适应信息技术发展的计算机类人才培养思考和探索

张俊++李琼

摘 要：针对如何培养学生适应信息技术发展能力的问题，从分析适应性的内涵和特征出发，概括适应信息技术发展的五种能力，然后从革新课程教学理念、培养计算思维和抽象建模能力等几个方面对适应能力的培养进行具体阐述。

关键词：适应能力；能力等效性；创新性学习；计算思维；企业学习

0 引 言

信息技术发展迅速，社会、企业对人才的需求日趋高涨。对计算机教育来说，如何在有限的教育教学时间里培养学生适应信息技术发展的能力，是教育从业者需要思考和探索的问题。

1 适应性的内涵及特征

1.1 适应性的内涵

适应信息技术发展的内涵可以概括为：学习者具有获得新信息技术的愿望，始终关注并能够预见信息技术的发展趋势，自主习得新技术，在同化新能力时整合和改造个体认知结构，使自己的行为方式更加符合客观环境和自身发展的需求。

1.2 适应性的特征

对信息技术发展的良好适应性应具有以下五个特征。

（1）能力等效性。借鉴工程教育领域的“实质等效性”原则，良好的适应性应该具备行业公认、普遍接受、系统规范的知识能力要求，这意味着学习者的能力和素质能够得到国际和行业认可，即具有国际和行业的实质等效性。从人才全球化的视野看，能力的普适性和等效性是信息技术和工程人才的基本要求，也是适应信息技术发展的基本条件。能力的等效性要求信息技术的教育教学以主流技术和通用标准为准绳，紧跟技术发展趋势，把握技术发展的核心要素，培养坚实的知识能力基础。

（2）专业面向性。信息技术专业人才的培养质量必须达到行业、企业和社会企盼的专业面向性，即知识专门服务性、能力专业性、素质专属性。其中，面向行业的专门服务性是计算机工程技术人才培养质量核心要素的综合体现，也是工业界和技术界对高素质工程技术人才培养的必然需求，还是信息技术专业人才具有行业竞争力和国际竞争力的鲜明特征。

（3）知识多元性。信息技术和计算机工程人才的培养质量保障体系应该引导不同高校培养出符合区域经济需求和办学定位、具有多元化知识的实用型技术人才。多元化的知识构成既包括技术性的工程知识，还包括处理逻辑推理、识别规律、发现模式和建立因果模型的多元知识构成。高校要按照多元教学、多样培养、多点卓越的思路，积极开展教育教学改革，加强校企合作，充分利用校企各自的优势资源，培养优势突出、能力多元化的信息技术和计算机工程人才。

（4）行业参与性。在人才培养目标确立、培养方案制定、课程体系更新、教学内容改革、师资队伍建设和教学质量保障等环节都应有行业、企业专家的共同努力。只有充分理解用人单位的需求、汲取工业生产的技术、融合产教行企的资源，才能使教育教学和人才培养质量切合企业需求，达到人才对信息技术发展和工程问题求解的良好适应性。产学合作协同育人是保障人才培养质量的必要条件。

（5）持续提升性。信息技术和工程人才的培养是一个持续改进的过程，这个过程伴随着信息技术的更新发展和工程问题的不断出现日趋复杂化：一方面，技术的发展是持续向前的动态过程，新系统平台随着各种信息终端不断创新，新工具环境在各种系统平台上不断简化技术人员的开发，新技术标准也在各种工具环境中得以贯彻实施；另一方面，对新系统、新工具、新技术的适应必然伴随着一系列专业教育教学改革的进行，这些改革要以新技术、新工具和新系统的熟练应用和精确掌握为导向来衡量每名学生的培养质量、每个教学环节的教学效果，从而发现教育教学中的问题，进而改进人才培养工作，提升人才培养质量。

总之，对信息技术发展的适应性既是校企互动的需求和结果，也是人才成长的内在动力和外因刺激；既是教育教学的定位和期许，也是技术发展推动的必然要求。能力等效性是适应性的根本基础，是人才培养的国际国外统一性要求。专业面向性是适应性的外在表现形式，也是最为核心的能力体现。知识多元性是适应性的内部构成，也是人才培养的质量特征。行业参与性是适应性形成的必要条件，也是养成适应性的重要途径。持续提升性是适应性的发展要求，体现适应技术发展的内在要求。

