第八屆高等學校計算機類課程教學論壇
（上海，5月12-13日）
本次論壇將以“新工科背景下的計算機課程建設與創(chuàng)新”為主題，緊緊圍繞計算機類課程的課程設置、理論與實踐創(chuàng)新教學等方面的問題進行研討和交流，主要報告題目：
編程導論——以Python為舟
量化教學過程初探
面向一流計算機專業(yè)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的思考與實踐 張博鋒
區(qū)塊鏈理論、技術及應用
云計算大數據應用技術教學實踐
深度學習與工業(yè)實踐
數據科學及Python實踐
數據科學與大數據課程的建設理念與實踐方法
經管類專業(yè)Python的多方位層次化教學
移動互聯(lián)網應用開發(fā)技術課程建設模式探討——以微信小程序為例
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2017年2月18日，在復旦大學召開的綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會上，教育部高等教育司張大良司長分析了新經濟發(fā)展的趨勢，強調新經濟快速發(fā)展迫切需要新型工科人才支撐[1]。2017年4月8日，教育部在天津大學召開新工科建設研討會，與會代表一致認為，培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國產業(yè)發(fā)展和國際競爭提供智力和人才支撐，既是當務之急，也是長遠之策[2]。2017年6月9日，教育部在北京召開新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議，審議通過《新工科研究與實踐項目指南》，提出新工科建設指導意見[3]。
新工科以新經濟、新產業(yè)為背景，國家一方面要設置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)，另一方面要推動現有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新，強調高校要加快培養(yǎng)當前產業(yè)急需人才，主動布局面向未來技術和產業(yè)的人才培養(yǎng)。為加快實現我國從工程教育大國向工程教育強國的轉變，高校要樹立創(chuàng)新型、綜合化、全周期的工程教育“新理念”，構建新興工科和傳統(tǒng)工科相結合的學科專業(yè)“新結構”，探索實施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質量”，建立完善中國特色工程教育的“新體系”。
新工科與老工科的概念是相對的，隨著新經濟的發(fā)展，今天的新工科將變成明天的舊工科。提出建設和發(fā)展新工科的舉措，但如果還是沿用目前工科人才培養(yǎng)的那一套做法，那么，培養(yǎng)出來的人將仍舊不能滿足新經濟日益發(fā)展的要求，就業(yè)的結構性矛盾依然突出。
有人通過調查，對我國目前工科人才培養(yǎng)的現狀總結歸納為“培養(yǎng)目標定位不清晰，工科教學理科化，對于通識教育與工程教育、實踐教育與實驗教學之間的關系和區(qū)別存在模糊認識，工程教育與行業(yè)企業(yè)實際脫節(jié)太大，工科學生存在綜合素質與知識結構方面的缺陷”[4]。
目前，成果導向教育（OBE）在美國、英國、加拿大等國家成為教育改革的主流理念，也正在逐漸成為我國高等工程教育制定人才培養(yǎng)方案的基本要求。該理念于1981年由Spady提出，經過10年左右的發(fā)展，形成了比較完整的理論體系，美國工程教育認證協(xié)會將其貫穿于工程教育認證標準的始終。2016年6月，我國被接納為“華盛頓協(xié)議”正式成員。用成果導向教育理念引導工程教育改革，具有現實意義。
