新工科背景下计算机科学与技术专业课程群建设改革

李鹏 闵慧

1.湖南中医药大学信息科学与工程学院 湖南长沙 410208；2.湖南信息职业技术学院软件学院 湖南长沙 410200

十年来，我国一直在探索工程教育的新途径。先后实施了一系列行动，如试办国家示范性软件学院、建设微电子学院、实施卓越工程师培养计划、推行CDIO工程教育、开展工程教育专业认证、发展战略新兴产业相关专业等。2015年，国务院出台《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》和《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，提出要围绕国家的创新驱动发展战略，深化高校创新创业教育改革，培养具有历史使命感和社会责任心、富有创新精神和实践能力的各类创新型、应用型、复合型优秀人才。此外，为了应对当前的信息技术革命和产业创新，国家在2017年2月出台的“复旦共识”、6月发布的“北京指南”，都旨在带动新工科背景下的工科专业建设，加快培养国家急需的信息类人才，这在国内高校中已经引起了广泛的关注。计算机科学与技术专业作为培养信息类人才的核心支撑专业之一，对其进行升级改造已经迫在眉睫。研究新工科背景下的计算机科学与技术专业(以下简称为计科专业)课程群建设改革可以满足当前和未来的战略新兴产业竞争人才培养的需要，具有重要的理论意义和实际价值。

1 计科专业课程群建设存在的问题

课程群建设已经成为各大高校专业课程教学改革实践中的一个重要环节，课程群建设的结果直接影响到本专业学生基本能力和素养的培养，也与教学质量的好坏存在着密不可分的关系。然而，现有的计科专业课程群还有诸多不足之处，无法满足新工科背景下对于信息类人才的需求，概括起来包括以下两个方面：

(1)不同课程之间教学脱节。由于受到教师专业背景不同的影响，任课教师在讲授各自所承担的课程时，往往只能专注于这门课程本身，不能将不同课程的知识点进行串联讲解，而事实上，计科专业的很多课程之间存在着深层次的联系，例如，线性代数课程中的线性相关/无关、矩阵分解等知识点与人工智能原理中的机器学习技术密不可分，概率论与数理统计中的高斯分布、大数定理等知识点与数据挖掘也有千丝万缕的联系，但现有的课程教学方式和教学团队还不能有效地建立起不同课程之间的联系，在课程教学环节中无法给学生阐明理论知识与工程实践问题之间的深层次关联，从而不能有效促进学生开创性思维的培养，与新工科背景下信息类人才培养的要求不吻合，有待于进一步改进。

(2)课程群建设内容过于随意。课程群的建设不能只关注“课程”而忽视“学生”这一施教对象。一旦脱离了学生对象，课程间内容的整合就毫无意义。然而，现有的课程群建设还存在两个误区：①群内课程的组合缺乏有效的规划。对于不同的工科专业来说，到底应该将哪些专业课程组合在一起构建成课程群还没有统一评判的标准，这也是目前课程群建设中面临的难点之一。②群内课程内容过于宽泛。目前来看，很多高校在开展课程群建设过程中都会把涉及本专业相关的绝大多数课程涵盖到课程群体系中，从而使群内内容过于庞大。一方面使得教师的教学压力增大，在教学过程中抓不住教学的重点和难点；另一方面也在一定程度上浪费了教学资源。因此，如何根据本专业人才培养的目标来合理地对课程群内容进行选择和组织，理清相关课程之间的逻辑关系，进而提高课程群建设的质量是目前必须解决的紧迫问题。

2 计科专业课程群建设改革

课程群是由若干门独立而又具有密切联系的课程组成的系列课程，建立课程群的目的是丰富和完善学生的知识体系，建立起知识的整体脉络和结构。因此，在新工科背景下计科专业课程群建设的总体目标是在契合计科专业各门课程学习规律的基础上，采用新的策略和方法对该专业的相关课程进行规划和整合，形成以培养思维敏捷、逻辑清晰、极具创造性和先进性的高素质人才为目标的课程体系。

计科专业课程群的建设不是简单的课程堆积，而是根据信息类人才培养的需要和信息技术发展的趋势，从为了实现学生知识、能力和素质协调发展的角度系统地对计科专业的相关课程进行整体设计和优化。湖南中医药大学信息科学与工程学院计科专业课程群的设置是在保证学生修完学校要求的公共课、专业基础课和专业课等所需学分的前提下，从学院的实际情况出发，以融入行业新技术为指导，体现专业优势和行业背景的特色课程群建设架构，如下图所示。计科专业课程群包含3类课程：(1)以训练计算思维素养为目标的基本能力课程；(2)以提升编程能力为目标的工程能力课程；(3)以培养“卓越”工程师为目标的创新应用能力课程。

