新工科背景下計算機科學與技術應用型本科專業人才培養模式的探索與實踐

祝鵬 包永紅 魯曉波 閆鳳

關鍵詞：新工科；計算機科學與技術；應用型本科專業；人才培養模式；OBE教育理念

0 引言

隨著我國經濟的快速發展和轉型升級，新一輪科技革命和產業變革正加速推進，以新技術、新產業、新業態和新模式為特點的新經濟蓬勃發展，“互聯網+”“中國制造2025”“人工智能2.0”等一系列戰略部署得以實施，高級工程技術人員的需求大幅增加，應用型、技能型、創新型人才已成為現代化建設的剛性需要[1-2]，高等工程教育也迎來了新機遇、新挑戰。面向未來科技變革和產業發展，教育界開展了以“新工科”為主題的高等工程教育改革[3]，旨在樹立工程教育改革創新的“新理念”，探索實施工程教育人才培養的“新模式”，構建新舊工科結合的學科專業“新結構”，建立完善中國特色工程教育的“新體系”，是我國高等教育改革和引領未來發展的熱點。

計算機科學與技術專業是開設較早的計算機類專業之一，幾十年的專業發展為信息社會的建設提供了大量人才，對經濟社會發展起到了不可估量的推動作用。當前，隨著云計算、大數據、物聯網、人工智能等技術的廣泛應用，計算機與各行各業的交叉融合越來越深入，“有技術、懂行業、會應用”的計算機應用型、復合型人才需求日益旺盛，而傳統的培養模式不能很好契合這種需求，過于聚焦計算機學科知識，由于學時限制導致內容體系廣而不精，對新技術和學科交叉融合的關注不足，隨著數據信息技術的飛速發展，計算機學科知識、課程內容和輻射領域范圍都在不斷發展變化，計算機科學與技術專業迫切需要與新工科大環境交融發展。為面向科技變革前沿、精準對接產業需求，需深化計算機科學與技術專業的專業建設和升級拓展，從學校層面強化計算機科學與技術專業人才培養的中心地位，以學科間的繼承、創新、交叉、融合為引領，以利用計算機知識解決工程問題為驅動，圍繞產業鏈動態調整和改革工程教育內容，在主動服務、支撐、引領產業轉型升級中實現計算機科學與技術專業的高質量建設與發展。

1 現狀及問題分析

1.1 人才培養問題分析

現階段，計算機科學與技術專業的人才培養模式主要有以下問題：一是培養目標過于聚焦計算機軟硬件及網絡方向系統能力的構建，對解決復雜工程問題能力和學科間的交叉融合關注度不足，過于注重學生的共性培養，欠缺對學生個性發展的關注，同時更多關注理論知識和實踐技能的培養，對學生世界觀、人生觀、價值觀的引導不夠[4]；二是課程體系設計上一般根據學科知識參照國家教學指導委員會給出的核心課程進行構建，更多關注知識本身，忽略了學生應該掌握的能力，對改革的能動性不足，鮮有知識的關聯銜接及跨行業應用[5]；三是課程的教學目標對整個培養目標的支撐不清，教學方式多采用傳統課堂授課，一般以一本教材為核心展開知識與技能講授[6]，割裂課程間的銜接，缺乏關聯性挖掘，導致學生不能明確所學知識、技能的作用，雖然學習的內容多、領域廣但難以形成完整、科學的計算機系統觀；四是實踐教學一般以學校內部的實驗室為平臺開展，缺乏真實工作場景以及工作項目的融入，現有校企合作停留在較淺的層次，校企雙方對合作的認識不到位，能動性不足，課程內、課程間實驗項目一般較為孤立、缺乏聯動[7]，缺少綜合性實踐報告、技術方案等實驗內容，導致學生技術報告的撰寫能力得不到鍛煉，不利于實踐技能的培養；五是考核評價以成績評價為主，重視結果考核忽視過程考核，學生只是片面追求考試成績，而當前實際項目一般由團隊完成，每個人在團隊中有不同分工，而技能培養與評價中較少涉及團隊能力，導致學生的協作能力、溝通能力、交流能力等普遍存在問題；六是現有的教學質量評價的關注點是“教師教的怎么樣”而不是“學生學得怎么樣”，一般以學生、教師和管理者三方評教為主，客觀性不足。這些問題直接導致學生被動接受課堂知識，構建的學科知識體系、技能體系與行業企業的最新需求脫節，欠缺跨學科的應用能力和面向復雜工程問題的解決能力，質量診改、管理體系相對滯后，學生畢業時的綜合素質和畢業后的就業持續競爭力不足。

1.2 生源及學情分析

從生源結構看，我院計算機科學與技術專業的生源結構較為復雜，既有四年制高職本科（中職生源），又有二年制專升本（中職生源和高中生源），還有高職擴招專升本（以社會生源為主，包含退役軍人、農民工、下崗失業人員、企業員工等）。從學情結構看，學生個性化差異明顯，年齡特點、已有知識經驗、學習能力及學習風格等不同，每個同學的大學生活規劃和職業生涯規劃差異明顯，就業的不同現實需求帶來的學習訴求不盡相同，對學習內容的深度、廣度都存在差異，而現有人才培養方案著力點在于共性培養，不能做到因需施教、因材施教、因時施教。這些都導致學生只能被動地接受知識，學習惰性明顯，無法高質量地構造整個專業的知識體系框架，當前專業人才培養模式已不適應工程技術人才的培養目標，教學方式及培養模式亟需變革。

