劉　軍

(渭南師范學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)安全與信息化學(xué)院，陜西 渭南 714099)

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基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式探索

劉軍

(渭南師范學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)安全與信息化學(xué)院，陜西 渭南 714099)

摘要：在互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的時(shí)代背景下，要培養(yǎng)能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展新需求的應(yīng)用型計(jì)算機(jī)人才，地方高校必須從知識(shí)框架、課程設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)、能力塑造等方面進(jìn)行綜合化改革。基于本科人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)的視角，構(gòu)建了一種以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式。其中，課程設(shè)置以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)認(rèn)知、有效利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題、終身學(xué)習(xí)信息技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作等四種能力為目標(biāo)，以<能力目標(biāo)∶知識(shí)表達(dá)∶教學(xué)范例>為范式；教學(xué)設(shè)計(jì)以問(wèn)題求解、啟發(fā)推理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、構(gòu)建評(píng)價(jià)等四種能力為目標(biāo)，以“課堂支撐、項(xiàng)目推動(dòng)、導(dǎo)師引領(lǐng)、氛圍熏陶”為路徑。

關(guān)鍵詞：地方本科院校；計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)；人才培養(yǎng)模式；計(jì)算思維；培養(yǎng)方案

隨著國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略的實(shí)施，在互聯(lián)網(wǎng)+大背景下，社會(huì)各行業(yè)都急需大量的網(wǎng)絡(luò)安全與信息化人才。在全國(guó)大型企業(yè)中，只有3.7%的企業(yè)信息化建設(shè)進(jìn)入成熟階段。僅在傳統(tǒng)行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品升級(jí)過(guò)程中，軟件工程師、網(wǎng)絡(luò)工程師的人才需求缺口就高達(dá)60萬(wàn)。同時(shí)，沿海發(fā)達(dá)地區(qū)和區(qū)域中心城市大力發(fā)展以信息產(chǎn)業(yè)為主體的高新技術(shù)，也為計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)大學(xué)生提供了廣大的就業(yè)市場(chǎng)。然而，自2002年以來(lái)，地方本科高校計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的初次就業(yè)率連年下滑，成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。這種IT行業(yè)人才需求持續(xù)旺盛與地方本科高校計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)就業(yè)不理想的現(xiàn)象值得深思。

究其原因，一方面，盡管全國(guó)有1 600余所高校開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)，在校生規(guī)模也位居各專(zhuān)業(yè)之首，但大多數(shù)地方本科院校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案的通用化、課程體系的理論化、實(shí)踐過(guò)程的仿真化、教學(xué)考核的分?jǐn)?shù)化，導(dǎo)致學(xué)生缺乏自身特色與比較優(yōu)勢(shì)的“同質(zhì)化”培養(yǎng)結(jié)果。表現(xiàn)為地方本科院校計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生普遍理論不扎實(shí)、實(shí)踐不堅(jiān)實(shí)、動(dòng)手能力弱，缺乏創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，學(xué)生在知識(shí)、素養(yǎng)、能力和品質(zhì)方面都無(wú)法滿(mǎn)足用人單位日益嚴(yán)格的要求。[1]另一方面，隨著國(guó)家以信息化帶動(dòng)工業(yè)化升級(jí)戰(zhàn)略的實(shí)施，以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、3D打印為代表的信息技術(shù)日益融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具制造、增材制造、物流配送、營(yíng)銷(xiāo)管理等實(shí)體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行過(guò)程。[2]這些新常態(tài)對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的課程體系、內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)模式和實(shí)踐環(huán)節(jié)都提出了大調(diào)整、大更新、大改革的緊迫要求。然而，由于大多數(shù)地方本科院校與產(chǎn)業(yè)、市場(chǎng)結(jié)合不夠緊密，導(dǎo)致盡管學(xué)校都非常努力地進(jìn)行很多改革和探索，但其計(jì)算機(jī)類(lèi)人才培養(yǎng)方案的更新滯后，已經(jīng)無(wú)法培養(yǎng)出在技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品服務(wù)上具有特長(zhǎng)，適合區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)應(yīng)用型信息技術(shù)人才。要破解制約地方本科院校計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)發(fā)展的“供給側(cè)不足”的內(nèi)在矛盾，就必須積極探索既滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)現(xiàn)新需求，又符合學(xué)生實(shí)際情況的計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)創(chuàng)新模式。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)提出“培養(yǎng)學(xué)習(xí)者計(jì)算機(jī)能力結(jié)構(gòu)”的要求，C9聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明提出的“在當(dāng)今信息時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，圍繞科學(xué)思維和科學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)課程教學(xué)的改革與實(shí)踐”的設(shè)想，為破解“供給側(cè)與需求側(cè)不匹配”這一制約地方本科院校計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)發(fā)展內(nèi)在矛盾提供了契機(jī)。

