新工科背景下計算機類專業人才培養模式研究

姚 琨

（內蒙古大學滿洲里學院，內蒙古 滿洲里 021400）

近年來，“中國創新”被反復提起，這種概念非常符合當前經濟發展的需要，也是未來國內發展的導向。將“中國制造”和“中國創新”相融合，讓國內工科產業獲得了更大的發展契機，以新形式、新技術、新產能作為典型代表的“新工科”產業，在工程人才方面也有全新的要求。新工科的重點在于“新”，一方面代表對原有工科的繼承，另一方面代表學科新技術的探索，需要建立在理論發展的層面上來創造新的學科，建立新的教育理念，培養出能創新、會實踐、講基礎、促發展的新型工科人才。CDIO工程模式由歐美工程教育所創造，CDIO所代表的是構思、設計、實現和運行這四個方面，具體而言，需要從實踐中來學習，在項目教育中來表達抽象的概念。打造該模式的主要目的，就是為了培養學生的工程基礎知識、個人實力、人際團隊實力和工程系統實力等幾個方面，讓學生能更了解課程內容，達到培養高素質、強實踐、復合性和創造性高級人才的目的。

一、新工科背景下計算機類專業人才培養現狀

2017年，為加強工程教育和有關產業之間的相互結合和支撐，教育部在復旦大學舉行了高等工程教育發展的會議，會議通過了構建新工科的決議。教育部辦公廳在2018年發布了《教育部辦公廳關于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》，該通知確定了新工科的內容，分別為計算機、互聯網和工業智能，其中也包含了大數據、云計算、智能科技等層面。為了讓新工科的建立能更為突出，在2018年10月的時候，由教育部、工業部和信息化部門及中國工程院共同研究，發布了《關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》。

“新工科”是指培養適應新時代、新經濟、新產業發展所必備的人才，需要經過專業的人才工程技術學科培養。想要實現我國工程教育改革，需要基于一定的層面，所包含的有發展中的新需要、國際競爭新模式、立德樹人新要求。而建設新工科需要在新型經濟和產業的基礎上，將創建創新型、全面化、完整周期工程教育作為理念，將建立新型工科和傳統工科相結合的方式作為學科新結構的核心方向，將摸索實行工科人才培養模式作為有效的舉措，從而也能搭建具備國際競爭能力的工程教育、落實具備中國特色的工程教育、打造工程教育強國導向，從中也能看到高等工程教育改革中的決策。新時代對人才需求提出了全新挑戰，對高校也有相關的要求，需要建立良好的人才培養機制，尋求更適應產業需求、更激發學生潛力的教育模式，全面推進新工科建設。

當前，人工智能等先進的技術已被廣泛運用，而國家戰略部署中就需要提高這些技術的發展，以計算機為紐帶的戰略性新興產業地位越來越高。在國家戰略新興產業中，計算機類專業應用率很高，在各個領域中都產生了很大的作用，各個行業對計算機人才的需求都在持續上漲。不過目前環境下，計算機類專業人才培養還有很多問題，像觀念落后、課程規劃不合理、教學注重理論輕實踐、教師缺乏實際項目經驗、教學方式陳舊單一等問題。基于這些情形也給畢業生帶來了影響，他們固然獲得了專業的理論知識，但缺少了相關的能力和創造力，無法匹配當前新經濟和新興產業的需求。

二、基于CDIO理念的新工科人才培養

近些年，國際工程教育逐步在革新，而CDIO工程教育理念也是其中比較成功的代表。所呈現出來的是完善的教育體系，關注專業理論知識和實踐能力相互間的關聯、個人綜合能力及素養、主動學習能力以及職業道德的培養，具有詳細且科學的培養目標，從而也為理念的實行帶來了全方位的指導。CDIO所要建立的核心概念就是建立完善的運行體系，并且還要基于工程教育環境下，將實際項目的開發到運行的周圍作為主體，實際的學習就需要學生能主動去完成與課程有關的內容，從而也能更好的培養學生的自學能力，分解知識、靈活使用、處理問題的能力，及團隊協作能力，讓學生在交叉復合型人才培養和能力方面能獲得全方位的提高。具體而言，CDIO工程教育理念囊括了三大特征。

（一）全面性和系統性

CDIO的核心內容，從宏觀視角來看，需要建立在四大能力和核心要素培養方向：專業技能知識；個人職能技能和職業素養；人際交往水平和項目構思；設計和運行水平，這四類能力又被細分為一級和二級若干技能要求。這些核心內容及細分能力與要求，使CDIO指導教育改革變得具象化、可操作、可更新、可監控、可評估。

