教賽融合下計算機工程型人才培養(yǎng)探究

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1引言

近年來越來越受到高等教育相關(guān)組織的重視,例如從2019年中國高等教育學會地全國普通高校學科競賽排行榜[1]中可以看出，目前在高等院校中開展的學科與技能競賽具有覆蓋的學科門類廣，綜合性強，對學生的工程實踐能力要求高等特性。在當今大數(shù)據(jù)和人工智能快速發(fā)展的背景下，社會對計算機相關(guān)專業(yè)學生的工程實踐能力要求迅速提升[2]。針對應用型計算機人才的培養(yǎng)，人才培養(yǎng)方案需要充分考慮課程設置問題，權(quán)衡理論教學與實踐教學的關(guān)系[2]。為提升大學生工程實踐能力上，實踐驅(qū)動的工程教育課程體系有助于提升學生的實踐動手能力[4]，而實踐驅(qū)動的教學方式十分豐富，學科與技能競賽是其中備受關(guān)注的形式之一[5],它對學生的創(chuàng)新能力[4,6,7]起著重要的作用，同時對課程的改革有啟發(fā)性意義[8,9]。文中主要針對當前計算機相關(guān)專業(yè)工程應用型人才培養(yǎng)存在的問題出發(fā)，充分思考了學科技能競賽的特點，研究了“教賽融合”的培養(yǎng)模式，提出了將學科與技能競賽與專業(yè)培養(yǎng)相結(jié)合的理念，實現(xiàn)了對教學模式和教學方法的改革，最后使用學生自我評價視角[9]對該模式進行了效果評價。

2存在的問題

2.1過分注重課程間的承接關(guān)系

在高等院校中，人才培養(yǎng)方案是教育教學的基本依據(jù)，對人才培養(yǎng)過程中教學活動的開展以及教學任務的安排具有指導性作用，制定科學合理的專業(yè)人才方案是培養(yǎng)高質(zhì)量專業(yè)人才的基礎保障。然后，目前在專業(yè)培養(yǎng)方案的指定過程中，主要的依據(jù)仍然是課程間的承接關(guān)系，這種以課程承接設置的“課程式”培養(yǎng)方案主要考慮了知識學習的過程、課程間的相互關(guān)系，通常課程的設置采用專業(yè)基礎課程到專業(yè)核心課程，再到專長課程，最后進行工程實訓的順序。如計算機專業(yè)在一年級主要開設基礎課程、通識課程、學科導論和程序設計課程，二年級開設專業(yè)基礎課程，三年級開設軟件開發(fā)、嵌入式、網(wǎng)絡、人工智能等等專長性選修課程，四年級進行實習實訓和畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)提升學生應用能力，課程間的關(guān)系明確，承接性強。但綜合應用能力需要在大量的實踐活動中培養(yǎng)，尤其是面向工科的計算機類專業(yè)，在整個培養(yǎng)過程中需要不斷地進行工程實踐訓練，而這種訓練項目往往體現(xiàn)了現(xiàn)實生活中具體的、復雜的且具有現(xiàn)實意義的問題，在實施過程中涉及多方面的理論知識，因此項目本身具有明顯的跨課程性。而傳統(tǒng)的以獨立課程為依托的培養(yǎng)方式中，缺乏這種項目的支撐，因此在學生工程實踐能力培養(yǎng)上存在較大的局限性。

2.2忽視工程實踐能力培養(yǎng)

