专访

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【教学成果奖】革故鼎新促实效 育人大计算长远
——访《夯实基础,强化实践,培养计算机工程创新人才》项目团队
文:王晓刚 图:王晓刚 来源:新闻中心 时间:2014-10-27 5444

  计算机科学与技术的飞速发展,让学术界和产业界都感受到了“摩尔定律”的紧张节奏和“不进则退”的巨大挑战——这个世界里不会有“一劳永逸”的案例。面对如此形势,计算机教育如何适应并从容审视新技术匆忙的步伐呢?

  计算机学院的回答就是:改革!计算机学院院长秦志光说,在2005年之前,学院就充分认识到了这个问题的重要性和紧迫性!从此,一场计算机教学模式的大变革在清水河畔拉开了序幕。

  夯实基础,强化实践,瞄准“核心竞争力”,近年来,计算机学院努力培养工程创新人才,不仅使学院连续两次通过全国工程教育专业认证,还赢得了2014年国家级教学成果二等奖。

顺势求变:关键在于“核心竞争力”

  计算机教学模式改革,并非一国或一校面临的问题。随着全球信息化进程的快速推进和计算机技术的迅猛发展,“培养什么样的人才”和“怎样培养人才”成了国家、企业和高校亟待回答的问题。

  近年来,“卓越工程师教育培养计划”已经喊出了时代对卓越工程人才的强烈呼唤;信息产业繁荣发展的人才需求以及企业对毕业生质量的反馈,也刺激着高校的人才培养做出回应。

  “其实,教改也是计算机教育发展的必然选择!”作为此次教改的主要“设计师”之一,秦志光对这一点深有体会。他认为,人才培养一旦落后于计算机技术和产业的发展,就必将面临着“落伍”乃至被产业“抛弃”的危险。

  那么,是否意味着计算机人才培养要不断跟进新技术发展的潮流,“走马灯”似的频繁变更培养方案呢?当然不是。教改组认为,人才培养方案本身具有一定的“固定性”,况且“技术更新这么快,赶潮流根本赶不及,容易导致疲于应付、应接不暇”。

  那么,是否意味着计算机人才培养要与企业联姻,以接近其技术前沿和市场前沿呢?也不尽然。教改组发现,“卓越工程师计划”明确我国工程教育改革发展的战略重点时,其中一点就是“要更加重视与工业界的密切合作”,“这一点十分重要,但MIT、CIT等国际著名的理工类院校并未与企业建立多么紧密的联合培养关系,他们的人才培养又是如何出类拔萃的呢?!”

  原来,答案就隐藏在其人才培养方案中。“MIT等高校的课程设计告诉我们,夯实基础、强化实践,从根本上提升人才培养的‘核心竞争力’,是最为根本的举措,这与我们的设想不谋而合!”秦志光比喻说,“通过核心课程的设计,可以为学生练就绵长厚重的‘内功’,让学生具有更好的适应性和学习能力,‘以不变应万变’!”

创新理念:“三观二力”明确培养定位

  要让“核心竞争力”具体化并落到实处,就必须给“核心竞争力”一个可以客观度量的“标尺”。“卓越工程师的两个关键词,就是‘创新能力’和‘工程能力’。但这些不能停留在理念层面!”计算机学院副院长周世杰说。

  通过系统思考,教改组提出了“一个指导、三条线”的改革纲领。所谓“一个指导”,即以“计算观”、“系统观”、“工程观”和“疑证力”、“协作力”等“三观二力”为指导;所谓“三条线”,即“横融课程、纵挖核心”、“搭建平台、深化内容”、“多元驱动、营造氛围”三管齐下。 

  所谓“计算观”就是要在任何时候都具备用计算机解决问题的意识;“系统观”就是要在培养“软件能力”的同时发展“硬件能力”,具备系统把握的意识,以适应现代计算机技术的发展趋势;“工程观”就是要用硬件设计、软件应用等计算机手段解决实际的工程问题。

  为何要以“计算观”“系统观”“工程观”为工程能力的核心要素?周世杰指出,培养“三观”可以保证学生的“工程能力”,但必须同时培养“二力”以提升学生的“创新能力”。疑证力是创新能力的关键,它要求学生发现问题、提出问题、解决问题,但光有这个还不够,在现代计算机技术开发中,“动辄几十万行代码,使得原来那种‘单打独斗’方式现在几乎行不通,因此必须要强调学生的团队协作能力。离开这一点,创新就举步维艰!”

