基于三创模式的计算机类人才培养机制研究

2019-05-24奎晓燕郭克华严晖

软件导刊 2019年5期

奎晓燕郭克华严晖

摘要：在新工科和双一流背景下，围绕创新型人才培养目标，结合人工智能思想，提出在“5A”目标下基于三创模式构建计算机类人才培养机制，从而推进高校智能型和创新型教育。通过在计算机专业图灵班进行试点，验证该构建方法的有效性，为高校人才培养模式改革提供新的思路。

关键词：新工科；双一流；三创模式；人才培养机制

DOI：10. 11907/rjdk. 182160

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2019）005-0206-03

Abstract： Under the background of the emerging engineering education and double first class， aiming at the training goal of high quality engineering practice creative talents， combined with the idea of artificial intelligence， the article puts forward how to build computer talent development scheme based on “three innovation” mode under the “5A” target， so as to promote the intelligent and innovative education in universities. Through the analysis of Turing class of computer science majors， the article verifies the effectiveness of the proposed method which has a good application value and can provide new ideas and help for the reform of talent development scheme in higher education.

Key Words： emerging engineering education； double first class； three innovation mode； talent development scheme

0 引言

2015年，国务院出台《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》和《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，提出要围绕国家创新驱动发展战略，深化高校创新创业教育改革，培养具有历史使命感和社会责任心、富有创新精神和实践能力的各类创新型、应用型、复合型优秀人才，满足当前和未来战略新兴产业人才需要 [1-5]。

2017年教育部启动 “新工科”发展研究工作，之后，新工科建设在我国高等教育界掀起新的改革热潮，在国际上也引起了巨大反响[6-7]。“新工科”概念和“双一流”建设对高等教育人才培养提出了新的要求[8-14]，培养具有高素质工程实践能力的创新型人才成为高等学校人才培养目标之一。2017年《新一代人工智能发展白皮书》发布，要求高等教育教学在人才培养中更多地结合人工智能思想，更好地推进智能型和创新型教育。因此，培养学生创新性和创造力成为高等学校教学改革关注的重点[15]。

计算机学科不仅作为效率工具用于其它学科（自然与工程学科等），还可与其它学科（尤其是社会科学学科）在思想方法上互动，是一种解决老问题的新方法。因此，在构建计算机学科人才培养模式时，需要在学科发展的变化和趋势中把握计算机学科核心问题[16]。

图1是美国缅因州国家训练实验室根据学生学习行为分析得出的学习金字塔[17-18]。相关研究表明，不同的学习方法对学习效果有较大影响，尤其是学生主动学习行为比学生被动学习行为能够获得较高的平均学习保持率（两周后还能记住多少），因此在人才培养过程中，要充分调动学生的学习积极性，进行个性化、多元化、定制化培养。

本文基于三创模式（创意、创新、创业）探讨如何在智能时代的创新竞赛驱动下构建计算机类人才培养机制，体现开放、参与、体验、协作和分享的思想，满足新工科和双一流建设背景下计算机学科学生的知识、能力和素养培养目标，建立以主动学习、研究性学习、团队学习、学科竞赛驱动为基本形式的学习范式，培养学生的创新性和创造力，最终有效促进高等教育教学改革。

1 人才培养机制构建

1.1 三创及其内涵

三创指创意、创新和创业。创意为创意构想先于技术实践的理念，与建构主义教学理论强调学生的主动性有着诸多的内在联系和契合点。计算机专业是一种实践教学，主动实践是综合素质能力培养的关键，而技能运用又是其主动实践能力实施的一种有效途径和技术保障。

三创模式以教学目标为准绳，在紧密结合课堂理论教学的基础上，将相关专业的高水准创新创业竞赛引入课程教学。用学科竞赛作为教学实践的载体和检验学生创新能力的有效机制。三创模式紧密结合课程教学目标、教学大纲和教学进度，以建构主义和人本主义学习理论为依据，在教学中引入本学科高水准的学科竞赛进行创新性教学。在充满竞争性、合作性、巩固性和可操作性的学习过程中，找出完成命题的方案，通过完成竞赛巩固知识和技能[19]。

