建立工程化實踐教學體系適應ＩＴ產業發展需求

隨著高等教育的大眾化，我國的教育規模得到了迅速的發展，計算機專業人數也持續增長，特別是近十年來規模快速擴大，相關專業也在蓬勃發展。目前我國普通高校總數為1683所，本科學校679所，其中505 所開設有“計算機科學與技術”專業，2003 年在校人數27 萬，占理工科在校生總數的14.6%。而計算機類專業加上“信息技術相關專業”2003年在校人數占到了全國所有理工科本科學生總量的1/3 左右。然而隨著畢業生人數的大量增加，出現了計算機專業學生工作難找的尷尬局面，另一方面，IT產業的發展和國家信息化建設的推進又需要大量計算機專業的人才，出現這種不協調的局面的關鍵在于高校培養學生的質量。學生的質量體現在“知識、能力、素質”等各個方面，提高質量需要從多方面入手，包括提高師資隊伍水平、加強教學實踐環節、更新教學內容、改進教學方法等。但培養學生工程實踐能力對于計算機專業學生來說尤為重要，高度重視和大力加強工程實踐能力既是提高教學質量的切實步驟，也是培養學生實踐能力、創新能力的重要途徑。

1工程實踐能力與自主工程化人才培養模式的特點

《高等教育法》明確規定：高等教育的根本任務是“培養具有創新精神和工程實踐能力的高級專門人才”。而工程是指將數學和自然科學應用于研究、開發、設計、制造、運行、營銷、管理等環節組成的工程鏈的過程。工程的主要特性是實踐性，社會經濟的發展對工程人員提出了新的要求：能綜合應用各種科學知識、方法和技術手段來分析與解決工程技術問題，承擔工程技術的開發與應用任務；具有收集和處理信息的能力、獲取新知識的學習能力、分析與解決問題的能力、組織管理能力、綜合協調能力、表達溝通能力和社會活動能力。這對高等學校學生的工程實踐能力的培養提出了更高的要求。因此，計算機類專業需要制定合理的培養目標，樹立工程實踐能力培養與基礎理論教學、專業能力培養并重的教學理念，把工程化教學作為人才培養的核心任務之一，通過改革計算機專業的人才培養模式、調整培養計劃、充實教學內容、改進教學方法，建立工程化實踐教學體系，讓學生各方面的能力得到全面均衡發展，以適應IT產業發展的需求。

我系在多年探索和實踐的基礎上形成了自主工程化計算機專業人才培養模式，該培養模式以工程實踐能力培養為核心，把基礎理論、實踐教學和工程實踐融為一體，讓學生的基礎知識、科學素養、專業知識、創新能力、工程能力和職業素質都得到全面均衡的發展。該培養模式具有如下特點：

（1）自主性：采取自主機制來加強學生工程實踐能力的培養，即制定相關政策和獎勵制度，通過建立長效機制鼓勵和吸引優秀教師主動參與學生工程實踐能力培養的具體過程，通過青年教師到計算機公司參加實際工程項目開發及聘請公司優秀工程技術人員作為學生課外科技活動與畢業設計指導教師的方式主動和工程實踐接軌。在學生方面通過設立創新學分和創新研究課題讓學生能主動參與到工程實踐項目開發的活動中。該模式的自主性還體現在教師和學生的交流機制的建立，通過建立教學信息交流平臺，讓學生能方便向教師請教問題，教師也能快速解答學生提出的問題，并以此作為教師指導學生工作量考核的依據。

（2）過程化：把過程管理的思想應用于人才培養模式，即圍繞如何培養應用型人才的問題，建立、評估、監控和改進人才培養環節的過程。根據專業培養目標把四年時間分成三個階段，每個階段都有階段的培養目標和能力體系，由階段性課程群來體現。同時加強過程的監控、管理和階段評審，通過在每個階段增加不同類型的監控點，按照可預測的進度，培養適應IT產業發展需要的、高質量的應用型人才。過程化還體現在學生實踐環節和工程實踐項目的過程化，按照軟件工程的思想、采用流行開發工具、通過具體項目來熟悉需求、設計、開發、測試和質量管理等環節，以獲得真實的開發經驗。

