Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ?。茫酰颍颍椋悖酰欤幔玻埃埃蹬c計(jì)算學(xué)科專業(yè)課程

趙　赟　吳月超

摘要參考美國“Computing Curricula2005”教程，通過對計(jì)算學(xué)科內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識和比較，為我國計(jì)算機(jī)專業(yè)本科的課程設(shè)置提供可行性操作范式。

關(guān)鍵字 Computing Curricula2005教程；計(jì)算學(xué)科

中圖分類號：G434文件標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-489X（2007）02－0077-03

Computing Curricula2005 and Computing Discipline //Zhao Yun,Wu Yuechao

Abstract This article refers to US "Computing Curricula2005" , according to computing discipline inherent rules that recognizing and the comparing, provides the operation model possible for computing disciplineundergraduate course in China

Key words computing curricula2005;computing discipline;degree course

Author's address

1. School of Education of Liaoning Normal University,116029,Dlaian, China

2. China People Liberated Arm 65545

隨著微電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體及軟件的迅速發(fā)展，人們迎來了知識經(jīng)濟(jì)和信息社會(huì)。計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及軟件已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，使得傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、人們的工作、生產(chǎn)和生活方式發(fā)生了根本性的變化。軟件開發(fā)、信息處理已成為信息社會(huì)的關(guān)鍵。年輕的計(jì)算機(jī)學(xué)科必須與時(shí)俱進(jìn)，跟上信息社會(huì)發(fā)展的步伐。從2001年開始，美國計(jì)算機(jī)械協(xié)會(huì)ACM和國際電氣電子工程師協(xié)會(huì)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)IEEE/CS聯(lián)合工作組提交了關(guān)于計(jì)算學(xué)科教學(xué)計(jì)劃的CC2001。其中涵蓋計(jì)算機(jī)教程－計(jì)算機(jī)科學(xué)(CC-CS)、計(jì)算機(jī)工程(CC-CE)、信息系統(tǒng)(CC-IS)、軟件工程(CC-SE)的一系列文件和報(bào)告。CC2001不僅尋求一系列與計(jì)算相關(guān)學(xué)科的分支報(bào)告的創(chuàng)建，而且積極倡導(dǎo)制定分支學(xué)科的宏觀概要報(bào)告。由此，CC2005便應(yīng)運(yùn)而生。該報(bào)告以學(xué)術(shù)的視角，將計(jì)算學(xué)科的分支領(lǐng)域包括計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、信息系統(tǒng)、信息技術(shù)、軟件工程這些既有相關(guān)性，也有特殊性和獨(dú)立性的學(xué)科，進(jìn)行區(qū)別和比較，指導(dǎo)大學(xué)計(jì)算學(xué)科中相應(yīng)專業(yè)方向制定教學(xué)計(jì)劃和課程設(shè)置，以及作為一個(gè)評價(jià)體系的參考標(biāo)準(zhǔn)。

1 計(jì)算學(xué)科領(lǐng)域的分化

計(jì)算（Computing）學(xué)科長期以來被認(rèn)為代表了兩個(gè)重要的領(lǐng)域，一個(gè)是計(jì)算機(jī)科學(xué)，另一個(gè)是計(jì)算機(jī)工程，二者曾經(jīng)分別作為軟件和硬件領(lǐng)域的代名詞。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，ACM/IEEE在CC2001中將計(jì)算學(xué)科分為4個(gè)領(lǐng)域，分別是計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程和信息系統(tǒng)。在CC2005中,信息技術(shù)因其在多媒體教學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,也被納入計(jì)算學(xué)科的分支領(lǐng)域,于2006年出版學(xué)科教程IT2006。與此同時(shí)，還預(yù)留了未來的新發(fā)展領(lǐng)域。應(yīng)該說明的一點(diǎn)是，各個(gè)專業(yè)僅針對本科生的教育，提出相應(yīng)的知識領(lǐng)域、知識單元和知識點(diǎn)，給出相應(yīng)的參考教育計(jì)劃和課程設(shè)置。5個(gè)專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域?yàn)椋河?jì)算機(jī)科學(xué)（CS）、計(jì)算機(jī)工程（CE）、軟件工程(SE)、信息技術(shù)（IT）、信息系統(tǒng)（IS）。計(jì)算學(xué)科的變化非常迅速，其知識領(lǐng)域得到充分的擴(kuò)展，覆蓋了其他很多重要的學(xué)科。這種分化表現(xiàn)了一種科學(xué)發(fā)展和知識演化與時(shí)俱進(jìn)的趨勢。

