計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程可選培養(yǎng)模式探索

1、 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程可選培養(yǎng)模式探索 李翠華，李勝睿，謝杰鎮(zhèn)，雷蘊(yùn)奇（廈門大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系，福建廈門361 005）Reference：闡述廈門大學(xué)以工程應(yīng)用科學(xué)研究為主，兼顧應(yīng)用基礎(chǔ)研究與工程技術(shù)研究，以應(yīng)用研究型工程技術(shù)專門人才為培養(yǎng)目標(biāo)，制定新的本科人才培養(yǎng)方案和實(shí)施細(xì)則，對學(xué)生實(shí)施個(gè)性化培養(yǎng)并解決實(shí)施過程中主要問題的過程。經(jīng)過四年多的改革實(shí)踐，該培養(yǎng)方案不斷完善，目前實(shí)施情況良好，得到大多數(shù)師生的認(rèn)可。Keys：本科人才培養(yǎng)；理論計(jì)算機(jī)科學(xué)；計(jì)算機(jī)工程；應(yīng)用研究型1 研究背景廈門大學(xué)是一所文理見長的綜合性大學(xué)，具有一批特色專業(yè)，進(jìn)行“211”工程和“985”工程的重點(diǎn)建設(shè)。作為綜合性大學(xué)

2、的汁算機(jī)系，究竟適合發(fā)展理學(xué)還是工學(xué)，是長期以來一直困擾我系的一個(gè)問題。為了早日走出困擾，廈門大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系對本科人才培養(yǎng)進(jìn)行了較長時(shí)間的改革探索，積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，取得了較多的研究成果，也遇到過一些波折。2007年初夏，我系2006級的170多名學(xué)生聯(lián)名給系里寫了一份報(bào)告，鄭重反映了培養(yǎng)方案中的問題，一些家長也十分關(guān)心孩子的前途和命運(yùn)，為我系本科人才培養(yǎng)提出了很多建設(shè)性意見。針對這些問題和意見，我系教授委員會(huì)進(jìn)行了兩個(gè)月的專門研究，并參考了教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編制的高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略暨專業(yè)規(guī)范（試行），制定了我系汁算機(jī)本科人才培養(yǎng)的新方案，提供

3、了兩個(gè)可以選擇的培養(yǎng)方向。新方案根據(jù)教育部高等理工教育教學(xué)改革與實(shí)踐項(xiàng)目“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范辦學(xué)試點(diǎn)”實(shí)施計(jì)劃中“科學(xué)型與應(yīng)用型兼顧”的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)研究與試點(diǎn)的要求，進(jìn)行了多次修改和完善。下面就其制定過程、修改完善以及實(shí)施情況作詳細(xì)介紹。2 本科人才培養(yǎng)方案概況2.1 人才培養(yǎng)定位我系教授委員會(huì)在制定計(jì)算機(jī)本科人才培養(yǎng)新方案時(shí)，首先考慮的是人才培養(yǎng)的定位問題。根據(jù)學(xué)科發(fā)展情況、學(xué)生和師資情況以及辦學(xué)條件進(jìn)行人才培養(yǎng)定位，經(jīng)過討論，大家一致認(rèn)為，人才培養(yǎng)的定位不能脫離國家的創(chuàng)新體系（大學(xué)），如圖1所示。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生未來宜在“技術(shù)創(chuàng)新體系”中作主要貢獻(xiàn)。技術(shù)創(chuàng)新的目標(biāo)

4、是加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，促進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。圖2展示了國家創(chuàng)新體系（大學(xué)）的基本建設(shè)單元金字塔體系。結(jié)合該金字塔體系，我系給出了人才培養(yǎng)的定位，描述如下。為了適應(yīng)國家創(chuàng)新體系對人才培養(yǎng)的需要，我系將本科教育人才培養(yǎng)目標(biāo)定位為“基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面寬、素質(zhì)全面、創(chuàng)造力強(qiáng)的應(yīng)用研究型工程技術(shù)專門人才”。該培養(yǎng)目標(biāo)在國家“基礎(chǔ)研究一應(yīng)用基礎(chǔ)研究一工程應(yīng)用科學(xué)一工程技術(shù)研究”四個(gè)層面所構(gòu)成的國家知識與技術(shù)創(chuàng)新體系鏈中，定位于以工程應(yīng)用科學(xué)研究為主，兼顧應(yīng)用基礎(chǔ)研究與工程技術(shù)研究，以培養(yǎng)高素質(zhì)、應(yīng)用創(chuàng)新型人才為重點(diǎn)：對應(yīng)于“計(jì)算機(jī)專業(yè)規(guī)范”，即以計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主，以軟件工程和信息