计科专业课程群建设总体框架图

2.1 夯实学生的基础，培养学生的计算思维

计科专业的专业课程种类繁多，需要掌握的知识涵盖了硬件和软件层面，课程之间的学习关系具有逻辑相关性。例如，只有先学好了C语言才具备了学习数据结构的基础条件，而能不能学好数据结构对后续操作系统的学习又会产生较大的影响。因此，在课程群建设的基础能力课程中必须夯实学生的基础，训练学生的计算思维素养。例如，开展高等数学、线性代数等课程的教学，使学生掌握数学、物理等较宽厚的自然科学知识；开展数据结构、编译原理等课程的教学，使学生掌握计算机科学的基本理论和技术，具有良好的计算机理论知识。具体而言，教师要从大一开始，在基本能力课程的教学过程中讲授清楚计算机科学发展的脉络，给学生灌输计算机解决问题的基本思路，使学生明白计算机工作的基本原理，搞清楚数理知识与计算机学科发展的深层次联系，明确计算机要解决的本质问题是可计算问题，给学生打下坚实的理论基础，使学生获得丰富的理论知识储备，从而为计科专业人才的培养奠定基础。

2.2 以综合能力提升为主线，优化课程群的教学内容和课程体系

计科专业课程群建设的重点在于规划好教学内容和课程体系的讲授过程，应该紧紧围绕着“为什么讲”“讲什么”和“怎么讲”等三个基本原则来优化课程群的教学内容和课程体系。具体而言，可以采取如下的措施：(1)以实际问题为导向，将教学的目的和意义作为切入点，优化专业课程的教学设计，建立起整个课程体系教与学的主线，锻炼学生的启发性思维。(2)以专业能力为导向，规划好专业课程的教学内容，精讲课程的主要内容，做到有的放矢。(3)以工程项目教学法为轴心，开展理论与实践相结合的教学，培养学生的软件工程思维。

此外，还需要将课程群的优化工作与新工科人才培养的需要密切结合起来，参照教育部给出的计科专业核心课程目录，理清相关课程所对应的专业核心能力，以对接行业标准为导向，以引入业界新技术新方法为重点，构建以基本能力、工程能力和创新应用能力提升为主线的递进式课程体系。

2.3 以人为本，面向新工科人才培养来组建教学团队

建设高质量课程群的关键是组建出高水平的教学团队，它对于人才培养的质量具有重要影响。在新工科背景下，好的教学团队不仅要具有较强的课程教学能力和科研能力，还需要具备丰富的工程项目经验，能够把握社会对于信息类人才需求的动态，灵活运用新技术、新方法开展相关课程的教学。就计科专业而言，可以从以下三个方面来组建教学团队：(1)从学院当前的实际情况出发，认真分析相关课程在教学过程中凸显出的人才短缺问题，有针对性地引进优秀人才，提升教学团队的能力。(2)打破学院内部不同教研室之间的学科界限，以实现课程的深度融合为目的来整合教学资源和教师资源，每个学期定期开展课程教学反思、课堂教学竞赛等交流活动，理顺课程群中相关课程教学之间存在的关联性，拓宽教学理念。(3)建立配套的政策和制度，引导教师结合学科专业和研究方向更新知识体系，加强跨学科、跨专业领域的新技术、新方法研究，提升自身工程实践能力和理论学术水平。

结语

湖南中医药大学是一所独具特色的医药类高校，为落实立德树人，解决“培养什么样的人”的问题，本校计算机科学与技术专业于2019年按照工程教育认证标准修订了本科生培养方案，广泛开展了产教融合、校企协同育人，对课程群建设进行了深度优化。自课程群建设实施以来，成绩斐然，主要体现在三个方面：(1)学生参加中国“互联网+”大学生创新创业大赛、挑战杯、中国大学生服务外包创新创业大赛、蓝桥杯、湖南省大学生计算机程序设计竞赛等国家级和省部级学科竞赛，累计参赛人数超过400人次，获得国家级和省部级奖励80多项，其中国家级一等奖3项，省部级一等奖10多项。(2)计科专业获评湖南省一流专业，多门课程被立项为精品课程。(3)根据近三年的计科专业毕业生数据追踪统计可知，学生对于学科的满意度明显提升，毕业生就业质量得到极大提高，考取研究生的比例也逐年上升，实现了学生知识、能力、素质的协调发展。实践证明，本文提出的计科专业课程群建设改革方案，满足了新工科背景下人才培养的需要，可为其他专业的课程群建设提供有价值的参考。