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基于学科竞赛的计算机类大学生实践能力培养模式探索与实践
摘要:通过对相关文献的综述,揭示学科竞赛对大学生实践能力培养的重要作用。研究提出一种基于学科竞赛的计算机类大学生实践能力培养模式,并以典型案例进行验证和效果评估。针对实践过程中的问题与挑战,提出模式改进与创新的策略。研究对于推动计算机类大学生实践能力培养具有重要的理论与实践意义,未来的研究可以进一步探索模式的优化与拓展,以适应不同学科领域和学生群体的需求。
关键字:学科竞赛;竞赛模式;实践能力培养
近年来,计算机类大学生学科竞赛在国内高校呈现蓬勃发展的趋势,各高校参赛队伍数量不断增加,比赛水平逐渐提升,各个学校和企业积极支持,提供丰厚奖励和培训机会。
计算机类大学生学科竞赛对相关专业的大学生的培养具有重要意义。它激发了大学生对计算机学科的兴趣和热情,为学生提供了一个锻炼实践能力和利用所学知识解决实际问题能力的平台,培养学生的创新思维和合作精神,增强了他们对行业趋势的认知和适应能力,为学生提供了与企业、高校和研究机构的交流机会,增加了就业和升学的竞争力。
一、学科竞赛与大学生实践能力培养相关理论
学科竞赛与大学生实践能力培养的相关研究已经得到广泛关注和深入探讨。通过相关研究综述的主要发现,其模式的构建可以依据社会构建主义理论、问题解决理论、基于项目的学习理论和自主学习理论等相关理论基础。常见的模式包括竞赛导向型模式、项目驱动型模式、跨学科综合型模式、导师指导型模式等。学科竞赛对大学生实践能力培养的模式研究已经取得了一定的进展,对大学生实践能力培养的模式研究呈现多样化的发展趋势。
二、计算机类学科竞赛和大学生实践能力培养模式研究
(一)模式设计的方法与过程
我们调研发现,在整个模式设计过程中,师生密切合作和沟通至关重要。计算机类学科竞赛培养学生实践能力的模式设计方法与过程可以包括以下步骤:
(1)需求分析。通过需求分析,了解不同专业大学生的实践能力培养需求和目标,可以结合人才培养方案、课程教学大纲、学生个人发展意向等因素来综合分析。
(2)目标设定。根据需求分析的结果,明确学生实践能力培养的目标和要求。设定明确的目标有助于指导后续的模式设计和实施。
(3)模式设计。根据目标设定,设计基于学科竞赛的实践能力培养模式。这包括选择适当的竞赛类型、确定参与团队结构、设计实践性任务、规划导师指导和辅导等。
(4)资源准备。为模式实施准备必要的资源,包括实验室设施、学习资料、导师指导等。确保学生能够在良好的环境中进行实践能力的培养。
(5)实施与指导。将设计好的模式付诸实践,并提供必要的指导和支持。导师可以提供学生需要的指导和建议,监督项目的进展,并及时提供反馈。
(6)反馈与评估。为学生提供及时的反馈,帮助他们了解自身的表现和改进方向。同时,设计有效的评估方法,评估学生在实践中的能力和成果。
(7)改进与优化。根据实施和评估的结果,对模式进行改进和优化。通过不断的反馈和改进,提高模式的效果和学生实践能力的培养效果。
(二)典型案例分析与模式验证
以2023年某学校计算机专业学生参加“中国大学生计算机设计大赛”为例进行阐述分析,描述如何通过计算机类学科竞赛培养大学生实践能力的过程和模式验证。
(1)模式设计
1.竞赛类型:该比赛为典型的团队协作完成编程类学科竞赛。竞赛中包含《面向对象程序设计》、《Java程序设计》、《Web前端开发技术》等课程内容。同时,项目需要团队协作完成。
2.参与团队结构:学生以小组形式参赛,每个小组由1-3名学生组成。学生可以根据自己的兴趣和能力自由组队。组队的学生不限制学院和专业,鼓励学生和数据科学与大数据技术、计算机科学与技术、智能制造等专业组队。
3.实践性任务:要求学生结合某个应用场景,团队成员设计开发一个系统(软件)来解决生产实践中的具体问题,选题可以是软件应用与开发、物联网技术应用、大数据技术应用等方向。鼓励学生应用创新,多学科知识综合运用。