2 适应信息技术发展的能力和特质

2.1 学习信息技术的强烈兴趣

对信息技术具有强烈的学习兴趣可以激发学习者的学习热情，帮助学习者建立发展目标，推动学习者持续关注信息技术的最新进展。日积月累，学习者就具备了一定的技术发展预见能力，对信息技术的发展态势具备较为明晰的判断。当新技术变革来临时，学习者不会感到突兀，而是能够从容面对、以极大热情主动获取新知识，主动及时地更新知识结构，适应信息技术的发展变化。

持续跟踪信息技术的发展，就要多关注新系统平台的出现、新工具环境的更新、新技术规范的建立以及新思想方法的涌现。关注新的系统平台，需要了解该系统平台的组成架构、工作流程，熟悉该系統提供的开发API。关注新工具环境，需要从开发框架和设计模式的角度学习APP开发的流程，熟悉各类可重用组件的工作机制及开发形式。关注新技术规范，需要理解新规范出现的背景，对比分析新的规范认识事物的视角、解决问题的方式。关注新的思想方法，需要理解该规范相比于其它规范思维方式的不同，以及该规范型建立模型的方式和结构，并能应用该模型建立恰当的软件架构。

2.2 自主学习与学习迁移能力

对信息技术的自主学习能力，是指学习者在有限的外界帮助下，主要依靠自身的能动性主动学习，探究获取新知识和新技能，在陌生知识环境中创造一条行之有效的学习路径，并沿着学习路径，对各知识点进行研究性学习，构建知识图谱，及时更新知识架构和思维模式。

学习迁移能力体现为应用已有的知识和经验，发展新的技术能力。具有较强的知识、技能的迁移能力，就能有目的地把新知识新技能与现有认知结构中的知识经验相联系，能举一反三、触类旁通，将所学的信息技术知识和技能迁移到新的环境中完成同化和适应。endprint

2.3 创新性学习与实践能力

根据詹姆斯·博特金等人的观点，学习活动分为维持性学习和创新性学习两种形式[1]。作为传统的形式，维持性学习只为获得普世认知的见解、观点、方法和规则，其目的是为处理已知的、重复发生的情况，增长学习者解决既定问题的能力，达到维持现存体系框架和生活状态的目的。创新性学习则是一种能带来变革、重新提出问题的学习形式，其主要目标是自主性和整体性。通过创新学习，学习者可获得自主性能力（尽可能地自力更生和摆脱依赖）和整体性能力（介入更广阔的环境，与他人合作，理解和认识自身所在大体系）。

面对信息技术不断发展变革的挑战，创新性学习需要学习者以多元思维发现事物之间的联系，在知识创新实践中探索新思路、新途径、新方法，建立各种知识之间的新结构。创新性学习与实践能力的养成，将能够建立发展变化和实际需求的对应联系，能客观认识不同信息技术的优缺点，并提出富有创造精神的解决思路，从而形成主动适应发展变化的习惯。

2.4 计算思维与抽象建模能力

计算思维是计算机科学家解决问题的基本思路和方法，这些思路和方法以形式化、程序化和机械化为主要特征[2-4]：通过形式化，用户将现实世界中的事物及其联系描述为抽象数据类型和范式，然后建立实例与对象对应；通过程序化，用户将对象的业务逻辑固化为机器指令，然后部署在场景中；通过机械化的运行，获取如期的计算结果，达到自动化、智能化控制的目的。无论信息技术如何发展，按照计算思维的模式解决问题是永远的主线。具有良好的计算思维，就为适应信息技术发展打下重要的基础。

抽象建模能力是计算思维的重要构成部分。建模语言和工具因领域不同而各异，数理知识及其经典模型是连续域问题求解的重要基础，而形式语言和自动机是离散域问题求解的重要工具。对于新系统平台、新工具环境、新技术规范、新思想方法，可以分别从运行架构、框架工具、解决策略和思维范型等方面把握发展的本质，奠定适应信息技术发展的基础。

