摘要:如何構建多層次的計算機人才培養體系,既滿(mǎn)足國內大學(xué)、研究機構對研究型人才的需求,又滿(mǎn)足社會(huì )對復合型、高素質(zhì)、創(chuàng )新型實(shí)踐性人才的需求,是高校教育必須解決的重要問(wèn)題。結合上海交通大學(xué)在計算機人才培養方面的實(shí)踐與成功經(jīng)驗,研究專(zhuān)業(yè)教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結合的方法與途徑,提出多層次計算機人才培養模式,為我國計算機人才的培養提供有益的借鑒。
關(guān)鍵詞:專(zhuān)業(yè)教學(xué);實(shí)踐教學(xué);多層次;計算機人才培養;上海交通大學(xué)
今天,網(wǎng)絡(luò )和計算機的使用已經(jīng)滲入到我們工作、學(xué)習和生活的方方面面。不同的用人單位對計算機掌握程度的要求有著(zhù)很大的區別,計算機技術(shù)人才在各領(lǐng)域中的需求程度發(fā)生了深刻的變化。在工業(yè)化和信息化融合的大背景下,如何構建多層次的計算機人才培養體系,既要滿(mǎn)足國內大學(xué),研究機構對研究型人才的需求,又要滿(mǎn)足社會(huì )對復合型、高素質(zhì)創(chuàng )新型實(shí)踐性人才的需求,是擺在當前大學(xué)教育面前的一個(gè)嚴峻問(wèn)題[1-3]。
上海交通大學(xué)計算機系在多年教學(xué)實(shí)踐中,不斷地適應新形勢的需要,改革和完善自身的人才培養體系,通過(guò)課程改革和教學(xué)多極化體系的構建,調整課程設置體系和實(shí)踐步驟,逐步建立了一套培養多層次、復合型計算機人才的教學(xué)與培養模式,并且在實(shí)踐中取得了較滿(mǎn)意的成果。
1計算機行業(yè)現狀與學(xué)科發(fā)展
1.1計算科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷程
計算機科學(xué)與技術(shù)發(fā)展到今天已進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò )時(shí)
代,即知識處理時(shí)代,也就是所謂的信息時(shí)代?，F時(shí)期計算機技術(shù)主要是用來(lái)進(jìn)行信息傳輸。美國NSF(美國國家科學(xué)基金會(huì )National Science Foundation)在《提升人類(lèi)能力的會(huì )聚技術(shù)》一文中指出[4]:納米、生物、信息、認知四大技術(shù)(NBIC)成為提升人類(lèi)能力的會(huì )聚技術(shù)。納米技術(shù)提供了一種新穎、神奇、有效的發(fā)現和創(chuàng )造的尺度;生物體及其基因是人類(lèi)揭示自然秘密的載體;信息技術(shù)負責存儲、記載、計算、處理、分析、傳播的關(guān)鍵手段;認知科學(xué)的研究將集成納米尺度下獲得的生命科學(xué)“秘密”,使人類(lèi)實(shí)現自我了解和自我控制,人的知識、智能以及技能有了一次更高的飛躍。而其他三項技術(shù),不得不依賴(lài)于計算機技術(shù)的發(fā)展。
1.2計算機行業(yè)發(fā)展現狀
隨著(zhù)經(jīng)濟全球化和信息化時(shí)代的到來(lái),網(wǎng)絡(luò )的普及成為必然,隨之而來(lái)的便是計算機人才的需求量急劇上升,并且一躍成為行業(yè)需求量最大的幾個(gè)專(zhuān)業(yè)之一,各大高校不得不承擔起培養計算機專(zhuān)業(yè)人才的重任,然而全球化也加劇了計算機行業(yè)的競爭,整個(gè)社會(huì )不再是單純地需要某種計算機人才,這種需求也開(kāi)
作者簡(jiǎn)介:過(guò)敏意(1962-),男,上海交通大學(xué)特聘教授,計算機科學(xué)與工程系主任,博士,研究方向為并行與分布計算、普適計算、計算機網(wǎng)絡(luò )、軟件工程、嵌入式計算、生物信息學(xué)、編譯與程序優(yōu)化等。
始走向多樣化[5-6]。
計算機行業(yè)不斷地深入發(fā)展,需要掌握高端技術(shù)的計算機科研人才,國內外計算機科研機構以及各大高校也正是需要這類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才;區域經(jīng)濟及行業(yè)的發(fā)展又要求培養出大量的計算機專(zhuān)業(yè)技術(shù)應用人才;在一些更為傳統的行業(yè)中,掌握計算機一般操作及使用的非計算機專(zhuān)業(yè)人才也成為必然的需求,如銀行業(yè),零售業(yè)、制造業(yè)等傳統行業(yè),多種行業(yè)中的某些部門(mén)需要能夠使用計算機辦公的其他專(zhuān)業(yè)人才。
