地方院校計算機學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與實踐

楊鳳年，徐長梅，何文德，李方敏

（長沙學院計算機工程與應用數學學院，湖南 長沙 410022）

中國的高等教育已進入普及化階段，且中國正處在從高等教育大國向高等教育強國邁進的征程中。積極響應建設創(chuàng)新型社會的號召，滿足區(qū)域經濟社會發(fā)展的迫切需求，破解高等教育普及化背景下高校學生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)瓶頸，提升高校人才培養(yǎng)質量，形成符合高校自身學科特色的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，有效解決在拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中遇到的各種問題，是我國高校人才培養(yǎng)的當務之急。

1 國內地方高校計算機學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)現狀

拔尖創(chuàng)新人才是決定國家綜合國力與核心競爭力的關鍵要素，黨和國家歷來高度重視拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。教育部于2009年啟動了國家“基礎學科拔尖學生培養(yǎng)試驗計劃”，20所國內知名高校參與了該計劃，主要在數學、物理、化學、生物和計算機科學與技術五個學科進行了探索和試點。事實上，計算機學科拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)與探索工作起步更早，始于圖靈獎獲得者姚期智在2005年創(chuàng)辦的清華大學計算機科學實驗班，俗稱“姚班”。2010年后，國內就有10所頂尖高校依托“基礎學科拔尖學生培養(yǎng)試驗計劃”項目的支持，開展了計算機學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作［1］。如今，中國在計算機教育領域有一定優(yōu)勢，該領域人才的工程能力非常強，為國家做出了巨大貢獻；在計算機科學方面，對于基礎學科缺乏培養(yǎng)；在教學方面，對學生的深度思考訓練不夠重視［2］。后來，國內如華南農業(yè)大學、重慶理工大學、吉林大學珠海學院等其他高校，在計算機學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面，進行了各具特色的探索和實踐，取得了明顯成效。不過，目前國內還有眾多高校在計算機學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面的工作起步較晚，尚未從人才選拔、師資配備、計算思維和系統能力培養(yǎng)等環(huán)節(jié)著手統籌實施［3］，尤其是大多數地方高校在該領域尚缺乏有效行動。

2 長沙學院計算機學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)實踐

高校應該根據自己的辦學定位與學科特色來確定其拔尖創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)模式。長沙學院是“十三五”國家產教融合發(fā)展工程應用型本科規(guī)劃高校，2018年入選湖南省“雙一流”高水平應用特色學院建設項目，形成了以工程應用類學科專業(yè)群為主體，理、工、文、管、法、藝等多學科協調發(fā)展的學科專業(yè)特色。為貫徹實施人才強國戰(zhàn)略，根據長沙學院的辦學定位和學科特色，借鑒國內外高校的人才培養(yǎng)理念、模式和方法來培養(yǎng)人才，構建了服務區(qū)域經濟社會發(fā)展的計算機學科本科生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

2.1 目標定位

計算機學科拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標，就是培養(yǎng)掌握扎實的計算機學科專業(yè)基礎知識，具備良好的工程實踐能力，了解學科發(fā)展動態(tài)和研究前沿，受過系統科學研究訓練，具有國際競爭力的計算機學科拔尖學生，經后續(xù)培養(yǎng)成為所從事研究領域的領軍人才［2］。

長沙學院屬于地方應用型本科院校，培養(yǎng)的計算機學科拔尖創(chuàng)新人才，首先要求具有國際視野、家國情懷和必備的人文素養(yǎng)，然后要求扎實掌握數理基礎、計算機、信息安全、項目管理等專業(yè)基礎知識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和計算機系統開發(fā)與應用能力。學生既要接受較好的數理基礎和專業(yè)基礎教育，又要夯實專業(yè)能力和工程實踐能力，盡早接觸學科前沿。學院鼓勵學生在科學挑戰(zhàn)中學習科學知識、掌握創(chuàng)新方法，讓學生直面學術研究前沿開展探索和實踐，把研究性學習貫穿到整個本科教育過程：一年級夯實學科基礎知識，二、三年級開展創(chuàng)新挑戰(zhàn)項目訓練，四年級培養(yǎng)綜合應用能力。

