新工科建設中地方普通高校過程化教育研究與實踐

劉永軍 曲文龍 胡吉朝 朱占龍 孔佑琳

摘 要：在新工科建設背景下，為抓住計算機教育發展新機遇，通過提高教育教學質量，探索過程化教育創新途徑。在改進的教育教學質量標準評價引導下，促進計算機類專業教育發展，以獲得全面提高能力和素質的培養目標。歷經3屆畢業生的新培養模式，造就了面向未來的高質量計算機領域可用之才。隨著社會對高質量計算機人才需求日益旺盛，高質量培養與高水平需求間產生了良好的互動關系。

關鍵詞：新工科;教學質量評價標準;過程化培養

DOI：10. 11907/rjdk. 182280

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2019）003-0214-03

0 引言

當今教育詬病與機遇并存，社會對計算機人才的旺盛需求倒逼專業教研與改革。地方普通高校計算機專業大多屬于一本、二本層次招生，學校大多是教學型或教學研究型，在人才培養方面與國內重點高校無法相比，同時作為省內骨干大學，又不能像職業教育那樣以培養“藍領工程師”為目標，其建設和發展處于比較特殊的境地[1]。

經過多年學習，借鑒國內知名院校經驗，通過近10年建設和改革，河北地質大學計算機專業摸索出了一條既滿足計算機類專業內涵，又具有自己特色的多級過程化能力培養模式，在“系統能力”、“互聯網思維”、“新工科”計算機教育方面有一定思考，也在就業、創業、考研等方面取得了一定成績[2-4]。

1 注重基礎的內涵建設與發展眼光

計算機類專業培養遵循專業內在規律，并按一級學科辦學，充分體現其專業屬性，著重以“三基”方面教育為根本[2，4]。按照學校辦學定位、專業培養層次、目標以及今后發展等，合理制定培養計劃，科學規劃課程體系，在理論基礎、學科形態、知識體系、學科領域與本質、核心概念、學科方法以及能力與發展方面，充分體現了學科內在規律，開設的計算機科學與技術專業、軟件工程專業、網絡工程專業，都形成了不同的專有內涵和特征，分別側重于各自的核心概念、知識點和所需能力[2，5]。

經過20年不斷改革和大力建設，形成了“以學生為主體，以能力為導向，以教師為主導”的教育教學理念[3]。充足的師資力量能夠較好滿足當前教育教學，專業逐步發展形成了一定培養規模，造就了一定數量的合格人才;一直注重準確把握專業內涵、課程體系和基礎條件;上下同心、師生合力保障了多年來逐步形成的“尊師重教，引導學習方法，鼓勵創新思維”的良好教育生態體系，樂教善教形成風氣，政策執行通暢有力，奠定了專業軟實力根基。

面對新形勢下社會對人才需求的新變化和專業發展新要求，適時修正培養方向，是“新工科”教育大趨勢下的必然選擇。為此，根據人才需求的更高層次標準，需在多方面進行系統研究，尤其是結合自身基礎和當前實際，思考專業發展之路。

2 教育創新思考與規劃

教育的本質是愛心主導的“喚醒靈魂”、“激發興趣”和“點燃希望”活動，Education一詞本意即為向外引導出來，教育即幫助成長，是Leading out的過程，即引導出來。教師以“傳道，授業，解惑”為職責，把握教育實質，回歸教育的天然屬性，面向未來、面向社會的教育在一定體制保障和環境制約下，使創新具備超越功利的情懷、自由思想下的過程活躍度、關心社會的感情、批判性思維[4，5]。

教育創新規劃指導思想則是由原來對知識教育、讀書到讀書、考試成績的追求等，提升為以激發學生學習興趣為主的自我選擇力、自我支配權、自我決定力的根本轉變。靜態知識不等同于能夠學以致用，成績不等于教育。在“新工科”建設思想指導下，培養的出口質量評價是衡量教育創新成功與否的關鍵，對跨學科知識能力、各種綜合素質提出了更廣泛、更高深的培養追求，須在嚴守教育本質規律中進行科學規劃，在培養過程中落實教育創新[5，6]。

3 適應時代要求的培養方向選擇

互聯網時代，計算機技術飛速發展，要求人才的知識、能力更新日益緊迫，技術發展也已從IT時代邁進DT時代、AI時代，研究和產業逐漸成為熱點，相關教育亦需在培養方向和方法、手段等方面改進，適應新時代社會對人才的各種要求。