因此,如何培養出新型的、高素質(zhì)的、適應社會(huì )各種需求的計算機人才成為各高校不得不面臨的重大課題。
2專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展與趨勢
2.1專(zhuān)業(yè)教學(xué)計劃
上海交通大學(xué)計算機人才培養結構的多層次化主要有以下幾個(gè)方面:
1) 院系教學(xué)體系的調整和發(fā)展。
為了滿(mǎn)足計算機科學(xué)技術(shù)在新時(shí)期的發(fā)展要求,即日益的專(zhuān)業(yè)化和多層次化要求,上海交通大學(xué)在全校范圍內開(kāi)設計算機公共課程的同時(shí),對計算機相關(guān)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行了院系的設置、調整和重新整合,這應該說(shuō)是交大計算機培養體系的橫向發(fā)展,主要表現在院系和專(zhuān)業(yè)的逐漸增多。交大院系教學(xué)方向調整大致和國內外主要計算機學(xué)科同步,經(jīng)過(guò)了3個(gè)階段:(1)在2001年以前,教學(xué)大綱主要分為計算機科學(xué)和計算機工程兩個(gè)培養方向;(2)2001年,IEEE/ACM指定了CC2001,主要培養方向分為計算機科學(xué)、計算機工程、軟件工程和信息系統;(3)2004年,IEEE/ACM指定了CC2004,又細分為計算機科學(xué)、計算機工程、軟件工程、信息技術(shù)和信息系統,如圖1所示。其特點(diǎn)主要表現在以下4個(gè)方面:課程設置,變化不大(主要體現在主干課程方面);課程內容,不斷增加(科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展);課程結構:變化較大(主要反映在實(shí)踐教學(xué)方面);教學(xué)要求:不斷提高(來(lái)自于學(xué)科和社會(huì )的需求)。
在全校范圍內開(kāi)設計算機公共課的目的就是為了培養能夠熟練掌握計算機操作與初步編程的非計算機專(zhuān)業(yè)人才,在踏上就業(yè)崗位之后能夠熟練地使用計算機辦公;院系的設置與調整則是為了適應整個(gè)社會(huì )對計算機專(zhuān)業(yè)人才的需求急劇上升,并且日趨多元化這一情況而作出的。
圖1教學(xué)體系調整的三大階段
2) 計算機教育縱深化發(fā)展的趨勢:全校性的計算機公共課程→電信學(xué)院大平臺(電子信息與電氣工程學(xué)院和軟件學(xué)院)→計算機科學(xué)與工程系→ACM強化班。如圖2所示。
圖2計算機教育縱化發(fā)展趨勢
全校開(kāi)展普及性的公共計算機教育課程,主要包括計算機基礎和計算機文化基礎,目標是為了使每名交大學(xué)子都能夠熟練掌握計算機的應用,適應網(wǎng)絡(luò )化辦公、自動(dòng)化辦公的需要。它又以電信學(xué)院大平臺(這個(gè)大平臺主要包括通信與信息系統、電子、自動(dòng)化、計算機、儀器、電力等大的專(zhuān)業(yè)方向)為依托,不斷地向縱深發(fā)展。在本科一二年級階段開(kāi)設的課程主要包括:程序設計、離散數學(xué)、數字邏輯、操作系統等。在本科三四年級,計算機專(zhuān)業(yè)又進(jìn)一步開(kāi)設了算法分析與設計、編譯原理、數據庫、軟件工程等課程,不斷地向培養專(zhuān)業(yè)化計算機人才的目標發(fā)展。這種縱深發(fā)展的高級階段就是ACM強化班的開(kāi)設,它正是為了培養計算機專(zhuān)業(yè)高端人才而開(kāi)設的。
3) 專(zhuān)業(yè)教育計劃課程設置的多層次化:專(zhuān)業(yè)基礎課程→專(zhuān)業(yè)課程→專(zhuān)業(yè)選修課程。
專(zhuān)業(yè)基礎課程主要包括程序設計、數據結構、離散數學(xué)、數字邏輯等。這些專(zhuān)業(yè)基礎課的設置主要是為了培養學(xué)生的邏輯思維能力,以及數學(xué)能力(主要是為了以后學(xué)習算法作準備),為進(jìn)一步開(kāi)設專(zhuān)業(yè)課程打下基礎。專(zhuān)業(yè)課程主要包括算法分析與設計、編譯原理、操作系統、計算機組成與系統結構、軟件工程、計算機網(wǎng)絡(luò )、數據庫原理、計算機圖形學(xué)、人工智能等,到了專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習階段,計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)習進(jìn)入了系統化階段。專(zhuān)業(yè)選修課主要是前沿學(xué)科方向、最新技術(shù),這應該是計算機專(zhuān)業(yè)的興趣選擇階段、拔高階段。
