北京航空航天大学计算机科学与技术专业卓越工程师培养.docx
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北京航空航天大学计算机科学与技术专业卓越工程师培养.docx
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北京航空航天大学计算机科学与技术专业卓越工程师培养
北京航空航天大学计算机科学与技术本科专业
“卓越工程师培养计划”培养方案
一、北航计算机科学与技术专业简介
国家提出要走新型工业化道路,坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,加快发展现代服务业,全面建设小康社会。
计算机人才需求仍然呈上升趋势,高端人才紧俏。
北航在十二五规划中提出学校发展新远景目标:
建没空天信融合特色世界一流大学。
为工业化、信息化和国防现代化建设服务。
计算机专业人才是信息化建设中坚力量。
北航计算机学院(简称学院)自1958年建立专业、1978年建立计算机科学与工程系、2002年建立计算机学院以来,经过52年发展,已经建设成为国内一流科学研究、工程创新和人才培养基地。
学院是我国最早拥有计算机科学与技术一级学科博士授予权、博士后流动站、长江学者岗位单位之一;现拥有计算机科学与技术国家重点一级学科;拥有软件开发环境国家重点实验室、虚拟现实技术与系统国家重点实验室、先进网络技术北京市重点实验室和北京市计算机新技术重点实验室等四个国家、省部级重点实验室以及教育部先进计算机应用技术工程中心,中国和德国政府共同支持下建立中德软件研究所。
学院在科学研究和人才培养等方面,与美国、德国、英国、法国、日本及香港等国家和地区著名大学、代表行业高端工程技术企业Intel、IBM、Micro-soft、Quantum、AMD、Nokia等全球著名跨国公司,国内华为、联想、神州数码、浪潮集团、XX等国内著名IT企业,以及航空航天等国防企业建立了长期稳定合作关系,并成立了若干个校企联合教学与科研实验室,成为卓越工程师人才培养重要基地。
学院现拥有一支以中科院院士为学科带头人,以国内知名专家为核心,以中青年学者为骨干,年龄结构合理,勇于创新、团结协作学术和工程创新梯队。
现有中科院院士2人、教授28人、博士导师29人、兼职博导2人、副教授57人;1人获国家杰出青年基金、10人入选教育部“新世纪优秀人才培养计划”。
学院以科学研究原创性、工程关键技术突破性和系统研制先进性为指导思想,确立了理论研究和工程开发协调互动、科学研究与人才培养紧密结合格局。
目前,已经形成了计算机科学理论、新一代互联网络下协同工作环境、虚拟现实与多媒体技术、软件工程与过程工程、面向领域软件支撑技术、新一代互联网络体系结构、网络安全与信息安全技术、分布与移动计算技术、嵌入式与容错计算技术等有特色、大规模计算机工程应用等有优势研究方向。
2007年至2009年累计完成科研经费3.13亿元,2007、2009年科研经费均突破了1亿元人民币;承担了973重大项目5项(其中2项是首席科学家单位)、国家自然科学基金重大项目1项、重点项目2项、科技平台重点项目3项、CNGI重点项目3项等;年平均承担国家重大工程项目、国防重点课题、企事业合作以及国际合作项目等百余项。
自2007年以来,获得国家科学技术进步奖二等奖4项,省部级奖3项;发表学术论文800余篇,其中SCI收录63篇、EI收录608篇;授权或申请专利163项,软件著作权16项。
学院主要培养本科生、硕士生和博士生三个层次学生。
自1978年建院系以来,计算机学院培养学生8571人,其中,本科生5115人、工学硕士生(含同等学力)2435人、工程硕士544人、博士生475人。
目前在校生人数为:
