“新工科”视角下农林高校计算机科学与技术专业人才培养体系研究
章英，汪毅，吴鹏飞，李小霞
（华中农业大学信息学院，湖北武汉）
摘要： 以华中农业大学计算机科学与技术专业为基础，以农林类特色专业为依托，结合农业高校特色及工程教育专业认证的要求，确定科学的人才培养目标，构建多学科交叉融合的“新工科”课程体系与知识体系，改革教学方法、教学手段、评价考核机制，满足新产业及新经济对本专业人才培养的新需求。
关键词： 新工科；计算机科学与技术；人才培养体系
一 引言
相对于传统的工科人才，未来需要大量面向新兴产业和新经济的工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才。面对“新工科”的需求，农林高校计算机科学与技术专业的人才培养，除了增强针对大数据、物联网、人工智能等学科领域的专业建设，还需结合新产业及新经济中所涉及的农科、工科的需求，在专业建设中对学科交叉融合进行体系化研究，同时结合工程教育专业认证的要求，培养具备一定特色的解决复杂工程问题的计算机专业人才。
本文以华中农业大学计算机科学与技术专业为基础，以农林类特色专业为依托，结合农业高校特色及工程教育专业认证的要求，确定科学的人才培养目标，构建多学科交叉融合的“新工科”课程体系与知识体系，改革教学方法、教学手段、评价考核机制，满足新产业及新经济对本专业人才培养的新需求。
二 “新工科”视角下“课程与知识体系”研究
专业课程知识体系设置问题，是计算机专业培养目标和计算机专业工程教育认证目标达成的关键因素。首先从新兴产业和新经济的需求出发，确定鲜明且具备特色的“新工科”人才培养目标，同时系统地研究工程教育专业认证的要求，将大数据、人工智能、物联网等计算机自身的学科领域的人才培养要求，以及农产品检测、环境保护、遗传育种、动植物生长环境监测、生物制药等与农科交叉融合，建设“新工科”视角下计算机科学与技术专业的人才培养目标。
根据上述专业人才培养的总目标以及细分的知识和能力目标，构建科学合理的面向新工科的本专业的课程体系。将云计算、人工智能、机器人等融入新课程体系，构建与我校农科特色专业例如生物信息、食品安全、园林培育、环境保护等多学科交叉融合的科学合理的课程体系。
为满足新工科的新需求，改革并新增建立与新技术和新产业相互融合的计算机专业课程如图1。在新工科背景下的计算机课程体系中，除了一些计算机基础知识理论相关的必修课外，学生还可以根据专业需求和自身实际情况来选择相关的专业课程学习，开阔自己的知识范畴和视野，能够继续深入学习计算机理论的最新知识、能够跟踪计算机相关理论的科学前沿。为中国在智能制造、智能控制、大数据等领域培养高技术、高能力人才。
图1 与新技术和新产业相互融合的计算机专业课程
从系统工程问题出发，以跨学科的视角设置课程，以计算机专业技术技能为主线，依托遗传育种、农产品质量检测、环境监测、智能机械等农业相关的大数据资源，同时融合农业工程、生物信息、农业信息管理等课程的知识，建立综合的课程教学模块。提升专业选修课程内容，使其与人工智能、大数据、物联网、云计算、工业制造等新技术和相关产业相融合，尝试建立新工科背景下的特色课程教学模块。将创新创业与专业课程体系相结合、创新性思维训练与创新创业实践能力培养相结合。学科交叉课程体系架构中的新增知识模块如图2。
⑴打破传统档案管理方案的约束。在办公自动化的大背景下,文件本身具有很高的独特性,而且还有十分独立的特点。在传统档案管理工作中,是没有办法具体体现这些特点的。所以在新型医院档案管理工作下,需要各个部门进行具体分工,自动化档案管理一般进行工作是通过单位进行实施的,在实施过程中会以文件为基础,对其开展归档工作[4]。而办公自动化讲究工作效率,所以电子化档案管理工作会分部门实施,在信息部门和科技部门双重作用下,才能实施归档工作,如果两个部门出现工作分离,也无法进行完整的单干创建工作。所以,管理工作要发展到设计阶段,确保办公自动化系统功能和前端控制阶段有一定联系。
三 “新工科”视角下“新模式”研究
与高技术企业对接，突破“校企隔阂”，使得企业全程参与人才培养全过程。通过走访调研企业，并结合本专业人才培养目标和人才培养方案，优化本专业课程体系的设定。将岗位性质和企业对学生能力的需求与具体的专业课程相结合，设定课程实训模块；同时带领学生走进企业进行实习；将实习内容转化为毕业设计和毕业论文。
（一）课堂教学模式改革
所以，我积极为学生开设连接社会的人生发展课程。如以认识自我、规划人生为目的的生涯规划课程，以传承文化、欣赏感悟为目的陶艺课、版画课、京剧课等，以强大内心、调节自我为目的的团队心理拓展课程，以责任、创业为目的的理财课程，以反思自我、展望未来为主题的快乐暑假课程，等等。
