计算机科学与技术专业的层次化关节点课程体系研究与实践

摘要:就如何进行计算机科学与技术专业课程体系改革进行论述,强调在课程体系设置中坚持科学性、实用性、动态性、多样性和层次性原则,处理好吸收与创新、计算机科学与其他学科、基本理论与新技术3个方面的关系,为培养创新型计算机人才提出了可行的改革方案。

关键词:计算机科学与技术专业;课程体系;关节点;课程群;计算机教育

自1999年以来,国家对高等教育的优惠政策给高校发展注入了新的活力,高校规模不断扩大,软、硬件设施不断地得到改善。2008年我国普通高校大学生招生规模(不包括网络和成人教育等)达到6076612人,计算机专业是全国最大的专业,其招生人数占到7.5%,共有44万多人,居各专业第一位;普通高等教育本、专科在校生(不包括网络和成人教育等)达20210249人,计算机专业人数占到7%,现有771个学科点[1]。从这些数据中,可以看到,计算机专业教育得到了飞速的发展,然而,近几年部分高校计算机专业毕业生就业过程中,存在两种截然相反的现象:一方面,毕业生人数不断增加;另一方面,用人单位却难以招聘到合适的人才。造成这些现象的根本原因是人才培养模式与社会需求存在较大差距;各高校没有结合自身特点和办学环境,片面追求单一模式的高层次人才培养;教学模式、专业课程内容与

计算机技术发展不同步;培养的学生缺乏特点,动手能力欠缺,与社会对计算机人才的要求存在差异[2-8]。

为了让高校计算机专业学生学以致用,用人单位能招聘到贤才,重庆邮电大学顺应社会发展趋势,结合社会需求和自身特点,制定了与通信结合的计算机人才培养计划,其中最重要的一个举措就是对计算机科学与技术专业课程体系进行改革,提出4个层次结构的关节点课程体系,并在实践中取得成功。

1计算机科学与技术专业人才培养

我校以全面培养学生综合素质、创新精神为目标,以培养理论基础、学习和研究能力、人际交往能力和协作能力为依托,在原有改革成果的基础上进一步深化计算机科学与技术专业教育教学改革,形成良好的教育教学体系以及良性循环的竞争机制,提高整体教学质量。

基金项目:第四批国家特色专业建设点项目(TS11691);重庆市高等教育教学改革研究重大项目(09-1-004);重庆邮电大学计算机科学与技术专业提升计划项目(TSJH0809)。

作者简介:王国胤(1970-),男,教授,博士生导师,博士,重庆邮电大学计算机科学与技术学院院长,研究方向为智能信息处理、粒计算、知识技术计算机教育等;瞿中(1972-),男,副教授,博士,研究方向为多媒体技术、计算机教育等;夏英(1972-),女,副教授,在读博士,研究方向为数据库与数据挖掘、时空数据处理、普适GIS应用等;胡军(1976-),男,讲师,在读博士,研究方向为粗糙集、粒计算与知识获取等;陈龙(1972-),男,教授,博士,研究方向为信息安全、计算机教育等。

我校的计算机教育工作者团结奋斗、锐意进取,以教育教学质量为生命线,形成了“人才为基础,制度作保障,特色谋生存,改革促发展”的办学理念,以培养“厚基础、重能力”的复合型人才为办学特色。计算机科学与技术专业在我校“质量立校、特色兴校、人才强校”的办学观念引导下,牢固树立人才培养是生命线,教学质量是学校计算机学院发展永恒主题的观念,办学指导思想明确,坚持以人才培养质量为中心,学科建设为龙头,队伍建设为保障,坚持改革创新,为我校发展作出贡献。

