涉农高校计算机专业人才培养模式初探

2022-09-21 16:40:26 来源:写作指导

涉农高校计算机专业人才培养模式初探

摘要:文章剖析了涉农高校在计算机专业人才培养中的若干共性问题,结合新工科和新农科建设理念,对密歇根州立大学计算机专业的人才培养目标、课程体系、教学模式进行了较为深入的分析,为国内涉农高校计算机专业建设国际化视野扩充提供了参考。

关键词:新农科;新工科;计算机;国际化视野;密歇根州立大学

0 引言

进入 21 世纪后,计算机及其相关学科对其他专业的影响日益加大,甚至引领外专业产生新的发展方向,南京农业大学人工智能(农学领域)获批为 2018年普通高等学校新增专业,就完全体现了计算机及其相关学科对学校王牌专业的基础和支撑作用,彰显了涉农高校中计算机专业建设与人才培养的重要性[1]。另一展现计算机专业建设与人才培养的重要标志性事件则是2016年我国正式加入《华盛顿协议》和2017年“新工科”概念的提出。作为“新工科”概念的首倡者之一,天津大学校长钟登华院士明确指出:相对于传统的工科人才,未来新兴产业和新经济需要的是工程实践能力强的“新工科”人才。而计算机专业恰恰是新工科专业的重要组成部分[2]。

1 坚定不移,建立特色培养模式

值得注意的是,中国有近 1 000 所高校开设有计算机本科专业,不同行业、不同层次的各个高校本应在专业建设上各有特色、互补竞争,而现实的结果却是高度趋同,高校的培养目标、课程体系、教学内容几乎就像一个模子刻出来的一样,“千人一面”“千校一面”的情况极为突出,所产生的典型后果就是行业性高校计算机本科专业建设与人才培养缺乏自己的声音,外部认可度不高。在这样的背景下,作为人才的培养方,高等院校一方面固然需要主动探讨计算机专业的发展方向,提前布局培养引领未来技术和产业发展的人才,另一方面,更需亟待加快现有计算机专业在发展建设过程中实现转型升级,尤其是对计算机专业的人才培养模式、课程体系设置、课程内容开发、教学质量控制、实践条件建设等方面进行改革创新[3]。教育行政管理部门对此高度重视,在“新工科”的号角吹响之后,“新农科”建设又提上了日程,安吉共识提出:涉农高校要推动课程内容升级换代,创新教育理念,开创农林教育新格局[4]。作为现代信息技术的基石,涉农高校的计算机专业迎来了发展建设的关键路口,单纯依靠计算机本身领域进行自我发展已经很难继续前进,推动“农工”深度融合成为涉农高校计算机发展建设的必由之路。

2 对标国际,规划专业改革路径

为了更好地了解涉农高校计算机专业的发展现状,以“计算机专业建设”作为关键字在 CNKI 上进行搜索,至2020年11月30日止,共检索得到结果1 584条,其中2019年和2020年共146条结果,未发现有论文与国外高校同类型专业进行对比研究,也未发现有论文是专门以涉农高校计算机专业作为研究对象。再上推一年至 2018 年,相关论文共 128 篇,仅有 1 篇论文涉及英国现代学徒制对我国职业院校中计算机网络专业的启示,也未发现有论文专门以涉农高校计算机专业作为研究对象。作为国内知名的一所涉农高校,考虑到国内可供参考的经验不多。近年来,南京农业大学计算机系一直在思考如何借鉴国内外具备类似行业背景的知名高校在从事工程教育中所形成的成功经验,从而培养造就一大批凸显创新型、强化应用型,培养具有引领包括农业信息化技术在内的行业发展方向和具有国际视野和国际竞争力的高素质、实用型、复合型高级计算机人才。在样本选择的过程中,密歇根州立大学(MSU)逐渐开始进入人们的视野,其原因在于以下几个方面。(1)MSU 凭借农学起家,虽然现在已经逐渐发展成为一所综合性大学,但是其优势学科仍然多为涉农学科,与南京农业大学的发展路径较为相似。(2)MSU处于工程教育的发源地——美国,工科教学理念较为先进,人才培养目标明确,可执行度较高。(3)南京农业大学与 MSU 有着较为深入的联系与合作,双方共同申请的南京农业大学密歇根学院已经获得教育部批准,即将招生,每年南农都会选派一批教师赴 MSU 进行教学研修,可以获得近距离观察的机会。密歇根州立大学计算机科学与工程系(以下简称“CSE”)隶属于工程学院,现有专任教师40名,其中教授15名、副教授9名、助理教授7名、教学专家9名,全部具有博士学位,有 3 位 IEEE Fellow,所办专业主要为计算机科学(计算机工程),在读本科生约1 300人,在整个工程学院中仅次于机械工程专业学生数量。根据美国 NRC 的排名,密歇根州立大学计算机科学领域的实力位于全美大学的前17%,在国际上具有相当影响力。虽然计算机系规模并不大,但是其教学、科研实力都较为雄厚,在国际上具有相当影响力。南京农业大学计算机科学与技术系隶属于人工智能学院,现有专任教师37名,其中教授5名、副教授18 名、讲师 14 名,29 人具有博士学位,现有计算机科学与技术、数据科学与大数据技术、网络工程、人工智能4个本科专业,拥有计算机科学与技术一级学科硕士点及电子信息(计算机方向)专业硕士点,在读本科生约 550 人,研究生约 40 人,办学实力在国内农业类院校中居于前列。坚持以国际化视野审视自身计算机专业建设,通过与国外一流涉农高校对比找差,既坚定模式自信、又摈弃故步自封,通过明确专业目标定位、优化课程群建设、建立“三化”师资队伍、完善教学质量保证机制、丰富实践实验教学手段等措施,求真务实,切实解决影响国内涉农高校计算机专业建设发展的部分问题,进而推动以计算机专业为代表的国内涉农高校新工科建设。

