化工院校“四位一体”计算机创新人才培养体系构建与实施.pdf

1计 算 机 教 育Computer Education第 9 期2023 年 9 月 10 日化工院校“四位一体”计算机创新人才培养体系构建与实施高敬阳，万 静，卢 罡，韩永明（北京化工大学 信息学院计算机系，北京 100029）摘 要：针对化学工业院校计算机人才培养目前存在的问题，围绕创新人才培养的总目标，提出构建化工行业院校“四位一体”的计算机创新人才培养新体系，以北京化工大学计算机专业为例介绍该体系的实施过程，并通过实施成果说明培养体系的应用效果良好，对化工行业院校计算机专业创新人才培养具有一定的示范作用。关键词：化工类院校；计算机专业；人才培养体系；四位一体；创新文章编号：1672-5913(2023)09-0001-05中图分类号：G642人才培养0引 言化学工业是我国的基础产业和重要支柱产业，在国民经济中具有举足轻重的地位。大力推进信息化和工业化深度融合，是党中央准确把握全球新一轮科技革命和产业变革趋势，统筹全局作出的重大战略决策。化学工业正经历着前所未有的互联网、大数据的数字化转型和智能化巨大变革，对信息化工程人才的需求达到了前所未有的高度。1化工行业院校计算机专业人才培养目前存在的主要问题（1）重教书，轻育人。在应试教育模式下，往往重教书轻育人，甚至是只教书不育人，这样无法培养出合格的接班人。（2）学习中课程碎片化。传统模式下，缺乏系统级衔接，无法形成点线面相连的完整计算机课程体系视图。（3）实践体系对育人能力目标支撑不足。传统模式下，场所固定、验证性实验为主导，学生实践创新能力受到束缚。（4）校园教育形式单一、视野局限。专业教育往往与产业需求脱节，多数教师海外经历短暂，没有社会或者企业经历特别是化工企业经验，工程实践指导能力有限。2化工行业院校“四位一体”计算机创新人才培养体系构建针对以上问题，重新审视计算机人才培养体系1-2，构建化工行业院校“四位一体”计算机创新人才培养体系。“四位一体”计算机创新人才培养体系是指：教育目标方面重在树立立德树人、教书育人的核心理念；理论教学方面构建基础课、专业课、特色课的模块化、递进式、融合式的课程新架构；实践教学方面形成实验实习、学科竞赛、科研训练立体化的新实践；育人模式方面建立校企协同、跨专业融合、国内国外合作的多方协同育人新模式，具体表现为以下几点。1）强化价值引领，树师德、全思政、塑精神。基金项目：北京市共建人才培养教学名师项目（JWGJ201908）。第一作者简介：高敬阳，女，教授，研究方向为生物信息学、机器学习、高等教育，。20232计 算 机 教 育Computer Education（1）师德师风建设长效机制。丰富每周固定时间的政治理论学习方式，树师德师风典型，一对一传帮带，思政教学比赛，多措并举，培养新时代“四有”好老师。（2）教育教学全过程思政。门门课程有思政，出版优秀思政案例集，建设校级课程思政示范课。（3）实践融思政，塑造工匠精神。实验实习、学科竞赛、科研训练，工匠精神塑造贯穿始终。2）重构课程架构，厚基础、融交叉、显特色。基础课、专业课、行业特色课的新架构如图1 所示，按照 3 个类别重构并建设课程体系。基础课方面，分别从通识教育课程和专业基础课程两个方向开展建设；专业课方面，从专业核心课程和不同方向的选修课程开展归类建设；行业特色课程方面，建设化工基础模块、化工信息化模年组织学生参加多项学科竞赛，保证 70%以上的学生参与度，与化工类专业合作，参加“全国大学生化工设计大赛”等化工类行业竞赛。（3）多渠道行业特色训练。开展萌芽杯大学生科研训练、大学生创新创业训练项目，衔接教师科研方向，使导师制落到实处。依托教师化工行业大数据方向研究优势，指导学生参与化工行业企业如“炼油生产平稳性管理系统建设”等 项目。4）实施多方协同育人模式，通围墙、跨界限、拓视野。图 3 为多方协同育人新模式，包括校企协同育人、跨专业融合育人、国际化合作育人 3 个 方面。（1）校企协同育人。与企业建立本专业人才3）构建立体化实践方案，强实践、抓竞赛、促提升。实践教学方面构建如图 2 所示的 3 方面综合的实践教学新体系，其中实习实验是传统的实践教学内容，新纳入学科竞赛和科研训练两个新类别。3 个类别加上毕业设计共同形成实践教学新体系。（1）阶梯式实验实习。