一、基于計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

1.計(jì)算思維的含義

表1　計(jì)算思維內(nèi)涵的多維度解釋

計(jì)算思維屬于科學(xué)思維的范疇，與理論思維、實(shí)驗(yàn)思維并列為科學(xué)思維的三大支柱?？▋?nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授認(rèn)為，計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類(lèi)行為理解的涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科的一系列思維活動(dòng)。[3]一般認(rèn)為，科學(xué)思維通過(guò)整理和改造感性階段獲得的材料，形成反映事物本質(zhì)和規(guī)律的相關(guān)概念、推理和判斷，是一個(gè)理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程。由此可見(jiàn)，計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化，其內(nèi)涵不同維度的表述見(jiàn)表1。

在今天這個(gè)信息化程度日益復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、海量的社會(huì)組織形態(tài)里，作為解決科學(xué)、工程、管理問(wèn)題的有效思維工具，計(jì)算思維已經(jīng)成為現(xiàn)代人都必須具備的基本能力之一。從最近20年重大科技進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和社會(huì)轉(zhuǎn)型的基本面上分析，計(jì)算思維已經(jīng)融入了人類(lèi)智力活動(dòng)的整體進(jìn)程，并且日益發(fā)揮著其不可替代的重要作用。高等學(xué)校在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)和專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中，必須把計(jì)算思維能力的培養(yǎng)置于基礎(chǔ)位置，并有效地融入計(jì)算機(jī)本科人才培養(yǎng)方案的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，融入計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)過(guò)程之中，才能使培養(yǎng)的畢業(yè)生具備信息社會(huì)新形態(tài)下的基本思維素養(yǎng)。

2.計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)認(rèn)知能力、有效利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力、終身學(xué)習(xí)信息技術(shù)的能力以及基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的協(xié)同工作能力，是教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)明確提出的大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)目標(biāo)。[4]國(guó)家教學(xué)名師、西安交通大學(xué)馮博琴教授認(rèn)為，計(jì)算思維就是學(xué)生內(nèi)部圖式的順應(yīng)、同化與平衡，其培養(yǎng)過(guò)程可理解為學(xué)生思維圖式自我建構(gòu)的過(guò)程。國(guó)家教學(xué)名師、西北大學(xué)耿國(guó)華教授指出，“信息”本質(zhì)就是“人言自心悟之”，計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)過(guò)程就是培養(yǎng)學(xué)生以計(jì)算思維為工具分析、構(gòu)造、解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳遞、融合、轉(zhuǎn)化與應(yīng)用的過(guò)程。

從教學(xué)設(shè)計(jì)上看，培養(yǎng)學(xué)生基本的計(jì)算思維能力，應(yīng)面向文、理、藝、工等不同學(xué)科專(zhuān)業(yè)的具體計(jì)算機(jī)應(yīng)用需求，在知識(shí)、能力、素養(yǎng)等方面繪制相應(yīng)的〈能力目標(biāo)∶知識(shí)表達(dá)∶課程設(shè)置〉映射矩陣。具體而言，能力目標(biāo)應(yīng)涵蓋問(wèn)題求解、啟發(fā)推理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和構(gòu)建評(píng)價(jià)等要素；知識(shí)表達(dá)應(yīng)包括計(jì)算思維相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、邏輯思維和工程領(lǐng)域等內(nèi)容；課程設(shè)置應(yīng)側(cè)重從抽象、語(yǔ)言、系統(tǒng)等不同層級(jí)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用特定行業(yè)的軟件系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，就是要構(gòu)造學(xué)生由特定領(lǐng)域知識(shí)支撐以及與專(zhuān)業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通的計(jì)算思維意識(shí)集合，使其具備高級(jí)軟件系統(tǒng)的抽象、表達(dá)、設(shè)計(jì)、測(cè)試和應(yīng)用能力。[5-9]教學(xué)過(guò)程應(yīng)基于計(jì)算思維和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，緊扣課程應(yīng)解決的理論與實(shí)際問(wèn)題，采取計(jì)算思維指導(dǎo)下的范例式教學(xué)模式。首先，應(yīng)該設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的〈能力目標(biāo)∶知識(shí)表達(dá)∶教學(xué)范例〉映射矩陣(見(jiàn)表2)，引導(dǎo)學(xué)生從應(yīng)用者的角度融合軟件設(shè)計(jì)的工具與計(jì)算思維的方法，提高復(fù)雜系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試和應(yīng)用水平，進(jìn)而學(xué)會(huì)運(yùn)用計(jì)算思維工具去分析、構(gòu)造和解決特定專(zhuān)業(yè)的實(shí)際問(wèn)題。

