CS2013對本科計算機(jī)類應(yīng)用型人才培養(yǎng)的啟示

古天龍+++周婭

摘 要：計算教程CC20xx對計算機(jī)類專業(yè)的人才培養(yǎng)有著重要的影響，本文介紹了CC20xx的歷史演化，分析了CS2013的特點，討論了對計算機(jī)類應(yīng)用型人才培養(yǎng)的幾點啟示，以期對國內(nèi)高校本科計算機(jī)類應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)改革與實踐提供參考。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)科學(xué)教程；計算機(jī)類專業(yè)；應(yīng)用型人才；知識體系

一、CC20xx的演化

計算機(jī)技術(shù)及其工業(yè)革命對人類社會發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)和重大的影響。從計算機(jī)誕生至今，計算學(xué)科的相關(guān)專業(yè)教育就一直受到國際學(xué)術(shù)學(xué)會組織的極大關(guān)注[1]。美國計算機(jī)學(xué)會（ACM：Association for Computing Machinery）于1968年和1978年分別發(fā)布了計算機(jī)科學(xué)（CS：Computer Science）教程Curriculum68和Curriculum78，并于1972 年發(fā)布了信息系統(tǒng)（IS：Information Systems）教程。美國電氣和電子工程師學(xué)會計算機(jī)分會（IEEE-CS：Institute of Electrical and Electronics Engineers-Computer Society）于1977年發(fā)布了計算機(jī)科學(xué)與工程教學(xué)計劃報告，并于1983年對其進(jìn)行了修改完善。國際信息技術(shù)職業(yè)協(xié)會（AITP：Association of Information Technology Professionals）于1985 年發(fā)布了信息系統(tǒng)教程。ACM和IEEE-CS聯(lián)合任務(wù)組于1991年發(fā)布了著名的計算教程CC91（Computing Curricula 1991），給出了計算機(jī)科學(xué)和計算機(jī)工程（CE：Computer Engineering）專業(yè)四年制學(xué)士課程計劃。ACM 于1993年發(fā)布了計算機(jī)科學(xué)、計算機(jī)工程、信息系統(tǒng)、計算機(jī)支持業(yè)務(wù)（Computer Support Services）和其他領(lǐng)域計算共五個專業(yè)的二年制輔修學(xué)位教程。國際信息系統(tǒng)學(xué)會（AIS：Association for Information Systems）和ACM，AITP于1997年公布了四年制信息系統(tǒng)專業(yè)學(xué)士學(xué)位課程模型。

計算教程CC91對世界范圍的計算機(jī)教育產(chǎn)生了巨大的影響。但是，隨著計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的飛速發(fā)展，計算相關(guān)領(lǐng)域不僅在縱向上迅速發(fā)展，而且在橫向上急劇擴(kuò)展，計算相關(guān)的各種不同課程也隨之迅猛增加。CC91漸漸暴露出了各種局限性和不足。在1998年秋季，ACM和IEEE-CS再次合作，成立了聯(lián)合任務(wù)組，旨在對CC91進(jìn)行修訂和完善，力圖建立能為各種計算相關(guān)專業(yè)的學(xué)位課程設(shè)置提供指南的新教程。隨著工作的推進(jìn)，任務(wù)組成員認(rèn)識到：計算已經(jīng)深入到如此多而廣的領(lǐng)域，以至于從某單一學(xué)科度來看問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要以一種新的方式來定義和規(guī)范計算課程，該工作的完成需要ACM，IEEE-CS，AIS以及其他相關(guān)專業(yè)協(xié)會的合作。ACM和IEEE-CS聯(lián)合任務(wù)組于2001年發(fā)布了計算教程CC2001。CC2001報告包含了兩個方面重要內(nèi)容：新的計算教程結(jié)構(gòu)（CC2001模型），計算機(jī)科學(xué)本科生學(xué)位計劃的詳細(xì)課程指南。由于CC2001報告包括了計算機(jī)科學(xué)課程指南，所以涉及計算機(jī)科學(xué)教育內(nèi)容的部分就作為計算機(jī)科學(xué)教程CS2001。

