計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)新工科建設(shè)探索
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摘要：中國地質(zhì)大學(xué)（北京）計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在開展“新工科”建設(shè)過程中，與工程教育認(rèn)證工作緊密結(jié)合。以提高學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的能力為目標(biāo)，一方面聚焦國土資源信息技術(shù)發(fā)展需求，另一方面參考工程教育的具體要求，從專業(yè)建設(shè)理念、課程體系設(shè)置、分類培養(yǎng)模式和教育資源建設(shè)等多方面進(jìn)行了有益的探索和實踐。
關(guān)鍵詞：新工科；工程教育認(rèn)證；計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)；復(fù)雜工程問題
一、概論
我國積極推動創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，實施“一帶一路”、“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，對工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創(chuàng)新。2017年2月18日，教育部在復(fù)旦大學(xué)召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會，形成了新工科建設(shè)的“復(fù)旦共識”；2017年4月8日，又在天津大學(xué)召開新工科建設(shè)研討會，明確了“新工科”建設(shè)行動路線（“天大行動”）；2017年6月9日，正式《新工科研究與實踐項目指南》（“北京指南”），引導(dǎo)開展新工科研究與實踐[1]。中國地質(zhì)大學(xué)（北京）計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)積極響應(yīng)國家的“新工科”建設(shè)要求，成功獲批新工科建設(shè)項目。工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心就是要確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評價[2]?！度A盛頓協(xié)議》是目前國際上最具影響力的工程教育學(xué)位互認(rèn)協(xié)議，主要針對四年制本科教育，與我國現(xiàn)行的大學(xué)教育切合度高。2016年6月，我國成為《華盛頓協(xié)議》第18個正式會員國。成為會員國后我國的專業(yè)認(rèn)證就具備了國際實質(zhì)等效性，借此可促進(jìn)高校按國際先進(jìn)理念推動教育教學(xué)改革，加快與國際接軌。工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)在學(xué)生、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、持續(xù)改進(jìn)、課程體系、師資隊伍和支持條件等多方面提出了明確的要求與標(biāo)準(zhǔn)，具有完整規(guī)范和與國際接軌等特點?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)項目支持不同高校的工科專業(yè)制定符合自身特點的建設(shè)目標(biāo)，以便能更好地適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，服務(wù)于國家發(fā)展戰(zhàn)略。所以工程教育認(rèn)證和“新工科”建設(shè)項目兩者具有明顯的區(qū)別。但是，兩者都是高等教育工程類專業(yè)建設(shè)工程，具有眾多的一致性。例如，都強(qiáng)調(diào)以學(xué)生發(fā)展為中心，通過系統(tǒng)性的教育體系建設(shè)，使畢業(yè)生具有解決“復(fù)雜工程問題”的理論知識、分析方法和實踐能力。正是由于兩者存在較高的切合度，所以我們在進(jìn)行“新工科”建設(shè)過程中，一方面密切結(jié)合我校行業(yè)特色和計算機(jī)發(fā)展的新技術(shù)，聚焦國家發(fā)展需求特別是國土資源領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略，另一方面以工程教育認(rèn)證的要求為依據(jù)，落實專業(yè)教學(xué)改革的達(dá)成度。
二、樹立全面優(yōu)化的專業(yè)教育理念
“新工科”建設(shè)要求更新人才培養(yǎng)基本觀念，從“面向?qū)W科辦專業(yè)”調(diào)整為以學(xué)生為中心“面向社會需求辦專業(yè)”[3]。因此，需要從知識、能力和素質(zhì)三個維度，全方位實施培養(yǎng)規(guī)劃（如圖1所示），提升學(xué)生的工程技術(shù)創(chuàng)新能力，使其具備適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)時代的社會需求；改變原來專業(yè)內(nèi)容過窄的狀況，強(qiáng)化跨學(xué)科教育，培養(yǎng)學(xué)生既具備科學(xué)與基礎(chǔ)理論修養(yǎng)，形成對于復(fù)雜工程的系統(tǒng)視野，又能從多學(xué)科的角度審視，具備人文情懷和管理素養(yǎng)。在繼承我校服務(wù)“大地學(xué)”辦學(xué)理念的背景下，充分發(fā)揮地質(zhì)大學(xué)在國土資源行業(yè)的特色和優(yōu)勢，同地學(xué)應(yīng)用相結(jié)合，為地學(xué)及其延伸學(xué)科提供支撐與服務(wù)；聚焦國家戰(zhàn)略，特別是國土資源“三深一土”（深地探測、深海探測、深空對地觀測和土地科技）科技發(fā)展戰(zhàn)略[4]，樹立創(chuàng)新型、綜合化、全周期專業(yè)教育理念。
