中外計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式比較研究

張樂(lè)君 夏松竹 國(guó)林 健沛 楊靜

摘??? 要： 各國(guó)的發(fā)展歷史、經(jīng)濟(jì)體制、文化背景的不同，使得各國(guó)在計(jì)算機(jī)專業(yè)人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面存在顯著差異。本文以國(guó)內(nèi)某“211”重點(diǎn)建設(shè)院校和美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)為對(duì)象，分別從計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)的目的、課程體系、教學(xué)方法等方面入手進(jìn)行了細(xì)致的比較和分析，并對(duì)我國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)模式提出建議。

關(guān)鍵詞： 中外比較??? 計(jì)算機(jī)專業(yè)??? 創(chuàng)新能力??? 培養(yǎng)體系

隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，對(duì)于創(chuàng)新的需求比以前更迫切，因此切實(shí)加強(qiáng)高校學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對(duì)于提高我國(guó)科技水平具有重要意義。由于各國(guó)的發(fā)展歷史、政治制度、經(jīng)濟(jì)體制及文化背景不同，勢(shì)必造成各高校在人才培養(yǎng)類型、目標(biāo)和專業(yè)設(shè)置模式等方面的差異。筆者以國(guó)內(nèi)某“211”重點(diǎn)建設(shè)院校和美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)為目標(biāo)，比較分析了計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)的目的、課程體系、教學(xué)方法等，并總結(jié)了我國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)方面存在的問(wèn)題并提出建議。

1.創(chuàng)新能力培養(yǎng)的意義

目前，國(guó)內(nèi)知名高等學(xué)校都十分重視學(xué)生的科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)，并在如何提高學(xué)生的創(chuàng)新能力方面進(jìn)行了多種探索和實(shí)踐。近年來(lái)教育部在國(guó)家層面上組織實(shí)施了一系列計(jì)劃。正在編寫的《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》明確提出要加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，更新教育理念，改革人才培養(yǎng)體制，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[1]。但我國(guó)高等教育和培養(yǎng)質(zhì)量并未很好地滿足國(guó)家和社會(huì)的希望。根據(jù)中國(guó)教育部哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究重大攻關(guān)項(xiàng)目“中國(guó)教育與人力資源問(wèn)題研究”課題組通過(guò)對(duì)全國(guó)97所普通高校、20個(gè)研究所的千余名導(dǎo)師進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查顯示[2]，近50%的研究生導(dǎo)師認(rèn)為研究生質(zhì)量在下降。隨后西南大學(xué)高等教育研究所對(duì)我國(guó)不同層次的高校管理人員、教師和學(xué)生進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，問(wèn)卷分別從思想品德水平、專業(yè)素養(yǎng)、學(xué)術(shù)倫理道德、專業(yè)發(fā)展?jié)摿Α⑼庹Z(yǔ)水平、交流溝通能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、科技創(chuàng)新能力、學(xué)術(shù)論文水平九個(gè)維度對(duì)研究生培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查顯示我國(guó)大學(xué)生科技創(chuàng)新能力和學(xué)術(shù)論文水平的均值最低[3]。在我國(guó)傳統(tǒng)教育中，各高校計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的制定主要是依據(jù)教育部制定的統(tǒng)一的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和體系，使得很多學(xué)校沒有考慮自己的辦學(xué)特色，沒有考慮社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需要，導(dǎo)致培養(yǎng)出來(lái)的人才缺乏個(gè)性和特色[4]。

2.中外人才培養(yǎng)目標(biāo)比較

我國(guó)高等教育的培養(yǎng)目標(biāo)分為一般性目標(biāo)和多元化目標(biāo)[5]。

（1）高等院校人才培養(yǎng)的一般性目標(biāo)。我國(guó)《高等教育法》第五條指出：“高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才，發(fā)展科學(xué)技術(shù)文化，促進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)?！?/p>

