计算机专业研究生创新能力培养途径

1.研究生创新能力的构成要素

清华大学研究生院对研究生教育质量进行了三次较大规模的调查，结果表明，我国研究生教育质量方面存在的首要问题是创新能力，尤其是原创能力较差。具体表现为：创新意识差、参与创新研究的机会少、有影响的创新成果少[1]。苌庆辉以费孝通的学术成长历程为例，阐述了端正的学习动机是创新能力形成的内在基础，量身订做的计划是培养创新能力的基本前提，独特的教育方法是培养创新能力的关键所在，和谐的师生关系是创新能力培养的生活基础，灵活创新的制度是创新能力培养的保障条件[2]。上述观点无疑是正确的，但在一定条件下，构成研究生创新能力的因素到底有哪些，高校或者老师如何去培养呢？我们认为创新能力表现为运用已有的知识和经验等，产生某种独特、新颖、有价值的产品。在这样的观点下，创新能力首先表现为能获取丰富的知识，并能对已有知识进行改组和运用，其次是产生新思想、新技术、新产品的研究与发明。因此创新能力涉及到抽象思维能力、记忆能力和想像力，特别是丰富的知识储备，没有良好的知识储备，就不可能有创新。对研究生来说，良好的知识包括基础知识、专业知识、工具性知识或方法论知识以及综合性知识等。根据我校计算机研究生的调查分析，部分研究生属于跨专业报考，很大一部分研究生程序设计能力有待进一步提高。因此我们认为研究生的培养主要在制定良好的培养计划，为研究生打下良好的基础，其次在于培养学生的灵活运用的工程能力，知识只有通过实践、运用，才能发挥作用，才能产生创新。

2.培养计划的制定

创新能力的培养绝不是一朝一夕的事情，必须从学生进校开始的全过程进行整体架构设计，使“创新能力培养”三年不间断。学生在三年中，基本安排是第一年完成课堂教学，打下坚实的基础，并完成两个综合应用案例，其中一个是软件类综合案例（如移动互联案例、大数据处理案例、图像处理系统案例），另一个是硬件类综合案例（如机器人的设计案例、各种监控系统的设计案例、智能控制系统的设计案例），让学生达到初步的知识运用的能力。并组织部分学生参加各类专业比赛，如物联网大赛、机器人大赛、大数据比赛等，让学生通过这种专业的比赛来提高动手能力、强化创新意识；第二学年学生跟随导师参与科研项目或者实际到企业实习锻炼，参与工程项目的开发；第三学年回学校完成总结报告或论文，深化理论，提升创新能力。如图1所示。在这个过程中，特别强调工程实践，工程实践是创新能力的基础。对于计算机专业而言，工程实践能力就是以建模能力为代表的算法设计能力和以编程能力为基础的实现能力。例如，计算机专业研究生研究了一个模型，或者一个体系结构，但如果不去实践，没有写一行代码，如何知道这个模型能否实现，如何实现，算法复杂度是多少？如何测试？

3.创新能力训练与提升过程

各专业的基本课程都有统一的要求，这里主要介绍基于创新能力培养的工程案例库的构建。根据计算机专业研究生的能力培养要求，提取必须掌握的基本知识，形成知识素材库，包括单片机技术、数字电路、电路设计、程序设计方法、图像处理、传感器原理与检测、网络通讯、无线通信、数据处理技术等。根据这些知识素材，设计相应的案例，归于工程项目库，其中包括软件类的项目，也包括硬件类的项目，项目数量逐步增加，学生在研究生一年级选修一个软件类和一个硬件类的项目。每个项目中有详细的设计与实现过程，学生在完成这些项目过程中获得新的知识，提升知识在工程中的运用能力。项目库是一个基于云架构的多应用综合集成的可扩展系统，可以将教师的研究课题或实际工程项目进行裁剪并规范化，以各个应用或模块的形式挂在校园云平台上，如可根据教师的科研方向提供物联网、远程监控和信息检索等模块，学生、教师或其他用户可以通过各种终端服务接口（如手机、平板、电脑等）来访问这些应用或模块，各个应用或模块以案例的形式作为研究生创新能力训练项目，模块可以根据教师和学生的研究情况逐步扩展。每个应用或模块在研究生创新能力培养过程中的作用是相同的，只是应用或模块的知识点不同。项目库是综合实践平台的核心，只有项目库完善，才能在学生工程能力培养过程中达到预定的目标。下面以“智能家居系统”的设计为例，详细介绍案例的规范、作用和具体实现。（1）项目目标：是自主设计一款智能家居系统，能读取家里的空调、安防、热水器、燃气等，并能进行远程监控。要求学生有模电、数电、视频处理和单片机相关知识，在老师和高年级学生的指导下完成。（2）功能描述：通过主控芯片、中央处理单元控制、无线传感器、有线网络、路由路、Zigbee协调器、数字端口、数字电路、摄像头、遥控器、麦克风、GPRS网、移动终端、PC机等硬件设备，建立九大硬件系统平台模块：中央控制室、安防子系统、空调子系统、室内子系统、门禁子系统、热水器子系统、协调器、嗅探器、扩展系统。（3）涉及到的相关知识点包括：单片机及其接口，ARM、电阻、电容、放大电路、电源、载波发生器、振荡电路等模电相关知识，电机，红外传感器，译码器、开关设计、编程、网络等。该系统将模拟电子、数字电子、电路设计等多个核心知识交叉集成、融会贯通。并将涉及到的各相关知识点，以文档或视频的方式放在网站上，让学生可以随时自主查阅和学习。

4.结语

随着社会对高层次、创新型人才需求的增加，加大力度推进研究生创新教育，是我们当前面临的主要任务。笔者认为，丰富的知识和较强的工程运用能力是研究生创新能力的基础，任何理论研究只有通过实践才能验证，学校必须为研究生的知识积累和工程运用提供全面的培养途径和方法。

作者：黄贤英 刘小洋 单位：重庆理工大学计算机学院