向世界一流大學學習 探索先進的課程結構

1 引言

隨著我國教育改革的深入，向世界一流大學學習，建設世界一流大學，是我國現代化建設和民族強大的需要。中國的高等教育事業從無到有，從小到大，取得了長足的發展。但相對于世界著名的一流大學，我國高等教育水平還存在較大差距，無論在基礎設施、經費投入以及學科建設與師資力量，還是培養的學生影響力，整體上目前都難以趕超發達國家一流大學的水平。在中國全面發展高等教育，以培養高素質人才來推動社會的強大，我國高等教育正經歷著誕生以來最為深刻的變革，面臨著歷史上最好發展機遇的同時也面臨著嚴峻的挑戰，挑戰一方面來自我國加入ＷＴＯ對教育服務所作出的承諾，另一方面來自經濟結構和產業結構調整的要求。面對新情況，我國高等教育必須進一步加快改革和發展步伐。學習世界一流大學的教學經驗，拓展國際視野，根據自身特點在課程結構和課程設置上有所突破和創新，從而縮小與世界一流大學的差距，是一件十分緊迫而又意義深遠的事情。

目前我國高等教育中計算機專業本科教學的課程結構，專業形勢，社會認同，學生感受與教師教學等都存在一定需要改革的問題。本文探討了世界一流大學伯克利分校及其電氣工程與計算機科學系的先進做法和特色，結合我國高等教育計算機科學與技術專業本科課程結構教學改革，提出了一種計算機科學與技術專業本科生課程結構及相應的課程設置參考方案，以供交流。

2 加州大學伯克利分校及其電氣工程與計算機科學系的做法與啟示

課程結構是指學校課程體系中各種課程類型及具體科目的組織、搭配所形成的合理關系與恰當比例，是由各類課程構成的、有機的、完整的統一體。

2.1獨具一格的課程結構與培養模式

在加州大學伯克利分校，計算機科學系隸屬于工程學院，但由于其擁有獨立的系主任和教學安排，因此在整個學校內也占有相當重要的地位。目前，伯克利分校的計算機科學專業課程設置采用了混合多元的模式，注重培養學生的程序設計能力和獨立研究能力。計算機專業本科生的培養目標為[1]：“①有能力配置、運用實驗條件，估計實驗結果；②有能力根據給定的系統描述和限定開銷下開發設計出系統、組件和程序；③能夠與人合作共事，并能創造性地轉換其環境；④理解研究過程和如何創造新的知識；⑤具有解決問題和作出決定所必需的技能，并能考慮決定的廣泛社會和倫理意義；⑥能夠處理模糊性，能夠靈活思考并具有在職業生涯中不斷發展知識的技能。⑦有很強的表述與寫作能力”。它的課程結構如下表1。

加州大學伯克利電氣工程與計算機科學系提供兩種理學學士培養方案，分別為電氣及計算機工程(ECE) 及計算機科學與工程(CSE)，學生可自由從上述培養方案中選擇其一。為了滿足學生的學習興趣，在ECE培養方案中設有4個方向可供學生選擇，分別為選項1 (電子學)、選項2 (通信、網絡和系統)、選項3 (計算機系統)、選項4 (計算機科學)、選項5 (general) ，其中選項5是針對那些在電氣工程與計算機科學領域興趣廣泛的學生而設置的，允許學生同時探索學習該領域的幾個方向[2]。

2.2先進靈活的課程設置[1，3]

為了培養創新型人才，增強人才培養的適應性，伯克利分校在課程設置上按寬口徑原則，把本科生課程分為低年級課程、高年級課程，實行分階段培養。在低年級階段的兩年中，同一個系科的學生所學課程基本相同，以基礎課教學為主，即對應課程結構中的基礎課程。同時在前兩年還要修低層次核心課程。后兩年的高年級階段課程開始分化，增加了專業課程，即對應課程結構中的高層次課程，在課程設置上把高層次課程分為高層次核心課程和高層次工程課程。

伯克利電氣工程與計算機科學系要求學習的低層次核心課程也是學生必修的課程，如表2。

學校實行學分制，修滿120個以上的學分，即可獲得學士學位。其中至少要修20學分的高層次核心課程，鼓勵學生選修其他系的課程。在該系培養方案中明確指出：近年來由于工程技術的進步，學生所選課程已過于專業化，而學生畢業后的工作領域可能會發生變化，往往是與所學專業領域有交叉或其他相關領域，這就要求學生對電氣工程與計算機科學領域的相關基礎知識有基本理解，而且工程師在技術進步的過程中為避免失業，往往要改變他們的專業方向，因此廣泛學習電氣工程與計算機科學的基礎知識是非常重要的。綜合各方面的要求，設計出高層次核心課程，如表3。這些高層次核心課程既考慮了培養技術專家與非技術專家的需要，也考慮了理論與實踐的均衡。

高層次工程類課程的設置主要是根據工程要求培養學生的工程設計經驗和技能，這類課程與高層次核心課程有部分重復，在培養方案中沒有對所修高層次工程課程提出明確的學分要求，學生所修這類課程的學分可計入工程課程學習學分。主要高層次工程課程如表4。

研討課是伯克利分校培養創新人才的重要措施之一。在每一年級均開設研討課，研討課重在培養學生獨立分析問題和解決問題的能力，讓學生接觸學科發展的前沿。從內容上看，研討課涉及面很廣，甚至可以說是五花八門。