  秦志光等参与教改项目的教师们经过广泛调查研究、开展深入讨论,把握计算机领域的整体发展趋势并梳理了国内外著名学府的计算机教育经验,最终熔炼成型。这一“标准”体系最终在教改成果鉴定过程中得到了专家的高度评价。

多管齐下:大刀阔斧提升工程能力

  有了规划和标准,教改组决定首先从改革课程体系切入。按照“程序设计类”和“硬件类”这两条线,学院将课程进行融汇贯通,尤其是在硬件方面,把模拟电路、数字电路、组成原理、系统结构、嵌入式、微机原理等课程横向融合,从而解决了原有课程的“陈旧”和“分离”问题,也通过化繁为简、压缩课时,把学生从“课程重复建设”的“时间消耗战”中解放出来,腾出更多时间发展学生的工程能力和创新能力。

  为了让学生掌握“核心竞争力”,教改组在深入研究的基础上进一步“深挖核心”,对操作系统、编译原理、数据库系统、嵌入式系统、软件开发课程等进行深度挖掘,以构建系统级软件、逆向工程串联切入等为手段,深挖出了5门核心课程,努力缔造学生的“系统观”,构建学生的可持续发展引擎,以应对技术发展对计算机工程人才能力的挑战。

  同时,通过构建平台、深化内容,学院还着力构建了国家级计算机实验教学示范中心等4个实验平台,实施了基础实验等5大计划,建设了一批满足基础实验、课程设计、综合课程设计、毕业设计等需要的实验内容,形成了立足校内的多层次计算机工程实践环境。目前,“示范中心”由沙河校区专业实验室、清水河校区专业实验室和计算机公共基础实验平台三大部分组成,占地6000多平方米,每年惠及全校38个工科专业的22000多人,新增实验项目124个,实验项目总数达252项,为我校计算机实验教学提供了广阔的平台,也为工程创新型人才培养提供了重要保障。

  学院通过缔造“兴趣激发”“成就激励”“创业驱使”“科研带动”等多元创新生态,营造了浓厚的工程创新氛围,也极大地提高了师生对计算机工程创新能力的重视和兴趣。一方面,学院大力实施“青年博士进示范中心工程”、调整人事政策,吸引大批青年教师投身实验教学,为工程能力培养奠定了制度基础和组织基础。近年来,学院引进的50余名青年博士教师都加入了计算机实验教学的队伍。目前,示范中心已有专兼职教师103人。另一方面,为了吸引学生广泛参与,学院还开发各种综合实验、创新实验,并通过URP计划使大三学生加入教师科研团队,设立了“银杏黄”创新创业基金每年资助学生创新项目数百项,通过国际化软件班、拔尖创新人才培养计划等激发、挖掘学生的创新潜能。

  “我们现在的实验课程比较多,而且十分有趣,大一的时候就学着写小型操作系统了!”计算机学院2012级叶锦棉同学说,综合性实验和创新性实验让同学们从中学到了很多东西。

  在诸多探索的基础上,学院最终凝练提出了“计算机工程创新人才”的系统思路,它就是现在的《夯实基础,强化实践,培养计算机工程创新人才》教改蓝图。可以说,计算机学院的教学改革整体上采取了“摸石过河”的渐进性方略,在实践中改革、在改革中实践,不断探索、不断提炼、不断修正、不断完善。

辐射西南:引领示范共举改革大业

  “开放和包容对教改具有重要的促进作用”,周世杰认为,它一方面可以防止教育体系的“固步自封”,另一方面也可以“海纳百川”,“取百家之长”。尤为重要的是,通过开放的教改合作,可以同时提升兄弟院校的计算机教育水平。

