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促进计算机科学教育的几点思考

更新时间:2009-03-28

0 引 言

自世界上第一台电脑ENIAC诞生至今,计算机及其相关技术对人类社会发展产生了深远影响。从20世纪60年代起,美国计算机学会联合其他专业学会陆续发布了Computing Curricula。Computing Curricula代表了国际计算机教育的先进理念,研究Computing Curricula,对于科学设置计算机专业课程、提高计算机专业人才培养质量很有益处。

3.敏感性。由于高校师生的思想较为先进和活跃,对社会中的一些问题关注程度更高,这在很大程度上使得他们对一些事件更加敏感。同时因为当前互联网技术的广泛应用,一旦某些事件发生后没有得到妥善的处理,将可能在校园内造成“一呼百应”的局面,从而让事件的局面出现难以控制的情况,引发较大的危害。

1 Computing Curricula的演化

美国计算机学会 (Association for Computing Machinery,ACM)于1968年和1978 年发布了计算机科学(Computer Science, CS)教程Curriculum 68和Curriculum 78,并于1972年发布了信息系统(Information Systems)教程IS1972。1985年,信息技术职业学会(Association for Information Technology Professionals, AITP)发布了IS1985。

1991年,ACM和国际电气与电子工程协会计算机分会(Computer Society of the Institute for Electrical and Electronic Engineers, IEEECS)设立联合工作组发布了著名的Computing Curricula1991(CC1991)。1997年,信息系统学会(Association for Information Systems, AIS)联合ACM和AITP发布了IS1997。

A)非常高(30次以上)B)比较高(20-30次)C)高(10-20)D)一般(1-5)E)非常低(0)

为方便中国计算机相关专业的院系和教师及时了解、学习国外计算机类专业本科培养方案与课程设置的最新成果,ACM翻译出版了CS2013中文版(计算机科学课程体系规划2013[1])和CE2016中文版(计算机工程课程体系指南2016[2])。截至2017年5月,整个Computing Curricula结构如图1所示。

CS2013的知识体系规定了哪些内容应该包含在计算机科学的本科培养方案中,但一个机构的课程体系既不是从CS2013中简单选取知识点,也不是从课程到知识领域的一一映射,而是在平衡社会需求、学生素质、教学目标、师资力量、支撑条件的基础上,将知识点整合成为一个独特的、切实可行的课程体系来支撑人才培养目标的实现,如图3所示。

随着分报告的逐步完成,2005年ACM、AIS和IEEE-CS联合工作组召集各个方向的专家代表一起撰写了计算机教程总体报告Computing Curricula 2005(CC2005),将它们联系到一起。CC2005之后,各个方向的课程规范发布进程加快,ACM和IEEE-CS发布了IT2008、CS2008和CS2013,ACM和AIS发布了MSIS2006和IS2010,IEEE-CS和ACM发布了GSwE2009和SE2014,ACM和IEEE-CS发布了CE2016。

2001年,ACM和 IEEE-CS在 CC1991的基础上,把计算机课程划分为计算机科学(Computer Science,CS)、计算机工程(Computer Engineering,CE)、软件工程(Software Engineering,SE)和信息系统(Information System,IS)4个方向,最终形成了Computing Curricula 2001(CC2001)。作为对CC2001模型的响应,ACM、AIS和AITP合作发布了IS2002,IEEE-CS和ACM合作发布了SE2004和CE2004。

  

图1 Computing Curricula结构

在借鉴CC2001的基础上,教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会2006 年发布了《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)》[7]。2015年ACM中国教育委员会与中国教育部计算机类专业教学指导委员会合作翻译了CS2013中文版。考虑到中美两国在信息技术产业结构、人才需求、教学理念、培养要求、学生素质等方面的差异,教育部计算机类教学指导委员会应及时成立工作组,颁布新的专业规范,以适应不同高校计算机专业的人才培养需求。