目前，大學教育方式主要以理論教學為主，知識主要在課堂上進行傳授。而隨著應用型人才的需求越來越多，培養(yǎng)符合市場需要的應用型人才成為現(xiàn)階段的最大任務，因此課程改革應運而生，實踐課時得到了更多地重視，但這種改革主要局限于課程內(nèi)的改革，對工程實踐能力的培養(yǎng)作用有限，主要原因有：j現(xiàn)有實訓項目面向的知識面窄?！罢n程式”培養(yǎng)計劃中的綜合實訓項目主要是針對單獨的課程或具有承接關(guān)系的課程設置的，項目的主要知識點主要來源于這些相關(guān)課程，因此項目的總體復雜度不大，如在計算機專業(yè)中設置的程序設計類綜合課程設計、算法類課程設計等課程，顯然這類實訓項目比相關(guān)課程的課內(nèi)實踐難度和綜合性要高，但涉及的知識點和內(nèi)容仍然局限于課程內(nèi)，因此這類實訓項目的知識面窄，且綜合性不強。k實訓項目的周期短，持續(xù)性差?，F(xiàn)有模式下，綜合實訓項目一般設置在某類課程結(jié)束或?qū)I(yè)課程類教學結(jié)束等時間節(jié)點。如程序類課程教學結(jié)束后集中安排兩周進行程序設計類綜合實訓，或在大學四年級時安排到公司進行集中實習實訓。這些實訓項目的周期短，項目的實際應用價值不大，對學生的吸引力不足，且項目的可持續(xù)性較差，后續(xù)研究性不強，這些特點在課程類的實訓中尤為突出。因此，總體來看，工程實踐能力培養(yǎng)現(xiàn)狀不容樂觀，學生對學校工程能力培養(yǎng)的認可度也較低[6]，在逐步改善工程實踐能力過程中，只有解決學生參與的工程項目的綜合性不強，且參與的項目數(shù)過少，參與時間過短等問題，才能真正培養(yǎng)出合格的工程實踐人才。

2.3“雙師型”師資隊伍建設不足

除了課程設置外，“雙師型”教學隊伍的建設也是應用型高校面臨的重大問題之一。教師是教學中的主要參與者，工程實踐能力的培養(yǎng)離不開教師的參與，因此教師本身的工程實踐能力在整個培養(yǎng)過程中起著重要的作用。而由于當前高等院校教師的職稱晉升機制以及高校教師參與社會實踐程度不高等各方面因素的影響，高等院校中的“雙師型”人才隊伍人數(shù)猶嫌不足，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：j教師參與工程實踐教育的熱情不高。目前，高等院校中教師的職稱評審方式一般主要以教學、科研兩個方面的考核為主，而這兩個方面的主要依據(jù)主持或參與的教科研項目的數(shù)量及其等級，以及發(fā)表的教學研究論文的數(shù)量，因此導致在教學改革過程中，教師往往專心于教學的理論研究，忽視了對自身工程實踐能力的提高，因此在實踐教學環(huán)節(jié)中，無論是規(guī)劃的實訓項目還是實訓的整個過程，都很難具有現(xiàn)實的實踐意義，直接影響到工程實踐的教學效果。k教師的工程實踐能力的評價體系不完善。目前，在大多數(shù)高校中教師的職稱晉升考核方式仍然以科研考核為主，教師的能力和水平直接體現(xiàn)在發(fā)表學術(shù)論文的等級和數(shù)量上，但工程實踐能力體現(xiàn)得是將理論與實踐相結(jié)合的有機整體，而且關(guān)于這種能力的具體衡量方式難以確定，因此在評價機制中很難做出量化的評價，因此需要建立以工程實踐能力的考核評價體系，引導教師提升自身的工程實踐能力。

