工程教育认证计算机专业课程体系建设

工程教育认证计算机专业课程体系建设

摘要:课程教学是培养学生解决复杂工程问题能力的重要手段,符合要求的课程体系是通过工程教育认证的基础。本文根据培养目标、毕业要求、课程体系三者之间的支撑关系,阐述了计算机科学与技术专业课程体系的构建及持续改进过程,并进行了实施效果分析。实践结果表明,新构建的课程体系能够有效地支撑毕业要求及培养目标的达成。

关键词:工程教育认证;复杂工程问题;课程体系

1引言

工程教育认证强调以培养学生的能力为中心,通过课程体系、师资队伍、支撑条件的建设,使得全体毕业生具备解决复杂工程问题的知识、能力及素养[1-3]。通过参与工程教育专业认证,按认证的标准进行人才培养模式、课程体系设置、教学方式方法的全方位改革,对提高教学质量、加强专业能力建设、提高学生的工程及人文素养有着极其重要的意义。通过工程教育专业认证,也是提高专业办学声誉、吸引优质生源、争创国家“双一流”专业的必由之路[4-5]。本文首先明确了面向工程教育认证的课程体系的建设要求,然后就如何构建符合工程认证要求的课程体系进行了详细的阐述,最后对所构建的课程体系的实施效果进行了分析。

2课程体系建设

《华盛顿协议》倡导成果导向(OBE)的工程教育[6],成果是指学生通过学习后所能达到的最大能力。OBE教学遵循“反向设计、正向实施、持续改进”的原则。反向设计首先根据需求确定培养目标,然后由培养目标确定毕业要求,最后由毕业要求确定课程体系。需求是指学校的人才培养目标及社会、行业、用人单位对人才规格的要求。正向实施是教师和学生根据培养方案,完成整个课程体系的教学过程。持续改进是指专业根据课程目标达成情况及毕业要求达成情况的评价结果,调整培养目标及毕业要求,设计新的课程体系,从而形成培养目标、毕业要求、课程体系三者之间的“评价、反馈、改进”的循环过程[7]。

2.1课程体系建设的要求

专业的培养方案是工程教育认证重点评估和考察的对象,课程体系是专业培养方案的重要组成部分。如何依托现有的师资队伍、教学条件、教学资源,设计能够达到既定的人才培养目标,使得全体学生能满足毕业要求的课程体系尤为重要。根据现行的工程教育认证通用标准,对课程体系有以下要求:

(1)课程体系必须有效支撑12条毕业要求及培养目标的达成,教学过程中的各个环节要根据学生的能力产出来设计。培养目标是指学生毕业5年左右能够达到的技术能力和就业岗位。12条毕业要求是指学生毕业时必须达到的工程技术能力和人文素养。每条毕业要求及总体的毕业要求是否达到,需要通过量化计算提供依据。课程体系必须对12条毕业要求进行全方位覆盖。

(2)课程体系必须包含四个类别及满足最低的学分比例,具体为:支撑本专业毕业要求的数学与自然科学类课程所占的学分比必须≥15%,支撑本专业毕业要求的工程基础知识类、专业知识类课程所占的学分比必须≥30%,工程实践与毕业设计(论文)所占的学分比必须≥20%,人文社会科学类通识教育课程必须≥15%。

(3)课程体系必须满足社会、行业、用人单位的需求。在进行课程体系的建设时,应诚挚邀请行业和企业专家参与,广泛听取专家的意见。课程体系需要根据行业的发展和企业对人才的规格要求及时调整,与时俱进。计算机技术日新月异,专业培养怎样的学生是满足企业要求的,最有发言权的就是用人单位和业内专家。他们的反馈意见对提高学生解决复杂工程技术问题的能力有着至关重要的作用。通过委托第三方机构定期向毕业生和用人单位进行问卷调查,组织专家研讨会,将结果反馈给专业教研室,从而对课程体系进行持续改进。

2.2课程体系建设的目标

课程体系建设的目标就是正向实施培养方案,达成规定的培养目标。本专业的培养目标具体表述为:按照“立足湖北,辐射全国,服务区域经济”的服务面向,树立“全面成长、追求卓越”的培养理念。培养能在计算机领域中从事应用系统的设计和开发、项目管理、产品运维等工作的高素质应用型工程技术人才。毕业生经过5年左右的工程实践和学习,达到如下的预期:

(1)工程素质:能够熟练运用所掌握的工程知识对计算机领域中的复杂工程问题展开研究,提出的解决方案能取得良好的社会和经济效益,并能通过自主学习,持续拓展自身的工程素养。

(2)技术能力:能够独立设计和开发计算机应用系统,具有良好的创新意识,可担任所在部门或团队的项目经理、技术负责人、技术骨干等职责。

(3)职业素养:践行社会主义核心价值观,具备良好的人文素养,职业道德和国际化视野,有良好的团队合作意识,能够在项目、产品团队中担任协调、组织或管理角色。(4)社会责任:具备可持续发展的理念及环境保护意识,能够在实践活动中理解、遵循工程伦理的要求并承担责任。

2.3课程体系建设的内容

根据上述课程体系建设的目标,对计算机科学与技术专业2019培养方案进行修订,按照工程认证的要求制定的课程体系内容描述如下。

(1)数学和自然科学类课程:主要为高等数学、大学物理等课程。这类课程主要是使学生能够熟练运用数学、自然科学知识对复杂工程问题进行表述、建模、推演、分析,从而为能使用专业知识解决计算机领域中的复杂工程问题奠定基础。

