計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革研究

重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 張金榮 黃賢英 曹 瓊 盧 玲

重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)1999年經(jīng)教育部批準(zhǔn)設(shè)立，2003年，在原先的培養(yǎng)方案基礎(chǔ)上，改革了培養(yǎng)分類，開(kāi)設(shè)了應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)管理及應(yīng)用、多媒體應(yīng)用和嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)等培養(yǎng)方向。2007年，進(jìn)一步改革了培養(yǎng)方向，確定把應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用與開(kāi)發(fā)及多媒體應(yīng)用與開(kāi)發(fā)3 個(gè)方向作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的優(yōu)勢(shì)方向。2008年，“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)主干課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)”被評(píng)為重慶市優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。2010年，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)被評(píng)為國(guó)家級(jí)特色專業(yè)。2011年，計(jì)算機(jī)類專業(yè)分層分類人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)建成為重慶市人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)。2011年，實(shí)施“卓越工程師”教育培養(yǎng)計(jì)劃。按照工程認(rèn)證要求修訂人才培養(yǎng)方案和大綱。2014年成為重慶市“三特行動(dòng)計(jì)劃”特色專業(yè)。

本專業(yè)瞄準(zhǔn)重慶市信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)，特別是利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嵌入式產(chǎn)業(yè)和軟件外包產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，以社會(huì)需求為依托，實(shí)施學(xué)校、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)三方共建，堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合培養(yǎng)高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才。

一、目前面臨的主要問(wèn)題

經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)現(xiàn)了由原來(lái)的單一模式培養(yǎng)向多元化培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，人才培養(yǎng)質(zhì)量有了極大的提高。但是，在專業(yè)發(fā)展和實(shí)踐過(guò)程中，也面臨一些問(wèn)題，主要有：

1.是計(jì)算機(jī)專業(yè)辦學(xué)同質(zhì)化問(wèn)題比較突出，缺乏特色。全國(guó)90%以上的高校都設(shè)置了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，培養(yǎng)方案大同小異，作為一所地方普通高校，辦出自身的特色成為困擾專業(yè)發(fā)展的一個(gè)大問(wèn)題。

2.是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展日新月異，從計(jì)算科學(xué)與技術(shù)專業(yè)衍生了許多新興專業(yè)，如軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全等，使得計(jì)算機(jī)專業(yè)本身的面變窄。

3.是學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力不強(qiáng)，計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)思維能力亟需提高。計(jì)算機(jī)學(xué)科主要研究的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)不同抽象層的實(shí)現(xiàn)及其相互轉(zhuǎn)換的機(jī)制，如何提高計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力是我們急需要解決的一個(gè)問(wèn)題。計(jì)算思維是從計(jì)算機(jī)學(xué)科中提煉出來(lái)的一種“普適”思維方式；計(jì)算機(jī)思維是從計(jì)算機(jī)角度出發(fā)來(lái)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。我們計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生具有一定的計(jì)算思維（還不夠），但欠缺計(jì)算機(jī)思維（還差的多）。

二、人才培養(yǎng)模式改革的基本思路

目前本專業(yè)的培養(yǎng)方案中，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)分為嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)兩個(gè)方向，人為地割裂了軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)能力培養(yǎng)，也阻斷了計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)思維的發(fā)展，最終使得學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)造能力上有局限。

本次綜合改革不再區(qū)分軟件方向和硬件方向，基本思路為：創(chuàng)新型應(yīng)用計(jì)算機(jī)人才的培養(yǎng)應(yīng)該在系統(tǒng)綜合能力上形成系統(tǒng)觀，首要的是系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的系統(tǒng)能力核心是在掌握計(jì)算系統(tǒng)基本原理基礎(chǔ)上，熟悉如何進(jìn)一步開(kāi)發(fā)構(gòu)建以計(jì)算技術(shù)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)。圖1給出了系統(tǒng)觀培養(yǎng)的關(guān)系示意圖。

圖1 計(jì)算機(jī)專業(yè)系統(tǒng)觀的培養(yǎng)

三、人才培養(yǎng)模式改革的主要措施

1.結(jié)合服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)應(yīng)用的因素，建立并優(yōu)化四模塊的課程體系。包含知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育和應(yīng)用特色四個(gè)模塊。

高素質(zhì)應(yīng)用型人才要有一定的知識(shí)廣度和深度，要在二者之間找到平衡。我校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)以后主要從事軟、硬件開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用研究工作，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識(shí)要有所了解，因此除了必修的數(shù)學(xué)、外語(yǔ)等公共基礎(chǔ)課外，計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、編譯原理等以傳授知識(shí)為目的的學(xué)科核心課程，在保證一定學(xué)時(shí)的基礎(chǔ)上，需要更多注重系統(tǒng)（軟硬件）的理解和認(rèn)識(shí)。

通過(guò)編程語(yǔ)言類課和編程方法類課，從知識(shí)點(diǎn)、知識(shí)塊、知識(shí)面等不同的層次進(jìn)行程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力訓(xùn)練，嵌入式系統(tǒng)類課程和軟件工程類課程進(jìn)行系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，通過(guò)各級(jí)各類競(jìng)賽大賽進(jìn)行實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

在吸收國(guó)家級(jí)特色專業(yè)建設(shè)、卓越工程師建設(shè)的成果基礎(chǔ)上，結(jié)合中外合作辦學(xué)的契機(jī)，研究融合國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)理念和方法，構(gòu)建面向產(chǎn)業(yè)需求的“系統(tǒng)+應(yīng)用”課程體系（圖2）。

