基于認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)要求與教學(xué)模式設(shè)計(jì)

張曉明，劉建東，張世博

（北京石油化工學(xué)院 信息工程學(xué)院，北京 102617）

0 引言

教學(xué)質(zhì)量是教學(xué)的生命線，是新工科背景下專業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵。同時(shí)，工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)作為專業(yè)建設(shè)中提升教學(xué)質(zhì)量的重要手段，已成功引入我國(guó)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中[1]?；诠こ探逃膶I(yè)認(rèn)證過(guò)程，也正是專業(yè)建設(shè)不斷完善、不斷創(chuàng)新和發(fā)展的過(guò)程。堅(jiān)持以學(xué)生為中心、OBE 理念和持續(xù)改進(jìn)的思想，能夠極大地推進(jìn)專業(yè)改革成效，為打造一流專業(yè)奠定基礎(chǔ)[2-3]。在工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中，畢業(yè)要求及其分解是一個(gè)設(shè)計(jì)關(guān)鍵，也一直是項(xiàng)難點(diǎn)，目前鮮見(jiàn)公開(kāi)成果報(bào)道。

1 畢業(yè)要求的設(shè)計(jì)

1.1 正確理解“具有解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力”

在認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的12 條畢業(yè)要求中，“復(fù)雜工程問(wèn)題”在其中8 條中出現(xiàn)了9 次。什么是復(fù)雜工程問(wèn)題？《華盛頓協(xié)議》用如下 7 個(gè)特征進(jìn)行刻畫(huà)，其中第1 條是必備的，指出了復(fù)雜工程問(wèn)題的本質(zhì)；第2 到第7 條是可選的，它們可以看做是復(fù)雜工程問(wèn)題的表象。①必須運(yùn)用深入的工程原理經(jīng)過(guò)分析才可能解決；②需求涉及多方面的技術(shù)、工程和其他因素，并可能相互有一定沖突；③需要通過(guò)建立合適的抽象模型才能解決，在建模過(guò)程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性；④不是僅靠常用方法就可以完全解決的；⑤問(wèn)題中涉及的因素可能沒(méi)有完全包含在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中；⑥問(wèn)題相關(guān)各方利益不完全一致；⑦具有較高的綜合性，包含多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子問(wèn)題。

分析計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題，有利于構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)要求的能力指標(biāo)體系和對(duì)應(yīng)的知識(shí)領(lǐng)域，從而反向設(shè)計(jì)課程體系。需要注意的是，標(biāo)準(zhǔn)要求的是學(xué)生具有解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，而不是面對(duì)幾個(gè)復(fù)雜工程問(wèn)題。這種復(fù)雜性需要多學(xué)科、多工程和多技術(shù)的融合，其學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域如圖1 所示。

圖1 計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題面對(duì)的學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域

這就要求理論教學(xué)必須包括足夠深入的基本原理，而且要強(qiáng)調(diào)使學(xué)生學(xué)會(huì)“分析”和“使用”的典型思想和方法，從而使學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)以及分析問(wèn)題的能力。對(duì)于實(shí)踐教學(xué)，要給學(xué)生提供在理論指導(dǎo)下開(kāi)展實(shí)踐的機(jī)會(huì)，并加強(qiáng)對(duì)相關(guān)原理的理解。從課程體系來(lái)講，數(shù)學(xué)類、自然科學(xué)類、學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)類、專業(yè)類的課程成為必需。解決復(fù)雜工程問(wèn)題，需要學(xué)生能夠靈活地、綜合地、創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)，對(duì)其包括創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力在內(nèi)的培養(yǎng)必須落實(shí)到第一課堂中，并且也是可以具體落實(shí)的[4]。

1.2 畢業(yè)要求及其分解設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)畢業(yè)要求時(shí)，既要保證支撐以上培養(yǎng)目標(biāo)，又一定要全面覆蓋認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的12 條要求。采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，建立“培養(yǎng)目標(biāo)—畢業(yè)要求—課程體系—課程”之間的層次關(guān)聯(lián)性，且是下層對(duì)上層的支撐。下面，先給出我校計(jì)算機(jī)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。

本專業(yè)培養(yǎng)具有扎實(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)，具有社會(huì)責(zé)任感、職業(yè)道德、創(chuàng)新精神和人文素養(yǎng)，工程實(shí)踐能力強(qiáng)，面向軟件與信息服務(wù)行業(yè)的高素質(zhì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才。具體表現(xiàn)為：

