计算机专业大学生硬件创新能力培养与实践

李鹏飞,李 冰

(东北石油大学计算机与信息技术学院，黑龙江 大庆 163318)

计算机专业大学生硬件创新能力培养与实践

李鹏飞,李 冰

(东北石油大学计算机与信息技术学院，黑龙江 大庆 163318)

针对当前计算机专业大学生硬件开发创新能力的不足，分析了导致该现状的主要原因。结合自身的教学科研环境，提出了“2个相信、3个引导及4个支持”创新培养理念,以学生兴趣为出发点，以科研小组为单位，以导师负责制为管理模式展开硬件开发过程。实践结果表明，这些措施和管理模式有效地提高了参与学生的硬件创新能力,同时对电子、自动化等其他专业学生创新能力培养也具有很好的借鉴价值。

硬件创新；兴趣小组；导师负责制

高素质的计算机专业大学生应综合具备软硬件方面的开发技能。然而，由于我国计算机专业自身的课程体系设置的特点，使得计算机专业的学生在学习模拟电路和数字电路等课程的知识深度和广度上都逊于电子、自动化等专业的学生。正是因为对电路基础部分的知识积淀不够，使得计算机专业的学生在涉及到硬件电路方面的分析和设计时，就显得力不从心。其次，同软件开发相比，由于硬件开发本身具有更高的难度，实验教学中所用的实验设备集成度高。学生做实验时用到的很多实验箱，只要连一些简单的连线，就可完成实验过程。在这样实验教学模式下，硬件开发的技能基本没有得到训练，更谈不上创新。第三，硬件开发环境的构建与软件相比困难，硬件开发实践的机会少、成本高。由于PC机和笔记本电脑在大学生中很普及，软件开发需要的开发环境一般都可以免费从网上获得。因此软件开发的平台很容易搭建。学生只需要了解某种(些)编程语言，学过数据结构、数据库等课程，就可以进行实际软件项目的开发。而硬件环境的构建和配置则很困难。除了PC机外，还需要硬件开发板或者实验箱，环境配置与软件相比更复杂。在硬件开发过程中，需要硬件老师给予专业的指导才行。久而久之，形成了国内高校重软轻硬的现象普遍存在[1]。基于以上原因，造成了国内高校计算机专业的学生硬件开发技能与创新能力比软件低。因此如何提高计算机专业大学生的硬件开发和创新能力是摆在高校教育工作者面前一个亟待解决的问题。

针对计算机专业大学生实践能力和创新能力的培养问题，高校教育工作者进行了不断地探索和实践，提出了不同的方法和措施来提高学生的创新能力。文献[1]中就专门针对硬件课程从教学方法、教材、教学内容和实践教学环节4个方面入手，来激发学生的兴趣，提高学生的动手能力；文献[2]提出改变传统教学模式、实行班导师制、鼓励学生参与科研项目和引入竞争机制来培养创新性计算机人才；文献[3]提出了分层式的计算机人才培养模式，将人才层次定位为计算机工程型和计算机科学型，一个偏重实践，一个偏重理论；文献[4]从“柔性化”课程体系、“立体化”实践体系和研究型教学3个方面，创新实验教学方法和手段；文献[5]从鼓励学生参加比赛和学生科技创新软硬环境建设2个方面激发学生创新热情；文献[6-7]则针对目前硬件实验教学存在的弊端，从改革硬件实验教学模式、方法入手，来提高实验教学效果和学生的创新能力。下面，笔者针对东北石油大学实际的教学和科研环境，以及笔者所在的嵌入式研究室师资配备情况，对提高学生的硬件开发创新能力的措施进行了探讨。

1 建立兴趣小组

兴趣是创新的源泉。由于硬件开发的是一个软硬件结合的系统，需要多学科知识的综合运用，单独靠一个学生来完成难度大。将对硬件有共同爱好的学生组织到一起，以小组为单位，展开工作。

1)发挥小组每个成员的优势 取长补短，靠集体的力量，相互协作完成开发工作，效率高。小组开发模式集中了每个人的长处，在组长的带领下，可以将开发任务分成不同的模块，交给最擅长的人来做。比如算法好的、编程能力强的学生做系统程序的开发工作。硬件电路分析与设计能力强的，可以做系统的硬件部分。协调能力强的学生可以做项目组长或者兴趣小组的组长。

2)小组开发模式 在遇到困难时，可以一起讨论，集思广益，解决问题的效率高。由于硬件开发的难度大，在项目开发过程中，遇到问题而停滞不前是经常发生的事情。借助网络来获得解答，是首选，因为目前网络上有很多技术类的讨论社区。当在网上无法获得有效的帮助的时候，就应该小组讨论了。你所想不到了，可能为小组其他成员所想到。别人的一句话就可能是解决问题的钥匙。