教学活动中，创新性必须体现出探究学习、合作学习的特点。从本质上讲，创新教学的源动力在于教师的创新观念和创新方法，新工科的提出自然促使教师在教学中主动结合科研，以学生为主体，实现知识的重新建构，使教学内容具备一定的前沿性，以学生为主体能够更好促进学生的深层发展，促进知识的理解，解放思维，更好地培养学生的创造力。在多种资源和学习环境下，使得学生真正实现知识的自我构建，变被动学习为主动学习。
在随机森林的基础上，尝试结合多种算法策略[2～4]。表2显示了随机森林结合各算法策略取得的结果。其中，line1表示Danger过采样方式的Borderline1策略，line2表示 Danger过采样方式的Borderline2策略；SVM表示Safe采样方式的SVM策略；M1表示只对过采样后的均衡数据进行训练，M2表示对过采样后的均衡数据和扩充数据合并训练；Tomek表示Tomek策略，ENN表示ENN策略。
新工科体现的主要特点为学科融合、交叉，因此教学的组织形式必须灵活多样，以发挥教师、学生的最大潜力。改革原有的以讲授为主的灌输式教学模式，采用项目式教学、MOOC 教学、混合式教学、翻转课堂等多种新模式，突破“师生淡漠”，将更多的讨论、实验、实践、探索和研究引进课堂，注重问题间的联系、交叉，促进产生联想式思维。
（二）探索以学生为主体的学习过程
商业银行理财产品一般是指商业银行在对潜在目标客户群分析研究的基础上，针对特定目标客户群开发设计并销售的资金投资和管理计划。在理财产品这种投资方式中，银行只是接受客户的授权管理资金，投资收益与风险由客户或客户与银行按照约定方式承担。
（三）建设互联网+多学科交叉实践平台
依托本校现有的省级重点实验教学示范中心，搭建互联网+多学科交叉实践平台。利用物联网、云计算、大数据构建大数据分析平台，同时结合我校农科特色专业，增设多课程融合实验、拓展性实验和工程实践类实验，并开设综合性、设计性、创新性工程训练项目和一批技术前沿实际研究项目，提高实训项目的技术含量和水准，培养学生主动学习、独立思考、自主创新的能力，切合用户至上、平台开放、知识共享等互联网+的精神。实践平台还将结合第二课堂等大学生科技创新活动，例如SRF 创新项目、沸点工作室、ACM 基地等，提高学生创新能力。新工科视角下的创新育人实践平台见图3。
图2 学科交叉课程体系架构中的新增知识模块
图3 “新工科”视角下的创新育人实践平台
（四）校企合作、协同育人
面对“新工科”对专业内容、人才规格的新要求，高等教育必须相应发生重大的改变与变革，主动探索工程教育的新范式，做好教育的顶层设计，研究采用教学的新模式。
灶膛里的火力慢慢退去，坐在灶门口已不觉得烘人了。那时候我婆婆总嚷着要给桂生叫个贱名儿，说名儿叫贱点儿好养活。我跟大梁总不愿心，说叫桂生不是蛮好的么。后来桂生两岁半那年，我带他回娘屋，转来时路上遭了狼，我们这才依了他奶奶，给他叫了个狼剩儿的贱名儿，大号还是桂生。
从车辆驾驶体验角度出发，全面电气化、智能化的全新奥迪A8L在日常使用的便捷度和安全性上的提升也足以深深打动用户，其中48伏轻混技术的出现让新车的动态表现上升到了一个全新的高度。340马力的最大功率与500牛·米的峰值扭矩保证了这辆全尺寸的豪华轿车在巡航时的气定神闲和加速时的从容不迫。同时，皮带式交流发电机（BAS）和容量为10安时的电容锂离子蓄电池让全新奥迪A8L能够在发动机关闭后以55至160公里/小时的速度下滑行，最长可达40秒。当强大的滑行功能遇上全新48伏系统的12千瓦高回收功率，其结果便是更优秀的燃油经济性与更环保的尾气排放。
综上，“新工科”视角下计算机科学与技术专业课程与知识体系的改革将打破“学科壁垒”和“专业藩篱”，实现真正的多学科交叉与深度融合，为学生提供更自由的选择与发展空间。
基于本专业教师企业工程经验缺乏的现状，邀请企业工程师到校举办面向新技术的各类讲座，同时派教师前往企业学习、锻炼。
我校计算机科学与技术专业与广西扬翔股份有限公司签订了校企合作协议。我院现已委派多名本科生、研究生前去该企业参与实习、实训。由我校教师和企业共同指导的多名14 级本科生，现已完成毕业设计和论文工作，顺利毕业。我校某教师也已被委派前往该企业锻炼，合作开展科研项目。
未来将寻找更多的企业，通过采用上述类似的措施，真正实现“校企合作，协同育人”。学校为企业提供人才，企业为学校提供场地、财力、物力等方面的支持，不但能建设适应社会需求的计科专业、培养应用技术型人才，更能与企业实现“双赢”。
（五）教学手段
将课程的作业、实验、综合实训全部放入本校的互联网+ 多学科交叉实践平台，并且在平台中引入在线测评OJ（Online Judge）系统。课内外，学生通过该平台在规定的时间范围内完成作业、实验、综合训练等任务。学生提交即可知道对错，老师随时掌握每一个学生的学习情况、班级整体的学习情况、各个知识点的掌握情况，形成及时的涵盖教学情况及教学反馈的闭环教学质量保障体系，便于教师有针对性地开展下一阶段的教学工作。
（六）考核方式