5、技術(shù)為輔，同時(shí)要求學(xué)生積極參加體育鍛煉，以健康的體魄迎接未來IT業(yè)的挑戰(zhàn)。2.2 人才培養(yǎng)模式該培養(yǎng)方案提供了兩個(gè)可選方向，一個(gè)是CE方向，側(cè)重于工程和應(yīng)用研究：一個(gè)是TCS方向，側(cè)重于理論基礎(chǔ)研究，尤其是理論計(jì)算機(jī)科學(xué)研究。本科專業(yè)的學(xué)生要在規(guī)定的年限（全日制本科生學(xué)制為四年，最長為六年）內(nèi)修滿教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的160學(xué)分，德、智、體達(dá)到畢業(yè)要求，方準(zhǔn)予畢業(yè)，發(fā)給畢業(yè)證書。符合學(xué)士學(xué)位條件的可以獲得計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工學(xué)學(xué)士學(xué)位。2.3 分類培養(yǎng)人才綜合考慮學(xué)生入學(xué)時(shí)的實(shí)際情況和未來發(fā)展的目標(biāo)，我們在一個(gè)培養(yǎng)方案中提供了TCS和CE兩個(gè)可選方向，以滿足不同層次的人才對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練要求

6、的不同。1)基礎(chǔ)知識。數(shù)學(xué)分析(TCS)、高等數(shù)學(xué)(CE)、高等代數(shù)(TCS)、線性代數(shù)(CE)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、普通物理學(xué)、電子技術(shù)等。2)專業(yè)知識。高級語言程序設(shè)計(jì)、數(shù)字邏輯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理、算法設(shè)計(jì)與分析、計(jì)算方法、軟件工程(CE)、操作系統(tǒng)原理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊、編譯原理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、數(shù)字信號處理、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與開發(fā)環(huán)境等。在分類培養(yǎng)的同時(shí)，也根據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科碩士研究生的入學(xué)統(tǒng)考情況，參考教育部高等教育計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的推薦意見2-4，我們設(shè)置如下平臺課程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)（含Intel多核技術(shù)）計(jì)算機(jī)組成原理（含

7、實(shí)驗(yàn)）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊離散數(shù)學(xué)算法設(shè)計(jì)與分析軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與開發(fā)環(huán)境（含實(shí)驗(yàn)）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（含實(shí)驗(yàn)）2.4 兩個(gè)方向的側(cè)重點(diǎn)1)在TCS方向，加強(qiáng)了理論基礎(chǔ)的教學(xué)。該方向的必修課程涵蓋數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、集合論與圖論，近世代數(shù)、數(shù)理邏輯等課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)琿論知識和良好的科學(xué)素養(yǎng)。2)在CE方向，加強(qiáng)了工程技術(shù)方面的基礎(chǔ)教學(xué)。該方向的必修課程對應(yīng)于TCS方向的選擇部分是高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、離散數(shù)學(xué)、軟件工程、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、數(shù)字信號處理等課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用研究與開發(fā)能力。特別說明：我們的CE側(cè)重于工程應(yīng)用研究與開發(fā)，與計(jì)算機(jī)專業(yè)規(guī)范中的計(jì)算機(jī)工程有所

8、不同。2.5 兩個(gè)方向的培養(yǎng)思路計(jì)算機(jī)工程方向(CE方向)的培養(yǎng)思路是注重學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，選擇該方向的學(xué)生須學(xué)習(xí)軟件工程、數(shù)字信號處理、微機(jī)原理與接口等專業(yè)課程，可以選修數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、模式識別、虛擬現(xiàn)實(shí)、分布式數(shù)據(jù)庫、計(jì)算語言學(xué)等課程，學(xué)生可以根據(jù)學(xué)生自己的興趣選擇部分課程，以提高實(shí)踐動(dòng)手能力，使自己能夠用整體性觀點(diǎn)綜合、分析、處理工程技術(shù)問題。理論計(jì)算機(jī)科學(xué)方向(TCS方向)的培養(yǎng)思路是強(qiáng)調(diào)數(shù)理基礎(chǔ)課程的訓(xùn)練，培養(yǎng)嚴(yán)密的數(shù)學(xué)思維方式方法。該方向的學(xué)生須學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、集合論與圖論、數(shù)理邏輯等課程，以具有扎實(shí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識和良好的科學(xué)素養(yǎng)。在選修課程方面，學(xué)生可以

