新工科建設形勢下的計算機類專業人才培養方案

王 婷，劉任任

（湘潭大學 信息工程學院，湖南 湘潭 411105）

0 引 言

2017年2月18日，在復旦大學召開的綜合性高校工程教育發展戰略研討會上，教育部高等教育司張大良司長分析了新經濟發展的趨勢，強調新經濟快速發展迫切需要新型工科人才支撐[1]。2017年4月8日，教育部在天津大學召開新工科建設研討會，與會代表一致認為，培養造就一大批多樣化、創新型卓越工程科技人才，為我國產業發展和國際競爭提供智力和人才支撐，既是當務之急，也是長遠之策[2]。2017年6月9日，教育部在北京召開新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議，審議通過《新工科研究與實踐項目指南》，提出新工科建設指導意見[3]。

新工科以新經濟、新產業為背景，國家一方面要設置和發展一批新興工科專業，另一方面要推動現有工科專業的改革創新，強調高校要加快培養當前產業急需人才，主動布局面向未來技術和產業的人才培養。為加快實現我國從工程教育大國向工程教育強國的轉變，高校要樹立創新型、綜合化、全周期的工程教育“新理念”，構建新興工科和傳統工科相結合的學科專業“新結構”，探索實施工程教育人才培養的“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質量”，建立完善中國特色工程教育的“新體系”。

新工科與老工科的概念是相對的，隨著新經濟的發展，今天的新工科將變成明天的舊工科。提出建設和發展新工科的舉措，但如果還是沿用目前工科人才培養的那一套做法，那么，培養出來的人將仍舊不能滿足新經濟日益發展的要求，就業的結構性矛盾依然突出。

有人通過調查，對我國目前工科人才培養的現狀總結歸納為“培養目標定位不清晰，工科教學理科化，對于通識教育與工程教育、實踐教育與實驗教學之間的關系和區別存在模糊認識，工程教育與行業企業實際脫節太大，工科學生存在綜合素質與知識結構方面的缺陷”[4]。

目前，成果導向教育（OBE）在美國、英國、加拿大等國家成為教育改革的主流理念，也正在逐漸成為我國高等工程教育制定人才培養方案的基本要求。該理念于1981年由Spady提出，經過10年左右的發展，形成了比較完整的理論體系，美國工程教育認證協會將其貫穿于工程教育認證標準的始終。2016年6月，我國被接納為“華盛頓協議”正式成員。用成果導向教育理念引導工程教育改革，具有現實意義。

1 培養方案的制訂和修訂

培養方案是高等院校實施人才培養工作的根本性和指導性文件，是人才培養工作的總體設計和實施藍圖，是安排教學內容、組織教學活動、評價教學效果和保障教學質量的基本依據。為保持人才培養方案的相對穩定性，一般各個高校都會每隔4年左右修訂一次培養方案，以進一步優化人才培養方案、提高人才培養質量、推動本科人才培養模式改革和創新。一個值得注意的問題是，許多制定培養方案的人總是認為修訂工作無非就是調整一下課程而已，經常出現“閉門造車”的現象，沒有向社會和用人單位了解對人才的需求和要求，這就違背了OBE理念。筆者認為，制定和修訂人才培養方案的有效途徑是把與本專業相關的業界專家，特別是把本校畢業的、在業界取得一定業績的校友請回來，認真傾聽他們的意見和建議，因為他們最懂得社會需要什么樣的畢業生。有人擔心企業界的不懂教學規律、不會重視基礎課程的開設等，這些擔心都是多余的，筆者經常接待回校團聚的校友，在與他們座談時，許多學生都回憶起當年讀書時，有急功近利的思想，總認為基礎課程學了無用，工作后才體會到基礎課程對他們潛移默化的作用。