4.导师指导:根据学生选题的领域,学校为参赛的每个小组配备1-2位指导教师,教师是相关领域的专家或经验丰富的教师。教师提供指导和建议,解答学生的问题,并监督和评估他们的工作。
5.资源准备:学校为比赛提供计算机实验室和必要的编程环境,以确保学生可以顺利进行编程竞赛。攀枝花学院为程序设计类比赛提供“教育部-ICT产教融合创新基地”相关软硬件实验室,配套有对应的物联网项目开发板、移动互联终端开发平台、及各类虚拟仿真环境供学生使用。
6.成绩认定:学生参与比赛,在比赛中获得国家级奖项,学生可向学校申请认定为对应课程的期末成绩。学校教学指导委员会根据学生参与比赛的具体要求、参赛作品质量、学生在项目设计中扮演的角色及完成的工作量等因素,并结合对应课程的教学大纲,组织学生答辩,裁定学生申请的合理性并给出结论,对符合要求的申请,上报学校教务处进行最终审核。
三、实施与验证
(一)实施阶段
学生组队参加竞赛,根据竞赛规则和要求,团队合作完成编程任务。期间,导师提供指导和支持,确保学生能够充分发挥自己的能力。例如,2023年,攀枝花学院选送参赛的作品之一为“基于海思麒麟芯片和鸿蒙操作系统的远程康复医疗APP设计”,项目以需要康复治疗的人群为研究对象,患者足不出户,也不需要购置各类康复医疗器材,利用手机摄像头,在家就可以按照医生指定的康复动作进行康复训练。医生可通过手机APP实时查看患者的训练情况并给出建议,节约了患者的时间成本,金钱成本,同时也节约了医院的医疗资源。下面以该项目做分析。
1.项目选题。项目以攀枝花市打造“中国阳光康养旅游城市”为背景,结合智慧医疗进行项目选题构思,突出创新性和应用价值。同时,结合当前国家政策导向,拟采用国产化操作系统进行项目开发。
2.项目构思。项目基于国产操作系统和国产芯片开发,选定海思麒麟芯片和华为Harmony系统。学生经过对多家医疗机构的调研及查阅相关文献资料,确定系统的核心功能模块。大概明确了项目开发涉及的技术:JAVA、Python、Web前端开发技术、MySql数据库等, 其中,Java语言用于APP程序开发;Python主要用于后端开发,包括AI算法模型建立、机器学习模块开发、搭建系统的业务逻辑、接口等;前端开发采用Vue轻量级前端框架技术;MySql数据库用于数据存储。
3.团队成员组成。结合项目需求,该项目成员由1名大三的软件工程专业学生、1名大三数据科学与大数据技术专业学生、1名大二具有主持晚会经验且普通话标准的计算机科学与技术专业学生组成。
4.导师指导。学校指派2位具有相关行业背景的指导教师进行项目指导。鉴于项目涉及多个领域,因此,学校联系了实习基地,企业派1名长期从事鸿蒙系统应用开发的工程师给学生团队做为期一周的技术培训并持续跟进,答疑。
5.资源配备。学校提供“教育部-ICT产教融合创新基地”CJ1107创新创业工作室的工位供团队成员使用,同时配备华为荣耀手机、项目开发工具书及视频学习资料、笔记本电脑等项目开发环境。
(二)验证阶段
评估学生的编程能力、解决问题的能力和团队合作能力是学科竞赛的重要任务。下面是对这三个能力进行总结的简要描述:
1.编程能力:项目组学生在编写代码和利用编程语言解决问题方面的熟练程度方面有了明显的提高,这包括对基本编程概念的理解、语法和语义的正确应用以及对编程工具和库的熟悉程度。同时,学生通过项目对知识点查缺补漏,学到了很多本专业培养方案中未涉及的知识点。通过期末编程类课程考试、课程设计中的项目作业以及编程挑战等方面评估,项目组学生在算法设计、逻辑推理和代码实现方面的技能水平明显高于其他学生。
2.解决问题的能力:在期末相关课程设计中,当教师给学生提供现实世界或虚拟环境中的问题时,我们观察发现,项目组学生面对难题时的思考和分析能力具有明显提高,这包括问题分解和抽象能力、逻辑推理和创造性思维。他们提出的解决方案综合性、合理性和有效性较强。
