新工科建设形势下的计算机类专业人才培养方案
来源：计算机教育
2017年2月18日，在复旦大学召开的综合性高校工程教育发展战略研讨会上，教育部高等教育司张大良司长分析了新经济发展的趋势，强调新经济快速发展迫切需要新型工科人才支撑[1]。2017年4月8日，教育部在天津大学召开新工科建设研讨会，与会代表一致认为，培养造就一大批多样化、创新型卓越工程科技人才，为我国产业发展和国际竞争提供智力和人才支撑，既是当务之急，也是长远之策[2]。2017年6月9日，教育部在北京召开新工科研究与实践专家组成立暨第一次工作会议，审议通过《新工科研究与实践项目指南》，提出新工科建设指导意见[3]。
新工科以新经济、新产业为背景，国家一方面要设置和发展一批新兴工科专业，另一方面要推动现有工科专业的改革创新，强调高校要加快培养当前产业急需人才，主动布局面向未来技术和产业的人才培养。为加快实现我国从工程教育大国向工程教育强国的转变，高校要树立创新型、综合化、全周期的工程教育“新理念”，构建新兴工科和传统工科相结合的学科专业“新结构”，探索实施工程教育人才培养的“新模式”，打造具有国际竞争力的工程教育“新质量”，建立完善中国特色工程教育的“新体系”。
新工科与老工科的概念是相对的，随着新经济的发展，今天的新工科将变成明天的旧工科。提出建设和发展新工科的举措，但如果还是沿用目前工科人才培养的那一套做法，那么，培养出来的人将仍旧不能满足新经济日益发展的要求，就业的结构性矛盾依然突出。
有人通过调查，对我国目前工科人才培养的现状总结归纳为“培养目标定位不清晰，工科教学理科化，对于通识教育与工程教育、实践教育与实验教学之间的关系和区别存在模糊认识，工程教育与行业企业实际脱节太大，工科学生存在综合素质与知识结构方面的缺陷”[4]。
目前，成果导向教育（OBE）在美国、英国、加拿大等国家成为教育改革的主流理念，也正在逐渐成为我国高等工程教育制定人才培养方案的基本要求。该理念于1981年由Spady提出，经过10年左右的发展，形成了比较完整的理论体系，美国工程教育认证协会将其贯穿于工程教育认证标准的始终。2016年6月，我国被接纳为“华盛顿协议”正式成员。用成果导向教育理念引导工程教育改革，具有现实意义。
培养方案是高等院校实施人才培养工作的根本性和指导性文件，是人才培养工作的总体设计和实施蓝图，是安排教学内容、组织教学活动、评价教学效果和保障教学质量的基本依据。为保持人才培养方案的相对稳定性，一般各个高校都会每隔4年左右修订一次培养方案，以进一步优化人才培养方案、提高人才培养质量、推动本科人才培养模式改革和创新。一个值得注意的问题是，许多制定培养方案的人总是认为修订工作无非就是调整一下课程而已，经常出现“闭门造车”的现象，没有向社会和用人单位了解对人才的需求和要求，这就违背了OBE理念。笔者认为，制定和修订人才培养方案的有效途径是把与本专业相关的业界专家，特别是把本校毕业的、在业界取得一定业绩的校友请回来，认真倾听他们的意见和建议，因为他们最懂得社会需要什么样的毕业生。有人担心企业界的不懂教学规律、不会重视基础课程的开设等，这些担心都是多余的，笔者经常接待回校团聚的校友，在与他们座谈时，许多学生都回忆起当年读书时，有急功近利的思想，总认为基础课程学了无用，工作后才体会到基础课程对他们潜移默化的作用。
师资队伍建设是专业建设的根本任务和基础工作。党和政府对师资队伍建设的总体要求是：全面加强教师的学风、教风、作风建设，努力建设一支有理想信念、有道德情操、有扎实学识、有仁爱之心的教师队伍[5]。近年来，各高等学校对入职的教师设置了高学历的门槛，一般都要求具有博士研究生学历或博士学位，有的学校还要求具有海外博士研究生学历。毋庸讳言，这些措施的出发点是好的。但对于工科而言，也出现了一些值得注意的现象，即现在许多高校博士毕业的教师偏重理论研究的多，而承担与社会经济发展密切相关的课题少，导致教学过程中对学生实践能力的培养不够，学生解决复杂工程问题的能力则更弱。这种现象和结果，与高校对教师能力和水平的评价体系和标准有重要关系，一味追求SCI论文数量和纵向项目的课题数量和经费总数，将为新工科的建设和发展带来诸多问题。要解决此类问题，一是要对教师能力和水平实行分类评价标准和体系，尤其是新工科专业要“因类制宜”分别设置，这是治本；二是要大力培养“专业型”博士来充实新工科的教师队伍。“专业型”博士是相对于“学术型”博士而言的，我国目前只有清华大学、北京大学、国防科技大学等少数985高校被授权培养工程专业的“专业型”博士，这种博士是“工程”博士，而不是“论文”博士，主要以完成某项大中型工程项目建模、设计、开发等过程的成果来提交博士论文进行答辩。众所周知，我国2009年开始设置“工程硕士”领域的全日制硕士研究生教育专业，即“专业型”硕士（以下简称“专硕”），当时报考的学生很少，因为大家不知道“专硕”研究生毕业后就业前景如何，大家都愿意报考“学术型”硕士（以下简称“学硕”）。随着形势的发展，与新工科对应的许多一级学科“专硕”与“学硕”的招生人数实现了2009年制定的目标，即“专硕”和“学硕”招生指标要大体相当，有的甚至出现“专硕”指标“反超”的现象。
