面向新工科的計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)體系研究

于海燕

（鄭州科技學(xué)院大數(shù)據(jù)與人工智能學(xué)院，河南鄭州 450064）

1 計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革現(xiàn)狀

2017 年，教育部提出新工科概念，是“傳統(tǒng)工科”的升級(jí)，強(qiáng)調(diào)以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，重新構(gòu)建核心知識(shí)，將原來(lái)老知識(shí)升級(jí)換代，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才[1]。計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)是培養(yǎng)新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才的主要學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力重要支撐，是鞏固深化理論知識(shí)的重要途徑，所以實(shí)踐教學(xué)效果直接影響新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量。

通過(guò)梳理整個(gè)計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)情況發(fā)現(xiàn)，存在以下問(wèn)題：

1）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)用人需求差異造成“供需”脫節(jié)。

2）“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性”的實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度不高。

3）實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)對(duì)實(shí)踐教學(xué)促進(jìn)作用不明顯，甚至制約實(shí)踐教學(xué)改革。

中國(guó)知網(wǎng)檢索“計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革”有52 篇文獻(xiàn)，分為兩類(lèi)：1）針對(duì)具體課程的實(shí)踐教學(xué)改革，基本上是理論并付諸實(shí)踐，效果較好，如崔彩霞等針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的CDIO 理念實(shí)踐教學(xué)改革[2]。2）依托某個(gè)方面進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革，如劉艷艷等針對(duì)“校企合作”模式下計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革[3]。

檢索增加“新工科”僅有4篇文獻(xiàn)，劉丹等提出新工科背景下計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)“三融合”的實(shí)踐教學(xué)改革，以學(xué)生為中心體現(xiàn)不夠[4]；彭晏飛等提出將實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)按需求跨年級(jí)分流的多元化培養(yǎng)模式，將學(xué)生按不同培養(yǎng)目標(biāo)浸入不同實(shí)踐教學(xué)環(huán)境中分類(lèi)培養(yǎng)，但具體實(shí)施困難[5]；李慧等提出的線上線下、課內(nèi)課外混合式教學(xué)模式，以理論為主，應(yīng)用效果未呈現(xiàn)[6]；潘超等提出的“雙循環(huán)兩階段”控制模式的實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)，實(shí)施效果有待驗(yàn)證[7]。

總之，研究者普遍認(rèn)為計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革勢(shì)在必行，多是實(shí)踐教學(xué)改革的理論研究，針對(duì)校企合作、具體課程實(shí)踐教學(xué)改革較多，現(xiàn)有的面向新工科的計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)研究沒(méi)有充分考慮以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向的教育理念，差異化分類(lèi)實(shí)踐教學(xué)體現(xiàn)不夠或者實(shí)施有困難。

因此，開(kāi)展計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革研究非常必要，以企業(yè)需求調(diào)研為基礎(chǔ)，構(gòu)建計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)體系，搭建計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革創(chuàng)新平臺(tái)，為多元化實(shí)踐教學(xué)實(shí)施提供支持，提高計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2 計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)改革思路

為滿足新工科人才需求首先調(diào)研行業(yè)產(chǎn)業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才需求和學(xué)生差異化學(xué)習(xí)需求，分析實(shí)踐教學(xué)知識(shí)能力素質(zhì)需求和差異化知識(shí)需求，深化產(chǎn)教融合校企合作，構(gòu)建適合新工科人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系，更新教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)差異化分類(lèi)教學(xué)策略，并通過(guò)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新平臺(tái)對(duì)實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)證，對(duì)實(shí)施效果全面跟蹤、反饋，不斷優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)模式，踐行以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)的理念，培養(yǎng)適應(yīng)新工科需求的計(jì)算機(jī)類(lèi)應(yīng)用型人才，具體改革思路圖如圖1所示。

圖1 計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)新工科人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)改革思路圖

1）企業(yè)、行業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)新工科人才需求情況

選取了鄭州市區(qū)與學(xué)校合作緊密的10 家新一代信息技術(shù)類(lèi)企業(yè)，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷、企業(yè)訪談進(jìn)行計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才需求情況調(diào)研，主要對(duì)從業(yè)人員數(shù)量、崗位數(shù)量、職業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)和目前已經(jīng)就業(yè)畢業(yè)生知識(shí)能力與企業(yè)要求匹配度等方面進(jìn)行深入交流。

