推进专业改革,提高办学水平

2006年～2010年教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会(以下简称分委员会)是教育部为了进一步深化高等教育教学改革,提高高等教育质量,加强教育行政部门对高等学校教学工作的宏观调控,推进高等教育宏观决策的科学化和民主化,充分发挥各科类专家学者对高等教育教学改革与建设的研究和指导作用,组建专家组织,具有非常设学术机构的性质,接受教育部领导,受教育部的委托开展高等学校本科计算机科学与技术专业教学的研究、咨询、指导、评估、服务等工作。任期从2006年1月1日起至2010年12月31日止。

按照教育部的要求,分委员会的职责是组织和开展本专业教学领域的理论与实践研究,指导高等学校的学科专业建设、教材建设、教学改革、实训基地建设、实验室建设等工作,制定专业规范或教学质量标准,接受委托承担专业评估任务,接受委托承担本科专业设置的评审;组织师资培训、教学研讨和信息交流等工作,完成教育部委托的其它任务。围绕着这些要求,分委员会2006年4月21～22日在长沙召开主任会议,确定了任期5年内的工作。将总目标确定为:在4种力量的支持下,做好4件事情。这4种力量是:教育主管部门(教育部、各省市教育厅/局)、相关院系领导和广大一线教师、相关行业学会/协会/组织(如:中国计算机学会、全国高校计算机教育研究会、各省市计算机学会、计算机用户协会、软件行业协会、全国高校计算机系(院)主任(院长)论坛)和相关企业。4件事情是:宣传培训、分类试点、专业认证、完善规范。

在过去的3年半中,在各方的支持下,分委员会全体积极努力,开展了深入的研究、广泛的宣讲和培训、扎实的分类培养试点,以及稳步的专业认证试点。

1广泛的宣讲与培训

《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》(简称为《规范》)的研制汇集了全国计算机专业的大批教育教学专家,历时3年多。教育部对《规范》给予了高度的重视,一直关注并适时给予指导,于2006年6月24组织专家进行了评审。评审认为:“这些文件的起草是一项大规模深入的研究工作,对于我国计算机专业教育和基础教育具有针对性和创新性,对规范和蒋宗礼老师

发展我国高等学校计算机教育具有重要指导意义,是我国计算机教育改革的一项重大研究成果”。

《规范》于2006年9月正式出版发行,目前已经第三次印刷。根据2006年9月8日分委员会第一次全体会议的决定,全体委员根据分工,按照分委员会制作的标准讲稿,在全国范围内开展了广泛的宣讲,几乎覆盖所有的省会城市,部分省市的宣讲还进行过多次,受到了同行们的广泛热烈欢迎。经过2年多共计约70次的宣讲,至少5000余人次的一线教师和专业负责人直接听取了报告。在各校计算机专业明确基本方向和要求,修订教学计划中发挥了指导作用。

宣讲过程与国家级精品课程、国家级和省市级精品教材等优质资源的推广应用相结合,一批具有丰富教学经验和课程建设经验的一线教师直接与广大教师面对面,毫无保留地将自己的研究成果、经验、方法等拿出来和大家共享,有效地促进了计算机及其相关专业教学水平的提高。

2进一步深入研究

由于计算学科仍然是一个年轻的学科,其发展非常快,特别是在新技术、新系统以及广泛的应用方面,发展特别迅速。所以,该学科的一些分支学科逐渐形成并迅速丰富。为了应对这一局面,分委员会在《规范》的基础上,继续开展了一系列的研究。主要包括发展战略研究、高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程研究、高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范研究、高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案研究、计算机科学与技术专业能力培养研究。

2.1发展战略研究

作为延续,分委员会再次组成研究小组,继续从理念的层面开展专业发展战略的研究。希望“细化认识,升华观念,看得更加远一些”。希望从健康发展的专业特征入手,研究计算机科学与技术专业的未来发展方向,寻求“从专业出发”和“从学生出发”办专业的统一。

研究小组2008年4月正式成立,2008年7月2日召开了电话会议,就有关问题进行了讨论,2008年8月13日在山东大学威海分校召开研究会。该小组目前正具体就“关于‘分类培养战略的进一步思考”、“关于计算机专业人才的社会需求”、“计算机专业毕业生去向分析”、“国外计算机专业办学情况概览”、“关于‘就业导向办专业观念的辨析”等方面的问题进行了研究。

2.2公共核心知识体系与课程研究

这项研究是根据2006年11月18日分委会主任扩大会议的决定进行的,其目的是为了进一步提高《规范》的可操作性。希望通过这项研究,找出本专业有关方向的公共基础知识结构,构建适当的公共基础知识课程体系,为在公共平台为基础上构建课程体系提供参考,以适应目前许多学校以不同层次的平台为基本构架制定本科教育课程体系的需求,力求实现无论CS、CE、SE、IT中的哪一个方向,都能够比较方便地在这组课程的基础上进行扩充而得,同时也可以有效利用已有的优质资源,迅速提高本专业的整体办学水平。

