计算机科学与技术专业实验体系改革

张艳玲 汤茂斌 高鹰

[摘 要]课题组以广州大学为例，通过分析工程教育认证标准对计算机专业实验教学提出的要求，对毕业要求的各个指标点设计了对应的实验课程和实践活动，并在学校实验中心和计算机工程实验室建立了实验教学分层体系，为学生的计算机工程实践能力培养提供支撑平台;同时，通过改革实验课程考核评价机制，引导、鼓励学生提高编程和工程实践能力，培养学生的创新思维，培养具有创新精神的计算机专业工程技术人才。

[关键词]工程教育认证;计算机科学与技术专业;实验教学

[中图分类号] G642; TN0-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）01-0145-05

《华盛顿协议》是目前国际上最具权威和影响力的工程教育学位互认体系[1]。自从2016年6月我国加入该协议、成为正式成员国以来，工程教育专业认证就成为各高校工程教育质量的标准要求。工程教育认证是按照培养目标和毕业要求对工科大学生进行毕业能力评估的一种评价体系[2]，各高校需要在工科专业的课程体系中对培养学生毕业能力的各个方面进行设计、建设和持续改进。实验教学在工程教育中占有很大比重，同时，在工程教育认证的培养目标和毕业要求中，实验教学也是工程实践能力培养的主要方法和途径。广州大学（以下简称“我校”）在2018年按照工程教育专业认证标准要求对计算机科学与技术专业本科培养方案进行了改革，特别对实验教学部分进行了以培养目标和毕业要求为导向的新的分层次实验教学体系构建与改革，以便达到具有工程实践能力的能够进行计算机软硬件系统设计、研发工作的具有创新合作意识的应用型人才的培养目标。

一、工程教育认证对计算机科学与技术专业实验教学提出的要求及相应实验课程支撑

（一）工程教育认证对计算机科学与技术专业实验教学提出的要求

根据工程教育专业认证标准，我校在2018年对计算机科学与技术专业本科培养方案进行了改革，制订的培养目标是：计算机科学与技术专业培养学生具有社会主义核心价值观，遵守国家法律法规，具有良好的道德、修养、社会和环境意识，掌握数学与自然科学基础知识;掌握计算机专业相关的理论、知识、技能和方法，掌握人工智能原理及其相关算法和分析工具;具有设计、开发和应用计算机軟硬件系统和计算机应用系统的能力，具有基本的科学研究能力和工程实践能力;具有较强的创新意识和国际视野，具有跟踪计算机前沿领域发展的洞察力，具有团队合作精神和组织管理能力，具有强烈的事业心和担当精神，具有终身学习能力[3-4]。学生毕业后能够在计算机系统研究、开发、部署与应用等相关领域从事复杂计算机软硬件系统设计、研发、管理和维护等方面的工作，成为具有创新意识的应用型人才，可进入国内外高等院校、科研院所继续深造。

我校根据培养目标制订了毕业生在知识、能力、素质等方面应达到的毕业要求[5]，这些毕业要求全面覆盖了国家工程教育专业认证的十二项标准，同时这些毕业要求标准对计算机专业的实验教学和学生的工程实践能力也提出了明确的要求。比如毕业要求3：能够在考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素条件下设计满足特定需求的计算机软硬件系统和针对复杂计算机工程问题的解决方案，同时在设计中体现创新性[3-4]。该项内容要求学生在实验课上或专业实践活动中能够根据用户需求，在安全、环境、法律等现实条件约束下设计计算机系统的解决方案，论证设计方案的可行性，进行模块和系统升级优化，并能够在设计中体现创新精神，使设计的解决方案具有前瞻性和开创性。这就要求在实验教学中必须融入理论联系实际的教学案例来启发和引导学生。毕业要求4：对复杂计算机工程问题能够运用科学原理和科学方法进行研究，建立计算机软硬件模型，通过实验分析和实验数据信息整合得到合理有效的结论[6-7]。该项内容对实验教学的要求更具体，要求学生在实验中能够在理解计算机软硬件系统原理及其相关工程知识的基础上，设计计算机系统工程的解决方案，并能够根据方案设计详细的实验步骤，然后通过实验仿真方法来说明其有效性和合理性，再通过分析、解释实验结果和数据来分析其实施质量，从而对设计的解决方案得出合理有效的结论。可见，在实验教学过程中必须加强实验过程的监督和考核。毕业要求5：能够设计、开发、选择合适的工程工具和信息技术工具，利用现有的技术、方法和资源解决复杂计算机工程问题，完成复杂软件系统的分析、预测、模拟、设计、验证、确认、实现、应用和维护，并能够理解其局限性[6，8]。该项内容要求计算机的实验课要与时俱进，将经典计算机技术和算法与最新的技术手段相融合，能够根据计算机工程问题选择并使用恰当的技术工具与合适的结构和算法来设计、分析、模拟和实现计算机软硬件系统解决方案。毕业要求6：能够利用计算机工程相关领域背景知识对计算机工程实践和复杂计算机工程问题的解决方案进行合理分析，并对其在社会、健康、安全、法律以及文化等方面的影响进行评价，能够理解其应承担的责任[6，9]。该项内容对计算机的专业实验课和课程设计实践活动提出了明确要求，要求学生能够根据所学的计算机知识完成计算机工程项目实践过程，并能够利用科学方法对其进行合理性、可行性、社会安全性等方面的分析和评价。毕业要求10：能够与业界同行及社会公众针对复杂计算机工程问题进行跨文化背景下的有效沟通和交流，包括书面沟通，如撰写报告、设计文稿，以及语言交流，并具有一定的国际视野[6-7]。该项内容要求学生在小组设计性实验中，能够根据项目要求查阅最新科技文献，积极参与小组的设计方案讨论，实验课后认真撰写实验报告，精心准备实验项目答辩。同时在实验教学中，教师也应在此方面对学生进行辅导，以提高学生的沟通和交流能力。除了上述对实验教学提出明确指示的毕业要求外，毕业要求7、9、11也对实验教学给出了相应的关于计算机工程环境、职业责任、团队精神等方面的指导和要求。

