以培养创新型人才为目标的计算机硬件实验教学的相关探究论文

时间:2023.8.6

  计算机硬件实验系列教学活动是推动计算机专业创新型人才培养的基础力量。早在2003 年,哈尔滨工程大学计算机实验教学中心就提出了“软硬件实验环境一体化、实验平台综合化、实验内容系统化”的硬件实验课程建设指导思想,即“三化结合”的计算机硬件实验教学理念。构建软硬件一体化实验环境有利于培养学生软硬件综合素质。综合的实验平台可以进行多课程内容交叉的综合实验,有利于培养学生的综合设计能力,实验内容的系统化有利于培养学生的系统化设计的思想。

  1 现有硬件实验课程体系现状和存在的问题

  当前,计算机硬件实验教学课程体系主要包括“数字逻辑实验”、“计算机部件实验”、“计算机组成实验”、“微机接口实验”、“单片机课程设计”,共计4 门实验课和1 门课程设计。实验采取循序渐进的方式,分布在大学本科四年阶段性进行。由于实验设备数量和整体环境条件的限制,多数实验项目都是基于硬件逻辑设计的。例如,数字逻辑实验最终结合实验芯片,实现单一的加法器、半加器等基本功能,功能扩展性差,而且只能开设数量有限、技术含量较低的实验项目,现有硬件实验课程体系存在的问题。

  1. 1 学生缺乏系统设计的概念

  随着,嵌入式集成技术的快速发展,特别是ARM 系统的稳定升级,使得硬件系统的规模变得越来越大,功能实现也越来越复杂。在大学的实验室里,传统的硬件设计和软件仿真相分离的实践模式早已被淘汰。构建系统平台、实现软硬件协同设计和验证,强调软硬件功能模块的可重用性成为现今市场的技术研究热点。因此,在学习阶段就按照硬件从业者标准,重点培养学生系统设计的思想和能力成为当务之急。

  1. 2 学生缺乏可编程芯片设计能力

  目前,实验中心虽然已开设了GAL 编程方面的实验项目,但是还达不到嵌入式系统设计的要求层次,因此,培养学生可编程芯片设计能力也是市场对从业人员的需求之一。

  1. 3 缺乏对学生进行EDA 技术的培养

  有关EDA 技术培训较少,基于大量的嵌入式FPGA 实验箱,很多实验项目都是基本的单元级验证型实验,难有扩展和创新实验项目,这是目前的教学弊端之一。

  1. 4 学生的创新能力发挥受限

  规定的计算机硬件实验项目都是具有固定器件类型和实验箱的模式,因此,设备数量有限,器件种类单一是实际问题,学生想进行扩展设计,或者自主的综合性实验项目,也无法正常进行。

  2 分层次、个性化培养的教学体系创新

  分层次培养实验教学模式是指: 根据实验项目的难易度,将实验内容分为三类: 即普及类、进阶类和创新设计类,分别对应基础实验( 通识教育) 、综合设计实验及自主创新实验( 创新教育) 。通过分层次的教学体系建设,既可以满足不同层次学生对实验内容的需求,使其尽情发挥实践动手能力和学习能力; 同时又可以对硬件系列的各门课程内容进行整合,按照从业人员标准,最大限度地提高学生的创新实践能力。

