克萊門森大學計算機教育對中國軟件學院發展的啟示

摘要：教學質量決定人才培養質量，培養體系和機制在很大程度上決定教學質量。文章對美國克萊門森大學（Clemson University）計算機科學專業碩士研究生的培養體系進行分析和研究，并結合中國科學技術大學軟件學院的教育體系現狀，總結出可參考和借鑒的建議。

關鍵詞：計算機學科；軟件學院；克萊門森大學；中國科學技術大學

文章編號：1672-5913（2013）18-0073-05

中圖分類號：G642

0 引言

為促進國家新型軟件工程的成長，教育部在中國內地37所大學建立國家示范性軟件學院。軟件學院的建立對國家經濟結構戰略性調整起到了重要的促進作用，其辦學模式、管理體制和運行機制也是我國高等教育改革和創新的一種有益嘗試。張堯學院士曾指出：“軟件學院是一個連接學校與產業的開放式平臺”，軟件學院應“以市場需求為導向，培養具有國際競爭能力的多層次實用型人才”。

克萊門森大學創建于1898年，位于美國南卡羅來納州的同名城市，是一所歷史悠久的公立大學，2011年U.S.News&World Report的排名為全美公立大學25名。中國科學技術大學軟件學院（以下簡稱科大軟院）每年會聘請克萊門森大學的教授進行授課，軟件學院的教師也可前往克萊門森大學進修，同時學院的優秀學生可申請赴克萊門森大學攻讀碩士及博士學位。筆者于2012年1～7月在該校計算機學院進行了為期半年的訪問學習，體驗和學習了克萊門森大學在教學、管理和科研方面的優點和先進經驗，在軟件學院課程建設、人才培養方面進行了一些思考與探索。

1 克萊門森大學計算機學院教育體系

1.1 培養方案

克萊門森大學的計算機學院分為3個專業：計算機科學（Computer Science）、可視計算（Visual Computing）和人本計算（Human-CenteredComputing）。這3個專業中，計算機科學覆蓋的領域包括計算理論、算法、軟件工程、網絡基礎設施、計算機系統；可視計算的重點是計算機圖形學、可視化、計算機視覺和圖像處理、電子游戲設計、特效和動畫藝術；人本計算則是一個較新的領域，專注于如何使用計算技術更好地影響社會。

克萊門森大學計算機學院的碩士研究生學位專業方向分為計算機應用、計算基礎、圖形學和可視化、交互式計算、軟件工程以及系統和實現。碩士學位分為學分學位和論文學位。學分學位要求學生完成10門（30學分）認可課程的學習，為完善學生知識體系，每個專業方向的學生除了完成專業必修課之外，必須選修其他專業的一門必修課，且GPA不低于3.0。論文學位則適用于對研究感興趣的學生，除獲得足夠的學分外，還要求學生原創性地完成具有創新性的項目，研究成果在期刊或者會議上發表，同時論文需通過院指導委員會的答辯。

克萊門森大學的學期分為秋季學期（8月底～12月底）、春季學期（1月初～5月初）以及可以自由選修的暑期小學期。2012年度Clemson計算機學院在春季和秋季學期分別開設了50門左右的課程，包括計算機語言、操作系統、算法、編譯、網絡、圖形學、GPU、虛擬現實、軟件工程、數據挖掘、生物信息等多個領域。從課程編號即可了解課程的適用范圍。課程從100～999編號，其中，100-499為本科課程，以教師講解為主，主要是理論和基礎課程，都有相應配套的實驗課；500～699為高年級本科生和低年級研究生課程；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，授課特點是教師提出研究問題，學生課后實踐，上課討論；900之后的為Seminar講座課程，一般由教師和學生對自己的研究課題進行講解。

1.2 授課特點

筆者在克萊門森大學旁聽了操作系統設計、面向對象程序設計、計算機編程語言翻譯、算法設計與分析等多門課程，其中體會最深刻的是克萊門森大學計算機學院在授課中體現的理論聯系實際、強調動手能力的特點。這點也在和赴美學習的科大軟院的學生交流時得到印證，也是美國工程教育回歸工程、服務社會的一個例子。

克萊門森大學的授課非常注重學生的實際動手實踐。教師課堂上的理論講解與課后的作業及項目要求結合緊密，充分體現學以致用。以計算機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化，逐步實現編譯器的各項功能，在課程最后實現一個完整的編譯器。面向對象程序設計課程的目標是介紹C++語言，教師基于SGL圖形庫，在課堂上由簡到難，一步步完成一個游戲的設計。課堂上，教師主要進行代碼編寫和演示，在發現和解決問題的過程中引入傳參、指針和引用等重要的概念。在計算機圖形學課程中，不同于國內大量的公式和算法的鋪陳，學生在了解基本概念后，馬上開始學習使用程序實現一些簡單的圖形，然后不斷編程實現圖形，進行色彩、形狀等方面的美化。在課程的后半段學習使用瑪雅這樣的大型軟件。最終學生可以設計出以假亂真、媲美動畫電影的圖片。

