中外計算機專業學生創新能力培養模式比較研究

張樂君 夏松竹 國林 健沛 楊靜

摘??? 要： 各國的發展歷史、經濟體制、文化背景的不同，使得各國在計算機專業人才創新能力培養方面存在顯著差異。本文以國內某“211”重點建設院校和美國卡耐基梅隆大學為對象，分別從計算機專業人才培養的目的、課程體系、教學方法等方面入手進行了細致的比較和分析，并對我國計算機專業人才的培養模式提出建議。

關鍵詞： 中外比較??? 計算機專業??? 創新能力??? 培養體系

隨著科技的發展和社會的不斷進步，對于創新的需求比以前更迫切，因此切實加強高校學生創新意識和科研創新能力的培養，對于提高我國科技水平具有重要意義。由于各國的發展歷史、政治制度、經濟體制及文化背景不同，勢必造成各高校在人才培養類型、目標和專業設置模式等方面的差異。筆者以國內某“211”重點建設院校和美國卡耐基梅隆大學為目標，比較分析了計算機專業人才培養的目的、課程體系、教學方法等，并總結了我國高等院校計算機專業人才培養方面存在的問題并提出建議。

1.創新能力培養的意義

目前，國內知名高等學校都十分重視學生的科研創新能力培養，并在如何提高學生的創新能力方面進行了多種探索和實踐。近年來教育部在國家層面上組織實施了一系列計劃。正在編寫的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》明確提出要加強學生創新精神和實踐能力的培養，更新教育理念，改革人才培養體制，創新人才培養模式[1]。但我國高等教育和培養質量并未很好地滿足國家和社會的希望。根據中國教育部哲學社會科學研究重大攻關項目“中國教育與人力資源問題研究”課題組通過對全國97所普通高校、20個研究所的千余名導師進行問卷調查顯示[2]，近50%的研究生導師認為研究生質量在下降。隨后西南大學高等教育研究所對我國不同層次的高校管理人員、教師和學生進行了問卷調查，問卷分別從思想品德水平、專業素養、學術倫理道德、專業發展潛力、外語水平、交流溝通能力、團結協作能力、科技創新能力、學術論文水平九個維度對研究生培養質量進行了調查，調查顯示我國大學生科技創新能力和學術論文水平的均值最低[3]。在我國傳統教育中，各高校計算機專業人才培養模式的制定主要是依據教育部制定的統一的專業培養目標和體系，使得很多學校沒有考慮自己的辦學特色，沒有考慮社會發展的實際需要，導致培養出來的人才缺乏個性和特色[4]。

2.中外人才培養目標比較

我國高等教育的培養目標分為一般性目標和多元化目標[5]。

（1）高等院校人才培養的一般性目標。我國《高等教育法》第五條指出：“高等教育的任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才，發展科學技術文化，促進社會主義現代化建設。”

（2）各類高校人才培養的多元化目標。由于不同類型、不同層次的大學在高等教育體系中所承擔的職責不同，各自的人才培養目標必然有別，即使是同一類型、同一層次的大學，因為自身條件的特殊性，其培養目標也不盡相同。“研究型大學以理論創新、科技創新為主，以為社會培養大量高層次拔尖創新的理論人才、學術型人才和原創性、基礎性科學研究為主要職責;教學研究型大學是在大量培養專門應用人才的基礎上，重視高層次拔尖創新人才的培養;教學型高校則著重承擔面向生產、管理、服務一線的應用專門人才的培養，致力于社會現實問題和生產實踐問題的研究與探索;高職高專院校則主要承擔職業技能型人才的培養”。

結合以上兩點及具體的計算機專業，我國某“211”重點建設高校的計算機專業人才具體的培養目標為：計算機科學與技術專業培養具有自然科學知識及適用的計算機科學與技術基本理論知識和工程基礎知識，具有在工程實踐中運用實驗分析方法、現代工程技術技能的能力，具有對法律、職業和倫理責任的基本認知的應用型工程高級專門人才。學生畢業后可在科研院所、企事業單位和行政管理部門從事計算機方面的科學研究、計算機系統設計、技術開發與應用等工作。

美國高等院校協會通過對其全國高等教育改革和發展實踐的分析，提出要在新的歷史背景下復興自由教育，并將自由教育確定為長期目標。

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，而不是一系列的知識、特定的課程或者特定類型的學院。從其性質上說，自由教育是多樣的，包容各種各樣的方式。它尋求各種視角，跨越學科界限，從多元文化中汲取智慧，采用一系列教學策略。它發生在所有類型的學校，不僅僅是在精英學院。它對所有的學生，無論是學習傳統的藝術和科學的學生，還是學習專業課程的學生，都是有力量的。最后，它要求高的標準，但是并不強加標準化的解決辦法。美國高等院校協會提出要復興自由教育，旨在使學生成為自覺的學習者。這樣的學習者是通過把握智力和實踐技能而獲得能力的學習者，是通過獲得自然和社會知識及探索知識而獲得啟蒙的學習者，是對他們的個人行為和公民價值負責任的學習者。該協會甚至還預言，21世紀最好的高等教育將是立足于自由教育之上的，能夠培養出自覺地學習和生活，自覺地發展自己的能力，自覺地獲取信息，自覺地承擔責任的個體的教育。

