新工科背景下计算机类专业人才培养模式研究

姚 琨

（内蒙古大学满洲里学院，内蒙古 满洲里 021400）

近年来，“中国创新”被反复提起，这种概念非常符合当前经济发展的需要，也是未来国内发展的导向。将“中国制造”和“中国创新”相融合，让国内工科产业获得了更大的发展契机，以新形式、新技术、新产能作为典型代表的“新工科”产业，在工程人才方面也有全新的要求。新工科的重点在于“新”，一方面代表对原有工科的继承，另一方面代表学科新技术的探索，需要建立在理论发展的层面上来创造新的学科，建立新的教育理念，培养出能创新、会实践、讲基础、促发展的新型工科人才。CDIO工程模式由欧美工程教育所创造，CDIO所代表的是构思、设计、实现和运行这四个方面，具体而言，需要从实践中来学习，在项目教育中来表达抽象的概念。打造该模式的主要目的，就是为了培养学生的工程基础知识、个人实力、人际团队实力和工程系统实力等几个方面，让学生能更了解课程内容，达到培养高素质、强实践、复合性和创造性高级人才的目的。

一、新工科背景下计算机类专业人才培养现状

2017年，为加强工程教育和有关产业之间的相互结合和支撑，教育部在复旦大学举行了高等工程教育发展的会议，会议通过了构建新工科的决议。教育部办公厅在2018年发布了《教育部办公厅关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》，该通知确定了新工科的内容，分别为计算机、互联网和工业智能，其中也包含了大数据、云计算、智能科技等层面。为了让新工科的建立能更为突出，在2018年10月的时候，由教育部、工业部和信息化部门及中国工程院共同研究，发布了《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》。

“新工科”是指培养适应新时代、新经济、新产业发展所必备的人才，需要经过专业的人才工程技术学科培养。想要实现我国工程教育改革，需要基于一定的层面，所包含的有发展中的新需要、国际竞争新模式、立德树人新要求。而建设新工科需要在新型经济和产业的基础上，将创建创新型、全面化、完整周期工程教育作为理念，将建立新型工科和传统工科相结合的方式作为学科新结构的核心方向，将摸索实行工科人才培养模式作为有效的举措，从而也能搭建具备国际竞争能力的工程教育、落实具备中国特色的工程教育、打造工程教育强国导向，从中也能看到高等工程教育改革中的决策。新时代对人才需求提出了全新挑战，对高校也有相关的要求，需要建立良好的人才培养机制，寻求更适应产业需求、更激发学生潜力的教育模式，全面推进新工科建设。

当前，人工智能等先进的技术已被广泛运用，而国家战略部署中就需要提高这些技术的发展，以计算机为纽带的战略性新兴产业地位越来越高。在国家战略新兴产业中，计算机类专业应用率很高，在各个领域中都产生了很大的作用，各个行业对计算机人才的需求都在持续上涨。不过目前环境下，计算机类专业人才培养还有很多问题，像观念落后、课程规划不合理、教学注重理论轻实践、教师缺乏实际项目经验、教学方式陈旧单一等问题。基于这些情形也给毕业生带来了影响，他们固然获得了专业的理论知识，但缺少了相关的能力和创造力，无法匹配当前新经济和新兴产业的需求。

二、基于CDIO理念的新工科人才培养

近些年，国际工程教育逐步在革新，而CDIO工程教育理念也是其中比较成功的代表。所呈现出来的是完善的教育体系，关注专业理论知识和实践能力相互间的关联、个人综合能力及素养、主动学习能力以及职业道德的培养，具有详细且科学的培养目标，从而也为理念的实行带来了全方位的指导。CDIO所要建立的核心概念就是建立完善的运行体系，并且还要基于工程教育环境下，将实际项目的开发到运行的周围作为主体，实际的学习就需要学生能主动去完成与课程有关的内容，从而也能更好的培养学生的自学能力，分解知识、灵活使用、处理问题的能力，及团队协作能力，让学生在交叉复合型人才培养和能力方面能获得全方位的提高。具体而言，CDIO工程教育理念囊括了三大特征。

（一）全面性和系统性

CDIO的核心内容，从宏观视角来看，需要建立在四大能力和核心要素培养方向：专业技能知识；个人职能技能和职业素养；人际交往水平和项目构思；设计和运行水平，这四类能力又被细分为一级和二级若干技能要求。这些核心内容及细分能力与要求，使CDIO指导教育改革变得具象化、可操作、可更新、可监控、可评估。

