学程制对计算机专业一流应用型人才培养的启示

1、    学程制对计算机专业一流应用型人才培养的启示    摘要：为满足新工科背景下一流应用型本科人才培养的需要，在对比传统工科与新工科人才培养不同模式的基础上，介绍学程的起源，以及国外高校，尤其是新加坡大学的相关实践，从学程与专业招生、学程与第二学历学位、学程与学分银行、学程与“合格+”多元人才培养、学程与企业专班5个方面进行初步探索，提出“人工智能+”通识教育课程体系构建、跨界交叉多学科人才培养、产学合作协同育人，以及打通专业辅修通道、建立微学位学程体系等构想，以实现个性化、复合型、创新型人才的多元化培养途径。关键词：新工科，学程，应用型人才，新加坡大

2、学0 引言自20世纪80年代中期国家出台中共中央关于教育体制改革的决定以来，中国高等教育不断针对教学改革进行探索，如学年制教育管理模式到学分制教育管理模式，“定制式”课程体系到个性化的“模块化”教学方式，以及单一专业修读到专业辅修、双学位并存，学系封闭到跨院系、校际以及国际联合培养等的转换，但这些教学改革课程体系和培养框架大多仍局限于原有模式，即以课程为中心，学生根据院系提供的课程组合框架进行修读，而很少考虑到学生知识基础、资质秉性的差异，以及个性化需求等。这种传统的课程组织与修读模式难以满足课程之间整合与衔接、课程再造、交叉学科新课程开发、跨学科课程融合、体验式课程学习以及未来学科发展的要求

3、。文献1针对新经济时代高等工程教育改革的要求，基于硬技能与软技能培养视角，提出应将专业教育与通识教育、创新创业教育、智能教育、价值观教育密切联系起来，在强化硬技能的同时提升软技能。其实质是在专业教育基础上嵌入其它元素，属于教学改革实践层面的举措。文献2结合“新工科”专业特点，围绕专业建设与课程建设，提出将社会主义核心价值观融入到人才培养全过程中，植入文化理念，构建教育价值生态，形成思政、学风、竞赛、就业、校企合作“五位一体”的教学管理体系，其属于教学改革方法层面的举措。同时，也有其它大量参考文献从实践层面、方法层面针对新工科人才培养进行探索。但本文认为相关研究都缺乏理论牵引，与新工科的内涵结合

4、还有待提升，聚焦学生个体或部分群体的差异性、个性化学习需求方面尚不足，未能站在顶层设计的高度进行跨学系、跨学科、跨专业的系统布局。文献3提出一流本科教育不可忽视跨学科人才培养，学科的交叉融合是科技发展的趋势，也是新经济发展的必然要求，因此注重学科交叉培养，应是一流本科教育的重要元素之一，文中还提到美国斯坦福大学设置了10个“计算机科学+”的本科专业，这与学程制理念如出一辙。作为对传统培养模式的改革创新，学程制在组织形式、管理体制、运行机制、设计理念及出发点等方面都具有自己的特色。学程制提倡不同专业知识领域、不同学科间的交叉融合，将培养过程中的“加餐”模式与“自助餐”模式相结合，创设多元化的教育

5、教学活动，促进学生的个性化培养，与新工科跨界、交叉、融合的时代需求相契合，有助于计算机类专业形成新工科人才培养的新模式。1 传统工科与新工科传统工科教育以学科为导向设计课程体系，不同高校、不同地域的相同专业学生大都采用类似培养方案，学生通过修读相应学科专业课程获得学分，进而获得学位。新工科人才培养模式则借鉴“国际工程教育”的理念，突出能力产出导向，根据社会相关岗位（群）所需的知识、能力、素质进行反向设计，并根据社会需求变化而主动作出调整。工程教育专业认证体系特别强调复杂工程问题的求解，而复杂工程问题一定是跨学科与跨专业知识领域的，所以需要复合型创新型人才，而这种复合型、创新型人才培养，需要注重

