摘要：科學(xué)地規(guī)劃、描述一個(gè)專業(yè)，擺脫以課程為中心的經(jīng)驗(yàn)性辦學(xué)，促進(jìn)專業(yè)辦學(xué)從經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)，對(duì)提高高等教育質(zhì)量非常重要。本文以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為背景，討論如何在研究學(xué)科、專業(yè)、社會(huì)需求及其準(zhǔn)確定位的基礎(chǔ)上，科學(xué)地構(gòu)建和描述專業(yè)教育內(nèi)容體系，并鼓勵(lì)教學(xué)實(shí)踐對(duì)教學(xué)目標(biāo)的有效支撐。

關(guān)鍵詞：專業(yè)辦學(xué)；研究學(xué)科專業(yè)；知識(shí)體系；科學(xué)描述

為了促進(jìn)我國高等教育質(zhì)量的迅速提高，教育部從2001年開始，就質(zhì)量工程問題先后發(fā)布了多個(gè)文件。根據(jù)文件的基本精神，高教司在2001年安排各個(gè)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)研究相關(guān)專業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)范。

本文以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為背景，討論相關(guān)問題。

一、研究學(xué)科與專業(yè)

專業(yè)辦學(xué)依賴于支撐學(xué)科及其專業(yè)本身的狀況。所以，要辦好專業(yè)，首先必須深入研究面對(duì)的學(xué)科與專業(yè)。我們從以下幾方面討論計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科和專業(yè)。

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科涉及科學(xué)、工程、應(yīng)用

簡單地說，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科是對(duì)信息描述和變換算法的系統(tǒng)研究，主要包括它們的理論、分析、效率、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。從基本的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)建開始，到各個(gè)層次虛擬機(jī)的構(gòu)建，最終給用戶提供一個(gè)界面友好的系統(tǒng)，涉及計(jì)算機(jī)理、工程實(shí)現(xiàn)和開發(fā)利用，呈現(xiàn)出抽象、理論、設(shè)計(jì)三大學(xué)科形態(tài)。

如果說科學(xué)在于研究現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，工程在于低成本有效地構(gòu)建高效的系統(tǒng)，則技術(shù)在于實(shí)現(xiàn)方便的服務(wù)。落實(shí)到計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科，計(jì)算機(jī)科學(xué)研究“什么能夠有效地自動(dòng)計(jì)算”；計(jì)算機(jī)工程、軟件工程分別從硬件和軟件兩方面研究和實(shí)現(xiàn)“如何低成本、高效地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算”；而計(jì)算機(jī)技術(shù)則在于研究“如何方便有效地利用計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算”。所以，學(xué)科的根本問題是什么能、且如何被有效地自動(dòng)計(jì)算。所以，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)除了具有較強(qiáng)的科學(xué)性外，還具有較強(qiáng)的工程性和實(shí)用性，因此，它是一門科學(xué)性與工程性并重，理論與實(shí)踐緊密相關(guān)的學(xué)科。作為基礎(chǔ)，人們需要討論問題的計(jì)算機(jī)求解的“能行性”，它將“問題分析、形式化描述、計(jì)算機(jī)化”作為問題求解的典型過程。由于系統(tǒng)對(duì)對(duì)象狀態(tài)刻畫的離散特征，決定了其變換的離散特征，使得離散結(jié)構(gòu)成為其重要基礎(chǔ)。

