新工科背景下基于深度融合的Java课程体系的构建

2019-04-01郑光勇邓红卫

计算机教育 2019年3期

焦铬，李浪，郑光勇，邓红卫，邹祎

（衡阳师范学院计算机科学与技术学院，湖南衡阳 421002）

0 引言

2017年，复旦共识[1]、天大行动[2]和北京指南[3]，构成了新工科建设的“三部曲”，奏响了新工科人才培养的主旋律，开启了工程教育改革的新模式。与传统工科相比，新工科更强调学科的实用性、交叉融合性与综合性，特别注重信息技术、软件设计等新技术与传统工业的紧密结合。

新技术的应用离不开编程语言，根据2018年8月TOIBE发布的编程语言排行榜，Java程序设计语言以16.881%的占有率继续榜首领跑，Java语言仍然是全球编程使用率最高的语言之一。市场调研机构Gartner公布了2017年第三季度智能手机市场报告[4]，报告显示基于Java的Android操作系统的市场份额已经达到了88.1%，Java语言也广泛地应用于移动设备的编程。

1 Java课程体系现状分析

1.1 课程体系与产学融合不够

文献[5—7]提出，将CDIO国际工程教育理念引入校企合作中，以校企合作的实验室为学习环境，以企业的实际工程项目为驱动，以学生为主体，以教师引导为辅助的模式开展Java课程的教学，增加了课程的实用性。但是随着全球进入以信息产业新科技为推动和主导的新经济发展时期，传统的课程体系设置由于校企之间缺少深度融合，课程的设置不能根据新经济的要求和结合企业的需求做到实时动态调整，高校与企业之间也没能做到双向发力、双向的资源整合，也就不能满足新经济对工科人才的需求。

1.2 课程体系内部的融合不够

文献[6]构建了基于工程教育认证的Java课程体系，文献[7—9]中构建了基于工程教育的Java课程群，较好地整合了相关课程的内容，避免了不同课程之间的重复和冗余，强化了课程之间的层次和关联，较好地提升了教学质量，增进了教学效果。但是课程之间的融合不够，缺少与学科前沿课程、创新创业课程、素质拓展课程的融合，不能满足新工科对复合型人才的需求。

1.3 课程体系与思维训练、能力培养和素养提升融合不够

现有的课程体系都注重将工程教育理念、工程项目开发带入课程体系，训练了学生的设计思维、创新思维，有效地提高了学生的工程创新能力和团队合作能力。但是课程体系缺乏设计思维与批判性思维的融合、专业能力与创新创业能力的融合、工程管理能力与人文素养和职业素养的融合。无法构建集思维、能力和素养深度融合的新工科人才培养的生态圈。

课程是新工科人才培养模式的核心要素，因此针对Java课程体系进行改革，使学生更好地掌握Java编程新技术的应用，满足大数据、“互联网+”、云计算、“物联网+”、人工智能等新经济领域对新工科人才培养的需求具有重要的意义。

2 基于深度融合的Java课程体系构建

分析新经济形式下新工科人才培养面临的新要求，针对Java课程体系进行课程重组、资源整合、全面优化，可以构建基于产学融合、产教融合、课程融合和能力融合的“12356”Java课程体系。

2.1 构建“12356” Java课程体系

“12356”Java课程体系如图1所示，即1个中心、2大素养、3种能力、5种思维、6类课程。1个中心是以新经济需求为导向、以校企深度融合为中心，是人才培养改革的方向和内在动力；2大素养是人文素养（包括沟通交流协调合作等）和职业素养；3种能力包括科技创新、创业实践和信息化应用能力；5种思维是培养学生的设计思维、数字化思维、批判性思维、创新思维、工程思维，将素养、思维和能力深度融合作为新工科人才培养的重点；6类课程是指支撑课程、核心课程、学科前沿课程、技能+认证课程、素质拓展课程和创新创业课程，将6类课程深度融合构建课程群，作为新工科人才培养的核心要素。

2.2 构建校、企、新经济深度融合的人才培养模式

以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济需要新工科人才，人才的培养需要构建校、企、新经济深度融合的培养模式。

1）构建产学研融合协同育人模式。

以衡阳师范学院为例，为了深入推进产学合作协同育人，汇聚企业资源，与北京千锋互联科技有限公司共同申报教育部产学合作协同育人项目“基于Java语言的软件项目开发”，在企业的支持下开展Java教学内容和课程体系改革，将企业的核心技术与高校课程建设紧密结合，改进院校课程教学内容，优化课程体系，推进优质教学资源共享，提升专业教学质量，理论与实践相结合，为教师教学和学生学习提供优质的Java课程。

