美國21世紀CPS教育報告的課程結(jié)構(gòu)設(shè)計及啟示

言 十

21 世紀 CPS 教育報告[1-2]基本按照工程教育專業(yè)認證體系，給出了計算機科學(xué)（基本包含國內(nèi)計算類專業(yè)）、電氣工程（基本包含國內(nèi)電類專業(yè)）、機械工程（基本包含國內(nèi)機械類專業(yè)）、土木工程（基本包含國內(nèi)土木類專業(yè)）4個專業(yè)的本科4年課程計劃。這4個專業(yè)在工科領(lǐng)域最具影響力，在國內(nèi)本科教育中占很大比重。報告還給出了一個新專業(yè)——CPS專業(yè)的本科和碩士課程計劃。課程計劃采用模塊式結(jié)構(gòu)，每個模塊給出了確定的課程門數(shù)。本文把這種模塊與課程門數(shù)的關(guān)系稱為“課程結(jié)構(gòu)”。

不同于國內(nèi)大學(xué)（不含港、澳、臺，下同）仍然沿用計劃經(jīng)濟時代形成的“層次結(jié)構(gòu)”，即“基礎(chǔ)課—專業(yè)基礎(chǔ)課—專業(yè)課—畢業(yè)設(shè)計（論文）”，報告中列出的本科課程設(shè)置采用的是“模塊結(jié)構(gòu)”。兩種結(jié)構(gòu)相比較，表面上看只是形式上稍有不同，但實質(zhì)卻大不相同。

表1是對報告所列5個本科專業(yè)課程設(shè)置的一個統(tǒng)計，關(guān)注兩個方面，一是課程模塊，二是課程門數(shù)。

表1　課程模塊與課程門數(shù)統(tǒng)計

表1把報告中“數(shù)學(xué)與自然科學(xué)”模塊的數(shù)學(xué)部分分解為“基本數(shù)學(xué)”和“專業(yè)數(shù)學(xué)”兩個模塊，是考慮了國內(nèi)大多數(shù)學(xué)校課程設(shè)置的現(xiàn)狀，便于比較分析?！盎緮?shù)學(xué)”模塊是指“數(shù)學(xué)與自然科學(xué)”模塊中的4門課程：微積分I、微積分II、線性代數(shù)、概率與統(tǒng)計，5個專業(yè)完全相同。這與國內(nèi)大多數(shù)大學(xué)的課程設(shè)置也基本相同?！皩I(yè)數(shù)學(xué)”模塊是指“數(shù)學(xué)與自然科學(xué)”模塊中其他幾門課程，各專業(yè)有所不同，與國內(nèi)大多數(shù)大學(xué)的“工程數(shù)學(xué)”比較接近，見表2。

表2　“專業(yè)數(shù)學(xué)”模塊課程設(shè)置

對于“高年級設(shè)計課程（senior capstone design）”模塊，報告強調(diào)課程的行業(yè)參與及跨領(lǐng)域跨學(xué)科團隊，包括工商管理。這類課程與國內(nèi)的“綜合設(shè)計”和“畢業(yè)設(shè)計”比較接近，但有很大不同。

“職業(yè)選修”課程模塊對應(yīng)報告中“面向特定行業(yè)，涉及社會、職業(yè)倫理”方面的選修課程模塊，這類課程國內(nèi)比較少見。對照我國工程教育專業(yè)認證規(guī)范，其中的12條畢業(yè)要求[3]有以下3條。

（1）工程與社會：能夠基于工程相關(guān)背景知識進行合理分析，評價專業(yè)工程實踐和復(fù)雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。

（2）環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評價針對復(fù)雜工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。

（3）職業(yè)規(guī)范：具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)和社會責(zé)任感，能夠在工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。

顯然，這一模塊主要是為這3項畢業(yè)要求而設(shè)置的。以報告中所列CPS專業(yè)為例，明確這一模塊的課程有以下基本要求：需要具備與特定行業(yè)相關(guān)的領(lǐng)域背景知識、知識產(chǎn)權(quán)意識、倫理學(xué)知識，可選主題有現(xiàn)代航空電子、汽車系統(tǒng)、機器人學(xué)知識、智能建筑物、智能交通、智能電網(wǎng)、醫(yī)療器械、空中交通管制和無人機，也就是說，這些課程要以特定行業(yè)為背景，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)基本技能與職業(yè)操守。