2 計(jì)算學(xué)科專業(yè)學(xué)位課程

表1用比較的方法提供了計(jì)算學(xué)科5個(gè)專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域所覆蓋的重點(diǎn)。 表1的10個(gè)主題是計(jì)算學(xué)科學(xué)位課程包含的具有代表性的知識領(lǐng)域和技能，是計(jì)算學(xué)科5個(gè)主要專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域的課程報(bào)告中規(guī)定主題的集合體，從而在某種程度上概括了一個(gè)或更多的計(jì)算機(jī)學(xué)科。對于給定的主題不同的課程報(bào)告有時(shí)使用不同術(shù)語，同時(shí)對于一個(gè)主題的劃分標(biāo)準(zhǔn)也有所不同。因此表1提供的主題與任何一個(gè)課程報(bào)告提及的不是完全一致的，相反，它是5個(gè)專業(yè)學(xué)科課程報(bào)告指定主題的一個(gè)概括和總結(jié)。表2以相同的視角關(guān)注相對重要的8個(gè)非計(jì)算科學(xué)主題。當(dāng)五個(gè)專業(yè)學(xué)位課程的課程指導(dǎo)方針要求涵蓋一些非計(jì)算機(jī)科學(xué)主題時(shí)，其中兩個(gè)專業(yè)學(xué)科界乎計(jì)算機(jī)學(xué)科和其他學(xué)科之間。其一：是計(jì)算機(jī)工程，包括計(jì)算機(jī)科學(xué)和電子工程的一些基礎(chǔ)。其二：是信息系統(tǒng)，它是計(jì)算學(xué)科和商務(wù)學(xué)科發(fā)展而來。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)這兩個(gè)專業(yè)學(xué)位課程時(shí)，要對非計(jì)算科學(xué)主題給予大量的關(guān)注。

在1、2表中，列出了主題，計(jì)算學(xué)科5個(gè)專業(yè)學(xué)位課程中所涵蓋主題的數(shù)值。這些數(shù)值界于0（最低）到5（最高）之間，代表每一個(gè)學(xué)科的學(xué)位課程在特定主題下所合理預(yù)計(jì)的相對強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)。這是一種比較強(qiáng)調(diào)每度計(jì)算計(jì)劃可合理預(yù)期將在每個(gè)課題. 表中的數(shù)值表征的意義僅具有是說明性質(zhì)，代表每一個(gè)學(xué)科在特定主題下確切的范圍。

五個(gè)專業(yè)學(xué)科學(xué)位課程對應(yīng)的每一主題下都有兩個(gè)數(shù)值，一個(gè)是“極小值”，一個(gè)是“極大值”：

極小值代表了在給定學(xué)科的課程報(bào)告中相關(guān)主題下給予的最小重視程度。該數(shù)值表明該學(xué)科相對于其他學(xué)科的最小需求度。

極大值代表了在給定學(xué)科課程報(bào)告，其所規(guī)定的范圍之內(nèi)出現(xiàn)的典型重點(diǎn)。每個(gè)專業(yè)學(xué)科允許學(xué)生在某一范圍內(nèi)自由選擇專業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)要求學(xué)生的學(xué)習(xí)計(jì)劃超出課程報(bào)告中規(guī)定的最低值。報(bào)告還建議相關(guān)機(jī)構(gòu)建立高于課程報(bào)告所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