  “个性化”教育是创新人才培养的重要组成部分,中心始终注重对创新能力的培养和教育,教师在授课过程中,会留心选拔能力突出、学有余力的学生,对其开展“个性化”培养,设专职教师对其理论学习及实践能力等多方面进行综合指导; 同时,实验中心在创新经费、实验场地、仪器器件等方面给予支持,以此推动“个性化”学生的能力培养,使教师能够在有限的时间内挖掘出他们的最大潜能经过3 年多的实践检验,上述做法已获得了显著的效果,一些“个性化”较强、创新能力突出的学生已经脱颖而出,在各类创新赛事中获得可喜成绩。实验教材能够为学生实验提供参考指导的作用,有助于自学和进一步地科技创新需要。目前,中心独立撰写多部实验教材和实验讲义,这些教材能够涵盖所有已开设的实验项目和科技创新课题,从实验内容、实验技术、实验过程和设备使用等多方面为学生提供参考知识,为学生顺利完成实验提供有力保证。计算机部件和计算机组成实验采用了EDA 技术,引进杭州康芯电子有限公司的GW48 系列FPGA 开发平台; 微机接口课程采用了新型的博创ARM12 系列开发平台; 数字逻辑实验采用了新型的达艾思逻辑操作平台,同时配备数字逻辑虚拟实验教学软件。与之相对应的是,实验室与清华大学出版社等多家单位联合出版了多部具有指导性的计算机硬件实验系列教材,这些教材已投入到多所大学的硬件实验教学中。

  3 实验教学研究方法与理念创新

  3. 1 嵌入式系统为主线的实验课程体系

  嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁减,已受到欧美等发达国家的广泛关注。针对当今国际电子设计业界对人才培养能力的普遍认同标准,应集中强化学生嵌入式开发技术技能的培养。新的课程体系是: 从本科生第四学期到第七学期硬件实验不断线,层次逐步提高,实验内容衔接连贯; 通过重组实验教学环境,构建反映当今计算机科学技术水平和加强培养学生工程实践能力的系列实验课程; 强调各门课程明确分工、分层次培养学生的独立组织硬件实验的能力,软件仿真验证能力,测量仪器使用能力; 为提高教学效果,教师都认真准备,精心设计实验范例,还收到明显成效。

  3. 2 多角度的新型实验成绩考核方式

  由于实验内容和实验方法的多样性,决定了考核方式的多样化,考核方式应能真实地反映学生的理论水平和实验技能水平。为此,中心提出了“3 +5 + 2 新型实验成绩考核方式”,其突出特点在于: 首先,突出预习在实验教学中的作用,通过预习报告反映出的预习成绩,占总成绩的30%,预习报告作为参加实验的必要条件,不做预习报告,不得参加实验,从而使学生重视预习。教师通过预习报告,使实验指导更有针对性,从而提高了实验教学质量。同时,强调实验操作和数据的收集是实验教学的中心环节,占总成绩的50%,不参加此环节的学生,其实验课成绩为不及格。在这个环节中,对学生的动手能力进行全面的考核,包括: 是否遵守实验规则、排布线能力、分析问题解决问题能力、对理论设计的实现能力等。而实验报告则是实验教学成果的总结,反映学生对科学实验的概括总结能力,其占总成绩的20%。

  3. 3 自行研究软硬件实验平台

  在引进全新的实验设备的同时,中心积极自主研制基于国产CPU C* CORE 的嵌入式系统教学、实验开发平台。该平台以国产CPU 为载体、自由软件Linux 为基础,采用一体化设计技术,把嵌入式实时Linux、集成开发环境、开发板和仿真器结合成一个有机的整体。本系统采用平面内存管理模式解决了Linux 对无MMU 的国产CPU C* CORE 的存储管理; 采用抢占式二阶进程调度算法,增强了Linux处理实时应用的能力; 集成开发环境贯彻以人为本的设计理念,高度集成多种开发工具,体现人性化设计,易学好用; 采用构件化设计技术构造开放式体系结构,便于第三方工具的融入; 仿真器采用高速仿真处理技术,提高调试效率; 开发集成以太网、USB 和扩展总线等接口,拓展应用范围,有利于对学生进行计算机软硬件系统设计的培养。

  3. 4 多媒体教学及现代化教学手段建设

  计算机虚拟实验教学中心是以虚拟现实为技术基础,结合计算机硬件实验课程建立起来的,以加强师生互动为目的,努力挖掘学生创新潜能,降低实验经费消耗。虚拟实验中心依托于校园网络,可以弥补设备资源的不足、实验室开放与学习任务冲突等问题,可以实现最大负荷情况下的多人数在线虚拟实验。虚拟实验教学中心包括四个硬件虚拟实验室: 数字逻辑及电路虚拟实验室、可编程逻辑及数字系统虚拟实验室、嵌入式系统虚拟实验室、计算机技术创新虚拟实验室。

