计算机科学与技术专业实践教学体系与规范研究

王志英　蒋宗礼　杨　波　胡学钢　岳丽华

摘要：教育部计算机科学与技术专业教学指导分委员会组成的工作组研究了高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系，并在此基础上制定了一个本专业实践教学指导性规范。本文介绍了所研究的体系与规范的主要内容。

关键词：计算机；实践教学；规范

“十五”期间，教指委发表了《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)》(以下简称《规范》)。其中提出了“专业方向分类”发展的基本思想和三个辅助建议，并根据专业方向分类的思想分别制定了“计算机科学”、“计算机工程”、“软件工程”和“信息技术”四个专业方向的规范。这三个辅助建议之一是“加强学生实践和动手能力的培养”。《规范》认为尽管现在办学的设备条件普遍都有所改善，但计算机专业本科毕业生的实践与动手能力与就业市场的期望差距明显，迫切需要有积极的措施来加以缩小。

在“十一五”期间，教育部计算机科学与技术专业教学指导分委员会确定了要制定一个本专业实验与实践教学指导性规范的工作，并组成工作组研究了高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系，在此基础上制定了一个本专业实践教学指导性规范。计算机科学与技术专业教学实践体系的研究得到了教育部高教司“质量工程”的支持立项。《高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范》(以下简称《实践教学规范》)即为这项工作的成果。

本研究内容主要包括如下几个部分：

1、讨论了在信息社会背景下计算机专业的特征，指出它是以技术为主的，强调学生实践能力的培养是不可或缺的一个重要组成部分。

2、结合《规范》中关于培养规格分类的思想，阐述了计算机学科专业人才的能力结构及其培养基本要求，各种能力都需要通过实践来培养形成。

3、从课程实验、课程设计、毕业设计和专业实习等方面描述了计算机专业办学的实践教学体系。

4、分别对课程实验、课程设计、毕业设计和专业实习的含义和基本要求给出了较详细的规范。

5、提出了对实践环境建设的要求。

6、给出了若干核心课程的具体实验大纲，以及若干综合课程设计大纲示例。

在形成《实践教学规范》的过程中，工作组的主要依据是《规范》和成员们多年在教学和教学管理第一线所获得的经验，对各类办学单位都有很好的参考价值。同时，教指委也鼓励各办学单位根据自己人才培养的定位制定出有特色的实践教学具体要求。

一、实践体系的重要性

教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会在2004年全面地就计算机科学与技术专业的办学问题对社会进行了调研。了解到用人单位要求毕业生具备独立解决问题能力和动手实践能力，并要求学生具有扎实的理论基础和理论结合实际的能力。

计算机专业的基本学科能力可以归纳为计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力。其中的系统能力是指计算机系统的认知、分析、开发与应用能力，也就是要站在系统的观点上去分析和解决问题，追求问题的系统求解，而不是被局部的实现所困扰。要努力树立系统观，培养学生的系统眼光，使他们学会考虑全局、把握全局，能够按照分层模块化的基本思想，站在不同的层面上去把握不同层次上的系统；要多考虑系统的逻辑，强调设计。

实践环节不是零散的一些教学单元，不同专业方向需要根据自身的特点从培养创新意识、工程意识、工程兴趣、工程能力以及社会实践能力出发，对实验、实习、课程设计、毕业设计等实践性教学环节进行整体、系统的优化设计，明确各实践教学环节在总体培养目标中的作用，把基础教育阶段和专业教育阶段的实践教学有机衔接，使实践能力的训练构成一个体系，与理论课程有机结合，贯彻于人才培养的全过程。

为获得好的实践效果，需要追求实验体系的完备、相对稳定和开放，体现循序渐进的要求。既要有基础性的验证实验，还要有设计性和综合性的实验和实践环节；在规模上要有小、中、大，难度上要有低、中、高；在内容要求上，既要有基本的，还要有更高要求，通过更高要求引导学生进行深入探讨，体现实验题目的开放性。

计算机专业的实践内容既要包含硬件方面的，又要包含软件方面的；既要包含基本算法方面的，又要包含系统构成方面的；既要包含基本系统的认知、设计与实现，又要包含应用系统的设计与实现；既要包含系统构建方面的，又要包含系统维护方面的；既要包含设计新系统方面的，又要包含改造老系统方面的。

