面向計算機與信息大類招生培養(yǎng)的知識結(jié)構(gòu)剖析和設(shè)計

翟高壽　阮秋琦　于雙元　樊崇藝

摘要：針對計算機與信息類專業(yè)大類招生及人才培養(yǎng)的教學客觀需求，圍繞面向計算機與信息大類招生培養(yǎng)的知識結(jié)構(gòu)進行探討。根據(jù)ACM、IEEE和我國教育部高等學校計算機科學與技術(shù)教學指導委員會發(fā)布的計算機專業(yè)規(guī)范，分析計算機與信息類專業(yè)大類培養(yǎng)的計算機學科知識結(jié)構(gòu)，為計算機與信息類專業(yè)大類課程體系建設(shè)及創(chuàng)新型特色高素質(zhì)人才培養(yǎng)提供科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大類招生；計算機與信息類；知識結(jié)構(gòu)；共性知識；分專業(yè)特色知識

0、引言

科技實力是衡量一個國家綜合國力的重要標志，而計算機與信息技術(shù)則是現(xiàn)代科學技術(shù)的先導技術(shù)，也是當代發(fā)展最迅速、競爭最激烈、對國民經(jīng)濟發(fā)展和國家安全影響尤為重大的技術(shù)領(lǐng)域。在貫徹落實人才強國戰(zhàn)略的過程中，高校計算機與信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)應(yīng)為我國計算機與信息技術(shù)領(lǐng)域高素質(zhì)人才培養(yǎng)作出重要貢獻。伴隨科學技術(shù)和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人才需求日益呈現(xiàn)出多元化和綜合化的特點。為應(yīng)對高校人才培養(yǎng)工作面臨的巨大挑戰(zhàn)，大類招生和培養(yǎng)成為當前高校積極試行的人才培養(yǎng)模式。清華大學、浙江大學、劍橋大學、麻省理工學院等國內(nèi)外知名大學在復合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面開展了卓有成效的嘗試與實踐。

計算機與信息類專業(yè)大類招生培養(yǎng)，有利于激發(fā)學生積極主動探索未來發(fā)展和專業(yè)規(guī)劃的相關(guān)問題，有利于引導學生結(jié)合自身實際和社會現(xiàn)實更加理性地考慮選擇，有利于激發(fā)學生的學習興趣和學習熱情，從而促進學生個性發(fā)展和提高具有堅實基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)專門知識的高素質(zhì)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，并有助于適應(yīng)全球經(jīng)濟發(fā)展對計算機與信息類專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需求及滿足社會對人才多樣化需求的理性選擇。同時，通過學科之間的相互滲透和融合可以促進專業(yè)發(fā)展和建設(shè)，但必須指出的是計算機與信息類專業(yè)大類招生培養(yǎng)工作的開展，不可避免會帶來一些新的問題和挑戰(zhàn)，如培養(yǎng)目標和規(guī)格的重新審訂、知識結(jié)構(gòu)和課程體系的重新設(shè)計、專業(yè)選擇的正確引導和發(fā)展平衡等。

1、知識結(jié)構(gòu)剖析

知識結(jié)構(gòu)是指各種知識在個人知識體系中的分布狀況以及各種知識的關(guān)聯(lián)狀況，即一個人經(jīng)過專門學習培訓后所擁有的知識體系和能力層次的組成情況與結(jié)合方式。一個人的知識結(jié)構(gòu)是協(xié)調(diào)一個人正常發(fā)展的基本要素，直接決定一個人在社會活動中處理相關(guān)事務(wù)的綜合能力。就本科生培養(yǎng)而言，合理的知識結(jié)構(gòu)對于提高培養(yǎng)效果、改善教育質(zhì)量至關(guān)重要。由于課程是知識的載體，而課程學習是獲取知識的重要途徑，因此合理的課程體系對于學生知識結(jié)構(gòu)的形成具有重要基礎(chǔ)作用。