ACM和IEEE-CS大致上以10年為周期發(fā)布新的計算教程，如前面提起的1968年、1978年、1991年和2001年。2001年之后，出現(xiàn)了所謂的計算教育“危機(jī)”：許多國家就讀計算學(xué)科相關(guān)專業(yè)的學(xué)生數(shù)目出現(xiàn)了明顯的下滑，從2001年的峰值減少60%～70%。然而，在工程、科學(xué)、商業(yè)、娛樂以及日常生活各個方面，計算技術(shù)的作用日益凸顯，計算學(xué)科相關(guān)專業(yè)的就業(yè)崗位數(shù)也在不斷增多，畢業(yè)生數(shù)量的減少和社會需求增多之間形成了矛盾。由此，人們對傳統(tǒng)計算教程提出了質(zhì)疑。為了適應(yīng)計算學(xué)科相關(guān)專業(yè)的快速發(fā)展，ACM和AIS分別于2002年和2006年發(fā)布了信息系統(tǒng)教程IS2002和IS2006。ACM和IEEE-CS聯(lián)合任務(wù)組于2004年和2008年分別完成了軟件工程（SE：Software Engineering）教程SE2004、計算機(jī)工程教程CE2004和信息技術(shù)（IT：Information Technology）教程IT2008。同時，ACM和IEEE-CS聯(lián)合任務(wù)組于2005年發(fā)布了計算教程CC2005，它由計算教程總體報告CC20xx、計算機(jī)科學(xué)教程CS20xx、信息系統(tǒng)教程IS20xx、軟件工程教程SE20xx、計算機(jī)工程教程CE20xx、信息技術(shù)教程IT20xx和其他教程（待增加）等組成。CC2005對該版本教程所涉及的計算機(jī)科學(xué)、信息系統(tǒng)、軟件工程、計算機(jī)工程、信息技術(shù)專業(yè)進(jìn)行了全面的介紹，并給出了各個專業(yè)學(xué)位計劃規(guī)范制訂的指導(dǎo)性原則。各專業(yè)學(xué)位計劃的知識體系以及課程設(shè)置和內(nèi)容則在相應(yīng)分卷中詳細(xì)闡述。

ACM和IEEE-CS聯(lián)合任務(wù)組對計算機(jī)科學(xué)教程CS2001啟動了5年中期評估，更多地關(guān)注了社會和工業(yè)界的意見?；诎踩?、并行和網(wǎng)絡(luò)計算等方面的新要求，對CS2001中知識領(lǐng)域的知識單元及相應(yīng)課程進(jìn)行了補充和更新，完成了計算機(jī)科學(xué)教程CS2008[2]。ACM和AIS于2010年再度合作，發(fā)布了更新版信息系統(tǒng)教程IS2010[3]。

二、CS2013的要點

ACM和IEEE-CS聯(lián)合任務(wù)組于2010年秋季啟動了計算機(jī)科學(xué)教程的修訂工作。首先，由美國大學(xué)1500名計算機(jī)及相關(guān)系主任和世界范圍大學(xué)2000名系主任對CC2001和CS2008的知識體系進(jìn)行評估；其次，根據(jù)評估意見制訂知識體系的修改方案，組織專門的小組具體負(fù)責(zé)各個知識領(lǐng)域的起草；最后，通過會議交流和網(wǎng)上問卷等形式廣泛征求高等院校、工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域以及社會多方面專家的意見，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)處理各個知識領(lǐng)域之間的沖突和相容，形成知識體系的最終版本。此后，聯(lián)合任務(wù)組于2012年夏季開展了課程和培養(yǎng)方案設(shè)計的案例評估工作，2013年12月發(fā)布了計算機(jī)科學(xué)教程CS2013[4]。