2、多個(gè)富有生命力的分支學(xué)科

相比之下，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科是一個(gè)很年輕的學(xué)科，只有幾十年的歷史，但該學(xué)科發(fā)展非常迅速，從原來的以計(jì)算機(jī)科學(xué)為主，發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為一門基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)科，在科技發(fā)展占有重要地位。同時(shí)，作為一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)，它在人類的生產(chǎn)和生活中也占有重要地位；而作為信息化建設(shè)的核心技術(shù)，它在國家信息化建設(shè)中同樣是占有重要地位。隨著學(xué)科的發(fā)展，計(jì)算機(jī)工作者的計(jì)算情結(jié)先后發(fā)生了多次遷移，從用原始的0、1代碼刻畫簡單的計(jì)算開始，先后經(jīng)過匯編計(jì)算、基于高級(jí)語言的科學(xué)計(jì)算，到關(guān)于操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等基本系統(tǒng)的計(jì)算，再發(fā)展到目前的普適計(jì)算等廣義計(jì)算，其追求已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從“實(shí)例計(jì)算”到“類計(jì)算”和“模型計(jì)算”的跨越。所以，計(jì)算的概念發(fā)生了巨大的變化，ACM/IEEE-CS的專家們?cè)贑C2001(Computing Curricula 2001)中指出，“計(jì)算的概念在過去lO年里發(fā)生了巨大變化，對(duì)教學(xué)計(jì)劃的設(shè)計(jì)和教育方法具有深刻的影響。“計(jì)算”已經(jīng)拓展到難以用一個(gè)學(xué)科來定義的境地。將計(jì)算機(jī)科學(xué)(CS)、計(jì)算機(jī)工程(CE)和軟件工程(SE)融合成關(guān)于計(jì)算教育的一個(gè)統(tǒng)一文件的做法在十年前也許是合理的，但我們確信21世紀(jì)的計(jì)算蘊(yùn)含有多個(gè)富有生命力的學(xué)科，它們分別有著自己的完整性和教育學(xué)特色。”而且學(xué)科的發(fā)展，還會(huì)逐漸地增加新的分支學(xué)科。例如，到了2005年，就又新增加了信息技術(shù)(IT)。我們將計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科與計(jì)算學(xué)科等同，并稱計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程和軟件工程、信息技術(shù)、信息系統(tǒng)等為他們的分支學(xué)科。

3、國家的需求促使專業(yè)迅速發(fā)展

中國最早的計(jì)算機(jī)專業(yè)建立于1956年，當(dāng)年只有兩所大學(xué)有此專業(yè)，1958年增加到14所，1983年有63所，1993年有137所，2002年達(dá)到484所，2003年有505所，2004年有652所，2005年有771所。不僅專業(yè)點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他專業(yè)，而且在校生數(shù)、招生數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他專業(yè)。例如，2003年，在校生多達(dá)25.84萬人，當(dāng)年招生量是6.36萬人，畢業(yè)生是4.14萬人；就工科專業(yè)而言，當(dāng)年專業(yè)點(diǎn)數(shù)排第二的電子信息工程專業(yè)的在校生為10.1319萬人，招生量是2.7873萬人。到了2005年，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(不包括軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、計(jì)算機(jī)軟件等計(jì)算機(jī)類專業(yè))的在校生數(shù)達(dá)到了44萬之眾，大約占工科在校生的1/10。巨大規(guī)模專業(yè)的形成，適應(yīng)了國家現(xiàn)代化建設(shè)的需要，也給專業(yè)教育提出了更多的要求。

4、國家建設(shè)需要不同類型的計(jì)算機(jī)人才

《計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告》指出，從國家的根本利益出發(fā)，需要一支計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論與核心技術(shù)的創(chuàng)新研究隊(duì)伍，此為科學(xué)型人才：大部分IT企業(yè)開發(fā)滿足國家信息化需求的產(chǎn)品，需要工程型人才。企事業(yè)單位和國家信息系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)行，需要大批應(yīng)用型人才。三類人才呈金字塔的結(jié)構(gòu)：科學(xué)型的在上部，工程型在中部，應(yīng)用型在下部。

5、規(guī)格分類

注意到我國目前的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)基本上是1996年由計(jì)算機(jī)軟件和計(jì)算機(jī)及應(yīng)用專業(yè)合并成的專業(yè)，以計(jì)算機(jī)科學(xué)和計(jì)算機(jī)工程為基礎(chǔ)。這種設(shè)置已經(jīng)難以容納目前的辦學(xué)規(guī)模，也難以與社會(huì)的人才需求結(jié)構(gòu)相吻合。

學(xué)科內(nèi)涵的寬泛化、分支學(xué)科相對(duì)獨(dú)立化、社會(huì)需求多樣化、專業(yè)規(guī)模巨大化、計(jì)算教育大眾化、促進(jìn)我們?nèi)プ非蠼逃ㄎ粶?zhǔn)確化和資源效益最大化。所以我們感到簡單地詮釋“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”這一個(gè)名稱與實(shí)際已不相適應(yīng)，需要更多的、更具針對(duì)性的專業(yè)教育。規(guī)格分類就是以計(jì)算機(jī)科學(xué)培養(yǎng)科學(xué)型人才，以計(jì)算機(jī)工程、軟件工程培養(yǎng)工程型人才，以信息技術(shù)培養(yǎng)應(yīng)用型人才。他們將致力于不同的問題，強(qiáng)調(diào)問題的不同方面，需要不同的培養(yǎng)。