科學合理的專業(yè)定位是知識結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本前提。經(jīng)過認真的分析比較和調(diào)查研究，北京交通大學計算機學院選定計算機科學與技術(shù)、計算機科學與技術(shù)（鐵路信息技術(shù)方向）、信息安全、物聯(lián)網(wǎng)工程4個本科專業(yè)實施計算機與信息大類招生培養(yǎng)（可分別簡記作JSJ、TXJ、XA、WLW），分別定位于計算機產(chǎn)業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域、鐵路信息技術(shù)領(lǐng)域、信息安全領(lǐng)域和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的人才需求。在對國內(nèi)外同類專業(yè)建設(shè)狀況深入調(diào)研、走訪計算機與信息技術(shù)相關(guān)行業(yè)單位和人士、對計算機學院畢業(yè)學生進行問卷調(diào)查及面對面交流的基礎(chǔ)上，結(jié)合北京交通大學現(xiàn)實與發(fā)展特色，我們進一步確立面向計算機與信息大類招生培養(yǎng)的本科生知識結(jié)構(gòu)設(shè)計思路?？偟膩碚f，我們主要考慮以下幾個方面。

（1）重視數(shù)學基礎(chǔ)，包括微積分、解析幾何、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、離散數(shù)學等。對于計算機與信息類專業(yè)學生來說，良好的數(shù)學基礎(chǔ)不僅有利于培養(yǎng)抽象思維能力與邏輯推理能力，而且數(shù)學知識本身在計算機與信息類專業(yè)學生的知識結(jié)構(gòu)中也占據(jù)重要地位。

（2）強化專業(yè)基礎(chǔ)，主要指計算機軟硬件基礎(chǔ)知識。特別地，鑒于計算機及信息技術(shù)迅猛發(fā)展的特點，基本原理與方法系列的課程應(yīng)在課程體系中保持相對穩(wěn)定并在內(nèi)容上進行適當調(diào)整，以持續(xù)跟蹤領(lǐng)域前沿和最新進展。

（3）加強實踐技能特別是系統(tǒng)分析設(shè)計編程技能。計算機與信息類專業(yè)屬于工科專業(yè)，軟硬件系統(tǒng)設(shè)計實踐能力的培養(yǎng)對于學生適應(yīng)社會需求非常重要，具體可通過綜合分類相關(guān)知識要素、優(yōu)化設(shè)計專業(yè)課程體系、增加實驗學時等途徑實現(xiàn)。

（4）注重英語綜合應(yīng)用能力。英語在國際交流中是最為重要的語言之一，包括計算機與信息技術(shù)在內(nèi)的相當數(shù)量的現(xiàn)代科學技術(shù)文獻采用的都是英語。計算機源于以英語為母語的國家且各種計算機編程語言均基于英語加以標記，因而英語在計算機學科中具有尤為獨特的地位，我們有必要培養(yǎng)學生具備較高水平的英語聽說讀寫能力。

（5）豐富自然科學和人文社科基礎(chǔ)。多學科交叉融合和新型交叉學科不斷出現(xiàn)是現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的重要特征，這便對包括計算機與信息類專業(yè)在內(nèi)的大學生的自然科學基礎(chǔ)提出更高要求，因為只有具備“通才”所必備的自然科學基礎(chǔ)和綜合能力，才可能奠定計算機信息技術(shù)與其他領(lǐng)域有機融合的知識能力基礎(chǔ)，并由此改善學生適應(yīng)社會發(fā)展需求的能力。同樣地，人文社科基礎(chǔ)知識也是包括計算機與信息類專業(yè)在內(nèi)的大學生知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其不僅可以擴大學生的知識面、改善學生對社會環(huán)境的認識、培養(yǎng)學生的人文素養(yǎng)及形象思維能力，而且對于培養(yǎng)學生的溝通協(xié)作能力和團隊精神、健全學生的人格素質(zhì)和綜合素質(zhì)具有不可替代的作用。

