張艷玲 湯茂斌 高鷹

[摘 要]課題組以廣州大學(xué)為例，通過分析工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對計算機(jī)專業(yè)實驗教學(xué)提出的要求，對畢業(yè)要求的各個指標(biāo)點設(shè)計了對應(yīng)的實驗課程和實踐活動，并在學(xué)校實驗中心和計算機(jī)工程實驗室建立了實驗教學(xué)分層體系，為學(xué)生的計算機(jī)工程實踐能力培養(yǎng)提供支撐平臺;同時，通過改革實驗課程考核評價機(jī)制，引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生提高編程和工程實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的計算機(jī)專業(yè)工程技術(shù)人才。

[中圖分類號] G642; TN0-4 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）01-0145-05

《華盛頓協(xié)議》是目前國際上最具權(quán)威和影響力的工程教育學(xué)位互認(rèn)體系[1]。自從2016年6月我國加入該協(xié)議、成為正式成員國以來，工程教育專業(yè)認(rèn)證就成為各高校工程教育質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)要求。工程教育認(rèn)證是按照培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求對工科大學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)能力評估的一種評價體系[2]，各高校需要在工科專業(yè)的課程體系中對培養(yǎng)學(xué)生畢業(yè)能力的各個方面進(jìn)行設(shè)計、建設(shè)和持續(xù)改進(jìn)。實驗教學(xué)在工程教育中占有很大比重，同時，在工程教育認(rèn)證的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求中，實驗教學(xué)也是工程實踐能力培養(yǎng)的主要方法和途徑。廣州大學(xué)（以下簡稱“我?！保┰?018年按照工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科培養(yǎng)方案進(jìn)行了改革，特別對實驗教學(xué)部分進(jìn)行了以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的新的分層次實驗教學(xué)體系構(gòu)建與改革，以便達(dá)到具有工程實踐能力的能夠進(jìn)行計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)設(shè)計、研發(fā)工作的具有創(chuàng)新合作意識的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

一、工程教育認(rèn)證對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)提出的要求及相應(yīng)實驗課程支撐

（一）工程教育認(rèn)證對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)提出的要求

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，我校在2018年對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科培養(yǎng)方案進(jìn)行了改革，制訂的培養(yǎng)目標(biāo)是：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生具有社會主義核心價值觀，遵守國家法律法規(guī)，具有良好的道德、修養(yǎng)、社會和環(huán)境意識，掌握數(shù)學(xué)與自然科學(xué)基礎(chǔ)知識;掌握計算機(jī)專業(yè)相關(guān)的理論、知識、技能和方法，掌握人工智能原理及其相關(guān)算法和分析工具;具有設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)和計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力，具有基本的科學(xué)研究能力和工程實踐能力;具有較強的創(chuàng)新意識和國際視野，具有跟蹤計算機(jī)前沿領(lǐng)域發(fā)展的洞察力，具有團(tuán)隊合作精神和組織管理能力，具有強烈的事業(yè)心和擔(dān)當(dāng)精神，具有終身學(xué)習(xí)能力[3-4]。學(xué)生畢業(yè)后能夠在計算機(jī)系統(tǒng)研究、開發(fā)、部署與應(yīng)用等相關(guān)領(lǐng)域從事復(fù)雜計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)設(shè)計、研發(fā)、管理和維護(hù)等方面的工作，成為具有創(chuàng)新意識的應(yīng)用型人才，可進(jìn)入國內(nèi)外高等院校、科研院所繼續(xù)深造。