（3）工程化：計算機專業人才培養過程中，從培養目標、教學環節安排、教學內容選擇、教學方法選用，從教育決策到教育實施，充分考慮工程的本質、工程工作的要求，體現工程教育的工程特色；核心是開放辦學、校企合作、理論聯系工程實際、教學聯系工程實踐、培養創新精神和工程實踐能力，提高學生工程素養，提高畢業生適應工程工作的能力。具體體現為如下兩個方面的特性：

“全面性”， 是工程化在專業設置、培養目標、培養規格、培養方案、培養途徑等方面全面進行， 而非局限在其中的某一個方面。

“全程性”， 是指工程化思想貫穿人才培養全過程，涉及教學過程的各個環節。

（4）融合性：形成融合基礎理論、實驗教學、專業能力、工程實踐為一體的整體化融合培養模式。加強案例法教學來充實教學內容、改進教學方法。從問題的分析入手，建立模型，進行理論分析和系統設計，再將所學理論知識應用于案例分析和案例實現，從傳統的知識型教學，向開發學員潛能、培養創新思維和能力的創新型教學轉變，實現從“教為中心”向“學為中心”的轉變。

（5）開放性：以全過程開放為原則，通過建立開放工程實踐基地，培養學生工程實踐能力。鼓勵學生“自選項目、自主設計、自己動手、自由探索”并在教師的指導下進行以實際工程項目為背景的項目開發，通過對學校現有的實驗室進行資源整合利用，建立創新工程實驗室，由學校提供網絡平臺、服務器和必要的硬件開發設備，學生自帶開發用PC機，教師定期向學生發布課題并跟蹤項目的進度，在實驗室管理員的監督下采用由學生自主管理和自我服務的模式對所有學生開放。這種模式的特點是學生來去自由，并可跨年級組成開發團隊，共同完成工程實踐項目的開發。創新工程實踐基地主要是激發學生的自我創造力，培養學生的團隊精神和協調溝通能力，而不以成果為唯一衡量標準。該實驗室已成為我系本科工程實踐環節的重要補充，成為高等工科學校培養應用型人才的孵化器。

2自主工程化人才培養模式的質量保證體系

武漢科技學院計算機系認真分析自身的條件，正確面對畢業生絕大部分走向人才市場這一現實，找準自己的位置，在教學體系中按照自主工程化模式的要求進行規劃，遵循“全面培養，拓寬基礎，突出應用，強化工程，鼓勵創新”的原則，強化必要的基礎理論知識，引進最新的計算機專業知識，把工程化的思想貫穿于教學的各個環節，培養學生的團隊精神和職業素養，從而使畢業生具備完整的ADIT能力，即：Analysis——分析問題的能力、Design——規劃及解決方案的能力、Implementing——實現規劃方案的能力、Troubleshooting——監測方案執行并及時排除故障的能力。基于該模式的教學體系內容如下：

（1）過程化、工程化培養方案。根據IT產業對計算機專業人才的工程素養的需求，把教學計劃分成三個階段，形成“4+1+1”教學模式。三個階段即：基本理論和學習能力培養階段，專業知識和表達、溝通能力培養階段，職業素養和工程實踐能力培養階段。四年時間中利用好6～7學期間的一個暑假通過熟悉先進開發平臺與工具完成一個實際工程項目。不同時期的能力培養過程如圖1。學生工程實踐能力和職業素養的培養需要學工部門和教師共同努力，教師采用現代教育技術改變傳統教學模式，以教師引導組織、學生動手合作、師生互動交流等為特征培養學生的能力。