6、通识教育和专业教育中跨学科知识的交叉与融合，进而能够利用创新方法解决复杂的工程问题。1.1 新工科的提出为顺应新一轮科技革命与产业变革需求，有效支撑服务创新驱动发展、“中国制造”、“一带一路”等一系列国家战略及倡议，2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，并于2017年6月正式发布新工科研究与实践项目指南，提出“两新”理念，如图1所示。所谓“两新”，一是新结构，二是新模式。新结构指出要推动学科专业结构改革与组织模式变革，重在专业结构及流程再造；新模式则强调深化产教融合、校企合作的人才培养模式改革、体制机制改革及大学组织模式创新。高校应主

7、动适应与对接国家和地方经济产业发展需求，坚持产教融合、政校企商合作与协同育人，充分增强与行业产业发展高度融合、同频共振的能力4。学程制符合新工科跨界、交叉、融合的要求，与新工科建设理念高度吻合，因此具有很强的借鉴意义。1.2 新工科人才培养与学科交叉融合“新工科”通过不同的学程设计，培养学生具备多学科交叉的意识，形成从多学科空间观察、思考问题的习惯，打破专业边界和课程边界，通过科学教育、人文教育与工程教育的有机融合，训练学生在解决工程问题过程中融入科学观、社会观与工程观5-6，从而能更好地解决复杂的系统工程问题。新工科的几个关键词，一是复合型，二是交叉性，三是融合。交叉、融合是路径，复合型人才

8、培养是目标。图2构建一个多学科交叉融合的培养体系，瞄准培养目标制定毕业要求，在建立跨学科深度融合教学组织机构的基础上，完善跨学科支撑平台、学科交叉融合课程体系，以及跨学科交叉团队建设，并辅以人才培养质量评价和保障机制，实现新工科创新型与应用型人才培养。探索基于学时与学分、学程与学位的教学管理方法与实践有助于打破院系藩篱，整合教学资源，促进人才的个性化培养，真正实现复合型、创新型工程技术人才培养。2 学程及其在国外高校实践案例学程是指“学校为了帮助某个特定的学生群体达成特定学习目标而规划的学习经历总和，并且通过规划设计必修、选修课程及修读流程，以达成教育目标”7，其是供学生系统修读的一套有对象、

9、有目的、有重点、有组织的课程，由多种相互协调、交叉融合的科目组成。这里所谓特定的学习目标，可以是创新创业，也可以是培养学生职业技能、增加职场相关经验，或提升优秀本科生科研创新能力等。学程不是课程的简单叠加，而是课程的集合与扩大化，或可理解为具有内在关联的课程群。学生可在修读核心学程的基础上，根据个人需要和兴趣选择各自的学位学程8。2.1 学程制教学在国外高校的实践2.1.1 美国e团队与创新创业教育学程1994年，美国多产发明家杰罗姆·莱梅尔逊针对工业生产力减弱的问题，建立“莱梅尔逊发明、创新与创业中心”，并倡议发起“e团队”实践项目。此处的“e”包含“卓越”（excellence）

10、与“企业家精神或创业”（entrepreneurship）双重含义，其目标是训练在校学生进入企业并研发未来能投入生产的产品。罗姆·莱梅尔逊所在的内华达大学雷诺分校自1980年代早期以来，就一直把创业作为电子工程专业的“顶点课程（capstone course）”，整合了产品设计相关知识点。修读该学程的学生团体被分成各个小“公司”，学生在产品开发过程中通过竞争获取不同绩点。最后，得到最多绩点的“公司”获得最高的课程分数。2.1.2 德国双元制学程与职业教育双元制是源于德国的一种职业培训模式，要求参加培训的人员必须经过两个场所的培训，一是职业学校，负责传授与职业理论相关的专业知识；二是企

11、业或公共事业单位等校外实训场所，负责让学生在企业等校外单位接受职业技能方面的专业培训。“双元制”重视学生实践能力的锻炼，并且这些训练是在真实场景中完成的。30%40%的课程在企业中进行，60%70%的课程在学校中进行。在不同的教学地点，教学形式与内容也有所不同，从而实现学校、学生、企业、社会等多方共赢。2.1.3 英国大学三明治学程英国大学的三明治学程是指与工作相结合的课程集合，该学程注重理论联系实际的训练，通过给学生创造大量实习机会用于实践在课堂中学习的内容。开设三明治课程的高校与一些企业有常年稳定的合作关系，学生的实习在学校与企业的共同监控下进行。毕业后，学生不仅能拿到学位，还可以获得宝贵

