中外计算机专业学生创新能力培养模式比较研究

张乐君 夏松竹 国林 健沛 杨静

摘    要： 各国的发展历史、经济体制、文化背景的不同，使得各国在计算机专业人才创新能力培养方面存在显著差异。本文以国内某“211”重点建设院校和美国卡耐基梅隆大学为对象，分别从计算机专业人才培养的目的、课程体系、教学方法等方面入手进行了细致的比较和分析，并对我国计算机专业人才的培养模式提出建议。

关键词： 中外比较    计算机专业    创新能力    培养体系

随着科技的发展和社会的不断进步，对于创新的需求比以前更迫切，因此切实加强高校学生创新意识和科研创新能力的培养，对于提高我国科技水平具有重要意义。由于各国的发展历史、政治制度、经济体制及文化背景不同，势必造成各高校在人才培养类型、目标和专业设置模式等方面的差异。笔者以国内某“211”重点建设院校和美国卡耐基梅隆大学为目标，比较分析了计算机专业人才培养的目的、课程体系、教学方法等，并总结了我国高等院校计算机专业人才培养方面存在的问题并提出建议。

1.创新能力培养的意义

目前，国内知名高等学校都十分重视学生的科研创新能力培养，并在如何提高学生的创新能力方面进行了多种探索和实践。近年来教育部在国家层面上组织实施了一系列计划。正在编写的《国家中长期教育改革和发展规划纲要》明确提出要加强学生创新精神和实践能力的培养，更新教育理念，改革人才培养体制，创新人才培养模式[1]。但我国高等教育和培养质量并未很好地满足国家和社会的希望。根据中国教育部哲学社会科学研究重大攻关项目“中国教育与人力资源问题研究”课题组通过对全国97所普通高校、20个研究所的千余名导师进行问卷调查显示[2]，近50%的研究生导师认为研究生质量在下降。随后西南大学高等教育研究所对我国不同层次的高校管理人员、教师和学生进行了问卷调查，问卷分别从思想品德水平、专业素养、学术伦理道德、专业发展潜力、外语水平、交流沟通能力、团结协作能力、科技创新能力、学术论文水平九个维度对研究生培养质量进行了调查，调查显示我国大学生科技创新能力和学术论文水平的均值最低[3]。在我国传统教育中，各高校计算机专业人才培养模式的制定主要是依据教育部制定的统一的专业培养目标和体系，使得很多学校没有考虑自己的办学特色，没有考虑社会发展的实际需要，导致培养出来的人才缺乏个性和特色[4]。

2.中外人才培养目标比较

我国高等教育的培养目标分为一般性目标和多元化目标[5]。

（1）高等院校人才培养的一般性目标。我国《高等教育法》第五条指出：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才，发展科学技术文化，促进社会主义现代化建设。”

（2）各类高校人才培养的多元化目标。由于不同类型、不同层次的大学在高等教育体系中所承担的职责不同，各自的人才培养目标必然有别，即使是同一类型、同一层次的大学，因为自身条件的特殊性，其培养目标也不尽相同。“研究型大学以理论创新、科技创新为主，以为社会培养大量高层次拔尖创新的理论人才、学术型人才和原创性、基础性科学研究为主要职责;教学研究型大学是在大量培养专门应用人才的基础上，重视高层次拔尖创新人才的培养;教学型高校则着重承担面向生产、管理、服务一线的应用专门人才的培养，致力于社会现实问题和生产实践问题的研究与探索;高职高专院校则主要承担职业技能型人才的培养”。

结合以上两点及具体的计算机专业，我国某“211”重点建设高校的计算机专业人才具体的培养目标为：计算机科学与技术专业培养具有自然科学知识及适用的计算机科学与技术基本理论知识和工程基础知识，具有在工程实践中运用实验分析方法、现代工程技术技能的能力，具有对法律、职业和伦理责任的基本认知的应用型工程高级专门人才。学生毕业后可在科研院所、企事业单位和行政管理部门从事计算机方面的科学研究、计算机系统设计、技术开发与应用等工作。

美国高等院校协会通过对其全国高等教育改革和发展实践的分析，提出要在新的历史背景下复兴自由教育，并将自由教育确定为长期目标。

自由教育中的“自由”是指开放心智、解放心灵。自由教育是一种教育哲学，而不是一系列的知识、特定的课程或者特定类型的学院。从其性质上说，自由教育是多样的，包容各种各样的方式。它寻求各种视角，跨越学科界限，从多元文化中汲取智慧，采用一系列教学策略。它发生在所有类型的学校，不仅仅是在精英学院。它对所有的学生，无论是学习传统的艺术和科学的学生，还是学习专业课程的学生，都是有力量的。最后，它要求高的标准，但是并不强加标准化的解决办法。美国高等院校协会提出要复兴自由教育，旨在使学生成为自觉的学习者。这样的学习者是通过把握智力和实践技能而获得能力的学习者，是通过获得自然和社会知识及探索知识而获得启蒙的学习者，是对他们的个人行为和公民价值负责任的学习者。该协会甚至还预言，21世纪最好的高等教育将是立足于自由教育之上的，能够培养出自觉地学习和生活，自觉地发展自己的能力，自觉地获取信息，自觉地承担责任的个体的教育。

