計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革研究

重慶理工大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院 張金榮 黃賢英 曹 瓊 盧 玲

重慶理工大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)1999年經(jīng)教育部批準設(shè)立，2003年，在原先的培養(yǎng)方案基礎(chǔ)上，改革了培養(yǎng)分類，開設(shè)了應(yīng)用軟件開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)管理及應(yīng)用、多媒體應(yīng)用和嵌入式應(yīng)用開發(fā)等培養(yǎng)方向。2007年，進一步改革了培養(yǎng)方向，確定把應(yīng)用軟件開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用與開發(fā)及多媒體應(yīng)用與開發(fā)3 個方向作為計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的優(yōu)勢方向。2008年，“計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)主干課程教學(xué)團隊”被評為重慶市優(yōu)秀教學(xué)團隊。2010年，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)被評為國家級特色專業(yè)。2011年，計算機類專業(yè)分層分類人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)建成為重慶市人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)。2011年，實施“卓越工程師”教育培養(yǎng)計劃。按照工程認證要求修訂人才培養(yǎng)方案和大綱。2014年成為重慶市“三特行動計劃”特色專業(yè)。

本專業(yè)瞄準重慶市信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)，特別是利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嵌入式產(chǎn)業(yè)和軟件外包產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，以社會需求為依托，實施學(xué)校、企業(yè)和研究機構(gòu)三方共建，堅持產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合培養(yǎng)高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才。

一、目前面臨的主要問題

經(jīng)過近幾年的發(fā)展，我校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實現(xiàn)了由原來的單一模式培養(yǎng)向多元化培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，人才培養(yǎng)質(zhì)量有了極大的提高。但是，在專業(yè)發(fā)展和實踐過程中，也面臨一些問題，主要有：

1.是計算機專業(yè)辦學(xué)同質(zhì)化問題比較突出，缺乏特色。全國90%以上的高校都設(shè)置了計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，培養(yǎng)方案大同小異，作為一所地方普通高校，辦出自身的特色成為困擾專業(yè)發(fā)展的一個大問題。

2.是計算機技術(shù)發(fā)展日新月異，從計算科學(xué)與技術(shù)專業(yè)衍生了許多新興專業(yè)，如軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全等，使得計算機專業(yè)本身的面變窄。

3.是學(xué)生的計算機系統(tǒng)能力不強，計算思維與計算機思維能力亟需提高。計算機學(xué)科主要研究的是計算機系統(tǒng)各個不同抽象層的實現(xiàn)及其相互轉(zhuǎn)換的機制，如何提高計算機專業(yè)學(xué)生的計算機系統(tǒng)能力是我們急需要解決的一個問題。計算思維是從計算機學(xué)科中提煉出來的一種“普適”思維方式；計算機思維是從計算機角度出發(fā)來分析問題和解決問題的方法。我們計算機類專業(yè)的學(xué)生具有一定的計算思維（還不夠），但欠缺計算機思維（還差的多）。

二、人才培養(yǎng)模式改革的基本思路

目前本專業(yè)的培養(yǎng)方案中，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)分為嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用軟件開發(fā)兩個方向，人為地割裂了軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)能力培養(yǎng)，也阻斷了計算思維和計算機思維的發(fā)展，最終使得學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)造能力上有局限。

本次綜合改革不再區(qū)分軟件方向和硬件方向，基本思路為：創(chuàng)新型應(yīng)用計算機人才的培養(yǎng)應(yīng)該在系統(tǒng)綜合能力上形成系統(tǒng)觀，首要的是系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。計算機專業(yè)學(xué)生的系統(tǒng)能力核心是在掌握計算系統(tǒng)基本原理基礎(chǔ)上，熟悉如何進一步開發(fā)構(gòu)建以計算技術(shù)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)。圖1給出了系統(tǒng)觀培養(yǎng)的關(guān)系示意圖。

圖1 計算機專業(yè)系統(tǒng)觀的培養(yǎng)

三、人才培養(yǎng)模式改革的主要措施

1.結(jié)合服務(wù)地方經(jīng)濟應(yīng)用的因素，建立并優(yōu)化四模塊的課程體系。包含知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育和應(yīng)用特色四個模塊。

高素質(zhì)應(yīng)用型人才要有一定的知識廣度和深度，要在二者之間找到平衡。我校計算機專業(yè)學(xué)生畢業(yè)以后主要從事軟、硬件開發(fā)以及應(yīng)用研究工作，對計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識要有所了解，因此除了必修的數(shù)學(xué)、外語等公共基礎(chǔ)課外，計算機組成原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理、編譯原理等以傳授知識為目的的學(xué)科核心課程，在保證一定學(xué)時的基礎(chǔ)上，需要更多注重系統(tǒng)（軟硬件）的理解和認識。

通過編程語言類課和編程方法類課，從知識點、知識塊、知識面等不同的層次進行程序設(shè)計與實現(xiàn)能力訓(xùn)練，嵌入式系統(tǒng)類課程和軟件工程類課程進行系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，通過各級各類競賽大賽進行實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

在吸收國家級特色專業(yè)建設(shè)、卓越工程師建設(shè)的成果基礎(chǔ)上，結(jié)合中外合作辦學(xué)的契機，研究融合國外先進的教學(xué)理念和方法，構(gòu)建面向產(chǎn)業(yè)需求的“系統(tǒng)+應(yīng)用”課程體系（圖2）。

