强化应用型IT人才能力培养的立体化实践教学新体系
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摘要：阐述构建实践教学体系的总体思路，描述强化应用型IT人才能力培养的立体化实践教学新体系的构建与实施，给出立体化实践教学新体系的实际实施效果。
关键词：实践教学体系；IT人才；能力培养
文章编号：1672-5913（2013）03-0014-05
中图分类号：G642
随着我国信息化与工业化进程的加快，IT人才需求趋于多样化，应用型IT本科人才培养受到愈来愈多的关注。提高信息类专业学生整体素质，加强实践能力培养，已成为所有本科高等学校的共识。
为了搞好我校应用型IT人才的培养，在湖南省教育厅教改项目“新建地方本科院校高素质应用型IT类专业人才培养体系创新的研究与实践”（2010JG352）的资助下，先后举行了多次IT人才教育教学改革研讨活动，就“能力培养是应用型本科教育的核心”、“实践教学体系是实现应用型培养目标的关键”、“专业核心能力是应用型人才培养的特色”等观点达成一致，我校的强化应用型IT人才能力培养的立体化实践教学新体系已经实践了几年，取得了明显成效。
1 构建实践教学体系的总体思路
我们构建和实施强化应用型IT人才能力培养的实践教学体系的总体思路是坚持以社会需求为导向，明确“一个目标”，以培养“两种能力”为主线，围绕“四个原则”，搭建“四个平台”，突出“五个抓手”。
“一个目标”：培养适应地方经济建设和社会发展需要的，德、智、体、美全面发展的，基础扎实、实践能力强、综合素质高、具有创新意识的应用型高级IT人才。
“两种能力”：将实践能力与创新能力的培养贯穿于整个实践教学过程中。
“四个原则”：
1）整体性原则。实践教学环节贯穿于四年本科教育始终，四年不间断。对于大一、大二学生注重基本技能的培养，对于大三、大四学生注重更高层次的专业技能和综合技能培养。
2）有序性原则。把不同层次的实践教学环节连成一个层次分明的体系。根据学生的认知规律，循序渐进地安排实践教学内容，逐步由基本技能层次向专业技能层次、应用创新层次过渡，使学生实践能力得到培养。
3）监控性原则。全过程质量监控是对影响实践教学质量的全过程和各种因素进行全面、系统的管理。以培养应用型人才作为全面质量监控的总目标，目标体系自上而下层层展开，落实到每一个专业、课程和教师，固化在工作职责、专业培养方案、课程教学大纲中。制订尽量具体化的目标，通过定期检查、评估、奖惩等手段实施改进。
4）特色性原则。特色是院系生存与发展的源动力，实践教学体系更应该体现院系的办学特色，做到人无我有，人有我优。
“四个平台”：课堂教学平台、专业实验教学平台、专业实习基地平台和第二课堂延伸平台。
“五个抓手”：以实验课程为抓手，构建动态实验教学体系；以学科竞赛为抓手，形成激发学生实践新机制；以科研训练为抓手，形成创新能力培养新模式；以创业教育为抓手，营造全真实践环境；以专业实习为抓手，构建卓有成效的实战训练体系。
2 特色鲜明的立体化实践教学体系的构建与实施
2.1立体化实践教学体系的构建
根据前述实践教学体系的总体构建思路构建了“345”特色的实践教学体系。我们建设了“实验、实训、研究创新”三个实验平台，以适应IT专业的教学改革和教学需要。其中实验室平台涵盖IT专业最基本的课程实验教学内容，实训平台着重提供综合性实训，包括多门独立课程实验和集中实践教学环节等，而研究创新型实验平台则让学生在完成基础性实验和综合设计性实验后可以自主设计、自主创新地进行新的实验。在实践内容上建设和实施四个层次递进模块，基础实验-专业实验-技能训练-应用创新。就电子信息类专业来说，通过上述四个层次递进模块和三个实验平台的建设与实施，改变过去单纯以各专业电子工程技术内容进行独立实验教学为主的格局，建立覆盖整个电子工程设计“电子器件-电路设计-电路仿真-电路测试-电子产品”全流程产品链的新格局。逐步建立起以学生自主学习为中心的实验教学模式，形成了以自主式、合作式、研究式为主的学习方式。
电子信息类专业实践教学体系层次结构图如图1所示。
严格执行学校实验教学质量管理、教学质量保障和教学质量监控等规章制度，并根据信息类学科的特点，制定了《IT类专业实验教学评价体系》等考评制度，对每门课程进行管理和监控。
2.2立体化实践教学体系的建设与实施
2.2.1加强实验室硬件建设，建立一条从概念到产品的实际工程训练链
