美國計算機專業研究生教育特點與啟示

鄭麗萍 鄧淼磊

摘 要：為滿足社會對高層次計算機人才的需求，對美國大學計算機研究生教育培養模式、必修和選修課程設置及課堂實施過程進行分析，并以河南工業大學計算機科學與技術專業研究生課程設置為例，介紹我國應用型大學計算機專業研究生課程設置情況。對比中美計算機研究生教育特點，提出我國計算機研究生教育應該在交叉學科協同培養模式下，增加跨專業選修課程，實施“以學生為中心”的課堂教學。這將有利于增強學生創新能力、科研能力及應用能力，提高我國計算機專業研究生培養質量。

關鍵詞：協同培養;選修課程;交叉學科;研究生教育

DOI：10. 11907/rjdk. 182635

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2019）006-0204-03

Abstract： In order to meet the needs for high-level computer talents in enterprises and institutions in China， this paper analyses the training mode of computer postgraduate education in American universities， the necessary courses and elective courses setting， and the implementation process in class. At the same time， taking the curriculum of computer science and Technology Postgraduates of Henan University of Technology as an example， this paper introduces the curriculum of computer science postgraduates of Applied Universities in China. Through comparing the characteristics of computer postgraduate education between China and the United States， this paper finally proposes that computer postgraduates in China should increase the curriculum of cross-disciplinary elective courses under the mode of interdisciplinary collaborative training， and carry out the “student-centered” teaching in class. This will help to improve students' innovative ability， tap the scientific research and application ability on computer postgraduates in interdisciplinary disciplines， and ultimately improve the quality of training computer postgraduates in China.

Key Words： collaborative training; elective courses; interdisciplinary; student centered

0 引言

計算機專業研究生教育與計算機本科生教育最大的區別是更傾向于提高學生發現問題、探究問題、解決問題的能力。為了滿足各行各業對計算機高層次人才的需求，計算機研究生教育應更注重學生的實踐能力和創新能力培養，注重學生在學習過程中的主體性、參與性和探究性。目前，我國計算機專業研究生教育與發達國家存在一定差距，我國研究生的實踐動手能力和創新能力有待提高。李志欣等[1]指出了我國計算機研究生在創新意識、創新思維和創新實踐中存在的問題;高超等[2]針對計算機研究生創新素質、創新評價和創新方法方面存在的問題，提出了改進措施;傅彥等[3]從研究生教學、研究、競賽、實踐和合作方面提出了“五維一體”的計算機研究生創新培養改進措施;夏小娜等[4-5]結合當前研究生創新能力現狀，提出了校企合作培養模式，以實現學以致用、學用結合的研究生培養目標;黃賢英等[6-8]針對創新能力培養、研究生導師制及研究生管理提出了相應改進措施;劉達明等[9]針對計算機研究生創新能力培養，就課程設置和課堂教學提出了相應的改革措施;王慧強等[10-15]結合我國現狀，提出協同育人工學結合、項目驅動式協同培養、多學科交叉創新人才培養等計算機人才培養模式，以提升我國研究生培養質量。

美國研究生教育一直處于世界領先地位，很多學者對中美研究生教育進行研究，以學習和借鑒。趙茜[16]和初旭新[17]從研究生管理制度上對中美研究生教育進行比較，探討我國研究生管理制度改革，但沒有給出研究生培養實施過程中的具體措施;付小艷[18]介紹了多樣性的美國研究生教育特色，但沒有根據計算機專業特點，提出具體的教學方式;毛新軍[19]等研究了卡內基·梅隆大學、斯坦福大學和康奈大學計算機科學與技術專業的研究生教育和培養過程，這3所大學的碩士研究生和博士研究生課程授課會交叉進行，不適合我國應用型大學計算機專業研究生培養;張歡歡[20]通過研究美國研究生課程體系建設，對中國研究生教育提出了跨學科課程和多樣化的課堂教學等建議。