（二）普適性和多樣性

CDIO教育理念的改革，突破了學科之間的限制，該模式下培養的人才是不存在局限性的，而是集學科知識、專業技能、綜合素養為一體的復合型創新創造人才。從中觀視角看CDIO理念，這種理念能作用在高校工程教育專業教學的各個環節。各專業可以通過屬地化特征再創新該理念，繼而也能創建符合本地區發展需要的CDIO人才培養模式。

（三）國際性和先進性

CDIO理念的建立是基于歐美20多年工程教育改革的新概念上的，當前形勢下，有麻省理工學院、瑞典皇家工學院、斯坦福大學、阿斯頓大學等幾十所著名的大學都參與到了其中，同時也得到了非常好的效果，能看到該教育理念呈現出了國際性和先進性，并且也為培養國際競爭力人才提供了可靠的路徑。

根據CDIO理念在中國十多年的運用現狀來看，部分高校引入CDIO工程教育理念，在提升教學質量、拓展學生創新實踐、提高學生創新實力和解決以往工程教育“重理論、輕實踐”的弊病等方面取得了顯著成效。由此可見，基于知識全球化環境下，CDIO教育理念具有應用的可行性和必要性，對我國目前處于新工科建設背景下，人才培養模式革新具備實際意義。目前，高校新工科建設還在新時期，面臨著挑戰和機遇，將CDIO理念融入其中，有利于培養與國際接軌、符合全球化需求的新工科人才。

鑒于新工科環境下，國內高校的人才培養方式、課程系統設計和工程教育認證體系等都有一定的問題，比如，人才培養方案重理論輕實踐、教學評價制度不完善、人才培養方式不健全、工程教育質量認證體系不完整等。所以，國內高校急需從“提高理論知識，突出實踐教學；明確學習目標，改變學習方式”兩個層面來建立培養模式，并且還要基于CDIO理念新工科人才培養教學模式下，打造新型教學模式、搭建多樣化課程體系、跨專業交流互動、以練促學提升實踐能力、完善工程教育質量認證體系。

三、高校計算機類專業人才培養現狀分析

當前形勢下，國內高校計算機類專業的招生非常龐大，但在人才培養方面與IT行業技術不相符、與產業結構多樣化和產品結構多元化的模式都不匹配。造成有關問題的因素就包含了以下內容。

（一）工程教育理念薄弱，專業教育模式落后

諸多高校的計算機類專業中，對IT技術開發都不是很注重，同時針對企業中對IT人才的要求并沒有歸入課程體系和教學中去，所呈現出來的專業建設和教學方式都比較落后，而且學生的能力都沒有得到提高，尤其是在解決問題和設計能力方面都不是很好，從而也讓學生在就業中無法滿足企業的需要。而且，諸多高校在學生能力培養方面都不是很注重，尤其體現在實踐創新能力培養，一味地注重理論化的教學方式，從而也讓工程教育呈現出了理科化的模式，注重理論忽視實踐。并且，教學模式落后，教學中還是教師為主，注重教師的理論知識授課方式，對學生的參與不是很注重，從而也影響了學生的實踐鍛煉，這樣更無法培養學生解決問題和與團隊合作的能力，學生針對更為復雜的問題也是不具備相關的分析問題和分解問題的能力。因此，該教學模式無法提高學生的技能，難以解決工程中較為復雜的問題，自然也讓企業無法滿意。

（二）人才培養定位模糊，培養模式相對落后

在專業建設中最重要的就是人才培養模式，國內高等教育經過了一些重大革新之后，才初步形成了一定的規模和效果，不過工程教育依然還是存在大而不強的問題，人才培養沒有很好的效果，譬如：在實際的培養方案中，依然沒有脫離傳統的人才培養模式，造成了學科的壁壘問題，從而也無法拓寬學生的知識面；打造的校企合作育人方式，還是存在實際執行力持續性差的問題，所以校企無法實現完美的對接；從本科到碩士的培養沒有很好的銜接度，造成效率低下等。以上的情況也是限制我國工程人才培養的主要問題。人才知識體系與實踐和社會發展不相符；培養方式無法滿足教育學習的新形勢；人才結構與行業不匹配的實際情形，所以，高校在該專業方面需改變現今的培養方式。高校人才培養模式除了承擔專業的理論教學之外，還需要給學生建立平臺、創造時機，為他們培養更強的社會競爭力。基于此，就要給學生傳輸責任感和使命感；讓他們能了解到社會的變化，具體就要從科學和工程技術方面所展現出來的社會信息化變化，給世界將會帶來更大的影響；并且，基于實際的變化，還要讓學生能了解到更豐富的專業知識、專業能力和業務能力。高效管理層所具備的意識要更強，能清晰了解到新時代下的新工科教育所要具備的責任和使命，新形勢下高校人才培養就要具備實際的方向。

