數字化轉型的計算機工程教育人才培養(yǎng)模式

摘要：為響應國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展需求，推動地方院校計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)模式在數字化轉型背景下的適應性變革，該文通過系統(tǒng)分析國內外工程教育認證體系、數字化轉型人才培養(yǎng)機制與課程思政建設現(xiàn)狀，揭示了當前計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)體系存在的結構性短板。基于此，該文從組織架構革新、課程體系重構、教學模式創(chuàng)新、學科交叉融合及課程思政協(xié)同等維度提出系統(tǒng)性解決方案，旨在有效彌補數字時代計算機專業(yè)人才培養(yǎng)的體系性缺陷，全面提升學生的數字化素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和實踐水平。通過數字化賦能、工程教育認證與思政教育的三維聯(lián)動，構建符合國家人才戰(zhàn)略需求的創(chuàng)新型、卓越化、可持續(xù)的計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)新范式。

關鍵詞：數字化轉型；計算機類專業(yè)；工程認證；人才培養(yǎng)體系

中圖分類號：G642" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）24-0129-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

國家政策、產業(yè)變革和學科演化三種力量相互交織，共同推動我國工程教育的深入發(fā)展[1]。大數據、人工智能等新興技術的發(fā)展，數字化轉型已成為社會發(fā)展的新主題。2022年，教育部發(fā)布年度工作重點，提出實施教育數字化戰(zhàn)略行動，將數字技術融合到工程教育中，培養(yǎng)掌握數字技術科學工具、方法和計算思維的工程師，采用數字技術解決復雜工程問題，實現(xiàn)工程教育轉型，引領未來數字人才培養(yǎng)[2]。 我國積極申報數字類技術專業(yè)，呈現(xiàn)百花齊放的局面，但尚未建立明確的培養(yǎng)目標、課程體系和培養(yǎng)方式[3]。

1 數字化轉型的計算機工程教育人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀及不足

工程教育認證被認為是提高工程教育質量，推進工程人才畢業(yè)就業(yè)發(fā)展的主要措施，總體上強調學生本位、社會需求等，已經得到世界各國的廣泛重視。美國是工程認證的發(fā)源地和主要推動者。美國加利福尼亞大學電氣工程專業(yè)采用課程層面評價方法，給出課程與學生產出關聯(lián)矩陣，并持續(xù)改進[4]。美國工程院在《2020工程師：新世紀工程學發(fā)展的遠景》[5]中提出“工程師領導能力”應成為工程認證人才培養(yǎng)的重點內容。我國教學設計采用反向設計方式，其實現(xiàn)過程為：內外需求→培養(yǎng)目標→畢業(yè)要求→課程體系和要求→教學內容和方法。教學實施以學生為中心，實現(xiàn)能力課堂，對話課堂和高階課堂等，注重追求“人文合一”“天人合一”，將工程認證人才的人文素質和公民意識良好結合。《工程教育認證標準解讀及使用指南（2020版） 》強化了立德樹人的有關要求。習近平總書記強調“要把立德樹人的成效作為檢驗學校一切工作的根本標準”[6]，推進“工匠精神”“家國情懷”等思政元素融入人才培養(yǎng)中[7]。

