完善示范中心平台建设,培养计算机工程创新人才

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文章编号：1672-5913(2011)21-0034-04 中图分类号：G642 文献标识码：A

作者简介：周世杰，男，副教授，研究方向为分布式计算、信息安全和RFID；秦志光，男，教授，博士生导师，研究方向为信息安全；邢建川，男，副教授，研究方向为分布式计算、集群系统、Petri网建模与分析、工作流管理等。

摘 要：从分析国家级计算机实验教学示范中心的任务入手，提出示范中心平台应包括计算机实验中心和具有学校特色的工程实践平台两个部分。介绍电子科技大学国家级计算机实验教学示范中心平台建设的实践工作，并对具有显著特色的建设竞赛中心、学生创新创业中心、软件工程技术中心和IBM大型主机技术中心等进行了详细阐述。

关键词：示范中心；实验平台；创新人才培养

1 研究背景

计算机实验中心往往被视为理论教学的补充，是学生完成理论验证的环境或开展验证性实验的平台。因此，它往往是扁平化的组织结构：实验中心包括若干实验指导小组，每个小组由一位或多位实验指导教师构成，每位实验指导教师分别负责一门或多门实验课程[1]。在这种扁平化结构之下，实验中心的任务当然主要是满足实验教学的需要。

但是，随着社会对计算机专业人才需求的变化，实验中心在培养工程创新人才方面的作用愈加明显。国家级计算机实验教学示范中心的建设目标，是以计算机科学与技术学科建设为基础，以学生能力培养为核心，依托教学和科研的人才资源优势，全面提升实验教学体系，建设实验教学环境，使中心成为设备先进、资源共享、开放管理，满足本科、研究生、专业和非专业不同对象、层次实验需求的大型实践教学基地和工程创新人才的培养基地[2]。

因此，作为国家级的计算机实验教学示范中心，除了完成基本的计算机公共基础实验和计算机专业实验之外，也承担着培养计算机工程创新人才的任务。探索国家级计算机实验教学示范中心的新型组织架构，对于发挥示范中心在计算机工程创新人才方面的作用极为重要[3]。

2 国家级计算机实验教学示范中心平台构成

从国家级计算机实验教学示范中心的基本任务来看，主要包括两个部分：计算机基础实验和专业实验教学任务及学生工程创新能力培养[4]。因此，从组织结构来看，国家级计算机实验教学示范中心应该包括计算机实验中心和具有工程创新人才培养功能的工程实践平台。图1为示范中心的平台架构。

1) 计算机实验中心。

计算机实验中心除完成基本的实践教学任务之外，也必须注重学生工程实践能力的培养。因此，实验中心不能简单地按照“实验指导教师—实验课程”的模式来建设，而应该以专业实验室的方式来管理。专业实验室可以按照课程或课程群来组建，基本任务是以教学大纲为基础，完成多层次实验的教学任务，如基本型实验、综合型实验和设计型实验的指导。

以电子科技大学国家级计算机实验教学示范中心为例，其下设的计算机实验中心主要由下属的13个专业实验室(嵌入式系统专业实验室、软件工程专业实验室、计算机网络专业实验室、数字媒体专业实验室、信息及网络安全专业实验室、微机原理与接口及应用实验室、计算机组成原理实验室、语言与算法设计实验室、数据库及应用实验室、计算机系统结构实验室、编译与形式语言实验室、数字逻辑实验室、计算机操作系统实验室等)组成。专业实验室涉及的实验课程包含程序设计语言、离散数学建模实验、数据库、数据结构、操作系统、汇编语言、计算机组成原理、数字逻辑、编译技术、微机原理与接口、嵌入式系统、计算机网络、软件工程、数据挖掘等几十门计算机学科的主要专业知识课程教学实验以及相应的综合课程设计(独立设课)。各专业实验室承担基础型、综合型和创新型实验的建设、开发和指导工作。

(1) 基础实验。指应知应会等原理性实验，提高学生对原理、算法的理解和设计能力。基础实验的目的是加强学生对理论知识的理解，多以验证性实验为主。

(2) 综合型实验。要求学生结合一门课程的多个知识点，甚至综合多门相关课程，完成一个较为复杂的实验任务，难度较大。在这种实验中，学生要具有多方面的知识，即巩固前面实验阶段的学习成果，能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识，对实验结果进行判断、归纳与分析，能综合应用所学理论知识分析问题和解决问题。

(3) 创新型实验。完全为开放式教学方式，由学生独立或与指导教师共同拟定设计题目和设计目标，并独立完成，难度大，具有探索性、创新性。该类实验注重科研成果向实验教学内容的转化，让学生在实验教学中感受知识产生和发展的过程，享受知识转化为能力的成就感。同时培养学生的自主学习和实践研究的能力，使学生的创新意识和创新能力得到全面的锻炼与提高。