（1）具有計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、集成和運(yùn)維能力；

（2）具有數(shù)學(xué)與自然科學(xué)、計(jì)算思維、程序與算法設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)等多學(xué)科知識(shí)，適應(yīng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用需求的變化；

（3）具有良好的人文科學(xué)素養(yǎng)、工程職業(yè)道德、團(tuán)隊(duì)合作和溝通交流能力、較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新精神，熟悉相關(guān)的法律法規(guī)和行業(yè)規(guī)范，有意愿并有能力服務(wù)社會(huì)；

（4）能在計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域承擔(dān)軟件開(kāi)發(fā)、信息系統(tǒng)集成、技術(shù)服務(wù)和管理等工作，成為所在單位相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)骨干或管理骨干。

通過(guò)分析計(jì)算機(jī)專業(yè)的行業(yè)特征和就業(yè)領(lǐng)域，學(xué)生需要具有計(jì)算思維、程序與算法設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)等多學(xué)科知識(shí)和能力，從事軟件開(kāi)發(fā)、信息系統(tǒng)集成、技術(shù)服務(wù)和管理等計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。這些內(nèi)容明確在培養(yǎng)目標(biāo)中，就必須落實(shí)到畢業(yè)要求。

在系統(tǒng)集成等計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，往往具有軟硬件相結(jié)合的復(fù)雜工程問(wèn)題，在畢業(yè)要求第1 條和第3 條，必須明確分解有計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容和指標(biāo)點(diǎn)?；谶@些要求，針對(duì)現(xiàn)代工具的開(kāi)發(fā)、使用和選擇，也必須明確分解出硬件類、軟件模擬仿真類、軟件開(kāi)發(fā)類工具的要求。這種分解設(shè)計(jì)能夠體現(xiàn)本專業(yè)的特點(diǎn)和方向，也為下一步的課程體系的能力指標(biāo)分配提供了重要的保證。具體分解結(jié)果見(jiàn)表1。

2 畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的分配設(shè)計(jì)

在完成畢業(yè)要求的分解之后，應(yīng)該結(jié)合課程體系，完成其實(shí)現(xiàn)方式。通過(guò)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和分類的課程體系，建立能力指標(biāo)與課程體系的對(duì)應(yīng)關(guān)系，形成分配矩陣表。申請(qǐng)認(rèn)證的專業(yè)一般都具備了課程體系基礎(chǔ)，而不是從零設(shè)計(jì)，因此從設(shè)計(jì)畢業(yè)要求到課程體系改進(jìn)，應(yīng)該是個(gè)自頂向下和自底向上的雙向設(shè)計(jì)過(guò)程，需要不斷改進(jìn)，不可能一蹴而就。

表1 部分畢業(yè)要求的2 級(jí)分解設(shè)計(jì)

2.1 課程體系要支持畢業(yè)要求的達(dá)成

認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)第5 條明確規(guī)定：“課程設(shè)置要能夠支持畢業(yè)要求的達(dá)成”，且明確了以下4 類課程的學(xué)分占比，包括：

（1）5.1 與本專業(yè)畢業(yè)要求相適應(yīng)的數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程（至少占總學(xué)分的15%）；

（2）5.2 符合本專業(yè)畢業(yè)要求的工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程與專業(yè)類課程（至少占總學(xué)分的30%）；

（3）5.3 工程實(shí)踐與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（至少占總學(xué)分的20%）；

（4）5.4 人文社會(huì)科學(xué)類通識(shí)教育課程（至少占總學(xué)分的15%），使學(xué)生在從事工程設(shè)計(jì)時(shí)能夠考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、倫理等各種制約因素。

2.2 畢業(yè)要求2 級(jí)指標(biāo)的分配

在能力分配過(guò)程中，還必須考慮課程地位和課程之間的關(guān)聯(lián)，如課程模塊的組成、核心課程地位、課時(shí)量分配等要素。標(biāo)準(zhǔn)要求，“工程基礎(chǔ)類課程和專業(yè)基礎(chǔ)類課程能體現(xiàn)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)在本專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)，專業(yè)類課程能體現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力的培養(yǎng)?！笨梢?jiàn)，指標(biāo)的分配權(quán)重值與課程地位直接相關(guān)。