2 師資隊伍建設

師資隊伍建設是專業建設的根本任務和基礎工作。黨和政府對師資隊伍建設的總體要求是：全面加強教師的學風、教風、作風建設，努力建設一支有理想信念、有道德情操、有扎實學識、有仁愛之心的教師隊伍[5]。近年來，各高等學校對入職的教師設置了高學歷的門檻，一般都要求具有博士研究生學歷或博士學位，有的學校還要求具有海外博士研究生學歷。毋庸諱言，這些措施的出發點是好的。但對于工科而言，也出現了一些值得注意的現象，即現在許多高校博士畢業的教師偏重理論研究的多，而承擔與社會經濟發展密切相關的課題少，導致教學過程中對學生實踐能力的培養不夠，學生解決復雜工程問題的能力則更弱。這種現象和結果，與高校對教師能力和水平的評價體系和標準有重要關系，一味追求SCI論文數量和縱向項目的課題數量和經費總數，將為新工科的建設和發展帶來諸多問題。要解決此類問題，一是要對教師能力和水平實行分類評價標準和體系，尤其是新工科專業要“因類制宜”分別設置，這是治本；二是要大力培養“專業型”博士來充實新工科的教師隊伍。“專業型”博士是相對于“學術型”博士而言的，我國目前只有清華大學、北京大學、國防科技大學等少數985高校被授權培養工程專業的“專業型”博士，這種博士是“工程”博士，而不是“論文”博士，主要以完成某項大中型工程項目建模、設計、開發等過程的成果來提交博士論文進行答辯。眾所周知，我國2009年開始設置“工程碩士”領域的全日制碩士研究生教育專業，即“專業型”碩士（以下簡稱“專碩”），當時報考的學生很少，因為大家不知道“專碩”研究生畢業后就業前景如何，大家都愿意報考“學術型”碩士（以下簡稱“學碩”）。隨著形勢的發展，與新工科對應的許多一級學科“專碩”與“學碩”的招生人數實現了2009年制定的目標，即“專碩”和“學碩”招生指標要大體相當，有的甚至出現“專碩”指標“反超”的現象。

3 課程設置與建設

課程是高等學校教學建設的基礎，課程建設是學校教學基本建設的重要內容之一。加強課程建設是有效落實人才培養計劃，提高教師教學水平和學生培養質量的重要保證。

課程設置是與專業內涵緊密相關的，一般將課程分為公共基礎課程、學科基礎課程、專業骨干課程、跨學科素質教育課程等。工科專業在課程設置時，有兩種現象或者說傾向值得注意：一是重視理論（課堂授課）課時，輕視實踐（實際動手）課時，在課時分配時，許多學校理論與實踐課時比一般為3：1，有的甚至達到了4：1。這在20年以前也許可以理解，因為當時教師在課堂上都是用粉筆寫黑板，而現在都使用了多媒體課件，輔以寫白板或電子板，有效節約了書寫時間。實際上造成這種現象的原因還有很多，如有的教師自己的實踐動手能力不強，還認為帶實驗課是實驗員的事；有的學校在教學績效分配計算工作量時，將實驗課時乘以0.7或0.8，等等。二是重視本專業的學科基礎課程、輕視公共基礎課程，這是對學生綜合素質培養和通識教育作用認識不清的表現。眾所周知，理論科學、實驗科學和計算科學（包括數值和非數值的計算）是推動人類文明進步和科技發展的三大支柱，相對應理論思維、實驗思維、計算思維能力的培養，對于自然科學，尤其是工科專業的學生來講，上述思維將影響其整個的職業生涯。在工科類公共基礎課程中，高等數學等數學類課程承擔了理論思維能力培養的主要任務，大學物理和實驗等課程承擔了實驗思維能力培養的主要任務，而計算機文化基礎等課程則承擔了計算思維能力培養的主要任務[6]。在工科類專業中開設數學課程一般都不會有不同意見，因為大家都認同“數學是科學中的科學”，但有些工科專業，甚至是某些新工科專業，在課程設置總學分的要求下，人們總希望專業課程開多點，會認為大學物理可開可不開，因此，不開大學物理課程的學校有之。尤其令人擔憂的是，許多人認為大學計算機文化基礎課程也可以不開，學生完全可以自學。造成這種現象的一個主要原因是，過去計算機文化基礎課程主要是講授計算機的發展過程、辦公自動化軟件以及計算機程序設計語言。實際上，計算機的誕生是20世紀最偉大的發明之一，它改變了人們的生產和生活方式，已經超出了單純作為一種工具的范疇，因為它的出現產生了許多新興學科，如計算數學、計算物理、計算化學、計算力學、計算生物學等。軟件是計算機的靈魂，現實世界中，計算機除了處理數值信息外，越來越多的是處理非數值信息，如語言理解、語音分析、圖像識別等，所有這些信息處理的核心是算法設計，計算思維就是算法設計的靈魂。凡是要用到計算機來解決問題的工程領域，如果光會使用某種計算機編程語言是不能有效解決實際工程問題的。正如我們不能把高等數學僅僅當做一種數學工具來學習一樣，我們也不能把計算機文化基礎課程僅僅當做計算工具來學習。

4 教學方法與手段

新工科建設和發展背景下，如何利用先進的教育方法和手段不斷提升高等工程教育教學水平，是每位教育工作者應該深入思考的問題。

傳統高等教育以課程為中心，人才培養任務被分解到各個課程中，再通過單個課程的規劃、實施和考核來完成培養目標，教學方法和手段以課堂中的知識傳授為主，體現的是一種計劃性的單向知識傳遞，在教學成效的評價上大多通過試卷、試題考核的形式進行，教學過程的柔性、靈活性、互動性往往不足，表現在考試形式上以閉卷居多，考試內容則以概念性和客觀題見長，這種教學方式和手段的效果違背了OBE的理念。筆者認為，要增加開卷考試的課程數量，開卷考試更能考查和檢驗學生解決復雜工程問題的能力和水平，也體現以學生為中心的教學思想。