3 全面建设,践行农工结合发展道路

3.1 重塑涉农高校计算机专业人才培养目标

在以密歇根州立大学为代表的国外一流高校如何重点培养学生应用基本计算原理和软件开发技能的能力,同时结合校情,将领域结合、团队合作、有效沟通、专业精神、道德操守等学科基础及伦理融入培养体系和过程的有效模式,摈弃长篇大论,构建简单、有力、直接、可操作、易评价的人才培养目标,建立以基础素养能力、问题处理能力、分析展示能力、实践应用能力为核心的能力培养体系。

3.2 建立兼具通用型、开放性、稳定性、可扩充、面向领域的涉农高校计算机专业课程体系框架

课程体系是人才培养的核心。通过和以密歇根州立大学为代表的国外一流高校计算机专业课程设置进行对比分析,建立了一个层次分明、以点带面的课程体系[5]。注重软硬件课程知识内容的贯穿,在力争打好学生基础的同时,引入农业领域通识课程,通过大量必修课与选修课的结合进行学生系统能力的培养。变传统各课程独立教学为有机课程建设,分析存在问题,重新分群类设定课程教学目标、教学内容体系,实践教学体系、平台搭建及组织形式,重点突出对学生专业实践能力和创新意识、创新能力的培养。紧密把握计算机及其在农业中的应用等发展趋势,引导学生主动学习“双领域”(计算机、农业)最新技术。

3.3 打造实践环节

计算机专业的实践课程是检验毕业生应用所学知识解决具体实际问题能力的重要教学环节,其内在实质是对学生大学理论知识学习情况的一个微观缩影展示。密歇根州立大学以“Capstone”课程为代表实践环节建设卓有成效。到了毕业季,最后一门要完成的课程就是“Capstone”,这门课一般要求 2~3 名学生组成一组,完成一个与专业相关的实践设计。为了提升设计与实际结合的程度,CSE 会联合 Google,Twitter,Amazon等大公司一起向学生提供需求。到了规定的时间,CSE 会组织一次较为隆重的答辩会,每个小组要向评委详细介绍自己的设计,CSE在答辩完成后会专门出版一册专辑,收录了所有小组的设计并印发给学生。通过学习 MSU 的先进经验,同时结合国内特色,通过组织师生共同参加科技竞赛,打破传统的“重课堂理论传授,轻课后自主实践”的教学模式。建立创新实验小组,配备高水平专业教师有针对性地对学生进行专业技术指导,参与一系列的国内外大学生竞赛项目。

3.4 构建标准化、有特色、全过程、高质量、可追溯的课堂教学质量保障机制

设计再为完备的课程体系,最终还是要通过教师去进行呈现,总结CSE教师的教学模式有如下几个共同特点。(1)高涨的热情。CSE 的教师们普遍享受教学,他们一般都会很早来到教室,同时课程教案、问题解析、课外资料等也会提前上传至课程网站,供同学下载(课本非常贵,这边的学生一般都没有课本,往往会提前打印好 PPT,带着问题来听课)。在上课时教师情绪饱满,肢体动作丰富,讲到高潮甚至会手舞足蹈,并且非常关注学生听课情况,很容易带动课堂气氛。(2)成熟的理念。无论是教师还同学,大家都接受的一个共同的理念就是“每个成年人都应为自己的行为负责”,教师上好课是责任,同时,学生自己要付出努力学习也是责任。教师和学生之间的边界非常清晰,没有学生会因为不及格而去找老师求情,也没有老师会因为不及格人数较多而降低要求。以上做法,再结合南京农业大学具体情况,可以有针对性地进行教学模式改革和创新,有目标地实施教师教学能力提升工程。

3.5 打造“国际化”“理论化”“实践化”有机结合、具有创新理念的优秀教师队伍

进一步加强师资队伍建设,树立崭新的教育理念,修炼良好的心理品质,构建完整的知识结构,具备出色的科研能力等基本素养造就一批创新型教师,站在学科前沿、预测学科未来,引领学生走向知识的高峰。抓紧实施培养战略,加强国际、校际间的合作和交流,同时加强校企协同合作,提高专业教师在企业一线的培训时间,增强教师对于前沿商业技术的了解和把握。

4 结语

总的来说,CSE的专业教育以培养学生的计算机科学思维为主,编程能力为辅。通过建立科学课程体系,加深学生对于核心课程的深刻理解,使得计算机专业的学生写程序时所运用到的计算机思维和概念(底层原理、数据结构、算法等),都要比非专业的学生或未受过专门训练的学生好得多。南京农业大学计算机科学与技术专业自创建以来,一直以领域面向农业、视野关注农村、技术服务农民作为一切工作的根本出发点和落脚点,一方面对标国际高校,不断优化发展方向,提前布局培养引领未来技术和产业发展的人才;另一方面,加快了对现有专业在发展建设过程中的转型升级,尤其是人才培养模式、课程体系设置、课程内容开发、教学质量控制、实践条件建设等方面进行大量改革创新,为国内涉农高校计算机专业建设和人才培养提供了有益参考。

作者:严家兴 徐焕良 胡滨 单位:南京农业大学 人工智能学院