表2　〈能力目標(biāo)∶知識(shí)表達(dá)∶教學(xué)范例〉 映射矩陣

二、基于能力導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式

1.設(shè)計(jì)思路

人才培養(yǎng)模式是學(xué)校為學(xué)生構(gòu)建的知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的方式。對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)而言，能力培養(yǎng)是課程和實(shí)踐教學(xué)的核心任務(wù)，教學(xué)改革的重心是課程建設(shè)與培養(yǎng)模式創(chuàng)新。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)本科人才培養(yǎng)模式強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系構(gòu)建和專(zhuān)業(yè)技能培養(yǎng)，對(duì)計(jì)算思維能力、工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)目標(biāo)比較模糊，課程設(shè)置更注重涵蓋學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能知識(shí)，很少涉及嵌入式企業(yè)實(shí)訓(xùn)課程，基于學(xué)段的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)也比較少見(jiàn)，導(dǎo)致培養(yǎng)目標(biāo)、體系、內(nèi)容、模式、手段與社會(huì)對(duì)畢業(yè)生信息技術(shù)的知識(shí)、能力和素養(yǎng)要求無(wú)法有效銜接。[10]因此，在計(jì)算機(jī)類(lèi)人才培養(yǎng)方案修訂過(guò)程中，必須強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的計(jì)算思維和工程能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，著重對(duì)現(xiàn)有課程的教學(xué)目標(biāo)、授課內(nèi)容、評(píng)價(jià)體系、教學(xué)模式和實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。以計(jì)算思維和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為主線(xiàn)，著力培養(yǎng)學(xué)生在真實(shí)數(shù)據(jù)環(huán)境下的問(wèn)題分析、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)構(gòu)造等能力。

地方本科院校應(yīng)基于創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新高層次應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位，確定計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)要堅(jiān)持面向計(jì)算機(jī)學(xué)科前沿，立足服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，實(shí)施以計(jì)算思維和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為導(dǎo)向、“通識(shí)教育+學(xué)科基礎(chǔ)+專(zhuān)業(yè)能力+計(jì)算思維”的人才培養(yǎng)模式改革，培養(yǎng)在軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和信息安全等IT服務(wù)領(lǐng)域具有特長(zhǎng)的應(yīng)用型計(jì)算機(jī)工程技術(shù)人才，總體思路見(jiàn)圖1。

圖1　以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)類(lèi)人才培養(yǎng)模式改革

2．體系框架

從計(jì)算思維與工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的角度，我們?cè)O(shè)計(jì)了“通識(shí)教育+學(xué)科基礎(chǔ)+專(zhuān)業(yè)能力+計(jì)算思維”的計(jì)算機(jī)卓越人才培養(yǎng)模式，見(jiàn)圖2。

其主要內(nèi)容包括：(1)從計(jì)算思維能力培養(yǎng)的角度，拓寬數(shù)學(xué)、邏輯、工程及管理等相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)結(jié)合各專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的“基礎(chǔ)+方向”培養(yǎng)方案，實(shí)施計(jì)算機(jī)大類(lèi)培養(yǎng)模式，引導(dǎo)學(xué)生跨專(zhuān)業(yè)、跨學(xué)科參加高水平、高層次學(xué)科競(jìng)賽。(2)按照“學(xué)科基礎(chǔ)+專(zhuān)業(yè)教育+專(zhuān)業(yè)技能+實(shí)踐能力”的體系，依據(jù)計(jì)算機(jī)學(xué)科及不同專(zhuān)業(yè)特色，設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐和思維訓(xùn)練的課程體系，實(shí)施能力導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)。(3)按照IT行業(yè)基本合格的入職者標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建“驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)+綜合實(shí)驗(yàn)+課程設(shè)計(jì)+專(zhuān)業(yè)見(jiàn)習(xí)+專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)+專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)+仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)”的實(shí)踐教學(xué)體系，實(shí)施企業(yè)課程嵌入、一線(xiàn)工程師進(jìn)課堂、教師學(xué)生進(jìn)企業(yè)的“校企合作”實(shí)踐教學(xué)過(guò)程。

