全面提高計算機學科高等教育質量：“互聯網+”帶來的機遇和挑戰

李未，男，1943年生，北京市人，計算機專家。1966年于北京大學數學力學系畢業后在北京航空學院（現北京航空航天大學）任教至今。1979年至1983年在英國愛丁堡大學學習，獲計算機博士學位。1986年起任北京航空航天大學計算機學院教授、博導。1997年當選中國科學院院士。1988年至2009年任國務院學位委員會委員。2002-2009年任北京航空航天大學校長。曾任第10和11屆全國政協委員。現任中國科學院信息技術科學部主任，國家教育咨詢委員會委員，軟件開發環境國家重點實驗室主任，中國電子學會副理事長。

編者按：

在高等教育已經實現大眾化的背景下，為適應國家實施創新驅動發展戰略和建設人力資源強國、高等教育強國的需求，《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》正式提出全面提高高等教育質量的戰略要求。那么對于計算機學科來說，如何全面提高高等教育質量？在此過程中最重要最核心的問題是什么？計算機學科應當怎樣面對“互聯網+”帶來的機遇和挑戰？

新年伊始，《計算機教育》雜志社專訪了原北京航空航天大學校長、中國科學院信息學部主任李未院士。

作為我國高等教育的領軍人物，李未院士對中國的教育問題和人才培養問題傾注了很多心血，進行了多年的思考和實踐。以下是《計算機教育》雜志奚春雁主編（以下簡稱奚）和李未院士（以下簡稱李）的對談。

奚：李院士您好！自1999年擴招以來，我國高等教育發展取得了歷史性成就。您曾擔任北京航空航天大學（以下簡稱北航）校長7年，可以說是我國高等教育大發展的親歷者。請您談談如何看待把全面提升教育質量作為高等教育改革和發展的重點？

李：自20世紀90年代起，我國高等教育就進入了快速發展時期，開始實施一系列具有實效性和前瞻性的計劃和工程。1993年，《中國教育改革和發展綱要》公布，推動了高等院校合并，啟動了“211工程”，為在21世紀建設100所一流大學打基礎。依據聯合國的定義，中等發達國家在高等教育方面應滿足大眾化的要求，即適齡青年接受高等教育的毛入學率不低于15%，而1997年我國高校在校生人數僅為350萬，毛入學率只有7%。1999年，《面向21世紀教育振興行動計劃》正式實施，高等學校開始擴大招生規模，同時啟動了“985工程”，即建設30余所世界一流大學。這些措施都取得了非常好的效果，2003年全國高等學校在校學生數達到1600萬，適齡青年的毛入學率達到17%，提前實現了我國高等教育從精英化向大眾化的轉變。2014年，我國高等教育在學人數達到3559萬人，居世界第一；高等教育毛入學率達到37.5%；與世界經濟合作與發展組織（OECD）國家的水平大體相當。

當前，我國已經成為世界第二大經濟體，全面提高教育質量成為我國高等教育戰線的主要任務，當然也是計算機學科的主要任務，這是時代發展的需要，是國民經濟建設進入新階段的客觀要求。

奚：高等教育改革和發展涉及方方面面，您認為全面提高高等教育質量最重要的是什么？

李：全面提高高等教育質量是塊硬骨頭，這么多年來我們一直在努力尋找突破口。要啃下這塊硬骨頭，既需要革命性的教育信息化手段，又需要改革傳統的教學理念和方法，從根本上實現優質教學資源廣泛和充分的共享。

大家都知道，高等教育由大學本科教育和研究生教育組成。學生在本科階段學習的主要是第一次工業革命以來人類累積知識的概括和結晶，是使學生成為現代社會建設者和新社會創造者所必備的基礎知識，是打開信息社會之門的鑰匙。而研究生教育則建立在本科教育的基礎之上，所教授內容主要是20世紀以來科技發展的重要前沿成果和知識。如果一個大學生本科沒有學好，即通常所說的“基礎”沒有打好，那么在研究生階段就很難學“懂”、學“精”，畢業以后也很難“用好”。

因此，全面提高高等教育質量的關鍵在于全面提高本科教育質量，而本科教育質量又主要取決于核心基礎課與科技實踐課程的學習，因為本科教育所授知識的核心內容和治學方法都包含在本科必修的公共核心基礎課（簡稱核心基礎課）和科學實驗課程之中。

奚：既然核心基礎課與科技實踐課程的學習是全面提高高等教育質量的重中之重，那么您認為，當前核心基礎課面臨的主要問題是什么？提高核心基礎課教學質量的主要困難又在哪里？

