xué)方法，指導(dǎo)教師和學(xué)生之間按照“教師分配任務(wù)→學(xué)生帶任務(wù)學(xué)習(xí)→定期探究討論→教師分配任務(wù)→…”的閉環(huán)方式進行，學(xué)生根據(jù)擬定的科研題目進行文獻檢索或資料搜集工作，在此基礎(chǔ)上撰寫文獻綜述或可行性分析/需求分析報告、明確研究目標(biāo)、研究內(nèi)容、研究方法和步驟。從管理流程上來說，“科研選題訓(xùn)練”的過程管理都在網(wǎng)上進行，最大程度上保證選題訓(xùn)練的制度化和規(guī)范化，如圖1所示。

圖1 科研訓(xùn)練選題系統(tǒng)界面

第三階段：第5-7學(xué)期。此階段為“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目”階段，是大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵時期。此階段學(xué)生仍然以團隊的形式進行分工合作，指導(dǎo)教師會延續(xù)第二階段擬定的科研題目，指導(dǎo)學(xué)生進行深入研究。在此階段產(chǎn)生的成果將通過“學(xué)科競賽、學(xué)術(shù)研究與交流活動”進行檢驗，“學(xué)術(shù)研究與交流活動”包括“科技創(chuàng)新與發(fā)明”“學(xué)術(shù)交流活動”以及“學(xué)術(shù)研究及論文發(fā)表”等內(nèi)容，有創(chuàng)業(yè)條件的學(xué)生可以在第5學(xué)期學(xué)習(xí)“創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)課”之后，在指導(dǎo)教師的幫助下開展創(chuàng)業(yè)實踐活動。從管理的角度來說，團隊中的每個學(xué)生要定期提交互動記錄情況表，團隊負(fù)責(zé)人在每學(xué)期結(jié)束后要提交學(xué)期總結(jié)，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)情況給予成績，和“科研選題訓(xùn)練”一樣，“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目”的過程管理也在網(wǎng)上進行，如圖2所示。

圖2 “大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目”管理系統(tǒng)界面

第四階段：第8學(xué)期。此階段為畢業(yè)設(shè)計（論文）階段，指導(dǎo)教師按照畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)范要求，根據(jù)每個學(xué)生在“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目”階段的工作內(nèi)容，為其安排畢業(yè)設(shè)計（論文）的題目和內(nèi)容，畢業(yè)設(shè)計（論文）是前期“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目”階段工作的系統(tǒng)總結(jié)、擴充和深化。

依托于本科生導(dǎo)師制和四個階段的創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程，近三年來本專業(yè)本科生先后在ACM-ICPC亞洲區(qū)域賽、華北五?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）及港澳臺地區(qū)大學(xué)生計算機應(yīng)用大賽、全國高?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽、藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽等賽事中獲得獎勵110余項，其中一等獎9項，二等獎28項，且呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，部分競賽獲獎證明或證書如圖3所示，另外本專業(yè)本科生發(fā)表學(xué)術(shù)論文18篇，有7名本科生在2017 International Conference on Agro-Geoinformatics、2017 Symposium on Machine Intelligence and Data Analytics、2017 9th International Conference on Information Management and Engineering等EI檢索的國際會議上發(fā)表論文并赴境內(nèi)外參會，正是基于本科生導(dǎo)師制和四個階段的創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程，計算機專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力得到了較大幅度提高。

圖3 部分競賽獲獎證書或證明

三 結(jié)語

創(chuàng)新是國家發(fā)展的重要推動力，創(chuàng)新教育是素質(zhì)教育的重要體現(xiàn)，是教育主體發(fā)展的核心。在培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的過程中，既要認(rèn)識到培養(yǎng)過程的長期性，又要在尊重學(xué)生個人愛好的基礎(chǔ)上最大程度地挖掘其潛能。我校計算機專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)將本科生導(dǎo)師制與培養(yǎng)方案中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程進行深度結(jié)合，在培養(yǎng)環(huán)節(jié)上環(huán)環(huán)相扣、逐步深入完成對本科生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。讓學(xué)生跟隨特定導(dǎo)師在大學(xué)階段完成整個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，這種培養(yǎng)的延續(xù)性和穩(wěn)定性，不但容易出創(chuàng)新成果，而且這種潛移默化的指導(dǎo)增長了同窗情誼，增進了師生情感，有力提升了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。