基于认证标准的计算机专业毕业要求与教学模式设计

张晓明，刘建东，张世博

（北京石油化工学院 信息工程学院，北京 102617）

0 引言

教学质量是教学的生命线，是新工科背景下专业建设的关键。同时，工程教育专业认证标准作为专业建设中提升教学质量的重要手段，已成功引入我国教学质量国家标准中[1]。基于工程教育的专业认证过程，也正是专业建设不断完善、不断创新和发展的过程。坚持以学生为中心、OBE 理念和持续改进的思想，能够极大地推进专业改革成效，为打造一流专业奠定基础[2-3]。在工程教育专业认证标准实施中，毕业要求及其分解是一个设计关键，也一直是项难点，目前鲜见公开成果报道。

1 毕业要求的设计

1.1 正确理解“具有解决复杂工程问题的能力”

在认证标准的12 条毕业要求中，“复杂工程问题”在其中8 条中出现了9 次。什么是复杂工程问题？《华盛顿协议》用如下 7 个特征进行刻画，其中第1 条是必备的，指出了复杂工程问题的本质；第2 到第7 条是可选的，它们可以看做是复杂工程问题的表象。①必须运用深入的工程原理经过分析才可能解决；②需求涉及多方面的技术、工程和其他因素，并可能相互有一定冲突；③需要通过建立合适的抽象模型才能解决，在建模过程中需要体现出创造性；④不是仅靠常用方法就可以完全解决的；⑤问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业标准和规范中；⑥问题相关各方利益不完全一致；⑦具有较高的综合性，包含多个相互关联的子问题。

分析计算机应用领域的复杂工程问题，有利于构建标准要求的能力指标体系和对应的知识领域，从而反向设计课程体系。需要注意的是，标准要求的是学生具有解决复杂工程问题的能力，而不是面对几个复杂工程问题。这种复杂性需要多学科、多工程和多技术的融合，其学科知识领域如图1 所示。

图1 计算机应用系统复杂工程问题面对的学科知识领域

这就要求理论教学必须包括足够深入的基本原理，而且要强调使学生学会“分析”和“使用”的典型思想和方法，从而使学生具备扎实的理论基础以及分析问题的能力。对于实践教学，要给学生提供在理论指导下开展实践的机会，并加强对相关原理的理解。从课程体系来讲，数学类、自然科学类、学科专业基础类、专业类的课程成为必需。解决复杂工程问题，需要学生能够灵活地、综合地、创造性地运用所学，对其包括创新意识、创新能力在内的培养必须落实到第一课堂中，并且也是可以具体落实的[4]。

1.2 毕业要求及其分解设计

在设计毕业要求时，既要保证支撑以上培养目标，又一定要全面覆盖认证标准的12 条要求。采用自顶向下的设计方法，建立“培养目标—毕业要求—课程体系—课程”之间的层次关联性，且是下层对上层的支撑。下面，先给出我校计算机专业的培养目标。

本专业培养具有扎实计算机系统基础知识，具有社会责任感、职业道德、创新精神和人文素养，工程实践能力强，面向软件与信息服务行业的高素质计算机应用型人才。具体表现为：

（1）具有计算机应用系统的分析、设计、实现、集成和运维能力；

（2）具有数学与自然科学、计算思维、程序与算法设计、计算机网络、数据库、计算机硬件和软件系统等多学科知识，适应计算机应用需求的变化；

（3）具有良好的人文科学素养、工程职业道德、团队合作和沟通交流能力、较强的社会责任感和创新精神，熟悉相关的法律法规和行业规范，有意愿并有能力服务社会；

（4）能在计算机相关领域承担软件开发、信息系统集成、技术服务和管理等工作，成为所在单位相关领域的专业技术骨干或管理骨干。

通过分析计算机专业的行业特征和就业领域，学生需要具有计算思维、程序与算法设计、计算机网络、数据库、计算机硬件和软件系统等多学科知识和能力，从事软件开发、信息系统集成、技术服务和管理等计算机应用领域。这些内容明确在培养目标中，就必须落实到毕业要求。

