應用型本科計算機專業系統能力培養模式探索與實踐

李香菊，朱林，謝修娟，操鳳萍，朱艷

（東南大學 成賢學院，江蘇南京 210088）

當前，隨著大數據技術、人工智能、邊緣計算等技術的推廣應用，計算機行業進入高速發展期。因此，高校計算機專業要緊跟時代發展，培養掌握計算機技術，具有系統觀，能夠進行軟硬件協同設計、構建計算機應用系統、主動適應學科發展的軟硬件貫通人才。本文針對東南大學成賢學院存在的計算機專業學生系統能力培養不足問題，結合應用型高校人才培養定位，分析應用型本科計算機專業人才培養在價值塑造、知識傳授、能力提升方面的要求，提出著力培養學生在系統層面進行自主分析、設計、調優、檢錯，解決本領域復雜工程應用問題的能力——應用系統能力，以應用系統能力的強化為抓手，推進計算機產業應用型人才的培養。

1 計算機專業學生系統能力培養模式存在的問題

1.1 能力培養模式與新的人才培養要求不匹配

計算機系統能力是計算機產業發展的關鍵。應用型大學應重點培養能解決復雜工程問題，具有系統觀的應用型、復合型和創新型人才，尤其是培養學生以計算機系統能力為核心的計算機應用系統能力。但是，應用型本科計算機專業學生應用系統能力的培養未受到充分重視，教師缺乏對應用系統能力培養的整體考慮，能力培養目標不夠明確，計算機應用系統能力的內涵不夠清晰，培養步驟不夠明確，教學體系不夠清晰，尤其是未充分體現出對學生系統觀和創新思維的培養。

1.2 課程體系與人才培養新要求不匹配

計算機專業課程體系由計算機基礎理論知識、實踐教學等環節構成，但由于缺少主導計算機應用系統能力培養所需知識鏈的實踐平臺，實踐技能訓練更新速度與企業發展不同步，制約了學生應用系統能力的培養。

專業課程設置覆蓋面較寬，人才培養的指向性不夠明確，課程之間缺乏關聯，知識點之間缺乏必要的關聯性和系統性，導致實驗實踐內容對學生核心能力的培養不足。

課程內容重概念、重理論，輕細節、輕實例，訓練規模和難度不大，與教育部提出的“兩性一度”“金課”標準有一定差距，培養的學生缺乏對核心技術和復雜工程的綜合分析、設計和應用能力，只能解決局部的應用問題。

2 計算機專業學生系統能力培養模式的探索

2.1 明確應用型本科計算機專業系統能力培養內涵，滿足計算機產業發展需求

應用型本科高校應加強應用型、復合型、創新型人才的培養[1]，尤其是計算機專業，要培養具有系統全棧能力和創新意識的復合型應用人才。計算機專業的學生還應該具備計算思維和創新思維能力，對復雜計算機應用系統的認知、設計、開發、應用和優化能力，對跨多學科知識的交叉融合能力和對領域變化快速適應的能力[2]，即計算機應用系統能力。

2.2 重構計算機應用人才培養體系，滿足計算機應用系統能力培養需求

應用型本科計算機專業應精準把握人才培養的定位，創建計算機應用型系統能力模型，構建符合應用型人才培養的計算機應用系統能力課程體系，建立“貫穿實踐全程、貫通課程內外、連接校內校外”的實踐能力培養體系，營造多樣化、層次化、多元化的實踐教學環境[3]，著力打造學生軟硬件協同設計的能力，培養學生成為滿足行業新需求的應用型、復合型和創新型人才。應用型本科計算機專業基于計算機應用型系統能力模型和新的課程體系，構建具有專業特色的遞進式能力培養體系，能夠促進基于應用系統能力培養的教學改革，全面提升人才培養質量。

3 計算機專業學生系統能力培養模式的實踐

3.1 研究應用型本科人才培養定位，創建計算機應用型系統能力模型

按照分層次培養的原則，應用型本科計算機類人才培養既要與研究型大學錯位發展，又要符合國家和行業發展的需求，以具有系統觀的“應用型、復合型和創新型”人才為培養目標。通過分析研究國家人才培養新要求和計算機行業對計算機人才在系統觀、創新思維、復合型應用等方面所需知識、能力、素質的要求，應用型本科計算機專業在新的人才培養要求下，基于“立足應用、強調系統、自主創新”的人才培養新理念，以計算機應用系統能力培養為目標，以解決復雜工程問題為導向，提出能力培養要從局部專業能力向系統級、創新級和面向高端應用型人才的能力培養層面提升，在深度調查研究的基礎上，創建了如圖1 所示的“四橫雙縱”的計算機應用型系統能力模型，通過增加系統基本原理知識，提供統一的系統觀和通用的概念基礎等[4]，著力進行復雜計算機應用系統的認知、分析、設計與優化能力等方面的培養模式探索實踐。

