新工科背景下的计算机科学与技术专业建设研究

蒋 作，王 新，周卫红，潘文林，石煌雄

(1.云南民族大学 数学与计算机科学学院，云南 昆明 650500; 2.云南民族大学 电气信息工程学院，云南 昆明 650500 )

2017年，为加强工程教育和与相关产业的相互支撑和融合，教育部在复旦大学主办了高等工程教育发展战略研讨会，会议提出建设新工科[1].2018年，教育部办公厅发布《教育部办公厅关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》(教高厅函〔2018〕17号)[2].正式确认“新工科”专业以计算机、互联网和工业智能为核心，包括大数据、云计算、人工智能、区块链、虚拟现实、智能科学与技术等相关方向.

目前，由于师资、办学条件有限和办学意识落后等多方面的因素，许多高校的理工类专业在教学过程普遍存在诸多问题：一是重理论，轻实践，毕业生难以适应实际工程领域的需要；二是理工类的专业在课程设计上课程陈旧，学生实践创新能力不够，难以跟上时代的发展；三是工科教育教学集中在课堂和课题研究上，跨界合作和与相关产业的联合培养较少，客观上造成工科学生缺乏工程常识，难以快速适应社会和企业的发展需求.工科专业的学生除要拥有专业方面的知识、学习和实践创新能力外，还需具备交叉学科以及相关产业实践知识.因此，在新工科背景下，调整人才培养模式势在必行.

1 新工科推动计算机人才培养模式改革

新工科建设要求改变人才培养理念，把过去“面向学科办专业”调整为“面向社会需求办专业”，中心点以学生为主[3].我校计算机专业在建设过程中也需秉承“面向社会需求办专业”的理念调整人才培养目标和达成途径.

1.1 新工科背景下的计算机专业人才培养目标

新工科的人才培养实现要确定多维主体：复合型、创新型和实践应用型[1，4].如图1所示.

不同的培养主体定位有不同的培养要求和培养途径，专业建设和改革举措要依据专业的培养主体来确立的.

云南民族大学计算机科学与技术专业积极响应教育部关于建设和发展“新工科”专业的号召，适应当前计算机科学技术发展形势，满足省内外社会发展需要，以培养“实践应用型”人才为专业定位，加强与企业的联合培养，通过实施应用型计算机工程人才培养方案，深入推进多方位、多层次、多模式的课程体系改革与实践，探索适合云南省计算机行业的高素质工程创新人才培养之路，培养掌握计算机工程领域的专门知识与关键技术，具有工程发展潜质和国际竞争力的计算机工程人才.

1.2 新工科背景下的计算机专业人才培养途径

在新形势下，企业创新门槛降低、新行业层出不穷、知识面要求宽、学习能力变得很重要、企业做的事情时常在发生变化。这对人才培养提出了新的要求：需要具有扎实的基础专业知识、具有行业的敏感度、产品的敏感度、适应快速变化和解决问题的能力.

从实际情况出发，本校计算机专业以“实践应用型”为专业发展定位，培养具有科学的世界观、人生观和价值观；具有一定的文学和艺术修养；具有基本的人文社会科学和自然科学等知识的综合型人才[1].“解决复杂工程问题能力”是新工科建设和工程教育认证的目标和落脚点[5]，本校计算机专业从知识、能力和素质3个维度培养计算机综合人才，如图2所示.

3 本校计算机专业建设基础及已有条件

经过20余年的建设，云南民族大学计算机科学与技术专业已入选教育部“双万计划”省级一流本科专业建设点，已发展为国家工程教育认证专业、校级特色(重点)专业建设专业、校级卓越工程师教育培养计划试点专业、校级特色(重点)专业建设专业.专业核心课程教学团队分别是省、校级建设教学团队.计算机实验教学中心为校级实验教学示范中心；数据处理与智能计算实验教学中心分别为校、省级实验教学示范中心.同时，建有多个校外实训基地，与行业企业有良好的合作关系.

