摘要：針對計算機學科發(fā)展和IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合度日益緊密的趨勢，深入分析計算機學科研究生教育的特點和產(chǎn)學需求，提出計算機學科科學與工程復合人才培養(yǎng)模型。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)學融合；科學素養(yǎng)；工程素養(yǎng)；人才培養(yǎng)模型；復合培養(yǎng)

0、引言

較長時間以來，高校計算機科學與技術(shù)學科研究生教育存在以專業(yè)理論知識傳授為核心，重理論輕實踐、重學術(shù)輕工程的現(xiàn)象，引發(fā)了理論與實踐、學科教學與行業(yè)發(fā)展、學術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化需求、學科知識體系與行業(yè)能力需求的脫節(jié)，畢業(yè)生進入IT企業(yè)后出現(xiàn)了工程能力弱、創(chuàng)新能力不足等各類問題。這既無法滿足IT行業(yè)的人才需求，更與時下計算機學科產(chǎn)學融合的發(fā)展趨勢不相符合。

為了解決上述問題，目前有一種“兩段式”的培養(yǎng)模式較為常見?！皟啥问健迸囵B(yǎng)模式是指前半程集中課程教學，完成專業(yè)理論知識傳授；后半程在科研實踐中開展課題研究并完成學位論文。這種“兩段式”培養(yǎng)模式可以在一定程度上提升學生的工程能力；但是，由于前半程課程教學和后半程課題實踐關(guān)聯(lián)性不大，不足以消除學科教學與行業(yè)發(fā)展間的差異，無法提升計算機學科研究生科學素養(yǎng)和工程素養(yǎng)。

為此，自2008年起，針對計算機學科發(fā)展和IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合度日益緊密的趨勢，福州大學數(shù)學與計算機科學學院深入研究國內(nèi)外一流高校計算機學科研究生培養(yǎng)的特點，以教育部計算機教學指導委員會計算機專業(yè)教學分委員會的計算機科學與技術(shù)《戰(zhàn)略研究報告》和《專業(yè)規(guī)范》中提出的計算機學科人才分類培養(yǎng)這一核心觀點為導向，結(jié)合自身計算機學科研究生人才的培養(yǎng)情況，適時提出IT人才科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型，并在一定范圍內(nèi)開展了試點和推廣工作，效果良好。

1、科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型的內(nèi)涵

IT人才科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型以工程研究型人才為培養(yǎng)主體，以完備的計算機學科知識體系為培養(yǎng)基礎(chǔ)，依托產(chǎn)學融合的集成化培養(yǎng)平臺，通過學術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)需求的實質(zhì)性結(jié)合，搭建計算機學科理論、專業(yè)知識和工程實踐、技術(shù)開發(fā)和工程創(chuàng)新之間的橋梁；開展產(chǎn)業(yè)需求驅(qū)動下的教學和科研活動，對研究生進行研究能力和工程能力的復合式培養(yǎng)，全面拓展研究生的科研思維和工程創(chuàng)新思維，最終實現(xiàn)學術(shù)和工程的知識復合、思維復合和能力復合。

1.1 人才培養(yǎng)的總體目標

計算機學科科學與工程復合培養(yǎng)直接面向信息產(chǎn)業(yè)工程領(lǐng)域，以促進信息產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展為目標，培養(yǎng)掌握IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡和趨勢，善于發(fā)掘信息產(chǎn)業(yè)前瞻性問題、共性問題和核心問題，并能夠獨立地展開創(chuàng)新性研究工作的高層次復合人才。

1.2 計算機學科科學與工程復合人才能力架構(gòu)要求

由前述人才培養(yǎng)目標可知，IT產(chǎn)業(yè)所需的高層次復合人才不僅需要以堅實的計算機學科理論和寬泛的專業(yè)知識作為專業(yè)支撐，還需要同時兼具出色的工程素養(yǎng)和前瞻性的工程思維，兩者缺一不可。為此，計算機學科科學與工程復合人才在學科知識結(jié)構(gòu)、科學能力和工程能力結(jié)構(gòu)層面均有其特殊性。

在學科知識結(jié)構(gòu)方面，要求具有扎實的學科基礎(chǔ)理論知識，較深厚的學科專業(yè)理論知識和寬口徑的學科工程應用知識；有較高的外語水平及掌握國外信息的能力，善于跟蹤國際前沿知識。