本專業(yè)課程所分配到的畢業(yè)要求2 級(jí)指標(biāo)情況如圖2 所示。其中，8 門(mén)核心課程的比重都比較高，位于1 和1.2 之間。4 門(mén)課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)和崗位實(shí)習(xí)也都是不小于1，最大值是畢業(yè)設(shè)計(jì)2.3，充分支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力。

2.3 畢業(yè)要求在大綱中的體現(xiàn)

在設(shè)計(jì)課程大綱時(shí)，必須基于OBE 理念，建立“畢業(yè)要求2 級(jí)指標(biāo)點(diǎn)—課程目標(biāo)—教學(xué)內(nèi)容—考核方式”的關(guān)聯(lián)。描述方式如下：①將課程目標(biāo)與課程分配得到的畢業(yè)要求2 級(jí)指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)；②教學(xué)知識(shí)點(diǎn)與課程目標(biāo)關(guān)聯(lián)；③考核方式與課程目標(biāo)關(guān)聯(lián)。

本專業(yè)核心課程“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)A”大綱的關(guān)聯(lián)實(shí)例見(jiàn)表2。

該課的教學(xué)方式設(shè)計(jì)了課堂講授、實(shí)驗(yàn)操作和專題調(diào)研3 種，其考核方式設(shè)計(jì)了4 種，分別是平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)考核、專題報(bào)告和期末考試。這種關(guān)聯(lián)描述對(duì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)都很重要。

3 基于畢業(yè)要求和課程體系的培養(yǎng)模式設(shè)計(jì)

圖2 計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)要求2 級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)課程的分配結(jié)果

表2 “計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)A”課程考核方式與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的關(guān)系

按照培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，需要培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的程序設(shè)計(jì)知識(shí)，具有計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、集成和運(yùn)維能力，從而滿足軟件開(kāi)發(fā)、信息系統(tǒng)集成、技術(shù)服務(wù)等崗位領(lǐng)域需求。為此，依據(jù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)和人工智能技術(shù)2 個(gè)專業(yè)方向，必須從編程需求反向設(shè)計(jì)專業(yè)方向的先修課程；同時(shí)，必須建立校企協(xié)同育人機(jī)制，加強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)。

3.1 “編程能力培養(yǎng)4 年不斷線”教育模式設(shè)計(jì)

編程能力培養(yǎng)4 年不斷線的課程體系設(shè)計(jì)如圖3 所示。圖中，選修課程是Web 前端技術(shù)、人工智能B、大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用開(kāi)發(fā)以及3 選1 課程（Python 程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用、C#程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用、Linux 技術(shù)與程序設(shè)計(jì)），其余都是必修課程。

（1）在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)方向中，編程語(yǔ)言以C/C#、Java、JS 等為主，主要采用數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL、SQLite 和SQL Server，以及內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)Redis。

（2）在人工智能技術(shù)方向中，主要編程語(yǔ)言是Python，其次是Java，并采用非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和訪問(wèn)。

可見(jiàn)，C 語(yǔ)言系列是計(jì)算機(jī)專業(yè)的編程主線，必須深入掌握其算法應(yīng)用。

3.2 “企業(yè)學(xué)習(xí)4 年不斷線”教學(xué)模式設(shè)計(jì)

針對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)條款5 以及5.3、6.1 和7.1 都明確提出企業(yè)參與人才培養(yǎng)的要求，包括課程體系設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)置、校企合作實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的指導(dǎo)和考核、兼職教師授課、實(shí)訓(xùn)基地共建等內(nèi)容。

我校計(jì)算機(jī)專業(yè)早在2011 年就按照教育部卓越計(jì)劃的“企業(yè)學(xué)習(xí)累計(jì)一年”要求，開(kāi)始建立完整的企業(yè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和課程教學(xué)，并逐漸形成了“企業(yè)學(xué)習(xí)4 年不斷線”課程教育模式。同時(shí)，2012 年與中關(guān)村軟件園合作建成國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心，極大地提高了校企合作的深度和廣度。

