面向工程教育的計算機專業課程體系改革和探索

孫勝濤 張世輝

[摘 要]燕山大學計算機科學與技術專業已經建設四十幾年，形成了相對穩定的課程體系，一直堅持軟硬綜合能力培養的教學目標。但隨著工程教育理念的不斷深化，現有課程體系存在公共課比例和環節設置不適當、計算思維和素養培育不充分、專業課程開設階段不合理、專業實踐環節不充足等突出問題。為保證工程教育的切實開展和推進，我們對計算機專業現有課程體系進行改革，從2012年秋季至今，燕山大學計算機專業以工程教育和OBE（Outcome Based Education）為導向，以學生能力提升為目標，積極踐行課程體系改革和創新，并通過跟蹤和反饋信息，不斷發現新問題并持續改進。

[關鍵詞]工程教育；計算機專業；課程體系；改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）10-0014-03

○、引言

隨著全球經濟的迅速發展，我國產業結構不斷調整，社會對工程技術人才的要求越來越高，國際化人才競爭越來越激烈。中國是世界工程教育大國，培養符合國際標準的工程技術人才勢在必行。工程教育專業認證為我國IT類人才培養改革提供了新的思路[1]。借鑒國際工程教育專業認證的成熟經驗，結合我國專業建設具體實踐，通過全面開展專業認證建設工作，既可以更加明確人才培養目標，關注專業培養與社會需求的接軌，也可以有效促進專業建設，優化課程體系和提高學生就業競爭力[2]。

由于有“學好數理化，走遍天下都不怕”的傳統觀念，數理化相關課程在理工課程體系中歷來占有較大的比重和地位，對理工類專業課程體系結構的改革造成一定的束縛[3]。根據多年的持續跟蹤和問卷調查，畢業生和用人單位對現有計算機專業課程體系中存在的該類問題也有相關的反饋：大學期間所開設的數理化類課程有些偏多，無論是上課還是實驗都占用了較多的時間和精力，還有一些與計算機行業現有發展趨勢和企業需求關聯性不大的實踐環節學生收獲不大，并在工作中難以體現出價值和意義。基于以上反饋信息分析其原因，計算機專業課程體系改革和創新需要從以下幾個方面來展開：公共課設置優化，計算思維培育增強，專業知識打好基礎，專業實踐環節加強。

燕山大學計算機專業始建于1976年，形成了較為完整的專業人才培養體系。隨著工程教育和素質教育的倡導和推行，本專業也積極踐行課程體系改革和教學創新，以滿足新形勢下大學生實踐工程能力的培育和提升。本文首先對計算機專業課程體系存在的問題進行調研和分析，發現和總結不適應工程教育和能力培養要求的弊端，之后將近年間燕山大學計算機專業在面向工程能力培養的課程體系改革舉措和實施過程進行介紹，主要包括優化公共課程體系、調整專業課程體系、強化專業實踐環節有3個方面，最后將燕山大學計算機專業課程所做的體系改革結果進行展示，并對仍然存在的問題進行分析和總結。

一、課程體系問題分析和應對舉措

盡管我國在計算機教學領域取得了長足的進步，但主要體現在大規模應用型人才的養成，沒有規模化培養出能夠深入理解并掌握計算機系統核心、具備引導行業發展能力的人才。為了彌補計算機系統專業課程教學中存在的這一不足，加強專業課程中的系統能力培養，根據計算機專業教學指導委員會計算機系統能力培養的相關要求，有必要對計算機專業課程體系進行改革[4]，并將其目標確定為：將計算機系統類課程在教學理念上統一貫徹注重系統、強調實驗、培養能力這3個方面；將教學內容進行統一規劃，為學生構建完整系統的知識體系和知識結構；從工程教育的角度，探索一體化設計課程體系，以及原理性與工程性結合、分析式與綜合式互動的教學方法，切實使學生全面掌握計算機系統的知識點，并能融會貫通，培養計算機系統的綜合設計和開發能力[5]。

國際工程教育專業認證為我國IT類人才培養改革提供了新的思路。借鑒國際工程教育專業認證的成熟經驗，結合我國專業建設的具體實踐，通過全面開展專業認證建設工作，可以更加明確人才培養目標，關注專業培養與社會需求的接軌，還可以有效促進專業建設、優化課程體系和提高學生就業競爭力[6]。本節基于工程教育思想，結合計算機專業自身的特點，針對燕山大學計算機專業課程體系中現有的不足進行深入分析和調研，制定了相應的應對舉措和計劃。