我校的计算机科学与技术专业要求学生掌握基本知识和方法,具备基本认知能力、适应能力以及学科研究和应用能力,重点要求掌握本专业的基础知识、基本方法、基本技能,具有专业所要求的基本素质和计算机及应用系统的使用、维护与开发、继续学习能力;进一步提高基础理论水平和专业理论水平,是培养科学研究能力的基础,但基础理论教育必须避免单纯作为准备工具的思想,要把重点放在培养学生的能力上,要选择适当的知识作为载体,实现方法学方面的深化教育;计算机科学与技术专业同时具有理科和工科的特征,使得它有着更为突出的工程型和学术型特性,呈现出抽象、理论、设计3个学科形态,因此现在计算机科学与技术专业在培养人才时需要学生掌握本学科坚实的基础理论和系统的专业知识,具有从事科学研究工作和独立担负专门技术工作的能力。

我校的计算机科学与技术专业建设的目标是通过教育理念、培养模式、教学队伍、课程体系、教学内容、实践环节、教学管理等多方面的综合改革,以信息通信技术为背景,以计算机通信为特色,培养高素质工程应用型专业技术人才,逐步提高本专业在我国中、西部地区的影响力,不断提高办学的知名度,成为学术思想活跃、学科特色鲜明、综合实力雄厚、具有国内先进水平的特色专业,并对其他同类院校相关专业办学起到示范作用。

我校计算机科学与技术专业建设的指导思想是本着“人才为基础,制度作保障,特色谋生存,改革促发展”的专业办学理念,以经济社会发展对计算机人才的需求为导向,以学科建设为龙头,以高水平的师资队伍和良好的教学条件为保障,以课程体系改革和课程建设为核心,结合我校在信息通信领域的优势,积极推进教育教学改革,创新人才培养模式,培养多学科交叉的高素质人才,更好地为国民经济和社会发展服务。

我校计算机科学与技术专业建设的思路是整体把握学科发展的现状、趋势、特点、内在规律及其对专业教育的影响,结合社会实际和科研优势,按照学科知识组织的层次结构和分类科目组织教学,夯实基础,突出特色,注重实践,全面发展。充分调动师生的积极主动性,实现专业整体水平的全面提升。

在我校计算机科学与技术专业的课程体系改革中,主要围绕4个层次结构、课程群、关节点课程体系,结合精品课程建设,构建合理的课程体系模式。

2构建4个层次结构

计算机科学与技术的发展对人才提出了更高要求,需要我们从总体上优化课程体系,精炼教学内容,拓宽专业基础,加强教学实践,特别应注重综合素质的培养,形成“基础课程精深,专业课程宽新”的格局。专业基础课力求理论扎实,选修课力求形式多样化,培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力。利用计算机、多媒体等现代化教学手段,切实加强教学中的启发性、研讨性和探索性,引导学生全面、准确、深入地掌握现代计算机科学与技术理论。进一步深化实验课改革,引导学生理论联系实际,加强动手能力,增强专业特色。通过鼓励学生参加计算机职业技能考试,提高学生的实际工作的能力。

根据专业发展要求和我校实际情况,我校将该专业的教育分成4个层次结构,分别为公共基础、专业核心、专业方向和专业拓展课程,如图1所示。

图14个层次结构

根据这4个层次结构的要求,我校将计算机科学与技术专业学生所学的所有课程进行分类。

1) 公共基础课程。

公共基础课程包括计算机、思想道德、人文、素质等课程:大学英语、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、电路分析、电工电子、电工电子实验、大学物理、大学物理实验、计算机科学导论、C语言程序设计、数字电路与逻辑设计、马克思主义哲学原理、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近代史纲要、体育、思想道德修养与法律基础、大学语文、大学生审美修养、中国古诗词鉴赏、音乐赏析、论语与儒家思想、老、庄与道家思想、网络与经济企业文化与职业素养、职业生涯规划、网络文化与社会发展、入学教育、军训(含军事理论课)、社会工作与公益劳动、社会实践、安全卫生教育、心理健康教育、大学生职业发展与就业指导、科技创新、素质培养、技能提升等。

2) 专业核心课程。

专业核心课程包括:计算机组织与结构、信号与系统、计算机网络、通信原理、嵌入式系统及应用、离散数学、面向对象程序设计、 Windows程序设计、Visual C#程序设计、数据结构、算法分析与设计、数据库原理、汇编语言程序设计、操作系统、软件工程、编译原理等。

