基于四維融合的計科專業人才培養改革探索

李鵬　閔慧

摘要： 為了滿足當前和未來的戰略新興產業競爭需要，新工科人才培養問題已經迫在眉睫。文中以計算機科學與技術專業的人才培養為例，首先分析了新工科背景下計科專業人才培養存在的問題，然后提出了一種基于思維融合的計科專業人才培養改革方案。從四個方面詳細闡述了新工科人才培養的具體實施過程，有效地彌補了高校新工科人才培養的漏洞，提高了人才培養的質量，取得了良好的效果。

關鍵詞： 新工科;人才培養體系;計算機類;思政;創新能力

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）26-0127-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID） ：

隨著新工業革命來臨，中國正在向工業強國的行列闊步邁進，教育部也適時推出了“新工科”計劃。“新工科”計劃是適應國際競爭新形勢、我國戰略發展新需求而提出的工程教育改革方向[1-2]。開展新工科建設是我國高等工程教育改革的創新方向和重大舉措。在高校的教學研究中，應該重視對于工科類課程教學思維和教學方法的研究，積極推動工科類課程的改革，以順應新工科環境下對于信息類人才的需求，著力培養出思維敏捷、邏輯清晰、極具創造性和先進性的高素質人才[3-4]。

2016年12月，習近平總書記在出席全國高校思想政治工作會議上發表重要講話時指出：高校思想政治工作至關重要，它關系到高校為誰培養人、培養什么樣的人、如何培養人這個根本問題。習近平總書記強調：高校應該堅持把立德樹人作為中心環節，將思想政治工作貫徹到高校教與學工作的方方面面，實現人才的全方位培養，努力開創出高等教育人才培養新局面。

就計算機專業來說，圍繞著人才培養問題，全國各大高校采用了“以人為本”、成果導向（OBE）、全面發展、素質教育、生態和諧等多種教育理念，在黨的領導下，緊跟時代發展的步伐，從課堂教學的內容和方式、社會實踐、平臺建設等方面進行了深入改革，不斷拓展教書育人的新思路和新方法，形成了不同的人才培養模式，也取得了不少的成果。例如，江西理工大學打造了基于“三對接”的一體多元協同育人體系[5]、南京航空航天大學提出了以人工智能為核心的計算機專業創新人才培育模式[6]、深圳大學提出通過校企合作、三維協同，以能力培養為中心來解決計算機人才培養問題[7]等。然而，盡管各大高校在人才培養方面有所成績，但仍然不足以解決人才培養方面所遇到的諸多問題，如何提升人才培養的效率和質量，保證人才輸出滿足社會和企業的需求和期待，仍然任重道遠。為此，文中詳細探討了計算機專業人才培養改革的方法，可為新工科人才培養提供有價值的參考。

1 計算機人才培養面臨的挑戰

對于全國絕大多數高校而言，計算機專業人才培養的要求是：學生需具備良好的人文社會科學素養、職業道德和心理素質等基本素質，需要學習數學與自然科學基礎知識以及計算機硬件、軟件與網絡相關的基本 理論、基本知識、基本技能和基本方法，具備獲取知識能力、應用知識能力及創新能力等基本能力，達到知識、能力、素質的協調發展。然而，在當前我國的國情條件下，要滿足這一要求并不容易，計算機專業人才培養還存在著如下的幾個重要問題[8-11]：

（1） 隨著大數據時代的到來和計算機在各個行業領域的應用不斷加深，全國各大高校的計算機專業已從原來的計算機科學與技術專業發展成了包括計算機應用技術、軟件工程、信息管理與信息系統、醫學信息工程、大數據與人工智能、自動控制、電子信息工程等諸多新設專業，形成了一個龐大的專業群。計算機學科的這種快速發展變化，使得傳統的單一、順序、平面化的教學方式已經無法滿足企業的用人需求，對計算機類專業人才培養提出了新的要求，增加了人才培養的難度。

（2） 此外，根據近三年以來的統計數據可知，全國高校每年畢業的大學生人數超過900多萬，而計算機專業學生占到了其中的10%以上，但是在國內高校的計算機專業人才培養方面仍然存在著一些亟待解決的問題，例如，計算機專業的思政教育得不到重視，導致計算機專業人才在從業過程中利用技術手段造成的違法犯罪事件（有意的和無意的）層出不窮、持續見長。如何在計算機專業的教育教學過程中有效地融合課程思政的思想，解決好人才培養的根據問題仍然值得進一步研究。

（3） 為了應對新一輪科技革命的挑戰，教育部自2017年以來積極推進“新工科”建設，旨在培養具備較強創新實踐能力的高素質人才。然而就全國高校的本科生培養而言，對于學生創新能力的培養普遍不夠重視。以計算機專業為例，主要表現在：（a）過于強調提升學生的動手能力，而忽視了學生解決問題的方法。（b）在對于學生的評價上，重視任務的完成度和工作量，而忽視學生創新思維的展現。事實上，隨著信息技術的日新月異，計算機專業極其需要創新，只有不斷創新才能推動計算機技術發展，只有激發出學生的創新活力，才能真正提升學生的專業能力。因此，如何提升計算機專業學生的創新能力已經成為人才培養中必須解決的問題之一。