通過(guò)對(duì)企業(yè)、行業(yè)開(kāi)展計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)新工科人才需求調(diào)研發(fā)現(xiàn)，以新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)為應(yīng)用的計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)企業(yè)需求有較大缺口，企業(yè)更歡迎能夠具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才，畢業(yè)即能上手工作，目前學(xué)生普遍存在動(dòng)手能力差、項(xiàng)目經(jīng)歷少等問(wèn)題，存在個(gè)別理論與實(shí)踐脫節(jié)現(xiàn)象。

2）學(xué)生個(gè)體差異化學(xué)習(xí)需求情況

對(duì)學(xué)生個(gè)性差異化需求開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容需求是不同的，相同實(shí)踐內(nèi)容對(duì)不同學(xué)生認(rèn)知存在差別，都采用相同內(nèi)容則無(wú)法達(dá)成“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性”的實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)該在每類(lèi)實(shí)踐中分層次、分階段設(shè)置實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，具體實(shí)施中按照學(xué)生層次分配到不同班型，使學(xué)生通過(guò)不同階段階梯化達(dá)到實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)。

3）計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建建議

①根據(jù)企業(yè)、行業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)新工科人才需求，優(yōu)化培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)構(gòu)建課程體系，進(jìn)而將課程目標(biāo)分解到具體課程，從而確定課程的培養(yǎng)目標(biāo)，尤其關(guān)注實(shí)踐能力達(dá)成度和培養(yǎng)目標(biāo)高階性設(shè)計(jì)。

②關(guān)注“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性”的實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)不同難度的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)自身掌握程度能夠自主選擇不同難度的學(xué)習(xí)內(nèi)容和實(shí)踐題目，從而使得每個(gè)學(xué)生有進(jìn)階賦能過(guò)程，使教學(xué)內(nèi)容更有挑戰(zhàn)度。

③關(guān)注傳統(tǒng)的教學(xué)模式如何適應(yīng)新需求的問(wèn)題，建議引入新的教學(xué)方式或者教學(xué)平臺(tái)，對(duì)實(shí)踐教學(xué)改革進(jìn)行有效支撐。

3 計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建

1）計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建

深入調(diào)研產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)新工科人才的需求，分析與之相匹配的新工科人才知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等多類(lèi)型多元化實(shí)踐教學(xué)體系，有效支撐人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

對(duì)于不同類(lèi)型實(shí)踐教學(xué)建立與之對(duì)應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)課程思政育人體系，將大國(guó)工匠精神、科技報(bào)國(guó)家國(guó)情懷融入實(shí)踐教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神，善于解決問(wèn)題的實(shí)踐能力，敢闖會(huì)創(chuàng)的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)能力。

實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)、認(rèn)知實(shí)習(xí)、企業(yè)綜合實(shí)習(xí)、學(xué)科競(jìng)賽、第二課堂、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化、畢業(yè)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，開(kāi)設(shè)在不同學(xué)期，發(fā)揮作用也不相同。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)理論知識(shí)的強(qiáng)化和練習(xí)，是掌握理論知識(shí)的有效途徑，課程設(shè)計(jì)是一個(gè)完整的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程，往往以設(shè)計(jì)具體作品為結(jié)束標(biāo)志，實(shí)訓(xùn)是以項(xiàng)目化方式對(duì)某個(gè)理論模塊進(jìn)行深度應(yīng)用，課程設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)是理論知識(shí)的有效升華。學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)則是實(shí)踐學(xué)習(xí)應(yīng)用和學(xué)習(xí)效果的有效體現(xiàn)，實(shí)踐能力能夠有效提升往往從學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目數(shù)量上有所體現(xiàn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是綜合性實(shí)踐能力體現(xiàn)，對(duì)整個(gè)人才培養(yǎng)期間所學(xué)課程的綜合應(yīng)用。綜上所有實(shí)踐課程內(nèi)容是一體化的，最終目標(biāo)是達(dá)到實(shí)踐教學(xué)能力培養(yǎng)。

根據(jù)對(duì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的分析設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)新工科實(shí)踐教學(xué)課程體系如圖2所示。課程體系分為四層，第一層是基礎(chǔ)課程，分成四個(gè)模塊，分別是課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，每個(gè)模塊有2～3個(gè)類(lèi)型的課程，比如課內(nèi)實(shí)驗(yàn)包括了課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)三部分。第二層是第一層達(dá)到的創(chuàng)新實(shí)踐能力，第三層是畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握了第一層內(nèi)容，具備了第二層教學(xué)能力，進(jìn)而可以進(jìn)行第三層，第四層是最終滿足新工科需求的計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才。

