推進專業改革,提高辦學水平

2006年～2010年教育部高等學校計算機科學與技術專業教學指導分委員會(以下簡稱分委員會)是教育部為了進一步深化高等教育教學改革,提高高等教育質量,加強教育行政部門對高等學校教學工作的宏觀調控,推進高等教育宏觀決策的科學化和民主化,充分發揮各科類專家學者對高等教育教學改革與建設的研究和指導作用,組建專家組織,具有非常設學術機構的性質,接受教育部領導,受教育部的委托開展高等學校本科計算機科學與技術專業教學的研究、咨詢、指導、評估、服務等工作。任期從2006年1月1日起至2010年12月31日止。

按照教育部的要求,分委員會的職責是組織和開展本專業教學領域的理論與實踐研究,指導高等學校的學科專業建設、教材建設、教學改革、實訓基地建設、實驗室建設等工作,制定專業規范或教學質量標準,接受委托承擔專業評估任務,接受委托承擔本科專業設置的評審;組織師資培訓、教學研討和信息交流等工作,完成教育部委托的其它任務。圍繞著這些要求,分委員會2006年4月21～22日在長沙召開主任會議,確定了任期5年內的工作。將總目標確定為:在4種力量的支持下,做好4件事情。這4種力量是:教育主管部門(教育部、各省市教育廳/局)、相關院系領導和廣大一線教師、相關行業學會/協會/組織(如:中國計算機學會、全國高校計算機教育研究會、各省市計算機學會、計算機用戶協會、軟件行業協會、全國高校計算機系(院)主任(院長)論壇)和相關企業。4件事情是:宣傳培訓、分類試點、專業認證、完善規范。

在過去的3年半中,在各方的支持下,分委員會全體積極努力,開展了深入的研究、廣泛的宣講和培訓、扎實的分類培養試點,以及穩步的專業認證試點。

1廣泛的宣講與培訓

《高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規范(試行)》(簡稱為《規范》)的研制匯集了全國計算機專業的大批教育教學專家,歷時3年多。教育部對《規范》給予了高度的重視,一直關注并適時給予指導,于2006年6月24組織專家進行了評審。評審認為:“這些文件的起草是一項大規模深入的研究工作,對于我國計算機專業教育和基礎教育具有針對性和創新性,對規范和蔣宗禮老師

發展我國高等學校計算機教育具有重要指導意義,是我國計算機教育改革的一項重大研究成果”。

《規范》于2006年9月正式出版發行,目前已經第三次印刷。根據2006年9月8日分委員會第一次全體會議的決定,全體委員根據分工,按照分委員會制作的標準講稿,在全國范圍內開展了廣泛的宣講,幾乎覆蓋所有的省會城市,部分省市的宣講還進行過多次,受到了同行們的廣泛熱烈歡迎。經過2年多共計約70次的宣講,至少5000余人次的一線教師和專業負責人直接聽取了報告。在各校計算機專業明確基本方向和要求,修訂教學計劃中發揮了指導作用。

宣講過程與國家級精品課程、國家級和省市級精品教材等優質資源的推廣應用相結合,一批具有豐富教學經驗和課程建設經驗的一線教師直接與廣大教師面對面,毫無保留地將自己的研究成果、經驗、方法等拿出來和大家共享,有效地促進了計算機及其相關專業教學水平的提高。

2進一步深入研究

由于計算學科仍然是一個年輕的學科,其發展非常快,特別是在新技術、新系統以及廣泛的應用方面,發展特別迅速。所以,該學科的一些分支學科逐漸形成并迅速豐富。為了應對這一局面,分委員會在《規范》的基礎上,繼續開展了一系列的研究。主要包括發展戰略研究、高等學校計算機科學與技術專業公共核心知識體系與課程研究、高等學校計算機科學與技術專業實踐教學體系與規范研究、高等學校計算機科學與技術專業核心課程教學實施方案研究、計算機科學與技術專業能力培養研究。

