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        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)

        2020-04-04 06:36:40張曉明劉建東張世博
        計(jì)算機(jī)教育 2020年2期
        關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)課程體系

        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,已成功引入我國教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)中[1]?;诠こ探逃膶I(yè)認(rèn)證過程,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),目前鮮見公開成果報(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)雜工程問題”在其中8 條中出現(xiàn)了9 次。什么是復(fù)雜工程問題?《華盛頓協(xié)議》用如下 7 個(gè)特征進(jìn)行刻畫,其中第1 條是必備的,指出了復(fù)雜工程問題的本質(zhì);第2 到第7 條是可選的,它們可以看做是復(fù)雜工程問題的表象。①必須運(yùn)用深入的工程原理經(jīng)過分析才可能解決;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需要通過建立合適的抽象模型才能解決,在建模過程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性;④不是僅靠常用方法就可以完全解決的;⑤問題中涉及的因素可能沒有完全包含在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中;⑥問題相關(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)的子問題。

        分析計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題,有利于構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)要求的能力指標(biāo)體系和對應(yīng)的知識領(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)雜工程問題的能力,而不是面對幾個(gè)復(fù)雜工程問題。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)雜工程問題面對的學(xué)科知識領(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“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)以及分析問題的能力。對于實(shí)踐教學(xué),要給學(xué)生提供在理論指導(dǎo)下開展實(shí)踐的機(jī)會,并加強(qiáng)對相關(guān)原理的理解。從課程體系來講,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),對其包括創(chuàng)新意識、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,具有社會責(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、計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)等多學(xué)科知識,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;

        (4)能在計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域承擔(dān)軟件開發(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、計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)等多學(xué)科知識和能力,從事軟件開發(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、網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容和指標(biāo)點(diǎn)。基于這些要求,針對現(xiàn)代工具的開發(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)與課程體系的對應(yīng)關(guān)系,形成分配矩陣表。申請認(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 人文社會科學(xué)類通識教育課程(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 級指標(biāo)的分配

        在能力分配過程中,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)。”可見,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 級指標(biāo)情況如圖2 所示。其中,8 門核心課程的比重都比較高,位于1 和1.2 之間。4 門課程設(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 級指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián);②教學(xué)知識點(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、實(shí)驗(yàn)考核、專題報(bào)告和期末考試。這種關(guān)聯(lián)描述對課程教學(xué)設(shè)計(jì)和評價(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 級指標(biāo)對應(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,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)用軟件開發(fā)方向中,編程語言以C/C#、Java、JS 等為主,主要采用數(shù)據(jù)庫MySQL、SQLite 和SQL Server,以及內(nèi)存數(shù)據(jù)庫Redis。

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

        可見,C 語言系列是計(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家級工程實(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 門之多,還有暑期社會實(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、分層次地開展實(shí)踐活動(dòng),逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、創(chuàng)新意識和設(shè)計(jì)能力,實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜工程問題分析、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)過程的面試評價(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價(jià)方案以畢業(yè)要求的2 級指標(biāo)點(diǎn)為準(zhǔn)則,考查學(xué)生在基礎(chǔ)知識、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價(jià)。

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

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

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

        評價(jià)依據(jù)包括學(xué)生成績單、申請理由及相關(guān)材料、面試表現(xiàn),評價(jià)成績采用三級制(好、中、差,分別為3 分、2 分、1 分)。其中,①課程成績:成績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英語等級考試通過4 級或以上者,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,及格者通過面試評價(jià)。

        具體的評價(jià)指標(biāo)和評價(jià)示例見表3。

        以上面試評價(jià)方案經(jīng)過了3 年的使用,效果很好。通過評價(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)知識與能力。在后續(xù)跟蹤評價(jià)中發(fā)現(xiàn),他們對計(jì)算機(jī)專業(yè)2016級、2017 級和2018 級的班風(fēng)學(xué)風(fēng),也起到了明顯的促進(jìn)作用。

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

        5 結(jié)語

        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)雜工程問題解決的能力培養(yǎng),不是廣義或狹義的工程問題。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)過了近5 年的實(shí)際運(yùn)行和持續(xù)改進(jìn),也經(jīng)過認(rèn)證專家的順利評估,對我校計(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。

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