培養(yǎng)方案是高等院校實施人才培養(yǎng)工作的根本性和指導性文件，是人才培養(yǎng)工作的總體設計和實施藍圖，是安排教學內容、組織教學活動、評價教學效果和保障教學質量的基本依據。為保持人才培養(yǎng)方案的相對穩(wěn)定性，一般各個高校都會每隔4年左右修訂一次培養(yǎng)方案，以進一步優(yōu)化人才培養(yǎng)方案、提高人才培養(yǎng)質量、推動本科人才培養(yǎng)模式改革和創(chuàng)新。一個值得注意的問題是，許多制定培養(yǎng)方案的人總是認為修訂工作無非就是調整一下課程而已，經常出現“閉門造車”的現象，沒有向社會和用人單位了解對人才的需求和要求，這就違背了OBE理念。筆者認為，制定和修訂人才培養(yǎng)方案的有效途徑是把與本專業(yè)相關的業(yè)界專家，特別是把本校畢業(yè)的、在業(yè)界取得一定業(yè)績的校友請回來，認真傾聽他們的意見和建議，因為他們最懂得社會需要什么樣的畢業(yè)生。有人擔心企業(yè)界的不懂教學規(guī)律、不會重視基礎課程的開設等，這些擔心都是多余的，筆者經常接待回校團聚的校友，在與他們座談時，許多學生都回憶起當年讀書時，有急功近利的思想，總認為基礎課程學了無用，工作后才體會到基礎課程對他們潛移默化的作用。
師資隊伍建設是專業(yè)建設的根本任務和基礎工作。黨和政府對師資隊伍建設的總體要求是：全面加強教師的學風、教風、作風建設，努力建設一支有理想信念、有道德情操、有扎實學識、有仁愛之心的教師隊伍[5]。近年來，各高等學校對入職的教師設置了高學歷的門檻，一般都要求具有博士研究生學歷或博士學位，有的學校還要求具有海外博士研究生學歷。毋庸諱言，這些措施的出發(fā)點是好的。但對于工科而言，也出現了一些值得注意的現象，即現在許多高校博士畢業(yè)的教師偏重理論研究的多，而承擔與社會經濟發(fā)展密切相關的課題少，導致教學過程中對學生實踐能力的培養(yǎng)不夠，學生解決復雜工程問題的能力則更弱。這種現象和結果，與高校對教師能力和水平的評價體系和標準有重要關系，一味追求SCI論文數量和縱向項目的課題數量和經費總數，將為新工科的建設和發(fā)展帶來諸多問題。要解決此類問題，一是要對教師能力和水平實行分類評價標準和體系，尤其是新工科專業(yè)要“因類制宜”分別設置，這是治本；二是要大力培養(yǎng)“專業(yè)型”博士來充實新工科的教師隊伍?！皩I(yè)型”博士是相對于“學術型”博士而言的，我國目前只有清華大學、北京大學、國防科技大學等少數985高校被授權培養(yǎng)工程專業(yè)的“專業(yè)型”博士，這種博士是“工程”博士，而不是“論文”博士，主要以完成某項大中型工程項目建模、設計、開發(fā)等過程的成果來提交博士論文進行答辯。眾所周知，我國2009年開始設置“工程碩士”領域的全日制碩士研究生教育專業(yè)，即“專業(yè)型”碩士（以下簡稱“專碩”），當時報考的學生很少，因為大家不知道“專碩”研究生畢業(yè)后就業(yè)前景如何，大家都愿意報考“學術型”碩士（以下簡稱“學碩”）。隨著形勢的發(fā)展，與新工科對應的許多一級學科“專碩”與“學碩”的招生人數實現了2009年制定的目標，即“專碩”和“學碩”招生指標要大體相當，有的甚至出現“專碩”指標“反超”的現象。
課程是高等學校教學建設的基礎，課程建設是學校教學基本建設的重要內容之一。加強課程建設是有效落實人才培養(yǎng)計劃，提高教師教學水平和學生培養(yǎng)質量的重要保證。
