“新工科”背景下地方高校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革研究

摘要：從“新工科”的建設(shè)目標入手，分析了地方高校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的建設(shè)現(xiàn)狀及存在的問題，針對該專業(yè)建設(shè)與“新工科”的建設(shè)要求，提出了計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式的改革思路；以思維方式和專業(yè)能力培養(yǎng)為主線，重構(gòu)了通專融合、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和專業(yè)教育深度融合的“互聯(lián)網(wǎng)+”與“思維+能力”的人才培養(yǎng)新模式；探索了“新工科”背景下本專業(yè)的建設(shè)途徑，以期進一步推動本專業(yè)的內(nèi)涵式建設(shè)。

關(guān)鍵詞：新工科；計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)；培養(yǎng)模式；改革與創(chuàng)新；對策

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）22-0171-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

1 新工科的概念與建設(shè)

1.1 新工科的出現(xiàn)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的迅速發(fā)展，對工程技術(shù)人才提出了新的要求。傳統(tǒng)的工科教育與培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新和實際應(yīng)用能力的要求還不相適應(yīng)[1]。因此，一些高等教育機構(gòu)開始反思工程教育的模式，提出新工科的概念。

新工科的發(fā)展歷程主要集中在近十年左右的時間段內(nèi)，是中國高等教育和工程教育領(lǐng)域進行改革的產(chǎn)物。從2013年“新工科”概念的提出，發(fā)展到2021年，“新工科”已上升為我國國家戰(zhàn)略發(fā)展歷程[2-4]，如圖1所示。在這個過程中，新工科發(fā)展不僅關(guān)注工程技術(shù)的發(fā)展，更注重人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新，以適應(yīng)科技變革和產(chǎn)業(yè)升級的需求。未來，新工科的發(fā)展仍將在政策引導(dǎo)、高校實踐和行業(yè)合作的共同推動下不斷深化。

1.2 新工科的建設(shè)目標

新工科的建設(shè)目標是構(gòu)建一個適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟發(fā)展需要，具有一定的工程教育體系，培養(yǎng)既具備專業(yè)知識又具備實踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)工程人才。這種綜合能力的培養(yǎng)有助于學(xué)生更好地應(yīng)對未來科技和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變化，主要有以下幾個方面[5-8]。

1.2.1 教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的創(chuàng)新

新工科的建設(shè)目標在于推動計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的創(chuàng)新。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的升級，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)需要不斷更新其知識體系，引入前沿技術(shù)和理論，并創(chuàng)新教學(xué)方法，以適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟的發(fā)展需求。

1.2.2 實踐能力和創(chuàng)新能力的提升

計算機科學(xué)與技術(shù)是一門實踐性很強的專業(yè)，因此，新工科建設(shè)注重加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生提供更多的實踐機會，培養(yǎng)其實際操作能力和解決問題的能力。同時，新工科也強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，鼓勵其參與科研項目和創(chuàng)新活動，提高其創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力，使他們具備在工程實踐中解決實際問題的能力。這主要包括項目設(shè)計、實習(xí)經(jīng)驗和實際工程經(jīng)驗的積累。

1.2.3 創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)

計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)作為技術(shù)密集型專業(yè)，對學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力有較高的要求。因此，新工科建設(shè)通過設(shè)立創(chuàng)新實驗室、開展科研項目等方式，為學(xué)生提供更多的創(chuàng)新實踐機會，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

1.2.4 交叉學(xué)科融合的推進

隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，計算機科學(xué)與技術(shù)已經(jīng)融入各個行業(yè)和領(lǐng)域，因此，加強與其他學(xué)科的交叉融合，培養(yǎng)具有跨學(xué)科知識和能力的人才，是新工科建設(shè)的重要方向之一。新工科建設(shè)鼓勵計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)與數(shù)學(xué)、物理、經(jīng)濟學(xué)等學(xué)科進行交叉融合。