本科生1066名、研究工学硕士生563人、软件工程硕士110人、工程硕士290人、博士生312人。
为适应计算机科学技术发展以及国民经济建设对本专业高级工程师需要,培养德智体美全面发展宽口径、高水平、具有创新素质计算机专业人才,计算机学院按计算机科学与技术一级学科设置本科专业,覆盖计算机软件与理论、计算机系统结构和计算机应用技术三个二级学科,培养科学型和工程型相结合计算机专业人才,服务于科研院所、大中型企业以及政府部门。
学院以“研究型、高水平、国际化”为主体办学思路;以“高素质、创新性、精英式”为人才培养目标;以“精英教育,以人为本,教学、管理、服务相结合”为基本理念;逐步形成本硕博一体化培养、以重点实验室为实践基地、研究和工程相结合培养模式;建立了以国际水平为目标本硕博课程统筹设计研究型学院课程体系、先进教学实验体系、完整教学质量保证体系和人才培养质量评估体系。
实行本硕连读、本硕博连读、硕博连读,并拓广国际合作,进行人才推荐、学分互认等联合培养,为学生成长提供了更为广阔空间和质量保证。
2004年以来共得国家教学成果一等奖、二等奖和北京市教学成果奖多项;获批国家精品课、北京市精品课、教育部-微软精品课程多门。
2006年首批获批国家级计算机实验教学示范中心。
2007年获批“教育部人才培养模式创新试验区”,2008年获批科工委高等学校特色专业建设点。
2006年通过教育部组织计算机本科教学专业认证,2010年以最好成绩通过专业认证延期申请。
在“十一.五”期间,培养本科毕业生中40~50%攻读研究生继续深造,50~60%进入国民经济建设各个领域。
本学科在学科建设、师资力量、教学科研、校企合作实习基地等方面优势为实施卓越工程师计划提供了有力保障。
本专业将以部分本科学生作为试点,进一步树立“面向工业界、面向未来、面向世界”工程教育理念,以社会需求为导向,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生工程意识、工程素质和工程实践能力,培养服务于工业信息化和国防现代化建设优秀工程技术人员。
为卓越工程师培养积累经验。
二、专业培养标准
(一)总体要求
在国家卓越工程师培养通用标准指导下,按照行业标准要求,结合北京航空航天大学特色、办学理念和人才培养定位,制定北京航空航天大学计算机科学与技术本科专业卓越工程师培养标注,使学生:
(1)具有良好思想品德、职业道德和社会责任。
对信息化对社会影响,如知识产权保护、信息安全等有基本认识。
(2)牢固掌握数学、物理等自然科学基础知识,较好地了解人文、艺术、社会、经济和管理科学基础知识。
(3)系统地掌握本专业计算机基础理论知识和计算机专业知识,具备基本工程实践能力;了解计算机前沿技术及发展趋势。
(4)掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息基本方法;具有对终身学习正确认识和学习能力及适应发展能力。
具备良好专业外语阅读能力、交流能力及写作能力。
部分学生具备跨文化交流、合作能力和参与国际竞争能力。
(5)具有较强创新意识、较强表达能力和较强人际交往能力以及在团队中发挥作用能力。
具备良好身体素质和心理素质。
(6)有参与综合性工程实践经历,具备利用所学知识解决本专业工程问题初步能力。
具备适应国内或国际环境职业发展能力。
(二)标准细化描述
根据总体要求,可以归结为三个大方面:
1、知识:
包括基础、专业及人文社会学科知识。
2、能力:
本专业工程实践能力;创新能力;适应国内国际环境职业发展能力。
3、素质:
社会责任、职业素养、身体素质和心理素质。
细化描述如下:
1、知识
1.1基础科学知识;
1.1.1数学
1.1.2物理
1.2工程基础知识;
1.3专业工程知识;
1.3.1计算机基础专业知识
1.3.2计算机专业方向知识
1.4人文、哲学、社会学知识
2、能力
