應用型人才多元能力培養的課程體系構建與實踐
——計算機科學與技術專業為例

李 文， 黃 文， 黃麗韶， 羅恩韜，2， 顧思思

(1.湖南科技學院 電子與信息工程學院，湖南 永州 425199；2.中南大學 信息科學與工程學院，長沙 410083)

0 引 言

隨著第四次工業革命即計算機應用網絡化、智能化背景下，計算機專業迎來了前所未有的挑戰，同時也面臨著嶄新的發展機遇。推進高等院校工程教育課程體系改革、提高工程教育質量成為共識[1-3]。

課程群CDIO項目體系是以現代教育思想和理論為指導，圍繞同一專業或不同專業的人才培養目標要求，為完善相應專業學生的知識、能力、素質結構，將相應專業培養方案中的知識、方法、問題等方面具有邏輯聯系的若干課程重新規劃、整合構建而成的有機的課程系統[4]。其建設具有集約化、團隊化、開放性、互動性等特點，它是以學生的多元能力培養為中心、以教師的團隊合作為支撐、以課程的邏輯聯系為紐帶、以教學的深化改革為動力、以教學質量的提高為抓手的新型課程體系構建與實踐。課程群CDIO項目體系建設既順應了高校工程教育改革的趨勢，又滿足了提高教學質量的內在要求，以項目作為課程之間聯系的紐帶，注重學生專業能力、應用能力、創新創業能力、團隊合作能力及職業能力等多元能力的培養。因此，順勢而為根據工程教育認證的相關標準，結合學校自身實際構建計算機專業課程群的CDIO項目體系，對計算機專業教學質量的持續提高具有十分重大的意義。

1 課程群體系建設現狀及問題分析

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，在高等教育體系中“三分天下有其一”。截至2014年，我國普通高校工科畢業生數達到280多萬人，本科工科在校生數達到490多萬人，本科工科專業布點數達到15 733個，總規模已位居世界第一[5]。工程教育在國家工業化進程中，對門類齊全、獨立完整的工業體系的形成與發展，發揮了不可替代的作用。

CDIO是20世紀初以美國MIT為首的全球眾多高校提出并倡導的現代大學工程教育理念和實施框架，即構思、設計、實施、運作[6]。它以工業產品生命全過程為載體注重培養學生的工程能力，將教育過程在工程領域的具體情境中實施，培養學生掌握扎實的基礎知識理論及專業能力的同時，提高其團隊協作和創新實踐等能力，使其成為新一代高水平工程技術人才。CDIO工程教育理念，為我校培養應用型人才多元能力提供了借鑒方法。因此，結合工程教育認證標準和要求構建有利于提高學生多元能力的課程群CDIO項目體系，即進行科學合理、滿足需要、提升能力、保障質量、獨具特色的工程教育課程群建設迫在眉睫。

課程群建設是當前高校教學工作中一個十分薄弱的環節[7]。我校計算機專業經過10多年的發展和積累，課程建設已取得一定的成績。但仍存在以下問題：

(1) 缺少用于課程群建設的公共基礎平臺，教師合作教學及交流機會少。系部或跨院系之間沒有用于課程群建設的公共基礎平臺，使學科相同或相近的課程教師之間不能進行交流和溝通。課程群的組建可以讓課程教師集中起來以共同的任務和目標組建成團隊，有利于整合資源，實現資源優化配置，避免課程重復建設，提高教學資源的效益。

(2) 教師及相關人員對課程建設的重視不夠，積極性不高。目前，很多教師對課程建設重視度不夠，且對教學質量缺乏足夠關注。導致教師之間在相同課程的教學上往往各自為政。進行課程群建設有利于發揮不同學科背景教師的優勢和長處，極大地調動了教師的積極性，進而提高課程的教學水平。

(3) 課程聯系承接不夠，課程教學設置欠合理、欠科學。例如，有部分課程的教學大綱和教材內容已經過時；有邏輯聯系的課程之間教學內容出現重復；有同專業不同班級的考核方式不統一。組建課程群有利于教師對課程教學問題進行深入研究，解決課程教學所面臨的突出問題，不斷更新教學內容、改進教學方法、教學手段，提高教學水平。