本文通過分析美國計算機研究生教育特點，結合我國社會對計算機專業高層次人才需求，對我國計算機專業研究生教育提出相應改進措施，以提高計算機專業研究生培養質量，滿足社會對高層次計算機人才的需求。

1 美國計算機研究生教育特點

1.1 協同培養模式

美國研究生院委員會2007年發布《研究生教育：美國競爭力與創新力的支柱》（Graduate Education： The Backbone of American Competitiveness and Innovation）的報告中指出，為了發展具有競爭力的高技能勞動力，美國的大學、企業、社區、政府等各界需要深化合作，共同支持研究生教育的發展。麻省理工學院研究生協同培養模式實現了高校與研究所、高校與高校、學科與學科、教師與教師間多元化的協同培養。在協同培養模式下實現了文理交叉、理工交叉的跨學科課程選修，促進基礎科學、應用科學、社會科學和人文學科間的相互滲透。

1.2 具有“選修”特點的美國計算機研究生課程

美國研究生課程設有專業課程和選修課程，專業課程又稱為核心基礎課程，選修課程大多以學分或大類的形式制定課程選修要求，這樣有利于學生根據自己的興趣愛好選擇和安排研究生階段的學習。

專業核心課也具有選修的特點，在專業課程中制定多門核心課程，要求選定制定的門數或者相應的學分數。例如，賓夕法尼亞大學要求計算機專業研究生在給定的必修課程中選4門作為自己的必修課程。其中Software Foundations（軟件基礎）和Artificial Intelligence（人工智能）是必選課程，根據研究生個人意愿在Computer Architecture（計算機結構）和Soft Systems（軟件系統）中選1門， 在Analysis of Algorithms（算法分析）和Theory of Computation（計算理論）中選1門[18]。

美國研究生教育鼓勵學生跨學科選課，多樣化的選修課程和選修方式是美國大學研究生教育的一個重要特點。選修課程可與教授的研究方向相關，體現科技前沿，或者結合一個具體的大型項目。選修課程數量多，研究生有較高的選課自由度，這樣更有利于構建適合自己的課程體系。例如哈佛大學選修課占總學分要求的60%，Computer Science（計算機科學）專業研究生除了選修所在學院選修課外，必須選修全校范圍內課程至少10學分。

1.3 以學生為主體的美國研究生課程教學

美國研究生的課堂教學強調課堂的交流和討論，教師在課堂上的角色是引導者。在課堂上教師會圍繞重要的知識點，按事先擬好的主題組織學生討論，學生課前準備好PPT，闡釋自己的觀點，并以學生個體或小組的形式展開討論。教師在課堂上對學生的觀點進行點評，引導學生進一步思考和討論。一堂課中學生討論、提問時間占70%，教師講解時間占30%。學生在課前作了充分準備，因此在課堂上表現非常投入和積極。“以學生為中心”的學習氛圍可以激發學生學習的積極性和潛能。

因此，美國研究生的任課教師在開學前將課程教學大綱發給學生，教學大綱詳細地展示本門課程的教學安排，包括教學進度、教學內容、 學生課前要做的準備以及課后要完成的作業。這樣每個學生必須提前查閱資料，自主學習，在課前作充分準備，否則無法融入課堂教學。

2 我國研究生教育現狀

我國計算機專業研究生課程設置為：公共課、專業學位課、選修課和實踐課[]。其中公共課是必修課程，計算機專業必修課主要包括學科基礎理論課程，即計算機理論課和計算學科方法相關課程;計算機專業選修課是指按研究生不同研究方向而設置的課程;計算機實踐課是指研究生通過獨立實踐或團隊合作訓練發展自己實踐的課程。