（2）各類高校人才培養(yǎng)的多元化目標(biāo)。由于不同類型、不同層次的大學(xué)在高等教育體系中所承擔(dān)的職責(zé)不同，各自的人才培養(yǎng)目標(biāo)必然有別，即使是同一類型、同一層次的大學(xué)，因?yàn)樽陨項(xiàng)l件的特殊性，其培養(yǎng)目標(biāo)也不盡相同?！把芯啃痛髮W(xué)以理論創(chuàng)新、科技創(chuàng)新為主，以為社會(huì)培養(yǎng)大量高層次拔尖創(chuàng)新的理論人才、學(xué)術(shù)型人才和原創(chuàng)性、基礎(chǔ)性科學(xué)研究為主要職責(zé);教學(xué)研究型大學(xué)是在大量培養(yǎng)專門應(yīng)用人才的基礎(chǔ)上，重視高層次拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng);教學(xué)型高校則著重承擔(dān)面向生產(chǎn)、管理、服務(wù)一線的應(yīng)用專門人才的培養(yǎng)，致力于社會(huì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題的研究與探索;高職高專院校則主要承擔(dān)職業(yè)技能型人才的培養(yǎng)”。

結(jié)合以上兩點(diǎn)及具體的計(jì)算機(jī)專業(yè)，我國(guó)某“211”重點(diǎn)建設(shè)高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才具體的培養(yǎng)目標(biāo)為：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)具有自然科學(xué)知識(shí)及適用的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)基本理論知識(shí)和工程基礎(chǔ)知識(shí)，具有在工程實(shí)踐中運(yùn)用實(shí)驗(yàn)分析方法、現(xiàn)代工程技術(shù)技能的能力，具有對(duì)法律、職業(yè)和倫理責(zé)任的基本認(rèn)知的應(yīng)用型工程高級(jí)專門人才。學(xué)生畢業(yè)后可在科研院所、企事業(yè)單位和行政管理部門從事計(jì)算機(jī)方面的科學(xué)研究、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用等工作。

美國(guó)高等院校協(xié)會(huì)通過(guò)對(duì)其全國(guó)高等教育改革和發(fā)展實(shí)踐的分析，提出要在新的歷史背景下復(fù)興自由教育，并將自由教育確定為長(zhǎng)期目標(biāo)。

自由教育中的“自由”是指開放心智、解放心靈。自由教育是一種教育哲學(xué)，而不是一系列的知識(shí)、特定的課程或者特定類型的學(xué)院。從其性質(zhì)上說(shuō)，自由教育是多樣的，包容各種各樣的方式。它尋求各種視角，跨越學(xué)科界限，從多元文化中汲取智慧，采用一系列教學(xué)策略。它發(fā)生在所有類型的學(xué)校，不僅僅是在精英學(xué)院。它對(duì)所有的學(xué)生，無(wú)論是學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的藝術(shù)和科學(xué)的學(xué)生，還是學(xué)習(xí)專業(yè)課程的學(xué)生，都是有力量的。最后，它要求高的標(biāo)準(zhǔn)，但是并不強(qiáng)加標(biāo)準(zhǔn)化的解決辦法。美國(guó)高等院校協(xié)會(huì)提出要復(fù)興自由教育，旨在使學(xué)生成為自覺的學(xué)習(xí)者。這樣的學(xué)習(xí)者是通過(guò)把握智力和實(shí)踐技能而獲得能力的學(xué)習(xí)者，是通過(guò)獲得自然和社會(huì)知識(shí)及探索知識(shí)而獲得啟蒙的學(xué)習(xí)者，是對(duì)他們的個(gè)人行為和公民價(jià)值負(fù)責(zé)任的學(xué)習(xí)者。該協(xié)會(huì)甚至還預(yù)言，21世紀(jì)最好的高等教育將是立足于自由教育之上的，能夠培養(yǎng)出自覺地學(xué)習(xí)和生活，自覺地發(fā)展自己的能力，自覺地獲取信息，自覺地承擔(dān)責(zé)任的個(gè)體的教育。