圖2 計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)新工科實(shí)踐教學(xué)課程體系

2）計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)整合

為使構(gòu)建的實(shí)踐教學(xué)體系發(fā)揮作用，需要借助實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，整合現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)資源形成計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新平臺(tái)，包括針對(duì)課程實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)新工科建設(shè)平臺(tái)，針對(duì)實(shí)習(xí)的校企合作平臺(tái)和針對(duì)學(xué)科競(jìng)賽的學(xué)科競(jìng)賽創(chuàng)新平臺(tái)、針對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的華為云平臺(tái)，滿足不同類(lèi)型的實(shí)踐教學(xué)需求，如圖3所示。

圖3 計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新平臺(tái)

課程實(shí)驗(yàn)在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)新工科建設(shè)平臺(tái)完成，在課程實(shí)驗(yàn)類(lèi)別中設(shè)置不同難度的題目，按照學(xué)生層次分為基礎(chǔ)班、標(biāo)準(zhǔn)班和競(jìng)賽班，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)際情況選擇不同班型，進(jìn)行不同級(jí)別的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，隨著實(shí)踐能力提升可以進(jìn)行升班。在四個(gè)階層的實(shí)踐教學(xué)中，要充分利用實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，引入企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、交流等能力。

4 計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)踐效果

1）引入企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目，提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力

通過(guò)與業(yè)界企業(yè)合作，引入企業(yè)導(dǎo)師真實(shí)項(xiàng)目案例，教師參與實(shí)踐教學(xué)，參與整個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程，使教師實(shí)踐教學(xué)能力得到提升，教學(xué)理念和教學(xué)方法不斷更新，鍛煉了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，使學(xué)生了解企業(yè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程，與就業(yè)距離更近。

2）實(shí)習(xí)基地不斷優(yōu)化

在學(xué)?，F(xiàn)有實(shí)習(xí)企業(yè)基礎(chǔ)上擴(kuò)大合作企業(yè)，主要是以企業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)、綜合實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)為主，針對(duì)不同類(lèi)型實(shí)習(xí)，設(shè)置不同實(shí)習(xí)項(xiàng)目，采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊實(shí)施，每個(gè)類(lèi)別對(duì)應(yīng)固定的實(shí)習(xí)內(nèi)容，通過(guò)不同模式實(shí)施達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。與河南海融軟件有限公司合作的鄭州科技學(xué)院新工科（計(jì)算機(jī)類(lèi)）大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地獲批2022 年度河南省本科高校大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地立項(xiàng)建設(shè)，為實(shí)習(xí)教學(xué)提供了有力支撐。

3）學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)項(xiàng)目逐年提升

近年來(lái)組織學(xué)生參加藍(lán)橋杯軟件設(shè)計(jì)大賽獲得國(guó)賽二等獎(jiǎng)3名，近10名通過(guò)獲得省賽一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)人數(shù)和名次逐年增加，實(shí)現(xiàn)了Java 組和Python國(guó)賽獲獎(jiǎng)新突破。

4）實(shí)踐類(lèi)課程成效顯著

實(shí)施計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)體系以來(lái)，教師在多個(gè)課程開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)改革，網(wǎng)絡(luò)綜合布線獲得校內(nèi)實(shí)踐一流課程，智能機(jī)器人路徑規(guī)劃虛擬仿真獲得河南省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，都是在實(shí)踐教學(xué)方面的有益探索。

通過(guò)實(shí)踐教學(xué)體系培養(yǎng)的學(xué)生，近年來(lái)就業(yè)率顯著提升，進(jìn)入大型軟件開(kāi)發(fā)企業(yè)的比例有所增加，學(xué)生就業(yè)選擇面更寬，起薪較之前有所提升，企業(yè)反饋學(xué)生上手更快。

5 結(jié)束語(yǔ)

新工科建設(shè)是產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必經(jīng)之路，培養(yǎng)符合新工科需求的計(jì)算機(jī)類(lèi)人才需要長(zhǎng)期研究，經(jīng)過(guò)多年研究提出了面向新工科建設(shè)的計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)體系，并搭建了與之匹配的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證提出的實(shí)踐教學(xué)改革思路能夠有效提升學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。因?yàn)楦母飼r(shí)間問(wèn)題，只是對(duì)每個(gè)類(lèi)別部分課程進(jìn)行了改革實(shí)施，是否對(duì)所有實(shí)踐課程都能取得良好效果有待驗(yàn)證，后期力爭(zhēng)全面實(shí)現(xiàn)實(shí)踐課程教學(xué)改革，通過(guò)分析改革效果，不斷優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)體系，切實(shí)提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。