基于三创模式的人才培养机制更重视以学生為主体的人本主义学习理论[20]、以教师为支架的建构主义学习理论[21]和以竞赛为手段的激励主义学习理论[22]。人本主义强调以学生为中心的“有意义的自由学习”，在教学中充分把学生作为认知的主人——参赛选手，充分发挥学生在认知过程中的主体作用。建构主义强调知识的动态性、学习的主动性、教学环境和支持的创建性。教师的身份转变为帮助促进者，根据学生需要提供各种帮助，并在学生能力增长时撤去帮助。学生踏着教师提供的支架主动学习，建构知识体系。以竞赛为手段，激发个体的竞争意识，培养学生的竞争能力和团队合作能力。

在构建三创模式的人才培养机制时考虑的要点包含：实行以学生为中心，以项目和各类创新竞赛学习为主、课程为辅的智慧教学，帮助学生形成善思会学的习惯，提升其创造性思维、批判性思维和计算思维，提高其有效交流和协作能力，在智能时代有效利用知识、工具、人脉等资源，解决未来世界中的各种复杂问题。

1.2 5A目标及教学过程

基于三创模式的人才培养机制建立需具有5A目标：①Application，应用为本，关注学生问题解决的能力；②Analysis，关注学生分析问题与解决问题能力，分析学习活动并进行反思的能力；③Achievement，能设计并展示个人和团队作品；④Assessment，关注学生的评价能力。作品评价过程本身就是一种学习，学生可获得高阶知识和能力目标；⑤Assurance，每位学生都对未来的学习、工作和生活充满自信。

教师在开展课程教学活动时要紧紧把握5A目标，教学过程包含学生自主先学、小组讨论、交流展示、质疑拓展、检测反馈、小结反思等环节，最终实现学生学进去、用起来、做出来、讲出来、评中改的效果。教师根据课程内容和学生的认知特点设计多样化的学习活动，为学生提供MOOC等在线学习资源，提供全程学习指导服务。

构建基于三创模式的人才培养机制，教师需随时关注各类创新创业比赛的时间节点及具体要求，熟练掌握智慧教学的理念和方法，将体现发展性和个性化特点的项目作品展示给学生。学生根据竞赛要求完成作品，其作品和活动记录将作为考察能力水平的基本依据之一。教师应让每位学生都享受到个性化指导，对学习活动进行个性化分析，结合学习效果建立学习评价模式，实行学生自我评价、同学互评和教师评价相结合的方式。通过学生课堂参与的表现、作品、竞赛项目、合作学习、口试、笔试等环节综合评定最终成绩，优秀成绩必须参加答辩。

1.3 三创必备条件

三创模式必须结合计算机学科的创新创业竞赛，学校在政策方面需提供有力支持，加大扶持和奖励力度，鼓励更多师生参加高水平专业竞赛。可以举办涵盖科研实践、创业教育、创新实践和学科发展等模块的各类学术讲座，鼓励学生参与创新创业竞赛项目申报，鼓励学生参与创业实践、社会实践，组织各种类型的创业指导活动，努力营造创业氛围，突出培养学生的独立创业意识。

对于教师来说，应当弹性地引入与竞赛相关的内容，根据竞赛的具体要求和需要实施相应的教学改革，开设竞赛专题讲座和辅导课。教学中要创新理念，全面由课外向课内教学内容渗透，使教学之内与课堂之外的竞赛活动、创新教育紧密结合，从而提高学生的学习兴趣，进而全面提高教学质量。基于三创模式的人才培养机制推行启发式、讨论式教学方法，引导学生主动学习知识，发现问题，开展自主研究。例如，在分组完成论文过程中，引导学生采用计算思维方式去分析问题，建立数学模型，进而利用计算机工具或程序解决问题，从而有效锻炼学生的计算思维能力。