（二）普适性和多样性

CDIO教育理念的改革，突破了学科之间的限制，该模式下培养的人才是不存在局限性的，而是集学科知识、专业技能、综合素养为一体的复合型创新创造人才。从中观视角看CDIO理念，这种理念能作用在高校工程教育专业教学的各个环节。各专业可以通过属地化特征再创新该理念，继而也能创建符合本地区发展需要的CDIO人才培养模式。

（三）国际性和先进性

CDIO理念的建立是基于欧美20多年工程教育改革的新概念上的，当前形势下，有麻省理工学院、瑞典皇家工学院、斯坦福大学、阿斯顿大学等几十所著名的大学都参与到了其中，同时也得到了非常好的效果，能看到该教育理念呈现出了国际性和先进性，并且也为培养国际竞争力人才提供了可靠的路径。

根据CDIO理念在中国十多年的运用现状来看，部分高校引入CDIO工程教育理念，在提升教学质量、拓展学生创新实践、提高学生创新实力和解决以往工程教育“重理论、轻实践”的弊病等方面取得了显著成效。由此可见，基于知识全球化环境下，CDIO教育理念具有应用的可行性和必要性，对我国目前处于新工科建设背景下，人才培养模式革新具备实际意义。目前，高校新工科建设还在新时期，面临着挑战和机遇，将CDIO理念融入其中，有利于培养与国际接轨、符合全球化需求的新工科人才。

鉴于新工科环境下，国内高校的人才培养方式、课程系统设计和工程教育认证体系等都有一定的问题，比如，人才培养方案重理论轻实践、教学评价制度不完善、人才培养方式不健全、工程教育质量认证体系不完整等。所以，国内高校急需从“提高理论知识，突出实践教学；明确学习目标，改变学习方式”两个层面来建立培养模式，并且还要基于CDIO理念新工科人才培养教学模式下，打造新型教学模式、搭建多样化课程体系、跨专业交流互动、以练促学提升实践能力、完善工程教育质量认证体系。

三、高校计算机类专业人才培养现状分析

当前形势下，国内高校计算机类专业的招生非常庞大，但在人才培养方面与IT行业技术不相符、与产业结构多样化和产品结构多元化的模式都不匹配。造成有关问题的因素就包含了以下内容。

（一）工程教育理念薄弱，专业教育模式落后

诸多高校的计算机类专业中，对IT技术开发都不是很注重，同时针对企业中对IT人才的要求并没有归入课程体系和教学中去，所呈现出来的专业建设和教学方式都比较落后，而且学生的能力都没有得到提高，尤其是在解决问题和设计能力方面都不是很好，从而也让学生在就业中无法满足企业的需要。而且，诸多高校在学生能力培养方面都不是很注重，尤其体现在实践创新能力培养，一味地注重理论化的教学方式，从而也让工程教育呈现出了理科化的模式，注重理论忽视实践。并且，教学模式落后，教学中还是教师为主，注重教师的理论知识授课方式，对学生的参与不是很注重，从而也影响了学生的实践锻炼，这样更无法培养学生解决问题和与团队合作的能力，学生针对更为复杂的问题也是不具备相关的分析问题和分解问题的能力。因此，该教学模式无法提高学生的技能，难以解决工程中较为复杂的问题，自然也让企业无法满意。

（二）人才培养定位模糊，培养模式相对落后

在专业建设中最重要的就是人才培养模式，国内高等教育经过了一些重大革新之后，才初步形成了一定的规模和效果，不过工程教育依然还是存在大而不强的问题，人才培养没有很好的效果，譬如：在实际的培养方案中，依然没有脱离传统的人才培养模式，造成了学科的壁垒问题，从而也无法拓宽学生的知识面；打造的校企合作育人方式，还是存在实际执行力持续性差的问题，所以校企无法实现完美的对接；从本科到硕士的培养没有很好的衔接度，造成效率低下等。以上的情况也是限制我国工程人才培养的主要问题。人才知识体系与实践和社会发展不相符；培养方式无法满足教育学习的新形势；人才结构与行业不匹配的实际情形，所以，高校在该专业方面需改变现今的培养方式。高校人才培养模式除了承担专业的理论教学之外，还需要给学生建立平台、创造时机，为他们培养更强的社会竞争力。基于此，就要给学生传输责任感和使命感；让他们能了解到社会的变化，具体就要从科学和工程技术方面所展现出来的社会信息化变化，给世界将会带来更大的影响；并且，基于实际的变化，还要让学生能了解到更丰富的专业知识、专业能力和业务能力。高效管理层所具备的意识要更强，能清晰了解到新时代下的新工科教育所要具备的责任和使命，新形势下高校人才培养就要具备实际的方向。

