基于OBE理念的计算机专业人才能力培养模式创新

李薇+王磊+鲁晓锋+何文娟+王战敏

摘 要：针对目前计算机专业人才能力培养问题，分析当今社会对高素质创新型人才的需求，提出计算机科学与工程学院的人才培养理念：以成果为导向（OBE），以开拓国际视野、厚植学生能力、提升国际竞争力为目标，构建计算机专业人才“学习研究能力—工程实践能力—交流合作能力—创新竞争能力”四位一体人才培养新模式。

关键词：成果导向；国际竞争力；创新意识；能力培养

0 引 言

成果导向（Outcome Based）、以学生为中心、持续改进是工程教育专业认证遵循的3个基本理念。其中，成果導向教育指以学生通过教育过程最后取得的学习成果作为教学设计和教学实施的目标。Sapdy等人在1981年提出成果导向教育理念后，很快得到教育界的广泛认可。随后，美国、英国、加拿大等国家将其作为教育改革的主流理念。随着创新驱动发展战略的提出、“互联网+”的发展以及“华盛顿协议”的签署，我国高等工程教育国际化进程日益加速，对创新型工程人才和工程师应对复杂系统问题的能力也提出了更高的要求[1]。经济全球化的深入发展，使现在的大学教育面临人才培养国际化的严峻挑战。高等教育理念已经从“外延扩张型”向“内涵质量型”转变。

1 创新人才培养模式，构建四位一体能力培养课程体系

为了满足工程教育人才培养质量新要求，计算机科学与工程学院革新人才培养模式，提出培养计算机专业人才的教育理念：教育不仅是探索知识和技能的途径，也是塑造人格魅力、追求生命真谛、谱写人生辉煌、实现自我价值的过程。

课程体系既是实现培养目标的重要支撑，也是提高人才质量的核心。在学科频繁交叉、科技飞速发展以及信息爆炸时代，本科教育应着眼于提升学生的逻辑、思维、意志、判断、合作、表达、责任等特征的核心能力[2]。“学习研究能力—工程实践能力—交流合作能力—创新竞争能力”四位一体综合能力培养的课程体系架构如图1所示。

创新型人才应该具备知识的专业性、系统性和通识性，能力的创新性和发展性，素质的协调发展等特征。根据能力培养目标，人才培养的知识结构可划分为通识教育、专业教育、专业发展综合性教育三大类；人才能力培养分为公共能力（学习能力）、专业能力（研究能力、创新竞争能力）和可持续发展能力（工程实践能力、交流合作能力）；人才的素质结构分为通用素质、专业素质和综合素质。在教育的过程中应根据四位一体能力培养目标设置课程体系，引导学生实现知识、能力和素质的协调发展。

1.1 固本扎根，以通识教育深植学生潜力

林健指出，在工程领域开展创新活动不仅需要掌握扎实的工程原理、工程技术和本专业的理论知识，还需要具有相关学科甚至边缘学科和人文社会科学知识[3]，进而能够高瞻远瞩地看待事物的本质。固本扎根，实行通识教育是培养创新型人才公共能力和通用素质的必要前提。通识教育的特点是拓宽学科基础，实行文理渗透、理工结合，扩大学生学习的自主权，促进学生的个性化发展。在计算机科学与技术专业人才培养中，通识教育包括公共基础课、校级选修课和产业前沿课程。

通识教育的目标主要有4个：①培养大学生作为“社会人”所必需的社会通用知识、人文社会科学素养和社会责任感；②促进学生辨证的、全面的、理性的思维和人格发展，形成创新知识结构并培养创新思维，适应社会发展新形态；③帮助学生及时掌握新科技、新成果和学科的最新发展，掌握多元融合技术；④培养学生具备解决工程问题的基本知识、技术以及法律、经济、人文知识和工程伦理意识。这4个目标中，第一个目标是通识教育的核心和归宿点，其他3项分别是学生需要培养的3项能力：“批评、创新思维能力”“广博的视野”和“道德和工程伦理的认知”。通过通识教育，学生具有广博的视野，形成敏锐的洞察力，具有批判思维能力和创新意识，从而提升国际竞争力，能够适应激烈的时代变革。

