工程教育認證背景下計算機類專業實踐教學體系研究

程格平 熊啟軍 曹文平 劉勇

摘? 要： 工程教育認證是評估高校工程人才培養質量的重要途徑，對促進計算機專業教育改革和發展具有重要的意義。立足于解決復雜工程問題能力培養的教育理念，探索實踐教學體系的設計思路，從實踐課程體系構建、實踐教學內容設計、實踐教學資源建設和實踐教學質量評價等方面，著重討論如何構建計算機類專業實踐教學體系，旨在為高校的計算機工程教育和專業建設提供參考。

關鍵詞： 工程教育認證; 計算機專業; 實踐教學; 體系建設

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）03-69-03

Research on practical teaching system of computer specialties

for Engineering Education Accreditation

Cheng Geping， Xiong Qijun， Cao Wenping， Liu Yong

（School of Mathematical and Computer Sciences， Hubei University of Arts and Science， Xiangyang， Hubei 441053， China）

Abstract： Engineering Education Accreditation is an important way to evaluate the quality of engineering talent training in colleges and universities， which can effetely promote the reform and development of computer professional education. Based on the education concept of cultivating the ability of solving complex engineering problems， this paper explores the design ideas of practical teaching system， and particularly discusses the construction of practical curriculum system， the design of practical teaching contents， the construction of practical teaching resources and the evaluation of practical teaching quality etc. for constructing the practical teaching system of computer specialties， in order to provide reference for the computer engineering education and computer specialties construction in colleges and universities.

Key words： Engineering Education Accreditation; computer specialty; practical teaching; system construction

0 引言

隨著新一代信息技術的快速發展，物聯網、大數據和人工智能已經滲透到社會生活的各個領域，深刻影響和改變了人類的生產生活方式，成為國家新產業、新模式和新業態發展的重要技術支撐。作為推動信息技術變革的重要力量，計算機專業教育為社會培養了大量工程技術人才，促進了國民經濟和社會生活的全面進步，使得應用型工程教育成為高等教育改革與發展的必然趨勢。2016年3月，中國正式加入華盛頓協議，成為國際工程聯盟的締約成員，標志著我國工程教育認證體系和工程教育標準具備了國際實質等效性，為深化教育教學改革，培養高素質工程人才，提高工程教育質量提供了新的戰略發展契機[1]。為了適應新形勢下社會對創新型人才的變化需求，以市場需求為導向，重點圍繞工程教育認證的要求，探索與實踐計算機專業人才培養機制與模式，培養具有解決復雜工程問題能力的工程應用型人才，切實推進工程教育背景下的專業建設與發展。

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》明確指出，牢固確立人才培養在高校工作中的中心地位，堅持能力為重，強化實踐教學環節，著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力[2]。計算機實踐教學是高校計算機教育的重要組成部分，也是培養學生解決復雜工程問題能力的關鍵環節，直接影響著高等教育的人才培養質量[3]。在工程教育認證的時代背景下，面向社會和行業發展需求，堅持以學生為中心、產出導向、持續改進的教育理念，結合人才培養目標和畢業要求，進一步推動工程實踐教育的改革與創新，構建與工程教育認證相適應的計算機專業實踐教學體系，對培養知識、能力、素質協調發展的計算機工程技術人才具有重要意義。

1 計算機類專業實踐教學體系的設計理念

創新來源于實踐，實踐是創新的動力。在工程教育實踐中，根據計算機類專業人才培養目標，以成果產出為導向的人才培養理念，解決復雜工程問題的能力培養為核心，設計符合工程教育認證標準的計算機類專業實踐教學體系。主要設計思想包括以下一些方面。

1.1 明確專業定位

以培養滿足計算機行業企業需要的工程人才為目標，充分結合學校定位和本專業的辦學特色，明確畢業生應具有的專業知識、專業能力和專業素質，設計有利于實現專業培養目標的畢業要求。

1.2 優化教學體系

以學生中心、產出導向、持續改進為核心理念，根據計算機專業培養目標和畢業要求，將畢業要求分解為系列指標點，并設計對應的實踐課程體系和實踐教學內容，實現實踐教學體系的優化。

1.3 改善支撐條件

以滿足實踐教學需要為原則，整合課程實踐、企業實踐、專業實習和產學研合作項目的軟硬件資源，科學地構建有助于提升學生工程實踐能力的平臺，為實現課程目標和達成畢業要求提供支撐。

