【言十系列】论新工科建设及计算机与软件工程学科的作用

1 新一代信息技术对新工科建设的影响

近年来，以云计算、人工智能、大数据、物联网、移动互联网等“云智大物移”为代表的新一代信息技术推动着人类社会的巨大变革，也推动着新一轮新经济、新产业与新业态的迅猛发展。“互联网+”带动社会发展与人们生活方式的网络化与普适化；大数据引发科学技术与社会发展的数字化革命；“工业4.0”使得企业更加网络化与智能化；移动支付成为国人支付消费服务的新方式；新一代人工智能引领社会与经济信息化的发展进一步走向深层高级智能阶段。世界各国也都抓住当前的新一代信息技术给社会与经济发展带来的机遇，纷纷提出并实施信息技术创新驱动发展战略，提高各国的生产力、竞争力与社会发展驱动力。新一代信息技术也改变着高等工程教育，并促使新工科应运而生。

2017年以来，由教育部倡导的新工科建设在我国各高校引起强烈反响和积极响应,关于新工科建设的“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等研讨^[1-2]先后开展，各高校也纷纷提出自己的新工科建设规划与实施方案，有些高校已迅速付诸行动。2017年12月，国务院办公厅《关于深化产教融合的若干意见》提出：“适应新一轮科技革命和产业变革及新经济发展，促进学科专业交叉融合，加快推进新工科建设”^[3]。2018年1月，教育部高教司遴选了两大类612项新工科研究与实践项目，并于2018年3月正式公布^[4]。我国新工科建设的行动已经全面展开。

近一年多来，我国教育界、学术界与产业界对于“新工科”的内涵与建设途径有许多讨论和争议，但有一点达成共识，即建设新工科有利于我国新技术、新经济、新产业发展和工程教育的提升^[4]。如果深入分析新工科建设，不难发现，新工科具有新的教育理念和学科交叉、产学合作协同育人等新特征，并与新一代信息技术密切相关，当然也就与计算机与软件工程学科密切相关。可以说，新一代信息技术对新工科建设有着直接且重要的影响。

2 具有可持续竞争力的新工科人才需求与培养目标

在讨论新工科建设与人才培养时，一定要关心面向新技术、新经济、新产业发展的人才需求和人才培养目标。人才培养目标导向是工程教育与新工科建设的基本原则。当今由新一代信息技术引领的新经济快速发展迫切需要新型工科人才的支撑，需要面向当前变化与未来发展培养创新人才。

近两年，我国计算机教育界“二十人论坛”热烈讨论着“计算机教育与可持续竞争力”话题。他们认为，在当前和未来快速变革的信息化社会，“可持续竞争力”是一种适应未来社会变化和竞争的能力，是一种基于信念和技术的创新能力和对于社会的责任心。可持续竞争力人才需要有一种综合素质和适应能力，这种素质和能力应该使学生在未来的社会剧烈变化中能够快速适应和从容应对。文献[5]中提到：“为了满足学生的‘求知、增能、成才’的需求，大学教育除了担负起传道授业解惑任务，还要为学生搭建平台、创造机会和提供终生教育，培养具有可持续竞争力的创新型人才。为此，要培养学生对于未来全球事务与国家发展的责任心和使命意识；要认知社会信息化过程的变化、科学和工程技术在社会信息化变化中的推动作用以及对于全球化的影响；要认知在这些变化中应具备的知识、素质和能力”。这就道出了新时代与新环境下高校进行人才培养的目的与使命，这也是新工科教育的重要任务。

21世纪初我国开始建设国家示范性软件学院时，教育部明确软件学院“要在加大软件专门人才培养力度的同时，把培养大批各类复合型软件人才作为重要任务”^[6]。借鉴国内外软件产业对软件人才的需求，许多国家示范性软件学院要求毕业生应“能够系统地掌握和运用计算机科学与软件工程知识，具有软件公司需要的技术实践能力和商务能力，具有快速学习与掌握新的先进技术的能力，能够迅速进入工作角色并成为公司的生产力，具有旺盛的工作热情和良好的团队工作精神，并且具有良好的国际交流与合作能力，能够为公司做出创造性贡献”。2015年，中国工程教育专业认证协会制定的《工程教育认证标准（2015版）》中提出的本科毕业要求，包括“能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题”“能够设计针对复杂工程问题的解决方案”“能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具”的能力，并要求“具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力”^[7]。