3.中外計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系比較

我國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系的設(shè)置主要從培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)和素質(zhì)兩方面入手，需要學(xué)生掌握從事計(jì)算機(jī)專業(yè)所需的數(shù)學(xué)和其他相關(guān)的自然科學(xué)知識(shí)，掌握一定的經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)知識(shí)及相關(guān)法律法規(guī)知識(shí)，掌握英語(yǔ)和文獻(xiàn)檢索知識(shí)，初步了解計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)科形態(tài)、核心概念和典型方法，系統(tǒng)掌握計(jì)算機(jī)專業(yè)核心知識(shí)，具有較扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，了解學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀。課程設(shè)置中學(xué)分要求：本專業(yè)學(xué)生必須修滿170學(xué)分，其中必修課150學(xué)分，專業(yè)選修課10學(xué)分，通識(shí)教育選修課10學(xué)分。核心知識(shí)領(lǐng)域課程包括：離散結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)字邏輯、算法、計(jì)算機(jī)組成、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及其計(jì)算、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、信息管理、軟件工程、電子學(xué)、職業(yè)問(wèn)題等。專業(yè)核心課程：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)導(dǎo)論、離散數(shù)學(xué)、電子技術(shù)C、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)字邏輯、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成原理、軟件工程、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、算法設(shè)計(jì)與分析、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。主要實(shí)踐性課程環(huán)節(jié)：工程認(rèn)識(shí)、工程實(shí)踐、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)、學(xué)士學(xué)位論文等。課程配置流程如下圖所示。

圖??? 我國(guó)某“211”重點(diǎn)建設(shè)高校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)配置流程圖

CMU的計(jì)算機(jī)科學(xué)系成立于1965年，是全美最早的，如今它已經(jīng)升格為計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院。其研究生項(xiàng)目中除了機(jī)器人方向與硬件關(guān)系較多之外，其他基本上都是純軟的。從這個(gè)意義上說(shuō)，CMU的教學(xué)體系屬于偏軟的計(jì)算機(jī)科學(xué)系。CMU的教學(xué)手冊(cè)上沒有從傳統(tǒng)意義上針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)學(xué)生的導(dǎo)論課，雖然有名為“計(jì)算機(jī)科學(xué)偉大思想”的兩學(xué)期課程，但是從內(nèi)容上看應(yīng)該是離散數(shù)學(xué)的替代，但要比傳統(tǒng)離散數(shù)學(xué)靈活得多，涉及概率、代數(shù)、算法、加密理論、復(fù)雜性理論、博弈論等，非常注重學(xué)習(xí)的趣味性和實(shí)用性。CMU對(duì)程序設(shè)計(jì)的重視也給人留下很深刻的印象：新生的第一堂課是“初中級(jí)程序設(shè)計(jì)”，直接講授Java。然后是中高級(jí)程序設(shè)計(jì)、C語(yǔ)言編程技巧、高級(jí)編程實(shí)踐、程序設(shè)計(jì)原理。

目前計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的一個(gè)難點(diǎn)，是硬件課程的設(shè)置問(wèn)題。硬件知識(shí)體系本身非常豐富，但是硬件課程多了，又削弱計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的特色。CMU在這一問(wèn)題上用“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論”一門課完成硬件知識(shí)的教學(xué)。這項(xiàng)教學(xué)改革的成果是一本厚達(dá)900多頁(yè)的書：“Computer Systems：A Programmer’s Perspective”（中譯本《深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》）一書。該書的序言中說(shuō)：本課程的宗旨是用一種不同的方式向?qū)W生介紹計(jì)算機(jī)。因?yàn)閷W(xué)生中幾乎沒有人有機(jī)會(huì)構(gòu)造計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。而大多數(shù)學(xué)生，甚至是計(jì)算機(jī)工程師，要求能日常使用計(jì)算機(jī)和編寫計(jì)算機(jī)程序。所以我們決定從程序員的角度講解系統(tǒng)，并采用這樣的過(guò)濾方法：只討論那些影響用戶級(jí)程序的性能、正確性或?qū)嵱眯缘闹黝}。