2 構建以培養目標為導向的實踐教學體系

2.1 基于工程教育理念的實踐課程體系構建

計算機專業課程體系是實現專業培養目標和畢業要求的主要載體，而實踐課程體系則是工程實踐教育的重要支撐。實驗實踐課程能夠鞏固和拓展理論課程知識，培養學生的實踐能力和創新能力，提高學生的工程素養和綜合素質，為培養學生解決復雜工程問題能力提供了重要保障。針對專業人才培養目標，將工程實踐教育理念貫穿于本科教育的整個課程體系，采用實踐平臺與課程模塊相結合的設計原則，以實踐教學平臺為基礎，實踐能力培養為導向，組織和集成相應的實驗實踐教學環節，構建立體化的實踐課程體系，其結構框圖如圖1所示。

為了實現實踐課程體系對培養目標和畢業要求的有效支撐，采用自頂向下實現畢業要求，自底向上支撐畢業要求的設計思想，構建立體化的實踐課程體系結構，可以通過六個具體步驟來實現。

⑴ 結合工程認證標準，根據實踐課程體系的總體目標設置相應的畢業要求，逐條細化分解成指標點。

⑵ 根據實踐課程對畢業要求的支撐關系，認真梳理課程對知識、能力和素質的作用，系統整合社會實踐、課程實驗、課程設計、工程實踐、專業實習、畢業設計、創新項目等具有相互關聯、前后銜接的實踐環節，建立符合實驗實踐課程需要且能有效支撐畢業要求的實踐教學平臺。

⑶ 以提升學生工程應用能力與創新能力為主線，按照學生掌握基本實踐技能，具備實踐能力和創新能力，形成解決復雜工程問題能力的漸進性發展規律，將實踐課程劃分為具有不同功能且相對獨立的實踐課程模塊，主要包括基礎實踐模塊、專業實踐模塊、綜合實踐模塊和創新實踐模塊。

⑷ 將畢業要求指標點分配到每個實踐課程模塊，設置實踐課程模塊的培養目標。

⑸ 根據實踐課程模塊的畢業要求和培養目標，確定課程模塊中每門實踐課程的課程目標和畢業要求指標點，建立實踐課程體系與畢業要求的對應關系矩陣，其中每門課程需要支撐3～5個指標點，并設置相應的達成標準與支撐強度。

⑹ 建立校企合作交流與聯動機制，定期邀請企業和行業專家參與課程體系的設計或更新，以保證實踐課程體系能夠適應企業發展的需要。

立體化實踐課程體系結合了層次化和模塊化課程體系的優勢，既兼顧了計算機學科的發展規律，又充分考慮了學生的個性化發展。而且，通過每門課程畢業要求指標點的達成，實現對課程目標的支撐，從而保證培養目標、畢業要求和課程體系相互協調。

2.2 基于工程教育理念的實踐教學內容設計

工程教育認證通用標準指出，課程體系中的每門課程必須為畢業要求的能力結構提供支撐，學生能力的形成要通過明確的課程內容和教學活動來實現[4]。為了保證畢業要求、課程目標和課程內容的一致性，建立教授責任制的課程教學團隊，開展課程內容的建設與規劃。具體而言，針對每個課程模塊的實踐教學環節，根據課程內容與能力結構的對應關系，充分結合課程中蘊含的思想政治元素，課程負責人組織教學團隊成員，編制實踐教學大綱，優化實踐教學內容，設計實踐教學活動，以支撐課程目標的實現。

根據計算機類專業教學質量國家標準，通識教育實踐課程、學科基礎實踐課程和專業基礎實踐課程能夠體現計算機應用與實踐能力的培養，專業方向實踐課程能夠實現計算機系統設計和開發能力的培養，課外實踐與創新活動能夠提高計算機實踐創新能力的培養。對于課程模塊中的實踐課程，重點圍繞實踐課程的課程目標和能力目標，結合工程認證標準，進行實踐教學內容設計。