1.2 强化创新素质教育，厚植学生潜力

创新素质是培养和提高创新能力的保障。培养创新素质需要学生具备一定的专业深度和专业能力。专业教育是以解决复杂系统工程能力培养为核心，涵盖知识、能力、素质培养的教学体系，是在通识教育基础上培养学生研究能力、创新竞争能力和提高学生综合素质的延续。专业教育课程涉及专业基础课和专业核心课，以计算机科学与技术专业为例，专业基础课和专业核心课设置见图2。

专业教育的目标主要有两个：①培养学生的抽象逻辑思维和计算思维能力，使之能够应用多学科知识识别、表达、分析复杂的工程问题；②培养学生专业应用能力和创新竞争能力，能运用所学知识解决日益增长的复杂系统工程问题。专业教育的实现方案是：选择优秀教材→构建课程模块→采用多元化教学模式→开展竞赛与培训→加强交流、开阔视野。首先选用“十二五”规划教材，鼓励教师选用国外原版先进教材；以社会需求为导向，紧跟学科发展新动向，设置专业课程体系；在理论教学过程中，积极借鉴国内外各名校课程建设的优秀教学成果，丰富各类教育资源，更新教学内容；采用案例教学法、启发式教学、讨论式教学等多元化教学模式，引导学生多思考，培养学生的批判性和创造性思维；加强实践环节，设计基础实践环节、综合实践环节，开展学科竞赛、学生培训等阶梯式能力培养体系，培养学生的创新能力、工程实践能力和团队合作能力；通过学院与外界的联系，邀请知名教授、学科带头人、企业家来学校作学术报告，开阔学生视野，提高学生的科学素养，培养学生企业家精神。

1.3 拓展专业课程，形成专业特色，发挥学生潜力

创新能力的培养不仅需要宽广的知识和国际化的视野，还需要主动创新意识和创新性思维以及工程背景知识、分析和解决问题的能力。计算机科学与工程学院在厚植学生潜力的基础上构建专业能力拓展课程和专业实践课程，引导学生掌握专业发展知识和综合性知识，充分发挥学生个人潜力，提升学生的工程实践能力、交流合作能力、专业素质和综合素质。其中，系统、完整的知识结构是基础；促进学生自主学习，提高学生的可持续发展能力，鼓励学生个性化发展，满足社会对多样化人才的需求是最终目标。以计算机科学与技术专业为例，专业能力拓展课程和专业实践课程设置见图3。

专业能力拓展课程和专业实践课程是专业教育深度与广度的扩展。在编程能力拓展模块中，通过软件工具与环境初级课程，学生在分析和设计复杂工程问题时，能够开发、选择和使用恰当的现代工具；通过软件工具与环境中级课程，学生在开发项目的过程中补充自己的专业知识，形成综合能力，积累项目实践经验，提升科技创新意识和科技创新能力；软件工具与环境高级课程则强化学生在工程活动中的沟通能力、策划能力、实施能力和管理能力的培养。硬件设计能力拓展模块和系统设计能力拓展模块是对专业基础教育的扩展，强调对学生专业应用能力、构建系统结构工程能力的培养，激发学生的创新意识，使学生在已有知识的基础上探索未知的知识领域，能够运用所学知识解决工程实际问题。此外，在专业实践课程中，首先，加深学生对专业所需基础知识、基本技能和基本方法的理解；其次，通过在实践环节中加大企业生产元素的融入，强化学生的工程实践能力，培养学生自主学习和终身学习的意识；最后，通过引导、讨论、合作等方式挖掘学生的创新意识和创新竞争能力，提高学生独立分析问题和解决问题的能力，培养学生团队合作能力和沟通表达能力，从而适应当今世界新业态、新产业爆发式发展的需要。

2 设计多元化教学模式，实现知识向能力的转变

创新驱动发展需要创新人才，创新思维是创新能力的基础，课堂讲授是教学实施的主要形式，是培养创新思维、创新能力的载体。传统的课堂教学特点是重知识轻能力、重学轻思，教学方法通常是灌输式、封闭式、句号式。在这种以教师为中心的教学过程中，学生的独立思维受到干扰，主动建构知识的能力差，学习缺少自主性和能动性，学生只是机械地对知识进行继承，缺乏对知识的批判与创造。在“知识、能力、素质”的目标指导下，根据知识的特点，笔者对课堂教学进行了改革，借鉴国内外先进的教学经验，设计了以学生为主的多元化课堂教学模式，见图4。