同時(shí)我們注意到，人作為最寶貴資源，必須找準(zhǔn)其適應(yīng)點(diǎn)，展開揚(yáng)長教育，促使其擅長得到發(fā)揮，而他們的(可持續(xù))發(fā)展也將需要不同的基礎(chǔ)。因此必須關(guān)注教育的基礎(chǔ)性在高等教育中的地位，雖然“地基越厚，樓蓋得越高”，但是“基礎(chǔ)的厚薄是相對(duì)的、內(nèi)容是因人而異的”，規(guī)格分類就在于引導(dǎo)準(zhǔn)確定位，給學(xué)生不同的基礎(chǔ)，有效開發(fā)其潛質(zhì)。

二、構(gòu)建本科專業(yè)教育內(nèi)容體系

高等教育包括知識(shí)、能力、素質(zhì)。要想實(shí)現(xiàn)能力培養(yǎng)，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，僅僅有知識(shí)是不夠的，還必須注意學(xué)科思想和方法的傳授。也就是說，要以知識(shí)為載體，通過對(duì)知識(shí)的“研究”將思想、方法融進(jìn)去，在培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的過程中給他

們鍛煉和獲得頂峰體驗(yàn)的機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)他們的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，本科專業(yè)的教育內(nèi)容體系可以看成二維的結(jié)構(gòu)，這個(gè)體系以分支學(xué)科的知識(shí)體系為基礎(chǔ)，中間為學(xué)科方法學(xué)，上層是本科培養(yǎng)中技能要求的主題——相關(guān)技術(shù)。在有關(guān)細(xì)節(jié)描述上，CC2005(Computing Curricula 2005)給出了一套值得學(xué)習(xí)和借鑒的形式和方法。

CC2005是在“計(jì)算作為一個(gè)學(xué)科”、CC1991(Computing Curricula 1991)、CC2001的基礎(chǔ)上發(fā)展來的。CC1991提出用知識(shí)領(lǐng)域、知識(shí)單元、知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成知識(shí)體系，替代傳統(tǒng)的課程作為專業(yè)教育的基本要求。CC2001繼承了這種科學(xué)描述，同時(shí)給出了課程設(shè)計(jì)思想和課程設(shè)計(jì)示例，并關(guān)注了計(jì)算學(xué)科的發(fā)展。此后的CC2005給出了各個(gè)分支學(xué)科的問題空間、知識(shí)取向、能力要求，定性、定量地描述了相應(yīng)分支學(xué)科的畢業(yè)生的相關(guān)教育定位和要求。

1、知識(shí)體系

知識(shí)體系給出專業(yè)教育知識(shí)方面的基本要求。在知識(shí)體系的構(gòu)建上，認(rèn)為計(jì)算學(xué)科是由多個(gè)分支學(xué)科組成，每個(gè)分支學(xué)科包含多個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，每個(gè)知識(shí)領(lǐng)域包括若干個(gè)知識(shí)單元，它們可以是必修的，也可以是選修的，而知識(shí)單元又由若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)組成。

學(xué)科知識(shí)體系并不總是和本科專業(yè)教育的知識(shí)體系是相同的。可以認(rèn)為，狹義的學(xué)科知識(shí)體系僅指學(xué)科本身的知識(shí)，并不包含更基礎(chǔ)性的。例如，在軟件工程分支學(xué)科，SWEBOK給出了學(xué)科本身的10個(gè)知識(shí)領(lǐng)域：軟件需求、軟件設(shè)計(jì)、軟件構(gòu)造、軟件測試、軟件維護(hù)、軟件配置管理、軟件工程管理、軟件工程過程、軟件工程工具和方法、軟件質(zhì)量。而SEEK給出的是本科教育知識(shí)體系，它也是10個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，共494必修學(xué)時(shí)：計(jì)算基礎(chǔ)(CMP)、數(shù)學(xué)和工程基礎(chǔ)(FND)、專業(yè)實(shí)踐(PRF)、軟件建模與分析(MAA)、軟件設(shè)計(jì)(DES)、軟件驗(yàn)證與確認(rèn)(VAV)、軟件演化(EVL)、軟件過程(PRO)、軟件質(zhì)量(QUA)和軟件管理(MGT)。其中后7個(gè)知識(shí)領(lǐng)域是SWEBOK的知識(shí)領(lǐng)域整合后得到的，前3個(gè)是添加的，用于反映計(jì)算學(xué)科本科教育基礎(chǔ)內(nèi)容，共296必修學(xué)時(shí)，占59.9％。

