培養國際化、個性化、創新型的計算機人才

張銘教授，1966年生，籍貫山西，現任職北京大學信息科學技術學院，擔任北京大學信息科學技術學院“數據結構與算法”課程主持教師。主要科研方向為數據庫與信息系統、語義網、數字圖書館，曾發表科研與教學論文45篇，著作和教材5部。2001-2005年任教育部高等教育計算機科學與技術專業教學指導分委員會秘書，參與了教育部計算機科學與技術四個專業方向教學規范的制定工作。2006被聘任為教育部高等教育理工計算機基礎教學指導分委員會委員，任期5年。

記者：北京大學的教學改革討論和實踐始于何時？它對北京大學教學發展有何意義？

張銘：1977 年恢復高考以后到1981年，北京大學實行學年學時制， 學制四年。這樣的教學計劃“規定過死，學生負擔過重，缺乏必要的靈活性”。

從1981年開始，北京大學實施學分制改革，要求各系在制定教學計劃時增加其靈活性，給學生提供更多的選擇。對學習優秀、能力較強的學生允許在主修專業之外經過批準輔修第二專業。

1988年北京大學提出“加強基礎、淡化專業、因材施教、分流培養”的十六字教學改革方針，本科階段低年級進行通識教育和基礎教育，高年級進入寬口徑的專業教育并在導師指導下自由選課。

2001年開始“元培計劃”本科教改試驗，全面試行通識教育和寬口徑專業教育相結合的基礎教育和課程學分制，為今后在全校推廣提供經驗。同年開始舉辦“元培計劃”實驗班，可以說是未來北大本科教育模式的雛形和發展方向。

2002年進行了大幅度的教學計劃修訂，減少了總學分和必修課的學分，取消限制性選修課，突出寬基礎和個性化相結合的教學理念。學生所需修得的學分為140分，部分院系只需130分。從2003級本科新生實行新的教學計劃，全面推行院系大學科類招生，“低年級打通，高年級分流”。目前，北大每學期開設160門左右通選課，分屬于文理不同的五個領域，以國外著名大學的“核心課程”為參考、結合國內和北大的實際情況合理設置科學的課程體系。在此基礎上，北京大學設立 “本科生科研基金”，鼓勵學有余力的優秀本科生提早參加科研工作，其中相當一部分學生在導師指導下，在《Science》等國內外有影響的學術刊物上發表論文，很多本科生發表的論文被SCI索引。

北京大學“得天下英才而育之”，堅持“一流的教學培養一流的人才”的信念，隨著社會的發展和科學技術的進步，人才培養計劃和課程體系也在不斷調整。由于一屆本科生培養周期為四年，因此形成了四年一度教學改革討論和課程體系建設的慣例。當然，各院系也可以根據需要隨時調整。

2006年，北京大學繼2002年的教改大討論，又開始了新一輪的本科教育改革的大討論。北京大學教育創新的基本出發點就是加強人文與科學的融合，適應學生能力、興趣、個性、人格全面發展的需要，強化學生實踐能力和創新能力等全面素質，為國家培養出一批高素質的、優秀的人才，使得他們將來能夠為國家作出更多的貢獻。

記者：2006年北京大學的教學改革的總體思路是什么？

張銘：本次教學改革的核心是“以學生為本”，校方總體思路是“樹立學生為本的觀念，增加學生對于課程、專業的選擇空間。尊重學生的個性特點，因材施教。”

許智宏校長指出，本科教育是高等教育的主體和基礎，并對本科教學工作提出了4點建議：堅持以學生為本的原則，通過完善本科生的導師制，建立健全對學生的幫助體系來體現以學生為本；在教學過程中要加強基礎，建立良好的課程體系、社會實踐體系和能力培養體系；增加學生的選擇機會；加強制度建設，通過建立一整套科學的制度體系，包括人事制度和經費分配制度等來保證本科教學改革的順利實施。

北大常務副校長林建華對本科教學工作的具體部署：（1）加強基礎，拓寬基礎。每個學科都要明確“基礎”的內涵，院系要對什么是本院系、本學科的基礎進行深入研究；（2）實行導師制；（3）增加學生的選擇性。工作要從學生的角度出發，要關心他們在想什么，希望得到什么，學校要在制度上給予保證；（4）加強制度建設。

