克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)教育對(duì)中國(guó)軟件學(xué)院發(fā)展的啟示

摘要：教學(xué)質(zhì)量決定人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)體系和機(jī)制在很大程度上決定教學(xué)質(zhì)量。文章對(duì)美國(guó)克萊門森大學(xué)（Clemson University）計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)體系進(jìn)行分析和研究，并結(jié)合中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院的教育體系現(xiàn)狀，總結(jié)出可參考和借鑒的建議。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)學(xué)科；軟件學(xué)院；克萊門森大學(xué)；中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)

文章編號(hào)：1672-5913（2013）18-0073-05

中圖分類號(hào)：G642

0 引言

為促進(jìn)國(guó)家新型軟件工程的成長(zhǎng)，教育部在中國(guó)內(nèi)地37所大學(xué)建立國(guó)家示范性軟件學(xué)院。軟件學(xué)院的建立對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整起到了重要的促進(jìn)作用，其辦學(xué)模式、管理體制和運(yùn)行機(jī)制也是我國(guó)高等教育改革和創(chuàng)新的一種有益嘗試。張堯?qū)W院士曾指出：“軟件學(xué)院是一個(gè)連接學(xué)校與產(chǎn)業(yè)的開放式平臺(tái)”，軟件學(xué)院應(yīng)“以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的多層次實(shí)用型人才”。

克萊門森大學(xué)創(chuàng)建于1898年，位于美國(guó)南卡羅來納州的同名城市，是一所歷史悠久的公立大學(xué)，2011年U.S.News&World Report的排名為全美公立大學(xué)25名。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱科大軟院）每年會(huì)聘請(qǐng)克萊門森大學(xué)的教授進(jìn)行授課，軟件學(xué)院的教師也可前往克萊門森大學(xué)進(jìn)修，同時(shí)學(xué)院的優(yōu)秀學(xué)生可申請(qǐng)赴克萊門森大學(xué)攻讀碩士及博士學(xué)位。筆者于2012年1～7月在該校計(jì)算機(jī)學(xué)院進(jìn)行了為期半年的訪問學(xué)習(xí)，體驗(yàn)和學(xué)習(xí)了克萊門森大學(xué)在教學(xué)、管理和科研方面的優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，在軟件學(xué)院課程建設(shè)、人才培養(yǎng)方面進(jìn)行了一些思考與探索。

1 克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教育體系

1.1 培養(yǎng)方案

克萊門森大學(xué)的計(jì)算機(jī)學(xué)院分為3個(gè)專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)（Computer Science）、可視計(jì)算（Visual Computing）和人本計(jì)算（Human-CenteredComputing）。這3個(gè)專業(yè)中，計(jì)算機(jī)科學(xué)覆蓋的領(lǐng)域包括計(jì)算理論、算法、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；可視計(jì)算的重點(diǎn)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、可視化、計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理、電子游戲設(shè)計(jì)、特效和動(dòng)畫藝術(shù)；人本計(jì)算則是一個(gè)較新的領(lǐng)域，專注于如何使用計(jì)算技術(shù)更好地影響社會(huì)。

克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的碩士研究生學(xué)位專業(yè)方向分為計(jì)算機(jī)應(yīng)用、計(jì)算基礎(chǔ)、圖形學(xué)和可視化、交互式計(jì)算、軟件工程以及系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)。碩士學(xué)位分為學(xué)分學(xué)位和論文學(xué)位。學(xué)分學(xué)位要求學(xué)生完成10門（30學(xué)分）認(rèn)可課程的學(xué)習(xí)，為完善學(xué)生知識(shí)體系，每個(gè)專業(yè)方向的學(xué)生除了完成專業(yè)必修課之外，必須選修其他專業(yè)的一門必修課，且GPA不低于3.0。論文學(xué)位則適用于對(duì)研究感興趣的學(xué)生，除獲得足夠的學(xué)分外，還要求學(xué)生原創(chuàng)性地完成具有創(chuàng)新性的項(xiàng)目，研究成果在期刊或者會(huì)議上發(fā)表，同時(shí)論文需通過院指導(dǎo)委員會(huì)的答辯。

