水利信息化方向計算機科學與技術卓越人才培養模式探索與實踐

李 璠

（南昌工程學院信息工程學院 江西南昌 330099）

引言

2010年6月，教育部啟動“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），旨在促進我國從工程教育大國邁向工程教育強國。“卓越計劃”的實施為國家經濟和社會發展提供了大批工程技術人才，也為我國工程教育在人才培養模式改革、校企合作、師資建設、教育國際化等方面積累了寶貴經驗[1]。隨著世界范圍內新一輪的科技革命和產業變革，以新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟發展對工程教育改革提出了新挑戰[2]。為應對新挑戰，教育部全面實施“六卓越一拔尖”計劃2.0，并啟動一流本科專業建設“雙萬計劃”，以服務國家戰略、滿足產業需求和引領未來發展為方向和源動力，拓展和提升工程教育改革內涵，培養具有創新創業和跨界整合能力、高素質的交叉復合型工程科技人才[1]。

南昌工程學院計算機科學與技術專業2013年獲批加入教育部和江西省“卓越計劃”重大改革項目，2018年入選江西省高校一流（特色）專業建設。該專業在“卓越計劃”實施過程中，遵循“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”的辦學思想，逐漸形成以任務驅動為特征的教學方式、以能力素質為取向的實踐模塊、以人格修養為核心的育人理念，為全校其他專業工程教育改革和專業建設起到一定的示范作用。該專業在“卓越計劃”前期已取得成果的基礎上，以省級一流本科專業建設為契機，進一步優化專業課程體系、改革教學方式方法、強化科教融合、深化產教融合，結合學校水利行業背景和辦學特色構建水利信息化方向計算機工程技術人才培養的新模式，探索行業性高校“新型”工科建設（即改造、轉型和提升傳統工科專業）中人才培養模式的改革和創新。

專業背景及人才培養需求分析

南昌工程學院是一所江西省人民政府與水利部共建的水利特色鮮明的工科院校，其前身為1958年創建的江西水利電力學院。該校計算機科學與技術專業分為三個專業方向：水利信息系統開發、移動云計算和嵌入式系統開發，其中水利信息系統開發方向充分利用學校水利相關學科的辦學優勢，人才培養全過程、全方位與水利行業保持緊密聯系，為水利相關行業輸送了大量計算機技術人才。在本科教學工程項目建設和教育教學資源方面，該專業也具有良好的基礎條件。該專業在江西省專業綜合評價中位列第3（全省共20所高校計算機科學與技術專業參評），獲批江西省高校特色專業，其教學團隊獲批江西省高校教學團隊，建有省級“計算機應用型高級人才培養模式創新實驗區”，擁有“計算機基礎實驗中心”和“電工電子實驗中心”兩個省級高校實驗教學示范中心，“水信息協同感知與智能處理”省級重點實驗室，以及“智能信息處理”省級高校科技創新團隊，“計算機應用技術”為江西省高校“十一五、十二五”重點學科。

水利信息化是水利現代化的基礎和前提，是改造和提升傳統水利行業的重要途徑，為解決水資源配置、水生態修復、水環境保護、水災害防治等一系列水問題提供了重要技術支撐[3]。自2003年水利部第一次印發《全國水利信息化規劃》（又稱“金水工程”規劃）以來，水利信息化發展五年規劃已成為全國水利改革發展五年規劃重要的專項規劃。水利部在《加快推進新時代水利現代化的指導意見》中提出以智慧水利建設為著力點和突破口推進水利現代化。《江西省智慧水利建設行動計劃》提出依托智慧撫河信息化工程項目積極開展智慧水利建設。水利信息化發展已進入智慧水利新階段，智慧水利已成為促進水治理體系和能力現代化的重要手段[4]。智慧水利綜合應用了云計算、物聯網、大數據、互聯網和人工智能等新一代信息技術，實現對水利對象及活動的透徹感知、全面互聯、智能應用與泛在服務[5][6]。計算機科學與技術是信息技術的核心和靈魂，在水利行業新一輪轉型升級過程中亟需大量水利與計算機學科交叉、可跨行業解決綜合復雜工程問題的復合型人才。

水利信息化方向計算機科學與技術專業人才培養模式的構建與實踐

隨著國家創新驅動發展戰略的實施，面向學科的專業教育已經較難適應以科研和創新為主體的工業4.0時代[7]。為適應水利信息領域對創新性復合型工程技術人才的需求，南昌工程學院計算機科學與技術專業自2013年以來，經過多年建設和發展，在辦學過程中形成了良好的工程教育模式。以校企合作為基礎共同制定人才培養方案、更新課程體系與教學內容，共建實驗室及實踐教學基地、共同完善知識、能力、素質協調發展的人才培養模式，特別注重對學生健全人格、工程實踐能力、創新綜合能力、交流溝通能力等方面的培養。

面向水利信息化修訂專業培養方案。通過走訪用人單位和畢業生，深入江西省水利科學研究院和江西省水利規劃設計院等水利行業企事業單位調研，以社會和行業需求為導向升級人才培養目標，修訂計算機科學與技術專業水利信息化方向卓越計劃人才培養方案。制定和完善與之適應的專業人才培養標準，確定學生所需的知識、能力、素質結構體系，并細化為知識能力大綱，落實到具體的課程和教學環節，以支撐人才培養目標的達成。培養方案以課程群方式構建計算機科學與技術專業水利信息化方向課程體系。