2.1發展戰略研究

作為延續,分委員會再次組成研究小組,繼續從理念的層面開展專業發展戰略的研究。希望“細化認識,升華觀念,看得更加遠一些”。希望從健康發展的專業特征入手,研究計算機科學與技術專業的未來發展方向,尋求“從專業出發”和“從學生出發”辦專業的統一。

研究小組2008年4月正式成立,2008年7月2日召開了電話會議,就有關問題進行了討論,2008年8月13日在山東大學威海分校召開研究會。該小組目前正具體就“關于‘分類培養戰略的進一步思考”、“關于計算機專業人才的社會需求”、“計算機專業畢業生去向分析”、“國外計算機專業辦學情況概覽”、“關于‘就業導向辦專業觀念的辨析”等方面的問題進行了研究。

2.2公共核心知識體系與課程研究

這項研究是根據2006年11月18日分委會主任擴大會議的決定進行的,其目的是為了進一步提高《規范》的可操作性。希望通過這項研究,找出本專業有關方向的公共基礎知識結構,構建適當的公共基礎知識課程體系,為在公共平臺為基礎上構建課程體系提供參考,以適應目前許多學校以不同層次的平臺為基本構架制定本科教育課程體系的需求,力求實現無論CS、CE、SE、IT中的哪一個方向,都能夠比較方便地在這組課程的基礎上進行擴充而得,同時也可以有效利用已有的優質資源,迅速提高本專業的整體辦學水平。

2006年12月研究小組成立,2007年4月底形成初稿,2007年6月中召開主任會議集中進行討論和修改,在此基礎上形成草案,全體委員中廣泛地征求了意見,研究成果以《高等學校計算機科學與技術專業公共核心知識體系與課程》的形式于2007年9月由清華大學出版社正式出版。2008年10月增加了適當的內容后,以修訂版的形式重印。

核心課程選取的原則是:涵蓋4個方向的公共要求,實現在課程層面上對公共知識體系、專業培養公共要求和基本特征的體現;構成一個既照顧到學科,又照顧到專業的基礎平臺,使得人們能夠方便地構建完整的、全局優化的專業教育課程體系;充分考慮學時的限制,按照總學時20%計算,將公共核心課程的總學時控制在500以內;用盡可能成熟的課程實現涵蓋,而且這些課程可以體現學科教育的一些基本特點。

該知識體系共包括8個知識領域,含39個知識單元,共342個核心學時。其中,離散結構(DS)60核心學時、程序設計基礎(PF)67核心學時、算法(AL)28核心學時、計算機體系結構與組織(AR)60核心學時、操作系統(OS)32核心學時、網絡及其計算(NC)48核心學時、程序設計語言(PL)13核心學時、信息管理(IM)34核心學時。他們被涵蓋在程序設計、離散數學、數據結構、計算機組成、計算機網絡、操作系統、數據庫系統等7門課程中,這些課程稱為公共核心課程。

《高等學校計算機科學與技術專業公共核心知識體系與課程》包括8部分:第一部分介紹開展這項工作的背景;第二部分介紹各專業方向基本要求,包括:各專業方向的問題空間與知識取向、學生專業能力的培養、以及能力的詳細描述;第三部分介紹公共核心課程選取的原則;第四部分給出這些課程所含的知識體系,稱之為公共核心知識體系;第五部分給出了7門公共核心課程的大綱;第六部分給出公共核心課程對各個方面核心知識單元的覆蓋分析;第七、八部分分別為示例和總結。

2.3實踐教學體系與規范研究

這項研究是根據2007年7月19日教育部高等學校理工科教學指導委員會指導性專業規范研制工作會議要求,以及2007年6月16日主任會議和2007年10月13日第二次全體會議決定進行的。本研究根據強化學生理論結合實際能力的培養,進而更好地支撐學生基本專業能力培養的需要,依照《高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規范(試行)》和《高等學校計算機科學與技術專業公共核心知識體系與課程》的總體要求,構建相應的實踐教學體系。

實踐體系包括課程實驗、課程設計、專業實習和畢業設計。這里強調實踐教學為總的教育目標服務,要與理論課程教學相結合,要考慮課程的教學目標,體現課程的特點,體現課程的內容要求和能力培養要求,與理論課程有機結合,構成有機整體,貫穿于人才培養的全過程。