9、根據(jù)自己的興趣選修若干門課程，形成一個(gè)專門化的發(fā)展方向。對選修課程范圍沒有限制。2.6人才培養(yǎng)方案的改革目標(biāo)根據(jù)改革開放后國內(nèi)高等教育發(fā)展趨勢和人才需求結(jié)構(gòu)的變化，借鑒國際先進(jìn)的教學(xué)理念，并結(jié)合我系的實(shí)際情況，“面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場，培養(yǎng)適應(yīng)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)需求的高素質(zhì)人才”，是該培養(yǎng)方案改革的目標(biāo)。2.7專業(yè)方向及專業(yè)特色計(jì)算機(jī)專業(yè)類儀有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一個(gè)專業(yè)，這是人才培養(yǎng)的入口。而出口可以根據(jù)學(xué)生情況分層次，按計(jì)算機(jī)_工程（應(yīng)用）、（理論）計(jì)算機(jī)科學(xué)方向培養(yǎng)。在課程設(shè)置上，應(yīng)注意集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用及信息處理技術(shù)為一體，基礎(chǔ)理論與高新技術(shù)兼顧，并強(qiáng)調(diào)拓廣知識面，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。3新

10、培養(yǎng)方案實(shí)施細(xì)則為了更好地執(zhí)行新培養(yǎng)方案，經(jīng)系務(wù)會(huì)研究，我系一致通過了新培養(yǎng)方案實(shí)施細(xì)則，內(nèi)容如下。1)原則上由學(xué)生白主選擇CE或TCS方向。2)每年新生入學(xué)教育時(shí)，由負(fù)責(zé)學(xué)生工作的書記或系主任主持，輔導(dǎo)員和班主任共同組織，進(jìn)行兩個(gè)專業(yè)方向的選擇。在分方向前，各個(gè)方向的任課教師應(yīng)向?qū)W生簡要介紹該方向的必修課程和培養(yǎng)目標(biāo)（原則上不超過30分鐘），分方向后再更有針對性地進(jìn)行詳細(xì)介紹。上課兩周內(nèi)，允許新生改選方向。31任何方向的選擇人數(shù)如果低于30人，則根據(jù)少數(shù)服從多數(shù)的原則，合并于其他方向培養(yǎng)，不再單獨(dú)開班。41在第一學(xué)期結(jié)束和第一學(xué)年結(jié)束時(shí)，允許學(xué)生改選專業(yè)方向，但更改選擇的學(xué)生須補(bǔ)學(xué)12門必修

11、課。5)進(jìn)入二年級以后，原則上不再允許更改專業(yè)方向。4學(xué)生全面選課，突出個(gè)性化培養(yǎng)我校在低年級實(shí)施“通識”教育，高年級進(jìn)行“寬口徑”專業(yè)教育，逐步實(shí)行在教學(xué)計(jì)劃和導(dǎo)師指導(dǎo)下的自由選課，穩(wěn)步推進(jìn)教學(xué)改革。新培養(yǎng)方案擬摒棄“教育即教授答案”的傳統(tǒng)模式，強(qiáng)調(diào)“教育就是要讓學(xué)生掌握自主獲取知識的能力”。根據(jù)現(xiàn)代教育思想，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，在學(xué)習(xí)過程中要起主體作用，以學(xué)生為中心的教育主體觀正在逐步形成。該試點(diǎn)項(xiàng)目就是要讓學(xué)生在新的方案下更好地開展自主學(xué)習(xí)，并且為了配合自主學(xué)習(xí)提供各種基于學(xué)生自主選擇的教學(xué)服務(wù)。為此，我們配合該試點(diǎn)項(xiàng)目，面向完全學(xué)分制管理和廈門大學(xué)三學(xué)期、跨海多校區(qū)等特點(diǎn)，開發(fā)了一套新的

12、教務(wù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了J2EE技術(shù)，利用Oracle lOg數(shù)據(jù)庫開發(fā)，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)采用B/S三層架構(gòu)，開發(fā)技術(shù)使用Hibernate+Struts，同時(shí)使用了Ajax技術(shù)，同國內(nèi)外企業(yè)的主流技術(shù)兼容，具體設(shè)計(jì)技術(shù)在文獻(xiàn)5和文獻(xiàn)6中有詳細(xì)介紹。該系統(tǒng)的開發(fā)成功，使教學(xué)管理真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公、異地辦公，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的全面選課（院系必修、院系選修、全校選修等），為實(shí)現(xiàn)學(xué)分制管理奠定了良好的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)功能齊全，已經(jīng)投入使用兩年，在使用過程中不斷完善和發(fā)展，并發(fā)選課性能優(yōu)良。它充分考慮學(xué)生的興趣和愛好，學(xué)生可以根據(jù)自己的具體情況，有目的地選擇感興趣學(xué)科領(lǐng)域的課程來學(xué)習(xí)，甚至可以制定出自己獨(dú)特的培養(yǎng)計(jì)