12、的工作经验，甚至有可能在实习的公司就业。本科阶段的三明治学程可分为两类：厚三明治学程和薄三明治学程。针对厚三明治学程，学生第一、第二年学习，第三年工作实习，第四年又回到学校完成学业，获得本科学位；针对薄三明治学程，学生一般实习6个月左右的时间。这种学程体系有助于挖掘潜在的人力资源，培养潜在员工对企业文化的认同感，增强员工对企业的忠诚度。2.2 新加坡公立大学学程2.2.1 新加坡管理大学（smu）新加坡管理大学培养的毕业生要求既拥有创新和独立思维，又具有协作能力，并且能结合专业与跨领域知识，将想法付诸于实践。所有课程在设计时，强调要以能有效增强学生沟通能力与表达能力的讲座方式呈现，以促进师生交

13、流，鼓励学生独立思考，同时锻炼学生的团队精神，从而达到培养学生“大胆、自信、能言善道”特质的目的。smu设立“博学奖学金学程（university scholars programme，usp）”，用于培养跨学科人才。入选该项目的学生在大一和大二时，必须修读usp计划的13门基础课程，包括学术研究与写作、道德与社会责任、数学、统计学、亚洲研究等，旨在培养学生的批判性思维，以及各学科理论和研究技巧。学生还将选修人文、社会或自然科学课程，实现对多种跨学科课程的学习。从大三开始，课程修读重心转回主修专业课程上。从2019年8月开始，所有大一学生都将体验新的核心课程（core curriculum），

14、以及完成两个毕业要求之外的学习实践经历（80h的社区服务和10周的实习，加上为期不超过一年的海外交换生）。2.2.2 新加坡科技设计大学（sutd）新加坡科技设计大学是新加坡第一所与美国（麻省理工学院）及中国大学（浙江大学）合作办学，提供科技与设计相关学科教育的高等学府。sutd的本科生必修的基础课程包括：三门数学、两门物理，以及一门生物、一门化学等，“设计导论”是每名学生都要上的必修课。sutd提供the fifth row计划，旨在培养学生的领导力，以及沟通与团队合作能力等，该计划包括以下内容：公共服务、公开演讲，并成立学生俱乐部、兴趣小组等；独立活动时间（iap），使学生有机会独自发掘个

15、人兴趣；本科生研究机会计划（urop），允许学生在教职人员研究小组中从事尖端研究；本科生实习机会计划（upop），将课堂学习、毕业实习与职业生涯有机衔接，培养学生职场所需的知识、技能等；本科教学计划（utop），用于给学生提供一个知识分享与传授的平台。2.2.3 新加坡理工大学（sit）新加坡理工大学提供812个月的强制性综合学术职场培训计划学程（integrated work study programme，iwsp），每个学位课程的iwsp都以一个独特而鲜明的结构呈现。学生在自己选择的领域接受培训，通过真实的工作场景将理论与实践相结合，以便毕业后能更好地适应工作岗位的需求。此外学校还为所有

16、攻读海外大学合作伙伴计划的学生提供海外浸濡计划（overseas immersion programme，oip），该计划包括讲座、实践项目、研讨会和行业访问等。学生将与其导师及其他大学教授进行互动，同时与海外同行一起体验海外生活，从而获得更多的学习体验。2.2.4 新加坡国立大学（nus）（1）耶鲁新加坡国立大学学院yale-nus college。该学院成立于2013年7月，第一年学生学习多学科共同课程common curriculum，然后选择专业。共同课程包括以下内容：文学与人文1和2；哲学和政治思想1和2；比较社会探究；定量推理；科学探究1和2；现代社会思想；历史浸濡；跨越边界学习（

17、week seven：learning across boundaries），以此培养学生的批判性、创造性以及积极思考的能力。跨越边界学习独具耶鲁-nus学院特色，重点强调跨学科学习、创新学习，以及基于经验的学习，并提供教授学者访问计划。（2）国大博学计划（university scholars programme）。国大博学计划是一个本科学术计划，旨在培养能够在世界上产生影响的独立、适应性强的思想家和实干家，其课程旨在培养学生的分析、推理及思考能力。课程分为3个模块：基础、探究和反思。基础模块侧重于写作能力、定量推理能力以及批判性思维的培养；探究模块通过多学科探究、独立研究、海外学术交流和其