李：這個問題需要從中學教育和大學教育的區別談起。我認為，中學教育和大學教育的本質區別是：前者教授的是第一次工業革命之前的知識，后者則是第一次工業革命后的知識。兩者在內容、方法和觀念上有本質不同。以數學和物理為例，粗略地說，前者是教授“常態的科學”，例如：幾何學教授邏輯推理，代數學主要是恒等變換，物理學的定律都是代數式；而后者則是教授“變化的科學”，例如：研究的對象是變量，描述變量之間的關系是函數，一個函數的變化率是微商，描述函數之間的變化關系是微分方程，計算的過程變為求極限的過程，而物理學的定律則都是微分方程來描述的。

大學和中學在知識的內容和方法論的不同，都反映在大學本科的核心基礎課之中。所以，要提高本科的質量，就必須要求教授本科核心基礎的教師對所教課程的內容有準確而深透的理解，在科研方面有出色的建樹，在實踐方面有豐富的經驗和成就；還要熟諳這門學科的歷史、現狀和問題，對本學科與其他相關學科的聯系也有全面而深入的了解和認識，他們應該是本學科的知名學者。具備這種水平的教師就是“名師”。只有實現名師上講堂，即名師教基礎課或成立教學小組，由名師策劃和指導，多位教師參與授課（包括討論課和習題課）才能確保全面提高高等教育質量。教育部在培養名師和鼓勵名師上講臺方面采取了許多措施，做出了巨大努力，這些都是應該肯定的。

需要正視的是，我們當前也面臨著一些問題。一方面，我國大學整體上教學名師資源不足；另一方面，現有名校的名師資源也未得到充分利用。

粗略地說，目前我國只有39所“985工程”大學基本達到了這個要求，另有82所“211工程”（不含“985工程”）大學基本接近這個要求。也就是說，名師等優質資源被少數一流或名牌高校所擁有，但不能被所有高校所共享。而剩余的900多所大學和1200多所專科院校基本上沒有達到名師主講核心基礎課這一要求。

目前，盡管已有大量應屆碩、博士研究生進入了這些學校的教師隊伍，但是普遍存在著青年教師教育教學經驗不足、教學與科研水平尚待提高等問題，他們距名師尚有很大距離。一般而言，培養一位名師需要20年時間。

另一方面，名校的名師教育資源也沒有得到充分開發。以北京大學為例（數據由北大李曉明教授提供），2013年上半學期共開設1998門課，其中聽課人數均值為48，中位數為29。這說明在近2000門課中，有近1000門課的課堂聽講人數規模<30人。聽課人數少，可以更好地開發群智，使每一位學生的問題得到比較深入的討論，學習過程甚至可以達到耳提面命式的傳道、授業、解惑，但其缺點是能獲得名師直接指導的人數太少！以名師為代表的優質教學資源稀缺，已成為全面提高高等教育質量的桎梏。

總的來說，突破傳統教育體制對優質教育資源的壟斷，實現優質教育資源的廣泛和充分共享，是當前全面提高我國高等教育質量亟待解決的問題。

奚：那么科學實驗課程目前又面臨著什么問題呢？

李：當前我國高校畢業生創新能力與美英發達國家相比尚有不小的差距，而教育方面的主要原因之一是我國高校開設的科學實踐課程內容基本停留在驗證課堂上講授理論的階段，即利用所學理論解釋現象，應用所學理論解決問題。這些內容都是需要的，問題是只做到這些還不夠。此外，多數教學實驗室環境不是真實的環境，部分實驗室和科研項目也沒有積極對本科生開放。學生只要正確進行由老師事先設計好的操作規程和程序，就能驗證課堂講授的理論。這種實踐教育的不足是對學生創新能力的培養支持力度不夠，不能滿足建設創新型國家的要求。

奚：近一年來，“互聯網十”很熱，人們都說，互聯網進入哪個領域，就使哪個領域發生革命性的變革。比如說：電商對實體店產生了巨大沖擊，滴滴等打車軟件對出租車行業改革起到了決定性的推動作用，互聯網金融正深刻地影響著銀行和保險業。您認為，“互聯網+高等教育”會帶來什么樣的變革，對您剛才提到的核心基礎課又會有哪些影響？