1.2.5 社會服務(wù)需求的提升

通過培養(yǎng)學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的觀念，使他們能夠不斷適應(yīng)科技發(fā)展的快速變化，不斷提升自己的技能。加強工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的合作，促進工程教育與實際應(yīng)用之間的緊密結(jié)合，使學(xué)生更好地適應(yīng)實際工程項目的要求。從而提升工程教育服務(wù)于社會需求，使學(xué)生的學(xué)習(xí)與實踐更貼近社會的實際需求，促使工程技術(shù)更好地造福社會。

2 地方高校專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀

2012年，教育部頒布了《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012） 》，將計算機確定為專業(yè)類學(xué)科，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)從此開始設(shè)立[9]。經(jīng)過多年的建設(shè)與發(fā)展，目前該專業(yè)正朝著內(nèi)涵式建設(shè)方向發(fā)展。在新工科背景下，地方高校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（以下簡稱“計科”專業(yè)）的建設(shè)現(xiàn)狀受到多方面因素的影響，包括地區(qū)特色、學(xué)校規(guī)模、師資力量、產(chǎn)業(yè)需求等。以下是存在的主要問題。

2.1 培養(yǎng)模式同質(zhì)化較為嚴重

新建地方本科院?！坝嬁啤睂I(yè)大多創(chuàng)建于2002年前后，其人才培養(yǎng)模式同質(zhì)化較為嚴重[10]。起初，其培養(yǎng)方案是在重點高校的“計科”專業(yè)培養(yǎng)方案基礎(chǔ)上進行課程增刪而形成的，有的地方高校甚至“照抄”重點大學(xué)“計科”專業(yè)的培養(yǎng)方案。其培養(yǎng)模式及培養(yǎng)方案的制定沒有考慮地方高校的生源特點及辦學(xué)實際，人才培養(yǎng)定位同樣存在“同質(zhì)化”。在“新工科”背景下，地方高?！坝嬁啤睂I(yè)課程設(shè)置沒有充分考慮新工科的要求，造成課程內(nèi)容與地方社會對本專業(yè)人才的需求吻合度不高。

2.2 重理論，輕實踐

“計科”專業(yè)是實踐性、應(yīng)用型較強的專業(yè)，然而在本專業(yè)的教學(xué)過程存在“重理論輕實踐”的現(xiàn)象，實驗方面還是以演示類和驗證類為主。實驗內(nèi)容往往是沿用以往的教學(xué)內(nèi)容，或者是利用現(xiàn)成的模擬軟件進行，缺乏創(chuàng)新性思維，動手實踐的機會少，抑制了大學(xué)生的創(chuàng)新能力，大學(xué)生的工程化實踐能力得不到有效的訓(xùn)練。

2.3 校企合作缺乏原生動力

校企合作是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的有效途徑。在我國，由于目前校企合作機制還不完善，而且校企合作過程中責(zé)、權(quán)、利不對等諸多因素影響，企業(yè)參與校企合作的積極性還不高。加之，我國校企合作激勵機制、約束機制還不健全，許多政策也相對滯后。

2.4 評價體系還不夠完善

目前，由于大部分地方本科院校缺乏科學(xué)有效的應(yīng)用型本科評價標準和體系，地方本科院校與研究型高校的同質(zhì)化傾向一直比較明顯。推動地方本科院校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變是一項復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，需要加強頂層設(shè)計和政策引導(dǎo)，以培養(yǎng)應(yīng)用能力為評價導(dǎo)向，研究制訂應(yīng)用型本科高校教育教學(xué)評價指標體系和考核辦法。

總體而言，地方高校在新工科的背景下，逐漸認識到計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)需要更加強調(diào)實踐、創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)對接。隨著對工程人才需求的深入理解，一些地方高校已經(jīng)或正在調(diào)整計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)模式，以更好地培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)需求的工程人才。

3 專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的思路

在新工科的背景下，結(jié)合我校的辦學(xué)定位，依托我校“計科”一流專業(yè)，以地方經(jīng)濟建設(shè)人才需求為抓手，以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型、技能型IT人才為目標，把“計算思維”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維”戰(zhàn)略作為“計科”專業(yè)新工科建設(shè)的核心，從人才培養(yǎng)模式、專業(yè)培養(yǎng)方案、課程體系結(jié)構(gòu)、師資隊伍建設(shè)等方面進行探索，有序地推進“計科”專業(yè)建設(shè)，培養(yǎng)符合行業(yè)發(fā)展的高質(zhì)量、應(yīng)用型人才，推進本專業(yè)的內(nèi)涵式發(fā)展。

