清華大學(xué)計算機輔修專業(yè)人才培養(yǎng)實踐

戴音+馬昱春+鄭莉+武永衛(wèi)

摘 要：介紹清華大學(xué)計算機輔修專業(yè)在招生、培養(yǎng)方案、課程設(shè)置以及師資配置等方面取得的辦學(xué)經(jīng)驗，總結(jié)出一套適合非電子信息類學(xué)生的、促進學(xué)科融合的、培養(yǎng)兼具專業(yè)知識與信息技能的復(fù)合型人才的教學(xué)體系，并且針對課程體系建設(shè)及學(xué)生管理的新需求和新樣態(tài)提出改進建議。

關(guān)鍵詞：計算機輔修；人才培養(yǎng)；教學(xué)體系

文章編號：1672-5913（2017）07-0006-03

中圖分類號：G642

1 背 景

隨著科技的飛速發(fā)展，人才知識結(jié)構(gòu)由單一學(xué)科向多學(xué)科、復(fù)合型的發(fā)展成為必然趨勢。推進學(xué)科的交叉與融合有利于新興學(xué)科的發(fā)展與成長，更有利于產(chǎn)生原創(chuàng)性科研成果，培養(yǎng)出世界級的學(xué)術(shù)大師，服務(wù)于國家戰(zhàn)略和社會重大需求。

哈佛大學(xué)前校長博克曾指出：“本科生應(yīng)該通過主修一個學(xué)科獲得大量深入的知識， 并且通過幾個不同學(xué)科的學(xué)習(xí)獲得大量廣博的知識。”[1]清華大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系從2002年開始開設(shè)計算機輔修專業(yè)，培養(yǎng)非電子信息類學(xué)生的信息素養(yǎng)，促使他們較系統(tǒng)地掌握計算機硬件、軟件與應(yīng)用的基本理論、基本技能與方法。迄今為止共錄取689名學(xué)生，畢業(yè)317名學(xué)生。學(xué)生主要來自于工物、精儀、機械、水利、汽車、航院、建筑、經(jīng)管等專業(yè)。目前在學(xué)學(xué)生241名（包括外專業(yè)的研究生），學(xué)生數(shù)量相當(dāng)于計算機系本科生的一半，學(xué)生來源覆蓋大部分工科院系。

2 招生與錄取——統(tǒng)籌兼顧，甄選優(yōu)質(zhì)生源

清華大學(xué)計算機輔修專業(yè)設(shè)置之初，考慮到學(xué)生主修專業(yè)課程比較重，只有學(xué)有余力的學(xué)生才適合輔修計算機專業(yè)，因此錄取輔修專業(yè)人數(shù)控制在30人左右。伴隨著計算機專業(yè)的迅猛發(fā)展，近5年每年報名計算機輔修專業(yè)的學(xué)生人數(shù)都是120～140人左右，我們的錄取原則是挑選綜合成績優(yōu)秀、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)扎實的學(xué)生，錄取率一直控制在50%左右。考慮到計算機專業(yè)與各個學(xué)科的滲透與融合，錄取時還盡量兼顧各個專業(yè)。學(xué)生來自于不同的工科院系，這為學(xué)科融合提供了良好的平臺。近幾年學(xué)校新增了8個輔修專業(yè)，包括機器人技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、智能硬件技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等熱門專業(yè)，但是這并沒有影響到計算機輔修專業(yè)的招生。憑借我系國際學(xué)科排名的日益提升以及良好的師資，項目的招生依然火爆，歷年招生人數(shù)如圖1所示。

3 培養(yǎng)過程——注重實效，機制靈活

我們以讓學(xué)生真正掌握專業(yè)知識而不僅是一紙證書為出發(fā)點，制訂了靈活的培養(yǎng)機制。學(xué)制3～5年，學(xué)生即使主修專業(yè)畢業(yè)，而輔修尚未完成，也可以在讀研期間繼續(xù)修讀至研究生二年級結(jié)束。這樣就讓一些對計算機專業(yè)有興趣的，但是主修專業(yè)壓力比較大的同學(xué)有充足的時間修完相應(yīng)課程。隨著國際化的發(fā)展，更多的同學(xué)有機會去國外大學(xué)做交換，我們也相應(yīng)調(diào)整了政策，學(xué)生出國交換期間在國外的大學(xué)選修輔修相關(guān)課程并且合格的，經(jīng)任課老師審核課程大綱后可以認(rèn)定為輔修項目的專業(yè)課程，也可以計入學(xué)分，這樣就避免了因出國交換而導(dǎo)致學(xué)生延期畢業(yè)。