  4 实验教学改革的反馈与效果

  中心对全校159 名学生进行了“硬件实验教学效果”调查问卷。从统计结果中看出,有89. 5% 的学生认为通过实验完全理解了相关理论知识,有91. 2% 的学生可以熟练运用有关的科学实验方法,有92. 6%的学生能独立完成或在教师提示下完成应用系统设计,有96. 2%的学生认为实验教学对考研或就业有较大帮助,有94. 3% 的学生通过实验课程的学习,认为教学内容和课程设置合理,能满足需求。

  对经过“个性化”培养的学生进行了教学效果意见反馈,这些学生普遍认为经过全新的基于嵌入式技术为核心的硬件实验教学体系的培养,不仅使他们具备了较强的创新意识,团队协作、实践、综合运用知识、语言表达、写作等方面的能力均有了较大提高,在这种体系下所学到知识和锻炼出来的能力使他们受益终身。近两年来,计算机科学与技术学院本科生就业率均超过了95%。经过“个性化”培养的学生,大部分学生考取或被直接保送研究生,就业率达到100%,且就业质量较高。

  为了培养学生的科研和工程实践能力,中心开设的嵌入式“进阶”实验、计算机技术创新实验,在选题上均是同实际科研、电子竞赛互相紧密结合。支持学生科技活动等一系列措施,使实验教学的范畴不单纯拘泥于中心本身所开设的选题。“自主学习、独立创新”的结合模式在极大程度上激发了学生的科研攻关和自我创新的意识。中心以“国家大学生创新训练计划”以及学校“大学生创新实践项目”为契机,吸引了大批各专业、各年级的学生进入实验中心开展创新学习和实践锻炼。中心启动了“学生科技创新支持机制”,即通过设立学生创新学分、创新奖学金及科技立项资助等措施,鼓励学生的创新行为,支持学生的创新活动,引导学生的创新思维。建立推荐免试攻读硕士学位研究生制度,优秀学生转专业和个性化学生转专业制度。此外,中心鼓励并积极争取机会使同学们接触到实际工程中的具体问题,利用课程设计、毕业设计、毕业实习等机会提供非常具有代表性的广泛的实验课题与攻关点供同学进行研发。

  几年来,中心培养了一大批具有较强科研与工程实践能力的学生,创新实验室共接待和培养了800 余名学生。中心带领学生参加了各类国际、国家类创新竞赛100 余项,先后有50 余名“个性化”培养的学生被保送到国内知名院校攻读硕士研究生; 并有一大批学生获国家级或省级电子、信息类大赛奖,为国家及国防工业输送了一大批高质量人才。

  5 结束语

  教学改革对于培养高素质人才、创建一流的研究型大学是至关重要的。计算机硬件实验教学改革的出发点是为了提高学生的综合素质,主要体现在培养学生的创新精神,提高实践能力、团队协作能力、语言表达能力等方面。中心完善了自主创新人才的培养模式,建立了以嵌入式技术为核心,“三化”结合和“六个并举”的计算机硬件实验教学体系,并已经进行了三轮的教学实践,效果良好。