(4) 實踐環節與工程應用脫節，教學效果不好。實驗教學效果不顯著，學生搞不清為什么要學習這些課程，缺乏興趣[8]。課程設計、畢業設計等實踐環節力度不大，針對性不強，與工程實際脫鉤，使學生缺乏設計思路、觀察能力、分析能力以及表達能力的全面訓練，缺乏現代工程設計思想、方法的培養和綜合運用各方面知識解決復雜工程問題的能力，以致學生獨立解決問題的能力不強。課程群建設主要任務就是解決如何在課程教學中培養學生素質和提高學生能力，學生的知識、技能、素質及創新創業精神和能力等方面在課程群建設中將給予統一籌劃和高度關注。

(5) 課程考核管理無細化、量化標準，教學質量不高。針對如上問題，構建和實踐課程群CDIO項目體系注重學生整體“產出”即學生在知識、能力與素質等多元能力的全面培養和社會滿意度的提高，根據“強能力，突特色，重應用”來進行計算機專業的課程群體系建設是亟需解決的問題。

2 應用人才多元能力培養的課程體系

2.1 課程體系構建思路

2.1.1加強專業課程群建設

遵循應用型人才知識、能力、素質形成的基本規律，按照“通識課程通用、學科專業課程夠用、創新創業教育模塊課程管用、全校選修課程實用”的基本要求，采取專業課模塊化、群組化、項目化、責任化且開課學期分散前移、理論與實踐結合、增設輔修專業模塊等措施，進一步沖破傳統學科教育的課程框架，將傳統的“學科導向型課程體系”改變成“專業導向型課程體系”，形成專業教育貫穿始終的課程體系。

2.1.2以多元能力培養為核心

培養應用型人才，以能力為主導，實現知識、能力和素質的協調發展。要著重發展學生的通識能力[9](含群體能力、概念能力、個人能力)、專業能力、工程應用能力和職業能力。第一課堂是培養學生能力的主戰場，必須克服單純知識傳授的傾向，堅持知識傳授和能力培養并重的教學原則。通過設立自主學習課程內容或自主學習課程等辦法，培養學生的自主學習能力。改革和創新學生學業考核評價方式，建立有利于提高學生能力和整體素質的評價模式。根據理論與實踐緊密結合的原則，深化實踐教學改革，完善實踐教學體系，強化專業技術技能、創新創業能力的培養，增強實踐教學的實效性。

2.1.3尊重學生自主性

以學生為本位，著眼學生的專業發展和全面發展的需要，認真分析學情，關注學生成長成才。要不斷完善學分制和課程教學管理體制，不斷完善全校選修課程的設置，加大各類選修課程數量，推進主輔修制，為學生實現自我、發展個性提供更多的選擇機會。

2.1.4課程模塊設置優化

(1) 優化通識教育，促進學生全面發展。通識課程，是著力于學生精神成長、能力提高和知識結構優化的非專業性教育，其目的在于通過通識教育，使有限的知識內化為學生內在的具有發展潛力的合理的知識結構，使其知識、能力和素質進入良性的循環發展軌道，從而促進學生思想道德品質、科學文化素養與健康人格培育全面發展。

(2) 細化專業核心課程，促進學生專業核心知識掌握及核心能力的培養。根據應用型人才培養的目標和規格，參照教育部本科專業目錄中專業核心課程，以符合國家通用標準、對接行業標準、凸顯學校辦學定位為目標，以促進學生可持續發展、滿足就業創業需求為導向，對現有專業核心課程進行重新審視，厘清各專業核心課程所對應的核心專業能力，并在此基礎上進行增設、整合和撤銷處理，進一步完善和優化專業核心課程設置，促進學生核心知識的掌握和核心能力的培養。

(3) 強化實踐教學，切實突出學生實踐應用能力培養。強化職業技術技能教育，緊密對接行業，以行業需求為導向，合理設置職業技能必修課程模塊；廣泛搭建實習實訓平臺，建立多層次、模塊化、開放式的實踐教學體系；依托產教融合平臺，加大與企業的合作力度，把創新創業教育融入到專業實踐教學；改革實驗教學內容，不斷提高綜合性、設計性和創新性實驗的比例；加大獨立設課的實踐課程比例。提高實踐教學學時占總學時的比例，專業實踐教學環節累計學時不少于總學時的30%。