在科學能力結(jié)構(gòu)方面，要求具有較強的邏輯思維能力和判斷能力；善于發(fā)現(xiàn)和提煉科學問題，有較強的科技鑒別能力?？蒲卸ㄏ蚰芰涂蒲袆?chuàng)新能力，對新知識具有較強的敏銳性。

在工程能力結(jié)構(gòu)方面，要求具有較強的學科知識運用能力和實踐能力，善于發(fā)現(xiàn)和分析工程問題并將工程問題與學科知識關(guān)聯(lián)，能嫻熟地運用學科理論知識進行工程應用和工程創(chuàng)新，解決工程問題。

2、科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型的基本框架

以計算機學科研究生工程素養(yǎng)的不足為切入點，計算機學科科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型順應產(chǎn)學融合的趨勢，以實現(xiàn)高層次IT復合人才為目標，在培養(yǎng)理念、培養(yǎng)目標、培養(yǎng)過程等方面展開了初步的探索。

2.1 培養(yǎng)理念復合化

反思目前計算機學科研究生教育存在的重學術(shù)輕工程等不足，計算機學科科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)需要建立邏輯認知上逐層遞進的培養(yǎng)理念，如圖l所示。其核心是以科學與工程素養(yǎng)并重為本，以理論和實踐知識的復合為基礎(chǔ)，以研究和開發(fā)能力的復合為提升，以學術(shù)和工程思維復合為升華。

（1）理論和實踐知識復合的理念。計算機學科是一門實踐學科，理論知識的理解和內(nèi)化均應該在工程實踐的過程中完成。因此，理論和實踐知識復合的理念包含兩層意思：一是從學生的角度來說，在理論學習階段參加工程實踐是激發(fā)理論知識內(nèi)化的重要途徑；二是從教學活動的角度來說，知識的傳授活動應該和工程實踐緊密關(guān)聯(lián)，相輔相成。

（2）研究和開發(fā)能力復合的理念。計算機學科同時是一門應用學科，理論研究的成果均應該在產(chǎn)業(yè)化的過程中得到驗證、優(yōu)化和應用。研究和開發(fā)能力復合的理念包含兩層意思：一是從學術(shù)活動的角度來看，學術(shù)研究應該密切關(guān)注產(chǎn)業(yè)化需求的前瞻性問題，來源于產(chǎn)業(yè)化需求，又超前于產(chǎn)業(yè)化需求；二是從學生的角度來看，在從事學術(shù)活動的時候，不能僅僅停留在理論研究階段，還應該重視研究的開發(fā)實現(xiàn)。

（3）學術(shù)和工程思維復合的理念。研究生教育是創(chuàng)新教育，包括創(chuàng)新意識的培育和創(chuàng)新能力的激發(fā)，其本質(zhì)是思維的創(chuàng)新。產(chǎn)學融合趨勢下，這種思維包含了學術(shù)思維和工程思維，因此，學術(shù)和工程思維復合是理論和實踐知識復合、研究和開發(fā)能力復合的必然結(jié)果。

2.2 培養(yǎng)目標層次化

以科學與工程素養(yǎng)并重的培養(yǎng)理念為準則，計算機學科的人才培養(yǎng)目標分為3個遞進的層次，如圖2所示。最基礎(chǔ)的層次為學科專業(yè)知識內(nèi)化，目的是培養(yǎng)研究生的學術(shù)素養(yǎng)；進階層次為理論知識的工程應用，目的是培養(yǎng)研究生的工程能力；最高階的層次為學科知識的創(chuàng)新，以產(chǎn)業(yè)需求驅(qū)動學術(shù)創(chuàng)新，以學術(shù)創(chuàng)新推動工程創(chuàng)新，以工程創(chuàng)新帶動產(chǎn)業(yè)提升，目的是同步提升研究生的科學和工程素養(yǎng)。