圖2　計(jì)算機(jī)類(lèi)卓越人才培養(yǎng)體系框架

三、基于〈能力∶課程〉矩陣的課程體系

1．〈能力∶課程〉映射矩陣

在計(jì)算機(jī)類(lèi)本科人才培養(yǎng)方案修訂的過(guò)程中，我們?cè)趯?zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)充分討論、調(diào)研、論證的基礎(chǔ)之上，依據(jù)校外專(zhuān)家、行業(yè)專(zhuān)家和一線(xiàn)工程師的建議，每一個(gè)專(zhuān)業(yè)都繪制詳細(xì)到三級(jí)指標(biāo)的〈能力∶課程〉關(guān)系映射矩陣(以計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)為例，見(jiàn)表3)，并以此作為人才培養(yǎng)方案中課程類(lèi)別、重要程度、課時(shí)/學(xué)分比例、開(kāi)設(shè)學(xué)期、考核方式的主要依據(jù)。

表3　人才培養(yǎng)目標(biāo)的〈能力∶課程 〉實(shí)現(xiàn)矩陣

該矩陣的設(shè)計(jì)視角包括：(1)基于知識(shí)的有效傳遞。為課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)定分類(lèi)細(xì)化的目標(biāo)集合，繪制學(xué)科知識(shí)內(nèi)在關(guān)聯(lián)的知識(shí)圖譜，以此為主線(xiàn)設(shè)計(jì)課程設(shè)置的前后銜接關(guān)系，確保學(xué)科知識(shí)的全覆蓋傳授。(2)基于技能的有效培養(yǎng)。為實(shí)踐課程內(nèi)容設(shè)定與IT行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本一致的指標(biāo)體系，構(gòu)建基于工程實(shí)踐項(xiàng)目的仿真范例庫(kù)，指導(dǎo)學(xué)生掌握信息技術(shù)的基本技能。(3)基于素養(yǎng)的有效訓(xùn)練。為不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生設(shè)定特定的計(jì)算思維方法訓(xùn)練庫(kù)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用計(jì)算思維將專(zhuān)業(yè)知識(shí)與計(jì)算機(jī)工具相融合，掌握以“構(gòu)造”為特征的問(wèn)題求解方法。

2．課程體系設(shè)計(jì)

以培養(yǎng)一流IT現(xiàn)場(chǎng)工程師為人才培養(yǎng)目標(biāo)的地方應(yīng)用型本科院校，其計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的本科人才培養(yǎng)方案，應(yīng)以計(jì)算思維素養(yǎng)和項(xiàng)目工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以“通識(shí)教育+專(zhuān)業(yè)教育”為理念，以學(xué)科基礎(chǔ)課程為核心，以專(zhuān)業(yè)教育課程為特色，以大比重實(shí)踐課程為手段，構(gòu)建突出學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)認(rèn)知、有效利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題、終身學(xué)習(xí)信息技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作等計(jì)算思維能力培養(yǎng)的課程體系。具體來(lái)講，就是對(duì)計(jì)算機(jī)公共課，區(qū)分文、理、藝等不同類(lèi)型設(shè)計(jì)課程；對(duì)學(xué)科基礎(chǔ)課，從通識(shí)教育、大類(lèi)培養(yǎng)的角度，統(tǒng)一進(jìn)行學(xué)科基礎(chǔ)課程的設(shè)計(jì)；對(duì)課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、見(jiàn)習(xí)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))等實(shí)踐環(huán)節(jié)，在體例一致的前提下，區(qū)分不同專(zhuān)業(yè)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容。

四、基于能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系

1．目標(biāo)體系

教學(xué)設(shè)計(jì)上的能力培養(yǎng)就是面向計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用需求，培養(yǎng)學(xué)生基本的計(jì)算思維和工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)目標(biāo)包括學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力、計(jì)算思維素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神等方面，其體系框架見(jiàn)圖3。