3.中外计算机专业课程体系比较

我国计算机专业课程体系的设置主要从培养学生的知识和素质两方面入手，需要学生掌握从事计算机专业所需的数学和其他相关的自然科学知识，掌握一定的经济学、管理学知识及相关法律法规知识，掌握英语和文献检索知识，初步了解计算机科学与技术学科的知识结构、学科形态、核心概念和典型方法，系统掌握计算机专业核心知识，具有较扎实的基础理论知识，了解学科发展现状。课程设置中学分要求：本专业学生必须修满170学分，其中必修课150学分，专业选修课10学分，通识教育选修课10学分。核心知识领域课程包括：离散结构、程序设计基础、数字逻辑、算法、计算机组成、操作系统、网络及其计算、程序设计语言、信息管理、软件工程、电子学、职业问题等。专业核心课程：计算机科学与技术专业导论、离散数学、电子技术C、数据结构、数字逻辑、面向对象程序设计、计算机组成原理、软件工程、操作系统、数据库原理、算法设计与分析、计算机网络。主要实践性课程环节：工程认识、工程实践、课程实验、课程设计、专业实习、学士学位论文等。课程配置流程如下图所示。

图    我国某“211”重点建设高校计算机科学与技术专业配置流程图

CMU的计算机科学系成立于1965年，是全美最早的，如今它已经升格为计算机科学学院。其研究生项目中除了机器人方向与硬件关系较多之外，其他基本上都是纯软的。从这个意义上说，CMU的教学体系属于偏软的计算机科学系。CMU的教学手册上没有从传统意义上针对计算机科学专业学生的导论课，虽然有名为“计算机科学伟大思想”的两学期课程，但是从内容上看应该是离散数学的替代，但要比传统离散数学灵活得多，涉及概率、代数、算法、加密理论、复杂性理论、博弈论等，非常注重学习的趣味性和实用性。CMU对程序设计的重视也给人留下很深刻的印象：新生的第一堂课是“初中级程序设计”，直接讲授Java。然后是中高级程序设计、C语言编程技巧、高级编程实践、程序设计原理。

目前计算机科学专业教学计划中的一个难点，是硬件课程的设置问题。硬件知识体系本身非常丰富，但是硬件课程多了，又削弱计算机科学专业的特色。CMU在这一问题上用“计算机系统导论”一门课完成硬件知识的教学。这项教学改革的成果是一本厚达900多页的书：“Computer Systems：A Programmer’s Perspective”（中译本《深入理解计算机系统》）一书。该书的序言中说：本课程的宗旨是用一种不同的方式向学生介绍计算机。因为学生中几乎没有人有机会构造计算机系统。而大多数学生，甚至是计算机工程师，要求能日常使用计算机和编写计算机程序。所以我们决定从程序员的角度讲解系统，并采用这样的过滤方法：只讨论那些影响用户级程序的性能、正确性或实用性的主题。

这种做法使得“计算机系统导论”讲授本课程的方式对学生来讲既实用、具体，又能实践，更有利于调动学生的积极性。课程网站上的一些随书配套实验，独具匠心。因此，此书是一本相当具有参考意义的书籍，目前它已经被全球80多所院校采用作为教材。

4.中外计算机专业教学方法比较

笔者在美国CMU访问期间最大的感受就是中美大学之间在教育教学方法上的差距，美国的大学教育的确有很多值得我们学习和借鉴的地方，下面分别从教学环境、课程氛围、授课方式、课程考核、实验环节五个方面进行对比分析。

（1）教学环境：在CMU，Wifi网络覆盖的整个校园里，几乎任何一门课都有自己的网站。学生选课、发布通知、课程要求、课件资源、成绩查询等所有的信息都放在网上。任何一座教学楼内除教学专用教室、实验室及科研专用研究室之外，一般另设专门的学习区域。所有的实验室都是全天免费开放的，学生可以随时验证自己的各种想法，这在很大程度上提高了学习质量。学期末的时候图书馆全天24小时开放，并安排专人值班，为学生学习、查阅资料提供方便。