2006年12月研究小组成立,2007年4月底形成初稿,2007年6月中召开主任会议集中进行讨论和修改,在此基础上形成草案,全体委员中广泛地征求了意见,研究成果以《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》的形式于2007年9月由清华大学出版社正式出版。2008年10月增加了适当的内容后,以修订版的形式重印。

核心课程选取的原则是:涵盖4个方向的公共要求,实现在课程层面上对公共知识体系、专业培养公共要求和基本特征的体现;构成一个既照顾到学科,又照顾到专业的基础平台,使得人们能够方便地构建完整的、全局优化的专业教育课程体系;充分考虑学时的限制,按照总学时20%计算,将公共核心课程的总学时控制在500以内;用尽可能成熟的课程实现涵盖,而且这些课程可以体现学科教育的一些基本特点。

该知识体系共包括8个知识领域,含39个知识单元,共342个核心学时。其中,离散结构(DS)60核心学时、程序设计基础(PF)67核心学时、算法(AL)28核心学时、计算机体系结构与组织(AR)60核心学时、操作系统(OS)32核心学时、网络及其计算(NC)48核心学时、程序设计语言(PL)13核心学时、信息管理(IM)34核心学时。他们被涵盖在程序设计、离散数学、数据结构、计算机组成、计算机网络、操作系统、数据库系统等7门课程中,这些课程称为公共核心课程。

《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》包括8部分:第一部分介绍开展这项工作的背景;第二部分介绍各专业方向基本要求,包括:各专业方向的问题空间与知识取向、学生专业能力的培养、以及能力的详细描述;第三部分介绍公共核心课程选取的原则;第四部分给出这些课程所含的知识体系,称之为公共核心知识体系;第五部分给出了7门公共核心课程的大纲;第六部分给出公共核心课程对各个方面核心知识单元的覆盖分析;第七、八部分分别为示例和总结。

2.3实践教学体系与规范研究

这项研究是根据2007年7月19日教育部高等学校理工科教学指导委员会指导性专业规范研制工作会议要求,以及2007年6月16日主任会议和2007年10月13日第二次全体会议决定进行的。本研究根据强化学生理论结合实际能力的培养,进而更好地支撑学生基本专业能力培养的需要,依照《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》和《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》的总体要求,构建相应的实践教学体系。

实践体系包括课程实验、课程设计、专业实习和毕业设计。这里强调实践教学为总的教育目标服务,要与理论课程教学相结合,要考虑课程的教学目标,体现课程的特点,体现课程的内容要求和能力培养要求,与理论课程有机结合,构成有机整体,贯穿于人才培养的全过程。

理论教学与实践教学并举并重是一个基本原则。理论和实践相互结合,既重视理论传授,又重视实践引导,从培养创新意识、工程意识、工程兴趣、工程能力、或者社会实践能力出发,强调实验、实习、课程设计、社会调查、毕业设计(论文)等实践性教学环节进行整体、系统的优化设计,把基础教育阶段和专业教育阶段的实践教学有机衔接,使实践能力的训练构成一个体系协调实现学生对学科知识和方法的实践的体验、探索与应用。

追求实验体系的完备、相对稳定和开放,体现循序渐进的要求,既要有基础型的验证实验,还要有设计型和综合型的实验和实践环节;在规模上要有小、中、大,难度上要有低、中、高;在内容上,既要有基本要求,还要有更高要求,通过更高要求引导学生进行更深入地探讨,体现实验题目的开放性。另外,还要强调实践环节与实际的紧密结合。

从覆盖面来说,作为计算机科学与技术专业的实践教学体系,既要包含硬件方面的,又要包含软件方面的;既要包含基本算法方面的,又要包含系统构成方面的;既要包含基本系统的认知、设计与实现,又要包含应用系统的设计与实现;既要包含系统构建方面的,又要包含系统维护方面的;既要包含设计新系统方面的,又要包含改造老系统方面的。

从实验类型上来说,需要满足人们认知渐进的要求,要含有验证型的、设计型的、综合型的。要注意各种类型的实验中含有探讨性的内容。对综合型的实验,要尽量与“企业”相结合。

从规模上来说,要从小规模的开始,逐渐过渡到中规模、较大规模上。关于规模的度量,就程序来说大体上可以按行计。小规模的以十计,中规模的以百计,较大规模的以千计。包括课外的训练在内,从一年级到四年级,每年的实验和实践量折合成程序量,可依次大约为5000行、1万行、1万行、1.5万行。这样,通过四年的积累,可以达到4万行的程序量。作为最基本的要求,至少应该达到2万行。

研制出的《高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范》于2008年10月由清华大学出版社出版。其中包括程序设计基础、数据结构、操作系统、编译原理、计算机图形学、人工智能、软件工程、数据库系统、数字逻辑、计算机组成基础、计算机体系结构、嵌入式系统、计算机网络等13门课程的实验,数字逻辑、计算机原理、嵌入式系统、数据结构、操作系统、程序设计、软件工程、网络应用、网络工程等9个综合课程设计,以及对专业实习和毕业设计的要求。

