面向工程教育的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系改革和探索

孫勝濤 張世輝

[摘 要]燕山大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)已經(jīng)建設(shè)四十幾年，形成了相對穩(wěn)定的課程體系，一直堅(jiān)持軟硬綜合能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。但隨著工程教育理念的不斷深化，現(xiàn)有課程體系存在公共課比例和環(huán)節(jié)設(shè)置不適當(dāng)、計(jì)算思維和素養(yǎng)培育不充分、專業(yè)課程開設(shè)階段不合理、專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)不充足等突出問題。為保證工程教育的切實(shí)開展和推進(jìn)，我們對計(jì)算機(jī)專業(yè)現(xiàn)有課程體系進(jìn)行改革，從2012年秋季至今，燕山大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)以工程教育和OBE（Outcome Based Education）為導(dǎo)向，以學(xué)生能力提升為目標(biāo)，積極踐行課程體系改革和創(chuàng)新，并通過跟蹤和反饋信息，不斷發(fā)現(xiàn)新問題并持續(xù)改進(jìn)。

[關(guān)鍵詞]工程教育；計(jì)算機(jī)專業(yè)；課程體系；改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）10-0014-03

○、引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，社會對工程技術(shù)人才的要求越來越高，國際化人才競爭越來越激烈。中國是世界工程教育大國，培養(yǎng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)的工程技術(shù)人才勢在必行。工程教育專業(yè)認(rèn)證為我國IT類人才培養(yǎng)改革提供了新的思路[1]。借鑒國際工程教育專業(yè)認(rèn)證的成熟經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國專業(yè)建設(shè)具體實(shí)踐，通過全面開展專業(yè)認(rèn)證建設(shè)工作，既可以更加明確人才培養(yǎng)目標(biāo)，關(guān)注專業(yè)培養(yǎng)與社會需求的接軌，也可以有效促進(jìn)專業(yè)建設(shè)，優(yōu)化課程體系和提高學(xué)生就業(yè)競爭力[2]。

由于有“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕”的傳統(tǒng)觀念，數(shù)理化相關(guān)課程在理工課程體系中歷來占有較大的比重和地位，對理工類專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)的改革造成一定的束縛[3]。根據(jù)多年的持續(xù)跟蹤和問卷調(diào)查，畢業(yè)生和用人單位對現(xiàn)有計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系中存在的該類問題也有相關(guān)的反饋：大學(xué)期間所開設(shè)的數(shù)理化類課程有些偏多，無論是上課還是實(shí)驗(yàn)都占用了較多的時間和精力，還有一些與計(jì)算機(jī)行業(yè)現(xiàn)有發(fā)展趨勢和企業(yè)需求關(guān)聯(lián)性不大的實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)生收獲不大，并在工作中難以體現(xiàn)出價值和意義。基于以上反饋信息分析其原因，計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系改革和創(chuàng)新需要從以下幾個方面來展開：公共課設(shè)置優(yōu)化，計(jì)算思維培育增強(qiáng)，專業(yè)知識打好基礎(chǔ)，專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)加強(qiáng)。

燕山大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)始建于1976年，形成了較為完整的專業(yè)人才培養(yǎng)體系。隨著工程教育和素質(zhì)教育的倡導(dǎo)和推行，本專業(yè)也積極踐行課程體系改革和教學(xué)創(chuàng)新，以滿足新形勢下大學(xué)生實(shí)踐工程能力的培育和提升。本文首先對計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系存在的問題進(jìn)行調(diào)研和分析，發(fā)現(xiàn)和總結(jié)不適應(yīng)工程教育和能力培養(yǎng)要求的弊端，之后將近年間燕山大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)在面向工程能力培養(yǎng)的課程體系改革舉措和實(shí)施過程進(jìn)行介紹，主要包括優(yōu)化公共課程體系、調(diào)整專業(yè)課程體系、強(qiáng)化專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)有3個方面，最后將燕山大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程所做的體系改革結(jié)果進(jìn)行展示，并對仍然存在的問題進(jìn)行分析和總結(jié)。

一、課程體系問題分析和應(yīng)對舉措

盡管我國在計(jì)算機(jī)教學(xué)領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)步，但主要體現(xiàn)在大規(guī)模應(yīng)用型人才的養(yǎng)成，沒有規(guī)模化培養(yǎng)出能夠深入理解并掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心、具備引導(dǎo)行業(yè)發(fā)展能力的人才。為了彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)中存在的這一不足，加強(qiáng)專業(yè)課程中的系統(tǒng)能力培養(yǎng)，根據(jù)計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的相關(guān)要求，有必要對計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系進(jìn)行改革[4]，并將其目標(biāo)確定為：將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類課程在教學(xué)理念上統(tǒng)一貫徹注重系統(tǒng)、強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)、培養(yǎng)能力這3個方面；將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，為學(xué)生構(gòu)建完整系統(tǒng)的知識體系和知識結(jié)構(gòu)；從工程教育的角度，探索一體化設(shè)計(jì)課程體系，以及原理性與工程性結(jié)合、分析式與綜合式互動的教學(xué)方法，切實(shí)使學(xué)生全面掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的知識點(diǎn)，并能融會貫通，培養(yǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)和開發(fā)能力[5]。

