大學(xué)計算機專業(yè)實踐教學(xué)研究范文

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摘要:高校實踐教學(xué)在培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要作用,尤其在計算機專業(yè)教學(xué)中,實踐教學(xué)是一些核心課程的主要部分。培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才是高校實踐教學(xué)的指導(dǎo)方針。通過分析物聯(lián)網(wǎng)的特點,圍繞目前高校計算機專業(yè)實踐教學(xué)的實際情況,針對物聯(lián)網(wǎng)中心建設(shè)進行研究,并結(jié)合專業(yè)特點,提出以“學(xué)生為主,教師為輔”的全新、多層次實踐教學(xué)體系,以更好地培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力。

關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);實踐教學(xué);計算機專業(yè)

0引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新一代信息技術(shù),其定義簡單而言即物物相連形成一個網(wǎng)絡(luò),具體包括兩層含義:①物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的核心內(nèi)容,是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展;②物聯(lián)網(wǎng)利用無線感知節(jié)點實現(xiàn)任意物品與物品之間進行通信、信息交互與資源共享。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過智能感知、智能識別與普適計算等信息通信技術(shù),廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)融合中。因此,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后全球信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次高潮。我國目前掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高層次人才極度短缺,成為制約IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸,因此亟需培養(yǎng)大批符合現(xiàn)展需要的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才[1]。然而,由于高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開設(shè)時間不長,通常較為注重理論培養(yǎng),而對實踐教學(xué)重視不足。文獻[2]、[3]針對實踐教學(xué)中的問題,從實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、實驗平臺構(gòu)建、實驗教學(xué)模式創(chuàng)新、考核評價機制改進等4個方面提出改革與創(chuàng)新的具體舉措,并取得了較好的教學(xué)效果;在文獻[4]、[5]中,針對本科教學(xué)特點提出“五層次+六模塊”的培養(yǎng)模式,以夯實學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ),著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。然而,目前已有文獻提出的實踐培養(yǎng)計劃都是以理論學(xué)習(xí)為主,實踐課程為輔,這種培養(yǎng)方法明顯不適合當前物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實踐需求[6-8]。本文從探討傳統(tǒng)實踐教學(xué)體系存在的問題入手,以物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教育教學(xué)實踐為核心,研究如何構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人才培養(yǎng)創(chuàng)新實踐基地。

1實踐教學(xué)體系設(shè)計

1.1教學(xué)現(xiàn)狀

為抓住物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展機遇,南京郵電大學(xué)計算機學(xué)院開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方向,但現(xiàn)有計算機實踐教學(xué)尚停留在理論教學(xué)的輔助階段,而且是以教師為主的單向傳授,教學(xué)形式與內(nèi)容單一,未充分考慮學(xué)生個體的興趣愛好,無法有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動性與創(chuàng)新性,因而該教學(xué)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代信息化發(fā)展的需要。

1.2實踐教學(xué)體系架構(gòu)

依據(jù)實踐創(chuàng)新由淺入深的規(guī)律,構(gòu)建實踐教學(xué)體系架構(gòu)。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標,將實踐課程分為:基礎(chǔ)實驗、技能實驗、工程創(chuàng)新實踐與科研創(chuàng)新實踐。該教學(xué)體系采用“學(xué)生為主,教師為輔”的全新教學(xué)理念,以提高學(xué)生分析、解決實際問題的能力,同時積極引導(dǎo)學(xué)生參與教師的科研工作[9]。基礎(chǔ)實驗是指學(xué)生在校內(nèi)實驗室進行的實驗活動,可加深學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)理論知識的理解,為下一步應(yīng)用創(chuàng)新打下堅實基礎(chǔ)。實驗課程主要包括:信息系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機導(dǎo)論等。該部分課程可作為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)與設(shè)計方向的先導(dǎo)課程。技能實驗的目的是培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識技能。實驗教學(xué)通常采用課內(nèi)外結(jié)合的教學(xué)方式,對課內(nèi)知識點作進一步延伸拓展,為學(xué)生提供各種開發(fā)式課題。學(xué)生可根據(jù)教學(xué)目標和自己的興趣,自主選擇一個方向,教師進行輔助指導(dǎo),以進一步提高學(xué)生的實戰(zhàn)技能。該部分的主要課程有:物流網(wǎng)絡(luò)實踐、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與應(yīng)用、嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等。創(chuàng)新實踐的目的是培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。該部分以南京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)為依托,采用產(chǎn)學(xué)研項目合作的創(chuàng)新教學(xué)模式,為具有獨立創(chuàng)新能力的學(xué)生提供個性化創(chuàng)新平臺。依據(jù)學(xué)生個人特點確定科研創(chuàng)新項目,積極鼓勵學(xué)生參加全國性創(chuàng)新計劃,也可參與企業(yè)科研項目。將一個大項目分解為若干模塊,每個模塊由一個學(xué)生負責(zé),同時每個項目組由一位教師進行技術(shù)指導(dǎo)與進度管理。目前實驗中心為學(xué)生提供的課題有:移動系統(tǒng)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計、機器人設(shè)計等[10]。創(chuàng)新實踐教學(xué)平臺架構(gòu)如圖1所示。基礎(chǔ)實驗平臺是為學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識而設(shè)置的,目的是培養(yǎng)學(xué)生對于軟硬件設(shè)計的興趣,該課程主要面向大學(xué)低年級學(xué)生。專業(yè)技能訓(xùn)練平臺是為專業(yè)課教學(xué)實踐設(shè)置的,目的是培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力與團隊協(xié)作能力。采用實驗室開發(fā)課題的方式,學(xué)生根據(jù)自己興趣方向開展獨立的專業(yè)技能實踐。該課程主要面向大二、大三年級學(xué)生。科研創(chuàng)新實踐平臺是為培養(yǎng)大學(xué)生個人創(chuàng)新能力而設(shè)置的,采用的形式為產(chǎn)學(xué)研合作方式。實踐創(chuàng)新平臺是一個開放式平臺,其教學(xué)內(nèi)容完全開放,學(xué)生可通過申請項目或立項方式參與到科研實踐與工程應(yīng)用中,實現(xiàn)了實驗室資源的有效利用。同時建立由企業(yè)與指導(dǎo)教師多方參與的實踐教學(xué)評價制度,以加強對學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)與考核[11]。

