大学生计算机应用创新能力培养的研究与实践

教巍巍+++褚治广+++李昕

摘 要：本文论述了在计算机基础教学中引入创新精神和创新能力培养的方法，建立立体实验教学体系；通过校级计算机程序设计竞赛选拔优秀的学生组成创新团队，重点培养学生的计算机应用创新能力；最后以参加省级以上计算机竞赛验证创新团队的成果。

关键词：计算机基础教学；创新能力；培养；实验教学体系；竞赛；创新团队

计算机基础教学是培养学生认识计算机、掌握计算机操作和使用计算机解决实际问题的基础，面向的对象大部分是非计算机专业的大学生，如何提高这部分学生在计算机应用方面的创新能力，是摆在我们面前的重要课题。

一、改革计算机基础实验教学体系，培养学生的创新能力

计算机基础课程教学的主要目标，是培养学生认识计算机，掌握使用计算机的方法，理解计算机处理问题的思路，进而培养学生计算思维能力。实验教学是培养计算机应用能力必不可少的教学环节，并且起着非常重要的作用，实验教学改革对学生计算机应用能力的培养至关重要。

计算机基础课程以讲授计算机应用知识为主，因此实验学时比较多。如果在多媒体教室上课，虽然使用多媒体课件和计算机的应用演示可使教学很生动，但由于实验学时要在实验室完成，因此理论教学和实验教学还存在着脱节的问题。为加强计算机基础课程实践能力的培养，使实验课程与理论教学密切结合，我们采用了实验室进行授课的讲课模式，使理论教学与实验教学相结合，在这种模式下，学生在实验室听课，教师将讲授的内容通过计算机的屏幕播放到学生面前的计算机屏幕上，这样可解决在多媒体教室上课时后排学生看不清大屏幕投影上教师讲授的内容的问题。教师在讲授一个知识点后，可马上让学生进行实验，在实验中验证教师讲授的知识，以加深对理论的理解。

在计算机基础课程中，按照实验内容和实验目的，设计四维立体的实验教学体系。在该体系中，将实验内容划分为四个层次：第一个层次是基础类实验，基础类实验大部分都是验证性的实验，主要为验证教师讲授的知识，这些实验穿插在讲课的过程中。第二个层次是综合类实验，这些实验是一个章节或一部分完整知识的综合应用，一般都在一个章节结束时进行实验，以对该部分内容融会贯通。第三个层次是开放实验，由于课堂教学中授课时间的限制，这部分实验内容需要学有余力的学生在课余时间完成，这部分实验内容是课堂学习知识的深化，以ACM竞赛、蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛个人赛的模拟题为主要实验题目，锻炼学生用计算机语言解决实际问题的能力。第四个层次是创新实验项目，国家大学生创新性实验计划项目是本科学生个人或创新团队在导师的指导下，自主选题设计、独立组织实施并进行信息分析处理和撰写总结报告等工作，以培养学生提出问题、分析和解决问题的能力的项目，学校也效仿国家大学生创新性实验项目，开展了校级大学生创新性实验项目的立项工作。大学生创新性实验项目注重“研究过程”而非“研究成果”，其主要是以项目为载体，调动学生学习的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，掌握思考问题、解决问题的方法，提高创新能力和实践能力。国家大学生创新性实验计划项目严格遵循“强调兴趣、突出重点、鼓励创新、注重实效”的原则，按照“公开立项、自由申报、择优资助、规范管理”的程序，重点资助思路新颖、目标明确、具有创新性和探索性、研究方案及技术路线可行、实施条件可靠的项目。

二、开展程序设计竞赛，选拔优秀人才

学生经过基础实验、综合实验和开放实验的训练，能够掌握一定的用计算机解决实际问题的能力。但是每个人的能力并不相同，为将有限的资源用于培养更优秀的人才，适时开展程序设计竞赛，检验学生的编程能力，是解决人才选拔的有效方法。

程序设计竞赛分为预赛、复赛和决赛三个阶段进行。预赛阶段一般报名参加的人比较多，可采用计算机考试系统进行考试，通过考试选拔出成绩优秀的学生；复赛阶段采用现场编写程序的方法进行，复赛阶段的题目要考核学生综合运用程序设计语言的能力，还要考核学生的逻辑思维能力和创新能力，考核学生在竞赛中对解题思路的创新，对算法优化的程度；决赛阶段采用现场答辩的方式进行，针对决赛题目，参加决赛的学生对题目的设计方法、解决问题的算法和完成竞赛题目的技巧等进行综合论述，在考核学生计算机编程能力、算法使用技巧的同时，考核学生的表达能力和逻辑思维能力。

三、建立创新团队，加强学生创新能力的培养

通过程序设计竞赛，可选拔出一批优秀的学生组建创新团队，进行创新精神和创新能力的进一步培养。

1.团队工作目标

以培养学生的良好团队意识、专业知识和技能、自我学习能力、创新创业精神为目的，加强学生就业社会竞争力。团队以教师优选的实际任务和实际项目为驱动，以学生自主学习、自主创新为方法，以专业团队训练和有实际项目经验的优秀指导教师指导为手段，定期考核，提升学生专业能力和专业素质。成员在校期间成绩突出，毕业以后具有很好的就业竞争力。

