基于以本为本理念的专业建设创新研究与实践∗

李 薇 申小玲 王 磊，3∗∗ 黑新宏 鲁晓锋

（1.西安理工大学 计算机科学与工程学院，陕西 西安 710048；2.西安理工大学 实验室管理处，陕西 西安 710048；3.陕西理工大学 数学与计算机科学学院，陕西 汉中 723001）

随着云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术的快速发展，世界范围新一轮科技革命和产业革命扑面而来，科技创新推动各行各业发生了巨变。国家要强盛，首先要成为世界高等教育中心和创新人才培养高地。陈宝生同志在新时代全国高等学校本科教育工作会议上指出，人才培养是高等院校的本质职能。本科教育是大学的根本，人才培养的核心，教育教学的基础，新时代教育发展的前沿。人才培养质量和效果是检验一切工作的根本标准，内涵建设、质量提升应体现在每一个学生的学习成果上。

教育强国理念要求我国高等教育要因时而进，因势而新，创新思想，创新理念，创新方法技术，创新模式，培养敢于创新，勇于实践的高素质专业人才，从而为民族复兴提供坚实的人才基础。专业是实现人才培养的平台和表现形式，专业发展的动力和目标表现为社会对高级专门人才的需求，专业发展的成果是培养高素质的高级专门人才［1］19。专业建设是高校本科教学的基础，对培养引领未来技术和产业发展的人才起着决定性的作用。因此，探索、创新和构建一个面向未来、适应需求、引领发展、持续改进的专业建设模式，对发展专业特色、实现多维度育人和创新人才培养都具有重要意义。

一、以本为本，以工程认证引领专业建设

本科教育是大学的根本，是纲举目张的教育，在高等教育中具有重要的战略地位。传统的专业建设理念下专业建设和人才培养以学科建设为基础，因此专业设置是按照学科进行划分，教育模式以解决可预测的、确定性和静止问题为主，知识结构强调知识体系的系统性和完备性。传统专业建设理念下的人才培养目标由于没有充分考虑当前人才市场的需求，使得高校毕业生滞后于产业和行业的需要，从而导致相当数量的毕业生得不到市场的充分认可和接受。在当前经济环境下，未来发展问题难以预测，并且是不确定的、动态复杂的［2］，因此，专业建设需要在对国家及产业未来需求和发展方向研究的基础上，及时调整专业方向，创新培养模式，更新教学理念，培养满足当前和未来产业发展需要，甚至引领技术和产业未来发展的人才。

工程教育专业认证是确认工科专业毕业生是否达到本专业所制定的培养目标和毕业要求的合格性评价体系，是促进专业建设和提高工程教育人才培养质量的保障制度。工程教育认证的理念是以人为本，以学生为中心，关注学生的学习产出，以持续改进促进人才培养质量不断提升。其中，成果导向教育的教学设计遵循反向设计原则，首先根据外部需求和内部需求确定培养目标；其次，根据培养目标确定毕业要求；再次，根据毕业要求确定相应的指标点，再由指标点确定课程体系，按照课程体系确定教学要求；最后，根据教学要求确定教学内容。专业是实现人才培养的平台，社会对人才的需求驱动专业的发展，即社会需求决定着专业结构、培养类型、培养层次、课程体系和教学内容，这与成果导向教育的理念一致，有鉴于此，工程教育专业认证有助于推动专业建设。

