新工科背景下基于深度融合的Java課程體系的構(gòu)建

焦 鉻，李 浪，鄭光勇，鄧紅衛(wèi)，鄒 祎

（衡陽師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421002）

0 引言

2017年，復(fù)旦共識(shí)[1]、天大行動(dòng)[2]和北京指南[3]，構(gòu)成了新工科建設(shè)的“三部曲”，奏響了新工科人才培養(yǎng)的主旋律，開啟了工程教育改革的新模式。與傳統(tǒng)工科相比，新工科更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉融合性與綜合性，特別注重信息技術(shù)、軟件設(shè)計(jì)等新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)的緊密結(jié)合。

新技術(shù)的應(yīng)用離不開編程語言，根據(jù)2018年8月TOIBE發(fā)布的編程語言排行榜，Java程序設(shè)計(jì)語言以16.881%的占有率繼續(xù)榜首領(lǐng)跑，Java語言仍然是全球編程使用率最高的語言之一。市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Gartner公布了2017年第三季度智能手機(jī)市場(chǎng)報(bào)告[4]，報(bào)告顯示基于Java的Android操作系統(tǒng)的市場(chǎng)份額已經(jīng)達(dá)到了88.1%，Java語言也廣泛地應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備的編程。

1 Java課程體系現(xiàn)狀分析

1.1 課程體系與產(chǎn)學(xué)融合不夠

文獻(xiàn)[5—7]提出，將CDIO國際工程教育理念引入校企合作中，以校企合作的實(shí)驗(yàn)室為學(xué)習(xí)環(huán)境，以企業(yè)的實(shí)際工程項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，以學(xué)生為主體，以教師引導(dǎo)為輔助的模式開展Java課程的教學(xué)，增加了課程的實(shí)用性。但是隨著全球進(jìn)入以信息產(chǎn)業(yè)新科技為推動(dòng)和主導(dǎo)的新經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)期，傳統(tǒng)的課程體系設(shè)置由于校企之間缺少深度融合，課程的設(shè)置不能根據(jù)新經(jīng)濟(jì)的要求和結(jié)合企業(yè)的需求做到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，高校與企業(yè)之間也沒能做到雙向發(fā)力、雙向的資源整合，也就不能滿足新經(jīng)濟(jì)對(duì)工科人才的需求。

1.2 課程體系內(nèi)部的融合不夠

文獻(xiàn)[6]構(gòu)建了基于工程教育認(rèn)證的Java課程體系，文獻(xiàn)[7—9]中構(gòu)建了基于工程教育的Java課程群，較好地整合了相關(guān)課程的內(nèi)容，避免了不同課程之間的重復(fù)和冗余，強(qiáng)化了課程之間的層次和關(guān)聯(lián)，較好地提升了教學(xué)質(zhì)量，增進(jìn)了教學(xué)效果。但是課程之間的融合不夠，缺少與學(xué)科前沿課程、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程、素質(zhì)拓展課程的融合，不能滿足新工科對(duì)復(fù)合型人才的需求。

1.3 課程體系與思維訓(xùn)練、能力培養(yǎng)和素養(yǎng)提升融合不夠

現(xiàn)有的課程體系都注重將工程教育理念、工程項(xiàng)目開發(fā)帶入課程體系，訓(xùn)練了學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、創(chuàng)新思維，有效地提高了學(xué)生的工程創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。但是課程體系缺乏設(shè)計(jì)思維與批判性思維的融合、專業(yè)能力與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的融合、工程管理能力與人文素養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)的融合。無法構(gòu)建集思維、能力和素養(yǎng)深度融合的新工科人才培養(yǎng)的生態(tài)圈。

課程是新工科人才培養(yǎng)模式的核心要素，因此針對(duì)Java課程體系進(jìn)行改革，使學(xué)生更好地掌握J(rèn)ava編程新技術(shù)的應(yīng)用，滿足大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、云計(jì)算、“物聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能等新經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域?qū)π鹿た迫瞬排囵B(yǎng)的需求具有重要的意義。