(4) 增設特色專業選修課程，培育專業特色。鼓勵專業多開、增開專業選修課程，實現選修課程的專題化、小型化和多樣化，并與網絡通識課程形成一定的互補優勢。嘗試與企業、行業共同開發選修課程，突出選修課程的應用性，積極增開與地方經濟社會發展結合緊密的特色選修課。

(5) 健全創新創業教育課程體系，強化創新創業實踐。根據人才培養定位和創新創業教育目標要求，積極調整專業課程設置，充分挖掘和充實各類專業課程中的創新創業資源，在傳授專業知識過程中加強創新創業教育，積極開發開設有關研究方法、學科前沿、創業基礎、就業創業指導等內容的必修課和選修課，積極開展創新創業教育優質課程信息化建設，強化實驗教學資源共享，建立創新創業學分積累和轉換制度，進一步提高學生創新創業能力。

(6) 精心打造專業核心課程群體系，積極推進主輔修制。根據專業發展要求和行業用人標準，以培養專業基礎扎實、實踐能力較強的專業應用型人才多元能力為目標，形成結構合理、知識全面的專業輔修模塊，構建模塊化的專業核心課程群體系。

2.2 課程體系構建

專業課程體系包含四個大模塊：通識課程、學科專業課程、創新創業課程及集中實踐環節，如圖1所示。

圖1 課程體系結構

通識教育平臺課程旨在開發學生心智，培養學生通識能力，拓寬知識面的課程。著重對學生進行人文素養和科學精神教育。包括通識必修課程和通識選修課程。通識必修課程模塊由學校統一設置，統一規定課程學分和學時及各專業必須達到的最低學分要求。通識選修課程由專業申報，體現地方文化特色、專業特點等。

學科專業課程，包括學科基礎課程、專業核心課程與專業選修課程。學科基礎課程是本學科領域內具有共通性、基礎性的課程；專業核心課程是培養學生的專業核心技能，保證專業培養基本規格的課程；專業選修課程的設置體現了專業與行業對接，通過企業設課，實現課程置換。計算機專業自主設置3個專業方向課程(智能終端應用開發、嵌入式應用技術、大數據應用技術)，采取與行業無縫對接的動態人才培養模式。

創新創業教育平臺課程包括創新創業基礎課程、職業技能必修課程和創新創業選修課程。職業技能必修課程的開設目的是強化學生實踐動手能力和解決問題的能力，因此，職業技能必修課程以專業培養目標為依據，以專業就業為導向，以校企合作平臺為載體，以培養學生的行業技能為重點，注意職業技能必修課程與專業核心課程開設的協調性，并與本專業的行業考證相聯系。職業技能必修課程學分不低于6學分。

專業見習2周，專業實習達8周。專業高度重視實踐教學環節，積極進行校內外實踐基地建設。結合專業基本技能標準，科學建構專業基本技能訓練方案，開展實踐教學與科研訓練；注重工程教育，開設2門課程設計，切實提高學生的實踐能力。

科研訓練項目指校級以上各級各類的學科競賽、課題研究項目等。

2.3 課程群CDIO 3級項目設計

通過分析研究工程教育認證標準要求，并根據企業和市場需求,廣泛調研及借鑒其他院校的成功經驗[10-11]，針對我校學生特點，結合計算機專業課程群的改革現狀以及本校教師實際教學經驗，明確細化課程群要達到的培養目標，明確課程群建設新模式以及新模式下課程群課程的定位和設置，建立適合我校計算機專業實際的課程群組平臺(含硬件基礎、程序設計、嵌入式軟件、數據庫技術、專業特色方向5個課程群組)。

探討設計課程群內容銜接及系統性項目設計內容，構建CDIO 3級項目設計體系，體現計算機系統的整體性。提高學生對課程體系的理解，對項目構思、設計、實施和操作的能力，以及團隊合作精神等。通過項目設計將整個課程體系有機地結合起來，形成完整的有機體。加強實際項目設計環節，推進“產、學、研、訓、師、業、創”校企全面深化合作教育，構建鮮明的地方特色。核心課程群CDIO項目體系如圖2所示。

CDIO項目按規模和范圍劃分為3級[12]，1級項目(就業方向、畢業設計項目)圍繞本專業核心課程，基礎、應用知識及培養能力要求而設定；2級項目(學期項目)是圍繞一組核心課程群的知識點以及能力培養要求的項目；3級項目(課程項目)是單門課程設計的項目，旨在增強理解和培養相關專業能力。在課程