2 專業建設的總體思路

以工程教育理念為引領，以立德樹人為根本，以學生為中心，將學生的知識探究、能力培養和價值塑造有機統一，遵循行業發展規律、企業用人規律、教書育人規律和學生成長規律[8]，按照創新貫通思政融入、知識為本技能導向、突出應用強化實踐的原則，依據“需求驅動目標、目標驅動模式”的構建路徑，以計算機類教學質量國家標準和新工科的新要求為指引，以新產業及新經濟對計算機類人才的新需求為驅動，以突顯工程實踐應用能力和創新創業能力為特色，以產教融合、校企協同育人為方法，構建思政教育、專業教育、通識教育、創新創業教育全融合的人才培養體系，打造面向復雜工程問題和多學科交叉融合的課程體系和知識體系，提高學生學習的質量和效率，最終實現在校教育與行業企業需求相通、理論教學與實踐教學相融、專業教育與素質教育相承、創新創業與校企協同相合。

3 專業建設改革的實施

圍繞“富理論、會實踐、有信念、懂交叉”的人才標準審視現有培養體系，結合新工科對計算機人才的新要求、創新創業時代需求、企業行業發展競爭需求及崗位要求、國家相關技能標準、學校轉型升級需求和學生職業生涯發展規劃等開展各相關利益主體的需求測度分析，梳理、分析和總結計算機科學與技術專業存在的問題，以需求為引領和以問題為驅動，從修訂人才培養方案、改進教學方法和手段、改革能力考核評價機制、加強校企協同育人、搭建教學質量保障模式等方面著手推進改革，打造“理論、實踐、技能、素養、交叉、拓展”六位一體的課程體系和“校企雙向嵌入、多元協同”的培養模式，加強學科間的交叉融合，推進校企的協同共育，提高人才培養質量和可持續競爭力。

3.1 基于OBE 教育理念的人才培養方案修訂

一是修訂和優化專業培養目標。以新工科的新要求、行業企業發展競爭需求、地方區域經濟需求、“大眾創業、萬眾創新”時代需求和學生個人能力發展需求為引領，基于OBE教育理念和產教深度融合辦學模式，校企共同修訂和優化面向新工科的計算機科學與技術專業人才培養目標，凸顯學生工程實踐應用能力的培養。人才培養總體目標是培養適應社會主義經濟建設和計算機行業發展需要，遵守職業道德，具備社會責任感，掌握計算機科學與技術領域的基本理論、知識和技能，具有創新和終身學習能力，不斷拓展專業技能，具備將新技術、新方法、新工藝應用于工程實踐解決復雜工程問題的能力，能在專業和相關行業生產、管理、服務等領域從事計算機硬件產品開發與維護、軟件設計與開發和信息服務的應用型人才。

二是擬定合理的畢業能力要求。依據中國工程教育專業認證協會通用認證標準，結合系情、學情，從工程知識、問題分析、解決方案、項目管理、職業規范、團隊、終身學習等維度得出計算機科學與技術專業的畢業能力要求。

三是重構應用型人才培養課程體系。以專業培養目標和畢業要求為依據，遵循學科基礎知識、專業實踐技能、學科交叉融合、創新創業能力的培養鏈條[9]，打造“理論、實踐、技能、素養、交叉、拓展”六位一體的課程體系，建立涵蓋學科知識、專業技能、通識教育、職業素養、學科交叉、專業方向拓展、創新創業的教學模塊體系：1） 強化計算機學科內知識體系的聚合，構建軟件技術、硬件技術、網絡技術和圖形圖像四個專業方向，完善面向單門課程（點）、專業方向（線）和畢業設計（面）的學科內課程體系，打造計算機科學與技術專業課程集群；2） 結合涉農院校的學科特點和專業分布，開展計算機學科和現代信息技術與園藝、畜牧、旅游、藝術設計等學科的交叉與融合，推進智慧農業、智慧牧業、智慧旅游、智慧文創等方面的建設，實現了優化專業設置結構、強化專業建設特色、拓展專業布局空間；3） 緊跟產業升級與經濟結構調整步伐，綜合考量前沿科研知識和業界新技術，研發面向IT新技術的職業技能課程，構建面向復雜工程問題驅動和多學科交叉融合的新工科課程體系與知識體系，如人工智能方向的課程體系構建原則為回歸硬件、以數據為基礎、以精細智能為根本，注重連接與拓展應用。

3.2 改進教學方法和手段，推進教學研究與改革

一是以基礎類課程為起點，引入線上線下混合教學模式，將簽到、討論等課堂活動和作業、測驗、實驗等課堂任務全部放到超星學習通平臺，探索項目式、討論式、啟發式、探究式、互動式教學方法以改善教學成效，激發學生主動學習興趣，同時重視教學過程數據的作用，根據每個學生學習行為數據、課程整體學習情況數據開展橫縱向對比，因材施教、因情施策，針對性開展后續教學工作。

