产教融合的计算机工程实践平台建设

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确提出了建立高校与企业联合培养人才的新机制，教育部也启动实施了卓越工程师教育培养计划，旨在提升学生的工程实践能力，培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才[1]。重庆邮电大学计算机科学与技术等专业已列入教育部卓越工程师教育培养计划。本文结合计算机领域的产学研优势，以互联网工程实践能力培养为试点，对产教融合的计算机工程实践平台建设和教学改革进行了思考和探索。 随着云计算、大数据、“互联网+”等产业发展，社会对计算机人才在互联网环境中的系统架构、系统运维、应用开发、数据分析等方面的工程实践能力提出了迫切需求。校企合作充分利用学校与企业的优质资源，是一种双赢的培养模式[2]，是卓越工程师教育培养计划实施的重要途径。但是，校企合作、产教融合的计算机工程实践教育仍然面临着一些挑战。 1)高校的专业课程体系重点考虑学科知识结构的完整性，重视知识的传授，但在业界所急需的工程实践能力方面针对性不强[3-4]。而企业提供的工程实践资源多以项目、产品、工具为主，并将业务流程集成于案例中，自成体系。建设学科知识体系与产业技术体系相融合的资源平台，在此基础上加强实践项目开发，并培育一支双师型教学团队，是计算机工程实践能力培养的核心。 2)来自业界的工程实践资源大多具有技术架构复杂、涉及知识面广、自成体系等特点，仅由学校负责运行、管理和使用往往不能充分发挥其作用。校企双方共建共管，才能实现可持续发展。研究资源平台的运行管理机制，明确组织架构、人员分工、责任义务等相关内容，形成有效可行的管理制度，制定科学合理的平台利用效能评价方法等，是实现共建共管的关键所在。 3)工程实践能力的培养不仅仅需要扎实的学科理论知识，更需要将其灵活运用于实际工程问题的分析和解决过程中，学生同时还应该有工程思维、创新意识和良好的团队协作精神[5]。基于工程实践平台和现代教育技术，构建反映工程能力的测评体系，通过课内外联动的教学组织，并结合学生学习过程和学习行为分析，科学合理地评价学生的专业能力和综合素养，是计算机工程实践能力培养质量的保障。 2.1　企业教育资源与课程体系的有机融合 重庆邮电大学不断探索产学研合作新模式，与甲骨文、中兴、迈普、奇虎360等企业在计算机领域联合深入开展人才培养和科研合作，建设有教育部-中兴通讯ICT产教融合创新基地、甲骨文数据库技术实验室、奇虎360大数据与信息安全实验室、迈普网络技术实验室等专业实践平台，并获得了丰富的软件、硬件、工程案例等实践教学资源。 实践教学起着融会贯通所学知识、促进理论与实践相结合的重要作用，是培养学生动手能力和创新精神的重要过程[6]。这些来自业界的教育资源，为学生的工程实践能力培养提供了重要的支撑。首先，在基础知识学习基础上，以综合设计型为主的实验项目形式融入数据库原理、软件工程、计算机网络、云计算基础、网络安全等专业课程。其次，在专业综合实践、专业实习、毕业设计等实践环节，鼓励学生自选实践平台，自选实践项目，灵活运用相关专业知识，开展具有一定复杂性工程问题的创新实践。 2.2　工程实践项目开发与实施 利用产教融合的工程实践平台，以互联网工程实践能力培养为试点，建立了云计算与大数据专题实验体系，针对云平台架构、云平台管理、网络应用开发、安全管控、大数据分析等工程实践能力要素，开发了一系列工程实践项目，如图1所示。 其中，利用云计算平台，结合企业项目案例，开发了基于开源软件的云计算环境搭建、计算和网络资源虚拟化、虚拟资源管理与调度、并行算法分析与设计、分布式数据存储与管理、Web应用系统性能监控等实践项目，并在云计算实践等课程和实践环节实施；利用迈普网络技术实验室资源，通过虚拟仿真与实物操作相结合的方式，提供网络规划设计、网络协议分析、网络流量分析、网络部署与测试等系列实践项目，并在网络工程综合等实践环节实施；利用甲骨文数据库、应用服务器、数据仓库与数据挖掘等资源，开发基于Web的数据管理、数据分析、数据可视化等系列实践项目，并在高级数据库系统技术、应用软件开发等课程和实践环节实施；利用奇虎360网络安全平台，提供网络安全架构部署、网络异常分析、网络攻防、网络安全监管等系列实践项目，并在计算机网络管理、网络安全综合实践等课程和实践环节实施。 图1　云计算与大数据专题实验体系 这些项目均提供实验案例和实验指导书，学生以自主选题、小组协作的方式开展实践，最终进行系统演示，并提交设计报告。 2.3　开放式工程教育团队建设 建立一支工程实践经验丰富、教学能力强的教学团队是实施工程教育平台的关键[7-8]。开放式工程教育团队的建设体现在多个方面。 1)通过校企合作，建立实验室管理与实验技术团队，实现对工程实践资源平台的共建共管。对于校企共建的工程实践资源平台，由学校安排专人负责平台运行和维护，由企业指定工程师提供案例和技术支持，双方定期开展实验内容更新、能力评价方式等方面的研讨。 2)基于校企共建的工程实践资源平台开展合作研究，能够将学校在信息通信领域的学科优势与企业在产业领域的技术积累相互结合，有利于提高教师的科研水平和凝聚力，促进科研成果转化，并营造良好的科学研究和创新实践氛围。 3)邀请国内外具有丰富工程经验的领域专家讲学，选派教师到企业挂职锻炼，等等，这些都有利于建立开放的双师型工程实践教学团队。 2.4　课内外联动的教学组织方式改革 课堂教学的学时有限，而且课堂讲授大多以学科知识点为主，无法满足学生不同的兴趣方向和专业能力训练的需求。教师应该充分利用校内外各种教育资源，将有利于学生工程能力培养的教学环节和实践活动有机结合起来[9]。 1)产教融合的工程实践教学资源大多被部署在云计算平台上，如数据库系统、网络仿真软件、测试软件等，并以虚拟桌面的方式提供服务。这些资源通过校园网实现开放共享，有利于学生开展自主学习。 2)在课堂教学方面，采用教师课前预设项目或问题点、学生课下自主实践、师生课堂研讨等相结合的教学模式，能够实现课堂内外的有效联动，并对工程实践平台中的软件、工具、数据集及行业案例等优质资源加以有效利用。 3)在创新创业方面，将课程学习与学科竞赛相结合，组织并鼓励学生参与大学生创新计划项目、大学生科研训练计划项目、数据库应用程序设计大赛、信息安全大赛、智能终端应用大赛等学科活动，进一步提高学生综合运用学科知识、分析并解决复杂工程问题的能力。 4)在实验教学管理方面，加强信息化建设，通过自主学习系统、开放实验室管理系统、考试系统等，采集并分析学生的学习过程数据，对学生的学习行为、学习进展和学习效果进行辅助评价，并促进教师改进教学内容和形式，提高教学质量。 建设既满足学科知识体系要求，又适应产业技术发展的专业实践平台，对于工程实践能力培养具有重要的支撑作用。校企共建共管、实践项目开发和开放式教学团队建设能够促进实践平台的共享利用。课内外联动的教学组织和过程评价方式，有利于保障工程实践能力的培养质量。重庆邮电大学在产教融合的工程实践平台建设和教学改革方面积累了一些经验，希望对同类专业实验平台建设和教学改革有一定的参考作用。

文章来源：《计算机工程与设计》 网址: http://www.jsjgcysjzz.cn/qikandaodu/2020/0919/489.html