IT時代對產品、技術和人才的需求具有標準化、規范性特征，而DT時代則更強調獨特性、個性化和特定問題解決，隨著“新工科”建設，人才培養在教育過程和培育出口質量方面都有了新要求。停留于傳統的基本知識傳承顯然不足以應對未來各種挑戰，雖然計算機技術應用和適用范圍得到普及，并已深入人心，但其結合互聯網和智能技術，呈現出多學科交叉、相互滲透、深度融合、合作共享的發展特點。作為地方普通高校計算機專業，人才培養適時把握時代趨勢，大數據、智能技術、安全技術、物聯網等成為培養方向的必然選擇[6，7]。

因此，新的培養方向確定以云計算、大數據、智能計算、網絡安全為目標，從培養計劃、課程體系、師資準備、環境條件等著手，經過兩年籌備，學生在大三、大四進入專業學習和實踐時，根據個人興趣和未來發展規劃，選擇進入專業新方向學習，并著重實踐環節培養，結合實際應用，培養直接對接崗位需要的知識和技能。

4 面向新形勢的能力培養過程

在專業基礎和核心知識體系有一定基礎的前提下，能力培養和綜合素質提高成為“新工科”計算機教育的關鍵。在整個計算機教育體系中，以知識傳承體現邏輯思維能力和抽象思維能力培養，并注重過程中的工程化思想、創新性思維以及工匠精神。

新時期教育需要正確理念和創新方法，能力培養成為實施“新工科”建設和落實“中國制造2025”的必經之路[8，9]。以能力培養為主導，以把握計算機類人才培養的共性為前提，結合地方高校辦學定位、學校專業優勢、畢業去向、行業和地方需求的具體要求等，突出知識技能前提下綜合能力和素質的重點針對式培養。

大學四年是青年成長的關鍵期，高質量教育取決于素質能力，并集中體現在“四個Learn”，即“Learn to learn，Learn to be，Learn to do，Learn to together”。變被動接受為主動進取，找到適合自己的方法，是在校期間和終生學習的最佳途徑;學會規劃未來成為什么樣的人，是不斷進取的最強大動力;學以致用，解決實際問題，用智慧的大腦驅動勤勞的手，實現高水平設計;學會合作、共享、交流和表達，是高智商背景下高情商人才不可或缺的事業之本[10，11，3]。合格技術人才的成長欲速則不達，遵循客觀規律，是濡養浸染其中的過程，教育引導、發現自身天賦、啟發自我覺醒，勝過任何施壓強制、一蹴而就等極端辦法，培養過程融入自主性、獨立性、自由度和夢想，因地制宜、因材施教、循序漸進，充分利用具體過程實施中現有的環境和條件，以科學合理的方法促進交流引導、啟發思考、促進進步。

4.1 課堂教學激發主動性

地方普通高校招生質量一般，加之傳統的學習方法和課堂教學，學生以聽為主，被動接受，參與性低，下課大吉，于是往往非常依賴傳統“大量學時、滿堂灌”、“手把手比劃”、“等答案、記結果”的教學方式。

課堂教學過程，方法的啟發作用重于內容的多寡和深淺。在有一定自主學習前提下進行交流、互動，結合網絡教學資源MOOC和網絡課堂等主動完成基本內容的初步學習，教師引導其舉一反三、綜合、模仿以至創新，課堂不再是知識獲取的主要渠道，而是成為結合課下、讀書、搜集的知識升華過程。采用“Learning by doing”、“Try”、“舉一反三”、“模仿創新”、“自主延伸擴展”的教學方法，取得良好效果[12，13]。

學生分組討論的教學方式使得學生需要自己花時間和精力去做許多準備工作，參與性提高，自主學習時間也充分自由，而且網絡教學平臺的使用擴展了學習空間和時間，使其能夠自由選擇學習時間和內容，進行自主學習[12，14]。引導學生學習不止于“三基”知識的把握和應對考試，而是促進學生形成自我發展意識和能力，形成“學會學習、學會應用、學會拓展、學會創新”的良好習慣，實現“授魚到授漁”的實質飛躍[10，15]。

