中美合作計算機科學專業創新人才培養比較研究

肖樂 錢振江 嚴衛

[摘 要]課題組以美國威斯康星大學歐克萊爾分校的計算機科學本科教學為背景，主要從人才培養創新角度全面介紹該校計算機教育的現狀，分別從人才培養目標、課程設置、教學模式、考核體系等方面，與常熟理工學院計算機專業人才培養現狀做對比，分析美國本科院校教學的特點和優點，為計算機專業培養應用型本科創新人才提供新的思路。

[關鍵詞]中美合作;計算機專業;創新人才培養

[中圖分類號] G640 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）03-0174-03

培養國際化復合創新人才是高校人才培養的新模式[1]。常熟理工學院與美國威斯康星大學歐克萊爾分校（University of Wisconsin-Eau Claire，以下簡稱UWEC）有著長期交流合作，計算機科學專業是中美大學生雙向交流項目之一，培養具有國際視野的應用型人才。本專業學生赴美學習兩年，采用1.5+2+0.5的培養模式， 學生可在4年內同時獲得中美大學本科畢業證書和學士學位。

UWEC始建于1916年，有超過100年的建校史，被《美國新聞與世界報道》連續20年評為十佳中西部公立大學，被《普林斯頓評論》評為全美最有價值大學前100名。UWEC最大的特點就是強調本科生的科學研究，重視創新型人才的培養。

筆者于2019年，在美國UWEC計算機科學專業進行了為期一年的交流訪學，了解了美國大學的多元文化，參與了計算機科學專業課程教學，學習了國際先進的教學和教育理念，深入分析了UWEC人才培養模式，并結合常熟理工學院計算機科學專業在培養目標、課程設置、教學模式、考核體系方面進行了詳細比較，為推進常熟理工學院創新人才培養模式提出了新思路，以培養出更符合社會需求的國際化復合人才。

一、中美計算機專業創新人才培養比較

（一）培養目標

國內高校計算機科學專業普遍著眼于基礎理論與原理，培養具有寬厚基礎，知識、能力、素質協調發展的德才兼備的學生，使其能夠成為在科研院所、教育、企事業和行政管理等單位從事計算機教學、科研和應用工作的高素質研究應用型人才[2]。

常熟理工學院計算機科學專業以地方性、應用性需求為導向，培養具備扎實的軟件工程理論基礎知識，系統地掌握軟件工程和信息系統基本理論、專業技能與研究方法，具備軟件系統的分析設計能力和軟件項目管理能力，能夠從事軟件系統的研究、設計開發、集成、測試、管理等方面工作的創新意識較強的應用型工程技術人才。

UWEC由計算機科學系通過提供一系列令人印象深刻的課程（涵蓋從基礎到最前沿的整個領域），讓學生掌握行業或學術界的基本技能;提供特殊主題課程作為選修課，通過練習移動計算、計算機安全、云計算、數據挖掘、高性能計算、游戲開發和機器人技術課程，補充計算機領域中最新研發技術的經驗，使學生擁有專業學位，獲得專業技能，實現成為一名Web開發人員或軟件工程師的夢想，能夠在計算機科學領域找到自己的位置，開啟計算機科學事業。

中美兩所高校在本科生培養目標上都注重應用型人才培養，但常熟理工學院培養目標強調以就業為導向，培養地方性人才，畢業生主要面向IT行業，服務江蘇省及長三角地區。目前各行各業對計算機科學專業人才的需求不斷增加，同時對從業人員的知識、技能和素質方面的要求越來越高，對創新性人才的需求也逐步提高。于是，計算機科學專業的培養目標往往成了讓學生成功就業，卻忽略了學生可持續發展能力、創新研究精神方面的培養。UWEC從課程培養目標上不僅注重基本技能培養，更通過最新前沿領域學科讓學生在學校就積累研發經驗，增強學生主體意識，明確專業目標，在成功就業基礎上，為今后的職業發展打下基礎。培養滿足社會和科技發展所需人才，讓學生認識到終身教育的重要性，這樣的培養目標更有利于創新人才的培養。

（二）課程設置

課程設置必須符合培養目標的要求，專業課程設置是專業培養方案的重要內容。常熟理工學院計算機專業課程主要包括計算機程序設計、離散數學、數據結構與算法、數據庫原理與應用、軟件工程概論、面向對象分析與設計（UML）、操作系統、軟件測試與質量保證。

UWEC的專業課程包括面向對象編程、數據結構、算法、數據庫系統和Web編程等核心計算機科學課程，以及軟件工程、操作系統、計算機體系結構和編程語言等高級課程。學生可以從高級選修課中選擇課程，例如計算機圖形學、安全性、機器人技術和移動計算應用程序開發。學生還必須完成其他學科的24個學分的輔修課程，以滿足畢業要求。