为了建设高水平本科教育，西安理工大学计算机科学与工程学院以工程认证推动专业建设，主要过程和环节如图1所示。第一，在深入研究并预测未来人才市场需求的基础上确定培养目标，升级、改造现有专业 （专业建设）。这个需求不是当前市场的需求，而是国家、社会及教育的长远发展需要和未来产业需求。新技术、新业态、新模式的快速更新，加快了产业、行业对人才要求的变化频率，如果不从长远需求出发，那么固定的专业建设和人才培养周期将很难保证毕业生能够满足产业和行业的需要。培养目标是本专业毕业生在毕业后5年左右能够达到的职业和专业成就的总体描述。专业建设是培养人才和形成专业特色的过程，包括专业设置、培养类型、培养层次、培养目标、课程体系和教学内容等。通过专业建设，调整完善现有学科。学科是专业发展的知识体系基础和支撑，人才培养质量的高低取决于学科发展的水平，而高质量的人才培养又促进学科发展水平的提高［1］19-23。第二，根据培养目标确定毕业要求。毕业要求是指学生通过本科阶段的学习所应该掌握的学科知识、专业能力、非专业能力和综合素质的具体描述。第三，分解、细化毕业要求为更具体、更易评价的指标点。第四，针对指标点，每个课程小组对自己所负责的课程进行评价，确定课程是否能有效支撑指标点。接着，精简重复支撑相同指标点的课程，删除不能有效支撑指标点的课程；对于没有课程支撑的指标点，引入新的课程进行支撑。由此，所有指标点构建了一个能力结构，而能力结构的实现则依托于课程体系，能力的获得体现在每一个学生的学习成果上。在依据指标点所构建的课程体系中，各门课程的知识点不是简单的重复关系，而是互补，是知识、能力和素质结构的纵向和横向关系。第五，根据课程体系确定课程教学要求。教学要求实际上是学生通过教育过程最终取得的学习成果，这个学习成果不仅是学生对知识的掌握，还是学生将知识内化为应用实际的专业能力和非专业能力，以及可能涉及的价值观等综合素质。第六，根据教学要求确定、更新和完善教学内容。每门课程的教学内容应能够支撑相应的毕业要求，即明确教学内容对达到毕业要求有哪几条贡献，否则教师将教不明白，学生也学不明白。第七，创新教学模式，推进 “互联网＋教育”，探索智能化、个性化教育新模式，推动高等教育变轨超车。

图1 基于工程认证的专业建设过程

最后，构建持续改进教学质量监控体系，如图2所示。内涵建设、培养质量取决于培养过程的质量，而培养过程的质量取决于科学规范的教学质量评价体系。计算机科学与工程学院经过研究、实践，构建了以成果为导向的 “三级督导，三维指标，三方评价”的评价、反馈、改进、提高的个性化督导教学质量评价系统，即校、院、系三级督导机制，教学内容、教学模式、教学效果三维教学质量核心指标监控，学生、教师（同行）、学校三方评价机制。

图2 持续改进教学质量监控体系

二、创新理念，以成果导向实现多维度育人

人才培养主要解决培养什么样的人，如何进行培养以及培养的结果等问题。随着 “互联网＋”的快速发展，新技术、新产业、新业态、新模式对新时代的人才培养也提出了新要求，社会对人才的要求不仅有知识，还要有能力。人才培养理念是决定人才培养目标的指明灯。然而传统的人才培养模式强调智力教育，忽视了学生的价值塑造和能力培养，导致学生缺乏创新思维和创新能力，严重影响了高等教育人才培养的质量。

成果导向教育理念 （Outcome Based Education，OBE）是Spady等人在1981年提出并得到教育界的广泛认可。随后，美国、英国和加拿大等国家将其作为教育改革的主流理念。2016年6月，中国成为 《华盛顿协议》的正式成员。在工程教育专业认证的驱动下，OBE成为应用型人才培养模式的核心理念。在OBE理念中，培养目标确定学生取得什么样的学习成果；培养模式帮助学生获得学习成果；持续改进保证学生取得学习成果。为了加强内涵建设，提高人才质量，西安理工大学计算机科学与工程学院针对现有人才培养模式存在的问题，构建了以成果为导向的知识、能力、人格三维度人才培养新模式。以计算机科学与技术专业为例，专业培养目标及相应的学习成果如表1所示。

表1 计算机科学与技术专业的培养目标及相应学习成果

人才培养的核心是 “教什么”和 “怎么教”，学生通过培养之后 “能有什么”和 “能干什么”。以成果为导向的人才培养模式的关键是构建以能力为核心的课程体系。人的认知分为记忆、理解、应用、分析、评价和创造等6个层次［3］，人的能力是随着认知的不断提高而逐步增强。在西安理工大学 “育人为本、知行统一”的办学理念和 “思想素质好、基础扎实、实践能力强、具有创新精神的高素质应用型人才”的培养目标指引下，为了将能力培养落实到课程体系中，计算机科学与工程学院针对知识、能力和人格3个维度，以成果为导向，通过 “通识教育、专业基础课程、专业核心课程、专业能力拓展课程和专业实践课程”螺旋渐进式课程体系 （如图3所示），构建了知识和能力的双螺旋渐增式人才培养模式 （如图4所示）。