（一）增加低年級專業課程比重，使學生打好專業知識基礎，為高年級能力提升做好準備

在計算機專業原有課程體系中，比例較高的公共基礎課（數理化）無論從學時和學分上都給學生帶來一定的壓力。相對而言，在低年級階段所開設的專業課程則顯得很薄弱，這就容易造成學生進入大三專業課學習關鍵期時感到疲倦不堪（需要補公共課學分）和動力不足（仍對專業認識不到位），等到大四可以喘口氣開始思考職業規劃和專業能力提升時卻已經沒有太多的時間和精力可以支配。

（二）加強計算思維和專業素養的培育，使學生盡早進入專業學習狀態，注重職業規劃和發展

在計算機專業原有課程體系中，計算思維和專業素養的培育是有限的，這就造成不少學生到了大三還是對專業認識不清，難以找到適合自己的專業學習方法，并缺少發展計劃和職業規劃，到大四階段就容易產生盲目跟風考研與專業能力提升之間的矛盾，甚至有的學生從大三就開始怠慢專業學習和實踐，過分注重考研復習和課外補習班，錯過了關鍵的專業能力提升期，即使能勉強畢業仍難以滿足企業的需求。

（三）增加專業實踐環節的比重，使學生重視實踐能力的訓練，促進其工程實踐能力的提升

在計算機專業原有課程體系中，受中國傳統大學教學模式和觀念的影響，更多的是理論教學和課堂教學環節，相對而言實踐環節則顯得薄弱，這就造成大多數畢業生在工作中表現出理論知識有余而動手能力不足的狀態。按照工程教育認證的要求，實踐環節應至少占總學時的30%，作為工科的計算機專業尤其應當注重工程實踐能力的培養，這種需求在近些年企業和科研院所招聘中尤其明顯和日趨緊迫。

二、課程體系改革的實施過程

作為改造世界的現代化工具，計算機是以能力和技術為導向的工程應用型專業，學生能力和素質的培養歷來是其教育教學的重心。針對以上制約學生工程能力培養和提升的突出問題，燕山大學計算機專業從2014年秋季開始對課程體系進行逐步的改革和探索。

（一）優化公共課程體系

在2014版教學計劃中，引入能力矩陣用于考核各教學環節對畢業要求的支撐情況，發現并優化短板；在2015版教學計劃中，將高等數學調整至大一集中開設，為后繼專業課學習打好數學基礎；在2017版教學計劃中，精減物理實驗為專業實踐環節提供更大空間，精減工程化學以側重數理邏輯思維能力的培養，并打破常規在第1學期增設公共計算機基礎課程大學計算機的計算科學與計算思維進階，為學生計算思維和專業素養的培育打好基礎。

（二）調整專業課程體系

從2013級開始，取消專業方向分化（計算機應用和計算機科學），改為綜合型專業人才培養模式。在2014版教學計劃中，將計算機應用基礎與程序設計由原來的第1學期調整為第1學期和第2學期都開設（逐步進階），以保證學生專業基礎知識的延續性和持久性；在2015版教學計劃中，增設工程導論課程，從大一就開始培育學生的工程和實踐意識；在2017版教學計劃中，提前開設3門專業基礎課，以保證學生專業知識的銜接和鞏固，增設反映最新發展潮流的實用性專業課程大數據分析，并將第7學期原有的專業必修課程都調整為專業選修課程（可先修），為學生未來職業發展提供可選方向，也體現學分制的靈活性和人性化。

（三）強化專業實踐環節

在2014版教學計劃中，借鑒CDIO（Conceive Design Implement Operate）理念，在10門專業課程中增設討論課環節，加強學生參與教學的主動性；在2015版教學計劃中，在14門專業課程中設立課程項目（3級項目），并通過專業綜合課程設計（2級項目）來加強學生專業實踐能力的鍛煉；在2016版教學計劃中，增加專業課程設計周數，加強專業實踐環節比重；在2017版教學計劃中，精減金工實習、電工實習、EDA設計以滿足專業課程設計周數的增加，為學生提供更加充足的專業能力鍛煉機會；在2017屆本科畢業設計中增加企業導師命題環節，為學生工程能力的提升創造良好的條件。

三、課程體系改革的初步效果

燕山大學從2012年開始逐步引入CDIO和OBE（Outcome Based Education）教育理念，以工程教育和能力培育為導向，非常注重對大學生工程實踐能力的培養和訓練，計算機專業也以此為契機，對現有課程體系進行了一定的改革和創新，經過幾屆的實施，目前獲得了一定的效果。