（2）课程氛围：教学过程中，无论是学生还是教师都比较随意，课堂气氛轻松活跃。学生可以随时举手打断教师授课进行提问，对于一个问题有时会有多个学生参与讨论。在国内，教师着重对教学内容的详解，学生在课堂上一般不参与讨论，而美国学生已经适应教师点到为止的教学思路，课堂上教师会努力创造学生的参与机会，讨论式教学让学生体验到学习的乐趣，有利于提高学生分析问题和解决问题的能力。在教学上美国比较注重实践，即使是课堂教学，只要条件允许教师就会带着很多实物，通过投影机展示给学生，如果是小班教学教师还会将实物传递给学生观看。

（3）授课方式：CMU授课方式多种多样，既有传统的板书教学，又有现代多媒体教学。与国内大学相比，CMU的小班教学更多。为保证教学效果，国际一流大学对师生比例要求相对比较严格。国外大学比较重视基础理论，这从课程中间穿插的众多大大小小的考试、课堂测验、课后回顾总结、家庭作业中就可以看出。在此基础上，学校对学生自主创新能力、实践能力及科研素质的培养更为重视，通常在开课之初主讲教师就会要求四五名学生组成一个讨论小组，每周都会有一次讨论。这种讨论通常围绕课程、实验及一切有关该领域学生感兴趣的话题进行。除此之外，教师会组织一些与该课程相关的课外活动，如参观某些技术中心等。

（4）课程考核：美国高校对一门课程的考核通常实行累加制，一般包括课堂参与、作业、课堂测试、实验、期中考试、大作业、期末考试等几项。美国大学对作业的要求注重质量而不是数量，内容要求不局限于理解，而应该有学生自己的想法。学生上交作业不仅是为了完成任务，更是为了和老师、同学讨论交流自己的观点。教师尤其鼓励原创性工作，学生也非常乐于体现自己的与众不同。

（5）实验环节：对于实验的理解，国内大学与国外大学的认识截然不同。国内大学多数是让学生重复地完成各种指定项目，辅导老师甚至会手把手地教授。而美国的大学认为实验是科学研究的一部分，要求学生在完成指定实验的同时要自己设计实验，得出不同结论，或者用不同方法验证相同结论。在实验中指导教师始终起启发和引导作用，绝对不会告诉学生容易犯的错误，一下子给学生指出问题和错误在哪里，而是由学生自己分析并找到错误加以改正。

5.几点建议

通过对以上中外计算机专业人才培养方面的比较分析，我们认为，应该从以下方面改进，以提高我国计算机专业人才的培养质量。

（1）大力改进课程体系：加强程序设计类课程的比例渗透。具体方式为可在大量开设编程类选修课程并要求选修学时、学分的基础上，在专业课程中引进基础理论与实际应用的复合课程。另外，改进课程体系还需要增加各种选修课以提高学生选课学习的灵活性，不断更新和完善课程内容。

（2）改革评价体系：目前高校对计算机专业教育的考核往往只注重关注知识点，而不注意学生的实践能力。由于评价体系的局限，很难在教学中贯穿能力培养的理念，很难让不同研究方向的学生自主决定教学内容。

（3）以项目带动课程学习：国外大学在应用软件类课程的教学中，很重视通过项目训练培养学生的程序分析、设计和开发能力，几乎所有程序设计类课程，都有完成项目训练的要求，而且，对项目训练环节的辅导工作也很重视，通常对学生进行分组，每一个小组都有指定的助教来辅导，每周定时讨论答疑，在这种项目讨论中，强调的不是一个人说，其他人听，而是注重集体讨论、相互引导、讲究讨论的过程。

6.结语

高等学校计算机专业创新能力的培养是影响我国计算机行业发展的重要因素，是提高我国计算机领域国际地位的重要手段。笔者在美国卡耐基梅隆访问期间，对计算机专业的人才培养目标、课程体系建设及教学方法等方面进行了调研，并将其与我国某211重点建设院校的计算机专业人才培养方案进行对比分析，对我国计算机专业人才的培养模式提出可供参考的建议。

参考文献：

[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）（公开征求意见稿）.

[2]邹杰梅.我国研究生培养质量的调查与分析[J].科学咨询，2011，10：7-8.

[3]郭雪娇，王冠杰.理工科研究生科研创新能力的调查分析[J].考试周刊，2013（74）：170-171.

[4]黄维通，许忠信，朱小梅，李秀.中外计算机应用人才培养比较[J].计算机教育.2005，5：29-32.

[5]段爱军，郭绪强.中外研究生培养模式演化及启示[J].大学教育，2013，22：1-4.

本文得到哈尔滨工程大学教育教学改革项目（JG2014YYB09）;中央高校基本科研业务费专项资金资助（HEUCF061002）资助。