基于專業特色的畢業要求體系構建

王瑩 謝瑞蓮

摘要：工程教育專業認證要求專業必須有明確、公開、可衡量的畢業要求，畢業要求應能完全覆蓋認證標準要求。目前圍繞專業特色進行畢業要求體系設計的研究甚少，因此以西安郵電大學計算機科學與技術專業為例，首先通過分析計算機系統設計及應用系統實現專業涉及的復雜工程問題，構建體現專業特色的畢業要求體系;然后以培養學生解決計算機系統復雜工程問題能力為出發點，對畢業要求進行指標點分解，構建對學生能力可衡量且操作性強的畢業要求指標體系;最后對該指標體系可衡量性進行分析。該方法對應用型高校計算機科學與技術專業或其它相關專業畢業要求體系構建具有一定參考意義。

關鍵詞：工程教育;專業特色;復雜工程問題;畢業要求體系構建

DOI：10.11907/rjd k.192042

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）012-0230-06

0引言

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。工程教育專業認證的核心是確認工程類專業畢業生達到行業認可的質量標準要求，是一種以培養目標與畢業要求為導向的合格性評價。按照中國工程教育專業認證協會發布的認證通用標準，工程教育專業認證包含7個模塊，要求課程體系、師資隊伍、支持條件等均圍繞學生畢業能力達成的核心任務展開，并建立持續改進機制以保證相關專業學生達成畢業要求。

工程教育認證通用標準明確提出，任何工科專業必須有明確、公開、可衡量的畢業要求，畢業要求應能支撐培養目標的達成。專業制定的畢業要求應完全覆蓋工程知識、問題分析、設計，開發解決方案、復雜工程問題的研究、現代工具使用、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學習等12個總體指標。對于工科專業而言，每個專業有其自身學科特點，相同專業在不同學校又各有專業特色。如何依據通用標準，制定體現本專業特色的畢業要求，并對畢業要求進行分解，形成適用于本專業且易于衡量的考察點，是制定畢業要求指標體系時的一個難點。

當前畢業要求體系相關研究主要聚焦于畢業要求達成度評價方法研究與探索，而圍繞專業特色進行畢業要求體系設計的研究甚少。文獻[1]闡述了微電子工程與科學專業培養目標與畢業要求，并提出針對該專業的一套畢業要求，但并未給出畢業要求的設計思路，也未能體現各高校圍繞專業特色制定畢業要求的方法;文獻[2]針對建筑環境專業卓越工程師計劃，概述了畢業時的知識與能力要求，但未闡述詳細的畢業要求設計方法;文獻[14]面向計算機科學與技術專業，對專業認證的7個模塊進行闡述，但沒有圍繞本校相關專業的專業特色進行畢業要求設計分析與實現;文獻[15]針對材料成型與控制工程專業的畢業要求設計也存在該方面的不足。綜上分析，目前各高校在進行畢業要求體系設計時，大多依據工程教育認證通用標準，結合國家教學質量標準中的專業要求，進行畢業要求設計，缺乏針對自身學科特點、學校定位及相關專業特色進行畢業要求設計的分析及實現方法研究。

本文以西安郵電大學計算機科學與技術專業為例，圍繞本校培養高素質應用型人才的人才培養定位，通過對計算機科學與技術專業特色及其蘊含的復雜工程問題進行分析，將專業特色與工程教育認證的12項通用標準相結合，探索具有專業特色的畢業要求指標體系構建方法，以期為相關專業工程教育認證工作提供一定思路。