克萊門森大學(xué)的學(xué)期分為秋季學(xué)期（8月底～12月底）、春季學(xué)期（1月初～5月初）以及可以自由選修的暑期小學(xué)期。2012年度Clemson計(jì)算機(jī)學(xué)院在春季和秋季學(xué)期分別開設(shè)了50門左右的課程，包括計(jì)算機(jī)語言、操作系統(tǒng)、算法、編譯、網(wǎng)絡(luò)、圖形學(xué)、GPU、虛擬現(xiàn)實(shí)、軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘、生物信息等多個(gè)領(lǐng)域。從課程編號(hào)即可了解課程的適用范圍。課程從100～999編號(hào)，其中，100-499為本科課程，以教師講解為主，主要是理論和基礎(chǔ)課程，都有相應(yīng)配套的實(shí)驗(yàn)課；500～699為高年級(jí)本科生和低年級(jí)研究生課程；700～799則是碩士研究生課程；800及以后則適用于博士生，偏向研究，授課特點(diǎn)是教師提出研究問題，學(xué)生課后實(shí)踐，上課討論；900之后的為Seminar講座課程，一般由教師和學(xué)生對(duì)自己的研究課題進(jìn)行講解。

1.2 授課特點(diǎn)

筆者在克萊門森大學(xué)旁聽了操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)編程語言翻譯、算法設(shè)計(jì)與分析等多門課程，其中體會(huì)最深刻的是克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院在授課中體現(xiàn)的理論聯(lián)系實(shí)際、強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力的特點(diǎn)。這點(diǎn)也在和赴美學(xué)習(xí)的科大軟院的學(xué)生交流時(shí)得到印證，也是美國(guó)工程教育回歸工程、服務(wù)社會(huì)的一個(gè)例子。

克萊門森大學(xué)的授課非常注重學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手實(shí)踐。教師課堂上的理論講解與課后的作業(yè)及項(xiàng)目要求結(jié)合緊密，充分體現(xiàn)學(xué)以致用。以計(jì)算機(jī)編程語言翻譯課程為例，課堂上教師的講授從詞法分析、語法分析到代碼生成和優(yōu)化，逐步實(shí)現(xiàn)編譯器的各項(xiàng)功能，在課程最后實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的編譯器。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的目標(biāo)是介紹C++語言，教師基于SGL圖形庫(kù)，在課堂上由簡(jiǎn)到難，一步步完成一個(gè)游戲的設(shè)計(jì)。課堂上，教師主要進(jìn)行代碼編寫和演示，在發(fā)現(xiàn)和解決問題的過程中引入傳參、指針和引用等重要的概念。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程中，不同于國(guó)內(nèi)大量的公式和算法的鋪陳，學(xué)生在了解基本概念后，馬上開始學(xué)習(xí)使用程序?qū)崿F(xiàn)一些簡(jiǎn)單的圖形，然后不斷編程實(shí)現(xiàn)圖形，進(jìn)行色彩、形狀等方面的美化。在課程的后半段學(xué)習(xí)使用瑪雅這樣的大型軟件。最終學(xué)生可以設(shè)計(jì)出以假亂真、媲美動(dòng)畫電影的圖片。

克萊門森大學(xué)授課的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是課程內(nèi)容變化和更新快。計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，知識(shí)更新快，相應(yīng)地，授課內(nèi)容也需要隨之調(diào)整。在筆者旁聽的幾門課程中，教師基本沒有指定教材，而是給出參考資料或查詢網(wǎng)址。在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程中，教師要求學(xué)生在硬件設(shè)備上實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)，課程主要內(nèi)容便是相應(yīng)的代碼設(shè)計(jì)，隨著軟硬件的發(fā)展和更新，每年的具體實(shí)現(xiàn)都不相同。另外，不少教師所承擔(dān)的課程與他們的研究領(lǐng)域密切相關(guān)，科研和教學(xué)結(jié)合得比較緊密，可以自行組織授課材料。以算法導(dǎo)論課程為例，授課教師本人的研究方向是算法，上課所用的教材也是教師自己編寫，且隨著研究進(jìn)展和深入不斷更新。