2 计算机科学教程的发展及其变化

2.1 计算机科学教程的发展

从Curriculm 68到CS2013,计算机科学教程共有7个版本,其中CC2005是总体报告,CS2008是对CC2001的中期评估版本。2000年之前,基本按每10年更新,2000年之后,基本按每5年更新,这和计算机科学日新月异的变化以及在各个方向上的快速扩充相适应。

我国计算机专业教材来源大致有两种:一是国外原版或翻译的经典教材,二是国内高校教师编写的教材。现有的计算机专业教材在组织知识体系和评估学生学习成果方面还无法适应CS2013的知识体系,因此需要精心组织和统筹规划,开发一批与CS2013知识体系配套的核心课程教材。

2.2 课程知识体系的组织

CC2001工作组为了不同的教育机构能更好地使用教程,采用“定制课程”的方法来引导,将其定义的所有知识领域设计到6个课程体系模板和47门示范课中,但通过对CC2001和CS2008的使用情况调研来看,这样的定制课程在各大教育机构实践中没有起到太大的作用。

CC2001工作组更新了CC1991的知识领域,从9个扩大到14个,同时意识到学生要掌握所有的知识点是不可能的,因此把每一个知识点又划分为核心和选修,既保证了知识的深度,同时兼顾了广度。

由于计算机领域知识的不断增长并趋于多样化,CS2013重新思考了计算机科学的基本要素,进而对整个计算机科学的知识体系做了重新定义,用层次化的形式对知识体系进行布局,每一知识单元形成核心一级、核心二级和选修3个层次。所有的计算机科学课程体系都应该包含核心一级内的内容,但可以灵活选择核心二级内的知识点。

整个计算机科学教程的知识体系组织演化过程如图2所示。

  

图2 计算机科学教程知识体系组织演化过程

2.3 知识体系核心学时数比较

知识体系核心学时数(Lecture time, 指的是授课时间,不包括与讲课相关的其他任务的时间)的设计一向具有很强的挑战性。工作组需要很强的平衡技巧才能顾及计算机领域知识增长对内容的扩展要求,从而建立起切实可行的本科课程体系。4个版本的核心学时数比较见表1。

CS2013的核心一级学时数加上核心二级的学时数略高于前几个版本课程规范的核心学时数,但CS2013层次化的结构为院系从核心二级选择知识点(至少包含80%)明显提供了灵活性。

 

表1 核心学时数比较

  

AL 算法与复杂度 19 9 31 31 47 AR 体系结构与组织 0 16 36 36 59 CN 计算科学 1 0 0 0 7 DS 离散结构 37 4 43 43 —GV 图形学与可视化 2 1 3 3 —HCI 人机交互 4 4 8 8 8 IAS 信息保障与安全 3 6 — — —IM 信息管理 1 9 11 10 9 IS 智能系统 0 10 10 10 9 NC 网络与通信 3 7 15 15 —OS 操作系统 4 11 18 18 31 PBD 基于平台的开发 0 0 — — —PD 并行与分布式计算 5 10 — — —PL 程序设计语言 8 20 21 21 46 SDF 软件开发基础 43 0 47 38 —SE 软件工程 6 22 31 31 44 SF 系统基础 18 9 — — —SP 社会问题与专业实践 11 5 16 16 11总计 165 143 290 280 271 CS2013的3种组合方式:核心一级+核心二级 合计308核心一级+ 90%的核心二级 合计293.7核心一级+ 80%的核心二级 合计279.4 KA 知识领域 CS2013 CS2008核心CC2001核心 CC1991核心一级 核心二级

2.4 教学目标的转变

从Curriculm68到CS2013,教学目标经历了从以教师为中心到以学生为中心的转变,见表2。

2.5 课程样本

Curriculm 68和Curriculm 78对知识体系的组织是以课程为导向的。从CC1991开始用知识领域来组织教程,目的是要适应最新的技术发展并具有广泛的适用性,一个知识领域由多个知识单元组成,一个知识单元由多个知识点组成。

