“智改數轉”背景下計算機學科教改新思路

［摘 要］ 在“智能制造”和“智改數轉”的背景下，高等學校在培養研究生實踐創新等綜合能力方面面臨著新的挑戰，傳統的培養方案難以滿足社會需求。通過分析南京工業大學計算機學科碩士研究生的培養現狀與社會需求的差異，總結傳統培養方案在理論課程教學、實踐課程教學和考核方式上的問題，針對教學內容、教學方法、考核方式和實習與科研制度四個方面提出教學改革方案，將綜合素質培養和實踐創新能力培養滲透到教學環節中，為社會輸送高質量復合型人才。

［關鍵詞］ 智改數轉；教學模式改革；創新人才培養

［作者簡介］ 楊 曌（1992—），女，江蘇南京人，碩士，南京工業大學計算機與信息工程學院（人工智能學院）助理研究員，主要從事圖像處理、科研管理研究；萬夕里（1982—），男，江蘇南京人，博士，南京工業大學計算機與信息工程學院（人工智能學院）副教授（通信作者），碩士生導師，主要從事網絡優化、算法設計研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）44-0067-04 ［收稿日期］ 2023-10-11

引言

自江蘇省政府印發《江蘇省制造業智能化改造和數字化轉型三年行動計劃（2022—2024年）》后，造業智能化改造和數字化轉型（以下簡稱“智改數轉”）成為智能制造中的新命題［1］?！爸歉臄缔D”是以“機器換人、數據換腦”為出發點，將發展重點放在智能化和數字化方向上，積極應對我國智能制造戰略推進過程中的新問題，迫切需要具有復合型能力的人才引領與推動智能制造業的轉型，啟發教育改革。

高等學校研究生教育作為培養人才的基地，是一個國家發展水平的重要標志，肩負著高層次人才培養和創新創造的重要使命，是社會主義現代化強國建設的重要引擎［2］。各大高校針對社會用人需求，對提升學生實踐能力方面做出了多方面的嘗試和改革：李曉等人［3］在創新創業背景下，構建了滿足控制類課程的三個實驗教學平臺，圍繞該平臺設計了一系列的實驗課程，切實提高了學生的實踐能力；羅家祥等人［4］在新工科形勢下，設計了自動化專業控制類課程的貫通型教學案例，提高了控制類教學的系統性和連續性；黃進等人［5］從傳統教學模式到探索式翻轉課堂“導—學—研”模式的轉變，使教改后的課程更加適合專業的發展。

隨著數字中國新征程的開啟，習近平總書記多次強調優化提升產業結構，加快推動數字產業化、產業數字化。加快建設數字中國，更好地服務我國經濟社會發展和人民生活改善［6］。江蘇省積極響應中央決策，為深化改革制定了一系列的“智改數轉”政策。各行各業數字化轉型離不開高質量的計算機專業人才，符合當下發展需求的人才尤為重要，這對各個高校的培養方案提出了新的要求。當前高校的計算機專業教育教學體系，在如何為社會培養出適應需求的高質量實踐創新人才方面有待進一步提升和完善。基于對當前的社會發展方向和現有研究生培養體系的調研，本文針對計算機專業現有的研究生培養體系提出了一系列的改革方案，希望通過教改，幫助學生更好地掌握專業知識和前沿理論，增強應用創新能力，為今后的發展和就業打下良好的基礎。

一、我校計算機學科的現狀

計算機科學與技術是系統性研究信息與計算的理論技術、在計算機系統中實現與應用技術的學科。它包括科學與工程技術兩方面，兩者互相影響，高度融合。我校計算機科學與技術專業自1994年設立開始，經過多年的發展，于2005年獲得計算機軟件與理論碩士學位授予權，2000年獲得計算機專業技術碩士學位授予權，2011年獲得計算機科學與技術一級學科碩士點和軟件工程一級學科點，2020年新申辦了人工智能專業。