3) 专业方向课程。

学生在学习的过程中,根据自己特长和喜好,选择感兴趣的专业方向课程进行学习,我校的计算机科学与技术专业方向共分为6个,分别为软件、网络、通信、多媒体技术、智能和IT信息服务方向,其课程设置如表1所示。

表1专业方向课程的设置

专业方向专业方向课程

软件方向高级软件技术、面向对象分析与建模、Visual C++案例开发

网络方向网络编程、网络协议分析、WEB动态网页设计

通信方向通信网、移动通信原理、现代交换原理、数字信号处理、计算机接口与通信

多媒体技术方向多媒体技术、计算机图形学、虚拟现实技术、计算机艺术

智能方向人工智能、数据挖掘基础、高级计算技术、数学方法

IT信息服务方向通信经济学、信息管理、工程项目管理

4) 专业拓展课程。

为了更好地拓展计算机科学与技术专业学生的知识,促进学生的实践和动手能力,我校的计算机科学与技术专业按照6个专业方向,对专业拓展课程进行设置,如表2所示。

表2专业拓展课程的设置

专业方向专业拓展课程

软件方向面向对象分析与建模、游戏开发与设计、操作系统内核分析

网络方向网络规划与设计、网络安全

通信方向通信软件开发

多媒体技术方向数字图像处理

智能方向数据挖掘基础

IT信息服务方向电子政务与电子商务

3构建10个课程群

1)10个课程群。

以“基础性、综合性、开放性、创新性、整体优化”为基准,构建我校计算机科学与技术专业课程群,其宗旨建设为实践结构合理、层次分明、相互融合的渐进式的课程群体[9-10]。我校的计算机科学与技术专业分为10个课程群,分别为基础类、程序设计、应用软件、系统软件、体系结构与组织、网络与通信、多媒体技术、计算理论与方法、IT信息服务和人文与社会问题课程群,如图2所示。

图210个课程群

2) 课程群与课程之间的对应关系。

在对课程群构建过程中,教师必须对相关课程的内容进行优化整合,摒弃过细、过专、过旧以及重复的内容,梳理各课程内容和关联,及其在课程群中所占的比率,然后按比率设定课时数。当然,教师也应关注当前计算机科学与技术学科前沿发展概况以及与其他课程群或课程相关内容的联系,使学生及时了解计算机学科发展的新成就、新观点、新问题和新动向。我校的计算机科学与技术专业按照10个课程群进行分类,课程群与课程之间的对应关系如表3所示。

表3课程群与课程之间的对应关系

课程群课程名称

基础类课程群大学英语、高等数学、线性代数、计算机科学导论、电路分析、概率论与数理统计、大学物理、大学物理实验、数字电路与逻辑设计、电工电子实验、马克思主义哲学原理、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近代史纲要、体育

程序设计课程群基础:C语言程序设计

核心:面向对象程序设计、数据结构

方向:WEB动态网页设计、网络编程、Visual C++与面向对象技术、Visual C++案例开发、Windows程序设计

拓展:面向对象的分析与建模

应用软件课程群核心:数据库原理、软件工程

方向:高级软件技术

拓展:游戏开发与设计

系统软件课程群核心:操作系统、编译原理

拓展:操作系统内核分析

体系结构与组织课程群核心:计算机组织与结构、嵌入式系统及应用、汇编语言程序设计、单片机原理及应用

拓展:计算机新技术

网络与通信课程群核心:计算机网络、信号与系统、数字信号处理、通信原理

方向:通信网、计算机接口与通信、网络协议分析、移动通信原理

拓展:网络规划与设计、通信软件开发

多媒体技术课程群方向:多媒体技术、计算机图形学、虚拟现实技术、计算机艺术

拓展:数字图像处理

计算理论与方法课程群基础:数学建模

核心:离散数学、算法分析与设计、数值计算方法

方向:人工智能、数据挖掘基础、数学方法、高级计算技术

拓展:计算机控制技术

IT信息服务课程群方向:通信经济学、信息管理、工程项目管理

拓展:电子政务与电子商务

人文与社会问题课程群思想道德修养与法律基础,大学语文,大学生审美修养,中国古诗词鉴赏,音乐赏析,论语与儒家思想,老、庄与道家思想,网络与经济企业文化与职业素养,职业生涯规划,网络文化与社会发展,入学教育,军训(含军事理论课),社会工作与公益劳动,社会实践,安全卫生教育,心理健康教育,大学生职业发展与就业指导,科技创新,素质培养,技能提升