3.中外計算機專業課程體系比較

我國計算機專業課程體系的設置主要從培養學生的知識和素質兩方面入手，需要學生掌握從事計算機專業所需的數學和其他相關的自然科學知識，掌握一定的經濟學、管理學知識及相關法律法規知識，掌握英語和文獻檢索知識，初步了解計算機科學與技術學科的知識結構、學科形態、核心概念和典型方法，系統掌握計算機專業核心知識，具有較扎實的基礎理論知識，了解學科發展現狀。課程設置中學分要求：本專業學生必須修滿170學分，其中必修課150學分，專業選修課10學分，通識教育選修課10學分。核心知識領域課程包括：離散結構、程序設計基礎、數字邏輯、算法、計算機組成、操作系統、網絡及其計算、程序設計語言、信息管理、軟件工程、電子學、職業問題等。專業核心課程：計算機科學與技術專業導論、離散數學、電子技術C、數據結構、數字邏輯、面向對象程序設計、計算機組成原理、軟件工程、操作系統、數據庫原理、算法設計與分析、計算機網絡。主要實踐性課程環節：工程認識、工程實踐、課程實驗、課程設計、專業實習、學士學位論文等。課程配置流程如下圖所示。

圖??? 我國某“211”重點建設高校計算機科學與技術專業配置流程圖

CMU的計算機科學系成立于1965年，是全美最早的，如今它已經升格為計算機科學學院。其研究生項目中除了機器人方向與硬件關系較多之外，其他基本上都是純軟的。從這個意義上說，CMU的教學體系屬于偏軟的計算機科學系。CMU的教學手冊上沒有從傳統意義上針對計算機科學專業學生的導論課，雖然有名為“計算機科學偉大思想”的兩學期課程，但是從內容上看應該是離散數學的替代，但要比傳統離散數學靈活得多，涉及概率、代數、算法、加密理論、復雜性理論、博弈論等，非常注重學習的趣味性和實用性。CMU對程序設計的重視也給人留下很深刻的印象：新生的第一堂課是“初中級程序設計”，直接講授Java。然后是中高級程序設計、C語言編程技巧、高級編程實踐、程序設計原理。

目前計算機科學專業教學計劃中的一個難點，是硬件課程的設置問題。硬件知識體系本身非常豐富，但是硬件課程多了，又削弱計算機科學專業的特色。CMU在這一問題上用“計算機系統導論”一門課完成硬件知識的教學。這項教學改革的成果是一本厚達900多頁的書：“Computer Systems：A Programmer’s Perspective”（中譯本《深入理解計算機系統》）一書。該書的序言中說：本課程的宗旨是用一種不同的方式向學生介紹計算機。因為學生中幾乎沒有人有機會構造計算機系統。而大多數學生，甚至是計算機工程師，要求能日常使用計算機和編寫計算機程序。所以我們決定從程序員的角度講解系統，并采用這樣的過濾方法：只討論那些影響用戶級程序的性能、正確性或實用性的主題。

這種做法使得“計算機系統導論”講授本課程的方式對學生來講既實用、具體，又能實踐，更有利于調動學生的積極性。課程網站上的一些隨書配套實驗，獨具匠心。因此，此書是一本相當具有參考意義的書籍，目前它已經被全球80多所院校采用作為教材。

4.中外計算機專業教學方法比較

筆者在美國CMU訪問期間最大的感受就是中美大學之間在教育教學方法上的差距，美國的大學教育的確有很多值得我們學習和借鑒的地方，下面分別從教學環境、課程氛圍、授課方式、課程考核、實驗環節五個方面進行對比分析。

（1）教學環境：在CMU，Wifi網絡覆蓋的整個校園里，幾乎任何一門課都有自己的網站。學生選課、發布通知、課程要求、課件資源、成績查詢等所有的信息都放在網上。任何一座教學樓內除教學專用教室、實驗室及科研專用研究室之外，一般另設專門的學習區域。所有的實驗室都是全天免費開放的，學生可以隨時驗證自己的各種想法，這在很大程度上提高了學習質量。學期末的時候圖書館全天24小時開放，并安排專人值班，為學生學習、查閱資料提供方便。