2 导师负责制管理模式

硬件开发创新能力的培养过程可以分为2个层次：①在开放式的实验室中指导学生完成一些综合性、创新性的实验项目；②将学生引入以博士硕士研究生为培养目标的科研室中，在导师的指导下进行创新性能力的培养和实践。而这种导师负责制的管理模式对学生创新性能力的培养则更为有效。首先，负责指导的导师都是在该领域中从事相关的科学研究工作，了解该领域的理论和技术的前沿进展，对学生的指导会把握的更加准确。其次，研究室中的实验设备针对性更强，更适合于项目开发和创新能力培养。教学实验室的实验箱主要满足实验教学，选择实验箱时，更多考虑的是通用性。最后，在导师的研究室中，学术氛围更适合创新能力培养。研究室中经常做研究进展报告和学术交流，在交流和讨论中学习，学生创新能力提高得更快。同时，研究室的研究生都是开发的主力，他们在开发过程中会遇到各种各样的问题，会积累很多的实践经验。这样，在小组遇到问题时，可以在研究生的帮助下得以解决。

3 “2个相信、3个引导及4个支持”创新培养理念

建立了兴趣小组，进入了科研室，在导师的指导下进行硬件系统的开发就为学生建立了良好的外部环境。那么导师如何管控开发的过程？笔者提出了“2个相信、3个引导及4个支持”的创新培养理念。

3.12个相信

1)相信学生的创新能力 鼓励由学生自主提出实验题目而不是由指导老师包办，指导老师仅负责对题目进行综合评价，给学生提出自己的意见供其参考。

2)相信学生的学习能力 大学生初次涉入科研项目的开发，开发经验及知识储备都相对薄弱，但年轻人精力旺盛，求知欲强，接受新知识快，相信能够克服创新过程中遇到的各种困难。

3.23个引导

1)通过嵌入式系统开发的专用网站进行引导 网站提供了大量的专业知识及背景知识，可供学生随时访问学习。

2)通过嵌入式系统兴趣学习小组进行引导 利用学生经常使用的QQ软件，建立了QQ群，聚集了一批对硬件开发感兴趣的同学。

3)通过加强学生动手操作能力进行引导 对于加入创新项目的同学，为他们购买了一些基本的硬件实验器材，要求每个同学亲自动手，组装、焊接及调试一些基本电路。

3.34个支持

1)开展专题讲座进行支持 为项目组及其他感兴趣的同学介绍相关技术，快速引导学生入门，缩短项目开发的准备时间。

2)开展关键技术的一对一辅导支持 对于较难的技术，为参加项目同学给予一对一讲解，支持他们快速跨过技术障碍，降低他们学习关键技术的难度。

3)提供实验环境及场地支持 为参加项目同学提供实验环境及场地支持，及时安排他们进入科研室，提供安静舒适的工作环境和大量专业图书资料。并在第一时间把相关设备采购到位。

4)提供心理辅导支持 通过和存在困难同学的不断沟通，解决他们的困惑和问题，使得他们能愉快开心地投入到项目开发过程中。

4 培养成效

从2006级开始，按照上述创新能力培养模式，将对有兴趣搞硬件开发的学生引入科研室，进行嵌入式系统方面的硬件开发。截止到2011年，指导教师和这些学生取得了多项教学和科研成果。其中省级和校级教改项目9项；编写著作8部；发表论文6篇；获得校级教学成果奖6项；学生所获各种奖励13项。

5 结 语

对于计算机专业大学生的硬件开发创新能力的培养问题，高校教育工作者和专业教师一直在不断地探索和实践。对于采用什么的培养理念和管理模式没有统一的标准来遵循，因为不同学校的教学实力和科研实力不同，学生层次和指导教师的能力也不相同。高校教育工作者只有从革新培养理念和管理方式等多方面入手，不断地进行改革和实践，才能更好地对计算机专业大学生的创新能力进行培养，使毕业生更符合社会发展的需求。

[1]王艳玲.计算机专业硬件类课程教学改革探讨[J].计算机教育，2009(20)：90-92.

[2]张中伟.创新型计算机人才培养模式研究[J].中国轻工教育，2006(4)：10-11.

[3]王泉，马建峰.计算机专业教学改革与创新型人才培养[J].计算机教育，2008(7)：11-13.

[4]冼广铭，曾碧卿，冼广淋.基于创新型人才培养模式的计算机专业教学改革研究与实践[J].中国科技信息，2009(4)：242-243.

[5]曾胜昌，邹勇华.计算机专业学生科技创新能力培养的实践与探索[J].广东青年干部学院学报，2010(2)：78-80.

[6]赵琳娜，王海珍，王晓宁.计算机硬件实验教学的改革研究[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版)，2011(1)：112-114.

[7]温柳英，冯丹，王世元.计算机硬件类实验教学改革探索[J].实验科学与技术，2011(1)：70-72.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.061

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1673-1409(2012)12-N180-03