企业核心优势企业自评:排在前三位的核心优势依次是产品质量、技术和交货速度。尤其是“产品质量”被60%以上的企业视为自己的优势。

CS2013采用了一个不同的方法:收集已经取得成功的课程及课程体系,用它们来描绘各相关知识单元是怎样贯穿在实际教学中的。CS2013提供了不同大学和学院的课程案例84门,这些课程从不同侧面体现了知识领域中各个知识单元组合成课程的不同方式:一门课程可能包含有多个知识领域中的知识单元,涵盖某个知识领域也可能需要多门课程。CS2013 也提供了4所不同层次的大学(Bluegrass Community and Technical College、Grinnell College、Stanford University、Williams College)计算机专业不同学位(即培养目标不同)的核心课程设置案例,这些案例展示了如何将人才培养目标所需的知识体系分解到一系列核心课程中,充分体现不同大学的教育理念。

 

表2 教学目标转变

  

列出了每个知识单元的知识点和学生的学习成果的描述,学习成果采用3个级别来描述:①熟悉:学生理解一个概念是什么或知道它的意思②运用:学生能够以一种具体的方法使用或应用概念③评估:学生能够从多个角度考虑一个概念并证明能够用特定方法来解决问题Curriculum 68 列出了22门课程的内容提纲、有用的文献资料、简要的教学方法Curriculum 78 列出了18门课程的学习目标、内容提纲和知识点分配比例CC1991 列出了每个知识单元的课堂讲授时间和实验时间以及建议的实验内容,并提供从知识单元到课程的设计指导以教师为中心,强调知识点、授课时间和学习目标CC2001 列出了每个知识单元的知识点(核心一级、核心二级、选修)及授课时间、最少的课堂讲授时间及学习目标CS2013以学生为中心,强调学生的产生和学习效果

3 促进计算机科学教育的几点思考

ACM、IEEE-CS及其他专业协会推出的计算机系列教程对全世界的计算机教育发展产生了巨大的推动作用,国内有不少学者开始分析相关教程[3-6]。笔者展示了整个Computing Curricula的演化,重点分析了计算机科学教程的发展及变化,得出以下几点启示。

3.1 制定定位清晰、特色明显的计算机人才培养方案

我国绝大多数本科高校均开设了“计算机科学与技术”专业,计算机类专业布点总数为2 481个,这些专业大量分布在地方高校[6]。各高校计算机类专业的师资队伍、学生素质、办学条件等方面差异较大,在制定人才培养方案时,要及时跟踪信息技术的发展趋势,结合各自学校的办学定位,制定特色明显的计算机专业人才培养方案,这是办好一个专业的基础。

3.2 及时更新计算机专业规范

从图1可以看出,整个Computing Curricula的核心还是计算机科学,因此本文重点分析计算机科学教程的发展及其变化。

3.3 设计切实可行的课程体系

9月20日,中色股份与印尼布密资源(PT Bumi Resources Minerals Tbk)在雅加达举行股权交割仪式。中国驻印尼使馆李汉清临时代办,中色股份王宏前总经理,马金平副总经理,刘宇财务总监,布密资源尼万董事长,萨塔力CEO出席仪式。

  

图3 课程体系设计要点

3.4 开发与CS2013知识体系配套的课程教材

蚕豆营养丰富,富含蛋白质、碳水化合物、维生素B及维生素B2等,并含有8种人体所必需的氨基酸,为粮食、蔬菜和饲料、绿肥兼用作物。蚕豆是湟中县重要经济作物之一,在现代栽培管理技术的作用下,每年稳定的产量和质量,都给农户带来了理想的经济效益。蚕豆栽培过程中,充分了解蚕豆的生长习性及需肥特点,并根据这些特点进行栽培管理,以更好地促进蚕豆产量和质量。

3.5 遴选一批典型核心课程案例

CS2013 提供了不同类型大学和学院的成功案例课程和不同层次大学的核心课程设置案例,借用这种方式,我们需要及时从国内计算机类专业本科办学经验丰富、培养学生质量较好的高等学校中,遴选一批典型核心课程案例,发挥其示范作用。

