面向新工科的计算机类专业多元化实践教学体系研究

于海燕

（郑州科技学院大数据与人工智能学院，河南郑州 450064）

1 计算机类专业实践教学改革现状

2017 年，教育部提出新工科概念，是“传统工科”的升级，强调以信息化带动工业化，重新构建核心知识，将原来老知识升级换代，培养工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才[1]。计算机类专业是培养新一代信息技术产业人才的主要学科，实践教学是培养实践动手能力重要支撑，是巩固深化理论知识的重要途径，所以实践教学效果直接影响新工科人才培养质量。

通过梳理整个计算机类专业实践教学情况发现，存在以下问题：

1）实践教学内容与企业用人需求差异造成“供需”脱节。

2）“高阶性、创新性、挑战性”的实践教学培养目标的达成度不高。

3）实践教学平台对实践教学促进作用不明显，甚至制约实践教学改革。

中国知网检索“计算机类专业实践教学改革”有52 篇文献，分为两类：1）针对具体课程的实践教学改革，基本上是理论并付诸实践，效果较好，如崔彩霞等针对数据结构的CDIO 理念实践教学改革[2]。2）依托某个方面进行实践教学改革，如刘艳艳等针对“校企合作”模式下计算机类专业实践教学改革[3]。

检索增加“新工科”仅有4篇文献，刘丹等提出新工科背景下计算机类专业“三融合”的实践教学改革，以学生为中心体现不够[4]；彭晏飞等提出将实践教学环节按需求跨年级分流的多元化培养模式，将学生按不同培养目标浸入不同实践教学环境中分类培养，但具体实施困难[5]；李慧等提出的线上线下、课内课外混合式教学模式，以理论为主，应用效果未呈现[6]；潘超等提出的“双循环两阶段”控制模式的实践教学系统，实施效果有待验证[7]。

总之，研究者普遍认为计算机类专业实践教学改革势在必行，多是实践教学改革的理论研究，针对校企合作、具体课程实践教学改革较多，现有的面向新工科的计算机类专业实践教学研究没有充分考虑以学生为中心、成果为导向的教育理念，差异化分类实践教学体现不够或者实施有困难。

因此，开展计算机类专业实践教学体系改革研究非常必要，以企业需求调研为基础，构建计算机类专业多元化实践教学体系，搭建计算机类专业实践教学改革创新平台，为多元化实践教学实施提供支持，提高计算机类专业人才培养质量。

2 计算机类专业多元化实践教学改革思路

为满足新工科人才需求首先调研行业产业对计算机类专业人才需求和学生差异化学习需求，分析实践教学知识能力素质需求和差异化知识需求，深化产教融合校企合作，构建适合新工科人才培养的实践教学体系，更新教学内容，设计差异化分类教学策略，并通过实践教学创新平台对实践教学模式进行实证，对实施效果全面跟踪、反馈，不断优化实践教学模式，践行以学生为中心、成果为导向，持续改进的理念，培养适应新工科需求的计算机类应用型人才，具体改革思路图如图1所示。

图1 计算机类专业新工科人才培养实践教学改革思路图

1）企业、行业对计算机类专业新工科人才需求情况

选取了郑州市区与学校合作紧密的10 家新一代信息技术类企业，通过调查问卷、企业访谈进行计算机类专业人才需求情况调研，主要对从业人员数量、岗位数量、职业技能、职业素养和目前已经就业毕业生知识能力与企业要求匹配度等方面进行深入交流。

通过对企业、行业开展计算机类专业新工科人才需求调研发现，以新一代信息技术产业为应用的计算机类专业企业需求有较大缺口，企业更欢迎能够具有较强实践能力的应用型人才，毕业即能上手工作，目前学生普遍存在动手能力差、项目经历少等问题，存在个别理论与实践脱节现象。

2）学生个体差异化学习需求情况

对学生个性差异化需求开展问卷调查发现，不同学生对学习内容需求是不同的，相同实践内容对不同学生认知存在差别，都采用相同内容则无法达成“高阶性、创新性、挑战性”的实践教学培养目标，应该在每类实践中分层次、分阶段设置实践教学内容，具体实施中按照学生层次分配到不同班型，使学生通过不同阶段阶梯化达到实践教学目标。

3）计算机类专业多元化实践教学体系构建建议

①根据企业、行业对计算机类新工科人才需求，优化培养目标，根据培养目标构建课程体系，进而将课程目标分解到具体课程，从而确定课程的培养目标，尤其关注实践能力达成度和培养目标高阶性设计。

②关注“高阶性、创新性、挑战性”的实践教学培养目标，设计不同难度的教学内容，学生根据自身掌握程度能够自主选择不同难度的学习内容和实践题目，从而使得每个学生有进阶赋能过程，使教学内容更有挑战度。