在我校本科教学资金支持下，现已建成计算机中心、电子工程实践中心和通信与网络实验中心，下设22个实验室，以实验室为平台，科研项目为载体，着重培养学生的工程实践、分析解决问题的能力。从人才培养体系整体出发，建立以IT人才能力培养为核心，“基础实验-专业实验-技能训练-应用创新”四个层次相互衔接递进的实践教学体系，形成一条从概念到产品的完整工程实践训练链，突出以学生为主体的实验教学地位，形成了鲜明特色，大大强化了学生实践动手能力的培养与提高，因此，电子信息工程专业于2008年被确定为湖南省首批特色专业，电子工程实践中心2009年被确定为省级示范实验室建设单位，通过三年的建设，于2012年4月顺利通过省教育厅专家的验收评估，正式成为湖南省省级示范实验室。
2.2.2编写和选用先进适用教材，科学合理更新实践教学内容
以建设“单片机原理与应用”省级重点建设课程与省级精品课程，以及建设“数据结构”、“计算方法与程序设计”校级重点建设课程与精品课程为契机，依据社会对人才的需求，研究国内外同类教材，不断修订大纲，在实践中不断总结，编著出版了具有鲜明应用特色、符合地方本科院校IT人才培养实际需要的教材8部。其中由辽宁大学出版社和中南大学出版社出版的《C语言程序设计》、《传感技术及其应用》为“十一五”国家级规划教材，由科学出版社出版的《算法语言与计算方法基础》获评2009年省级优秀教材奖。按照实验教学大纲和实验教学体系的要求，主编了《电路与电子技术实验》、《单片机原理及应用实验教程》、《单片机原理课程设计》、《数据结构实验指导与题解》、《程序设计实践教程》等十余部实践教学教材，同时采用优秀出版社的实验教材作补充。
根据实践教学层次体系，实践教学内容由基础实验、专业实验、技能训练和应用创新四个层次模块组成，注重传统与现代的结合，与科研、工程和社会应用实践联系密切，不断将科技创新成果融入到实验教学中。在实验内容中融入了产学研取得的成果和已获专利等。
实验项目的编排以学生为主，以促进学生个性能力的发展为目标。根据教学计划，设有必修和选修实验项目，编排了相应的综合性和设计性实验项目，给出实验任务和设计要求，学生自行设计实验方案，完成设计报告。如电子工程实践中心开设了154个实验项目，实验项目涵盖基础实验、综合性实验、设计性实验，综合性和设计性实验项目开课数量占实验项目总数的73%，综合性和设计性开出实验课时占实验总课时的75%，如表1所示。
2.2.3研发功能丰富的实践教学中心网站、IT课程群教学网站和多媒体教学软件
研发建立了实践教学中心网站。网站上提供了丰富的教学资源，有IT专业实验课程大纲、典型实验视频、多媒体课件，通过校园网络可随时为学生解答在学习中遇到的问题，实现师生之间双向交流。为了便于全天候开放实验室，在实验教学中心网站上特别实现了开放实验的网上预约功能，极大地方便了学生课外进行开放实验与创新研究。
为单片机原理及应用、数据结构、计算方法与程序设计组成的IT课程群建立了内容丰富的精品课程教学网站和网络课堂，实现了课后师生互动的交流平台，发挥了网络课件直观性、开放性、交互性、共享性、协作性、自主性等优点。研制了数据结构算法执行过程可视化教学软件，增强了算法执行过程的直观性，便于学生理解和分析算法。软件“‘数据结构’算法动态可视化演示系统”于2010年荣获全国多媒体软件大赛三等奖和湖南省“中南杯”多媒体教育软件竞赛一等奖，课件《数据结构·树与二叉树》于2005年荣获湖南省“青果杯”教育软件竞赛二等奖。
2.2.4不断改革教学方法与手段
1）实施灵活多样的教学方式与方法。
坚持以学生为主体，教师为主导，能力培养为主线，根据各实践环节培养目标、所在层次和实践项目内容，灵活地采用集中指导、自主训练和项目驱动等教学方式，学生自主式、合作式、研究式为主的学习方式已逐步形成。
①集中指导教学方式。根据理论教学、课程实验教学大纲要求对基础实验和专业实验进行集中指导教学，学生根据实验指导书在老师的指导下完成实验。该方式主要应用于验证性实验和一般综合或设计性实验的教学，其主要目的是使学生掌握实验基本技能和方法。
②自主训练教学方式。以学生独立设计和完成实验为主，教师指导为辅。首先，与集中指导相结合的教学方法，即一般先由实验教师进行集中指导，由学生根据实验指导书来独立构思与设计，以完成实验。其次，对于较复杂的综合性和设计性实验，采用互动开放教学方法，对于部分设计性、创新性独立实验课程及综合实践环节，如专业综合实验、单片机课程设计等课程的设计性实验，由学生自主选题，指导教师审核并指导，学生通过电子工程实践中心网站预约开放，学生自主设计并完成实验任务。
③项目驱动教学方式。以项目带动实践环节的教学，所有实践活动围绕项目需要展开。主要包括：（a）参与竞赛，即组织学生参加各种专业竞赛，由教师赛前指导，学生独立参赛，激发学生创新能力和竞争意识，如挑战杯竞赛、电子设计竞赛等；（b）任务驱动，即对部分设计型实验、工程实践型环节或教师科研项目中的部分任务，给定实验项目的设计任务与要求，学生自行完成或由教师指导完成，如各专业的专业综合实验、学生参与老师项目；（c）学生科研，即学生自由组队、自主命题，申报省级、校级大学生研究性学习与创新性实验计划项目，学生在教师指导下在各实验室开展项目研究。目前学生主持的“基于单片机的波形发生器研究”等7项省级大学生研究性学习与创新性实验计划项目、“家用红外光栅报警系统”等7项校级大学生研究性学习与创新性实验计划项目，均进展良好。
