新工科建設(shè)形勢下的計算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)方案

王 婷，劉任任

（湘潭大學(xué) 信息工程學(xué)院，湖南 湘潭 411105）

0 引 言

2017年2月18日，在復(fù)旦大學(xué)召開的綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會上，教育部高等教育司張大良司長分析了新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢，強(qiáng)調(diào)新經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展迫切需要新型工科人才支撐[1]。2017年4月8日，教育部在天津大學(xué)召開新工科建設(shè)研討會，與會代表一致認(rèn)為，培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供智力和人才支撐，既是當(dāng)務(wù)之急，也是長遠(yuǎn)之策[2]。2017年6月9日，教育部在北京召開新工科研究與實(shí)踐專家組成立暨第一次工作會議，審議通過《新工科研究與實(shí)踐項目指南》，提出新工科建設(shè)指導(dǎo)意見[3]。

新工科以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景，國家一方面要設(shè)置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)，另一方面要推動現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)高校要加快培養(yǎng)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)急需人才，主動布局面向未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)。為加快實(shí)現(xiàn)我國從工程教育大國向工程教育強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變，高校要樹立創(chuàng)新型、綜合化、全周期的工程教育“新理念”，構(gòu)建新興工科和傳統(tǒng)工科相結(jié)合的學(xué)科專業(yè)“新結(jié)構(gòu)”，探索實(shí)施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質(zhì)量”，建立完善中國特色工程教育的“新體系”。

新工科與老工科的概念是相對的，隨著新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，今天的新工科將變成明天的舊工科。提出建設(shè)和發(fā)展新工科的舉措，但如果還是沿用目前工科人才培養(yǎng)的那一套做法，那么，培養(yǎng)出來的人將仍舊不能滿足新經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的要求，就業(yè)的結(jié)構(gòu)性矛盾依然突出。

有人通過調(diào)查，對我國目前工科人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀總結(jié)歸納為“培養(yǎng)目標(biāo)定位不清晰，工科教學(xué)理科化，對于通識教育與工程教育、實(shí)踐教育與實(shí)驗教學(xué)之間的關(guān)系和區(qū)別存在模糊認(rèn)識，工程教育與行業(yè)企業(yè)實(shí)際脫節(jié)太大，工科學(xué)生存在綜合素質(zhì)與知識結(jié)構(gòu)方面的缺陷”[4]。

目前，成果導(dǎo)向教育（OBE）在美國、英國、加拿大等國家成為教育改革的主流理念，也正在逐漸成為我國高等工程教育制定人才培養(yǎng)方案的基本要求。該理念于1981年由Spady提出，經(jīng)過10年左右的發(fā)展，形成了比較完整的理論體系，美國工程教育認(rèn)證協(xié)會將其貫穿于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的始終。2016年6月，我國被接納為“華盛頓協(xié)議”正式成員。用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)工程教育改革，具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 培養(yǎng)方案的制訂和修訂

培養(yǎng)方案是高等院校實(shí)施人才培養(yǎng)工作的根本性和指導(dǎo)性文件，是人才培養(yǎng)工作的總體設(shè)計和實(shí)施藍(lán)圖，是安排教學(xué)內(nèi)容、組織教學(xué)活動、評價教學(xué)效果和保障教學(xué)質(zhì)量的基本依據(jù)。為保持人才培養(yǎng)方案的相對穩(wěn)定性，一般各個高校都會每隔4年左右修訂一次培養(yǎng)方案，以進(jìn)一步優(yōu)化人才培養(yǎng)方案、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、推動本科人才培養(yǎng)模式改革和創(chuàng)新。一個值得注意的問題是，許多制定培養(yǎng)方案的人總是認(rèn)為修訂工作無非就是調(diào)整一下課程而已，經(jīng)常出現(xiàn)“閉門造車”的現(xiàn)象，沒有向社會和用人單位了解對人才的需求和要求，這就違背了OBE理念。筆者認(rèn)為，制定和修訂人才培養(yǎng)方案的有效途徑是把與本專業(yè)相關(guān)的業(yè)界專家，特別是把本校畢業(yè)的、在業(yè)界取得一定業(yè)績的校友請回來，認(rèn)真傾聽他們的意見和建議，因為他們最懂得社會需要什么樣的畢業(yè)生。有人擔(dān)心企業(yè)界的不懂教學(xué)規(guī)律、不會重視基礎(chǔ)課程的開設(shè)等，這些擔(dān)心都是多余的，筆者經(jīng)常接待回校團(tuán)聚的校友，在與他們座談時，許多學(xué)生都回憶起當(dāng)年讀書時，有急功近利的思想，總認(rèn)為基礎(chǔ)課程學(xué)了無用，工作后才體會到基礎(chǔ)課程對他們潛移默化的作用。

