新工科背景下计算机科学与技术应用型本科专业人才培养模式的探索与实践

祝鹏 包永红 鲁晓波 闫凤

关键词：新工科；计算机科学与技术；应用型本科专业；人才培养模式；OBE教育理念

0 引言

随着我国经济的快速发展和转型升级，新一轮科技革命和产业变革正加速推进，以新技术、新产业、新业态和新模式为特点的新经济蓬勃发展，“互联网+”“中国制造2025”“人工智能2.0”等一系列战略部署得以实施，高级工程技术人员的需求大幅增加，应用型、技能型、创新型人才已成为现代化建设的刚性需要[1-2]，高等工程教育也迎来了新机遇、新挑战。面向未来科技变革和产业发展，教育界开展了以“新工科”为主题的高等工程教育改革[3]，旨在树立工程教育改革创新的“新理念”，探索实施工程教育人才培养的“新模式”，构建新旧工科结合的学科专业“新结构”，建立完善中国特色工程教育的“新体系”，是我国高等教育改革和引领未来发展的热点。

计算机科学与技术专业是开设较早的计算机类专业之一，几十年的专业发展为信息社会的建设提供了大量人才，对经济社会发展起到了不可估量的推动作用。当前，随着云计算、大数据、物联网、人工智能等技术的广泛应用，计算机与各行各业的交叉融合越来越深入，“有技术、懂行业、会应用”的计算机应用型、复合型人才需求日益旺盛，而传统的培养模式不能很好契合这种需求，过于聚焦计算机学科知识，由于学时限制导致内容体系广而不精，对新技术和学科交叉融合的关注不足，随着数据信息技术的飞速发展，计算机学科知识、课程内容和辐射领域范围都在不断发展变化，计算机科学与技术专业迫切需要与新工科大环境交融发展。为面向科技变革前沿、精准对接产业需求，需深化计算机科学与技术专业的专业建设和升级拓展，从学校层面强化计算机科学与技术专业人才培养的中心地位，以学科间的继承、创新、交叉、融合为引领，以利用计算机知识解决工程问题为驱动，围绕产业链动态调整和改革工程教育内容，在主动服务、支撑、引领产业转型升级中实现计算机科学与技术专业的高质量建设与发展。

1 现状及问题分析

1.1 人才培养问题分析

现阶段，计算机科学与技术专业的人才培养模式主要有以下问题：一是培养目标过于聚焦计算机软硬件及网络方向系统能力的构建，对解决复杂工程问题能力和学科间的交叉融合关注度不足，过于注重学生的共性培养，欠缺对学生个性发展的关注，同时更多关注理论知识和实践技能的培养，对学生世界观、人生观、价值观的引导不够[4]；二是课程体系设计上一般根据学科知识参照国家教学指导委员会给出的核心课程进行构建，更多关注知识本身，忽略了学生应该掌握的能力，对改革的能动性不足，鲜有知识的关联衔接及跨行业应用[5]；三是课程的教学目标对整个培养目标的支撑不清，教学方式多采用传统课堂授课，一般以一本教材为核心展开知识与技能讲授[6]，割裂课程间的衔接，缺乏关联性挖掘，导致学生不能明确所学知识、技能的作用，虽然学习的内容多、领域广但难以形成完整、科学的计算机系统观；四是实践教学一般以学校内部的实验室为平台开展，缺乏真实工作场景以及工作项目的融入，现有校企合作停留在较浅的层次，校企双方对合作的认识不到位，能动性不足，课程内、课程间实验项目一般较为孤立、缺乏联动[7]，缺少综合性实践报告、技术方案等实验内容，导致学生技术报告的撰写能力得不到锻炼，不利于实践技能的培养；五是考核评价以成绩评价为主，重视结果考核忽视过程考核，学生只是片面追求考试成绩，而当前实际项目一般由团队完成，每个人在团队中有不同分工，而技能培养与评价中较少涉及团队能力，导致学生的协作能力、沟通能力、交流能力等普遍存在问题；六是现有的教学质量评价的关注点是“教师教的怎么样”而不是“学生学得怎么样”，一般以学生、教师和管理者三方评教为主，客观性不足。这些问题直接导致学生被动接受课堂知识，构建的学科知识体系、技能体系与行业企业的最新需求脱节，欠缺跨学科的应用能力和面向复杂工程问题的解决能力，质量诊改、管理体系相对滞后，学生毕业时的综合素质和毕业后的就业持续竞争力不足。

1.2 生源及学情分析

从生源结构看，我院计算机科学与技术专业的生源结构较为复杂，既有四年制高职本科（中职生源），又有二年制专升本（中职生源和高中生源），还有高职扩招专升本（以社会生源为主，包含退役军人、农民工、下岗失业人员、企业员工等）。从学情结构看，学生个性化差异明显，年龄特点、已有知识经验、学习能力及学习风格等不同，每个同学的大学生活规划和职业生涯规划差异明显，就业的不同现实需求带来的学习诉求不尽相同，对学习内容的深度、广度都存在差异，而现有人才培养方案着力点在于共性培养，不能做到因需施教、因材施教、因时施教。这些都导致学生只能被动地接受知识，学习惰性明显，无法高质量地构造整个专业的知识体系框架，当前专业人才培养模式已不适应工程技术人才的培养目标，教学方式及培养模式亟需变革。