“基本數(shù)學(xué)”“自然科學(xué)”“社會科學(xué)”“人文科學(xué)”4個課程模塊所含課程一般稱為“通識教育課程”，而“專業(yè)數(shù)學(xué)”“核心課程”“設(shè)計選修”“專業(yè)選修”“職業(yè)選修”“自由選修”6個模塊所含課程，一般稱為“專業(yè)教育課程”?？偨Y(jié)報告中的5個專業(yè)課程方案，可以看出，專業(yè)雖不同，但各模塊的課程門數(shù)差別不大，特別是通識教育各專業(yè)的課程設(shè)置基本相同，體現(xiàn)了“通識教育”的特點，見表3。

表3　課程結(jié)構(gòu)簡表

為了便于分析和說明問題，我們以報告中CPS專業(yè)為范例。CPS是新專業(yè)新方案，不同于其他幾個老專業(yè)易受傳統(tǒng)影響，因此，以CPS專業(yè)為范例，得到工科本科專業(yè)課程結(jié)構(gòu)的基本參考范式，見表4。

表4　工科本科專業(yè)課程結(jié)構(gòu)參考范式

以CPS專業(yè)為參考范式，可以得出以下結(jié)論。

（1）總課程40門。每一個專業(yè)4年的全部課程總數(shù)都只有40門，美國大學(xué)8個學(xué)期都開課，每年還有一個短學(xué)期，每個長學(xué)期學(xué)生修課一般都不超過4門。我們只有7個學(xué)期開課，4年課程總門數(shù)一般大大超過50門，所以每學(xué)期學(xué)生修課門數(shù)一般都在7門以上，多的一學(xué)期甚至超過10門。教師給學(xué)生上那么多課，實際上學(xué)生可能并沒學(xué)什么。

表5　課程模塊與認證規(guī)范

（2）通識教育課程15門，占總課程的3/8。

（3）專業(yè)教育課程25門，占總課程的5/8，其中，專業(yè)必修課程15門，占總課程的3/8；專業(yè)選修課程10門，占總課程的1/4。

通識教育與專業(yè)教育的學(xué)分數(shù)量邊界是明確界定的，不互相擠壓對方。通識教育重要性不言而喻，學(xué)生學(xué)習(xí)有成效是硬道理，不是靠不斷增加學(xué)分數(shù)提高質(zhì)量，也不應(yīng)該隨意擠壓通識教育中的數(shù)學(xué)與自然科學(xué)課程。國內(nèi)大學(xué)擠壓物理課程，不修化學(xué)、生物等自然科學(xué)課程現(xiàn)象比較嚴重。學(xué)分數(shù)都要減少，但要求都在提高，課程教學(xué)模式不改革沒有出路。

（4）課程結(jié)構(gòu)簡單，除了“設(shè)計選修”模塊，沒有刻意設(shè)置類似我國多數(shù)大學(xué)設(shè)置的復(fù)雜的所謂“動手能力”課程，所謂“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”課程，但絕非美國的大學(xué)不重視“動手能力”的培養(yǎng)，而是恰恰相反。美國的教學(xué)模式更多的是強調(diào)“做中學(xué)、學(xué)中做”。國內(nèi)多數(shù)大學(xué)都設(shè)置非常復(fù)雜的“實踐教學(xué)體系”，實際效果并不好。很多大學(xué)的本科培養(yǎng)方案中還分出了“理論教學(xué)”與“實踐教學(xué)”。所謂“理論教學(xué)”，絕大多數(shù)指的是課堂授課。把課堂授課等同于“理論教學(xué)”，顯然是一個常識性的錯誤。我們的教學(xué)模式基本還停留在農(nóng)耕時代的“滿堂灌”模式，學(xué)生的實際能力提高有限。提高學(xué)生的實際能力，關(guān)鍵還是在于課程教學(xué)模式的改革，不是搞什么“理論教學(xué)”和“實踐教學(xué)”，把系統(tǒng)知識的掌握與實際能力的訓(xùn)練割裂或?qū)αⅲ@然是錯誤的。

（5）報告基于工程教育專業(yè)認證體系，制訂各專業(yè)的學(xué)士學(xué)位（本科）模塊課程計劃。表5總結(jié)了課程模塊與教育目標（培養(yǎng)目標）及學(xué)生學(xué)習(xí)成效（畢業(yè)要求）的相互關(guān)聯(lián)。

與國內(nèi)大學(xué)相比較， “知識體系與專業(yè)能力”方面的課程設(shè)置和教學(xué)關(guān)注度最高，比重最大，而在“職業(yè)倫理與社會責(zé)任”“個人修養(yǎng)與領(lǐng)導(dǎo)能力”兩個方面課程設(shè)置模糊，教學(xué)目標也很不明確。