因此，新工科的人才培养目标就是要培养具有可持续竞争力的创新人才，还要培养学生具备复合型创新人才的良好素质。

3 “计算机+”新工科专业创新与人才培养模式改革

3.1 新工科背景下“计算机+”专业创新

新工科建设将促进一批新专业的发展，这些专业大多体现了学科交叉与跨界融合，体现了新技术和新产业发展的需求。这批新专业有的是依托于现有计算机类专业派生扩展而成，有的是多个专业有机整合而成，还有的是与应用行业跨界融合而成。文献[5]中列举了一些目前的“计算机+”专业示例，包括以下几方面。 

（1）由“计算机”派生扩展形成的新工科专业有软件工程、网络工程、物联网工程、信息技术与系统、数据科学与大数据系统等。

（2）由“计算机类”学科交叉融合形成的新工科专业有信息安全（网络空间安全）、服务科学与工程、机器人工程、数字媒体技术、智能科学与技术等。

（3）由“计算机”与应用跨界融合形成的“计算机+”系列专业（专业方向），如结合应用行业的互联网金融、数字化设计与智能制造、数字医疗等；结合应用领域的电子商务、多媒体与数字游戏、生物信息技术、数字地理信息系统等。

为了适应新技术、新产业和新经济快速变化，上述新工科专业的知识体系与培养方案需要进行调整与创新，以支撑知识、能力、素质等人才培养要素的增加和培养目标的达成。 “计算机+”新专业的知识体系可以由计算机专业知识体系、通识教育知识体系和交叉学科知识体系三方融合构建，其中包括数学与计算机科学基础理论、通识教育基础、计算机系统与软件工程核心技术、计算机专业方向及应用知识、交叉学科专业基础知识与核心技术知识等。培养方案还应包含创新创业教育实践、企业实习实训、社会实践、素质教育等环节。

在建设新工科新专业或改造升级传统专业的过程中，要注重解决好教育体系的几个关键问题。要以新理念与新模式发展新工科教育，以培养具有可持续竞争力的新人才；应通过多学科交叉融合，构建新工科新专业及知识体系；采用理论与实践相结合、产学协同育人、创新创业教育、国际联合培养等新的教学模式进行人才培养；引入以学生为中心的MOOC与翻转课堂等互动式、混合式教学新方法以改善教学成效；要更加注重高水平师资队伍建设，建立有效的教学基层组织与管理机制，健全教学质量评价与保障机制，建立具有中国特色及国际实质等效的工程教育专业认证制度；同时，建设新工科还需要良好的办学生态环境，只有这样，才能很好地完成新工科教育体系建设。

3.2 新工科教学模式改革

在新工科建设和人才培养过程中，最关键的是教育教学模式改革与创新。文献[2]提出发展新经济要求建立更加多样化和个性化的工程教育培养模式，全面推广“卓越工程师教育培养计划”、示范性软件学院和微电子学院、国家教育体制改革试点学院的成功经验，探索实施工程教育人才培养的“新模式”，要把创新创业教育融入工程教育的全过程，着力培养学生创新精神、创业意识和创造能力。

在以计算机相关新工科专业的教学实践中，可以考虑以下几种教学模式。

（1）面向系统能力培养的教育模式^[8]。这是一种基于研究型、探究式、综合性的计算机专业教育体系与教学模式，要求在系统课程设置、课程设计、实践环节等方面全面提高学生的计算机系统能力。系统是若干相互联系、相互作用和相互依赖的部分结合而成，具有一定结构和功能，并处在一定环境下的有机整体。系统能力是依据确定的系统功能，设计、实现、优化和运行系统，实现工程目标的能力。从能力培养来说，可以将计算机系统划分为计算机基础系统、计算机环境平台系统和计算机应用系统3个层次。系统能力培养的基本内容是掌握系统内部各软件/硬件部分的接口、运行协同以及系统内部各部件的逻辑关联，了解系统呈现的外部特性与人机交互模式，强调从系统结构角度高效实现系统功能。系统能力培养具有突出的工程教育特征，是解决复杂工程问题的基本能力。具备了系统能力，计算机的应用和创新能力也将得到强化与提升。