中國計算機學會在這方面做了有益的嘗試。為了對計算機軟件開發人才的能力予以甄選，降低企業及高校在人才評價方面的成本，中國計算機學會聯合BAT等知名IT企業以及清華大學等13所著名高校開展計算機軟件能力認證工作, 以行業學會為橋梁，促進高校、企業人才供需協調，為廣大學生提供實習與實訓機會，極大提高了畢業生的專業綜合能力和市場競爭力。

OBE工程教育模式為培養工科專業學生解決復雜工程問題的能力提供了總體框架和實施規范，為達成OBE教育培養目標，可考慮通過構建復雜工程問題課程群，基于專業領域一個相對完整的復雜工程系統，通過前后銜接的系列課程，按照從分立到聯合的機制，系統地培養學生分析和解決復雜工程問題的能力。或從專業特色、課程體系、實驗項目幾個層面進行系統梳理，提出專業中的幾類復雜工程問題，力求從不同角度實現對工程專業人才培養的支撐，促進人才培養、學科發展之間的有機融合。

5 按學科大類進行招生和培養

在本科教育中，按學科大類進行招生及培養工作，即按照一級學科(群)或二級學科(群)進行招生，學生進校后按院(系)統一管理，以學科大類為基礎制訂教學計劃，在學科或學科群范圍里實施基礎性課程的教學，在前2～3年按學科大類培養之后，由學生根據本人意愿、專業興趣、就業去向等因素，以及社會需求和自主擇業的實際情況，選擇具體專業方向再攻讀1～2年畢業。這種按照學科大類招生和培養學生的辦法，打破了按專業招生的傳統模式，不少高校紛紛采取或正在采取此種模式進行人才培養的探索和實踐。

按學科大類進行招生及培養，是體現通識教育理念的一種人才培養模式。目前，通識教育已成為高等教育發展的新趨勢，在歐美國家的一些大學里，學生在入學2年甚至4年的時間內全部學習基礎課程，高年級或研究生才進行專業學習，從而實現廣泛的通才教育。在我國，“211工程”院校中大部分已實行按大類招生，其他本科院校也開始實行這一模式，但有的學校實施效果并不理想，甚至有的985高校某些學科實行多年后又恢復按專業招生模式。這其中原因是多方面的，有的是相應的管理措施沒有跟上，有的則是在基礎課程學完后選擇專業時，人為干預或操縱的因素影響了選專業的公眾性與公平性，產生了一些專業人數差異較大的矛盾。筆者認為，每個學生剛進入學校時并不知道他適合學習什么專業，他們只是根據自己在中學時對大學專業的有限了解和自己的興趣來填報專業志愿的。我們可以根據每個專業的特點和素質要求，設計一些入門的測試題，就像企業招聘人才時，舉行的能力測試一樣。這種測試題的設計，最好也要有企業的參與，這樣可以有效解決上述問題和矛盾。

6 結 語

復旦共識、天大行動和北京指南，構成了新工科建設的“三部曲”，奏響了人才培養主旋律，開拓了工程教育改革新路徑。為使我國高等工程教育更好地適應國家社會經濟發展的需要，迎接新工業革命的挑戰和新工科的建設與發展，我們應該在OBE教育理念的引導下，積極推進教育教學改革，科學合理地設計人才培養方案，努力實現人才培養過程中的“從學科導向往目標導向轉變、從教師中心向學生中心轉變、從質量監控向持續改進轉變”[7]。

[1]復旦大學教務處. 綜合性高校工程教育發展戰略研討會在復旦大學召開[EB/OL]. (2017-02-18)[2017-08-18]. http://news.fudan.edu.cn/2017/0218/43133.html.

[2]教育部高教司.“新工科”建設行動路線（“天大行動”）[EB/OL]. (2017-04-12)[2017-08-18]. http://www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[3]教育部. 新工科建設形成“北京指南”[EB/OL]. (2017-06-10)[2017-08-18]. http://www.moe.edu.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201706/t20170610_306699.html.

[4]王慶環. “新工科”新在哪兒？[N]. 光明日報, 2017-04-03(5).

[5]王定華. 加強教師隊伍建設的五項重要工作[EB/OL]. (2017-03-31)[2017-08-18]. http://www.jyb.cn/zcg/xwy/wzxw/201703/t20170331_592368.html.

[6]陳國良, 董榮勝. 計算思維與大學計算機基礎教育[J]. 中國大學教學, 2011(1): 7-11.

[7]李志義, 朱泓, 劉志軍, 等. 用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J]. 高等工程教育研究, 2014(2): 29-34.