计算机科学与技术专业人才培养模式改革研究

重庆理工大学计算机科学与工程学院 张金荣 黄贤英 曹 琼 卢 玲

重庆理工大学计算机科学与技术专业1999年经教育部批准设立，2003年，在原先的培养方案基础上，改革了培养分类，开设了应用软件开发、网络管理及应用、多媒体应用和嵌入式应用开发等培养方向。2007年，进一步改革了培养方向，确定把应用软件开发、嵌入式系统应用与开发及多媒体应用与开发3 个方向作为计算机科学与技术专业的优势方向。2008年，“计算机科学与技术专业主干课程教学团队”被评为重庆市优秀教学团队。2010年，计算机科学与技术专业被评为国家级特色专业。2011年，计算机类专业分层分类人才培养模式创新实验区建成为重庆市人才培养模式创新实验区。2011年，实施“卓越工程师”教育培养计划。按照工程认证要求修订人才培养方案和大纲。2014年成为重庆市“三特行动计划”特色专业。

本专业瞄准重庆市信息服务产业，特别是利用信息技术改造传统产业的嵌入式产业和软件外包产业的迅速发展，以社会需求为依托，实施学校、企业和研究机构三方共建，坚持产学研相结合培养高素质工程应用型人才。

一、目前面临的主要问题

经过近几年的发展，我校计算机科学与技术专业实现了由原来的单一模式培养向多元化培养模式的转变，人才培养质量有了极大的提高。但是，在专业发展和实践过程中，也面临一些问题，主要有：

1.是计算机专业办学同质化问题比较突出，缺乏特色。全国90%以上的高校都设置了计算机科学与技术专业，培养方案大同小异，作为一所地方普通高校，办出自身的特色成为困扰专业发展的一个大问题。

2.是计算机技术发展日新月异，从计算科学与技术专业衍生了许多新兴专业，如软件工程、物联网工程、网络工程、信息安全等，使得计算机专业本身的面变窄。

3.是学生的计算机系统能力不强，计算思维与计算机思维能力亟需提高。计算机学科主要研究的是计算机系统各个不同抽象层的实现及其相互转换的机制，如何提高计算机专业学生的计算机系统能力是我们急需要解决的一个问题。计算思维是从计算机学科中提炼出来的一种“普适”思维方式；计算机思维是从计算机角度出发来分析问题和解决问题的方法。我们计算机类专业的学生具有一定的计算思维（还不够），但欠缺计算机思维（还差的多）。

二、人才培养模式改革的基本思路

目前本专业的培养方案中，计算机科学与技术专业分为嵌入式系统和应用软件开发两个方向，人为地割裂了软件系统和硬件系统能力培养，也阻断了计算思维和计算机思维的发展，最终使得学生在创新创造能力上有局限。

本次综合改革不再区分软件方向和硬件方向，基本思路为：创新型应用计算机人才的培养应该在系统综合能力上形成系统观，首要的是系统能力的培养。计算机专业学生的系统能力核心是在掌握计算系统基本原理基础上，熟悉如何进一步开发构建以计算技术为核心的应用系统。图1给出了系统观培养的关系示意图。

图1 计算机专业系统观的培养

三、人才培养模式改革的主要措施

1.结合服务地方经济应用的因素，建立并优化四模块的课程体系。包含知识传授、能力培养、素质教育和应用特色四个模块。

高素质应用型人才要有一定的知识广度和深度，要在二者之间找到平衡。我校计算机专业学生毕业以后主要从事软、硬件开发以及应用研究工作，对计算机系统的基础理论知识要有所了解，因此除了必修的数学、外语等公共基础课外，计算机组成原理、操作系统、数据库原理、编译原理等以传授知识为目的的学科核心课程，在保证一定学时的基础上，需要更多注重系统（软硬件）的理解和认识。

通过编程语言类课和编程方法类课，从知识点、知识块、知识面等不同的层次进行程序设计与实现能力训练，嵌入式系统类课程和软件工程类课程进行系统能力的培养，通过各级各类竞赛大赛进行实践能力和创新能力培养。