3.6 保持师资队伍的活力和健康

拥有足够经验丰富的师资队伍是办好计算机科学专业的必要条件。为了应对计算机领域的快速变化,学校必须建立终身学习机制(如脱产攻读博士学位、到国内外高校做访问学者等),让教师有机会了解新知识,与新技术的发展同步,改进教学内容和方法。

由于合同参与者目标的多元化,使得社区居家养老PPP模式的合同制治理过程中必然会牵涉到如何平衡合同的质量、合同的效率和合同的公共性等问题,以使得三者能够更好地进行融合。然而,如果一旦质量、效率与公共性三者之间出现偏差,便容易产生政府责任风险、寻租风险、道德风险和逆向选择风险等,这充分地说明了政府的合同管理水平和能力提升的重要性。此外,由于专业人员的缺乏,导致社区居家养老PPP项目分析合同条款的能力不足,主要体现为合同文本分析能力、合同风险分析能力和技术性分析能力都有待提高。

3.7 大力提升实验室条件

计算机科学是一个理论与应用并重的专业,其课程的实验部分对计算机软硬件的需求往往超出一般高校计算机实验室的配置条件,特别是在大数据时代,需要提供专用的实验平台来提高学生的软件开发和工程能力,因此需要投入大量人、财、物去提升实验室的计算机资源,以满足学生的实验教学需求。

笔者认为,尽管“及时、充分、有效”的补偿标准,可以最大程度地保护外国投资者的利益,但却会给东道国带来沉重的经济负担,不利于东道国保护文化遗产政策的执行。因此,在补偿标准的确定上,首先应充分尊重双方当事人的意思自治,优先适用双方在投资条约中关于补偿标准的约定;其次,若缺少协议约定或约定不明,则在一方提起仲裁或诉诸其他争端解决程序后,应根据适当补偿的原则,既要考虑东道国保护自然和文化遗产的国家责任和义务,也要兼顾外国投资者的经济利益,根据外国投资者实际损失或可预见范围内的合理损失来确定赔偿的数额。

3.8 解决人才培养方案中知识域的缺失问题

尽管计算机类课程是以技术问题为中心的,但技术问题并不构成该领域教育计划的全部。学生还必须了解更大的社会环境,以培养对相关社会、伦理、法律和专业问题的理解。这实际上是通识教育问题,我们应当借助中国加入《华盛顿协议》的契机,大力推进工程教育认证,促进通识教育的普及。

4 结 语

Computing Curricula系列代表了国际计算机教育的先进理念,这种理念下培养出的学生,支撑了世界上最发达的信息技术产业。作为计算机专业的教育工作者,应该研究和借鉴Computing Curricula系列思想,制定合理的人才培养目标,科学设置计算机专业课程,关注学生的产出并持续改进,最终提高我国的计算机专业人才培养质量。

参考文献:

[1] ACM、IEEE-CS、ACM中国教育委员会、教育部计算机类专业教学指导委员会. 计算机科学课程体系规划2013[EB/OL].[2017-12-10]. http://www.acm.org/binaries/content/assets/education/cs2013_chinese.pdf.

[2] ACM、IEEE-CS、ACM中国教育委员会、教育部计算机类专业教学指导委员会. 计算机工程课程体系指南2016[EB/OL].[2017-12-10]. http://www.acm.org/binaries/content/assets/education/ce2016-final-report-chinese.pdf.

[3] 赵一鸣. ACM/IEEE-CS2001与计算机专业课程设置[J]. 高等理科教育, 2002(1): 43-47.

[4] 胡永良.“CC2005教程”的分析与思考[J]. 台州学院学报, 2008(6): 61-65.

[5] 李晓静, 王昊鹏, 潘彤.“计算机科学教程2013”概况分析、启示与思考[J]. 计算机教育, 2014(16): 31-34.

[6] 古天龙, 周娅. CS2013对本科计算机类应用型人才培养的启示[J]. 中国大学教学, 2015(7): 90-93.

[7] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 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)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006.

 
郭文平,吴高标,陈金飚,胡永良,应国良
《计算机教育》 2018年第05期
《计算机教育》2018年第05期文献

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