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計算機工程實踐教學體系建設

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透過項目驅動、課賽結合、開放實踐等多種實踐教學模式改革,體現了以學生爲本,注重個性發展,以培養學生的工程實踐能力爲核心,促進學生知識、能力、素質協調發展的實踐教學理念。

計算機工程實踐教學體系建設

0引言

計算技術在網絡化、服務化的演變歷程中,,表現出系統規模越來越大,資訊內容越來越豐富,學科交義越來越)、一的特點。隨着資訊產業的發展,社會對計算機人才的能力需求發生了變化[l側,對在互聯網環境中,的系統架構、系統運維、應用開發、數據分析等工程實踐能力提出了更高的要求。同時,基於網絡的優質教學資源不斷彙集並以服務的方式得到開放利用,當代大學生的學習習慣逐漸改變。傳統的依賴理論知識點而開展的計算機專業實踐教學在實踐內容、實踐條件和教學模式等方面已無法適應[[3J。計算機專業教學不但要注重專業基礎知識的傳授,也要加強學生系統觀和工程實踐能力的培養,以適應計算機科學與技術學科和資訊產業發展的'需求。

具備系統觀的計算機工程實踐能力表現在,針對具體領域問題,能夠綜合考慮硬件、軟件、網絡、數據等方面的因素,提出系統的解決方案,並進行工程化、規範化實施。重慶郵電大學計算機科學與技術是一級學科博士點,建設有人工智能與知識發現、新一代網絡體系結構及應用、嵌入式軟件與系統、模式識別與圖像處理、資訊安全與網絡管控、雲計算與空間資訊處理等優勢學科方向,開設有計算機科學與技術、資訊安全、網絡工程、智能科學與技術、空間資訊與數字技術等本科專業。計算機科學與技術實驗中,心是重慶市高等學校實驗教學小范中,心,近年來結合學科優勢,以及通信、互聯網、軟件等產業發展,設計了“兩維度、三層次、多模組”實踐教學體系,並在此基礎上開展了實踐平臺、實踐項目、教學模式的建設與改革。

1實踐教學體系建設思路

實踐教學起着融會貫通所學知識、促進理論與實踐相結合的重要作用,是人才培養體系’}’不可或缺的組成部分,是學生充分運用理論知識解決實際問題、提升工程實踐能力最直接、最有效的環節L}}l。實驗中,心以培養網絡時代具有良好系統觀和綜合實踐能力的計算機專業人才爲目標,使學生在夯實應知應會的專業基礎知識的同時,根據個性化發展需求,掌握網絡互連與管理、數據管理與分析、軟件開發與測試、系統集成與部署等方面的工程技術方法和規範,並形成良好的工程思維、創新意識和良好的團隊協作精神。

2“兩維度、三層次、多模組”實踐教學體系設計

爲了適應計算機科學與技術學科和資訊產業發展,結合學科發展方向和學生個性化發展需求,實驗中,心設計了“兩維度、三層次、多模組”實踐教學體系。(1>兩維度:實踐教學體系同時適應計算機科學與技術學科發展和資訊行業對計算機人才提出的能力需求;(2)三層次:實踐內容注重互聯網環境下的系統觀和工程實踐能力培養,按照基礎訓練、綜合設計和創新拓展三個層次進行實踐項目分類,按照教育規律,循序漸進地開展實踐教學。(3)多模組:實踐項目將學科知識點劃分爲硬件與體系、數據與軟件、網絡與安全三個子類,再按照系統架構、系統運維和系統開發三個方面的能力要求,形成九大實踐模組,各模組分別設定基礎訓練、綜合設計和創新拓展三個不同層次的實踐項目。

3基於雲端架構的實踐平臺建設

近年來,實驗中,心透過中,央專項資金建設了雲計算、智能終端實驗室,透過校企合作建立了甲骨文數據庫技術實驗室、奇虎360大數據與資訊安全實驗室和邁普網絡技術實驗室,形成了基於雲端架構的專業實踐平臺,如圖1所小。該平臺爲“兩維度、三層次、多模組”實踐教學體系的建設實施提供保障。其中,,雲計算實驗室和甲骨文數據庫技術實驗室一i幾要支撐數據與軟件類實踐項目,提供服務器、存儲、網絡、數據庫等基礎設施,爲學生提供豐富的虛擬實踐資源。智能終端實驗室_i幾要支撐硬件與體系類實踐項目,提供各類嵌入式系統、智能終端等設備。邁普網絡技術實驗室和奇虎360大數據與資訊安全實驗室_i幾要支撐網絡與安全類實踐項目,提供交換機、路由器、網絡隔離系統等設備。