2.2實(shí)踐教學(xué)體系及其發(fā)展
作為計算機專(zhuān)業(yè)而言,專(zhuān)業(yè)教學(xué)與專(zhuān)業(yè)實(shí)踐密不可分,上海交大在結合專(zhuān)業(yè)教學(xué)的過(guò)程中,開(kāi)辟了大量實(shí)踐教學(xué)模塊,并且不斷地嘗試新的實(shí)踐教學(xué)方式。
1) 多模塊式的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)。
交大專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)根據不同階段的需要大致分為4個(gè)模塊,課程練習模塊→課程實(shí)踐模塊→課程設計模塊→綜合實(shí)踐模塊,如圖3所示。這實(shí)際上是課程實(shí)踐不斷向縱深化發(fā)展的表現,課堂教學(xué)與課程實(shí)踐模塊采取的是學(xué)校教學(xué)與企業(yè)實(shí)踐相結合的方式,學(xué)校企業(yè)“輪唱主角”,或者學(xué)?！俺鹘恰?企業(yè)“壓軸”,又或者學(xué)校企業(yè)“共同開(kāi)發(fā)”,企業(yè)“唱主角”。綜合實(shí)踐模塊主要是指專(zhuān)業(yè)實(shí)習階段和畢業(yè)設計階段,在這一模塊中,專(zhuān)業(yè)實(shí)踐采取的主要方式是赴企業(yè)實(shí)習,或者進(jìn)入導師實(shí)驗室,又或者企業(yè)提出課題,企業(yè)與學(xué)校共同指導,實(shí)施在學(xué)校。這3種方式,將專(zhuān)業(yè)教學(xué)、課程實(shí)踐與企業(yè)實(shí)習三者結合起來(lái),更好地適應了應用型人才培養的要求。
2) 實(shí)行本科生導師制。
上海交大計算機系在實(shí)行專(zhuān)業(yè)教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)結合的同時(shí),注重對學(xué)生的引導,在本科生期間就實(shí)行導師制度,從一年級開(kāi)始,每位教師指導2～3名學(xué)生的選課指導,配合思想政治等工作,對本科生進(jìn)行興趣培養以及專(zhuān)業(yè)指導,導師與學(xué)生互相反饋,使專(zhuān)業(yè)教學(xué)得到更好的效果。
3) 本科生進(jìn)實(shí)驗室。
交大注重學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗的培養,ACM班學(xué)生,在大學(xué)三年級就開(kāi)始進(jìn)入導師實(shí)驗室,普通本科班的學(xué)生,在大學(xué)四年級進(jìn)入導師實(shí)驗室,導師可以更全面地掌握學(xué)生實(shí)踐能力,最重要的是為了培養學(xué)生的實(shí)踐能力,導師一般讓學(xué)生在大三、大四就進(jìn)入課題組,參與科研項目。
交大專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)是幾乎沒(méi)有從書(shū)本到書(shū)本。課程練習:僅限于一些主干課程,其特點(diǎn)以小題目形式,題目之間互相獨立。課程實(shí)踐:僅限于一些主干課程,以課程為核心,建立較完整系統的實(shí)踐課程設計,即設計一系列相關(guān)課程,以某一課程為主,結合相關(guān)課程的設計與實(shí)踐。綜合實(shí)踐:如專(zhuān)業(yè)實(shí)習、畢業(yè)設計、科技創(chuàng )新等,集知識與技能、科學(xué)方法與人文能力于一體。交大的實(shí)踐教學(xué)在已有基礎上,不斷向更深層次發(fā)展,立足校內資源,保障實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量(基本建設),分析現有資源(設備、師資),整合已有資源,開(kāi)發(fā)社會(huì )資源,提升實(shí)踐教學(xué)水平。根據需要,尋覓合適企業(yè),聯(lián)合企業(yè)共建合作項目。這又是一個(gè)多層次的發(fā)展過(guò)程,校內加校外資源,積極開(kāi)發(fā)與整合,讓實(shí)踐教學(xué)向更深層次發(fā)展。