2 基于深度融合的Java課程體系構(gòu)建

分析新經(jīng)濟(jì)形式下新工科人才培養(yǎng)面臨的新要求，針對(duì)Java課程體系進(jìn)行課程重組、資源整合、全面優(yōu)化，可以構(gòu)建基于產(chǎn)學(xué)融合、產(chǎn)教融合、課程融合和能力融合的“12356”Java課程體系。

2.1 構(gòu)建“12356” Java課程體系

“12356”Java課程體系如圖1所示，即1個(gè)中心、2大素養(yǎng)、3種能力、5種思維、6類課程。1個(gè)中心是以新經(jīng)濟(jì)需求為導(dǎo)向、以校企深度融合為中心，是人才培養(yǎng)改革的方向和內(nèi)在動(dòng)力；2大素養(yǎng)是人文素養(yǎng)（包括溝通交流協(xié)調(diào)合作等）和職業(yè)素養(yǎng)；3種能力包括科技創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐和信息化應(yīng)用能力；5種思維是培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、數(shù)字化思維、批判性思維、創(chuàng)新思維、工程思維，將素養(yǎng)、思維和能力深度融合作為新工科人才培養(yǎng)的重點(diǎn)；6類課程是指支撐課程、核心課程、學(xué)科前沿課程、技能+認(rèn)證課程、素質(zhì)拓展課程和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，將6類課程深度融合構(gòu)建課程群，作為新工科人才培養(yǎng)的核心要素。

2.2 構(gòu)建校、企、新經(jīng)濟(jì)深度融合的人才培養(yǎng)模式

以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟(jì)需要新工科人才，人才的培養(yǎng)需要構(gòu)建校、企、新經(jīng)濟(jì)深度融合的培養(yǎng)模式。

1）構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研融合協(xié)同育人模式。

以衡陽師范學(xué)院為例，為了深入推進(jìn)產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人，匯聚企業(yè)資源，與北京千鋒互聯(lián)科技有限公司共同申報(bào)教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“基于Java語言的軟件項(xiàng)目開發(fā)”，在企業(yè)的支持下開展Java教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革，將企業(yè)的核心技術(shù)與高校課程建設(shè)緊密結(jié)合，改進(jìn)院校課程教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程體系，推進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提升專業(yè)教學(xué)質(zhì)量，理論與實(shí)踐相結(jié)合，為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供優(yōu)質(zhì)的Java課程。

2）深化產(chǎn)教融合，建立服務(wù)于新經(jīng)濟(jì)的人才培養(yǎng)基地和技術(shù)創(chuàng)新共同體。

我校與湖南中興網(wǎng)信科技有限公司共建了湖南省普通高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)校企合作人才培養(yǎng)示范基地，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)與新經(jīng)濟(jì)人才需求和產(chǎn)出的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)課程設(shè)置與結(jié)構(gòu)調(diào)整與新經(jīng)濟(jì)發(fā)展及其結(jié)構(gòu)調(diào)整的同步。通過與企業(yè)共建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化基地，進(jìn)行新經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新與開發(fā)，將老師、學(xué)生的科技創(chuàng)新進(jìn)行產(chǎn)業(yè)孵化，加速科技成果的轉(zhuǎn)化，形成合作共贏的技術(shù)創(chuàng)新共同體。

2.3 構(gòu)建深度融合的課程群

1）建立深度融合的課程生態(tài)圈。

課程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)能力是大學(xué)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，也是新工科建設(shè)的關(guān)鍵。將產(chǎn)業(yè)的新理念、新技術(shù)及優(yōu)勢(shì)資源整合到Java的課程中，將多個(gè)獨(dú)立課程的相關(guān)知識(shí)通過緊密聯(lián)系構(gòu)成深度融合的Java課程群。課程群由支撐課程、核心課程、學(xué)科前沿課程、技能+認(rèn)證課程、素質(zhì)拓展課程和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程構(gòu)成，Java程序設(shè)計(jì)、Java Web和框架技術(shù)是課程體系的核心；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理、軟件工程等課程是融入工程項(xiàng)目開發(fā)的有力支撐；Android應(yīng)用開發(fā)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、企業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等課程是幫助學(xué)生掌握J(rèn)ava開發(fā)的工程實(shí)戰(zhàn)能力，課程項(xiàng)目均與合作企業(yè)的實(shí)際需求相結(jié)合；行業(yè)工程認(rèn)證是為了提升學(xué)生的職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；基于Java的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)和Java EE互聯(lián)網(wǎng)分布式架構(gòu)等學(xué)科前沿課程納入課程體系是為了幫助學(xué)生自主探究，拓寬知識(shí)面，形成科學(xué)、創(chuàng)新、批判的思維方式；編程藝術(shù)、職業(yè)素質(zhì)教育等課程是為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)、學(xué)科競(jìng)賽等課程將專業(yè)教育融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育[10]，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，切實(shí)增強(qiáng)大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。這6類課程相互支撐、相互關(guān)聯(lián)、相互影響、相互滲透，構(gòu)成一個(gè)深度融合的課程生態(tài)圈。

