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计算机实践教学之创客人才培养模式实践

摘 要:针对计算机人才培养中“模具化”和“批量生产”的同质化问题,分析小班教学、分组学习和MOOC模式的优缺点,结合学生的个性差异、职业生涯规划差异以及理论基础差异,阐述依托创客实验室进行个性化人才培养的计算机实践教学模式.

关键词:个性化人才培养;创客实验室;实践教学

0引言

随着高等教育改革的不断推进,计算机本科人才培养已经脱离纯理论教学的模式,引入越来越多的实践教学方式,包括课程设计、小学期、实训课程等,同时也在实施方面强调了分组合作、过程考核、综合素质考察等.然而,在实践中仍然存在如下问题:①项目同质化严重.由于计算机专业学生较多,而教师数量相对不足,导致每一届的学生做的项目有很多雷同且技术含量平平,大多集中在Web开发、手机App开发等几个典型的方向.②考核不够客观、严谨.即便初衷是通过较多的练习来提高学生的动手能力,但毕竟是课程范围之内的内容,为了保证通过率,不得不在能力培养要求上降低标准.③实施收效甚微.虽然是希望通过实践环节来帮助学生理顺各门课程的知识点并加以应用,然而,毕竟只是一门课程或一个学期,仍然是单点工作,无法在全局上达到预期效果.

1计算机人才培养现状分析

传统的计算机人才培养模式侧重理论教学,实践部分大多为验证性实验,学生依照教师编写的实验指导书一步一步重现结果.该模式下培养出来的学生明显与用人岗位脱节[1],进入工作岗位之后需要较长的适应时间.因此,高等教育掀起了一波一波的改革热潮,不断引入企业因素来为学生提前进行“岗前培训”,在传统的课程设计之外引入了小学期和方向课程,包括高校内办培训班、企业与高校联合办直通车班、企业双师到高校开设实训课程等.

在开班过程中,引入分组合作模式、过程考核模式、综合素质考评、企业项目实训等.然而,从实施过程中发现,进驻的企业大多是较为缺人的外包和应用软件开发企业,他们的业务也主要集中在Web开发、手机App开发等信息管理类软件方面,在越来越多的学生选择计算机专业的大背景之下,产生学生培养的同质化问题,一届毕业生中可能超过80%的学生都是做外包开发的,在求职时就产生了内部竞争,对学生未来的职业生涯也有一定的影响.

2创客人才培养的目标

针对计算机实践教学过程中存在的多种问题,我们利用学校新建的创客实验室和双师资源,为学有余力而且想学习的学生制定了个性化人才[2]培养方案;同时,引入导师制度,为学生在本科4年的学习进行整体规划和知识体系构建计划.培养目标包括:

(1)个性化发展.根据行业发展现状,考虑学生的性格和特长等因素,为不同的学生选择不同的实践项目,如体感交互项目、游戏项目、大数据项目、机器人项目、安全攻防项目等,避免同质化培养而导致内部求职竞争.

(2)知识体系构建.引入导师制度,学生从大一开始就可以进入实验室,后续的选课、选方向等都由导师帮助分析和推荐,并且在学习的过程中根据所学习的课程来配套完成项目中的模块,以便学以致用,以实践回促理论的学习.例如,在学习统计学时可以做大数据分析与预测模块,在学习物理的过程中做游戏模块,在学习计算机组成与体系过程中做机器人底板与控制模块,在学习数字图像处理的过程中配套完成体感交互中的部分模块等,如此一来,学生便会在学习理论知识的同时进行实践,互相促进.

(3)“接地气”的综合素质培养.模拟真实企业的运作,根据市场需要提出几个有商业价值的需求,由学生自行选择项目、自由组队并实施,每个学生在团队中担任不同的角色,包括项目经理、项目设计师、程序员等,而且,每个团队每周都要进行工作进度汇报、学习分享等.在这个过程中,学生在团队管理、项目管理、计划管理、协调沟通、发表演讲等方面均能得到提升,所完成的项目也可以用来参加竞赛和自主创业.

3培养模式具体安排

3.1实验室配置

该实验室配备有10台普通计算机、6台高性能服务器以及2台超高性能服务器供实验室成员日常办公使用和数据挖掘使用,配有一台32T的RAID移动设备用于存储备份数据,以及一台扫描/复印/打印一体机、投影仪、麦克风、白板、粉碎机等日常办公设备和保密设备.另外,实验室还配有如下几类开发用设备.

(1)支撑控制类项目的设备.包括3D打印机2台、工业机械臂2套,用于支撑3D建模以及搬运、喷涂、打磨等工业机器人应用开发.

