新工科时代计算机专业国际化跨学科人才培养模式探析

孙培双　宁红云

关键词：新工科；跨学科；课程体系；培养模式

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）21-0149-03

0 引言

随着人工智能、大数据、云计算技术的出现和发展，工业生产已经进入了智能化、自动化的时代，相应对工程技术人才的综合素质和实践能力提出了更新、更高的要求。技术的发展以及新时代人才的需求促使各类课程体系不断创新和优化，对新工科的建设也提高了要求，能否培养出具有较强的综合素质及创新能力的复合应用型高级工程技术人才也是检验新工科建设是否完善的主要标准。因此，为了满足新工科对人才建设的要求，相应的高等学校的教育教学体系、机制也需要改革和发展[1]。教育部在2020 年度《关于进一步加强我国高等教育跨学科人才培养的提案》中指出，要大力支持高校自主设置跨学科本科专业，该提案为各高校在交叉学科建设上提供了制度性指导方案，具有非常重要的指引作用，复合型人才已经成为高校人才培养的重要战略方向[2]。伴随着人工智能的快速发展，各行各业对计算机技术的要求逐步加强，计算机技术应用的社会广泛性衍生出了计算机跨学科人才培养的新模式。然而，当前计算机学科现有教学体系较为独立，未形成与其他学科有效的衔接，要开展计算机跨学科人才培养教学还面临着诸多困难，因此计算机与其他学科联合交叉的教学模式的探索尤为重要。

国际上许多发达国家的高等教育部门通常设有跨学科的教学和研究的专门组织，并从国家层面赋予高等教育机构开展跨学科人才培养计划和培养方式研究的责任。陈翠荣、张翔志介绍了斯坦福大学、普林斯顿大学等5所世界一流高校的跨学科学生培养案例，探究了如何培养跨学科综合性人才[3]。郑昱等人以南京大学为例研究了我国高校实施跨学科教育的主要途径，有效地培养了学生的跨学科逻辑思维，具有一定的代表性[4]。胡德鑫等人阐释了密歇根大学的跨学科组织活动在项目机制和分类实践等方面的特色优势，为跨学科组织的保障机制建构和发展优化路徑提供了有效建议[5]。郑石明对7所世界一流高校跨学科人才培养实践进行了梳理，认为存在学院内部式、学院协作式、研究生院主导式和独立建制式等多种组织形式[6]。王铭等人关注了世界一流高校的跨学科教育与人才培养措施并总结了共性经验。提出跨学科培养途径包括4种，即跨校跨学科项目、校级跨学科研究中心、研究生跨学科学位、本科跨学科专业[7]。跨学科人才培养的制约因素，在宏观层面包括专业化人才培养观念根深蒂固、单科性高校大量存在、专业设置集权化管理等；在微观层面包括专业组织的实体化和教学管理制度不到位等。跨学科的课程体系及课程、实践教学体系、实践项目是新工科跨学科人才培养的重点[8]。交叉学科的培养计划和跨学科研究的学术计划不断促进学术从不同学科专业的视角挖掘自身潜能和自我发展的爱好兴趣[9]。有学者从专业、课程、课程内部的教学安排三个方面把跨学科专业人才培养模式分为三种典型的模式，即跨学科专业模式、跨学科课程模式和跨学科合作教学模式[10]。我国新工科倡导跨学科多领域协同发展格局，但现阶段高等教育普遍存在单一化专业招生和单一化专业课程设置问题。越来越多学者开始关注跨学科人才培养。

1 跨学科人才培养模式剖析

目前我国面向跨学科的计算机工程人才培养相关的研究还处于探索研究阶段，相关专业多是以学科为单位进行分割的，课程体系结构单一，缺少跨学科基础，交叉学科培养人才的机制并不完善，主要存在以下问题。

1.1 不同专业的课程之间衔接问题

在计算机工程人才培养中，跨学科人才培养的课程体系，不是两个专业的课程的简单叠加，而是要具有一定的多元化、渗透性，要探讨如何才能打通不同学科的界限，提高学科之间的融合性。在课程衔接方面，既要有计算机类的基础课程，又要设置深层次的高级课程，同时结合不同学科设置交叉课程，以非计算机专业领域的应用需求为导向，结合计算机学科的理论和方法，提高学生对跨学科专业领域问题分析能力、求解能力及创新意识，从而为社会发展输送综合性科技人才。

1.2 形成灵活的宽专业跨学科人才培养课程体系问题

在计算机工程人才培养中，跨学科人才培养的课程体系，在课程特性上，跨学科专业理论课程需要与跨学科实践训练并重，保证学生可以深入学习跨学科专业领域的基础理论知识和实验实践知识。我国大学尤其是研究型大学在跨学科专业发展上应该适应多方面现实需求，重视跨学科专业的设置与发展；结合科技、社会形势与大学类型，制定多维度的培养目标；立足高等教育与跨学科专业特性，合理设计课程体系。

1.3 快速培养能适应跨学科教育的高质量教学团队问题

高质量的能胜任跨学科教育教学的教学团队是建设高质量教育体系、实施高质量跨学科专业人才教育的根本力量。跨学科教学团队需要不同学科背景的教师协同合作，互相包容。如何从科研、教学、服务等多维度出发来促进、培养、形成紧密合作的跨学科团队，是促进跨学科人才培养质量的关键。