最后在旁聽過程印象深刻的是大多數(shù)的課程中課堂氣氛極為活躍。因?yàn)閲?guó)內(nèi)外文化的差異，學(xué)生習(xí)慣于隨時(shí)舉手打斷教師的授課進(jìn)行提問，教師也會(huì)隨時(shí)停下，詢問學(xué)生是否有不解之處。教師還會(huì)在教授新內(nèi)容之前，對(duì)學(xué)生在課后任務(wù)中遇到的問題進(jìn)行講解。師生關(guān)系融洽的另一表現(xiàn)是課堂上允許適當(dāng)?shù)娘嬍?，有教師也?huì)帶上自己做的甜點(diǎn)分發(fā)給學(xué)生。嚴(yán)格的成績(jī)管理和寬松的氛圍相輔相成，帶來更好的教學(xué)效果。

1.3 程管理和考核

克萊門森大學(xué)的教學(xué)非常注重過程管理，課程考核嚴(yán)格，學(xué)生的最終成績(jī)?nèi)Q于期中和期末考試成績(jī)、課程項(xiàng)目、到課率、課堂測(cè)試成績(jī)以及作業(yè)成績(jī)等多方面。嚴(yán)格的考核制度的另一個(gè)體現(xiàn)便是課程難度大。在克萊門森大學(xué)，碩士研究生1個(gè)學(xué)期一般只能完成3～4門課程。

不同于國(guó)內(nèi)的研究生課程主要由期末考試成績(jī)決定，克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院在授課過程中基本每月都有課堂測(cè)試，每次的考試成績(jī)都會(huì)影響到最終得分。因此學(xué)生在1個(gè)學(xué)期4個(gè)月中，基本時(shí)刻處于緊張狀態(tài)，在每一階段都需要掌握好相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，而不是靠考前突擊。

另一個(gè)影響成績(jī)的主要因素是課程項(xiàng)目。課程項(xiàng)目一般從課程早期便開始，要求代碼量大，實(shí)用價(jià)值高，因此難度也很大。課程項(xiàng)目通常設(shè)立若干時(shí)間節(jié)點(diǎn)，若過了提交的截止時(shí)間，該段的成績(jī)便記為0分。

教師還通過提供office hour進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的管理。部分課程的教師要求學(xué)生在指定的時(shí)間段進(jìn)行當(dāng)面交流，還會(huì)針對(duì)課程內(nèi)容和學(xué)生的作業(yè)及項(xiàng)目進(jìn)行提問。這種做法一方面可以有效甄別學(xué)生是否獨(dú)立完成作業(yè)以及學(xué)生對(duì)課程的掌握程度，另一方面可以檢查授課效果，對(duì)教師的授課也起到促進(jìn)作用。

另外，和很多西方大學(xué)一樣，克萊門森大學(xué)強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生溝通能力和表達(dá)能力的培養(yǎng)。如課程項(xiàng)目的最終檢查方式是由項(xiàng)目組成員進(jìn)行演講和匯報(bào)，每人分別對(duì)自己的工作進(jìn)行介紹，教師和其他學(xué)生可以隨時(shí)打斷，提出問題。小組合作以及匯報(bào)演講可以鍛煉學(xué)生的表達(dá)和組織能力、分工協(xié)作能力以及增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)精神。

1.4 科研情況

在大學(xué)高等學(xué)府中，科研和教學(xué)相互促進(jìn)，相輔相成。積極開展科研活動(dòng)不僅可以提高教師本身能力和教學(xué)水平，同時(shí)可以通過引導(dǎo)學(xué)生參與，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研能力。

克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院學(xué)術(shù)氛圍濃厚，學(xué)院下設(shè)20個(gè)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組。計(jì)算機(jī)學(xué)院基本每周都有其他大學(xué)的教授前來作學(xué)術(shù)報(bào)告，進(jìn)行交流。筆者參加過的幾場(chǎng)，幾乎每次都座無虛席。學(xué)術(shù)交流對(duì)于了解業(yè)內(nèi)的最新進(jìn)展、拓展思路、促進(jìn)個(gè)人研究都很有幫助。

在促進(jìn)學(xué)生科研方面，除帶領(lǐng)本校學(xué)生進(jìn)行科研外，克萊門森大學(xué)會(huì)提供暑期的學(xué)生交流崗位，由教師提供崗位和研究經(jīng)費(fèi)，供外校學(xué)生申請(qǐng)。在暑期科研交流結(jié)束之際，學(xué)生負(fù)責(zé)將自己的工作制成海報(bào)，每人在自己的海報(bào)前，向全院的教師和學(xué)生做展示。聽取了部分學(xué)生的匯報(bào)后發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生在暑期中完成的工作量大，質(zhì)量高，而且具有來源于應(yīng)用、服務(wù)應(yīng)用的特點(diǎn)。同時(shí)，學(xué)生思路開放，涉及多領(lǐng)域合作，橫跨化學(xué)、生物基因、氣象科學(xué)計(jì)算等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。

