以能力培養(yǎng)為核心的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐

徐周波,古天龍,常 亮

（桂林電子科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息安全學(xué)院， 廣西 桂林 541004）

1 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)模式改革的必要性

隨著高等教育大眾化發(fā)展,國(guó)內(nèi)各高校競(jìng)相開(kāi)辦相關(guān)專業(yè),其中計(jì)算機(jī)專業(yè)是目前國(guó)內(nèi)高校開(kāi)辦最多的專業(yè)之一,在校生數(shù)量也是位列各專業(yè)之首。此外,培養(yǎng)應(yīng)用型人才已成為高等教育的重要任務(wù)和主要內(nèi)容[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,企業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才需求逐年增加,但計(jì)算機(jī)專業(yè)的畢業(yè)生卻面臨著巨大的就業(yè)困惑。許多用人單位招不到合適的人才,呈現(xiàn)出就業(yè)難和人才短缺同在的尷尬局面。究其原因,主要是現(xiàn)代企業(yè)對(duì)工程技術(shù)人員的知識(shí)、能力和素質(zhì)都提出了更高的要求,要求工程技術(shù)人員在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下能運(yùn)用科學(xué)理論和技術(shù)的手段在“大工程”的環(huán)境中從事具體的實(shí)踐活動(dòng)[2],而高等學(xué)校在教育方式上仍以應(yīng)試教育為主,重理論、輕實(shí)踐,與企業(yè)聯(lián)系不緊密,使得教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)產(chǎn)業(yè)脫節(jié)、學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)不足。因此,工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)必須將工程實(shí)踐能力培養(yǎng)貫穿整個(gè)教育過(guò)程的始終,使素質(zhì)教育與專業(yè)教育相承、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相融、學(xué)校教育與行業(yè)需求相通,創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與校企協(xié)同相契合,優(yōu)化人才培養(yǎng)體系,搭建人才成長(zhǎng)平臺(tái)。

2 工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)

在大工程觀的視野下,高等工程教育的任務(wù)是培育學(xué)生的責(zé)任意識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、指導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)工程所需的基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力、培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力、指導(dǎo)學(xué)生建立基本的價(jià)值判斷能力、培養(yǎng)學(xué)生基本的社會(huì)活動(dòng)能力[3]?；诖蠊こ逃^教育理論,根據(jù)學(xué)校地方性、綜合性的特點(diǎn)和教學(xué)研究型大學(xué)的定位,對(duì)畢業(yè)生跟蹤調(diào)查和相關(guān)企事業(yè)單位的需求調(diào)研進(jìn)行分析,明確桂林電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)為:培養(yǎng)具有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)、基本技能和相關(guān)學(xué)科知識(shí),善于計(jì)算思維和系統(tǒng)思維、具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)和國(guó)際視野,具備良好的人文素養(yǎng)、職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)合作精神,具備計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用能力,能在電子信息行業(yè)及相關(guān)部門(mén)從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用、教學(xué)、科研等方面工作的高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才,成為具有終身學(xué)習(xí)和自我可持續(xù)發(fā)展能力的行業(yè)骨干。

3 工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐

人才培養(yǎng)模式是指培養(yǎng)主體為了實(shí)現(xiàn)特定的人才培養(yǎng)目標(biāo),在一定的教育理念指導(dǎo)和培養(yǎng)制度保障下設(shè)計(jì)的,由若干要素構(gòu)成的具有系統(tǒng)性、目的性、中介性、開(kāi)放性、多樣性與可仿效性等特征的有關(guān)人才培養(yǎng)過(guò)程的理論模型與操作樣式[4]。

3.1 突出工程應(yīng)用教育，更新人才培養(yǎng)理念

人才培養(yǎng)理念旨在回答“培養(yǎng)什么樣的人”“如何培養(yǎng)人”等問(wèn)題。基于“高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才”培養(yǎng)目標(biāo),以學(xué)生全面發(fā)展和適應(yīng)社會(huì)需要為總體目標(biāo),根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)的最新發(fā)展和行業(yè)企業(yè)需求變化,優(yōu)化人才培養(yǎng)方案。為突出工程應(yīng)用教育,提出素質(zhì)教育與專業(yè)教育相承、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相融、學(xué)校教育與行業(yè)需求相通、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與校企協(xié)同相契合的人才培養(yǎng)新理念。基于大工程觀的教育理念,以面向?qū)嶋H工程和應(yīng)用為導(dǎo)向,以工程實(shí)踐和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為手段,改革實(shí)踐教學(xué)體系,將計(jì)算思維能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力(簡(jiǎn)稱“四種能力”)的培養(yǎng)貫穿整個(gè)教育過(guò)程的始終。在此基礎(chǔ)上,提出以“四種能力”為核心的“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、能力導(dǎo)向、校企協(xié)同、服務(wù)行業(yè)”的人才培養(yǎng)模式。