2 跨学科人才培养模式框架探索

本文提出的跨学科人才培养模式主要分为以下四个部分。

2.1 采用结构化的培养框架以改革现有的课程体系

在培养目标上，跨学科专业强调培养学生多学科知识结构、跨学科分析问题的方法以及解决跨学科领域的实际能力。课程特性上包括四个层次：第一层，通识教育层，按照教育部要求而设置；第二层，多学科基础教育层，为基础理论课与实验实践课；第三层，跨学科综合教育层，包括综合理论课和综合实践课，培养学生跨学科的综合应用能力；第四层，自主创新思考教育层，引导学生主动了解交叉学科前沿技术，培养自主学习与专业探索能力。

2.2 以课程群为单位设置计算机及跨学科专业的相关课程

在跨学科专业的课程设置上，可以把跨学科专业的所有课程模块化，建立服务于跨学科专业的多类课程群。以计算机专业为例，可以把所有计算机类课程分为学科基础类、硬件类、软件类、网络类、数据处理类、人工智能类等课程群。同样，对跨学科专业也以课程群为单位进行设置，以管理学科为例，可以将该学科设置成学科基础类、生产与运作管理类、物流管理类、商务营销类、财务管理类等课程群。在面向跨学科的综合培养目标时，可以选择不同课程群，如图1 所示。

2.3 建设跨学科实验平台确保综合理论课与实践课设计与实施

跨学科综合实验平台是一种多学科融合的实验性研究平台，它包括以下构建要素：首先，它以多学科的研究内容和方法作为基础；其次，它拥有丰富的实验器材；第三，它涵盖了更广阔的视角；最后，它具有以跨学科的途径来解决实际问题的解决能力。跨学科综合性实验平台能有效地提升学科间知识的整合水平，并增加多学科研究的能力。

2.4 采用“教、研、学”模式构建跨学科创新型教师队伍

跨学科创新型教师队伍是项目实施成功的关键，1） 教（教学）：教学团队的成员应从事不同学科和研究方向，要充分兼顾不同学科的基础知识和技能要求，才能合理建设课程内容、教学安排、实验设计等；2） 研（科研）：通过跨学科的科研合作，建设实践性强的特色课程。3） 学（学生）：以学生为本，组织学生把跨学科知识学习活动与科研立项相结合，提高学生自主学习动力。

3 跨学科人才培养模式设计案例

天津理工大学自2005年引进加拿大魁北克大学席库提米分校信息管理专业，将这个专业与我校计算机科学与技术专业相融合，致力于培养兼具计算机学科基本理论的具有现代化IT管理理念的计算机信息管理系统研发的高级专门人才。该专业的培养目标是：培养具备计算机学科和管理学科的基本理论和基本知识为基础的具有现代化IT管理理念的计算机信息管理系统的分析、研发以及项目管理等方面的知识与能力，能在国内外企事业单位的计算机应用、信息管理、行政、教育等领域从事计算机和管理交叉学科的项目研发、项目管理和项目分析等工作的复合应用型高级专门人才。天津理工大学计算机科学与工程学院为中加合作办学专业构建了的基于课程群的结构化课程体系。

天津理工大学的中加合作办学专业基于校际互联，建立了跨学科实验平台。这个平台主要包括大数据可视分析实验室、嵌入式系统创新实验室、金融软件工程云平臺实验室等。这个实验平台除了可以完成计算机学科的基础实验之外，还可以进行跨学科实验。用跨学科实验平台建设促进跨学科的综合理论课及实验实践环节的设计与实施，并为它们提供教学保障。在打通相关联专业的基础课的同时，通过建设跨学科实验平台，促进跨学科的综合理论课、实验实践环节、教学方式与手段等的建设，使学生兼具计算机学科和跨学科专业领域的基础知识，培养对跨学科专业领域问题的信息化分析能力、求解能力及信息化创新能力。

天津理工大学计算机科学与工程学院建立了一支跨学科教学团队，采用“教、研、学”模式，快速培养能适应跨学科教育的高质量教学团队。首先，教学团队成员应从事不同学科和研究方向；然后，通过跨学科的科研合作来建设相关课程；第三，必须以学生为本，通过组织学生从事各种跨学科学习活动及课外科研活动，来提高学生的学习动力。

天津理工大学和魁北克大学合作培养跨学科双学位复合型人才取得成效。2005年以来中加合作培养兼具计算机和管理学科的复合型双学位高级计算机工程人才，该专业的跨学科的课程体系使学生拥有了更多的发展机会。该合作办学专业有近50%的毕业生从事项目管理、工业工程、经济学等交叉学科工作，这充分体现了复合型人才培养的宽专业特点。为我国跨学科人才培养积累了经验，部分方面具有一定的示范作用。

4 结论

文中分析了国内外计算机工程人才培养课程体系设置的原则、方向、思路与对策。对比国内计算机工程人才培养课程体系，分析和总结我国高校在计算机工程人才培养环节中的主要问题。本文探索和实践了跨学科教育，对新工科时代国际化创新型计算机工程人才培养课程体系进行实践与研究，尝试构建适用于我国高校的跨学科人才培养课程体系及培养模式，以期为创新型计算机工程人才培养提供有益探索和借鉴。