1計算機科學與技術專業特色與復雜工程問題

《計算機類教學質量國家標準》明確指出，計算機類學科通過在計算機上建立模型和系統，模擬實際過程，進行科學調查和研究;通過數據搜集、存儲、傳輸與處理等進行科學、工程、技術和應用問題求解;通過建立抽象模型實現對計算規律的研究，根據規律低成本地構建從基本計算系統到大規模復雜計算應用系統的各類系統;研究用計算進行科學調查與研究的基本手段和方法;使用計算機系統構建模型，實現特定問題的求解。從國家標準中可以看出，計算機類學科需求解的問題，符合工程教育認證強調的復雜工程問題的7個主要特征，因此培養學生解決計算機領域復雜工程問題能力成為專業培養的重中之重。依據國家標準，計算機科學與技術專業面臨的復雜工程問題聚焦于計算機系統復雜工程問題，因此應著重于計算機系統研究、設計、建模、開發和應用能力培養。對于不同高校的計算機科學與技術專業，根據學校定位與專業培養目標定位不同，專業特色各有側重。例如，根據西安郵電大學應用型大學的定位，確定專業特色為計算機系統設計及應用系統實現。因此，對學生進行培養時，應緊密圍繞學生在解決計算機系統設計和應用系統實現過程中面臨的復雜工程問題實施能力培養，相應地，在對學生進行能力考查時，也應圍繞該重點展開。因此，在對該專業畢業要求及指標體系構建時，應著重于該方面能力考查點的設計（見圖1）。

2圍繞專業特色的畢業要求構建方法

2.1畢業要求構建

工程教育專業認證要求專業制定的畢業要求應完全覆蓋工程知識、問題分析等12個總體要求。依據標準，西安郵電大學計算機科學與技術專業圍繞計算機系統設計及應用系統，實現該專業特色，展開專業畢業要求構建。構建思路如圖2所示。

上述12個畢業要求包含5個技術類要求與7個非技術類要求，與工程教育專業認證標準一致。在利用計算機技術進行系統設計和應用系統研發過程中，首先，應具備必要的工程知識基礎，并能將這些知識應用于解決復雜工程問題;然后能運用科學原理分析問題，進而設計合理的解決方案，能對方案進行實驗性研究，得到合理有效結論。在系統實現及實施過程中，能選擇、使用或開發相應技術工具，從而解決復雜工程問題。計算機領域復雜工程問題不只是技術問題，工程實踐中會涉及社會、環境、健康、安全、法律及文化等因素（如互聯網安全、硬件制造導致的環境污染等），并且往往需要組織多學科背景的團隊，在工程設計與實施中也會涉及管理、經濟決策等問題，故7個非技術類要求實質上滲透到5個技術類要求的實現中，并非孤立存在。因此在進行畢業要求設計及學生能力培養時，技術類要求的實現應能體現非技術類要求，非技術類要求的達成也應圍繞技術類要求實現，兩者必須相輔相成，不能割裂，共同為復雜工程問題的解決貢獻力量。

此外，在明確12個畢業要求的關系基礎上，應圍繞專業特色對畢業要求的具體內容進行設計和規定，著重體現培養學生計算機系統設計及應用系統實現復雜工程問題的能力。據此，該專業畢業要求如下：

（1）工程知識。能夠將數學、自然科學、工程基礎和計算機科學與技術專業知識用于解決計算機系統復雜工程問題。

（2）問題分析。能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析計算機系統設計及應用系統實現中的復雜工程問題，獲得有效結論。

（3）設計，開發解決方案。能夠針對計算機系統設計及應用系統實現問題，運用計算機軟件設計與開發、硬件設計與實現方法，制定計算機系統全周期、全流程的解決方案，設計滿足特定需求的計算機軟硬件系統或相關產品，并能在設計環節體現創新意識，考慮社會、安全、法律、文化及環境等因素。

（4）研究。能夠基于科學原理，采用科學方法，針對計算機系統設計及應用系統實現中的復雜工程問題進行實驗研究，包括設計軟硬件實驗方法、采集實驗數據、對實驗過程及結果進行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結論。

（5）使用現代工具。能選擇、使用計算機科學及相關領域的現代技術手段與工具，或開發新的工具對計算機軟硬件系統進行預測、模擬和優化，并能理解其局限性。

（6）工程與社會。了解與現代信息技術相關的社會、健康、安全、法律及文化知識，能分析和評價計算機系統設計及應用系統實現解決方案對社會、健康、安全、法律及文化的影響，理解計算機系統實施時應承擔的責任。

（7）環境和可持續發展。能夠理解和評價計算機應用系統研發、制造、實施及運維過程中其軟硬件對環境和社會可持續發展的影響。

（8）職業規范。具有人文社會科學素養、社會責任感，具備在計算機及相關領域工程實踐中理解并遵守工程職業道德和規范的能力。

（9）個人和團隊。在計算機系統設計及應用系統實現過程中，能參與多學科背景團隊，并在團隊中能承擔個體、團隊成員以及負責人角色。

（10）溝通。能夠就計算機系統設計與應用系統研發過程中的工程問題與業界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，能采用多種手段清晰表達工程問題和個人或團隊觀點;具有一定的國際視野，了解計算機領域的國際發展趨勢和計算機系統方面的研究熱點，能就計算機系統復雜工程問題進行跨文化背景的溝通和交流。