图3 螺旋渐进式课程体系

图4 知识和能力的双螺旋渐增式人才培养模式

螺旋渐进式课程体系将通识教育与专才教育相结合。首先，通识教育培养学生的社会通用知识、科学素养以及社会责任感；在理论与实践教学过程中融入思政要素，引导学生形成积极、乐观向上的人生观。其次，开设培养学生创新性思维的学科前沿方面的必修课和选修课，帮助学生在了解学科最新发展，掌握多元融合技术的过程中，形成创新知识结构，培养创新思维，提高系统能力；通过开设工程训练课程，举办专题报告，把 “社会”请进校园等方式，培养学生分析、解决工程问题的能力和工程伦理意识。

专才教育包括专业基础课程、专业核心课程、专业能力拓展课程和专业实践课程。专业基础课程包括电子技术基础、计算技术基础和计算机系统等相关基础性课程，培养学生的思维能力和问题求解能力，学生在认识知识、理解知识的基础上解决复杂的工程问题；专业核心课程进一步培养学生的探究能力、应用能力和解决复杂系统工程问题的能力。专业能力拓展课程和专业实践课程是对学生知识能力培养的深度与广度的扩展。在编程能力拓展模块中，从现象和问题入手，引导学生思考、分析、选择和使用恰当的现代工具解决复杂工程问题；在项目开发过程中，引导学生建构自己的专业知识，形成知识迁移；培养学生的团队合作意识、交流沟通能力、积累项目实践经验，提高科技创新意识和专业综合能力。硬件设计能力拓展模块和系统设计能力拓展模块是对专业基础教育的拓展，强调对学生专业应用能力、构建系统结构的工程能力的培养，激发学生的创新意识，使学生在已有知识的基础上探索未知的知识领域，能够在所学知识基础上对知识进行创新，从而解决工程实际问题。此外，在专业实践课程中，进一步夯实学生的专业知识基础，提高专业技能；引入企业生产元素，强化学生的工程实践能力，培养学生自主学习和终身学习的意识。

通过通识课程和专业课程，学生在知识学习过程中实现了认识知识、理解知识、运用知识、知识迁移和创新知识的螺旋渐进式发展；在能力培养过程中实现了学习能力、探究能力、求解能力、迁移能力和创新能力的螺旋渐进式提高。知识、能力的双螺旋渐增式人才培养模式实现了西安理工大学 “厚基础、宽口径”的创新型人才培养目标。

三、创新模式，实现教育质量变轨超车

目前，创新教育教学模式已经成为改革与提升教学质量的重要举措。在推动高等教育变轨超车的目标指引下，探索 “以学生为中心，学生学习成果驱动”的教育教学新模式，不仅是高等院校普遍关注的新焦点，也是当前迫切需要解决的问题。为了解决传统教学以灌输为主，忽视学生的自主性、能动性等问题，教育工作者积极探索新的教学模式，提出了以启发学生思维为核心的案例教学模式、问题驱动模式；以培养学生团队合作精神、提高学生交流能力的基于项目学习模式和团队学习模式；以强化学生主动学习、个性化学习的翻转课堂教学等模式，新的教学模式提升了学生课堂兴趣度，提高了教学质量。然而，由于不同学生对知识的认识、理解和应用的能力不同，在教学过程中，如果只是采用单一的教学模式，则很难满足学生的个性化学习需求。为了提高学生的综合能力，笔者在对不同学生的特点和需求研究的基础上，充分挖掘已有教学模式的优势，设计了以学生为中心的 “互联网＋”混合式教学模式，如图5所示。

