工程認(rèn)證背景下地方性高校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)路徑探究

張文博

關(guān)鍵詞：地方性高校；計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)；工程認(rèn)證；課程體系設(shè)置

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）12-0161-03

1 人才培養(yǎng)存在的問題

由于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對計算機(jī)類人才旺盛的需求，我國絕大多數(shù)高等學(xué)校設(shè)置有計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程和物聯(lián)網(wǎng)工程等計算機(jī)類專業(yè)，截至2020年8月，全國已有計算機(jī)類專業(yè)17個，招生專業(yè)點已達(dá)3 976個。但是，隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式和與之相應(yīng)的課程體系已明顯難以適應(yīng)市場對計算機(jī)類人才的需求。對于地方性高等學(xué)校的計算機(jī)類專業(yè)，由于普遍定位于培養(yǎng)計算機(jī)應(yīng)用型人才，人才培養(yǎng)與需求之間的適配表現(xiàn)尤其明顯，具體表現(xiàn)為：學(xué)生很難依賴專業(yè)的人才培養(yǎng)形成較好的專業(yè)核心能力或者工程實踐能力，從而被迫進(jìn)行二選一式的道路選擇：或者選擇考研，圍繞若干門考研課程延續(xù)高中的做題式學(xué)習(xí)，或者選擇就業(yè)，針對某個特定的技術(shù)依賴培訓(xùn)班等方式進(jìn)行技能性訓(xùn)練。但無論哪一種道路選擇，都在一定程度上放棄了專業(yè)基礎(chǔ)知識的建構(gòu)和專業(yè)核心能力的訓(xùn)練，最終導(dǎo)致學(xué)生無論將來從事科學(xué)研究或者工程實踐都存在較為明顯的職業(yè)發(fā)展天花板。

2 解決人才培養(yǎng)問題的基本思路和路徑

我國高等教育已經(jīng)進(jìn)入提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平的內(nèi)涵式發(fā)展階段，我國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也對計算機(jī)類人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，尤其是地方性高校的計算機(jī)類專業(yè)更應(yīng)主動積極地適應(yīng)國家高等教育發(fā)展的總體趨勢和IT行業(yè)的人才需求，強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)意識，強(qiáng)化質(zhì)量意識，以立德樹人為根本任務(wù)，《普通高等學(xué)校本科計算機(jī)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》和《中國工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》通用標(biāo)準(zhǔn)和計算機(jī)類專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，科學(xué)地構(gòu)建人才培養(yǎng)體系，科學(xué)地開展課堂及實踐教學(xué)，科學(xué)地對人才培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)行評價，以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向持續(xù)地改進(jìn)人才培養(yǎng)過程。

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。2006年，我國加入《華盛頓協(xié)議》開始開展工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，實現(xiàn)了工程教育與國際接軌，通過十幾年的實踐，目前已經(jīng)有近2000個專業(yè)通過了工程教育專業(yè)認(rèn)證，實現(xiàn)了人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平在《華盛頓協(xié)議》意義上的實質(zhì)等效，體現(xiàn)了通過內(nèi)涵式發(fā)展提高工程教育質(zhì)量的實效，極大地促進(jìn)了“以學(xué)生為中心，產(chǎn)出導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”為核心的工程教育理念的更新，在標(biāo)準(zhǔn)意識建立、質(zhì)量意識強(qiáng)化上發(fā)揮了重大作用，為工程教育科學(xué)規(guī)劃、科學(xué)施教、科學(xué)評價提供了基本規(guī)范，也為科學(xué)地確立專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計課程體系和開展教學(xué)活動和評價教學(xué)效果提供了方法論和操作指南，如圖1所示。與傳統(tǒng)以學(xué)科指導(dǎo)甚至替代專業(yè)的建設(shè)思路相比，以工程教育專業(yè)認(rèn)證的方法論為指導(dǎo)更加適應(yīng)地方性高校以市場需求為導(dǎo)向的應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位，更加適合形成以達(dá)成性評價和持續(xù)改進(jìn)為基礎(chǔ)的可觀測、可衡量的培養(yǎng)過程，提高人才培養(yǎng)的資源投入效益，提高教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的效益，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量和與市場需求之間的匹配度。

