面向計算機專業增加交叉學科課程培養的思考

摘要：針對目前計算機專業培養的學生無特色，就業面臨巨大壓力等問題，就如何拓展學生專業知識進行了闡述。目前培養計算機科學與技術專業學生多方面的應用能力成為各高校計算機學科負責人共同面臨的難題。論述了計算機科學與技術專業所面臨的問題，以計算神經課程為例，講述了如何面向計算機專業增加交叉學科知識培養的建議，將學生培養成為基于計算機專業的應用型復合人才。

關鍵詞：計算機專業；交叉學科；計算神經科學

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）27-0045-01

我國的高等教育從精英教育發展到目前的大眾化教育，經歷了一個快速發展階段。目前每年畢業的高校畢業生達幾百萬人，因此高等教育改革一直是社會和國家關注的內容。而如何改革，怎么改革一直是爭議的內容，同時高等學校專業的設置、課程的設置也一直是改革的中心內容。本文以目前高校普遍開設的計算機科學與技術專業為例，探討了如何面向計算機專業學生增加交叉類課程學習的思考。

一、計算機專業現狀

信息技術、生物技術和新材料是最重要的新技術領域，也是21世紀社會發展的新方向。計算機科學與技術專業是信息技術的核心專業，該專業旨在培養具有良好科學素養，能系統地掌握計算機科學與技術，包括計算機硬件、軟件與應用的基本理論、基本知識和基本技能與方法，能在計算機相關單位從事計算機教學、科學研究和應用的高級科學技術人才。由于計算機和通信技術的飛速發展，自20世紀90年代以來使得計算機科學與技術專業成為最熱門的專業之一，它的發展好壞直接影響著我國計算機技術的進步。由于我國計算機起步較遲，積累時間短，加上計算機技術領域中的大量核心技術長期掌握在國外幾個主要國家。使得我國在計算機領域的發展比較落后，隨著國家科教興國戰略政策的大力實施，及中國在由中國制造向中國創造之路的轉變上，國內對計算機及相關方面的人才需求也一直增加。因此大力發展信息技術及計算機科學與技術已經成為不可阻擋的趨勢，也成為了各級教育主管部門和各高校迫切需要加快教育發展的方向。

然而，由于盲目跟風等原因，各高校都爭相開設計算機相關專業，截止到目前，全國大約有600多所高校開設計算機專業，既有綜合型重點高校，也有普通院校，還有一些高職院校。由于各高校都根據統一的計算機本科教學大綱開設了相關課程，使得各高校計算機專業的培養同質化趨勢非常明顯。學生在就業方面缺乏優勢，因此近年來，計算機專業學生就業率普遍不高。智聯招聘發布的《2014年春季中國雇主與白領人才供給報告》顯示，在各行業中，計算機軟件業競爭最激烈。從各行業的競爭指數來看，計算機軟件業競爭指數最高，達到77.3。這表明雖然IT和互聯網行業的迅速發展提供了越來越多的職位，但由于就業人員的急劇增加，從而導致大量的求職者競爭有限的職位，競爭激烈程度相比其他行業更加嚴重。另外，由于計算機領域的專業知識更新非常快，因此，這一專業的學生即使畢業后也要堅持不懈地隨時學習、積累，否則很容易被市場和專業知識淘汰。

二、增加交叉課程的必要性

近年來，為了適應現代化建設對復合型人才培養提出的新要求，不少高校已經意識到，并開始嘗試改變人才培養模式，在本科階段就紛紛開設跨學科交叉專業，以拓寬學生的知識面。因此筆者結合計算機科學與技術專業的實際情況，提出在計算機相關課程學習的基礎上，增加交叉學科課程建設的內容也能更好的適合社會需求，符合就業市場需求，從而向社會輸送了大批高素質復合型人才。

生物信息學（Bioinformatics）類知識是近年來迅速發展起來的一門學科，是研究生物信息的采集、處理、存儲、傳播、分析和解釋等各方面的學科，也是隨著生命科學和計算機科學的迅猛發展相結合形成的一門交叉學科。神經生物學作為生物學中的一門分支，圍繞著神經生物學而形成的計算神經科學（或神經信息學）則是信息科學與神經生物學結合產生的一門新興交叉學科。國外許多高校都已經開設了相關專業。國內如清華大學也在此方面進行了嘗試，開設了計算神經科學等課程。真正的交叉學科知識培養也許需要建立在高層次學歷教育之上，如研究生以上學生的培養，但本科生作為大學的主體，大部分本科生畢業后就將走上工作崗位，作為學校與社會連接的“最后一公里”的學生培養，本文以計算機科學與技術專業為例，如何在學生中增加交叉學科類課程——以計算神經科學課程為例說明。