2.3 培養(yǎng)活動層遞化

目前常見的“兩階段”培養(yǎng)模式中工程培養(yǎng)和科學培養(yǎng)是分離的，分離的培養(yǎng)活動最直接的影響是培養(yǎng)環(huán)節(jié)的脫節(jié)。事實上，計算機學科研究生科學素養(yǎng)和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)和提升應該是交織進行，相互促進，同步提升，并且貫穿研究生培養(yǎng)過程始終。計算機學科科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型特別設(shè)計了工程需求驅(qū)動下的“講授一工程關(guān)聯(lián)一模擬實踐”三位一體的教學活動、專業(yè)知識支撐下的“問題分析一學術(shù)關(guān)聯(lián)一實踐”三位一體的工程實訓、產(chǎn)業(yè)需求驅(qū)動下的學術(shù)研究活動、學術(shù)創(chuàng)新推動下的工程研究活動，如圖3所示。

工程需求驅(qū)動下的“講授一工程關(guān)聯(lián)一模擬實踐”三位一體的教學活動首先以教師講授學科知識的基本理論和方法，并將學科知識與工程需求關(guān)聯(lián)，強化專業(yè)知識的應用需求意識，進一步抽取工程需求驅(qū)動下的仿真實例，要求學生模擬實踐學科知識中的方法以解決仿真案例。智能技術(shù)是計算機學科非常重要的基礎(chǔ)課程，涉及智能信息處理、機器學習、智能控制等領(lǐng)域的基本原理和基本方法。以其中SVM支持向量機的學習過程為例，相應的教學活動分為3個階段：第l階段由教師就SVM的原理、線性可分條件下支持向量機的對偶算法、線性不可分條件下的核函數(shù)等方法進行講解；第2階段以視頻監(jiān)控為行業(yè)背景，可知其基礎(chǔ)需求圖像分類，即根據(jù)圖像亮度、色調(diào)、紋理等特征，將圖像中的部分區(qū)域劃歸為若干類別中的一類，而應用SVM是解決圖像分類的一個可行之道；第3階段抽取交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)中車牌識別作為SVM分類的仿真實例，要求研究生運用SVM方法來完成字符圖像的分類，加深對SVM方法的理解，完成知識內(nèi)化。

專業(yè)知識支撐下的“問題分析一學術(shù)關(guān)聯(lián)一實踐”三位一體的工程實訓將引入一個真實的工程課題，要求學生圍繞如何發(fā)現(xiàn)分析工程問題、如何將工程問題與學科知識關(guān)聯(lián)、如何構(gòu)思解決思路、如何實踐和驗證等體會解決工程問題的心智過程，以此培養(yǎng)學術(shù)型碩士研究生運用學科理論知識進行工程應用的能力。例如，在研究生系統(tǒng)學習智能技術(shù)和智能圖像處理兩門課程之后，結(jié)合目前視頻監(jiān)控這一熱點行業(yè)，引入交通視頻/圖像內(nèi)容理解與應用的工程課題，引導學生就該工程問題進行分析，將視頻/圖像內(nèi)容分解為圖像處理和圖像分類識別兩個子問題，前一子問題可以借助于智能圖像處理課程中講授的圖像增強技術(shù)、圖像恢復技術(shù)和圖像特征分析方法加以實現(xiàn)；后一子問題可以借助于智能技術(shù)中講授的分類算法和識別算法加以解決。以已有的學科知識為背景，學生在工程實訓的過程中完成了工程課題與學科知識關(guān)聯(lián)，完成了知識應用。

產(chǎn)業(yè)需求驅(qū)動下的學術(shù)研究活動要求研究生在自主思考的基礎(chǔ)之上，以產(chǎn)業(yè)需求為出發(fā)點，以學科知識體系為支撐，從實際問題中識別出潛在的、真正的應用需求，獨立地挖掘該領(lǐng)域的前瞻問題，將其映射為學術(shù)研究課題并開展學術(shù)研究；而學術(shù)創(chuàng)新推動下的工程研究活動要求學生將學術(shù)創(chuàng)新成果進一步應用于工程課題之上，完成從學術(shù)創(chuàng)新到工程創(chuàng)新的轉(zhuǎn)化，兩者在創(chuàng)新性的研究工作中演繹工程實訓的心智過程。