18、它课外学习活动提供实践相关技能的机会；反思模块鼓励学生对学习过程与各项经历进行反思，从而加深对知识的理解。（3）“职业催化剂”课程。面向大学二年级和三年级学生开设为期3个月的“职业催化剂”课程，除教导职业规划和面试技巧外，课程还着重帮助学生掌握数字经济时代所需的职业技能，把握未来职业发展机遇。2.2.5 南洋理工大学（ntu）（1）南大博雅英才通识课程（university scholars programme，usp）。参加南大博雅英才通识课程的学生，主修科目占75%，另外25%是大学特别为usp学生设计的课程，包括写作、文化道德等5个必修科目，另外还有社会科学、艺术、人文、科学与工程等选修

19、科目。usp的学生能够参加由南大杰出教授开办的新生座谈会，并有机会与诺贝尔奖得主、著名学者及商业领袖进行交流，甚至还有机会到外国顶尖大学学习。（2）南大新跨学科中心（ntu institute of science and technology for humanity，nisth）。为加强与国际业界的合作，促进南洋理工大学成为国际一流的研究大学，并通过推广创新科技，成为使用新科技促进教学的教育领导者，ntu成立了南大新跨学科中心，旨在探讨科技进步对社会的影响，研究范围涵盖人工智能、大数据和生命科学等领域。3 新工科背景下学程制探索与实践新的富有竞争力的高科技产品往往都是跨学科的，新加坡的几所

20、公立大学无一不是高度强调跨学科的作用，针对不同学习对象设计不同的学程，实现不同的培养目标，因为学科之间的交叉更容易碰撞出思想的火花，产生创新思维。“新工科”的提出正是为了顺应新经济发展需要，着力解决复合创新型人才培养问题，实现学历社会到能力社会的转变，为此需要按照“工科+”的要求设计学程。3.1 学程与专业招生学程制以院系为基础，提供多样化的学习组合，如计算机科学与技术、软件工程、网络工程等计算机类专业，采取“1+3”的培养模式，第一学年侧重于专业类基础课程学习，第二学年学生可根据自己的兴趣选择不同专业的学位课程体系。这种按专业大类招生是人才培养模式的改革方向，越来越多高校都已开始并将继续加大

21、专业类招生力度，这将有助于帮助学生在学习过程中逐渐形成自己的学习目标与定位，合理设计的专业分流机制又进一步促进了良好学风的形成，既兼顾了通识教育的“成人”培养，又能通过分流将合适的学生分流到合适的专业，甚至可以针对同一院系、不同专业的学生进行跨院系大类学生的培养探索。3.2 学程与第二学历学位学程制可以打破所有相同年级与专业学生使用“同一张课表”的传统模式教学的弊端，将课程重新编排组合，按不同阶段及课程衔接关系分成数个学程，每个学程完整而独立，学有余力的学生还可选择第二个专业学程，从而缩短了传统教学方式培育人才的时间9。可按两种方式进行设计：通过选择第二个专业学程增加母体专业知识，如母体专业为

22、建筑的学生可以选修会计科目学程，也可以修读法律相关学程；如果想获得第二专业的学历学位，则可规划出相应的必修核心课程，这些核心课程构成学程的学时、学分将大于第一种方式的学时、学分。如前文介绍的新加坡管理大学的会计学院，提供会计学士学位以及会计与数据分析辅修专业，会计与数据分析专业学生将学习5个必修模块，掌握基本的数据分析技能，并通过会计应用选修课程，在真实的会计应用场景中实践这些数据分析技能，最后根据smu的体验式学习法完成必修环节的顶点模块（capstone module）学习。除辅修数据分析专业外，会计学院学生还有15种可能的双学位组合以及43个可能的辅修专业和渠道，如辅修商业管理、经济学、

23、法律或社会科学学科等。3.3 学程与学分银行“学分银行”（credit bank）是一种模拟或借鉴传统货币银行的功能特点，使学生能够自由选择学习内容、学习时间、学习地点的一种管理模式，从而完成学分累积。学分银行突破了传统的专业限制和学习时段限制，将技能培训与学历教育相结合。累积的学分在满足相应兑换条件的前提下可以汇兑成学历或资格证书。在提倡终生学习、泛在学习的今天，高校可在细化学历学位授予标准的基础上，根据人才培养目标和类型，明确本校学生获得学历、学位的学分要求和汇兑条件，也可制定社会成员申请获得学历、学位的办法。各类高校学生和其他学习者，其职业经历、实习经历、职业培训、资格证书、志愿服务、创