3.1 重構(gòu)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和專業(yè)教育深度融合的人才培養(yǎng)新模式

在新工科背景下，圍繞思維方式和專業(yè)能力培養(yǎng)為主線。首先，以通識教育、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)核心、專業(yè)方向4個課程群為底座，培養(yǎng)4個思維方式，即：邏輯思維、計算思維、系統(tǒng)設(shè)計思維和智能思維；其次專業(yè)能力方面，以軟件為核心轉(zhuǎn)向以硬件和軟件集成為核心，以“算法”層面轉(zhuǎn)向“系統(tǒng)”層面，突出“系統(tǒng)”設(shè)計，培養(yǎng)4個專業(yè)能力：計算思維能力、算法設(shè)計與分析能力、編程能力和系統(tǒng)能力，重構(gòu)通專融合、信息技術(shù)、智能技術(shù)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和專業(yè)教育深度融合的“互聯(lián)網(wǎng)+”與“思維+能力”專業(yè)人才培養(yǎng)模式，如圖2所示。

3.2 新工科背景下專業(yè)建設(shè)的途徑

在新工科背景下，加強計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)的途徑涉及多個方面，包括課程設(shè)置、實踐教學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、師資隊伍建設(shè)等。以下是一些關(guān)鍵的途徑。

3.2.1 課程體系更新

引入跨學(xué)科課程，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)不僅涉及計算機科學(xué)本身，還與其他學(xué)科如數(shù)學(xué)、物理、經(jīng)濟學(xué)等有緊密的聯(lián)系。因此，新工科建設(shè)需要增設(shè)跨學(xué)科課程，強化學(xué)科之間的聯(lián)系和互補，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

更新教學(xué)內(nèi)容，將產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的最新發(fā)展、行業(yè)對人才培養(yǎng)的最新要求引入教學(xué)過程，更新教學(xué)內(nèi)容和課程體系，建成滿足行業(yè)發(fā)展需要的課程和教材資源。構(gòu)建以知識本位的教學(xué)模式轉(zhuǎn)向以能力本位的“線上+線下”混合式教學(xué)模式，按照省級一流專業(yè)的建設(shè)指標，加強專業(yè)優(yōu)質(zhì)課程資源的建設(shè)，通過計算機新技術(shù)、新平臺完成專業(yè)課程建設(shè)，專業(yè)課程實現(xiàn)微課、MOOC的教學(xué)方式比例達到30%。

重構(gòu)適應(yīng)時代需要的 “知識+能力”培養(yǎng)體系，優(yōu)化培養(yǎng)方案。立足本專業(yè)挖掘創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)元素，包括創(chuàng)業(yè)課程、創(chuàng)業(yè)實踐項目、創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師制度等，不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力。通過計算思維能力培養(yǎng)和專業(yè)能力培養(yǎng)兩條主線設(shè)置與建設(shè)系列課程，構(gòu)建能力培養(yǎng)的“進階式”課程群，優(yōu)化課程內(nèi)容、推進實踐教學(xué)改革，并更新課程評價體系指標。

3.2.2 實踐基地建設(shè)

與企業(yè)合作建立實踐基地，新工科教育強調(diào)實踐能力的培養(yǎng)，通過與企業(yè)的緊密合作，可以為學(xué)生提供更多的實踐機會，加強理論與實踐的結(jié)合。這些實踐基地可以引入實際工程項目，讓學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)，提高實際操作能力。

提供實踐教學(xué)和科研場所，實踐基地不僅提供學(xué)生進行實踐教學(xué)的場所，也為學(xué)生和教師提供科研實踐的設(shè)備和環(huán)境，促進教學(xué)與科研的深度融合。