(2)人文社会科学类通识教育课程:包括英语、大学语文、思政类等课程。人文类课程基本上都有课外学分。课外学分是指学生通过非课程面授教学和考试获得的学分。获取的方式可以是线上自主学习、完成线上的作业、问卷、撰写调查报告等。在人文类课程中设置课外学分,是利用现代化教学方式来提升学生学习课程的兴趣,开阔学生的视野,养成终生学习习惯的重要手段。

(3)专业类课程:包括工程基础课和专业知识课。重要的工程基础课在新版培养方案中基本保持不变,重点优化了专业知识课程,删除了旧版方案中的一些陈旧课程,如数字图像处理、ARM嵌入式系统开发、Web系统与技术,加入和培养目标对应的一些课程,如基于框架的Web开发技术、图像处理与计算机视觉、云计算技术概论、嵌入式智能系统、人工智能技术应用、计算机应用前沿技术讨论。为提高学生的对英文文献的阅读能力,人工智能技术应用进行双语教学及考试。

(4)工程实践与毕业设计:综合设计(训练)将多门课程知识融合在一起,完成具有一定规模的系统的设计和开发。为了加强校企合作,让企业工程师参与指导学生,项目开发综合训练本次修订被明确为校企共建课程。在实习环节,坚持产学研结合、协同育人,运用企业实际的项目对学生进行训练,切实提高学生解决复杂工程问题的能力。各类课程的学分汇总统计及占比如表1所示。从表1可以发现,课程体系中的各类课程的最低百分比符合工程认证的要求。

2.4课程体系与毕业要求的对应关系

工程教育认证要求课程体系对12条毕业要求全覆盖,要求每个学生在毕业时必须达到。表2列出了各类课程和覆盖毕业要求的对应关系。从表2可以发现,课程体系对毕业要求进行了全覆盖。由于篇幅的原因,毕业要求的指标点分解在本文中没有给出。

2.5课程体系的持续改进

本次培养方案的修订,根据教师和学生的反馈,结合用人单位和业内专家的意见,对专业培养目标和毕业要求进行了调整,对课程体系中的工程实践类课程进行了较大的改进。由于工程问题的复杂性不仅仅体现在技术层面,更多是因为受到社会、环境、法律、经济等各方面因素的约束,需要平衡多方的利益才能找到解决方案。因此解决问题的能力和素质是无法通过课堂教学获取,只有经历一个完整的系统设计/开发过程,才能体验到解决复杂工程问题所需要的知识、能力和素养。按照传统的模式,在课程结束后,利用1-2周的时间突击完成综合设计的模式,连技术问题都不能得到很好的解决,更无法培养学生解决复杂工程问题的能力。改进的综合设计(训练)均覆盖多门课程,且要求完成一个具有一定规模的系统设计和开发,可跨学期完成。专业实习则以“场景式”的方式进行,使学生经历企业真实项目的需求分析、设计/开发、团队协作、项目管理的全过程。

3课程体系实施的效果分析

面向工程教育认证新的课程体系实施以来,在教学方面取得了以下的效果。

(1)教学过程从“以教师为中心”逐步过渡到“以学生为中心”,重点关注学生的学习效果,而不是教师的教学效果。教师不再依靠某本“权威”教材进行授课,而是引导和推动学生去主动学习,激发学生的学习热情。它使得学生在学习过程中充实和完善已有的知识结构,自主选择学习资源和方法,形成自我评价、自我控制、自我调节、自我完善的能力,最终达成课程目标。

(2)明确了教学的目的是使学生获得能力,而不仅仅是学习知识,即“成果导向”。在课程教学目标中不再过多关注记忆、理解类的低阶能力,而是努力达成应用、分析、评价、创造类的高阶能力。课程考核也以综合类的试题为主,删除死记硬背的填空、名词解释、简答之类的题目。

(3)改变了课程教学的评价机制。教学效果的评价不再是依据均分是否满足75±3分、试卷结构是否合理、知识点是否覆盖、批改是否规范等规则。而是有明确的课程目标,有量化评价的指标点,从教师的教学过程、教学方法、教案设计,与学生能力相关的平时作业、实验、课堂讨论、期末试卷等全过程、全方位进行考核和评价,形成以学生的能力产出为导向的评价机制。

(4)根据课程目标达成情况评价的结果持续改进教学的过程和方法,避免了模板化的课程总结,年年都是相同的问题,却总是得不到解决的现象。做好培养目标-毕业要求-课程体系的反向设计和正向实施两个循环,根据社会需求,持续改进人才培养的各个环节。

(5)面向工程教育认证的课程体系实施以来,学生的培养质量得到了显著的提高。专业近三年的就业率和高端就业率如图1所示。高端就业是指学生考取研究生、公务员、事业单位、进入上市公司工作。从图1可以发现,近三年专业的就业率一直高于92%,高端就业率稳定在40%左右,均位于学院排名的前列。专业的办学声誉逐年提高,近三年“大类招生、专业分流”到本专业的学生分别为84、91、108人。

4总结

课程体系为整个人才培养过程提供支撑。每一次培养方案的修订,都会根据社会及企业的需求、行业的现状、计算机领域中新兴技术的发展对课程体系进行调整。工程教育专业认证为课程体系的建设确定了国际认可的标准,明确了课程体系与毕业要求及培养目标的关系。建立符合工程教育专业认证要求的课程体系是通过认证的基础。

作者:刘黎志 章瑾 张水平 单位:武汉工程大学计算机科学与工程学院