依據(jù)專業(yè)規(guī)范制定分專業(yè)方向培養(yǎng)方案的實踐與問題探討

文章編號：1672-5913(2008)10-0106-04

摘要：本文介紹了天津大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在修訂2007級培養(yǎng)方案時遇到的一些問題和采取的解決方案，給出了“離散數(shù)學(xué)”和“計算機組成原理”課程的具體調(diào)整辦法。

關(guān)鍵詞：專業(yè)規(guī)范；培養(yǎng)方案；離散數(shù)學(xué)；計算機組成原理

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1引言

在天津大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2005級之前的本科生培養(yǎng)方案中，一直沒有設(shè)置專業(yè)方向。從2005級培養(yǎng)方案開始設(shè)置專業(yè)方向，包括計算機軟件與理論、計算機工程、計算機網(wǎng)絡(luò)與安全、可視計算與多媒體等方向。在修訂2007級培養(yǎng)方案時，計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院提出參照教育部計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的專業(yè)規(guī)范設(shè)置專業(yè)方向，將計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中的專業(yè)方向調(diào)整為計算機科學(xué)、計算機工程、計算機與信息技術(shù)等三個專業(yè)方向；軟件工程方向放在軟件學(xué)院的軟件工程專業(yè)。計算機科學(xué)、計算機工程、計算機與信息技術(shù)三個專業(yè)方向的學(xué)生統(tǒng)一按照計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)招生，培養(yǎng)方案按照專業(yè)方向分模塊設(shè)置，學(xué)生在不同模塊中自行選擇。

盡管2005級培養(yǎng)方案和2007級培養(yǎng)方案都是分方向培養(yǎng)方案，但是在修訂2007級培養(yǎng)方案時還是遇到了一些很難處理的問題。其中一個突出的問題就是，2005級培養(yǎng)方案中各個專業(yè)方向有相同的公共基礎(chǔ)課和學(xué)科基礎(chǔ)課，不同專業(yè)方向之間的差別主要體現(xiàn)在學(xué)科基礎(chǔ)選修課上；而2007級培養(yǎng)方案中除了公共基礎(chǔ)課完全一樣外，由于各個專業(yè)方向?qū)χR領(lǐng)域的要求各不相同，所以學(xué)科基礎(chǔ)課在原來的課程框架下很難達(dá)成一致，加上有培養(yǎng)方案總學(xué)時的限制，使得問題更加突出。

2不同專業(yè)方向?qū)χR領(lǐng)域的不同要求

為了便于比較計算機科學(xué)、計算機工程和信息技術(shù)三個專業(yè)方向?qū)χR領(lǐng)域的不同要求，將專業(yè)規(guī)范中三個專業(yè)方向的知識領(lǐng)域要求集中在表1中。為了便于分析，將知識領(lǐng)域中相同或相近的知識領(lǐng)域進(jìn)行歸并，劃分出11類知識領(lǐng)域。表1列出了專業(yè)規(guī)范中計算機科學(xué)、計算機工程和信息技術(shù)三個專業(yè)方向的知識領(lǐng)域和最小核心學(xué)時數(shù)。

從表1中可以看出，三個專業(yè)方向在知識領(lǐng)域的覆蓋上差別不是很大，但是三個專業(yè)方向在對不同知識領(lǐng)域的要求方面差別比較明顯。特別是表現(xiàn)在數(shù)學(xué)、電路與電子技術(shù)、程序設(shè)計基礎(chǔ)、計算機體系結(jié)構(gòu)和組織等學(xué)科基礎(chǔ)知識方面的差別很大。三個專業(yè)方向在知識領(lǐng)域上顯示出的這些差別，體現(xiàn)出了三個專業(yè)方向的不同側(cè)重和不同要求。但是，這些差別，特別是表現(xiàn)在學(xué)科基礎(chǔ)知識方面的差別，為制定計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)分方向的專業(yè)培養(yǎng)方案帶來了一定的問題和困難。