3改革方案

工程實踐是實踐環(huán)節(jié)中的高級形式，是知識學習的高級階段[3]。它的培養(yǎng)是一個復雜的過程，需要建立在一定的理論知識和實踐基礎之上，并且通過大量的工程項目實訓，在實踐中進行培養(yǎng)。學科技能競賽能提供具有實際意義的工程項目，通過合理的組織，可以將這些項目融入學生的培養(yǎng)過程中，為學生參與工程實踐提供機會。為此我們將競賽過程劃分成基礎知識準備、專長知識準備、工程實訓準備、參加競賽和能力再提升（競賽總結(jié)）五個階段，如圖1所示。顯然，這種流程符合應用型人才培養(yǎng)的需求，特別是在工程實踐能力方面，因此將這些階段分解到本科四年的培養(yǎng)計劃中，充分發(fā)揮學科技能競賽訓練過程中的作用，制定了融入學科技能競賽的人才培養(yǎng)課程體系，能有效地提高學生的工程實踐能力。如圖2所示，將競賽的過程劃分為競賽工程實踐訓練和競賽課題實訓兩個部分，其中前者是將競賽的知識點分解到相關(guān)的課程中去，建立依托課程的中小型工程實踐子課題，提升學生分析問題和解決問題的能力；后者是在學生經(jīng)過的系統(tǒng)的基礎課、專業(yè)課的培養(yǎng)，理論水平已經(jīng)達到了能獨立解決問題的水平，通過分析和解決具有綜合性、復雜性但具有現(xiàn)實意義的競賽課題的過程，實現(xiàn)將理論與實踐相結(jié)合，來提升學生的工程實踐能力，具體的培養(yǎng)流程如下圖1。j本科一年級：增開學科技能競賽專題講座，促使學生努力掌握基礎知識，形成基礎知識儲備。首先讓指導教師和獲獎學生從不同角度剖析相關(guān)競賽項目，主要向?qū)W生普及競賽項目中涉及的知識體系，以討論和交流的方式對專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行解讀。激發(fā)學生對專業(yè)學習的興趣，探討學習的方法，培養(yǎng)學生獨立思考和團隊協(xié)作的意識。讓學生盡早地了解專業(yè)、接觸工程實踐，對專業(yè)課程的作用和要求有宏觀的認識，為工程實踐能力培養(yǎng)做好基礎知識準備。k本科二年級：在二年級的第一個學期，根據(jù)學生的自我選擇，結(jié)合學科技能競賽，制定相應的專長課程學習計劃。一個方面由教師將競賽課題中涉及的知識點分解到專業(yè)課程中去，在教學中以競賽課題為案例，激發(fā)學生的學習興趣以及提高學生分析問題、解決問題的能力，另一方面由學生采用自學方式，對計劃中的知識進行學習，按時按量完成學習計劃，完成專長知識準備。在二年級的第二個學期，指導教師使用往年具有代表性的競賽課題對學生進行工程實訓，指導教師從需求分析、可行性分析、方案設計、功能設計、實現(xiàn)方法、綜合測試等方面對賽題進行解析，將涉及的理論知識進行綜合講解，并制定賽題完成的實施步驟，進行工程訓練，完成工程實訓準備，同時根據(jù)學生的實際情況，組織合適難度的校內(nèi)競賽平臺，讓學生獨立的參與實踐活動。l本科三年級：首先開設競賽工程實踐訓練相關(guān)的實訓課程，利用往年的賽題指導學生系統(tǒng)性的完成2~3個競賽課題。接著利用競賽委員會的題目，組織校內(nèi)選拔賽考查學生的工程實踐能力，在該環(huán)節(jié)實施的過程中，應堅持讓學生自行組織參賽團隊，完成對賽題的分析報告，提出解決方案，并予以實施。教師僅僅參與對學生分析報告和解決方案的討論，給出適當?shù)慕ㄗh，完善方案，主要培養(yǎng)學生的自主解決問題的能力，實現(xiàn)對工程實踐能力提升。m本科四年級：工程實踐后的能力再提升。四年級的主要教學任務是完成學生的實習實訓及畢業(yè)設計等教學環(huán)境。對于計算機專業(yè)的學生而言，實習實訓和畢業(yè)設計均需要建立的較強的工程實踐能力下，因此，首先通過總結(jié)的方式對學生在校期間參與完成的實踐項目進行總結(jié)分析，系統(tǒng)地回顧相關(guān)的理論知識及實踐方法，幫助學生主動完成對參與過的競賽課題的理論知識、實踐知識、工程知識等各方面進行回顧，系統(tǒng)掌握工程實踐過程中的主要流程及其方法，學會舉一反三。