課程設置是與專業(yè)內涵緊密相關的，一般將課程分為公共基礎課程、學科基礎課程、專業(yè)骨干課程、跨學科素質教育課程等。工科專業(yè)在課程設置時，有兩種現象或者說傾向值得注意：一是重視理論（課堂授課）課時，輕視實踐（實際動手）課時，在課時分配時，許多學校理論與實踐課時比一般為3：1，有的甚至達到了4：1。這在20年以前也許可以理解，因為當時教師在課堂上都是用粉筆寫黑板，而現在都使用了多媒體課件，輔以寫白板或電子板，有效節(jié)約了書寫時間。實際上造成這種現象的原因還有很多，如有的教師自己的實踐動手能力不強，還認為帶實驗課是實驗員的事；有的學校在教學績效分配計算工作量時，將實驗課時乘以0.7或0.8，等等。二是重視本專業(yè)的學科基礎課程、輕視公共基礎課程，這是對學生綜合素質培養(yǎng)和通識教育作用認識不清的表現。眾所周知，理論科學、實驗科學和計算科學（包括數值和非數值的計算）是推動人類文明進步和科技發(fā)展的三大支柱，相對應理論思維、實驗思維、計算思維能力的培養(yǎng)，對于自然科學，尤其是工科專業(yè)的學生來講，上述思維將影響其整個的職業(yè)生涯。在工科類公共基礎課程中，高等數學等數學類課程承擔了理論思維能力培養(yǎng)的主要任務，大學物理和實驗等課程承擔了實驗思維能力培養(yǎng)的主要任務，而計算機文化基礎等課程則承擔了計算思維能力培養(yǎng)的主要任務[6]。在工科類專業(yè)中開設數學課程一般都不會有不同意見，因為大家都認同“數學是科學中的科學”，但有些工科專業(yè)，甚至是某些新工科專業(yè)，在課程設置總學分的要求下，人們總希望專業(yè)課程開多點，會認為大學物理可開可不開，因此，不開大學物理課程的學校有之。尤其令人擔憂的是，許多人認為大學計算機文化基礎課程也可以不開，學生完全可以自學。造成這種現象的一個主要原因是，過去計算機文化基礎課程主要是講授計算機的發(fā)展過程、辦公自動化軟件以及計算機程序設計語言。實際上，計算機的誕生是20世紀最偉大的發(fā)明之一，它改變了人們的生產和生活方式，已經超出了單純作為一種工具的范疇，因為它的出現產生了許多新興學科，如計算數學、計算物理、計算化學、計算力學、計算生物學等。軟件是計算機的靈魂，現實世界中，計算機除了處理數值信息外，越來越多的是處理非數值信息，如語言理解、語音分析、圖像識別等，所有這些信息處理的核心是算法設計，計算思維就是算法設計的靈魂。凡是要用到計算機來解決問題的工程領域，如果光會使用某種計算機編程語言是不能有效解決實際工程問題的。正如我們不能把高等數學僅僅當做一種數學工具來學習一樣，我們也不能把計算機文化基礎課程僅僅當做計算工具來學習。
新工科建設和發(fā)展背景下，如何利用先進的教育方法和手段不斷提升高等工程教育教學水平，是每位教育工作者應該深入思考的問題。
傳統(tǒng)高等教育以課程為中心，人才培養(yǎng)任務被分解到各個課程中，再通過單個課程的規(guī)劃、實施和考核來完成培養(yǎng)目標，教學方法和手段以課堂中的知識傳授為主，體現的是一種計劃性的單向知識傳遞，在教學成效的評價上大多通過試卷、試題考核的形式進行，教學過程的柔性、靈活性、互動性往往不足，表現在考試形式上以閉卷居多，考試內容則以概念性和客觀題見長，這種教學方式和手段的效果違背了OBE的理念。筆者認為，要增加開卷考試的課程數量，開卷考試更能考查和檢驗學生解決復雜工程問題的能力和水平，也體現以學生為中心的教學思想。
中國計算機學會在這方面做了有益的嘗試。為了對計算機軟件開發(fā)人才的能力予以甄選，降低企業(yè)及高校在人才評價方面的成本，中國計算機學會聯(lián)合BAT等知名IT企業(yè)以及清華大學等13所著名高校開展計算機軟件能力認證工作, 以行業(yè)學會為橋梁，促進高校、企業(yè)人才供需協(xié)調，為廣大學生提供實習與實訓機會，極大提高了畢業(yè)生的專業(yè)綜合能力和市場競爭力。
OBE工程教育模式為培養(yǎng)工科專業(yè)學生解決復雜工程問題的能力提供了總體框架和實施規(guī)范，為達成OBE教育培養(yǎng)目標，可考慮通過構建復雜工程問題課程群，基于專業(yè)領域一個相對完整的復雜工程系統(tǒng)，通過前后銜接的系列課程，按照從分立到聯(lián)合的機制，系統(tǒng)地培養(yǎng)學生分析和解決復雜工程問題的能力?；驈膶I(yè)特色、課程體系、實驗項目幾個層面進行系統(tǒng)梳理，提出專業(yè)中的幾類復雜工程問題，力求從不同角度實現對工程專業(yè)人才培養(yǎng)的支撐，促進人才培養(yǎng)、學科發(fā)展之間的有機融合。