報告的課程結(jié)構(gòu)設(shè)計只給出了課程模塊和各模塊應(yīng)設(shè)的課程門數(shù)，沒有給出各門課程的具體學(xué)分數(shù)。

國內(nèi)現(xiàn)在多數(shù)大學(xué)都實行“學(xué)分制”。我們不討論到底什么是“學(xué)分制”以及怎樣的教學(xué)運行才是真正的“學(xué)分制”，而只把學(xué)分看成課程的一個量化單位，學(xué)生畢業(yè)要求的一個“度量”。既然是一種“度量”，有一個公認的標準是很有必要的。國內(nèi)目前的狀況比較復(fù)雜，甚至可以說是混亂，也很少有對“學(xué)分”做出明確定義的學(xué)校，如畢業(yè)要求學(xué)分，從150學(xué)分到220學(xué)分的都有，學(xué)分數(shù)普遍偏多，有的同一個學(xué)校專業(yè)不同，畢業(yè)要求的學(xué)分數(shù)差異非常大。除了學(xué)分數(shù)偏多，課程的門數(shù)也偏多，有的學(xué)校學(xué)生一學(xué)期修讀課程高達10幾門，周課時有的超過40課時，而且都是課堂授課。

國外對“學(xué)分”的定義也多種多樣，很難說哪種“定義”最好。關(guān)于“學(xué)分”數(shù)量的定義，國內(nèi)外大學(xué)多數(shù)的規(guī)定是1周教學(xué)=1學(xué)分。1學(xué)分對應(yīng)多少課時呢？這與學(xué)期制度有關(guān)。國內(nèi)目前多數(shù)情況有兩種： 1學(xué)分=18課時；1學(xué)分=16課時。

學(xué)分數(shù)量一般與學(xué)期制度有關(guān)。國內(nèi)大學(xué)多數(shù)采用2學(xué)期制，每學(xué)期一般為20周。如果采用16課時為1學(xué)分，一般都安排16周為常規(guī)教學(xué)周，多數(shù)學(xué)校把一學(xué)期多出的4周用于“考試周”，或開設(shè)集中實驗實踐課程，效率不高，問題比較多，這反映出國內(nèi)大學(xué)的教學(xué)運行管理還停留在“粗放模式”，離“精細化管理”尚有差距。

學(xué)期的問題比較復(fù)雜。國內(nèi)普遍采用的是2學(xué)期制，也有3學(xué)期制的，還有4學(xué)期制的。國外大學(xué)的學(xué)期制也是多種多樣，很難說哪一種學(xué)期制是最好的，但2學(xué)期制已越來越少，如日本近年來由文部省推動學(xué)期制改革，采用了4學(xué)期制度。

日本推行的新學(xué)期制，與美國的“學(xué)季制”有些類似。美國大學(xué)的學(xué)期制度分兩種。Semester制： 每年 2個學(xué)期，每個學(xué)期 16～17周，其余時間分為寒假（4周）和暑假（14周）。Quarter制：每年3個學(xué)期，每個學(xué)期10～11周，其余時間分為寒假和暑假。美國的大學(xué)假期較多，一般都有14～18周。假期長可方便教師做研究，學(xué)生去打工。

為什么日本也在最近進行了學(xué)期制改革？我們認為這比較符合現(xiàn)在社會快節(jié)奏的特點。一個學(xué)期長達20周，確實已不太符合現(xiàn)代社會快節(jié)奏潮流。從另一個方面來看，由于教案“電子化”，課堂的信息量已是“粉筆+黑板”的好幾倍，教學(xué)模式也朝著少授課、多實踐、多互動交流的方向發(fā)展，一門課的學(xué)時（學(xué)分）數(shù)也沒以前那么多，因此，改革2學(xué)期制勢在必行。

縱觀國外大學(xué)的學(xué)期制度，我們不難發(fā)現(xiàn)其學(xué)期普遍比我國的短，假期較長。這種學(xué)期制度比較符合現(xiàn)代社會的快節(jié)奏，也給教師和學(xué)生較大的自由空間。

國內(nèi)大學(xué)現(xiàn)行的學(xué)期制度，是農(nóng)耕時代的產(chǎn)物，因此，改革國內(nèi)大學(xué)的學(xué)期制度勢在必行。三大問題給我國學(xué)期制度設(shè)計帶來困擾：由于中國傳統(tǒng)文化——春節(jié)的特點，我國的春節(jié)每年日期都不同且跨度達20多天，最早的春節(jié)時間是1月22日，最晚的春節(jié)時間是2月19日，且相鄰兩個年度的春節(jié)時間變化大，無確定規(guī)律；南方酷暑和北方寒冬也給學(xué)期制度帶來不便；非教師人員也要與教師和學(xué)生有一樣的暑假和寒假。這3個“特色問題”導(dǎo)致每年開學(xué)日、放假日都在變化，這非常不利于教學(xué)的組織和安排，對國內(nèi)大學(xué)的國際化也有不利影響。