（11）項目管理。理解并掌握計算機系統設計與應用系統研發中全周期、全流程的工程管理原理與成本分析及經濟決策方法，并能在多學科參與情況下開展應用。

（12）終身學習。在自然科學及計算機科學領域內不斷探索，主動學習，持續進行知識更新，適應專業及社會發展需求。

2.2畢業要求中計算機領域復雜工程問題解決能力培養

畢業要求應著重體現對學生解決復雜工程問題能力的培養，對于計算機科學與技術專業，應能體現對計算機領域中計算機系統設計及應用系統解決復雜工程問題的能力培養。依據復雜工程問題的7個特征，畢業要求與計算機系統復雜工程問題特征的涵蓋關系為：

（1）特征1：深入運用知識與工程原理。計算機科學與技術專業側重計算機系統設計和計算機應用系統實現。學生不僅需掌握數學、自然科學、計算機基礎理論及專業知識的基本原理，還需運用工程知識建模并制定合理的解決方案。首先應能運用所學基本原理，通過文獻研究分析計算機軟硬件系統，獨立開展軟硬件實驗，對數據進行分析處理，通過信息綜合得到合理有效的結論（畢業要求1-4、12）;然后，還需具備運用計算機軟件開發、硬件設計與實現方法，設計滿足特定需求的計算機軟硬件系統或相關產品的能力，并能在設計環節體系創新意識，考慮社會及環境因素（畢業要求6、7）。

（2）特征2：對工程中出現的沖突進行協同攻關。計算機系統設計過程是解決沖突的過程。沖突主要表現在兩個方面：一是系統內在矛盾，如計算機軟硬件層次的劃分、系統性能指標之間的沖突;二是理論與工程實現之間的沖突，主要體現在系統實現的難易程度與經濟成本上。這要求學生設計計算機系統時，首先能明確系統存在的沖突，綜合考慮多方面技術及工程因素，進行權衡與折中，設計出可能的解決方案（畢業要求1、2、3，11）;然后能對解決方案進行模擬、分析、比較，選出最佳方案（畢業要求4、5）。

（3）特征3：建模求解，體現創造性。計算機應用系統需進行軟硬件協同設計和開發。眾多計算機系統無法經數學推導得到解析解或搭建實物模型進行分析與驗證，系統設計與實施過程中，學生應可針對不同應用場景進行抽象建模（畢業要求1-3），同時選擇、使用或開發現代工具進行預測、模擬和優化（畢業要求4、5）。創新意識體現在對計算機應用系統定義、建模和分析的過程中。

（4）特征4：多學科綜合思維。在計算機領域往往會遇到利用常規方法無法完全解決的問題，要求學生綜合應用多學科知識、使用工程工具或對已有工具進一步挖掘、強化、提升其功能，或研究、設計和制造新的工程工具，對計算機應用系統進行預測、模擬和優化，從而完全解決問題（畢業要求1、5）。

（5）特征5：專業標準與規范外的行為準則。計算機系統是受多種因素制約的復雜系統，包括社會、健康、安全、法律、文化及環境等因素，計算機領域相關專業標準與規范不可能完全包含所有因素。學生在實踐中，會面臨各種應用場景，需采用前沿技術突破現有方式和方法，同時考慮工程技術價值、工程倫理準則和工程師社會責任（畢業要求6-8、10、12）。

（6）特征6：各方利益沖突與協調。計算機系統工程規模越大，復雜程度越高，與社會、環境及倫理道德觀念等方面相互關系則越緊密。學生應不僅能對工程進行可行性技術分析，還應能從社會、環境及倫理道德等方面進行全面分析（畢業要求6-8）。學生應能在各方利益不完全一致時進行有效溝通與協調（畢業要求10-11）。