目前，我校計算機科學技術學科共有4個培養方向：網絡與服務計算、人工智能、軟件理論與方法和智能感知與信息處理。針對學生培養，開設了較為全面、完善的專業教學課程，主要分為專業學位課和專業選修課。專業學位課程開設有高級計算機網絡、機器學習、通信理論與系統、現代信號處理技術、高級算法設計與分析等課程。這些課程涉及面廣，內容相對抽象，雖然本科階段學生接觸過相關知識點，但復雜的知識原理和理論公式會增加部分學生的理解難度，學生難以通過實踐得到深刻的認知。

除專業學位課外，我校還開設有計算機視覺、數據科學與工程、軟件系統與工程、軟件質量管理與測試、射頻電路設計與實現、移動通信和信號監測與估計等專業選修課程。這類課程要求學生綜合應用所學知識在實踐工作中實現或者解決一些現實或復雜的工程問題。然而，部分學生動手能力差，專業知識基礎薄弱，導致相關課程的教學效果難以達到預期。

二、目前教學過程中出現的問題

社會經濟與科技的快速發展孵化出眾多不同規模的企業，同時不斷推動企業的多樣化發展?！爸悄苤圃臁薄爸歉臄缔D”等政策的提出，有利于企業的智能化轉型，這對市場人才的需求同樣提出變化，激勵各個高校對人才培養方案進行調整。盡管計算機科學與技術學科對研究生的專業培養方案在各個方面不斷調整，但依舊與社會性企業的需求存在差距。結合我校本學科現有的培養方案，本文重點分析了當前教學體系下存在的問題。

（一）理論課程教學

專業學位課程具有知識面廣泛、理論基礎深、知識點散等特點，對學生的邏輯推理能力、數理知識功底要求較高。但研究生的基礎能力參差不齊，導致學習過程中對知識的掌握和理解不夠透徹，對后續的知識點的學習興趣逐漸下降。此外，任課教師的教學方式依舊偏向于傳統的“填鴨式”或“保姆式”教學，缺乏互動，形式單一片面，割裂了教師與學生之間的聯系，導致學生學習積極性較低，出現教師“一個人唱獨角戲”的局面，最終體現為學生基礎知識薄弱，難以應用于實踐中的現狀。理論課程教學的落后也是目前教學體系中存在的一個問題，如“人工智能”和“智能感知與信息處理”等專業是下一階段“智改數轉”的重點發展方向，其中所涉及的專業知識點更新迅速，而研究生課程的知識內容在不同程度上存在老化現象，未包含最新的熱門領域知識點，導致學生掌握的知識與社會需求存在差異。

（二）實踐課程教學

我校計算機科學與技術學科旨在培養具有自主學習意識與創新意識、科學型與工程型相結合的高水平計算機人才。大多數理論課程過于注重傳授基礎知識，注重教而忽視學，導致培養的人才與科技領域前沿技術和產業綜合應用的需求存在脫節現象［7］。較少的實踐課程具有學生自主學習與自主探究能力弱、動手實踐水平低和知識應用差等缺點，同時也缺乏開展實際應用項目的能力。造成這一現象的主要原因有：年輕的專業教師缺乏企業實踐經驗、學校配套的實踐項目少、與企業合作的實習時間短、實踐課程的考核過于簡單或形式化。

（三）教學考核方式

傳統的研究生課程考核方式主要由平時成績和期末考核成績兩部分組成，其中，平時成績體現在出勤考核方面，更多地僅為學生簽到上課，忽略了最重要的上課學習階段；期末考核成績所占比重較大，只須認真復習應付過期末考試即可，忽略了平時學習。

三、計算機學科培養方案的改革

（一）教學內容的改革

隨著經濟和科技的發展，以機器人、智能工廠等為主導的高級應用場景成為當前工業界和學術界的研究熱點，科研成果呈爆發式增長，信息更新速度遠超教材的迭代速度。單純依靠一本教材已經無法滿足現代課程教學的需求。教師首先應該從自身出發，在注重強化經典理論知識的同時，也應該及時跟進、了解相關行業最近三至五年的發展動態，做到緊跟步伐，避免與研究領域脫軌，造成閉門造車現象。