國際工程教育專業(yè)認(rèn)證為我國IT類人才培養(yǎng)改革提供了新的思路。借鑒國際工程教育專業(yè)認(rèn)證的成熟經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國專業(yè)建設(shè)的具體實(shí)踐，通過全面開展專業(yè)認(rèn)證建設(shè)工作，可以更加明確人才培養(yǎng)目標(biāo)，關(guān)注專業(yè)培養(yǎng)與社會需求的接軌，還可以有效促進(jìn)專業(yè)建設(shè)、優(yōu)化課程體系和提高學(xué)生就業(yè)競爭力[6]。本節(jié)基于工程教育思想，結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)自身的特點(diǎn)，針對燕山大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系中現(xiàn)有的不足進(jìn)行深入分析和調(diào)研，制定了相應(yīng)的應(yīng)對舉措和計(jì)劃。

（一）增加低年級專業(yè)課程比重，使學(xué)生打好專業(yè)知識基礎(chǔ)，為高年級能力提升做好準(zhǔn)備

在計(jì)算機(jī)專業(yè)原有課程體系中，比例較高的公共基礎(chǔ)課（數(shù)理化）無論從學(xué)時和學(xué)分上都給學(xué)生帶來一定的壓力。相對而言，在低年級階段所開設(shè)的專業(yè)課程則顯得很薄弱，這就容易造成學(xué)生進(jìn)入大三專業(yè)課學(xué)習(xí)關(guān)鍵期時感到疲倦不堪（需要補(bǔ)公共課學(xué)分）和動力不足（仍對專業(yè)認(rèn)識不到位），等到大四可以喘口氣開始思考職業(yè)規(guī)劃和專業(yè)能力提升時卻已經(jīng)沒有太多的時間和精力可以支配。

（二）加強(qiáng)計(jì)算思維和專業(yè)素養(yǎng)的培育，使學(xué)生盡早進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)狀態(tài)，注重職業(yè)規(guī)劃和發(fā)展

在計(jì)算機(jī)專業(yè)原有課程體系中，計(jì)算思維和專業(yè)素養(yǎng)的培育是有限的，這就造成不少學(xué)生到了大三還是對專業(yè)認(rèn)識不清，難以找到適合自己的專業(yè)學(xué)習(xí)方法，并缺少發(fā)展計(jì)劃和職業(yè)規(guī)劃，到大四階段就容易產(chǎn)生盲目跟風(fēng)考研與專業(yè)能力提升之間的矛盾，甚至有的學(xué)生從大三就開始怠慢專業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐，過分注重考研復(fù)習(xí)和課外補(bǔ)習(xí)班，錯過了關(guān)鍵的專業(yè)能力提升期，即使能勉強(qiáng)畢業(yè)仍難以滿足企業(yè)的需求。

（三）增加專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的比重，使學(xué)生重視實(shí)踐能力的訓(xùn)練，促進(jìn)其工程實(shí)踐能力的提升

在計(jì)算機(jī)專業(yè)原有課程體系中，受中國傳統(tǒng)大學(xué)教學(xué)模式和觀念的影響，更多的是理論教學(xué)和課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，相對而言實(shí)踐環(huán)節(jié)則顯得薄弱，這就造成大多數(shù)畢業(yè)生在工作中表現(xiàn)出理論知識有余而動手能力不足的狀態(tài)。按照工程教育認(rèn)證的要求，實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)至少占總學(xué)時的30%，作為工科的計(jì)算機(jī)專業(yè)尤其應(yīng)當(dāng)注重工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，這種需求在近些年企業(yè)和科研院所招聘中尤其明顯和日趨緊迫。

二、課程體系改革的實(shí)施過程

作為改造世界的現(xiàn)代化工具，計(jì)算機(jī)是以能力和技術(shù)為導(dǎo)向的工程應(yīng)用型專業(yè)，學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)歷來是其教育教學(xué)的重心。針對以上制約學(xué)生工程能力培養(yǎng)和提升的突出問題，燕山大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)從2014年秋季開始對課程體系進(jìn)行逐步的改革和探索。

