新工科建設(shè)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(shè)背景下，為抓住計算機教育發(fā)展新機遇，通過提高教育教學(xué)質(zhì)量，探索過程化教育創(chuàng)新途徑。在改進的教育教學(xué)質(zhì)量標準評價引導(dǎo)下，促進計算機類專業(yè)教育發(fā)展，以獲得全面提高能力和素質(zhì)的培養(yǎng)目標。歷經(jīng)3屆畢業(yè)生的新培養(yǎng)模式，造就了面向未來的高質(zhì)量計算機領(lǐng)域可用之才。隨著社會對高質(zhì)量計算機人才需求日益旺盛，高質(zhì)量培養(yǎng)與高水平需求間產(chǎn)生了良好的互動關(guān)系。

關(guān)鍵詞：新工科;教學(xué)質(zhì)量評價標準;過程化培養(yǎng)

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(dāng)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(yè)教研與改革。地方普通高校計算機專業(yè)大多屬于一本、二本層次招生，學(xué)校大多是教學(xué)型或教學(xué)研究型，在人才培養(yǎng)方面與國內(nèi)重點高校無法相比，同時作為省內(nèi)骨干大學(xué)，又不能像職業(yè)教育那樣以培養(yǎng)“藍領(lǐng)工程師”為目標，其建設(shè)和發(fā)展處于比較特殊的境地[1]。

經(jīng)過多年學(xué)習(xí)，借鑒國內(nèi)知名院校經(jīng)驗，通過近10年建設(shè)和改革，河北地質(zhì)大學(xué)計算機專業(yè)摸索出了一條既滿足計算機類專業(yè)內(nèi)涵，又具有自己特色的多級過程化能力培養(yǎng)模式，在“系統(tǒng)能力”、“互聯(lián)網(wǎng)思維”、“新工科”計算機教育方面有一定思考，也在就業(yè)、創(chuàng)業(yè)、考研等方面取得了一定成績[2-4]。

1 注重基礎(chǔ)的內(nèi)涵建設(shè)與發(fā)展眼光

計算機類專業(yè)培養(yǎng)遵循專業(yè)內(nèi)在規(guī)律，并按一級學(xué)科辦學(xué)，充分體現(xiàn)其專業(yè)屬性，著重以“三基”方面教育為根本[2，4]。按照學(xué)校辦學(xué)定位、專業(yè)培養(yǎng)層次、目標以及今后發(fā)展等，合理制定培養(yǎng)計劃，科學(xué)規(guī)劃課程體系，在理論基礎(chǔ)、學(xué)科形態(tài)、知識體系、學(xué)科領(lǐng)域與本質(zhì)、核心概念、學(xué)科方法以及能力與發(fā)展方面，充分體現(xiàn)了學(xué)科內(nèi)在規(guī)律，開設(shè)的計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)，都形成了不同的專有內(nèi)涵和特征，分別側(cè)重于各自的核心概念、知識點和所需能力[2，5]。

經(jīng)過20年不斷改革和大力建設(shè)，形成了“以學(xué)生為主體，以能力為導(dǎo)向，以教師為主導(dǎo)”的教育教學(xué)理念[3]。充足的師資力量能夠較好滿足當(dāng)前教育教學(xué)，專業(yè)逐步發(fā)展形成了一定培養(yǎng)規(guī)模，造就了一定數(shù)量的合格人才;一直注重準確把握專業(yè)內(nèi)涵、課程體系和基礎(chǔ)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(dǎo)學(xué)習(xí)方法，鼓勵創(chuàng)新思維”的良好教育生態(tài)體系，樂教善教形成風(fēng)氣，政策執(zhí)行通暢有力，奠定了專業(yè)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(yè)發(fā)展新要求，適時修正培養(yǎng)方向，是“新工科”教育大趨勢下的必然選擇。為此，根據(jù)人才需求的更高層次標準，需在多方面進行系統(tǒng)研究，尤其是結(jié)合自身基礎(chǔ)和當(dāng)前實際，思考專業(yè)發(fā)展之路。

2 教育創(chuàng)新思考與規(guī)劃

教育的本質(zhì)是愛心主導(dǎo)的“喚醒靈魂”、“激發(fā)興趣”和“點燃希望”活動，Education一詞本意即為向外引導(dǎo)出來，教育即幫助成長，是Leading out的過程，即引導(dǎo)出來。教師以“傳道，授業(yè)，解惑”為職責(zé)，把握教育實質(zhì)，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(huán)境制約下，使創(chuàng)新具備超越功利的情懷、自由思想下的過程活躍度、關(guān)心社會的感情、批判性思維[4，5]。