24、新创业、科学研究以及mooc资源平台学习等可体现资历、资格和能力的非学历学习成果，在内容、学时、难易程度等匹配的条件下，应能转换为相应的学历教育学习成果。3.4 学程与“合格+”多元人才培养重庆文理学院按照“学生中心、能力本位、需求导向、分类探索、多元培养”的基本要求，以满足学生多元化发展需求作为出发点，充分体现以学生为中心的生本理念，把促进学生个性化发展作为服务重点，在确保达成人才培养目标的基础上构建“合格+”卓越类、创业类、复合类、深造类和特长类多元人才培养模式，如图3所示。卓越类对照国家卓越人才培养标准，主要培养专业能力突出、创新能力强、发展潜力大、能适应经济社会发展需要的卓越工程师、卓

25、越教师、卓越农林人才等；创业类以创业教育先锋班为载体，主要培养创业能力强、创业品格优的高素质应用型人才，目的是让这部分学生具有创业意识，并具备创业企业实际运作经验；复合类主要培养思维复合、知识复合、能力复合、素质全面的人才，能在多部门、多岗位胜任相应高阶职位的工作；深造类培养具有扎实专业理论基础，掌握研究基本方法，具备学术研究潜力的高素质应用型专门人才，这部分学生将来会继续升入研究生学习，从事科学研究相关工作；特长类针对具备特殊才能的学生，构建个性化人才培养方案，从而充分发挥学生特长，开发学生潜能，培养能适应经济社会发展需要的新型应用型专业人才。3.5 学程与企业专班人才培养为提升学生专业技能

26、水平，让学生有更好的职业发展前景，积极引进著名it企业如华为、讯方、达内等，开办华为认证（包括hcna系列认证、hcnp系列认证及hcie系列认证）等专班，联合企业教师共同进行专班课程教学。认证专班设定“数通”和“云计算”两个职业认证方向，学生可任选一个或两个方向进行职业认证考试，学生在企业专班学习后可参加hcnp认证，并鼓励优秀学生参加hcie认证培训和考试。另外还开设互联网web技术应用专班培养全栈工程师，以及vr专班培养虚拟现实人才。专班的人才培养方案由企业与学校共同制定，对原人才培养方案中规定的专业技术选修课程可采取课程置换与学分认定方式，这种校企合作的模式可有效解决学校课程建设滞后、

27、师资不足、技术跟不上时代发展等难题，更好地对接企业实际需求，缩小校企在人才培养与人才需求方面的鸿沟。4 关于学程制的一点思考4.1 建立“人工智能+”通识教育学程林健指出，要注重通识教育的基础和支撑作用，多学科交叉融合的新专业课程建设，需将新工科学科前沿知识融入专业课程体系。通识教育应充分建立跨领域整合的思维模式，建立理工与人文复合、人文与科技复合的跨学科专门通识学程，这类学程主要针对大一、大二学生群体开设。为顺应大数据智能时代对高层次人才的培养需求，需要在传统通识教育课程中融入人工智能的新工科元素。探索将人工智能通识课渗透到各个专业中，融合贯通专业边界与课程边界，融入大数据、小程序开发、py

28、thon编程、机器学习入门等课程基础内容，打造cs for all、ai for all等特色课程。以“计算机应用基础”课程为例，除保留原有的计算机组成简介以及常用办公软件office、图像处理软件photoshop操作外，还可增加app移动开发、微信公众号（小程序）开发、python与人工智能、机器学习、大数据等相关知识。在学时设置上，应将传统课程教学方式转换为以任务驱动式教学为主，学生利用线下时间自主进行学习，新增的人工智能类课程内容则通过面授或线上、线下相结合的方式进行。4.2 探索跨界培养体系跨界培养，首先需要提高教师的跨学科交叉与跨界融合能力，促进教师创造性地开展教学工作，从而深化人