2 師資隊伍建設(shè)

師資隊伍建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的根本任務(wù)和基礎(chǔ)工作。黨和政府對師資隊伍建設(shè)的總體要求是：全面加強(qiáng)教師的學(xué)風(fēng)、教風(fēng)、作風(fēng)建設(shè)，努力建設(shè)一支有理想信念、有道德情操、有扎實(shí)學(xué)識、有仁愛之心的教師隊伍[5]。近年來，各高等學(xué)校對入職的教師設(shè)置了高學(xué)歷的門檻，一般都要求具有博士研究生學(xué)歷或博士學(xué)位，有的學(xué)校還要求具有海外博士研究生學(xué)歷。毋庸諱言，這些措施的出發(fā)點(diǎn)是好的。但對于工科而言，也出現(xiàn)了一些值得注意的現(xiàn)象，即現(xiàn)在許多高校博士畢業(yè)的教師偏重理論研究的多，而承擔(dān)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)的課題少，導(dǎo)致教學(xué)過程中對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)不夠，學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力則更弱。這種現(xiàn)象和結(jié)果，與高校對教師能力和水平的評價體系和標(biāo)準(zhǔn)有重要關(guān)系，一味追求SCI論文數(shù)量和縱向項目的課題數(shù)量和經(jīng)費(fèi)總數(shù)，將為新工科的建設(shè)和發(fā)展帶來諸多問題。要解決此類問題，一是要對教師能力和水平實(shí)行分類評價標(biāo)準(zhǔn)和體系，尤其是新工科專業(yè)要“因類制宜”分別設(shè)置，這是治本；二是要大力培養(yǎng)“專業(yè)型”博士來充實(shí)新工科的教師隊伍?！皩I(yè)型”博士是相對于“學(xué)術(shù)型”博士而言的，我國目前只有清華大學(xué)、北京大學(xué)、國防科技大學(xué)等少數(shù)985高校被授權(quán)培養(yǎng)工程專業(yè)的“專業(yè)型”博士，這種博士是“工程”博士，而不是“論文”博士，主要以完成某項大中型工程項目建模、設(shè)計、開發(fā)等過程的成果來提交博士論文進(jìn)行答辯。眾所周知，我國2009年開始設(shè)置“工程碩士”領(lǐng)域的全日制碩士研究生教育專業(yè)，即“專業(yè)型”碩士（以下簡稱“專碩”），當(dāng)時報考的學(xué)生很少，因為大家不知道“專碩”研究生畢業(yè)后就業(yè)前景如何，大家都愿意報考“學(xué)術(shù)型”碩士（以下簡稱“學(xué)碩”）。隨著形勢的發(fā)展，與新工科對應(yīng)的許多一級學(xué)科“專碩”與“學(xué)碩”的招生人數(shù)實(shí)現(xiàn)了2009年制定的目標(biāo)，即“專碩”和“學(xué)碩”招生指標(biāo)要大體相當(dāng)，有的甚至出現(xiàn)“專碩”指標(biāo)“反超”的現(xiàn)象。

3 課程設(shè)置與建設(shè)