3.2 以“四種能力”培養(yǎng)為主線的一體化課程體系

根據(jù)以“四種能力”為要素的計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用型人才核心能力要求,優(yōu)化人才培養(yǎng)方案,可按層次遞進(jìn)方法從第一學(xué)期到第八學(xué)期設(shè)置“素質(zhì)教育、學(xué)科基礎(chǔ)、軟硬件技能、學(xué)科前沿、工程實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”6類課程模塊,將知識(shí)、能力、素質(zhì)貫穿于課程體系之中。根據(jù)專業(yè)的辦學(xué)實(shí)際,重點(diǎn)發(fā)展嵌入式技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等特色方向課程群。嵌入式技術(shù)方向著力培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件知識(shí),嵌入式系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方法。軟件技術(shù)方向著力培養(yǎng)學(xué)生軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)和軟件工程管理知識(shí),主流軟件工具和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境知識(shí),軟件測(cè)試與維護(hù)知識(shí),軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方法。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方向著力培養(yǎng)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)和通信網(wǎng)技術(shù)知識(shí),網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理技術(shù),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方法。由此構(gòu)建的“六類模塊、三個(gè)方向”的人才培養(yǎng)課程體系,如圖1所示。

為培養(yǎng)學(xué)生完整的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu),從軟件基礎(chǔ)與算法設(shè)計(jì)、硬件基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)出發(fā)務(wù)實(shí)學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)。軟件基礎(chǔ)與算法設(shè)計(jì)課程組用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題求解的思維能力和程序設(shè)計(jì)能力以及從學(xué)科的三個(gè)形態(tài)培養(yǎng)學(xué)生的算法設(shè)計(jì)能力;硬件基礎(chǔ)課程組包含電子技術(shù)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)等兩個(gè)模塊課程組,培養(yǎng)學(xué)生的基本電路和數(shù)字邏輯系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)能力、研制簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)模型機(jī)的能力;網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程組主要用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識(shí)、設(shè)計(jì)原理和關(guān)鍵算法。基于學(xué)科基礎(chǔ),通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)遞進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力;通過(guò)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)從軟件工程角度遞進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力;通過(guò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)攻防協(xié)議設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)遞進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

此外,基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地,通過(guò)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程、學(xué)科競(jìng)賽和科研項(xiàng)目,進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生計(jì)算思維和系統(tǒng)思維的訓(xùn)練,夯實(shí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力;設(shè)置專門(mén)的企業(yè)課程,突顯行業(yè)特色,將行業(yè)知識(shí)與工程能力密切融合?？梢?jiàn),人才培養(yǎng)體系確保了計(jì)算思維能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力4種能力的培養(yǎng)。

3.3 改革實(shí)踐教學(xué)體系，建立“分層遞進(jìn)式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

針對(duì)提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的要求,構(gòu)建“課程實(shí)驗(yàn)-綜合設(shè)計(jì)-實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)-第二課堂”4個(gè)層次的實(shí)踐環(huán)節(jié),設(shè)置“基礎(chǔ)操作型、綜合應(yīng)用型、研究創(chuàng)新型、企業(yè)驅(qū)動(dòng)型”4層次遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目,通過(guò)分年級(jí)、分層次,構(gòu)成由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由驗(yàn)證、設(shè)計(jì)、綜合到創(chuàng)新實(shí)踐,由校內(nèi)到校外的“分層遞進(jìn)式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,如圖2所示。

圖1 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系圖

圖2 “分層遞進(jìn)式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

基礎(chǔ)操作型實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的驗(yàn)證和實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解,對(duì)基本編程方法的掌握,對(duì)軟硬件開(kāi)發(fā)的主流技術(shù)、基本方法與基本技能的掌握,培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力,面向一、二年級(jí)學(xué)生。綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是根據(jù)不同專業(yè)方向能力培養(yǎng)需要,在學(xué)生掌握一定的理論知識(shí)和軟硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)展的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)相交叉、相結(jié)合的實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和工程應(yīng)用能力,面向二、三年級(jí)學(xué)生。研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目以創(chuàng)新能力為導(dǎo)向進(jìn)行開(kāi)設(shè),在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上以學(xué)生自擬、學(xué)生科技制作和教師科研轉(zhuǎn)化等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、合作與創(chuàng)新思維能力,面向三、四年級(jí)學(xué)生。企業(yè)驅(qū)動(dòng)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目以專業(yè)能力為導(dǎo)向進(jìn)行開(kāi)設(shè),依托“校企合作”單位,在企業(yè)自設(shè)課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)中,以完成具體的企業(yè)項(xiàng)目為目標(biāo),在教師和企業(yè)導(dǎo)師的輔助下,由學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的實(shí)施,并最終得出項(xiàng)目的解決方案,進(jìn)而使學(xué)生了解真實(shí)的產(chǎn)業(yè)、行業(yè)需求及相應(yīng)的解決技術(shù),面向三、四年級(jí)學(xué)生。

