CS2013對本科計算機類應用型人才培養的啟示

古天龍+++周婭

摘 要：計算教程CC20xx對計算機類專業的人才培養有著重要的影響，本文介紹了CC20xx的歷史演化，分析了CS2013的特點，討論了對計算機類應用型人才培養的幾點啟示，以期對國內高校本科計算機類應用型人才培養的教學改革與實踐提供參考。

關鍵詞：計算機科學教程；計算機類專業；應用型人才；知識體系

一、CC20xx的演化

計算機技術及其工業革命對人類社會發展產生了深遠和重大的影響。從計算機誕生至今，計算學科的相關專業教育就一直受到國際學術學會組織的極大關注[1]。美國計算機學會（ACM：Association for Computing Machinery）于1968年和1978年分別發布了計算機科學（CS：Computer Science）教程Curriculum68和Curriculum78，并于1972 年發布了信息系統（IS：Information Systems）教程。美國電氣和電子工程師學會計算機分會（IEEE-CS：Institute of Electrical and Electronics Engineers-Computer Society）于1977年發布了計算機科學與工程教學計劃報告，并于1983年對其進行了修改完善。國際信息技術職業協會（AITP：Association of Information Technology Professionals）于1985 年發布了信息系統教程。ACM和IEEE-CS聯合任務組于1991年發布了著名的計算教程CC91（Computing Curricula 1991），給出了計算機科學和計算機工程（CE：Computer Engineering）專業四年制學士課程計劃。ACM 于1993年發布了計算機科學、計算機工程、信息系統、計算機支持業務（Computer Support Services）和其他領域計算共五個專業的二年制輔修學位教程。國際信息系統學會（AIS：Association for Information Systems）和ACM，AITP于1997年公布了四年制信息系統專業學士學位課程模型。

計算教程CC91對世界范圍的計算機教育產生了巨大的影響。但是，隨著計算機科學和技術的飛速發展，計算相關領域不僅在縱向上迅速發展，而且在橫向上急劇擴展，計算相關的各種不同課程也隨之迅猛增加。CC91漸漸暴露出了各種局限性和不足。在1998年秋季，ACM和IEEE-CS再次合作，成立了聯合任務組，旨在對CC91進行修訂和完善，力圖建立能為各種計算相關專業的學位課程設置提供指南的新教程。隨著工作的推進，任務組成員認識到：計算已經深入到如此多而廣的領域，以至于從某單一學科度來看問題是遠遠不夠的，需要以一種新的方式來定義和規范計算課程，該工作的完成需要ACM，IEEE-CS，AIS以及其他相關專業協會的合作。ACM和IEEE-CS聯合任務組于2001年發布了計算教程CC2001。CC2001報告包含了兩個方面重要內容：新的計算教程結構（CC2001模型），計算機科學本科生學位計劃的詳細課程指南。由于CC2001報告包括了計算機科學課程指南，所以涉及計算機科學教育內容的部分就作為計算機科學教程CS2001。

ACM和IEEE-CS大致上以10年為周期發布新的計算教程，如前面提起的1968年、1978年、1991年和2001年。2001年之后，出現了所謂的計算教育“危機”：許多國家就讀計算學科相關專業的學生數目出現了明顯的下滑，從2001年的峰值減少60%～70%。然而，在工程、科學、商業、娛樂以及日常生活各個方面，計算技術的作用日益凸顯，計算學科相關專業的就業崗位數也在不斷增多，畢業生數量的減少和社會需求增多之間形成了矛盾。由此，人們對傳統計算教程提出了質疑。為了適應計算學科相關專業的快速發展，ACM和AIS分別于2002年和2006年發布了信息系統教程IS2002和IS2006。ACM和IEEE-CS聯合任務組于2004年和2008年分別完成了軟件工程（SE：Software Engineering）教程SE2004、計算機工程教程CE2004和信息技術（IT：Information Technology）教程IT2008。同時，ACM和IEEE-CS聯合任務組于2005年發布了計算教程CC2005，它由計算教程總體報告CC20xx、計算機科學教程CS20xx、信息系統教程IS20xx、軟件工程教程SE20xx、計算機工程教程CE20xx、信息技術教程IT20xx和其他教程（待增加）等組成。CC2005對該版本教程所涉及的計算機科學、信息系統、軟件工程、計算機工程、信息技術專業進行了全面的介紹，并給出了各個專業學位計劃規范制訂的指導性原則。各專業學位計劃的知識體系以及課程設置和內容則在相應分卷中詳細闡述。

ACM和IEEE-CS聯合任務組對計算機科學教程CS2001啟動了5年中期評估，更多地關注了社會和工業界的意見。基于安全、并行和網絡計算等方面的新要求，對CS2001中知識領域的知識單元及相應課程進行了補充和更新，完成了計算機科學教程CS2008[2]。ACM和AIS于2010年再度合作，發布了更新版信息系統教程IS2010[3]。