理論教學與實踐教學并舉并重是一個基本原則。理論和實踐相互結合,既重視理論傳授,又重視實踐引導,從培養創新意識、工程意識、工程興趣、工程能力、或者社會實踐能力出發,強調實驗、實習、課程設計、社會調查、畢業設計(論文)等實踐性教學環節進行整體、系統的優化設計,把基礎教育階段和專業教育階段的實踐教學有機銜接,使實踐能力的訓練構成一個體系協調實現學生對學科知識和方法的實踐的體驗、探索與應用。

追求實驗體系的完備、相對穩定和開放,體現循序漸進的要求,既要有基礎型的驗證實驗,還要有設計型和綜合型的實驗和實踐環節;在規模上要有小、中、大,難度上要有低、中、高;在內容上,既要有基本要求,還要有更高要求,通過更高要求引導學生進行更深入地探討,體現實驗題目的開放性。另外,還要強調實踐環節與實際的緊密結合。

從覆蓋面來說,作為計算機科學與技術專業的實踐教學體系,既要包含硬件方面的,又要包含軟件方面的;既要包含基本算法方面的,又要包含系統構成方面的;既要包含基本系統的認知、設計與實現,又要包含應用系統的設計與實現;既要包含系統構建方面的,又要包含系統維護方面的;既要包含設計新系統方面的,又要包含改造老系統方面的。

從實驗類型上來說,需要滿足人們認知漸進的要求,要含有驗證型的、設計型的、綜合型的。要注意各種類型的實驗中含有探討性的內容。對綜合型的實驗,要盡量與“企業”相結合。

從規模上來說,要從小規模的開始,逐漸過渡到中規模、較大規模上。關于規模的度量,就程序來說大體上可以按行計。小規模的以十計,中規模的以百計,較大規模的以千計。包括課外的訓練在內,從一年級到四年級,每年的實驗和實踐量折合成程序量,可依次大約為5000行、1萬行、1萬行、1.5萬行。這樣,通過四年的積累,可以達到4萬行的程序量。作為最基本的要求,至少應該達到2萬行。

研制出的《高等學校計算機科學與技術專業實踐教學體系與規范》于2008年10月由清華大學出版社出版。其中包括程序設計基礎、數據結構、操作系統、編譯原理、計算機圖形學、人工智能、軟件工程、數據庫系統、數字邏輯、計算機組成基礎、計算機體系結構、嵌入式系統、計算機網絡等13門課程的實驗,數字邏輯、計算機原理、嵌入式系統、數據結構、操作系統、程序設計、軟件工程、網絡應用、網絡工程等9個綜合課程設計,以及對專業實習和畢業設計的要求。

2.4專業核心課程教學實施方案研究

為推動分類培養思想的落實,建設優質教學資源,解決現在相關課程建設中存在的問題,推進計算機科學與技術專業的科學辦學進程,2008年3月,分委員會、中國計算機學會教育專業委員會和高等教育出版社決定聯合開展“高等學校計算機科學與技術專業核心課程教學實施方案”研究。該研究于2008年4月獲得教育部的批準,作為教育部高等理工教育教學改革與實踐項目之一立項。

該項研究根據《高等學校計算機科學與技術專業公共核心知識體系與課程》并考慮到“軟件工程”的重要性,項目包括離散數學、程序設計基礎、數據結構、計算機組成原理、操作系統、數據庫、計算機網絡、軟件工程8門課程的教學實施方案的研制,探求在教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會發布的基本課程教學大綱下,如何面向科學型、工程型和應用型三類人才的培養需要,根據不同類型人才關注不同的學科形態、不同的問題空間、不同的根本問題,以知識為載體,瞄準專業能力的提高和專業素質的形成開展有效的教學活動,形成較系統地課程教學實施方案。同時對相應的教材建設提供一個指導性意見(方案),解決目前課程教學和教材建設中可能存在的趨同性、盲目性、孤立性,以及不完整、不合理交叉等問題,改變過分追求知識的全面性,忽略人才培養的適應性傾向,為計算機專業的教育教學能夠瞄準基本目標,更科學有效地實施進行探索。

