依據專業規范制定分專業方向培養方案的實踐與問題探討

文章編號：1672-5913(2008)10-0106-04

摘要：本文介紹了天津大學計算機科學與技術專業在修訂2007級培養方案時遇到的一些問題和采取的解決方案，給出了“離散數學”和“計算機組成原理”課程的具體調整辦法。

關鍵詞：專業規范；培養方案；離散數學；計算機組成原理

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1引言

在天津大學計算機科學與技術專業2005級之前的本科生培養方案中，一直沒有設置專業方向。從2005級培養方案開始設置專業方向，包括計算機軟件與理論、計算機工程、計算機網絡與安全、可視計算與多媒體等方向。在修訂2007級培養方案時，計算機科學與技術學院提出參照教育部計算機科學與技術專業教學指導委員會制定的專業規范設置專業方向，將計算機科學與技術專業中的專業方向調整為計算機科學、計算機工程、計算機與信息技術等三個專業方向；軟件工程方向放在軟件學院的軟件工程專業。計算機科學、計算機工程、計算機與信息技術三個專業方向的學生統一按照計算機科學與技術專業招生，培養方案按照專業方向分模塊設置，學生在不同模塊中自行選擇。

盡管2005級培養方案和2007級培養方案都是分方向培養方案，但是在修訂2007級培養方案時還是遇到了一些很難處理的問題。其中一個突出的問題就是，2005級培養方案中各個專業方向有相同的公共基礎課和學科基礎課，不同專業方向之間的差別主要體現在學科基礎選修課上；而2007級培養方案中除了公共基礎課完全一樣外，由于各個專業方向對知識領域的要求各不相同，所以學科基礎課在原來的課程框架下很難達成一致，加上有培養方案總學時的限制，使得問題更加突出。

2不同專業方向對知識領域的不同要求

為了便于比較計算機科學、計算機工程和信息技術三個專業方向對知識領域的不同要求，將專業規范中三個專業方向的知識領域要求集中在表1中。為了便于分析，將知識領域中相同或相近的知識領域進行歸并，劃分出11類知識領域。表1列出了專業規范中計算機科學、計算機工程和信息技術三個專業方向的知識領域和最小核心學時數。

從表1中可以看出，三個專業方向在知識領域的覆蓋上差別不是很大，但是三個專業方向在對不同知識領域的要求方面差別比較明顯。特別是表現在數學、電路與電子技術、程序設計基礎、計算機體系結構和組織等學科基礎知識方面的差別很大。三個專業方向在知識領域上顯示出的這些差別，體現出了三個專業方向的不同側重和不同要求。但是，這些差別，特別是表現在學科基礎知識方面的差別，為制定計算機科學與技術專業分方向的專業培養方案帶來了一定的問題和困難。

3不同專業方向對學科基礎的不同要求

不同專業方向對學科基礎的要求表現在很多方面，這里僅就離散結構和計算機系統結構與組織這兩個知識領域的不同要求進行分析。

(1) “離散數學”課程

計算機科學方向給出的“離散結構”(CS-DS)為最少72學時；計算機工程方向給出的“離散結構”(CE-DSC)為最少43學時；而信息技術方向沒有給出相應的課程，只是在信息技術基礎(IT-ITF)課程中有不超過3學時的離散結構相關內容。表2摘錄了專業規范中三個專業方向在離散結構方面的要求。從表2中可以看出，在計算機科學方向和計算機工程方向除了“圖和樹”這一部分內容的學時要求一樣外，其他內容的學時要求都不一樣。

(2) 計算機體系結構與組織

計算機科學方向給出的計算機體系結構與組織(CS-AR)為最少82學時；計算機工程方向給出的計算機體系結構和組織(CE-CAO)為最少63學時；而信息技術方向沒有給出相應的課程，只是在平臺技術(IT-PT)中包含了最少3學時的計算機組織和結構(PT.ao)，以及選修的硬件(PT.har)內容。表3摘錄了專業規范中三個專業方向在計算機體系結構與組織以及數字邏輯方面的要求。

表面上看，好像計算機科學方向對計算機體系結構與組織知識領域的要求比計算機工程方向的要求還要高，但是仔細分析就會發現在計算機科學方向的計算機體系結構與組織(CS-AR)知識領域中包含16學時的數字邏輯與數字系統(AR1)知識單元，而計算機工程方向的計算機體系結構和組織(CE-CAO)知識領域中并不包含數字邏輯與數字系統的內容，而是把數字邏輯單獨作為一個知識領域看待，在計算機工程方向中數字邏輯(CE-DIG)為最少57學時的知識領域。

如果計算機科學方向和計算機工程方向都考慮數字邏輯內容的話，那么計算機工程方向的數字邏輯(57學時)加上計算機體系結構和組織(63學時)就是最少120學時，遠遠大于計算機科學方向的最少82學時；如果計算機科學方向和計算機工程方向都不考慮數字邏輯內容的話，計算機科學方向的計算機系體結構與組織(82學時)減去數字邏輯與數字系統(AR1，16學時)就是最少66學時，與計算機工程方向的最少63學時基本相等。

4制定分專業培養方案時提出的解決方案

通過前文的分析，三個專業方向之間的差別已經很清楚了。在培養方案制定過程中，如何在體現專業方向之間差別的同時，還能有一個比較合理的課程體系的支撐就是需要解決的關鍵問題。

