新工科背景下计算机专业建设的改革与探索

2018-10-20陈建国陆慧娟周杭霞周永霞

中国信息技术教育 2018年18期

陈建国陆慧娟周杭霞周永霞

摘要：在新工科的大背景下，如何为社会培养大批量、高质量的计算机专业人才，是高等院校计算机从业人员必须考虑的重要问题，也是高校计算机专业未来发展的关键。本文首先讨论了新工科建设的主要内容，探讨了工程教育在人才培养的问题以及目前影响计算机专业教育质量的主要问题，着重研究了建立合理的计算机专业基础课程体系、建立支撑计算机专业发展的师资队伍、建立多元化教学质量评估体系、建立创新实践基地等建设计算机专业的基本思想和路径。本文还提出，计算机专业建设应调整教育理念，加强产学合作，按照新工科建设的要求进行多方位改革，努力探索一条计算机专业人才培养的新方法。

关键词：新工科；计算机专业；教学改革；人才培养；产学合作

中图分类号：G642 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2018）18-0095-04

2017年2月以来，一场有关我国工程教育大讨论在高等院校逐渐升温。2017年2月18日的“复旦共识”、2月20日的《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》（以下简称《通知1》）、4月18日的“天大行动”、6月9日的“北京指南”、6月13日的《教育部办公厅关于推荐新工科研究与实践项目的通知》（以下简称《通知2》），再到8月21日的工科优势高校组会议，所有这些活动都围绕一个概念展开，那就是新工科。

目前新工科还没有精确一致的定义，但关于新工科的基本范畴相关人员已经达成了共识，他们认为新工科要以新经济、新产业为背景，新工科的建设，一方面要设置和发展一批新兴工科专业，如人工智能、智能制造、机器人、云计算等，另一方面要推动现有工科专业的改革创新。

● 新工科研究与实践的主要内容

《通知1》指出，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革创新。

新工科围绕工程教育新理念、学科专业新结构、人才培养新模式、教育教学新质量、分类发展新体系等内容开展研究和实践。[1]

新理念：在分析新工科内涵、特征、规律和发展趨势等的前提下，提出改革创新的理念和思路，树立创新型、综合化、全周期的工程教育“新理念”。

新结构：构建新兴工科和传统工科相结合的学科专业“新结构”，这里新兴工科包括人工智能、智能制造、机器人、云计算等。

新模式：在现有卓越工程师、构思+设计+实施+操作（即CDIO：Conceive Design Implement Operate）等人才培养模式总结的基础上，探索实施工程教育人才培养的“新模式”，如课程与项目结合方式、校企合作与企业实习、跨国交换与国际化联合培养模式等。

新质量：在完善现有的工程教育专业认证制度基础上，开展多维度教育教学质量评价，打造具有国际竞争力的工程教育“新质量”。

新体系：在分类发展体系结构的研究基础上，建立完善中国特色工程教育的“新体系”。

● 华盛顿协议与工程教育专业认证

2013年6月19日，在韩国首尔的国际工程联盟大会上，我国获得国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》全会全票通过，成为该协议第21个成员（预备成员）。2016年6月2日，在吉隆坡的国际工程联盟大会上，我国成为《华盛顿协议》的正式会员，标志着我国工程教育开始真正融入世界。

中国加入《华盛顿协议》对我国高等工程教育意义重大，标志着我国工程教育质量及其保障已得到国际工程教育界的认可，为工程教育类学生提供具有国际互认质量标准的“通行证”和将来走向世界打下基础，我国工程教育国际化迈出了重大步伐，能够促进我国工程类产业走出国门、走向世界。但是，值得注意的是，《华盛顿协议》正式成员身份不是永久的，需按协议相关规定接受定期检查，不合格将降级或留待观察处理。

我国开展工程教育专业认证的目的是：构建工程教育的质量监控体系，推进工程教育改革，进一步提高工程教育质量；建立与工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系，促进工程教育与工业界的联系，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性；促进中国工程教育的国际互认，提升我国工程技术人才的国际竞争力。