推進校企合作深度融合，探索協(xié)同育人新范式，挖掘協(xié)同育人“新動能”。在眾創(chuàng)空間建設(shè)、“訂單式”人才培養(yǎng)及“卓越班”培養(yǎng)等方面取得新突破。創(chuàng)建產(chǎn)學(xué)研合作平臺，推動校企合作項目落地。完善學(xué)科競賽制度，以賽促學(xué)，使得實踐教學(xué)方式呈現(xiàn)多樣化，構(gòu)建適合本專業(yè)的實踐教學(xué)體系。

3.2.3 師資隊伍建設(shè)

引進高水平教師，具有國際視野和創(chuàng)新精神的教師是新工科建設(shè)的關(guān)鍵。通過引進高水平教師，可以提高整體的教學(xué)水平和科研能力，為學(xué)生提供更好的教育資源。

加強教師培訓(xùn)：加大對教師的培訓(xùn)力度，提高教師的教學(xué)水平和科研能力。鼓勵教師參與跨學(xué)科的科研項目，引導(dǎo)學(xué)生參與科研實踐，促進教學(xué)與科研的深度融合。

3.2.4 學(xué)生評價體系改革

建立多元化評價體系，注重學(xué)生的綜合素質(zhì)和實踐能力的考核，除了傳統(tǒng)的考試成績，還應(yīng)考慮學(xué)生的項目完成情況、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力等多方面的表現(xiàn)。

加強過程性評價，重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)，及時反饋學(xué)習(xí)成果，幫助學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)策略，提高學(xué)習(xí)效果。

3.2.5 政策與資源整合

政策支持，政府應(yīng)加大對新工科建設(shè)的政策支持力度，為學(xué)校提供更多的經(jīng)費和政策傾斜，鼓勵學(xué)校開展新工科建設(shè)實施方案。

資源整合，學(xué)校應(yīng)整合各方資源，與企業(yè)、社會等合作伙伴建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，共同推動新工科建設(shè)實施方案的落地實施。

根據(jù)地方社會產(chǎn)能結(jié)構(gòu)調(diào)整及社會需求，及時優(yōu)化計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)方向課，在人工智能、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等方向有所突破，使畢業(yè)生能夠更好地滿足地方經(jīng)濟發(fā)展的需要，以提高該專業(yè)畢業(yè)生市場競爭力。

3.2.6 國際合作與交流

加強與國際先進水平的對接：通過與國際先進水平的交流與合作，引進國際先進的教育理念和教學(xué)資源，提高我國計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教育水平和國際競爭力。

鼓勵學(xué)生參與國際交流：為學(xué)生提供參與國際交流項目的機會，拓寬其國際視野，提高跨文化交流能力。

新工科建設(shè)的具體建設(shè)途徑是一個系統(tǒng)工程，需要政府、學(xué)校、企業(yè)等多方面的共同努力和配合。通過不斷更新課程體系、建設(shè)實踐基地、加強師資隊伍建設(shè)、改革學(xué)生評價體系、整合政策與資源以及加強國際合作與交流等措施，可以有效地推動新工科建設(shè)，培養(yǎng)適應(yīng)新時代發(fā)展需求的行業(yè)高素質(zhì)工程人才。

4 專業(yè)建設(shè)的展望

總之，自“新工科”提出以來，我國各工科專業(yè)在建設(shè)方面取得了一些成績，但地方高校的新工科建設(shè)相對較晚，提升空間較大。以上新工科背景下“計科”專業(yè)的建設(shè)途徑可為地方高校本專業(yè)建設(shè)提供參考，各地方高?！坝嬁啤睂I(yè)應(yīng)按照新工科建設(shè)的基本要求，分析“計科”專業(yè)對標新工科建設(shè)目標的差距，根據(jù)學(xué)校辦學(xué)條件及生源實際，制定符合自身實際的“計科”專業(yè)新工科建設(shè)計劃。高?！坝嬁啤睂I(yè)在新工科背景下應(yīng)致力于培養(yǎng)具有廣泛知識、實踐能力和創(chuàng)新思維的復(fù)合型人才，不斷更新課程內(nèi)容、加強實踐教學(xué)、推動跨學(xué)科融合和國際合作與交流等措施的實施以，更好地適應(yīng)科技的快速發(fā)展和社會的需求。

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【通聯(lián)編輯：梁書】