圖3　基于能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系框架

在學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)方面，掌握本專(zhuān)業(yè)所需的計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)以及數(shù)學(xué)、邏輯、工程和管理等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，能通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件資格和水平考試(程序員級(jí))；在專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力方面，能夠運(yùn)用“構(gòu)造”方法求解抽象級(jí)、語(yǔ)言級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的問(wèn)題，并能初步構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)；[11-12]在計(jì)算思維素養(yǎng)方面，具備數(shù)學(xué)、邏輯和工程思維，能夠自覺(jué)地將科學(xué)思維與專(zhuān)業(yè)知識(shí)融合提煉，形成明晰的計(jì)算思維意識(shí)集合；在創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新精神方面，具備管理、商務(wù)、市場(chǎng)意識(shí)，能夠依托大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、大學(xué)生實(shí)體創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造或模擬5～10人規(guī)模的技術(shù)型公司。

2．環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

教學(xué)實(shí)施的能力培養(yǎng)就是依據(jù)<能力∶課程>實(shí)現(xiàn)矩陣，細(xì)化各專(zhuān)業(yè)不同學(xué)段應(yīng)具備的專(zhuān)業(yè)能力指標(biāo)體系，設(shè)計(jì)相應(yīng)的課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、技能實(shí)訓(xùn)、項(xiàng)目仿真、創(chuàng)新實(shí)踐和創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，見(jiàn)表4。

表4　基于專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

(1)分類(lèi)別、分學(xué)段、遞進(jìn)式的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)原有的“演示—驗(yàn)證”模式，分類(lèi)別、分學(xué)段、遞進(jìn)式地設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程。專(zhuān)業(yè)能力類(lèi)實(shí)驗(yàn)：目標(biāo)設(shè)定一般來(lái)自后續(xù)課程，分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生基本的語(yǔ)言和工具應(yīng)用能力,以通用語(yǔ)言的軟件編程、測(cè)試能力為重點(diǎn)。綜合設(shè)計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)：目標(biāo)設(shè)定一般來(lái)自工程項(xiàng)目仿真,每個(gè)專(zhuān)業(yè)方向都開(kāi)設(shè)不少于7門(mén)的綜合設(shè)計(jì)課程群，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析、獨(dú)立設(shè)計(jì)和深度開(kāi)發(fā)能力，以實(shí)現(xiàn)學(xué)科基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)教育課程融會(huì)貫通為重點(diǎn)。

(2)學(xué)生分組、雙師指導(dǎo)、項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)的專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。改變傳統(tǒng)的以語(yǔ)言/工具掌握為目標(biāo)、教師單一指導(dǎo)、學(xué)生獨(dú)立完成的專(zhuān)業(yè)能力實(shí)訓(xùn)模式。通過(guò)將學(xué)生按IT企業(yè)架構(gòu)中不同角色進(jìn)行分組，引入IT企業(yè)一線(xiàn)工程師共同指導(dǎo)，建立專(zhuān)業(yè)技能實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目范例庫(kù)，以真實(shí)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、雙師共同指導(dǎo)、學(xué)生分組協(xié)作的模式實(shí)施專(zhuān)業(yè)綜合能力實(shí)訓(xùn)。[13]

(3)興趣驅(qū)動(dòng)、專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)、全員參與的學(xué)科競(jìng)賽環(huán)節(jié)。高水平學(xué)科競(jìng)賽是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，嘗試基于計(jì)算思維方式獨(dú)立分析、解決問(wèn)題能力的有效途徑。通過(guò)專(zhuān)家講座、主題宣講等方式，使學(xué)生明確學(xué)科競(jìng)賽的規(guī)程；通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)交流等方式，激發(fā)學(xué)生參與學(xué)科競(jìng)賽的興趣，營(yíng)造全員參與的氛圍。通識(shí)教育階段，鼓勵(lì)學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模、高等數(shù)學(xué)等數(shù)學(xué)類(lèi)競(jìng)賽，以培養(yǎng)抽象的邏輯思維能力；學(xué)科基礎(chǔ)階段，要求學(xué)生參加軟件資格與水平考試的信息技術(shù)員考試，以培養(yǎng)初步的計(jì)算思維能力；專(zhuān)業(yè)教育階段，要求學(xué)生參加軟件設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)攻防、信息安全等高難度學(xué)科競(jìng)賽，以培養(yǎng)扎實(shí)的學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用能力。