4實施過程

4.1遴選學科和技能競賽項目

基于學科與技能競賽驅(qū)動的專業(yè)課程體系建設核心是學科與技能競賽，遴選優(yōu)質(zhì)符合課程建設思路的競賽項目十分重要，在這里我們將競賽項目分為以下兩個大類：①知識型競賽。主要以專業(yè)基礎知識為競賽內(nèi)容，考查學生對專業(yè)基礎知識掌握情況及運用情況，主要的特點是競賽體現(xiàn)得是一門或幾門專業(yè)課程內(nèi)容，以規(guī)模較小的問題作為賽題，一般要求在規(guī)定的時間內(nèi)，尋求最優(yōu)的解決方案。②工程型競賽。主要是工程型項目為競賽內(nèi)容，考查學生運用理論知識和實踐知識，解決綜合性問題的能力，主要特點是以綜合型、復雜型具有現(xiàn)實意義的賽題為主，需要通過問題的分析，資料的收集、產(chǎn)品的設計、實現(xiàn)、測試等多環(huán)節(jié)的流程，最終在實現(xiàn)賽題的基本功能下，并對創(chuàng)意、交互性、穩(wěn)定性、市場可接受程度等有較高要求的綜合項目。根據(jù)上述分類標準，在計算機專業(yè)中，“ACM程序設計”大賽屬于的知識型競賽，而“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”“服務外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”“計算機設計大賽”等則屬于工程型競賽?！敖藤惾诤稀钡娜瞬排囵B(yǎng)模式的目的是借助于“工程型競賽”的選題，遴選具有現(xiàn)實意義的工程應用項目，并將復雜的工程項目分解成為若干子課題，融入課程教學中去，再通過工程實踐訓練，將子課題融合成一個復雜工程的雙向過程，因此，在遴選競賽類型時應該以“工程型競賽”為主，以“知識型競賽”為輔的方法，通過這些賽題將理論與實踐聯(lián)系起來，教會學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，并在實際的參賽過程進行實踐，最終實現(xiàn)學生工程實踐能力的提高。

4.2建設理論與實踐能力兼?zhèn)涞摹半p師型”教師團隊

由于競賽是一個長期的、復雜的教學活動，教師團隊的因素在這個過程中起著重要的作用，因此加強“雙師型”人才隊伍的建設是該項活動中重要的舉措。主要措施有：①加大“雙師型”隊伍的培訓工作。為了加快“雙師型”隊伍的建設，對教師實行必要的培訓是必不可少的。在團隊建設的前期，通過進修、訪學、交流、掛職等“送出去”的形式將教師派送到經(jīng)驗比較豐富的高校或企業(yè)中進行專項學習，了解計算機專業(yè)對工程實踐能力的具體要求，實現(xiàn)對自身能力得提高；在團隊建設的中期主要以“自我培養(yǎng)”的模式實現(xiàn)通過教師之間得相互學習、相互交流，建立“雙師型”團隊；在團隊的完善過程中，要堅持“送出去”和“自我培養(yǎng)”并重，建設理念新穎、創(chuàng)新能力強、樂于奉獻、梯隊結(jié)構(gòu)良好的“雙師型”教師隊伍。②改革教師的評價機制。教師的評價機制對教師的工作方向產(chǎn)生著重大的影響，直接關(guān)系著“雙師型”隊伍建設的成敗。因此，需要在教師的評價機制中，引導教師樂于從事工程實踐活動，只有教師主動積極地參與到學科競賽中，才能將學科競賽的內(nèi)涵發(fā)掘出來，并運用到人才的培養(yǎng)過程中，實現(xiàn)“教學”與“競賽”的深度融合。

