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計算機工程是涉及現代計算系統、計算機控制設備的軟硬件設計、制造、操作的科學與技術,建立在計算、數學、科學和工程學的基礎上,主要研究計算機處理器、多處理器通訊設計、網絡設計和存儲器體系,著重研究硬件設計以及與軟件和操作系統的交互性能,如嵌入式系統、分布式數據與大規模存儲系統。絕大多數美國學校的電氣工程和計算機工程是在一個系,除數學、物理等基礎科學知識外,課程體系主要包括計算機科學和電氣工程等學科的相關課程、設計和構建計算機系統及基于計算機系統的相關軟硬件課程。培養的學生應具備從事計算機系統工作的能力,或具備基于計算機相關系統進行分析、設計、應用和集成工作的能力,具有扎實的計算機基礎理論、良好的科學素質和工程實踐能力,包括良好的團隊合作和人際交流溝通能力[5]。下面主要介紹美國這4所大學的計算機工程課程設置情況。
1.1UIUC計算機工程專業本科課程設置
UIUC計算機工程專業學生需要修滿128個學分,這些課程分為如下7大類:1)科學基礎與數學課程(31學分),包括數學、物理、化學在內的10門課程。2)計算機工程核心課程(34學分),這些課程重點介紹計算機工程領域的基本概念、基本原理、基本實驗方法和技術,共有10門課程。3)專業基礎數學課程(6學分),包括離散數學和概率、工程應用兩門數學課程。4)寫作課程(4學分),1門寫作原理課程,主要講授研究報告的寫作方法。5)專業技術選修課(23學分),其中1門必須選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程之外的課程,其他必須均選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程。這些課程強調計算機工程實踐中用到的主要分析方法和設計原則。6)社會科學與人文科學課程(18學分),這些課程被工學院認可并滿足學校對學生社會科學與人文科學課程通識教育的要求。7)自由選修課程(12學分),這些幾乎沒有限制的選修課可以讓學生學習任何領域的知識。學生可以在計算機工程專業深入學習課程,也可以學習生物工程、技術管理或語言等課程。
1.2普度大學計算機工程專業本科課程設置
普度大學計算機工程專業學生需要修滿125個學分,這些課程分為如下6大類:1)通識教育課程(24~25學分),包括6~7學分的兩門交流技巧課程和18個學分的社會與人文學科選修課程。2)數學課程(21~22學分),數學課程有兩種套餐,各6門課,學生可以根據自己的情況任選一種。3)科學基礎課程(18~19學分),包括物理、化學、生物及面向對象編程等5門課程。4)工程基礎課程(7學分),包括工程導論兩門課程及計算機工程和計算機科學以外學科的工程學科選修課1門。5)計算機工程專業課程(49學分),包括32~33學分的13門計算機工程專業核心課程;兩門共計1學分的研討課程;2門3~4學分的高級設計課程;2門8學分的研究生課程;1~2門計算機專業選修課程,使計算機工程專業課程總學分達到49學分。6)任選課程(4~6學分),根據輔修要求或個人興趣,任選課程可以從理學院或文理學院中適合工科學生的數學、科學課程中選擇,目的是使總學分達到125學分。
1.3伊利諾伊理工學院計算機工程專業本科課程設置
IIT計算機工程專業學生需要修滿130~134個學分,這些課程分為如下3大類:1)限選課程(109學分),學分分配如下:計算機工程專業限選課程47學分,包括計算機工程和計算機科學兩類課程;數學限選課程24學分;物理限選課程11學分;化學限選課程3學分;工程科學限選課程3學分;社會科學與人文學科限選課程21學分。2)選修課程(15~19學分),包括專業選修課程9~12學分,其中含1門硬件設計選修課;科學選修課程3學分。3)跨專業實踐項目課程(6學分),包括IPROI跨專業實踐項目I和IPROII跨專業實踐項目II兩門課程。
1.4西北大學計算機工程專業本科課程設置