課程設置上常熟理工學院和UWEC兩校的計算機科學專業基礎課程基本相似，并且兩所高校之間實行學分互認制度。但我校計算機科學專業對新技術引入得還不多，學生選修與本專業無關的交叉性學科更是缺少。UWEC高級專業課程中有很多新技術前沿課程，輔修其他學科課程的設置更是豐富多樣，學校允許學生在相關專業領域自主選擇學習，學生想學什么自己決定，在開學后兩周內可以根據自己意愿自由選擇調換課，以靈活的專業和課程設置，培養社會需要的復合型人才。這樣，學生學得主動、感興趣，使得創新人才的培養在加強學科之間的交叉和交融中，產生新的火花和突破。

（三）教學模式

國內計算機科學專業的教學模式主要還是以教師講授為主，教學形式比較枯燥，教與學的融合、互動比較少[3]。在課堂上學生思考的時間較少，不利于培養學生的自學能力和獨立思考的習慣。教師在教學過程中要積極引導學生勤于動腦、主動參與，提高分析問題、解決問題的能力，注重交流、溝通與合作的能力，激發學生自主學習的熱情，提高學習效率。

由于UWEC在教學方面享有盛譽，吸引了大量的美國中西部的高質量學生，是美國少數擁有獲得“羅茲獎學金”學生的地方性大學。在UWCE課堂上，教學互動是必不可少的環節，最常見的就是提問和討論。教師在講課過程中，隨時會問學生是否有問題，在講解過程中，學生可以隨時舉手打斷老師進行提問，教師組織學生通過討論把問題當場解決。例如，講解計算機中二進制、參數傳遞、類以及方法等知識點時，通過有趣的猜數字游戲、學生上臺表演參數傳遞互動、小組互相討論等形式，把枯燥、容易出錯和難理解的內容變得有趣味性，讓枯燥的編程變得富有挑戰性，讓學生學會思考善于思考，培養學生的團隊協作能力、溝通交流能力，這對于培養創新人才來說至關重要。一位UWEC計算機科學專業的校友Sawyer Butterfield說：“我最喜歡計算機科學程序是因為它不僅關注技術本身，還關注概念和思想。它使我對如何解決問題有了更廣闊的視野。”

計算機實驗課是計算機理論課的必要補充，我校實驗課教學基本是按照課本配套的實驗教程按部就班，有些實驗步驟很詳細，學生就依葫蘆畫瓢，做完實驗后學生很少會主動思考這個實驗的目的是什么，解決的是哪一類問題。UWEC計算機實驗課的內容沒有配套實驗書本，教師會在上實驗課前幾天，把下次實驗的內容發布在網上。學生可以提前預習、思考實驗具體做法，可以與同學合作討論，但代碼不能相同。如果學生提前做完，下節實驗課可以直接把做好的實驗給老師或助教檢查。每門課都會配備一到兩個學生助教，助教是上屆成績比較優秀的學生，幫助解決實驗課上學生遇到的代碼出錯等問題。在國內，教師喜歡在學生中樹立威信，而國外教師對學生很親切，經常可以看到上計算機實驗課時，為了保持與學生平視，教師以單膝下跪的姿勢指導學生，在教學樓走廊里也經常可以看到教師與學生席地而坐討論問題。這種親和的關系讓人看了之后感觸很深。

（四）考核體系

近幾年來，常熟理工學院的考核方式有了很大變化，從原來由平時出勤情況、期中考試成績和期末考試成績三者加權之后計算總成績，變成在原來考核方式基礎上，有些課程增加了上機操作考試和大作業提交的方式，強調學生的動手能力和合作交流能力。

UWEC對學生的考核特別重視學習過程。平時成績包括出勤率和平時的小測試。根據不同課程的需要，比如有的課是兩周進行一個小測驗，大概下課前十五分鐘，教師提前把兩個禮拜上課的知識點和實驗內容做成A4紙正反兩頁題目，基本以判斷、填空為主，要求學生當場做完上交，這種小測試占平時成績的一定比例。也有的教師在每次上課前在講臺上放一個盒子，要求上課前學生把上節課學到的內容，或者有什么問題在紙上寫好放到盒子里，作為記載平時成績的一部分。還有的教師講新課前讓學生上臺來總結上節課講的內容，對其表現打分，作為平時成績。當然還有豐富多樣的大作業形式，學生可以獨立完成，也可以幾個同學協作完成，但必須是每個人都參與完成一部分，這也是平時成績考核的一種形式。這種過程化考核體系[4]，雖然增加了教師工作量，教師要花更多時間和精力了解每個學生的掌握情況，但對于學生來說，會更加認真聽課和認真對待每次小測驗前的鞏固復習，這樣無疑使其對知識的掌握更加牢固。在國外課堂上，上課幾乎沒有學生看手機，都是聚精會神地聽講;經常會看到在教學樓休息區，幾個學生討論著相互的分工和合作。這在國內學校是很少見的，大部分學生只顧自己學習，很少與同學討論。美國絕對不允許有學術不端行為，比如實驗課上交的作業是絕對不能拷貝別人代碼的，考試絕對不允許有任何小動作，一旦發現，教師有權利嚴格處理學術不誠實行為，追究責任人的學分，甚至可以記具體作業為0分或本課程的考核等級為F，而在國外重修一門課程那是要付出非常昂貴的重修價格的。

