由教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会(以下简称“计算机教指委”)组织编制的《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》(以下简称“教学实施方案”) 2009年7月由高等教育出版社出版发行。
1 “教学实施方案”建立的背景
从1999年开始,经过几年的大规模扩张,人们对大面积扩招后形成的新的高等教育态势进行了重新认识,并把普通高等学校一般地分为研究型大学、教学科研型大学、教学型本科院校 (前面分类在一定程度上可对应于我国高校本科的“一本”、“二本”和“三本”)、高等专科院校和高等职业院校等几种办学类型。随着高等教育大众化、普及化时期的到来,初步形成了各类大学相对稳定地分层次办学的格局。
在社会需求和学科发展的推动下,我国大陆现有598所高等院校设置了847个计算机科学与技术本科专业点,在校生40余万,构成了一个巨大、复杂的专业群体。这不仅在规模上实现了从精英教育向大众化教育的转变,而且面对一个宽阔、缤纷的人才市场,正在从内涵上实现从精英教育向大众化教育的转变。
精英教育注重厚基础和广适应,而大众化教育更强调特色和应用性,强调学校和专业更精确的培养定位。不同类型学校根据学生在知识和能力上的差异,所制定的培养目标应该有所区别,这是实现精英教育转入大众化教育所急需解决的问题。针对不同的培养目标,按照科学办学的基本思路,采用不同的教育策略,规划和提供不同的教学内容,以实现更有效的教育,提高专业的教育教学水平。
2006年,计算机教指委发布了《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》,提出了以“规格分类”为核心思想的计算机专业发展建议,鼓励不同高校在“计算机科学与技术”专业名称下,根据社会需求和自身实际情况,为学生提供不同类型人才培养的教学计划和培养方案。在“规格分类”思想的指导下,根据计算机学科覆盖面广,计算机专业规模大的特点,将计算机专业人才分成科学型(也称“研究型”)、工程型和应用型。
2007年和2008年,计算机教指委又先后发布了《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》和《高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范》,旨在为“规范”的实行提供支持。
据此,我们至少可以认为:所在院校的办学类型不同、培养目标不同、所在地及其周边地区社会需求的不同,这些计算机专业的教学内容应该有所不同。计算机专业的核心课程,针对不同院校的不同教学目的,应该有不同和分层次的教学设计。例如,对于大多数计算机专业以及IT相关专业的学生,尤其是非研究型院校的学生,应该把学习定位在理解、熟悉和能够灵活运用的基础上,而把那些“考研”所需要的更深层次理论性内容放在选修或者考研复习阶段来解决。从长远看,应该对各层次院校的计算机专业所开设的核心课程的教学内容进行研究,对其教学方法进行积极的探索。
为推动分类培养思想的落实,建设优质教学资源,解决现在相关课程建设中普遍存在的问题,推进计算机科学与技术专业的科学办学进程,计算机教指委、中国计算机学会教育专业委员会联合高等教育出版社立项开展了“教学实施方案”的研究。
28门计算机专业核心课程
根据《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》并考虑“软件工程”的重要性,该项研究包括程序设计基础、离散数学、数据结构与算法、计算机组成原理、计算机网络、操作系统、数据库系统、软件工程等8门课程的教学实施方案的研制,探求在计算机教指委给出的基本课程教学大纲下,如何面向科学型、工程型和应用型三类人才的培养需要,根据不同类型人才关注不同的学科形态、不同的问题空间、不同的根本问题,以知识为载体,瞄准专业能力的提高和专业素质的形成开展有效的教学活动,形成较系统的课程教学实施方案。同时,对相应的教材建设提供指导性意见(方案),解决目前课程教学和教材建设中可能存在的趋同性、盲目性、孤立性,以及不完整、不合理交叉等问题,改变过分追求知识的全面性,忽略人才培养的适应性的倾向,为计算机专业的教育教学能够瞄准基本目标,更科学有效地实施进行探索。
为了完成研制,项目除了总体组之外,还针对8门课程,由来自全国各地知名高校的一批资深课程教学专家组成了对应的8个研究小组,历时一年,取得了丰硕的研究成果,并完整地体现在《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》中。
3 “课程实施方案”的设计原则
在任何一个专业的教学计划中,都需要有“培养目标”和“培养规格”的描述,这些描述表达了通过各种教学环节的实施去实现的目标。因此,要强调课程教学为专业人才培养的总目标服务。所以,教学计划中包含的课程,并不是一个简单的课程集合,这些课程应该构成支撑总目标实现的一个体系。课程按照类别和能力培养的作用构成系列,按照前导、后续的关联关系和各学期课程的容量分布到不同的学期。在专业人才培养体系中,每个课程都有自己的地位和作用,它们的教学组织与实施应该能够保证其作用的发挥。
