基于三創(chuàng)模式的計(jì)算機(jī)類(lèi)人才培養(yǎng)機(jī)制研究

奎曉燕 郭克華 嚴(yán)暉

摘 要：在新工科和雙一流背景下，圍繞創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合人工智能思想，提出在“5A”目標(biāo)下基于三創(chuàng)模式構(gòu)建計(jì)算機(jī)類(lèi)人才培養(yǎng)機(jī)制，從而推進(jìn)高校智能型和創(chuàng)新型教育。通過(guò)在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)圖靈班進(jìn)行試點(diǎn)，驗(yàn)證該構(gòu)建方法的有效性，為高校人才培養(yǎng)模式改革提供新的思路。

關(guān)鍵詞：新工科；雙一流；三創(chuàng)模式；人才培養(yǎng)機(jī)制

DOI：10. 11907/rjdk. 182160

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2019）005-0206-03

Abstract： Under the background of the emerging engineering education and double first class， aiming at the training goal of high quality engineering practice creative talents， combined with the idea of artificial intelligence， the article puts forward how to build computer talent development scheme based on “three innovation” mode under the “5A” target， so as to promote the intelligent and innovative education in universities. Through the analysis of Turing class of computer science majors， the article verifies the effectiveness of the proposed method which has a good application value and can provide new ideas and help for the reform of talent development scheme in higher education.

Key Words： emerging engineering education； double first class； three innovation mode； talent development scheme

0 引言

2015年，國(guó)務(wù)院出臺(tái)《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》和《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》，提出要圍繞國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，培養(yǎng)具有歷史使命感和社會(huì)責(zé)任心、富有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的各類(lèi)創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型優(yōu)秀人才，滿(mǎn)足當(dāng)前和未來(lái)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)人才需要 [1-5]。

2017年教育部啟動(dòng) “新工科”發(fā)展研究工作，之后，新工科建設(shè)在我國(guó)高等教育界掀起新的改革熱潮，在國(guó)際上也引起了巨大反響[6-7]?！靶鹿た啤备拍詈汀半p一流”建設(shè)對(duì)高等教育人才培養(yǎng)提出了新的要求[8-14]，培養(yǎng)具有高素質(zhì)工程實(shí)踐能力的創(chuàng)新型人才成為高等學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)之一。2017年《新一代人工智能發(fā)展白皮書(shū)》發(fā)布，要求高等教育教學(xué)在人才培養(yǎng)中更多地結(jié)合人工智能思想，更好地推進(jìn)智能型和創(chuàng)新型教育。因此，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性和創(chuàng)造力成為高等學(xué)校教學(xué)改革關(guān)注的重點(diǎn)[15]。

計(jì)算機(jī)學(xué)科不僅作為效率工具用于其它學(xué)科（自然與工程學(xué)科等），還可與其它學(xué)科（尤其是社會(huì)科學(xué)學(xué)科）在思想方法上互動(dòng)，是一種解決老問(wèn)題的新方法。因此，在構(gòu)建計(jì)算機(jī)學(xué)科人才培養(yǎng)模式時(shí)，需要在學(xué)科發(fā)展的變化和趨勢(shì)中把握計(jì)算機(jī)學(xué)科核心問(wèn)題[16]。

圖1是美國(guó)緬因州國(guó)家訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)行為分析得出的學(xué)習(xí)金字塔[17-18]。相關(guān)研究表明，不同的學(xué)習(xí)方法對(duì)學(xué)習(xí)效果有較大影響，尤其是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)行為比學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)行為能夠獲得較高的平均學(xué)習(xí)保持率（兩周后還能記住多少），因此在人才培養(yǎng)過(guò)程中，要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)行個(gè)性化、多元化、定制化培養(yǎng)。

本文基于三創(chuàng)模式（創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)）探討如何在智能時(shí)代的創(chuàng)新競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)下構(gòu)建計(jì)算機(jī)類(lèi)人才培養(yǎng)機(jī)制，體現(xiàn)開(kāi)放、參與、體驗(yàn)、協(xié)作和分享的思想，滿(mǎn)足新工科和雙一流建設(shè)背景下計(jì)算機(jī)學(xué)科學(xué)生的知識(shí)、能力和素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，建立以主動(dòng)學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)、學(xué)科競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)為基本形式的學(xué)習(xí)范式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和創(chuàng)造力，最終有效促進(jìn)高等教育教學(xué)改革。

