大學計算機專業實踐教學研究范文
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摘要:高校實踐教學在培養本科生創新能力方面發揮著重要作用,尤其在計算機專業教學中,實踐教學是一些核心課程的主要部分。培養具有創新精神和實踐能力的人才是高校實踐教學的指導方針。通過分析物聯網的特點,圍繞目前高校計算機專業實踐教學的實際情況,針對物聯網中心建設進行研究,并結合專業特點,提出以“學生為主,教師為輔”的全新、多層次實踐教學體系,以更好地培養學生的動手實踐能力。
關鍵詞:物聯網;實踐教學;計算機專業
0引言
物聯網技術是新一代信息技術,其定義簡單而言即物物相連形成一個網絡,具體包括兩層含義:①物聯網是新一代信息技術的核心內容,是互聯網的延伸和擴展;②物聯網利用無線感知節點實現任意物品與物品之間進行通信、信息交互與資源共享。物聯網技術通過智能感知、智能識別與普適計算等信息通信技術,廣泛應用于網絡融合中。因此,物聯網技術是繼計算機、互聯網之后全球信息產業發展的第三次高潮。我國目前掌握物聯網技術的高層次人才極度短缺,成為制約IT產業發展的主要瓶頸,因此亟需培養大批符合現展需要的物聯網技術人才[1]。然而,由于高校物聯網專業開設時間不長,通常較為注重理論培養,而對實踐教學重視不足。文獻[2]、[3]針對實踐教學中的問題,從實驗教學內容設置、實驗平臺構建、實驗教學模式創新、考核評價機制改進等4個方面提出改革與創新的具體舉措,并取得了較好的教學效果;在文獻[4]、[5]中,針對本科教學特點提出“五層次+六模塊”的培養模式,以夯實學生專業基礎,著力培養學生的創新實踐能力。然而,目前已有文獻提出的實踐培養計劃都是以理論學習為主,實踐課程為輔,這種培養方法明顯不適合當前物聯網專業的實踐需求[6-8]。本文從探討傳統實踐教學體系存在的問題入手,以物聯網創新教育教學實踐為核心,研究如何構建物聯網工程技術人才培養創新實踐基地。
1實踐教學體系設計
1.1教學現狀
為抓住物聯網技術發展機遇,南京郵電大學計算機學院開設了物聯網專業方向,但現有計算機實踐教學尚停留在理論教學的輔助階段,而且是以教師為主的單向傳授,教學形式與內容單一,未充分考慮學生個體的興趣愛好,無法有效激發學生的主觀能動性與創新性,因而該教學方式已不能適應現代信息化發展的需要。
1.2實踐教學體系架構
依據實踐創新由淺入深的規律,構建實踐教學體系架構。根據專業培養目標,將實踐課程分為:基礎實驗、技能實驗、工程創新實踐與科研創新實踐。該教學體系采用“學生為主,教師為輔”的全新教學理念,以提高學生分析、解決實際問題的能力,同時積極引導學生參與教師的科研工作[9]。基礎實驗是指學生在校內實驗室進行的實驗活動,可加深學生對專業基礎理論知識的理解,為下一步應用創新打下堅實基礎。實驗課程主要包括:信息系統設計、數據結構、計算機導論等。該部分課程可作為物聯網開發與設計方向的先導課程。技能實驗的目的是培養學生的專業知識技能。實驗教學通常采用課內外結合的教學方式,對課內知識點作進一步延伸拓展,為學生提供各種開發式課題。學生可根據教學目標和自己的興趣,自主選擇一個方向,教師進行輔助指導,以進一步提高學生的實戰技能。該部分的主要課程有:物流網絡實踐、物聯網絡設計與應用、嵌入式應用系統開發等。創新實踐的目的是培養學生的應用創新能力。該部分以南京郵電大學網絡實驗教學為依托,采用產學研項目合作的創新教學模式,為具有獨立創新能力的學生提供個性化創新平臺。依據學生個人特點確定科研創新項目,積極鼓勵學生參加全國性創新計劃,也可參與企業科研項目。