在本科教育中，按學科大類進行招生及培養(yǎng)工作，即按照一級學科(群)或二級學科(群)進行招生，學生進校后按院(系)統(tǒng)一管理，以學科大類為基礎制訂教學計劃，在學科或學科群范圍里實施基礎性課程的教學，在前2~3年按學科大類培養(yǎng)之后，由學生根據本人意愿、專業(yè)興趣、就業(yè)去向等因素，以及社會需求和自主擇業(yè)的實際情況，選擇具體專業(yè)方向再攻讀1~2年畢業(yè)。這種按照學科大類招生和培養(yǎng)學生的辦法，打破了按專業(yè)招生的傳統(tǒng)模式，不少高校紛紛采取或正在采取此種模式進行人才培養(yǎng)的探索和實踐。
按學科大類進行招生及培養(yǎng)，是體現通識教育理念的一種人才培養(yǎng)模式。目前，通識教育已成為高等教育發(fā)展的新趨勢，在歐美國家的一些大學里，學生在入學2年甚至4年的時間內全部學習基礎課程，高年級或研究生才進行專業(yè)學習，從而實現廣泛的通才教育。在我國，“211工程”院校中大部分已實行按大類招生，其他本科院校也開始實行這一模式，但有的學校實施效果并不理想，甚至有的985高校某些學科實行多年后又恢復按專業(yè)招生模式。這其中原因是多方面的，有的是相應的管理措施沒有跟上，有的則是在基礎課程學完后選擇專業(yè)時，人為干預或操縱的因素影響了選專業(yè)的公眾性與公平性，產生了一些專業(yè)人數差異較大的矛盾。筆者認為，每個學生剛進入學校時并不知道他適合學習什么專業(yè)，他們只是根據自己在中學時對大學專業(yè)的有限了解和自己的興趣來填報專業(yè)志愿的。我們可以根據每個專業(yè)的特點和素質要求，設計一些入門的測試題，就像企業(yè)招聘人才時，舉行的能力測試一樣。這種測試題的設計，最好也要有企業(yè)的參與，這樣可以有效解決上述問題和矛盾。
復旦共識、天大行動和北京指南，構成了新工科建設的“三部曲”，奏響了人才培養(yǎng)主旋律，開拓了工程教育改革新路徑。為使我國高等工程教育更好地適應國家社會經濟發(fā)展的需要，迎接新工業(yè)革命的挑戰(zhàn)和新工科的建設與發(fā)展，我們應該在OBE教育理念的引導下，積極推進教育教學改革，科學合理地設計人才培養(yǎng)方案，努力實現人才培養(yǎng)過程中的“從學科導向往目標導向轉變、從教師中心向學生中心轉變、從質量監(jiān)控向持續(xù)改進轉變”[7]。
[1] 復旦大學教務處. 綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會在復旦大學召開[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”建設行動路線（“天大行動”）[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. 新工科建設形成“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] 王慶環(huán). “新工科”新在哪兒？[N]. 光明日報, 2017-04-03(5).
[5] 王定華. 加強教師隊伍建設的五項重要工作[EB/OL]. (2017-03-31)[2017-08-18]. http://www.jyb.cn/zcg/xwy/wzxw/201703/t20170331_592368.html.
[6] 陳國良, 董榮勝. 計算思維與大學計算機基礎教育[J]. 中國大學教學, 2011(1): 7-11.
[7] 李志義, 朱泓, 劉志軍, 等. 用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J]. 高等工程教育研究, 2014(2): 29-34.
END
