李鵬飛,李 冰

(東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生硬件創(chuàng)新能力培養(yǎng)與實(shí)踐

李鵬飛,李 冰

(東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

針對(duì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生硬件開發(fā)創(chuàng)新能力的不足，分析了導(dǎo)致該現(xiàn)狀的主要原因。結(jié)合自身的教學(xué)科研環(huán)境，提出了“2個(gè)相信、3個(gè)引導(dǎo)及4個(gè)支持”創(chuàng)新培養(yǎng)理念,以學(xué)生興趣為出發(fā)點(diǎn)，以科研小組為單位，以導(dǎo)師負(fù)責(zé)制為管理模式展開硬件開發(fā)過(guò)程。實(shí)踐結(jié)果表明，這些措施和管理模式有效地提高了參與學(xué)生的硬件創(chuàng)新能力,同時(shí)對(duì)電子、自動(dòng)化等其他專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)也具有很好的借鑒價(jià)值。

硬件創(chuàng)新；興趣小組；導(dǎo)師負(fù)責(zé)制

高素質(zhì)的計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生應(yīng)綜合具備軟硬件方面的開發(fā)技能。然而，由于我國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)自身的課程體系設(shè)置的特點(diǎn)，使得計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)模擬電路和數(shù)字電路等課程的知識(shí)深度和廣度上都遜于電子、自動(dòng)化等專業(yè)的學(xué)生。正是因?yàn)閷?duì)電路基礎(chǔ)部分的知識(shí)積淀不夠，使得計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生在涉及到硬件電路方面的分析和設(shè)計(jì)時(shí)，就顯得力不從心。其次，同軟件開發(fā)相比，由于硬件開發(fā)本身具有更高的難度，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備集成度高。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)用到的很多實(shí)驗(yàn)箱，只要連一些簡(jiǎn)單的連線，就可完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在這樣實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，硬件開發(fā)的技能基本沒(méi)有得到訓(xùn)練，更談不上創(chuàng)新。第三，硬件開發(fā)環(huán)境的構(gòu)建與軟件相比困難，硬件開發(fā)實(shí)踐的機(jī)會(huì)少、成本高。由于PC機(jī)和筆記本電腦在大學(xué)生中很普及，軟件開發(fā)需要的開發(fā)環(huán)境一般都可以免費(fèi)從網(wǎng)上獲得。因此軟件開發(fā)的平臺(tái)很容易搭建。學(xué)生只需要了解某種(些)編程語(yǔ)言，學(xué)過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)等課程，就可以進(jìn)行實(shí)際軟件項(xiàng)目的開發(fā)。而硬件環(huán)境的構(gòu)建和配置則很困難。除了PC機(jī)外，還需要硬件開發(fā)板或者實(shí)驗(yàn)箱，環(huán)境配置與軟件相比更復(fù)雜。在硬件開發(fā)過(guò)程中，需要硬件老師給予專業(yè)的指導(dǎo)才行。久而久之，形成了國(guó)內(nèi)高校重軟輕硬的現(xiàn)象普遍存在[1]。基于以上原因，造成了國(guó)內(nèi)高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生硬件開發(fā)技能與創(chuàng)新能力比軟件低。因此如何提高計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生的硬件開發(fā)和創(chuàng)新能力是擺在高校教育工作者面前一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問(wèn)題，高校教育工作者進(jìn)行了不斷地探索和實(shí)踐，提出了不同的方法和措施來(lái)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。文獻(xiàn)[1]中就專門針對(duì)硬件課程從教學(xué)方法、教材、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)4個(gè)方面入手，來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力；文獻(xiàn)[2]提出改變傳統(tǒng)教學(xué)模式、實(shí)行班導(dǎo)師制、鼓勵(lì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目和引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制來(lái)培養(yǎng)創(chuàng)新性計(jì)算機(jī)人才；文獻(xiàn)[3]提出了分層式的計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)模式，將人才層次定位為計(jì)算機(jī)工程型和計(jì)算機(jī)科學(xué)型，一個(gè)偏重實(shí)踐，一個(gè)偏重理論；文獻(xiàn)[4]從“柔性化”課程體系、“立體化”實(shí)踐體系和研究型教學(xué)3個(gè)方面，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段；文獻(xiàn)[5]從鼓勵(lì)學(xué)生參加比賽和學(xué)生科技創(chuàng)新軟硬環(huán)境建設(shè)2個(gè)方面激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新熱情；文獻(xiàn)[6-7]則針對(duì)目前硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的弊端，從改革硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、方法入手，來(lái)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和學(xué)生的創(chuàng)新能力。下面，筆者針對(duì)東北石油大學(xué)實(shí)際的教學(xué)和科研環(huán)境，以及筆者所在的嵌入式研究室?guī)熧Y配備情況，對(duì)提高學(xué)生的硬件開發(fā)創(chuàng)新能力的措施進(jìn)行了探討。