三、著眼“復(fù)雜工程問題”構(gòu)建計算機(jī)專業(yè)課程體系
工程教育專業(yè)認(rèn)證和“新工科”建設(shè)都把解決“復(fù)雜工程問題”作為進(jìn)行專業(yè)課程建設(shè)的目標(biāo)和落腳點。在工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中對于“復(fù)雜工程問題”的7方面特征，進(jìn)行了明確說明。基于“復(fù)雜工程問題”本質(zhì)和表象的理解[5]，我們從我校計算機(jī)專業(yè)實際條件出發(fā)，聯(lián)合我校地球科學(xué)與資源學(xué)院、水資源與環(huán)境學(xué)院和能源學(xué)院，與包括自然資源部（原國土資源部）信息中心、中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司、云錫集團(tuán)、洛鉬集團(tuán)等開展多種形式的產(chǎn)學(xué)研合作，從國土資源行業(yè)信息化的實際需求中凝練出體現(xiàn)“復(fù)雜工程問題”的三個主要方向：“面向地球科學(xué)的信息化建模與優(yōu)化”、“基于物聯(lián)網(wǎng)的智能系統(tǒng)設(shè)計”和“跨媒體感知計算與可視化應(yīng)用”。課程體系設(shè)計圍繞如何使學(xué)生具備解決“復(fù)雜工程問題”的能力展開分解為三個階段，即通識基礎(chǔ)教學(xué)階段、專業(yè)基礎(chǔ)與核心教學(xué)階段和專業(yè)實踐教學(xué)階段。通識基礎(chǔ)教學(xué)階段的主要目的是強(qiáng)化學(xué)生基礎(chǔ)知識，包括數(shù)理基礎(chǔ)、思政基礎(chǔ)、人文素養(yǎng)基礎(chǔ)和地球科學(xué)概論。掌握數(shù)理基礎(chǔ)知識，用于計算機(jī)復(fù)雜工程問題的分析與建模。掌握思政基礎(chǔ)，有利于樹立正確向上的人生觀和價值觀。人文素養(yǎng)的培養(yǎng)，有助于學(xué)生具有人文知識、思辨能力、處事能力和科學(xué)精神，理解計算機(jī)相關(guān)工程技術(shù)的社會價值以及工程師的社會責(zé)任，自覺遵守工程師職業(yè)道德和行為規(guī)范。地球科學(xué)概論是一門關(guān)于地球科學(xué)基礎(chǔ)知識的通識性課程，幫助我校計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生掌握地球科學(xué)的基本知識和研究方法，以便服務(wù)于國土資源信息領(lǐng)域。專業(yè)基礎(chǔ)與核心教學(xué)階段的主要目的是強(qiáng)調(diào)學(xué)生工程性、系統(tǒng)性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性和解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)。全面考慮課程之間的關(guān)聯(lián)性和相容性，優(yōu)化主干專業(yè)課程和特色課程，實現(xiàn)統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一規(guī)劃。專業(yè)實踐教學(xué)階段的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決工程問題的能力和工業(yè)化素質(zhì)。依托校內(nèi)實踐教學(xué)中心和校企實踐創(chuàng)新基地，學(xué)生通過具體實驗、實訓(xùn)和實習(xí)參與工程項目訓(xùn)練，掌握系統(tǒng)實踐能力。組織和動員學(xué)生參與學(xué)科競賽、“大創(chuàng)項目”和老師的科研活動，以“項目驅(qū)動”方式來提高學(xué)生綜合運用知識解決工程問題的能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和工業(yè)化素質(zhì)，最終培養(yǎng)良好的解決復(fù)雜工程問題的能力，滿足新經(jīng)濟(jì)形勢下對于計算機(jī)專業(yè)人才能力和素質(zhì)的要求。
四、建立人才分類培養(yǎng)的新機(jī)制
根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，需要全程觀測學(xué)生對知識的掌握程度、能力的達(dá)成度以及素質(zhì)的實際提升效果，有針對性地調(diào)整課程實施進(jìn)度和工程實例的復(fù)雜程度。所以，為方便專業(yè)教師全面及時了解學(xué)生的狀態(tài)，我們施行本科生導(dǎo)師制[6]，從大一開始為每個入校新生分配學(xué)業(yè)導(dǎo)師。按照近似“20%：70%：10%”的比例，開展分類培養(yǎng)。對于少數(shù)突出拔尖的學(xué)生（約占學(xué)生數(shù)量的20%），以高水平學(xué)科競賽如ACM-ICPC競賽為抓手，從大一開始進(jìn)行選拔，利用課余時間進(jìn)行系統(tǒng)化的培養(yǎng)。