传统的课程评价采用“一纸定乾坤”的考核方式，形式单一，很难激发学生的学习兴趣与主动性，不能对学生学习过程全面的掌握，更难提高研究性学习、创新能力、口头和文字表达能力，从根本上背离了以评促教、以评促学的评价宗旨。
全程性考核模式主要包括学习过程性评价和期末终结性评价两部分，其中学习过程性评价在授课的多个阶段着重对学生的自主学习能力、思考辨析能力、学术研究能力、动手操作能力及团队合作精神等综合素质及创新精神进行评价，引导学生在平时的学习过程中，注重知识的积累和能力的提高，防止学生考前临时突击应付期末考试。学习过程性评价的比例，从原来的20%提高到60%，期末终结性评价的比例从原来的80%降低到40%。
四 结语
从新兴产业和新经济的需求出发，将云计算、人工智能、机器人等融入新课程体系，同时设置融入如生物信息、农产品检测、鱼类识别、环境保护、遗传育种等与农科交叉融合的实践教学模块，构建科学合理的课程体系，从而体系化的培养学生面向新产业、面向学科交叉融合的知识体系。
在教学方法上采用项目式教学，将讨论、实验、实践、探索和研究引入课堂，注重培养以学生为主体的学习过程创新，注重校企合作、协同育人；在教学手段上建设互联网+多学科交叉实践平台，形成及时的涵盖教学情况及教学反馈的闭环教学质量保障体系；在考核方式上采用“多阶段”+“多项目”的全过程考核模式。从而培养学生拥有面向智能化、面向农业信息化的分析和解决问题的综合能力，使学生成为具备较强实践能力、创新能力及国际竞争力的高素质复合型新工科人才。
参考文献
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Research on the Training System of Computer Science and Technology Professionals in Agricultural and Forestry Universities from the Perspective of "New Subject"
ZHANG Ying，WANG Yi，WU Peng-fei，LI Xiao-xia
(College of Informatics，Huazhong Agricultural University，Wuhan，Hubei)
Abstract: Based on the specialty of computer science and technology of Huazhong Agricultural University,relying on the specialty of agriculture and forestry,combining the specialty characteristics of agricultural universities and the requirement of professional certification of Engineering education,the goal of scientific personnel training is determined,the curriculum system and knowledge system of“new subject”are constructed,and the teaching methods,teaching means,evaluation and assessment mechanism are reformed to meet the requirements.New industry and new economy are the new demand for the training of professional talents.
Key words: New subjects;Computer science and technology;Personnel training system
本文引用格式： 章英，等.“新工科”视角下农林高校计算机科学与技术专业人才培养体系研究[J].教育现代化，2019，6(87):1-3.
基金项目： 国家自然科学基金项目，基于协同进化算法的数控加工过程能耗优化研究（61803169），引智项目，智能制造中大数据分析（534-65115085），湖北省教改项目，“新工科”视角下农林高校计算机科学与技术专业人才培养体系研究（2019203），华中农业大学课程思政教改项目（2018SZ026）。
作者简介： 章英，女，湖北枝江，硕士，副教授，研究方向为机器学习，农产品无损检测。
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.87.001
标签：新工科论文; 计算机科学与技术论文; 人才培养体系论文; 华中农业大学信息学院论文;