工程教育認(rèn)證背景下計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系研究

程格平 熊啟軍 曹文平 劉勇

摘? 要： 工程教育認(rèn)證是評(píng)估高校工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要途徑，對(duì)促進(jìn)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教育改革和發(fā)展具有重要的意義。立足于解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)的教育理念，探索實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì)思路，從實(shí)踐課程體系構(gòu)建、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面，著重討論如何構(gòu)建計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，旨在為高校的計(jì)算機(jī)工程教育和專(zhuān)業(yè)建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞： 工程教育認(rèn)證; 計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè); 實(shí)踐教學(xué); 體系建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2021）03-69-03

Research on practical teaching system of computer specialties

for Engineering Education Accreditation

Cheng Geping， Xiong Qijun， Cao Wenping， Liu Yong

（School of Mathematical and Computer Sciences， Hubei University of Arts and Science， Xiangyang， Hubei 441053， China）

Abstract： Engineering Education Accreditation is an important way to evaluate the quality of engineering talent training in colleges and universities， which can effetely promote the reform and development of computer professional education. Based on the education concept of cultivating the ability of solving complex engineering problems， this paper explores the design ideas of practical teaching system， and particularly discusses the construction of practical curriculum system， the design of practical teaching contents， the construction of practical teaching resources and the evaluation of practical teaching quality etc. for constructing the practical teaching system of computer specialties， in order to provide reference for the computer engineering education and computer specialties construction in colleges and universities.

Key words： Engineering Education Accreditation; computer specialty; practical teaching; system construction

0 引言

隨著新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，深刻影響和改變了人類(lèi)的生產(chǎn)生活方式，成為國(guó)家新產(chǎn)業(yè)、新模式和新業(yè)態(tài)發(fā)展的重要技術(shù)支撐。作為推動(dòng)信息技術(shù)變革的重要力量，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教育為社會(huì)培養(yǎng)了大量工程技術(shù)人才，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的全面進(jìn)步，使得應(yīng)用型工程教育成為高等教育改革與發(fā)展的必然趨勢(shì)。2016年3月，中國(guó)正式加入華盛頓協(xié)議，成為國(guó)際工程聯(lián)盟的締約成員，標(biāo)志著我國(guó)工程教育認(rèn)證體系和工程教育標(biāo)準(zhǔn)具備了國(guó)際實(shí)質(zhì)等效性，為深化教育教學(xué)改革，培養(yǎng)高素質(zhì)工程人才，提高工程教育質(zhì)量提供了新的戰(zhàn)略發(fā)展契機(jī)[1]。為了適應(yīng)新形勢(shì)下社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才的變化需求，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，重點(diǎn)圍繞工程教育認(rèn)證的要求，探索與實(shí)踐計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)制與模式，培養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的工程應(yīng)用型人才，切實(shí)推進(jìn)工程教育背景下的專(zhuān)業(yè)建設(shè)與發(fā)展。

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》明確指出，牢固確立人才培養(yǎng)在高校工作中的中心地位，堅(jiān)持能力為重，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力[2]。計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)是高校計(jì)算機(jī)教育的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響著高等教育的人才培養(yǎng)質(zhì)量[3]。在工程教育認(rèn)證的時(shí)代背景下，面向社會(huì)和行業(yè)發(fā)展需求，堅(jiān)持以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的教育理念，結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，進(jìn)一步推動(dòng)工程實(shí)踐教育的改革與創(chuàng)新，構(gòu)建與工程教育認(rèn)證相適應(yīng)的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，對(duì)培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的計(jì)算機(jī)工程技術(shù)人才具有重要意義。

1 計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì)理念

創(chuàng)新來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是創(chuàng)新的動(dòng)力。在工程教育實(shí)踐中，根據(jù)計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)理念，解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力培養(yǎng)為核心，設(shè)計(jì)符合工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。主要設(shè)計(jì)思想包括以下一些方面。

1.1 明確專(zhuān)業(yè)定位

以培養(yǎng)滿足計(jì)算機(jī)行業(yè)企業(yè)需要的工程人才為目標(biāo)，充分結(jié)合學(xué)校定位和本專(zhuān)業(yè)的辦學(xué)特色，明確畢業(yè)生應(yīng)具有的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)能力和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，設(shè)計(jì)有利于實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的畢業(yè)要求。

1.2 優(yōu)化教學(xué)體系

以學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)為核心理念，根據(jù)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，將畢業(yè)要求分解為系列指標(biāo)點(diǎn)，并設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的實(shí)踐課程體系和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)體系的優(yōu)化。

1.3 改善支撐條件

以滿足實(shí)踐教學(xué)需要為原則，整合課程實(shí)踐、企業(yè)實(shí)踐、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)和產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目的軟硬件資源，科學(xué)地構(gòu)建有助于提升學(xué)生工程實(shí)踐能力的平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)和達(dá)成畢業(yè)要求提供支撐。