4.2 實踐教學手腦并用

實驗環節不再是演示一遍、照做一遍、手把手驗證結果的過程，而是提倡自行設計實驗，自主進行理論和實際結合，充分運用理論所學設計的內容、步驟、方法、綜合等，圍繞實驗目的獨立進行實驗過程，充分利用現有條件完成課堂所學到實際應用的轉化，靈活運用靜態知識，有效提高發現問題、解決問題、手腦并用、系統思考、科學思維等能力[9，15]。

在課程實驗學時之外提供更多實驗機會，并開放實驗室為相關研究提供必要條件。結合校外實習、實訓基地，培養學生較強的工作技能和豐富的實踐經驗。校外實踐基地建設為實驗教學和開放辦學起到了錦上添花的作用。

通過各種實踐活動，培養學生發現問題、提出問題、解決問題的思維，綜合性設計過程體驗項目管理和實施，過程中的歷練、閱歷、風浪和磨難，促使學生學會交流、合作、表達，培養其科學精神和科學素養逐步提高的習慣。

4.3 課外活動鍛煉能力

面對未來挑戰，單一的專業知識和能力不足以應對。數字化時代信息技術將自然科學和人文社會科學緊密互聯，計算機科學與技術不斷深入地與工商、地質、經管、制造、城市、藝術、歷史、醫學、人文等領域深度融合，并催生了很多新興前沿交叉學科[7，11，16]。

通過開設各種選修模塊、“微專業”和開放式網絡教學資源等途徑，豐富知識、開拓視野、提高格局，結合本專業激發跨學科計算思維[5，17，18];通過各種學科競賽、科研項目、社會服務等活動，促進主動求知欲、提高創新思維、強化解決實際問題等能力[10，17]。近些年，指導學生參加程序設計大賽、智能車競賽、電子設計競賽、機器人大賽、“互聯網+”大學生創新創業大賽、“龍芯杯”CPU設計大賽、挑戰杯全國大學生課外學術科技作品競賽等比賽，都取得了優異成績，并將重要的專業競賽常態化，吸引學生參加競賽集訓，讓絕大多數學生將注意力轉移到專業競賽學習中，實現了“以賽促教、以賽促學、以賽促研”的培養目標。

4.4 豐富第二課堂育人

第二課堂是計劃內教學的延伸和擴展，也是人才培養的重要途徑，開展豐富多彩的第二課堂活動，營造積極氛圍，擴展視野，增強團隊意識，成就領袖式人物。

每年開展迎新生、學生會招新、學生會換屆大會、新生拔河比賽、火爆新生、新生杯羽毛球賽等活動，幫助新生盡快適應大學生活，發揮其除學習成績外的其它特長，擴大大學生活的接觸深度和廣度;干部培訓、秋韻杯辯論賽、學術報告會、趣味運動會之活力金秋、院學生會素質拓展、鹿鳴杯、閃耀英語月、中華魂征文大賽、法制日、“三走”舞林大會、元旦晚會等活動，豐富了學生的大學生活，開闊了其眼界;從第一課堂之外，展現了新一代大學生精神風貌，有力地引導并提高了大學生社會生活的各種技能和素質;通過舉辦五四藝術展演、義務勞動、“放下手機，重拾美好”攝影展、母親節活動、模特大賽、考研與就業經驗交流會等活動，激發了趕超比拼活力，也增強了同學間的合作和友誼 [18，19]。

通過第二課堂活動，有的學生找到了自信和追求美好的目標，有的養成了良好的學習和生活習慣，有的被激發起學習動力，促進素質全面提高。

5 結語

大學教育不該像中小學一樣設定參考答案和標準答案，不是設限的知識圈，而是師生能夠共同探討、相互激發思考、碰撞出思想火花的園地。健全的專業人才培養需要多層次、多維度、多角度等全方位提升格局和境界意識，思維不設天花板，有智慧的異想天開是計算機教育思維的根本保障。

計算機類專業教育面對新挑戰，探索新出路，從以教師為核心的知識教育，轉變為以學生中心的能力素質教育，以“新工科”建設的“五個度”（目標達成度、社會適應度、條件保障度、有效度和結果滿意度）作為培養質量衡量的依據，不斷改進、追求卓越，打破歷史束縛，探索新方法，真正培養思想活躍、思維敏捷、素質全面、能力突出的高水平專業技術人才[8，15，20]。

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（責任編輯：何 麗）