通过专业实验室的方式组织和管理实验教学，有助于拓展实验教学的范围，提高实验质量，为培养学生工程实践能力提供支持。

2) 工程实践平台。

工程实践平台以提高本科生的工程实践能力、创新能力和综合素质为目标。因此必须建立在专业实验室的基础之上，整合科研重点实验室、科研项目、科研成果等，形成有利于学生工程能力提高的环境。一般来说，工程实践平台采用工程实践项目方式指导学生开展课外科技创新活动，利用社会资源，将理论、实验、实习、工程、科研、设计、创新有机结合起来。同时，内容应丰富多彩，为学生提供丰富的实验项目菜单，供不同层次、不同爱好的学生选择。

以下以我校国家级计算机实验教学示范中心的工程实践平台为例，讨论建设工程实践平台的重要性。

(1) 学生创新创业中心。

学生创新创业中心是我校国家级计算机实验教学示范中心为学生进行创新创业活动，促进学生综合素质全面发展而设立的机构。自成立以来，中心受到学校、学院的一贯支持和关注，奉行“理论与实践结合，创新与创业并重”的理念，以“加强创新能力实践，实现创新人才培养”为宗旨及目标，努力提高每一个成员的创新意识和创造能力，培养学生的务实开拓精神和创业精神，锻造适应未来各种挑战的应变能力。它的组织架构如图2所示。

学生创新创业中心下属4个企业技术俱乐部(微软技术俱乐部、IBM技术俱乐部、腾讯技术俱乐部、维塔士俱乐部)和12个学生工作室，先后资助学生创新项目数百项，已有梦飞无线工作室、象牙塔工作室等多个学生团队实现创业或入驻成都天府软件园大学生创业园区。

(2) 竞赛中心。

竞赛中心的任务主要包括三个方面：竞赛培训、竞赛指导、竞赛承办。以我校示范中心为例，其竞赛中心的组织架构包括竞赛中心培训部、竞赛中心指导委员会和竞赛中心学生会。竞赛中心培训部下设ACM、信息安全、机器人、电子设计竞赛等几个分支，每个分支有领头老师带队。培训部有日常开支活动经费，主要作用是着力加强各竞赛方向的重视力度。竞赛中心指导委员会设**1名，副**7名，**由主管副院长兼任，副**由各系主任兼任。竞赛中心指导委员会的作用主要是发动教师参与竞赛指导工作。竞赛中心学生会设**1名，副**若干名，主要作用是两个，一方面与竞赛中心指导委员会的老师进行对接，另一方面在平时组织一些活动，培养学生对竞赛的兴趣。

竞赛中心的任务包括ACM程序设计竞赛、电子设计(嵌入式)竞赛、信息安全竞赛、机器人足球竞赛4个赛事的竞赛组织工作。在学校及学院的支持下，示范中心负责实施了全校性质的竞赛相关素质公选课，将学生竞赛培养纳入到本科培养大纲中。由竞赛团队责任老师担任主讲教师，以初级、中级和高级3个层次设计竞赛培训课程内容，为学生参与各类赛事奠定了良好的基础。近年来，竞赛中心负责组织了全国大学生电子设计竞赛及信息安全和嵌入式专题竞赛、全国大学生信息安全竞赛等各类全国性大赛，并获得佳绩。

(3) IBM中心。

我校国家级计算机实验教学示范中心下属IBM中心的目标是培养大型机计算机专业人才。IBM主机系统教育中心成立于2005年5月，顺利进行了IBM eServer Z900主机系统环境建设和主机系统安装调试，使我校拥有了世界一流的主机系统教学实验平台。该平台可以提供主机系统课程的教学实验环境，并可作为高性能计算、计算智能、系统性能评价、智能存储、并行耦合系统等方面的研究实验平台。2006年，中心组队参加了“IBM大型主机技术2006校园应用大赛”， 蓝色之星队一举夺得该次全国大赛唯一的最高奖项——最佳作品奖，蓝色之星Ⅱ队勇夺优胜奖！此外，还获得了最佳指导奖和最佳表现奖，成绩名列全国各参赛高校之首。IBM主机系统教育中心(成都)在各方面取得的成就得到了IBM公司的高度赞赏和奖励，先后获得了“IBM主机大学合作项目2006年度教书育人奖”和“IBM大学合作项目2006年度最佳校方支持与合作奖”。

(4) 嵌入式工程中心。

嵌入式软件工程中心将所承担的国家863、电子发展基金、发改委、国防预研等多项国家级嵌入式软件项目及成果转化为实验教学资源。针对嵌入式系统硬件多样性的特点，提供多种不同硬件平台的实验系统版本，让学生能够充分领略不同硬件平台开发的共性和差异性，加深对理论的理解，更加有针对性地学习掌握重难点知识。在此基础上，衍生出了高级实验内容：将嵌入式操作系统移植到不同硬件平台上。