2.1专业工程实践能力
2.1.1分析问题能力
分析判别问题主要矛盾,辩证思维提炼问题
收集及分析资料
建立模型
2.1.2计算机软硬件设计能力
系统思维能力
选取设计角度及方法,设计解决问题
工程成本效益分析和风险分析
2.1.3计算机软硬件实现能力
软件开发能力
基于EDA计算机设计能力
系统集成及调试能力
2.1.4计算机系统运行维护及管理
对运行结果进行监控,分析出现问题
对运行设计结果进行改进及演变
对运行过程进行管理,及时控制情况
2.1.5项目管理和系统集成
认识运行成本、表现和进度控制,
描述质量和安全保障,定义生命周期管理
合理制定项目计划,组织任务、人力和资源
全面衡量系统实施情况,完成系统集成
2.1.6工程技术报告编写能力
了解专业技术文档编写规范
图表、多媒体合理有效使用
2.2创新能力
2.2.1发现和分析问题能力
2.2.2对本学科技术发展跟踪能力
2.2.3系统改进和优化
2.3适应国内或国际环境职业持续发展能力。
2.3.1自我认知和终身学习能力
了解自我技能、态度、兴趣、优缺点
正确认识自我,进行合理扬弃
能够控制自我
激发求知欲,形成终身学习习惯
2.3.2团队组织和协作能力
高效团队组建与运行
沟通交流能力
环境适应能力
2.3.2交流能力
对人际关系调整、学会竞争与学会合作能力。
2.3.4职业规划与选择
了解自己兴趣爱好和职业发展方向
对自身未来发展有清晰明确规划
掌握一定职业规划方法
3、素质
3.1社会责任
3.1.1责任意识、道德规范
3.1.2本专业工程师角色和社会责任
3.2职业素养
3.2.1敬业精神及合作态度
3.2.2职业道德和职业意识
3.2.3职业行为规范
3.3.身体素质
3.3.1科学锻炼身体基本知识和基本技能
3.3.2良好体育锻炼和卫生习惯
3.4心理素质
正确自我观和社会观;能与他人建立积极良好人际关系;
面对困难和挫折能力;对自己情绪管理和控制;
自我激励,乐于学习和工作;健全人格。
3.4.1非智力因素
3.4.2智力与能力因素
3.4.3心理现状因素
3.4.4社会适应因素
三、标准实现矩阵
按照以上标准,将课程进行划分,形成以下培养标准实现矩阵。
培养标准(能力要求)
课程实现
知识
1.1基础自然科学知识
1.1.1数学
工科数学分析、工科高等代数、概率统计、数理逻辑、集合与图论、组合数学
1.1.2物理
基础物理学
1.2工程基础知识
计算机基础操作、计算机导论与计算机伦理学、电路分析、电气技术实践、电子工程技术训练、航空航天概论、工程认识、数学建模、通信技术基础
1.3专业工程知识
计算机基础专业知识
高级语言程序设计、数据结构、算法设计、计算机组成与系统结构、编译技术、操作系统、计算机网络等专业类课程
计算机专业方向知识
包括计算机软件与理论、软件工程、信息安全、计算机系统结构、计算机应用等方向相关课程
1.4人文、哲学、社会学知识
大学语文、大学英语、思想政治理论课、马克思主义哲学、大学体育、
能力
2.1专业工程实践能力
2.1.1分析问题能力
物理实验、毕业设计、数学建模、毕业设计、算法分析
2.1.2计算机软硬件设计能力
高级语言程序设计、数据结构、算法分析与设计、数字逻辑、计算机组成与系统结构、编译技术、操作系统、软件工程、面向对象设计方法、信息系统分析与设计、嵌入式计算机系统设计、计算机EDA设计等
2.1.3计算机软硬件实现能力
C、Java、C++等语言、数字逻辑实验、计算机组成与系统结构实验、编译技术课程设计、操作系统课程设计、嵌入式系统实验、X86汇编程序设计
2.1.4计算机系统运行维护及管理
计算机网络实验、软件质量保证与软件测试技术
2.1.5项目管理和系统集成
经济管理、实用软件项目管理、软件工程实践、软件过程基础、毕业设计
2.1.6工程技术报告编写能力