(4)項(xiàng)目為基、學(xué)研結(jié)合、職業(yè)能力的畢業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。學(xué)生在修完本科學(xué)歷教育所必需的通識(shí)教育課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)教育課程后，在專(zhuān)業(yè)基本能力測(cè)試達(dá)標(biāo)的前提下方可進(jìn)入畢業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。通過(guò)創(chuàng)建校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和工程技術(shù)中心，引入IT企業(yè)以項(xiàng)目研發(fā)為目標(biāo)的嵌入式課程群，以學(xué)生參與真實(shí)信息系統(tǒng)研發(fā)的方式組織畢業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)畢業(yè)生從事IT職業(yè)所必需的素養(yǎng)、品質(zhì)、技能和能力。[14-15]

3.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)

以“課堂支撐、項(xiàng)目推動(dòng)、導(dǎo)師引領(lǐng)、氛圍熏陶”為實(shí)現(xiàn)路徑，通過(guò)拓展本科人才培養(yǎng)方案中的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置與創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)有關(guān)的思維訓(xùn)練、科技訓(xùn)練、項(xiàng)目管理、企業(yè)管理等選修課程，實(shí)行科技活動(dòng)、專(zhuān)題報(bào)告、社會(huì)實(shí)踐等綜合教育課程的創(chuàng)新學(xué)分管理，促使學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、積極開(kāi)展科技創(chuàng)新，培養(yǎng)自身的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。一方面,要求教師在科研項(xiàng)目中吸收學(xué)生參加，使學(xué)生及時(shí)掌握學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)、了解學(xué)科前沿，達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的目的；另一方面，設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、大學(xué)生實(shí)體創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等專(zhuān)門(mén)課題，引導(dǎo)、鼓勵(lì)和支持學(xué)生自主開(kāi)展初步的科學(xué)研究，從而鍛煉培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、構(gòu)造方案和解決問(wèn)題的計(jì)算思維基本能力。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略的實(shí)施，在互聯(lián)網(wǎng)+大背景下，計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)面臨社會(huì)需求旺盛與畢業(yè)生知識(shí)、能力和素養(yǎng)無(wú)法匹配的現(xiàn)實(shí)矛盾，給地方本科院校提出了進(jìn)行計(jì)算機(jī)類(lèi)人才培養(yǎng)模式改革的現(xiàn)實(shí)課題。過(guò)去10年，以陳國(guó)良院士為代表的一批科學(xué)界和教育界的專(zhuān)家對(duì)計(jì)算機(jī)通識(shí)教育的知識(shí)普及、能力培養(yǎng)、計(jì)算思維滲透已提出較成熟的頂層設(shè)計(jì)理念。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)已形成多版本的《大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)要求》，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)已逐步進(jìn)入貫穿“計(jì)算思維”的課程內(nèi)容體系建設(shè)階段。2010年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)一些院校(C9聯(lián)盟)已率先開(kāi)始相關(guān)改革，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，在應(yīng)用型本科院校進(jìn)行以計(jì)算思維和工程能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)模式綜合改革的時(shí)機(jī)已基本成熟。

在實(shí)施教育部大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目“基于計(jì)算思維的文科類(lèi)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐”的過(guò)程中，本課題組基于建構(gòu)主義教學(xué)模式理論，按照項(xiàng)目的分工和任務(wù)安排，組織實(shí)施了以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為目標(biāo)的美術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)改革。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，在評(píng)測(cè)的學(xué)業(yè)考試成績(jī)、項(xiàng)目文檔編寫(xiě)、小組匯報(bào)講演、設(shè)計(jì)與構(gòu)思能力、計(jì)算思維能力、團(tuán)隊(duì)交流與學(xué)習(xí)、教學(xué)與學(xué)科融合、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)等指標(biāo)中，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的平均得分均高于對(duì)照組；在構(gòu)思能力、計(jì)算思維能力、學(xué)習(xí)興趣、團(tuán)隊(duì)交流和學(xué)科融合等指標(biāo)上明顯優(yōu)于對(duì)照組。這些都表明基于計(jì)算思維的范例式教學(xué)模式有效提升了學(xué)生的思維能力與專(zhuān)業(yè)技能。