2、問題空間

問題空間以二維的形式給出分支學(xué)科覆蓋范圍的定性描述，在一定程度上回歸到人們頭腦中習(xí)慣的專業(yè)印象。其橫坐標(biāo)從最左邊的“理論、原理、創(chuàng)新”到最右邊的“應(yīng)用、部署、配置”，從傾向理論逐漸延伸到傾向應(yīng)用：縱坐標(biāo)則由下而上分成計(jì)算機(jī)硬件體系、系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)、軟件開發(fā)、應(yīng)用技術(shù)、系統(tǒng)組織行為。不同的分支學(xué)科占據(jù)其中不同的部分。

3、知識(shí)取向

知識(shí)取向則給出了各個(gè)分支學(xué)科程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、軟件設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)語言理論等56個(gè)方面知識(shí)要求的不同最小和最大權(quán)重，用0～5表示。當(dāng)某種知識(shí)的最小權(quán)重和最大權(quán)重都是5時(shí)，表示該分支學(xué)科對(duì)這種知識(shí)要求極高；如果都是0，則表示根本不要求。也存在最小為0，最多為5的知識(shí)。例如，科學(xué)計(jì)算(數(shù)值方法)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)來說就是這樣。表明科學(xué)計(jì)算對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)來說可以是不要求的，也可以是要求最高的。實(shí)際上，大約在20年前，科學(xué)計(jì)算是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要領(lǐng)域，而發(fā)展到現(xiàn)在，許多數(shù)值計(jì)算系統(tǒng)已比較成熟，計(jì)算機(jī)科學(xué)的人直接研究科學(xué)計(jì)算的就很少了。

4、能力要求

為了反映高等教育包括知識(shí)、能力、素質(zhì)三方面的要求，CC2005給出了計(jì)算學(xué)科中不同分支學(xué)科對(duì)算法、應(yīng)用程序、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、硬件與設(shè)備等11個(gè)方面59種能力的要求。權(quán)重仍然用0～5表示。與知識(shí)取向相比，這里只給出了一個(gè)值。例如，對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程、信息系統(tǒng)、信息技術(shù)來說，它們對(duì)小規(guī)模程序設(shè)計(jì)能力的要求權(quán)值依次為5、5、5、3、3，對(duì)大規(guī)模程序設(shè)計(jì)能力的要求權(quán)值依次為4、3、5、2、2，而對(duì)選擇數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品能力的要求權(quán)值依次為3、1、3、5、5。

5、課程體系

每一個(gè)專業(yè)的教育，都有自己的定位。我們要求這些定位是明確的，有特色的，在某種意義上是可以評(píng)測的。在這個(gè)基礎(chǔ)上去構(gòu)建課程和課程體系，以實(shí)現(xiàn)要求的能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。

各個(gè)分支學(xué)科的所有核心知識(shí)單元是該分支學(xué)科教育的基本內(nèi)容，其問題空間、知識(shí)取向、能力要求給出了另一角度的要求。這些內(nèi)容，尤其是知識(shí)體系給出的內(nèi)容，需要最終以課程的形式落實(shí)到教學(xué)中。通常以知識(shí)點(diǎn)作為組成課程的基本單元，必修課程實(shí)現(xiàn)對(duì)必修知識(shí)單元的完全覆蓋，一個(gè)必修知識(shí)單元的知識(shí)點(diǎn)可以含在不同的課程中，一門課程可以含來自不同知識(shí)單元(領(lǐng)域)的知識(shí)點(diǎn)，所有必修課程中所含的必修知識(shí)單元的學(xué)時(shí)總數(shù)等于知識(shí)體系中該知識(shí)單元的學(xué)時(shí)數(shù)。作為體現(xiàn)自身的專業(yè)特色的一個(gè)方面，各個(gè)學(xué)校可以用不同的思路建立不同的課程體系，規(guī)范(教程)中給出的課程體系通常只是示例性的。