1） 強(qiáng)化專業(yè)建設(shè)“以學(xué)生發(fā)展為中心”的基本思想，堅持以市場需求而非學(xué)科發(fā)展為指引，真正落實教學(xué)的中心地位，與之相匹配地進(jìn)行政策設(shè)計和資源配置，通過學(xué)生指導(dǎo)、學(xué)科競賽等教學(xué)活動切實加強(qiáng)教師科研活動對人才培養(yǎng)的促進(jìn)作用，按照工程認(rèn)證理念和通用畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)12條要求[1]，協(xié)同開展學(xué)生思想政治教育、身心健康培養(yǎng)和專業(yè)能力培養(yǎng)，使學(xué)生的技術(shù)性能力和非技術(shù)性能力協(xié)調(diào)發(fā)展。

2） 以“解決復(fù)雜工程問題”為背景，以通用畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)12條要求為指引，根據(jù)專業(yè)的歷史傳統(tǒng)、區(qū)域或行業(yè)特點、社會需求，明確學(xué)生能解決的具體問題空間，從而確立應(yīng)具備的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和評價標(biāo)準(zhǔn)。

3） 與面向?qū)W科的精英化教育不同，大眾化教育直接面對社會需求，OBE理念正源于此[2]，在課程體系設(shè)置上堅持能力導(dǎo)向，而非知識體系導(dǎo)向，正確理解和使用《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》和《中國工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中對專業(yè)類知識體系和示例核心課程體系的建議，緊緊圍繞專業(yè)所設(shè)定的人才培養(yǎng)目標(biāo)的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)的要求，不求全、不追新、體系性地、科學(xué)地設(shè)置課程和教學(xué)環(huán)節(jié)。

4） 計算機(jī)技術(shù)經(jīng)歷主機(jī)時代、網(wǎng)絡(luò)時代，正在進(jìn)入智能時代，而傳統(tǒng)的計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系還在一定程度上停留在主機(jī)時代。智能時代以“物移云大智鏈”協(xié)同發(fā)展、人機(jī)物融合形成新型計算環(huán)境為主要特征，計算機(jī)系統(tǒng)能力愈發(fā)成為計算機(jī)人才的關(guān)鍵性能力，也是保持職場競爭力和發(fā)展能力的關(guān)鍵，因此應(yīng)堅持“數(shù)理為基、算法為核、系統(tǒng)為主、開放為策”的思路[3]，以數(shù)理基礎(chǔ)、計算平臺、算法與軟件、共性應(yīng)用形成層次化的知識結(jié)構(gòu)和課程體系，層次遞進(jìn)、協(xié)同表達(dá)、形成體系，從而夯實學(xué)生必要的數(shù)理基礎(chǔ)，提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)理知識進(jìn)行模型構(gòu)建與問題求解的能力，使學(xué)生掌握基本算法的設(shè)計、性能分析與優(yōu)化，熟悉深度學(xué)習(xí)等智能化算法及應(yīng)用，使學(xué)生形成計算機(jī)核心系統(tǒng)能力和應(yīng)用系統(tǒng)能力。

5） 在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上，應(yīng)堅持以課程目標(biāo)為指引，選擇合適的教材并設(shè)計合理的教學(xué)內(nèi)容而非全面照搬教材內(nèi)容，確立明確的知識結(jié)構(gòu)和能力訓(xùn)練目標(biāo)。應(yīng)提高課程對工程實踐能力和基本的科學(xué)研究能力的支撐。比如：在高等數(shù)學(xué)、離散數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等課程中應(yīng)強(qiáng)化問題建模能力、應(yīng)用Matlab或Python等工具進(jìn)行模型求解能力的訓(xùn)練，而非把重心放在定理證明或計算上；在計算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)、操作系統(tǒng)、編譯技術(shù)等計算平臺課程上，應(yīng)強(qiáng)化程序員視角，強(qiáng)化系統(tǒng)級知識對理解軟件系統(tǒng)運(yùn)行、進(jìn)行性能調(diào)優(yōu)等的支撐；在程序設(shè)計基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法等算法與軟件類課程上，應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生的計算思維能力和問題求解能力，而非特定語言的語法，應(yīng)強(qiáng)調(diào)與智能時代發(fā)展相適應(yīng)的算法。