我校根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)制訂了畢業(yè)生在知識、能力、素質(zhì)等方面應(yīng)達(dá)到的畢業(yè)要求[5]，這些畢業(yè)要求全面覆蓋了國家工程教育專業(yè)認(rèn)證的十二項標(biāo)準(zhǔn)，同時這些畢業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)對計算機(jī)專業(yè)的實驗教學(xué)和學(xué)生的工程實踐能力也提出了明確的要求。比如畢業(yè)要求3：能夠在考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素條件下設(shè)計滿足特定需求的計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)和針對復(fù)雜計算機(jī)工程問題的解決方案，同時在設(shè)計中體現(xiàn)創(chuàng)新性[3-4]。該項內(nèi)容要求學(xué)生在實驗課上或?qū)I(yè)實踐活動中能夠根據(jù)用戶需求，在安全、環(huán)境、法律等現(xiàn)實條件約束下設(shè)計計算機(jī)系統(tǒng)的解決方案，論證設(shè)計方案的可行性，進(jìn)行模塊和系統(tǒng)升級優(yōu)化，并能夠在設(shè)計中體現(xiàn)創(chuàng)新精神，使設(shè)計的解決方案具有前瞻性和開創(chuàng)性。這就要求在實驗教學(xué)中必須融入理論聯(lián)系實際的教學(xué)案例來啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生。畢業(yè)要求4：對復(fù)雜計算機(jī)工程問題能夠運用科學(xué)原理和科學(xué)方法進(jìn)行研究，建立計算機(jī)軟硬件模型，通過實驗分析和實驗數(shù)據(jù)信息整合得到合理有效的結(jié)論[6-7]。該項內(nèi)容對實驗教學(xué)的要求更具體，要求學(xué)生在實驗中能夠在理解計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)原理及其相關(guān)工程知識的基礎(chǔ)上，設(shè)計計算機(jī)系統(tǒng)工程的解決方案，并能夠根據(jù)方案設(shè)計詳細(xì)的實驗步驟，然后通過實驗仿真方法來說明其有效性和合理性，再通過分析、解釋實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)來分析其實施質(zhì)量，從而對設(shè)計的解決方案得出合理有效的結(jié)論?？梢?，在實驗教學(xué)過程中必須加強實驗過程的監(jiān)督和考核。畢業(yè)要求5：能夠設(shè)計、開發(fā)、選擇合適的工程工具和信息技術(shù)工具，利用現(xiàn)有的技術(shù)、方法和資源解決復(fù)雜計算機(jī)工程問題，完成復(fù)雜軟件系統(tǒng)的分析、預(yù)測、模擬、設(shè)計、驗證、確認(rèn)、實現(xiàn)、應(yīng)用和維護(hù)，并能夠理解其局限性[6，8]。該項內(nèi)容要求計算機(jī)的實驗課要與時俱進(jìn)，將經(jīng)典計算機(jī)技術(shù)和算法與最新的技術(shù)手段相融合，能夠根據(jù)計算機(jī)工程問題選擇并使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)工具與合適的結(jié)構(gòu)和算法來設(shè)計、分析、模擬和實現(xiàn)計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)解決方案。畢業(yè)要求6：能夠利用計算機(jī)工程相關(guān)領(lǐng)域背景知識對計算機(jī)工程實踐和復(fù)雜計算機(jī)工程問題的解決方案進(jìn)行合理分析，并對其在社會、健康、安全、法律以及文化等方面的影響進(jìn)行評價，能夠理解其應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任[6，9]。該項內(nèi)容對計算機(jī)的專業(yè)實驗課和課程設(shè)計實踐活動提出了明確要求，要求學(xué)生能夠根據(jù)所學(xué)的計算機(jī)知識完成計算機(jī)工程項目實踐過程，并能夠利用科學(xué)方法對其進(jìn)行合理性、可行性、社會安全性等方面的分析和評價。畢業(yè)要求10：能夠與業(yè)界同行及社會公眾針對復(fù)雜計算機(jī)工程問題進(jìn)行跨文化背景下的有效溝通和交流，包括書面溝通，如撰寫報告、設(shè)計文稿，以及語言交流，并具有一定的國際視野[6-7]。該項內(nèi)容要求學(xué)生在小組設(shè)計性實驗中，能夠根據(jù)項目要求查閱最新科技文獻(xiàn)，積極參與小組的設(shè)計方案討論，實驗課后認(rèn)真撰寫實驗報告，精心準(zhǔn)備實驗項目答辯。同時在實驗教學(xué)中，教師也應(yīng)在此方面對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)，以提高學(xué)生的溝通和交流能力。除了上述對實驗教學(xué)提出明確指示的畢業(yè)要求外，畢業(yè)要求7、9、11也對實驗教學(xué)給出了相應(yīng)的關(guān)于計算機(jī)工程環(huán)境、職業(yè)責(zé)任、團(tuán)隊精神等方面的指導(dǎo)和要求。

（二）實驗課程對工程教育認(rèn)證的各個指標(biāo)點的支撐

按照工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，十二項畢業(yè)要求的評價指標(biāo)需要進(jìn)一步細(xì)分成更具體的可以用課程體系和課程考核評分方法來評價的各個指標(biāo)點，每個細(xì)分的指標(biāo)點都需要有具體的課程支撐。我校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)對畢業(yè)要求的各個指標(biāo)點在實驗教學(xué)方面對應(yīng)的實驗課程支撐情況如表1—表9所示。