教育創(chuàng)新規(guī)劃指導(dǎo)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(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為主的自我選擇力、自我支配權(quán)、自我決定力的根本轉(zhuǎn)變。靜態(tài)知識不等同于能夠?qū)W以致用，成績不等于教育。在“新工科”建設(shè)思想指導(dǎo)下，培養(yǎng)的出口質(zhì)量評價是衡量教育創(chuàng)新成功與否的關(guān)鍵，對跨學(xué)科知識能力、各種綜合素質(zhì)提出了更廣泛、更高深的培養(yǎng)追求，須在嚴守教育本質(zhì)規(guī)律中進行科學(xué)規(guī)劃，在培養(yǎng)過程中落實教育創(chuàng)新[5，6]。

3 適應(yīng)時代要求的培養(yǎng)方向選擇

互聯(lián)網(wǎng)時代，計算機技術(shù)飛速發(fā)展，要求人才的知識、能力更新日益緊迫，技術(shù)發(fā)展也已從IT時代邁進DT時代、AI時代，研究和產(chǎn)業(yè)逐漸成為熱點，相關(guān)教育亦需在培養(yǎng)方向和方法、手段等方面改進，適應(yīng)新時代社會對人才的各種要求。

IT時代對產(chǎn)品、技術(shù)和人才的需求具有標準化、規(guī)范性特征，而DT時代則更強調(diào)獨特性、個性化和特定問題解決，隨著“新工科”建設(shè)，人才培養(yǎng)在教育過程和培育出口質(zhì)量方面都有了新要求。停留于傳統(tǒng)的基本知識傳承顯然不足以應(yīng)對未來各種挑戰(zhàn)，雖然計算機技術(shù)應(yīng)用和適用范圍得到普及，并已深入人心，但其結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和智能技術(shù)，呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉、相互滲透、深度融合、合作共享的發(fā)展特點。作為地方普通高校計算機專業(yè)，人才培養(yǎng)適時把握時代趨勢，大數(shù)據(jù)、智能技術(shù)、安全技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等成為培養(yǎng)方向的必然選擇[6，7]。

因此，新的培養(yǎng)方向確定以云計算、大數(shù)據(jù)、智能計算、網(wǎng)絡(luò)安全為目標，從培養(yǎng)計劃、課程體系、師資準備、環(huán)境條件等著手，經(jīng)過兩年籌備，學(xué)生在大三、大四進入專業(yè)學(xué)習(xí)和實踐時，根據(jù)個人興趣和未來發(fā)展規(guī)劃，選擇進入專業(yè)新方向?qū)W習(xí)，并著重實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)，結(jié)合實際應(yīng)用，培養(yǎng)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(yǎng)過程

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

新時期教育需要正確理念和創(chuàng)新方法，能力培養(yǎng)成為實施“新工科”建設(shè)和落實“中國制造2025”的必經(jīng)之路[8，9]。以能力培養(yǎng)為主導(dǎo)，以把握計算機類人才培養(yǎng)的共性為前提，結(jié)合地方高校辦學(xué)定位、學(xué)校專業(yè)優(yōu)勢、畢業(yè)去向、行業(yè)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(zhì)的重點針對式培養(yǎng)。

大學(xué)四年是青年成長的關(guān)鍵期，高質(zhì)量教育取決于素質(zhì)能力，并集中體現(xiàn)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(xué)習(xí)的最佳途徑;學(xué)會規(guī)劃未來成為什么樣的人，是不斷進取的最強大動力;學(xué)以致用，解決實際問題，用智慧的大腦驅(qū)動勤勞的手，實現(xiàn)高水平設(shè)計;學(xué)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(yè)之本[10，11，3]。合格技術(shù)人才的成長欲速則不達，遵循客觀規(guī)律，是濡養(yǎng)浸染其中的過程，教育引導(dǎo)、發(fā)現(xiàn)自身天賦、啟發(fā)自我覺醒，勝過任何施壓強制、一蹴而就等極端辦法，培養(yǎng)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(xiàn)有的環(huán)境和條件，以科學(xué)合理的方法促進交流引導(dǎo)、啟發(fā)思考、促進進步。

4.1 課堂教學(xué)激發(fā)主動性

地方普通高校招生質(zhì)量一般，加之傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法和課堂教學(xué)，學(xué)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(tǒng)“大量學(xué)時、滿堂灌”、“手把手比劃”、“等答案、記結(jié)果”的教學(xué)方式。