實(shí)踐表明，從提高地方本科院校計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的角度，基于本科人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)的視角，構(gòu)建以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)體系，從知識(shí)框架、課程設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)、能力塑造等方面進(jìn)行綜合化改革，是基于卓越工程師培養(yǎng)理念培養(yǎng)適應(yīng)國(guó)家和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新需要的計(jì)算機(jī)類(lèi)創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)應(yīng)用型人才的現(xiàn)實(shí)路徑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳振慶,譚曉東,羅蘭花，等.地方高校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀分析及對(duì)策[J].計(jì)算機(jī)教育,2012,(22):5-8.

[2] 李國(guó)杰.信息科學(xué)技術(shù)的長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)的戰(zhàn)略取向[J].中國(guó)科學(xué):信息科學(xué),2010,40(1):128-138.

[3] Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J].Communications of ACM, 2010, 49(3):33-35.

[4] 何欽銘,陸漢權(quán)，馮博琴.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計(jì)算思維能力的培養(yǎng)——《九校聯(lián)盟(C9)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》解讀[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2010,(9):5-9.

[5] 牟琴,譚良.計(jì)算思維的研究及其進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2011,38(3):10-15.

[6] 陳國(guó)良,董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2011,(1):7-11,32.

[7] 楊彩云,王軍華.計(jì)算思維視野下大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分層教學(xué)構(gòu)建[J].高教論壇,2012,(2):73-75.

[8] 衷克定,瑪麗亞木·玉蘇甫江.大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的計(jì)算思維能力形態(tài)及其取向[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2013,(5):43-46.

[9] 朱勇,楊洪偉,宋曉強(qiáng).大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)途徑[J].計(jì)算機(jī)教育,2013,(5):35-38.

[10] 李春杰.能力導(dǎo)向計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,32(2):176-179.

[11] 徐同文,陳艷.英國(guó)大學(xué)應(yīng)用型人才培養(yǎng)機(jī)制探析與啟示[J].高等工程教育研究,2013，(4):111-115.

[12] 劉樹(shù)根,程孝良,曹俊興.英國(guó)大學(xué)創(chuàng)業(yè)教育的特點(diǎn)及其啟示[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2015，(3):85-88.

[13] 李蒙,李曉花.談?dòng)?jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)工程型與應(yīng)用型人才培養(yǎng)[J].計(jì)算機(jī)教育,2011，(20):12-14.

[14] 楊爽.校企合作計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)模式與運(yùn)行機(jī)制探索[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào),2010，15(4):152-156.

[15] 郝繼升,王文東.以社會(huì)需求為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].延安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010,29(4):33-35.

【責(zé)任編輯曹靜】

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-5128(2016)14-0009-08

收稿日期：2015-12-09

基金項(xiàng)目：教育部大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目：基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的美術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)課程建設(shè)(高教司〔2015〕51號(hào)函1-6-5)；渭南師范學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目：基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)通識(shí)教育課程的綜合改革與實(shí)踐(JG201525)

作者簡(jiǎn)介：劉軍(1973—)，男，陜西大荔人，渭南師范學(xué)院網(wǎng)絡(luò)安全與信息化學(xué)院教授，西北大學(xué)博士研究生，主要從事人工智能與模式識(shí)別、智能信息處理和高等教育研究。

Exploration on the Talents Training Model of Computer Majors Based on Computational Thinking

LIU Jun

(School of Network Security and Informatization, Weinan Normal University, Weinan 714099, China)

Abstract:In the era of the Internet plus, big data and cloud computing background, to train the computer talents who can meet the current needs of the social development, local universities must carry out comprehensive reforms in the aspects of the knowledge framework, curriculum, practice teaching, ability training, etc.. From the perspective of undergraduate talent training program design, a training model is constructed to improve students’ ability of computational thinking. In the model, the course design, based on the paradigm of ability goal-knowledge expression-teaching paradigm, aims at training students’ abilities of computer system cognition, effective use of computer to solve problems, lifelong learning of information technology, and collaborative work on the Internet; the teaching design, based on the path of “classroom support, project promotion, advisor guidance and the atmosphere influence”, aims at training abilities of problem solving, heuristic reasoning, system design, and construction evaluation.

Key words:local universities; computer majors; talent training model; computational thinking; training program

【高等教育研究】