三、開設計算神經生物類課程的建議

計算機科學與技術專業作為一門應用類學科專業，其培養方向就是讓學生運用計算機技術來解決各種社會實際問題，因此在該專業學生中開設計算神經類課程相對容易，同時計算機專業學生在理論證明、編程等方面相比其它專業學生具有更強動手能力，更適合與神經生物專業結合形成計算神經生物學知識，或者利用計算機相關理論和方法來解決神經生物學中的問題。主要涉及到以下幾個方面。

1.教學理念的改變

交叉類課程是一門新興的課程，知識更新更快，勢必要求學校、老師在教學理念上的更新，傳統的教學理念突出表現為“以書本為中心”“課程為中心”，即一切以書本為根本。老師上課教學為載體，以獲取書本知識為主要任務，而計算神經科學作為一門新學科，目前尚無完善的教學體系，而計算神經科學所需要解決的問題卻又是真正需要計算機專業研究人員所參與的。因此在高年級的學生中，教師可以改變教學方法，改變以填鴨式學習的方式，學生在老師的引導下，獨立或以團隊為基礎，以神經生物學專業所面臨的計算問題著手，進行項目選題、資料收集、實際調查等學習活動，發揮學生的主觀能動性和團隊作用，培養學生的實際動手能力。

2.師資力量的配置

交叉學科課程的講授對教師提出了更高的要求，需要教師具有交叉學科研究經驗、從業經驗，這也使目前高校中師資力量不足，嚴重制約了交叉學科的發展。對此可以聘請其它高校的相關教師前來授課，有實力的重點大學可以利用國外知名大學交叉學科研究人員利用假期、學術休假時間來國內講學，以短期教學為主。這樣可以迅速傳播交叉學科知識，同時能盡快與國外研究接軌，縮短國內和國外的差距。如2010年，上海交通大學致遠學院和自然科學研究院聯合舉辦計算神經科學冬季短期班，通過聘請專家具有數學、物理、計算機科學、信息科學、神經生物學，以及其他相關知識背景的學生介紹計算神經科學這個交叉學科領域的研究思想和前沿動態，取得了良好效果。

3.教學內容的選擇

由于計算神經科學尚沒有成為獨立專業，相關知識點也多分散在各專業中，因此教學內容需要教師的遴選，由于面向的是計算機專業，因此需要結合計算機專業特色，圍繞著基礎和知識拓展方向開展。在基礎方面，如開設人工智能、MATLAB程序設計、神經生物學基礎等與計算神經科學密切相關的基礎知識。可以挑選一些專題，如人工神經網絡、有監督學習等方面的內容讓學生自己進行討論學習。另外針對學有余力或更有興趣以后從事計算神經科學研究的學生，可以增設一些更高級的計算神經科學內容，如神經元建模分析、基于視覺皮層神經元的腦視覺研究，以培養學生初步從事科學研究的能力。

四、結論

總之，人類的大腦尚沒有得到完全開發，腦科學的研究也是世界的前沿科學之一，近年來基于計算機科學技術專業衍生出來的一個新的本科專業“智能科學與技術”正是融合了各種新的智能方法和技術產生的。而目前人工智能的發展又受限于大腦的研究，因此迫切需要各個學科的專家來共同開發大腦。智能科學與技術專業最早是由北京大學智能科學系在2003年提出成立的，目前全國已有21個高校開設了此專業。

歷史上，不少偉大的發現都來自于不同思想、知識的融會。百年諾貝爾獎有41.02%的獲獎者屬于交叉學科，可見學科交叉是重大科學成就的源泉。全國人大常委會副委員長、中國科協主席韓啟德談到學科的交叉融合時，曾提到近代以來我國在科學技術方面落后于人，很大程度上是因為學科不能交叉，或者交叉得少，這跟創新人才的培養、基本人才的素質有關系。

可見，面向計算機專業開設生物信息類課程可以拓展學生的知識面，同時也能增加以后的就業機會，遇到像醫院醫學信息的處理、生物神經類信息研究機構的工作機會，學生也能迅速掌握相關技能。同樣道理，如開設其它類交叉學科課程的教育對學生的培養同樣具有積極的促進作用。

參考文獻：

[1]胡曉林. 面向計算機專業研究生開設計算神經科學課程的思考[J]. 計算機教育， 2013，（13）：1-6.

[2]張梅俊. 交叉學科復合式教學體系的理論與實踐研究[D]. 武漢：武漢理工大學， 2008.

[3]丁彥蕊， 蔡宇杰. 計算機專業生物信息學課程教學的實踐探討[J]. 安微農業科學， 2012， 40（29）.

[4] 張星明，鄭運平. 計算機創新人才培養模式的探索[J].計算機教育，2013，（18） ：16-19.

（責任編輯：劉翠枝）