“智改数转”背景下计算机学科教改新思路

［摘 要］ 在“智能制造”和“智改数转”的背景下，高等学校在培养研究生实践创新等综合能力方面面临着新的挑战，传统的培养方案难以满足社会需求。通过分析南京工业大学计算机学科硕士研究生的培养现状与社会需求的差异，总结传统培养方案在理论课程教学、实践课程教学和考核方式上的问题，针对教学内容、教学方法、考核方式和实习与科研制度四个方面提出教学改革方案，将综合素质培养和实践创新能力培养渗透到教学环节中，为社会输送高质量复合型人才。

［关键词］ 智改数转；教学模式改革；创新人才培养

［作者简介］ 杨 曌（1992—），女，江苏南京人，硕士，南京工业大学计算机与信息工程学院（人工智能学院）助理研究员，主要从事图像处理、科研管理研究；万夕里（1982—），男，江苏南京人，博士，南京工业大学计算机与信息工程学院（人工智能学院）副教授（通信作者），硕士生导师，主要从事网络优化、算法设计研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）44-0067-04 ［收稿日期］ 2023-10-11

引言

自江苏省政府印发《江苏省制造业智能化改造和数字化转型三年行动计划（2022—2024年）》后，造业智能化改造和数字化转型（以下简称“智改数转”）成为智能制造中的新命题［1］。“智改数转”是以“机器换人、数据换脑”为出发点，将发展重点放在智能化和数字化方向上，积极应对我国智能制造战略推进过程中的新问题，迫切需要具有复合型能力的人才引领与推动智能制造业的转型，启发教育改革。

高等学校研究生教育作为培养人才的基地，是一个国家发展水平的重要标志，肩负着高层次人才培养和创新创造的重要使命，是社会主义现代化强国建设的重要引擎［2］。各大高校针对社会用人需求，对提升学生实践能力方面做出了多方面的尝试和改革：李晓等人［3］在创新创业背景下，构建了满足控制类课程的三个实验教学平台，围绕该平台设计了一系列的实验课程，切实提高了学生的实践能力；罗家祥等人［4］在新工科形势下，设计了自动化专业控制类课程的贯通型教学案例，提高了控制类教学的系统性和连续性；黄进等人［5］从传统教学模式到探索式翻转课堂“导—学—研”模式的转变，使教改后的课程更加适合专业的发展。

随着数字中国新征程的开启，习近平总书记多次强调优化提升产业结构，加快推动数字产业化、产业数字化。加快建设数字中国，更好地服务我国经济社会发展和人民生活改善［6］。江苏省积极响应中央决策，为深化改革制定了一系列的“智改数转”政策。各行各业数字化转型离不开高质量的计算机专业人才，符合当下发展需求的人才尤为重要，这对各个高校的培养方案提出了新的要求。当前高校的计算机专业教育教学体系，在如何为社会培养出适应需求的高质量实践创新人才方面有待进一步提升和完善。基于对当前的社会发展方向和现有研究生培养体系的调研，本文针对计算机专业现有的研究生培养体系提出了一系列的改革方案，希望通过教改，帮助学生更好地掌握专业知识和前沿理论，增强应用创新能力，为今后的发展和就业打下良好的基础。

一、我校计算机学科的现状

计算机科学与技术是系统性研究信息与计算的理论技术、在计算机系统中实现与应用技术的学科。它包括科学与工程技术两方面，两者互相影响，高度融合。我校计算机科学与技术专业自1994年设立开始，经过多年的发展，于2005年获得计算机软件与理论硕士学位授予权，2000年获得计算机专业技术硕士学位授予权，2011年获得计算机科学与技术一级学科硕士点和软件工程一级学科点，2020年新申办了人工智能专业。

目前，我校计算机科学技术学科共有4个培养方向：网络与服务计算、人工智能、软件理论与方法和智能感知与信息处理。针对学生培养，开设了较为全面、完善的专业教学课程，主要分为专业学位课和专业选修课。专业学位课程开设有高级计算机网络、机器学习、通信理论与系统、现代信号处理技术、高级算法设计与分析等课程。这些课程涉及面广，内容相对抽象，虽然本科阶段学生接触过相关知识点，但复杂的知识原理和理论公式会增加部分学生的理解难度，学生难以通过实践得到深刻的认知。

