面向新工科的计算机科学与技术卓越工程师培养体系探索与实践

武小平，刘树波，周 军，胡玉玲

（1.武汉大学 计算机学院，湖北 武汉 430072；（2.腾讯云计算（北京）有限责任公司，北京 100080）

1 卓越培养计划2.0

“卓越工程师培养计划”是国家贯彻落实中长期教育改革和发展纲要的重大改革实践项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措[1]。对于计算机专业而言，本科卓越工程师的培养以工程应用技术和系统综合能力为核心，着力重视培养计算思维及解决问题的能力。

“卓越计划”经过近十年的发展，培养了一大批创新能力强，能够适应经济和社会发展需求的各类工程科技人才。2017 年以来，由教育部倡导的新工科建设，在我国各高校引起强烈反响和积极响应。各高校也纷纷提出自己的新工科建设规划与实施方案，在实现“卓越计划1.0—新工科—卓越计划2.0”的跨越上做出了很多有益的探索[2]。其中以“复旦共识”“天大行动”“北京指南”[3-4]为代表的新工科建设研讨，引领了适应新一轮科技革命和产业变革及新经济发展背景下的新一轮学科专业交叉融合及建设。作为具体实施计划，教育部在产学合作协同育人项目中，遴选了新工科研究与实践项目[5]，汇聚企业资源，拓展实施“卓越工程师培养计划2.0”，切实推动和服务新工科建设，培养多样化、创新型卓越工程科技人才，助力信息产业超越发展和传统产业的信息化融合和转型升级。

2 计算机科学与技术卓越工程师培养目标定位

2.1 人才目标

计算机科学与技术“卓越计划”旨在培养具有良好素质，掌握自然科学基础知识，系统地掌握计算机科学理论、计算机软/硬件系统及应用知识，受过科学研究与实际应用的初步训练，具备本领域分析问题解决问题的能力，并具备良好外语运用能力的应用型卓越工程技术人员。

2.2 培养方案目标

针对计算机科学与技术专业的卓越人才培养目标，相应的培养方案也有别于普通计科类的专业课程体系，主要体现在以下几点。

（1）要有突出的特色课程。特色课程应在国际化接轨程度和课程内容及难度上有所体现。具体可表现为至少有1～2 门专业核心课程的内容和难度对标国际一流大学的相应专业课程，可采用原版教材引进、双语教学等多种形式。

（2）要强化专业实践。在培养方案中应通过具体的专业实践安排和学分设置要求进行体现。具体的量化形式和程度可根据培养方案的总体架构进行实际调整。

（3）要加强专业方向引导。结合计算机科学与技术专业发展的方向与特点，要通过培养方案的设置，引导学生在本科高年级阶段结合自身的兴趣和未来规划在不同的专业方向有侧重性的系统选修相关专业课程，为进一步的研究深造打下较好的基础。

3 面向新工科的计科卓工培养方案探索与实践

为适应面向新工科的知识体系更新与人才培养目标的升级，需对现有培养方案进行有效调整与创新，以支撑知识、能力、素质等人才培养要素的增加和培养目标的达成[6]。以武汉大学深入推进通识教育改革与推行“三学期”制为契机[7-8]，在教育部的产学合作协同育人项目支持下，结合武汉大学计算机学院计科卓工班人才培养的研究与实践，进行了面向新工科的培养方案修订工作。

3.1 专业课程体系修订

从目前国内外各高校实施的信息学科专业拔尖创新人才培养模式来看，其培养目标具有一致性，都强调培养具有引领作用的未来领导者或各自专业领域内的拔尖创新人才[9]。武汉大学新生按照专业大类进行招生，计算机科学与技术卓工班的学生从计算机类的新生中进行选拔。根据学校对本科通识教育改革的要求，计科卓工的培养方案总体上仍纳入计算机科学与技术专业的培养框架，主要分为公共基础课程、通识教育课程、专业大类平台课程、专业必修课程、专业选修课程、专业实践课程几大部分。学生毕业要求修满140 学分，其中，公共基础课程48 学分，通识教育课程不少于12 学分，大类平台课程21.5 学分，专业必修课程（含实践必修）26.5 学分。因学期制改革，每学分对应学时由18 学时调整为16 学时，各相关课程的学分也有相应调整。因此，本次培养方案的修订，主要侧重于探讨在专业选修课程和专业实践课程体系设置上如何突显新工科背景下拔尖创新人才的培养模式。