（2）产学合作协同育人的教育模式^[9-10]。教育部自2014年起实施“产学合作协同育人项目”，意在搭建校企对接平台，以产业和技术发展的最新需求推动高校人才培养改革。到2017年为止，已有数百家企业与高校联合开展各类协同育人项目上万项，涉及教学内容和课程体系改革、新工科建设专题、创新创业教育改革、大学生实习实训、师资培训、实践条件建设、校外实践基地建设、创新创业联合基金等多方面，企业投入经费及软硬件使用费用达30多亿元，其中大多数是IT企业^[11]。事实上，在更早期，许多高校就与企业合作联合实施了卓越工程师培养计划、工程领军人培养计划、CDIO计划、项目学习计划等面向IT行业应用与实践的教育模式，取得了很好的实践效果与成功经验。

（3）多学科交叉融合式的创新教育模式。近年来，随着学科交叉融合的不断深化，许多高校建立了各种跨学科交叉学院、研究院，制定了双学位培养计划等，开展多学科交叉融合式创新教育模式，如信息技术与理工科专业交叉、工管融合双学位或主辅修专业、互联网+多学科交叉融合的创新教育等。

（4）基于MOOC/SPOC/翻转课堂的信息化教育模式^[11-12]。近年来，随着大规模在线开放课程MOOC浪潮的到来，信息技术与高等教育深度融合，改变了传统的教育教学方式，促进了教育质量的提升。在我国，成立于2014年的“全国高校计算机教育MOOC联盟（CMOOC联盟）”卓有成效地开展了大规模在线开放课程建设与推广应用工作，现已有500所高校联盟成员，遍及全国所有省市区。CMOOC联盟建设了一批精品在线开放课程优质教育资源，贯彻以学生为中心的“互联网+协同教育”理念，提出并实施了具有中国特色的跨区域跨校在线开放课程“1+M+N ” 协同教学创新模式，实现了基于MOOC/SPOC的翻转课堂与线上线下混合式教学方法改革，进行大规模慕课推广应用，支持全国范围各省市区高校的教学改革与教育水平提高，促进了教育公平，推动了我国高校计算机教育质量的内涵式发展。CMOOC联盟的教育教学模式创新不仅为我国高校开展在线开放课程教育教学起到带头示范作用，还将为新工科教育提供强有力的支撑。

（5）国际化“X+Y ”的联合人才培养模式。随着高等教育的全球化进程，我国需要培养具有国际竞争力的创新人才。目前，越来越多的高校开展了与国际名校的办学合作活动，比较深入的是国际化“X+Y ”联合人才培养模式，如“2+2”“3+1”“4+0”或学期交换学习模式等；也有高校派学生到国外知名企业或国际化大公司实习实训，让学生体验工业实践与产业环境，提高国际化与工业化竞争力，尽早进入产业化环境下的职业角色。通过与国际名校名企的合作与开放办学，可以培养国际化的新工科人才。

3.3 信息技术新工科产学研联盟实践

为了推动和服务新工科建设和“卓越工程师教育培养计划2.0版”，培养多样化、创新型卓越工程科技人才，助力信息产业超越发展和传统产业的信息化融合和转型升级，经教育部、工信部批准，“信息技术新工科产学研联盟” ^[13]于2017年11月成立。联盟是由高等院校、行业企业、科研院所、行业协会等单位自愿组织而成的共同体，现有成员563所高校与100多企业，并于2018年1月14日，在北京召开了“信息技术新工科产学研联盟第一届年会暨信息技术领域产学合作论坛”。

信息技术新工科产学研联盟的使命是探索面向产业需求的科技创新模式；培育产学研深度融合育人的生态环境；创建大工程观卓越人才的培养范式；形成信息产业创新人才的评价体系；引领我国信息技术专业的跨越发展。因此，联盟建立了30个工作委员会，包括云计算与大数据、数据科学与大数据、物联网工程专业、服务科学与工程、人工智能教育、计算机工程应用能力培养推进、人工智能与认知计算、软件开发云、移动应用开发、大数据与智能计算、网络工程、物联网及智能制造、高性能计算与大数据、未来网络、虚拟现实教育、能源互联网、机器人、大数据教育、产学研对接、虚拟仿真实验资源建设、产学合作课程、大学计算机通识教育、工程专业认知与创新素质培养、系统能力推进、实践课程与实训平台建设、通用能力评测、大学生竞赛、评价与奖励、教师培训等工作委员会。目前，联盟的各项工作正在全面有序地展开，并将对新工科建设起到重要的推动作用。