對于大部分學(xué)生（約占學(xué)生數(shù)量的70%），通過學(xué)業(yè)導(dǎo)師幫助他們樹立正確清晰的專業(yè)認(rèn)知，克服在學(xué)業(yè)中可能遇到的困惑，掌握好計算機(jī)專業(yè)要求的理論知識和基本技能。同時，引導(dǎo)他們在二、三年級時參加科研活動或者進(jìn)入企業(yè)參加產(chǎn)學(xué)研實習(xí)，強(qiáng)化對專業(yè)的全面了解。學(xué)院組織優(yōu)秀教師，并引入企業(yè)優(yōu)質(zhì)教育資源，在課余時間開設(shè)了“信息技術(shù)學(xué)術(shù)研討班”和“信息技術(shù)實踐創(chuàng)新班”。學(xué)業(yè)導(dǎo)師根據(jù)同學(xué)們的實際狀況，在尊重學(xué)生意愿的前提下，推薦他們加入“信息技術(shù)學(xué)術(shù)研討班”和“信息技術(shù)實踐創(chuàng)新班”，充分利用好課余時間，補(bǔ)充和提高課堂教學(xué)所不能覆蓋的知識和能力。對于少數(shù)學(xué)業(yè)有困難的學(xué)生（約占學(xué)生數(shù)量的10%），建立“學(xué)院-教師-學(xué)生-家長”聯(lián)系互動機(jī)制，通過制定“學(xué)業(yè)幫扶計劃”組織專業(yè)教師和高年級學(xué)長有針對性地幫助這部分同學(xué)克服學(xué)業(yè)上的困難，順利完成學(xué)業(yè)。
五、開拓校內(nèi)和校外教育資源
我校在地球科學(xué)與資源利用方面具有國內(nèi)領(lǐng)先優(yōu)勢，同時國土資源行業(yè)也亟須進(jìn)行信息化升級改造。在與我校地球科學(xué)與資源學(xué)院、水資源與環(huán)境學(xué)院和能源學(xué)院充分探討學(xué)科交叉創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，挖掘地質(zhì)信息領(lǐng)域的緊迫任務(wù)，既是我校計算機(jī)專業(yè)新工科建設(shè)的重點，也是實現(xiàn)工程教育專業(yè)認(rèn)證要求的重要途徑。在2018年主辦了第二屆空間數(shù)據(jù)科學(xué)國際研討會暨首屆自然資源大數(shù)據(jù)高端論壇，邀請海內(nèi)外著名專家學(xué)者共同探討建設(shè)和利用自然資源大數(shù)據(jù)的途徑和方法。作為參與單位，與自然資源部（原國土資源部）信息中心共同申報自然資源大數(shù)據(jù)工程技術(shù)創(chuàng)新中心，聚焦國土資源領(lǐng)域的“復(fù)雜工程問題”。與北京航空航天大學(xué)、北京郵電大學(xué)和北京科技大學(xué)等高校，就人才培養(yǎng)、工程教育認(rèn)證和“新工科”專業(yè)建設(shè)進(jìn)行研討和交流。與達(dá)內(nèi)集團(tuán)、北京百科榮創(chuàng)公司、北京博創(chuàng)公司和北京中公教育公司等企業(yè)建立培訓(xùn)和產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，引入企業(yè)實踐教學(xué)方面的師資和課程資源，聘請企業(yè)導(dǎo)師、共建實踐課程、共同指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計和合作進(jìn)行項目研發(fā)，實現(xiàn)校企全面對接。安排學(xué)生參觀知名IT企業(yè)，熟悉將來的工作環(huán)境和特點。選派優(yōu)秀學(xué)生到企業(yè)實習(xí)，提前讓他們適應(yīng)企業(yè)的工作要求。
六、建設(shè)效果
我校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在開展適應(yīng)工程教育認(rèn)證要求的“新工科”建設(shè)工作以來，在就業(yè)率、學(xué)風(fēng)以及學(xué)科競賽和創(chuàng)新項目等多方面已經(jīng)開始取得初步的建設(shè)效果。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的就業(yè)率從2016屆的89.36%[7]，上升到2017屆的98.25%[8]和2018屆的98.31%[9]，成為中國地質(zhì)大學(xué)（北京）本科就業(yè)率最高的專業(yè)之一，也是學(xué)生入校后最希望轉(zhuǎn)入的專業(yè)。2017年和2018年，計算機(jī)專業(yè)的本科生獲得ACM-ICPC亞洲區(qū)域賽銀牌三枚，銅牌七枚，其中2018年獲得的香港賽區(qū)銅牌是中國地質(zhì)大學(xué)（北京）首次獲得境外的獎牌。此外，在這兩年里，計算機(jī)專業(yè)的本科生還獲得其他省部級以上學(xué)科競賽獎項三十七項，主持大學(xué)生創(chuàng)新項目二十七項，已形成了良好的學(xué)習(xí)和研究氛圍。
七、結(jié)束語
中國地質(zhì)大學(xué)（北京）計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在開展“新工科”建設(shè)項目的過程中，與工程教育認(rèn)證工作緊密結(jié)合。既深入分析自身特點和國土資源行業(yè)信息化發(fā)展的實際需求并凝練“復(fù)雜工程問題”的主要方向，又根據(jù)工程教育認(rèn)證的具體要求，在教育理念、專業(yè)課程體系、分類培養(yǎng)機(jī)制和拓展教育資源等多方面進(jìn)行了探索和實踐，取得了良好的效果。
作者：張玉清 周長兵 夏軍寶 管建和 鄭新奇 單位：中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 信息工程學(xué)院