二是建立“崗課賽證”融通機制，將產業、教育、競賽、證書等資源整合并開展相關教學研究與改革，全面推進“崗課對接、課賽融通、課證融合”，實現學程和課程的有機統一。建立培養與就業的聯動機制，每年針對我院計算機科學與技術專業畢業生的就業去向、就業崗位、區域分布等就業數據開展分析，同時爬取熱門就業崗位及崗位職責和要求，開展崗位信息動態更新。理論知識方面，以計算機與軟件專業技術資格考試、職業技能等級認定考試、國家職業技能標準（計算機程序設計員、信息安全測試員、計算機維修工、物聯網/云計算/大數據/人工智能工程技術人員）等考試的大綱和標準體系優化授課課程的理論知識體系；實踐技能方面，以全國職業院校技能大賽、金磚國家職業技能大賽等賽事的計算機類賽項要求為標準，開展實踐能力培養，鍛造團隊協作與創新精神，針對部分項目開展虛實結合的開放式虛擬仿真實驗教學，從實踐環節提高動手應用能力，同時將創新創業理念融入整個培養過程，將學做同步、學思悟創貫穿于專業技術課程與專業實訓課程的教學過程，強化“做中學、學中思、思中悟、悟中創”。

3.3 改革能力考核評價機制

改變傳統單純以期末考試成績評價學生的單一、片面評價模式，將評價維度拓展到學生學習、學習效果和學生發展三個維度，遵照“立足過程、綜合評價”的思路構建“課程成績、學習成效、學業成果”綜合、統一的考核評價體系，除采用傳統的課程成績衡量外，還將專業技能競賽、專業資格證書及技能資格證書、課外科研成果（如科研論文、發明專利、軟件著作權等）、創新創業技能、對外服務等融入考核評價體系，實現教學目標最終聚焦于學習成果。

3.4 加強校企合作，推進校企協同育人

緊密結合行業企業用人需求，將企業輔助教育貫穿于人才培養全過程，構建“校企雙向嵌入、多元協同”的培養模式，實現校企雙方的專業共建、人才共育、責任共擔、成果共享。一是企業全程參與專業設置、人才培養方案制定和修訂，企業作為人才的“消費者”，能夠從源頭規劃“產品”的需求規格和質量，提高學校人才培養的效率，同時共建實驗室、實訓基地等，推動資源共享。二是企業參與具體人才培養，從專業思想、新技術、師資等維度著力，如開展專業就業方向解析、崗位要求解析、職業生涯規劃等活動，幫助學生樹立專業思想、凝練專業發展方向；開展新技術講座、技能競賽等，幫助學生明確專業發展方向、聚焦深度學習興趣；圍繞“以能力建設為核心，以制度創新為動力”的建設理念，結合新工科計算機科學與技術專業發展建設思路，采取“走出去”和“引進來”并舉的策略，設立兼職教師管理體系，引入企業師資作為兼職教師講授實訓類課程，將企業真實工作場景加入課堂，將企業真實項目細化成課堂實訓項目、“一生一品”項目、創新創業項目，幫助學生明晰專業應用成果、提升專業應用成效，同時推進在校教師進企業，提高教師的理論水平、項目實踐能力和創新能力。三是建立專門的校企合作管理機構，制定校企合作規章制度和流程方案，建立考核評價、督查督導制度，建設整合服務平臺，實現校企雙方的信息互通。四是以教育部產學合作協同育人項目、供需對接就業育人項目及省部級縱向課題和企業橫向課題為平臺，推動校企共研，提高科技成果轉化和產業化水平。

3.5 搭建“評價、反饋、改進”循環的質量保障模式

變革傳統的以“評教”為核心的教學質量評價機制，向“評學”全面轉變，評價方式由單一的校內評價向由教師、學生、企業、第三方機構等組成的多方評價轉變，評價手段由單純的評教成績向以調查問卷、座談材料等給出對人才培養目標、畢業要求的達成度轉變。充分利用教學診改平臺，針對教學、管理、服務等專業建設過程中的數據開展挖掘與分析，利用信息化手段找出問題并反饋，針對性提出改進措施并形成閉環，實現專業建設成效的持續提升。

4 結論

隨著新時代工程教育改革新方向的新工科的提出，對專業建設提出了更高的要求和期冀。為有效解決高職院校與行業企業的供需矛盾、推進傳統專業的重塑升級，將OBE教育理念和產教深度融合模式引入計算機科學與技術專業的專業建設，從產出的角度變革現有人才培養模式，找到以學生為中心的人才培養要求和行業發展需求的結合點，以新工科理念和復雜工程問題為導向形成綜合人才培養目標，面向學科交叉融合重構專業課程體系，改進教學方法和手段以及能力考核評價機制，搭建“評價、反饋、改進”的開放式質量管理模式，鍛造了學生大系統觀，提升了學生服務產業能力，形成了高水平專業建設的方法和途徑，可為其他相關專業建設提供了借鑒和案例指引。