1)在硬件建设方面，计算机科学技术专业现建有稳定的校外学生教学实习实训基地20余个.在校内建有“计算机实验教学中心”(校级实验教学示范中心)，“数据处理与智能计算实验教学示范中心”(云南省实践能力提升工程建设项目)，“软件工程研究所”和“云南高校物联网应用技术重点实验室”.另外，本专业还拥有众多计算机软硬件开放实验室.

2)在教学改革和教学质量建设方面，以“教学质量工程”建设为契机，加强教育教学改革，努力提高教学质量，近几年来，本专业教师主持本科教学质量工程项目多项.本专业实施“卓越工程师教育培养计划”，实施按类招生和“2+2”大类打通人才培养模式改革.组织和指导本专业的学生参加全国大学生数学建模竞赛、全国大学生计算机设计大赛，CCF大学生计算机系统与程序设计竞赛(CCSP)，云南省大学生计算机作品赛等，并获奖多项.

3)在教师队伍建设方面，计算机科学与技术专业核心课程教学团队分别是校、省级建设教学团队.大部教师毕业于国内著名或重点高校，是一支学历、学缘、职称、年龄、知识结构较合理，具有活力创新的教师队伍，为专业建设与学科发展奠定了坚实的基础.

4 新工科背景下的计算机专业建设内容

1)专业课程体系建设与规划.目前，社会已从信息时代步入智能时代，计算机科学与技术专业的课程体系建设与规划要适应国内外市场需要，课程体系设计分为理论课程体系和实践课程体系设计.理论课程体系分为校内理论课程体系和校外理论课程体系；实践课程体系也分为校内与校外两个实践课程体系，实践教学体系由两部分构成：一部分是在课内教学统一安排的实践；另一部分是课外通过自主性学习与实践完成的.

2)专业师资队伍建设.具有工程经历的教师在师资队伍中应占有一定比例，这对计算机科学与技术专业建设是关键的.具有工程经历的教师分为一定工程实践经验的学校教师和企业教师两部分组成.师资队伍建设一方面要提高学校专业教师的工程能力；另一方面要进行企业教师的聘用，企业教师有着丰富的项目实践经验，企业教师的聘用对计算机科学与技术一流专业建设是必不可少的部分.

3)专业质量保障体系构建.为保证计算机科学与技术专业建设顺利实施，根据计算机科学与技术专业的学科特色与实际情况，从管理制度、质量监督、条件、师资以及政策与经费等方面保障教学质量.

4)专业工程教育认证建设.继续通过CCF计算机软件能力认证(CSP)，促进计算机类专业的工程教育认证.一是要引入权威的第三方评价机制到专业教学环节，保障人才培养质量；二是加强计算机类专业建设，积极推进申报工程教育专业认证工作.

5)专业教学及实验条件建设.争取新建3～4个实验室和更新2～3个实验室，经费总投入不低于600万元，实验面积达 6 000 m2以上.增加纸质图书 4 000 册；积极建设南亚东南亚大数据中心.

5 新工科背景下的计算机专业建设的改革举措

“新工科”专业以计算机、互联网和工业智能为核心，包括大数据、云计算、人工智能、区块链、虚拟现实、智能科学与技术等相关方向.智能时代下的“新工科”专业对计算机教育带来了全新的机遇和挑战.专业建设中的改革举措从以下几个方面展开：

5.1 逐步实施智能时代的计算机工程教育改革

在智能时代背景下，为了顺应计算机类专业人才培养的需要，需要对智能时代技术特征进行充分考虑，逐步做出相应的改革：①回归硬件，各类智能机器越来越依赖不同类别的硬件.②以数据为基础，大数据是智能时代的核心特征之一.③注重连接，人机物三元世界多模式连接与融合将成为智能时代的重要方向.④精细智能为本，精细化、智能化是智能时代追求的目标[6].