(2)支撑视觉类项目的设备.包括已经安装在室外楼顶的远距离激光云台相机1台、网络球机4台、网络快球1台,以及已经安装在室内的网络相机4台、全景相机1台、星光相机1台,还有些尚未安装的模拟相机、数字相机、网络相机和球机用于本地连接实验用,这些设备可以支撑智能交通、智能安防、人流统计、信息挖掘等应用的开发.

(3)支撑人机交互项目的设备.包括Kinect体感仪20套、麦克风8套以及前述监控相机,主要用于支撑体感游戏、人机交互应用、虚拟现实、自然语言交互等应用的开发.

(4)支撑机器人项目的设备.四轴飞行器、移动机器人平台、移动保洁车平台、DSP开发板等,用于支撑智能机器人、无人机、无人驾驶汽车、嵌入式开发以及并行计算编程等.

同时,实验室还备有各个方向相关的大量专业书籍,如《一分钟有效沟通》《海量数据存储》《游戏设计概论》《交互式系统设计》《攻防编程解析》《计算机病毒原理与防范》《入侵检测技术》《智能机器人原理与实践》《设计模式》《传感器原理与技术》《多核程序设计》等.

3.2实验室成员选拔

创客实验室主要针对喜欢学习且学有余力的学生进行个性化培养,在人员选择的过程中主要考察学生的道德秉性、学习态度和毅力.

(1)先成人后成才.一个人的道德心和公德心决定着这个人是否能为社会作出贡献,道德缺失的人能力越大则对社会和他人造成的损失和伤害就越大,因此,本着“先成人后成才”的立场,对候选人员首先考察其道德秉性.

(2)态度决定一切.一个人是否能学有所成,重要的是看这个人学习的态度,态度端正、勤勤恳恳的人可以奋发努力、虚心接受别人的指导和批评,并逐渐朝成功迈进;相反,态度不端的人则很难从别人的指导中受益,难以培养成才.故此,对候选人员要考察其刻苦学习的态度.

(3)将勤补拙.有了成人的基础和学习的态度之后,只要能坚持刻苦努力、勤奋学习,即便智商不高,也能水滴石穿、成人成才.所以,在对候选人员进行考察时要关注其学习的毅力.

3.3培养模式构建

为保证创客实验室在培人员的数量,每学期进行一次招新工作,由实验室成员推荐或学生自行申请,实验室进行筛选面试,对通过人员进行试培考核,观察其是否适合进入该个性化培养模式.该模式包括学习基本的礼仪规范、完成项目任务、按时出勤等方面的考核.

导师与通过考核正式进入创客实验室的学生逐个进行详谈,了解其兴趣、特长、未来的职业生涯规划等,并为其分派学长,由学长带其入门,之后,便正式进入项目开展阶段.

在项目开展过程中,导师负责提需求并分派到各个学生团队,学生团队则按软件工程过程开展项目的各个阶段,包括从需求获取、需求分析、可行性分析一直到编码和测试.期间,每周要进行进度汇报、知识分享等工作,在工作过程中大家共同讨论、共同提升,导师要依据丰富的企业产品经验、学术研究背景对学生工作过程中的不当之处进行指导,以便学生不断进步,具体包括演讲礼仪、表达用语、交流沟通的方式方法、设计的合理性、技术可行性等,进而指明需要阅读和参考的书籍、搜索关键词等,而学生则根据建议尽快查漏补缺.此过程伴随着学生的能力提升而不断循环迭代,直至完成培养计划.

4培养成果

4.1就业选择面拓宽

学生进入创客实验室后,需要根据自己的兴趣、特长、性格以及职业生涯规划选择一个项目,并围绕该项目开展工作和不断迭代成果.

在选择项目的过程中,导师先根据当前的热门方向和未来的发展前景划定几个领域,然后与学生逐个深入交流讨论确定项目,表1为2016—2017年实验室划定的领域以及学生所选的项目.

在项目的实施过程中,所有同学共同参与例会和知识分享,每位同学都有一个主打项目,同时还了解其他项目的技术.除此之外,每个项目的实施均从零开始,因而每位同学都会同时涉及软件和硬件,也会涉及从应用层、中间层到操作系统层的所有知识和工作.所以,学生毕业后可以从事硬件或软件的各个层面的工作,扩大了择业面,避免了同质化竞争.2016年度完成该模式培养的学生进入企业之后经历了Android应用开发、IOS应用开发、Web应用开发、中间件开发等,虽然在培养过程中没有直接做过这些类别的项目,但所需的知识和能力均能得到培养,因此,他们在工作中均能出色地完成任务.