圖1 “四橫雙縱”的計算機應用型系統能力模型

所謂“四橫”，對應計算機應用系統能力的四個層次：

計算機系統的認知能力層：這是最基本的層次，是設計應用系統的先決條件，這一層面包括對計算機軟件系統、硬件系統的基本認知和對軟硬件結合系統的認知，了解底層硬件，理解高級語言的實現原理和方法，考慮如何通過系統支撐上層應用。

計算機應用系統分析能力層：是在系統認知的基礎上，能夠對一個簡單或較為復雜的應用系統進行分析，其關鍵點是學會從問題入手，通過分層分模塊，最終進行具體系統實現過程的分析。

計算機應用系統設計能力層：要求學生以某個具體的應用系統為背景，掌握自頂層向下的設計思想，通過分層結構層層細化，完成系統的設計。這一過程還包括算法的設計、系統的抽象層次理解等。

計算機應用系統能力層次的最上層是計算機應用系統的實現與優化層。在設計能力層的基礎上，通過自下而上、逐層實現的方法，完成一個應用系統的具體實現，其中最重要的是采用工程化的方法和流程解決問題，根據系統結構進行優化，根據實時性需求確定取舍，充分考慮系統的健壯性。

貫穿于四個層次的是在方法論和實踐論上的“兩縱”。在方法上，計算思維始終指導著四個層次能力的培養。計算思維能力包括抽象和分解能力、遞歸分解能力、封裝能力、交互能力等，還包括系統思維能力，如系統邊界辨識、系統內部和系統外部的交互描述、系統內部分析方法、系統內部矛盾協調等。

在實踐論上，主要表現為四個層次能力的培養始終貫穿實踐創新能力和計算機應用系統能力的培養。四個層次從下往上層層遞進，學生逐漸掌握思維方法，同時，計算機的系統觀也不斷成熟，在認知—分析—設計—實現—優化中螺旋上升，并逐步掌握創新能力。

3.2 以新模型為綱，重構符合應用型人才培養的計算機專業課程體系

計算機專業基于國家對計算機人才的需求，以計算機應用系統能力培養為目標，在深度調研的基礎上，對原有的課程體系進行了解構和重構，從系統觀、復合性、創新性等方面入手，以解決復雜工程問題為頂層教學目標，從價值塑造、知識傳授、能力培養三個維度重構課程體系。

首先，確定符合能力培養要求的知識體系架構，進行知識領域、知識單元、知識點的核心知識體系描述；其次，解構原有課程體系，根據知識結構的要求分層設計課程，精減與培養目標不適應的課程，保留部分課程并進行優化組合，引入符合新需求的新課程[5]，重構以系統觀為主線的課程體系；認真分析課程之間的內在關聯，理順課程之間前導后續、相互支撐的關系，把計算機應用系統能力培養所需知識體系細化分解到對應的課程中，幫助學生形成對計算機應用系統的全面認識。

新課程體系的第一個維度是價值塑造：在教學過程中融入工程倫理教育、精益求精的大國工匠精神、科技報國的家國情懷和使命擔當等思政教育內容[6]，增加以自主技術為背景的課程與實踐，同時，將企業文化、企業真實案例、企業實訓中的質量管理等引入課堂教學和實踐環節。

新課程體系的第二維度是知識傳授：夯實理論基礎，加強工程實踐方法論的教育。參照能力模型，將課程劃分為軟件應用系統開發課程群[7]、人工智能應用系統開發課程群和嵌入式應用系統開發課程群三個核心課程群。以課程群為單位，引入頂層設計思想，完成自頂層向下的教學內容改革。以系統觀設計教學內容，將設計并實現完整計算機應用系統的總任務劃分成若干個可映射到不同課程、又可相互集成的子模塊，這些子模塊集成與持續融合，最終構成完整的計算機應用系統，在此基礎上，引導學生在局部或全局開展創新活動。