以河南工業大學計算機科學與技術專業研究生為例，介紹應用型高等學校計算機專業研究生教育的特點。學校該專業研究生培養方案中明確指出，取得研究生學位應完成的學分為：公共課、學位課、選修課、實踐環節合計學分≥30學分。課程設置與學分如表1所示。其中，中國特色社會主義理論與實踐研究等公共課為全校研究生必修課程，占5個學分;學位課共9門課程，18個學分，要求必修至少13個學分;選修課共16門課程，32個學分，要求必修不少于6個學分;兩個實踐環節作為必選，占7個學分。

在公共課程設置中體現了中國特色，將文科課程滲透到計算機專業的研究生教育中，通過公共課程學習，研究生能夠結合中國國情，以辯證的視角分析學習和將來工作中遇到的問題。選修的16門課程為計算機專業課程，結合學校糧食專業特點，只設置了一門跨學科課程“糧食信息處理”。為了加強學生實踐能力培養，實現課堂教學與實踐教學的有機結合，設置了不少于6個月的工程實踐作為必修環節。

3 啟示

3.1 鼓勵多學科協同培養模式

目前，我國研究生培養模式較為單一，跨學科的資源整合與利用有待加強，建立計算機專業和學校優勢專業的協同培養模式尤為必要。計算機專業與協同方圍繞共建學科制定研究生培養方案，在培養學生理論知識和科研創新能力基礎上，加強計算機專業研究生在協同培養學科中解決實際問題的能力，提升計算機研究生人才培養質量。

以河南工業大學為例，可以將計算機科學與技術專業和學校食品科學與工程、控制科學與工程、機械工程以及材料科學與工程等優勢專業相結合進行研究生協同培養，實現資源共享，協同創新。

3.2 加強交叉學科選修課程設置

當前，社會正處于一個大信息、大融合、大交叉的時代，計算機在各學科中都發揮著支撐作用，各行各業對高層次計算機專業人才的需求也越來越大。在多學科協同培養模式下，協同雙方根據培養目標制定特定的課程體系，以共建課程體系為基礎，加強協同專業雙方的學科選修課程設置。例如，河南工業大學計算機科學與技術專業與食品科學與工程專業協同起來進行研究生培養，將計算機專業和食品專業的專業基礎課作為專業選修課程，在計算機專業選修課中增加食品科學與工程專業選修課。這樣的課程設置將有利于研究生使用計算機專業知識在食品科學與工程領域開展更深入的研究，同時對食品科學與應用領域起到指導與促進作用。

3.3 “以學生為中心”的課程教學

“以學生為中心”的教育，又稱“探究式科學教育”，是教師和學生共同探究。教師在課前結合所講課程內容，結合專業背景，推薦具有一定深度和廣度的文獻列表;學生課前查閱相關文獻，開展探究式學習，結合自己所掌握的知識，形成自己的觀點，并以多種方式進行驗證。課堂實施過程采用師生互動、學生間互動的方式進行，由學生主動展示自己的探究過程和探究結果，其他學生對其所講內容進行討論和推敲，教師適時加以引導。計算機專業研究生教育應注重學生實踐能力和創新能力的培養。“以學生為中心”的課程教學，有利于在課堂中充分發揮教師主導、學生主體作用，更好地激發學生的探索精神，充分挖掘學生的潛能，更好地培養學生的創新能力。

4 結語

結合我國社會對計算機專業高層次人才的需求，對美國計算機專業研究生教育的培養模式、課程設置和課堂實施進行分析可知，我國計算機專業研究生教育可以借鑒美國研究生教育中多形式的協同培養模式，設置自由、靈活、豐富的選修課程，“以學生為中心”開展課程教學。各高校在計算機研究生培養模式制定和課程設置過程中，結合學校研究生培養定位，可考慮將計算機專業與學校的優勢專業相結合進行研究生協同培養。后續研究將以河南工業大學計算機科學與技術專業和食品科學與工程專業研究生協同培養為例，進行培養方案制定、研究課程體系設置及課堂教學實施。

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（責任編輯：孫 娟）