二、CS2013的要點

ACM和IEEE-CS聯合任務組于2010年秋季啟動了計算機科學教程的修訂工作。首先，由美國大學1500名計算機及相關系主任和世界范圍大學2000名系主任對CC2001和CS2008的知識體系進行評估；其次，根據評估意見制訂知識體系的修改方案，組織專門的小組具體負責各個知識領域的起草；最后，通過會議交流和網上問卷等形式廣泛征求高等院校、工業行業領域以及社會多方面專家的意見，統籌協調處理各個知識領域之間的沖突和相容，形成知識體系的最終版本。此后，聯合任務組于2012年夏季開展了課程和培養方案設計的案例評估工作，2013年12月發布了計算機科學教程CS2013[4]。

CS2013中的知識體系包括了18個知識領域： 算法與復雜性（AL：Algorithms and Complexity），體系結構與組織（AR：Architecture and Organi- zation），計算科學（CN：Computational Science），離散結構（DS：Discrete Structures），圖形學與可視化（GV：Graphics and Visualization），人機交互（HCI：Human-Computer Interaction），信息保護與安全（IAS：Information Assurance and Security），信息管理（IM：Information Management），智能系統（IS：Intelligent Systems），網絡與通信（NC：Networking and Communications），操作系統（OS：Operating Systems），基于平臺開發（PBD：Platform-based Development），并行與分布式計算（PD：Parallel and Distributed Computing），程序設計語言（PL：Programming Languages），軟件開發基礎（SDF：Software Development Fundamentals），軟件工程（SE：Software Engineering），系統基礎（SF：Systems Fundamentals），社會與職業問題（SP：Social Issues and Professional Practice）。

知識體系中的大部分知識領域是對CC2001/CS2008中知識領域的修訂，其中一些知識領域改動比較大，另外一些知識領域則是新增加的。其中，有些是為了適應計算技術發展的需求，例如，基于計算機和網絡安全的要求所增加的信息保護與安全（ISA）知識領域。有些則是為了更加符合實踐應用而進行的知識重組，例如，軟件開發基礎（SDF）知識領域是軟件開發相關的基礎知識和技術的重組，涵蓋了原來分散在程序設計基礎、軟件工程、程序設計語言、算法與復雜性中的知識單元。類似地，系統基礎（SF）知識領域將原來許多知識領域中系統相關的概念和基礎知識組織在一起。值得注意的是，這些知識領域中的知識單元是相互聯系和相互補充的，它們是完整的統一體。

CS2013提供了不同大學和學院的案例課程121門，這些課程從不同側面體現了知識領域中的各個知識單元組合成課程的不同方式：一門課程可能包含有多個知識領域中的知識單元，涵蓋某個知識領域可能需要多門課程。CS2013也提供了5所不同大學和學院的核心課程設置案例，這些案例展示了如何通過知識單元實例化將完整的知識體系分配到專業培養方案中的一系列核心課程中。這些案例不僅共享了課程和核心課程設置的經驗，而且展現了不同的教育理念。

CS2013具有如下一些特點：

（1）適應技術發展和社會需求，知識體系中14個知識領域調整為18個。為了充分體現計算機科學是一個寬口徑專業的特點，涵蓋了數學、物理學、心理學、統計學、藝術、電氣、生命科學等領域知識；為了培養學生適應不同職業的能力，拓寬了專業知識領域，包括計算x（computational-x，如計算金融、計算化學），x信息學（x-informatics，如經濟信息學、生物信息學）等。

（2）梳理和評估基本核心知識，通過優化知識單元配置控制學時總量。計算機科學的技術發展速度非常快，為了兼顧及時更新知識和控制學時總量，對原有知識體系中的知識單元進行評估和優化配置。不僅總學時量保持在CS2008的相當水平，而且確保了計算機科學教育必須具有的基本知識，并提供了更加靈活的教程模型。

（3）適應人才培養特色化需求，實現了核心知識領域和單元的層級化。高等院校的特點和培養人才的特色各有不同，不可能采用完全一致的培養方案，各個高等院校需要根據自身的基礎、環境和特點來構建個性化的培養方案。為了滿足不同學校人才培養的需求，建立了“一級核心、二級核心、選修”三級化知識領域和單元模型。這也有利于學生靈活地選擇應當掌握的基本技術和知識。

（4）為了促進教學改革和實踐，提供了課程和專業培養方案設計案例。通過遴選成功的課程設計案例和專業培養方案案例，提供了切實可操作的課程設計方法和人才培養方案改革模式。不同高等院校可以從中得到借鑒，通過制訂清晰、可執行的目標，建立適合自身特點、及時靈活適應領域技術變化和社會需求的課程和專業培養方案。

三、幾點啟示

我國教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會于2006年發布了《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）》，提出了以“規格分類”為核心思想的計算機專業發展建議，將計算機相關專業人才培養分為科學型、工程型和應用型三類[5]。在此框架下，2009年發布了程序設計基礎、離散數學、數據結構與算法、計算機組成原理、計算機網絡、操作系統、數據庫系統、軟件工程8門核心課程的不同層次人才培養教學實施方案[6]。這些工作對于我國計算機類專業人才培養具有重要的指導意義。