软件工程、计算机基础操作、数字逻辑实验、计算机组成与系统结构实验、编译技术课程设计、操作系统课程设计、企业实习、毕业设计、论文写作系统讲座等
2.2创新能力
2.2.1发现和分析问题能力
相关专业课程和课程设计
企业实习、社会实践、课题研究、冯如杯等课外科技活动
2.2.2对本学科技术发展跟踪能力
大学英语、科技文献检索、学科前沿讲座、毕业设计
2.2.3系统改进和优化
算法分析与设计、企业实习、社会实践、课题研究、冯如杯等课外科技活动
2.3适应国内或国际环境职业持续发展能力
2.3.1自我认知和终身学习
思想政治理论课——基础(思想道德修养)、
走进计算机科学系列讲座、
工作性社会实践
2.3.2团队组织和协作
军事理论、专业实习、毕业设计、社会实践
软件工程实践、班级活动、社团、体育比赛、课外科技活动(冯如杯等)
2.3.3交流能力
大学英语、专业实习、毕业设计、社会实践
2.3.4职业规划与选择
职业规划和职业选择系列讲座
工作性社会实践、学科技术前沿讲座
素质
3.1社会责任
3.1.1责任意识、道德规范
思想政治理论课——基础(思想道德修养)、
形势与政策
3.1.2本专业工程师角色和社会责任
计算机导论与计算机论理学、走进计算机科学系列讲座、求职辅导系列讲座、社会实践、专业实习、毕业设计
3.2职业素养
3.2.1敬业精神及合作态度
专业认识系列讲座、课程大作业(小组合作)、各类科技项目制作(小组合作)
3.2.2职业道德和职业意识
思想道德修养、职业生涯规划系列讲座
3.2.3职业行为规范
校外科技实践基地、企业指导教师
3.3身体素质
3.3.1科学锻炼身体基本知识和基本技能
体育课程(必修和选修课程)
3.3.2良好体育锻炼和卫生习惯
篮球、足球、排球、羽毛球、乒乓球学院级联赛、校级运动会、学院运动会
3.4心理素质
3.4.1非智力因素
思想道德修养
3.4.2智力与能力因素
学生社团、学生工作
3.4.3心理现状因素
演讲术、辩论赛、发展辅导课程
3.4.4社会适应因素
社会认识实践、公益活动
四、课程结构和课程计划
4.1课程计划总体结构
课程计划总体结构如下:
计算机科学与技术专业指导性培养计划
公共基础类课程
学科与专业基础课程
专业
课程
实践类
课程
公共选修类课程
自然
科学类
人文社会科学类
工程技术类
数学、物理
史哲、体育、军事理论
思政课、外语、语文
工程类基础训练课
工程类概论课
专业基础课
学科基础课
专业选修课
专业方向课
学科竞赛、科研活动、军训、社会实践、
生产实习、课程设计、毕业设计
学院路共同体课
校级公共选修课
学分小计
40
30
4.5
40.1
14
37
10
总学分:
175.6
图1培养计划总体结构
说明:
(1)加强数理基础,选择一类工科数学课程。
(2)除实践类课程外,学科与专业基础课程、专业课程都包含了大量理论课程上机实践环节,如高级语言程序设计、数据结构等,并安排指导教师辅导。
因此,学生实际实践类课时可达到1800学时(含毕业设计)。
(3)专业方向课和专业选修课:
要求学生选够14学分,含专业方向课8个必修学分,专业选修课6个学分。
专业方向课可以跨方向选课,作为选修学分。
专业课开课学分应大于42学分(3倍),以便学生有充分可选课程。
4.2课程体系说明
课程分为三级课程体系,如图2所示,分别是校级(工科大类)平台课、学科与专业基础课、专业方向课程。
计算机导论与计算机论理学
离散数学-数理逻辑
离散数学-集合论和图论
高级语言程序设计
(1)
电路分析(含实验)
数字逻辑(含实验)
数据结构
算法设计与分析
计算机组成原理和系统结构(含实验)
编译技术(含课程设计)
软件工程基础
操作系统(含课程设计)
计算机网络(含实验)
数据库系统原理(含课程设计)
大学英语
大学语文
工科数学分析
高等代数
基础物理学
基础物理实验B
概率统计A
数学建模
经济管理