2）深化产教融合，建立服务于新经济的人才培养基地和技术创新共同体。

我校与湖南中兴网信科技有限公司共建了湖南省普通高校计算机类专业校企合作人才培养示范基地，实现人才培养目标与新经济人才需求和产出的对接，实现课程设置与结构调整与新经济发展及其结构调整的同步。通过与企业共建创新创业孵化基地，进行新经济领域的技术创新与开发，将老师、学生的科技创新进行产业孵化，加速科技成果的转化，形成合作共赢的技术创新共同体。

2.3 构建深度融合的课程群

1）建立深度融合的课程生态圈。

课程的规划和设计能力是大学的核心竞争力，也是新工科建设的关键。将产业的新理念、新技术及优势资源整合到Java的课程中，将多个独立课程的相关知识通过紧密联系构成深度融合的Java课程群。课程群由支撑课程、核心课程、学科前沿课程、技能+认证课程、素质拓展课程和创新创业课程构成，Java程序设计、Java Web和框架技术是课程体系的核心；数据结构、数据库原理、软件工程等课程是融入工程项目开发的有力支撑；Android应用开发、实习实训、企业项目设计、毕业设计等课程是帮助学生掌握Java开发的工程实战能力，课程项目均与合作企业的实际需求相结合；行业工程认证是为了提升学生的职业竞争力；基于Java的云计算、大数据技术和Java EE互联网分布式架构等学科前沿课程纳入课程体系是为了帮助学生自主探究，拓宽知识面，形成科学、创新、批判的思维方式；编程艺术、职业素质教育等课程是为了培养学生的综合素质；大学生创新创业训练项目、大学生创新创业指导、学科竞赛等课程将专业教育融合创新创业教育[10]，促进学生全面发展，切实增强大学生的创业意识、创新精神和创造能力。这6类课程相互支撑、相互关联、相互影响、相互渗透，构成一个深度融合的课程生态圈。

2）建立课程群动态调整机制，实现课程与新工科人才需求对接。

根据新经济发展的特点和新工科建设对信息技术人才的需求，建立课程群动态调整机制。与合作企业共同优化课程内容，共同编写精品教材，共同开发优质线上线下课程资源，共同开展教学研究，共同建立教学内容调整、反馈、更新的长效机制，确保及时引入新产业的新知识、新技能，实现课程设计、教学内容与新经济发展和新工科人才需求的有效衔接。

例如，Boss直聘的《2017互联网人才趋势白皮书》显示，2017年薪资最高的10个职位中，过半为人工智能类岗位。Java面向对象的神经网络JOONE（Java Object Oriented Neural Network）是SourceForge上一个用Java语言迅速开发神经网络的开源项目，它提供给Java程序员一个高适应性的神经网络，实现人工智能编程。因此，可以根据市场和新工科专业的需求进行动态调整，开设基于Java的人工智能开发课程。

3）建立适应新工科人才培养需求的优质教学资源体系。

学校与企业共建优质教学资源平台，开发网络教学资源，包括Java程序设计、Java Web程序设计、Java EE项目开发、Android应用开发等专业主干课程的教学视频和在线模拟考试系统。我校还着力打造了数据结构湖南省普通高校“名师空间课堂”，为学生自主学习提供丰富的资源保障。

2.4 构建基于思维、能力、素养深度融合的能力培养模式

新产业和新经济社会需要的是具备设计、数字化、创新、工程、批判性等思维，科技创新能力、创业实践能力和信息化应用能力强，兼具良好的人文素养和职业素养的复合型“新工科”人才。基于深度融合的Java课程体系兼顾了思维、能力、素养的培养，课程设置与能力要求的支撑关系见表1。课程体系将素养、思维与能力的培养融入日常的教学活动中，采用有利于培养学生素养、思维与能力的教学方法与手段，进行有针对性和目标性的教学设计与实践。通过设立校企两级创新创业项目孵化平台，立项课题给予经费资助，有效激发了学生的创新热情，培养了学生的创新创业能力。学生可以根据自己的兴趣选择进入创新训练工作室，进行专门的应用创新能力训练，在大学生创新能力培养上取得了很好的效果。