4.3構(gòu)建競賽實踐平臺

為了將競賽融入學生的培養(yǎng)過程中，需要在整個教學活動中為學生提供相應的競賽實踐平臺，這里的平臺分為硬件平臺和軟件平臺兩個部分。其中硬件平臺是指為滿足工程型競賽的需要而設置的專業(yè)性實驗室、實驗耗材和實驗工具；軟件平臺是指建立的競賽項目，考慮到國家級或省級競賽參與人數(shù)的限制，因此十分必要搭建校內(nèi)競賽平臺，為絕大部分學生提供參加競賽的機會。因此構(gòu)建競賽實踐平臺需要注意兩個方面：①硬件平臺盡量滿足學生的需求。硬件平臺的活動主體主要是以學生為主，對所有競賽項目的硬件設施的使用應該盡量考慮到學生的真實需求，對實驗耗材和實驗的設備的使用盡量靈活，但需要設置專人負責，定期巡查，管理到位。②分級的軟件平臺資源建設。由于在“教賽融合”的培養(yǎng)模式下，是競賽知識系統(tǒng)的融入整個培養(yǎng)方案中，在各年級中都有體現(xiàn)，而真實競賽項目往往難以兼顧這一點，因此需要建設校內(nèi)自主分級分層次的競賽項目，實現(xiàn)在整個培養(yǎng)過程中學生有項目可參與，提高競賽活動的覆蓋面以及學生參與的積極性。

4.4建設與學科競賽相關(guān)聯(lián)的專業(yè)課程

在“教賽融合”模式下，課程建設仍然是專業(yè)建設的核心問題。為了將學科競賽融入教學各個環(huán)節(jié)中，在課程建設時應當將課程的理論內(nèi)容充分的與學科競賽相結(jié)合，即將競賽中的子課題和子問題分解到相關(guān)的理論課程中，讓學生明白“理論從哪里來，又將在哪里運用”，只有真正做到學以致用，才能提高學生的學習積極性和能動性，為后期的工程實踐打下了堅持的基礎。通常情況下，我們將這類課程分為兩種：一種是融入競賽主題的傳統(tǒng)課程，另一種是直接面向競賽的課程。顯然，前者是在傳統(tǒng)課程中加入了競賽元素，如競賽中體現(xiàn)出的編程技巧可以融入程序設計類課程的教學中，算法設計的內(nèi)容可以融入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法等課程中，數(shù)據(jù)的存儲和管理可以融入數(shù)據(jù)庫課程中，因此，競賽課題中的要點往往都能分解到相關(guān)的課程中，并在教學內(nèi)容中予以體現(xiàn)；后者主要面向復雜的綜合實踐教學，這類課程往往涉及的知識點面廣，內(nèi)容復雜。如“軟件工程設計”類的課程，以大型案例教學，指導學生如何規(guī)劃一個軟件項目，如何分解項目中的問題，如何管理、實現(xiàn)和測試整個項目，這類課程一般建立在真實的競賽課題案例之上。

5成效與思考

構(gòu)成以“學科與技能競賽”促進計算機學科學生工程實踐能力培養(yǎng)模式的目的是提升學生的工程實踐能力，這里采用學生自我評價的視角對改革的效果進行分析。在對首批參與“教賽融合”模式下的50名學生從課程、專業(yè)、工程實踐能力等方面進行了問卷調(diào)查，其中有全部同學認為這種模式下對課程在專業(yè)中的地位認識更為明確，對加深了對課程內(nèi)容的理解；其中48名同學認為通過“教賽融合”對專業(yè)的定位更加清晰，對專業(yè)要求的工程實踐能力的要求有了總體的認識；45名同學在各類競賽過程中獲得不同級別的獎項并對參與的過程表示滿意?？傮w來說，“教賽融合”的培養(yǎng)模式在計算機相關(guān)專業(yè)的教育過程中是一個值得探索的培養(yǎng)模式，對應用型高校計算機專業(yè)學生的工程實踐能力有很大的促進作用。本文主要從當前計算機專業(yè)培養(yǎng)模式出發(fā)，系統(tǒng)地研究了現(xiàn)有模式在學生工程能力實踐培養(yǎng)過程中存在的問題，提出了一種基于學科與技能競賽的培養(yǎng)模式，并介紹了這種模式的改革方法及實施過程，取得較好的教學效果，但學生的工程實踐能力的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程，本文的研究僅僅是一種初期探索，“教賽融合”模式的具體實施環(huán)節(jié)以及多模式融合的工程實踐能力培養(yǎng)是今后研究的重點工作。

作者:章哲慶 余文昌 單位:池州學院大數(shù)據(jù)與人工智能學院