航空航天概论A
工程认识
电子工程技术训练
人文社科等
计算机软件与理论
计算机系统结构
计算机应用
校级
学科专业基础
专业方向课程
信息安全(2010级)
图2三级课程体系
其中校级课程分为必修和选修,图2中给出是必修课程,此外,还需要10个学分选修课,见图1总体结构中“公共选修课程”。
第二级是学科和专业基础,是计算机科学与技术专业专业基础必修课程。
本部分课程设计原则是考虑学生是否可获得最基本计算机专业基础知识和获得本学科思维方式和工程训练,是否是学生获得进一步专业自学能力所必备基础和能力所必需。
第三级是专业方向课程,每个专业方向要求修够8个必修学分。
跨专业方向选课可以作为任意选修学分。
4.3实践能力与素质培养体系说明
(1)实践能力培养
计算机专业是实践性很强专业,强调理论与实践结合。
实验课程贯穿了大学四年,分别体现在:
第一学年:
基本上机实验,具备计算机使用能力,会使用基本办公软件、基本网页制作能力、高级语言上机实践能力。
课程包括计算机基础操作,工程认识,高级语言程序设计上机实践。
提供上机机时大于150学时。
第二学年:
理工科基础和专业基础性实践环节。
含物理实验、电路实验、数字电路实验、计算机组成原理实验、数据结构与算法上机实践等。
第三学年:
专业实践环节。
含编译技术课程设计、操作系统课程设计、数据库课程设计以及各专业方向实践课程。
第三学期小学期是专业实习(通常在企业、或校企合作实验室实习)。
第四学期:
主要是专业方向课程相关实践环节和毕业设计。
教学计划中一共安排了实验及上机实习1000多个学时,加上专业实习(4周)和毕业设计(16周),以及丰富课外科技实践活动和各个开放科研室提供实践条件,学生可在本科阶段得到充分专业实践能力培养。
为培养学生设计能力和综合应用知识解决问题能力,要求验证性实验不超过50%,设计探索性、综合分析性实验大约占30%和20%,并为优秀学生设计研究创新型题目。
计算机科学与技术专业教学实验体系本着本硕博一体化设计,设计如图4所示。
图3计算机学院实验教学体系
其中大部分实验在校企合作教学实验室完成,实验课程大纲及其实验内容有校企双发教师共同制定,联合实施。
现有校企合作教学实验室有:
(详细介绍见附录1)。
◆北航-IBM培训中心
◆北航-Microsoft联合实验室
◆北航-华为网络学院和北航-华为网络技术联合实验室
◆北航-Quantum培训中心
◆北航-FLUKE网络测试联合实验室
◆北航-ALTERACPLD培训中心
◆北航-明导科技EDA软件技术培训中心
◆北航-LotusNotes大学
◆北航-Intel互连网交换架构实验室
◆北航-NOKIA移动创新港
4.4职业素质培养体系说明
除了专业实践能力,职业素质培养是大学教育重要组成部分,为此将职业素养纳入课程体系,我们开设了相关讲座系列(其中,50%以上讲着来自校外工程专家、企业专家。
),贯穿大学四年。
第一年:
“走进计算机科学”。
目标:
适应大学生活和学习,了解计算机专业及其培养目标。
内容包括:
计算机专业培养计划介绍、大学学习方法分析、计算机专业发展以及在各个领域应用情况及其前景、计算机专业职业素养及其能力需求等。
第二年:
职业规划和专业选择。
目标:
指导学生进行职业规划,选择专业方向。
内容:
部分来自企业界专家报告,以及各专业方向介绍、相应职业规划、能力需求。
第三年:
学科技术前沿讲座。
目标:
了解最近研究成果、当前学术研究热点。
来自国内外、校内外专家学者各种学术报告,拓展学生视野。
第四年:
职业规划和论文写作。
提供学生就业指导和毕业论文写作指导。
4.5计算机专业本科课程安排学期布局
计算机专业本科课程安排学期布局
高级语言程序设计1
组合数学
数学建模
操作系统
软件工程
编译技术
电路分析
思想政治理论课,形式教育
数理逻辑
工科高等代数