教师在教学过程中是知识的传授者、引导者，学生是主动学习者。教师应在深入了解学生学习能力的基础上，采用各种方法和手段，教学生“会学”并且“学会”。在教学过程中，首先将课堂环境由严肃转变为轻松，创造愉快的学习氛围。上课首先是师生的双向提问环节。学生向教师提问，主要是对所学知识进行分析、批判、质疑；教师向学生提问，主要是检查学生对知识的掌握情况。双向提问环节首先营造了一种自由宽松、自主的学习环境，为每个学生创造参与课堂活动的机会，调动了学生的积极情绪，增强了学生的自信心，进而提升学生的学习兴趣和创新兴趣；其次可以引导学生开阔思路、独立思考，充分发挥学生的主体作用，也锻炼了学生的人际交往能力。

在基础知识方面以讲授为主。这种模式可以在较短的时间内将知识系统地传递给学生，使学生较快地进行系统学习并掌握知识，从而保证知识的完整性、系统性和扎实性。此外，为了避免学生在学习过程中只对知识进行简单的继承，教师在讲授过程中设置探索性的环境，采用启发式、概念图等教学方法。启发式教学方法可以激发学生的学习兴趣，引导学生在继承的基础上发展创新思维，培养创新意识，探索和发现前人尚未解决的问题，提高学生独立思考的能力和逻辑思维能力。概念图方法[4]可以使知识模块形象化、结构化、可视化和清晰化，使学生更好地整合知识，加深对基本理论的理解和掌握，培养创新思维。

在知识运用方面，强调学生对知识的创新性和实践性。在教学过程中，教师帮助学生将机械地记忆知识转化为灵活地运用知识，从而实现创新意识的培养和创新思维的发展。这一环节主要采用案例教学、讨论式教学、任务驱动教学等模式。案例教学是教师针对课程内容，选择一些成果案例，对案例进行分析，组织学生进行讨论的过程。在案例教学过程中，通过启发学生对问题进行思考、分析、争论、探索，拓展了学生的思维，提高了学生的判断能力、决策能力和综合素质，激发了学生的创新动力。讨论式教学是针对一个问题，师生自由发表意见，大胆探索。这种方式拉近了教师与学生的距离，激发了学生学习的主动性和积极性，知识的传递由单向灌输转变为多向交流，“句号课堂”转变为“问号课堂”。学生在交流的基础上加深了对知识的理解、思考，将新知识与所掌握的知识进行关联，提高知识的迁移能力，实现学生学习知识、建构知识、发现知识、发展知识和创新知识的正向发展。任务驱动法是教师向学生布置一个任务，学生在教师的帮助与指导下，利用所学知识完成该任务。在完成任务的过程中，学生要对所学的知识进行思考、改造以及灵活应用。因此，这种模式有效地培养了学生的创新意识，提高了学生独立思考的能力和创新能力。此外，学生依靠自身努力达到学习目标，不断获得成就感，进一步激发了学生的學习兴趣和强烈的创造欲望，增强了自信心，促进了学生的个性发展，形成了探索知识、发现知识、创新知识、能力培养的良性循环。

3 “四位一体”人才培养模式的实践

“四位一体”人才培养模式的目的是学生能力培养，能力培养指学生能够应用所学知识，创新地分析问题和解决复杂工程问题。体现学生能力高低的标准是学习成果，计算机科学与技术专业在人才培养过程中通过课堂教学、实践环节和科技竞赛培养学生的学习研究能力、工程实践能力、交流合作能力和创新竞争能力。

计算机专业的核心课程采用反向设计、正向实施的方案。课程教学活动的反向设计思路为：社会需求—学习目标—教学活动；课程教学活动的正向实施思路为：讲授课程内容—提出学习目标—培养相关能力—获得学习成果。在课程教学过程中，应针对学习目标，有步骤、按层次地推进教学，引导学生利用已有知识分析问题，通过查询文献深入学习课程知识，并探索和追问理论空白点，培养学生的问题意识，提高学生的学习研究能力，实现对理论问题的深度解决。