29、才培养模式改革，提升应用型人才培养质量。在具体培养方式上可整合全校资源组建研修团队，教师应对本专业有深刻认识，并具有丰富的实践经验，有能力将“跨界”所学与自身专业知识及教学工作有机结合，对外部资源信息进行整合、吸收与转化。耶鲁新加坡国立大学学院（yale-nus college，ync）开设的第一年的共同课程提倡多学科交叉，其中专门设计了“跨越边界学习”单元。该学程将学生、教师和员工带离传统的课堂环境，突出了ync独特的教育模式，从多个角度以及多个领域进行探究。在长达一周的项目学习中，还可基于更广泛的背景，以跨学科的方式，通过学习、研讨等充分进行知识的分享。4.3 打通专业辅修通道，建立微学位

30、学程体系国内首个在线教育微学位产品由清华大学联合中文慕课平台“学堂在线”于2017年11月推出，其汇聚了名校、名企师资和实践教学资源，通过微学位培养符合热门岗位技能需求的应用型人才。该“微学位”课程体系由高校理论课、企业应用课，以及来自行业名师的直播讲座课组成。各高校应主动顺应时代发展，助力现代化产业体系构建，促进信息技术在传统产业中的广泛应用，在培育新动能和传统动能改造上作文章，为促进“智能+产业”、“互联网+教育”、“互联网+医疗”、“互联网+旅游”等新业态的发展培养更多人才。可根据新经济发展对复合型跨界人才的需求，积极开设各种计算机类、ai类微学位学程。除借助在线慕课平台获取微学位学程外

31、，还可依托高校已有的教学资源，通过院系之间的课程组合、师资组合、教学设施组合等，开发出不同的微学位学程提供给学生及社会人员修读。4.4 加强产学合作协同育人传统考评机制使得高校的师资建设片面重学历、轻实践性知识结构，重科研论文产出、轻实践教学能力11-12。大多数教师都是毕业后直接走上教学岗位，对现代行业发展、企业运营、工程开发不是很了解，如教授软件工程的教师没有参加过大型软件系统的开发，教授软件体系结构的教师没有参与过大型并发系统的设计，教授软件测试的教师没有测试大型软件的经历等。教师实践经验不足，导致学生的工程实践能力也严重不足，不能适应用人单位的需求13。教育部产学合作协同育人项目是国家

32、为提高本科人才培养质量，深化产教融合、校企合作，组织有关企业与高校开展产学合作、协同育人的项目。地方高校承担对区域发展和产业转型升级的智力支撑作用，应充分依托产学合作协同育人平台，主动寻求与企业的合作，深度融入到企业的项目开发中，发挥自身优势、凝练办学特色，与企业形成互动良好的长效机制，提升教师与学生的工程实践能力。4.5 探索建立t型专业人才培养学程针对计算机类人才培养，学生除需深入了解所学专业外，也应对其它如商业、企业管理等领域有一定了解，因此在学程、学时、学分设计上，可以考虑按专业主修课程学分约占70%、选修科目学分约占30%进行设计。选修课程可以是学校指定的必须修读的课程，也可以是学生

33、根据自己兴趣和职业生涯规划自行选择修读的课程，或者是第二专业辅修的课程群组合。主修课程构成了该专业主干，向上进行拓展延伸，通过修读选修科目丰富专业之外的领域知识，构成“t型”人才培养模型，如图4所示。t型专业人才培养将传统以课程学习为主导转换为以能力培养为主导，围绕一流应用型人才培养目标，紧扣复杂工程问题的解决，通过轴翻转模式，将“先知识后能力”反转为“先能力后知识”。通过建立能力体系，并对12条毕业要求进行分解，形成毕业要求对培养目标的支撑矩阵，以及课程体系对毕业要求的支撑矩阵，使得重构后的人才培养方案能更好地适应企业需求。5 结语本文针对新工科背景下一流应用型本科人才培养的现实需要出发，在总结海外一些高校做法的基础上，根据新高考改革的要求，提出按专业大类招生的人才培养方案，倡导给学生提供基于学程的第二学历/学位复合型人才培养平台，通过建立学分银行制度，按照不同类别建立不同学分积累及兑换机制，并提出在新经济、新工科背景下，将人工智能教育融入通识教育课程体系，探索跨界融合培养路径，积极构建个性化、多样