(2) 专业方向与课程群的对应关系。

专业方向与课程群的对应关系如表4所示。

表4专业方向与课程群的对应关系

专业方向专业拓展课程

软件方向程序设计课程群、应用软件课程群、系统软件课程群

网络方向网络与通信课程群

通信方向体系结构与组织课程群

多媒体技术方向多媒体课程群

智能方向计算理论与方法课程群

IT信息服务方向IT信息服务课程群

4构建关节点课程体系

在人才培养过程中,我院抓住影响学生培养质量的“瓶颈”环节,寻找专业能力和素质培养的“关节点”,构建基于“关节点”课程(指课程体系中能体现专业特色且对学生素质和能力培养能起到特别关键作用的课程)的“关节点课程体系”,建立实施保障体系,并在计算机科学与技术专业进行改革试点,积累经验。

综合考虑本专业的培养目标、社会需求和学科优势等因素,我们在公共基础、专业核心、专业方向和专业拓展4层次课程体系中,逐层选取“关节点”课程。在改革的过程中,关节点课程体系的建立是计算机科学与技术专业建设成败的决定性因素。“关节点”课程涉及教学质量保障体系建设与完善、师资队伍、教学方式方法(课赛结合教学模式)、管理制度、考核体系等方面。以“关节点”课程教学为主的学生素质考核评价体系是判断以素质本位的创新型人才培养效果的保障。

在课程体系中提炼出“关节点”课程,能够保障日益紧张的教学资源的优化利用和所培养的学生具有从事相关专业的必备素质和职业“关键能力”,为以后的进一步学习或就业打下坚实的理论基础和实践动手能力基础。结合本专业的要求和我校的实际情况,我们选取的关节点课程如表5所示。

表5关节点课程

课程体系关节点课程

公共基础课程C语言程序设计,Visual C++与面向对象技术

专业核心课程数据结构、数据库原理、操作系统、软件工程、计算机组织与结构、计算机网络、嵌入式系统及应用、多媒体技术

专业方向课程游戏开发与设计、网络管理

专业拓展课程网络规划与设计、通信软件开发、网络安全、数据挖掘

5发挥精品课程的引领作用

在长期建设过程中,我校计算机科学与技术、通信工程、自动化专业3个国家级特色专业建设点已经建设了国家级精品课程“现代交换原理”和双语教学示范课程“数据库原理”,重庆市精品课程和双语教学示范课程16门,另外还有一批校级精品、重点课程。

1) 精品课程引领专业方向建设。

充分发挥本专业已建成的精品课程的辐射和引领作用,以点带面,建设一批优质示范性课程。根据我校本专业的具体情况,我们将精品课程和专业方向建设进行归类,如表6所示。

2) 精品课程引领课程群建设。

充分发挥精品课程的引领作用,将本专业的课程按课程群进行分类并进行建设,促进专业建设。根据我校本专业的具体情况,我们将精品课程和课程群建设进行归类,如表7所示。

表6精品课程和专业方向建设的对应关系

专业方向精品、重点课程

软件方向国家级数据库原理

重庆市级数据库原理、Visual C++与面向对象技术

校级精品软件工程

校级重点数据结构、操作系统

网络方向重庆市级计算机网络

通信方向国家级现代交换原理

重庆市级现代交换原理、通信原理、移动通信原理、微机原理与接口技术、嵌入式系统及应用

多媒体

技术方向拟建校级精品课程:数字图像处理

智能方向重庆市级计算机控制技术、数学建模

IT信息服务方向重庆市级通信经济学

表7精品课程和课程群建设的对应关系

课程群精品课程(重点课程)

基础类

课程群重庆市级电路分析基础、大学物理、高等数学、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论、数字电路与逻辑设计、电子电路、高级英语