第二篇:电子商务专业培养创新型人才的教学探究论文


  一、电子商务专业教学改革前存在的问题

  1.电子商务专业教学内容与行业、服务企业需求相脱节

  高职类的电子商务人才培养是要面向电子商务类岗位,因此,电子商务专业教学内容要以电商企业、服务企业等单位的用人需求来进行设计,重点培养的是学生的岗位技能。通过对2013届之前的毕业生就业情况调查发现,改革前的电子商务专业人才培养与行业企业的实际需求之间存在的一定的偏差,这使得他们一部分人毕业后从事电商类工作岗位时需要企业培训后才能上岗。笔者在研究的过程中走访了部分用人单位,他们反馈的信息是目前企业的电商团队部分是由一些非电商专业的人才组成,企业需要具有经验能直接上岗的电商人才,他们基本不录用一些没有电商实践工作经验的电商专业应届毕业生。如果电商专业学生在校期间有电商运营的工作经历(如经营淘宝小店)对于企业来说是非常受欢迎的。改革前专业教学内容设计基本能培养学生相关的工作岗位技能,而电商行业发展迅速,没有调查相关单位对人才的需求,教学内容标准没有紧跟好国家职业(行业)、企业标准来设计,存在一定程度的脱节。

  2.学生专业实践动手能力有待进一步加强

  本院的电子商务专业实践教学主要培养学生电子商务技术应用、电子商务业务运作、网络营销、电子商务创业四项核心能力,采用技能分层教学法开展实训,能满足对学生基本的专业技能培养。但由于教师欠缺一线工作经验,在教学实施的过程中没有很好地将实训内容与企业的岗位技能标准相结合,且没有很好地调动学生实践动手的热情,因此,学生所掌握的专业技能不能让他们零距离上岗,实践动手能力有待进一步加强。

  3.欠缺具有一线工作经验教师

  目前,电子商务专业教师大部分都是直接来自于高等教育学校,缺乏行业企业实际岗位的技能经验以及处理现场问题的能力,即使个别有企业管理实践经验,但在信息更新及实际操作技能方面,没能做到“与时俱进”,不能很好地指导学生开展企业电商项目运作。在研究过程中,笔者走访了部分兄弟院校,他们的电子商务专业师资比较雄厚。部分专业教师都直接从事电商行业工作,他们的工作经验可以直接指导学生实践。同时,他们在教学之余会接手一些电商项目来做,专业实践性强并且有企业管理实践经验,这对于培养专业学生的工作能力是非常有利的。

  二、电子商务专业培养创新型人才的教学改革措施

  1.课程体系建设

  构建以就业为导向,以职业能力为本位的“宽基础、活模块”的课程体系,以“适用、够用、实用”的原则制定课程标准,设置公共基础、专业基础、专业主干、专业选修、公共选修五大类课程,突出以“能力本位”的培养目标,重点突出电子商务专业实训实践教学。针对行业岗位职业技能需要,制定出本专业的课程体系标准。确定学习领域的重点课程,最终体现在专业基础和主干课设计当中,并落实到专业学年学期项目设计当中。

  2.采取新的教学方法,强化学生专业动手能力

  依据职业学校学生的个性特点,本专业重点推行项目教学、案例教学、工作过程导向教学、翻转课堂教学等教学模式。通过教研室每月举行两次教研活动,鼓励专业教师参加关于电商方面最新的师资技能培养,推动教师把国际前沿学术发展、最新研究成果和实践经验融入课堂教学。同时在教学的过程中,注重培养学生的专业动手能力和批判性、创造性思维,激发创新创业灵感,使学生毕业后零距离上岗。

  3.以赛促学,强化电子商务专业实践教学

  采用“以赛促学、以赛促训、以赛促教”的教学模式,重点改革教学过程中的实践性,开放性与职业性,通过比赛能接触到专业前沿的一些知识及技能,对于学生提高学习的积极性及教师教学改革方面非常有利。电子商务专业在近年来积极探索“以赛促学”,成绩显著。如专业学生参加“2015年广东省电子商务技能大赛”荣获省二等奖;飞蚁队在“加博汇杯”广东省大学生电商创业大赛中获销售环节业绩第一,飞虎、智翼队获铜奖;飞蚁队在“加博汇杯”广东省大学生电商创业总决赛中获得一等奖等等。强化电子商务专业实践教学,加大实习实训在教学中的比重。在20**版的人才培养方案制定中,缩减了专业理论课程的比例并增设了4个小综合,2个综合项目(见表1)。这6个实践教学项目针对电商企业用人的技能需求来设计,主要依托企业的实际项目开展来加强学生实践能力、就业能力和创新创业能力的培养。4.校企合作企业项目进校,校企双主体联合培养为贯彻落实《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》国办发【2015】36号文件精神,提高人才培养质量,办出电子商务特色,培养电子商务创新创业型人才,学院与老A电商集团、肇庆金威仕电子商务有限公司等企业合作,引企业电商项目进校,实行双主体培养电子商务实战新型人才。同时学院完善支持政策,推进校企一体化育人,校企联合制定人才培养方案,成立教学指导委员会,进行“现代学徒制”改革试点,改革传统的培养模式,实行小班制灵活培养,多形式举办创新创业教育实验班。