（4） 目前，各大學在教師評價上，教學和科研并不相稱，評價體系不完善。如何采取有效的措施對教學型教師和科研型教師進行合理評價和激勵，使得教師能夠保證自身發展，又能夠兼顧為學校的人才建設服務，仍需從制度上進行完善。

2 計算機人才培養改革

以湖南中醫藥大學信息科學與工程學院為例，計算機專業人才培養目標是：培養德、智、體、美全面發展，掌握數學與自然科學基礎知識以及計 算機硬件、軟件與網絡相關的基本理論、基本知識、基本技能和基本方法，具備一定的醫藥知識背景，具有較強的專業能力和良好的綜合素質，能勝任醫療機構、 醫藥企業單位、科研部門、教育單位、計算機相關企業、事業、技術和行政管理 部門等單位計算機系統設計、開發與應用等工作的專門人才。為了實現這一目標，對本院的計算機專業人才培養改革方案進行了深入探索，提出了一種基于四維融合的人才培養改革方案。本文從四個方面詳細闡述了新工科人才培養的具體實施過程，具體如下：

2.1 采用精準施教的多元課程體系和教學模式

就計算機專業而言，現有的課程體系和教學方式具有清晰的專業邊界，采用共性度高的流程式培養體系，忽視了學生個體之間的差異，為了更好地滿足計算機專業人才培養的需要，可以從以下的兩個方面來優化：（a）從學生需求出發，關注學生的發展潛能，為學生提供寬厚的課程教育，淡化專業課程之間的邊界，遵循兼顧學生共性要求和個性化發展的原則，打造出具有學科同源、專業融合和差異成才的課程體系。具體而言，課程體系主要包含通識教育課程、專業基礎課程和專業必修課程和實踐課程等。（b） 打破課堂教學的邊界，開展基于線上和線下的混合式教學模式改革。在課前，采用在線學習資源推薦、教師線上輔導和答疑的方式，引導學生開展自主按需學習;在課中，采用理論與實踐相結合的一體式教學，以問題為導向來講授知識點，培養學生認識問題、分析問題和解決問題的能力;在課后，要求學生對學習內容進行總結和反思，培養學生質疑創新能力。

2.2 開展以立德樹人為核心的課程思政教育

課程思政教育有助于提升專業教育的成效，實現全方位育人，提高學生的素質。因此，探索出一條適合計算機專業課程思政教育的道路顯得至關重要。下面以計算機專業的核心專業課《數據結構》為例來闡明如何實施課程思政。數據結構作為計算機專業課中的重中之重，對于培養優秀的專業人才起到舉足輕重的作用，圍繞著數據結構課程的教學目標，可以從如下的兩個方面來進行思政教育：（a）在理論教學方面，深入梳理和分析課程內容的內涵，挖掘出課程內容所蘊含的社會背景與價值，在知識點講授的過程中，采用任務驅動、問題導向等教學方法，找到數據結構課程中思政元素的切入點，探尋思政元素嵌入的途徑，實現專業知識傳授與思政教育的深度融合。例如，以數據結構課程中最短路徑的教學為例，可以引入如下的思政元素：在課堂上首先探討最短路徑問題的背景，將其與國家大力建設的城市規劃、交通、航空網的調度等問題結合起來，介紹國家在解決這些問題上所取得的建設成果，增強學生的自豪感和愛國之心，激發學生的學習興趣和學以報國的責任心;（b）在實踐教學方面，以解決實際問題為中心，開展基于項目實踐的工程式教學，并輔以企業級的實訓，打破課本中理論知識與實踐應用之間的隔閡，讓學生真正體會到學以致用。此外，通過工程式的教學，還可以培養學生的團隊協作意識，引導學生建立起積極正確的價值觀和良好的工程素養，實現潛移默化、潤物無聲的育人效果。