  2011年来,学院联合《实验科学与技术》杂志连续举办三届研讨会,邀请清华大学、浙江大学等西南地区以外的高校专家指导交流;同时,在教务处的支持下,学院还创造性地设立基金并面向西南地区高校发布实验课教改课题,鼓励其他高校的教师申报、研究、分享成果。

  这种模式在学院的历史上尚属首创,在国内其他高校或示范中心也是十分少见。据了解,自2010年发布“示范中心实验创新基金项目”以来,已资助了四川大学、西南财经大学、重庆大学等多所高校教师开展实验教学与改革研究,并吸引了国内外十多所高校参观取经。

  不仅如此,学院还积极地把自主开发的实验排课系统、实验报告管理系统、实验报告查重系统等免费推广给国防科技大学、东南大学等20所高校使用。仅在我校计算机学院,实验报告管理系统的“无纸化”运作,不仅为教师节省了大量时间,也可为全院学生每年节省几十万元实验报告“打印费”。

瞄准前沿:MOOC平台将成最新增长点

  不懈探索终于结出累累硕果。从2005年教改立项到2009年结项,教改系列成果已经获得国家级视频公开课1门、国家特色专业建设点3个、国家级教学团队1个,建成国家级计算机实验教学示范中心1个、国家级精品课程3门、国家级双语示范课程2门,教育部-IBM、教育部-Intel、教育部-微软精品课程9门;出版国家规划教材12部;获省精品课程13门、资源共享课3门、教学团队3个、规划教材5部、名师4人。

  学院的这些成果受到《人民日报》(海外版)等媒体的聚焦报道,工程实践内容更是被收录到《高等学校计算机基础实验教学课程建设报告》和《高等学校计算机专业实验教学课程建设报告》。近四年来,学院的本科生还承担了创新创业基金500余项、发表学术论文59篇、获科技竞赛奖238项,2011和2012年连续荣获美国大学生数学建模特等奖。

  “这些教改成果是在实践中一步一个脚印地摸索出来的,很接地气、根基牢固。可以肯定地说,在未来三五年里,它依然很有指导意义!”周世杰自信地说,“更为关键的是,它是一个开放的、不断调试的体系,这是它具有非凡生命力的源泉。”

  教改组深知,要确保教改的效能,就必须持续不断地“改”下去,把“开放”进行到底。“这次全国教学成果二等奖,在某种程度上说,已经是‘过去时’了,因为计算机技术发展很快,旧的教改成果依然要调整自身、适应新的现实。”

  近年来,计算机学院已经把目光锁定到了教育领域的新现象、新技术上,紧锣密鼓地在“大规模开放式在线课程”(massive open online courses)上做出前瞻性部署。“或许其他领域对此并不感冒,但计算机领域却分外敏感,”教改组认为,随着相关体制机制的配套完善,这种全新的“远程授课”和“课程共享”模式,将对计算机教育产生深远影响。

  学院抓住时机开发出了MOOC平台。学院还联合ACM成都分会、YOCSEF成都分论坛、中国计算机学会成都会员中心以及川内其他高校共同谋划,2013年12月份召开第一次MOOC会议,今年9月20日又召开了第二次会议,年底还将召开第三次会议,以促成西南地区首个MOOC平台的诞生和推广应用。

  针对工程能力培养问题,“下一步,我们还要回到最基本的问题上,开发可以远程进行的实验课程”。目前,学院正在联合航空航天学院、通信抗干扰技术国家级重点实验室,申报国家级的“虚拟仿真中心”。“以后各个学院的相关实验都能在网上远程实现,学生只需在室内联网,即可用个人电脑完成实验项目,这将使实验室的物理空间限制不复存在,从而为更多的学生挖掘自学能力、培养自主创新能力插上翅膀。”

 

编辑:旷野  / 审核:旷野  / 发布:旷野