正是由于最大值和最小值存在著巨大的差異，因此即使有相同的課程名稱，但卻大相徑庭。這是因地區(qū)的需求而決定。最小值可能低至零而最大值可能高達(dá)5，與現(xiàn)行的課程標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)。

2.1 數(shù)值的確定方法及相關(guān)制約因素

關(guān)于數(shù)值的確定，表1和表2代表了CC2005聯(lián)合工作組的一種共識。這種共識是基于對目前專業(yè)學(xué)科課程卷中知識體系的考察而形成的。這些專業(yè)學(xué)科課程卷包括：計(jì)算機(jī)工程卷、計(jì)算機(jī)科學(xué)卷、信息系統(tǒng)卷、信息技術(shù)卷和軟件工程卷。1、2表充分利用了考察的結(jié)果來確定主題元素，同時(shí)在某種程度上也深刻影響了各個(gè)學(xué)科相關(guān)主題的數(shù)值分配。這些具體學(xué)科的知識體系提供了某些可以量化的關(guān)于各個(gè)學(xué)科主題需求的最小覆蓋范圍的數(shù)據(jù)。然而，工作組并沒有給出這些相對重要性的可行性計(jì)算。

上述給出的相對重要性,需要我們運(yùn)用最佳判斷來整合各種軟硬指標(biāo)以便形成一些公式化的內(nèi)容，硬指標(biāo)是指各個(gè)具體學(xué)科知識體系的數(shù)字規(guī)范基礎(chǔ)。軟指標(biāo)包括：

計(jì)算學(xué)科存在著地方差異性。每個(gè)計(jì)算學(xué)科都有自己獨(dú)特的視角和學(xué)科自身的特點(diǎn)。

不同學(xué)科的相同術(shù)語涵義存在著差異性。計(jì)算學(xué)科涵蓋眾多的計(jì)算主題，相同的術(shù)語在各學(xué)科中的側(cè)重點(diǎn)有所不同。

研究課題的選擇緯度存在差異性。盡管計(jì)算學(xué)科的課程報(bào)告具有國際性，但從某種意義上還是以美國計(jì)算機(jī)科學(xué)本科教育體系為導(dǎo)向的。

2.2表格的使用方法：以操作系統(tǒng)主題為例

關(guān)于表1的使用方法，我們以操作系統(tǒng)的兩個(gè)主題，即操作系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)和操作系統(tǒng)配置及應(yīng)用為例加以闡釋。

操作系統(tǒng)是一種系統(tǒng)軟件（Windows, Linux, UNIX, Mac OS, 等），負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件和軟件資源（內(nèi)存、磁盤驅(qū)動(dòng)器、顯示器、網(wǎng)絡(luò)接口等）并控制各類程序（文字處理、表格、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器）的運(yùn)行，是用戶和計(jì)算機(jī)之間的接口。計(jì)算機(jī)配上操作系統(tǒng)之后，能夠提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作效率，便于用戶使用。

"操作系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)"涉及到操作系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制的基本原理。它包括運(yùn)用各種具體方法和宏觀策略完成給定的任務(wù)以及操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者使用不同的機(jī)制實(shí)現(xiàn)這些策略和方法。此外，除掌握操作系統(tǒng)的基本原理之外，我們期望學(xué)生完成一項(xiàng)主要的編程項(xiàng)目，從對操作系統(tǒng)的挖掘工作到對現(xiàn)有操作系統(tǒng)進(jìn)行有意義的改進(jìn)。關(guān)于這一主題，相對于計(jì)算機(jī)工程（CE）、計(jì)算機(jī)科學(xué)（CS）和軟件工程（SE）的課程，信息系統(tǒng)和信息技術(shù)的課程強(qiáng)調(diào)的較為薄弱。對于信息系統(tǒng)和信息技術(shù)中的典型學(xué)位課程，二者的最大值和最小值都為"1"這表明若涉及到這些主題，學(xué)生學(xué)到僅僅是一些基本概念和術(shù)語，一般不研究任何實(shí)質(zhì)性的操作原則和設(shè)計(jì)方法。與此相反，計(jì)算機(jī)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)和軟件工程課程的最小值和最大值較高,表明所要求學(xué)生掌握知識的程度制定了較高的下限和上限。事實(shí)上，相對于計(jì)算機(jī)工程（2），計(jì)算機(jī)科學(xué)和軟件工程呈現(xiàn)了較高的最小值（3），這表明計(jì)算機(jī)科學(xué)和軟件工程的學(xué)位課程的覆蓋面更廣。