另外，嵌入式系统软件开发涉及从底层硬件、设备驱动、操作系统、应用组件到最终应用的不同层次内容，这是与传统桌面软件开发的主要差别所在，因此业界对嵌入式软件开发人才的需求是多层次的，有不同侧重点的。一个优秀的嵌入式软件工程师不仅要掌握编程语言、程序设计思想及方法、开发工具的使用等通用要求，还应比桌面软件开发工程师具有更扎实的硬件基础知识和系统结构知识，也间接提高了嵌入式软件开发的门槛。基于这样的考虑，实验内容涵盖了嵌入式微处理器编程、设备驱动开发、嵌入式操作系统基础应用、嵌入式操作系统综合应用、嵌入式操作系统移植、综合应用开发等不同层次和难度的实验项目，适应不同层次嵌入式知识学习和软件开发能力培养的需要。这些实验不是一次性地要求学生做，而是配合不同课程内容的变化，由简到难、逐步推进，配合本科嵌入式课程、综合课程设计、毕业设计、科研项目使用。

3 示范中心平台建设的建议

1) 加强示范中心平台的信息化建设。

虽然各个学校的计算机教学实验示范中心会有不同的功能定位，但基本任务都是为全校计算机基础和专业教学服务。与传统的计算机实验中心相比，其规模大、人员多，且可供使用的实验资源丰富。因此，必须加强示范中心平台的信息化建设，提高示范中心平台的管理效率，实现示范中心资源贡献，并实现对学生实验教学科学、合理的管理[5]。例如，如果能够开发并应用“实验报告防抄袭系统”，不仅可以实现对学生实验报告的无纸化管理，节约成本，也可以加强实验中心平台的利用和有效管理。而示范中心统一信息化管理平台不仅可以整合实验中心资源，也可以提高示范中心资源在高校之间的共享效率。

2) 结合计算机学科发展，建设新的工程实践平台。

计算机学科的发展会对实验教学和学生工程实践能力提出新的要求。为此，示范中心平台建设也必须满足计算机科学发展的需要，不断更新或建设新的工程实践平台[6]。以我校国家级计算机实验教学示范中心为例，考虑到近几年计算机学科中云计算的发展，示范中心投入30余万元，购置了云计算平台，成立了云计算机实验室，培养学生在云计算领域的创新能力，并负责组织学生参加各类云计算竞赛。目前，该实验室已形成了定期学术讲座，邀请企业人员参与讨论，参与VMware云计算大赛等常规机制，加强学生创新能力的培养。同样，考虑到计算机学科中机器人应用的广泛性，示范中心投入20余万元，购置了安保机器人以及各类机器人开发平台，并成立了机器人实验室，培养学生在机器人领域的创新能力，并负责组织学生参加各类机器人竞赛。

此外，考虑到信息安全、物联网的发展，也可以在示范中心中建设相应的工程实践平台，为学生参与相关工程实践提供环境。

3) 积极开展产学研合作，成立校企联合工程实践平台。

计算机专业具有非常强的工程应用特色。因此，计算机专业所培养的学生必须满足企业的需要。在搭建工程实践平台时，示范中心如果能够充分结合企业的需要，建设校企联合工程实践平台(如校企联合实验室、校企工程训练中心或实践中心等)，将有助于培养学生的计算机应用能力，从而更好地满足企业需要。

4 结语

作为国家级计算机实验教学示范中心，在满足基本实践教学任务的基础上，还必须承担培养学生工程实践能力的任务。其中，搭建符合需要的实践平台是开展工程实践教学的基础。作为示范中心平台的重要组成部分之一，计算机实验中心在实践教学和培养学生基本技能中发挥了极大作用。同样，建设符合高校计算机学科特色和人才培养目标的工程实践平台，将有助于培养学生的工程创新能力。因此，国家必须加大对示范中心建设的投入，建设满足学科需要和发展的高水平示范中心平台，使示范中心在培养高素质计算机工程创新人才中发挥更大的作用。

参考文献：

[1] 柳中海,李蕾. 实验教学示范中心建设之我见[J]. 实验室研究与探索,2006,25(3):339-342.

[2] 全成斌,杨士强,赵有健,等. 计算机实验教学示范中心的建设[J]. 实验技术与管理,2009(2):110-112.

[3] 刘风泰. 深化教育改革,加强实验室建设和发展[J]. 实验室研究与探索,2004,23(1):123.

[4] 宋长青,张福岭,薛进. 高等学校计算机实验教学中心建设模式的研究与实践[J]. 中国现代教育装备,2008(9):86-88.

[5] 伍国明. 实验室体制创新与实验教学改革的探索[J]. 实验室研究与探索,2006,25(3):380-382.

[6] 钱丽艳,李文新. 融合多学科课程实验平台,全面提升实验教学软环境[J]. 计算机教育,2008(15):9-13.

Building Platform of National Teaching Lab to Cultivate Creative Computer Engineers

ZHOU Shijie, QIN Zhiguang, XING Jianchuan

(National Teaching Lab for Computer Science, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China)

Abstract: The main task of national teaching lab for computer science is analyzed. The platform consists of two parts: a computer lab and many engineering practice platforms. As a case study, the national teaching lab of University of Electronic Science and Technology of China is introduced. Some distinctive practices of it, for example building contest center, creative center, are also addressed.

Key words: national teaching lab; experimental platform; creative computer engineer

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