1 建立興趣小組

興趣是創(chuàng)新的源泉。由于硬件開發(fā)的是一個(gè)軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)，需要多學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用，單獨(dú)靠一個(gè)學(xué)生來(lái)完成難度大。將對(duì)硬件有共同愛(ài)好的學(xué)生組織到一起，以小組為單位，展開工作。

1)發(fā)揮小組每個(gè)成員的優(yōu)勢(shì) 取長(zhǎng)補(bǔ)短，靠集體的力量，相互協(xié)作完成開發(fā)工作，效率高。小組開發(fā)模式集中了每個(gè)人的長(zhǎng)處，在組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，可以將開發(fā)任務(wù)分成不同的模塊，交給最擅長(zhǎng)的人來(lái)做。比如算法好的、編程能力強(qiáng)的學(xué)生做系統(tǒng)程序的開發(fā)工作。硬件電路分析與設(shè)計(jì)能力強(qiáng)的，可以做系統(tǒng)的硬件部分。協(xié)調(diào)能力強(qiáng)的學(xué)生可以做項(xiàng)目組長(zhǎng)或者興趣小組的組長(zhǎng)。

2)小組開發(fā)模式 在遇到困難時(shí)，可以一起討論，集思廣益，解決問(wèn)題的效率高。由于硬件開發(fā)的難度大，在項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程中，遇到問(wèn)題而停滯不前是經(jīng)常發(fā)生的事情。借助網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲得解答，是首選，因?yàn)槟壳熬W(wǎng)絡(luò)上有很多技術(shù)類的討論社區(qū)。當(dāng)在網(wǎng)上無(wú)法獲得有效的幫助的時(shí)候，就應(yīng)該小組討論了。你所想不到了，可能為小組其他成員所想到。別人的一句話就可能是解決問(wèn)題的鑰匙。

2 導(dǎo)師負(fù)責(zé)制管理模式

硬件開發(fā)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過(guò)程可以分為2個(gè)層次：①在開放式的實(shí)驗(yàn)室中指導(dǎo)學(xué)生完成一些綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；②將學(xué)生引入以博士碩士研究生為培養(yǎng)目標(biāo)的科研室中，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)和實(shí)踐。而這種導(dǎo)師負(fù)責(zé)制的管理模式對(duì)學(xué)生創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)則更為有效。首先，負(fù)責(zé)指導(dǎo)的導(dǎo)師都是在該領(lǐng)域中從事相關(guān)的科學(xué)研究工作，了解該領(lǐng)域的理論和技術(shù)的前沿進(jìn)展，對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)會(huì)把握的更加準(zhǔn)確。其次，研究室中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備針對(duì)性更強(qiáng)，更適合于項(xiàng)目開發(fā)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱主要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)，選擇實(shí)驗(yàn)箱時(shí)，更多考慮的是通用性。最后，在導(dǎo)師的研究室中，學(xué)術(shù)氛圍更適合創(chuàng)新能力培養(yǎng)。研究室中經(jīng)常做研究進(jìn)展報(bào)告和學(xué)術(shù)交流，在交流和討論中學(xué)習(xí)，學(xué)生創(chuàng)新能力提高得更快。同時(shí)，研究室的研究生都是開發(fā)的主力，他們?cè)陂_發(fā)過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，會(huì)積累很多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這樣，在小組遇到問(wèn)題時(shí)，可以在研究生的幫助下得以解決。

3 “2個(gè)相信、3個(gè)引導(dǎo)及4個(gè)支持”創(chuàng)新培養(yǎng)理念

建立了興趣小組，進(jìn)入了科研室，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行硬件系統(tǒng)的開發(fā)就為學(xué)生建立了良好的外部環(huán)境。那么導(dǎo)師如何管控開發(fā)的過(guò)程？筆者提出了“2個(gè)相信、3個(gè)引導(dǎo)及4個(gè)支持”的創(chuàng)新培養(yǎng)理念。