基础物理学1
基础物理学2
编译技术实践
数据库实践
软件工程实践
“了解计算机、走进科学”讲座系列人生、职业规划讲座系列学科前沿讲座系列求职、论文写作
大学语文
体(军训)育
大学英语
(1)
大学英语
(2)
基础理论
工科数学分析-1
集合与图论
第一学期第二学期第三学期第四学期第五学期第六学期第七学期第八学期
工科数学分析-2
计算机导论和计算机伦理学
计算机伦理学
数据结构
高级语言程序设计2
概率统计与随机过程
大学英语口语
算法设计和分析
操作系统实践
计算机网络实验
企业生产实习
数据库原理
计算机专业
计算机操作实践
工程认识实习
物理实验
电子实习
计算机组成试验
算法设计实践
工程认识实习
金工实习
C语言上机实践,军训
物理实验
数字逻辑实验
数据结构实践
实践教学
计算机网络
经济管理
专业方向课程(必修+选修)
毕
业
设
计
专业方向课程(必修+选修)
数字逻辑
计算机组成原理与系统结构
专业方向课程实践
毕业设计准备
五校企联合培养方案
5.1校企联合培养目标
通过学校和企业联合培养机制,坚持“请进来,走出去”原则,共同制订培养目标、共同建设课程体系和教学内容、共同实施培养过程、共同评价培养质量。
学生要有一年左右时间在企业或校企联合培养基地学习,学习企业先进技术和先进企业文化,深入开展工程实践活动,参与企业技术创新和工程开发,培养学生职业精神和职业道德,从而培养创新能力强、适应经济社会发展需要高质量计算机工程技术人才。
5.2校企联合培养模式
5.2.1聘任培养计划企业专家咨询委员会
聘任能代表世界计算机顶级水平国际企业专家、能代表国内一流计算机水平国内计算机企业专家、航空航天等国防企业IT专家组成“本科培养计划企业专家咨询委员会”,参与本专业卓越工程计划培养方案制定,审核校企合作实施方案,确保本培养方案可行性和先进性。
5.2.2校企联合建立人才培养工程实践基地
精心遴选国内外著名IT企业、国防相关IT企业,联合建立全面或者专项人才培养实践基地,共同制定人才培养方案,确定联合培养模式,管理模式。
5.2.3聘请企业工程技术专家担任兼职教师
从企业聘请具有丰富工程实践经验工程技术人员和管理人员担任兼职教师,承担专业课程教学任务;或开设前沿技术课程、专业认知讲座、创业讲座、职业规划讲座;或担任本科生联合导师,承担指导学生专业实习和毕业设计等任务。
5.2.4学生校外专业实习和毕业设计
有计划组织学生到企业实习、进行毕业设计,采用双导师制度(企业导师和校内导师)联合培养,确保学生培养质量。
5.3校企联合培养内容
培养内容主要分为四个部分,分别是:
企业认知实践、实践课程和实践项目设计、企业生产实习(专业实习)和毕业设计。
企业认知实践:
通过邀请企业专家讲座和学生走进企业,使学生了解企业环境,熟悉企业文化同时进一步了解专业特色,增加专业认可度。
通常安排在第一、二学年。
实践课程和实践项目设计:
精心遴选代表国际先进水平IT企业,结合教学计划,通过校企合作(如联合建立教学实验室、培训中心等途径),共建课程实践环境,包括课程大纲、课程教案编写,学生实践题目设计等,确保学生实践内容先进性和实用性,并有相当部分课程设计题目直接来源于企业。
相关实践课程贯穿于2-4年级。
企业生产实习(专业实习):
安排在第三学年。
通过企业实习、社会调查、参观、专题报告与讲座、工程综合实习等形式,使学生能有面会接触社会,开阔眼界,了解计算机学科现状和新技术、新发展,增加对本专业感性认识,激发学生学习热情和信心.通过专业综合实习,使学生能有理论联系实际机会,受到企业文化熏陶,使其实际分析问题和解决问题能力得到训练和提高。
毕业设计:
第四学年。
培养学生综合运用所学知识和技能,理论联系实际,独立分析
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