2.3 面向多角度的創新能力提升

計算機專業的發展具有與時俱進的特點，計算機技術的革新也是日新月異。因此加強學生創新能力的培養對于計算機專業來說至關重要[12]。在當前的新工科背景下，培養出具有較強創新能力和學習能力、能夠系統地掌握計算機專業的基礎知識和專業技能、具備解決各種計算問題的能力的人才，是創新性人才培養的主要目標。為此，可以從以下三個方面來實施：（a）以加強學生專業素養為核心的知識體系重構。隨著大數據時代和人工智能時代的到來，計算機專業的知識體系廣度和深度已經難以滿足當前要求。例如，深度學習技術與高等數學、線性代數和概率統計等數學課程密切相關，然而現有的數學課程教學內容無法為深度學習的學習提供有效支撐，嚴重地影響了學生創新能力的培養。因此，對現有的計算機專業課程進行知識體系進行重構勢在必行。具體而言，需要進一步重視數理基礎課程，以數據結構、人工智能、數據挖掘、機器學習等課程為知識內核，構建出教與學的知識體系。同時，在構建知識體系的過程中，緊緊圍繞著培養學生的創新能力這一目標來選擇、整合和組建課程群，激發學生學習專業知識的主觀能動性，養成有效的創新思維。（b）開展科研訓練。從大一開始，根據學生的自我意愿和興趣，引導學生參與到本專業教師的科研工作中來，進而分階段地開展科研實踐。大一時期，要求學生打好專業基礎，養成獨立思考和自主學習的習慣;大二時期，要求學生廣泛地閱讀專業文獻，找到自己感興趣的研究問題，完成選題;大三時期，要求學生在學好專業課程、修獲所需學分的基礎之上，對研究問題進行深入思考、與老師反復討論，然后提出自己的解決方案，并通過實驗進行驗證，最后完成科研論文的撰寫。 （c）以專業前沿為導向的創新視野拓展。首先，通過參與學術講座、科技論壇、高新技術產業參觀等形式，讓學生了解計算機技術發展的前沿動態;其次，可以通過與國內的雙一流高校之間開展交流合作，以“夏令營”或研修班的形式，讓學生有機會參與到高水平的科研項目或課程學習中去，熟悉不同高校文化背景下的學習、科研新模式，拓寬學生的視野，增強學生的思辨能力。

2.4 采取措施對教師進行合理評價和激勵

目前，各大學在教師評價上，教學和科研并不相稱，教學在教師評價和激勵上處于弱勢地位。項目將從如下方面進行改革：

（1） 將教學成果對接到學院/學?？荚u體系。經過反復研究，我們發現，在學院的整體建設評價過程中，教學平臺、教學成果、精品課堂、教學名師、精品教材/論文、精品學生是重要指標。為此，學院應該在“十四五”期間在全院在崗教師中重點培育一批教學成果。具體思路為：在“十四五”期間，重點培育打造教學成果的“六個精品”：精品平臺、精品教學成果、精品課堂、精品教師、 精品教材/論文、精品學生?！傲鶄€精品”打造，突出重點，考慮先后，政策扶持，激勵為主。

（2） 將“六個精品”評價體系與科研打通。如圖1 所示：①精品平臺主要包括教育部認定的專業工程認證，國家級、省級特色專業，國家級、省級專業綜合改革項目結題，國家級、省級實驗教學示范中心，國家人才培養模式創新實驗區，國家級大學生校外實踐教育基地，省級校企聯合人才培養示范基地等稱號;②精品教學成果主要包括國家級教學成果獎、省級教學成果獎等;③精品課堂主要包括國家級、省級、校級開放式精品示范課堂，國家級、省級、校級精品資源共享課程，國家級、省級、校級精品視頻公開課程，國家級、省級、校級雙語示范課堂等;④精品教師主要包括國家、省級教學團隊，國家級、省級教學名師等;⑤精品教材/論文主要包括國家級、省級規劃教材，國家級、省級優秀教材，在SCI、SSCI、CSCD、CSSCI 期刊發表高水平教改論文等;⑥精品學生主要包括指導本科生為第一作者發表高水平論文;取得國際、國家頂級競賽獎勵等。

（3） 廣泛發動、重點培育、正向激勵，政策保障。學院、教務辦、各系（中心）做好 發動工作，鼓勵教師申報，在申報流程、條件和政策上做好答疑工作。對于重點培育項目， 廣泛做好宣傳、組織工作，教授委員會把關，確保能夠篩選出優秀的可靠的項目進行培育。 確保在重點培育項目資金到位，對于成功建設的六個精品，獎勵標準與政策支持如下：獎勵換算為發表相應等級科研論文，在學院層面等同獎勵;職稱評審認定在學院自定的選擇條件中，與科研論文等同對待?！傲鶄€精品”建設體系如圖2 所示。

3 結束語

為了滿足新工科背景下國家對于高素質人才的需要，探索了基于思政和創新能力提升的計算機專業人才培養改革方法。文中在分析現有人才培養機制不足的基礎上，主要從多元化教學、思政教育、創新能力和教師激勵等四個方面詳細闡述了計算機專業人才培養改革的新思路，并對其實施過程給出了諸多建議。實踐表明，改革后的人才培養機制可以實現全方位育人的目標，學生滿意度高，與企業要求的人才契合度高，取得了較好的成效。

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【通聯編輯：王力】

收稿日期：2022-05-25

基金項目：湖南省衛生健康委科研項目（202112072217）;湖南省教育廳一般項目（19C1318）資助

作者簡介：李鵬（1983—），男，湖南瀘溪人，博士，講師，博士后，研究方向為生物信息學、教育信息化、中醫藥大數據;通信作者：閔慧（1986—），女，湖南湘潭人，碩士，講師，研究方向為生物信息學、網絡優化。