3.12個(gè)相信

1)相信學(xué)生的創(chuàng)新能力 鼓勵(lì)由學(xué)生自主提出實(shí)驗(yàn)題目而不是由指導(dǎo)老師包辦，指導(dǎo)老師僅負(fù)責(zé)對(duì)題目進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，給學(xué)生提出自己的意見(jiàn)供其參考。

2)相信學(xué)生的學(xué)習(xí)能力 大學(xué)生初次涉入科研項(xiàng)目的開發(fā)，開發(fā)經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)儲(chǔ)備都相對(duì)薄弱，但年輕人精力旺盛，求知欲強(qiáng)，接受新知識(shí)快，相信能夠克服創(chuàng)新過(guò)程中遇到的各種困難。

3.23個(gè)引導(dǎo)

1)通過(guò)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的專用網(wǎng)站進(jìn)行引導(dǎo) 網(wǎng)站提供了大量的專業(yè)知識(shí)及背景知識(shí)，可供學(xué)生隨時(shí)訪問(wèn)學(xué)習(xí)。

2)通過(guò)嵌入式系統(tǒng)興趣學(xué)習(xí)小組進(jìn)行引導(dǎo) 利用學(xué)生經(jīng)常使用的QQ軟件，建立了QQ群，聚集了一批對(duì)硬件開發(fā)感興趣的同學(xué)。

3)通過(guò)加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作能力進(jìn)行引導(dǎo) 對(duì)于加入創(chuàng)新項(xiàng)目的同學(xué)，為他們購(gòu)買了一些基本的硬件實(shí)驗(yàn)器材，要求每個(gè)同學(xué)親自動(dòng)手，組裝、焊接及調(diào)試一些基本電路。

3.34個(gè)支持

1)開展專題講座進(jìn)行支持 為項(xiàng)目組及其他感興趣的同學(xué)介紹相關(guān)技術(shù)，快速引導(dǎo)學(xué)生入門，縮短項(xiàng)目開發(fā)的準(zhǔn)備時(shí)間。

2)開展關(guān)鍵技術(shù)的一對(duì)一輔導(dǎo)支持 對(duì)于較難的技術(shù)，為參加項(xiàng)目同學(xué)給予一對(duì)一講解，支持他們快速跨過(guò)技術(shù)障礙，降低他們學(xué)習(xí)關(guān)鍵技術(shù)的難度。

3)提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境及場(chǎng)地支持 為參加項(xiàng)目同學(xué)提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境及場(chǎng)地支持，及時(shí)安排他們進(jìn)入科研室，提供安靜舒適的工作環(huán)境和大量專業(yè)圖書資料。并在第一時(shí)間把相關(guān)設(shè)備采購(gòu)到位。

4)提供心理輔導(dǎo)支持 通過(guò)和存在困難同學(xué)的不斷溝通，解決他們的困惑和問(wèn)題，使得他們能愉快開心地投入到項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程中。

4 培養(yǎng)成效

從2006級(jí)開始，按照上述創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，將對(duì)有興趣搞硬件開發(fā)的學(xué)生引入科研室，進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)方面的硬件開發(fā)。截止到2011年，指導(dǎo)教師和這些學(xué)生取得了多項(xiàng)教學(xué)和科研成果。其中省級(jí)和校級(jí)教改項(xiàng)目9項(xiàng)；編寫著作8部；發(fā)表論文6篇；獲得校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)6項(xiàng)；學(xué)生所獲各種獎(jiǎng)勵(lì)13項(xiàng)。

5 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生的硬件開發(fā)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問(wèn)題，高校教育工作者和專業(yè)教師一直在不斷地探索和實(shí)踐。對(duì)于采用什么的培養(yǎng)理念和管理模式?jīng)]有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)遵循，因?yàn)椴煌瑢W(xué)校的教學(xué)實(shí)力和科研實(shí)力不同，學(xué)生層次和指導(dǎo)教師的能力也不相同。高校教育工作者只有從革新培養(yǎng)理念和管理方式等多方面入手，不斷地進(jìn)行改革和實(shí)踐，才能更好地對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)，使畢業(yè)生更符合社會(huì)發(fā)展的需求。

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[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.061

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1673-1409(2012)12-N180-03