面向T+型能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐

李薇 黑新宏 王磊 魯曉鋒 王一川 張亞玲

[作者簡(jiǎn)介]李薇 （1973—），女，黑龍江哈爾濱人。博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橹悄苡?jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)。

*[通信作者]黑新宏（1976—），男，陜西延安人。博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榘踩P(guān)鍵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、軌道交通系統(tǒng)。[摘要]針對(duì)當(dāng)前計(jì)算產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)化在核心技術(shù)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)的問題，西安理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院以“培根、啟智、潤(rùn)心、鑄魂”為培養(yǎng)理念，重塑了以T+型能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)類專業(yè)核心課程體系，構(gòu)建了漸進(jìn)達(dá)成的多元融通式教學(xué)模式、教學(xué)研用貫通式實(shí)踐教學(xué)體系，加強(qiáng)鑄魂育人，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教育與思政教育的有機(jī)融合，有效提高了計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]T+型能力；系統(tǒng)能力；立德樹人；人才培養(yǎng)

[中圖分類號(hào)]G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1005-4634（2023）01-0066-08

0引言

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的接踵而來和融合發(fā)展，新產(chǎn)業(yè)、新模式的不斷涌現(xiàn)，科學(xué)技術(shù)已成為引領(lǐng)世界大發(fā)展、大變革、大調(diào)整，支撐關(guān)鍵領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的革命性力量，是建設(shè)世界強(qiáng)國(guó)的重要保障。然而，目前我國(guó)在核心技術(shù)上仍然落后于世界先進(jìn)水平。高端服務(wù)器、CPU、芯片設(shè)計(jì)和制造等關(guān)鍵設(shè)備、軟件、技術(shù)等依然是我國(guó)數(shù)字科技發(fā)展的短板，國(guó)家急需強(qiáng)化科技力量，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，提升科技創(chuàng)新能力，解決缺“芯”少“魂”、核心工業(yè)軟件等卡脖子問題。因此，各高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)進(jìn)行了積極的探索和實(shí)踐：如開展以計(jì)算思維為導(dǎo)向的教學(xué)改革、積極研究基于成果導(dǎo)向（Outcome based education，OBE ）的教育理念、采用線上線下教學(xué)模式、構(gòu)建以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為主導(dǎo)的持續(xù)改進(jìn)式評(píng)價(jià)體系[1]等，這些教學(xué)改革和實(shí)踐有效地提高了教育質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平。

然而，對(duì)于計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生，依然存在一些問題：如很多學(xué)生只是會(huì)解題，不會(huì)發(fā)現(xiàn)和提出問題；只是會(huì)解決講過的問題，不會(huì)解決新問題；未能很好地建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完整概念，缺乏系統(tǒng)觀，難以解決系統(tǒng)層面的問題；很多學(xué)生欺“軟”怕“硬”，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心內(nèi)容掌握不夠，難以完成復(fù)雜的涉及軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的任務(wù)；雖然當(dāng)前教學(xué)模式已經(jīng)逐漸由灌輸式的傳統(tǒng)教學(xué)向混合式教學(xué)轉(zhuǎn)換，但重點(diǎn)還是關(guān)注怎么教；教模式和學(xué)模式未能有效配合也限制了學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)潛能的挖掘、獨(dú)立思考能力和探究能力的培養(yǎng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏強(qiáng)有力的后勁支撐。鑒于此，如何以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，改革與推進(jìn)人才培養(yǎng)模式，深化一流專業(yè)、一流課程，培養(yǎng)一流創(chuàng)新人才，促進(jìn)我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究水平的不斷提升，從跟跑、并跑，進(jìn)而成為領(lǐng)跑，是當(dāng)前計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)需要解決的核心問題。