記者：針對此次教學改革，您在計算機專業課程體系方面作了哪些研究？

張銘：我們研究了國際上關于計算機課程體系的IEEE/ACM CC2005系列規范，研究了排名最靠前的MIT等美國大學的計算機相關專業本科課程設置，重點研究了以多元化培養ThreadsTM方案而走在教學改革前沿的佐治亞理工大學(GeorgiaTech)。

我們還研究了MIT、CMU、UC Berkeley、Stanford、Harvard、Princeton、GeorgiaTech等大學的計算機相關專業本科課程設置，例如Berkeley在計算機理論、計算機工程方面都開設出系列的課程；Princeton在計算機工程、信息技術等方面有明顯的方向分流；MIT明顯地強調EE和CS的融合，其硬件課程非常重，而硬件和軟件實驗課程都很扎實；Stanford的選修課程非常豐富，可以分出算法理論、數據庫和信息系統、圖形和人機交互、網絡與分布式系統、人工智能、軟件系統設計等方向。

2006年12月，我們在對香港大學、香港中文大學、香港科技大學這三所大學實地考察的過程中，仔細研究了各個大學的計算機相關專業本科課程設置，并與負責課程設置的教授討論了他們關于課程改革的設想。

香港的同行十分重視CC2005的課程體系，在他們的課程改革中參照了該體系的思想，而且大家都非常重視數學基礎和編程基礎。港大和中大具有比較濃厚的人文基礎，在人文和通識教育方面的課程很有特色。

香港大學率先完成了新課程體系的設置， 中文大學的CS、CE兩個方向的設置非常明顯。而香港科大的選修課程比較豐富，相對于內地，香港的大學更國際化，實踐教學開展得比較好，更注重個性化培養。

記者：請您介紹一下北京大學信息科學技術學院計算機系的情況，其改革重點在哪些方面？

張銘：北京大學計算機科學與技術專業建立于1978年，目前有教授19人（其中一位院士，兩名長江學者），副教授29人，講師20人。每一年新招收40名博士、135名碩士、120名本科生。

北大本科畢業生要求總學分為140分，其中英語、政治等公共必修課占了24學分，通識教育類選修課占16學分，畢業論文6學分，只有94學分可以用于專業課程而且其中只有12學分為專業選修課。

在教育部關于開展本科生教學改革、本科教學質量工程，給學生提供更多學習自主權的大背景下，北大關于教學改革的需求促使我們認真審視并重新設置北大信息學院本科計算機專業的課程體系。另一個方面，隨著計算機和通信技術近十年來的蓬勃發展，中國逐步步入信息化社會，國家“十一五”規劃關于創新型人才培養的需求，也要求我們設置更適應國家信息化建設和發展需求的先進學科體系。我們必須進一步解放思想，落實科學發展觀，以人為本，以學生為本，尊重學生的個性差異，增加學生對于課程、專業的選擇機會。我們要有時代責任感，根據學科建設需要和社會人才需求，依托北大信息學院現有的科研力量，創出具有北大特色的新課程體系。

北大是一所研究型的綜合性大學，具有濃厚的人文背景。北大信息學院在計算的理論和算法、計算機軟件系統和軟件工程、電子工程等方面有雄厚的科研基礎和教師力量，我們可以在CS、CE、SE這三個領域開設出很強的系列課程。講得通俗一點就是北大計算機專業畢業生可以做三件事情：計算機軟件、計算機硬件、計算機信息管理、處理和應用。

課程改革的總體思路是保持基礎扎實的傳統（數學、程序設計、體系及系統軟件基礎課），打通本科生選修研究生課程的通路，增加與最新計算機技術接軌的新技術課，在計算機軟件（對應于CS）、計算機硬件與體系結構（對應于CE）和信息技術及應用（對應于SE）這三個專業方向上進行課程建設。增加學生的選擇意味著學院要開設更多更好的課程，我們將采取對于基礎課因崗聘人、對于新技術課采取因人設課和因崗聘人相結合的建設方式。

北大計算機軟件（計算機科學）方向目前課程已比較完備，可以與智能系共建一些理論課，例如隨機過程、信息論基礎、機器學習導論等。計算機硬件（計算機工程）方向可以與電子學系共建，在軟件的基礎上開設一些硬件相關課程。信息處理及應用（軟件工程）方向可以采用本院教授和公司共建的方式開設一些實用性較強的課程。