从专业基础实验、课程设计，到素质拓展与创新；从程序设计实训、认识实习、生产实习，到毕业实习；从国家级化工产品全生命周期虚拟仿真实验实训，到石化企业校外实践，培养学生解决复杂工程问题的创新实践能力。（2）高比例参与竞赛。增设竞赛课程，建立院、校、省部级、国家级等多级别竞赛体系，每块，这样的新架构条理清晰，可充分合理地优化配置。（1）夯实学科基础。构建通识教育、专业基础课程模块，增加并优化课程，为学生解决复杂工程问题提供坚实的人文、自然科学及专业基础知识和技能。（2）拓宽专业方向。设置专业核心和 3 个专业方向选修课程模块，智能科学模块中新增“深度学习”“自然语言处理导论”等 5 门课程，能够获得最新发展的计算机科学前沿技术，满足学生个性化培养需求。（3）聚焦化工特色。设置化工基础模块、化工信息化模块，新增“化工原理”“化工计算机数据与图形处理”等课程，培养学生服务化工行业能力。图 1 基础课、专业课、行业特色课的新架构人才培养第 9 期3培养校外实践基地，增强工程实践能力；申请教育部产学合作协同育人项目，与企业紧密合作，培养学生工程创新能力。（2）跨专业融合育人。依托化工专业虚拟仿真实验教学中心、依托国家级大学生校外实践教育基地和智能过程系统工程教育部工程研究中心，培养行业工程创新能力；每年选拔学生成立交叉实验班，为化工相关专业输送继续深造的硕博交叉人才。（3）国内国外合作育人。开设全英文直播+图 2“实验实习、学科竞赛、科研训练”创新能力培养实践体系图 3“校企协同、跨专业融合、国际化合作”多方协同育人模式面授混合式外教课程，夏季小学期聘请国外高水平教授讲授科研主题课，提供海外实习、校际交换、联合培养、暑期学校等海外学习机会。拓宽多元视野，培养国际竞争力。3化工行业院校“四位一体”计算机创新人才培养体系实施北京化工大学（以下简称我校）计算机专业培养既懂计算机技术，同时具备管理能力，又20234计 算 机 教 育Computer Education有化工领域知识背景的复合创新型人才。结合学校化工行业特质，形成本专业办学特色，为学校的“大化工”行业应用提供有力支撑。为此，面向新工科大背景，基于 OBE 成果导向教育理念，依托学校国家重点学科，深入研究化工行业计算机专业人才培养的定位、方法及实践特征，通过实施国家一流专业、国家一流课程、国家规划教材、北京市优秀教学团队、北京市名师、北京市精品课程、北京市精品教材等教学质量工程项目，围绕创新人才培养总目标，经过 10 余年的探索与实践，构建了化工行业院校“四位一体”的计算机创新人才培养新体系。我校计算机专业现有专职教师 48 人，其中教授 10 人，副高职 21 人，博士生导师 6 人；教育部新世纪优秀人才 1 人，北京高校优秀德育工作者 1 人，北京市教学名师 2 人，北京市委组织部优秀人才 1 人，霍英东优秀青年教师 1 人，校级教学名师 6 人，校级青年主讲教师 5 人；北京市优秀教学团队 1 个。从 2010 年以来，团队逐渐开始构建并形成了“四位一体”计算机创新人才培养体系。按照时间顺序，培养体系实施过程的重要节点见表 1。表 1“四位一体”计算机创新人才培养体系建设节点时间建设节点鉴定等级鉴定部门2010北京市优秀教学团队：计算机基础课群组省部级北京市教委2011北京市教学名师：朱群雄省部级北京市教委2011北化联想国家级工程实践教育中心国家级教育部2011北化西门子国家级工程实践教育中心国家级教育部2012国家“十二五”规划教材 2 册：多媒体技术应用教程 大学计算机基础国家级教育部2013北京市精品教材 4 册：计算机安全学 C 程序设计教程与实训大学计算机基础 多媒体技术基础省部级北京市教委2015第三届中国石油和化工教育教学优秀成果一等奖：化工类院校计算机基础教学中计算思维的培养省部级中国化工教育协会2016第四届中国石油和化工教育教学优秀成果一等奖：基于课程地图的计算机专业本科培养方案的制订省部级中国化工教育协会2018北京市教学名师：高敬阳省部级北京市教委2018新工科项目：面向新经济的传统化工专业改造升级的路径探索与实践（参与）国家级教育部2018新工科项目：面向生命健康需求的材料新工科专业建设探索与实践（参与）国家级教育部2020国家级一流本科课程：计算机科学导论国家级教育部2020产学合作协同育人项目“面向 GaussDB100 的计算机专业数据库课程建设”等共计 17 项国家级教育部2021国家一流本科专业：计算机科学与技术国家级教育部2021北京市优质教材 2 册：大学计算机 C 程序设计教程与实训省部级北京市教委2021北京高校青年教师教学基本功大赛理工科 A 组三等奖：江志英省部级北京市教育2021ACM/ICPC 国际大学生程序设计竞赛，共合计金奖 3 项国际级ACM/ICPC4实施成果1）人才培养质量稳步提升。