2 構(gòu)建以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)體系

2.1 基于工程教育理念的實(shí)踐課程體系構(gòu)建

計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程體系是實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的主要載體，而實(shí)踐課程體系則是工程實(shí)踐教育的重要支撐。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程能夠鞏固和拓展理論課程知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的工程素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，為培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力提供了重要保障。針對(duì)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，將工程實(shí)踐教育理念貫穿于本科教育的整個(gè)課程體系，采用實(shí)踐平臺(tái)與課程模塊相結(jié)合的設(shè)計(jì)原則，以實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)踐能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，組織和集成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建立體化的實(shí)踐課程體系，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)踐課程體系對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的有效支撐，采用自頂向下實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求，自底向上支撐畢業(yè)要求的設(shè)計(jì)思想，構(gòu)建立體化的實(shí)踐課程體系結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)六個(gè)具體步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)。

⑴ 結(jié)合工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)踐課程體系的總體目標(biāo)設(shè)置相應(yīng)的畢業(yè)要求，逐條細(xì)化分解成指標(biāo)點(diǎn)。

⑵ 根據(jù)實(shí)踐課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系，認(rèn)真梳理課程對(duì)知識(shí)、能力和素質(zhì)的作用，系統(tǒng)整合社會(huì)實(shí)踐、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新項(xiàng)目等具有相互關(guān)聯(lián)、前后銜接的實(shí)踐環(huán)節(jié)，建立符合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程需要且能有效支撐畢業(yè)要求的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。

⑶ 以提升學(xué)生工程應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力為主線，按照學(xué)生掌握基本實(shí)踐技能，具備實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，形成解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的漸進(jìn)性發(fā)展規(guī)律，將實(shí)踐課程劃分為具有不同功能且相對(duì)獨(dú)立的實(shí)踐課程模塊，主要包括基礎(chǔ)實(shí)踐模塊、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐模塊、綜合實(shí)踐模塊和創(chuàng)新實(shí)踐模塊。

⑷ 將畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)分配到每個(gè)實(shí)踐課程模塊，設(shè)置實(shí)踐課程模塊的培養(yǎng)目標(biāo)。

⑸ 根據(jù)實(shí)踐課程模塊的畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)，確定課程模塊中每門(mén)實(shí)踐課程的課程目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，建立實(shí)踐課程體系與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系矩陣，其中每門(mén)課程需要支撐3～5個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，并設(shè)置相應(yīng)的達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)與支撐強(qiáng)度。

⑹ 建立校企合作交流與聯(lián)動(dòng)機(jī)制，定期邀請(qǐng)企業(yè)和行業(yè)專(zhuān)家參與課程體系的設(shè)計(jì)或更新，以保證實(shí)踐課程體系能夠適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要。

立體化實(shí)踐課程體系結(jié)合了層次化和模塊化課程體系的優(yōu)勢(shì)，既兼顧了計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展規(guī)律，又充分考慮了學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。而且，通過(guò)每門(mén)課程畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)課程目標(biāo)的支撐，從而保證培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求和課程體系相互協(xié)調(diào)。

2.2 基于工程教育理念的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)指出，課程體系中的每門(mén)課程必須為畢業(yè)要求的能力結(jié)構(gòu)提供支撐，學(xué)生能力的形成要通過(guò)明確的課程內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)[4]。為了保證畢業(yè)要求、課程目標(biāo)和課程內(nèi)容的一致性，建立教授責(zé)任制的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展課程內(nèi)容的建設(shè)與規(guī)劃。具體而言，針對(duì)每個(gè)課程模塊的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)課程內(nèi)容與能力結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，充分結(jié)合課程中蘊(yùn)含的思想政治元素，課程負(fù)責(zé)人組織教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員，編制實(shí)踐教學(xué)大綱，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，以支撐課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，通識(shí)教育實(shí)踐課程、學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)踐課程和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課程能夠體現(xiàn)計(jì)算機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐能力的培養(yǎng)，專(zhuān)業(yè)方向?qū)嵺`課程能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)，課外實(shí)踐與創(chuàng)新活動(dòng)能夠提高計(jì)算機(jī)實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。對(duì)于課程模塊中的實(shí)踐課程，重點(diǎn)圍繞實(shí)踐課程的課程目標(biāo)和能力目標(biāo)，結(jié)合工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。