李：首先，“互聯網+”為整個高等教育改革和發展帶來了革命性的變化，既是挑戰，更是機遇。比如說，對于核心基礎課，最大的變化就是MOOC的發展。“互聯網+”時代的到來為突破名師資源不足，又好又快、全面提高高等教育質量提供了新的思路，帶來了新的機遇。2011年，斯坦福大學吳恩達（Andrew Ng）宣布：將在因特網上免費教授該校“機器學習”課程。整個授課過程，包括課堂教學、答疑、習題課、審批作業，討論互動課、小測驗、期中測驗到期末考試等，都在因特網上進行，使用斯坦福大學講義，考試成績合格者由斯坦福大學計算機系頒發成績證書。結果該課程的注冊人數超過10萬，有約1萬人在網上參與并完成全過程，拿到了斯坦福大學計算機學系的成績證書。由此開名師教育資源為全世界所共享之先河，并誕生了一種“互聯網+”教育模式，稱為大規模開放在線教育，英語簡稱為MOOC，常譯為慕課或幕課。

自此，MOOC以課件公司的形式迅速崛起。例如由美國斯坦福大學發起，杜克大學、伯克利大學等33所院校合作的Coursera公司，提供1462門課程，有1464萬學生注冊；由麻省理工學院和哈佛大學支持，與加州大學等28所高校合作的非營利性組織EdX，提供641門課程，有400萬學生注冊；由斯坦福大學獨家經營的Udacity，提供87門課程，學生注冊達100萬。

我國從2013年開始建設MOOC平臺，最具代表性地有：清華大學的“學堂在線”，聯合17所高校提供162門課程，有172萬在線學生；國防科大的“夢課學習平臺”提供63門課程，有25萬解放軍官兵在線學習；以及教育部的“愛課程”，有30所合作院校，提供130門課程，注冊學生達100萬。

上述MOOC代表性平臺使名師教育資源共享成為現實，打破了300年來金字塔式高校人才培養的舊觀念、舊模式，實現了優質教育資源的全人類共享。它使全世界的適齡青年，都可通過因特網獲得最優秀名師最好的教育。換句話說，就是名師的教育資源對因特網上每一個用戶都是開放和均等的。

目前，我國基本還是采用國外公司和高校MOOC教學的管理模式來進行教學，這也產生了一些問題。例如，全面推廣名師的MOOC課件，可能對高校基礎課教師的工作和生活帶來沖擊，使他們徘徊不前。再如，學校全方位使用課件公司提供的MOOC課件，會涉及侵犯版權和繳納費用等問題。

為此必須結合我國高校的實際情況，制定一套適合中國國情的辦法來推廣使用MOOC課件，而且一定要先試點，取得成功后再予推廣。

奚：您認為，對于計算機學科來講，一個科學系統的MOOC教學方案應當包括哪些內容？

李：以計算機科學與技術學科（以下簡稱計算機學科）為例，也包含軟件工程和信息安全等學科，我認為至少應當包括以下8個方面：

（1）基本目標：又快又好地全面提高我國計算機專業本科教育質量，為研究生教育及信息社會建設提供高質量的人才支撐。

（2）基本狀況：我國開設計算機專業的高校共有946所；一級博士點60個，一級碩士點224個，計算機專業在校生人數本科67萬，碩士7.2萬，博士1.7萬。

（3）基本原則：利用本科生課余時間，采取自愿原則，在不干擾、不影響各校計算機專業本科教學計劃的前提下，向全國計算機本科生推薦由教育部高等學校計算機類專業教學指導委員會（以下簡稱教指委）確定的9門核心基礎課的MOOC課件作為免費學習課件。

（4）課件制作：教指委推薦9門核心基礎課程是：C程序設計、離散數學、計算機組成原理、數據結構、算法設計與分析、操作系統、數據庫、軟件工程、互聯網及大數據。課件的制作采用眾包的形式，凡得到不少于2/3的委員及教指委特聘專家投票通過，經教育部批準，即可成為指定教學參考課件。

（5）課件要求：課件制作需達到Coursera和EdX的課件標準（即斯坦福大學、麻省理工學院、哈佛大學以及加州大學伯克利分校本科課件標準），要提供MOOC課件全過程的音視頻錄像、講課教師的全部PPT和課堂板書音視頻，也要提供在線和離線習題課、答疑、小測驗、期中考試及課程結業考試題。課件不得侵犯各已有課件公司的知識產權，規定語言是中文，也可接受英文，但應準確、易懂。

