面向新工科的計算機類專業多元化實踐教學體系研究

于海燕

（鄭州科技學院大數據與人工智能學院，河南鄭州 450064）

1 計算機類專業實踐教學改革現狀

2017 年，教育部提出新工科概念，是“傳統工科”的升級，強調以信息化帶動工業化，重新構建核心知識，將原來老知識升級換代，培養工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才[1]。計算機類專業是培養新一代信息技術產業人才的主要學科，實踐教學是培養實踐動手能力重要支撐，是鞏固深化理論知識的重要途徑，所以實踐教學效果直接影響新工科人才培養質量。

通過梳理整個計算機類專業實踐教學情況發現，存在以下問題：

1）實踐教學內容與企業用人需求差異造成“供需”脫節。

2）“高階性、創新性、挑戰性”的實踐教學培養目標的達成度不高。

3）實踐教學平臺對實踐教學促進作用不明顯，甚至制約實踐教學改革。

中國知網檢索“計算機類專業實踐教學改革”有52 篇文獻，分為兩類：1）針對具體課程的實踐教學改革，基本上是理論并付諸實踐，效果較好，如崔彩霞等針對數據結構的CDIO 理念實踐教學改革[2]。2）依托某個方面進行實踐教學改革，如劉艷艷等針對“校企合作”模式下計算機類專業實踐教學改革[3]。

檢索增加“新工科”僅有4篇文獻，劉丹等提出新工科背景下計算機類專業“三融合”的實踐教學改革，以學生為中心體現不夠[4]；彭晏飛等提出將實踐教學環節按需求跨年級分流的多元化培養模式，將學生按不同培養目標浸入不同實踐教學環境中分類培養，但具體實施困難[5]；李慧等提出的線上線下、課內課外混合式教學模式，以理論為主，應用效果未呈現[6]；潘超等提出的“雙循環兩階段”控制模式的實踐教學系統，實施效果有待驗證[7]。

總之，研究者普遍認為計算機類專業實踐教學改革勢在必行，多是實踐教學改革的理論研究，針對校企合作、具體課程實踐教學改革較多，現有的面向新工科的計算機類專業實踐教學研究沒有充分考慮以學生為中心、成果為導向的教育理念，差異化分類實踐教學體現不夠或者實施有困難。

因此，開展計算機類專業實踐教學體系改革研究非常必要，以企業需求調研為基礎，構建計算機類專業多元化實踐教學體系，搭建計算機類專業實踐教學改革創新平臺，為多元化實踐教學實施提供支持，提高計算機類專業人才培養質量。

2 計算機類專業多元化實踐教學改革思路

為滿足新工科人才需求首先調研行業產業對計算機類專業人才需求和學生差異化學習需求，分析實踐教學知識能力素質需求和差異化知識需求，深化產教融合校企合作，構建適合新工科人才培養的實踐教學體系，更新教學內容，設計差異化分類教學策略，并通過實踐教學創新平臺對實踐教學模式進行實證，對實施效果全面跟蹤、反饋，不斷優化實踐教學模式，踐行以學生為中心、成果為導向，持續改進的理念，培養適應新工科需求的計算機類應用型人才，具體改革思路圖如圖1所示。

圖1 計算機類專業新工科人才培養實踐教學改革思路圖

1）企業、行業對計算機類專業新工科人才需求情況

選取了鄭州市區與學校合作緊密的10 家新一代信息技術類企業，通過調查問卷、企業訪談進行計算機類專業人才需求情況調研，主要對從業人員數量、崗位數量、職業技能、職業素養和目前已經就業畢業生知識能力與企業要求匹配度等方面進行深入交流。

通過對企業、行業開展計算機類專業新工科人才需求調研發現，以新一代信息技術產業為應用的計算機類專業企業需求有較大缺口，企業更歡迎能夠具有較強實踐能力的應用型人才，畢業即能上手工作，目前學生普遍存在動手能力差、項目經歷少等問題，存在個別理論與實踐脫節現象。

2）學生個體差異化學習需求情況

對學生個性差異化需求開展問卷調查發現，不同學生對學習內容需求是不同的，相同實踐內容對不同學生認知存在差別，都采用相同內容則無法達成“高階性、創新性、挑戰性”的實踐教學培養目標，應該在每類實踐中分層次、分階段設置實踐教學內容，具體實施中按照學生層次分配到不同班型，使學生通過不同階段階梯化達到實踐教學目標。

3）計算機類專業多元化實踐教學體系構建建議

①根據企業、行業對計算機類新工科人才需求，優化培養目標，根據培養目標構建課程體系，進而將課程目標分解到具體課程，從而確定課程的培養目標，尤其關注實踐能力達成度和培養目標高階性設計。

②關注“高階性、創新性、挑戰性”的實踐教學培養目標，設計不同難度的教學內容，學生根據自身掌握程度能夠自主選擇不同難度的學習內容和實踐題目，從而使得每個學生有進階賦能過程，使教學內容更有挑戰度。

③關注傳統的教學模式如何適應新需求的問題，建議引入新的教學方式或者教學平臺，對實踐教學改革進行有效支撐。

3 計算機類專業多元化實踐教學體系構建

1）計算機類專業多元化實踐教學體系構建

深入調研產業轉型升級對計算機類專業新工科人才的需求，分析與之相匹配的新工科人才知識、能力、素質結構，構建課內實驗、實習、學科競賽和創新創業等多類型多元化實踐教學體系，有效支撐人才培養目標的達成。