在系统集成等计算机应用领域，往往具有软硬件相结合的复杂工程问题，在毕业要求第1 条和第3 条，必须明确分解有计算机硬件、软件、数据库、网络等内容和指标点。基于这些要求，针对现代工具的开发、使用和选择，也必须明确分解出硬件类、软件模拟仿真类、软件开发类工具的要求。这种分解设计能够体现本专业的特点和方向，也为下一步的课程体系的能力指标分配提供了重要的保证。具体分解结果见表1。

2 毕业要求指标点的分配设计

在完成毕业要求的分解之后，应该结合课程体系，完成其实现方式。通过设计教学内容和分类的课程体系，建立能力指标与课程体系的对应关系，形成分配矩阵表。申请认证的专业一般都具备了课程体系基础，而不是从零设计，因此从设计毕业要求到课程体系改进，应该是个自顶向下和自底向上的双向设计过程，需要不断改进，不可能一蹴而就。

表1 部分毕业要求的2 级分解设计

2.1 课程体系要支持毕业要求的达成

认证标准第5 条明确规定：“课程设置要能够支持毕业要求的达成”，且明确了以下4 类课程的学分占比，包括：

（1）5.1 与本专业毕业要求相适应的数学与自然科学类课程（至少占总学分的15%）；

（2）5.2 符合本专业毕业要求的工程基础类课程、专业基础类课程与专业类课程（至少占总学分的30%）；

（3）5.3 工程实践与毕业设计（论文）（至少占总学分的20%）；

（4）5.4 人文社会科学类通识教育课程（至少占总学分的15%），使学生在从事工程设计时能够考虑经济、环境、法律、伦理等各种制约因素。

2.2 毕业要求2 级指标的分配

在能力分配过程中，还必须考虑课程地位和课程之间的关联，如课程模块的组成、核心课程地位、课时量分配等要素。标准要求，“工程基础类课程和专业基础类课程能体现数学和自然科学在本专业应用能力培养，专业类课程能体现系统设计和实现能力的培养。”可见，指标的分配权重值与课程地位直接相关。

本专业课程所分配到的毕业要求2 级指标情况如图2 所示。其中，8 门核心课程的比重都比较高，位于1 和1.2 之间。4 门课程设计、专业实习和岗位实习也都是不小于1，最大值是毕业设计2.3，充分支持系统设计和实现能力。

2.3 毕业要求在大纲中的体现

在设计课程大纲时，必须基于OBE 理念，建立“毕业要求2 级指标点—课程目标—教学内容—考核方式”的关联。描述方式如下：①将课程目标与课程分配得到的毕业要求2 级指标点进行关联；②教学知识点与课程目标关联；③考核方式与课程目标关联。

本专业核心课程“计算机网络A”大纲的关联实例见表2。

该课的教学方式设计了课堂讲授、实验操作和专题调研3 种，其考核方式设计了4 种，分别是平时成绩、实验考核、专题报告和期末考试。这种关联描述对课程教学设计和评价都很重要。

3 基于毕业要求和课程体系的培养模式设计

图2 计算机专业毕业要求2 级指标对应课程的分配结果

表2 “计算机网络A”课程考核方式与毕业要求指标点的关系

按照培养目标和毕业要求，需要培养学生具有扎实的程序设计知识，具有计算机应用系统分析、设计、实现、集成和运维能力，从而满足软件开发、信息系统集成、技术服务等岗位领域需求。为此，依据计算机应用软件开发和人工智能技术2 个专业方向，必须从编程需求反向设计专业方向的先修课程；同时，必须建立校企协同育人机制，加强实践能力和创新意识培养。

3.1 “编程能力培养4 年不断线”教育模式设计

编程能力培养4 年不断线的课程体系设计如图3 所示。图中，选修课程是Web 前端技术、人工智能B、大数据技术及应用开发以及3 选1 课程（Python 程序设计及应用、C#程序设计及应用、Linux 技术与程序设计），其余都是必修课程。