2.2 實施舉措

長沙學院于2014年啟動了計算機學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作，并為此選派了優(yōu)秀師資，提供了較好的軟硬件條件，學院組織數十位高水平專業(yè)教師相繼成立了6個學生創(chuàng)新實驗室，對學院的優(yōu)秀學生進行差異化重點培養(yǎng)。人才培養(yǎng)路線如圖1所示。

圖1 計算機學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)路線

（1）拔尖創(chuàng)新人才的選拔

計算機學科教學實踐表明，即使是同一錄取批次招錄的學生，在計算機相關課程方面的學習天賦和學習能力也存在較大個體差異。據不完全統計，約有15%的計算機相關專業(yè)本科生有較好的學習天賦、較強的求知欲和學習能力。在日常教學環(huán)節(jié)中，如果不加甄別地給所有學生安排同樣的學習任務，按同樣的進度和要求教學，那么，那些學有余力的學生的學習和創(chuàng)新潛力就不能得到很好的挖掘，這樣不利于計算機學科拔尖創(chuàng)新人才的“冒尖”和茁壯成長。因此，有必要為這些有潛質的學生提供比大多數普通學生更好的英才培育環(huán)境，即在本科教育階段，依靠科學合理的選拔方法發(fā)掘拔尖人才，在選拔后因材施教，引領他們走上成長的快車道，再經過不斷競爭淘汰，使真正的計算機學科本科生拔尖創(chuàng)新人才脫穎而出。

通常是選拔英語和數學基礎較好、心態(tài)積極上進、思維活躍的本科新生加入創(chuàng)新實驗室。計算機學科拔尖創(chuàng)新人才的選拔宜早不宜遲，主要從大一上學期期中開始選拔。首先通過專業(yè)課任課教師推薦，也可以通過實驗室舉辦的校內選拔賽選出，還可以通過查看學生的期末考試成績加面試的方式選拔，特別是從英語、高等數學和計算機程序設計等課程的考試成績突出者中選拔。今后準備嘗試從生源質量較高的省份中，選出高考數學和物理兩科成績突出者，從進校開始就重點培養(yǎng)。

由于創(chuàng)新實驗室的資源相對有限，為了發(fā)揮創(chuàng)新實驗室的最佳效益，目前只能為那些具備自學能力、自我管理能力和較強行動力的學生提供學習環(huán)境。因此，學院還擬定出了計算機學科本科生拔尖創(chuàng)新人才隊伍的動態(tài)準入和末位淘汰機制。

（2）師資隊伍的保證

沒有高水平的教師就培養(yǎng)不出高水平的學生［4］。學院發(fā)揮計算機學科的綜合優(yōu)勢，建立了一支較高素質的師資隊伍，鼓勵他們從事學生拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，并采取措施確保一批優(yōu)秀的專業(yè)教師和學科帶頭人承擔專業(yè)核心課程教學與學生科研指導工作。此外，學院還聘請了高水平的校外師資對學生進行專業(yè)指導，形成了一支規(guī)模適宜、知識結構合理的較高水平指導教師隊伍。

為確保落實導師制，學院為每位學生配備一名高水平指導教師。同時，學院還聘請責任心強的年輕優(yōu)秀教師作為輔導員，保持與學生的密切聯系，協同指導教師解決學生在學習、心理和生活等方面的困難。

（3）入選學生的管理

學生管理采用教師管理和學生自主管理相結合的方式進行。實驗室制定了日常打卡制度，每周的實驗室學習工作時間小于40小時將被警告。學生入選后，教師首先將學生按其興趣和專業(yè)知識結構分成若干課題組，課題組日常管理由業(yè)務和組織能力出眾的高年級學生組長負責。團隊指導教師則根據各自的專業(yè)研究方向和特長負責指導相應的課題組，并對各課題組制定相應的督促和考核機制。

為增強團隊凝聚力和集體榮譽感，做到勞逸結合，各課題組還定期組織學生參加文娛活動和聚餐。

（4）入選學生的培養(yǎng)

進入創(chuàng)新實驗室初期，學生自主學習完成指導教師布置的任務，實驗室定期舉辦學習成果交流與經驗分享會，然后教師定期對學生學習效果進行考核，根據考核結果和項目需求針對特定知識點查漏補缺，再進行授課培訓。學院會定期聘請國內知名專家、海外名師和企業(yè)工程師，針對學科前沿課題與先進技術舉辦學術講座和短期培訓，邀請企業(yè)兼職導師就項目研發(fā)進行具體指導，并組織學生進入省內外高水平實習基地領略企業(yè)文化、學習先進技術。