優化課程體系，突出水利特色。1.課程體系融合了專業教育與通識教育，兼顧了教學內容深度與廣度，突出了水利行業背景。該專業按照“計算機”專業大類招生，課程體系采用了“兩平臺+N模塊+一拓展”的基本框架，“兩平臺”指通識課程平臺和學科基礎課程平臺；“N模塊”指不同的專業教育模塊；“一拓展”指素質拓展計劃。2.在通識教育平臺設置了“水文化概論”課程，在水利信息系統開發課程群中開設了“水利信息化技術概論”“水利信息數據庫系統”“水利軟件設計與體系結構”等課程，并在實踐教學環節安排了“水利信息數據庫系統實驗”“水利軟件設計與體系結構實驗”“水利信息數據庫系統專題實訓”“水利軟件設計與體系結構專題實訓”“水利信息系統開發實訓”等。3.對傳統專業課程改造，引進企業的先進技術和真實項目對課堂講授、案例教學、實驗環節進行改造，實踐教學課時比例增加到45%。

采用“三階段四層次”卓越工程師人才培養體系。“三階段”指“2+1+1”三段式人才培養：前2年“重基礎”，重點完成學科基礎和專業核心等基礎課的學習；第3年“精方向”，采用項目驅動教學法，側重專業課程體系中某一方向課程群的學習；第4年“強工程”，學生到企業完成工程實際項目的學習，堅持工程能力和素質培養不斷線。“四層次”指“課程實驗—綜合課程設計—企業實習實訓—第二課堂”四層次校企合作實踐教學體系。

構建校企聯合育人實踐教學框架。在課程資源方面，校企聯合共建實踐教學基地，共建水利信息化特色專業課程，引入水利信息企業在研項目作為案例教學素材；在師資建設方面，安排專業課教師參與企業技術培訓；聘用水利行業技術專家講授部分專業課程；在教學環節方面，通過課程大作業、單元設計等形式與企業在研項目同步；在第二課堂方面，以各類科技競賽為抓手，培養學生工程創新意識；在素質拓展方面，與計算機專業相關的職業資格認證體系相聯系，提高畢業生在本行業相關職業資格認證中的優勢。

全方位改進教學方法與教學手段。1.在教學方法上推行啟發式、探究式、討論式、參與式、小班制等授課方式，將能力訓練貫穿于課程教學之中。提高學生的綜合素質。2.采用課內與課外相結合、產學研相結合、科研成果融入教學的方法，做到理論學習與實踐相結合。3.將課程教學向學科前沿性知識拓展，授課中對學科前沿性知識和亟待解決的工程實際問題作適當簡介，鼓勵學生在課程學習期間通過各種途徑參加工程實踐，在導師指導下完成課題研究、專業類競賽活動等，提高工程實踐能力和實際動手能力。4.將學科優勢與科研資源緊密結合，在課程教學中融入本學科的發展理念，選擇典型科研例子作為教學的案例，結合老師承擔的科研課題提煉適合學生完成的課題，鼓勵學生依托學科平臺的資源開展創新課題研究。

多元化課程考核評價方式。改革課程考核方式，采用知識、能力并重的多元考核方式，如面試、論文綜述、上機演示、實驗報告、實驗室現場報告、團體設計方案演示等多元化方式進行課程成績評定；校企聯合授課由雙師聯合考核，在企業完成相近課程學習的，可以通過學分置換方式沖抵部分校內課程成績；課程考核方式改革體現了以學生為中心，以成果為導向的工程教育理念，充分調動了學生的學習積極性和創造性，重視過程性評價提高了學生學習的自主性。

配套學生管理制度。實施雙導師制，為卓越工程師實驗班配備優秀班主任、優秀輔導員和優秀心理輔導老師，同時聘請專業教師擔任學業導師進行專業方面的學習指導。對于學生在企業的安全問題，與企業簽訂規范的合作協議，學校與企業雙方強化對學生的安全教育，并為學生購買意外傷害保險，避免出現安全問題。鼓勵學生創新創業，設立創新創業專項基金以解決卓越工程師實驗班學生創新創業項目經費問題。

已有成效

通過四年持續不斷的水利與計算機學科交叉融合教育，學生對水利行業認可度和認同感提高，在水利行業就業比例提升。學生在畢業設計選題時，選擇水利及相關方向研究課題的比例明顯增高；最后一年到企業工程實踐教學階段，選擇水利方向實踐教學基地人數逐年提升；學生就業方向進一步拓寬，除了傳統信息技術行業，還有部分學生進入水利水電行業工作，并獲得用人單位的良好評價。

學生實踐和創新能力增強。近三年，我校計算機科學與技術專業卓越實驗班學生在學科競賽中成績顯著，參加“中國大學生計算機設計大賽”“挑戰杯全國大學生科技作品競賽”“全國大學生計算機應用能力技能與信息素養大賽”等比賽獲省級以上獎勵30余項，國家級獎勵8項。參加省級以上大學生創新創業訓練計劃10項，其中國家級3項。約有12.38%的學生考取了國內知名高校的研究生。學生畢業論文成果發表在國內外期刊上發表論文5篇，其中核心期刊2篇。

水利信息化方向計算機科學與技術專業卓越人才培養涉及教學的方方面面。我校積極探索該專業人才培養模式的構建，在人才培養的目標和標準、課程體系設置、教學安排、教學方式、考核方式、實踐育人等方面不斷完善與創新，并取得初步成效。學生對水利行業認可度和認同感進一步提高，在水利行業就業比例提升，在學科競賽中均取得優異的成績。面向水利信息化的計算機技術人才培養，為水利行業輸送了大量水利信息技術人才。這些探索也為計算機科學與技術專業人才培養模式改革提供了較好的經驗，具有一定的推廣價值。