數字化轉型最早是2017年馬卡斯公司提出的，美國自然科學基金會組織多次有關數字化轉型的系列研討會，加快數字型科學與工程創(chuàng)新。《投資美國的數據科學與分析人才》報告[8]提出實現(xiàn)“T型工程師”的人才培養(yǎng)，既具備深入的技能（T型縱軸） ，同時具有廣泛的學科知識（T型橫軸） 。斯坦福大學教授戴維·多諾霍指出隨著算力和數據規(guī)模的增大，數字科學將融入生產各個環(huán)節(jié)，成為通用的技術和核心的構件。歐盟委員會提出“數字化歐洲工業(yè)計劃”[9]，聚焦數字科學賦能傳統(tǒng)制造業(yè)轉型，強調數字孿生、工業(yè)互聯(lián)網等，強調工程師的數字科學能力，如機器學習、數據挖掘等，能使用多門學科知識解決復雜工程和數據問題。2020年，我國教育部發(fā)布《2020年教育信息化和網絡安全工作要點》，全面推進現(xiàn)代數字信息技術手段支撐高等教育體制改革[10]，指出實現(xiàn)個性化學習和數字徽認證，改變傳統(tǒng)教育方式，是未來高等教育數字化的發(fā)展方向[11]。提出教育數字化轉型的含義為將數字技術整合到高等教育領域的各個層面，推動教學范式、組織結構、教學過程和評價體系的改革；強化優(yōu)質教學資源的傳播和共享，支持慕課、微課、虛擬教研室等網上教育資源的實施；打破時空和地域限制[12]，分析中國內外部優(yōu)劣勢、機會和威脅等，系統(tǒng)整合政治、經濟、社會、技術等因素為更好地實現(xiàn)數字化教育提供依據[13]；鼓勵教育加快空間紐帶，重構教學模式、科研模式，共建共享教學資源；樹立學生的主體化、個性化和開放化，教師的作用也從教學內容的呈現(xiàn)轉化為學生技能的培養(yǎng)[14]。

綜上所述，國內外在數字化轉型背景下的計算機類專業(yè)工程教育人才培養(yǎng)已開展了卓有成效的研究探索與實踐，相關成果較為豐碩。但整體而言仍存在完善空間，亟待深入研究的核心問題包括：

① 工程教育認證的人才培養(yǎng)理念與方法需系統(tǒng)性優(yōu)化。現(xiàn)行培養(yǎng)體系與就業(yè)市場需求存在脫節(jié)現(xiàn)象，知識體系構建偏重理論層面，面向產業(yè)應用的實踐環(huán)節(jié)薄弱，不利于學生工程實踐能力培養(yǎng)。同時，職業(yè)定位與技能框架標準的缺失，加劇了人才培養(yǎng)與市場需求的信息不對稱。

② 數字技術迅猛發(fā)展引發(fā)的數字鴻溝、知識碎片化及信息安全問題制約教育轉型。數字鴻溝將加劇教育資源分配不均，信息過載與知識碎片化易導致學生學習路徑迷失，而信息安全風險可能引發(fā)數據泄露等社會問題。當前計算機類專業(yè)亟須強化人工智能、云計算、數據挖掘、網絡安全等前沿技術的應用能力培養(yǎng)。

③ 工程教育認證在專業(yè)實踐中的示范案例與經驗成果尚不顯著，對立德樹人根本任務的落實仍需加強。需通過制度創(chuàng)新與配套建設，構建覆蓋教學全流程、多維度的課程思政體系。

④ 工程認證體系尚未建立統(tǒng)一的數字人才培養(yǎng)目標、課程體系與培養(yǎng)范式。現(xiàn)有工程學科組織存在劃分過細、學科壁壘森嚴等問題，加之院校地域差異、定位分化和硬件條件限制，嚴重制約跨學科數字人才培養(yǎng)的推進。

由此可見，當前計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)體系仍處于發(fā)展完善階段，諸多領域需要持續(xù)探索。因此，針對上述關鍵問題開展深度研究具有重要現(xiàn)實意義。

2 數字化轉型計算機類工程教育認證人才培養(yǎng)模式的實施

以數字化轉型計算機類專業(yè)工程教育認證下的人才培養(yǎng)體系為研究對象，構建數字化轉型計算機類工程教育認證人才培養(yǎng)模式。對接地方經濟和社會人才需求，切實提高計算機類專業(yè)人才的數字化能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等。從組織形式、課程體系、教學模式、培養(yǎng)體系等方面解決現(xiàn)有數字時代計算機專業(yè)人才培養(yǎng)的不足。

2.1 工程教育認證與人才培養(yǎng)模式

積極推進工程教育認證，培養(yǎng)具有交叉學科背景和復合知識結構的創(chuàng)新型計算機專業(yè)工程師，解決國家重大戰(zhàn)略和行業(yè)需求技術問題，提升國家的工程競爭實力。