2 對(duì)中國(guó)科技大學(xué)軟件學(xué)院教育改進(jìn)的啟示

中國(guó)的軟件學(xué)院經(jīng)過10年的發(fā)展，在培養(yǎng)學(xué)生人數(shù)、學(xué)生就業(yè)率、實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)基地建設(shè)以及企業(yè)對(duì)學(xué)生滿意度等各方面都取得了很大的進(jìn)步。

科大軟院是國(guó)家教育部和國(guó)家計(jì)委首批批準(zhǔn)建立的示范性軟件學(xué)院之一，秉承中科大優(yōu)良的教風(fēng)和學(xué)風(fēng)，一方面依托學(xué)?，F(xiàn)有的基礎(chǔ)及專業(yè)師資力量和教學(xué)資源進(jìn)行辦學(xué)；另一方面，聘請(qǐng)海內(nèi)外著名企業(yè)和大學(xué)的專家、教授授課，課程設(shè)置與國(guó)際接軌，課程內(nèi)容面向軟件市場(chǎng)和企業(yè)需求，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)。學(xué)院一直致力于不斷提高教學(xué)質(zhì)量，為了適應(yīng)教育國(guó)際化的需要，學(xué)院與美國(guó)克萊門森大學(xué)合作，創(chuàng)立了碩士聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目，旨在培養(yǎng)一批具有高技術(shù)和英語水平，滿足IT業(yè)界需求的高素質(zhì)人才。

科大軟院在培養(yǎng)懂技術(shù)、熟練進(jìn)行外語溝通，以及具有國(guó)際化的思維方式和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的人才上做出了不懈的努力。在課程設(shè)置方面非常注重教育的國(guó)際化，借鑒了國(guó)外著名大學(xué)的課程設(shè)計(jì)，并隨著軟件行業(yè)的發(fā)展和行業(yè)人才需要不斷優(yōu)化課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容。學(xué)院的外語教學(xué)受到重視，英語教學(xué)改革方面已經(jīng)取得了一定的成績(jī)。科大軟院每年都能輸送多名學(xué)生前往日本富士施樂公司等國(guó)外公司實(shí)習(xí)。但不可否認(rèn)，和國(guó)內(nèi)相比，美國(guó)的教育體系在課程安排和師資力量等方面都有較大優(yōu)勢(shì)。軟件學(xué)院教育是一個(gè)較新的嘗試，軟件學(xué)院也需要學(xué)習(xí)和吸取已有的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，不斷提升教育水平和國(guó)際化程度。從Clemson大學(xué)計(jì)算機(jī)系的教學(xué)中，國(guó)內(nèi)軟件學(xué)院可以從中汲取經(jīng)驗(yàn)，從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）嚴(yán)格教學(xué)，規(guī)范課程管理。國(guó)內(nèi)部分課程考察存在盲點(diǎn)，考核體系不完善，導(dǎo)致學(xué)生平常松懈、考前突擊，依靠死記硬背得高分。與國(guó)外的教育相比，國(guó)內(nèi)學(xué)生在知識(shí)掌握程度、實(shí)踐和動(dòng)手方面的能力亟須提高。通過加強(qiáng)對(duì)課程的過程管理，包括增加作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)驗(yàn)等對(duì)課程成績(jī)的影響比重，有效檢測(cè)學(xué)生的真實(shí)水平和能力，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)。規(guī)范考核系統(tǒng)的一個(gè)挑戰(zhàn)是國(guó)外的課程課堂規(guī)模一般較小，教師可以和每個(gè)學(xué)生進(jìn)行足夠的交流。例如克萊門森大學(xué)的計(jì)算機(jī)課程大多數(shù)都是小班授課，1個(gè)班級(jí)一般在20人左右，Seminar課程的人數(shù)則更少。但充分的師生交流在國(guó)內(nèi)實(shí)行起來就困難得多，軟件學(xué)院教師需要在教學(xué)過程中不斷摸索，不斷提高課程設(shè)計(jì)，完善檢查機(jī)制，平衡選課人數(shù)，以達(dá)到最優(yōu)授課效果。

