饒文碧　熊盛武　袁景凌

摘 要：依托多維協(xié)同改革思路，緊密跟蹤計算機學科發(fā)展前沿，順應人才培養(yǎng)教育的時代需求，構建了“行業(yè)協(xié)同、校企協(xié)同、科教協(xié)同、學科交叉”的計算機類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，利用教學云平臺將六個實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺整合為一體，并通過專業(yè)基礎型、綜合設計型、研究創(chuàng)新型三個層次的教學來提升學生實踐與創(chuàng)新能力，構建了一套能力評估與質量監(jiān)控機制，形成了“三層次六平臺一機制”的實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，著力培養(yǎng)“適應能力強、實干精神強、創(chuàng)新意識強”的計算機類新型“三強人才”。

關鍵詞：多維協(xié)同；三層次六平臺一機制；實踐與創(chuàng)新能力

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A

Abstract：Based on the reform idea of multi-dimensional cooperation， the development frontier of computer science， and the requirements of talent cultivation and education，the paper constructs the practical and innovative ability training mode for computer professionals：University-Industry Cooperation，University-Enterprise Cooperation，Research-Teaching Cooperation，and Interdisciplinary Integration.Six practical and innovative ability training platforms are integrated into the teaching cloud platform.Students' practical and innovative abilities are enhanced through the three-level teaching，including the professional foundation level，the comprehensive design level and the research innovation level.A set of capability evaluation and quality supervision mechanism has been constructed.On the basis of the above，the paper proposes the practical and innovative ability training system of Three Levels，Six Platforms and One Mechanism，in order to cultivate better computer professionals with strong adaptability，practical spirit and innovative sense.

Keywords：multi-dimensional cooperation；Three Levels，Six Platforms and One Mechanism；practical and innovative

ability

1 引言（Introduction）

當前我國計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)中普遍存在培養(yǎng)模式、教學體系趨同，教學內(nèi)容與方法滯后于計算技術快速發(fā)展的問題。同時，傳統(tǒng)的計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)體系難以促進學生知識、能力和素質結構的綜合構建和全面發(fā)展，已經(jīng)成為影響人才培養(yǎng)質量的核心問題[1-3]。急需打破傳統(tǒng)教育設計思路，創(chuàng)造一個多元合作、協(xié)同創(chuàng)新的人才培養(yǎng)模式[4]，融會貫通相關課程知識體系，優(yōu)化課程體系和實踐教學體系，改革教學方法和考核體系；強化學生主體地位，形成基于教學云平臺的能力評估和質量保障體系[5，6]。

我校結合國家級、省級質量工程項目和多項省級教研項目，學院積極探索以學生為中心、以能力培養(yǎng)為導向的計算機類人才培養(yǎng)模式和教學體系的改革，明確以四類實踐能力（計算思維能力、程序設計能力、算法設計與分析能力和計算機系統(tǒng)能力）與三類創(chuàng)新能力（工程創(chuàng)新能力、科研創(chuàng)新能力和交叉應用創(chuàng)新能力）為重的培養(yǎng)目標，并與國家和地方行業(yè)需求、學校專業(yè)特色和優(yōu)勢相結合，以創(chuàng)建實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式為牽引，以構建的實踐教學體系為主線，以多模式的實踐與創(chuàng)新教學平臺為支撐，以能力評估與質量監(jiān)控機制為保障，多維協(xié)同（學校與行業(yè)協(xié)同、學校與企業(yè)協(xié)同、教學與科研協(xié)同、多學科交叉等）創(chuàng)建計算機類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。

2 “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（Practice and innovation ability

training mode for computer professionals with

Three cooperation and one intersection）

針對培養(yǎng)模式不能滿足社會行業(yè)人才需求等問題，構建了“行業(yè)協(xié)同、校企協(xié)同、科教協(xié)同、學科交叉”的計算機類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，培養(yǎng)計算機類“三強人才”。

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，強化科研創(chuàng)新能力和交叉應用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。開設了系列計算機與數(shù)字傳播工程學科交叉的特色課程，邀請長江傳媒等企業(yè)導師合作授課。endprint

依托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，構建了物聯(lián)網(wǎng)工程與交通/汽車行業(yè)協(xié)同的教學組織機制，進行了行業(yè)/校企協(xié)同、科教協(xié)同育人等綜合改革實踐，強化工程創(chuàng)新能力和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

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)，開設計算機科學與技術、軟件工程專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點班，創(chuàng)建產(chǎn)學研深度融合的協(xié)同育人新機制，強化四類實踐能力和工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 多維協(xié)同的計算機類實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