  三、深化培养电子商务创新型人才的教学改革设想

  1.培养电子商务创新创业型人才

  20**年本院已建立电子商务创新创业实战基地,可以此为基础开展丰富多彩的科技创新课外活动,使学生的综合能力得到较大提高。通过建立创新创业特色班,成立工商学院电商创业特训营等模式,引进中小企业的电子商务项目培育学生的创业精神、团队精神、增长创业知识和创业技能,培养电子商务实际运作的能力,培养电子商务创新创业型人才。学院设置合理的创新创业学分,通过建立创新创业学分积累与转换制度等措施来鼓励系部创新创业型人才培养。

  2.提高教师教学水平,不断创新人才培养模式

  引进企业项目进校进行创新创业人才培养,如拟建设“广东工商——澳雪国际网络营销公司”,把企业的推广业务引进校内来做。通过落实制度来让电商教师参与教学全过程,参与企业实践来提高电商教师的实际操作技能和教学质量。在原有人才培养模式即“以理论教学为基础,以实践教学为载体,增加电商拓展实训实践环节”基础上,探索新的人才培养模式,如拟计划开设与澳雪国际深度合作的“日化用品网络营销”订单班。同时创新顶岗实习形式,开展校企联合招生、联合培养的现代学徒制试点。探索建立跨院系、跨学科、跨专业交叉培养创新创业人才的新机制,建立跨系跨专业联合培养跨境电商人才培养创新实验区,促进人才培养由学科专业单一型向多学科融合型转变。

  3.营造创新文化,培养创新品质

  创新型人才培养的关键是让学生形成创新精神和创新思维,营造一种人人参与创新、支持创新和鼓励创新的校园文化氛围。在教学改革中,在《电子商务基础与实务》、《网络营销实践》等相关专业课程增设一些相对较难且与企业用人技能需求相符合的实践项目,如网络营销中增设一些调研、销售、网站推广、客户服务等项目。另外,在公共课中还可以设计一些挫折教育内容,可以提高学生的抗压能力,培养他们的创新品质,使他们懂得坚持的重要性。还可以开展丰富多彩的科技创新课外活动,使学生的综合能力得到较大提高。在理论课堂,加强创新意识与创新思维的培养。电子商务创新属于应用型创新,是电子商务从业人员的基本素质。在平时的理论教学中,可通过大量成功的案例讲解,用事实说明电子商务创新的价值和重要性,逐步树立学生的自信心,培养其创新意识,使他们能积极主动地投入到电子商务创新的学习和实践中。

  4.在实践教学中培养电子商务创新型人才

  在实践教学中培养学生的商务应用能力和创新能力,教学要突出学生的主体地位,增强实践课堂的趣味性,提高学生动手学习的积极性,使他们主动学习。开放电子商务创业基地,以“导师制”引领学生团队承接企业项目进行实践,把企业的工作流程搬进学校,创建企业模拟实验室,使学生提前感受工作环境,既锻炼了学生实践应用能力,又有助于其创新能力的形成。探索了本院电子商务专业依托行业、服务企业培养新型人才的教学改革思路与方法。教学改革与实践经验可用于本院的电子商务专业乃至其他相关专业,其研究结果也对高职院校电子商务专业开展类似实践起到一定的借鉴作用。

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