除专业学位课外，我校还开设有计算机视觉、数据科学与工程、软件系统与工程、软件质量管理与测试、射频电路设计与实现、移动通信和信号监测与估计等专业选修课程。这类课程要求学生综合应用所学知识在实践工作中实现或者解决一些现实或复杂的工程问题。然而，部分学生动手能力差，专业知识基础薄弱，导致相关课程的教学效果难以达到预期。

二、目前教学过程中出现的问题

社会经济与科技的快速发展孵化出众多不同规模的企业，同时不断推动企业的多样化发展。“智能制造”“智改数转”等政策的提出，有利于企业的智能化转型，这对市场人才的需求同样提出变化，激励各个高校对人才培养方案进行调整。尽管计算机科学与技术学科对研究生的专业培养方案在各个方面不断调整，但依旧与社会性企业的需求存在差距。结合我校本学科现有的培养方案，本文重点分析了当前教学体系下存在的问题。

（一）理论课程教学

专业学位课程具有知识面广泛、理论基础深、知识点散等特点，对学生的逻辑推理能力、数理知识功底要求较高。但研究生的基础能力参差不齐，导致学习过程中对知识的掌握和理解不够透彻，对后续的知识点的学习兴趣逐渐下降。此外，任课教师的教学方式依旧偏向于传统的“填鸭式”或“保姆式”教学，缺乏互动，形式单一片面，割裂了教师与学生之间的联系，导致学生学习积极性较低，出现教师“一个人唱独角戏”的局面，最终体现为学生基础知识薄弱，难以应用于实践中的现状。理论课程教学的落后也是目前教学体系中存在的一个问题，如“人工智能”和“智能感知与信息处理”等专业是下一阶段“智改数转”的重点发展方向，其中所涉及的专业知识点更新迅速，而研究生课程的知识内容在不同程度上存在老化现象，未包含最新的热门领域知识点，导致学生掌握的知识与社会需求存在差异。

（二）实践课程教学

我校计算机科学与技术学科旨在培养具有自主学习意识与创新意识、科学型与工程型相结合的高水平计算机人才。大多数理论课程过于注重传授基础知识，注重教而忽视学，导致培养的人才与科技领域前沿技术和产业综合应用的需求存在脱节现象［7］。较少的实践课程具有学生自主学习与自主探究能力弱、动手实践水平低和知识应用差等缺点，同时也缺乏开展实际应用项目的能力。造成这一现象的主要原因有：年轻的专业教师缺乏企业实践经验、学校配套的实践项目少、与企业合作的实习时间短、实践课程的考核过于简单或形式化。

（三）教学考核方式

传统的研究生课程考核方式主要由平时成绩和期末考核成绩两部分组成，其中，平时成绩体现在出勤考核方面，更多地仅为学生签到上课，忽略了最重要的上课学习阶段；期末考核成绩所占比重较大，只须认真复习应付过期末考试即可，忽略了平时学习。

三、计算机学科培养方案的改革

（一）教学内容的改革

随着经济和科技的发展，以机器人、智能工厂等为主导的高级应用场景成为当前工业界和学术界的研究热点，科研成果呈爆发式增长，信息更新速度远超教材的迭代速度。单纯依靠一本教材已经无法满足现代课程教学的需求。教师首先应该从自身出发，在注重强化经典理论知识的同时，也应该及时跟进、了解相关行业最近三至五年的发展动态，做到紧跟步伐，避免与研究领域脱轨，造成闭门造车现象。

专业必修课具有一定的普适性，为了避免学生教育背景上的参差，往往会从最基本的原理讲起，难免出现教学内容专业性不强或者深度无法满足学生的科研需求等问题。针对这一问题，教师在学期伊始可开展学生的背景调查，在后续的课程中有针对性地调整教学内容和教学重点，并做出适当知识拓展。除此之外，教师可以将课堂交给学生，每堂课提前安排数名学生对本次课的内容进行讲解，对于不足之处再由教师进行补充。学生需要提前做好功课，查阅相关文献，充分利用网络、图书馆等教学资源，通过自学掌握相关知识，并根据自己的理解进行讲解。这样不仅使课堂的内容得到了丰富，也培养了学生的自学能力和科研能力，训练了学生作报告的临场水平，提升了学生的科研素质和综合实力。