2.团队培养方案

团队将成员的培养划分为三个阶段、四个层次，分别为：第一阶段的基础知识培养适应阶段，第二阶段的项目分解实训阶段，第三阶段的实际项目训练阶段，以及基础、提升、综合、实训四个层次。每个阶段和层次都按照不同专业能力培养方向制订系统性的学生培养方案。

第一阶段的培养，主要完成软件设计的基本知识和专业知识的学习。通过指导教师选择的基础项目环境，学生系统掌握程序设计语言应用的能力、初步掌握程序设计方法知识和软件工程知识，进一步夯实学生计算机基础知识和专业知识。在完成此阶段的培养后学生应该能够独立完成一个小项目的程序规划设计工作和文档编写工作，通过考核后就进入基础层次的培养阶段。

第二阶段的培养，以项目驱动，培养学生软件开发的能力。以项目为驱动，学生通过特定专业方向的分解项目，初步掌握软件开发的思路和步骤，熟练应用程序设计语言进行程序设计。在完成此阶段的培养后学生应该能够独立完成一个中小项目的程序规划设计工作和程序设计工作，通过考核后就进入到提升层次的培养阶段。

第三阶段的培养，以具体项目为驱动，提升学生软件开发的能力。学生通过完成特定专业方向的项目，综合掌握软件项目设计开发的思路和步骤，熟练使用软件工程工具完成项目设计、软件文档编写和应用程序设计。在完成此阶段的培养后学生应该能够完成指定项目的程序规划设计工作并完成具体项目，通过考核后就进入综合层次的培养阶段。在完成了两个任务项目之后，学生将进入最后一个实训层次的培养阶段，这时学生应该能够在指导教师引导下进行真实项目的设计开发工作并进入最后的毕业设计环节，将所学回馈社会。

3.学生训练项目

作为团队训练的核心，每个执行项目都是经过教师实际调研和认真分析设计的具体项目。项目经过指导教师团队合议，并结合专业发展方向和相关项目业界实际发展，严谨分析，认真论证，确定最终设计目标和实现路线图，以保障对学生起到实际锻炼的作用。

按照培养方案设定，在指导教师指导下，在第一阶段，学生应完成基本程序设计方法的训练和专业文档写作训练；第二阶段，学生应按不同专业加入不同方向的项目小组中，进行分解项目的初期孵化；第三阶段，学生在项目小组中完成进阶培养后完成综合实训，并独立开展整体项目开发工作。

为保证知识结构一致性，团队将项目尽量与成员毕业设计方向和学生就业方向有机整合，力求学生能够在毕业设计环节完成更有效果、层次更高、更具深度、更加全面的设计课题，全面提升毕业学生质量。

4.指导教师队伍

创新团队设有团队带头教师一人，主要把握团队发展方向和团队各项规章制度执行。应在教师中间抽调一批骨干教师充实到创新团队，构成团队的指导教师队伍，并根据教师的知识结构、实践经验和专业能力情况，为教师分配不同阶段的任务，优化团队指导教师的结构。

学生的培训方案应充分考虑学生所学专业，选择合适的计算机应用方向。所以指导教师队伍中，也必须吸收与学生相对应专业的教师参加，这样更有利于学生的培养。

5.团队成员考核与退出机制

团队成员必须由学有余力的学生组成，通过每年的计算机程序设计竞赛发现具有培养潜力的

学生，经考核合格后，录用为新成员。学生也可以通过自荐或他人推荐的方式，通过考核后，进入团队进行培养。

成员如出现挂科现象，无条件退出团队；团队成员在进入毕业环节后，也将自动退出团队；团队成员要求专业方向课程成绩达标，并要求完成每阶段的任务考试目标，若不符合团队指定的年度标准，也将退出团队。

学生在创新团队接受创新训练，产生创新成果，利用这些创新成果参加省级以上的计算机竞赛，能够检验创新团队的工作成效。近几年计算机竞赛也比较多，有中国大学生计算机设计大赛、“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛、全国信息技术应用水平大赛，还有很多知名IT企业都举办了程序设计人才选拔比赛，如百度公司主办的“百度之星”程序设计大赛、网易公司主办的“有道难题”创新大赛、Google 公司主办的Android 应用开发中国大学生挑战赛以及NVIDIA 中国公司主办的CUDA校园程序设计大赛等。积极参加企业主办的竞赛，可以让学生的学习更加适应企业的需求，提高大学生的就业竞争力。有些参赛同学甚至还能直接获得企业提供的实习机会或就业机会。

从2011年开始，辽宁工业大学计算中心在计算机基础教学中实施了创新精神和创新能力培养计划，首先进行了实验教学的改革，设立了四维立体实验教学体系，并将开放实验在计算机基础教学管理系统中以作业的形式发给每一个学生，真正学有余力的学生可完成这部分作业，完成好的的学生可获得计算机基础课程5～10分的加分。在每年举办的计算机程序设计竞赛中选拔优秀的学生组建了“辽宁工业大学计算机应用创新团队”，设立了物联网方向、智能平台方向和数据库应用方向三个培养方向。在2012年和2013年，取得了国家级竞赛一等奖2项、二等奖7项、三等奖9项，省级竞赛一等奖7项、二等奖22项、三等奖28项的好成绩。

[责任编辑：余大品]