2.4专业核心课程教学实施方案研究

为推动分类培养思想的落实,建设优质教学资源,解决现在相关课程建设中存在的问题,推进计算机科学与技术专业的科学办学进程,2008年3月,分委员会、中国计算机学会教育专业委员会和高等教育出版社决定联合开展“高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案”研究。该研究于2008年4月获得教育部的批准,作为教育部高等理工教育教学改革与实践项目之一立项。

该项研究根据《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》并考虑到“软件工程”的重要性,项目包括离散数学、程序设计基础、数据结构、计算机组成原理、操作系统、数据库、计算机网络、软件工程8门课程的教学实施方案的研制,探求在教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会发布的基本课程教学大纲下,如何面向科学型、工程型和应用型三类人才的培养需要,根据不同类型人才关注不同的学科形态、不同的问题空间、不同的根本问题,以知识为载体,瞄准专业能力的提高和专业素质的形成开展有效的教学活动,形成较系统地课程教学实施方案。同时对相应的教材建设提供一个指导性意见(方案),解决目前课程教学和教材建设中可能存在的趋同性、盲目性、孤立性,以及不完整、不合理交叉等问题,改变过分追求知识的全面性,忽略人才培养的适应性倾向,为计算机专业的教育教学能够瞄准基本目标,更科学有效地实施进行探索。

瞄准这一目标,按照科学型、工程型和应用型三类人才培养的需求,分别设计出上述8门课程的三种不同的教学实施方案。特别要指出的是,科学型以“计算机科学”专业方向为基本背景,工程型以“计算机工程”和“软件工程”专业方向为基本背景,应用型则以“信息技术”专业方向为基本背景。

考虑到这些课程虽然都是计算机科学与技术专业的核心课程,但它们却有着不同的特点和属性,所以在内容组织形式上我们没有苛求完全一致,而是依据一个基本框架,允许各门课程给出反映自身特点的内容。再者,教学实施方案要解决的问题涉及到方方面面,有的还是本学科尚未完全解决的问题,所以,很多内容都是探索性的,需要在实践中不断丰富、不断提高。其三,课程教学是与教师紧密相关的,甚至可以说大纲、教材只是一个框架和素材,课堂教学这部剧如何展开,还依赖于集导演和演员于一身的教师,所以给出的只是提示性的参考。

项目共有核心研究成员51人,来自32所高校和高等教育出版社,包括18门国家级精品课程的负责人和主讲教师。《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》于2009年5月由高等教育出版社出版。

2.5专业能力培养研究

根据2008年11月1日分委员会第三次全体会议的决定,开展计算机科学与技术专业能力培养研究。2008年12月研究小组成立,将基本框架确定为研究专业基本能力的基本内容和计算机专业的核心课程(7门公共核心课程和软件工程课)对这些能力的培养实施。

专业能力培养的研究是一个极具挑战性的题目,这项研究旨在为如何将面向知识的教育转变为能力导向的教育做出基础性的探索。研究初步将计算机专业高级人才的专业基本能力包括计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力等4个方面。认为他们包含有丰富的内容,例如,计算思维能力包括:问题的符号表示、问题求解过程的符号表示、逻辑思维、抽象思维、形式化证明、建立模型、实现类计算、实现模型计算、利用计算机技术等,程序设计与实现能力主要包括:设计数字电路、实现数字电路、设计功能部件、设计芯片、对芯片进行程序设计、小型程序设计、大型程序设计、系统程序设计、实现智能系统等,系统能力分为系统的认知、分析、开发与应用能力,其中系统认知能力主要包括:基本系统软件使用、系统软件构成、基本的计算机硬件系统构成、网络系统的构成、硬件系统的性能、软件系统的性能、实验分析等。

首先要研究这些能力的内涵和描述,包括该书的作用描述、培养描述、培养中要注意的问题等。在这个基础上,以离散数学、程序设计基础、数据结构、计算机组成原理、操作系统、数据库、计算机网络、软件工程8门课程为基础,探讨课程教学如何在学生的专业能力的培养中发挥更有效的作用。

3办学试点

根据分委员会的工作安排,为了更有效地实施《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》,推动计算机科学与技术专业的改革,经过准备,于2007年正式启动办学试点工作。2007年6月16日发出了“关于征询实施‘计算机科学与技术专业规范意向的函”。2008年3月25日,根据有关高校的申请,做出了“关于计算机科学与技术专业规范试点立项决定”,分成“地方院校计算机应用人才培养研究与试点”、“具有行业特色院校中计算机专业人才培养研究与试点”、“面向本科就业市场的计算机专业人才培养研究与试点”、“科学型与应用型兼顾的计算机专业人才培养研究与试点”4个课题开展试点工作。参加试点的学校有济南大学、武汉工程大学、宁夏大学、河北师范大学、上海海事大学、华中农业大学、西安邮电学院、长江大学、吉林化工学院、中国计量学院、黄冈师范学院、厦门大学、天津大学、河海大学。