（1）特色课程设置。采用引进教材《深入理解计算机系统》（Computer System:A Programmer’s Perspective,CMU1-213）开设“计算机系统基础”课程，加强系统能力培养。开设“科技写作”英文课程，加强科研素质培养。专业必修课程“编译原理”和“软件工程”分别采用机械工业出版社引进的英文原版经典教材Compilers:Principles,Techniques,and Tools(2nd Edition)和Software Engineering(10th Edition)加强专业技能培养。在特色课程的内容上进行深入优化，探索强化专业基础，加强系统能力培养。进一步利用“三学期”制的契机，开设“计算机前沿技术”选修，引入校外的优质资源，紧跟学科前沿，开阔专业视野，加强创新能力培养。

（2）专业实践设置。在专业实践必修课程中，分阶段开设初、中、高级项目实践课程，通过安排暑期企业或项目实训，在结束后提交实习报告并通过答辩获得相应的学分。

（3）专业方向引导。在专业方向选修课程设置上，根据学院老师的科研团队方向，重点凝练了5 个专业方向，每个方向分别开设3～4 门主干课程，表1 所示。从第四学期开始，引导学生根据兴趣和未来规划在人工智能、媒体计算、物联网、软件工程、云计算和大数据等5 个专业方向选修相关专业课程，结合学院相关教师的项目课题，进行学习和研发工作。

3.2 专业课程内容提升

（1）加强系统能力培养。以“计算机系统基础”课程为依托，培养学生掌握计算机核心系统的工作原理、构造方法、软硬件协同、层次间逻辑关联，了解系统呈现的外部特性与人机交互模式，强调从系统结构角度实现优化的系统功能。通过强化系统能力与解决复杂工程问题能力的培养，带动计算机应用和创新能力的提升。

（2）加强学科前沿跟踪。以“计算机前沿技术”选修课程为依托，充分利用学校实施三学期的时间安排特点以及在拔尖创新人才培养上的经费支持，结合教育部产学合作协同育人项目建设，培养学生跟踪学科前沿的能力。课程主要表现形式为：聘请知名IT 企业技术工程师作为企业讲师，进行工程实践项目专题讲座，提升学生工程实践能力，突显工程教育特征；邀请国内外知名大学的研究人员或教授，开展专题学术讲座，开阔专业视野，提升学生的学术科研素养。

表1 专业方向选修课程列表

（3）引导鼓励创新实践。在专业实践课程设置上，在原有的初、中、高级项目实践及企业实训课程基础上，增开“综合项目实践”2 个必修学分，要求计科卓工的学生在毕业之前必须通过完成一项IT 认证来获取学分，成绩根据所获证书等级或认证分数进行评定；增开“创客实践”3个选修学分，鼓励学生通过完成创新创业实践项目、学校认可的学科竞赛获奖、发明专利授权或发表高水平学术论文来进行认定取得。

（4）优化个性化培养。计科卓工班的定位是培养拔尖创新人才，培养方案的课程设置需考虑优化学生的知识结构，打开学生的个性发展空间,提升学生的创新品性。到了本科高年级阶段，引导学生根据自身的个性化发展需求，从某个比较具体的专业方向进行系统的学习，促进专业研究兴趣与创新能力的提升。在专业方向选修课程中，将学科前沿技术、教师科研资源和产学合作协同育人项目实践进行有效融合，构建创新型实践教学体系，这也是新工科背景下信息学科拔尖创新人才培养的关键。以云计算和大数据方向选修课程为例，在“云计算技术”和“并行分布式计算”课程中，以协同育人项目为结合点，课程组老师与腾讯云的工程师组成联合体进行专项教学研讨，在教学中融合腾讯云资源并整合实践案例项目；在“大数据分析与处理”课程中，利用腾讯的流量、广告等资源，整合完整的项目教学案例，引导学生在课程学习中挖掘创新实践项目。

4 结语

新工科背景下信息学科拔尖创新人才的培养是目前各院校发展规划中的一项重要任务。针对培养综合素质全面、学科基础扎实、科研创新能力强、创业思维敏捷的优秀拔尖创新人才培养要求，结合武汉大学计算机学院计科卓工班的培养方案修订，在课程体系及课程内容的设置上做了一些有益的探索，以期能够从专业教学的角度，提升面向新工科建设的系统综合能力培养。