13、劃，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化培養(yǎng)，提高綜合素質(zhì)。系統(tǒng)重點(diǎn)對選課管理進(jìn)行了存儲過程優(yōu)化、查詢表格拆分、查詢語句優(yōu)化以及系統(tǒng)配置優(yōu)化等7-8，以確保大量用戶并發(fā)使用時(shí)性能卓越。5 實(shí)施過程中的主要問題及解決途徑計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，約有40%是從經(jīng)濟(jì)學(xué)等其他專業(yè)調(diào)劑過來的，相當(dāng)多學(xué)生存在嚴(yán)重的厭學(xué)情緒，缺乏專業(yè)認(rèn)同感，轉(zhuǎn)學(xué)的較多。培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，是目前一個(gè)迫切而嚴(yán)峻的問題。針對這一情況，我們從入學(xué)教育入手，開展專業(yè)介紹，帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)驗(yàn)室，豐富他們的業(yè)余文化生活，組織各類講座，并邀請校友回校談創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷。讓學(xué)生廣泛了解本專業(yè)的就業(yè)情況，以增強(qiáng)專業(yè)認(rèn)同感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，對解決專業(yè)思想問題起到了良好的

14、作用。對如何培養(yǎng)既有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，又有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力，同時(shí)具有較寬知識面的人才，以及如何提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量等問題，都需要作深入的探討。在我們的培養(yǎng)方案中，最大的問題是如何協(xié)調(diào)基礎(chǔ)課時(shí)與專業(yè)課時(shí)此消彼長的矛盾，每周五天工作制的實(shí)行，更加劇了這一對矛盾。計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生考試不及格的人數(shù)相對較多，留級到大五、大六的比例過大。計(jì)算機(jī)專業(yè)的課業(yè)重是一個(gè)客觀現(xiàn)實(shí)，同時(shí)也折射出我們的本科人才培養(yǎng)方案存在著問題。教授委員會(huì)經(jīng)過反復(fù)研究和實(shí)踐，深入領(lǐng)會(huì)專業(yè)規(guī)范，根據(jù)規(guī)范思路，對基礎(chǔ)課程、專、業(yè)課程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置，取得了一個(gè)較好的方案。什么是好的人才培養(yǎng)方案？我們認(rèn)為，適合大多數(shù)學(xué)生的培養(yǎng)方案才是好的方案。根據(jù)

15、這一標(biāo)準(zhǔn)，我們對培養(yǎng)方案進(jìn)行了修改和完善，直至將不能按時(shí)完成學(xué)業(yè)的人數(shù)從15%以上控制到10%左右，經(jīng)再次優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在控制在5%左右。在修改完善培養(yǎng)方案的同時(shí)，我們也針對學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，采取了研究生志愿者結(jié)對子，實(shí)行1對1的幫助措施，收到了良好的效果。另外，在我們的新培養(yǎng)方案中，必修課比重太大，需要進(jìn)一步精簡，開課次序也有待進(jìn)一步優(yōu)化。6改革實(shí)施情況我系制定了新的本科人才培養(yǎng)方案及其實(shí)施細(xì)則，并確保新培養(yǎng)方案的順利實(shí)施。從2006級開始實(shí)施新方案，共178人參加試點(diǎn)，其中45人選TCS方向，占1/4，133人選CE方向，占3/4; 2007級選TCS方向的75人，占近1/2，選CE方向的

16、81人，占1/2多；2008級選TCS方向的44人，約占1/3，選CE方向的80人，占近2/3; 2009級選TCS方向的45人，占1/3，選CE方向的91人，占2/3。近四年來的實(shí)踐表明，新培養(yǎng)方案穩(wěn)定了教學(xué)秩序，學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)與動(dòng)手能力都有所加強(qiáng)，這在一些科技競賽活動(dòng)中有所展現(xiàn)。自2003年以來，我校組織我系學(xué)生參加ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競賽，近年來屢創(chuàng)佳績、捷報(bào)頻傳。我系學(xué)生在ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競賽亞洲賽區(qū)選拔賽中多次榮獲金獎(jiǎng)、銀獎(jiǎng)，特別是2007年3月，我校代表團(tuán)成功地從全球1756所高校的6099支隊(duì)伍中脫穎而出，晉級全球總決賽，與哈佛、麻省理工等全球著名高校共同在日本東京角逐全球總冠軍，取得了可喜的成績12007-2010年度我校學(xué)生參加課外科技競賽獲獎(jiǎng)情況詳如表1所示。7結(jié)語在總學(xué)時(shí)有限的情況下，教學(xué)方案對基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程及其內(nèi)容體系必須有所取舍，計(jì)算機(jī)專業(yè)規(guī)范以及重