首先，將畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)分解為不同的能力目標(biāo)，利用計(jì)算思維、工程思維和創(chuàng)新思維的方法，建立實(shí)踐課程知識(shí)點(diǎn)與畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)矩陣。然后，根據(jù)畢業(yè)要求分解指標(biāo)的能力要求，將實(shí)踐課程知識(shí)點(diǎn)植入到相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)成具有明確達(dá)成度的課程項(xiàng)目。最后，根據(jù)每個(gè)課程項(xiàng)目對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐度來(lái)設(shè)置權(quán)重系數(shù)，形成實(shí)踐課程內(nèi)容的權(quán)重系數(shù)矩陣。因此，通過(guò)設(shè)計(jì)與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的能力目標(biāo)相匹配的課程項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐課程畢業(yè)要求的有效達(dá)成。

2.3 基于工程教育理念的實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)

立體化實(shí)踐教學(xué)體系將分解落實(shí)的培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求和課程內(nèi)容以及教學(xué)活動(dòng)相互關(guān)聯(lián)，從而形成一個(gè)有機(jī)整體，并通過(guò)實(shí)踐教學(xué)資源提供基礎(chǔ)支撐。突出以學(xué)生為中心的教育理念，緊密結(jié)合畢業(yè)要求的達(dá)成需要，按照工程能力培養(yǎng)的形成過(guò)程，采用設(shè)計(jì)型、綜合型、研究型和創(chuàng)新型的漸進(jìn)方式，組織和集成課程模塊中的實(shí)踐教學(xué)資源，建立虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)。

⑴ 以能力提升為導(dǎo)向，結(jié)合企業(yè)實(shí)踐案例和工程項(xiàng)目，系統(tǒng)地整合課程模塊中的課程實(shí)驗(yàn)、企業(yè)實(shí)踐、畢業(yè)實(shí)習(xí)、創(chuàng)新實(shí)踐等校內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)資源，建立有利于學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)的課程實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù);

⑵ 按照實(shí)踐課程體系的能力結(jié)構(gòu)，使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合超星平臺(tái)、中國(guó)大學(xué)慕課、程序設(shè)計(jì)類(lèi)輔助教學(xué)平臺(tái)（PTA）、EduCoder實(shí)踐課程平臺(tái)等優(yōu)質(zhì)在線實(shí)踐課程資源，形成在線實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù);

⑶ 將現(xiàn)代信息技術(shù)融入到課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，拓展教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，延伸教學(xué)時(shí)空，開(kāi)發(fā)和建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目;

⑷ 利用大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽、軟件設(shè)計(jì)大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽和軟件能力認(rèn)證等課外實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)。充分利用具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的線上線下實(shí)踐課程資源，最終形成多層次、多維度以及跨平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)，為培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力提供支撐條件。

2.4 基于工程教育理念的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)

實(shí)踐教學(xué)考核評(píng)價(jià)是用來(lái)衡量實(shí)踐課程和教學(xué)活動(dòng)是否符合畢業(yè)要求的客觀依據(jù)，也是提高計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教育質(zhì)量的重要保障。基于產(chǎn)出導(dǎo)向的工程教育理念，建立科學(xué)合理的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量考核和評(píng)價(jià)機(jī)制，主要包括三方面的內(nèi)容。一是教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量評(píng)價(jià)。根據(jù)每個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)程度，設(shè)置相應(yīng)的達(dá)成度標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)實(shí)踐課程的技術(shù)性和非技術(shù)性能力目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)過(guò)程和教學(xué)成果評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，把過(guò)程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)、直接和間接、定性和定量相結(jié)合，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與總結(jié)，形成對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量評(píng)價(jià)。二是畢業(yè)生反饋評(píng)價(jià)，根據(jù)專(zhuān)業(yè)定位和培養(yǎng)目標(biāo)，定期對(duì)畢業(yè)生做線上或線下跟蹤調(diào)查，對(duì)企業(yè)行業(yè)的人才需求做實(shí)證調(diào)研，收集專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案、實(shí)踐課程體系設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)方法方式，以及實(shí)踐教育教學(xué)資源等反饋信息，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度評(píng)價(jià)。三是社會(huì)質(zhì)量評(píng)價(jià)，委托具備資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)，面向社會(huì)用人單位征集畢業(yè)生實(shí)踐應(yīng)用能力、工程實(shí)踐能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力等培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成狀態(tài)數(shù)據(jù)，定期進(jìn)行整理和分析，以獲取社會(huì)用人單位對(duì)工程實(shí)踐教育的質(zhì)量評(píng)價(jià)，為實(shí)踐課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)提供重要依據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

工程教育認(rèn)證是國(guó)際通行的高等教育質(zhì)量保障制度，也是我國(guó)高等教育質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估體系中的重要組成部分。本文以培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力為核心，分別從實(shí)踐課程體系、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)資源和實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)的角度，探索和研究計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵，提出了實(shí)踐教學(xué)體系的建構(gòu)與實(shí)施方案，以促進(jìn)專(zhuān)業(yè)建設(shè)與工程教育的深度融合，提高計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐教育的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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