以工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的智能化實(shí)踐體系的構(gòu)建與實(shí)施

楊愛民　金津

摘要：本文主要針對目前高校面向信息類學(xué)生所開設(shè)的實(shí)踐性課程普遍存在的問題加以闡述，提出了以工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的智能化實(shí)踐體系的構(gòu)建思想與方法，同時(shí)通過對四屆學(xué)生實(shí)踐培養(yǎng)的應(yīng)用分析，驗(yàn)證了該實(shí)踐體系的合理性、科學(xué)性，為相關(guān)院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：工程應(yīng)用；智能化；實(shí)踐體系

問題的提出

由于受傳統(tǒng)教育體制的影響，一般高校目前面向信息類學(xué)生開設(shè)的實(shí)踐性課程普遍存在著這樣兩方面的缺陷：一方面各課程實(shí)踐環(huán)節(jié)單一，實(shí)踐內(nèi)容趣味性差，學(xué)生積極性不高，對實(shí)際問題的解決能力較薄弱，特別是綜合運(yùn)用各學(xué)科知識及軟硬件工具以解決復(fù)雜問題的能力較差，沒有與工程應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合的體系從而導(dǎo)致社會需求與學(xué)生學(xué)習(xí)興趣之間的矛盾；另一方面， 缺乏將多學(xué)科、課程群聯(lián)結(jié)起來的一套完整的智能化實(shí)踐管理體系，無法實(shí)時(shí)考核學(xué)生的實(shí)踐能力，同時(shí)也造成教師大量的重復(fù)性工作及實(shí)驗(yàn)室的軟、硬件資源的浪費(fèi)。

采取的改革措施

針對目前高校開設(shè)的實(shí)踐課程存在的缺陷，我們構(gòu)建了以工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的智能化實(shí)踐體系（如右圖），并以此來指導(dǎo)我們的教改實(shí)踐。

1.由單科課程到多學(xué)科、課程群的實(shí)踐體系構(gòu)建

隨著信息技術(shù)的飛快發(fā)展，相對純粹的單科教學(xué)模式已經(jīng)越來越不適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的要求，這就要求教師在講授課程時(shí)，要綜合多種學(xué)科知識貫穿整個(gè)教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生從單科學(xué)習(xí)擴(kuò)展到多學(xué)科，并最終與工程應(yīng)用相結(jié)合，這樣學(xué)生學(xué)的知識不再是單一的，而是系統(tǒng)的、有層次的、相互聯(lián)系的一套知識體系。這不僅拓寬了學(xué)生的知識面，也加深了對書本上知識的理解，提高了自己的工程應(yīng)用能力。本實(shí)踐體系特點(diǎn)不是單學(xué)科單一的課程實(shí)驗(yàn)，它覆蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、信息工程、軟件工程、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物流技術(shù)等多個(gè)學(xué)科，由一個(gè)課程群組成的平臺體系，即在該平臺上可以進(jìn)行算法分析、數(shù)據(jù)測試、編程、數(shù)字媒全技術(shù)處理等，集合了C、C++、JAVA、ASP、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理、多媒體技術(shù)等這一語言類的一大課程群體系的課程，學(xué)生既可以在平臺上自主做實(shí)驗(yàn)，也可以由任課教師集中安排實(shí)驗(yàn)，或測試性的項(xiàng)目，而其中90%的實(shí)驗(yàn)均由計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行評判，并給出相應(yīng)的解答，這樣可以大大提高師生解決問題的速度，同時(shí)也減輕了教師的工作量。[1]

2.由程式化的課程實(shí)驗(yàn)到工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的實(shí)踐體系構(gòu)建

我們注意到，“工程應(yīng)用能力培養(yǎng)”的整個(gè)流程，從設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試到完成，不是單一的課程行為，而是集合了多門課程的一個(gè)課程群的體現(xiàn)。比如，應(yīng)用軟件開發(fā)，它是集合了編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、軟件工程，軟件測試等多門課程的一個(gè)集合體，以往程序化的課程實(shí)驗(yàn)，是學(xué)到哪門課做哪門課的實(shí)驗(yàn)，彼此間沒有什么聯(lián)系，學(xué)生做完也忘記了，而本實(shí)踐體系，從一開始就為學(xué)生提出了一個(gè)最終的目標(biāo)，即完成一應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)為學(xué)生提供自主性訓(xùn)練與進(jìn)階性訓(xùn)練的平臺，它指導(dǎo)學(xué)生由語言到算法再到數(shù)據(jù)庫，最后到應(yīng)用軟件開發(fā)。每門課程就是一個(gè)階段，也是為下一階段做預(yù)備，當(dāng)學(xué)生進(jìn)階了，也就達(dá)到了下一個(gè)層次，最終達(dá)到掌握應(yīng)用軟件開發(fā)的能力。因此，以工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的實(shí)踐體系，是以學(xué)生為主體的模式，是在教師引導(dǎo)下的學(xué)生的自主行為，這要求學(xué)生的主動參與，并且全程參與。所以，我們倡導(dǎo)“從被動教學(xué)到學(xué)生主動參與并投入到設(shè)計(jì)、制作、編程、調(diào)試直到完成科技作品和工程應(yīng)用項(xiàng)目”的一體化培養(yǎng)。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是學(xué)生除了在教室被動地聽教師講課外，很少能參與到實(shí)際的課題中，接觸社會的機(jī)會比較少。我們提出學(xué)生“從被動聽課到主動參與的一體化培養(yǎng)模式”，就是結(jié)合教師的橫向、縱向課題以及學(xué)校針對學(xué)生開展的素質(zhì)拓展課題，讓學(xué)生根據(jù)興趣主動參與，在實(shí)際的工程項(xiàng)目中發(fā)揮自己所學(xué)。這不僅調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還鍛煉了學(xué)生的動手能力，鞏固了學(xué)生的課堂知識。近三年，我院教師的幾十個(gè)橫向、縱向課題以及上百個(gè)學(xué)生素質(zhì)拓展課題和學(xué)科競賽吸引著很多的學(xué)生參與，學(xué)生在主動參與中也取得了不小的收獲。