將一個大項目分解為若干模塊,每個模塊由一個學生負責,同時每個項目組由一位教師進行技術指導與進度管理。目前實驗中心為學生提供的課題有:移動系統開發、網絡系統設計、機器人設計等[10]。創新實踐教學平臺架構如圖1所示。基礎實驗平臺是為學生掌握專業基礎知識而設置的,目的是培養學生對于軟硬件設計的興趣,該課程主要面向大學低年級學生。專業技能訓練平臺是為專業課教學實踐設置的,目的是培養學生的綜合應用能力與團隊協作能力。采用實驗室開發課題的方式,學生根據自己興趣方向開展獨立的專業技能實踐。該課程主要面向大二、大三年級學生。科研創新實踐平臺是為培養大學生個人創新能力而設置的,采用的形式為產學研合作方式。實踐創新平臺是一個開放式平臺,其教學內容完全開放,學生可通過申請項目或立項方式參與到科研實踐與工程應用中,實現了實驗室資源的有效利用。同時建立由企業與指導教師多方參與的實踐教學評價制度,以加強對學生創新素質的培養與考核[11]。
1.3實踐教學內容設計
在實驗內容設計上,需著重于對學生綜合能力的培養,以提高學生的科研素養、團隊創新與協作能力[12-13]。實踐教學內容主要包括基礎實驗、專業技能實驗與創新實驗。基礎實驗包括數據結構實驗、管理信息系統設計實驗與網絡工程實驗3部分。數據結構實驗是對學生綜合能力的訓練,也是對課堂教學效果的有效檢驗。實驗題通常比平時的習題復雜許多,也更接近于實際。實驗著眼于原理與應用的結合,培養從事軟件開發與物聯網設計工作所必需的基本技能;管理信息系統設計實驗也提供了類似訓練課程;網絡工程實驗培養學生在網絡互連方面的基本技能,其還可以與數據結構實驗相結合,進行網絡優化算法設計方面的訓練。專業技能實驗包括物聯網應用實驗、嵌入式開發實驗與物流網絡工程實驗。物聯網應用實驗主要包括傳感器實驗與物聯網設計實驗。傳感器實驗主要培養學生對傳感器技術的應用能力,能夠利用傳感網知識設計信息網絡;嵌入式開發實驗可通過基于ARM的網關對網絡流量、感知結點進行管理與相應的信息處理,利用無線網絡實現將大數據傳輸至服務器進行存儲,在此基礎上,還可通過PC實現數據庫管理以及網絡維護等功能,以滿足不同用戶的需要;物流網絡工程實驗主要利用傳感網絡、控制系統、軟件開發系統等組件實現對物聯網架構的模擬與應用[14-15]。創新實驗包括大學生創新項目、企業創新項目與科技創新項目。大學生創新項目是指學生可根據興趣自主命題,根據實驗室的現有設備開發應用產品;企業創新項目是指學生參與的產學研合作項目[16-17],通過校企合作平臺,企業和高校實現了創新成果、設備資源和人才的全面共享,從而實現雙方合作利益的最大化;科技創新項目為指導教師自主設立的項目,其目的是針對學生在學習中的知識薄弱點作進一步鞏固與加深[4,18-20]。
2實踐教學評價指標
依據實踐教學培養創新人才的目標,建立多層次的實踐教學評價指標。在評價體系中導入“能力指標”,包括學習能力、操作能力與創新能力。
3結語
基于物聯網的計算機專業實踐教學需要對物聯網相關學科知識進行有效融合。本文以物聯網創新教育教學實踐為核心,針對物聯網中心建設進行研究,結合專業特點,提出以“學生為主,教師為輔”的全新、多層次的實踐教學體系,強調將整體知識體系與基本工程訓練相結合,努力培養學生的創新意識,以培養適應現代IT業發展的、高素質、復合型拔尖人才。
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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