从实验类型上来说，需要满足人们认知渐进的要求，要含有验证性、设计性和综合性实验。要注意各种类型的实验中含有探讨性的内容。从规模上来说，要从小规模开始，逐渐过渡到中规模、较大规模上。关于规模的度量，就程序来说大体上可以按行计。小规模的以十计，中规模的以百计，较大规模的以千计。包括课外的训练在内，从一年级到四年级，每年的程序量依次大约为5000行、10000行、10000行、15000行。这样，通过四年的积累，可以达到40000行的程序量。作为最基本的要求，至少应该达到20000行。

二、实践体系主要内容

总体上，实践体系包括课程实验、课程设计、毕业设计和专业实习四大类，还有课外和社会实践活动。在一个教学计划中(不包括适当的课外自习学时)：课程实验至少14学分，按照16个课内学时折合1学分计算，共计224个课内学时；另外综合课程设计4周、专业实习4周、毕业实习和设计16周，共计达到24周，按照每周1学分，折合24学分。

1、课程实验

课程实验分为课内实验和与课程对应的独立实验课程。它们的共同特征是对应于某一门理论课设置。不管是哪一种形式，实验内容和理论教学内容的密切相关性要求这类实验是围绕着课程进行的。

课内实验主要用来使学生更好地掌握理论课上所讲的内容。具体的实验也是按简单到复杂的原则安排的，通常和理论课的内容紧密结合就可以满足此要求。在教学计划中实验作为课程的一部分出现。该实验一般是针对课程内容相关知识点设置的实践教学活动，是课程教学的重要组成部分。它为学生加深对理论知识的理解、弥补课堂教学的不足起到了桥梁和促进作用。

独立实验是直接针对课程理论教学的知识点设计的实验。该实验的实践过程能直接启发学生对所学知识深入思考，敢于创新，达到理论联系实际的教学效果。

按照《规范》和《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》选取了属于公共核心课程或者4个专业方向的部分示例性核心课程，在《实践教学规范》中给出了课程实验大纲。它们是：程序设计基础、数据结构、操作系统、编译原理、计算机图形学、人工智能、软件工程、数据库系统原理、数字逻辑、计算机组成基础、计算机体系结构、嵌入式系统、计算机网络。给出的课程实验教学大纲内容主要包括：实验概述、实验目的和要求、主要原理和概念、实验环境、实验内容。

2、课程设计

课程设计是指和课程相关的某项实践环节，更强调综合性、设计性。无论是从综合性、设计性要求，还是从规模上讲，课程设计的复杂度都高于课程实验。特别是课程设计在于引导学生迈出将所学的知识用于解决实际问题的第一步。

课程设计可以是一门课程为主的，也可以是多门课程综合的，统称为综合课程设计。综合课程设计是将多门课程所相关的实验内容结合在一起，形成具有综合性和设计性特点的实验内容。综合课程设计一般为单独设置的课程，其中课堂教授内容仅占很少部分的学时，大部分课时用于实验过程。

综合课程设计在密切学科课程知识与实际应用之间的联系，整合学科课程知识体系，注重系统性、设计性、独立性和创新性等方面具有比单独课内实验更有效和直接的作用。同时还可以更有效地充分利用现有的教学资源，提高教学效果和教育质量。综合课程设计不仅强调培养学生具有综合运用所学的多门课程知识解决实际问题的能力，更加强调系统分析、设计和集成能力，以及强化培养学生的独立实践能力和良好的科研素质。

课程设计可以集中地安排在1～2周完成，也可以根据实际情况将这1～2周的时间分布到一个学期内完成。更大规模的课程设计可以安排更长的时间。

在《实践教学规范》中给出了综合课程设计范例，它们是：数字系统综合课程设计、计算机原理综合课程设计、嵌入式系统综合课程设计、数据结构系统综合课程设计、操作系统综合课程设计、程序设计综合课程设计、软件工程综合课程设计、网络程序系统综合课程设计、网络工程系统综合课程设计。给出的综合课程设计大纲内容主要包括：概述、目的和要求、主要原理、内容。

3、毕业设计

在毕业设计中，要求学生以适当的课题研究为背景，进行科学研究训练。在这个教学环节中，相当于走过科学研究的一个全过程，为毕业后的工作打下良好的基础，使毕业设计更好地起到使学生实现从学校走向实际工作的良好过渡作用。