西北大學計算機工程專業學生需要修48門課程,這些課程分為如下7類:1)通用工程方法、數學、科學基礎課程(15門),必修計算方法與線性代數GenEng205-1、線性代數與力學GenEng205-2、動態系統建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4門通用工程方法課程;必修微積分(I)MATH220,微積分(II)MATH224,微積分(III)MATH230及多元積分與矢量微積分MATH234四門數學課程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3兩門科學基礎課程;從McCormick工學院科學基礎課程中任選其他2門課程;另外必修IDEA106-1工程設計與交流(I)、IIDEA106-2工程設計與交流(II)兩門工程設計和交流課程。2)工程基礎課程(5門),必修4門,包括EECS202電氣工程導論、EECS203計算機工程導論、EECS211編程基礎(C++)、EECS302概率系統與隨機信號,并從McCormick工學院工程基礎課程熱電力學、系統工程與分析、材料科學和流體與固體中任選1門。3)交流與社科人文學科課程(8門),選修GenCmn102演講或GenCmn103課程的其中1門,另外選修7門滿足McCormick工學院要求的社科人文學科課程。4)專業核心課程(5門),必修EECS205計算機系統軟件基礎、EECS303高級數字邏輯設計、EECS361計算機體系結構、EECS311數據結構與數據管理和EECS343電路基礎這5門課程。5)技術選修課程(10門),西北大學計算機工程專業分高性能計算、VLSI與CAD、嵌入式系統和算法設計與軟件系統4個方向,每個方向開設若干門技術課程,每個學生必須在這4個方向中選修5門課;從專業基礎課程EECS213計算機系統導論、EECS222信號與系統基礎、EECS223固態工程基礎、EECS224電磁場與光學基礎、EECS225電子學基礎5門課中根據學習方向選修2門;剩下3門從計算機科學、計算機工程、數學、科學基礎等課程中選修,如可以是生物學BIOL210-1,2,3和化學原理CHEM210-1,2,3課程,也可以經申請同意選修相關計算機工程研究生課程。6)自由選修課程(5門),共修5門,學生可以根據自身情況和興趣愛好自由選修。若從未學習過任何計算機編程語言,建議其中1門選修編程入門(Python)EECS110課程。7)高級項目課程(1門),至少在微處理器系統項目EECS347-1、計算機體系結構項目EECS362和VLSI設計項目EECS3923門課中選修1門。
24所大學計算機工程課程設置特色
4所大學計算機工程本科專業的課程設置都通過美國工程教育認證機構ABET的EC2000指標體系認證,有如下特點:
1)注重基礎知識的學習,在貫徹通識教育中培養學生的各種能力。基礎知識直接決定學生未來的發展潛力[7-8],而基礎知識的掌握通常是通過通識教育實現的。與我國高校通識教育不同的是,這4所美國大學按照各種完整的項目組織基礎知識,讓學生在基于項目的學習中形成各種能力。他們還特別重視人際溝通能力的培養和學生對廣泛深入的人文社科知識的理解,使所有工科學生在數學、物理、信息、物質、生命、技術和能源科學方面及人文社科方面打下廣泛的基礎。這種比知識更重要的能力是學生取之不盡、用之不竭的資源。普度大學第一年的工程基礎培養及UIUC第一年的計算機工程訓練從一開始就圍繞能力培養,使學生能更好地理解和應用所學的基礎科學和數學知識。
關鍵詞： 人才培養模式 培養方案 改革措施
一、當前人才培養模式普遍存在的問題
經過近10年的規模擴張，中國高等教育快速發展。但由于大學數量的急速增加，我國眾多高校，包括部分傳統名校在內，不得不采用“流水線作業”的方式進行人才培養，大學生基本上按照統一節奏、統一模式、統一內容來進行培養[1]，這不僅壓抑了學生的興趣、個性和想象力，而且讓學生形成了一種學習和思維的固化模式，習慣于在學校、老師、家長的安排下按部就班地學習、生活，缺乏獨立性、主動性、自立性，既不利于拔尖人才脫穎而出，又不利于學生發展自己的個性與特長。同時，用人單位普遍反映大學生畢業后走上工作崗位實際操作能力較差，需要相當長的一段時間才能達到崗位要求。因此，改革人才培養模式是高校提高人才培養質量的必由之路。
二、人才培養模式改革
人才培養模式是在一定的教育理念指導下，高等學校為完成人才培養任務而確定的培養目標、培養體系、培養過程和培養機制的系統化、定型化范型和式樣[2]。人才培養模式是一個綜合的、動態的概念，人才培養模式的改革要充分考慮教育教學規律，學校的實際情況，以及社會、市場對人才的獨特需求等多方面的因素。