（7）特征7：具有較高綜合性。計算機系統復雜工程問題可能涉及通信、計算機、經濟、管理、法律等多個學科，基于問題的復雜性，往往需劃分為幾個子問題進行解決及技術協同攻關，需要多學科背景團隊協作完成，團隊成員需有系統觀，核心成員需有較高的綜合能力（畢業要求9-12）。

由以上分析可知，圍繞計算機系統設計及應用系統實現該專業特色制定的畢業要求，能完全覆蓋解決該領域內復雜工程問題所需能力，遵循以上畢業要求，在各個教學環節中培養學生相應能力，確保學生畢業時具備解決復雜工程問題所需的知識、能力、素質。

3畢業要求指標體系構建

為衡量學生畢業時能否達到畢業要求，需對畢業要求進行指標點分解，構建多個詳細指標，保證畢業要求具有可操作性與可衡量性。

由畢業要求構建分析可知，技術類與非技術類畢業要求之間不是并行或繼承性的，非技術類要求需滲透到技術類要求的各個實現環節中（見圖2）。例如，計算機科學與技術專業學生在進行硬件課程設計時，不僅應在問題分析、解決方案設計、研究、使用現代工具等能力上獲得提高，還應在諸如團隊協作、溝通、環境可持續發展等能力素質方面得到培養。但由于技術類與非技術類畢業要求的特性不同，因此在畢業要求指標體系設計與構建中，兩者應采用不同方法。

圍繞專業特色，指標點應能考查學生畢業時是否具備了本專業要求的知識、能力、素質標準，能否順利通過本專業畢業要求指標體系達成情況評價考核，因此在指標體系構建時，應能明確且具體地在專業特色領域提出可衡量、可操作、可評價的指標要求。

3.1技術類畢業要求指標體系構建

技術類畢業指標點分解時，應根據專業特色，遵循由淺入深的教學規律，根據能力形成邏輯，采用縱向分解方法。例如，依據我校計算機科學與技術專業特色，在對工程知識（畢業要求1）進行指標點分解時，首先應明確對本專業學生知識結構的要求。為實現計算機系統能力培養目標，本專業學生需具備的工程知識應包括數學、自然科學、工程基礎及計算機類教育質量國家標準中規定的計算機科學與技術專業基礎及專業知識，特別是針對計算機系統設計及應用系統實現，還應掌握體系性的軟硬件專業知識;其次，在能力形成的縱向遞進過程中，提出學生知識運用能力要求。要求學生能依據解決復雜工程問題的流程與過程，將工程知識應用于計算機系統設計及應用系統實現的各階段，包括問題分析與表述、問題建模、模型推演和驗證、解決方案設計、比較與綜合等，逐層遞進展開。據此，工程知識（畢業要求1）分解指標點為：①能將數學、自然科學、工程基礎及專業知識用于計算機系統復雜工程問題的分析及表述中;②能針對計算機系統復雜工程問題建立數學模型并求解;③能依據基礎理論，結合數學模型方法，運用計算機系統軟硬件設計與實現專業知識，對復雜工程問題進行推演與驗證;④能運用相關知識對計算機系統工程問題解決方案進行比較和綜合。

3.2非技術類畢業要求指標體系構建

任一領域內的復雜工程問題，都不是一個單純的技術問題，在問題解決過程中會面臨團隊、行業、經濟與管理等問題。對于計算機系統而言，還應考慮軟硬件實施過程中對法律、社會安全、環境可持續發展等方面帶來的影響。因此，在計算機系統調研、分析、設計、實現與實施的整個過程中，必須將非技術因素納入其中，培養學生在全周期、全流程中解決非技術問題的能力。同時，在對學生進行非技術能力和素質培養時，除相關方面的基礎教育外，還應面向專業及行業特色，有針對性地培養學生相關能力。培養過程中，學生首先應明確各個非技術畢業要求的內涵，故應將這些畢業要求細化為能力要素，將能力要素與具體的專業領域和專業特色相結合，形成具體且有針對性的指標點，學生方能明確學什么，教師方能明確教什么。而針對某一非技術方面的能力，其能力要素往往是可同時習得的，培養可并行進行。因此對該類畢業要求進行指標體系構建時，采取按能力要素并行分解的方式。