在這些專業課程中，有一些是共同的專業基礎課程：數學物理基礎課程26學分，程序設計基礎課程12學分，專業數學基礎12學分，軟件基礎10學分，硬件基礎12學分。對于不同的專業方向，其基礎課程要求也不一樣。例如，對于數學物理基礎課程，學生可以選擇偏數學類（CS方向），或者偏物理類（CE方向），或者數學物理基礎都比較均衡（SE方向）。還有22學分的計算機專業選修課程，分為計算機相關理論、計算機技術、計算機應用及新技術三個大類，

學生可以根據情況自由選擇專業方向，組合自己感興趣的課程。學生的選擇需要班主任、導師等教師肩負更多的指導責任。很多基礎課程都是大一就開設的，此時有很多學生對于計算機專業的整體面貌、對專業方向（大方向為計算機、智能、電子、微電子，小方向為CS、CE、SE）的選擇都不太確定。因此需要班主任和導師引導學生進行正確選擇，而且對于那些將來興趣改變了的學生，應該允許他們轉換方向并補修相關基礎課程。

總體說來，我們的課程設置理念是“重視理論基礎、加強工程實踐、細化專業引導”，培養掌握堅實的計算機理論和專業知識、在計算機的工程實踐和應用方面受過良好訓練、能適應計算機技術飛速發展、進行知識自我更新和不斷創新的人才。

記者：您能否談談“多元化”和“差異性”培養在教學改革中的意義。

張銘：美國學者馬丁·特羅認為，在精英高等教育階段，一般設有共同和相對較高的學術標準，而在大眾高等教育階段，學術標準趨向多樣化，在不同的機構和系統中，其標準的嚴密性和特點各不相同。隨著信息技術的飛速發展，以及計算機在各行各業的深入和廣泛的應用，計算機專業非常有必要從學科發展、社會需求以及學生個性發展出發，構建多樣化的人才培養體系。IEEE/ACM設計的CC2005就包含5個專業方向，教育部計算機專業教育指導委員會也推出了除IS（信息系統，對應于圖書館專業）外的4個本科專業規范，以有效地指導不同辦學單位的定位，鼓勵按照多規格發展思路辦學。

實際上，就是在一流的研究型大學，學生的能力、個性、興趣和愛好差異也非常大。除不同的專業方向選擇之外，還可以針對不同程度、不同能力的學生進行分班教學。對于優秀學生開設“優秀學生班”，例如香港科技大學的“Honor Class”，清華大學的“姚期智班”，加大課程的深度和廣度，提供更多的研究和討論機會，有利于因材施教、培養領袖人才。對于一些偏向于技術和具體應用的學生，也可以減少或降低部分理論課程的要求，給予更多的實踐指導，更有利于學生的就業和發展。

佐治亞理工大學計算機學院的ThreadsTM培養方案具有明顯的多元化和差異性培養特色。ThreadsTM包含8個線程和4種角色，這兩組構件可以適當組合。線程是學生的計算身份，即學習內容，由兩個交織的線程決定。一個線程就是課程的一個子集，它提供了一組直覺的、靈活的和交互強化的課程，以幫助學生構建某一計算領域的獨特技能。實踐者、企業家、發明家和交流者這4種角色是學位與現實世界的橋梁，幫助學生進行課程選擇并指導他們選擇學院提供的課外活動，代表學生學習計算機技術和技能的軌道。

例如，一個想成為實踐者的學生就會選擇實驗室課程或新架構工作室課程，因為該類課程提供了密集的實踐技術。而一個想成為企業家的學生則可在管理學院修一個或多個學分并通過參與新的計算項目，實現計算機與管理方面的跨學科學習。

由此可見，佐治亞理工學院的ThreadsTM培養方案提出了一種新的組織課程的方法，解決了長期困擾計算機課程設置的僵化、缺乏靈活性與透明性等問題，代表了一種遠離垂直方向的課程設置趨勢，即多元化、多方向的培養模式，并廢除了單一核心課程加一堆選修課程的模式，構建了一種長期的動態的課程體系。該培養方案的基本目標是培養學生終身學習及自我調整適應未來社會需求的能力，并給予了學生在廣泛的領域中選擇專業方向，以及將個人學習計劃納入市場大環境中的機會。