6） 在教學(xué)手段上，應(yīng)積極運(yùn)用信息化工具平臺和專業(yè)工具，提高教學(xué)和學(xué)習(xí)的實際效益，增強(qiáng)學(xué)生的工具使用意識和能力。比如：在程序設(shè)計類課程中，可以使用PTA等平臺推進(jìn)學(xué)生的計算思維的形成和程序設(shè)計能力的訓(xùn)練；在計算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)、操作系統(tǒng)等系統(tǒng)類課程上，可以使用WinDbg等系統(tǒng)級工具幫助學(xué)生直觀地觀察理解系統(tǒng)級工作原理和機(jī)制；在軟件工程等課程上，可以使用華為DevCloud等軟件研發(fā)效能工具切實訓(xùn)練學(xué)生全流程軟件工程能力。

7） 在學(xué)生學(xué)習(xí)支持上，應(yīng)逐步沉淀整理成熟可靠的自有教學(xué)資源，發(fā)揮MOOC等優(yōu)質(zhì)外部資源的效用，設(shè)計明確的、專門的自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，支持學(xué)生課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)意識和能力。

8） 在教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控與評價上，應(yīng)按照課程、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置明確的、可觀察、可衡量的質(zhì)量觀測點，應(yīng)用信息化工具及時收集教學(xué)過程數(shù)據(jù)，在條件成熟的情況下，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)效果，形成過程式、階段性目標(biāo)達(dá)成情況評價，指導(dǎo)課程內(nèi)容、教學(xué)手段等持續(xù)改進(jìn)。

9） 應(yīng)用全面質(zhì)量管理理論P(yáng)DCA建立基于達(dá)成度評價的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，通過課程達(dá)成度、培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度等多維度內(nèi)部教學(xué)質(zhì)量評價、畢業(yè)生跟蹤反饋和社會聲譽(yù)等外部利益相關(guān)者評價對課程教學(xué)質(zhì)量、人才培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控和分析，從而對課程教學(xué)和人才培養(yǎng)進(jìn)行持續(xù)性改進(jìn)。

3 參考課程體系設(shè)計

課程體系是人才培養(yǎng)過程實施和人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成的基礎(chǔ)。課程體系應(yīng)以“具備解決復(fù)雜工程問題能力”[4]為總訴求，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)所瞄準(zhǔn)的應(yīng)用領(lǐng)域，所需的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)，以畢業(yè)后5年所能達(dá)到的發(fā)展水平為依據(jù)，通過對工程教育通用12條畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的合理分解來設(shè)計。結(jié)合計算機(jī)技術(shù)發(fā)展到智能時代對計算機(jī)人才的要求，設(shè)計了如下課程體系（見表1） ，該課程體系按照數(shù)理基礎(chǔ)、算法與軟件、計算平臺、共性應(yīng)用技術(shù)四個層級進(jìn)行架構(gòu)，縱向遞進(jìn)、橫向協(xié)同，強(qiáng)調(diào)以能力為導(dǎo)向，按照“計算思維能力”“程序設(shè)計與實現(xiàn)能力”“算法設(shè)計與分析能力”“核心系統(tǒng)能力”“應(yīng)用系統(tǒng)能力”相互銜接，逐步遞進(jìn)訓(xùn)練和培養(yǎng)，所形成的課程體系（僅含專業(yè)相關(guān)的課程）符合學(xué)習(xí)者認(rèn)知規(guī)律。