（二）实验课程对工程教育认证的各个指标点的支撑

按照工程教育专业认证标准，十二项毕业要求的评价指标需要进一步细分成更具体的可以用课程体系和课程考核评分方法来评价的各个指标点，每个细分的指标点都需要有具体的课程支撑。我校计算机科学与技术专业对毕业要求的各个指标点在实验教学方面对应的实验课程支撑情况如表1—表9所示。

表1—表9详细阐述了我校计算机科学与技术专业根据工程教育认证标准制订的毕业要求各个指标点在实验教学方面对应的实验课程支撑，涵盖了整个实验教学体系中涉及的所有实验课程和实践活动。

二、以培养目标和毕业要求为导向的计算机科学与技术专业实验教学体系的分层构建和改革

（一）构建面向工程教育认证要求的实验教学层次体系

面向工程教育认证要求，以培养目标和毕业要求为导向，我校实验中心和计算机工程实验室联合建立了计算机专业实验教学体系，该体系分三层，包括基础实验层、专业实验层和工程实践与创新层，各个层次的培养目标如表10 所示。

通过构建这三层实验教学体系，学生达到毕业要求各个指标点所要求的计算机工程实践能力。

（二）改革实验课程考核评价机制

工程教育认证标准对计算机专业学生的实际编程能力和工程实践能力都提出了很高的要求，因此，在实验课程的考核评价机制中要更注重实验过程管理和编程能力训练，强调学生分析问题和解决问题能力的培养[12]。必须改革现有的重结果而轻过程的实验课程考核评价机制，实验课程考核成绩不再过分依赖实验报告和考勤，采用分阶段、多元化方法对实验进行考查和评价。对实验课程考核评价机制的改革方案如下。

1.改进考核内容，丰富考核形式。考核内容更加注重编程能力训练，考核形式不再像以前那样过分依赖方式单一、重结果而轻过程的实验报告，而是按照教育部发布的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》列出的计算机类专业本科毕业生必须具备2万行程序代码编写能力的要求，采用上机测试方式，增加编程能力测试和编程思维测试环节，增加主观性、综合性、实践性的考核内容。

2.加强对教学过程的管理。将实验课程划分成不同的过程阶段，列出不同阶段的考核内容、目标和形式，采用分阶段、多元化方法对学生学习过程进行考查，对学生实际编程能力进行评价[13]。在实践过程中，将每个阶段的考核情况记入总成绩，使学生懂得每一个实验阶段都是重要的，让他们感觉到自己在不断进步。

3.增加实验课的期末考试，采用上机测试方式，内容具有开放性，重点考查学生的编程能力，考试内容主要為由实际项目分解出来的某个问题。

4.改革考核评价方法，实行过程性评价和综合性评价。改变以实验报告来决定成绩的考核方法，总评成绩由平时成绩、实验报告成绩、期末成绩等组成，平时成绩主要包括考勤、阶段测验和编程能力测试成绩。

通过改革实验课程考核评价机制，学生能够具备脚踏实地、认真扎实、思维灵活、注重积累的基本科技素质;重视实验过程，领会点滴努力和不断积累的重要性。希望能够探索出既能培养学生编程能力又能激发学生学习热情的考核方式。

三、结束语

实验教学是工程教育认证中工程实践能力培养的主要支撑部分，对实验教学体系进行以培养目标和毕业要求为导向的层次体系构建和改革，在培养学生实践能力方面具有重要意义。广州大学通过分析工程教育认证标准，对计算机科学与技术专业实验教学提出了要求，对毕业要求的各个指标点设计了对应的实验课程和实践活动，并在学校实验中心和计算机工程实验室建立了实验教学分层体系，为学生的计算机工程实践能力培养提供了支撑平台。同时通过改革实验课程考核评价机制，引导、鼓励学生提高编程和工程实践能力，培养学生的创新思维，让学生成为具有创新精神的计算机科学与技术专业工程技术人才。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 吴岩，郭伟，张勇，等.以加入《华盛顿协议》为契机开启中国高等教育新征程[J].世界教育信息， 2017（1）：8-11.

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[3] 李国香.基于华盛顿协议的北京市属高校工科毕业生素质评价研究[D].北京：北京工业大学，2019.

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[11] 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.

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[责任编辑：陈 明]

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