能力牵引的计算机类工程应用型人才培养体系

常亮

[摘 要] 针对计算机类不同专业人才培养同质化、学生培养与社会需求脱节、毕业生实践创新能力不足等问题，构建了以能力培养为核心的计算机类专业工程应用型人才培养体系。将计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力贯穿计算机类五个专业的课程体系中;围绕实践创新能力，从实验教学、校企协同、科创竞赛、创新创业四个方面构建“一体四翼”实践教学体系。实践结果表明，该人才培养体系满足了信息化时代对计算机类人才培养的要求。

[关键词] 计算机类专业;人才培养体系;计算思维能力;系统能力;实践创新能力

[基金项目] 2019年度广西高等教育本科教学改革工程项目“数字经济视野下计算机类专业新工科建设的研究与实践”（2019JGZ118）

[作者简介] 常 亮（1980—），男，贵州赫章人，博士，桂林电子科技大学计算机与信息安全学院教授，博士生导师，主要从事数据与知识工程、隐私保护等研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）20-0129-04      [收稿日期] 2021-01-16

一、引言

计算机类专业为信息社会发展培养了大批专业人才。随着云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链等新技术的快速发展和广泛应用，计算系统不断呈现出新的特征，对计算机类专业的人才培养提出新的要求和挑战。第一，如何避免不同高校、不同专业人才培养的同质化，满足信息化时代对人才差异化和人才多样性的需求。第二，如何厘清人才培养的主线，抓住人才培养的关键，让培养的毕业生满足不断变化的社会需求。第三，如何让计算机类专业培养的毕业生具有更强的实践创新能力，成为时代的弄潮儿，引领信息化和数字化时代的发展。

针对以上三个问题，结合桂林电子科技大学的特点，我们对计算机与信息安全学院的五个计算机类专业进行了总体设计，构建了以能力培养为核心的计算机类专业工程应用型人才培养体系，并在办学过程中进行实践。实践结果表明，该人才培养体系效果显著。

二、构建人才培养体系的总体思路

构建五个专业的人才培养体系时，我们以工程教育专业认证的“学生中心、产出导向、持续改进”三大理念为指导思想，首先根据社会和行业需求以及学校定位和办学条件等确定各个专业不同的培养目标，将不同的培养目标映射到不同的毕业要求上，进而构建出各个专业不同的课程体系。

5个专业的共同之处都是以培养学生解决复杂工程问题的能力作为核心[1]。由于这五个专业都是依托计算机科学与技术学科进行建设，因此在总体上采纳了《高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》中提出的计算机类专业人才的4个基本能力[2]。根据实际办学情况，我们对这4种基本能力重新进行定义。而且，由于5个专业所面临的人才培养问题空间不同，这4种能力在5个专业上又会体现出不同的要求。此外，由于网络空间安全是我们重点发展的优势学科，因此，将“安全”作为一个特色基因融入对系统能力的定义中，进而同时体现到5个专业的人才培养方案中。除了上述4种能力外，我们还特别强调对实践创新能力的培养。

三、以四种能力培养为主线构建课程体系

构建课程体系时，除了按照工程教育专业认证的理念从毕业要求出发来考量外，我们特别强调将计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力的培养贯穿到课程体系中。

计算思维在推动大学计算机基础教育从“工具论”向“思维论”转型的过程中发挥了重要作用，但到目前为止，人们并未就计算思维的定义与内涵达成一致[3-6]。构建5个专业的人才培养体系时，我们考虑的计算思维能力主要包括两个方面：首先，让“对问题进行抽象—形式化表示—算法求解—分析评估”成为学生解决问题时习惯性的思维模式;其次，让学生在问题的符号表示、问题求解过程的符号表示、逻辑思维、抽象思维、形式化证明、建立模型、实现类计算、实现模型计算8个方面具备相应的能力[5]。

算法设计与分析能力指具备算法意识，能够对抽象建模后的问题设计求解算法，并能对算法的可行性和效率进行分析。这个要求对应《高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》中定义的算法设计与分析能力的前4个能力点。

程序设计与实现能力指掌握适当的编程语言和相应的程序设计思想与方法，能够编写优质的程序来實现算法。程序设计与实现能力是计算机类专业的基本功。计算机类专业的学生除了能够使用合适的语言编写程序之外，更要深入理解编程语言背后的分析和设计方法。

系统能力指能够以系统的观点并站在系统的全局去认识问题、分析问题和解决问题，并实现对系统的构建、优化和使用[2]。系统能力分为系统认知、系统设计、系统开发和系统应用能力。此外，我们要求在系统设计、开发和应用中充分考虑系统安全。

培养学生以上4种能力的目标是支撑学生能够解决复杂的工程问题。对于我们考虑的5个专业来说，由于每个专业所需解决的复杂工程问题不同，因此，在对每种能力要求的具体内容和程度上又有所不同，这些不同又进一步体现到课程设置上。

针对4种能力培养，5个专业所设置的核心课程如表1所示。部分课程在5个专业中全部开设;在此基础上，各个专业再根据各自需要增开其他课程。需要指出的是，表中列出的每门课程不是只用于培养相应的一种能力，而只是放到支撑强度最大的一个能力上。

四、“一体四翼”构建实践教学体系

实践创新能力要求学生能够综合运用所学知识创造性地解决实际问题。围绕该核心，我们以实验教学、校企协同、科创竞赛、创新创业4个方面为着力点，构建“一体四翼”实践教学体系，加强对学生实践创新能力的培养。