（三）教師隊伍實踐經驗缺乏，工科性特征不明顯

當前形勢下，不少高校在專業師資的建設中，并不符合當前工科教育的需要，比較核心的問題有：諸多工學教學點的教學目標不明確，并未將培養學生解決問題的能力作為教學的方向，教師比較注重理論教學，忽略實踐教學，從而也造成了工程教學理科化的局面。伴隨新工科建設的落實，在師資的匹配上比較注重擅長教學的類型，并沒有以實際經驗的導師為主；在師資隊伍的選擇上就是重學歷輕實踐、重視科研論文而輕視實踐教學能力的現狀很嚴重。相對于工程化人才培養對師資的要求就有很大的差距，所培養出來的計算機類專業人才就沒有豐富的實踐經驗、缺少團隊合作認識、創新能力不強，從而造成人才質量不佳。

四、新工科下計算機類專業人才培養模式改革思路與具體路徑

（一）人才培養目標與標準制訂

以“工程認證”與新工科建設要求為依據，以市場需求為導向，在與企業共同調研討論的基礎上，制訂計算機類專業人才培養目標：聚焦區域特色產業，面向智慧行業，經過校企合作嵌入式的培養機制，在滿足社會經濟發展需求下，打造全方位發展的高素養計算機工程人才。

（二）課程體系與教學內容改革

打造全新的計算機類專業課程體系和教學內容，利用好企業的優勢，在工程實踐能力培養上能做的更好，建立將工程能力培養為方向、知識和能力并重、素質和能力并重的一體化課程系統。新課程體系和教學內容增加了學生的專業基礎課程課時，強化項目實踐能力培養。從課程內容和課程教學方向，將專業課程分為校內課程和企業課程。校內課程就囊括了基礎課程和理論課程，這些課程由校內教師講授，可發揮校內教師基礎知識扎實和專業理論水平高的優勢。企業課程主要包括在專業課程和集中實踐（實訓）課程，這些課程由企業實施，可強化工程實踐能力，從而也能了解到企業的需要，繼而也能更好地培養學生的相關能力，尤其體現在工程實踐能力和就業能力方面。因此更適合具有項目開發經驗的企業老師授課。這種教學方式能有助于提高學生整體的項目開發能力和職業素養，將以往分散的短期實訓課程調整為多周數的綜合實訓課程，以方便大型實戰項目的授課和訓練。專業基礎課程的內容包含了相關的知識和技術，一般在低年級階段完成；專業課程最終達到的目的是培養學生的專業能力和就業能力，一般在高年級階段完成。

（三）師資培養與教學能力提升

打造校企嵌入式的教學方式，就需要與之相匹配的師資隊伍，建立一支具備高尚品德、優秀的教學能力、專業的學術能力和工程素養、優質的師資團隊為良好的教學打下基礎。所以，高校就要通過以下方式來提高自身教學水平，特別是工程實踐能力。

第一，現有條件下挖掘自身潛力，提升教師的教學能力。鼓勵教師之間積極互動，互相學習和借鑒，從而也能提高自身的教學水準，組織教師相互聽課的活動，不定期舉行教學研討，從而實現高質量的教學方式和方法，以此來彌補自身的不足，提高教學能力和水平。

第二，校企師資合作，共同提高教師教學水平。企業教師具有豐富的項目開發經驗，高校教師可向企業教師學習，以解決計算機工程方面比較復雜的問題，提升項目開發實踐能力。企業教師也可向高校教師學習相關的教學方法和方式，以此來掌握學科的前沿趨勢，繼而也可提升理論教學和學術能力。借助相互之間的學習和借鑒，以此來共同提升教學能力。

第三，加強專業教師培訓，提升教師職業素質與工程素養。幫助和引導教師以德施教，立德樹人，形成良好的職業道德和敬業精神，樹立工程教育理念，掌握科學育人方法和教學技能，提升業務能力。積極組織教師參加教育方面的專家報告，參加立德樹人、新工科建設等內容的培訓，定期開展教師之間的交流討論等。