這些中國特有的問題，使得我們無法照搬國外模式，因此，找到比較合理又比較符合國情學(xué)期制度，受到以下約束：學(xué)期要縮短，但有效教學(xué)時間不能少；課程要精簡，但畢業(yè)要求不能降低；課程的課堂授課時數(shù)要精簡，但對課程的投入和要求不能降低；民俗要尊重，氣候要考慮。

按照以上基本約束，“兩長兩短”4學(xué)期制可能是一個比較合理的選擇，即秋季學(xué)期，16+4=20周；春季學(xué)期，16+4=20周。每個教學(xué)年度的有效教學(xué)周共40周，寒暑假共12周。這與目前實行的2學(xué)期制在時間上沒差別，因長短學(xué)期時間上是連續(xù)的，但這種改變首先是縮短了長學(xué)期的教學(xué)周，加快了教學(xué)運行的節(jié)奏，且短學(xué)期的安排具靈活性。

由于春節(jié)和氣候的原因，無法采用如日本那樣的4個等長學(xué)期。國內(nèi)有的大學(xué)采用等長4學(xué)期制，每個學(xué)期為10周。因大多數(shù)課程一般都在3學(xué)分48學(xué)時以上，學(xué)期過短與課程教學(xué)規(guī)律相悖，導(dǎo)致課程教學(xué)過于集中，不利于課程內(nèi)容的消化吸收。

以16周為一個長學(xué)期，對應(yīng)1學(xué)分為16課時，或一個教學(xué)周為1學(xué)分，已經(jīng)沒有給傳統(tǒng)的“考試周”留出時間。為何要取消“考試周”？因為課程教學(xué)應(yīng)該“重過程”，而不是過分重“期末考試”。傳統(tǒng)的“一卷一考”定一門課程成績的教學(xué)模式是很不合理的，是農(nóng)耕時代教學(xué)模式的產(chǎn)物，應(yīng)該改革。不注重“教學(xué)過程”，也是當(dāng)前國內(nèi)大學(xué)期末考試舞弊成風(fēng)的重要原因之一。

采用兩長兩短的學(xué)期制，第4年只有兩長一短3個學(xué)期（第8學(xué)期畢業(yè)班無短學(xué)期），因此，得出本科4年的畢業(yè)總學(xué)分數(shù)：16×8+4×7=156。其中，通識教育約占畢業(yè)總學(xué)分的3/8，約58學(xué)分；專業(yè)教育約占畢業(yè)總學(xué)分的5/8，約98學(xué)分。這應(yīng)該是本科畢業(yè)要求總學(xué)分數(shù)的上限。國內(nèi)多數(shù)大學(xué)的本科畢業(yè)要求總學(xué)分數(shù)普遍都在170學(xué)分以上，高的超過200學(xué)分，且每學(xué)分基本是16課時，因此國內(nèi)大學(xué)本科教學(xué)普遍存在總學(xué)分數(shù)過高、課程門數(shù)太多、學(xué)生課堂聽課負擔(dān)過重、課程教學(xué)效果欠佳等突出問題。

畢業(yè)總學(xué)分數(shù)如何規(guī)定沒有依據(jù)、隨意性非常大是國內(nèi)大學(xué)本科教學(xué)最為突出的問題。國際工程教育專業(yè)認證的實質(zhì)是用現(xiàn)代管理學(xué)的方法規(guī)范教學(xué)行為與過程，因此，每門課程的學(xué)分數(shù)、每個學(xué)分的課時數(shù)、畢業(yè)總學(xué)分數(shù)、年度的學(xué)期制度、有明確的規(guī)范是辦學(xué)的基本要求。

采用“16+4”兩長一短學(xué)期制度和學(xué)分制度，1學(xué)分16課時或1個教學(xué)周，本科畢業(yè)要求40門課程共156學(xué)分，其中通識教育課程15門58學(xué)分，占總學(xué)分的3/8，專業(yè)教育課程25門98學(xué)分，占總學(xué)分的5/8，是一個比較符合工程教育專業(yè)認證要求和適應(yīng)工業(yè)時代教學(xué)模式的工科類專業(yè)的整體課程基本結(jié)構(gòu)。

參考文獻：

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[4]Carnegie Mellon. University[EB/OL]. [2018-01-11]. https://www.cmu.edu.