课程是高等学校教学建设的基础，课程建设是学校教学基本建设的重要内容之一。加强课程建设是有效落实人才培养计划，提高教师教学水平和学生培养质量的重要保证。
课程设置是与专业内涵紧密相关的，一般将课程分为公共基础课程、学科基础课程、专业骨干课程、跨学科素质教育课程等。工科专业在课程设置时，有两种现象或者说倾向值得注意：一是重视理论（课堂授课）课时，轻视实践（实际动手）课时，在课时分配时，许多学校理论与实践课时比一般为3：1，有的甚至达到了4：1。这在20年以前也许可以理解，因为当时教师在课堂上都是用粉笔写黑板，而现在都使用了多媒体课件，辅以写白板或电子板，有效节约了书写时间。实际上造成这种现象的原因还有很多，如有的教师自己的实践动手能力不强，还认为带实验课是实验员的事；有的学校在教学绩效分配计算工作量时，将实验课时乘以0.7或0.8，等等。二是重视本专业的学科基础课程、轻视公共基础课程，这是对学生综合素质培养和通识教育作用认识不清的表现。众所周知，理论科学、实验科学和计算科学（包括数值和非数值的计算）是推动人类文明进步和科技发展的三大支柱，相对应理论思维、实验思维、计算思维能力的培养，对于自然科学，尤其是工科专业的学生来讲，上述思维将影响其整个的职业生涯。在工科类公共基础课程中，高等数学等数学类课程承担了理论思维能力培养的主要任务，大学物理和实验等课程承担了实验思维能力培养的主要任务，而计算机文化基础等课程则承担了计算思维能力培养的主要任务[6]。在工科类专业中开设数学课程一般都不会有不同意见，因为大家都认同“数学是科学中的科学”，但有些工科专业，甚至是某些新工科专业，在课程设置总学分的要求下，人们总希望专业课程开多点，会认为大学物理可开可不开，因此，不开大学物理课程的学校有之。尤其令人担忧的是，许多人认为大学计算机文化基础课程也可以不开，学生完全可以自学。造成这种现象的一个主要原因是，过去计算机文化基础课程主要是讲授计算机的发展过程、办公自动化软件以及计算机程序设计语言。实际上，计算机的诞生是20世纪最伟大的发明之一，它改变了人们的生产和生活方式，已经超出了单纯作为一种工具的范畴，因为它的出现产生了许多新兴学科，如计算数学、计算物理、计算化学、计算力学、计算生物学等。软件是计算机的灵魂，现实世界中，计算机除了处理数值信息外，越来越多的是处理非数值信息，如语言理解、语音分析、图像识别等，所有这些信息处理的核心是算法设计，计算思维就是算法设计的灵魂。凡是要用到计算机来解决问题的工程领域，如果光会使用某种计算机编程语言是不能有效解决实际工程问题的。正如我们不能把高等数学仅仅当做一种数学工具来学习一样，我们也不能把计算机文化基础课程仅仅当做计算工具来学习。
新工科建设和发展背景下，如何利用先进的教育方法和手段不断提升高等工程教育教学水平，是每位教育工作者应该深入思考的问题。
传统高等教育以课程为中心，人才培养任务被分解到各个课程中，再通过单个课程的规划、实施和考核来完成培养目标，教学方法和手段以课堂中的知识传授为主，体现的是一种计划性的单向知识传递，在教学成效的评价上大多通过试卷、试题考核的形式进行，教学过程的柔性、灵活性、互动性往往不足，表现在考试形式上以闭卷居多，考试内容则以概念性和客观题见长，这种教学方式和手段的效果违背了OBE的理念。笔者认为，要增加开卷考试的课程数量，开卷考试更能考查和检验学生解决复杂工程问题的能力和水平，也体现以学生为中心的教学思想。
中国计算机学会在这方面做了有益的尝试。为了对计算机软件开发人才的能力予以甄选，降低企业及高校在人才评价方面的成本，中国计算机学会联合BAT等知名IT企业以及清华大学等13所著名高校开展计算机软件能力认证工作, 以行业学会为桥梁，促进高校、企业人才供需协调，为广大学生提供实习与实训机会，极大提高了毕业生的专业综合能力和市场竞争力。