4實踐項目設計與實施

“兩維度、三層次、多模組”實踐教學體系和雲端架構的專業實踐平臺,爲互聯網環境下的計算機工程實踐能力培養提供了有力的支撐。該平臺_i幾要面向進入專業課學習階段的學生。在硬件與體系方面,利用計算機組成原理實驗系統和嵌入式系統進行接口通信、CPU設計、嵌入式應用設計等實踐,讓學生掌握計算機系統設計和應用開發方法;利用虛擬機資源進行雲平臺搭建、雲平臺管理、分佈式存儲等任務,提升學生的系統運維能力;利用嵌入式系統、機器人、縮微車、智能手機等載體進行應用創意和設計,提升學生的系統開發能力。

在數據與軟件方面,利用UML,SOA等模型進行軟件需求分析、系統建模和軟件架構設計,提升學生的軟件設計能力;利用Java,Oracle,MySQL等進行Web應用開發和測試,利用Hadoop等雲平臺資源進行並行程序設計、數據管理和分析,提升數據管理和軟件開發能力。在網絡與安全方面,利用服務器、防火牆和網絡隔離設備等完成網絡安全架構部署、雲安全管理等項目,讓學生掌握網絡與安全系統架構同時透過網絡管理、數據庫恢復、防火牆管理等提升學生的網絡系統集成和運維能力;利用網絡仿真軟件、網絡監管等工具,進行網絡優化設計、網絡虛擬化、網絡異常檢測等實踐,提升網絡與安全的系統開發能力。

5實踐教學模式改革

授人以魚不如授人以漁,教師應當更多地承擔引導角色,改變教學模式,令學生變爲一i幾角,變被動學習爲一i幾動學習口〕。依託“兩維度、三層次、多模組”實踐教學體系和雲端架構的專業實踐平臺,針對綜合設計和創新拓展類實踐項目,開展多種與之相適應的實踐教學模式改革。

(1)項目驅動式實踐教學傳統的教學體系以“知識點”爲_i幾線來組織理論和實踐教學內容,使得實踐項目缺乏系統性、工程性,難以真正提高系統觀和工程實踐能力。

對於課程設計、專業綜合實踐、專業實習等集中,性實踐環節,採用項目驅動式實踐教學模式,即將實踐內容以“項目”形式給出,教師在課程學習之初引導學生進行實踐項目選題、實驗設備選型和實踐方案設計,指導教師定期檢查和指導,學生透過大量的自一i-=實踐尋找解決方案,從而提高學生學習的一i幾動性,培養學生的自學能力和綜合應用能力。項目驅動式實踐教學注重對學習過程的考覈,並透過實踐報告、系統演小、小組答辯等形式進行綜合評價。

(2)課賽結合式實踐教學課賽結合的教學組織模式,將“以作品說話”、“團隊協作”的競賽元素貫穿在課程設計、專業綜合實踐等集中,性實踐環節。實踐過程即是競賽過程,學生採用分組學習的方式,在教師指導下自一i幾選題、自一i幾選型並進行設計開發,教學團隊組織競賽進行實踐成果展小,優秀作品將被推薦參加相關學科競賽或申報創新實踐項目。課賽結合的實踐教學組織模式將課堂學習延伸到課堂之外,有利於一i-=動學習和個性化學習,對引導和激勵學生參與創新實踐發抨着積極的作用。

如實驗中,心每年組織重慶市高校數據庫應用程序設計大賽,得到了甲骨文公司、重慶計算機學會等單位的支援,吸引西南大學、重慶大學等高校共同參與。這種教學組織方式也已成功運用到程序設計、智能終端應用開發等實踐課程中,,取得了良好的教學效果。

(3)開放式實踐教學開放式實踐教學模式以創新型實踐爲一i幾,是學生自一i幾學習、放吃思想和創造力的實踐平臺u。實驗中,心在場地、設備、項目等多個方面實行開放式教學。學生可以預約實驗室場地或指導教師,選擇感興趣的創新拓展型實踐項目,或者自行提出課題並得到教師指導。學生可以申請或借用實驗設備,如申請雲環境下的虛擬服務器、虛擬開發環境、實驗數據集,借用嵌入式開發板、智能手機等終端設備。這種形式能夠爲學生開展個性化學習提供條件,有利於吸引學生參與教師的研究課題,並在教師的科研活動中,提高創新實踐能力。

6結語

工程實踐能力的培養不僅僅需要紮實的學科理論知識,更需要將其靈活運用於實際工程問題的分析和解決過程中,同時應該擁有工程思維、創新意識和良好的團隊協作精神四。重慶郵電大學計算機科學與技術實驗中,心設計了兩維度、三層次、多模組實踐教學體系,以適應計算機科學與技術學科發展和資訊行業兩個維度對計算機人才提出的能力需求。

該實踐教學體系能夠有效引導學生開展自一i-=學習和創新實踐。同時,基於雲端架構的專業實踐平臺爲互聯網環境下的計算機工程實踐能力培養提供了有力的支撐。透過項目驅動、課賽結合、開放實踐等多種實踐教學模式改革,體現了以學生爲本,注重個性發展,以培養學生的工程實踐能力爲核心,促進學生知識、能力、素質協調發展的實踐教學理念。