表1給出的參考課程體系，與傳統(tǒng)的課程體系相比，更加適應(yīng)工程教育專業(yè)認(rèn)證培養(yǎng)“具備解決復(fù)雜工程問題能力”的計算機(jī)類人才的要求，也涵蓋了計算機(jī)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)給出的知識領(lǐng)域[5]的建議。參考課程體系增設(shè)了《工程倫理》《工程經(jīng)濟(jì)》《創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)》、自學(xué)環(huán)節(jié)（MOOC） 等，明確對通用12條標(biāo)準(zhǔn)中的“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”“職業(yè)規(guī)范”和“終身學(xué)習(xí)”等非技術(shù)能力的要求進(jìn)行支撐；貫通了《計算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》《數(shù)字邏輯與計算機(jī)組成》《操作系統(tǒng)》《編譯技術(shù)》《計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》等系統(tǒng)類課程，合理劃分課程的職責(zé)，重組調(diào)整和優(yōu)化課程內(nèi)容，在保持課時不變的情況下，提高教學(xué)的效益，夯實學(xué)生的系統(tǒng)觀和核心系統(tǒng)能力，并以《計算機(jī)模型機(jī)設(shè)計》《操作系統(tǒng)課程設(shè)計》《編譯原理課程設(shè)計》作為載體，極大提升了學(xué)生“解決復(fù)雜工程問題能力”的訓(xùn)練，體現(xiàn)系統(tǒng)為主的專業(yè)教育理念；增加了《分布式系統(tǒng)》《智能計算系統(tǒng)》《大數(shù)據(jù)技術(shù)》《人機(jī)交互技術(shù)》等面向智能時代的共性技術(shù)[3]課程，使學(xué)生具備綜合性應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和集成能力，具備新型計算系統(tǒng)的創(chuàng)新能力；在程序設(shè)計與實現(xiàn)能力的訓(xùn)練上，除了繼續(xù)開設(shè)傳統(tǒng)的《程序設(shè)計基礎(chǔ)》和《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》等程序設(shè)計類課程，增設(shè)了《Web應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)Ⅰ、Ⅱ》《企業(yè)實訓(xùn)課程Ⅰ、Ⅱ》等，延長學(xué)生的程序設(shè)計和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)能力的訓(xùn)練時長和效率；另外，參考課程體系對工程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了全面優(yōu)化，一方面提高了實踐教學(xué)的綜合性，比如在第1學(xué)年開設(shè)的“問題求解訓(xùn)練Ⅰ、Ⅱ”，分別綜合了第1學(xué)期的線性代數(shù)、計算機(jī)導(dǎo)論和程序設(shè)計基礎(chǔ)，第2學(xué)期的離散數(shù)學(xué)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計和計算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)訓(xùn)練學(xué)生從問題建模到程序求解的全過程問題求解能力訓(xùn)練，另一方面，通過《計算機(jī)模型機(jī)設(shè)計》《操作系統(tǒng)課程設(shè)計》《編譯原理課程設(shè)計》強(qiáng)化了系統(tǒng)核心能力的培養(yǎng)?！墩J(rèn)知實習(xí)》《專業(yè)實習(xí)》《綜合工程訓(xùn)練》《行業(yè)實踐》和《畢業(yè)設(shè)計》等實習(xí)環(huán)節(jié)目標(biāo)明確、梯次進(jìn)階，更進(jìn)一步提升了學(xué)生的工程實踐能力。另外，在考核方式上，通過增設(shè)了“程序設(shè)計能力達(dá)標(biāo)測試”和“應(yīng)用能力達(dá)標(biāo)測試”兩個環(huán)節(jié)，能夠更有效地觀測和評價學(xué)生的基本程序設(shè)計能力和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)能力。

4 結(jié)束語

綜上所述，就地方性高校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)而言，人才培養(yǎng)狀況不容樂觀，亟須堅定地以社會需求而非學(xué)科需求為導(dǎo)向，準(zhǔn)確定義培養(yǎng)目標(biāo)，并以此為指引設(shè)計遞進(jìn)式的，可評價的專業(yè)課程體系，按照課程目標(biāo)革新教學(xué)內(nèi)容，更新教學(xué)手段，瞄準(zhǔn)專業(yè)核心能力和應(yīng)用能力開展人才培養(yǎng)，切實提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效益，為學(xué)生長期職業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。