課程是高等學(xué)校教學(xué)建設(shè)的基礎(chǔ)，課程建設(shè)是學(xué)校教學(xué)基本建設(shè)的重要內(nèi)容之一。加強(qiáng)課程建設(shè)是有效落實(shí)人才培養(yǎng)計劃，提高教師教學(xué)水平和學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證。

課程設(shè)置是與專業(yè)內(nèi)涵緊密相關(guān)的，一般將課程分為公共基礎(chǔ)課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)骨干課程、跨學(xué)科素質(zhì)教育課程等。工科專業(yè)在課程設(shè)置時，有兩種現(xiàn)象或者說傾向值得注意：一是重視理論（課堂授課）課時，輕視實(shí)踐（實(shí)際動手）課時，在課時分配時，許多學(xué)校理論與實(shí)踐課時比一般為3：1，有的甚至達(dá)到了4：1。這在20年以前也許可以理解，因為當(dāng)時教師在課堂上都是用粉筆寫黑板，而現(xiàn)在都使用了多媒體課件，輔以寫白板或電子板，有效節(jié)約了書寫時間。實(shí)際上造成這種現(xiàn)象的原因還有很多，如有的教師自己的實(shí)踐動手能力不強(qiáng)，還認(rèn)為帶實(shí)驗課是實(shí)驗員的事；有的學(xué)校在教學(xué)績效分配計算工作量時，將實(shí)驗課時乘以0.7或0.8，等等。二是重視本專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程、輕視公共基礎(chǔ)課程，這是對學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)和通識教育作用認(rèn)識不清的表現(xiàn)。眾所周知，理論科學(xué)、實(shí)驗科學(xué)和計算科學(xué)（包括數(shù)值和非數(shù)值的計算）是推動人類文明進(jìn)步和科技發(fā)展的三大支柱，相對應(yīng)理論思維、實(shí)驗思維、計算思維能力的培養(yǎng)，對于自然科學(xué)，尤其是工科專業(yè)的學(xué)生來講，上述思維將影響其整個的職業(yè)生涯。在工科類公共基礎(chǔ)課程中，高等數(shù)學(xué)等數(shù)學(xué)類課程承擔(dān)了理論思維能力培養(yǎng)的主要任務(wù)，大學(xué)物理和實(shí)驗等課程承擔(dān)了實(shí)驗思維能力培養(yǎng)的主要任務(wù)，而計算機(jī)文化基礎(chǔ)等課程則承擔(dān)了計算思維能力培養(yǎng)的主要任務(wù)[6]。在工科類專業(yè)中開設(shè)數(shù)學(xué)課程一般都不會有不同意見，因為大家都認(rèn)同“數(shù)學(xué)是科學(xué)中的科學(xué)”，但有些工科專業(yè)，甚至是某些新工科專業(yè)，在課程設(shè)置總學(xué)分的要求下，人們總希望專業(yè)課程開多點(diǎn)，會認(rèn)為大學(xué)物理可開可不開，因此，不開大學(xué)物理課程的學(xué)校有之。尤其令人擔(dān)憂的是，許多人認(rèn)為大學(xué)計算機(jī)文化基礎(chǔ)課程也可以不開，學(xué)生完全可以自學(xué)。造成這種現(xiàn)象的一個主要原因是，過去計算機(jī)文化基礎(chǔ)課程主要是講授計算機(jī)的發(fā)展過程、辦公自動化軟件以及計算機(jī)程序設(shè)計語言。實(shí)際上，計算機(jī)的誕生是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，它改變了人們的生產(chǎn)和生活方式，已經(jīng)超出了單純作為一種工具的范疇，因為它的出現(xiàn)產(chǎn)生了許多新興學(xué)科，如計算數(shù)學(xué)、計算物理、計算化學(xué)、計算力學(xué)、計算生物學(xué)等。軟件是計算機(jī)的靈魂，現(xiàn)實(shí)世界中，計算機(jī)除了處理數(shù)值信息外，越來越多的是處理非數(shù)值信息，如語言理解、語音分析、圖像識別等，所有這些信息處理的核心是算法設(shè)計，計算思維就是算法設(shè)計的靈魂。凡是要用到計算機(jī)來解決問題的工程領(lǐng)域，如果光會使用某種計算機(jī)編程語言是不能有效解決實(shí)際工程問題的。正如我們不能把高等數(shù)學(xué)僅僅當(dāng)做一種數(shù)學(xué)工具來學(xué)習(xí)一樣，我們也不能把計算機(jī)文化基礎(chǔ)課程僅僅當(dāng)做計算工具來學(xué)習(xí)。