4 计算机与软件工程学科在新工科建设中的作用

由于新工科是在新技术、新经济和新业态的驱动下应运而生的，而当今社会与经济发展的新形态无不与计算机及软件技术密切相关，因而计算机与软件工程学科将在新工科建设与人才培养过程中发挥十分重要的作用。

4.1 计算机类学科对于新工科新特征的影响作用

新工科具有新技术、新知识、学科交叉、新兴产业、创新性等新特征，而计算机类学科教育很自然地对这些新特征产生重要影响。

（1）新技术：新一代计算机与信息技术是当前技术创新的主流，也是跨学科新技术交叉融合的焦点，为新工科提供新兴核心技术内涵。

（2）新业态：“互联网+”产业是目前世界上最活跃的新业态，带来许多产业发展模式与技术上的创新与革命，是新工科专业创新的源泉和需求牵引力。

（3）新交叉：“计算机+”专业是最普遍的专业学科交叉融合形态，为新工科创新奠定坚实基础，也成为新工科新兴专业的最大学科群落。

4.2 计算机类学科对于新工科专业知识体系的融合作用

（1）新知识：云计算、人工智能、大数据、物联网、移动互联网、智能服务等新技术为新工科专业知识体系带来新的知识体系与技术内容，基于这些新技术的创新课程层出不穷，不断涌现。

（2）新理论：计算机科学、大数据与数据科学、新一代人工智能等领域不断推出新理论、新知识，支撑新经济与新业态的不断发展，也为新工科教育提供新的理论基础。

（3）新融合：各种新兴的工科专业都在与计算机学科进行深度交叉融合，也都与信息技术应用行业密切相关。这种跨领域的知识和技术与应用的新融合也将促进新工科教育内涵与方式方法的改革与创新。

4.3 计算机与软件工程专业对于新工科人才培养模式改革的引领作用

（1）新模式：国家示范性软件学院最早探索产业人才培养新模式，可为新工科建设提供校企合作协同育人、创新创业与工程实践、学科领域交叉与工管结合、国际化办学与联合培养等教学模式与样板。后来的卓越工程师培养计划、产学合作协同育人计划等都是对该模式的借鉴与发展。

（2）新方法：基于项目式学习法PjBL、基于MOOC/SPOC/翻转课堂的混合式教学方法、基于在线开放课程的多校协同教学方法等都是从计算机专业开始的，为新工科专业教学提供方法论。

（3）好经验：软件学院办学与人才培养模式改革的成功经验值得新工科教育借鉴与吸纳。可以看到，新工科建设成效较好的高校多是具有建设示范性软件学院成功经验的高校。

4.4 计算机类学科对于产学合作协同育人/卓越工程师计划的示范作用

（1）领跑者：许多计算机学院与软件学院是面向新技术与新经济办学、产学合作协同育人、学科交叉融合的领跑者，也是新工科建设的领跑者。目前已有不少新工科专业甚至新学院就是依托计算机学院和软件学院建立的，如物联网学院、网络工程学院、大数据学院、人工智能学院、信息安全学院等，这些学院无不积极实施着产学合作协同育人计划。

（2）善协同：计算机学院与软件学院是实行卓越计划最深入的院系，最善于协调各种社会资源支持新兴学科的办学。由于信息技术与软件产业的特点，高校与IT企业的合作往往起点高、实施快、合作深、成效大。软件学院的软件工程师培养模式和联合IT企业资源协同办学的办法为卓越工程师培养计划提供先行经验。

（3）厚基础：IT企业是校企合作投入和支持最大的企业群体，许多计算机学院/软件学院与IT企业长期保持着紧密的合作关系，建立了大量的联合实验室、学生联合俱乐部、学生实习基地、学生创新创业的创客空间等，这为发展新工科专业教育奠定了雄厚基础。