（一）推行學分制改革
學分制是以選課為核心，通過績點和學分，衡量學生學習質和量的綜合教學管理制度。與學年制相比，學分制最大的優點在于賦予學生在一定范圍內自主選擇專業、課程、學習進度和任課教師的權利，允許學生根據自己的能力與興趣安排個人的修學計劃[1]75-77，能夠真正實現“選我所愛，愛我所選”。實施完全學分制能充分體現因材施教的原則，有利于激發學生的學習積極性、主動性和創造性，能夠為學生個性的發展創造良好的環境，對教師管理、教學管理等方面將產生深遠而廣泛的影響。
（二）實施人才培養模式改革試點計劃
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》明確提出“牢固確立人才培養在高校工作中的中心地位，著力培養信念執著、品德優良、知識豐富、本領過硬的高素質專門人才和拔尖創新人才”，“創立高校與科研院所、行業、企業聯合培養人才的新機制”[3]。為此，教育部提出了“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）。結合教育部文件和湖北省發展需要，湖北省廳在全省普通高等學校實施“湖北省普通高等學校拔尖創新人才培育試驗計劃”（以下簡稱“英才計劃”）和“湖北省戰略性新興（支柱）產業人才培養計劃”（以下簡稱“產業計劃”），為高校改革人才培養模式提供了良好契機及政策保障。在此背景下，學校積極開展試點計劃，以優勢學科為基礎，深度挖掘，在實踐中探索人才培養模式新途徑。
“卓越計劃”遵循“解放思想、創新模式，立足行業、注重實踐，校企共贏、持續推進”的原則，深化工程教育本科專業人才培養模式改革，進一步推進“互利雙贏”的校企合作。在企業深度參與下，以工程實際為背景，以行業人才需求為導向，以工程技術為主線，通過校企聯合制訂人才培養方案、聯合構建課程體系與實踐教學體系，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐與應用能力，培養適應行業企業生產一線需求的高素質工程技術人才。
“英才計劃”旨在從省內高校中全國優勢明顯的基礎學科專業和與經濟建設社會發展聯系緊密的應用學科專業中，建設拔尖創新人才培育試驗區。此計劃要求不拘一格，改革試驗，構建拔尖創新人才培養的新機制，探索拔尖創新人才培養的新模式，培養一批思想敏銳、專業素質高、實踐能力強、具有開拓精神和創新能力的優秀本科畢業生，為培養造就未來在相關基礎學科領域的領軍人物和應用學科拔尖創新人才奠定堅實的基礎。
“產業計劃”則鼓勵支持高等學校與相關行業攜手，與有關企業聯合，建設特色鮮明、優勢明顯、校企合作、產學研結合的戰略性新興（支柱）產業和區域內重點產業人才培養基地，為省內戰略性新興（支柱）產業和區域內重點產業定向培養應用型、復合型、技能型人才，為產業發展提供人才支撐。
三、人才培養方案方面的探索
（一）修訂人才培養方案的原則意見
人才培養方案是學校對人才培養工作的總體設計方案，是學校辦學定位與辦學思路的集中體現。2012年，根據學校學分制改革的需要，對培養方案制訂的原則意見進行了修訂，形成新的“武漢科技大學關于制訂學分制本科培養方案的原則意見”。2012版原則意見有以下變化。
1.構建了“兩平臺，三模塊，多方向”的人才培養方案課程體系結構。
“兩平臺”即通識教育課程平臺和學科基礎課程平臺；“三模塊”即專業課程模塊、實踐教學模塊和素質拓展模塊；“多方向”旨在克服專業人才培養的趨同，對同一專業進行有針對性細分，根據行業對人才需求多樣性，設置具有行業特色的多個專業方向。
2.實行了彈性學制。
我校設定本科基本學制為4年（建筑學、臨床醫學、預防醫學等專業為5年），實行3～6年（5年制專業為4～7年）的彈性學制，學生可以在此學制范圍內根據個人興趣安排學習。
3.提高了選修課程比例。
在通識教育平臺、學科基礎平臺、專業課程模塊中均要求設置選修課程，并對學分要求做了統一規定。素質拓展模塊類課程性質為必修，但是學分均是通過學生選擇感興趣的若干個項目獲得，學生可以自由選修。統計2012級各專業人才培養方案發現，選修課學分占總學分比例在14%～28%之間。
4.規定了各平臺和模塊的學分、課程設置。
將全校所有專業劃分為理工類、文法經管類、醫學類和藝術類四個大類，按照這四個大類設置各平臺和模塊的建議設置總學分，并對通識教育必修課程和學科基礎平臺課程作了統一規定，便于統籌安排。