4 教學(xué)方法與手段

新工科建設(shè)和發(fā)展背景下，如何利用先進(jìn)的教育方法和手段不斷提升高等工程教育教學(xué)水平，是每位教育工作者應(yīng)該深入思考的問題。

傳統(tǒng)高等教育以課程為中心，人才培養(yǎng)任務(wù)被分解到各個課程中，再通過單個課程的規(guī)劃、實(shí)施和考核來完成培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)方法和手段以課堂中的知識傳授為主，體現(xiàn)的是一種計劃性的單向知識傳遞，在教學(xué)成效的評價上大多通過試卷、試題考核的形式進(jìn)行，教學(xué)過程的柔性、靈活性、互動性往往不足，表現(xiàn)在考試形式上以閉卷居多，考試內(nèi)容則以概念性和客觀題見長，這種教學(xué)方式和手段的效果違背了OBE的理念。筆者認(rèn)為，要增加開卷考試的課程數(shù)量，開卷考試更能考查和檢驗學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力和水平，也體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)思想。

中國計算機(jī)學(xué)會在這方面做了有益的嘗試。為了對計算機(jī)軟件開發(fā)人才的能力予以甄選，降低企業(yè)及高校在人才評價方面的成本，中國計算機(jī)學(xué)會聯(lián)合BAT等知名IT企業(yè)以及清華大學(xué)等13所著名高校開展計算機(jī)軟件能力認(rèn)證工作, 以行業(yè)學(xué)會為橋梁，促進(jìn)高校、企業(yè)人才供需協(xié)調(diào)，為廣大學(xué)生提供實(shí)習(xí)與實(shí)訓(xùn)機(jī)會，極大提高了畢業(yè)生的專業(yè)綜合能力和市場競爭力。

OBE工程教育模式為培養(yǎng)工科專業(yè)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力提供了總體框架和實(shí)施規(guī)范，為達(dá)成OBE教育培養(yǎng)目標(biāo)，可考慮通過構(gòu)建復(fù)雜工程問題課程群，基于專業(yè)領(lǐng)域一個相對完整的復(fù)雜工程系統(tǒng)，通過前后銜接的系列課程，按照從分立到聯(lián)合的機(jī)制，系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力?；驈膶I(yè)特色、課程體系、實(shí)驗項目幾個層面進(jìn)行系統(tǒng)梳理，提出專業(yè)中的幾類復(fù)雜工程問題，力求從不同角度實(shí)現(xiàn)對工程專業(yè)人才培養(yǎng)的支撐，促進(jìn)人才培養(yǎng)、學(xué)科發(fā)展之間的有機(jī)融合。

5 按學(xué)科大類進(jìn)行招生和培養(yǎng)

在本科教育中，按學(xué)科大類進(jìn)行招生及培養(yǎng)工作，即按照一級學(xué)科(群)或二級學(xué)科(群)進(jìn)行招生，學(xué)生進(jìn)校后按院(系)統(tǒng)一管理，以學(xué)科大類為基礎(chǔ)制訂教學(xué)計劃，在學(xué)科或?qū)W科群范圍里實(shí)施基礎(chǔ)性課程的教學(xué)，在前2～3年按學(xué)科大類培養(yǎng)之后，由學(xué)生根據(jù)本人意愿、專業(yè)興趣、就業(yè)去向等因素，以及社會需求和自主擇業(yè)的實(shí)際情況，選擇具體專業(yè)方向再攻讀1～2年畢業(yè)。這種按照學(xué)科大類招生和培養(yǎng)學(xué)生的辦法，打破了按專業(yè)招生的傳統(tǒng)模式，不少高校紛紛采取或正在采取此種模式進(jìn)行人才培養(yǎng)的探索和實(shí)踐。