5.2 管理模式改革

智能时代下的“新工科”专业对计算机教育的管理提出了新的要求.在学校统一领导下，成立云南民族大学计算机科学与技术专业建设工作小组.专业建设工作小组对培养全程负责组织实施，具体职责内容包括培养方案制定和调整、课程设置、师生管理、校内外教学，全面统筹和落实计算机人才培养工作，并负责承担企业合作、学生选拔和相关协调工作.工作小组成员将由专业负责人、教学团队负责人、课程负责人、企业专家等组成.

5.3 培养模式改革

通过学习和借鉴国际国内工程教育的成功经验，计算机科学与技术专业学生的培养分为校内培养阶段和校企联合培养阶段.原则上前3年主要在校内进行理论课和校内实践课程教学，第4年进行系统的工程实践能力训练和毕业设计.具体时间安排可以灵活调整，主要保证在企业的累积工程实践时间不少于一年.

5.4 课程改革

信息时代下工科教育受到不少冲击，新知识和新技术日新月异，层出不穷，新的课程和新的知识点被不断引入到已经很丰满的课程体系中[7].根据美国卡耐基梅隆大学(carnegie mellon university, CMU)和麻省理工学院(massachusetts institute of technology, MIT)的调查研究发现：“课程上的越多的同学以后取得的成就越小”.这个研究结果令人吃惊[7].主要原因是信息时代的学生接受信息太多，普遍缺乏耐心，提升学生的兴趣成为关键.课程改革初步思路如下：①裁剪并整合课程；②低年级就引入项目课程；③开设综合性项目课程；④开设寒暑假项目课程.

5.5 教学模式与教学方法改革

在原有的专业教学方法基础上，强化理论与实践相结合，推进网络课程教学、企业现场教学、工程项目教学、工程案例教学以及资深工程师传道 “准工程师”教学等教学方法和手段.

5.6 课程设置及考核方式改革

智能时代有必要重塑专业知识体系，分析新技术对课程的影响，凝练发展中的不变要素，进而扩展、更新、重组知识点及相应的课程.课程体系设计一方面要立足本校学生边疆多民族的特点，瞄准市场和产业的实际需求；另一方面要重构并精化课程体系，对一些特色课程进行学科交叉融合，通过校企联合，实施创新实践能力的培养.

6 专业建设的总结和展望

积极响应教育部关于建设和发展“新工科”专业的号召，以“应用型”人才培养为专业发展定位，参照《中国高等学校计算机科学与技术专业(应用型)学科教程(2009)》制定本专业教学培养计划并构建本专业教育知识体系，逐步实现与国际计算机人才培养相接轨.强调典型学科方法论，即数学方法、系统科学方法.明确本科毕业生主要要求(即应用数学原理抽象要求、科学方法要求、熟悉应用要求、交流能力要求)，培养团体协作能力、创新能力.通过教学计划的修订和课程体系的改革，旨在培养基础扎实，知识面广，实践能力强，能够掌握计算机科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，注重自学能力和动手能力培养的复合型、应用型和创新型人才.

结合近年来学科内涵发展特点，围绕硬件综合课程设计环境和软件综合课程设计环境的建设，加强硬件与软件的密切结合以及嵌入式系统教学平台建设，加强硬件应用系统、软件应用系统综合设计能力训练.硬件应用系统设计方面，以数字逻辑、计算机组成原理、微机原理与接口技术、单片机与嵌入式系统为基本内容进行综合应用电路自主设计及其相应软件设计；软件应用系统方面，以算法语言、数据结构、数据库系统原理、编译原理、操作系统为基本内容，结合软件工程方法及相关技术，完成综合应用软件自主设计训练，使本专业毕业生的计算机系统构建能力培养方面突显出特色.毕业生能够在计算机软、硬件开发及其应用等领域具有一定的科技管理以及分析和解决实际问题的能力；适宜到计算机科学技术行业，从事计算机软、硬件产品的设计开发和管理工作；适宜到科研部门、企事业单位、大中专院校从事科学研究和教学工作；也可以继续攻读本学科及相关学科的硕士学位.