[摘 要] 针对计算机类不同专业人才培养同质化、学生培养与社会需求脱节、毕业生实践创新能力不足等问题，构建了以能力培养为核心的计算机类专业工程应用型人才培养体系。将计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力贯穿计算机类五个专业的课程体系中;围绕实践创新能力，从实验教学、校企协同、科创竞赛、创新创业四个方面构建“一体四翼”实践教学体系。实践结果表明，该人才培养体系满足了信息化时代对计算机类人才培养的要求。

[关键词] 计算机类专业;人才培养体系;计算思维能力;系统能力;实践创新能力

[基金项目] 2019年度广西高等教育本科教学改革工程项目“数字经济视野下计算机类专业新工科建设的研究与实践”（2019JGZ118）

[作者简介] 常 亮（1980—），男，贵州赫章人，博士，桂林电子科技大学计算机与信息安全学院教授，博士生导师，主要从事数据与知识工程、隐私保护等研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）20-0129-04      [收稿日期] 2021-01-16

一、引言

计算机类专业为信息社会发展培养了大批专业人才。随着云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链等新技术的快速发展和广泛应用，计算系统不断呈现出新的特征，对计算机类专业的人才培养提出新的要求和挑战。第一，如何避免不同高校、不同专业人才培养的同质化，满足信息化时代对人才差异化和人才多样性的需求。第二，如何厘清人才培养的主线，抓住人才培养的关键，让培养的毕业生满足不断变化的社会需求。第三，如何让计算机类专业培养的毕业生具有更强的实践创新能力，成为时代的弄潮儿，引领信息化和数字化时代的发展。

针对以上三个问题，结合桂林电子科技大学的特点，我们对计算机与信息安全学院的五个计算机类专业进行了总体设计，构建了以能力培养为核心的计算机类专业工程应用型人才培养体系，并在办学过程中进行实践。实践结果表明，该人才培养体系效果显著。

二、构建人才培养体系的总体思路

构建五个专业的人才培养体系时，我们以工程教育专业认证的“学生中心、产出导向、持续改进”三大理念为指导思想，首先根据社会和行业需求以及学校定位和办学条件等确定各个专业不同的培养目标，将不同的培养目标映射到不同的毕业要求上，进而构建出各个专业不同的课程体系。

5个专业的共同之处都是以培养学生解决复杂工程问题的能力作为核心[1]。由于这五个专业都是依托计算机科学与技术学科进行建设，因此在总体上采纳了《高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》中提出的计算机类专业人才的4个基本能力[2]。根据实际办学情况，我们对这4种基本能力重新进行定义。而且，由于5个专业所面临的人才培养问题空间不同，这4种能力在5个专业上又会体现出不同的要求。此外，由于网络空间安全是我们重点发展的优势学科，因此，将“安全”作为一个特色基因融入对系统能力的定义中，进而同时体现到5个专业的人才培养方案中。除了上述4种能力外，我们还特别强调对实践创新能力的培养。

三、以四种能力培养为主线构建课程体系

构建课程体系时，除了按照工程教育专业认证的理念从毕业要求出发来考量外，我们特别强调将计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力的培养贯穿到课程体系中。

计算思维在推动大学计算机基础教育从“工具论”向“思维论”转型的过程中发挥了重要作用，但到目前为止，人们并未就计算思维的定义与内涵达成一致[3-6]。构建5个专业的人才培养体系时，我们考虑的计算思维能力主要包括两个方面：首先，让“对问题进行抽象—形式化表示—算法求解—分析评估”成为学生解决问题时习惯性的思维模式;其次，让学生在问题的符号表示、问题求解过程的符号表示、逻辑思维、抽象思维、形式化证明、建立模型、实现类计算、实现模型计算8个方面具备相应的能力[5]。

算法设计与分析能力指具备算法意识，能够对抽象建模后的问题设计求解算法，并能对算法的可行性和效率进行分析。这个要求对应《高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》中定义的算法设计与分析能力的前4个能力点。

程序设计与实现能力指掌握适当的编程语言和相应的程序设计思想与方法，能够编写优质的程序来實现算法。程序设计与实现能力是计算机类专业的基本功。计算机类专业的学生除了能够使用合适的语言编写程序之外，更要深入理解编程语言背后的分析和设计方法。

系统能力指能够以系统的观点并站在系统的全局去认识问题、分析问题和解决问题，并实现对系统的构建、优化和使用[2]。系统能力分为系统认知、系统设计、系统开发和系统应用能力。此外，我们要求在系统设计、开发和应用中充分考虑系统安全。

培养学生以上4种能力的目标是支撑学生能够解决复杂的工程问题。对于我们考虑的5个专业来说，由于每个专业所需解决的复杂工程问题不同，因此，在对每种能力要求的具体内容和程度上又有所不同，这些不同又进一步体现到课程设置上。