1.3實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

在實驗內(nèi)容設(shè)計上,需著重于對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),以提高學(xué)生的科研素養(yǎng)、團隊創(chuàng)新與協(xié)作能力[12-13]。實踐教學(xué)內(nèi)容主要包括基礎(chǔ)實驗、專業(yè)技能實驗與創(chuàng)新實驗。基礎(chǔ)實驗包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗、管理信息系統(tǒng)設(shè)計實驗與網(wǎng)絡(luò)工程實驗3部分。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗是對學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練,也是對課堂教學(xué)效果的有效檢驗。實驗題通常比平時的習(xí)題復(fù)雜許多,也更接近于實際。實驗著眼于原理與應(yīng)用的結(jié)合,培養(yǎng)從事軟件開發(fā)與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計工作所必需的基本技能;管理信息系統(tǒng)設(shè)計實驗也提供了類似訓(xùn)練課程;網(wǎng)絡(luò)工程實驗培養(yǎng)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)互連方面的基本技能,其還可以與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗相結(jié)合,進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法設(shè)計方面的訓(xùn)練。專業(yè)技能實驗包括物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實驗、嵌入式開發(fā)實驗與物流網(wǎng)絡(luò)工程實驗。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實驗主要包括傳感器實驗與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計實驗。傳感器實驗主要培養(yǎng)學(xué)生對傳感器技術(shù)的應(yīng)用能力,能夠利用傳感網(wǎng)知識設(shè)計信息網(wǎng)絡(luò);嵌入式開發(fā)實驗可通過基于ARM的網(wǎng)關(guān)對網(wǎng)絡(luò)流量、感知結(jié)點進行管理與相應(yīng)的信息處理,利用無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)將大數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器進行存儲,在此基礎(chǔ)上,還可通過PC實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理以及網(wǎng)絡(luò)維護等功能,以滿足不同用戶的需要;物流網(wǎng)絡(luò)工程實驗主要利用傳感網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng)、軟件開發(fā)系統(tǒng)等組件實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的模擬與應(yīng)用[14-15]。創(chuàng)新實驗包括大學(xué)生創(chuàng)新項目、企業(yè)創(chuàng)新項目與科技創(chuàng)新項目。大學(xué)生創(chuàng)新項目是指學(xué)生可根據(jù)興趣自主命題,根據(jù)實驗室的現(xiàn)有設(shè)備開發(fā)應(yīng)用產(chǎn)品;企業(yè)創(chuàng)新項目是指學(xué)生參與的產(chǎn)學(xué)研合作項目[16-17],通過校企合作平臺,企業(yè)和高校實現(xiàn)了創(chuàng)新成果、設(shè)備資源和人才的全面共享,從而實現(xiàn)雙方合作利益的最大化;科技創(chuàng)新項目為指導(dǎo)教師自主設(shè)立的項目,其目的是針對學(xué)生在學(xué)習(xí)中的知識薄弱點作進一步鞏固與加深[4,18-20]。

2實踐教學(xué)評價指標

依據(jù)實踐教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的目標,建立多層次的實踐教學(xué)評價指標。在評價體系中導(dǎo)入“能力指標”,包括學(xué)習(xí)能力、操作能力與創(chuàng)新能力。

3結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機專業(yè)實踐教學(xué)需要對物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)學(xué)科知識進行有效融合。本文以物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新教育教學(xué)實踐為核心,針對物聯(lián)網(wǎng)中心建設(shè)進行研究,結(jié)合專業(yè)特點,提出以“學(xué)生為主,教師為輔”的全新、多層次的實踐教學(xué)體系,強調(diào)將整體知識體系與基本工程訓(xùn)練相結(jié)合,努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,以培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代IT業(yè)發(fā)展的、高素質(zhì)、復(fù)合型拔尖人才。

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作者：孟超,陳松樂,曹亞東,孫知信 單位：南京郵電大學(xué)