1 人才培養(yǎng)機(jī)制構(gòu)建

1.1 三創(chuàng)及其內(nèi)涵

三創(chuàng)指創(chuàng)意、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)。創(chuàng)意為創(chuàng)意構(gòu)想先于技術(shù)實(shí)踐的理念，與建構(gòu)主義教學(xué)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)性有著諸多的內(nèi)在聯(lián)系和契合點(diǎn)。計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)是一種實(shí)踐教學(xué)，主動(dòng)實(shí)踐是綜合素質(zhì)能力培養(yǎng)的關(guān)鍵，而技能運(yùn)用又是其主動(dòng)實(shí)踐能力實(shí)施的一種有效途徑和技術(shù)保障。

三創(chuàng)模式以教學(xué)目標(biāo)為準(zhǔn)繩，在緊密結(jié)合課堂理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，將相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高水準(zhǔn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽引入課程教學(xué)。用學(xué)科競(jìng)賽作為教學(xué)實(shí)踐的載體和檢驗(yàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效機(jī)制。三創(chuàng)模式緊密結(jié)合課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)大綱和教學(xué)進(jìn)度，以建構(gòu)主義和人本主義學(xué)習(xí)理論為依據(jù)，在教學(xué)中引入本學(xué)科高水準(zhǔn)的學(xué)科競(jìng)賽進(jìn)行創(chuàng)新性教學(xué)。在充滿(mǎn)競(jìng)爭(zhēng)性、合作性、鞏固性和可操作性的學(xué)習(xí)過(guò)程中，找出完成命題的方案，通過(guò)完成競(jìng)賽鞏固知識(shí)和技能[19]。

基于三創(chuàng)模式的人才培養(yǎng)機(jī)制更重視以學(xué)生為主體的人本主義學(xué)習(xí)理論[20]、以教師為支架的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論[21]和以競(jìng)賽為手段的激勵(lì)主義學(xué)習(xí)理論[22]。人本主義強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的“有意義的自由學(xué)習(xí)”，在教學(xué)中充分把學(xué)生作為認(rèn)知的主人——參賽選手，充分發(fā)揮學(xué)生在認(rèn)知過(guò)程中的主體作用。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)知識(shí)的動(dòng)態(tài)性、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、教學(xué)環(huán)境和支持的創(chuàng)建性。教師的身份轉(zhuǎn)變?yōu)閹椭龠M(jìn)者，根據(jù)學(xué)生需要提供各種幫助，并在學(xué)生能力增長(zhǎng)時(shí)撤去幫助。學(xué)生踏著教師提供的支架主動(dòng)學(xué)習(xí)，建構(gòu)知識(shí)體系。以競(jìng)賽為手段，激發(fā)個(gè)體的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

在構(gòu)建三創(chuàng)模式的人才培養(yǎng)機(jī)制時(shí)考慮的要點(diǎn)包含：實(shí)行以學(xué)生為中心，以項(xiàng)目和各類(lèi)創(chuàng)新競(jìng)賽學(xué)習(xí)為主、課程為輔的智慧教學(xué)，幫助學(xué)生形成善思會(huì)學(xué)的習(xí)慣，提升其創(chuàng)造性思維、批判性思維和計(jì)算思維，提高其有效交流和協(xié)作能力，在智能時(shí)代有效利用知識(shí)、工具、人脈等資源，解決未來(lái)世界中的各種復(fù)雜問(wèn)題。