图5 “互联网＋”混合式教学模式

互联网以零距离的特性打破了传统教育的时空界限和校园围墙，慕课的迅猛发展，为创新教育教学新模式，推动课堂革命，实现高等教育质量的变轨超车创造了历史机遇和挑战。 “互联网＋”混合式教学模式由教学分析、课前学习、课堂内化、实践强化、学习评价五部分构成。在教学分析阶段，教师首先要制定一个能清楚展示学生学习成果的学习蓝图，即学生取得的学习成果是什么？以该学习蓝图作为设计教学内容、确定教学目标的起点，根据预期的学习成果设计问题，从而帮助学生能够取得相应的学习成果。

在课堂内化阶段，首先，学生回答教师所提出的问题；对于程序设计问题，每个小组选派一个代表讲解设计思路和算法原理，尤其是设计思想的特点，本组的其他学生可以进行补充。以问题为牵引的目的是采用启发式思维方式引导学生积极思考、讨论、交流，从认识知识到理解知识，培养学生的探究能力。其次，采用讲授法教学模式，对重要的知识点进行讲解。学生学习有一个过程，每个学生对知识的认识能力不同。教师通过对重点及难点知识的讲解，保证学生知识的系统性、连贯性，培养学生的学科思维能力以及将理论知识应用于问题求解的能力。最后，通过任务驱动式教学方式，继续给学生布置新的任务，并给予一定的引导，要求学生课后完成。在完成任务的过程中，学生要对所学知识进行思考、挖掘和灵活应用，从而掌握隐含在任务里面的知识。该方式旨在培养学生分析问题、解决问题的能力以及独立探索和合作精神。

在实践强化阶段，实验分基础性实验和综合性实验，由浅入深，循序渐进。通过基础性实验，树立学生的自信心，培养学生的基本技能和对专业的感性认识，培养学生形成概念和求解问题的能力。综合性实验以项目研发为驱动，引入团队合作模式，培养学生的自学能力和创新能力。以 “设计地下车库管理系统”为例，首先，项目导入是让学生明确本次项目目标，小组进行讨论，对项目进行任务分解，整个系统可以划分为3个类：车类、用户类和管理员类，并确定类与类之间的关系以及每个类的数据成员和成员函数；学生通过交流，从系统实现的角度深入理解课堂知识和概念，并将课程内容有效地结合起来；此外，该系统与实际生活密切相关，学生通过调研以多视角来观察和解决问题，进一步确定系统功能，保证功能的完整性和合理性；其次，学生分工进行实验方案设计；最后，整合成一个完整的系统，观察并分析实验结果。针对实验结果，一方面检查实验结果是否正确，另一方面讨论实验方案是否最优，如果不是，还能进行哪些优化，进而培养学生的创新意识和创新能力。学生在进行综合性实验时，需要从分工、设计、实现、口头和书面报告等环节中相互协调，相互配合，这种团队合作模式加强了学生的团队意识和团队协作能力，为以后进行项目开发积累经验。

为了更好地评价学生的学习成果，学习评价采用形成性评价和期末考核加权的综合性评价方式。形成性评价包括课后作业、课堂考勤、课堂讨论表现、阶段测试和实验考核。

四、创新制度，实现专业建设的持续改进

专业建设是高校内涵式发展的核心，为了适应国家发展的需求，结合当前计算机教育发展新形势、新要求，依据 《国务院关于印发统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案的通知》 （国发 〔2015〕64号）、中共陕西省委办公厅、陕西省人民政府 《关于建设 “一流大学、一流学科，一流学院、一流专业”的实施意见》（陕办发 〔2016〕33号）和 《西安理工大学“十三五”事业发展规划 （总体规划）》，计算机科学与工程学院创新制度，加快专业建设步伐，实现专业建设的持续改进。