（Practical and innovative ability training system

for computer professionals with multi- dimensional

cooperation）

以培養(yǎng)“適應能力強、實干精神強、創(chuàng)新意識強”的計算機類新型“三強人才”為目標，將專業(yè)基礎實驗平臺、綜合能力訓練平臺、工程創(chuàng)新實踐平臺、科技創(chuàng)新培養(yǎng)平臺、交叉應用創(chuàng)新平臺、實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)云平臺等六個實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺整合為一體，通過專業(yè)基礎型、綜合設計型、研究創(chuàng)新型三個層次的教學來提升學生實踐與創(chuàng)新能力，構建了一套能力評估與質量監(jiān)控機制，形成了“三層次六平臺一機制”的實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，如圖1所示，夯實了人才培養(yǎng)的教學與實踐基礎。

3.1 促進學生能力可持續(xù)發(fā)展的三層開放課程體系

針對傳統(tǒng)的課程體系中知識結構較完備、但創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足的問題，圍繞學生計算思維與算法設計能力、計算機系統(tǒng)能力、解決復雜工程問題能力與創(chuàng)新能力的提升，構建了三層開放的課程體系。

（1）計算機專業(yè)基本能力培養(yǎng)層

由計算機學科各個專業(yè)方向共性的、具有明顯學科特點的專業(yè)實驗內(nèi)容構成，基本反映了本學科一個合格的本科畢業(yè)生應該具備的專業(yè)基礎性實踐能力需求和知識需求。以驗證性和設計性實驗為主要手段，以部分綜合性實驗為補充，開設可以覆蓋計算機理論和系統(tǒng)（涵蓋軟、硬件和計算系統(tǒng)）基礎實踐能力訓練的實驗課程，為學生的科研創(chuàng)新能力和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)奠定共性基礎。主要包括《計算機基礎與編程綜合實驗》《數(shù)據(jù)結構與算法綜合實驗》《面向對象與多線程綜合實驗》《計算機系統(tǒng)基礎實驗》《軟件工程基礎實驗》《嵌入式技術基礎實驗》《計算機網(wǎng)絡技術實驗》等專業(yè)基礎實驗課和《操作系統(tǒng)實驗》《編譯技術實驗》《數(shù)據(jù)庫原理實驗》《數(shù)字邏輯基礎實驗》《計算機組成原理基礎實驗》等課內(nèi)實驗。計算機專業(yè)基本能力培養(yǎng)層的課程體系見圖2。

同時還與華為等世界500強企業(yè)合作建設了《編程思想》《軟件編程規(guī)范》《敏捷開發(fā)》和《軟件開發(fā)工具》等實驗實訓課程，增強專業(yè)基本能力培養(yǎng)的工程性和先進性。相應課程簡介見表1。

（2）自主與綜合能力培養(yǎng)層

依托國家級工程實踐教育中心、計算機湖北省重點實驗教學示范中心等基地，打破理論課程內(nèi)容橫向劃分的慣例，優(yōu)化教學與實驗項目設置，通過《計算機軟硬件協(xié)同設計實踐》《大型軟件工程項目實訓》《物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實訓》和《傳播工程項目實訓》等綜合實訓環(huán)節(jié)，訓練學生對復雜工程問題的架構、綜合設計和求解能力，并以第二課堂為補充進行自主與綜合能力的訓練。

計算機軟硬件系統(tǒng)協(xié)同設計：我校結合工程教育認證標準，采用軟硬件課程貫通，以計算機系統(tǒng)（SOC）設計與實現(xiàn)的實踐過程為手段，深入理解計算機系統(tǒng)和高性能程序設計為目標，融會貫通《數(shù)字邏輯》（邏輯與計算機設計基礎）《計算機組成與體系結構》《操作系統(tǒng)》和《編譯技術》等課程知識體系進行實驗教學改革，并與高通、DIGILENT等企業(yè)合作建設了軟硬件貫通教學的計算機系統(tǒng)能力培養(yǎng)系列課程，相應課程體系見圖3。

大型軟件工程項目實訓：關注綜合性軟件工程實踐，運用以前所學軟件工程基礎、程序設計、需求工程、軟件設計、軟件體系結構、軟件項目管理、軟件測試和軟件職業(yè)知識，采用螺旋開發(fā)模型，突出團隊交流合作和軟件項目管理，強化軟件工程制品，組織學生構建中規(guī)模軟件系統(tǒng)（產(chǎn)品）的實踐。

物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實訓：運用物聯(lián)網(wǎng)應用工程方法論進行物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)設計與實施，使學生對包括技術交流與培訓、系統(tǒng)咨詢、應用項目需求分析、應用系統(tǒng)功能設計、應用系統(tǒng)上線實施、投資回報率分析等在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)實施方法論有全過程的感性認識和實踐。

傳播工程項目實訓：依托科技部數(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、武漢理工數(shù)字傳播工程有限公司研發(fā)數(shù)字傳播工程系列實訓軟件包，設計了數(shù)字傳播工程相關應用案例，提高學生創(chuàng)新能力。