課堂教學(xué)過程，方法的啟發(fā)作用重于內(nèi)容的多寡和深淺。在有一定自主學(xué)習(xí)前提下進行交流、互動，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源MOOC和網(wǎng)絡(luò)課堂等主動完成基本內(nèi)容的初步學(xué)習(xí)，教師引導(dǎo)其舉一反三、綜合、模仿以至創(chuàng)新，課堂不再是知識獲取的主要渠道，而是成為結(jié)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(chuàng)新”、“自主延伸擴展”的教學(xué)方法，取得良好效果[12，13]。

學(xué)生分組討論的教學(xué)方式使得學(xué)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(xué)習(xí)時間也充分自由，而且網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的使用擴展了學(xué)習(xí)空間和時間，使其能夠自由選擇學(xué)習(xí)時間和內(nèi)容，進行自主學(xué)習(xí)[12，14]。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)不止于“三基”知識的把握和應(yīng)對考試，而是促進學(xué)生形成自我發(fā)展意識和能力，形成“學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會應(yīng)用、學(xué)會拓展、學(xué)會創(chuàng)新”的良好習(xí)慣，實現(xiàn)“授魚到授漁”的實質(zhì)飛躍[10，15]。

4.2 實踐教學(xué)手腦并用

實驗環(huán)節(jié)不再是演示一遍、照做一遍、手把手驗證結(jié)果的過程，而是提倡自行設(shè)計實驗，自主進行理論和實際結(jié)合，充分運用理論所學(xué)設(shè)計的內(nèi)容、步驟、方法、綜合等，圍繞實驗?zāi)康莫毩⑦M行實驗過程，充分利用現(xiàn)有條件完成課堂所學(xué)到實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，靈活運用靜態(tài)知識，有效提高發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、手腦并用、系統(tǒng)思考、科學(xué)思維等能力[9，15]。

在課程實驗學(xué)時之外提供更多實驗機會，并開放實驗室為相關(guān)研究提供必要條件。結(jié)合校外實習(xí)、實訓(xùn)基地，培養(yǎng)學(xué)生較強的工作技能和豐富的實踐經(jīng)驗。校外實踐基地建設(shè)為實驗教學(xué)和開放辦學(xué)起到了錦上添花的作用。

通過各種實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的思維，綜合性設(shè)計過程體驗項目管理和實施，過程中的歷練、閱歷、風(fēng)浪和磨難，促使學(xué)生學(xué)會交流、合作、表達，培養(yǎng)其科學(xué)精神和科學(xué)素養(yǎng)逐步提高的習(xí)慣。

4.3 課外活動鍛煉能力

面對未來挑戰(zhàn)，單一的專業(yè)知識和能力不足以應(yīng)對。數(shù)字化時代信息技術(shù)將自然科學(xué)和人文社會科學(xué)緊密互聯(lián)，計算機科學(xué)與技術(shù)不斷深入地與工商、地質(zhì)、經(jīng)管、制造、城市、藝術(shù)、歷史、醫(yī)學(xué)、人文等領(lǐng)域深度融合，并催生了很多新興前沿交叉學(xué)科[7，11，16]。

通過開設(shè)各種選修模塊、“微專業(yè)”和開放式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等途徑，豐富知識、開拓視野、提高格局，結(jié)合本專業(yè)激發(fā)跨學(xué)科計算思維[5，17，18];通過各種學(xué)科競賽、科研項目、社會服務(wù)等活動，促進主動求知欲、提高創(chuàng)新思維、強化解決實際問題等能力[10，17]。近些年，指導(dǎo)學(xué)生參加程序設(shè)計大賽、智能車競賽、電子設(shè)計競賽、機器人大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“龍芯杯”CPU設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等比賽，都取得了優(yōu)異成績，并將重要的專業(yè)競賽常態(tài)化，吸引學(xué)生參加競賽集訓(xùn)，讓絕大多數(shù)學(xué)生將注意力轉(zhuǎn)移到專業(yè)競賽學(xué)習(xí)中，實現(xiàn)了“以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促研”的培養(yǎng)目標。

4.4 豐富第二課堂育人

第二課堂是計劃內(nèi)教學(xué)的延伸和擴展，也是人才培養(yǎng)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(lǐng)袖式人物。

每年開展迎新生、學(xué)生會招新、學(xué)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(yīng)大學(xué)生活，發(fā)揮其除學(xué)習(xí)成績外的其它特長，擴大大學(xué)生活的接觸深度和廣度;干部培訓(xùn)、秋韻杯辯論賽、學(xué)術(shù)報告會、趣味運動會之活力金秋、院學(xué)生會素質(zhì)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(xué)生的大學(xué)生活，開闊了其眼界;從第一課堂之外，展現(xiàn)了新一代大學(xué)生精神風(fēng)貌，有力地引導(dǎo)并提高了大學(xué)生社會生活的各種技能和素質(zhì);通過舉辦五四藝術(shù)展演、義務(wù)勞動、“放下手機，重拾美好”攝影展、母親節(jié)活動、模特大賽、考研與就業(yè)經(jīng)驗交流會等活動，激發(fā)了趕超比拼活力，也增強了同學(xué)間的合作和友誼 [18，19]。