我国工程教育专业认证的基本理念是：强调以学生为本，面向全体学生，将学生作为首要服务对象，学生和用人单位对学校或专业所提供服务的满意度是能否通过认证的重要指标；强调以学生为中心，以学生产出为导向的教育（OBE：Outcome—based Education）对照毕业生核心能力、素质要求，评价专业教育的有效性；强调合格评价与质量持续改进。专业认证强调工程教育的基本质量要求，它还要求专业建立持续有效的质量改进机制。

● 计算机专业教育质量方面存在的问题

自1956年哈尔滨工业大学和清华大学率先开办计算机专业以来，计算机专业点到2016年已达到985个，还开设了598个软件工程专业、503个物联网工程专业、427个网络工程专业。这些发展具有明显的“外延发展特征”，即由原来仅有计算机专业向现在的计算机类专业发展。然而，外延的发展离不开内涵的保证。目前，外延发展正转向以提高质量为主的内涵发展。在新工科背景下，内涵的含义是以立德树人为引领，以协调与共享、交叉与融合、继承与创新为主要途径，培养未来创新型多元化卓越工程人才。

我国高等工程教育经过“卓越工程师教育培养计划”等重大举措，已逐渐建立起层次完备、专业齐全的工程教育体系。但是，我国高等工程教育大而不强的问题仍然存在，计算机专业教育质量方面仍存在一些问题。[2][3]

（1）教育理念滞后，急需完善。现有工程教育理念滞后，与当前变化和未来需求不适应；质量持续改进的工程教育认证理念贯彻落实不到位；终身学习、个性化学习理念没有完全融入教育过程中；多学科交叉融合理念有待强化。需完善的教育理念包括现有以教为中心应过渡到以学生为中心、成果导向的教育模式；现有的面向课程的教育（CBE：Courses-based Education）需转向面向产出的教育（OBE：Outcomes-based Education）；建立完善的持续改进体系（CQI：Continuous Quality Improvement）。

（2）人才结构不适应，人才培养质量意识不强，应加快建设人才培养标准。世界级工程领军人才和拔尖人才严重缺乏，基础、新兴、高端领域工程科技人才十分不足，而传统工程人才相对过剩。在重视外延发展的情况下，人们的质量意识还比较淡漠。在计算机专业人才培养方面，目前缺乏教学质量国家标准。虽然计算机专业教学指导委员会近年来发布了专业规范、标准和有关指导意见，也进行了大量广泛的宣传和推广，发挥了重要作用。但是，除了极少数是国家标准，绝大多数仅是指导性的。

（3）培养模式不适应，知识体系不适应。现有的培养模式，如教学方法、教学环境、对教师的结构需求等已跟不上未来教育、学习、信息共享的发展。现有的工程教育课程体系中，知识陈旧，与实践和社会需求严重脱节；专业设置呈层级式结构，划分过细；专业调整设置灵活性不足，已严重滞后于市场和产业发展需求，难以面对当今知识指数级发展、交叉学科边缘学科不断涌现、知识成果转化周期缩短的挑战。

● 建设计算机专业的基本思想和路径

《通知2》中第15选题、第17选题、第14选题、第16选题等分别提及了新工科基础课程体系构建、教师发展与评价激励机制探索、新兴工科专业人才培养质量标准研制、工程实践教育体系与实践平台构建。下面将分别讨论它们在建设计算机专业的基本思想和路径方面的应用。

1.建立合理的计算机专业基础课程体系

构建合理的计算机专业基础课程体系应根据新工科人才培养的要求，对基础课程体系进行整合、优化、重组，以提高学生的学习效率和效果。

在专业认证的人才培养要求中，计算机专业的毕业要求是指明确学生毕业5年左右的专业预期，而不是毕业时所谓的全面发展的“高级人才”。因此，我们可以将计算机专业的毕业要求分解为多个指标点，这些指标点的达成任务分配给相应的课程（理论课程和实践课程），从而建立一个合理的计算机专业的人才培养体系。