克萊門森大學授課的另一個優點是課程內容變化和更新快。計算機行業發展迅速，知識更新快，相應地，授課內容也需要隨之調整。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址。在操作系統設計課程中，教師要求學生在硬件設備上實現操作系統，課程主要內容便是相應的代碼設計，隨著軟硬件的發展和更新，每年的具體實現都不相同。另外，不少教師所承擔的課程與他們的研究領域密切相關，科研和教學結合得比較緊密，可以自行組織授課材料。以算法導論課程為例，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，且隨著研究進展和深入不斷更新。

最后在旁聽過程印象深刻的是大多數的課程中課堂氣氛極為活躍。因為國內外文化的差異，學生習慣于隨時舉手打斷教師的授課進行提問，教師也會隨時停下，詢問學生是否有不解之處。教師還會在教授新內容之前，對學生在課后任務中遇到的問題進行講解。師生關系融洽的另一表現是課堂上允許適當的飲食，有教師也會帶上自己做的甜點分發給學生。嚴格的成績管理和寬松的氛圍相輔相成，帶來更好的教學效果。

1.3 程管理和考核

克萊門森大學的教學非常注重過程管理，課程考核嚴格，學生的最終成績取決于期中和期末考試成績、課程項目、到課率、課堂測試成績以及作業成績等多方面。嚴格的考核制度的另一個體現便是課程難度大。在克萊門森大學，碩士研究生1個學期一般只能完成3～4門課程。

不同于國內的研究生課程主要由期末考試成績決定，克萊門森大學計算機學院在授課過程中基本每月都有課堂測試，每次的考試成績都會影響到最終得分。因此學生在1個學期4個月中，基本時刻處于緊張狀態，在每一階段都需要掌握好相應的知識點，而不是靠考前突擊。

另一個影響成績的主要因素是課程項目。課程項目一般從課程早期便開始，要求代碼量大，實用價值高，因此難度也很大。課程項目通常設立若干時間節點，若過了提交的截止時間，該段的成績便記為0分。

教師還通過提供office hour進一步加強對學生的管理。部分課程的教師要求學生在指定的時間段進行當面交流，還會針對課程內容和學生的作業及項目進行提問。這種做法一方面可以有效甄別學生是否獨立完成作業以及學生對課程的掌握程度，另一方面可以檢查授課效果，對教師的授課也起到促進作用。

另外，和很多西方大學一樣，克萊門森大學強調對學生溝通能力和表達能力的培養。如課程項目的最終檢查方式是由項目組成員進行演講和匯報，每人分別對自己的工作進行介紹，教師和其他學生可以隨時打斷，提出問題。小組合作以及匯報演講可以鍛煉學生的表達和組織能力、分工協作能力以及增強團隊精神。

1.4 科研情況

在大學高等學府中，科研和教學相互促進，相輔相成。積極開展科研活動不僅可以提高教師本身能力和教學水平，同時可以通過引導學生參與，提高學生的學習興趣和科研能力。

克萊門森大學計算機學院學術氛圍濃厚，學院下設20個實驗室項目組。計算機學院基本每周都有其他大學的教授前來作學術報告，進行交流。筆者參加過的幾場，幾乎每次都座無虛席。學術交流對于了解業內的最新進展、拓展思路、促進個人研究都很有幫助。

在促進學生科研方面，除帶領本校學生進行科研外，克萊門森大學會提供暑期的學生交流崗位，由教師提供崗位和研究經費，供外校學生申請。在暑期科研交流結束之際，學生負責將自己的工作制成海報，每人在自己的海報前，向全院的教師和學生做展示。聽取了部分學生的匯報后發現，很多學生在暑期中完成的工作量大，質量高，而且具有來源于應用、服務應用的特點。同時，學生思路開放，涉及多領域合作，橫跨化學、生物基因、氣象科學計算等眾多應用領域。

2 對中國科技大學軟件學院教育改進的啟示

中國的軟件學院經過10年的發展，在培養學生人數、學生就業率、實驗室和實習基地建設以及企業對學生滿意度等各方面都取得了很大的進步。

科大軟院是國家教育部和國家計委首批批準建立的示范性軟件學院之一，秉承中科大優良的教風和學風，一方面依托學校現有的基礎及專業師資力量和教學資源進行辦學；另一方面，聘請海內外著名企業和大學的專家、教授授課，課程設置與國際接軌，課程內容面向軟件市場和企業需求，強化實踐教學。學院一直致力于不斷提高教學質量，為了適應教育國際化的需要，學院與美國克萊門森大學合作，創立了碩士聯合培養項目，旨在培養一批具有高技術和英語水平，滿足IT業界需求的高素質人才。