2）建立課程群動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，實(shí)現(xiàn)課程與新工科人才需求對(duì)接。

根據(jù)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn)和新工科建設(shè)對(duì)信息技術(shù)人才的需求，建立課程群動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制。與合作企業(yè)共同優(yōu)化課程內(nèi)容，共同編寫精品教材，共同開發(fā)優(yōu)質(zhì)線上線下課程資源，共同開展教學(xué)研究，共同建立教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、反饋、更新的長(zhǎng)效機(jī)制，確保及時(shí)引入新產(chǎn)業(yè)的新知識(shí)、新技能，實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容與新經(jīng)濟(jì)發(fā)展和新工科人才需求的有效銜接。

例如，Boss直聘的《2017互聯(lián)網(wǎng)人才趨勢(shì)白皮書》顯示，2017年薪資最高的10個(gè)職位中，過半為人工智能類崗位。Java面向?qū)ο蟮纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)JOONE（Java Object Oriented Neural Network）是SourceForge上一個(gè)用Java語言迅速開發(fā)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的開源項(xiàng)目，它提供給Java程序員一個(gè)高適應(yīng)性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)人工智能編程。因此，可以根據(jù)市場(chǎng)和新工科專業(yè)的需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，開設(shè)基于Java的人工智能開發(fā)課程。

3）建立適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)需求的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源體系。

學(xué)校與企業(yè)共建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源平臺(tái)，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，包括Java程序設(shè)計(jì)、Java Web程序設(shè)計(jì)、Java EE項(xiàng)目開發(fā)、Android應(yīng)用開發(fā)等專業(yè)主干課程的教學(xué)視頻和在線模擬考試系統(tǒng)。我校還著力打造了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)湖南省普通高校“名師空間課堂”，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供豐富的資源保障。

2.4 構(gòu)建基于思維、能力、素養(yǎng)深度融合的能力培養(yǎng)模式

新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)社會(huì)需要的是具備設(shè)計(jì)、數(shù)字化、創(chuàng)新、工程、批判性等思維，科技創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力和信息化應(yīng)用能力強(qiáng)，兼具良好的人文素養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)的復(fù)合型“新工科”人才?；谏疃热诤系腏ava課程體系兼顧了思維、能力、素養(yǎng)的培養(yǎng)，課程設(shè)置與能力要求的支撐關(guān)系見表1。課程體系將素養(yǎng)、思維與能力的培養(yǎng)融入日常的教學(xué)活動(dòng)中，采用有利于培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)、思維與能力的教學(xué)方法與手段，進(jìn)行有針對(duì)性和目標(biāo)性的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。通過設(shè)立校企兩級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目孵化平臺(tái)，立項(xiàng)課題給予經(jīng)費(fèi)資助，有效激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇進(jìn)入創(chuàng)新訓(xùn)練工作室，進(jìn)行專門的應(yīng)用創(chuàng)新能力訓(xùn)練，在大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)上取得了很好的效果。

表1 課程設(shè)置與能力要求的支撐關(guān)系

3 結(jié)語

在學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程和網(wǎng)絡(luò)工程等工科專業(yè)中進(jìn)行的實(shí)踐表明，基于深度融合的Java課程體系，培養(yǎng)了學(xué)生的信息化應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)業(yè)精神和潛力，提高了學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力，為新經(jīng)濟(jì)和新產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供智力保障和人才支撐，為地方院校計(jì)算機(jī)類專業(yè)實(shí)施新工科建設(shè)提供借鑒與啟發(fā)。