2.5 工具应用与快速原型能力

信息技术软件工具和不同系统平台上的APP种类繁多、功能各异，既丰富问题求解的方式，又提高求解效率。对信息技术从业者来说，善于借助工具并熟练应用工具是一种极为重要的能力。善用工具，就需要充分了解各类工具的存在及优缺点，这就需要保持对信息技术发展的兴趣和持久跟踪。信息技术工具主要有需求及建模型工具（完成需求规格说明及逻辑功能模型建立）、集成开发型工具（完成开发、协作、测试及部署等）、辅助型工具（辅助生成文档及注释、语法分析及提示）等。熟练应用工具，快速搭建系统原型，对于提高开发效率具有重要意义。快速原型法作为机械设计加工中的先进制造技术之一，能够自动、快捷、精准地将设计思想物化为设计产品，可以显著缩短产品的开发周期。信息技术领域也可以借鉴该思想进行快速开发。例如，在明确需求之后，可快速构造出一个含有最终系统主要特征的初步可运行系统，使用、测试并进行迭代改进，最终得到满足用户需求的系统。快速原型法有力支撑了高效的系统重建和重构，是快速适应发展变化的重要工具。

3 计算机类人才培养的思考和探索

3.1 革新课程教学理念，发挥课程在适应能力培养中的基础性作用

课程教学是学生能力培养的主战场，教学过程要坚持培养适应技术发展能力的导向。基于此认识，计算机教育应该：①转变教学理念。教学的关注点应该聚焦于改进学习者的能力素质结构，培养兴趣、形成思维、养成自主学习的能力，让学生认识信息技术发展的趋势和主线，以及信息技术在社会生产生活中的应用路径。②优化教学内容。面向计算思维教育，构建“知识基础层+工具应用层+思维架构层”的内容体系，让学生在学习、应用、内化过程中逐步形成分析问题解决问题的计算思维方法。③调整教学方法。针对不同层次的内容体系，按照“基本认知+求解应用+思维重建”的思路组织教学。启发学生在对比学习中领悟计算思维的内涵要求，按照计算思维的方式去實现机械化的问题求解。④重构教学要求。以信息技术领域中已趋稳固、具备前瞻性的知识作为教学重点，努力培养学生的学习迁移能力。

在教学中，要多设计适合培养计算思维和抽象建模能力的训练场景和案例。场景和案例的设计应多样化。对于概念辨析类场景，要多从概念和模型、需求的形式化表达式等角度进行本质抽象。对于框架应用类场景，要多从设计模式和软件的形式化结构等方面进行选用。对于思想方法类场景，要多从不同封装形式及其封装结果对问题求解的适合性等方面启发。对于算法训练类案例，要多从指令序列及其对数据流对象状态的改变等角度进行诠释。对于综合设计类案例，要多从抽象数据类型及其相互联系的实体联系模型等方面进行建模。

3.2 深化实践教学改革，发挥实践教学在适应能力培养中的牵引作用

实践是计算机学科的本质特征[5]，实践教学能够强力助推适应能力的培养。①设置多维立体化的实践环节。在课程实验中，建立“基础性、综合性、创新性”等不同层次的项目体系；在综合设计中，突出“多层次、组合式、综合性”的能力要求。在实习实训中，体现“知识融合、能力主导、素质养成”的工程模式；在毕业设计中，突出“应用专业知识、锻炼实践能力、培养创新精神”的导向。②充分发挥高水平教科研对实践教学的促进作用。以高水平实验教材、独创性实验设备等形式将教科研成果固化，引导学生了解技术发展焦点、前沿趋势以及产学结合情况，启发学生创新思维。③重视企业技术力量对实践能力培养的促进作用。按照工程教育认证和卓越工程师培养的要求，开展校企合作，聘请校外技术讲师和项目经理为学生讲授技术前沿课程、传授项目开发经验；在毕业设计中聘请校外项目导师按照企业开发模式指导学生进行开题、选题、设计和答辩。④重视学科竞赛和创新创业训练项目对实践能力培养的促进作用。信息技术类学科竞赛综合考察学生的抽象建模能力、编程实现能力、工具应用能力以及计算思维能力等。创新创业训练项目也是培养学生科研创新能力和团结协作精神的有效平台。这些专业能力的养成，正是适应信息技术发展能力培养的坚实基础。endprint