（2）開展課程改革，強(qiáng)調(diào)因材施教。軟件學(xué)院當(dāng)前招生的明顯特點(diǎn)是學(xué)生人數(shù)多、跨專業(yè)背景，教育機(jī)制是1年理論課學(xué)習(xí)、1年企業(yè)實(shí)踐。學(xué)生只有1年在校時(shí)間，要在獲得足夠?qū)W分的情況下提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，對(duì)于教師的課程內(nèi)容安排和課程設(shè)計(jì)方面提出了較高的要求。在學(xué)生背景知識(shí)和水平差別較大的情況下，教師要能夠找到平衡點(diǎn)，積極聽取其他教師和學(xué)生的意見，不斷改進(jìn)教學(xué)水平。同時(shí)需要規(guī)范課程大綱，詳細(xì)介紹課程內(nèi)容，保證學(xué)生在選課之前了解課程難度和深度，選擇適合自己專業(yè)和能力的課程。

（3）強(qiáng)調(diào)溝通和交流能力的培養(yǎng)，全面提高學(xué)生“軟實(shí)力”。筆者在參加克萊門森的課程項(xiàng)目答辯時(shí)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)學(xué)生的英語演講和表達(dá)能力仍然存在一定程度的欠缺。計(jì)算機(jī)從業(yè)人員，除了專業(yè)技能和知識(shí)等硬技能之外，交流和合作等“軟技能”非常重要，國(guó)外不少大學(xué)（如普渡大學(xué)的理工學(xué)院）都會(huì)設(shè)置包括寫作和演講、團(tuán)隊(duì)合作、語言文化等文科類模塊，全面培養(yǎng)學(xué)生的能力。國(guó)內(nèi)在這方面則有所不足，學(xué)生在專業(yè)技能方面可能已經(jīng)達(dá)到一定的水平，但在交流、論文、演講等方面存在較大的短板，不利于學(xué)生的長(zhǎng)期發(fā)展。譬如，數(shù)據(jù)挖掘課程的最后答辯中，中國(guó)學(xué)生的項(xiàng)目完成情況并非不好，但臺(tái)上的表達(dá)能力和演講效果比美國(guó)、甚至印度學(xué)生存在很大差距。語言表達(dá)和溝通能力是立足社會(huì)的最基本能力，良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、國(guó)際化的思維方式更是企業(yè)看重的能力。軟件學(xué)院在課程整體設(shè)置、課程設(shè)計(jì)中應(yīng)該將軟實(shí)力的培養(yǎng)作為目標(biāo)。

（4）推動(dòng)教師科研工作，積極開展校企項(xiàng)目合作。與克萊門森大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院相比較，科大軟院的專職教師相對(duì)年輕，參與科研活動(dòng)還不夠，科研能力還有待增強(qiáng)，在科研促進(jìn)教學(xué)，教學(xué)輔助科研，帶領(lǐng)學(xué)生科研等各方面還需要進(jìn)一步探索。同時(shí)，為了更好地適應(yīng)軟件學(xué)院學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，教師應(yīng)該具有更多的實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，學(xué)院應(yīng)積極支持和鼓勵(lì)教師和企業(yè)開展項(xiàng)目合作。

3 結(jié)語

了解和借鑒國(guó)外大學(xué)的培養(yǎng)制度和經(jīng)驗(yàn)，可以促進(jìn)和改善國(guó)內(nèi)教育的發(fā)展，同時(shí)也需要結(jié)合我國(guó)教育的實(shí)情和學(xué)生的特點(diǎn)，因材施教。我國(guó)軟件學(xué)院學(xué)生眾多，教學(xué)資源相對(duì)緊張，學(xué)生背景不同，全面提高教學(xué)水平，提高學(xué)生能力存在著不少困難。他山之石，可以攻玉，如何把國(guó)外大學(xué)先進(jìn)的教育理念和方法融入到我國(guó)教育的培養(yǎng)體系中，借鑒他山之玉，積極促進(jìn)我國(guó)教育的國(guó)際化進(jìn)程，是需要我們不斷探討和研究的問題。

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（見習(xí)編輯：劉麗麗）