（二）教学方法的改革

在理论教学中，对于理论性较强的课程，应增加多媒体手段的使用，将枯燥、难以理解的知识点通过图片、动画、视频等更为形象的方式呈现，激发学生的兴趣，帮助学生理解。一些教师已经有意识地在授课时加入仿真实验环节，但大多数仍停留于演示实验，即教师预先写好程序，做好测试，在课堂上仅需要调整部分参数，演示最终结果。这种演示实验是对结果的直观展示，可以在一定程度上激发学生的兴趣，但学生始终处于被动的状态中，并不能够参与到实验中来。可以通过开展项目式教学法来弥补这些不足。以作业的形式，让学生用一至两周的时间，独立完成设计、构造、编程、调试各个环节。这样不仅能够帮助学生梳理理论知识，还能够加强学生对项目各个环节的理解，积累实践经验，为以后的工作打好基础。

以上实践以学生的自我探究为主，培养了学生的创新实践能力、自主学习能力，为行业企业发展培养高层次创新型人才。

（三）考核方式的改革

传统的考核办法采用以期末考核为主，辅以课堂表现、课后作业等平时成绩的方式，无法较好地调动学生的学习积极性。为提升学生在平时学习中的参与感，平时成绩可以被细化为以下几种方式：（1）课堂上，针对一些开放性问题，组织学生们进行分组讨论，并以小组为单位，派代表回答问题；（2）不定期开展课堂检测，通过与本课堂内容高度相关的测试题，考查学生对所涉及知识点的理解情况，同时间接督查学生的考勤；（3）在课程内容改革中提到的，以做报告的形式，展示自学成果；（4）课后作业，根据课程的内容，有针对性地布置习题或者项目，根据具体的完成情况进行评分；（5）阶段性测试，增加期中考试或者月考，考查学生阶段性的学习成果，避免因为一次考试失误出现挂科的问题。最终根据各实践教学课程的特点，筛选出合适的实践教学的考核方式和方法，形成实践教学的考评体系。

期末考核成绩一般都是通过笔试的方式反映学生的学习效果，不能很好地反映出学生对知识点的理解和操作实践能力。可以根据课程内容，将笔试调整为项目的书面报告或作品展示。利用学期末的三至四周时间，以小组为单位，自主设计实训项目主题，引导学生综合利用所学知识，合理分工，最终完成答辩并做书面报告。成绩的评定会根据项目的难度、完整性、答辩情况、报告质量和组员互评等多方面综合考虑。项目形式的考核为学生提供了较多的自主性，激发了学生的学习兴趣，调动了学生自主学习的积极性。小组合作的方式锻炼了学生的合作交流能力，组员互评机制基本确保了所有组员都能够参与到项目中去。

（四）实习与科研制度的改革

传统的培养方案对专业型硕士研究生有不少于半年的专业实践要求，而对学术型硕士研究生并未在此方面做出规定。在企业中实习可以帮助学生了解企业生产环境下的项目运作整体流程，提高了学生综合运用多门所学知识和技术解决实际问题的能力，帮助学生发现自身的不足，有助于学生确定今后的发展方向。在参与项目的过程中，学生的沟通与合作能力也将得到提升。同时，高强度的工作和巨大的压力，也会让学生对比相对自由的校园生活，提高在校期间的学习效率。实习的时长在半年至一年为宜，太短将无法参与到一个完整的项目中去，缺乏一个项目从开始到结束所需要全部流程的完整认知；太长则会影响到学业，学生无法按时毕业。

对于学术型硕士，可以根据学生自身的规划，为有意向的学生选择与企业相关度更高的项目，让学生提前体验到企业的工作模式，了解企事业单位对人才的要求。学院发挥本校产学研特色，响应政府发展规划，推动产教融合，为学生提供更多的机会，培育出一批符合社会需求的复合型“数字工匠”。

结语