首先，將畢業要求指標點分解為不同的能力目標，利用計算思維、工程思維和創新思維的方法，建立實踐課程知識點與畢業要求的關聯矩陣。然后，根據畢業要求分解指標的能力要求，將實踐課程知識點植入到相應的實踐教學環節，設計成具有明確達成度的課程項目。最后，根據每個課程項目對畢業要求指標點的支撐度來設置權重系數，形成實踐課程內容的權重系數矩陣。因此，通過設計與實踐教學內容的能力目標相匹配的課程項目，實現實踐課程畢業要求的有效達成。

2.3 基于工程教育理念的實踐教學資源建設

立體化實踐教學體系將分解落實的培養目標、畢業要求和課程內容以及教學活動相互關聯，從而形成一個有機整體，并通過實踐教學資源提供基礎支撐。突出以學生為中心的教育理念，緊密結合畢業要求的達成需要，按照工程能力培養的形成過程，采用設計型、綜合型、研究型和創新型的漸進方式，組織和集成課程模塊中的實踐教學資源，建立虛實結合的實踐教學資源庫。

⑴ 以能力提升為導向，結合企業實踐案例和工程項目，系統地整合課程模塊中的課程實驗、企業實踐、畢業實習、創新實踐等校內外實踐教學資源，建立有利于學生能力和素質培養的課程實踐教學資源庫;

⑵ 按照實踐課程體系的能力結構，使用互聯網技術融合超星平臺、中國大學慕課、程序設計類輔助教學平臺（PTA）、EduCoder實踐課程平臺等優質在線實踐課程資源，形成在線實踐教學資源庫;

⑶ 將現代信息技術融入到課程實驗項目，拓展教學內容，創新教學方法，延伸教學時空，開發和建設虛擬仿真實驗教學項目;

⑷ 利用大學生學科競賽、軟件設計大賽、創新創業競賽和軟件能力認證等課外實踐創新活動，構建創新實踐教學資源庫。充分利用具有優勢互補的線上線下實踐課程資源，最終形成多層次、多維度以及跨平臺的實踐教學資源庫，為培養學生的工程實踐和創新能力提供支撐條件。

2.4 基于工程教育理念的實踐教學質量評價

實踐教學考核評價是用來衡量實踐課程和教學活動是否符合畢業要求的客觀依據，也是提高計算機工程實踐教育質量的重要保障。基于產出導向的工程教育理念，建立科學合理的實踐教學質量考核和評價機制，主要包括三方面的內容。一是教學環節質量評價。根據每個實踐教學環節的目標實現程度，設置相應的達成度標準。針對實踐課程的技術性和非技術性能力目標，結合教學過程和教學成果評價數據，把過程性評價與結果性評價、直接和間接、定性和定量相結合，進行數據分析與總結，形成對教學環節的質量評價。二是畢業生反饋評價，根據專業定位和培養目標，定期對畢業生做線上或線下跟蹤調查，對企業行業的人才需求做實證調研，收集專業人才培養方案、實踐課程體系設置、實踐教學方法方式，以及實踐教育教學資源等反饋信息，進行統計分析，得到培養目標的達成度評價。三是社會質量評價，委托具備資質的專業機構，面向社會用人單位征集畢業生實踐應用能力、工程實踐能力和實踐創新能力等培養目標的達成狀態數據，定期進行整理和分析，以獲取社會用人單位對工程實踐教育的質量評價，為實踐課程教學的持續改進提供重要依據。

3 結束語

工程教育認證是國際通行的高等教育質量保障制度，也是我國高等教育質量檢測評估體系中的重要組成部分。本文以培養解決復雜工程問題的能力為核心，分別從實踐課程體系、實踐教學內容、實踐教學資源和實踐教學評價的角度，探索和研究計算機類專業實踐教學的內涵，提出了實踐教學體系的建構與實施方案，以促進專業建設與工程教育的深度融合，提高計算機工程實踐教育的人才培養質量。

參考文獻（References）：

[1] 林健.如何理解和解決復雜工程問題——基于《華盛頓協議》的界定和要求[J].高等工程教育研究，2016.5：17-26，38

[2] 張其亮，陳永生.多元思維引導下的計算機專業實踐教學體系構建與實施[J].實驗室研究與探索，2018.37（11）：204-207，263

[3] 蔣宗禮.新工科建設背景下的計算機類專業改革[J].中國大學教學，2017.8：34-39

[4] 林健.工程教育認證與工程教育改革和發展[J].高等工程教育研究，2015.2：10-19