與此同時，學院還鼓勵學生參加大學生程序設計競賽、物聯網應用創(chuàng)新設計大賽、“藍橋杯”全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽、全國大學生數學建模競賽、美國大學生數學建模競賽和“電工杯”數學建模競賽等與本學科相關的競賽，并指導學生將科學研究和工程實踐所取得的成果歸納總結后，撰寫科研論文、申報專利和計算機軟件著作權。

2.3 實施成效

近年來，長沙學院在計算機學科的各個學生創(chuàng)新實驗室中吸納的優(yōu)秀學生共保持在60名左右。根據這些學生的特長和興趣，引導他們在人工智能、機器學習、機器人、大數據、物聯網和網絡空間安全等領域開展學習、研究和系統研發(fā)工作，已初步探索出一套行之有效的管理和指導模式，并已取得較好的培養(yǎng)效果。這些學生在學科競賽、創(chuàng)新研究與項目研發(fā)等方面成績突出，獲得了校內外各方的認可與肯定。在學科競賽方面，近幾年長沙學院的競賽成績在湖南省同類院校的計算機學科中名列前茅，僅在2017—2020的四年期間，長沙學院計算機工程與應用數學學院學生共獲得各類省級以上學科競賽獎148項，其中國家級獎58項，省級一等獎20項。近三年來學生共發(fā)表科研論文15篇，其中SCⅠ論文1篇，獲得計算機軟件著作權18項，獲得立項的省級以上學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目10項。此外，學生的考研深造質量逐步向好，如2018屆攻讀研究生學位的學生就讀院校有北京師范大學、中南大學、東北大學、湖南大學等高校。與此同時，畢業(yè)生的就業(yè)質量也得到了穩(wěn)步提高，近幾年畢業(yè)生的就職單位包括騰訊、阿里巴巴、字節(jié)跳動、小米、網易、迅雷、新浪、中國中車和廣州海關等國內知名企事業(yè)單位。

3 未來構想

其實，長沙學院目前在學校層面尚未制定拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的相關政策。本研究考慮擇機向學校建議成立“計算機學科英才計劃班”，建議被采納后立即制定專門的計算機學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案，選派頂尖的教師授課，在低年級通過開展更扎實的基礎課學習，開設低年級討論班、讀書班、學術講座，強化教師對學生的指導等方式，以夯實基礎、培養(yǎng)興趣，并爭取這部分學生在導師的指導下盡早開始進行科研和項目開發(fā)的初步訓練。在高年級階段，則要通過開設高水平的具有學科基礎、前沿和交叉特點的研究性課程、高年級讀書班與討論班，舉辦前沿課題學術講座與國際學術交流活動，在導師指導下進行個人或小組科學研究與綜合應用項目開發(fā)等舉措，夯實學生的專業(yè)基礎知識，拓寬其學術視野，提高其研究開發(fā)與創(chuàng)新能力［5］。

同時建議學校出臺相關政策，鼓勵各教學實驗室、各級重點實驗室、工程技術中心，特別是實驗教學示范中心、人文學科重點研究基地等全面對入選學生開放，并努力創(chuàng)造條件為學生的學習與科學研究項目開發(fā)提供更有力的支持。

4 結論

根據長沙學院的辦學定位和計算機學科的專業(yè)特色，經過六年探索，學院在計算機學科學生拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方面取得了初步成效。主要實施舉措包括以下幾方面：（1）精心選拔人才，指派優(yōu)秀導師；（2）將拔尖創(chuàng)新人才納入教師的科研團隊，參與科學研究和實際項目研發(fā)；（3）鼓勵和指導學生參加學科競賽；（4）培養(yǎng)其科研成果歸納總結能力，指導其撰寫科研論文、申報專利和計算機軟件著作權；（5）指導其申報大學生研究性學習和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新性實驗計劃項目，形成集教學科研融合、校企融合、以賽促教、以賽促學于一體的全新育人模式。實踐結果表明，這些舉措實施對提高計算機學科學生拔尖創(chuàng)新人才的綜合素質和實踐創(chuàng)新能力有較大的促進作用。