清華大學(xué)理工科院系考慮到本專業(yè)與計算機學(xué)科的交叉融合，在制訂培養(yǎng)方案時都規(guī)定了計算機相關(guān)課程的學(xué)分，如“計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)”與“計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)”是很多院系的必修課或者限選課，而這兩門課程也是輔修專業(yè)的核心課。在這種情況下，我們從實際出發(fā)，讓一門課程主、輔修兼用，但是如果有兩門課程兼用，則需在選修類課程中再多選一門。這種靈活的培養(yǎng)機制讓學(xué)生受益。

4 課程設(shè)置——培養(yǎng)計算思維，夯實專業(yè)基礎(chǔ)，注重應(yīng)用課程

我們從培養(yǎng)計算思維入手，再通過5門專業(yè)必修課程為學(xué)生打下較為扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，最后提供多種選修課程，提高學(xué)生在實際中的應(yīng)用能力。

1）培養(yǎng)計算思維。

考慮到各個專業(yè)均有編寫程序的需求，我們提供了Java、C++、VC++ 等多門編程語言選修課程，多種設(shè)計語言充分滿足了不同專業(yè)同學(xué)的需求。我們提供的C++與Java都是國家級精品課，授課教師也是國家級教學(xué)團隊的成員，所用教材都是授課教師積多年之功編寫的。鄭莉老師的《C++語言程序設(shè)計》是立體化教材，從第一版到第四版，多次入選國家級規(guī)劃教材與北京市精品教材。所有語言類課程全部采用邊講邊練的實踐教學(xué)模式，通過大作業(yè)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力，讓學(xué)生把知識轉(zhuǎn)化為技能。

2）夯實專業(yè)基礎(chǔ)。

離散數(shù)學(xué)、人工智能導(dǎo)論、軟件工程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機硬件課程/計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等5門專業(yè)必修課程從軟、硬件兩個方面為學(xué)生打下了扎實的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機科學(xué)的關(guān)鍵內(nèi)容，也是構(gòu)建高效算法的必要基礎(chǔ)。學(xué)生多次反饋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)讓他們在設(shè)計程序時思路更加開闊，寫起程序來更加得心應(yīng)手。

3）注重應(yīng)用課程。

提供3類8門選修課程，讓不同專業(yè)的同學(xué)根據(jù)興趣愛好與專業(yè)需求進行選擇。表1是計算機輔修課程培養(yǎng)方案。

5 構(gòu)筑高質(zhì)量的人才培養(yǎng)平臺

清華大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系擁有的國家級教學(xué)團隊在教學(xué)研究、教學(xué)改革、教學(xué)組織、隊伍建設(shè)、教材與教學(xué)資源建設(shè)、精品課程建設(shè)、實驗實踐教學(xué)和學(xué)生綜合能力培養(yǎng)方面進行了卓有成效的探索和實踐。最早在全國推出計算機基礎(chǔ)教育課程系列教材并率先進行立體化教學(xué)資源建設(shè)，研制的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺及資源在全國同領(lǐng)域的教學(xué)改革中發(fā)揮了重要作用。先后獲“國家級教學(xué)成果二等獎”2項、“國家級優(yōu)秀教材二等獎”2項、教育部中國高?？茖W(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)二等獎1項、“北京市教學(xué)成果一等獎”3項，出版面向21世紀(jì)教材、十五、十一五國家規(guī)劃教材和北京市精品教材20余部。教學(xué)團隊多位成員入選清華大學(xué)“清韻燭光·我最喜愛的教師”、清華大學(xué)畢業(yè)生心目中的好教師、清華大學(xué)優(yōu)秀青年教師等。

