工程认证背景下地方性高校计算机科学与技术专业人才培养路径探究

张文博

关键词：地方性高校；计算机科学与技术专业；工程认证；课程体系设置

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）12-0161-03

1 人才培养存在的问题

由于社会经济发展对计算机类人才旺盛的需求，我国绝大多数高等学校设置有计算机科学与技术专业、软件工程和物联网工程等计算机类专业，截至2020年8月，全国已有计算机类专业17个，招生专业点已达3 976个。但是，随着计算机技术的飞速发展和计算机应用领域的不断拓展，传统的人才培养模式和与之相应的课程体系已明显难以适应市场对计算机类人才的需求。对于地方性高等学校的计算机类专业，由于普遍定位于培养计算机应用型人才，人才培养与需求之间的适配表现尤其明显，具体表现为：学生很难依赖专业的人才培养形成较好的专业核心能力或者工程实践能力，从而被迫进行二选一式的道路选择：或者选择考研，围绕若干门考研课程延续高中的做题式学习，或者选择就业，针对某个特定的技术依赖培训班等方式进行技能性训练。但无论哪一种道路选择，都在一定程度上放弃了专业基础知识的建构和专业核心能力的训练，最终导致学生无论将来从事科学研究或者工程实践都存在较为明显的职业发展天花板。

2 解决人才培养问题的基本思路和路径

我国高等教育已经进入提高人才培养质量和水平的内涵式发展阶段，我国信息技术产业的快速发展也对计算机类人才的培养提出了更高的要求，尤其是地方性高校的计算机类专业更应主动积极地适应国家高等教育发展的总体趋势和IT行业的人才需求，强化标准意识，强化质量意识，以立德树人为根本任务，《普通高等学校本科计算机类教学质量国家标准》和《中国工程教育专业认证标准》通用标准和计算机类专业补充标准为依据，科学地构建人才培养体系，科学地开展课堂及实践教学，科学地对人才培养质量进行评价，以学生为中心，以产出为导向持续地改进人才培养过程。

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。2006年，我国加入《华盛顿协议》开始开展工程教育专业认证工作，实现了工程教育与国际接轨，通过十几年的实践，目前已经有近2000个专业通过了工程教育专业认证，实现了人才培养质量和水平在《华盛顿协议》意义上的实质等效，体现了通过内涵式发展提高工程教育质量的实效，极大地促进了“以学生为中心，产出导向，持续改进”为核心的工程教育理念的更新，在标准意识建立、质量意识强化上发挥了重大作用，为工程教育科学规划、科学施教、科学评价提供了基本规范，也为科学地确立专业培养目标和标准，设计课程体系和开展教学活动和评价教学效果提供了方法论和操作指南，如图1所示。与传统以学科指导甚至替代专业的建设思路相比，以工程教育专业认证的方法论为指导更加适应地方性高校以市场需求为导向的应用型人才培养定位，更加适合形成以达成性评价和持续改进为基础的可观测、可衡量的培养过程，提高人才培养的资源投入效益，提高教师教学和学生学习的效益，提高人才培养的质量和与市场需求之间的匹配度。

1） 强化专业建设“以学生发展为中心”的基本思想，坚持以市场需求而非学科发展为指引，真正落实教学的中心地位，与之相匹配地进行政策设计和资源配置，通过学生指导、学科竞赛等教学活动切实加强教师科研活动对人才培养的促进作用，按照工程认证理念和通用毕业标准12条要求[1]，协同开展学生思想政治教育、身心健康培养和专业能力培养，使学生的技术性能力和非技术性能力协调发展。

2） 以“解决复杂工程问题”为背景，以通用毕业标准12条要求为指引，根据专业的历史传统、区域或行业特点、社会需求，明确学生能解决的具体问题空间，从而确立应具备的知识结构、能力结构和评价标准。

3） 与面向学科的精英化教育不同，大众化教育直接面对社会需求，OBE理念正源于此[2]，在课程体系设置上坚持能力导向，而非知识体系导向，正确理解和使用《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》和《中国工程教育专业认证标准》中对专业类知识体系和示例核心课程体系的建议，紧紧围绕专业所设定的人才培养目标的知识结构和能力结构的要求，不求全、不追新、体系性地、科学地设置课程和教学环节。

4） 计算机技术经历主机时代、网络时代，正在进入智能时代，而传统的计算机科学与技术专业课程体系还在一定程度上停留在主机时代。智能时代以“物移云大智链”协同发展、人机物融合形成新型计算环境为主要特征，计算机系统能力愈发成为计算机人才的关键性能力，也是保持职场竞争力和发展能力的关键，因此应坚持“数理为基、算法为核、系统为主、开放为策”的思路[3]，以数理基础、计算平台、算法与软件、共性应用形成层次化的知识结构和课程体系，层次递進、协同表达、形成体系，从而夯实学生必要的数理基础，提高学生应用数理知识进行模型构建与问题求解的能力，使学生掌握基本算法的设计、性能分析与优化，熟悉深度学习等智能化算法及应用，使学生形成计算机核心系统能力和应用系统能力。

5） 在教学内容设计上，应坚持以课程目标为指引，选择合适的教材并设计合理的教学内容而非全面照搬教材内容，确立明确的知识结构和能力训练目标。应提高课程对工程实践能力和基本的科学研究能力的支撑。比如：在高等数学、离散数学、线性代数、概率论与数理统计等课程中应强化问题建模能力、应用Matlab或Python等工具进行模型求解能力的训练，而非把重心放在定理证明或计算上；在计算机系统基础、操作系统、编译技术等计算平台课程上，应强化程序员视角，强化系统级知识对理解软件系统运行、进行性能调优等的支撑；在程序设计基础、数据结构与算法等算法与软件类课程上，应强化学生的计算思维能力和问题求解能力，而非特定语言的语法，应强调与智能时代发展相适应的算法。