1T+型能力培養(yǎng)模型

教育部計(jì)算機(jī)類教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)指出，高等院校計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生需要掌握8個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，包括離散結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、算法、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與組織、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及其技術(shù)、程序設(shè)計(jì)語言和信息管理；具備4個(gè)方面的專業(yè)基本能力，即計(jì)算思維能力、算法設(shè)計(jì)與分析能力、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力和系統(tǒng)能力[2]。其中，計(jì)算思維能力包括邏輯思維、抽象思維等9個(gè)能力點(diǎn)；算法設(shè)計(jì)與分析能力包括復(fù)雜算法設(shè)計(jì)、復(fù)雜算法分析等8個(gè)能力點(diǎn)；程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力包括3個(gè)能力點(diǎn)，即小型程序設(shè)計(jì)、大型程序設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)；系統(tǒng)能力包括系統(tǒng)認(rèn)知能力（6個(gè)能力點(diǎn)）、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力（19個(gè)能力點(diǎn)）、系統(tǒng)開發(fā)能力（23個(gè)能力點(diǎn)）和系統(tǒng)應(yīng)用能力（14個(gè)能力點(diǎn)）[3]。綜上所述，計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生T型能力培養(yǎng)模型如圖1所示。由于系統(tǒng)能力的能力點(diǎn)占總能力點(diǎn)的75%，因此系統(tǒng)能力培養(yǎng)是專業(yè)能力培養(yǎng)的核心，即T的垂直部分；計(jì)算思維能力、算法設(shè)計(jì)與分析能力、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力是培養(yǎng)系統(tǒng)能力的根基，是計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生必須具有的橫向能力，即T的橫向部分。

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，科技創(chuàng)新已成為未來社會(huì)發(fā)展與變革、國(guó)家實(shí)力與技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的核心，面對(duì)創(chuàng)新引領(lǐng)的未來社會(huì)，計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生不應(yīng)只具備知識(shí)的積累和技術(shù)能力，而是應(yīng)該具備融合知識(shí)、技能和品行3個(gè)方面的綜合能力，具備能夠應(yīng)對(duì)未來社會(huì)發(fā)展變化的競(jìng)爭(zhēng)能力、技術(shù)創(chuàng)新能力，即可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力與勝任力[4-5]。因此，計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)在T型能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上增加了可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力和勝任力的培養(yǎng)，即T+型能力培養(yǎng)（如圖2所示）。

2面向T+型能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)模式2021年，教育部高等教育司司長(zhǎng)吳巖在全國(guó)高教處長(zhǎng)會(huì)議上指出，人才培養(yǎng)質(zhì)量是高等教育的核心；2018年以來，西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)中國(guó)的IT企業(yè)進(jìn)行持續(xù)性打壓限制，如中興和華為事件已為IT行業(yè)敲響警鐘，中國(guó)迫切需要整體推進(jìn)核心技術(shù)的掌握，打破Wintel聯(lián)盟，加速形成一個(gè)完整的正反饋國(guó)產(chǎn)化生態(tài)系統(tǒng)。有鑒于此，西安理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院以T+型能力培養(yǎng)為核心，從課程體系、教學(xué)方法、實(shí)踐育人等方面進(jìn)行改革與實(shí)踐，構(gòu)建了具有家國(guó)情懷、學(xué)科理論扎實(shí)、系統(tǒng)能力強(qiáng)、綜合素養(yǎng)高的計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)模式（如圖3所示）。