簡而言之，面向計算機與信息大類招生培養(yǎng)的本科生知識結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、有特色、重個性、強能力、求創(chuàng)新”的基本原則。

2、知識結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過上述分析，我們可將計算機與信息類本科生所學知識和課程設(shè)置劃分為以下4個模塊：①人文社科模塊，具體可設(shè)置思想政治、軍事、體育、語文、英語、心理學等課程；②自然科學模塊，具體可設(shè)置數(shù)學、物理及電子學方面的基礎(chǔ)課程；③專業(yè)模塊，具體可設(shè)置計算機專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)核心和專業(yè)選修3類課程；④自主模塊，具體可設(shè)置學術(shù)講座、社會調(diào)查等課程。其中，專業(yè)模塊知識結(jié)構(gòu)的精化設(shè)計是重中之重，也是構(gòu)建大類公共知識結(jié)構(gòu)與分專業(yè)特色知識結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

計算機學科所涉及的知識可劃分為3個層次，即知識領(lǐng)域、知識單元和知識點。其中，知識領(lǐng)域代表特定的學科子領(lǐng)域，可被分割為知識單元；知識單元代表各知識領(lǐng)域中的不同方向，可分為核心和選修兩種，核心知識單元為所有同一專業(yè)學生均應(yīng)學習的基礎(chǔ)內(nèi)容；知識點則是組成知識單元的基本要素，代表知識單元中獨立的主題知識模塊。根據(jù)最新研究報告，計算機學科知識結(jié)構(gòu)由18個知識領(lǐng)域組成。CC2013計算機學科知識結(jié)構(gòu)概覽見表1。

根據(jù)ACM、IEEE和我國教育部高等學校計算機科學與技術(shù)教學指導委員會發(fā)布的相關(guān)專業(yè)規(guī)范及北京交通大學計算機學院原有計算機與信息相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)方案，在借鑒國內(nèi)外同類院校相似專業(yè)培養(yǎng)方案和業(yè)界反饋意見的基礎(chǔ)上，我們構(gòu)建出計算機與信息類專業(yè)核心知識結(jié)構(gòu)，見表2。

為真正突出特色和使學生融入所選行業(yè)領(lǐng)域，各專業(yè)必須補充相關(guān)學科知識，如計算機科學與技術(shù)（鐵路信息技術(shù)）專業(yè)可補充鐵路運營維護支撐信息技術(shù)、鐵路通信與控制基礎(chǔ)及鐵路信息系統(tǒng)集成與應(yīng)用；信息安全專業(yè)可補充入侵檢測、計算機取證、惡意代碼防范等；物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)可補充無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)軟件中間件、RFID原理與應(yīng)用、傳感器件與編程技術(shù)等。

3、結(jié)語

實施計算機與信息大類招生培養(yǎng)在順應(yīng)現(xiàn)代計算機與信息技術(shù)和社會經(jīng)濟發(fā)展需求方面具有現(xiàn)實意義，而相應(yīng)知識結(jié)構(gòu)的科學合理設(shè)計對于專業(yè)建設(shè)和學生培養(yǎng)質(zhì)量具有舉足輕重的地位。然而，我們必須清醒地認識到大類招生培養(yǎng)必然會衍生出一些新的問題。譬如，課程體系如何在保持基本穩(wěn)定的前提條件下實現(xiàn)不斷更新以適應(yīng)專業(yè)技術(shù)與發(fā)展的需求變化，課程建設(shè)如何與時俱進（特別在教學內(nèi)容和要求上針對不同專業(yè)給出特色區(qū)分）和適應(yīng)大類招生培養(yǎng)的需要。所有這些都要求我們在計算機與信息大類招生培養(yǎng)的具體實施過程中不斷開展前瞻性的調(diào)研，給出有效的解決方案并在實踐與評估的基礎(chǔ)上進行及時調(diào)整和優(yōu)化完善。endprint