"操作系統(tǒng)配置及應(yīng)用"是關(guān)于主流操作系統(tǒng)產(chǎn)品的實(shí)際掌握能力。與操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)注重基本概念和原理相比，該主題重點(diǎn)發(fā)展學(xué)生對現(xiàn)有操作系統(tǒng)充分實(shí)際使用能力。目的在于培養(yǎng)學(xué)生知道2個(gè)或更多主流操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和局限性，在充分了解目標(biāo)客戶群的需要時(shí)進(jìn)行優(yōu)化選擇。在這一主題下，我們看到在其他學(xué)位課程之中，以不同的方式呈現(xiàn)了相對重要性。所有的學(xué)位課程提供的是操作系統(tǒng)的使用和配置的一些經(jīng)驗(yàn)，信息技術(shù)課程有很高的極小值和極大值（3和5），對于操作系統(tǒng)配置及使用的焦點(diǎn)覆蓋面很廣，期望學(xué)生在此領(lǐng)域能獲得更多的知識。而其他的學(xué)位課程預(yù)期值則相對較小。

由上表的比較得出如下結(jié)論：通常信息系統(tǒng)和信息技術(shù)課程不提供學(xué)生所要了解的關(guān)于操作系統(tǒng)原理和設(shè)計(jì)方面的知識和內(nèi)容；而計(jì)算機(jī)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)或者軟件工程的課程予以提供，并且在計(jì)算機(jī)科學(xué)中將有更多的機(jī)會(huì)進(jìn)行深入研究。相反，若學(xué)生關(guān)心操作系統(tǒng)的實(shí)用配合和使用，那么信息技術(shù)課程將能給予很好的滿足，并且在此領(lǐng)域提供機(jī)會(huì)。學(xué)生若想兼顧操作系統(tǒng)的2個(gè)主題，就要向計(jì)算機(jī)科學(xué)和軟件工程學(xué)位課程傾向，這就要犧牲應(yīng)用領(lǐng)域的深入研究，以此獲得理論和應(yīng)用的平衡。

3學(xué)位課程和職業(yè)能力之比較

對計(jì)算學(xué)科五個(gè)專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域?qū)W位課程的學(xué)習(xí)重點(diǎn)進(jìn)行了比較，總結(jié)對于學(xué)生來說應(yīng)該學(xué)習(xí)的內(nèi)容，這里，同樣要運(yùn)用比較的模式，對本科畢業(yè)生應(yīng)具備的能力進(jìn)行闡釋。Computer Curricular 2005中闡釋了畢業(yè)生的執(zhí)行能力，將其分成了11大類60項(xiàng)。每一學(xué)科都對其進(jìn)行了數(shù)值分配，最低是"0"，最高是"5"。"0"代表無任何期望值，而"5"最高的相對期望。和1、2表中的數(shù)值一樣，這些數(shù)值也是概數(shù)。這11大項(xiàng)分別從算法、應(yīng)用程序、人－機(jī)交互、信息系統(tǒng)、信息管理等方面來預(yù)期了學(xué)生畢業(yè)之后的能力。筆者僅列其中一部分以示說明：