專業必修課具有一定的普適性，為了避免學生教育背景上的參差，往往會從最基本的原理講起，難免出現教學內容專業性不強或者深度無法滿足學生的科研需求等問題。針對這一問題，教師在學期伊始可開展學生的背景調查，在后續的課程中有針對性地調整教學內容和教學重點，并做出適當知識拓展。除此之外，教師可以將課堂交給學生，每堂課提前安排數名學生對本次課的內容進行講解，對于不足之處再由教師進行補充。學生需要提前做好功課，查閱相關文獻，充分利用網絡、圖書館等教學資源，通過自學掌握相關知識，并根據自己的理解進行講解。這樣不僅使課堂的內容得到了豐富，也培養了學生的自學能力和科研能力，訓練了學生作報告的臨場水平，提升了學生的科研素質和綜合實力。

（二）教學方法的改革

在理論教學中，對于理論性較強的課程，應增加多媒體手段的使用，將枯燥、難以理解的知識點通過圖片、動畫、視頻等更為形象的方式呈現，激發學生的興趣，幫助學生理解。一些教師已經有意識地在授課時加入仿真實驗環節，但大多數仍停留于演示實驗，即教師預先寫好程序，做好測試，在課堂上僅需要調整部分參數，演示最終結果。這種演示實驗是對結果的直觀展示，可以在一定程度上激發學生的興趣，但學生始終處于被動的狀態中，并不能夠參與到實驗中來?？梢酝ㄟ^開展項目式教學法來彌補這些不足。以作業的形式，讓學生用一至兩周的時間，獨立完成設計、構造、編程、調試各個環節。這樣不僅能夠幫助學生梳理理論知識，還能夠加強學生對項目各個環節的理解，積累實踐經驗，為以后的工作打好基礎。

以上實踐以學生的自我探究為主，培養了學生的創新實踐能力、自主學習能力，為行業企業發展培養高層次創新型人才。

（三）考核方式的改革

傳統的考核辦法采用以期末考核為主，輔以課堂表現、課后作業等平時成績的方式，無法較好地調動學生的學習積極性。為提升學生在平時學習中的參與感，平時成績可以被細化為以下幾種方式：（1）課堂上，針對一些開放性問題，組織學生們進行分組討論，并以小組為單位，派代表回答問題；（2）不定期開展課堂檢測，通過與本課堂內容高度相關的測試題，考查學生對所涉及知識點的理解情況，同時間接督查學生的考勤；（3）在課程內容改革中提到的，以做報告的形式，展示自學成果；（4）課后作業，根據課程的內容，有針對性地布置習題或者項目，根據具體的完成情況進行評分；（5）階段性測試，增加期中考試或者月考，考查學生階段性的學習成果，避免因為一次考試失誤出現掛科的問題。最終根據各實踐教學課程的特點，篩選出合適的實踐教學的考核方式和方法，形成實踐教學的考評體系。

期末考核成績一般都是通過筆試的方式反映學生的學習效果，不能很好地反映出學生對知識點的理解和操作實踐能力?？梢愿鶕n程內容，將筆試調整為項目的書面報告或作品展示。利用學期末的三至四周時間，以小組為單位，自主設計實訓項目主題，引導學生綜合利用所學知識，合理分工，最終完成答辯并做書面報告。成績的評定會根據項目的難度、完整性、答辯情況、報告質量和組員互評等多方面綜合考慮。項目形式的考核為學生提供了較多的自主性，激發了學生的學習興趣，調動了學生自主學習的積極性。小組合作的方式鍛煉了學生的合作交流能力，組員互評機制基本確保了所有組員都能夠參與到項目中去。