第四，骨干教師到企業鍛煉，提高雙師型老師的培養力度。對于學校的骨干教師，鼓勵他們利用假期時間到專業對口的企業進行實踐，參與企業技術研發與技能培訓，累積相關的經驗，提高工程素質和實踐實力。利用校企合作平臺進行師資培訓，激勵老師參與專業資格證書考試，對獲得證書的教師進行獎勵。通過一段時間的建設，就能造就一定比例的雙師型教師。

第五，聘請創業成功人員參與創業類課程授課與指導。聘請創業導師或創業成功人員參與授課，通過案例教學、自身說法和實際指導，提高學生自身的能力，主要體現在創新意識和創業能力方面。

（四）教學模式創新

傳統教學模式具有重理論輕實踐、教學方式單一、缺少綜合性實驗、課程考核以書面筆試為主等缺點，無法培育出具備高素養的工程應用創新人才。為適應新工科建設需要，嵌入式人才培養方式就要根據以下方面來完成創新教學。

第一，樹立CDIO工程教育理念。這種教育理念能更好地培養學生創新能力和工程素養，鑒于進一步探索CDIO工程教育理念的層面上，建立在人才培養方向和能力需要上，對計算機類專業中心課程CDIO培養方向實行設計，創新實現課程目標的教學與學習方法。

第二，利用項目驅動教學模式，培育學生工程水準。該教學模式的主體是學生、項目為載體，從模擬企業產品開發流程來進行教學，這種教育模式融合了探索式教學、任務驅動教學和案例教學等特征。該模式作用在實踐性和操作性強的課程上，從而也能更好的培養學生組織學習的能力、剖析問題和解決問題的實力。在高校計算機類專業中，針對實踐性強的課程就要借助到項目驅動的教學模式。授課教師提前準備項目選題，明確目標要求，課堂上教師邊講邊做，演示開發過程，學生同步跟進，遇到難題就可以通過討論或者查詢文獻來解決，在完成項目開發的同時完成課程學習。

第三，大規模網絡開放課程平臺的使用及其與翻轉課堂的相互融合。MOOC是屬于在線課程教學的模式，該平臺擁有大量優質的課程資源，能實現“翻轉課堂”的教學模式開展。該教學方式就是在教學中能實現課堂上下的翻轉功能。在課前的時候學生可以看教學視頻、閱讀相關的教材、線上查詢有關的資料，完成課后習題等自主學習任務，同時針對不懂的問題會帶入到課堂上。課堂上將會由師生共同來討論，解決學生的難題、澄清相關概念、引導學生深度思考，完成知識內化。授課教師要設置好課堂討論題目、練習和測試題目，供學生進行課堂討論、測試學習效果。授課老師在授課后應及時總結課堂的授課過程，及時改進不足。

第四，改變以書面筆試為主、試卷考試成績的傳統考核方式，借助多元化的課程成績評價體系。教師可根據課程性質、授課方式、實施過程等因素決定考核方式。對于理論性強的核心課程，可采用筆試、平時成績、實驗成績的傳統評價方式；對于實踐性強的課程，可以采用非書面評價方式，比如大作業方式、小論文方式和上機考試方式等，主要就是凸顯實踐能力在考核中的整體評價。對于集中實踐（實訓）課程，將利用過程考核項目答辯課程報告來做整體評價。

（五）教學管理體系構建

完善現有教學管理體系，確定企業在教學管理中的責任。在與企業探討之后，打造符合實際需要的課程實施和質量監督管理系統，確保嵌入式的人才培養方式能落實到實處，從而提高教學品質。

第一，成立聯合教學管理工作組。工作組由學校與企業人員共同組成，學校內相關人員主要有教學副院長、專業系主任、骨干教師和學生輔導員，企業人員主要包括教學部經理、教學秘書、學生管理人員和任課教師等。管理工作組通過微信群、QQ群和不定期舉行交流會等方式，解決學生日常管理所遇到的問題，及處理企業人員在給學生授課過程中遇到的問題等。

第二，成立教學質量管理小組。該小組的主導有專業負責人、骨干教師、企業專家。主要任務為：制訂教學要求與規范，對教學規范、教學要求進行指導，審查實踐課程內容與實施效果，監控畢業設計全過程，包括課題審查、文檔規范要求檢查、畢業答辯過程跟蹤等。

第三，成立聯合教學督導小組。該小組組成通常包括骨干教師和企業專家，其主要的任務：借助各種方式的聽課、教學查詢、學生座談會等形式保證教學質量與過程監控，督導小組對聽課中發現的問題及時向任課教師反饋，對學生座談反應所出現的諸多問題進行分析和分類處理。