面向工程教育的计算机专业课程体系改革和探索

孙胜涛 张世辉

[摘 要]燕山大学计算机科学与技术专业已经建设四十几年，形成了相对稳定的课程体系，一直坚持软硬综合能力培养的教学目标。但随着工程教育理念的不断深化，现有课程体系存在公共课比例和环节设置不适当、计算思维和素养培育不充分、专业课程开设阶段不合理、专业实践环节不充足等突出问题。为保证工程教育的切实开展和推进，我们对计算机专业现有课程体系进行改革，从2012年秋季至今，燕山大学计算机专业以工程教育和OBE（Outcome Based Education）为导向，以学生能力提升为目标，积极践行课程体系改革和创新，并通过跟踪和反馈信息，不断发现新问题并持续改进。

[关键词]工程教育；计算机专业；课程体系；改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）10-0014-03

○、引言

随着全球经济的迅速发展，我国产业结构不断调整，社会对工程技术人才的要求越来越高，国际化人才竞争越来越激烈。中国是世界工程教育大国，培养符合国际标准的工程技术人才势在必行。工程教育专业认证为我国IT类人才培养改革提供了新的思路[1]。借鉴国际工程教育专业认证的成熟经验，结合我国专业建设具体实践，通过全面开展专业认证建设工作，既可以更加明确人才培养目标，关注专业培养与社会需求的接轨，也可以有效促进专业建设，优化课程体系和提高学生就业竞争力[2]。

由于有“学好数理化，走遍天下都不怕”的传统观念，数理化相关课程在理工课程体系中历来占有较大的比重和地位，对理工类专业课程体系结构的改革造成一定的束缚[3]。根据多年的持续跟踪和问卷调查，毕业生和用人单位对现有计算机专业课程体系中存在的该类问题也有相关的反馈：大学期间所开设的数理化类课程有些偏多，无论是上课还是实验都占用了较多的时间和精力，还有一些与计算机行业现有发展趋势和企业需求关联性不大的实践环节学生收获不大，并在工作中难以体现出价值和意义。基于以上反馈信息分析其原因，计算机专业课程体系改革和创新需要从以下几个方面来展开：公共课设置优化，计算思维培育增强，专业知识打好基础，专业实践环节加强。

燕山大学计算机专业始建于1976年，形成了较为完整的专业人才培养体系。随着工程教育和素质教育的倡导和推行，本专业也积极践行课程体系改革和教学创新，以满足新形势下大学生实践工程能力的培育和提升。本文首先对计算机专业课程体系存在的问题进行调研和分析，发现和总结不适应工程教育和能力培养要求的弊端，之后将近年间燕山大学计算机专业在面向工程能力培养的课程体系改革举措和实施过程进行介绍，主要包括优化公共课程体系、调整专业课程体系、强化专业实践环节有3个方面，最后将燕山大学计算机专业课程所做的体系改革结果进行展示，并对仍然存在的问题进行分析和总结。

一、课程体系问题分析和应对举措

尽管我国在计算机教学领域取得了长足的进步，但主要体现在大规模应用型人才的养成，没有规模化培养出能够深入理解并掌握计算机系统核心、具备引导行业发展能力的人才。为了弥补计算机系统专业课程教学中存在的这一不足，加强专业课程中的系统能力培养，根据计算机专业教学指导委员会计算机系统能力培养的相关要求，有必要对计算机专业课程体系进行改革[4]，并将其目标确定为：将计算机系统类课程在教学理念上统一贯彻注重系统、强调实验、培养能力这3个方面；将教学内容进行统一规划，为学生构建完整系统的知识体系和知识结构；从工程教育的角度，探索一体化设计课程体系，以及原理性与工程性结合、分析式与综合式互动的教学方法，切实使学生全面掌握计算机系统的知识点，并能融会贯通，培养计算机系统的综合设计和开发能力[5]。

国际工程教育专业认证为我国IT类人才培养改革提供了新的思路。借鉴国际工程教育专业认证的成熟经验，结合我国专业建设的具体实践，通过全面开展专业认证建设工作，可以更加明确人才培养目标，关注专业培养与社会需求的接轨，还可以有效促进专业建设、优化课程体系和提高學生就业竞争力[6]。本节基于工程教育思想，结合计算机专业自身的特点，针对燕山大学计算机专业课程体系中现有的不足进行深入分析和调研，制定了相应的应对举措和计划。