2.建立支撑计算机专业发展的师资队伍

要保证计算机专业可持续发展，需要有基本的主干学科支撑，也需要有一支稳定的教师队伍。新工科工程教育模式要求教师具有工程实践经验，原因是：①实践性教学中涉及模拟实训；②教师需指导学生参加校外工程现场实习，对教师的实践能力、创新能力、业务水平有较高的要求。因此，在新工科背景下，要求教師既有丰富工程实际经验，又有扎实理论教学功底。为此，高校在教师聘任、考核、评价制度方面，应建立符合工程教育特点的教师任职要求、考核与评价标准、教师发展机制，强化教师工程背景和工程实践能力，如适当向具有工程实践经历的教师倾斜，聘请企业专业人员作为外聘教师在学校参加指导，或建立专职教师到企业工作、出国研修、引进优秀博士毕业生、邀请国内外高层次专家来校短期工作等的机制，并建立实施教师分类评价标准等。

3.建立多元化教学质量评估体系

新工科工程教育模式关系到学生全周期、多方位的培养格局，是对人才培养新理念的实践，因此建立专业人才培养质量标准、多元化教学质量评估体系是十分必要的。[4]新工科工程教育模式需要一支具有创新实践能力的师资队伍，并对教师的教学效果进行评估。为体现客观和公正，教学质量评估应该是多元化的，即包括学生评教、领导及同行对教师教学质量的评估，而且评估的元素不仅仅是教学内容和教学方法，还应包括教师的思想道德、科研职业技能等。

评估不能仅针对教师，还应包括教师对学生的评价，即应该遵循新工科理念，评估学生的思维、素质、知识、个性和能力等多个要素，应采用多样化的专业人才培养质量标准。

4.建立创新实践平台

加强工程实践教学对培养适合社会经济发展需要的工程技术人才是非常有意义的。工程教育专业认证标准中的通用标准规定，设置完善的实践教学体系，与企业合作，开展实习、实训，培养学生的实践能力和创新能力。因此，要搞好工程实践，构建面向新工科的工程实践教育体系与实践平台或创新实践基地，这是一项很具特色的人才培养新机制，它集人才培养、技术创新、科技成果转化为一体，旨在提高工科学生的科技创新能力，为社会培养一批创新型领军人才。但是，平台或基地的建设应围绕学生工程实践能力培养的目标，着力于推进基于成果导向的工科学生工程实践能力培养。同时，应构建相应的工程实践教学评价体系。

● 我们的探索

在新工科大背景下，笔者所在学校在计算机专业建设方面已经做了一些工作。

（1）构建计算机专业基础课程体系。面向新经济发展需要，面向未来，开设了云计量、大数据等选修课程，以完善计算机专业基础课程体系。

（2）建立支撑计算机专业发展的师资队伍。每年选派3～4名专业教师赴国外合作大学进修3～6个月，每年邀请10余名海外高层专家来我校短期工作，以强化支撑计算机专业发展的师资队伍。

（3）建立多元化教学质量评估体系。设置了学校级和分院级的督导组，建立了师生双向的多元化教学质量评估体系。

（4）建立创新实践基地。每年派遣20余名学生赴国外合作大学开展约2周的实习活动，同时，与国内若干著名企业合作组建创新实践基地等。

● 结束语

加快深化工程教育改革、建设新工科是顺应我国战略发展需求、国际竞争趋势和立德树人时代要求提出的深刻命题，关系国家未来和民族振兴。

新工科本身是个新事物、新理念，仍需要不断探索和完善。但是，从《通知2》的24个选题中可以看到，新工科工程教育理念必将促进工程教育学术研究发展，值得我们重视。

为社会培养大批量、高质量的计算机专业人才是新工科培养计划实施的出发点和落脚点。本文通过对建设计算机专业的基本思想和路径的研究，提出应构建更加完善的课程体系、师资体系、质评体系、创新基地等，以有效解决计算机专业理论教学与实践教学脱节的问题，培养出领域所需的创新型、复合型和综合性人才。

参考文献：

[1]吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.