（一）優(yōu)化公共課程體系

在2014版教學(xué)計(jì)劃中，引入能力矩陣用于考核各教學(xué)環(huán)節(jié)對畢業(yè)要求的支撐情況，發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化短板；在2015版教學(xué)計(jì)劃中，將高等數(shù)學(xué)調(diào)整至大一集中開設(shè)，為后繼專業(yè)課學(xué)習(xí)打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；在2017版教學(xué)計(jì)劃中，精減物理實(shí)驗(yàn)為專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)提供更大空間，精減工程化學(xué)以側(cè)重?cái)?shù)理邏輯思維能力的培養(yǎng)，并打破常規(guī)在第1學(xué)期增設(shè)公共計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程大學(xué)計(jì)算機(jī)的計(jì)算科學(xué)與計(jì)算思維進(jìn)階，為學(xué)生計(jì)算思維和專業(yè)素養(yǎng)的培育打好基礎(chǔ)。

（二）調(diào)整專業(yè)課程體系

從2013級開始，取消專業(yè)方向分化（計(jì)算機(jī)應(yīng)用和計(jì)算機(jī)科學(xué)），改為綜合型專業(yè)人才培養(yǎng)模式。在2014版教學(xué)計(jì)劃中，將計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)與程序設(shè)計(jì)由原來的第1學(xué)期調(diào)整為第1學(xué)期和第2學(xué)期都開設(shè)（逐步進(jìn)階），以保證學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識的延續(xù)性和持久性；在2015版教學(xué)計(jì)劃中，增設(shè)工程導(dǎo)論課程，從大一就開始培育學(xué)生的工程和實(shí)踐意識；在2017版教學(xué)計(jì)劃中，提前開設(shè)3門專業(yè)基礎(chǔ)課，以保證學(xué)生專業(yè)知識的銜接和鞏固，增設(shè)反映最新發(fā)展潮流的實(shí)用性專業(yè)課程大數(shù)據(jù)分析，并將第7學(xué)期原有的專業(yè)必修課程都調(diào)整為專業(yè)選修課程（可先修），為學(xué)生未來職業(yè)發(fā)展提供可選方向，也體現(xiàn)學(xué)分制的靈活性和人性化。

（三）強(qiáng)化專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)

在2014版教學(xué)計(jì)劃中，借鑒CDIO（Conceive Design Implement Operate）理念，在10門專業(yè)課程中增設(shè)討論課環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生參與教學(xué)的主動性；在2015版教學(xué)計(jì)劃中，在14門專業(yè)課程中設(shè)立課程項(xiàng)目（3級項(xiàng)目），并通過專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)（2級項(xiàng)目）來加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力的鍛煉；在2016版教學(xué)計(jì)劃中，增加專業(yè)課程設(shè)計(jì)周數(shù)，加強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)比重；在2017版教學(xué)計(jì)劃中，精減金工實(shí)習(xí)、電工實(shí)習(xí)、EDA設(shè)計(jì)以滿足專業(yè)課程設(shè)計(jì)周數(shù)的增加，為學(xué)生提供更加充足的專業(yè)能力鍛煉機(jī)會；在2017屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中增加企業(yè)導(dǎo)師命題環(huán)節(jié)，為學(xué)生工程能力的提升創(chuàng)造良好的條件。

三、課程體系改革的初步效果

燕山大學(xué)從2012年開始逐步引入CDIO和OBE（Outcome Based Education）教育理念，以工程教育和能力培育為導(dǎo)向，非常注重對大學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，計(jì)算機(jī)專業(yè)也以此為契機(jī)，對現(xiàn)有課程體系進(jìn)行了一定的改革和創(chuàng)新，經(jīng)過幾屆的實(shí)施，目前獲得了一定的效果。

（一）課程體系趨于合理，專業(yè)培養(yǎng)認(rèn)可度提升

新版教學(xué)計(jì)劃通過專業(yè)課開設(shè)階段的調(diào)整和公共課程的比例優(yōu)化，將專業(yè)知識學(xué)習(xí)階段的重心前移，并注重專業(yè)課程之間的階段性和互補(bǔ)性，使得學(xué)生能夠盡早進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)狀態(tài)，為后續(xù)專業(yè)能力的提升留出充足的時間和精力。同時，通過取消原有效果不明顯的專業(yè)方向分化，在專業(yè)課程安排和計(jì)劃中做到軟硬件知識學(xué)習(xí)和能力提升兼顧，并在高年級教學(xué)計(jì)劃中，將針對特定專業(yè)領(lǐng)域方向和影響未來就業(yè)方向的專業(yè)課程設(shè)置為專業(yè)選修課，由學(xué)生根據(jù)自身發(fā)展方向和規(guī)劃來自行選擇，做到全面綜合能力培養(yǎng)和特定職業(yè)方向發(fā)展的兼顧。經(jīng)過幾屆學(xué)生的實(shí)施和反饋，我們確實(shí)感覺到具有一定的效果，學(xué)生的綜合能力有所提高，專業(yè)培養(yǎng)效果的認(rèn)可度有所提升，轉(zhuǎn)向其他專業(yè)的學(xué)生逐年減少（2013級7人、2014級3人、2015級3人、2016級0人），所接收的轉(zhuǎn)專業(yè)學(xué)生數(shù)卻大幅增加（2013級0人、2014級5人、2015級7人、2016級28人），參見圖1。燕山大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)于2016年6月通過了CCEEA中國工程教育專業(yè)認(rèn)證。