2.1培根——以T+型能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，重塑計(jì)算機(jī)類專業(yè)核心課程體系人才培養(yǎng)的核心是知識(shí)、能力和素養(yǎng)。能力培養(yǎng)是本科教育的關(guān)鍵因素。計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院以T+型能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，通過數(shù)理基礎(chǔ)、知識(shí)體系、硬件基礎(chǔ)、軟件基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)體系和系統(tǒng)開發(fā)的縱向銜接，橫向貫通，形成系統(tǒng)的知識(shí)體系和能力結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了“六維一體”能力培養(yǎng)的專業(yè)核心課程體系（如圖4所示），旨在培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展的系統(tǒng)能力、可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力和勝任力。圖4專業(yè)核心課程體系專業(yè)核心課程體系以T+型能力培養(yǎng)為主線，從專業(yè)基礎(chǔ)能力訓(xùn)練、專業(yè)核心能力訓(xùn)練和專業(yè)拓展能力訓(xùn)練3個(gè)層次，對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)能力、可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力和勝任力培養(yǎng)：（1）夯實(shí)數(shù)理基礎(chǔ)。通過高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等課程奠定學(xué)生數(shù)理根基，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力、邏輯推理能力、空間想象能力、數(shù)學(xué)演繹能力，使學(xué)生能夠運(yùn)用抽象思維和數(shù)學(xué)建模方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的理論建模。（2）夯實(shí)硬件基礎(chǔ)和軟件基礎(chǔ)。通過電路與電子技術(shù)、程序設(shè)計(jì)類課程、算法分析與設(shè)計(jì)等課程，使學(xué)生掌握各種經(jīng)典算法、算法實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化、計(jì)算機(jī)各個(gè)組成部件的工作原理、設(shè)計(jì)方法，為學(xué)生解決計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的復(fù)雜問題奠定理論基礎(chǔ)和實(shí)踐支撐。（3）培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)開發(fā)能力。通過軟件工程導(dǎo)論、軟件項(xiàng)目管理等課程，使學(xué)生掌握開發(fā)復(fù)雜軟件系統(tǒng)時(shí)的系統(tǒng)工程化原則、基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)分析和設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)等，從而培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)能力。（4）構(gòu)建支撐T+型能力培養(yǎng)的知識(shí)體系和實(shí)踐體系。通過編譯原理、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等課程，建立微機(jī)系統(tǒng)整體概念，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀；理解計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的基本架構(gòu)與工作原理，提高對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總體認(rèn)識(shí)；將軟、硬件知識(shí)有機(jī)結(jié)合，建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整概念，培養(yǎng)學(xué)生的硬件設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)和系統(tǒng)擴(kuò)展的能力。通過實(shí)踐體系，將學(xué)生能力培養(yǎng)所需的知識(shí)和能力體系融入到不同課程又相互關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中。通過理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生從認(rèn)識(shí)計(jì)算系統(tǒng)概念與特征，到理解計(jì)算系統(tǒng)各種要素，再到設(shè)計(jì)開發(fā)計(jì)算系統(tǒng)相關(guān)程序，培養(yǎng)學(xué)生基本的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的專業(yè)基礎(chǔ)能力，設(shè)計(jì)、開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件的專業(yè)核心能力，以及軟、硬件協(xié)同設(shè)計(jì)與開發(fā)的專業(yè)拓展能力。

2.2啟智——?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)組織形態(tài)，構(gòu)建漸進(jìn)達(dá)成的多元融通式教學(xué)模式陳寶生指出本科教育要合理“增負(fù)”，提升挑戰(zhàn)度；課程要有難度、有深度、有選擇性，要將“水課”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖鹫n”[6]。為了適應(yīng)不同學(xué)生的特點(diǎn)和需求，切實(shí)提高學(xué)生的核心素養(yǎng)與能力，計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院構(gòu)建了以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的漸進(jìn)達(dá)成的多元融通式教學(xué)模式（如圖5所示）。以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教學(xué)理念不僅僅是關(guān)注學(xué)生掌握多少知識(shí)，而且重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生通過多樣化的教學(xué)組織形式的學(xué)習(xí)，能夠取得哪些學(xué)習(xí)成果。

以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程為例，課程教學(xué)目標(biāo)主要有3個(gè)：目標(biāo)1，使學(xué)生掌握C++語言的基本語法，掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本思想與原理；掌握類與對(duì)象的定義和應(yīng)用、數(shù)據(jù)成員、成員函數(shù)、封裝性、繼承性、重載、多態(tài)性、I/O流、模板和異常處理。目標(biāo)2，能夠運(yùn)用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想對(duì)復(fù)雜問題進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，并在解決問題的過程中拓展學(xué)生的思維視角，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、計(jì)算思維等思維技能，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力。目標(biāo)3，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，以完成項(xiàng)目的形式，引入系統(tǒng)工程思想和工程化方法的學(xué)習(xí)，使學(xué)生形成系統(tǒng)觀，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、探究能力和獨(dú)立研究能力；培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、開發(fā)軟件系統(tǒng)的能力，能夠綜合應(yīng)用C++語言開發(fā)應(yīng)用程序，解決生產(chǎn)生活與科學(xué)研究中的實(shí)際問題。

學(xué)習(xí)成果導(dǎo)向的漸進(jìn)達(dá)成的多元融通式教學(xué)模式由課前自主學(xué)習(xí)、課堂理論教學(xué)、課堂實(shí)踐強(qiáng)化、課后復(fù)習(xí)拓展四部分構(gòu)成。以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程為例，教師根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)（即學(xué)生學(xué)習(xí)完這門課程后應(yīng)該取得3項(xiàng)學(xué)習(xí)成果），設(shè)計(jì)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以使學(xué)生能夠獲取相應(yīng)的學(xué)習(xí)成果。