二、推進計算機專業創新人才培養研究

（一）以學生為中心，重視創新教學

教學的創新人才培養要以學生為中心。UWEC計算機科學專業的培養目標、課程設置以及教學模式都以學生為中心，讓學生把基礎課程學透、學扎實，為前沿學科創新人才的培養打好基礎。常熟理工學院可以結合實際情況，加強與國際學校的交流合作，吸收好的經驗和做法，將其引入教學實踐中，將課堂教學與創新實踐相融合，提升學生的創新學習能力。

常熟理工學院在課程設置上還要重視課程的深度，細化專業，適時開設新的專業[5]。例如我校計算機科學專業已經新增了大數據專業，但師資力量還比較薄弱，專業建設還要加強。我校還要積極引進優秀教師資源，把大數據實驗室充分利用起來，建立開放式實驗室，著力培養學生的獨立動手能力，為創新型人才的培養創造良好的硬件和軟件環境。

（二）教師指導學生，鼓勵學生創新

UWEC積極鼓勵本科生進行科研活動，教授通常會和學生一起進行各種研究，為本科生今后的就業和深造提供了很好的基礎。每年春季，UWEC大約有600名學生在校園的CERCA（Celebration of Excellence in Research & Creative Activity）上展示他們的研究結果。2013年UWEC對參加“本科生研究”的校友的調查得出的結論是：“有45%的受訪者參加了專業會議，有16%的人撰寫了一篇論文并發表在學術期刊上，有42%的受訪者表示在他們的研究中獲得了獎學金或獎項”。從2017年至2019年，UWEC資助了200多名本科研究人員參加各地會議展示研究成果。

近幾年，常熟理工學院計算機科學專業對實驗室和教學基礎設施進行了較大的投入，有專門的學生創新實驗室，為教師指導學生積極參加校內和校外的各種創新項目創造了良好的條件。我校鼓勵學生積極參與省里或者全國性的學科競賽，比如參加大學生機器人大賽、“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽等，以此來激發學生的專業學習興趣和創新意識，引導他們積極思考，勤于動手，提升科研創新素質。我校鼓勵學生參加各類學術講座和學術報告會，增加和國際國內知名專家的互動交流，不斷開闊學術視野，了解前沿領域動態信息。我校鼓勵教授和學生一起進行各種研究。教師申請的科研項目，要努力將學生納入項目當中，讓他們參與到科研項目中去，以培養學生創新能力、團隊開發能力、交流合作能力。本科學生可以得到研究生才能得到的寶貴經驗，讓有能力的學生在地區性和全國性的會議或雜志上發表他們的研究，學生會很有成就感。

（三）提供資金支持，增加科研動力

UWEC有一個研究與贊助項目的部門（Office of Research and Sponsored Program，簡稱“ORSP”）。這個部門將研究、學術活動和創造活動以及專業發展視為大學教育的組成部分，給為保持最高水平的教與學提供支持。學生可以通過這個部門了解為什么要進行合作研究、從中能學到什么、對畢業有什么幫助、能做哪些研究、如何聯系合作的導師以及如何得到科研獎學金。每年，ORSP都會為眾多學生提供出國旅行的補貼，教師員工也能通過這個部門知道自己的項目可以得到哪個部門的籌款，以及獲得的獎勵和休假計劃等。

目前常熟理工學院也積極創造條件，鼓勵和資助本科生參加教師的科研項目，但由于國內本科生參與科研的積極性還不高，認為科研是研究生做的事情，本科生科研還停留在“精英教育”[6]階段。如果給予參加科研活動的學生抵扣相應學分或是以獎學金作為報酬，就會大大增加學生的積極性和參與度。另外，加大對教師指導學生的獎勵力度，把指導學生科研活動折算成教學工作量，對參與指導的教師進行獎勵和認可，也會激發教師指導本科生的科研動力。

三、總結

通過對中美兩校在大學本科生創新人才培養目標、課程設置、教學模式和考核體系等方面進行對比研究，借鑒學習UWEC的教學、科研等方面的優點，推進常熟理工學院計算機專業創新人才培養研究，提出創新人才培養要以學生為中心，教師要引導學生積極參加科研活動，鼓勵學生參與創新，同時學校要為教師和學生提供科研資金支持，讓學生提升自我學習能力、學術科研能力等綜合素質，以培養具有國際理念的復合型人才。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李志強.中美計算機本科教育的比較與思考[J].計算機教育，2013（13）：106-110.

[2] 崔聰，羅娜，魏松杰，等.中美計算機專業創新創業人才培養比較研究[J].教育教學論壇，2018（48）：52-54.

[3] 王金玉.中美教學方法的比較及思考[J].西部素質教育，2016（12）：58-60.

[4] 賈莉莉. 美國大學如何提升本科生的學習質量：基于“大學學習測評項目”的經驗與啟示[J].高教探索，2017（7）：54-61.

[5] 羅勇. 計算機軟件開發專業教學中創新人才的培養策略[J]. 科技創新導報，2018（36）：183-184.

[6] 游柱然，胡英姿. 體驗與建構：當代美國高校實踐教學研究[M].北京：中國社會科學出版社，2014.

[責任編輯：鐘 嵐]