针对4种能力培养，5个专业所设置的核心课程如表1所示。部分课程在5个专业中全部开设;在此基础上，各个专业再根据各自需要增开其他课程。需要指出的是，表中列出的每门课程不是只用于培养相应的一种能力，而只是放到支撑强度最大的一个能力上。

四、“一体四翼”构建实践教学体系

实践创新能力要求学生能够综合运用所学知识创造性地解决实际问题。围绕该核心，我们以实验教学、校企协同、科创竞赛、创新创业4个方面为着力点，构建“一体四翼”实践教学体系，加强对学生实践创新能力的培养。

（一）以四种能力为导向的实验教学

实践教学的主要形式包括课内实验、独立设课实验、课程设计、实习实训、毕业设计、创新创业实践等。对于课内实验、独立设课实验、课程设计，我们从计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力四个角度进行组织。

针对计算思维能力培养，开设了计算机科学导论实验课程。针对算法设计与分析能力培养，开设了数据结构与算法、机器学习两门课程的配套实验。针对程序设计与实现能力培养，开设了程序设计与问题求解实验、Python程序设计实验。针对系统能力培养，开设了电路与电子技术基础实验、数字逻辑实验、计算机组成原理实验、操作系统实验、数据库系统原理实验。此外，针对4种能力，各专业还配合专业核心课程开设了相应的实验课程。课程设计对于系统能力的培养，起到能力形成和强化巩固的关键作用。我们在计算机科学与技术专业开设了计算机组成原理课程设计、操作系统课程设计、编译原理课程设计、软件工程课程设计、软件项目综合开发等课程。软件工程专业开设了软件工程课程设计、大数据分析实训、软件项目综合开发等课程。物联网工程专业开设了物联网硬件基础实践、数据库课程设计、嵌入式系统课程设计、无线传感器网络设计实践、物联网系统综合应用实践。信息安全专业开设了操作系统课程设计、信息安全综合课程设计。智能科学与技术专业开设了单片机基础课程设计、智能信息系统课程设计、智能控制系统综合设计。

（二）全方位、多层次的校企协同

校企协同育人是提升学生创新精神和实践能力的重要途径。在5个专业的实践教学体系中，我们从教学内容、教学人员、实践基地等方面与企业全方位对接，在专业课程教学、生产实习、毕业设计、企业特设竞赛、企业委托项目、企业校内研发基地实践、校外实习基地实践等多个层次进行校企协同。在教学内容和人员方面，通过聘请企业导师参与专业建设和课程建设，不断更新课程体系和教学内容，实现教学内容与社会需求的紧密连接。在每个专业都设置了2门各2个学分的企业自设课程，由各专业根据自己的人才培养目标，聘请企业导师前来授课。此外，聘请企业导师负责校内企业级项目实训，促成人才培养与社会需求的无缝对接。在毕业设计环节，一方面要求在开题和答辩时必须有企业工程师作为评委参与，另一方面实行双导师制，鼓励学生选择企业工程师作为毕业设计指导教师。在实践基地建设方面，与企业共建校内研发基地或企业工作坊。学校提供场地，企业按照企业风格对场地进行装修，学院组织学生入驻。企业派工程师入驻基地或工作坊，并将真实的研发任务带进来，按照企业的标准要求对学生进行管理;学院指定教师与企业对接，协助企业工程师对学生进行选拔和日常指导。进入基地和工作坊的学生，不仅可以获得相应的学分，还可以根据项目完成情况从企业获得补助。

（三）以基地建设为载体的学科竞赛

学科竞赛对于激发学生的兴趣和潜能，培养学生的团队协作意识、创新精神、创新思维和创新技能具有重要作用。我们以学生创新基地建设为载体，以学科竞赛为牵引，实现学科竞赛在全院学生中的全覆盖，进一步巩固对学生实践创新能力的培养。学院辟出专门场地用于学生创新基地建设，为创新基地配备良好的软硬件环境和优秀的指导教师，并为每个基地持续投入经费支持。目前，已经建设了大学生科协琢璞坊、信息安全创新基地、ACM算法训练与竞赛基地、软件技术实训与项目研发创新基地、机器人研发创新基地、物联网技术训练基地、大数据技术创新训练基地、数字视角创新基地等。学院定期对创新基地的指导教师和学生进行考核。每个基地都以1项或多项学科竞赛作为重点，在学生选拔、训练和组织参赛等方面发挥作用，并且承担面向全院乃至全校进行相关培训的任务。经过多年努力，学院在学科竞赛上做到三个全覆盖：所有专业全覆盖，所有新生全覆盖，ACM程序设计竞赛所有学生全覆盖。