（1） 課前自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)：第一，教師提前布置課前學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在智慧樹上觀看“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程教學(xué)視頻進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中記錄難點(diǎn)疑點(diǎn)問題。自主學(xué)習(xí)的主要目的是學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中能夠形成個(gè)性化知識(shí)，即觀念。第二，各小組對(duì)于教師布置的課前任務(wù)進(jìn)行討論、交流，提出解決方案，完成翻轉(zhuǎn)教學(xué)所布置的任務(wù)。第三，學(xué)生進(jìn)行線上測(cè)試，目的是檢驗(yàn)是否理解本節(jié)教學(xué)內(nèi)容所涉及的基礎(chǔ)性知識(shí)；對(duì)于出錯(cuò)的問題，學(xué)生可以查閱教師提供的學(xué)習(xí)資料或在線咨詢教師，找出錯(cuò)誤原因，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解。

（2） 課堂理論教學(xué)環(huán)節(jié)：首先，教師通過知識(shí)回顧、要點(diǎn)概括、師生問答、角色變換、生講生評(píng)、課堂討論、小組競(jìng)賽等方式引導(dǎo)學(xué)生分析問題，思考如何解決問題，鼓勵(lì)學(xué)生大膽討論、交流，并在解決問題的過程中滲透情感、態(tài)度和價(jià)值觀。以模板一節(jié)內(nèi)容為例，提出問題“如果函數(shù)實(shí)現(xiàn)同一類功能，只是部分細(xì)節(jié)不同，通常采用什么機(jī)制？”引導(dǎo)學(xué)生回顧函數(shù)重載知識(shí)。第二，繼續(xù)提出問題“如何輸出三種不同類型數(shù)組的元素值”，學(xué)生利用函數(shù)重載在解決該問題時(shí)，發(fā)現(xiàn)函數(shù)重載的缺點(diǎn)，即代碼可重用性差。在此基礎(chǔ)上，教師引出函數(shù)模板的意義，高度概括函數(shù)模板的知識(shí)要點(diǎn)，使學(xué)生明確本節(jié)的核心知識(shí)點(diǎn)。第三，在講解函數(shù)模板具有提高代碼可重用性的特點(diǎn)時(shí)，引出“勤儉節(jié)約、傳承美德”的觀念，引導(dǎo)學(xué)生樹立節(jié)約的意識(shí)，形成健康文明的生活方式和消費(fèi)理念。第四，學(xué)生提出自主學(xué)習(xí)時(shí)遇到的問題，教師進(jìn)行解答；教師針對(duì)模板的易錯(cuò)點(diǎn)提出問題，啟發(fā)學(xué)生思考。通過你問我答，我問你答，加強(qiáng)師生互動(dòng)，消除學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的疑問，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)易錯(cuò)點(diǎn)的理解和掌握。第五，進(jìn)入翻轉(zhuǎn)課堂，師生角色互換。教師由專家轉(zhuǎn)換為引導(dǎo)者，學(xué)生由學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)樘剿髡?、知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者。在這一環(huán)節(jié)，對(duì)于學(xué)習(xí)任務(wù)一采用生講生評(píng)方式；對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)二采用討論方式，在討論的過程中引導(dǎo)學(xué)生積極思考、相互合作，增加知識(shí)的積累；對(duì)于學(xué)習(xí)任務(wù)三，采用小組競(jìng)賽方式，在競(jìng)賽的過程中激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。此外，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)擴(kuò)展性問題。第六，教師對(duì)本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)，通過引例引出下節(jié)主要內(nèi)容，并安排課后學(xué)習(xí)任務(wù)。

（3） 課堂實(shí)踐強(qiáng)化環(huán)節(jié)：以綜合性項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)為驅(qū)動(dòng)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)能力、研究能力和創(chuàng)新能力。以“設(shè)計(jì)研究生初試管理系統(tǒng)”為例，第一，項(xiàng)目導(dǎo)入是讓每個(gè)學(xué)生明確本次項(xiàng)目的任務(wù)和要求，通過討論分解任務(wù)；確定系統(tǒng)可以劃分為兩類：研究生類和復(fù)試研究生類，這兩個(gè)類的關(guān)系是繼承關(guān)系。第二，學(xué)生從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，確定每個(gè)類的成員函數(shù)和數(shù)據(jù)成員，并靈活運(yùn)用友元機(jī)制、重載機(jī)制和靜態(tài)機(jī)制；此外，學(xué)生根據(jù)研究生復(fù)試的實(shí)際情況，擴(kuò)展系統(tǒng)功能，保證系統(tǒng)功能的完整性和有效性；第三，在調(diào)試程序時(shí)，要求學(xué)生不僅檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否滿足任務(wù)要求，而且要討論設(shè)計(jì)方案是否是最有效的，是否可以改進(jìn)優(yōu)化，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。最后，以項(xiàng)目答辯的方式檢驗(yàn)程序，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力。