4.2知识体系完整化

学生在大一进入该培养模式,在导师的帮助下进行几年的训练,配合各个学期的课程内容进行项目迭代,能够在完成培养时建立好完整的知识体系,包括公共基础理论、专业理论、专业实践相关的方方面面,而且对知识的理解也比别人更为深入.学生在选定好项目后,可以对其进行需求分析和工作拆分,将不同的模块分在不同的学期来完成,在不同的年级进行不同深度的迭代,并最终完成一个可商用的项目.

以一款游戏为例,学生学习公共的数理知识时期,主要完成部分特效的设计与开发,例如:粒子特效、运动力学效果、声音效果、二维三维转换(包括透视转换)等,将对应地使用到物理、高等数学、线性代数等课程的知识,形成边学边用、理论与实践互相促进的效果.

当学生进入专业课程学习时期,将完成开发过程.例如,学生在学习编程语言阶段可以完成游戏的程序编写,在学习数据结构阶段可以完成游戏内部数据的结构设计和编程,在学习计算机组成与体系结构阶段可以搭载Kinect等设备完成外部数据的采集与接入,在学习数字图像处理阶段可以完成自然人机交互的实现.

当学生进入高年级开始学习更深入的开发和管理课程时,将完成整个项目的迭代和完善工作.例如,在学习软件工程阶段需要迭代进行游戏的需求分析、设计等过程并形成工程化文档,在学习测试课程阶段需要完成游戏测试方案设计及完成测试.进而,当学生到达实训或毕业设计阶段时,可以回顾全局,完善和进一步迭代,重新梳理知识体系并进一步提升对知识的理解,完成一个可商用的项目.表2为培养过程中知识体系将容纳的课程和内容.

完成培养计划的学生,在专业知识上具有宽泛的面和深入的点,在视野上具有从程序员、设计师、架构师到项目经理的各个层面看待问题的能力,在团队合作和沟通交流方面也具有一定的道德修养、礼仪、口语表达能力、心理学支撑及准确高效沟通的能力,因此入企业后能很快适应岗位并作出贡献.

4.3企业认可度更高

用人单位在招聘时,除了看重曾经的项目经历、知识体系之外,还看重学生的综合实践素质.创客实验室中模拟真实的企业运作,将所选定的项目和知识体系合理结合并在实践过程中不断迭代、循环促进,最终将知识体系在实践中转化为能力体系,同时完成的项目用于参加学科竞赛和创业,以体现项目成果的价值.该模式从2016年开始实践,至2017年5月已实施一年多,表3为参与该模式的学生数量,表4为2016—2017年(截至5月)学生的成果及参与学科竞赛的获奖情况,表5为2016年度完成培养的学生进入工作岗位一年内的职位发展状况.从学生在企业的发展状况来看,该模式下培养出来的学生充分得到了用人单位的认可,在收入方面也较同届学生高出了很多.

5结语

在计算机人才需求量和计算机专业学生数量激增的背景下,同时也在高等教育改革浪潮的推动之下,计算机本科培养中实践教学阶段的同质化问题越来越凸显出来,这不仅会影响到毕业生未来的职业生涯发展,也会影响企业对学校人才培养的认可度,尤其会让企业觉得毕业生和培训班学生没有明显差别.创客人才培养模式下的计算机实践教学为学生提供了个性化的人才培养方案,具有以下优点:

(1)结合行业发展热点,为不同的学生选择不同的实践项目,减少了毕业生的同质化竞争,而且能为用人单位提供当前急需的热门方向开发人员.

(2)在导师的整体把控和指导之下,学生4年所学的所有数理课程、专业理论课程、专业实践课程均能融会贯通,构建起一个完整的知识体系.

(3)利用创客实验室环境和模式,模拟真实的企业运作,全面提升了学生的综合素质,在技术能力方面,除了编码之外,还提升了学生的设计能力、架构能力、项目管理能力、进度管理能力等;在技术之外,还提升了学生的复杂工程问题能力,包括团队协作能力、口语表达能力、客户需求对接和分析能力、团队管理能力等,因而毕业生进入工作岗位后能如鱼得水、独当一面,受到企业的青睐.

该培养模式可以为其他高校提供一个个性化人才培养的借鉴,但在执行过程中也存在一些限制有待进一步探索,主要包括:①需要配套的场所和相应的硬件资源支撑,这限制了进入该模式培养的学生的数量;②需要学术能力强、企业经历丰富的双师导师指导,这也增加了学校人才引进的难度,而师资的匮乏又进一步限制了该模式的大面积推广.

计算机实践论文范文结:

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