1.2 5A目標(biāo)及教學(xué)過(guò)程

基于三創(chuàng)模式的人才培養(yǎng)機(jī)制建立需具有5A目標(biāo)：①Application，應(yīng)用為本，關(guān)注學(xué)生問(wèn)題解決的能力；②Analysis，關(guān)注學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題能力，分析學(xué)習(xí)活動(dòng)并進(jìn)行反思的能力；③Achievement，能設(shè)計(jì)并展示個(gè)人和團(tuán)隊(duì)作品；④Assessment，關(guān)注學(xué)生的評(píng)價(jià)能力。作品評(píng)價(jià)過(guò)程本身就是一種學(xué)習(xí)，學(xué)生可獲得高階知識(shí)和能力目標(biāo)；⑤Assurance，每位學(xué)生都對(duì)未來(lái)的學(xué)習(xí)、工作和生活充滿(mǎn)自信。

教師在開(kāi)展課程教學(xué)活動(dòng)時(shí)要緊緊把握5A目標(biāo)，教學(xué)過(guò)程包含學(xué)生自主先學(xué)、小組討論、交流展示、質(zhì)疑拓展、檢測(cè)反饋、小結(jié)反思等環(huán)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)進(jìn)去、用起來(lái)、做出來(lái)、講出來(lái)、評(píng)中改的效果。教師根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)設(shè)計(jì)多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)，為學(xué)生提供MOOC等在線(xiàn)學(xué)習(xí)資源，提供全程學(xué)習(xí)指導(dǎo)服務(wù)。

構(gòu)建基于三創(chuàng)模式的人才培養(yǎng)機(jī)制，教師需隨時(shí)關(guān)注各類(lèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽的時(shí)間節(jié)點(diǎn)及具體要求，熟練掌握智慧教學(xué)的理念和方法，將體現(xiàn)發(fā)展性和個(gè)性化特點(diǎn)的項(xiàng)目作品展示給學(xué)生。學(xué)生根據(jù)競(jìng)賽要求完成作品，其作品和活動(dòng)記錄將作為考察能力水平的基本依據(jù)之一。教師應(yīng)讓每位學(xué)生都享受到個(gè)性化指導(dǎo)，對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行個(gè)性化分析，結(jié)合學(xué)習(xí)效果建立學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)模式，實(shí)行學(xué)生自我評(píng)價(jià)、同學(xué)互評(píng)和教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式。通過(guò)學(xué)生課堂參與的表現(xiàn)、作品、競(jìng)賽項(xiàng)目、合作學(xué)習(xí)、口試、筆試等環(huán)節(jié)綜合評(píng)定最終成績(jī)，優(yōu)秀成績(jī)必須參加答辯。

1.3 三創(chuàng)必備條件

三創(chuàng)模式必須結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)科的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽，學(xué)校在政策方面需提供有力支持，加大扶持和獎(jiǎng)勵(lì)力度，鼓勵(lì)更多師生參加高水平專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽?？梢耘e辦涵蓋科研實(shí)踐、創(chuàng)業(yè)教育、創(chuàng)新實(shí)踐和學(xué)科發(fā)展等模塊的各類(lèi)學(xué)術(shù)講座，鼓勵(lì)學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽項(xiàng)目申報(bào)，鼓勵(lì)學(xué)生參與創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、社會(huì)實(shí)踐，組織各種類(lèi)型的創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)活動(dòng)，努力營(yíng)造創(chuàng)業(yè)氛圍，突出培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立創(chuàng)業(yè)意識(shí)。

對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)彈性地引入與競(jìng)賽相關(guān)的內(nèi)容，根據(jù)競(jìng)賽的具體要求和需要實(shí)施相應(yīng)的教學(xué)改革，開(kāi)設(shè)競(jìng)賽專(zhuān)題講座和輔導(dǎo)課。教學(xué)中要?jiǎng)?chuàng)新理念，全面由課外向課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容滲透，使教學(xué)之內(nèi)與課堂之外的競(jìng)賽活動(dòng)、創(chuàng)新教育緊密結(jié)合，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而全面提高教學(xué)質(zhì)量?；谌齽?chuàng)模式的人才培養(yǎng)機(jī)制推行啟發(fā)式、討論式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，開(kāi)展自主研究。例如，在分組完成論文過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生采用計(jì)算思維方式去分析問(wèn)題，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而利用計(jì)算機(jī)工具或程序解決問(wèn)題，從而有效鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維能力。