（4） 課后復(fù)習(xí)拓展環(huán)節(jié)：目的是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和反思。首先，學(xué)生依據(jù)本章節(jié)的思維導(dǎo)圖，對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。在總結(jié)的過程中，復(fù)習(xí)整合已學(xué)知識(shí)，理解知識(shí)之間的意義和聯(lián)系，并對(duì)自己在實(shí)驗(yàn)過程中出錯(cuò)的問題進(jìn)行三方面的反思。第一，在解決問題時(shí)，自己最初的設(shè)計(jì)思路是什么？回顧自己用了哪些知識(shí)。第二，自己應(yīng)該怎樣分析、設(shè)計(jì)？不僅要知道怎么解決問題，而且要形成自己的看法和見解，將新知識(shí)融入到自己原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，完善自己的知識(shí)體系。第三，是否還有更好的解決方法？通過深度思考，理解知識(shí)的內(nèi)涵，學(xué)出自己的個(gè)性和智慧。通過總結(jié)與反思，一方面，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)之后能夠進(jìn)行思考的習(xí)慣，進(jìn)而使學(xué)生能夠有所悟和有所獲；另一方面，引導(dǎo)學(xué)生逐步形成思考問題、分析問題和解決問題的計(jì)算機(jī)學(xué)科視角，掌握本學(xué)科知識(shí)背后隱藏的學(xué)科精神內(nèi)涵和文化底蘊(yùn)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科能力。其次，學(xué)生進(jìn)行在線章節(jié)測(cè)驗(yàn)，以進(jìn)一步復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)知識(shí)。再次，在線實(shí)驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)（頭歌，EduCoder，https：//www.educoder.net/），在頭歌平臺(tái)上，教師將實(shí)驗(yàn)題目設(shè)計(jì)為趣味闖關(guān)游戲，以激發(fā)的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；通過牽引式的通關(guān)實(shí)戰(zhàn)，學(xué)生一方面訓(xùn)練了邏輯思維、計(jì)算思維，掌握了分析問題、解決問題的技能，提高了學(xué)生的編程能力。另一方面，學(xué)生在闖關(guān)游戲參與過程中體驗(yàn)編程的樂趣，激發(fā)愉悅的情緒。此外，由于在線實(shí)驗(yàn)采用的是智能化運(yùn)行評(píng)測(cè)，對(duì)程序的可讀性、規(guī)范性要求比較高，為了能夠順利通過，學(xué)生在編寫程序時(shí)逐漸形成精雕細(xì)琢、追求完美的精神理念，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、理性等品質(zhì)。最后，教師在頭歌平臺(tái)上發(fā)布挑戰(zhàn)性實(shí)訓(xùn)任務(wù)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行在線拓展訓(xùn)練。挑戰(zhàn)性實(shí)訓(xùn)任務(wù)主要是具有一定難度、創(chuàng)新性的任務(wù)，這些實(shí)訓(xùn)任務(wù)是需要學(xué)生深度思考、跳一跳才能夠完成。學(xué)生在完成挑戰(zhàn)性實(shí)訓(xùn)任務(wù)過程中，一方面，拓展思維，將思維深入到知識(shí)的發(fā)現(xiàn)和再發(fā)現(xiàn)過程中，進(jìn)而建構(gòu)知識(shí)。另一方面，學(xué)生通過經(jīng)歷、體驗(yàn)，積累個(gè)性化知識(shí)、體驗(yàn)性知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)增值，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為智慧和方法。在線拓展訓(xùn)練有助于引導(dǎo)學(xué)生將挑戰(zhàn)變成一種習(xí)慣、一種品質(zhì)。學(xué)生在渴望、期待和欣賞挑戰(zhàn)的過程中，激發(fā)其成長(zhǎng)意識(shí)，提升其發(fā)展性學(xué)力和創(chuàng)造性學(xué)力。