在吸收国家级特色专业建设、卓越工程师建设的成果基础上，结合中外合作办学的契机，研究融合国外先进的教学理念和方法，构建面向产业需求的“系统+应用”课程体系（图2）。

图2 创新型应用技术人才培养课程体系示意图

2.以应用为导向，以系统能力培养为牵引，通过“三阶段五层次”人才培养，在系统层次上提升学生综合的专业技能和应用与创新意识。

“三阶段”是指将四年的本科教育分为三个阶段。第一阶段进行公共基础教育和学科基础教育，累计约2年时间；第二阶段进行专业教育和特色教育，进行工程能力和工程素质提升，累计约1年时间，通过工程案例训练与实践、由学校模拟企业环境完成，校内培养，企业参与；第三阶段进行专业拓展教育，工程实践，校企联合培养，累计约一年时间，企业提供实习环境和工程项目，以项目实战为主，在岗实习，并完成毕业设计和论文。

“五层次”第一层是以数理为主的自然科学与人文科学等公共基础知识；第二层是计算机学科基础知识；第三层是进行计算机创新型应用人才培养所需要的专业核心知识；第四层是结合应用领域或应用系统进行深层次培养的知识；第五层是需要定期调整的与计算机产品、工具和环境等相关的知识。

3.根据培养目标，建设系统能力培养和计算思维能力培养课程教学需要的学科综合平台，提升资源的配置和优化效率、共享水平。全方位提升多类型、多层次的新型实践教学体系。

该平台推行模块式、组合式、系列化课程方案，本着开放共享、可扩展、先原则，整合学科内各项教学资源，重点建设与课程体系相匹配的的教学案例库。特别是在 “机器人”（特定应用领域的软硬件工程方法）和“移动互联”（新一代计算机技术、软件技术和网络通信技术）两个面向应用的领域上着重进行打造锤炼，形成两个分别以硬件系统和软件系统应用为主的综合应用型案例群。

在机器人领域，可以拓展派生出诸如机器人驱动控制、传感器应用、视觉识别等应用方向；而在移动互联领域，可以拓展派生出诸如网络工程、通信原理、计算机开发语言、移动应用开发（如iPhone 和Android）等方向。围绕这两个领域形成2个大型可操作性案例。这些领域或方向技术性强、实用性高，完全能够满足“厚基础宽口径”的要求。

4.依托案例库，深化并建设全方位、多类型、多层次的项目主导型实践教学体系。围绕这两个大型案例库群，将全部的项目按照规模和范围分为三级：1 级项目为个人级程序设计项目，使用单门课程的相关知识点即可完成；2 级项目为小组级项目，包括模拟项目、学科竞赛、课外科技活动等项目，需要综合应用多门课程的知识点以小组方式来完成；3 级项目为团队级项目，一般在高年级开设，包括实习、实训、创新型项目、毕业设计等，大多来自企业实际需求或教师科研。

在实施过程中，所有实验、课程设计、竞赛项目、课外科技创新项目、工程项目、实习实训和毕业设计进行一体化规划和运作，保持连续性和完整性（案例库从一年级到高年级贯通组织），学生的工程能力得以循序渐近地提升。

学生不再单纯在教师的指导下完成项目的工程型人才，而是有自主思想的能够针对实际应用进行思维拓展、能够将项目融会贯通举一反三的创新型人才。

四、结束语

从系统观出发，有意识的培养学生的系统层面的认知和各种能力：软、硬件功能的合理划分、系统不同层次的抽象和封装、系统整体性能分析和调优、系统各层面错误调试和修正、程序在系统实现层的性能评估和优化、合理构架各类不同的应用系统。通过人才培养模式和课程体系等方面的提升，在有效提高计算机专业学生的计算思维与计算机思维能力方面要有较大突破，促进学生的创新创造实践能力。