CS2013中的知識體系包括了18個知識領(lǐng)域： 算法與復(fù)雜性（AL：Algorithms and Complexity），體系結(jié)構(gòu)與組織（AR：Architecture and Organi- zation），計算科學(xué)（CN：Computational Science），離散結(jié)構(gòu)（DS：Discrete Structures），圖形學(xué)與可視化（GV：Graphics and Visualization），人機(jī)交互（HCI：Human-Computer Interaction），信息保護(hù)與安全（IAS：Information Assurance and Security），信息管理（IM：Information Management），智能系統(tǒng)（IS：Intelligent Systems），網(wǎng)絡(luò)與通信（NC：Networking and Communications），操作系統(tǒng)（OS：Operating Systems），基于平臺開發(fā)（PBD：Platform-based Development），并行與分布式計算（PD：Parallel and Distributed Computing），程序設(shè)計語言（PL：Programming Languages），軟件開發(fā)基礎(chǔ)（SDF：Software Development Fundamentals），軟件工程（SE：Software Engineering），系統(tǒng)基礎(chǔ)（SF：Systems Fundamentals），社會與職業(yè)問題（SP：Social Issues and Professional Practice）。

知識體系中的大部分知識領(lǐng)域是對CC2001/CS2008中知識領(lǐng)域的修訂，其中一些知識領(lǐng)域改動比較大，另外一些知識領(lǐng)域則是新增加的。其中，有些是為了適應(yīng)計算技術(shù)發(fā)展的需求，例如，基于計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)安全的要求所增加的信息保護(hù)與安全（ISA）知識領(lǐng)域。有些則是為了更加符合實踐應(yīng)用而進(jìn)行的知識重組，例如，軟件開發(fā)基礎(chǔ)（SDF）知識領(lǐng)域是軟件開發(fā)相關(guān)的基礎(chǔ)知識和技術(shù)的重組，涵蓋了原來分散在程序設(shè)計基礎(chǔ)、軟件工程、程序設(shè)計語言、算法與復(fù)雜性中的知識單元。類似地，系統(tǒng)基礎(chǔ)（SF）知識領(lǐng)域?qū)⒃瓉碓S多知識領(lǐng)域中系統(tǒng)相關(guān)的概念和基礎(chǔ)知識組織在一起。值得注意的是，這些知識領(lǐng)域中的知識單元是相互聯(lián)系和相互補充的，它們是完整的統(tǒng)一體。

CS2013提供了不同大學(xué)和學(xué)院的案例課程121門，這些課程從不同側(cè)面體現(xiàn)了知識領(lǐng)域中的各個知識單元組合成課程的不同方式：一門課程可能包含有多個知識領(lǐng)域中的知識單元，涵蓋某個知識領(lǐng)域可能需要多門課程。CS2013也提供了5所不同大學(xué)和學(xué)院的核心課程設(shè)置案例，這些案例展示了如何通過知識單元實例化將完整的知識體系分配到專業(yè)培養(yǎng)方案中的一系列核心課程中。這些案例不僅共享了課程和核心課程設(shè)置的經(jīng)驗，而且展現(xiàn)了不同的教育理念。

CS2013具有如下一些特點：

（1）適應(yīng)技術(shù)發(fā)展和社會需求，知識體系中14個知識領(lǐng)域調(diào)整為18個。為了充分體現(xiàn)計算機(jī)科學(xué)是一個寬口徑專業(yè)的特點，涵蓋了數(shù)學(xué)、物理學(xué)、心理學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、藝術(shù)、電氣、生命科學(xué)等領(lǐng)域知識；為了培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)不同職業(yè)的能力，拓寬了專業(yè)知識領(lǐng)域，包括計算x（computational-x，如計算金融、計算化學(xué)），x信息學(xué)（x-informatics，如經(jīng)濟(jì)信息學(xué)、生物信息學(xué)）等。