（四）實習與科研制度的改革

傳統的培養方案對專業型碩士研究生有不少于半年的專業實踐要求，而對學術型碩士研究生并未在此方面做出規定。在企業中實習可以幫助學生了解企業生產環境下的項目運作整體流程，提高了學生綜合運用多門所學知識和技術解決實際問題的能力，幫助學生發現自身的不足，有助于學生確定今后的發展方向。在參與項目的過程中，學生的溝通與合作能力也將得到提升。同時，高強度的工作和巨大的壓力，也會讓學生對比相對自由的校園生活，提高在校期間的學習效率。實習的時長在半年至一年為宜，太短將無法參與到一個完整的項目中去，缺乏一個項目從開始到結束所需要全部流程的完整認知；太長則會影響到學業，學生無法按時畢業。

對于學術型碩士，可以根據學生自身的規劃，為有意向的學生選擇與企業相關度更高的項目，讓學生提前體驗到企業的工作模式，了解企事業單位對人才的要求。學院發揮本校產學研特色，響應政府發展規劃，推動產教融合，為學生提供更多的機會，培育出一批符合社會需求的復合型“數字工匠”。

結語

本文在“智能制造”和“智改數轉”的背景下，結合我校計算機科學與技術學科現有的培養方案，探討了高等學校理工學院人才培養可供參考的培養模式更新，從過去的學科型向促進學生個性全面發展的復合型改變。首先分析了當前計算機學科課程的教學現狀，并指出其存在的問題。結合作者所在高校以產學研為特色的發展模式，以社會需求為導向，分別從理論教學、實踐教學、考核方法和實習制度等方面提出了新的要求，加強專業理論課、專業選修課與實踐類課程之間的聯系，提高研究生自主學習能力、實踐創新能力和知識的綜合運用水平。在社會不斷變革的當下，高校的教學方法也應引入新的教學元素，順應時代發展的需要。教育教學改革和人才培養模式改革直接關乎教育質量和人才培養水平。只有不斷進行改革創新，才能在新時代的背景下將教學質量提升到一個新的高度，為國家建設、社會發展提供更多的高素質的綜合型專業人才。

參考文獻

［1］省政府辦公廳關于印發江蘇省制造業智能化改造和數字化轉型三年行動計劃（2022－2024年）的通知：蘇政辦發〔2021〕109號［A/OL］.（2021-12-30）［2023-09-11］.http：//www.jiangsu.gov.cn/art/2021/12/30/art_46144_10244386.html.

［2］宮春梅.基于創新能力培養的研究生《數理統計》課程教學研究［J］.創新創業理論研究與實踐，2020，3（16）：25-26.

［3］李曉，鮮浩，楊志勇，等.“雙創”形勢下控制類課程實驗教學平臺建設［J］.電氣電子教學學報，2020，42（3）：153-157.

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［6］數字中國新征程，總書記這樣擘畫［EB/OL］.（2021-04-26）［2023-09-11］.https：//www.xuexi.cn/lgpage/detail/index.html？id=3249585418033173390amp;amp;item_id=3249585418033173390.

［7］石靜，劉慧英，楊建華，等.基于創新人才培養的控制類課程群改革研究［J］.西北工業大學學報（社會科學版），2013，33（4）：96-100.

A New Idea of Teaching Reform Under the Background of Intelligent Reform And Digital Transformation： Taking Traing plan for Granduates as an Example

YANG Zhao， WAN Xi-li

（College of Computer and Information Engineering （College of Artificial Intelligene）， Nanjing Tech University， Nanjing， Jiangsu 211800， China）

Abstract： Under the background of “intelligent manufacturing” and “intelligent reform and digital transformation”， universities are facing new challenges in cultivating graduate practical innovation， and the traditional training program is difficult to meet the social needs. By analyzing the present situation of computer technology of the graduate training and social demand differences， this paper summarizes the problems of traditional training program in the theory course teaching， practice course teaching and examination methods. According to the teaching content， teaching method， evaluation methods and practice and scientific research system it puts forward the teaching reform plan to integrate the comprehensive quality training and practice innovation ability into the teaching link， conveying high quality interdisciplinary talents for the society.

Key words： intellectual reform and digital transformation; teaching mode reform; innovative talent training