工程認證遵循三個基本理論：成果導向、以學生為中心和持續(xù)改進。針對學生的個性化差異，創(chuàng)新創(chuàng)建人才培養(yǎng)模式，建立以理論為基礎的教學模式，工程應用新模式，科研項目+學科競賽驅動模式和成果檢驗評價體系4部分組成的復雜工程人才培養(yǎng)體系。隨著數字科技的發(fā)展，多技術融合創(chuàng)新已經成為各行業(yè)發(fā)展的驅動力，隨著“中國制造2025”政策的提出，注重學科融合與交叉成為大勢所趨，故創(chuàng)新創(chuàng)建新的課程及教學體系勢在必行。同時，工程認證教育需要學生從工程項目和實踐項目的角度提高解決復雜工程問題的能力及專業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)。工程項目使其能參與各個企業(yè)的項目開發(fā)中，實踐項目則有利于全面掌握計算機類專業(yè)的基礎知識，為將來的項目開發(fā)做準備。科研項目+學科競賽驅動模式則強調培養(yǎng)人才不能與社會脫節(jié)，將競賽課題、科研項目融入工程教育中，調動各方面資源，建立學生個性化全面發(fā)展的創(chuàng)新育人長效機制。最后，成果檢測評價體系，則需要過程化的管理及多方面能力的考核，如工程思維能力、知識應用能力、工具使用能力、溝通組織能力等，并進行指標的量化計算，分別從畢業(yè)要求達成度、工程能力達成度、人文素質培養(yǎng)達成度、人才培養(yǎng)目標度等進行評價。如圖1所示。

2.2 數字化轉型與計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)模式

高等教育數字化轉型構建更加卓越和可持續(xù)性的高等教育新體系。近年來，信息技術的高速發(fā)展，催生并促進了數字經濟，提出了數字中國的目標，探索“互聯(lián)網+高等教育+數字技術”結合的未來高等教育發(fā)展模式。

當前，數字鴻溝與信息孤島現(xiàn)象日益凸顯，導致教育資源分配失衡。為此，需要政府、企業(yè)、高校等多方協(xié)同，完善網絡基礎設施，確保學生享有平等的數字化接入機會。為破解信息割裂難題，應構建高等教育數字化資源共享平臺，消除學科壁壘。在課程體系改革方面，需夯實數學基礎課程（包括高等數學、數理統(tǒng)計、微積分等） ，強化計算機核心課程（如計算機語言、計算機組成原理等） ，同時增設人工智能、機器學習、大數據、區(qū)塊鏈及鴻蒙操作系統(tǒng)等前沿技術課程。此外，要推進課程思政與專業(yè)教育的有機融合，發(fā)揮工科案例教學優(yōu)勢，培養(yǎng)學生的社會主義核心價值觀與科學思維能力。教學組織方面，可通過“虛擬教研室”等創(chuàng)新模式，突破地域、專業(yè)與校際限制，實現(xiàn)資源協(xié)同共享。加快課程數字化進程，依托優(yōu)質師資開發(fā)慕課、微課及智慧教學資源。

重點提升教師隊伍的數字化教學能力，包括技術應用意識、教學創(chuàng)新能力和育人責任感，打造兼具理論素養(yǎng)與實踐能力的復合型師資團隊。平臺建設層面，應分級建設國家級、省級和校級精品教學平臺，優(yōu)先搭建大數據與人工智能教學平臺，推行線上線下混合式教學模式。在認證體系改革中，逐步推動數字認證主流化，建立配套的隱私保護與信息安全機制（如已建成的網絡技術與信息安全實驗室） 。此外，需完善跨學科培養(yǎng)的學分管理制度，支持學生個性化發(fā)展（具體架構見圖2） 。