（三）教师队伍实践经验缺乏，工科性特征不明显

当前形势下，不少高校在专业师资的建设中，并不符合当前工科教育的需要，比较核心的问题有：诸多工学教学点的教学目标不明确，并未将培养学生解决问题的能力作为教学的方向，教师比较注重理论教学，忽略实践教学，从而也造成了工程教学理科化的局面。伴随新工科建设的落实，在师资的匹配上比较注重擅长教学的类型，并没有以实际经验的导师为主；在师资队伍的选择上就是重学历轻实践、重视科研论文而轻视实践教学能力的现状很严重。相对于工程化人才培养对师资的要求就有很大的差距，所培养出来的计算机类专业人才就没有丰富的实践经验、缺少团队合作认识、创新能力不强，从而造成人才质量不佳。

四、新工科下计算机类专业人才培养模式改革思路与具体路径

（一）人才培养目标与标准制订

以“工程认证”与新工科建设要求为依据，以市场需求为导向，在与企业共同调研讨论的基础上，制订计算机类专业人才培养目标：聚焦区域特色产业，面向智慧行业，经过校企合作嵌入式的培养机制，在满足社会经济发展需求下，打造全方位发展的高素养计算机工程人才。

（二）课程体系与教学内容改革

打造全新的计算机类专业课程体系和教学内容，利用好企业的优势，在工程实践能力培养上能做的更好，建立将工程能力培养为方向、知识和能力并重、素质和能力并重的一体化课程系统。新课程体系和教学内容增加了学生的专业基础课程课时，强化项目实践能力培养。从课程内容和课程教学方向，将专业课程分为校内课程和企业课程。校内课程就囊括了基础课程和理论课程，这些课程由校内教师讲授，可发挥校内教师基础知识扎实和专业理论水平高的优势。企业课程主要包括在专业课程和集中实践（实训）课程，这些课程由企业实施，可强化工程实践能力，从而也能了解到企业的需要，继而也能更好地培养学生的相关能力，尤其体现在工程实践能力和就业能力方面。因此更适合具有项目开发经验的企业老师授课。这种教学方式能有助于提高学生整体的项目开发能力和职业素养，将以往分散的短期实训课程调整为多周数的综合实训课程，以方便大型实战项目的授课和训练。专业基础课程的内容包含了相关的知识和技术，一般在低年级阶段完成；专业课程最终达到的目的是培养学生的专业能力和就业能力，一般在高年级阶段完成。

（三）师资培养与教学能力提升

打造校企嵌入式的教学方式，就需要与之相匹配的师资队伍，建立一支具备高尚品德、优秀的教学能力、专业的学术能力和工程素养、优质的师资团队为良好的教学打下基础。所以，高校就要通过以下方式来提高自身教学水平，特别是工程实践能力。

第一，现有条件下挖掘自身潜力，提升教师的教学能力。鼓励教师之间积极互动，互相学习和借鉴，从而也能提高自身的教学水准，组织教师相互听课的活动，不定期举行教学研讨，从而实现高质量的教学方式和方法，以此来弥补自身的不足，提高教学能力和水平。

第二，校企师资合作，共同提高教师教学水平。企业教师具有丰富的项目开发经验，高校教师可向企业教师学习，以解决计算机工程方面比较复杂的问题，提升项目开发实践能力。企业教师也可向高校教师学习相关的教学方法和方式，以此来掌握学科的前沿趋势，继而也可提升理论教学和学术能力。借助相互之间的学习和借鉴，以此来共同提升教学能力。

第三，加强专业教师培训，提升教师职业素质与工程素养。帮助和引导教师以德施教，立德树人，形成良好的职业道德和敬业精神，树立工程教育理念，掌握科学育人方法和教学技能，提升业务能力。积极组织教师参加教育方面的专家报告，参加立德树人、新工科建设等内容的培训，定期开展教师之间的交流讨论等。