表1—表9詳細(xì)闡述了我校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)根據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)制訂的畢業(yè)要求各個指標(biāo)點在實驗教學(xué)方面對應(yīng)的實驗課程支撐，涵蓋了整個實驗教學(xué)體系中涉及的所有實驗課程和實踐活動。

二、以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)體系的分層構(gòu)建和改革

（一）構(gòu)建面向工程教育認(rèn)證要求的實驗教學(xué)層次體系

面向工程教育認(rèn)證要求，以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向，我校實驗中心和計算機(jī)工程實驗室聯(lián)合建立了計算機(jī)專業(yè)實驗教學(xué)體系，該體系分三層，包括基礎(chǔ)實驗層、專業(yè)實驗層和工程實踐與創(chuàng)新層，各個層次的培養(yǎng)目標(biāo)如表10 所示。

通過構(gòu)建這三層實驗教學(xué)體系，學(xué)生達(dá)到畢業(yè)要求各個指標(biāo)點所要求的計算機(jī)工程實踐能力。

（二）改革實驗課程考核評價機(jī)制

工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的實際編程能力和工程實踐能力都提出了很高的要求，因此，在實驗課程的考核評價機(jī)制中要更注重實驗過程管理和編程能力訓(xùn)練，強調(diào)學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)[12]。必須改革現(xiàn)有的重結(jié)果而輕過程的實驗課程考核評價機(jī)制，實驗課程考核成績不再過分依賴實驗報告和考勤，采用分階段、多元化方法對實驗進(jìn)行考查和評價。對實驗課程考核評價機(jī)制的改革方案如下。

1.改進(jìn)考核內(nèi)容，豐富考核形式?？己藘?nèi)容更加注重編程能力訓(xùn)練，考核形式不再像以前那樣過分依賴方式單一、重結(jié)果而輕過程的實驗報告，而是按照教育部發(fā)布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》列出的計算機(jī)類專業(yè)本科畢業(yè)生必須具備2萬行程序代碼編寫能力的要求，采用上機(jī)測試方式，增加編程能力測試和編程思維測試環(huán)節(jié)，增加主觀性、綜合性、實踐性的考核內(nèi)容。

2.加強對教學(xué)過程的管理。將實驗課程劃分成不同的過程階段，列出不同階段的考核內(nèi)容、目標(biāo)和形式，采用分階段、多元化方法對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行考查，對學(xué)生實際編程能力進(jìn)行評價[13]。在實踐過程中，將每個階段的考核情況記入總成績，使學(xué)生懂得每一個實驗階段都是重要的，讓他們感覺到自己在不斷進(jìn)步。

3.增加實驗課的期末考試，采用上機(jī)測試方式，內(nèi)容具有開放性，重點考查學(xué)生的編程能力，考試內(nèi)容主要為由實際項目分解出來的某個問題。

4.改革考核評價方法，實行過程性評價和綜合性評價。改變以實驗報告來決定成績的考核方法，總評成績由平時成績、實驗報告成績、期末成績等組成，平時成績主要包括考勤、階段測驗和編程能力測試成績。

通過改革實驗課程考核評價機(jī)制，學(xué)生能夠具備腳踏實地、認(rèn)真扎實、思維靈活、注重積累的基本科技素質(zhì);重視實驗過程，領(lǐng)會點滴努力和不斷積累的重要性。希望能夠探索出既能培養(yǎng)學(xué)生編程能力又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的考核方式。

三、結(jié)束語

實驗教學(xué)是工程教育認(rèn)證中工程實踐能力培養(yǎng)的主要支撐部分，對實驗教學(xué)體系進(jìn)行以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的層次體系構(gòu)建和改革，在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力方面具有重要意義。廣州大學(xué)通過分析工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)提出了要求，對畢業(yè)要求的各個指標(biāo)點設(shè)計了對應(yīng)的實驗課程和實踐活動，并在學(xué)校實驗中心和計算機(jī)工程實驗室建立了實驗教學(xué)分層體系，為學(xué)生的計算機(jī)工程實踐能力培養(yǎng)提供了支撐平臺。同時通過改革實驗課程考核評價機(jī)制，引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生提高編程和工程實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，讓學(xué)生成為具有創(chuàng)新精神的計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程技術(shù)人才。

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[責(zé)任編輯：陳 明]

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