6） 在教学手段上，应积极运用信息化工具平台和专业工具，提高教学和学习的实际效益，增强学生的工具使用意识和能力。比如：在程序设计类课程中，可以使用PTA等平台推进学生的计算思维的形成和程序设计能力的训练；在计算机系统基础、操作系统等系统类课程上，可以使用WinDbg等系统级工具帮助学生直观地观察理解系统级工作原理和机制；在软件工程等课程上，可以使用华为DevCloud等软件研发效能工具切实训练学生全流程软件工程能力。

7） 在学生学习支持上，应逐步沉淀整理成熟可靠的自有教学资源，发挥MOOC等优质外部资源的效用，设计明确的、专门的自主学习环节，支持学生课程学习，培养自主学习意识和能力。

8） 在教学质量监控与评价上，应按照课程、教学环节设置明确的、可观察、可衡量的质量观测点，应用信息化工具及时收集教学过程数据，在条件成熟的情况下，利用大数据技术分析教师教学和学生学习效果，形成过程式、阶段性目标达成情况评价，指导课程内容、教学手段等持续改进。

9） 应用全面质量管理理论PDCA建立基于达成度评价的持续改进机制，通过课程达成度、培养目标达成度等多维度内部教学质量评价、毕业生跟踪反馈和社会声誉等外部利益相关者评价对课程教学质量、人才培养质量进行监控和分析，从而对课程教学和人才培养进行持续性改进。

3 参考课程体系设计

课程体系是人才培养过程实施和人才培养目标达成的基础。课程体系应以“具备解决复杂工程问题能力”[4]为总诉求，根据专业人才培养所瞄准的应用领域，所需的知识结构和能力结构，以毕业后5年所能达到的发展水平为依据，通过对工程教育通用12条毕业标准的合理分解来设计。结合计算机技术发展到智能时代对计算机人才的要求，设计了如下课程体系（见表1） ，该课程体系按照数理基础、算法与软件、计算平台、共性应用技术四个层级进行架构，纵向递进、横向协同，强调以能力为导向，按照“计算思维能力”“程序设计与实现能力”“算法设计与分析能力”“核心系统能力”“应用系统能力”相互衔接，逐步递进训练和培养，所形成的课程体系（仅含专业相关的课程）符合学习者认知规律。

表1给出的参考课程体系，与传统的课程体系相比，更加适应工程教育专业认证培养“具备解决复杂工程问题能力”的计算机类人才的要求，也涵盖了计算机类教学质量国家标准给出的知识领域[5]的建议。参考课程体系增设了《工程伦理》《工程经济》《创新创业基础》、自学环节（MOOC） 等，明确对通用12条标准中的“环境和可持续发展”“职业规范”和“终身学习”等非技术能力的要求进行支撑；贯通了《计算机系统基础》《数字逻辑与计算机组成》《操作系统》《编译技术》《计算机体系结构》等系统类课程，合理划分课程的职责，重组调整和优化课程内容，在保持课时不变的情况下，提高教学的效益，夯实学生的系统观和核心系统能力，并以《计算机模型机设计》《操作系统课程设计》《编译原理课程设计》作为载体，极大提升了学生“解决复杂工程问题能力”的训练，体现系统为主的专业教育理念；增加了《分布式系统》《智能计算系统》《大数据技术》《人机交互技术》等面向智能时代的共性技术[3]课程，使学生具备综合性应用系统设计、开发和集成能力，具备新型计算系统的创新能力；在程序设计与实现能力的训练上，除了继续开设传统的《程序设计基础》和《面向对象程序设计》等程序设计类课程，增设了《Web应用系统开发技术Ⅰ、Ⅱ》《企业实训课程Ⅰ、Ⅱ》等，延长学生的程序设计和应用系统开发能力的训练时长和效率；另外，参考课程体系对工程实践教学环节进行了全面优化，一方面提高了实践教学的综合性，比如在第1学年开设的“问题求解训练Ⅰ、Ⅱ”，分别综合了第1学期的线性代数、计算机导論和程序设计基础，第2学期的离散数学、面向对象程序设计和计算机系统基础，强调训练学生从问题建模到程序求解的全过程问题求解能力训练，另一方面，通过《计算机模型机设计》《操作系统课程设计》《编译原理课程设计》强化了系统核心能力的培养。《认知实习》《专业实习》《综合工程训练》《行业实践》和《毕业设计》等实习环节目标明确、梯次进阶，更进一步提升了学生的工程实践能力。另外，在考核方式上，通过增设了“程序设计能力达标测试”和“应用能力达标测试”两个环节，能够更有效地观测和评价学生的基本程序设计能力和应用系统开发能力。

4 结束语

综上所述，就地方性高校计算机科学与技术专业而言，人才培养状况不容乐观，亟须坚定地以社会需求而非学科需求为导向，准确定义培养目标，并以此为指引设计递进式的，可评价的专业课程体系，按照课程目标革新教学内容，更新教学手段，瞄准专业核心能力和应用能力开展人才培养，切实提高人才培养的质量和效益，为学生长期职业发展奠定良好的基础。