圖2 創(chuàng)新型應(yīng)用技術(shù)人才培養(yǎng)課程體系示意圖

2.以應(yīng)用為導(dǎo)向，以系統(tǒng)能力培養(yǎng)為牽引，通過(guò)“三階段五層次”人才培養(yǎng)，在系統(tǒng)層次上提升學(xué)生綜合的專業(yè)技能和應(yīng)用與創(chuàng)新意識(shí)。

“三階段”是指將四年的本科教育分為三個(gè)階段。第一階段進(jìn)行公共基礎(chǔ)教育和學(xué)科基礎(chǔ)教育，累計(jì)約2年時(shí)間；第二階段進(jìn)行專業(yè)教育和特色教育，進(jìn)行工程能力和工程素質(zhì)提升，累計(jì)約1年時(shí)間，通過(guò)工程案例訓(xùn)練與實(shí)踐、由學(xué)校模擬企業(yè)環(huán)境完成，校內(nèi)培養(yǎng)，企業(yè)參與；第三階段進(jìn)行專業(yè)拓展教育，工程實(shí)踐，校企聯(lián)合培養(yǎng)，累計(jì)約一年時(shí)間，企業(yè)提供實(shí)習(xí)環(huán)境和工程項(xiàng)目，以項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)為主，在崗實(shí)習(xí)，并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文。

“五層次”第一層是以數(shù)理為主的自然科學(xué)與人文科學(xué)等公共基礎(chǔ)知識(shí)；第二層是計(jì)算機(jī)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)；第三層是進(jìn)行計(jì)算機(jī)創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)所需要的專業(yè)核心知識(shí)；第四層是結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域或應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行深層次培養(yǎng)的知識(shí)；第五層是需要定期調(diào)整的與計(jì)算機(jī)產(chǎn)品、工具和環(huán)境等相關(guān)的知識(shí)。

3.根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，建設(shè)系統(tǒng)能力培養(yǎng)和計(jì)算思維能力培養(yǎng)課程教學(xué)需要的學(xué)科綜合平臺(tái)，提升資源的配置和優(yōu)化效率、共享水平。全方位提升多類型、多層次的新型實(shí)踐教學(xué)體系。

該平臺(tái)推行模塊式、組合式、系列化課程方案，本著開(kāi)放共享、可擴(kuò)展、先原則，整合學(xué)科內(nèi)各項(xiàng)教學(xué)資源，重點(diǎn)建設(shè)與課程體系相匹配的的教學(xué)案例庫(kù)。特別是在 “機(jī)器人”（特定應(yīng)用領(lǐng)域的軟硬件工程方法）和“移動(dòng)互聯(lián)”（新一代計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)）兩個(gè)面向應(yīng)用的領(lǐng)域上著重進(jìn)行打造錘煉，形成兩個(gè)分別以硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)應(yīng)用為主的綜合應(yīng)用型案例群。

在機(jī)器人領(lǐng)域，可以拓展派生出諸如機(jī)器人驅(qū)動(dòng)控制、傳感器應(yīng)用、視覺(jué)識(shí)別等應(yīng)用方向；而在移動(dòng)互聯(lián)領(lǐng)域，可以拓展派生出諸如網(wǎng)絡(luò)工程、通信原理、計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)（如iPhone 和Android）等方向。圍繞這兩個(gè)領(lǐng)域形成2個(gè)大型可操作性案例。這些領(lǐng)域或方向技術(shù)性強(qiáng)、實(shí)用性高，完全能夠滿足“厚基礎(chǔ)寬口徑”的要求。

4.依托案例庫(kù)，深化并建設(shè)全方位、多類型、多層次的項(xiàng)目主導(dǎo)型實(shí)踐教學(xué)體系。圍繞這兩個(gè)大型案例庫(kù)群，將全部的項(xiàng)目按照規(guī)模和范圍分為三級(jí)：1 級(jí)項(xiàng)目為個(gè)人級(jí)程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目，使用單門課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)即可完成；2 級(jí)項(xiàng)目為小組級(jí)項(xiàng)目，包括模擬項(xiàng)目、學(xué)科競(jìng)賽、課外科技活動(dòng)等項(xiàng)目，需要綜合應(yīng)用多門課程的知識(shí)點(diǎn)以小組方式來(lái)完成；3 級(jí)項(xiàng)目為團(tuán)隊(duì)級(jí)項(xiàng)目，一般在高年級(jí)開(kāi)設(shè)，包括實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新型項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，大多來(lái)自企業(yè)實(shí)際需求或教師科研。

在實(shí)施過(guò)程中，所有實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、競(jìng)賽項(xiàng)目、課外科技創(chuàng)新項(xiàng)目、工程項(xiàng)目、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一體化規(guī)劃和運(yùn)作，保持連續(xù)性和完整性（案例庫(kù)從一年級(jí)到高年級(jí)貫通組織），學(xué)生的工程能力得以循序漸近地提升。

學(xué)生不再單純?cè)诮處煹闹笇?dǎo)下完成項(xiàng)目的工程型人才，而是有自主思想的能夠針對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行思維拓展、能夠?qū)㈨?xiàng)目融會(huì)貫通舉一反三的創(chuàng)新型人才。

四、結(jié)束語(yǔ)

從系統(tǒng)觀出發(fā)，有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)層面的認(rèn)知和各種能力：軟、硬件功能的合理劃分、系統(tǒng)不同層次的抽象和封裝、系統(tǒng)整體性能分析和調(diào)優(yōu)、系統(tǒng)各層面錯(cuò)誤調(diào)試和修正、程序在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)層的性能評(píng)估和優(yōu)化、合理構(gòu)架各類不同的應(yīng)用系統(tǒng)。通過(guò)人才培養(yǎng)模式和課程體系等方面的提升，在有效提高計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)思維能力方面要有較大突破，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造實(shí)踐能力。