（一）課程體系趨于合理，專業培養認可度提升

新版教學計劃通過專業課開設階段的調整和公共課程的比例優化，將專業知識學習階段的重心前移，并注重專業課程之間的階段性和互補性，使得學生能夠盡早進入專業學習狀態，為后續專業能力的提升留出充足的時間和精力。同時，通過取消原有效果不明顯的專業方向分化，在專業課程安排和計劃中做到軟硬件知識學習和能力提升兼顧，并在高年級教學計劃中，將針對特定專業領域方向和影響未來就業方向的專業課程設置為專業選修課，由學生根據自身發展方向和規劃來自行選擇，做到全面綜合能力培養和特定職業方向發展的兼顧。經過幾屆學生的實施和反饋，我們確實感覺到具有一定的效果，學生的綜合能力有所提高，專業培養效果的認可度有所提升，轉向其他專業的學生逐年減少（2013級7人、2014級3人、2015級3人、2016級0人），所接收的轉專業學生數卻大幅增加（2013級0人、2014級5人、2015級7人、2016級28人），參見圖1。燕山大學計算機科學與技術專業于2016年6月通過了CCEEA中國工程教育專業認證。

（二）學生專業素養逐漸養成，職業規劃意識增強

新版教學計劃注重低年級專業課程中職業發展的規劃和引導，在低年級開設的職業生涯規劃課程中，將大學四年的整體課程體系和培養目標向學生進行詳細解讀，并強調進入大學專業學習即是開始了職業生涯（等到高年級再去思考就晚了），引導學生糾正中學期間的學習方式和方法，盡早規劃適合自身情況的職業發展計劃。通過在大一增設計算科學與計算思維課程，讓學生能對專業知識結構有個初步的整體認識，尤其強調計算思維的培育和專業素質的養成。經過幾屆學生的實施和座談交流，我們確實感覺到具有一定的效果，現有學生對專業認知和職業規劃較往屆有了一定的提升，對考研和就業的取舍也有了理性的認識（考研率從2011級的32%降低至2014級的19%，而就業率一直保持在90%左右），學生畢業時對自身未來發展方向有了更為清晰的目標和計劃，參見圖2。

（三）學生創新意識逐步增強，實踐參與積極性提高

作為工程技術類專業，實踐經驗和動手能力向來是專業教育和企業需求尤其注重的，燕山大學經過近年對計算機專業課程教學計劃的不斷優化和改進，集中實踐教學環節從2014級的37學分逐步增加到2017級的46.6學分，并提高了專業實踐環節的比例（從75.6%逐步提高到81.5%）。我們在專業學位課和骨干課中都引入討論課和項目式教學環節（3級項目），并在專業綜合課程設計（2級項目）、生產實習（校內實習基地）和畢業設計等實踐環節中，都積極邀請企業導師參與指導、實戰培訓和驗收考評，尤其是在畢業設計題目選擇中，科研題目和企業命題的比例逐年提高（由26%逐步提高到38%），這反映出學生對工程實際項目和課題參與的積極性和認知度有所提高。近年間燕山大學計算機專業蓬勃開展的大創項目和科技競賽也是其教學效果良好的具體體現。

四、結語

計算機專業要以提升工程能力作為培育導向。適應時代發展潮流和企業需求，對計算機專業課程體系不斷進行改革勢在必行，并且需要及時獲取實施效果和反饋，進行適時的調整和完善，以保證其得到持續改進和優化。本文對燕山大學計算機專業近年在課程體系上的改革嘗試和初步成果進行了展示，但計算機專業的課程體系改革仍是任重而道遠，在公共基礎課程比例和結構的優化完善、適應行業發展趨勢適時增設新專業課程、增強實踐鍛煉開展校企合作工程能力培養模式等方面仍存在很大改進空間和良好機遇，是我們下一步努力的方向。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 孫涵，陳兵，陳松燦，等.計算機科學與技術專業工程教育專業認證探究：以南京航空航天大學為例[J].工業和信息化教育，2016（4）：50-54.

[2] 李玲玲，趙學民.工程教育專業認證背景下的計算機專業人才培養模式探索[J].鄭州航空工業管理學院學報（社會科學版），2013（6）：181-184.

[3] 戰德臣，王浩.面向計算思維的大學計算機課程教學內容體系[J].中國大學教育，2014（7）：59-66.

[4] 姜丹，吳秀芹，徐東.計算機課程教學體系設計及教學模式的改革與創新[J].計算機教育，2016（2）：94-98.

[5] 劉衛東，張悠慧，向勇，等.面向系統能力培養的計算機專業課程體系建設實踐[J].中國大學教學，2014（8）：48-52.

[6] 孫憲麗，張欣，張楠.基于工程教育專業認證的計算機專業人才培養模式研究[J].大學教育，2016（4）：112-113+132.

[責任編輯：龐丹丹]