3交大專(zhuān)業(yè)教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的典型代表:ACM班
我校ACM班開(kāi)設于2002年,它隸屬于計算機科學(xué)與工程系,旨在培養計算機科學(xué)家。在教學(xué)上,力求突破傳統的教學(xué)模式,大膽創(chuàng )新,提出一系列改革措施:第一,實(shí)行“學(xué)?！鐣?huì )—國際”立體式教育教學(xué)體系;第二,培養學(xué)生“主動(dòng)學(xué)習、獨立研究”的能力;第三,在注重專(zhuān)業(yè)素質(zhì)教育的同時(shí),加強學(xué)生人文素質(zhì)的培養;第四,聯(lián)合國際知名企業(yè)(Microsoft、IBM、Intel、Google等)全面推行校企合作新模式。交大ACM班于2002、2005、2010年3次獲得ACM國際大學(xué)生編程大賽全球總冠軍,是亞洲歷史上至今唯一的世界冠軍,同時(shí)獲得亞洲冠軍多次。
ACM班的經(jīng)驗在于:1)每一門(mén)課都配備最好的老師教學(xué),給出有關(guān)這門(mén)課的研究領(lǐng)域中幾個(gè)值得研究的問(wèn)題;2)鼓勵學(xué)生實(shí)踐課程知識,在頂級會(huì )議上(如WWW, SIGIR, NIPS, AAAI, ICCV等會(huì )議)發(fā)表論文;3)ACM Programming Contest的訓練,傳承高年級帶低年級;4)邀請國際著(zhù)名學(xué)者任教,創(chuàng )立大師培養計劃→“由大師培養,培養大師”;每學(xué)期有1～2門(mén)課由國際大師任課,體驗最前沿的計算機科學(xué)成果;本、碩、博連讀培養方式。圖4～圖6分別是2002年、2005年、2010年同學(xué)獲得全球總冠軍時(shí)的留影。
圖42002年世界冠軍
圖52005年世界冠軍
圖62010年世界冠軍
4關(guān)于計算機人才培養的幾點(diǎn)思考
上海交通大學(xué)計算機科學(xué)與工程系從開(kāi)創(chuàng )至今,不斷地探索計算機人才培養與社會(huì )需求相契合的道路,融合了幾代教師的追求和努力。事實(shí)上只有專(zhuān)業(yè)教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結合,才能適應社會(huì )發(fā)展對計算機人才的要求。學(xué)校與企業(yè)的聯(lián)合是實(shí)踐教學(xué)大膽而新
穎的嘗試,這種嘗試的結果是在適應了社會(huì )發(fā)展的同時(shí),促進(jìn)了計算機教育的發(fā)展。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,應不斷鼓勵學(xué)生“主動(dòng)學(xué)習、獨立研究”,這將有助于培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。
我校在專(zhuān)業(yè)教學(xué)的過(guò)程中,不斷調整課程設置,在一些關(guān)鍵領(lǐng)域、熱門(mén)領(lǐng)域開(kāi)設相應的專(zhuān)業(yè)課程,適應社會(huì )需求,為學(xué)生就業(yè)提供導向性。
適應社會(huì )需求,培養多層次的計算機人才是必然的選擇,實(shí)踐教學(xué)的多層次化,是計算機人才培養多層次化的關(guān)鍵所在。專(zhuān)業(yè)教學(xué)是針對普遍意義而言的,但實(shí)踐教學(xué)則根據不同的層次實(shí)踐內容會(huì )有所不同,更具有針對性,對解決培養多層次人才這個(gè)重大課題具有關(guān)鍵性作用。
在注重專(zhuān)業(yè)素質(zhì)教育的同時(shí),應加強學(xué)生人文素質(zhì)的培養,只有德與智相互促進(jìn)、共同發(fā)展,才能增強學(xué)生的社會(huì )責任感,增強學(xué)生對社會(huì )的適應能力。德智相得益彰才是完備的計算機人才,計算機教育不能忽視二者中任意一者的作用。
我們相信,經(jīng)過(guò)教師們的不懈努力,我國計算機教育一定能在滿(mǎn)足國家對計算機人才需求的同時(shí),培養出影響整個(gè)世界計算機科學(xué)與技術(shù)的大師級計算機科學(xué)家。當然,這段時(shí)間也許需要很長(cháng),讓我們共同努力來(lái)縮短這個(gè)進(jìn)程。
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