（二）學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)逐漸養(yǎng)成，職業(yè)規(guī)劃意識增強(qiáng)

新版教學(xué)計(jì)劃注重低年級專業(yè)課程中職業(yè)發(fā)展的規(guī)劃和引導(dǎo)，在低年級開設(shè)的職業(yè)生涯規(guī)劃課程中，將大學(xué)四年的整體課程體系和培養(yǎng)目標(biāo)向?qū)W生進(jìn)行詳細(xì)解讀，并強(qiáng)調(diào)進(jìn)入大學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)即是開始了職業(yè)生涯（等到高年級再去思考就晚了），引導(dǎo)學(xué)生糾正中學(xué)期間的學(xué)習(xí)方式和方法，盡早規(guī)劃適合自身情況的職業(yè)發(fā)展計(jì)劃。通過在大一增設(shè)計(jì)算科學(xué)與計(jì)算思維課程，讓學(xué)生能對專業(yè)知識結(jié)構(gòu)有個初步的整體認(rèn)識，尤其強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維的培育和專業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成。經(jīng)過幾屆學(xué)生的實(shí)施和座談交流，我們確實(shí)感覺到具有一定的效果，現(xiàn)有學(xué)生對專業(yè)認(rèn)知和職業(yè)規(guī)劃較往屆有了一定的提升，對考研和就業(yè)的取舍也有了理性的認(rèn)識（考研率從2011級的32%降低至2014級的19%，而就業(yè)率一直保持在90%左右），學(xué)生畢業(yè)時對自身未來發(fā)展方向有了更為清晰的目標(biāo)和計(jì)劃，參見圖2。

（三）學(xué)生創(chuàng)新意識逐步增強(qiáng)，實(shí)踐參與積極性提高

作為工程技術(shù)類專業(yè)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和動手能力向來是專業(yè)教育和企業(yè)需求尤其注重的，燕山大學(xué)經(jīng)過近年對計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)計(jì)劃的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)從2014級的37學(xué)分逐步增加到2017級的46.6學(xué)分，并提高了專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的比例（從75.6%逐步提高到81.5%）。我們在專業(yè)學(xué)位課和骨干課中都引入討論課和項(xiàng)目式教學(xué)環(huán)節(jié)（3級項(xiàng)目），并在專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)（2級項(xiàng)目）、生產(chǎn)實(shí)習(xí)（校內(nèi)實(shí)習(xí)基地）和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)中，都積極邀請企業(yè)導(dǎo)師參與指導(dǎo)、實(shí)戰(zhàn)培訓(xùn)和驗(yàn)收考評，尤其是在畢業(yè)設(shè)計(jì)題目選擇中，科研題目和企業(yè)命題的比例逐年提高（由26%逐步提高到38%），這反映出學(xué)生對工程實(shí)際項(xiàng)目和課題參與的積極性和認(rèn)知度有所提高。近年間燕山大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)蓬勃開展的大創(chuàng)項(xiàng)目和科技競賽也是其教學(xué)效果良好的具體體現(xiàn)。

四、結(jié)語

計(jì)算機(jī)專業(yè)要以提升工程能力作為培育導(dǎo)向。適應(yīng)時代發(fā)展潮流和企業(yè)需求，對計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系不斷進(jìn)行改革勢在必行，并且需要及時獲取實(shí)施效果和反饋，進(jìn)行適時的調(diào)整和完善，以保證其得到持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化。本文對燕山大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)近年在課程體系上的改革嘗試和初步成果進(jìn)行了展示，但計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程體系改革仍是任重而道遠(yuǎn)，在公共基礎(chǔ)課程比例和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化完善、適應(yīng)行業(yè)發(fā)展趨勢適時增設(shè)新專業(yè)課程、增強(qiáng)實(shí)踐鍛煉開展校企合作工程能力培養(yǎng)模式等方面仍存在很大改進(jìn)空間和良好機(jī)遇，是我們下一步努力的方向。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：龐丹丹]