通過第二課堂活動，有的學(xué)生找到了自信和追求美好的目標，有的養(yǎng)成了良好的學(xué)習(xí)和生活習(xí)慣，有的被激發(fā)起學(xué)習(xí)動力，促進素質(zhì)全面提高。

5 結(jié)語

大學(xué)教育不該像中小學(xué)一樣設(shè)定參考答案和標準答案，不是設(shè)限的知識圈，而是師生能夠共同探討、相互激發(fā)思考、碰撞出思想火花的園地。健全的專業(yè)人才培養(yǎng)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(shè)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(yè)教育面對新挑戰(zhàn)，探索新出路，從以教師為核心的知識教育，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生中心的能力素質(zhì)教育，以“新工科”建設(shè)的“五個度”（目標達成度、社會適應(yīng)度、條件保障度、有效度和結(jié)果滿意度）作為培養(yǎng)質(zhì)量衡量的依據(jù)，不斷改進、追求卓越，打破歷史束縛，探索新方法，真正培養(yǎng)思想活躍、思維敏捷、素質(zhì)全面、能力突出的高水平專業(yè)技術(shù)人才[8，15，20]。

參考文獻：

[1] 陳婷婷. 普通本科院校計算機專業(yè)學(xué)生就業(yè)分析及應(yīng)對策略[J].長春教育學(xué)院報，2013，29（8）：123-124.

[2] 教育部高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會. 高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才專業(yè)能力構(gòu)成與培養(yǎng)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[3] 高小鵬. 計算機專業(yè)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的技術(shù)途徑[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2014（8）：55-59.

[4] 佛雷德里克·馬特爾. 智能——互聯(lián)網(wǎng)時代的文化疆域[M]. 左玉冰，譯.北京：商務(wù)印書館，2015.

[5] 王騰蛟，陳郁馨，陳薇. 計算社會科學(xué)的興起與發(fā)展[J]. 中國計算機學(xué)會通訊，2018（4）：10-13.

[6] 毛軍發(fā). 人工智能與新工科建設(shè)[C]. 西安：2018國際人工智能院長論壇，2018.

[7] 李軒涯. 新工科背景下的百度AI人才培養(yǎng)方略[C]. 天津：2018世界智能大會，2018.

[8] 李德毅. 智能時代的教育[C]. 西安：2018國際人工智能院長論壇，2018.

[9] 王全民，鄭爽，崔玲. 基于計算思維的程序設(shè)計課程改革研究[J].計算機科學(xué)，2013（11）：81-91.

[10] 中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會. 計算機科學(xué)學(xué)科發(fā)展報告[M]. 北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[11] 袁春風(fēng)，王帥. 系統(tǒng)能力培養(yǎng)初探[J]. 中國計算機學(xué)會通訊，2013（9）：48-55.

[12] 錢文華，徐丹， 徐瑾，等. 自主學(xué)習(xí)的計算機基礎(chǔ)教育教學(xué)改革研究[J]. 軟件導(dǎo)刊·教育技術(shù)，2016（11）：26-28.

[13] 劉永軍，秦彭. 高質(zhì)量專業(yè)課程設(shè)計的系統(tǒng)能力培養(yǎng)實踐[J]. 軟件導(dǎo)刊·教育技術(shù)，2016（11）：72-74.

[14] 姜欣寧. “計算機組成原理”實驗教材——基于設(shè)計方法、VHDL及例程[M]. 西安：西安交通大學(xué)出版社，2014.

[15] 張亮. 計算機組成原理實驗教程[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[16] 黃海濤. 美國高?！皩W(xué)生學(xué)習(xí)成果評價”的歷史演進[J]. 外國教育研究，2013（7）：112-120.

[17] 陳微，梁正發(fā)，唐玉華. 計算機原理課程實驗探索[J]. 計算機教育，2014（15）：23-27.

[18] 龍熙華. 高校大學(xué)生科學(xué)計算能力培養(yǎng)模式的優(yōu)化設(shè)計[J]. 計算機教育，2014（16）：46-49.

[19] 陳道蓄. 什么叫我是搞計算機的[J]. 計算機教育，2005（1）：28-30.

[20] 李軒涯. 新工科背景下的百度AI人才培養(yǎng)方略[C]. 天津：2018世界智能大會，2018.

（責(zé)任編輯：何 麗）