（2）梳理和評估基本核心知識，通過優(yōu)化知識單元配置控制學(xué)時總量。計算機(jī)科學(xué)的技術(shù)發(fā)展速度非常快，為了兼顧及時更新知識和控制學(xué)時總量，對原有知識體系中的知識單元進(jìn)行評估和優(yōu)化配置。不僅總學(xué)時量保持在CS2008的相當(dāng)水平，而且確保了計算機(jī)科學(xué)教育必須具有的基本知識，并提供了更加靈活的教程模型。

（3）適應(yīng)人才培養(yǎng)特色化需求，實現(xiàn)了核心知識領(lǐng)域和單元的層級化。高等院校的特點和培養(yǎng)人才的特色各有不同，不可能采用完全一致的培養(yǎng)方案，各個高等院校需要根據(jù)自身的基礎(chǔ)、環(huán)境和特點來構(gòu)建個性化的培養(yǎng)方案。為了滿足不同學(xué)校人才培養(yǎng)的需求，建立了“一級核心、二級核心、選修”三級化知識領(lǐng)域和單元模型。這也有利于學(xué)生靈活地選擇應(yīng)當(dāng)掌握的基本技術(shù)和知識。

（4）為了促進(jìn)教學(xué)改革和實踐，提供了課程和專業(yè)培養(yǎng)方案設(shè)計案例。通過遴選成功的課程設(shè)計案例和專業(yè)培養(yǎng)方案案例，提供了切實可操作的課程設(shè)計方法和人才培養(yǎng)方案改革模式。不同高等院?？梢詮闹械玫浇梃b，通過制訂清晰、可執(zhí)行的目標(biāo)，建立適合自身特點、及時靈活適應(yīng)領(lǐng)域技術(shù)變化和社會需求的課程和專業(yè)培養(yǎng)方案。

三、幾點啟示

我國教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會于2006年發(fā)布了《高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范（試行）》，提出了以“規(guī)格分類”為核心思想的計算機(jī)專業(yè)發(fā)展建議，將計算機(jī)相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)分為科學(xué)型、工程型和應(yīng)用型三類[5]。在此框架下，2009年發(fā)布了程序設(shè)計基礎(chǔ)、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、計算機(jī)組成原理、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、軟件工程8門核心課程的不同層次人才培養(yǎng)教學(xué)實施方案[6]。這些工作對于我國計算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)具有重要的指導(dǎo)意義。

《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹（2012年）》將計算機(jī)類專業(yè)分為計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全、物聯(lián)網(wǎng)工程、數(shù)字媒體技術(shù)6個基本專業(yè)和智能科學(xué)與技術(shù)、空間信息與數(shù)字技術(shù)、電子與計算機(jī)工程3個特設(shè)專業(yè)[7]。據(jù)此統(tǒng)計，目前我國計算機(jī)類專業(yè)的布點總數(shù)為2481個，大量分布在地方高等院校。根據(jù)我國高等教育發(fā)展戰(zhàn)略和社會需求現(xiàn)狀，地方高等院校辦學(xué)定位應(yīng)側(cè)重于應(yīng)用型人才培養(yǎng)，尤其是新升格本科院校，應(yīng)凸顯地方性應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色。計算機(jī)類專業(yè)辦學(xué)歷史較短，加之計算機(jī)技術(shù)更新速度較快，本科計算機(jī)類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)還存在許多問題亟待解決。借鑒和學(xué)習(xí)以CC20xx為代表的國際計算機(jī)教育的先進(jìn)思想和理念，將是大有裨益的。從CS2013，可以得到如下啟示：

（1）需求為導(dǎo)向的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案。計算機(jī)應(yīng)用型人才需要“更了解各種軟/硬件系統(tǒng)的功能和性能，更善于系統(tǒng)的集成和配置，更有能力管理和維護(hù)復(fù)雜信息系統(tǒng)的運行”。計算機(jī)類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)應(yīng)該及時跟蹤和分析行業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，結(jié)合各自學(xué)校的培養(yǎng)特色定位，確立自身的專業(yè)人才培養(yǎng)方向；依據(jù)培養(yǎng)方向梳理相應(yīng)的專業(yè)知識，確定與之相適應(yīng)的專業(yè)課程；從專業(yè)課程的技術(shù)知識支撐角度，確定對應(yīng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程；基于專業(yè)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)知識支撐，確定適合的基礎(chǔ)課程。由此，逐級構(gòu)建計算機(jī)類專業(yè)本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程設(shè)置計劃和教學(xué)大綱。