（四）四层次递进的创新创业教育

针对创新创业教育，我们打通课内课外，将创新创业教育与专业教育、素质教育相融合，构建了依次递进且有机衔接的四层次创新创业培养体系。

第一层为创新创业基本素质课程。由社会主义核心价值观教育、职业生涯与发展规划、创新创业基础、写作与沟通等构成。第二层为创新基本技能课程。通过各个专业的理论课程教学和实验课程教学，将学生的专业基础知识筑牢，不断激发学生的创新欲望，强化学生的创新意识，提高学生的创新能力。第三层为创业基本训练。通过社会实践、大学生创业基础、KAB创业基础、创业案例分享等课程，进一步深化学生的创业意识，提升学生的创业能力。第四层为创新创业课外实践。通过学科竞赛、大学生创新创业项目、科教协同、大学生创业赛事、企业孵化实训、企业工作坊实践等形式，让学生将创新创业理论知识运用到实践中，充分发挥学生的自主创新创业精神，提升学生创新创業综合实践能力。同时，为上述4个层面的课程和实践分别赋予具体的积分分值.学生除需要修满培养方案里要求的学分之外，还必须在这4个层面获得8个积分才能毕业。

五、实施人才培养体系取得的效果

经过多年的实践，以能力培养为核心的人才培养体系取得了丰硕的成果。在5个专业计算机大类录取的新生中，高考成绩超过所在省份一本分数线的比例从2016年的81.05%上升到2018年的89.77%。2018和2019年，5个专业的学生参加学科竞赛获得省级以上奖励共290余项，包括第43届ACM-ICPC国际大学生程序设计竞赛亚洲区决赛银奖、第12届全国大学生信息安全竞赛一等奖、第7届中国软件杯大学生软件设计大赛一等奖、第9届蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛一等奖、第21届中国机器人及人工智能大赛一等奖、第八届华为杯全国大学生智能设计竞赛全国一等奖等，为桂林电子科技大学在中国高等教育学会发布的2019年全国普通高校学科竞赛排行榜中位列全国第39名作出重要贡献。在竞争激烈的就业形势下，学院毕业生就业率一直保持在92%以上;毕业生以“专业基础扎实、实践动手能力强”，赢得用人单位的普遍赞誉。此外，5个专业的人才培养全部按照工程教育专业认证的规范要求实施。计算机科学与技术、软件工程通过工程教育专业认证，计算机科学与技术、软件工程、物联网工程、信息安全4个专业入选国家级一流本科专业建设点。

六、結语

本文以工程教育专业认证的核心理念为指导，构建了以计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力、实践创新能力为核心的计算机类专业工程应用型人才培养体系，详细介绍了以能力培养为主线的5个计算机类专业课程设置和“一体四翼”实践教学体系。我们的实践为解决不同专业人才培养同质化、学生培养与社会需求脱节以及毕业生实践创新能力不足等问题提供了样例，对于适应创新驱动国家战略、培养满足时代需求的计算机类专业人才具有重要的现实意义。在该人才培养体系的框架下，我们正在按照工程教育专业认证要求，充分发挥质量监控和持续改进机制的作用，进一步加强专业建设。同时，以课程建设和师资队伍建设为着力点，深入推进教学改革，提升人才培养质量。

参考文献

[1]蒋宗礼.本科工程教育：聚焦学生解决复杂工程问题能力的培养[J].中国大学教学，2016（11）：27-30.

[2]蒋宗礼.计算机类专业人才专业能力构成与培养[J].中国大学教学，2011（10）：11-14.

[3]董荣胜.计算思维与计算机导论[J].计算机科学，2009，36（4）：50-52.

[4]常亮，徐周波，古天龙，等.离散数学教学中的计算思维培养[J].计算机教育，2011（14）：90-94.

[5]蒋宗礼.计算思维之我见[J].中国大学教学，2013（9）：5-10.

[6]狄长艳，周庆国，李廉.新工科背景下对于计算思维的再认识[J].中国大学教学，2019（7）：47-53.

Ability-guiding Training System for Engineering Application-oriented Talents of Computer Majors

CHANG Liang

（School of Computer Science and Information Security， Guilin University of Electronic Technology， Guilin， Guangxi 541004， China）

Abstract： To solve the problems that there is no significant difference for different majors of computer science， the training of students is out of line with social needs， and the practical ability and innovation ability of graduates are relatively weak， this paper presents an ability-guiding personnel training system for engineering application-oriented talents of computer science. On the one hand， the curriculum systems of five different majors of computer science are built based on four core abilities： the ability of computational thinking， the ability of algorithm design and analysis， the ability of programming design and implementation， and the system ability. On the other hand， focusing on practice and innovation ability， a system of practical teaching is built from four aspects： the experimental teaching， the school enterprise cooperation， the science and innovation competition， and the innovation and entrepreneurship. It is shown by practical results that this personnel training system meets the requirements of computer talent training in the information age.

Key words： computer majors; talent training system; ability of computational thinking; system ability; ability of practice and innovation