（1）在计算机应用软件开发方向中，编程语言以C/C#、Java、JS 等为主，主要采用数据库MySQL、SQLite 和SQL Server，以及内存数据库Redis。

（2）在人工智能技术方向中，主要编程语言是Python，其次是Java，并采用非结构化数据库进行大规模数据的存储和访问。

可见，C 语言系列是计算机专业的编程主线，必须深入掌握其算法应用。

3.2 “企业学习4 年不断线”教学模式设计

针对学生实践能力和创新能力培养，认证标准条款5 以及5.3、6.1 和7.1 都明确提出企业参与人才培养的要求，包括课程体系设计、实践教学体系设置、校企合作实习实训、毕业设计（论文）的指导和考核、兼职教师授课、实训基地共建等内容。

我校计算机专业早在2011 年就按照教育部卓越计划的“企业学习累计一年”要求，开始建立完整的企业学习环节和课程教学，并逐渐形成了“企业学习4 年不断线”课程教育模式。同时，2012 年与中关村软件园合作建成国家级工程实践教育中心，极大地提高了校企合作的深度和广度。

图3 “编程能力培养4 年不断线”的课程体系设计

经过了近8 年的完善和实践，该模式已经成为了本专业建设特色之一，如图4 所示，形成了2018 版计算机专业的校企协同深度合作模式。企业授课数量达到8 门之多，还有暑期社会实践、岗位实习、毕业设计等企业指导。通过认知体验、校内实践、企业实训和岗位实习等系列课程的递进式教学，有步骤、分层次地开展实践活动，逐步培养学生的工程意识、创新意识和设计能力，实现了对复杂工程问题分析、设计能力的培养，为计算机专业学生实践能力和创新意识培养提供了重要的保证。

图4 “企业学习4 年不断线”教育模式与课程体系

4 毕业要求指标点的应用

以学生转专业过程的面试评价为例，毕业要求指标点的应用方法如下。

转入学生面试管理办法的评价方案以毕业要求的2 级指标点为准则，考查学生在基础知识、能力和素养的综合内容，经专业工作组逐一面试和评价。

（1）基础知识重点体现在数学、英语、编程基础、身心健康等方面的成绩，主要看成绩单。

（2）能力重点在问题分析、工程基础与兴趣、自学能力，主要通过面试交流。

（3）素养重点在沟通、协作方面，通过面试的问答考查。

评价依据包括学生成绩单、申请理由及相关材料、面试表现，评价成绩采用三级制（好、中、差，分别为3 分、2 分、1 分）。其中，①课程成绩：成绩80 分及其以上为3 分，70—79 分得2分，60—69 分得1 分，不及格者得0 分；②英语等级考试通过4 级或以上者，得3 分；③其他指标考核：表现优良为3 分，表现一般得2 分，表现差得1 分，不合格或者缺失者得0 分；③最后按8 个指标的合计得分进行排序，及格者通过面试评价。

具体的评价指标和评价示例见表3。

以上面试评价方案经过了3 年的使用，效果很好。通过评价而转入计算机专业的学生，能够反映出比较全面的综合素质、基础知识与能力。在后续跟踪评价中发现，他们对计算机专业2016级、2017 级和2018 级的班风学风，也起到了明显的促进作用。

表3 转入学生面试评价指标与评价示例

5 结语

基于工程教育专业认证标准进行专业建设，毕业要求及其分解不是简单的设计，必须承上启下，既要支持培养目标的达成，又要落实到课程体系中，便于课程实施；这种设计不是单向设计，而是自顶向下和自底向上的双向设计，需要融入本专业的课程体系和教学模式特色。毕业要求聚焦的是复杂工程问题解决的能力培养，不是广义或狭义的工程问题。本文提出的设计方法、设计示例和教学模式等内容，经过了近5 年的实际运行和持续改进，也经过认证专家的顺利评估，对我校计算机专业综合改革和教学质量的提高起到关键作用。希望这些经验对其他普通高校同类专业的专业认证工作，能有较好的参考价值。