2.3潤(rùn)心——?jiǎng)?chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，構(gòu)建教學(xué)研用貫通式實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)踐是學(xué)生切實(shí)掌握理論知識(shí)的重要途經(jīng)，是培養(yǎng)學(xué)生T+型能力的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要組成部分。為了加強(qiáng)學(xué)生的能力培養(yǎng)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院構(gòu)建了教、學(xué)、研、用貫通式實(shí)踐教學(xué)體系（如圖6所示）。

教——線上線下相結(jié)合：通過線下課堂，教師講解課程知識(shí)體系、解決問題的思維方法，以及相關(guān)的原理內(nèi)涵，夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生掌握新的思維范式（即計(jì)算思維），豐富和完善學(xué)生的科學(xué)思維能力，夯實(shí)學(xué)生創(chuàng)新能力之根基，提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；通過學(xué)堂在線之雨課堂、騰訊課堂、中國(guó)大學(xué)MOOC、智慧樹等在線教學(xué)工具拓展課堂時(shí)空，打破50分鐘的課堂授課時(shí)間，為不同學(xué)習(xí)者提供更加個(gè)性化的教學(xué)模式，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和碎片化的學(xué)習(xí)特征。通過構(gòu)建豐富的課程教學(xué)資源輔助學(xué)生的線上自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。此外，通過線下課堂知識(shí)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)答辯、期末測(cè)試和線上階段測(cè)試、線上作業(yè)等加大對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程性評(píng)價(jià)，在考核過程中，檢驗(yàn)學(xué)生的知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)的達(dá)成情況。

學(xué)——課內(nèi)課外相結(jié)合：通過課內(nèi)課程學(xué)習(xí)、課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐興趣，引導(dǎo)學(xué)生深入研究、深度思考，更深層次地理解知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)，形成由點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)）、線（基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)）、面（綜合實(shí)驗(yàn)）筑成的立體而開放的整體知識(shí)結(jié)構(gòu)和漸進(jìn)式能力結(jié)構(gòu)[1]，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力、高級(jí)思維和創(chuàng)新素養(yǎng)。通過課外的企業(yè)實(shí)訓(xùn)、工程訓(xùn)練和生產(chǎn)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)，一方面使學(xué)生從知識(shí)的表層結(jié)構(gòu)進(jìn)入到知識(shí)的深層結(jié)構(gòu)，掌握規(guī)范的實(shí)踐方法，發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力；另一方面使學(xué)生緊跟技術(shù)發(fā)展的前沿，不斷積累，以適應(yīng)未來社會(huì)信息技術(shù)的快速發(fā)展，各種挑戰(zhàn)和競(jìng)爭(zhēng)。

研——省賽國(guó)賽相結(jié)合：通過中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽、ACM/ICPC國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯賽、中國(guó)大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽（CCPC）、“龍芯杯”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力大賽、編譯系統(tǒng)設(shè)計(jì)賽、操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)賽、藍(lán)橋杯賽和CCF計(jì)算機(jī)軟件能力認(rèn)證等各類競(jìng)賽，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生的專業(yè)技能、系統(tǒng)能力、研究創(chuàng)新能力進(jìn)行有效的遞進(jìn)式銜接，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位、系統(tǒng)的、多層次的能力培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促改、以賽促建；在競(jìng)賽中充分拓展學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生在挫折和困厄的磨練中形成專注的、百折不撓的堅(jiān)毅品質(zhì)和感知價(jià)值，樹立自信心；培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神和學(xué)術(shù)潛質(zhì)，激發(fā)學(xué)生內(nèi)生的創(chuàng)新激情，提高學(xué)生的綜合能力。

用——科研創(chuàng)業(yè)相結(jié)合：通過國(guó)家自然科學(xué)基金、省部級(jí)科研項(xiàng)目、企業(yè)委托項(xiàng)目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等高水平研究項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，使學(xué)生及時(shí)接觸研究前沿，帶動(dòng)學(xué)生深入研究，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)前沿問題開展探索，奠定學(xué)生科研基礎(chǔ)能力；激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)和研究上的最大潛能，幫助學(xué)生獲得深厚的專業(yè)基礎(chǔ)和充實(shí)的研究經(jīng)驗(yàn)，有效提高學(xué)生的探究能力和獨(dú)立研究能力；通過產(chǎn)教融合，推動(dòng)學(xué)生合作交流，促動(dòng)學(xué)生自主發(fā)展，驅(qū)動(dòng)學(xué)生科技創(chuàng)新，從而培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。