毕业设计作为教学中的一个重要的、无法替代的环节，在整个实践教学体系中，它的综合性最强。实践教学体系是与理论课程体系紧密结合的。毕业设计作为教学计划中的最后一项任务，它承担着培养学生综合运用所学知识和技能分析解决实际问题、独立工作、团队协作、问题表达等能力的任务。同时可以对学生大学四年学习的知识掌握情况、学力水平和运用能力进行检验。

毕业设计要实现12方面的综合训练。具体包括：选题、调研、熟悉问题、查阅资料、需求分析、制定研究计划、概要设计、详细设计、具体实现和调试、撰写文档、问题与方案的文字与口头表述、论文撰写。通过这12个方面的综合训练，培养研究与实现能力、论文撰写能力、口头表达能力。要求学生在毕业设计期间必须完成一项设计与实现任务，这一任务应该是来自科学研究和开发实践的，要有适当的工作量和难度。毕业设计的题目不能重叠。

为了保证毕业设计的质量，要加强管理。通常要注意选题、开题、中期检查、期末验收、论艾答辩等环节。要注意对毕业设计过程的控制，要求教师和学生要每周进行交互，包括辅导、工作报告、问题讨论等。总体上，毕业设计可以和毕业实习合在一起安排，时间总共应有16周左右。

目前毕业设计上存在的问题主要有：选题低水平重复的问题、受教师的科研条件和能力的制约带来的指导问题、论文和文档规范的问题、指导学生数量超出教师能力问题、过程管理跟不上的问题等。

4、专业实习

专业实习可以有多种形式：认知实习、生产实习、毕业实习、科研实习等，这些环节都是希望通过实习让学生认识专业、了解专业。它们各有特点，各校实施中也各具特色。

通常实习在于通过让学生直接接触专业的生产实践活动，真正能够了解、感受未来的实际工作。所以，广义地讲，哪里有专业的实践活动，哪里就可以进行专业实习。计算机科学与技术专业的学生，选择IT企业、大型研究机构等作为专业实习的单位是比较恰当的。

实习可以安排在学习专业课期间，也可以安排在课程学习结束后毕业设计之前。安排在专业课的学习期间，在一定程度上可以让学生从社会科学研究和生产实践中体验需要学什么。安排在课程学习结束后，可为将实习与毕业设计有机结合提供机会，以缓解毕业设计时间不足的问题。

无论采用什么形式的实习，都应该强调其有效性。根据计算机专业的人才培养需要，应该建设相对稳定的实习基地。作为实践教学环节的重要组成部分，实习基地的建设起着重要的作用。实习基地的建设要纳入学科和专业的有关建设规划，定期组织学生进入实习基地进行专业实习。

学校应定期对实习基地进行评估，评估内容包括接收学生的数量、提供实习题目的质量、管理学生实践过程的情况、学生的实践效果等。实习基地分为校内实习基地和校外实习基地两类，它们应该各有侧重，相互补充，共同承担学生的实习任务。

5、课外和社会实践

将实践教学活动扩展到课外，可以进一步引导学生开展广泛的课外研究学习活动。对有条件的学校和学有余力的学生，鼓励参与各种形式的课外实践，鼓励学生提出和参与创新性题目的研究。主要形式包括：高年级学生参与科研；参与ACM程序设计大赛、数学建模、电子设计等竞赛活动；参与科技俱乐部、兴趣小组、各种社会技术服务等；参与其他与专业相关的创新实践。

教师要注意给学生适当的引导，特别要注意引导学生不断提升研究问题的层面，面向未来，使他们打好基础，培养可持续发展的能力。反对只注意让学生“实践”而忽视研究，总在同一个水平上重复。课外实践应有统一的组织方式和相应指导教师，其考核可视不同情况依据学生的竞赛成绩、总结报告或与专业有关的设计、开发成果进行。

社会实践的主要目的是让学生了解社会发展过程中与计算机相关的各种信息，将自己所学的知识与社会的需求相结合，进一步明确学习目标，提高学习的积极性。社会实践具体方式包括：组织学生走出校门进行社会调查，了解目前计算机专业在社会上的人才需求、技术需求或某类产品的供求情况；到基层进行计算机知识普及、培训，参与信息系统建设；选择某个专题进行调查研究，写出调查报告等。

针对实践环境建设，《实践教学规范》给出了实验环境基本要求、设备配置基本要求、实验环境维护与运行、实验教学要求。

责任编辑：余大品