對于不同類型實踐教學建立與之對應的實踐教學課程思政育人體系，將大國工匠精神、科技報國家國情懷融入實踐教學中，培養學生勇于探索的創新精神，善于解決問題的實踐能力，敢闖會創的創新意識和創業能力。

實踐教學內容包括課內實驗、課程設計、實訓、認知實習、企業綜合實習、學科競賽、第二課堂、創新創業基礎、創新創業孵化、畢業設計等內容，開設在不同學期，發揮作用也不相同。課內實驗主要是對理論知識的強化和練習，是掌握理論知識的有效途徑，課程設計是一個完整的項目開發過程，往往以設計具體作品為結束標志，實訓是以項目化方式對某個理論模塊進行深度應用，課程設計和實訓是理論知識的有效升華。學科競賽和創新創業則是實踐學習應用和學習效果的有效體現，實踐能力能夠有效提升往往從學科競賽和創新創業項目數量上有所體現。畢業設計是綜合性實踐能力體現，對整個人才培養期間所學課程的綜合應用。綜上所有實踐課程內容是一體化的，最終目標是達到實踐教學能力培養。

根據對實踐教學內容的分析設計了計算機類專業新工科實踐教學課程體系如圖2所示。課程體系分為四層，第一層是基礎課程，分成四個模塊，分別是課內實驗、實習、學科競賽和創新創業，每個模塊有2～3個類型的課程，比如課內實驗包括了課程實驗、課程設計、實訓三部分。第二層是第一層達到的創新實踐能力，第三層是畢業設計，掌握了第一層內容，具備了第二層教學能力，進而可以進行第三層，第四層是最終滿足新工科需求的計算機類專業人才。

圖2 計算機類專業新工科實踐教學課程體系

2）計算機類專業實踐教學平臺整合

為使構建的實踐教學體系發揮作用，需要借助實踐創新平臺實現，整合現有實踐教學資源形成計算機類專業實踐教學創新平臺，包括針對課程實驗的計算機專業新工科建設平臺，針對實習的校企合作平臺和針對學科競賽的學科競賽創新平臺、針對創新創業的華為云平臺，滿足不同類型的實踐教學需求，如圖3所示。

圖3 計算機類專業實踐教學創新平臺

課程實驗在計算機專業新工科建設平臺完成，在課程實驗類別中設置不同難度的題目，按照學生層次分為基礎班、標準班和競賽班，學生可以根據實際情況選擇不同班型，進行不同級別的實踐教學內容，隨著實踐能力提升可以進行升班。在四個階層的實踐教學中，要充分利用實踐創新平臺，引入企業真實項目，培養學生團隊協作、交流等能力。

4 計算機類專業多元化實踐教學體系實踐效果

1）引入企業真實項目，提高學生實踐動手能力

通過與業界企業合作，引入企業導師真實項目案例，教師參與實踐教學，參與整個項目實踐過程，使教師實踐教學能力得到提升，教學理念和教學方法不斷更新，鍛煉了學生實踐動手能力，使學生了解企業項目開發流程，與就業距離更近。

2）實習基地不斷優化

在學校現有實習企業基礎上擴大合作企業，主要是以企業認知實習、綜合實習和畢業實習為主，針對不同類型實習，設置不同實習項目，采用標準化模塊實施，每個類別對應固定的實習內容，通過不同模式實施達成教學目標。與河南海融軟件有限公司合作的鄭州科技學院新工科（計算機類）大學生校外實踐教育基地獲批2022 年度河南省本科高校大學生校外實踐教育基地立項建設，為實習教學提供了有力支撐。

3）學科競賽獲獎項目逐年提升

近年來組織學生參加藍橋杯軟件設計大賽獲得國賽二等獎3名，近10名通過獲得省賽一等獎和二等獎，獲獎人數和名次逐年增加，實現了Java 組和Python國賽獲獎新突破。

4）實踐類課程成效顯著

實施計算機類專業多元化實踐教學體系以來，教師在多個課程開展實踐教學改革，網絡綜合布線獲得校內實踐一流課程，智能機器人路徑規劃虛擬仿真獲得河南省虛擬仿真實驗項目，都是在實踐教學方面的有益探索。

通過實踐教學體系培養的學生，近年來就業率顯著提升，進入大型軟件開發企業的比例有所增加，學生就業選擇面更寬，起薪較之前有所提升，企業反饋學生上手更快。

5 結束語

新工科建設是產業升級的必經之路，培養符合新工科需求的計算機類人才需要長期研究，經過多年研究提出了面向新工科建設的計算機類專業多元化實踐教學體系，并搭建了與之匹配的實踐教學平臺，經過驗證提出的實踐教學改革思路能夠有效提升學生實踐動手能力。因為改革時間問題，只是對每個類別部分課程進行了改革實施，是否對所有實踐課程都能取得良好效果有待驗證，后期力爭全面實現實踐課程教學改革，通過分析改革效果，不斷優化實踐教學體系，切實提高學生實踐動手能力。