科大軟院在培養懂技術、熟練進行外語溝通，以及具有國際化的思維方式和團隊協作能力的人才上做出了不懈的努力。在課程設置方面非常注重教育的國際化，借鑒了國外著名大學的課程設計，并隨著軟件行業的發展和行業人才需要不斷優化課程設置和教學內容。學院的外語教學受到重視，英語教學改革方面已經取得了一定的成績。科大軟院每年都能輸送多名學生前往日本富士施樂公司等國外公司實習。但不可否認，和國內相比，美國的教育體系在課程安排和師資力量等方面都有較大優勢。軟件學院教育是一個較新的嘗試，軟件學院也需要學習和吸取已有的先進經驗，不斷提升教育水平和國際化程度。從Clemson大學計算機系的教學中，國內軟件學院可以從中汲取經驗，從以下幾方面進行改進：

（1）嚴格教學，規范課程管理。國內部分課程考察存在盲點，考核體系不完善，導致學生平常松懈、考前突擊，依靠死記硬背得高分。與國外的教育相比，國內學生在知識掌握程度、實踐和動手方面的能力亟須提高。通過加強對課程的過程管理，包括增加作業、實驗、測驗等對課程成績的影響比重，有效檢測學生的真實水平和能力，促進學生認真學習。規范考核系統的一個挑戰是國外的課程課堂規模一般較小，教師可以和每個學生進行足夠的交流。例如克萊門森大學的計算機課程大多數都是小班授課，1個班級一般在20人左右，Seminar課程的人數則更少。但充分的師生交流在國內實行起來就困難得多，軟件學院教師需要在教學過程中不斷摸索，不斷提高課程設計，完善檢查機制，平衡選課人數，以達到最優授課效果。

（2）開展課程改革，強調因材施教。軟件學院當前招生的明顯特點是學生人數多、跨專業背景，教育機制是1年理論課學習、1年企業實踐。學生只有1年在校時間，要在獲得足夠學分的情況下提高學習質量，對于教師的課程內容安排和課程設計方面提出了較高的要求。在學生背景知識和水平差別較大的情況下，教師要能夠找到平衡點，積極聽取其他教師和學生的意見，不斷改進教學水平。同時需要規范課程大綱，詳細介紹課程內容，保證學生在選課之前了解課程難度和深度，選擇適合自己專業和能力的課程。

（3）強調溝通和交流能力的培養，全面提高學生“軟實力”。筆者在參加克萊門森的課程項目答辯時發現，國內學生的英語演講和表達能力仍然存在一定程度的欠缺。計算機從業人員，除了專業技能和知識等硬技能之外，交流和合作等“軟技能”非常重要，國外不少大學（如普渡大學的理工學院）都會設置包括寫作和演講、團隊合作、語言文化等文科類模塊，全面培養學生的能力。國內在這方面則有所不足，學生在專業技能方面可能已經達到一定的水平，但在交流、論文、演講等方面存在較大的短板，不利于學生的長期發展。譬如，數據挖掘課程的最后答辯中，中國學生的項目完成情況并非不好，但臺上的表達能力和演講效果比美國、甚至印度學生存在很大差距。語言表達和溝通能力是立足社會的最基本能力，良好的團隊協作精神、國際化的思維方式更是企業看重的能力。軟件學院在課程整體設置、課程設計中應該將軟實力的培養作為目標。

（4）推動教師科研工作，積極開展校企項目合作。與克萊門森大學計算機學院相比較，科大軟院的專職教師相對年輕，參與科研活動還不夠，科研能力還有待增強，在科研促進教學，教學輔助科研，帶領學生科研等各方面還需要進一步探索。同時，為了更好地適應軟件學院學生的培養目標，教師應該具有更多的實際項目經驗，學院應積極支持和鼓勵教師和企業開展項目合作。

3 結語

了解和借鑒國外大學的培養制度和經驗，可以促進和改善國內教育的發展，同時也需要結合我國教育的實情和學生的特點，因材施教。我國軟件學院學生眾多，教學資源相對緊張，學生背景不同，全面提高教學水平，提高學生能力存在著不少困難。他山之石，可以攻玉，如何把國外大學先進的教育理念和方法融入到我國教育的培養體系中，借鑒他山之玉，積極促進我國教育的國際化進程，是需要我們不斷探討和研究的問題。

參考文獻：

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（見習編輯：劉麗麗）