例如我校計算機科學與技術專業在進行環境和可持續發展（畢業要求7）指標點分解時，首先確保學生對環境和社會可持續發展的內涵有所了解，同時在培養學生解決計算機系統復雜工程問題能力時，強調學生理解軟件系統對社會安全等方面、硬件系統實現時對環境可持續發展等方面的重要影響。因此要求學生首先有可持續發展的理念及意識，在系統全周期全流程中，能時刻考察各階段對可持續發展的影響，考察有可能造成的危害并加以規避。據此構建環境和可持續發展指標點為：①了解環境保護和社會可持續發展的內涵和意義，熟悉相關環保法律法規并能在工程實踐中依法操作;②了解有關互聯網信息管理和信息傳播的政策法規，并能作出正確評判，可在工程實施過程中考慮其對社會的影響;③能分析評價計算機軟硬件系統設計和工程活動中對環境的影響，在考慮環境和社會可持續發展的前提下，開展計算機科學與技術領域的工程實踐。

4畢業要求可衡量性實現

衡量畢業要求是否達成，實質落腳在衡量畢業要求各指標點是否達成上。指標點是否可操作、可衡量是關鍵。畢業要求指標點達成的支撐在于各教學活動（統稱為課程），指標點達成的衡量應基于課程實現，對課程目標的達成即可視為對指標點的達成。為此，專業課程體系須支撐起所有指標點，且各課程應采用合理的方法評價學生修完本門課程后對課程目標的達成情況，用以衡量相應的畢業要求指標點是否達成，并需對達成情況進行分析，形成課程的持續改進。

因此，在制定培養方案時，應依據畢業要求及指標點，設定合理的課程體系，形成課程體系對指標點的支撐關系，各課程依據其在該支撐關系中的地位，確定明確合理的課程目標，設定合理的課程目標達成及評價方法，方能實現畢業要求指標點的可衡量性。

畢業要求有技術類和非技術類兩大類，兩類在指標體系構建時分別采用縱向分解和橫向分解兩種方法，因此在課程對指標點支撐關系構建時，也應從縱向的能力形成邏輯與橫向的能力實現要素兩個角度人手。例如，我校計科專業在進行課程對技術類畢業要求“工程知識”支撐關系構建時，依據能力形成邏輯，從課程體系構成的4個層次，逐層實現學生運用工程知識解決計算機系統復雜工程能力的培養，如圖3所示。對非技術類“環境和可持續發展”的畢業要求，依據關鍵能力要素，應在各教學環節幫助學生理解計算機系統復雜工程問題與可持續發展兩者之間的關系，使學生明確計算機系統實現及實施時對社會和環境的影響，并培養學生相應的應對能力。例如，依據我校計算機科學與技術專業特色，在進行計算機應用系統硬件設計與實現時，必須考慮硬件生產對環境可持續發展的影響，因此在課程目標設計上，必須將環境可持續發展滲透到技術能力的培養過程中，據此構建支撐關系，如圖4所示。從圖4也可看出，對非技術類指標的實現，不能僅靠通識類課程，還應緊密圍繞本專業特色，滲透到基礎及專業課程學習中。

明確課程與各畢業要求指標點支撐關系后，通過設定合理的課程目標達成及評價方法，即可衡量指標點是否達成，進而衡量畢業要求是否達成。

5結語

畢業要求構建及指標點分解是工程教育專業認證中至關重要的一環，從認證實踐角度來看，畢業要求的“明確、可衡量、全覆蓋、可支撐性”均可通過專業構建的畢業要求指標體系加以考查。從學生角度出發，學生在畢業時是否達到工程教育標準，需要從學生對畢業要求指標點的達成情況進行衡量。因此，在進行專業指標點分解時，必須制定符合本專業特色、可衡量、可操作的畢業要求指標體系。本文以西安郵電大學計算機科學與技術專業為例，圍繞本專業特色，即計算機系統設計及應用系統實現能力培養，通過分析其蘊含的復雜工程問題，展開對專業畢業要求構建及畢業要求指標點分解方法的研究與探索，并進一步指出畢業要求可衡量性的實現途徑，以期為應用型高校計科專業或其它相關專業的畢業要求體系構建提供一定參考。在后續工程教育探索和實踐中，依據專業特色，針對不同類型課程，如何設計個性化的畢業要求達成情況分析及評價方法，還需進一步探索。