3不同專業(yè)方向?qū)W(xué)科基礎(chǔ)的不同要求

不同專業(yè)方向?qū)W(xué)科基礎(chǔ)的要求表現(xiàn)在很多方面，這里僅就離散結(jié)構(gòu)和計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組織這兩個知識領(lǐng)域的不同要求進(jìn)行分析。

(1) “離散數(shù)學(xué)”課程

計算機科學(xué)方向給出的“離散結(jié)構(gòu)”(CS-DS)為最少72學(xué)時；計算機工程方向給出的“離散結(jié)構(gòu)”(CE-DSC)為最少43學(xué)時；而信息技術(shù)方向沒有給出相應(yīng)的課程，只是在信息技術(shù)基礎(chǔ)(IT-ITF)課程中有不超過3學(xué)時的離散結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容。表2摘錄了專業(yè)規(guī)范中三個專業(yè)方向在離散結(jié)構(gòu)方面的要求。從表2中可以看出，在計算機科學(xué)方向和計算機工程方向除了“圖和樹”這一部分內(nèi)容的學(xué)時要求一樣外，其他內(nèi)容的學(xué)時要求都不一樣。

(2) 計算機體系結(jié)構(gòu)與組織

計算機科學(xué)方向給出的計算機體系結(jié)構(gòu)與組織(CS-AR)為最少82學(xué)時；計算機工程方向給出的計算機體系結(jié)構(gòu)和組織(CE-CAO)為最少63學(xué)時；而信息技術(shù)方向沒有給出相應(yīng)的課程，只是在平臺技術(shù)(IT-PT)中包含了最少3學(xué)時的計算機組織和結(jié)構(gòu)(PT.ao)，以及選修的硬件(PT.har)內(nèi)容。表3摘錄了專業(yè)規(guī)范中三個專業(yè)方向在計算機體系結(jié)構(gòu)與組織以及數(shù)字邏輯方面的要求。

表面上看，好像計算機科學(xué)方向?qū)τ嬎銠C體系結(jié)構(gòu)與組織知識領(lǐng)域的要求比計算機工程方向的要求還要高，但是仔細(xì)分析就會發(fā)現(xiàn)在計算機科學(xué)方向的計算機體系結(jié)構(gòu)與組織(CS-AR)知識領(lǐng)域中包含16學(xué)時的數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)(AR1)知識單元，而計算機工程方向的計算機體系結(jié)構(gòu)和組織(CE-CAO)知識領(lǐng)域中并不包含數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)的內(nèi)容，而是把數(shù)字邏輯單獨作為一個知識領(lǐng)域看待，在計算機工程方向中數(shù)字邏輯(CE-DIG)為最少57學(xué)時的知識領(lǐng)域。

如果計算機科學(xué)方向和計算機工程方向都考慮數(shù)字邏輯內(nèi)容的話，那么計算機工程方向的數(shù)字邏輯(57學(xué)時)加上計算機體系結(jié)構(gòu)和組織(63學(xué)時)就是最少120學(xué)時，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于計算機科學(xué)方向的最少82學(xué)時；如果計算機科學(xué)方向和計算機工程方向都不考慮數(shù)字邏輯內(nèi)容的話，計算機科學(xué)方向的計算機系體結(jié)構(gòu)與組織(82學(xué)時)減去數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)(AR1，16學(xué)時)就是最少66學(xué)時，與計算機工程方向的最少63學(xué)時基本相等。

4制定分專業(yè)培養(yǎng)方案時提出的解決方案

通過前文的分析，三個專業(yè)方向之間的差別已經(jīng)很清楚了。在培養(yǎng)方案制定過程中，如何在體現(xiàn)專業(yè)方向之間差別的同時，還能有一個比較合理的課程體系的支撐就是需要解決的關(guān)鍵問題。