（一）增加低年级专业课程比重，使学生打好专业知识基础，为高年级能力提升做好准备

在计算机专业原有课程体系中，比例较高的公共基础课（数理化）无论从学时和学分上都给学生带来一定的压力。相对而言，在低年级阶段所开设的专业课程则显得很薄弱，这就容易造成学生进入大三专业课学习关键期时感到疲倦不堪（需要补公共课学分）和动力不足（仍对专业认识不到位），等到大四可以喘口气开始思考职业规划和专业能力提升时却已经没有太多的时间和精力可以支配。

（二）加强计算思维和专业素养的培育，使学生尽早进入专业学习状态，注重职业规划和发展

在计算机专业原有课程体系中，计算思维和专业素养的培育是有限的，这就造成不少学生到了大三还是对专业认识不清，难以找到适合自己的专业学习方法，并缺少发展计划和职业规划，到大四阶段就容易产生盲目跟风考研与专业能力提升之间的矛盾，甚至有的学生从大三就开始怠慢专业学习和实践，过分注重考研复习和课外补习班，错过了关键的专业能力提升期，即使能勉强毕业仍难以满足企业的需求。

（三）增加专业实践环节的比重，使学生重视实践能力的训练，促进其工程实践能力的提升

在计算机专业原有课程体系中，受中国传统大学教学模式和观念的影响，更多的是理论教学和课堂教学环节，相对而言实践环节则显得薄弱，这就造成大多数毕业生在工作中表现出理论知识有余而动手能力不足的状态。按照工程教育认证的要求，实践环节应至少占总学时的30%，作为工科的计算机专业尤其应当注重工程实践能力的培养，这种需求在近些年企业和科研院所招聘中尤其明显和日趋紧迫。

二、课程体系改革的实施过程

作为改造世界的现代化工具，计算机是以能力和技术为导向的工程应用型专业，学生能力和素质的培养历来是其教育教学的重心。针对以上制约学生工程能力培养和提升的突出问题，燕山大学计算机专业从2014年秋季开始对课程体系进行逐步的改革和探索。

（一）優化公共课程体系

在2014版教学计划中，引入能力矩阵用于考核各教学环节对毕业要求的支撑情况，发现并优化短板；在2015版教学计划中，将高等数学调整至大一集中开设，为后继专业课学习打好数学基础；在2017版教学计划中，精减物理实验为专业实践环节提供更大空间，精减工程化学以侧重数理逻辑思维能力的培养，并打破常规在第1学期增设公共计算机基础课程大学计算机的计算科学与计算思维进阶，为学生计算思维和专业素养的培育打好基础。

（二）调整专业课程体系

从2013级开始，取消专业方向分化（计算机应用和计算机科学），改为综合型专业人才培养模式。在2014版教学计划中，将计算机应用基础与程序设计由原来的第1学期调整为第1学期和第2学期都开设（逐步进阶），以保证学生专业基础知识的延续性和持久性；在2015版教学计划中，增设工程导论课程，从大一就开始培育学生的工程和实践意识；在2017版教学计划中，提前开设3门专业基础课，以保证学生专业知识的衔接和巩固，增设反映最新发展潮流的实用性专业课程大数据分析，并将第7学期原有的专业必修课程都调整为专业选修课程（可先修），为学生未来职业发展提供可选方向，也体现学分制的灵活性和人性化。

（三）强化专业实践环节

在2014版教学计划中，借鉴CDIO（Conceive Design Implement Operate）理念，在10门专业课程中增设讨论课环节，加强学生参与教学的主动性；在2015版教学计划中，在14门专业课程中设立课程项目（3级项目），并通过专业综合课程设计（2级项目）来加强学生专业实践能力的锻炼；在2016版教学计划中，增加专业课程设计周数，加强专业实践环节比重；在2017版教学计划中，精减金工实习、电工实习、EDA设计以满足专业课程设计周数的增加，为学生提供更加充足的专业能力锻炼机会；在2017届本科毕业设计中增加企业导师命题环节，为学生工程能力的提升创造良好的条件。

三、课程体系改革的初步效果

燕山大学从2012年开始逐步引入CDIO和OBE（Outcome Based Education）教育理念，以工程教育和能力培育为导向，非常注重对大学生工程实践能力的培养和训练，计算机专业也以此为契机，对现有课程体系进行了一定的改革和创新，经过几届的实施，目前获得了一定的效果。