3.团队合作能力:从项目实施过程中观察,项目成员的团队意识、倾听和尊重他人观点的能力,以及在团队中扮演积极角色的能力有了较大的提高。项目组组长及成员较好完成了各自的角色扮演,团队凝聚力强,团队讨论氛围好。在期末的课程设计中,项目组成员与他人合作完成任务时的沟通、协调和领导能力较为突出,团队合作能力得到进一步锻炼和提高。
四、实施过程中的问题与解决方案
学科竞赛是提高大学生实践能力的一种有效途径,但在实施过程也面临一些问题与挑战。总结如下:
(1)时间管理:学生参加学科竞赛需要投入大量时间和精力,一个综合性开发项目的时间跨度往往是半年至1年甚至更长时间,占用了学生大量的课后时间,对他们的日常学习和其他活动造成影响,学生可能会感到压力过大,导致学业和竞赛之间的平衡困难。基于此,教师应该提前规划竞赛的时间表,确保学生有足够的时间来准备竞赛,同时不忽视其他学习任务和活动。同时,教师可以提供时间管理的指导,帮助学生制定有效的学习计划,合理安排时间。
(2)资源限制:有些学科竞赛可能需要特定的设备或者其他资源,学校可能无法提供足够的支持。学校可以与当地的企业、大学或其他组织合作,争取获得更多的资源支持。
(3)竞争压力:学科竞赛是一项竞争性的活动,学生可能感到压力过大,产生焦虑和担忧,这可能对他们的学习和表现产生负面影响。教师和家长应该积极支持和鼓励学生,让他们明白竞争并不是一切,重要的是他们在过程中的成长和学到的知识。教师可以提供心理辅导和支持,帮助学生管理竞争压力,建立积极的心态。
(4)学科广度:某些学科竞赛通常只涉及某个特定学科领域,而现实生活中的问题往往是综合性的,需要跨学科的综合能力。这可能导致学生在其他学科领域的实践能力相对较弱。学校和教师可以鼓励学生参与多个学科竞赛,培养他们的综合能力。同时,教师可以设计跨学科的项目或任务,让学生在实践中能够综合运用各
五、模式改进与创新
计算机专业对学生思维能力要求较高,学科竞赛一直被广泛认为是培养大学生实践能力的有效途径。针对计算机专业,改进和创新学科竞赛培养模式,我们可以采取以下方式:
(1)多元化竞赛项目:不局限于“蓝桥杯程序设计大赛”等教育部指定的竞赛项目,还要引入“H3C全国大学生数字技术大赛”、“华为鲲鹏技术创新大赛”等企业竞赛项目。通过引入不同类型的计算机类竞赛项目,涵盖程序设计的不同领域,丰富学生的知识面。除了传统的学术竞赛,还可以组织创新设计竞赛、社会实践竞赛等,以培养学生的跨学科能力和综合素养。
(2)技术创新与学科竞赛结合:探索如何将新兴技术(如人工智能、大数据、物联网等)与学生人才培养方案集合,探索利用学科竞赛形式培养学生的跨学科能力、技术创新能力,尤其是在复杂问题解决、创新设计和综合应用等方面的能力培养。推动学生在科技创新领域的能力培养和实践经验积累。
(3)社会问题解决:将学科竞赛与社会问题解决结合,培养学生的社会责任感和解决实际问题的能力,以应对日益复杂的社会挑战。
(4)实践成果展示:组织参加比赛的学生参加华为、百度等公司组织的学术会议、展览或项目交流会等,展示他们在竞赛中的成果和经验。这不仅可以增加学生的自信心,还能为他们提供与专业人士交流和互动的机会,促进学术交流与合作。
通过以上改进与创新方式,学科竞赛的培养模式可以更好地发挥作用,提高大学生的实践能力。这将使学生在学术和职业生涯中具备更强的竞争力,并培养他们的创新精神、团队合作能力和终身学习的态度。
六、结论
综上所述,学科竞赛对学生实践能力的培养具有积极作用。未来的研究可以深入探讨竞赛模式、评估方法和教学策略,以进一步优化学科竞赛对学生实践能力的培养效果。通过学科竞赛促进大学生的实践能力和创新能力培养,激发学术兴趣,提升学习动力,培养团队协作和沟通能力,拓宽学术视野,增强竞争力,可以为学生的学术和职业发展打下坚实基础。
参考文献
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作者简介:刘彬(1982—),男,四川资阳人,讲师,硕士学位,研究方向:高等教育。