圖3 “編程能力培養(yǎng)4 年不斷線”的課程體系設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)了近8 年的完善和實(shí)踐，該模式已經(jīng)成為了本專業(yè)建設(shè)特色之一，如圖4 所示，形成了2018 版計(jì)算機(jī)專業(yè)的校企協(xié)同深度合作模式。企業(yè)授課數(shù)量達(dá)到8 門(mén)之多，還有暑期社會(huì)實(shí)踐、崗位實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等企業(yè)指導(dǎo)。通過(guò)認(rèn)知體驗(yàn)、校內(nèi)實(shí)踐、企業(yè)實(shí)訓(xùn)和崗位實(shí)習(xí)等系列課程的遞進(jìn)式教學(xué)，有步驟、分層次地開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)提供了重要的保證。

圖4 “企業(yè)學(xué)習(xí)4 年不斷線”教育模式與課程體系

4 畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的應(yīng)用

以學(xué)生轉(zhuǎn)專業(yè)過(guò)程的面試評(píng)價(jià)為例，畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的應(yīng)用方法如下。

轉(zhuǎn)入學(xué)生面試管理辦法的評(píng)價(jià)方案以畢業(yè)要求的2 級(jí)指標(biāo)點(diǎn)為準(zhǔn)則，考查學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)、能力和素養(yǎng)的綜合內(nèi)容，經(jīng)專業(yè)工作組逐一面試和評(píng)價(jià)。

（1）基礎(chǔ)知識(shí)重點(diǎn)體現(xiàn)在數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、編程基礎(chǔ)、身心健康等方面的成績(jī)，主要看成績(jī)單。

（2）能力重點(diǎn)在問(wèn)題分析、工程基礎(chǔ)與興趣、自學(xué)能力，主要通過(guò)面試交流。

（3）素養(yǎng)重點(diǎn)在溝通、協(xié)作方面，通過(guò)面試的問(wèn)答考查。

評(píng)價(jià)依據(jù)包括學(xué)生成績(jī)單、申請(qǐng)理由及相關(guān)材料、面試表現(xiàn)，評(píng)價(jià)成績(jī)采用三級(jí)制（好、中、差，分別為3 分、2 分、1 分）。其中，①課程成績(jī)：成績(jī)80 分及其以上為3 分，70—79 分得2分，60—69 分得1 分，不及格者得0 分；②英語(yǔ)等級(jí)考試通過(guò)4 級(jí)或以上者，得3 分；③其他指標(biāo)考核：表現(xiàn)優(yōu)良為3 分，表現(xiàn)一般得2 分，表現(xiàn)差得1 分，不合格或者缺失者得0 分；③最后按8 個(gè)指標(biāo)的合計(jì)得分進(jìn)行排序，及格者通過(guò)面試評(píng)價(jià)。

具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)示例見(jiàn)表3。

以上面試評(píng)價(jià)方案經(jīng)過(guò)了3 年的使用，效果很好。通過(guò)評(píng)價(jià)而轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，能夠反映出比較全面的綜合素質(zhì)、基礎(chǔ)知識(shí)與能力。在后續(xù)跟蹤評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)，他們對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)2016級(jí)、2017 級(jí)和2018 級(jí)的班風(fēng)學(xué)風(fēng)，也起到了明顯的促進(jìn)作用。

表3 轉(zhuǎn)入學(xué)生面試評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)示例

5 結(jié)語(yǔ)

基于工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行專業(yè)建設(shè)，畢業(yè)要求及其分解不是簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，必須承上啟下，既要支持培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，又要落實(shí)到課程體系中，便于課程實(shí)施；這種設(shè)計(jì)不是單向設(shè)計(jì)，而是自頂向下和自底向上的雙向設(shè)計(jì)，需要融入本專業(yè)的課程體系和教學(xué)模式特色。畢業(yè)要求聚焦的是復(fù)雜工程問(wèn)題解決的能力培養(yǎng)，不是廣義或狹義的工程問(wèn)題。本文提出的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)示例和教學(xué)模式等內(nèi)容，經(jīng)過(guò)了近5 年的實(shí)際運(yùn)行和持續(xù)改進(jìn)，也經(jīng)過(guò)認(rèn)證專家的順利評(píng)估，對(duì)我校計(jì)算機(jī)專業(yè)綜合改革和教學(xué)質(zhì)量的提高起到關(guān)鍵作用。希望這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)其他普通高校同類專業(yè)的專業(yè)認(rèn)證工作，能有較好的參考價(jià)值。