5.調整了部分基礎課的課程設置。
在通識教育平臺課程中新增了“職業生涯規劃與就業指導”和“大學生心理健康教育”課程，各1學分，為全校性的必修課程；“大學英語”課程的總學分作了調整，由16學分調整為12學分；計算機類課程中，只設置一門“大學計算機文化基礎”必修課，根據學科專業，劃分為A和B兩種；“大學計算機程序設計基礎”調整為“計算機程序設計基礎（C）”和“計算機程序設計基礎（VB）”，“大學計算機應用基礎”課程調整為“數據庫技術及應用”和“網絡技術及應用”，各專業可自行設置為選修課或者不設置；學科基礎平臺中對學分學時要求不同的公共課程采用分級教學的模式，各專業根據本專業培養目標的要求和能力培養的需要設置課程。
（二）改革人才培養方案試點計劃
根據教育部、省廳文件和我校人才培養模式改革的需要，我校獲批了“卓越計劃”專業6個，包括化學工程與工藝、無機非金屬材料工程、機械工程、自動化、計算機科學與技術和礦物加工工程專業；1個“英才計劃”，即冶金類拔尖創新人才培育試驗計劃；7個“產業計劃”，包括機械電子工程、電子信息工程、車輛工程、材料成型及控制工程、軟件工程、生物工程和藥學專業。依據“卓越計劃”、“英才計劃”和“產業計劃”的特殊要求，針對培養方案中基礎平臺課程學分設置過多，培養方案與行業、企業結合體現不夠等問題，對試點專業人才培養方案進行了大膽改革。
1.改革基礎平臺課程。
對部分基礎平臺課程學分設置進行調整，調整情況見表1。如下表所示，對文法與經濟學院、外國語學院、體育課部等三個院部開設的思政類、外語類、體育類的課程學分學時設置做了調整，這幾類課程的總學分由30學分調整為23學分，減少了7學分。
基礎平臺課程調整情況一覽表
2.增設特設課程和校企合作課程
（1）“卓越計劃”專業開設提高個人業務素養和管理能力、激發創新意識的課程，如增設“企業管理概論”、“項目管理概論”、“技術經濟概論”、“耐火材料新技術”、“電氣傳動新技術”、“工業控制網絡”等校內課程；邀請企業管理人員講授增加相關企業課程，如“環境健康安全”、“質量管理與控制”、“市場策劃、運行與技術支持”等；開設企業相關的實踐環節，如“企業案例分析”、“工程實訓”、“工程實踐與創新”、“企業認知實習”、“自動控制技能實習”、“自動化設備應用實訓”、“冶金主體設備應用實訓”等課程。
（2）“英才計劃”班級一年級即接觸“冶金高端論壇”專業啟蒙課程；同時聘請企業成功人士作“批判性思維”和勵志成才講座；對原有冶金工程本科專業課程進行拓展，增加有色冶金方面的知識；開設創新方法課程“TRIZ（發明問題解決理論）”，引導學生積極參加創新實踐；增加“科研、寫作與報告綜合訓練”等實踐環節課程，為學生提供更多的實踐經歷。同時，強調課程銜接，注重學科交叉，加強冶金工程學科與材料、熱能與動力、機械、計算機、資源與環境等學科課程之間的交叉。
（3）“產業計劃”增補了與當前科技發展的前沿理論和技術相關的內容，對關聯課程的內容進行梳理。例如：電子信息工程專業增設“電子信息工程導論”、“電子產品策劃與設計”、“電子信息工程專題研究”、“電子產品安裝與調試實踐”、“電子產品的測試與檢驗”和“電子系統綜合設計”等課程；車輛工程專業增設“電動汽車電機拖動基礎”、“微機原理與單片機”、“動力電池技術”、“新能源汽車原理與應用”、“代用燃料技術”、“電氣電子工藝實習”和“新能源汽車原理與應用課程設計”等課程；機械電子工程專業增設“光電技術”、“特種機器人”、“微觀流體力學”、“創新設計與專利申報”和“工程應用軟件”等課程。
四、結語
對于高等教育而言，人才培養模式改革創新的根本目的是不斷提高人才培養質量，而人才培養方案是教學管理實施、人才培養的重要依據。各專業在制定培養方案時必須做到科學設計培養目標與業務要求，精心組織教學內容與課程體系，合理確定教學方法和教學進程，制訂科學、合理、可行的培養方案。各高校只有在人才培養模式改革的環境下，制訂科學合理的人才培養方案，并且有效地實施，才能切實提高人才培養質量。
參考文獻：
[1]周清明.中國高校學分制研究―彈性學分制的理論與實踐[M].北京：人民出版社，2008：3，75-77.
[2]劉英，高廣君.高校人才培養模式的改革及其策略[J].黑龍江高教研究，2011（1）：127-129.