（3）創(chuàng)新能力培養(yǎng)層

依托自身科研優(yōu)勢及與行業(yè)大型企業(yè)的合作，將先進的科研成果和企業(yè)工程方法與技術轉化為教學資源，著力提升課程內(nèi)容的工程性、綜合性、先進性和可持續(xù)性；同時，以科技創(chuàng)新競賽為牽引、以實驗實訓環(huán)節(jié)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動為基礎，強化計算機科技創(chuàng)新能力、工程創(chuàng)新能力和交叉應用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。突出“軟件工程—數(shù)字傳播工程”學科交叉、“物聯(lián)網(wǎng)工程（交通/汽車）”行業(yè)協(xié)同、計算機類卓越工程師培養(yǎng)校研企協(xié)同的人才培養(yǎng)特色。

同時，還從優(yōu)秀教學團隊和先進教學方法的建設等方面完善人才培養(yǎng)體系。重點打造計算思維與程序設計、系統(tǒng)能力培養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)三支優(yōu)秀教學團隊；在教學方法上，引入面向問題式、案例驅動式、線上線下結合、MOOC與翻轉課堂等教學方法，探索以學生為中心的自主式、協(xié)作式、研究式學習機制。

3.2 “教評一體、虛實結合、開放共享”的多模式實踐

與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺

近5年累計投入資金2300余萬元，用于建設實踐教學云平臺，建設或更新專業(yè)基礎實驗室/平臺、綜合能力訓練室/平臺、工程創(chuàng)新實踐平臺、科技創(chuàng)新培養(yǎng)平臺、交叉應用創(chuàng)新培養(yǎng)平臺等。將上述六個平臺/室整合為一體，構建了國內(nèi)領先的“教評一體、虛實結合、開放共享”的多模式實踐與能力培養(yǎng)平臺。endprint

上述多模式實踐與能力培養(yǎng)平臺的主要特征是所有系統(tǒng)是建立在云平臺架構基礎上，教師和學生能在任何時任何地點用任何計算機終端（PC機、Pad、手機等）登錄實驗系統(tǒng)完成實驗教學與學習任務。同時，該平臺具有開放程度高，“實體實驗室”與“虛擬實驗室”相結合，可對學生的課程學習/實驗/實訓/競賽/創(chuàng)新活動等進行記錄和過程跟蹤、學生實踐與創(chuàng)新能力評估、教師評價、課程審核及持續(xù)改進等特色，可實現(xiàn)虛實結合的多模式教學方式，支持課程與實驗的開放式教學、自主式學習和跨學期彈性實施。

3.3 基于云平臺的能力評估機制

該機制依托在實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)云平臺上部署的學生能力評估與質量監(jiān)控系統(tǒng)，對學生的課程學習/實驗/實訓/競賽/創(chuàng)新活動等進行過程跟蹤，對能力成長進行評估。

對學生的實驗、實訓、競賽、創(chuàng)新活動等進行信息記錄和軌跡跟蹤，并通過實驗教學云平臺的大數(shù)據(jù)分析和挖掘技術，幫助老師掌握學生的學習路徑、學習情況等信息，構建學生社會需求—實踐項目—能力達成度—創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力等的信息反饋和持續(xù)改進機制，為教學過程的持續(xù)改進提供數(shù)據(jù)依據(jù)，最終促進學生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

構建面向行業(yè)實際崗位的卓越工程師崗位能力成熟度模型，該模型借鑒軟件工程的CMMI模型，詳細定義達成相應崗位各級能力所應該具備的技術能力和水平。利用基于崗位能力成熟度模型的能力評估工具，將學習路徑流程化和圖形化，通過云端行為記錄和大數(shù)據(jù)分析自動對模型中學生的學習過程進行記錄和統(tǒng)計，并與崗位素質模型的要求進行比較，為學生的學習和教師的授課提供科學指引。

4 結論（Conclusion）

我校多維協(xié)同創(chuàng)建的計算機類專業(yè)人才實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式、“六平臺三層次一機制”的實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系已經(jīng)過3—5年的實踐，并將其部分成果匯聚于計算機實驗教學中心網(wǎng)站（http：//cslab.whut.edu.cn）中。該體系對提高學生的實踐創(chuàng)新能力，提高畢業(yè)生的就業(yè)質量和就業(yè)率效果明顯，同時對同類院校計算機專業(yè)的建設有一定參考價值。

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作者簡介：

饒文碧（1967-），女，博士，教授.研究領域：普適計算，智能軟件技術.

熊盛武（1966-），男，博士，教授.研究領域：數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)，智能計算與自然計算.

袁景凌（1975-），女，博士，教授.研究領域：綠色計算，智能方法.endprint