為適應(yīng)社會(huì)以及行業(yè)對(duì)人才要求的不斷提升,在4層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目中,將企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)目和科研項(xiàng)目貫穿4個(gè)層次的實(shí)踐環(huán)節(jié),體現(xiàn)計(jì)算機(jī)專業(yè)能力與行業(yè)應(yīng)用的融合。在具體操作中,4種類型的實(shí)驗(yàn)分別占比30%、50%、10%和10%,充分體現(xiàn)開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐教育、培養(yǎng)務(wù)實(shí)創(chuàng)新高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才的辦學(xué)宗旨。

4 人才培養(yǎng)模式改革實(shí)踐效果

桂林電子科技大學(xué)是以工為主,電子信息類學(xué)科優(yōu)勢(shì)突出,多學(xué)科相互滲透、協(xié)調(diào)發(fā)展的大學(xué)[5]。桂林電子科技大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)結(jié)合地方需求和學(xué)校的辦學(xué)定位,不斷更新教育觀念,探索、創(chuàng)新和完善人才培養(yǎng)模式。通過(guò)近20年的全面綜合改革實(shí)踐,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)建設(shè)水平得到極大提升,2010年獲批國(guó)家級(jí)特色專業(yè),2011年入選教育部第二批卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃高校實(shí)施專業(yè),2013年遴選為國(guó)家級(jí)地方高校本科專業(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目;建成1個(gè)國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)和1個(gè)自治區(qū)級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì),1個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和1個(gè)區(qū)級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,2門(mén)國(guó)家級(jí)精品課程和3門(mén)區(qū)級(jí)精品課程,1門(mén)國(guó)家精品資源共享課,2部教材入選“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。

此外,學(xué)生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力明顯提升,2015年、2016年和2017年指導(dǎo)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目分別為6項(xiàng)、9項(xiàng)和6項(xiàng),指導(dǎo)區(qū)級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目分別為16項(xiàng)、15項(xiàng)和20項(xiàng)。專業(yè)的綜合改革為本專業(yè)較高的就業(yè)率奠定了重要基礎(chǔ)。在日趨嚴(yán)峻的就業(yè)形勢(shì)下,本專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率一直保持在92%以上。2015屆、2016屆、2017屆畢業(yè)生的初次就業(yè)率分別為93.65%、92.64%和93.05%。通過(guò)對(duì)當(dāng)屆畢業(yè)生的就業(yè)質(zhì)量分析,2015屆畢業(yè)生中,薪資在4000～6000的占52%;2016屆畢業(yè)生中,薪資在5500～6000的占42%;2017屆畢業(yè)生中,薪資在6000～7000的占56%。畢業(yè)生以“專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐動(dòng)手能力較強(qiáng)”贏得了社會(huì)各界廣泛贊譽(yù),薪資待遇的分布比例也說(shuō)明我校培養(yǎng)的畢業(yè)生在工作能力、工作態(tài)度方面得到企業(yè)的認(rèn)可。

[1]車(chē)承軍, 蘇群. 應(yīng)用型人才培養(yǎng): 大眾化高等教育的責(zé)任[J]. 黑龍江高教研究, 2004(7): 44-45.

[2]中國(guó)工程院工程教育研究課題組. 我國(guó)工程師培養(yǎng)的重要性與培養(yǎng)途徑研究[J]. 高等工程教育研究, 2005(1): 1-7.

[3]王雪峰, 曹榮. 大工程觀與高等工程教育改革[J]. 高等工程教育研究, 2006(4): 19-23.

[4]董澤芳. 高校人才培養(yǎng)模式的概念界定與要素解析[J]. 大學(xué)教育科學(xué), 2012, 133(3): 30-36.

[5]古天龍, 景新幸, 郭慶, 等.本科院校工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革探索: 基于桂林電子科技大學(xué)電子信息類工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)區(qū)的思考[J]. 中國(guó)高教研究, 2012(1): 107-110.