校级重点计算机科学导论

程序设计

课程群重庆市级Visual C++与面向对象技术

校级重点数据结构

应用软件

课程群国家级数据库原理

重庆市级数据库原理

校级精品软件工程

系统软件

课程群校级重点操作系统

体系结构与组织课程群重庆市级微机原理与接口、嵌入式系统及应用

网络与通信课程群国家级现代交换原理

重庆市级现代交换原理、通信原理、移动通信原理

多媒体

技术课程群拟建校级重点课程:数字图像处理

计算理论与方法课程群重庆市级计算机控制技术、数学建模

IT信息服务课程群重庆市级通信经济学

人文与社会课程群拟建素质培养等课程

6取得的成效

经过近几年的探索,我校计算机科学与技术专业得到飞速发展,于2009年获得第四批国家特色专业建设。

1) 师资培养方面。

教师的教学能力得到了进一步的提升,获得了一系列的称号,其中“新世纪百千万人才工程”国家级人选1名、全国优秀教师1名、享受国务院政府特殊津贴专家1名、教育部“新世纪优秀人才支持计划”3名、重庆市“五四”青年奖章获得者1名、重庆市学术技术带头4名、重庆市学术技术带头人后备人选2名、重庆市高等学校中青年优秀骨干教师4名、重庆市杰出青年基金获得者1名、重庆市“有突出贡献中青年专家”2名、有国外学习、工作经历17名。

教师获得国家级教学成果二等奖2项、重庆市教学成果一等奖2项、重庆市教学成果三等奖1项、国家科技进步二等奖和国家科技发明奖各1项、国际学术奖1项、重庆市技术发明奖一等奖1项、重庆市科技进步二等奖2项、重庆市科技进步二等奖6项、教师获得国家发明专利11项。

教师承担国家级和省部级教研和科研项目100余项,在中文核心期刊级别以上刊物发表教研和科研项目500余篇,出版专著16部、教材30部。

与中兴通讯股份有限公司、华为技术有限公司、中国惠普有限公司等单位建立校外实践教学基地30个。学校近5年累计向计算机科学与技术专业投入的专业建设经费813万元,该专业开出实验数达138个。

重庆市软件教学团队获得重庆市教委批准建设。

2) 学生培养方面。

近5年,先后有132名学生参与国家及省部级科研项目,发表研究论文10余篇,产生良好的社会和经济效益,也涌现出一批优秀毕业设计(论文)。

学生在各类科技竞赛中获得国际奖1项、国家级奖项10余项、省部级50余项。我校获得国家科技进步二等奖和国家技术发明二等奖的“TD-SCDMA协议栈软件开发”项目,计算机科学与技术专业有25名学生参与开发。

7结论

根据新世纪高素质人才培养要求,我校计算机科学与技术专业吸收教学改革成果,重视对学生、实践能力、双语能力、创业能力和创新意识的培养。以学科建设为基础,以社会对计算机科学与技术专业技术人才的能力需求为线索,根据社会需求和技术发展变化,实现有机衔接,建成4个层次结构的关节点课程体系。该专业深化课程内容和教学方法改革,建设以国家和省部级精品课程、双语教学示范课程为引导的高质量课程群,编写特色教材。

高校计算机人才培养是一个循序渐进的过程,其课程体系的改革需要不断地深入探索、实践,这是一个值得长期探讨的课题,需要计算机工作者坚持不懈地努力。

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Research and Practice on Curriculum of the Hierarchy Key Points in Computer Science and

Technology Specialty

WANG Guo-yin, QU Zhong, XIA Ying, HU Jun, CHEN Long

(College of Computer Science and Technology, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)

Abstract: How to conduct curriculum system in computer science and technology system and put forward a viable reform package are discussed in this article. Wet put the emphasis on adherence to the scientific, practical, dynamic, diversity and the level of principle, handling the absorption and innovation, computer science and other subjects, the basic theory and new technology in three aspects.

Key words: Computer Science and Technology Specialty; curriculum system; key points; courses group; computer education

(编辑:姚彦如)