學(xué)生應(yīng)當(dāng)養(yǎng)成積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的好習(xí)慣，牢固掌握基礎(chǔ)知識(shí)，有針對(duì)性地進(jìn)行知識(shí)拓展和技能補(bǔ)充。根據(jù)教師的指導(dǎo)合理選擇參賽類(lèi)組和參賽隊(duì)友，在比賽中對(duì)于大賽命題要反復(fù)推敲，進(jìn)行構(gòu)思和創(chuàng)意。善于與教師交流和溝通，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。競(jìng)賽源于但高于教學(xué)內(nèi)容，需要與現(xiàn)實(shí)結(jié)合解決實(shí)際問(wèn)題。

1.4 三創(chuàng)機(jī)制有效性驗(yàn)證

筆者學(xué)校建立基于三創(chuàng)模式的人才培養(yǎng)機(jī)制后，教師始終將創(chuàng)新、體驗(yàn)、開(kāi)放貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，并在計(jì)算機(jī)類(lèi)精英圖靈班中進(jìn)行實(shí)踐。圖靈班組織學(xué)生參加解決真實(shí)復(fù)雜問(wèn)題的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類(lèi)項(xiàng)目，鼓勵(lì)跨學(xué)科、混合各專(zhuān)業(yè)學(xué)生一起解決問(wèn)題。開(kāi)設(shè)邏輯分析、定量方法、質(zhì)性分析、建模仿真等研究方法課程和學(xué)術(shù)講座。教會(huì)學(xué)生用好各種智能助手，人機(jī)結(jié)合，善于合作，匯聚眾智。為達(dá)到較好的指導(dǎo)效果，教師需要具有多個(gè)、多種項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，能做好項(xiàng)目協(xié)調(diào)和指導(dǎo)。從傳授知識(shí)向重在提升素質(zhì)轉(zhuǎn)變，從以教為主向以學(xué)為主、教學(xué)相長(zhǎng)轉(zhuǎn)變。

在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)圖靈班實(shí)施基于三創(chuàng)模式的人才培養(yǎng)機(jī)制一年多的實(shí)踐和研究表明該機(jī)制取得了豐碩成果：在專(zhuān)業(yè)成績(jī)方面，進(jìn)入計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)年級(jí)前10名的占8人，年級(jí)前20名的占14人；累計(jì)10人獲得國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金以及國(guó)家勵(lì)志獎(jiǎng)學(xué)金， 6人獲得企業(yè)獎(jiǎng)學(xué)金，1人獲得校級(jí)特等獎(jiǎng)學(xué)金，如圖2所示，班級(jí)獎(jiǎng)學(xué)金覆蓋率達(dá)100%。在各項(xiàng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽活動(dòng)中，獲得國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)24項(xiàng)，省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)2項(xiàng)和校級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)106項(xiàng)；實(shí)現(xiàn)4個(gè)100%：四級(jí)通過(guò)率100%，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)申報(bào)參與率100%，獎(jiǎng)學(xué)金覆蓋率100%，考試通過(guò)率100%，如圖3所示。

2 結(jié)語(yǔ)

在“新工科”和“雙一流”建設(shè)背景下，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式需要進(jìn)行相應(yīng)改革才能適應(yīng)學(xué)科發(fā)展需要。本文提出基于“三創(chuàng)”模式的人才培養(yǎng)機(jī)制，將專(zhuān)業(yè)中高水準(zhǔn)大賽引入教學(xué)過(guò)程，以啟發(fā)式教學(xué)和研究性學(xué)習(xí)為核心，探索教學(xué)理念、培養(yǎng)模式和管理機(jī)制的全方位創(chuàng)新。通過(guò)在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)圖靈班進(jìn)行實(shí)踐，驗(yàn)證了“三創(chuàng)”模式人才培養(yǎng)機(jī)制的有效性。該模式實(shí)現(xiàn)了競(jìng)賽與教學(xué)結(jié)合，項(xiàng)目實(shí)施與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)統(tǒng)一，提升了人才培養(yǎng)質(zhì)量。三創(chuàng)模式能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新精神，值得深入研究和推廣。

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（責(zé)任編輯：杜能鋼）