新課程體系的第三維度是能力培養：注重實踐賦能，開展基礎能力、專業能力和綜合能力訓練，讓學生在程序設計能力與算法設計能力、系統需求分析能力、系統設計能力、系統測試能力等方面得到全面提升。計算機專業以行業需求為導向，以能力模型設計為突破口，以校企深度合作為切入點，構建了以計算機應用系統能力為主線、環環相扣、螺旋進階、持續優化、與行業企業需求無縫對接的實踐能力培養體系[8]。將企業需求融入人才培養過程，將企業技術力量融入教學實施環節，打通人才培養供給側和產業需求側，整合校內校外資源，將真實的實踐環境等融入人才培養全過程，形成課內遞進式實踐教學、課外自主研學創新、校外實踐基地、資源平臺與網絡助學協同的實踐能力培養體系。

3.3 以有力支撐新型人才培養為目的，建立遞進式能力培養體系

新的人才能力培養模型和課程體系以計算機應用系統能力培養為目的，具有綜合性強、實踐性強、價值引領作用強的特點，因此，計算機專業需要對新的課程體系在培養模式、機制實施和能力達成評價體系方面加以探索。計算機專業創建計算機應用型系統能力模型，在該模型指導下重構課程體系，以多元培養機制為支撐，通過多元的能力培養模式支持課程體系實施，最終通過能力評價機制等途徑，達成應用系統能力的培養目標，形成遞進式能力培養體系，并通過達成度跟蹤反饋，持續改進，螺旋上升。

計算機專業應探討多元化的能力培養模式，以培養具有系統觀的應用型、復合型和創新型人才為核心目標，通過重構課程體系、更新課程內容、建立產教融合實踐能力培養架構、強化課程思政建設、改革學業評價、建設師資隊伍等方式，構建多元化的人才培養模式，完成“四橫雙縱”的計算機應用系統能力培養，在價值塑造、知識傳授和能力培養三個方面讓學生全面健康發展[9]，有效解決應用型本科計算機專業普遍存在的教學問題，使人才培養滿足產業需求，實現教育鏈、人才鏈、創新鏈與產業鏈深度融合[10]。

計算機專業應施行多元化的培養機制。新的課程體系的實施、培養模式的應用都需要相應機制為保障。培養模式的多元性，帶來培養機制施行的多元性。新的課程體系需要教師、科研、學工、實驗室、企業等多方資源的協調一致。通過學校、院系、專業、企業等的共同協商，計算機專業制定以應用系統能力培養為導向的人才培養機制、產教融合協同育人機制[11]、教師培養機制、教學組織和管理機制、學業多元評價機制、教學質量保障機制、教學質量評價機制，為人才培養保駕護航。

計算機專業應制定應用系統能力達成評價體系。科學、合理和真實的評價體系能反映學生是否具備應用系統能力，反饋教學中存在的問題，為課程體系和教學內容的持續改進提供依據[12]。計算機專業應建立科學有效的貫穿所有教學環節的評價體系，學校、教師、學生、企業、行業專家多方參與評價。專業教學指導委員會定期對教師的課程教學等重要環節進行評價，通過調查問卷分析畢業生對自身應用系統能力掌握方面的評價[13]，通過向用人單位發放調查反饋表了解畢業生在崗位上的工作情況，了解用人單位對畢業生的評價[14]，同時，通過目標達成度的持續跟蹤，不斷完善課程體系、人才培養模式和培養機制，形成人才培養的良性循環。

4 結語

經過多年的探索與實踐，計算機專業形成了具有獨立學院應用型人才培養特色的“四橫雙縱、三維聯動、多元協同”的計算機應用系統能力培養模式。該培養模式的實施，較好地實現了培養目標與培養體系的統一，課內教學、課外研學和企業實踐與IT 行業需求引領的統一，能力分層遞進與螺旋進階的統一，形成了目標導向、能力遞進、持續改進的計算機應用系統能力培養平臺。該模式高效地服務于本專業人才培養的各個階段，取得了較好的成績，學生應用系統能力得以提升，在計算機應用系統能力、創新創業能力等方面表現出明顯的優勢。近年來，該專業研究生錄取率逐年攀升，就業率保持在較高水平，并深受企業好評，在“互聯網+”等學科競賽中取得優異成績，獲獎數量和獲獎級別逐年提升。