2.4鑄魂——以立德樹人為導(dǎo)向，推動(dòng)專業(yè)教育與思政教育相融合可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力和勝任力源于內(nèi)在的知識(shí)修養(yǎng)，基于對(duì)人生目標(biāo)始終不渝的追求和事業(yè)的恪守。“為誰培養(yǎng)人、培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人”是高等教育的核心使命。習(xí)近平總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上指出，教師不能只做傳授書本知識(shí)的教書匠，而應(yīng)成為塑造學(xué)生品格、品行、品味的“大先生”。課程建設(shè)是人才培養(yǎng)的重要陣地，課堂教學(xué)是人才培養(yǎng)的主要渠道，計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院以立德樹人為導(dǎo)向，將思政教育元素融入到專業(yè)教育的各個(gè)環(huán)節(jié)中，以及通過導(dǎo)師制和導(dǎo)生制，在培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)、能力的同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，引導(dǎo)學(xué)生形成積極、健康、樂觀向上的人生觀和價(jià)值觀，成為有理想信念、敢于擔(dān)當(dāng)?shù)娜恕?/p>

圍繞在知識(shí)傳授中實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)的目標(biāo)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院的各個(gè)課程團(tuán)隊(duì)結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，挖掘具有針對(duì)性和代表性的思政元素，制定課程思政實(shí)施方案。以程序設(shè)計(jì)類課程為例，圍繞“能力培養(yǎng)、勇于探究、創(chuàng)新”融入理想信念、工匠精神、團(tuán)隊(duì)意識(shí)等思政元素。

首先，強(qiáng)化教材的育人功能。課程團(tuán)隊(duì)對(duì)C語言程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程的自編教材進(jìn)行再版，融入責(zé)任心、工匠精神、嚴(yán)謹(jǐn)、理性、求實(shí)等思政元素，建設(shè)數(shù)字化教材，將在線課程與教材相鏈接，增強(qiáng)教材的表現(xiàn)力和吸引力，加強(qiáng)鑄魂育人的功能。

其次，在講解程序設(shè)計(jì)類課程的基本概念之前，改變以往介紹計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程的方式，而是以中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程為主線，依次介紹中國(guó)的“兩彈一星”：1964年，中國(guó)第一顆原子彈爆炸成功；1967年，我國(guó)成功試爆第一顆氫彈；1964年發(fā)射第一枚中近程運(yùn)載火箭；1966年成功試驗(yàn)導(dǎo)彈核武器。1970年4月24日，“長(zhǎng)征-1號(hào)”航天運(yùn)載火箭順利地將“東方紅-1號(hào)”人造地球衛(wèi)星送入太空軌道；1975年，中國(guó)又首次成功發(fā)射返回式遙感衛(wèi)星?！皟蓮椧恍恰钡难兄瞥晒?biāo)志我國(guó)航空航天、遙感、測(cè)控、核能等尖端技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。此外，介紹中國(guó)的“探月”工程、中國(guó)自行研制的“北斗衛(wèi)星”導(dǎo)航系統(tǒng)，以及中國(guó)疫情防控阻擊戰(zhàn)取得了重大戰(zhàn)略成果等。通過介紹中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的重要事件和關(guān)鍵人物，樹立學(xué)生的民族自信心和自豪感，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到我國(guó)創(chuàng)新的腳步從未停歇，未來融通創(chuàng)新的步履也將繼續(xù)向前。

第三，在講解編程方法時(shí)引出科技的重要性，核心技術(shù)不僅影響全球產(chǎn)業(yè)布局，更是衡量國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。介紹近期發(fā)生的中興通訊股份有限公司和華為技術(shù)有限公司先后遭遇美國(guó)制裁，從而暴露了中國(guó)通信產(chǎn)業(yè)“缺芯少魂”的問題。使學(xué)生認(rèn)識(shí)到在科技創(chuàng)新領(lǐng)域，關(guān)鍵核心技術(shù)是“要不來”“買不來”“討不來”的，以增強(qiáng)學(xué)生的民族自尊心，強(qiáng)化民本意識(shí)。舉例說明，二戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)吸引許多世界一流科學(xué)家，使得戰(zhàn)后美國(guó)科技創(chuàng)新成果密集出現(xiàn)，奠定了美國(guó)長(zhǎng)時(shí)間處于世界領(lǐng)先的地位；日本圍繞核心技術(shù)，長(zhǎng)久公關(guān)，成功造就了一大批頂尖科學(xué)家，并在前沿科技領(lǐng)域取得很大的突破。目前，我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入從規(guī)模增長(zhǎng)向質(zhì)量提升的重要窗口期，要想實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興，唯有掌握核心科技，才能在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)彎道超越，從而將愛國(guó)情、強(qiáng)國(guó)志、報(bào)國(guó)行、實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)潛移默化地融入學(xué)生的世界觀中。