第四，骨干教师到企业锻炼，提高双师型老师的培养力度。对于学校的骨干教师，鼓励他们利用假期时间到专业对口的企业进行实践，参与企业技术研发与技能培训，累积相关的经验，提高工程素质和实践实力。利用校企合作平台进行师资培训，激励老师参与专业资格证书考试，对获得证书的教师进行奖励。通过一段时间的建设，就能造就一定比例的双师型教师。

第五，聘请创业成功人员参与创业类课程授课与指导。聘请创业导师或创业成功人员参与授课，通过案例教学、自身说法和实际指导，提高学生自身的能力，主要体现在创新意识和创业能力方面。

（四）教学模式创新

传统教学模式具有重理论轻实践、教学方式单一、缺少综合性实验、课程考核以书面笔试为主等缺点，无法培育出具备高素养的工程应用创新人才。为适应新工科建设需要，嵌入式人才培养方式就要根据以下方面来完成创新教学。

第一，树立CDIO工程教育理念。这种教育理念能更好地培养学生创新能力和工程素养，鉴于进一步探索CDIO工程教育理念的层面上，建立在人才培养方向和能力需要上，对计算机类专业中心课程CDIO培养方向实行设计，创新实现课程目标的教学与学习方法。

第二，利用项目驱动教学模式，培育学生工程水准。该教学模式的主体是学生、项目为载体，从模拟企业产品开发流程来进行教学，这种教育模式融合了探索式教学、任务驱动教学和案例教学等特征。该模式作用在实践性和操作性强的课程上，从而也能更好的培养学生组织学习的能力、剖析问题和解决问题的实力。在高校计算机类专业中，针对实践性强的课程就要借助到项目驱动的教学模式。授课教师提前准备项目选题，明确目标要求，课堂上教师边讲边做，演示开发过程，学生同步跟进，遇到难题就可以通过讨论或者查询文献来解决，在完成项目开发的同时完成课程学习。

第三，大规模网络开放课程平台的使用及其与翻转课堂的相互融合。MOOC是属于在线课程教学的模式，该平台拥有大量优质的课程资源，能实现“翻转课堂”的教学模式开展。该教学方式就是在教学中能实现课堂上下的翻转功能。在课前的时候学生可以看教学视频、阅读相关的教材、线上查询有关的资料，完成课后习题等自主学习任务，同时针对不懂的问题会带入到课堂上。课堂上将会由师生共同来讨论，解决学生的难题、澄清相关概念、引导学生深度思考，完成知识内化。授课教师要设置好课堂讨论题目、练习和测试题目，供学生进行课堂讨论、测试学习效果。授课老师在授课后应及时总结课堂的授课过程，及时改进不足。

第四，改变以书面笔试为主、试卷考试成绩的传统考核方式，借助多元化的课程成绩评价体系。教师可根据课程性质、授课方式、实施过程等因素决定考核方式。对于理论性强的核心课程，可采用笔试、平时成绩、实验成绩的传统评价方式；对于实践性强的课程，可以采用非书面评价方式，比如大作业方式、小论文方式和上机考试方式等，主要就是凸显实践能力在考核中的整体评价。对于集中实践（实训）课程，将利用过程考核项目答辩课程报告来做整体评价。

（五）教学管理体系构建

完善现有教学管理体系，确定企业在教学管理中的责任。在与企业探讨之后，打造符合实际需要的课程实施和质量监督管理系统，确保嵌入式的人才培养方式能落实到实处，从而提高教学品质。

第一，成立联合教学管理工作组。工作组由学校与企业人员共同组成，学校内相关人员主要有教学副院长、专业系主任、骨干教师和学生辅导员，企业人员主要包括教学部经理、教学秘书、学生管理人员和任课教师等。管理工作组通过微信群、QQ群和不定期举行交流会等方式，解决学生日常管理所遇到的问题，及处理企业人员在给学生授课过程中遇到的问题等。

第二，成立教学质量管理小组。该小组的主导有专业负责人、骨干教师、企业专家。主要任务为：制订教学要求与规范，对教学规范、教学要求进行指导，审查实践课程内容与实施效果，监控毕业设计全过程，包括课题审查、文档规范要求检查、毕业答辩过程跟踪等。

第三，成立联合教学督导小组。该小组组成通常包括骨干教师和企业专家，其主要的任务：借助各种方式的听课、教学查询、学生座谈会等形式保证教学质量与过程监控，督导小组对听课中发现的问题及时向任课教师反馈，对学生座谈反应所出现的诸多问题进行分析和分类处理。