(1) 信息技術(shù)專業(yè)方向知識領(lǐng)域要求的調(diào)整

在研究專業(yè)規(guī)范中的信息技術(shù)專業(yè)方向知識領(lǐng)域時，明顯感覺到如果完全按照專業(yè)規(guī)范的要求，很難把信息技術(shù)專業(yè)方向與計算機科學(xué)專業(yè)方向和計算機工程專業(yè)方向統(tǒng)一到一個專業(yè)培養(yǎng)方案下。所面臨的主要問題是信息技術(shù)專業(yè)方向在很多被認(rèn)為是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)非?；A(chǔ)的知識單元的要求方面明顯少于計算機科學(xué)和計算機工程專業(yè)方向。同時也發(fā)現(xiàn)信息技術(shù)專業(yè)方向知識領(lǐng)域的最小學(xué)時數(shù)只有290學(xué)時，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于計算機科學(xué)專業(yè)方向(560學(xué)時)和計算機工程專業(yè)方向(551學(xué)時)的最少學(xué)時數(shù)要求，估計是為安排特定應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)內(nèi)容留出的空間。

我們有這樣一個認(rèn)識，即信息技術(shù)專業(yè)方向無論如何都應(yīng)該具有計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心基礎(chǔ)知識?；谶@樣的認(rèn)識，對信息技術(shù)專業(yè)方向知識領(lǐng)域的要求提出了如下調(diào)整原則：在核心的知識領(lǐng)域，取計算機科學(xué)和計算機工程兩個專業(yè)方向中相同知識領(lǐng)域要求低的作為信息技術(shù)專業(yè)方向的知識領(lǐng)域要求，實際上是在計算機科學(xué)與計算機工程兩個專業(yè)方向之間取了一個折中。對信息技術(shù)專業(yè)方向知識領(lǐng)域進(jìn)行這樣的調(diào)整，加強了信息技術(shù)專業(yè)的核心基礎(chǔ)知識，同時不會帶來明顯的問題。

(2) 離散數(shù)學(xué)課程的改變

在天津大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，以往設(shè)置的離散數(shù)學(xué)課程是按照課程內(nèi)容的先后順序劃分為離散數(shù)學(xué)I和離散數(shù)學(xué)II，共計80學(xué)時。從表2可以看出，計算機科學(xué)和計算機工程兩個專業(yè)方向在離散結(jié)構(gòu)知識領(lǐng)域中知識單元的覆蓋面基本相同，只是對不同知識單元的程度要求和學(xué)時要求上有所差異；信息技術(shù)專業(yè)方向?qū)﹄x散結(jié)構(gòu)要求很少，按照前文提出的調(diào)整原則，基本上可以靠攏到計算機工程專業(yè)方向的要求上。

基于這樣的認(rèn)識，為了在課程體系上能夠盡可能滿足各個專業(yè)方向各自的要求，將離散數(shù)學(xué)課程從原來的按內(nèi)容的先后順序劃分課程的方法，改變?yōu)榘磧?nèi)容難易程度的分層次劃分課程的方法，即開設(shè)一門離散數(shù)學(xué)導(dǎo)論(48學(xué)時)和一門離散數(shù)學(xué)(64學(xué)時)。離散數(shù)學(xué)導(dǎo)論為各專業(yè)方向必修課，能夠滿足計算機工程方向和信息技術(shù)方向?qū)﹄x散結(jié)構(gòu)知識領(lǐng)域中知識單元的要求；離散數(shù)學(xué)為計算機科學(xué)方向限選課，離散數(shù)學(xué)課程在離散數(shù)學(xué)導(dǎo)論課程基礎(chǔ)上對一些知識單元做更深入的介紹，從而達(dá)到計算機科學(xué)方向?qū)﹄x散結(jié)構(gòu)知識領(lǐng)域中知識單元的要求。

離散數(shù)學(xué)課程的這種改變面臨著兩個主要問題，一是沒有現(xiàn)成的、適合于離散數(shù)學(xué)課程的教材，因此缺少合適的教材是離散數(shù)學(xué)課程的一個問題；二是離散數(shù)學(xué)為了課程內(nèi)容的連貫性，不得不花一些時間重復(fù)離散數(shù)學(xué)導(dǎo)論課程中已經(jīng)講過的部分內(nèi)容，從而導(dǎo)致離散數(shù)學(xué)總學(xué)時增加的問題。