学生应当养成积极主动学习的好习惯，牢固掌握基础知识，有针对性地进行知识拓展和技能补充。根据教师的指导合理选择参赛类组和参赛队友，在比赛中对于大赛命题要反复推敲，进行构思和创意。善于与教师交流和沟通，激发学习兴趣。竞赛源于但高于教学内容，需要与现实结合解决实际问题。

1.4 三创机制有效性验证

笔者学校建立基于三创模式的人才培养机制后，教师始终将创新、体验、开放贯穿于整个教学过程，并在计算机类精英图灵班中进行实践。图灵班组织学生参加解决真实复杂问题的创新创业类项目，鼓励跨学科、混合各专业学生一起解决问题。开设逻辑分析、定量方法、质性分析、建模仿真等研究方法课程和学术讲座。教会学生用好各种智能助手，人机结合，善于合作，汇聚众智。为达到较好的指导效果，教师需要具有多个、多种项目经验，能做好项目协调和指导。从传授知识向重在提升素质转变，从以教为主向以学为主、教学相长转变。

在计算机专业图灵班实施基于三创模式的人才培养机制一年多的实践和研究表明该机制取得了丰硕成果：在专业成绩方面，进入计算机专业年级前10名的占8人，年级前20名的占14人；累计10人获得国家奖学金以及国家励志奖学金， 6人获得企业奖学金，1人获得校级特等奖学金，如图2所示，班级奖学金覆盖率达100%。在各项创新创业竞赛活动中，获得国家级奖项24项，省级奖项2项和校级奖项106项；实现4个100%：四級通过率100%，创新创业申报参与率100%，奖学金覆盖率100%，考试通过率100%，如图3所示。

2 结语

在“新工科”和“双一流”建设背景下，计算机专业人才培养模式需要进行相应改革才能适应学科发展需要。本文提出基于“三创”模式的人才培养机制，将专业中高水准大赛引入教学过程，以启发式教学和研究性学习为核心，探索教学理念、培养模式和管理机制的全方位创新。通过在计算机专业图灵班进行实践，验证了“三创”模式人才培养机制的有效性。该模式实现了竞赛与教学结合，项目实施与教学内容、教学环节统一，提升了人才培养质量。三创模式能有效激发学生的学习兴趣和潜能，培养团队协作意识和创新精神，值得深入研究和推广。

参考文献：

[1] 徐晓飞，丁效华. 面向可持续竞争力的新工科人才培养模式改革探索[J]. 中国大学教学， 2017（6）：41-45.

[2] 伍李春，李廉. 新工科背景下的计算机通识性课程建设[J]. 中国大学教学， 2017（12）：66-69.

[3] 顾佩华. 新工科与新范式：概念、框架和实施路径[J]. 高等工程教育研究，2017（6）：98-101.

[4] 叶民，钱辉. 新业态之新与新工科之新[J]. 高等工程教育研究， 2017（4）：5-9.

[5] 刘献君. “大班授课+小班研讨”教学模式改革[J]. 中国大学教学， 2017（2）：89-92.

[6] 林健. 引领高等教育改革的新工科建设[J]. 中国高等教育， 2017（z2）：40-43.

[7] 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.

[8] 林健. 面向未來的中国新工科建设[J]. 清华大学教育研究， 2017， 38（2）：26-35.

[9] 钟登华. 新工科建设的内涵与行动[J]. 高等工程教育研究， 2017（3）：1-6.

[10] 王婷，刘任任. 新工科建设形势下的计算机类专业人才培养方案[J]. 计算机教育， 2018（2）：9-13.

[11] 夏建国，赵军. 新工科建设背景下地方高校工程教育改革发展刍议[J]. 高等工程教育研究， 2017（3）：15-19.