（2）課程氛圍：教學過程中，無論是學生還是教師都比較隨意，課堂氣氛輕松活躍。學生可以隨時舉手打斷教師授課進行提問，對于一個問題有時會有多個學生參與討論。在國內，教師著重對教學內容的詳解，學生在課堂上一般不參與討論，而美國學生已經適應教師點到為止的教學思路，課堂上教師會努力創造學生的參與機會，討論式教學讓學生體驗到學習的樂趣，有利于提高學生分析問題和解決問題的能力。在教學上美國比較注重實踐，即使是課堂教學，只要條件允許教師就會帶著很多實物，通過投影機展示給學生，如果是小班教學教師還會將實物傳遞給學生觀看。

（3）授課方式：CMU授課方式多種多樣，既有傳統的板書教學，又有現代多媒體教學。與國內大學相比，CMU的小班教學更多。為保證教學效果，國際一流大學對師生比例要求相對比較嚴格。國外大學比較重視基礎理論，這從課程中間穿插的眾多大大小小的考試、課堂測驗、課后回顧總結、家庭作業中就可以看出。在此基礎上，學校對學生自主創新能力、實踐能力及科研素質的培養更為重視，通常在開課之初主講教師就會要求四五名學生組成一個討論小組，每周都會有一次討論。這種討論通常圍繞課程、實驗及一切有關該領域學生感興趣的話題進行。除此之外，教師會組織一些與該課程相關的課外活動，如參觀某些技術中心等。

（4）課程考核：美國高校對一門課程的考核通常實行累加制，一般包括課堂參與、作業、課堂測試、實驗、期中考試、大作業、期末考試等幾項。美國大學對作業的要求注重質量而不是數量，內容要求不局限于理解，而應該有學生自己的想法。學生上交作業不僅是為了完成任務，更是為了和老師、同學討論交流自己的觀點。教師尤其鼓勵原創性工作，學生也非常樂于體現自己的與眾不同。

（5）實驗環節：對于實驗的理解，國內大學與國外大學的認識截然不同。國內大學多數是讓學生重復地完成各種指定項目，輔導老師甚至會手把手地教授。而美國的大學認為實驗是科學研究的一部分，要求學生在完成指定實驗的同時要自己設計實驗，得出不同結論，或者用不同方法驗證相同結論。在實驗中指導教師始終起啟發和引導作用，絕對不會告訴學生容易犯的錯誤，一下子給學生指出問題和錯誤在哪里，而是由學生自己分析并找到錯誤加以改正。

5.幾點建議

通過對以上中外計算機專業人才培養方面的比較分析，我們認為，應該從以下方面改進，以提高我國計算機專業人才的培養質量。

（1）大力改進課程體系：加強程序設計類課程的比例滲透。具體方式為可在大量開設編程類選修課程并要求選修學時、學分的基礎上，在專業課程中引進基礎理論與實際應用的復合課程。另外，改進課程體系還需要增加各種選修課以提高學生選課學習的靈活性，不斷更新和完善課程內容。

（2）改革評價體系：目前高校對計算機專業教育的考核往往只注重關注知識點，而不注意學生的實踐能力。由于評價體系的局限，很難在教學中貫穿能力培養的理念，很難讓不同研究方向的學生自主決定教學內容。

（3）以項目帶動課程學習：國外大學在應用軟件類課程的教學中，很重視通過項目訓練培養學生的程序分析、設計和開發能力，幾乎所有程序設計類課程，都有完成項目訓練的要求，而且，對項目訓練環節的輔導工作也很重視，通常對學生進行分組，每一個小組都有指定的助教來輔導，每周定時討論答疑，在這種項目討論中，強調的不是一個人說，其他人聽，而是注重集體討論、相互引導、講究討論的過程。

6.結語

高等學校計算機專業創新能力的培養是影響我國計算機行業發展的重要因素，是提高我國計算機領域國際地位的重要手段。筆者在美國卡耐基梅隆訪問期間，對計算機專業的人才培養目標、課程體系建設及教學方法等方面進行了調研，并將其與我國某211重點建設院校的計算機專業人才培養方案進行對比分析，對我國計算機專業人才的培養模式提出可供參考的建議。

參考文獻：

[1]國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）（公開征求意見稿）.

[2]鄒杰梅.我國研究生培養質量的調查與分析[J].科學咨詢，2011，10：7-8.

[3]郭雪嬌，王冠杰.理工科研究生科研創新能力的調查分析[J].考試周刊，2013（74）：170-171.

[4]黃維通，許忠信，朱小梅，李秀.中外計算機應用人才培養比較[J].計算機教育.2005，5：29-32.

[5]段愛軍，郭緒強.中外研究生培養模式演化及啟示[J].大學教育，2013，22：1-4.

本文得到哈爾濱工程大學教育教學改革項目（JG2014YYB09）;中央高校基本科研業務費專項資金資助（HEUCF061002）資助。