與表1和2概述提供給學(xué)生學(xué)位課程的投入相比，表1關(guān)注的是產(chǎn)出，即有關(guān)畢業(yè)生的預(yù)期能力。

由表3 比較得出：

作為計(jì)算機(jī)工程師，應(yīng)該具備包括整合軟硬件設(shè)備在內(nèi)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能力。

作為計(jì)算機(jī)科學(xué)專家應(yīng)做好勝任一系列職位的準(zhǔn)備，從理論研究到軟件開發(fā)。

作為信息系統(tǒng)人才，應(yīng)該具備分析信息需求和商務(wù)處理以及配合設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組織目標(biāo)。

信息技術(shù)人才應(yīng)具備有效的設(shè)計(jì)、執(zhí)行、配置以及維護(hù)組織的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施。

軟件工程師應(yīng)具備恰當(dāng)?shù)膱?zhí)行和處理大型軟件系統(tǒng)活動(dòng)周期的每一個(gè)階段的能力。

4 小結(jié)

1)Computer Curricular 2005教程有許多特點(diǎn)，對國內(nèi)計(jì)算學(xué)科專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的制定具有重要的參考價(jià)值，但它也不是十全十美，不一定符合所有國家計(jì)算機(jī)教育的實(shí)際情況。要根據(jù)國情、校情等實(shí)際情況，領(lǐng)悟其中的內(nèi)涵，為我所用。我們應(yīng)該根據(jù)Computer Curricular 2005教程的指導(dǎo)思想及時(shí)修訂教學(xué)大綱，更新教材；教師不斷更新知識，跟上技術(shù)的發(fā)展；實(shí)驗(yàn)室適時(shí)更新設(shè)備，以滿足實(shí)踐教學(xué)的需要。

2) 在我國高等教育中，計(jì)算機(jī)、通信、系統(tǒng)工程、軟件工程、信息系統(tǒng)等學(xué)科都可以參照CC2005的知識領(lǐng)域和參考教學(xué)計(jì)劃，根據(jù)自己的特點(diǎn)和優(yōu)勢構(gòu)建適合自身的本科教學(xué)計(jì)劃和課程設(shè)置。鑒于我國目前本科教育四年的課時(shí)安排不盡合理，政治和思想類課程占據(jù)了太多時(shí)間，而真正專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課程的實(shí)施僅集中在2年多的時(shí)間，因此，認(rèn)真考慮課程的教學(xué)時(shí)間、實(shí)踐安排是本科培養(yǎng)計(jì)劃中非常重要的問題。此外，需要給大學(xué)生留出一些時(shí)間和空間，來思考職業(yè)、社會(huì)和自身責(zé)任的問題，并讓他們了解作為本科生應(yīng)當(dāng)了解和掌握的專業(yè)知識領(lǐng)域，行業(yè)的知識體系和學(xué)科間相關(guān)的知識交叉，這樣，學(xué)生的素質(zhì)才能得以真正的提高。

Computer Curricular 2005結(jié)合國際計(jì)算學(xué)科發(fā)展[1]，給出了一種教學(xué)參考規(guī)范，但它不是教條。它對計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程等學(xué)科有明確的界定和內(nèi)涵解釋，對所有學(xué)科毫無例外地強(qiáng)調(diào)了學(xué)生自我角色和站在社會(huì)角度的職業(yè)道德（素質(zhì)），對工程學(xué)科強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐訓(xùn)練和學(xué)科建設(shè)投入。同時(shí)，CC2005報(bào)告并不要求所有學(xué)校千篇一律，整齊劃一的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模式，而鼓勵(lì)各校根據(jù)自身具體條件對教程進(jìn)行調(diào)整，這些條件包括院校的類型及其本科學(xué)位教學(xué)計(jì)劃的目標(biāo)，院校對本科生的培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)院擁有的師資資源和教師的興趣與專長和入學(xué)新生的背景與受教育水平來制定培養(yǎng)計(jì)劃并進(jìn)行了實(shí)施。