专业建设以学生为中心、以目标为导向、以持续改进为教育理念，建立并完善 “建设—监控—评估—反馈—改进”反复循环的持续改进机制，如图6所示。只有不断优化教师队伍，才能提高教育质量［4］。 （1）计算机科学与工程学院在师资队伍建设方面，首先，合理的年龄层次结构形成了良好的传帮带机制；其次，学校和学院定期举办青年教师讲课比赛，提高青年教师教学能力和专业素质；再次，为了进一步增强教师的工程经历，提高教师的工程实践能力，定期将教师派往企业进行实习实践培训；最后，在学校关于教师进修深造的政策引导下，学院持续委派优秀教师到国内外著名高校参加培训、访学、合作研究，形成一支学缘结构合理、符合专业培养目标定位要求、发展趋势良好的师资队伍。（2）在课程建设方面，学院首先建立课程 （群）负责人制度，每个课程 （群）有明确的负责人，每位教师归属一个课程 （群）；其次，组织课程团队开展课程建设，打造教学名师和优秀教学团队，出版精品教材和建设慕课课程等；最后以发展内涵为目标，对原先的课程从课程建设的目标、教学内容、教学模式、对复杂工程问题的支撑、持续改进机制等方面进行改进。课程建设落实到每一位教师，同时鼓励教师将教学与科研相互渗透，在科学研究的同时开展教学活动，以科研成果支持教学改革，从而将质量要求内化为师生共同价值和自觉行为。 （3）在创新创业建设方面，首先，计算机科学与工程学院制定了“导师制”和 “导生制”。导师制度是指学院为大一大二年级每个班级配备1名班级导师，学生升入大三后，为每3～6名学生按双向选择制配备1名个人导师，即：学生根据兴趣和导师的研究方向选择导师，导师根据学生志愿选择学生；在指导期间，学生可参与导师的科学研究和科研项目，导师则对学生的学习、实践、考研、毕业设计等方面进行学习指导，促进学生成长成才。学生升入大四后，学院为每个专业增设1名企业导师以更好地指导学生做好职业规划。导生制度是指学院在高一年级的优秀学生干部中选拔出一些学习优秀、能力突出的优秀学生干部，组成“导生团”。导生团协助班级辅导员和班级导师，充分发挥优秀学生的 “传、帮、带”和示范引领作用，引导新生尽快适应大学生活和学习。其次，为了培养学生的创新意识和创新能力，鼓励学生积极参加导师的科研团队，激发学生科研兴趣，培养学生创新精神和科研能力；鼓励学生发表论文、申请软件著作权和专利等；鼓励学生参加 “互联网＋” “ACM程序竞赛” “图灵杯”等各类科技竞赛和创新创业类竞赛。为了提高学生参与科技竞赛的热情，计算机科学与工程学院对《西安理工大学关于创新学分管理的暂行规定》进行了修订，将科技竞赛获奖认定为创新学分，从而在制度上保证并激发了学生参与科技竞赛的热情；鼓励学生参加院级学生科协，引导学生进行课外学术研究，启迪思想，激发学生科研兴趣，创造浓厚的科技创新氛围。在实习基地建设方面，选择具有先进性、系统性、针对性、多样性的多家企业进行合作，建立稳定的实习基地，确保实习教学的顺利进行。 （4）在监控机制建设方面，建立并完善 “评估—反馈—改进”反复循环的内部质量监控持续改进机制，对主要教学环节有明确的质量要求和过程监控；建立毕业生跟踪反馈、用人单位满意度调查外部评价反馈机制；定期收集内外部评价如课程设置、教学计划、课堂教学、课外指导、实验教学、生产实习、毕业设计 （论文）、教学管理、专业引导、职业规划、就业指导、心理辅导、就业竞争力、实际工作中的工程创新能力、在团队中的作用、解决复杂工程问题的能力等信息进行综合分析，并将分析结果用于专业的持续改进。

图6 “建设—监控—评估—反馈—改进”持续改进专业建设机制

专业是培养合格建设者的基本单元，是教师、学生、课程、方法等要素的平台，直接关系到人才培养质量和水平［5］。专业建设是一项系统工程，西安理工大学计算机科学与工程学院在坚持 “以本为本”，培养敢于创新，勇于实践的高素质专业人才的目标驱动下，以工程认证为抓手，以学生为中心、以目标为导向，构建了知识和能力的双螺旋渐增式人才培养模式， “互联网＋”混合式教学模式和 “建设—监控—评估—反馈—改进”的专业建设持续改进机制，有效地提高了专业建设水平和专业人才培养质量。