按學(xué)科大類進(jìn)行招生及培養(yǎng)，是體現(xiàn)通識教育理念的一種人才培養(yǎng)模式。目前，通識教育已成為高等教育發(fā)展的新趨勢，在歐美國家的一些大學(xué)里，學(xué)生在入學(xué)2年甚至4年的時間內(nèi)全部學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程，高年級或研究生才進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)廣泛的通才教育。在我國，“211工程”院校中大部分已實(shí)行按大類招生，其他本科院校也開始實(shí)行這一模式，但有的學(xué)校實(shí)施效果并不理想，甚至有的985高校某些學(xué)科實(shí)行多年后又恢復(fù)按專業(yè)招生模式。這其中原因是多方面的，有的是相應(yīng)的管理措施沒有跟上，有的則是在基礎(chǔ)課程學(xué)完后選擇專業(yè)時，人為干預(yù)或操縱的因素影響了選專業(yè)的公眾性與公平性，產(chǎn)生了一些專業(yè)人數(shù)差異較大的矛盾。筆者認(rèn)為，每個學(xué)生剛進(jìn)入學(xué)校時并不知道他適合學(xué)習(xí)什么專業(yè)，他們只是根據(jù)自己在中學(xué)時對大學(xué)專業(yè)的有限了解和自己的興趣來填報專業(yè)志愿的。我們可以根據(jù)每個專業(yè)的特點(diǎn)和素質(zhì)要求，設(shè)計一些入門的測試題，就像企業(yè)招聘人才時，舉行的能力測試一樣。這種測試題的設(shè)計，最好也要有企業(yè)的參與，這樣可以有效解決上述問題和矛盾。

6 結(jié) 語

復(fù)旦共識、天大行動和北京指南，構(gòu)成了新工科建設(shè)的“三部曲”，奏響了人才培養(yǎng)主旋律，開拓了工程教育改革新路徑。為使我國高等工程教育更好地適應(yīng)國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，迎接新工業(yè)革命的挑戰(zhàn)和新工科的建設(shè)與發(fā)展，我們應(yīng)該在OBE教育理念的引導(dǎo)下，積極推進(jìn)教育教學(xué)改革，科學(xué)合理地設(shè)計人才培養(yǎng)方案，努力實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)過程中的“從學(xué)科導(dǎo)向往目標(biāo)導(dǎo)向轉(zhuǎn)變、從教師中心向?qū)W生中心轉(zhuǎn)變、從質(zhì)量監(jiān)控向持續(xù)改進(jìn)轉(zhuǎn)變”[7]。

[1]復(fù)旦大學(xué)教務(wù)處. 綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會在復(fù)旦大學(xué)召開[EB/OL]. (2017-02-18)[2017-08-18]. http://news.fudan.edu.cn/2017/0218/43133.html.

[2]教育部高教司.“新工科”建設(shè)行動路線（“天大行動”）[EB/OL]. (2017-04-12)[2017-08-18]. http://www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[3]教育部. 新工科建設(shè)形成“北京指南”[EB/OL]. (2017-06-10)[2017-08-18]. http://www.moe.edu.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201706/t20170610_306699.html.

[4]王慶環(huán). “新工科”新在哪兒？[N]. 光明日報, 2017-04-03(5).

[5]王定華. 加強(qiáng)教師隊伍建設(shè)的五項重要工作[EB/OL]. (2017-03-31)[2017-08-18]. http://www.jyb.cn/zcg/xwy/wzxw/201703/t20170331_592368.html.

[6]陳國良, 董榮勝. 計算思維與大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教育[J]. 中國大學(xué)教學(xué), 2011(1): 7-11.

[7]李志義, 朱泓, 劉志軍, 等. 用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)高等工程教育教學(xué)改革[J]. 高等工程教育研究, 2014(2): 29-34.