2 专业建设的总体思路

以工程教育理念为引领，以立德树人为根本，以学生为中心，将学生的知识探究、能力培养和价值塑造有机统一，遵循行业发展规律、企业用人规律、教书育人规律和学生成长规律[8]，按照创新贯通思政融入、知识为本技能导向、突出应用强化实践的原则，依据“需求驱动目标、目标驱动模式”的构建路径，以计算机类教学质量国家标准和新工科的新要求为指引，以新产业及新经济对计算机类人才的新需求为驱动，以突显工程实践应用能力和创新创业能力为特色，以产教融合、校企协同育人为方法，构建思政教育、专业教育、通识教育、创新创业教育全融合的人才培养体系，打造面向复杂工程问题和多学科交叉融合的课程体系和知识体系，提高学生学习的质量和效率，最终实现在校教育与行业企业需求相通、理论教学与实践教学相融、专业教育与素质教育相承、创新创业与校企协同相合。

3 专业建设改革的实施

围绕“富理论、会实践、有信念、懂交叉”的人才标准审视现有培养体系，结合新工科对计算机人才的新要求、创新创业时代需求、企业行业发展竞争需求及岗位要求、国家相关技能标准、学校转型升级需求和学生职业生涯发展规划等开展各相关利益主体的需求测度分析，梳理、分析和总结计算机科学与技术专业存在的问题，以需求为引领和以问题为驱动，从修订人才培养方案、改进教学方法和手段、改革能力考核评价机制、加强校企协同育人、搭建教学质量保障模式等方面着手推进改革，打造“理论、实践、技能、素养、交叉、拓展”六位一体的课程体系和“校企双向嵌入、多元协同”的培养模式，加强学科间的交叉融合，推进校企的协同共育，提高人才培养质量和可持续竞争力。

3.1 基于OBE 教育理念的人才培养方案修订

一是修订和优化专业培养目标。以新工科的新要求、行业企业发展竞争需求、地方区域经济需求、“大众创业、万众创新”时代需求和学生个人能力发展需求为引领，基于OBE教育理念和产教深度融合办学模式，校企共同修订和优化面向新工科的计算机科学与技术专业人才培养目标，凸显学生工程实践应用能力的培养。人才培养总体目标是培养适应社会主义经济建设和计算机行业发展需要，遵守职业道德，具备社会责任感，掌握计算机科学与技术领域的基本理论、知识和技能，具有创新和终身学习能力，不断拓展专业技能，具备将新技术、新方法、新工艺应用于工程实践解决复杂工程问题的能力，能在专业和相关行业生产、管理、服务等领域从事计算机硬件产品开发与维护、软件设计与开发和信息服务的应用型人才。

二是拟定合理的毕业能力要求。依据中国工程教育专业认证协会通用认证标准，结合系情、学情，从工程知识、问题分析、解决方案、项目管理、职业规范、团队、终身学习等维度得出计算机科学与技术专业的毕业能力要求。

三是重构应用型人才培养课程体系。以专业培养目标和毕业要求为依据，遵循学科基础知识、专业实践技能、学科交叉融合、创新创业能力的培养链条[9]，打造“理论、实践、技能、素养、交叉、拓展”六位一体的课程体系，建立涵盖学科知识、专业技能、通识教育、职业素养、学科交叉、专业方向拓展、创新创业的教学模块体系：1） 强化计算机学科内知识体系的聚合，构建软件技术、硬件技术、网络技术和图形图像四个专业方向，完善面向单门课程（点）、专业方向（线）和毕业设计（面）的学科内课程体系，打造计算机科学与技术专业课程集群；2） 结合涉农院校的学科特点和专业分布，开展计算机学科和现代信息技术与园艺、畜牧、旅游、艺术设计等学科的交叉与融合，推进智慧农业、智慧牧业、智慧旅游、智慧文创等方面的建设，实现了优化专业设置结构、强化专业建设特色、拓展专业布局空间；3） 紧跟产业升级与经济结构调整步伐，综合考量前沿科研知识和业界新技术，研发面向IT新技术的职业技能课程，构建面向复杂工程问题驱动和多学科交叉融合的新工科课程体系与知识体系，如人工智能方向的课程体系构建原则为回归硬件、以数据为基础、以精细智能为根本，注重连接与拓展应用。

3.2 改进教学方法和手段，推进教学研究与改革

一是以基础类课程为起点，引入线上线下混合教学模式，将签到、讨论等课堂活动和作业、测验、实验等课堂任务全部放到超星学习通平台，探索项目式、讨论式、启发式、探究式、互动式教学方法以改善教学成效，激发学生主动学习兴趣，同时重视教学过程数据的作用，根据每个学生学习行为数据、课程整体学习情况数据开展横纵向对比，因材施教、因情施策，针对性开展后续教学工作。