2.3 學科建設、課程體系與人才培養(yǎng)模式

在新工科建設背景下，應重點強化優(yōu)勢學科建設，打造特色人才培養(yǎng)高地[18]。通過加強校政企協(xié)同，共同服務區(qū)域經濟發(fā)展與產業(yè)轉型升級需求。具體而言，需建立人才需求預測、培養(yǎng)與評價的聯(lián)動機制，促進學科專業(yè)與產業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、人才鏈的精準對接。在教學實施中，貫徹工程教育認證理念，落實OBE（成果導向教育） 與CBE（能力本位教育） 原則，制定具有挑戰(zhàn)性的學習標準，采用反向教學設計，推動自然科學、思政教育與工程科學的交叉融合。通過“三位一體”育人方案[19]，實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)與價值塑造的有機統(tǒng)一。

數字經濟驅動下，就業(yè)結構正加速向高技術、高技能方向轉型，培養(yǎng)復合型創(chuàng)新型高端人才已成為必然趨勢。鑒于工程教育各學科的知識理論方法已深度交叉融合，在課程體系建設中，應整合傳統(tǒng)計算機專業(yè)課程與數字技術新興課程，系統(tǒng)構建包含數字計算能力、人文素養(yǎng)、職業(yè)倫理等維度的新型培養(yǎng)體系。通過組建校企協(xié)同師資團隊，聯(lián)合開展技術研發(fā)，同步提升學生實踐創(chuàng)新能力與教師教學水平。可依托校內科研競賽平臺及校外實訓創(chuàng)新基地，為學科課程體系提供支撐（具體架構見圖3） 。

2.4 課程思政、立德樹人與人才培養(yǎng)模式

高校教育肩負著培養(yǎng)高素質人才的重要使命，課程思政作為教學理念，“立德樹人”是其核心價值追求。在數字化信息時代，學生思想觀念面臨巨大沖擊。當前我國思政教育與專業(yè)教育長期處于平行發(fā)展狀態(tài)，這與“因材施教”的教育宗旨相悖，難以實現(xiàn)全方位育人[20]。因此，有必要在專業(yè)教育中融入德育內容，構建“專業(yè)教育+思政教育”的協(xié)同育人體系，提升數字時代工程類學生的思想政治素養(yǎng)[14]。

具體實施層面，應將計算機專業(yè)人才培養(yǎng)與“三全育人”理念有機結合：一方面，將思政元素系統(tǒng)納入教學大綱，深入挖掘專業(yè)知識體系、學科發(fā)展歷程及教師言行中的思政資源，實現(xiàn)與專業(yè)技術的有機融合；另一方面，通過持續(xù)修訂完善，打造融入式課程思政教學模式。建議設立示范性思政課程或專業(yè)，發(fā)揮行業(yè)引領作用，通過教學研討、專題講座、校際合作等方式，豐富教師思政資源儲備，強化其政治立場。最終目標是培養(yǎng)學生的社會責任感、家國情懷和職業(yè)素養(yǎng)等人文綜合素質（具體實施路徑見圖4） 。

3 結論

本研究旨在構建數字化轉型背景下計算機類專業(yè)的工程教育認證人才培養(yǎng)體系，通過促進學科交叉融合、打破組織壁壘、創(chuàng)新學科結構，整合理論教學、實踐訓練、應用創(chuàng)新和思政教育等核心要素，建立基于學科融合的工程認證創(chuàng)新人才培養(yǎng)課程與教學體系。研究提出融合工程教育認證、數字化轉型、學科建設與課程思政的協(xié)同育人模式，通過整合高校師資力量與企業(yè)優(yōu)質人才資源，組建結構合理的研究團隊，建立長效運行機制。該模式將為計算機行業(yè)培養(yǎng)兼具實踐創(chuàng)新能力與國際競爭力的高素質復合型人才。

本研究成果可為地方高校計算機類專業(yè)應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系建設提供參考，有助于提升人才培養(yǎng)質量，增強學生就業(yè)競爭力與職業(yè)發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r，研究將助力政府提升高等教育治理能力，強化行業(yè)對高等教育規(guī)劃的指導作用，提高企業(yè)人才引進效益，促進地方高校計算機類專業(yè)質量標準與產業(yè)需求對接、與市場發(fā)展同步，從而有效服務區(qū)域經濟社會發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：王 力】