最后，在線上實(shí)驗(yàn)、課后作業(yè)等環(huán)節(jié)中，一方面，布置挑戰(zhàn)性作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生突破思維定式，大膽創(chuàng)新，勇于探究；在對(duì)復(fù)雜計(jì)算機(jī)工程問題分析和設(shè)計(jì)過程中，引導(dǎo)學(xué)生做到執(zhí)事敬、精益求精，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和工匠精神；教師在指導(dǎo)學(xué)生程序設(shè)計(jì)過程中，寓德于教，體現(xiàn)量變到質(zhì)變的規(guī)律；讓學(xué)生明白，每個(gè)人的生活都是由一件件小事組成，養(yǎng)小德才能成大德。另一方面，布置系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)等大作業(yè)，要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)合作方式完成。在評(píng)定成績(jī)時(shí)，按照每個(gè)成員對(duì)項(xiàng)目的貢獻(xiàn)度進(jìn)行評(píng)定。在完成系統(tǒng)開發(fā)任務(wù)時(shí)，需要將系統(tǒng)劃分為若干個(gè)子系統(tǒng)，分別完成每個(gè)子系統(tǒng)，然后再將子系統(tǒng)整合為一個(gè)完整系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)理念與團(tuán)隊(duì)合作的理念相契合，通過這種方式，不僅能激發(fā)學(xué)生參與團(tuán)隊(duì)合作的積極性和主動(dòng)性，而且在完成項(xiàng)目的過程中，潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的大局意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、以及協(xié)同合作精神。

3結(jié)束語

人才培養(yǎng)質(zhì)量是高等教育的核心，為了培養(yǎng)未來科技創(chuàng)新的領(lǐng)軍人才，實(shí)現(xiàn)從中國(guó)制造邁向中國(guó)創(chuàng)造。本研究以培根、啟智、潤(rùn)心、鑄魂為教育理念，提出了面向T+型能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)模式，通過重塑計(jì)算機(jī)專業(yè)核心課程體系，構(gòu)建漸進(jìn)達(dá)成的多元融通式教學(xué)模式，構(gòu)建教、學(xué)、研、用貫通式實(shí)踐教學(xué)體系，推動(dòng)專業(yè)教育與思政教育的融合等機(jī)制，有效推動(dòng)了計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 李薇，黑新宏，王磊.學(xué)習(xí)成果監(jiān)控與評(píng)價(jià)機(jī)制的探索與實(shí)踐[J].高等工程教育研究，2020（2）：179-186.

[2] 教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).高等學(xué)校計(jì)算機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社，2010：16-21.

[3] 蔣宗禮.計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才專業(yè)能力構(gòu)成與培養(yǎng)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011（10）：11-14.

[4] 徐曉飛.面向可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的未來高等工程教育態(tài)勢(shì)及服務(wù)型教育[J].中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2019（15）：10-15.

[5] 張銘，陳娟，韓飛.ACM/IEEE 計(jì)算課程體系規(guī)范 CC2020對(duì)中國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)設(shè)置的影響[J].中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2020（12）： 32-38.

[6] 中國(guó)政府網(wǎng).新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議召開[EB/OL].（2018-06-22）[2022-02-17].http：//www.gov.cn/ xinwen/2018-06/22/content_5300334.htm.

AbstractIn view of the huge challenges faced by the localization of computing industry in the development of core technologies，the school of computer science and engineering of Xi′an University of technology takes "bacon，enlightenment，moistening the heart and casting the soul" as the training concept，it reshaped the core curriculum system of computer majors guided by T + ability training.In addition，it has built a diversified and integrated teaching model and a through practice teaching system for teaching，research and application.Finally，it strengthened the soul casting education，realized the organic integration of professional education and ideological and political education，and improved the training quality of computer professionals.

KeywordsT + ability; system ability; moral integrity in cultivation; cultivating talents

[責(zé)任編輯馬曉寧]