OBE工程教育模式为培养工科专业学生解决复杂工程问题的能力提供了总体框架和实施规范，为达成OBE教育培养目标，可考虑通过构建复杂工程问题课程群，基于专业领域一个相对完整的复杂工程系统，通过前后衔接的系列课程，按照从分立到联合的机制，系统地培养学生分析和解决复杂工程问题的能力。或从专业特色、课程体系、实验项目几个层面进行系统梳理，提出专业中的几类复杂工程问题，力求从不同角度实现对工程专业人才培养的支撑，促进人才培养、学科发展之间的有机融合。
在本科教育中，按学科大类进行招生及培养工作，即按照一级学科(群)或二级学科(群)进行招生，学生进校后按院(系)统一管理，以学科大类为基础制订教学计划，在学科或学科群范围里实施基础性课程的教学，在前2~3年按学科大类培养之后，由学生根据本人意愿、专业兴趣、就业去向等因素，以及社会需求和自主择业的实际情况，选择具体专业方向再攻读1~2年毕业。这种按照学科大类招生和培养学生的办法，打破了按专业招生的传统模式，不少高校纷纷采取或正在采取此种模式进行人才培养的探索和实践。
按学科大类进行招生及培养，是体现通识教育理念的一种人才培养模式。目前，通识教育已成为高等教育发展的新趋势，在欧美国家的一些大学里，学生在入学2年甚至4年的时间内全部学习基础课程，高年级或研究生才进行专业学习，从而实现广泛的通才教育。在我国，“211工程”院校中大部分已实行按大类招生，其他本科院校也开始实行这一模式，但有的学校实施效果并不理想，甚至有的985高校某些学科实行多年后又恢复按专业招生模式。这其中原因是多方面的，有的是相应的管理措施没有跟上，有的则是在基础课程学完后选择专业时，人为干预或操纵的因素影响了选专业的公众性与公平性，产生了一些专业人数差异较大的矛盾。笔者认为，每个学生刚进入学校时并不知道他适合学习什么专业，他们只是根据自己在中学时对大学专业的有限了解和自己的兴趣来填报专业志愿的。我们可以根据每个专业的特点和素质要求，设计一些入门的测试题，就像企业招聘人才时，举行的能力测试一样。这种测试题的设计，最好也要有企业的参与，这样可以有效解决上述问题和矛盾。
复旦共识、天大行动和北京指南，构成了新工科建设的“三部曲”，奏响了人才培养主旋律，开拓了工程教育改革新路径。为使我国高等工程教育更好地适应国家社会经济发展的需要，迎接新工业革命的挑战和新工科的建设与发展，我们应该在OBE教育理念的引导下，积极推进教育教学改革，科学合理地设计人才培养方案，努力实现人才培养过程中的“从学科导向往目标导向转变、从教师中心向学生中心转变、从质量监控向持续改进转变”[7]。
[1] 复旦大学教务处. 综合性高校工程教育发展战略研讨会在复旦大学召开[EB/OL]. (2017-02-18)[2017-08-18]. http://news.fudan.edu.cn/2017/0218/43133.html.
[2] 教育部高教司.“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[EB/OL]. (2017-04-12)[2017-08-18]. http://www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.
[3] 教育部. 新工科建设形成“北京指南”[EB/OL]. (2017-06-10)[2017-08-18]. http://www.moe.edu.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201706/t20170610_306699.html.
[4] 王庆环. “新工科”新在哪儿？[N]. 光明日报, 2017-04-03(5).
[5] 王定华. 加强教师队伍建设的五项重要工作[EB/OL]. (2017-03-31)[2017-08-18]. http://www.jyb.cn/zcg/xwy/wzxw/201703/t20170331_592368.html.
[6] 陈国良, 董荣胜. 计算思维与大学计算机基础教育[J]. 中国大学教学, 2011(1): 7-11.
[7] 李志义, 朱泓, 刘志军, 等. 用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J]. 高等工程教育研究, 2014(2): 29-34.
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