（一）课程体系趋于合理，专业培养认可度提升

新版教学计划通过专业课开设阶段的调整和公共课程的比例优化，将专业知识学习阶段的重心前移，并注重专业课程之间的阶段性和互补性，使得学生能够尽早进入专业学习状态，为后续专业能力的提升留出充足的时间和精力。同时，通过取消原有效果不明显的专业方向分化，在专业课程安排和计划中做到软硬件知识学习和能力提升兼顾，并在高年级教学计划中，将针对特定专业领域方向和影响未来就业方向的专业课程设置为专业选修课，由学生根据自身发展方向和规划来自行选择，做到全面综合能力培养和特定职业方向发展的兼顾。经过几届学生的实施和反馈，我们确实感觉到具有一定的效果，学生的综合能力有所提高，专业培养效果的认可度有所提升，转向其他专业的学生逐年减少（2013级7人、2014级3人、2015级3人、2016级0人），所接收的转专业学生数却大幅增加（2013级0人、2014级5人、2015级7人、2016级28人），参见图1。燕山大学计算机科学与技术专业于2016年6月通过了CCEEA中国工程教育专业认证。

（二）学生专业素养逐渐养成，职业规划意识增强

新版教学计划注重低年级专业课程中职业发展的规划和引导，在低年级开设的职业生涯规划课程中，将大学四年的整体课程体系和培养目标向学生进行详细解读，并强调进入大学专业学习即是开始了职业生涯（等到高年级再去思考就晚了），引导学生纠正中学期间的学习方式和方法，尽早规划适合自身情况的职业发展计划。通过在大一增设计算科学与计算思维课程，让学生能对专业知识结构有个初步的整体认识，尤其强调计算思维的培育和专业素质的养成。经过几届学生的实施和座谈交流，我们确实感觉到具有一定的效果，现有学生对专业认知和职业规划较往届有了一定的提升，对考研和就业的取舍也有了理性的认识（考研率从2011级的32%降低至2014级的19%，而就业率一直保持在90%左右），学生毕业时对自身未来发展方向有了更为清晰的目标和计划，参见图2。

（三）学生创新意识逐步增强，实践参与积极性提高

作为工程技术类专业，实践经验和动手能力向来是专业教育和企业需求尤其注重的，燕山大学经过近年对计算机专业课程教学计划的不断优化和改进，集中实践教学环节从2014级的37学分逐步增加到2017级的46.6学分，并提高了专业实践环节的比例（从75.6%逐步提高到81.5%）。我们在专业学位课和骨干课中都引入讨论课和项目式教学环节（3级项目），并在专业综合课程设计（2级项目）、生产实习（校内实习基地）和毕业设计等实践环节中，都积极邀请企业导师参与指导、实战培训和验收考评，尤其是在毕业设计题目选择中，科研题目和企业命题的比例逐年提高（由26%逐步提高到38%），这反映出学生对工程实际项目和课题参与的积极性和认知度有所提高。近年间燕山大学计算机专业蓬勃开展的大创项目和科技竞赛也是其教学效果良好的具体体现。

四、结语

计算机专业要以提升工程能力作为培育导向。适应时代发展潮流和企业需求，对计算机专业课程体系不断进行改革势在必行，并且需要及时获取实施效果和反馈，进行适时的调整和完善，以保证其得到持续改进和优化。本文对燕山大学计算机专业近年在课程体系上的改革尝试和初步成果进行了展示，但计算机专业的课程体系改革仍是任重而道远，在公共基础课程比例和结构的优化完善、适应行业发展趋势适时增设新专业课程、增强实践锻炼开展校企合作工程能力培养模式等方面仍存在很大改进空间和良好机遇，是我们下一步努力的方向。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 孙涵，陈兵，陈松灿，等.计算机科学与技术专业工程教育专业认证探究：以南京航空航天大学为例[J].工业和信息化教育，2016（4）：50-54.

[2] 李玲玲，赵学民.工程教育专业认证背景下的计算机专业人才培养模式探索[J].郑州航空工业管理学院学报（社会科学版），2013（6）：181-184.

[3] 战德臣，王浩.面向计算思维的大学计算机课程教学内容体系[J].中国大学教育，2014（7）：59-66.

[4] 姜丹，吴秀芹，徐东.计算机课程教学体系设计及教学模式的改革与创新[J].计算机教育，2016（2）：94-98.

[5] 刘卫东，张悠慧，向勇，等.面向系统能力培养的计算机专业课程体系建设实践[J].中国大学教学，2014（8）：48-52.

[6] 孙宪丽，张欣，张楠.基于工程教育专业认证的计算机专业人才培养模式研究[J].大学教育，2016（4）：112-113+132.

[责任编辑：庞丹丹]