本科生科研是伯克利分校培養創新人才的又一個有力舉措。在學校看來，一流的大學不僅應該出杰出的科學家和卓越的科研成果，而且應該為本科生提供參加科學研究的機會，使其理解和掌握知識的來源與科學研究的基本方法。為了鼓勵本科生參加科研，學校給學生一定的經濟資助，學生如果要發表文章，或者參加學術會議，也可以向學校申請資助。另外，該校每年投入經費資助《伯克利本科生雜志》、《伯克利科學》、《加州工程師》、《思想者》等雜志，為該校本科生研究成果提供發表陣地，促進學生之間的學術性對話以及學問的增長。

由以上課程結構與課程設置得出一些啟示[2]：

(1) 重視基礎知識和基本能力的教學

在培養方案中明確要求學生在選修課程時應多選擇數學、自然科學及電氣工程與計算機科學的核心課程修讀，強調培養數學、自然科學基本原理的應用能力，知識與綜合能力，競爭與應變能力。學生一旦具備這些學科所需的基礎知識和獨立學習的基本能力，將能夠很好地進行后續高層次課程學習。

(2) 培養獨立學習能力

為了實現培養獨立學習能力這一目標，首先在教學實施過程中每學期都設置了研討課程，這類課程由教授主持，讓學生自己閱讀資料，然后進行課堂討論。學生通過主動及相互幫助學習，培養學生的獨立思考能力和協作精神。

(3) 重視學生人文修養的訓練

在培養方案中把工程教育與人文教育相結合，使學生受多方面的訓練，目的是擴大學生的知識面、調整知識結構，增強解決挑戰性問題的能力。伯克利加州大學電氣工程與計算機科學系在培養目標中明確指出應培養學生交際與溝通能力、人文與社會科學的背景知識。

(4) 倡導個性發展

培養方案充分體現了這一點，120學分中明確限定必須修讀的課程數目不多，如工程類課程，即使限定了學分，也很少限定到具體的課程，充分尊重學生的個人志愿，學生在學習時有廣泛的選擇空間。同我國高校同類專業相比，課程整合程度高，反映學科領域前沿的課程多。另外電氣工程與計算機科學系還鼓勵學生根據個人的興趣愛好選修一些該系以外的課程，進一步擴大學生的知識面。

3計算機專業課程結構設計與實踐

對比分析我國高校計算機專業本科課程設置，認為存在以下一些問題：

(1) 課程數量偏多，有些課程完全可以列入自學，有些專業甚至可以不學，但在統一教育機制下，開出的課程數量繁多；

(2) 教學內容不夠深入，教師教學發揮空間不夠。由于課程數量多，每門課的課時數自然大幅下降；

(3) 各學校教學計劃定得呆板，缺少靈活性。現在是要求本科生入學前就要制定這一級的四年培養計劃，而且在教學過程中基本不允許改動；

(4) 教授主持的研討課太少，特別是科研能力非常突出的教授專家開設的本科生研討課太少。

通過對加州大學伯克利分校電氣工程與計算機科學系的課程結構設置與教學特色分析，結合我國高等教育計算機科學與技術專業的實際情況，提出四層課程結構模式，如下表5。

通識教育課程對應素質教育，著重提高學生的基本素質。學科基礎與專業基礎課程對應能力培養，強調培養學生數學、自然科學基本原理的應用能力，知識與綜合能力，競爭與應變能力。專業方向課程對應就業能力的培養，直接與社會需求進行接軌，使學生有很強的就業能力。

根據四層課程結構，我們制訂了如下計算機科學與技術專業本科生修課流程圖，見圖1。

圖1 計算機科學與技術專業本科生修

課流程

根據四層課程結構與修課流程，結合實際情況，制訂了如下必修課程與核心課程，其中計算機核心課程中的前6門為必修，后6門至少選修1門課程。如下表6、表7：

除了學院規定的必修課與計算機核心課程外，針對三個專業方向分別再制定了專業必修課與選修課[4]。

(1) 專業方向之一——計算機科學，計算機科學專業注重計算機科學基礎理論，兼顧計算機系統及應用，分析。

(2) 專業方向之二——計算機工程，計算機工程學是計算機科學和電子工程的交叉學科，工程型為主兼顧硬件科學型和應用系統開發，設計和構建計算機系統和基于計算機的系統、強調的是硬件(嵌入式系統)，培養的學生擅長解決計算機系統的硬件問題綜合。

(3) 專業方向之三——軟件工程，軟件工程學科是以計算機科學為基礎的新興交叉學科，具有鮮明的工程特色，與應用領域結合緊密。

(4) 專業方向之四——信息技術，信息技術學科主要包括媒體計算、信息安全、網絡數字媒體與信息管理，與信息網絡應用及安全領域緊密相關。

選修課直接對應四層結構中的專業方向課程，與社會需求接軌，根據社會發展每年度調整相應教學計劃，以提高學生有很強的社會就業競爭能力，同時，對于工科學生也可以開設一些文學與傳統文化之類的選修課程，加強學生心理素質與修養。

4結束語

本文對世界一流大學加州大學伯克利分校及其電氣工程與計算機科學系的辦學理念、辦學特色，特別是課程結構的設置進行了深入的探討，以此為基礎結合我國高等教育計算機科學與技術專業本科生課程結構教學改革，提出了一種四層課程結構模式，并對比加州大學伯克利分校電氣工程與計算機科學系的課程結構，設置了符合對應四層課程結構的相應課程體系，在計算機科學與技術專業本科生實踐教學中，取得了較好的效果。

參考文獻

[1] http://www.eecs.berkeley.edu/ .

[2] 夏東偉.伯克利加州大學電氣工程與計算機科學系本科教育及其啟示[J].電氣電子教學學報，2001，23(4).

[3] 劉寶存.加州大學伯克利分校的本科生教育[J].中國大學教學，2005.(10).

[4] 計算機科學與技術專業規范起草小組.計算機科學與技術專業規范與專業建設報告[M].高等教育出版社、清華大學出版社，2006.