4.5 计算机专业认证对于新工科质量评价与保障的表率作用

（1）先行者：计算机与软件工程是我国最早开展工程教育专业认证的一类专业，也是最早按照工程教育认证的思路进行办学的一类学院，这对新工科质量评价与保障起到先试先行的作用。

（2）高标准：计算机与软件工程专业质量认证评估一直坚持高标准；许多计算机专业在各高校先行进行了工程教育专业认证；大多数国家示范性软件学院都经过软件行业专家参与的专业认证评估。

（3）国际化：我国重点大学的计算机学院与示范性软件学院多保持着较高的国际化办学水平，与国外一流知名大学保持着密切的交流与合作关系。这些学院坚持专业教学的国际等效质量标准，易于实现与国际接轨，并得到国际上的认可，所培养的学生受到国内外IT企业的欢迎与好评。

4.6 软件学院办学实践经验对于新工科教育生态体系建设的借鉴作用

（1）示范者：国家示范性软件学院从一开始就是各级政府与IT企业的关注焦点以及产学合作协同育人的先行者和示范者。软件学院大多比较重视系统化地建立政产学研用相结合的教育生态体系，形成面向产业培养人才的科学、合理、有效的教育价值链与生态体系。

（2）强实践：国家示范性软件学院均有15年以上的政产学研融合办学实践经验，尤其在学生的企业实习实训、实践能力训练和创新创业教育方面具有独到之处，值得开展新工科建设的高校借鉴与总结。

（3）新生态：计算机学院与软件学院的政产学研用相结合的教育生态体系目前已发展得比较完善，在此基础上可以进一步建设比较完善的“计算机+”新工科教育生态体系，并为其他专业起到引领作用。

5 结 语

当前，国内外技术、产业与社会形态的迅猛变化给新工科高等教育发展带来了巨大的机遇和挑战。信息化、网络化与智能化为新工科建设增添了最新技术内涵，计算机与软件工程学科在新工科建设中具有引领性与核心的地位与作用。我们应迅速抓住新工科建设机遇，面对新技术、新产业、新业态，改革教育模式，创新教学方法，构建新工科教育体系及生态环境，为IT产业培养面向未来具有可持续竞争力的高质量新工科人才。

参考文献：

[1] 教育部高等教育司. 教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知[S]. 教高司函[2017]6号.

[2] 吴爱华, 侯永峰, 杨秋波, 等. 加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济[J]. 高等工程教育研究, 2017(1): 1-9.

[3] 国务院办公厅. 国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见[S]. 国办发[2017]95号.

[4] 教育部办公厅. 教育部办公厅关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知[S]. 教高厅函[2018]17号.

[5] 徐晓飞, 丁效华.面向可持续竞争力的新工科人才培养模式改革探索[J]. 中国大学教学, 2017(6): 6-10.

[6] 教育部. 教育部、国家计委关于批准有关高等学校试办示范性软件学院的通知[S]. 教高[2001]6号.

[7] 百度文库. 工程教育认证标准（2015版）[EB/OL]. [2018-04-18]. https://wenku.baidu.com/view/60bf09a4e518964bce847c43.html.

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[9] 教育部高等教育司. 关于公布2014年有关企业支持的校企合作专业综合改革项目申报指南的通知[S]. 教高司函[2014]40号.

[10] 教育部高等教育司. 教育部高等教育司关于公布有关企业支持的2017年第二批产学合作协同育人项目立项名单的函[S]. 教高司函[2018]4号.

[11] 徐晓飞. 抓住MOOC之机遇, 促进计算机与软件工程专业教学方法改革[J]. 中国大学教学, 2014(1): 29-33.

[12] 徐晓飞, 李廉, 傅育熙. 发展中国特色的慕课模式, 提升教改创新与人才培养质量[J]. 中国大学教学, 2018(1):6-10.

[13] 信息技术新工科产学研联盟会员手册[EB/OL]. [2018-04-18]. http://www.cedumedia.com/2018/chanxueyan/1-%E4%BF%A1%E6%81%AF%E6%8A%80%E6%9C%AF%E6%96%B0%E5%B7%A5%E7%A7%91%E8%81%94%E7%9B%9F%E4%BC%9A%E5%91%98%E6%89%8B%E5%86%8C.pdf.

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