（6）質量控制：為控制學習質量，改革研究生入學資格審查制度。由教育部設立研究生資格考試管理中心，組織研究生入學資格考試，試題內容以上述9門課程的指定課件內容為標準，其作用類似于美國英語能力資格認證的TOEFL考試以及研究生資格認證的GRE考試。研究生入學資格考試每年可舉行多次，每位本科生在校學習期間，都可注冊并參加，由國家考試中心頒發成績證書。只要上述9門成績均達到研究生入學標準，即可申請攻讀碩士或博士。通過這一措施，我國高校計算機專業優秀學生接受的本科教育質量將提高到不低于國際一流大學的水平。

（7）工作重心：聚焦在學習成績居前20%的優秀本科生（約14萬人，每年畢業約3.5萬人）身上。這些優秀學生的特點是學習的自覺性強，有更多的自學和研究問題的時間。他們是我國高校研究生的主要生源，也是9門高質量核心基礎課的MOOC受益者。這批學生質量的提高，代表著我國計算機本科教育整體水平的提高。

（8）國際課件：美國斯坦福大學、麻省理工學院等率先開發出高質量的在線開放課件，開創了優質教育資源為全人類共享的高等教育新時代。我們應無保留地支持和鼓勵中國學生以個人行為學習和使用這些課件，并要求他們遵守知識產權法和各個課件公司或大學的相關規定。

上述措施的實行將打破多年來只有極少數進入名牌大學的學生才能獲得高質量本科教育的狀況，使全國本科學生可利用的高質量教育資源日趨一致，使研究生入學考試操作簡單易行，使質量考核更加真實可靠。此外社會化的入學資格考試也為大學生就業提供更多的選擇和自由度。奚：科技實踐課程同樣面臨上述問題，是否也有依托“互聯網+”開展群體創新實踐課程的方案呢？

李：這個方面也是有的，計算機學科跟互聯網結合更緊密，我們提出了一種依托互聯網開展群體創新實踐課程的方案，稱為MOOP（P代表proiect）。核心內容包括以下4個方面：

（1）基本目標：在深入理解的基礎上，運用或改進課堂理論，解決科研、生產和社會實際問題，培養本科生的創新、動手、寫作、競爭和溝通的能力。

（2）基本要求：規定“互聯網+MOOP”為每一位本科生的必修實踐課程。以計算機專業為例，每一位本科生必須加入一個開源社區，使用開源代碼并通過“眾包”（crowdsoucing）的形式參與APP或智能化軟件開發等科學實踐和創新活動。

（3）實踐證書：除核心基礎課（MOOC）考試成績外，申請攻讀研究生的學生還應提供參加“互聯網+MOOP”的實踐與創新資格證書。例如，編寫過哪些程序和軟件，工作量、投入時間和使用情況，發明過何種新技術，注冊專利的情況，在社群和社區中擔任過何種職務，做過何種社會公益服務等。高校可以通過社群社區記錄，了解考生的動手能力、自主創新能力和社會生存能力，并加強高校及考生本人對這些能力的重視。其考核方法是依據學生在開放社群的工作記錄，并頒發實踐與創新資格證書

（4）組織形式：在大學本科4年中，需以“四面體”作為“互聯網+MOOP”的基本單元。一個四面體有4個頂點，每個頂點有一位同學站位：第一頂點是組長，負責“四面體”整體工作以及與其他“四面體”之間的聯系，第二頂點負責設計，第三頂點負責研發，第四頂點負責測試。其組成原則是自愿組合加協商。各頂點職責每年輪換一次，通過大學4年社群實踐，全面提升學生各項創新能力。

奚：可否請您闡述一下，您說的MOOP會給計算機領域創新人才培養和產業發展帶什么樣的影響？如果全面推廣到其他學科，又會怎樣？

李：以計算機專業為例，若上述措施得到有效實施，假定我國高校招生規模保持不變，排名前20%的優秀學生每人領導一個“四面體”，到2020年全國每年將新增3.5萬個群體工作組、14萬高質量信息產業大軍，數量相當于7個谷歌（Google）公司，知識和能力基本達到麻省理工學院和斯坦福大學的優秀本科生水平。

推廣開來，如果每個四面體中都安排一位前20%的優秀生，這些優秀生在大學本科的4年中將和他所在的四面體的成員一起學習核心基礎課，一起參加試驗和創新活動，這將帶動總數80%的本科生品質和能力的提高，從而實現全面提高高等教育質量的效果。如果我們選取10個專業，例如：計算機、電子、機械、材料、生物、醫學、農業、能源、環境、交通等同時進行試點，那么到2020年，將為我國“大眾創業、萬眾創新”的進程提供充足的高質量人才，完成我國全面升級進入“互聯網+”創新型國家的人才培養任務。

（編輯：彭遠紅）