新工科是高等工程教育改革的新范式，其核心目标是提升工程类人才培养质量。然而，我们经过调研发现，当前高等工程教育主要存在以下问题，与现代工程对人才培养提出的更高要求形成了鲜明对比。一是课程体系松散，支撑不足。专业课程一般按软件、硬件、设计等模块分散式教学，课程间融通性差，核心内容滞后于产业发展，难以支撑系统能力培养。二是实践环节无序，技术脱节。实践教学分散于独立实验课程，平台不一、手段单一，验证性实验占比高，缺乏递进式能力培养设计，且远离行业需求，学生难以接触前沿技术。三是评价机制单一，反馈薄弱。一些高校仍以学生的课程考试成绩为主评价学生的“产出”，形式过于单一，不够科学全面，而且反馈机制可溯性差，难以为教学改进提供有效依据。

当前，面对现代工程通常具有的系统结构复杂、设计约束繁多、内部要素冲突等特征，高等工程教育亟须改革，以更好地满足人才培养的高要求。具体到计算机专业教育领域，教育工作者亟须回答：智能计算时代，应如何重构核心课程？什么才是计算机专业学生走向社会的安身立命之本？未来程序员需具备哪些能力？高校如何让学生掌握核心竞争力？

湖南大学计算机类专业以“系统能力”为核心，将其内涵拓展为“程序设计能力+系统设计能力+系统工程能力+IT职业素养”，构建“双重环链”，提出了“1234”教学模式，即：一套全过程跟踪的人才培养教学体系、双重环链的培养方案、三级递进的实践体系和四维的学习成果评价机制。

双重环链：横向能力链与纵向课程群链。“1234”教学模式的核心是“双重环链结构”培养方案。它围绕培养学生解决复杂工程问题的能力，将学生4年的课程学习进行体系化划分，构造贯穿4年的“三个能力+一个素养”的横向能力链，以及支撑能力培养的纵向课程群链，横向链与纵向链环环相扣，前续环节为后续环节的支撑，后续环节为前续环节的反馈。具体而言，横向链贯穿本科4年，分阶段递进式培养“程序设计→系统设计→系统工程→职业素养”能力。“程序设计”强调编程和算法设计实现能力，“系统设计”强调计算机软/硬件、系统的协同设计能力，“系统工程”强调解决复杂工程问题能力，“职业素养”强调专业精神和社会责任，并体现计算思维、系统思维、大工程观等思想。纵向链按学年设置“基础课程→高阶课程→集中实践→成果评测”环节，支撑年度能力目标达成，两链环环相扣，形成“支撑—反馈”闭环。由此，达到加强课程间关联、强化系统能力、提高评价反馈时效性的目的。

螺旋迭代：课程与实践深度融合。为了实现课程之间的融会贯通，我们设计了一套基于“螺旋迭代”的课程新体系，两台自创机器“一虚一实、一软一硬”，以螺旋迭代结构，以解决一个实际工程问题为出发点，将其分解成不同内容和不同能力层级落实到各门核心课程和各个实践环节。课程贯穿。自主研发HNU原型机，贯穿“数字逻辑”“计算机系统”“操作系统”“编译”等核心课程。例如，在“数字逻辑”中仿真CPU部件，“计算机系统”中实现汇编器，“操作系统”中开发链接器，“编译原理”中开发编译器，使学生逐层理解程序底层逻辑，具备全栈开发和优化能力。实践融通。设计HNU口袋猫实验板，贯穿4年实践环节。大一焊接基础板，大二扩展接口，大三开发应用，大四完成毕业设计。通过夏季学期集中实训，实现实践能力的螺旋提升。同一个原型机、同一块开发板，贯穿了多门核心课程和集中实践环节，与以前分散的、以知识灌输为主的教学方式，效果截然不同。

立体教学：启发、探索与共创。在拥有了一套完善的课程体系之后，如何选择核心课程的教学方法以有效达成培养目标，就显得尤为关键。为此，我们采用了“启发式大班授课+探究式小班讨论+阶梯式强化实践”的三层立体化教学方式，并结合数字化工具来增强教学互动。此外，我们还秉持师生共研共创的教学理念。以原型机开发为例，教师负责设计指令集架构，学生则在此基础上逐年进行迭代，开发可视化模拟器和网页版虚拟机，逐步强化原型机的功能。这种教学模式不仅实现了“做中学、学中创”，还极大地激发了学生的自主探索精神。

四维评价：过程化与个性化。我们基于CBE教育理念，建立了“学习过程—教师—第三方—企业导师”四维评价机制。开发智能分析系统、代码评测平台等，实时追踪学习轨迹，侧重个人进步而非横向比较。成绩评定融合多环节细粒度考核，形成“学期大循环+模块小循环”反馈体系，为教学改进提供数据支撑。

改革实施以来，学生的系统能力得到了显著提升，毕业设计质量、就业竞争力以及企业反馈均优于传统教学模式。该项目荣获2022年高等教育国家级教学成果奖二等奖，“鲲鹏计算机系统能力培养课程群虚拟教研室”被教育部选为首批虚拟教研室建设试点项目，“原型机+口袋猫”教学体系也成功入选“101计划”实践平台。（赵欢 杨科华 肖德贵）

（作者单位系湖南大学信息科学与工程学院；本文系湖南省芙蓉教学名师赵欢工作室研究成果）