圖2 核心課程群CDIO項目體系

體系中以系統化的3級項目為載體承載素質、知識和技能的訓練；在學期中以2級項目為中心，聯系模塊課程的學習，通過項目的“設計實施”，鞏固、運用知識與技能，尤其注重學生的創新創業能力的培養；以1級項目為綜合訓練，使學生的硬技能與軟技能得到進一步的提升。

2.4 課程CDIO教學模式實施

改革傳統的教學模式，實施以學生為主體，教師為主導，以提高工程應用能力為目標的CDIO教學模式[13]。建立專業的“雙師雙能型”教師隊伍，要求其不僅要有教學、科研能力，更要有從事實際工程的能力和經驗；要求其不僅要提高職稱，更要具有執業資格證書。課程組與企業在課程教學、課程設計等各實踐環節上良性互動，課程資源共享、共建。

根據項目設計需要，轉變教師的教學理念，推進教學改革。項目教學模式如圖3所示。

圖3 CDIO項目教學模式

2.5 質量評價與學生能力培養跟蹤機制

建立課程質量評價體系，制訂學生畢業能力達成課程關系矩陣[14]，修訂課程評價標準使具體、明確、可量化，每一門課程通過制定詳細的課程教學目標、教學改革方案來完成一個或幾個培養目標，任課教師也必須承擔相應的培養責任。

建立課程組管理評估制度，形成一個良性循環機制，使得教學質量持續提高。課題建立一套合理的、可操作、促改進的課程群管理及課程評價機制。

課程系數評價矩陣見表1所示。將畢業要求細分為若干指標點，根據某課程對該畢業要求各指標點的支撐強度，確定畢業生能力要求各指標點對應該課程的權重系數，最終獲得畢業能力要求對應課程的權重系數矩陣。每個指標點權重系數總和為1。

表1 課程系數評價矩陣

對課程達成度進行評價，評價辦法為：根據課程的全部被評價學生的平均考核成績來計算其對相關指標點的評價值。計算方法為該課程的平均考核成績與對應的權重系數的乘積再除以該課程的滿分值。即：平均考核成績=(權重系數×評價值)/滿分值。

跟據學生學習實際情況及反饋信息，對課程教學及總體情況進行評價，完善課程教學評價、課程群管理制度、課程體系及教學方法等各環節。

3 總結與建議

提出了應用型人才“四化”CDIO項目課程群體系的構建，根據工程認證標準要求及企業和市場需求，對計算機專業應用型人才培養的課程體系、教學模式改革、課程教學管理與考核等進行改革與研究，建立適合本校實情且合符工程教育認證標準的課程群CDIO 3級項目體系，該體系以工程項目設計為紐帶，以對專業核心課程及專業課程體系整體認識相統一來展開專業教學，切實加強了專業應用型人才多元能力的培養，保障了學生就業數量及質量。

目前該專業培養方案嚴格按照教育部教指委專業規范及工程教育認證的要求結合專業定位制訂，共建設有5大專業課程群，制定了完善的課程教學大綱及課程自評標準，8門專業核心課程在學校課程中心網絡平臺實現網絡化；近5年該專業教師獲得湖南省普通高校課堂教學競賽一等獎3人次，學生獲得省級及以上學科競賽二等獎3項，一等獎1項；該專業立項教育部高教司產教融合項目2項、省級教改項目3項、省教育規劃課題1項，為湖南省十三五專業綜合改革試點專業、校級重點建設及特色專業；學生一次性就業率連續4年高達90%以上，在一線城市平均月薪7 000元以上；反饋調查用人單位及畢業生滿意度每年達100%。

項目驅動的CDIO工程教育模式和理念，須全程貫穿在計算機專業教學過程中[15]。設置計算機專業課程群及核心課程進行工程教學改革，為每門課程制定詳細的課程教學目標、教學改革方案、教師培訓計劃、實踐教學計劃及認證考核方案是教學質量持續提高的驅動力。使學生踏入校園的時候就等同于踏入了企業和市場，在后續的學習實踐中目標明確，使IT人才一步一步培養滿足市場需求。