在基礎理論學習階段，由于新生剛入校，學生來自不同背景的家庭，獨立能力較差，因此學工部門要組織形式多樣的交流活動，如新老生的交流、教師學生的專業交流，不同系學生之間的交流等，以培養學生適應環境的能力。專業教師在計算機科學導論課開始要發現操作能力好的學生，并指導學生學習專業培養計劃中未開設的課程，如網頁設計，這對于新生來說既有興趣與吸引力，同時也能以優秀學生為核心組成學習小組，培養學生的學習能力。在C語言的教學過程中，重點是培養學生程序設計思維，強調學生的個人軟件過程、編程風格、編程技巧和算法理解，加大函數、指針和結構型的教學和實驗，增加設計型實驗項目。培養學生的過程化編程能力。在數據結構的教學中強調學生算法設計和實現、算法分析與各種結構的應用，培養學生的算法設計和分析能力。

在專業知識學習階段，通過改革課程的教學和實驗內容，讓學生能通過課程的模擬項目開發培養學生的開發能力，同時這個階段通過優化課外學習小組，加強小組間成員的流通和交流，提高學生在可行性分析，需求調查與分析、計劃制訂、項目實施以及報告和陳述、交流和溝通等方面的能力。

在工程實踐階段，要利用好一個暑假，熟悉流行開發環境與工具，如目前流行的基于J2EE的Struts、Hibernate、Spring等模式開發、基于雙核CPU的嵌入式系統開發。這個階段主要采取教師指導方向，學生自由組建團隊的形式，目的是培養學生團隊合作方式下的工程項目研發能力，讓學生在團隊環境下獲得較為真實的軟件或硬件開發經驗，提高學生的項目規劃、隊伍管理、工作分配、成員交流、文獻查閱等多方面的能力，培養積極向上的合作精神。

（2）構建工程化的實驗和工程實踐環境。工程實踐能力的培養需要有相關的政策和條件保證，主要措施之一是改善實驗條件。為了構建工程化計算機科學與技術專業人才模式的特色，除在教學計劃中大力加強工程實踐能力的訓練外，關鍵是對工程實踐條件的改善。計算機系新建了嵌入式系統實驗室、多媒體實驗室、軟件工程實驗室、網絡實驗室、操作系統實驗室，除每個實驗室80臺以上的高檔PC機，實驗室還擁有高檔服務器、小型機、先進網絡設備，并構建了多種軟件開發平臺滿足工程化教學實驗的要求。措施之二是改革了實驗內容。減少了驗證性實驗，增加應用性較強的設計性、綜合性實驗，并結合實際課題更新實驗項目。措施之三是建立創新工程實踐基地。鼓勵學生自選項目并在教師的指導下進行以實際工程項目為背景的項目開發。措施之四是培養工程素質和研究能力。制定了本科生研究導向計劃和本科生工程導向計劃，讓學生在老師的指導下做一些研究性的工作或與企業合作，讓學生參加教師的橫向項目開發，同時和深圳市計算機行業協會就業培訓中心等單位合作培養學生的工程實踐能力。措施之五是生產實習和畢業設計與工程訓練接軌。根據實際情況將集中實習改為小組實習，選擇多個實習地點。根據目前學生大四下半年找工作為主的特點，在大三下就布置畢業設計課題，并在暑假期間開放實驗室，安排指導教師和學生交流，以提高畢業設計的質量。在大四下半年時鼓勵已簽訂就業協議的同學到即將工作的單位結合實際，選擇合適的課題，由校企雙方共同指派指導教師指導畢業設計。

三、實施效果

APE人才培養模式在不同年級的班級中進行了試點，涉及到的學生有200多人，學生的職業素養得到了明顯增強，這些學生的就業情況普遍較好，企業認為我們采取的人才培養機制和工程實踐計劃符合企業對人才的需求，學生在團隊精神、開發環境和工具、項目規劃和實施等方面具備較強的能力，多名同學獲湖北省“挑戰杯”二、三等獎，每年都有以本科生工程實踐成果為基礎的科研論文發表在計算機核心期刊上。另外，大部分參加工程實踐環節實訓的同學也認為經過工程化實踐環節的訓練，所學的知識在企業實習及實際工作中有用武之地，在就業時有很強的競爭力。目前該培養模式已在我系得到廣泛推廣。