(3) 計算機組成原理課程的改變

在天津大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，計算機體系結(jié)構(gòu)與組織知識領(lǐng)域的內(nèi)容一直都由兩門獨立的課程支撐，即計算機組成原理課程(88學(xué)時)和計算機體系結(jié)構(gòu)課程(24學(xué)時)。但是計算機組成原理課程需要有數(shù)字邏輯課程(64學(xué)時)作為基礎(chǔ)。根據(jù)對專業(yè)規(guī)范中計算機科學(xué)方向和計算機工程方向各自對計算機體系結(jié)構(gòu)與組織知識領(lǐng)域要求的分析和理解，并且把信息技術(shù)專業(yè)方向?qū)τ嬎銠C體系結(jié)構(gòu)與組織知識領(lǐng)域的要求靠攏到計算機科學(xué)專業(yè)方向的要求上，提出了一種兼容各個專業(yè)方向的課程調(diào)整方案。

課程的調(diào)整主要體現(xiàn)在兩個方面：一是在計算機組成原理課程內(nèi)容中增加一些數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)的內(nèi)容，大致可以覆蓋CS-AR.AR1的主要內(nèi)容，使得計算機組成原理成為一門不依賴于數(shù)字邏輯課程的獨立課程；二是將原來計算機組成原理課程中涉及到的有些體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容適當(dāng)簡化，比較深入的內(nèi)容留給計算機體系結(jié)構(gòu)課程講述。經(jīng)過這樣的增刪調(diào)整后，計算機組成原理課程的總學(xué)時基本保持不變。

課程體系的調(diào)整主要體現(xiàn)為計算機組成原理(88學(xué)時)作為各專業(yè)方向必修課；數(shù)字邏輯課程(64學(xué)時)和計算機體系結(jié)構(gòu)課程(40學(xué)時)僅作為計算機工程專業(yè)方向必修課，總學(xué)時從原來的176學(xué)時增加到192學(xué)時。

對課程和課程體系進(jìn)行這樣的調(diào)整后，主要面臨著兩個問題，一是由于數(shù)字邏輯課程和計算機組成原理課程在數(shù)字邏輯知識單元存在著一部分重復(fù)內(nèi)容，使得計算機工程專業(yè)方向的學(xué)生在數(shù)字邏輯課程和計算機組成原理課程中會重復(fù)學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯知識單元中的部分內(nèi)容；二是由于計算機組成原理中的一些與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)容被簡化，同時計算機體系結(jié)構(gòu)課程又僅作為計算機工程專業(yè)方向的限選課，使得計算機科學(xué)方向在計算機體系結(jié)構(gòu)與組織知識領(lǐng)域的要求有所降低。

5總結(jié)

在學(xué)習(xí)和研究教育部計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的專業(yè)規(guī)范和CC2005基礎(chǔ)上，結(jié)合天津大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的定位和多年的教學(xué)積累，提出和制定了天津大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生2007級分專業(yè)方向的培養(yǎng)方案。本文介紹的信息技術(shù)專業(yè)方向知識領(lǐng)域要求的調(diào)整、離散數(shù)學(xué)課程的改變和計算機組成原理課程的改變等只是我們在制定分專業(yè)培養(yǎng)方案過程中遇到的很多問題的一部分，也是我們研究討論比較多、認(rèn)識比較深的幾個問題。由于2007級分專業(yè)培養(yǎng)方案剛剛開始執(zhí)行，具體效果和存在的問題都還有待實踐的檢驗。

感謝教育部計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會秘書長蔣宗禮教授在我們研討和制定培養(yǎng)方案過程中兩次到天津?qū)I(yè)規(guī)范進(jìn)行的講解和指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 教育部高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會. 高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范(試行)[M]. 北京:高等教育出版社，2006.