圖2 創(chuàng)新型應(yīng)用技術(shù)人才培養(yǎng)課程體系示意圖

2.以應(yīng)用為導(dǎo)向，以系統(tǒng)能力培養(yǎng)為牽引，通過“三階段五層次”人才培養(yǎng)，在系統(tǒng)層次上提升學(xué)生綜合的專業(yè)技能和應(yīng)用與創(chuàng)新意識。

“三階段”是指將四年的本科教育分為三個階段。第一階段進行公共基礎(chǔ)教育和學(xué)科基礎(chǔ)教育，累計約2年時間；第二階段進行專業(yè)教育和特色教育，進行工程能力和工程素質(zhì)提升，累計約1年時間，通過工程案例訓(xùn)練與實踐、由學(xué)校模擬企業(yè)環(huán)境完成，校內(nèi)培養(yǎng)，企業(yè)參與；第三階段進行專業(yè)拓展教育，工程實踐，校企聯(lián)合培養(yǎng)，累計約一年時間，企業(yè)提供實習(xí)環(huán)境和工程項目，以項目實戰(zhàn)為主，在崗實習(xí)，并完成畢業(yè)設(shè)計和論文。

“五層次”第一層是以數(shù)理為主的自然科學(xué)與人文科學(xué)等公共基礎(chǔ)知識；第二層是計算機學(xué)科基礎(chǔ)知識；第三層是進行計算機創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)所需要的專業(yè)核心知識；第四層是結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域或應(yīng)用系統(tǒng)進行深層次培養(yǎng)的知識；第五層是需要定期調(diào)整的與計算機產(chǎn)品、工具和環(huán)境等相關(guān)的知識。

3.根據(jù)培養(yǎng)目標，建設(shè)系統(tǒng)能力培養(yǎng)和計算思維能力培養(yǎng)課程教學(xué)需要的學(xué)科綜合平臺，提升資源的配置和優(yōu)化效率、共享水平。全方位提升多類型、多層次的新型實踐教學(xué)體系。

該平臺推行模塊式、組合式、系列化課程方案，本著開放共享、可擴展、先原則，整合學(xué)科內(nèi)各項教學(xué)資源，重點建設(shè)與課程體系相匹配的的教學(xué)案例庫。特別是在 “機器人”（特定應(yīng)用領(lǐng)域的軟硬件工程方法）和“移動互聯(lián)”（新一代計算機技術(shù)、軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)）兩個面向應(yīng)用的領(lǐng)域上著重進行打造錘煉，形成兩個分別以硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)應(yīng)用為主的綜合應(yīng)用型案例群。

在機器人領(lǐng)域，可以拓展派生出諸如機器人驅(qū)動控制、傳感器應(yīng)用、視覺識別等應(yīng)用方向；而在移動互聯(lián)領(lǐng)域，可以拓展派生出諸如網(wǎng)絡(luò)工程、通信原理、計算機開發(fā)語言、移動應(yīng)用開發(fā)（如iPhone 和Android）等方向。圍繞這兩個領(lǐng)域形成2個大型可操作性案例。這些領(lǐng)域或方向技術(shù)性強、實用性高，完全能夠滿足“厚基礎(chǔ)寬口徑”的要求。

4.依托案例庫，深化并建設(shè)全方位、多類型、多層次的項目主導(dǎo)型實踐教學(xué)體系。圍繞這兩個大型案例庫群，將全部的項目按照規(guī)模和范圍分為三級：1 級項目為個人級程序設(shè)計項目，使用單門課程的相關(guān)知識點即可完成；2 級項目為小組級項目，包括模擬項目、學(xué)科競賽、課外科技活動等項目，需要綜合應(yīng)用多門課程的知識點以小組方式來完成；3 級項目為團隊級項目，一般在高年級開設(shè)，包括實習(xí)、實訓(xùn)、創(chuàng)新型項目、畢業(yè)設(shè)計等，大多來自企業(yè)實際需求或教師科研。

在實施過程中，所有實驗、課程設(shè)計、競賽項目、課外科技創(chuàng)新項目、工程項目、實習(xí)實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計進行一體化規(guī)劃和運作，保持連續(xù)性和完整性（案例庫從一年級到高年級貫通組織），學(xué)生的工程能力得以循序漸近地提升。

學(xué)生不再單純在教師的指導(dǎo)下完成項目的工程型人才，而是有自主思想的能夠針對實際應(yīng)用進行思維拓展、能夠?qū)㈨椖咳跁炌ㄅe一反三的創(chuàng)新型人才。

四、結(jié)束語

從系統(tǒng)觀出發(fā)，有意識的培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)層面的認知和各種能力：軟、硬件功能的合理劃分、系統(tǒng)不同層次的抽象和封裝、系統(tǒng)整體性能分析和調(diào)優(yōu)、系統(tǒng)各層面錯誤調(diào)試和修正、程序在系統(tǒng)實現(xiàn)層的性能評估和優(yōu)化、合理構(gòu)架各類不同的應(yīng)用系統(tǒng)。通過人才培養(yǎng)模式和課程體系等方面的提升，在有效提高計算機專業(yè)學(xué)生的計算思維與計算機思維能力方面要有較大突破，促進學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造實踐能力。