瞄準這一目標,按照科學型、工程型和應用型三類人才培養的需求,分別設計出上述8門課程的三種不同的教學實施方案。特別要指出的是,科學型以“計算機科學”專業方向為基本背景,工程型以“計算機工程”和“軟件工程”專業方向為基本背景,應用型則以“信息技術”專業方向為基本背景。

考慮到這些課程雖然都是計算機科學與技術專業的核心課程,但它們卻有著不同的特點和屬性,所以在內容組織形式上我們沒有苛求完全一致,而是依據一個基本框架,允許各門課程給出反映自身特點的內容。再者,教學實施方案要解決的問題涉及到方方面面,有的還是本學科尚未完全解決的問題,所以,很多內容都是探索性的,需要在實踐中不斷豐富、不斷提高。其三,課程教學是與教師緊密相關的,甚至可以說大綱、教材只是一個框架和素材,課堂教學這部劇如何展開,還依賴于集導演和演員于一身的教師,所以給出的只是提示性的參考。

項目共有核心研究成員51人,來自32所高校和高等教育出版社,包括18門國家級精品課程的負責人和主講教師。《高等學校計算機科學與技術專業核心課程教學實施方案》于2009年5月由高等教育出版社出版。

2.5專業能力培養研究

根據2008年11月1日分委員會第三次全體會議的決定,開展計算機科學與技術專業能力培養研究。2008年12月研究小組成立,將基本框架確定為研究專業基本能力的基本內容和計算機專業的核心課程(7門公共核心課程和軟件工程課)對這些能力的培養實施。

專業能力培養的研究是一個極具挑戰性的題目,這項研究旨在為如何將面向知識的教育轉變為能力導向的教育做出基礎性的探索。研究初步將計算機專業高級人才的專業基本能力包括計算思維能力、算法設計與分析能力、程序設計與實現能力、系統能力等4個方面。認為他們包含有豐富的內容,例如,計算思維能力包括:問題的符號表示、問題求解過程的符號表示、邏輯思維、抽象思維、形式化證明、建立模型、實現類計算、實現模型計算、利用計算機技術等,程序設計與實現能力主要包括:設計數字電路、實現數字電路、設計功能部件、設計芯片、對芯片進行程序設計、小型程序設計、大型程序設計、系統程序設計、實現智能系統等,系統能力分為系統的認知、分析、開發與應用能力,其中系統認知能力主要包括:基本系統軟件使用、系統軟件構成、基本的計算機硬件系統構成、網絡系統的構成、硬件系統的性能、軟件系統的性能、實驗分析等。

首先要研究這些能力的內涵和描述,包括該書的作用描述、培養描述、培養中要注意的問題等。在這個基礎上,以離散數學、程序設計基礎、數據結構、計算機組成原理、操作系統、數據庫、計算機網絡、軟件工程8門課程為基礎,探討課程教學如何在學生的專業能力的培養中發揮更有效的作用。

3辦學試點

根據分委員會的工作安排,為了更有效地實施《高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規范(試行)》,推動計算機科學與技術專業的改革,經過準備,于2007年正式啟動辦學試點工作。2007年6月16日發出了“關于征詢實施‘計算機科學與技術專業規范意向的函”。2008年3月25日,根據有關高校的申請,做出了“關于計算機科學與技術專業規范試點立項決定”,分成“地方院校計算機應用人才培養研究與試點”、“具有行業特色院校中計算機專業人才培養研究與試點”、“面向本科就業市場的計算機專業人才培養研究與試點”、“科學型與應用型兼顧的計算機專業人才培養研究與試點”4個課題開展試點工作。參加試點的學校有濟南大學、武漢工程大學、寧夏大學、河北師范大學、上海海事大學、華中農業大學、西安郵電學院、長江大學、吉林化工學院、中國計量學院、黃岡師范學院、廈門大學、天津大學、河海大學。