③关注传统的教学模式如何适应新需求的问题，建议引入新的教学方式或者教学平台，对实践教学改革进行有效支撑。

3 计算机类专业多元化实践教学体系构建

1）计算机类专业多元化实践教学体系构建

深入调研产业转型升级对计算机类专业新工科人才的需求，分析与之相匹配的新工科人才知识、能力、素质结构，构建课内实验、实习、学科竞赛和创新创业等多类型多元化实践教学体系，有效支撑人才培养目标的达成。

对于不同类型实践教学建立与之对应的实践教学课程思政育人体系，将大国工匠精神、科技报国家国情怀融入实践教学中，培养学生勇于探索的创新精神，善于解决问题的实践能力，敢闯会创的创新意识和创业能力。

实践教学内容包括课内实验、课程设计、实训、认知实习、企业综合实习、学科竞赛、第二课堂、创新创业基础、创新创业孵化、毕业设计等内容，开设在不同学期，发挥作用也不相同。课内实验主要是对理论知识的强化和练习，是掌握理论知识的有效途径，课程设计是一个完整的项目开发过程，往往以设计具体作品为结束标志，实训是以项目化方式对某个理论模块进行深度应用，课程设计和实训是理论知识的有效升华。学科竞赛和创新创业则是实践学习应用和学习效果的有效体现，实践能力能够有效提升往往从学科竞赛和创新创业项目数量上有所体现。毕业设计是综合性实践能力体现，对整个人才培养期间所学课程的综合应用。综上所有实践课程内容是一体化的，最终目标是达到实践教学能力培养。

根据对实践教学内容的分析设计了计算机类专业新工科实践教学课程体系如图2所示。课程体系分为四层，第一层是基础课程，分成四个模块，分别是课内实验、实习、学科竞赛和创新创业，每个模块有2～3个类型的课程，比如课内实验包括了课程实验、课程设计、实训三部分。第二层是第一层达到的创新实践能力，第三层是毕业设计，掌握了第一层内容，具备了第二层教学能力，进而可以进行第三层，第四层是最终满足新工科需求的计算机类专业人才。

图2 计算机类专业新工科实践教学课程体系

2）计算机类专业实践教学平台整合

为使构建的实践教学体系发挥作用，需要借助实践创新平台实现，整合现有实践教学资源形成计算机类专业实践教学创新平台，包括针对课程实验的计算机专业新工科建设平台，针对实习的校企合作平台和针对学科竞赛的学科竞赛创新平台、针对创新创业的华为云平台，满足不同类型的实践教学需求，如图3所示。

图3 计算机类专业实践教学创新平台

课程实验在计算机专业新工科建设平台完成，在课程实验类别中设置不同难度的题目，按照学生层次分为基础班、标准班和竞赛班，学生可以根据实际情况选择不同班型，进行不同级别的实践教学内容，随着实践能力提升可以进行升班。在四个阶层的实践教学中，要充分利用实践创新平台，引入企业真实项目，培养学生团队协作、交流等能力。

4 计算机类专业多元化实践教学体系实践效果

1）引入企业真实项目，提高学生实践动手能力

通过与业界企业合作，引入企业导师真实项目案例，教师参与实践教学，参与整个项目实践过程，使教师实践教学能力得到提升，教学理念和教学方法不断更新，锻炼了学生实践动手能力，使学生了解企业项目开发流程，与就业距离更近。

2）实习基地不断优化

在学校现有实习企业基础上扩大合作企业，主要是以企业认知实习、综合实习和毕业实习为主，针对不同类型实习，设置不同实习项目，采用标准化模块实施，每个类别对应固定的实习内容，通过不同模式实施达成教学目标。与河南海融软件有限公司合作的郑州科技学院新工科（计算机类）大学生校外实践教育基地获批2022 年度河南省本科高校大学生校外实践教育基地立项建设，为实习教学提供了有力支撑。

3）学科竞赛获奖项目逐年提升

近年来组织学生参加蓝桥杯软件设计大赛获得国赛二等奖3名，近10名通过获得省赛一等奖和二等奖，获奖人数和名次逐年增加，实现了Java 组和Python国赛获奖新突破。

4）实践类课程成效显著

实施计算机类专业多元化实践教学体系以来，教师在多个课程开展实践教学改革，网络综合布线获得校内实践一流课程，智能机器人路径规划虚拟仿真获得河南省虚拟仿真实验项目，都是在实践教学方面的有益探索。

通过实践教学体系培养的学生，近年来就业率显著提升，进入大型软件开发企业的比例有所增加，学生就业选择面更宽，起薪较之前有所提升，企业反馈学生上手更快。

5 结束语

新工科建设是产业升级的必经之路，培养符合新工科需求的计算机类人才需要长期研究，经过多年研究提出了面向新工科建设的计算机类专业多元化实践教学体系，并搭建了与之匹配的实践教学平台，经过验证提出的实践教学改革思路能够有效提升学生实践动手能力。因为改革时间问题，只是对每个类别部分课程进行了改革实施，是否对所有实践课程都能取得良好效果有待验证，后期力争全面实现实践课程教学改革，通过分析改革效果，不断优化实践教学体系，切实提高学生实践动手能力。