程序设计基础、离散数学、数据结构与算法、计算机组成原理、计算机网络、操作系统、数据库系统、软件工程这8门核心课程的内容涵盖了计算机科学与技术专业最基础的知识,是进行专业能力培养的最基本课程。所以,这些课程的教学在专业教育中占有非常重要的地位,对于它们的教学应该得到足够的重视。
当然,针对不同的培养对象和培养目标,课程的地位和作用会有所不同,重点、难点等需要关注的方面也不尽相同,再往深层探究,甚至作为知识载体所承载的内容也是不同的。例如,就方法而言,有的强调重点掌握思想,有的强调重点掌握方法的实现,有的强调重点掌握方法的证明,有的强调重点掌握方法的应用。
为了使课程达到设计目的,还必须了解相应课程的特点。不同课程关注的方面不同,在教学方法、教学手段上也会不同。例如,多数核心课程需要关注其原理、系统、设计和实现,需要比较丰富的实验教学支撑,而离散数学则利用课堂教学就能取得较好的教学效果。
按照知识是载体,课程通过知识的讲授向学生传授计算机问题求解的思想、方法和技术,实现学生专业能力的培养和专业素质的提高的基本思路,同时考虑教学计划的系统性,研究各门课程的教学实施方案。每门课程的教学实施方案主要包括两大部分。
第一部分是总体描述。很多课程可以沿不同的维度进行延展,这些延展的课程可以是本科阶段相应的扩展课程,也可以是研究生阶段将延续的课程,从而构成课程群。这一部分给出有关该课程的总体设计,包括该课程群在专业人才培养中的地位与作用,课程群的设计思想、依据、目标、课程群的基本构成等。
第二部分是相应课程的教学设计。“课程实施方案”对8门课程分别按照科学型、工程型、应用型学生培养的要求,给出课程的教学设计。这是课程教学实施方案的主体部分,主要包括基本描述、内容大纲、课程实验、课程设计、考试基本要求等。
有的课程的教学实施方案中还包括第三部分内容,给出了相应课程群中其他课程的教学大纲。
4以“操作系统”课程建设为例
以专业核心课程“操作系统”为例。
“教学实施方案”指出,尽管操作系统课程有不同名称,例如操作系统、操作系统原理、操作系统原理与应用、操作系统结构、操作系统设计等,但基本教学内容是类似的。本课程是计算机科学与技术专业学生必须学习和掌握的一门理论性和实践性并重的核心主干课程和专业基础课程。本课程的先修课程为离散数学、程序设计、数据结构与算法、汇编语言、计算机组成原理等。
“教学实施方案”针对在操作系统领域中科学型、工程型和应用型在认知层次上的不同,规划了不同的课程目标、课程定位、课程内容和课程特点,设计了三个不同的课程内容矩阵,介绍了课堂授课、课程实验、课程设计、作业和习题要求、考试和成绩评价等实施方案设计,并为课程实验和课程设计设计了4个实践层次及其响应的实验内容:
(1) 实践层次1:使用与管理。建议设置安装Linux、安装Windows、Linux系统用户接口和编程界面、Windows操作系统界面认识、在Linux中使用U盘、屏蔽Windows桌面上的“回收站”、停止Windows的“自动升级”服务、在Linux上配置FTP服务器和在Windows上配置IIS服务器等9个实验。
(2) 实践层次2:观察与分析。建议设置Windows Server 2003注册表管理机制、Windows Server 2003进程与线程、Windows Server 2003内存管理、Windows Server 2003安全管理、Solaris进程和线程、Solaris线程调度、Solaris内存管理、Solaris文件系统等8个实验。
(3) 实践层次3:编程与修改。建议设置进程与线程、内存管理、文件与文件系统、Shell、Linux内核剪裁与编译、操作系统内核状态的读写、系统调用、中断与下半部处理、内核模块设计、简单设备驱动等10个实验。
(4) 实践层次4:设计与实现。建议设置进程调度、进程同步、内核同步机制、虚拟内存、文件系统、USB设备驱动程序、可扩展操作系统、操作系统虚拟化、微内核和安全操作系统等10个实验。
5一些联想
初次接触“教学实施方案”这本书,我就深深地为其完整、深刻和周到的设计而折服,进而想到:
(1) 在这个“教学实施方案”的形成过程中,计算机教指委、许多知名院校和高教出版社等组织不少领域的资深教学专家做了大量的工作。在实际教学过程中,确实存在着专业教师“脚踩西瓜皮,滑到哪里算那里”的问题。如何让更多的专业教师共享这样重要的教学指导意见,进而推动专业核心课程的教学,最终受益于广大的专业学生,值得我们思考,值得学校领导费心关注。
(2) “教学实施方案”不仅是专业核心课程开展教学和教学改革的重要指导文件,也是资深教师编写好的专业课程教材的重要依据,在新的核心课程教材建设中,教材编写者应该首先积极领会这个文件的主要内涵。
(3) “教学实施方案”是本科计算机教指委组织完成的重要项目,正所谓“铁路警察,各管一段”。事实上,高等专科学校和高等职业技术院校相关专业的教学也普遍存在着这样的需求。一方面,也应该积极建设这样的指导性文件;另一方面,为高专高职相关专业开发新教材的作者以及出版社编辑,也可以积极参考和发展《教学实施方案》,探索专业教学和教材建设的新思路。
参考文献:
[1] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[R]. 北京:高等教育出版社,2009.
[2] 周苏. 教材建设的基础是教学改革[J]. 计算机教育,2007(11):67-70.