3.3 融合校企优势资源，建设适应能力培养的第三课堂

人才培養具有三种课堂形式：第一课堂是课堂学习，是知识传授和能力培养的主战场，主要帮助学生完成学业教育和基本能力培养，学习形式以理论教学为主，辅以基本的实验和实习实训；第二课堂是校内课外学习，是培养人文精神和养成科研素质的重要环节，主要帮助学生形成健康的品行和完善人格精神，学习形式以素质选修课和课外兴趣活动为主；第三课堂则是企业学习，通过校外智力参与、校外资源支持的学习形式，以提高工程实践能力、就业竞争力和职业发展能力为目的。

相比于第一课堂和第二课堂，企业学习作为第三课堂有其鲜明特点。企业学习以短期制为主，容易激发学生的新奇感和新鲜感；学习目的以适应行业生产、感受企业文化为直接目的，有着严格的运行和管理制度，强调时间、效率和质量。这与学校提倡自由、强调包容、注重个性、宽容失败的风格有较大反差[6]。企业学习在专业学习之间实施，能较好促进理论与实践的交互融合，更符合知识学习、能力培养和素质养成规律。在学习内容上，企业学习主要完成工程化和职业化的教育，以实践教育教学为主，将产品生产、项目设计、研究开发等企业运行流程作为学习实践的主要内容；在学习方式上，企业学习是在真实的背景下开展教育教学活动，强调学生的参与式学习，要求学生在企业教师的指导下直接动手操作、主动参与各种学习活动；在学习效果上，学生在企业学习取得的成效主要体现在工程素养的提升、工程实践能力的培养等方面[1]。企业学习能够直接参与行业生产、技术研发，从而快速把握行业动态、适应信息技术发展，缩短计算机专业学生与就业岗位之间的“适应期”，提升学生的就业竞争力。

3.4 创新学习模式，构建适应能力培养的文化氛围

构建符合现代教育理念的学习氛围：①推进全面导师制，为学生身心健康发展、知识技能培养、学科竞赛和课外科技活动等方面提供极其重要的培养渠道。学业导师为学生指引学习方向和路线，开启一个技术方向或者领域的研究，为学生的专业综合能力发展提供研究等提供全方位的支持，使得他们在学科竞赛、创新训练、科研入门等方面取得进步。②构建移动学习与个性化学习的环境和氛围。在个性化移动式学习环境构造、个性化学习路径规划、学习行为大数据分析以及知识图谱动态导航和学习资源推荐等方面进行越来越多的研究，为学习者适应信息技术的发展提供越来越便利的条件。

4 结 语

以培养适应信息技术发展能力为导向的教学实践，是契合社会需求、适配技术发展、丰富培养模式的务实研究和有益探索。对于计算机学科来说，在适应能力培养的达成过程中，学习兴趣与关注是基础，它使学习者的精力聚焦于信息技术领域；自主学习与学习迁移能力是内因，是形成适应发展能力的内在动力；创新性学习与实践能力是催化剂，促进适应发展能力的形成；计算思维与抽象建模能力是本质，是适应发展能力的细胞核；工具应用与快速原型能力是外化，是适应发展能力形成的外在呈现。

在计算机人才培养过程中，必须因势利导，改革教育教学思想，引导学生将自己的学习进步与未来的科技发展协调同步，主动培养适应信息技术发展变化的思维和能力，将实现个人价值与服务社会发展有机结合起来。

参考文献：

[1] 吴也显. 从维持性学习走向自主创新性学习之路： 面向新世纪教育、教学体系探微[J]. 教育研究， 1998 （12）： 52-26.

[2] Wing J M. Computational thinking[J]. Communications of the ACM， 2006， 49（3）： 33-35.

[3] 刘远军， 黄同成， 谢兵， 等. 程序设计课程教学中计算思维能力的培养[J]. 计算机教育， 2014 （3）： 18.

[4] 陈国良， 董荣胜. 计算思维与大学计算机基础教育[J]. 中国大学教学， 2011（1）： 7.

[5] 俞松坤， 席洁. 深化实践教学改革， 培养学生创新能力[J].中国大学教学， 2009（8）： 68-70.

[6] 林健. 卓越工程师培养质量保障： 基于工程教育认证的视角[M].北京： 清华大学出版社， 2016： 183-190.

（编辑：史志伟）endprint