計算機技術(shù)近30年來一直處于發(fā)展中，清華大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系教師長期工作在科研的第一線，他們把科研成果和最新的學(xué)科發(fā)展動態(tài)及時融入教學(xué)中。同時MOOC的出現(xiàn)也為輔修專業(yè)人才培養(yǎng)提供了新的契機，輔修專業(yè)核心課程“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”作為清華大學(xué)首批5門MOOC（同時也是國內(nèi)首批MOOC）之一，同時通過xuetangX.com和EDX.org平臺，分春、秋兩個學(xué)期面向全球開設(shè)，課程上線后好評如潮，并于2015年入選“全球MOOC排行榜Top 50”。另一門C++在線課程入選中國高校計算機教育MOOC 10門優(yōu)秀課程之一。輔修的學(xué)生可以自由利用時間來預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，為輔修學(xué)習(xí)提供了更多的便利。

6 助力主修專業(yè)，負(fù)笈國際名校

到目前為止，計算機輔修專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生來自于24個院系（見圖2），極大地促進了學(xué)科之間的交叉與融合。來自于化學(xué)系某同學(xué)在調(diào)查問卷中寫道：“就化學(xué)專業(yè)來說，很多方面都和計算機學(xué)科有交叉，如理論化學(xué)，常常需要寫程序去進行計算，另外，像儀器分析這方面也會用到計算機方面的技能，如應(yīng)用設(shè)計儀器的配套軟件等。感覺收獲比較大的是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課，學(xué)完這門課之后才真正感覺到寫起程序來更加得心應(yīng)手了”。來自于生命學(xué)院的某同學(xué)寫道：“我覺得計算機技術(shù)可以為生物研究提供更好的技術(shù)，比如生物信息學(xué)就是這兩門學(xué)科的一種交叉，又如目前基因組測序中涉及的拼接問題就是計算機圖論研究的對象之一?！杯h(huán)境學(xué)院某在讀博士生寫道：“我博士期間的研究涉及建模及統(tǒng)計分析，計算機輔修專業(yè)對我的研究幫助很大，為我打下了良好的建模編程基礎(chǔ)，極大地提高了科研效率，并拓展了研究視野，為后續(xù)的學(xué)科間交叉研究提供了可能?！?/p>

很多學(xué)生也憑借計算機輔修專業(yè)申請到了國外名校的計算機專業(yè)，在2014年畢業(yè)的50名同學(xué)當(dāng)中，有5名被麻省理工學(xué)院、卡耐基·梅隆大學(xué)、哈佛大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)與信息技術(shù)相關(guān)的專業(yè)錄取。他們畢業(yè)時感慨地說：“輔修專業(yè)為我們敲開了美國名校計算機專業(yè)的大門?！?/p>

7 總結(jié)與展望

計算機輔修專業(yè)為打破專業(yè)壁壘，促進學(xué)科融合，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才搭建了平臺。然而與國外著名大學(xué)的輔修項目相比，我們的課程雖然覆蓋計算機相關(guān)基礎(chǔ)領(lǐng)域，但數(shù)量偏少，課程選擇不夠靈活，同時需要更多的實踐環(huán)節(jié)。未來我們計劃在更新培養(yǎng)方案、增加課下活動等方面著力，具體包括：

（1）增加課程數(shù)量。參考卡耐基·梅隆大學(xué)“軟件工程”輔修項目，該培養(yǎng)方案要求總計是6門課程，外加8周的全時實習(xí)。在3門任選課組里，每個課組都是十幾門課程。同時，我們也計劃赴各個院系調(diào)研，了解他們的專業(yè)需求。我們將根據(jù)實際情況增加選修課程，讓各個專業(yè)的同學(xué)有更多的選擇空間。

（2）增加班級集體活動。組織他們參觀IT企業(yè)，感受企業(yè)文化，了解工業(yè)界最新發(fā)展態(tài)勢。

（3）共享計算機系的前沿講座，增加與系內(nèi)同學(xué)的交流，多方促進跨學(xué)科的交叉。

（4）加強學(xué)習(xí)指導(dǎo)。讓學(xué)生處理好主修與輔修專業(yè)之間的關(guān)系，提供學(xué)業(yè)指導(dǎo)，促進學(xué)科融合。

參考文獻：

[1] Derek Bok.美國高等教育[M].喬佳義，譯. 北京：北京師范大學(xué)出版社，1991.

（編輯：彭遠(yuǎn)紅）