二是建立“岗课赛证”融通机制，将产业、教育、竞赛、证书等资源整合并开展相关教学研究与改革，全面推进“岗课对接、课赛融通、课证融合”，实现学程和课程的有机统一。建立培养与就业的联动机制，每年针对我院计算机科学与技术专业毕业生的就业去向、就业岗位、区域分布等就业数据开展分析，同时爬取热门就业岗位及岗位职责和要求，开展岗位信息动态更新。理论知识方面，以计算机与软件专业技术资格考试、职业技能等级认定考试、国家职业技能标准（计算机程序设计员、信息安全测试员、计算机维修工、物联网/云计算/大数据/人工智能工程技术人员）等考试的大纲和标准体系优化授课课程的理论知识体系；实践技能方面，以全国职业院校技能大赛、金砖国家职业技能大赛等赛事的计算机类赛项要求为标准，开展实践能力培养，锻造团队协作与创新精神，针对部分项目开展虚实结合的开放式虚拟仿真实验教学，从实践环节提高动手应用能力，同时将创新创业理念融入整个培养过程，将学做同步、学思悟创贯穿于专业技术课程与专业实训课程的教学过程，强化“做中学、学中思、思中悟、悟中创”。

3.3 改革能力考核评价机制

改变传统单纯以期末考试成绩评价学生的单一、片面评价模式，将评价维度拓展到学生学习、学习效果和学生发展三个维度，遵照“立足过程、综合评价”的思路构建“课程成绩、学习成效、学业成果”综合、统一的考核评价体系，除采用传统的课程成绩衡量外，还将专业技能竞赛、专业资格证书及技能资格证书、课外科研成果（如科研论文、发明专利、软件著作权等）、创新创业技能、对外服务等融入考核评价体系，实现教学目标最终聚焦于学习成果。

3.4 加强校企合作，推进校企协同育人

紧密结合行业企业用人需求，将企业辅助教育贯穿于人才培养全过程，构建“校企双向嵌入、多元协同”的培养模式，实现校企双方的专业共建、人才共育、责任共担、成果共享。一是企业全程参与专业设置、人才培养方案制定和修订，企业作为人才的“消费者”，能够从源头规划“产品”的需求规格和质量，提高学校人才培养的效率，同时共建实验室、实训基地等，推动资源共享。二是企业参与具体人才培养，从专业思想、新技术、师资等维度着力，如开展专业就业方向解析、岗位要求解析、职业生涯规划等活动，帮助学生树立专业思想、凝练专业发展方向；开展新技术讲座、技能竞赛等，帮助学生明确专业发展方向、聚焦深度学习兴趣；围绕“以能力建设为核心，以制度创新为动力”的建设理念，结合新工科计算机科学与技术专业发展建设思路，采取“走出去”和“引进来”并举的策略，设立兼职教师管理体系，引入企业师资作为兼职教师讲授实训类课程，将企业真实工作场景加入课堂，将企业真实项目细化成课堂实训项目、“一生一品”项目、创新创业项目，帮助学生明晰专业应用成果、提升专业应用成效，同时推进在校教师进企业，提高教师的理论水平、项目实践能力和创新能力。三是建立专门的校企合作管理机构，制定校企合作规章制度和流程方案，建立考核评价、督查督导制度，建设整合服务平台，实现校企双方的信息互通。四是以教育部产学合作协同育人项目、供需对接就业育人项目及省部级纵向课题和企业横向课题为平台，推动校企共研，提高科技成果转化和产业化水平。

3.5 搭建“评价、反馈、改进”循环的质量保障模式

变革传统的以“评教”为核心的教学质量评价机制，向“评学”全面转变，评价方式由单一的校内评价向由教师、学生、企业、第三方机构等组成的多方评价转变，评价手段由单纯的评教成绩向以调查问卷、座谈材料等给出对人才培养目标、毕业要求的达成度转变。充分利用教学诊改平台，针对教学、管理、服务等专业建设过程中的数据开展挖掘与分析，利用信息化手段找出问题并反馈，针对性提出改进措施并形成闭环，实现专业建设成效的持续提升。

4 结论

随着新时代工程教育改革新方向的新工科的提出，对专业建设提出了更高的要求和期冀。为有效解决高职院校与行业企业的供需矛盾、推进传统专业的重塑升级，将OBE教育理念和产教深度融合模式引入计算机科学与技术专业的专业建设，从产出的角度变革现有人才培养模式，找到以学生为中心的人才培养要求和行业发展需求的结合点，以新工科理念和复杂工程问题为导向形成综合人才培养目标，面向学科交叉融合重构专业课程体系，改进教学方法和手段以及能力考核评价机制，搭建“评价、反馈、改进”的开放式质量管理模式，锻造了学生大系统观，提升了学生服务产业能力，形成了高水平专业建设的方法和途径，可为其他相关专业建设提供了借鉴和案例指引。