（1）学生在竞赛中屡创佳绩。组织学生参加学科竞赛 14 项，其中化工类行业竞赛 3 项。学科顶级大赛 ACM/ICPC 国际大学生程序设计竞人才培养第 9 期5赛 5 年累计 120 人次参加现场赛决赛，共获得金奖 3 项、银奖 8 项、铜奖 18 项。其他赛事国家级竞赛获奖 61 项，省部级竞赛获奖 312 项。（2）学生毕业后读研、出国、就业各方面广受欢迎。每年毕业生读研率为 40%左右，就业率 96%以上。除了在百度、腾讯、美团等互联网巨头常见他们的任职和贡献之外，特别在中国石油化工股份有限公司等化工企业中发挥重要作用。对毕业生培养质量的跟踪调查反馈表明，用人单位对毕业生综合评价满意度达到 95%以上。2）教学成果脚踏实地，卓有成效。“计算机科学与技术”专业荣获国家一流专业。“计算机科学导论”课程荣获国家线上线下一流金课。北京市教学名师 2 人：高敬阳、朱群雄。北京市优秀教学团队 1 个。霍英东优秀青年教师奖 1 人、北京市师德先进个人1 人、北京市优秀教师 1 人、北京高校青年教师教学基本功大赛三等奖 1 人。本专业教师担任主编出版教材合计 25 册，其中 2 册被列为国家“十二五”规划教材，4 本被评为北京市精品教材，2 本为北京市优质教材。企业长期合作的校外实习实践基地 10 个，其中包括基于 COOP 模式的企业工程实训模式基地、2 个国家级工程实践教育中心，建立了都柏林理工等多家海外联合培养基地。教育部产学合作协同育人项目 17 项。3）成果获化工院校同行好评。在武汉召开的全国化工石化系统高校计算机协作组研讨会上，专业负责人高敬阳教授所作的报告以及展示的“强化专业应用，构建化工类院校特色的专业应用案例库”，获得与会专家的一致赞誉，在行业中获得好评。4）国内教育教学研讨会交流学习、教育期刊推广，形成有效辐射。专业负责人在全国计算机教育高峰论坛、中国高校计算机教育大会分会场作专题报告，在国内高校作交流报告，发表教改论文 18 篇，其中4 篇发表在中国大学教学 等国内有影响力的高水平教学期刊上，产生了较大的影响和辐射。5结 语我校计算机专业构建的化工行业院校“四位一体”计算机创新人才培养新体系，应用效果良好，对化工行业院校计算机专业创新人才培养具有一定的示范作用，该体系具有如下特点。（1）特色培养体系新。构建贯通本科 4 年全程的计算机+化工融合创新培养体系。打破原有各校普适雷同的计算机专业培养体系，将面向化工行业信息化需求的新工科创新能力培养融合到专业课程体系中，使化工内容进课堂、进实践、进科创、进毕设。以国家一流专业、国家级金课为导向，以工程教育专业认证为抓手，学校特色优势学科为依托，设计计算机+化工培养体系，建立将化工内容融入“理论课堂实习实践科创训练毕业环节”的纵向贯通的化工行业院校计算机专业一流人才培养新体系。（2）实践教学方案新。打造点线面递进的立体化创新实践方案。针对化工类院校计算机创新型人才特质，创建了“实验、实习、竞赛、科训”阶梯式的实践内容，建立了校内校外优势互补多元化的实践实训基地，以多级多层次的竞赛和科创项目为导向，培养适应化工信息化需求和强实践创新能力的高水平人才，满足化工行业未来发展的新需要。（3）多方协同模式新。实施校企协同、跨专业融合、国内国外合作的多方协同育人新模式。校企协同共建实验室和创新平台，发挥校友的作用、社会的力量，与国内知名的先进化工企业、互联网企业合作，联手打造化工行业企业与行业院所协同育人；依托本校化工专业优势条件，共享资源；国际合作，帮助学生拓宽视野，提升国际竞争力。参考文献：1 卢宇彤,吴迪,陈志广.面向“三种思维、四种能力”的高性能计算人才培养体系建设J.计算机教育,2022(4):5-12.2 吴青,王文庆.新工科背景下智能人才培养体系的探究与实践J.计算机教育,2021(11):46-50.（编辑：赵 原）