（2）計算機(jī)類專業(yè)應(yīng)用型人才知識體系。教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會于2006年發(fā)布的《高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范（試行）》，將計算機(jī)科學(xué)專業(yè)知識體系劃分為14個知識領(lǐng)域、132個知識單元。計算學(xué)科的知識更新和行業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步較快，應(yīng)當(dāng)及時組織相關(guān)教學(xué)和工業(yè)行業(yè)界專家，借鑒CS2013，對專業(yè)知識體系進(jìn)行拓展和修訂，頒布新的專業(yè)規(guī)范。尤其是要充分考慮滿足不同高校本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，建立多級化的知識領(lǐng)域和單元模型，以便于不同高校靈活地制訂適合各自培養(yǎng)特色的核心課程體系。

（3）課程案例和系列核心課程設(shè)置案例。從知識體系的知識領(lǐng)域和知識單元出發(fā)，構(gòu)建與計算機(jī)類專業(yè)本科培養(yǎng)方案相適應(yīng)的核心課程是應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為不同高等院校特色性人才培養(yǎng)留出了充分發(fā)揮的空間。我們需要及時從計算機(jī)類專業(yè)本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)有豐富辦學(xué)經(jīng)驗的高等學(xué)校中，遴選一批典型核心課程案例、系列核心課程設(shè)置案例，舉辦系列教學(xué)改革研討會和宣講會，發(fā)揮其示范作用。這對于新辦本科計算機(jī)類專業(yè)的院校，尤其是新建應(yīng)用型院校，具有重要的指導(dǎo)意義和積極的促進(jìn)作用。

（4）應(yīng)用型人才培養(yǎng)系列核心課程教材建設(shè)。我國舉辦計算機(jī)類專業(yè)本科人才培養(yǎng)的高等院校數(shù)目較多，學(xué)校的辦學(xué)歷史和辦學(xué)特色呈現(xiàn)多樣性。大量院校教學(xué)采用的是選擇已有的傳統(tǒng)教材，這些教材許多出自國內(nèi)“985工程”、“211工程”建設(shè)高校，部分出自具有一定辦學(xué)歷史的原部委所屬高校，有些也選擇了國外原版或翻譯的經(jīng)典教材。這些教材對本科計算機(jī)類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)發(fā)揮了積極的作用。但是，計算機(jī)類專業(yè)本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)系列核心課程教材的建設(shè)工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要精心組織和統(tǒng)籌規(guī)劃，建設(shè)一批與典型核心課程案例、系列核心課程設(shè)置案例配套的課程教材。

（5）適用于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的師資隊伍。本科計算機(jī)類專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需要一支精良的教師隊伍來支撐。不僅要求教師們具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，而且要求具有豐富的工程實踐經(jīng)驗以及現(xiàn)代技術(shù)知識的快速汲取和更新能力。在師資隊伍建設(shè)中，一方面要重視“雙師型”教師隊伍的占比，另一方面要加強(qiáng)教師在崗期間的企業(yè)實踐和行業(yè)體驗培訓(xùn)。此外，行業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)＜液凸こ處焻⑴c人才培養(yǎng)過程也是極為重要的，包括：專業(yè)培養(yǎng)方案的制訂和修訂、理論和實驗實踐教學(xué)內(nèi)容的更新、教學(xué)條件和實驗平臺的改革、校企聯(lián)合實驗室的共建等。

參考文獻(xiàn)：

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[6] 教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會. 高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程教學(xué)實施方案[M]. 北京：高等教育出版社，2009.

[7] 中華人民共和國教育部高等教育司. 普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹（2012年）[M]. 北京：高等教育出版社，2012.

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