2）采用自主、合作和研究式的开放型学习方式。
实施实验室开放制度，采用以学生为主体、教师为主导的教学方式。在实验教学中，给予学生选题的充分自，为他们进实验室提供宽松的条件，对他们完成每一个实验课题的时间仅给予宏观控制。
提倡“交互式”的教学形式，注重师生之间、学生之间的讨论，坚持“启发式”和“因材施教”教学原则，充分发挥学生主体作用。
独立开设信息工程基础训练、专业综合实验、专业课程设计、综合课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计等实践课程。独立开设注重实验方法、实验技能和科学思维培养的专业实验基础课程。实验课程实行单独考核，从根本上提高了学生对实验课程的重视程度。
对综合性、设计性实验，采取实验室开放的方式，提供基本实验资料、各种实验仪器及相应的仪器说明书，学生自主设计和实施实验方案。通过开展设计创新性实验，学生的动手能力和科技创新能力大大提高。
3）运用多媒体技术与网络技术，开展MCAI与虚拟教学。
①多媒体课件、电子教案教学手段。根据教学内容，研发了IT类专业主要实验课程的教学课件，包含《程序设计基础》、《数据结构》、《单片机原理及应用》、《SOPC技术》等实验的实验原理、操作过程等内容的讲解与分析指导，可以用于实验教学和学生自学。学生在轻松的气氛中进行学习，达到事半功倍的效果。
②计算机辅助和虚拟教学手段。实验中心建立了仿真实验室，具备先进的实践教学软、硬件环境，已广泛使用计算机辅助实践教学软件和多媒体课件教学，采用虚拟、仿真实验与实践相结合的方式开展实践教学。
通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生操作有机地融为一体，采用仿真实验软件及自制课件，进行预习和实验仿真、前导测试、数据处理等。引入Zeni EDA、PSPICE、PROTEUS，Multisim、LabVIEW、PROTEL、MaxplusⅡ、QuartusⅡ等虚拟集成电路和电子电路设计软件，既激发了学生实践的热情，又大大延伸了实验空间（学生先在寝室进行设计和仿真）和时间，解决了实验台件数不够的问题，扩充了实验教学内容，极大地降低了实验教学成本。
3 立体化实践教学体系的实施效果
3.1学生基本操作技能扎实
依托实验、实训和研究创新三类实验教学平台，采用集中指导、自主训练和项目驱动三种实践教学方式，通过基础实验、专业实验、技能实训和应用创新四个层次递进的实践教学模块，使学生较好地掌握了电子技术、信息处理等领域的实验知识和技能。
通过基础实验和专业实验，使学生掌握各类实验设备的工作原理与使用方法，掌握一般验证性、综合性、设计性实验的方法与步骤，熟悉实验数据记录、处理和分析方法。每个学期实验成绩优良率达到90%以上。通过实习与实训，使学生熟悉常用设计、构建、安装、调试步骤与方法，能及时发现问题并能在现场解决一般性技术问题，能进行相对简单的系统的设计与仿真。通过应用创新训练，使学生甚至能够参与自主开发教学资源和仪器设备，能够自主或在教师指导下设计、申报和完成有一定创新的项目，进而具备综合实验项目的设计与开发及组织项目的初步能力。
3.2学生实践能力与创新能力强
2009年以来学生主持的省级大学生创新实验项目14项，校级大学生创新实验项目14项。通过长期的改革与探索，现已初见成效，许多学生在各种科技活动和竞赛中获奖，共获奖24项，特别在2009年全国大学生电子设计竞赛中三位2006级同学获得全国二等奖的好成绩。学生通过立体化实践教学体系的培养，已经发表相关论文41篇，学生申报专利4项。有数百名学生参加了专业水平与认证考试，取得较好的成绩，如两位2008级电子信息工程专业学生在2011年全省嵌入式工程师认证考试中取得第4名和第8名的好成绩。几年来，先后有200余名软件设计师、网络工程师获得者、全国电子设计大赛获奖者和湖南省程序设计大赛获奖者受益于本系学科平台课程群实验室的指导和培养。
4 结语
近几年来，随着我国信息化与工业化进程的加快，企业经济体制的转型，高校扩招等因素的影响，传统的实践教学和管理模式表现出其不足与缺陷。因此，构建和实施IT人才能力培养的实践教学体系，探索新的能力培养模式，是目前IT类专业实践教学改革中一项十分重要的工作。我们构建的强化应用型IT人才能力培养的实践教学体系，提出的学生实践能力培养思路，通过实践检验收到了良好的效果。
诚然，研究IT类专业学生实践能力培养还有许多工作要做，希望抛砖引玉，与兄弟院系共同探讨，走出卓有成效的应用型IT人才培养的路子来。