《普通高等學校本科專業目錄和專業介紹（2012年）》將計算機類專業分為計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程、信息安全、物聯網工程、數字媒體技術6個基本專業和智能科學與技術、空間信息與數字技術、電子與計算機工程3個特設專業[7]。據此統計，目前我國計算機類專業的布點總數為2481個，大量分布在地方高等院校。根據我國高等教育發展戰略和社會需求現狀，地方高等院校辦學定位應側重于應用型人才培養，尤其是新升格本科院校，應凸顯地方性應用型人才培養特色。計算機類專業辦學歷史較短，加之計算機技術更新速度較快，本科計算機類專業應用型人才培養還存在許多問題亟待解決。借鑒和學習以CC20xx為代表的國際計算機教育的先進思想和理念，將是大有裨益的。從CS2013，可以得到如下啟示：

（1）需求為導向的應用型人才培養方案。計算機應用型人才需要“更了解各種軟/硬件系統的功能和性能，更善于系統的集成和配置，更有能力管理和維護復雜信息系統的運行”。計算機類專業應用型人才培養應該及時跟蹤和分析行業產業的發展需求，結合各自學校的培養特色定位，確立自身的專業人才培養方向；依據培養方向梳理相應的專業知識，確定與之相適應的專業課程；從專業課程的技術知識支撐角度，確定對應的專業基礎課程；基于專業基礎課程的基礎知識支撐，確定適合的基礎課程。由此，逐級構建計算機類專業本科應用型人才培養的課程設置計劃和教學大綱。

（2）計算機類專業應用型人才知識體系。教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會于2006年發布的《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）》，將計算機科學專業知識體系劃分為14個知識領域、132個知識單元。計算學科的知識更新和行業產業技術進步較快，應當及時組織相關教學和工業行業界專家，借鑒CS2013，對專業知識體系進行拓展和修訂，頒布新的專業規范。尤其是要充分考慮滿足不同高校本科應用型人才培養的需求，建立多級化的知識領域和單元模型，以便于不同高校靈活地制訂適合各自培養特色的核心課程體系。

（3）課程案例和系列核心課程設置案例。從知識體系的知識領域和知識單元出發，構建與計算機類專業本科培養方案相適應的核心課程是應用型人才培養中的關鍵環節，為不同高等院校特色性人才培養留出了充分發揮的空間。我們需要及時從計算機類專業本科應用型人才培養有豐富辦學經驗的高等學校中，遴選一批典型核心課程案例、系列核心課程設置案例，舉辦系列教學改革研討會和宣講會，發揮其示范作用。這對于新辦本科計算機類專業的院校，尤其是新建應用型院校，具有重要的指導意義和積極的促進作用。

（4）應用型人才培養系列核心課程教材建設。我國舉辦計算機類專業本科人才培養的高等院校數目較多，學校的辦學歷史和辦學特色呈現多樣性。大量院校教學采用的是選擇已有的傳統教材，這些教材許多出自國內“985工程”、“211工程”建設高校，部分出自具有一定辦學歷史的原部委所屬高校，有些也選擇了國外原版或翻譯的經典教材。這些教材對本科計算機類專業應用型人才培養發揮了積極的作用。但是，計算機類專業本科應用型人才培養系列核心課程教材的建設工作還遠遠不夠，需要精心組織和統籌規劃，建設一批與典型核心課程案例、系列核心課程設置案例配套的課程教材。

（5）適用于應用型人才培養的師資隊伍。本科計算機類專業應用型人才的培養需要一支精良的教師隊伍來支撐。不僅要求教師們具有扎實的專業基礎知識，而且要求具有豐富的工程實踐經驗以及現代技術知識的快速汲取和更新能力。在師資隊伍建設中，一方面要重視“雙師型”教師隊伍的占比，另一方面要加強教師在崗期間的企業實踐和行業體驗培訓。此外，行業產業領域專家和工程師參與人才培養過程也是極為重要的，包括：專業培養方案的制訂和修訂、理論和實驗實踐教學內容的更新、教學條件和實驗平臺的改革、校企聯合實驗室的共建等。

參考文獻：

[1] The Joint ACM/IEEE-CS Task Force on Computing Curricula. Computing curricula 2005-the Overview Report[R]. ACM and IEEE Computer Society， 2005.

[2] The Joint ACM/IEEE-CS Task Force on Computing Curricula. Computer Science Curriculum 2008： An Interim Revision of CS 2001[R]. ACM and IEEE Computer Society， 2008.

[3] Joint IS 2010 Curriculum Task Force. IS 2010： Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Information Systems[R]. ACM and AIS， 2010.

[4] The Joint ACM/IEEE-CS Task Force on Computing Curricula. Computer Science curricula 2013[R]. ACM and IEEE Computer Society， 2013.

[5] 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專業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.

[6] 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專業核心課程教學實施方案[M]. 北京：高等教育出版社，2009.

[7] 中華人民共和國教育部高等教育司. 普通高等學校本科專業目錄和專業介紹（2012年）[M]. 北京：高等教育出版社，2012.

[責任編輯：余大品]