3.由單一實(shí)驗(yàn)環(huán)境到智能化實(shí)踐平臺體系的構(gòu)建

傳統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，相對比較單一，基本上是教師根據(jù)授課內(nèi)容安排一些實(shí)驗(yàn)題目。但由于一個(gè)教師所要輔導(dǎo)的學(xué)生比較多，所以每節(jié)課結(jié)束之后，有一大批學(xué)生問題得不到解決。另外，固定的實(shí)驗(yàn)題目，容易讓學(xué)生產(chǎn)生互相抄襲、課堂上打游戲等行為，而教師因?yàn)辄c(diǎn)名、批改上機(jī)題、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、統(tǒng)計(jì)成績等工作占用大量時(shí)間，相對用于輔導(dǎo)的時(shí)間就會很少，這樣無助于學(xué)生能力的培養(yǎng)。而智能化的實(shí)踐體系，融合了實(shí)驗(yàn)管理平臺、程序設(shè)計(jì)平臺、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)平臺、網(wǎng)上考試平臺等多個(gè)系統(tǒng)，形成了一個(gè)趣味化、游戲化、智能化平臺系統(tǒng)，它可以根據(jù)學(xué)生的進(jìn)階程度隨機(jī)出題，即時(shí)評判，并對做得準(zhǔn)確、速度快的學(xué)生給予獎(jiǎng)勵(lì)，如它引入了一些游戲的模式，做對了題可以得金幣，用金幣還可以換取積分卡、魔卡等特殊功能卡，這就大大提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動性與積極性。同時(shí)，該體系不僅可以統(tǒng)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)成績，評判上機(jī)實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而且還可以自動記錄考勤、早退、抄襲別人答案等問題，做到真正的智能化管理。該系統(tǒng)也為任課教師節(jié)省了大量的時(shí)間，避免了許多重復(fù)性工作，減輕了教師的工作量，也節(jié)約了學(xué)校一些不必要的開支。[2]

4.由封閉的實(shí)驗(yàn)到開放性的實(shí)踐體系構(gòu)建

工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)包含了許多特性（如多樣性、綜合性、復(fù)雜性、不確定性），這就決定了開放性實(shí)驗(yàn)平臺建立的必要性。這里的開放性實(shí)驗(yàn)是以實(shí)際課題為特征的，包括教師的縱向、橫向課題，學(xué)生素質(zhì)拓展課題及學(xué)生自選課題。本智能化實(shí)踐體系在時(shí)間、場所、軟硬件設(shè)備以及教師引導(dǎo)方面均對學(xué)生提供了充分的開放性，即它不局限于實(shí)驗(yàn)室中，在圖書館、家庭、網(wǎng)吧等任一個(gè)可以上網(wǎng)的地方，就可以進(jìn)入本體系進(jìn)行實(shí)踐，同時(shí)本體系還提供了許多教師主持的橫向、縱向課題以及與地方企業(yè)的使用項(xiàng)目，供師生進(jìn)行雙向選擇，為學(xué)生提供了更多參與實(shí)際工程應(yīng)用的機(jī)會。此外，學(xué)院還請一些知名的軟件公司對師生進(jìn)行培訓(xùn)，如IBM、達(dá)內(nèi)等，并且將培訓(xùn)的錄像置于實(shí)踐體系內(nèi)，供學(xué)生隨時(shí)瀏覽學(xué)習(xí)。

總結(jié)

造就人才，必先造就教學(xué)的軟硬件環(huán)境。在五年來的教改中逐步建立起來的開放性智能化實(shí)踐體系，是多方面因素長期磨合的結(jié)果，是教師團(tuán)隊(duì)精神的體現(xiàn)。我院學(xué)生入學(xué)的起點(diǎn)比較低，這是客觀存在的事實(shí)，通過上述培養(yǎng)模式以及學(xué)生的刻苦學(xué)習(xí)，幾年來，在學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、就業(yè)率等方面取得了突出的成績，通過五年來的理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究，我們驗(yàn)證了這一以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的智能化實(shí)踐體系培養(yǎng)模式的可行性與成功性，此實(shí)踐體系培養(yǎng)模式也成為指導(dǎo)我們培養(yǎng)信息類學(xué)生實(shí)踐能力的理論依據(jù)。

該研究成果可以向各高校特別是以“應(yīng)用型人才”為培養(yǎng)目標(biāo)的院校進(jìn)行推廣，對于我國各類高校人才培養(yǎng)的定位，有著重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]周丹，許益成，席先杰.基于CDIO工程教育理念的高職計(jì)算機(jī)語言類課程教學(xué)模式改革[J].計(jì)算機(jī)教學(xué)研究與實(shí)踐化，2011，（8）：204-208.

[2]劉會英，蓋玉先，徐寧.探索適合我國國情的CDIO工程教育模式[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，（5）：86-87.endprint