這種做法使得“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論”講授本課程的方式對(duì)學(xué)生來(lái)講既實(shí)用、具體，又能實(shí)踐，更有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。課程網(wǎng)站上的一些隨書配套實(shí)驗(yàn)，獨(dú)具匠心。因此，此書是一本相當(dāng)具有參考意義的書籍，目前它已經(jīng)被全球80多所院校采用作為教材。

4.中外計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)方法比較

筆者在美國(guó)CMU訪問(wèn)期間最大的感受就是中美大學(xué)之間在教育教學(xué)方法上的差距，美國(guó)的大學(xué)教育的確有很多值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的地方，下面分別從教學(xué)環(huán)境、課程氛圍、授課方式、課程考核、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)五個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析。

（1）教學(xué)環(huán)境：在CMU，Wifi網(wǎng)絡(luò)覆蓋的整個(gè)校園里，幾乎任何一門課都有自己的網(wǎng)站。學(xué)生選課、發(fā)布通知、課程要求、課件資源、成績(jī)查詢等所有的信息都放在網(wǎng)上。任何一座教學(xué)樓內(nèi)除教學(xué)專用教室、實(shí)驗(yàn)室及科研專用研究室之外，一般另設(shè)專門的學(xué)習(xí)區(qū)域。所有的實(shí)驗(yàn)室都是全天免費(fèi)開放的，學(xué)生可以隨時(shí)驗(yàn)證自己的各種想法，這在很大程度上提高了學(xué)習(xí)質(zhì)量。學(xué)期末的時(shí)候圖書館全天24小時(shí)開放，并安排專人值班，為學(xué)生學(xué)習(xí)、查閱資料提供方便。

（2）課程氛圍：教學(xué)過(guò)程中，無(wú)論是學(xué)生還是教師都比較隨意，課堂氣氛輕松活躍。學(xué)生可以隨時(shí)舉手打斷教師授課進(jìn)行提問(wèn)，對(duì)于一個(gè)問(wèn)題有時(shí)會(huì)有多個(gè)學(xué)生參與討論。在國(guó)內(nèi)，教師著重對(duì)教學(xué)內(nèi)容的詳解，學(xué)生在課堂上一般不參與討論，而美國(guó)學(xué)生已經(jīng)適應(yīng)教師點(diǎn)到為止的教學(xué)思路，課堂上教師會(huì)努力創(chuàng)造學(xué)生的參與機(jī)會(huì)，討論式教學(xué)讓學(xué)生體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，有利于提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在教學(xué)上美國(guó)比較注重實(shí)踐，即使是課堂教學(xué)，只要條件允許教師就會(huì)帶著很多實(shí)物，通過(guò)投影機(jī)展示給學(xué)生，如果是小班教學(xué)教師還會(huì)將實(shí)物傳遞給學(xué)生觀看。

（3）授課方式：CMU授課方式多種多樣，既有傳統(tǒng)的板書教學(xué)，又有現(xiàn)代多媒體教學(xué)。與國(guó)內(nèi)大學(xué)相比，CMU的小班教學(xué)更多。為保證教學(xué)效果，國(guó)際一流大學(xué)對(duì)師生比例要求相對(duì)比較嚴(yán)格。國(guó)外大學(xué)比較重視基礎(chǔ)理論，這從課程中間穿插的眾多大大小小的考試、課堂測(cè)驗(yàn)、課后回顧總結(jié)、家庭作業(yè)中就可以看出。在此基礎(chǔ)上，學(xué)校對(duì)學(xué)生自主創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力及科研素質(zhì)的培養(yǎng)更為重視，通常在開課之初主講教師就會(huì)要求四五名學(xué)生組成一個(gè)討論小組，每周都會(huì)有一次討論。這種討論通常圍繞課程、實(shí)驗(yàn)及一切有關(guān)該領(lǐng)域?qū)W生感興趣的話題進(jìn)行。除此之外，教師會(huì)組織一些與該課程相關(guān)的課外活動(dòng)，如參觀某些技術(shù)中心等。