三、課程為專業(yè)目標(biāo)服務(wù)

在總體目標(biāo)下，特別強(qiáng)調(diào)課程為實(shí)現(xiàn)專業(yè)目標(biāo)服務(wù)。作為教育的最終實(shí)施者，教師需要掌握課程在人才培養(yǎng)中的地位和作用，并在教學(xué)過程中加以實(shí)施。同時(shí)要努力使學(xué)生理解這些，以便學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠給予良好的配合。因此，發(fā)展戰(zhàn)略、專業(yè)規(guī)范等都應(yīng)該最終體現(xiàn)在教師的教學(xué)活動(dòng)中。所以，通過廣泛的宣講活動(dòng)等，使廣大的教師了解專業(yè)發(fā)展、專業(yè)規(guī)劃、專業(yè)教育的基本要求，是非常有必要的。另外，鼓勵(lì)教師掌握課程體系，有意識(shí)地瞄準(zhǔn)專業(yè)教育目標(biāo)開展教學(xué)活動(dòng)，對(duì)促進(jìn)教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是非常有利的。

例如，“編譯原理”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，其課程基本目標(biāo)應(yīng)該是“掌握‘編譯原理’中的基本概念、基本理論、基本方法，在系統(tǒng)級(jí)上再認(rèn)識(shí)程序和算法，提升計(jì)算機(jī)問題求解的水平，增強(qiáng)系統(tǒng)能力，體驗(yàn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算的樂趣”。課程努力使學(xué)生掌握程序變換基本概念、問題描述和處理方法。包括本學(xué)科自頂向下、自底向上、逐步求精、遞歸求解，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)，問題分析、問題的抽象與形式化描述，算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)構(gòu)建、模塊化等最經(jīng)典、最常用的問題求解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。使學(xué)生修養(yǎng)“問題、形式化描述、計(jì)算機(jī)化”這一典型的問題求解過程，推進(jìn)從“實(shí)例計(jì)算”到“類計(jì)算”和“模型計(jì)算”的跨越。從宏觀到微觀、從微觀到宏觀，培養(yǎng)系統(tǒng)能力；增強(qiáng)理論結(jié)合實(shí)際能力，在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中讓學(xué)生獲得更多的“頂峰體驗(yàn)”。

所以，課程的內(nèi)容體系的設(shè)計(jì)要關(guān)注三方面的內(nèi)容：首先是課程的基本內(nèi)容，要選擇最佳知識(shí)載體。此時(shí)要確定課程的基本內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)。其次是解決“教什么”的問題，需要進(jìn)一步弄清楚向?qū)W生傳授什么?引導(dǎo)學(xué)生干什么?確定對(duì)先進(jìn)的教育理念、思想、方法的體現(xiàn)。第三是解決如何教的問題，也就是如何利用選定的知識(shí)載體，通過恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法融教育于課程教學(xué)。

結(jié)束語

當(dāng)教育擺脫師傅帶徒弟的原始形式后，就開始從經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)。經(jīng)過發(fā)展，經(jīng)驗(yàn)越來越多地沉淀成科學(xué)，使教育的科學(xué)成分越來越多，以此來應(yīng)對(duì)越來越復(fù)雜的教育狀況和越來越高的教育要求。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科作為一門年輕的學(xué)科，其教育的科學(xué)化有更多的工作要做。例如，一些科學(xué)家已經(jīng)提出“工具”和“規(guī)律”、“系統(tǒng)”和“原理”的選擇問題。在教學(xué)內(nèi)容上， 關(guān)于“工具”和“規(guī)律”的選擇，有的學(xué)校實(shí)際上自然不自然地會(huì)偏向“工具”；而在知識(shí)領(lǐng)域、課程的設(shè)計(jì)中，在“系統(tǒng)”和“原理”之間，我們當(dāng)前實(shí)際上更多的是面向系統(tǒng)，而不是面向原理。幾乎所有的人都認(rèn)為這是不恰當(dāng)?shù)模@正是我們對(duì)學(xué)科與專業(yè)的認(rèn)識(shí)的局限所造成的事實(shí)。要改變這種現(xiàn)狀不是一件容易的事，正所謂“路漫漫其修遠(yuǎn)兮”。

責(zé)任編輯：文和平

推薦訪問:辦學(xué) 走向 經(jīng)驗(yàn) 科學(xué) 專業(yè)