在实践环节中，计算机专业的核心课程均要求学生完成具有一定工程背景的综合设计性实验。在实验的构建、设计、验证和报告撰写过程中，以学生为主体，教师给予引导和指导，培养学生的创新意识，提高学生的工程实践能力。此外，综合设计性实验通常以小组为单位，学生通过相互交流，不同的思维碰撞激发了学生以发散性思维去思考问题，对已有的知识进行新的分解与组合，在知识的积累中实现认知的发展，进而培养学生对知识的迁移能力、应用能力和创新能力。

科技竞赛是培养学生创新意识、创新能力的重要方式之一，是创新思维走向创新实践的重要媒介，也是学生自我创新能力展示的平台。科技竞赛有效地融合了课内教学与课外实践活动，训练学生的实践能力和高度抽象的缜密思维，拓宽学生的创新思维，培养学生的科学研究精神和探求真理精神，磨炼学生的意志品质，提高学生的沟通能力、策划能力、实施能力、管理能力、团队组织和分工协调能力。学院在提高学生国际竞争力的目标指引下，充分发挥导师制的优势，鼓励学生积极参加省级及全国程序设计大赛、挑战杯科技竞赛等。在导师的引导下，一些具有良好理论基础、思维活跃、动手能力强的学生以组建团队的方式开展各种创新竞赛活动：2004年学生参加了ACM国际大学生程序设计大赛亚洲区域赛上海站的比赛；2015年组织学生参加了西北工业大学举办的ACM程序设计大赛陕西省赛以及陕西教育学会主办的C语言杯计算机程序设计大赛；一个队获得ICPC省赛银牌和C语言杯一等奖，两个队获得C语言杯三等奖。此外，学院还组织学生参加了ACM程序设计大赛沈阳站的比赛和杭州电子科技大学举办的全国新生网络赛。通过鼓励学生参加科技竞赛，促进学生个性发展，激发创新意识发展学生的创造性思维，提高创新能力和综合竞争力，实现从书本到实践、再到创造的融合与升华。

4 结 语

创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭源泉。“四位一体”人才培养模式以成果导向为教学理念，将课堂教学、实践环节和科技竞赛有机地结合起来，以“学生为主体、教师为主导”的教学原则，激发了学生学习的动力和潜力，使学生能够运用、创新所学知识，培养学生分析问题和解决问题的能力，在解决问题的过程中实现了学习研究能力、工程实践能力、交流合作能力和创新竞争能力的培养。

西安理工大学计算机科学与工程学院为了提高办学质量、突出专业特色、开拓学生视野、培养创新意识和增强国际竞争力，提出了人才培养教育理念。在教育理念的指导下，计算机科学与工程学院以成果为导向，以开拓国际视野、深植学生潜力、厚植学生能力、提升国际竞争力为目标，构建了计算机专业人才“学习研究能力—工程实践能力—交流合作能力—创新竞争能力”四位一体人才培养新模式。在新的培养模式下，2014—2016年，计算机科学与工程学院的学生参加航空模型公开赛、移动终端应用设计创新、数学建模、下一代互联网技术创新大赛、大学生创新创业训练计划项目等国家级竞赛13项，ACM程序设计竞赛、大学生英语竞赛、大学生数学建模、“互联网+”创新创业大赛等省级竞赛38项。由此可见，“四位一体”人才培养模式对学生的能力培养具有重要的意义。

参考文献：

[1] 周玲， 马晓娜， 孙艳丽. 工程教育， 让世界更美好： 2015年全面工程教育国际研讨会（TEE 2015）综述[J]. 高等工程教育研究， 2015（4）： 27-35.

[2] 李庆丰. 强化导向和评价推动课程体系建设[J]. 中国高等教育， 2014（5）： 35-37.

[3] 林健. 卓越工程師创新能力的培养[J]. 高等工程教育研究， 2012（5）： 1-17.

[4] 赖绍聪， 华洪. 课程教学方式的创新性改革与探索[J]. 中国大学教学， 2013（1）： 30-31.

（编辑：孙怡铭）