（4）課程考核：美國(guó)高校對(duì)一門課程的考核通常實(shí)行累加制，一般包括課堂參與、作業(yè)、課堂測(cè)試、實(shí)驗(yàn)、期中考試、大作業(yè)、期末考試等幾項(xiàng)。美國(guó)大學(xué)對(duì)作業(yè)的要求注重質(zhì)量而不是數(shù)量，內(nèi)容要求不局限于理解，而應(yīng)該有學(xué)生自己的想法。學(xué)生上交作業(yè)不僅是為了完成任務(wù)，更是為了和老師、同學(xué)討論交流自己的觀點(diǎn)。教師尤其鼓勵(lì)原創(chuàng)性工作，學(xué)生也非常樂(lè)于體現(xiàn)自己的與眾不同。

（5）實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)：對(duì)于實(shí)驗(yàn)的理解，國(guó)內(nèi)大學(xué)與國(guó)外大學(xué)的認(rèn)識(shí)截然不同。國(guó)內(nèi)大學(xué)多數(shù)是讓學(xué)生重復(fù)地完成各種指定項(xiàng)目，輔導(dǎo)老師甚至?xí)职咽值亟淌?。而美?guó)的大學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的一部分，要求學(xué)生在完成指定實(shí)驗(yàn)的同時(shí)要自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，得出不同結(jié)論，或者用不同方法驗(yàn)證相同結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)中指導(dǎo)教師始終起啟發(fā)和引導(dǎo)作用，絕對(duì)不會(huì)告訴學(xué)生容易犯的錯(cuò)誤，一下子給學(xué)生指出問(wèn)題和錯(cuò)誤在哪里，而是由學(xué)生自己分析并找到錯(cuò)誤加以改正。

5.幾點(diǎn)建議

通過(guò)對(duì)以上中外計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)方面的比較分析，我們認(rèn)為，應(yīng)該從以下方面改進(jìn)，以提高我國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

（1）大力改進(jìn)課程體系：加強(qiáng)程序設(shè)計(jì)類課程的比例滲透。具體方式為可在大量開設(shè)編程類選修課程并要求選修學(xué)時(shí)、學(xué)分的基礎(chǔ)上，在專業(yè)課程中引進(jìn)基礎(chǔ)理論與實(shí)際應(yīng)用的復(fù)合課程。另外，改進(jìn)課程體系還需要增加各種選修課以提高學(xué)生選課學(xué)習(xí)的靈活性，不斷更新和完善課程內(nèi)容。

（2）改革評(píng)價(jià)體系：目前高校對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)教育的考核往往只注重關(guān)注知識(shí)點(diǎn)，而不注意學(xué)生的實(shí)踐能力。由于評(píng)價(jià)體系的局限，很難在教學(xué)中貫穿能力培養(yǎng)的理念，很難讓不同研究方向的學(xué)生自主決定教學(xué)內(nèi)容。

（3）以項(xiàng)目帶動(dòng)課程學(xué)習(xí)：國(guó)外大學(xué)在應(yīng)用軟件類課程的教學(xué)中，很重視通過(guò)項(xiàng)目訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的程序分析、設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，幾乎所有程序設(shè)計(jì)類課程，都有完成項(xiàng)目訓(xùn)練的要求，而且，對(duì)項(xiàng)目訓(xùn)練環(huán)節(jié)的輔導(dǎo)工作也很重視，通常對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每一個(gè)小組都有指定的助教來(lái)輔導(dǎo)，每周定時(shí)討論答疑，在這種項(xiàng)目討論中，強(qiáng)調(diào)的不是一個(gè)人說(shuō)，其他人聽，而是注重集體討論、相互引導(dǎo)、講究討論的過(guò)程。

6.結(jié)語(yǔ)

高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是影響我國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展的重要因素，是提高我國(guó)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域國(guó)際地位的重要手段。筆者在美國(guó)卡耐基梅隆訪問(wèn)期間，對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系建設(shè)及教學(xué)方法等方面進(jìn)行了調(diào)研，并將其與我國(guó)某211重點(diǎn)建設(shè)院校的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)我國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)模式提出可供參考的建議。

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本文得到哈爾濱工程大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（JG2014YYB09）;中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助（HEUCF061002）資助。