(1) 信息技術專業方向知識領域要求的調整

在研究專業規范中的信息技術專業方向知識領域時，明顯感覺到如果完全按照專業規范的要求，很難把信息技術專業方向與計算機科學專業方向和計算機工程專業方向統一到一個專業培養方案下。所面臨的主要問題是信息技術專業方向在很多被認為是計算機科學與技術專業非常基礎的知識單元的要求方面明顯少于計算機科學和計算機工程專業方向。同時也發現信息技術專業方向知識領域的最小學時數只有290學時，遠遠少于計算機科學專業方向(560學時)和計算機工程專業方向(551學時)的最少學時數要求，估計是為安排特定應用領域相關內容留出的空間。

我們有這樣一個認識，即信息技術專業方向無論如何都應該具有計算機科學與技術專業的核心基礎知識。基于這樣的認識，對信息技術專業方向知識領域的要求提出了如下調整原則：在核心的知識領域，取計算機科學和計算機工程兩個專業方向中相同知識領域要求低的作為信息技術專業方向的知識領域要求，實際上是在計算機科學與計算機工程兩個專業方向之間取了一個折中。對信息技術專業方向知識領域進行這樣的調整，加強了信息技術專業的核心基礎知識，同時不會帶來明顯的問題。

(2) 離散數學課程的改變

在天津大學計算機科學與技術專業，以往設置的離散數學課程是按照課程內容的先后順序劃分為離散數學I和離散數學II，共計80學時。從表2可以看出，計算機科學和計算機工程兩個專業方向在離散結構知識領域中知識單元的覆蓋面基本相同，只是對不同知識單元的程度要求和學時要求上有所差異；信息技術專業方向對離散結構要求很少，按照前文提出的調整原則，基本上可以靠攏到計算機工程專業方向的要求上。

基于這樣的認識，為了在課程體系上能夠盡可能滿足各個專業方向各自的要求，將離散數學課程從原來的按內容的先后順序劃分課程的方法，改變為按內容難易程度的分層次劃分課程的方法，即開設一門離散數學導論(48學時)和一門離散數學(64學時)。離散數學導論為各專業方向必修課，能夠滿足計算機工程方向和信息技術方向對離散結構知識領域中知識單元的要求；離散數學為計算機科學方向限選課，離散數學課程在離散數學導論課程基礎上對一些知識單元做更深入的介紹，從而達到計算機科學方向對離散結構知識領域中知識單元的要求。

離散數學課程的這種改變面臨著兩個主要問題，一是沒有現成的、適合于離散數學課程的教材，因此缺少合適的教材是離散數學課程的一個問題；二是離散數學為了課程內容的連貫性，不得不花一些時間重復離散數學導論課程中已經講過的部分內容，從而導致離散數學總學時增加的問題。

(3) 計算機組成原理課程的改變

在天津大學計算機科學與技術專業，計算機體系結構與組織知識領域的內容一直都由兩門獨立的課程支撐，即計算機組成原理課程(88學時)和計算機體系結構課程(24學時)。但是計算機組成原理課程需要有數字邏輯課程(64學時)作為基礎。根據對專業規范中計算機科學方向和計算機工程方向各自對計算機體系結構與組織知識領域要求的分析和理解，并且把信息技術專業方向對計算機體系結構與組織知識領域的要求靠攏到計算機科學專業方向的要求上，提出了一種兼容各個專業方向的課程調整方案。

課程的調整主要體現在兩個方面：一是在計算機組成原理課程內容中增加一些數字邏輯與數字系統的內容，大致可以覆蓋CS-AR.AR1的主要內容，使得計算機組成原理成為一門不依賴于數字邏輯課程的獨立課程；二是將原來計算機組成原理課程中涉及到的有些體系結構的內容適當簡化，比較深入的內容留給計算機體系結構課程講述。經過這樣的增刪調整后，計算機組成原理課程的總學時基本保持不變。

課程體系的調整主要體現為計算機組成原理(88學時)作為各專業方向必修課；數字邏輯課程(64學時)和計算機體系結構課程(40學時)僅作為計算機工程專業方向必修課，總學時從原來的176學時增加到192學時。

對課程和課程體系進行這樣的調整后，主要面臨著兩個問題，一是由于數字邏輯課程和計算機組成原理課程在數字邏輯知識單元存在著一部分重復內容，使得計算機工程專業方向的學生在數字邏輯課程和計算機組成原理課程中會重復學習數字邏輯知識單元中的部分內容；二是由于計算機組成原理中的一些與體系結構相關的內容被簡化，同時計算機體系結構課程又僅作為計算機工程專業方向的限選課，使得計算機科學方向在計算機體系結構與組織知識領域的要求有所降低。

5總結

在學習和研究教育部計算機科學與技術專業教學指導委員會制定的專業規范和CC2005基礎上，結合天津大學計算機科學與技術專業的定位和多年的教學積累，提出和制定了天津大學計算機科學與技術專業本科生2007級分專業方向的培養方案。本文介紹的信息技術專業方向知識領域要求的調整、離散數學課程的改變和計算機組成原理課程的改變等只是我們在制定分專業培養方案過程中遇到的很多問題的一部分，也是我們研究討論比較多、認識比較深的幾個問題。由于2007級分專業培養方案剛剛開始執行，具體效果和存在的問題都還有待實踐的檢驗。

感謝教育部計算機科學與技術專業教學指導委員會秘書長蔣宗禮教授在我們研討和制定培養方案過程中兩次到天津對專業規范進行的講解和指導。

參考文獻

[1] 教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會. 高等學校計算機科學與技術發展戰略研究報告暨專業規范(試行)[M]. 北京:高等教育出版社，2006.