將層遞推進培養(yǎng)活動融入計算機學科研究生的培養(yǎng)過程，有利于實現(xiàn)IT人才科學與工程素養(yǎng)復合化培養(yǎng)，有望培養(yǎng)出具有出色的工程素養(yǎng)和前瞻性的工程思維，能直接面向信息產(chǎn)業(yè)工程領(lǐng)域，發(fā)掘產(chǎn)業(yè)前瞻性問題、共性問題和核心問題并展開創(chuàng)新性研究工作的高層次專門人才。

3、科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型的實踐與推廣

3.1 科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型的實踐

計算機學科研究生科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型在原有的學術(shù)型碩士研究生和近年新增的專業(yè)學位碩士研究生中分別予以實踐，各有側(cè)重點，均取得了良好的實踐效果。

學術(shù)型碩士研究生中進行科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)實踐的主要目的是改變傳統(tǒng)的學術(shù)研究與工程實踐脫節(jié)的狀況。為此，我們按照工程實訓、工程研究、科技攻關(guān)三位一體的建設(shè)思路，依托產(chǎn)學聯(lián)合課題和科技公共項目搭建了科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)平臺。進入該培養(yǎng)平臺的學術(shù)型碩士研究生不僅提高了解決實際工程問題的能力，而且能從工程應用課題中提煉新的學術(shù)研究問題，引入新的思想和方法，反而促進了基于應用背景的理論研究。在精進相關(guān)學科理論水平的同時，特定工程應用領(lǐng)域下的技術(shù)創(chuàng)新成果也較為豐富，一方面體現(xiàn)為學術(shù)論文發(fā)表數(shù)量和質(zhì)量的提升，另一方面體現(xiàn)為申請發(fā)明專利和軟件著作權(quán)等應用成果日益豐富。

福州大學數(shù)學與計算機科學學院于201 1年開始啟動計算機技術(shù)和軟件工程兩個專業(yè)的全日制專業(yè)學位研究生培養(yǎng)工作。上述兩個專業(yè)培養(yǎng)方案的制定和實施過程有機地融合了科學和工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型，其主要目的是強化專業(yè)學位碩士研究生理論培養(yǎng)和工程培養(yǎng)的一體化，提升專業(yè)學位研究生的應用研究高度和深度。為此，我們將企業(yè)的科技攻關(guān)項目分解提煉成若干工程實訓課題，并提前引入工程實訓環(huán)節(jié)，與全局的科技攻關(guān)項目保持相對獨立且整體工作量不大，包含一到兩個研究難點，要求研究生運用相應學科理論加以解決。實踐看，2011級專業(yè)學位研究生的學位論文選題，均屬于應用研究型課題，而非簡單的成熟技術(shù)的應用，這種培養(yǎng)模型對于專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)質(zhì)量起到了非常好的保障作用。

3.2 科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)模型的推廣

事實上，理論和實踐脫節(jié)、學科知識體系和行業(yè)需求脫節(jié)等問題并非計算機學科研究生教育特有的問題，學生實踐能力弱，創(chuàng)新能力差等問題也同樣出現(xiàn)在計算機學科的本科生教育中。此前形成的科學和工程素養(yǎng)培養(yǎng)模型也可推廣應用于計算機學科本科生教育中。為此，以卓越工程師計劃的制定和實施為契機，考慮到福州大學計算機學科的本科生直接從事各類科技項目存在一定難度，我們特意圍繞IEEE Micromouse Competition搭建了一個涉及電子電路、程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、人工智能、嵌入式系統(tǒng)等多個領(lǐng)域分支的全面的計算機學科本科生科學與工程素養(yǎng)復合培養(yǎng)基地。

4、結(jié)語

針對計算機學科和IT產(chǎn)業(yè)產(chǎn)學融合的發(fā)展趨勢，遵照“強化研究能力，重視工程素養(yǎng)，順應產(chǎn)學融合，雙向復合培養(yǎng)”的人才培養(yǎng)基本思想，我們提出了科學與工程能力復合培養(yǎng)模型，從培養(yǎng)理念、培養(yǎng)目標、培養(yǎng)活動等方面進行了探索，并于福州大學數(shù)學與計算機科學學院學術(shù)型和專業(yè)學位碩士研究生的培養(yǎng)中付之實踐，實踐效果良好。下一步我們將從工程研究型培養(yǎng)課程體系的設(shè)計、培養(yǎng)規(guī)范等方案深化探討和實踐，并逐步推廣至計算機學科本科生教育中。