克莱门森大学计算机教育对中国软件学院的

摘 要：教学质量决定人才培养质量,培养体系和机制在很大程度上决定教学质量.文章对美国克莱门森大学（ClemsonUniversity）计算机科学专业硕士研究生的培养体系进行分析和研究,并结合中国科学技术大学软件学院的教育体系现状,总结出可参考和借鉴的建议.

关 键 词：计算机学科；软件学院；克莱门森大学；中国科学技术大学

文章编号：1672-5913（2013）18-0073-05

中图分类号：G642

0引言

为促进国家新型软件工程的成长,教育部在中国内地37所大学建立国家示范性软件学院.软件学院的建立对国家经济结构战略性调整起到了重要的促进作用,其办学模式、管理体制和运行机制也是我国高等教育改革和创新的一种有益尝试.张尧学院士曾指出：“软件学院是一个连接学校与产业的开放式平台”,软件学院应“以市场需求为导向,培养具有国际竞争能力的多层次实用型人才”.

克莱门森大学创建于1898年,位于美国南卡罗来纳州的同名城市,是一所历史悠久的公立大学,2011年U.S.News&WorldReport的排名为全美公立大学25名.中国科学技术大学软件学院（以下简称科大软院）每年会聘请克莱门森大学的教授进行授课,软件学院的教师也可前往克莱门森大学进修,同时学院的优秀学生可申请赴克莱门森大学攻读硕士及博士学位.笔者于2012年1～7月在该校计算机学院进行了为期半年的访问学习,体验和学习了克莱门森大学在教学、管理和科研方面的优点和先进经验,在软件学院课程建设、人才培养方面进行了一些思考与探索.

1克莱门森大学计算机学院教育体系

1.1培养方案

克莱门森大学的计算机学院分为3个专业：计算机科学（ComputerScience）、可视计算（VisualComputing）和人本计算（Human-CenteredComputing）.这3个专业中,计算机科学覆盖的领域包括计算理论、算法、软件工程、网络基础设施、计算机系统；可视计算的重点是计算机图形学、可视化、计算机视觉和图像处理、电子游戏设计、特效和动画艺术；人本计算则是一个较新的领域,专注于如何使用计算技术更好地影响社会.

克莱门森大学计算机学院的硕士研究生学位专业方向分为计算机应用、计算基础、图形学和可视化、交互式计算、软件工程以及系统和实现.硕士学位分为学分学位和论文学位.学分学位要求学生完成10门（30学分）认可课程的学习,为完善学生知识体系,每个专业方向的学生除了完成专业必修课之外,必须选修其他专业的一门必修课,且GPA不低于3.0.论文学位则适用于对研究感兴趣的学生,除获得足够的学分外,还要求学生原创性地完成具有创新性的项目,研究成果在期刊或者会议上发表,同时论文需通过院指导委员会的答辩.

克莱门森大学的学期分为秋季学期（8月底～12月底）、春季学期（1月初～5月初）以及可以自由选修的暑期小学期.2012年度Clemson计算机学院在春季和秋季学期分别开设了50门左右的课程,包括计算机语言、操作系统、算法、编译、网络、图形学、GPU、虚拟现实、软件工程、数据挖掘、生物信息等多个领域.从课程编号即可了解课程的适用范围.课程从100～999编号,其中,100-499为本科课程,以教师讲解为主,主要是理论和基础课程,都有相应配套的实验课；500～699为高年级本科生和低年级研究生课程；700～799则是硕士研究生课程；800及以后则适用于博士生,偏向研究,授课特点是教师提出研究问题,学生课后实践,上课讨论；900之后的为Seminar讲座课程,一般由教师和学生对自己的研究课题进行讲解.

1.2授课特点

笔者在克莱门森大学旁听了操作系统设计、面向对象程序设计、计算机编程语言翻译、算法设计与分析等多门课程,其中体会最深刻的是克莱门森大学计算机学院在授课中体现的理论联系实际、强调动手能力的特点.这点也在和赴美学习的科大软院的学生交流时得到印证,也是美国工程教育回归工程、怎么写作社会的一个例子.

克莱门森大学的授课非常注重学生的实际动手实践.教师课堂上的理论讲解与课后的作业及项目要求结合紧密,充分体现学以致用.以计算机编程语言翻译课程为例,课堂上教师的讲授从词法分析、语法分析到代码生成和优化,逐步实现编译器的各项功能,在课程最后实现一个完整的编译器.面向对象程序设计课程的目标是介绍C++语言,教师基于SGL图形库,在课堂上由简到难,一步步完成一个游戏的设计.课堂上,教师主要进行代码编写和演示,在发现和解决问题的过程中引入传参、指针和引用等重要的概念.在计算机图形学课程中,不同于国内大量的公式和算法的铺陈,学生在了解基本概念后,马上开始学习使用程序实现一些简单的图形,然后不断编程实现图形,进行色彩、形状等方面的美化.在课程的后半段学习使用玛雅这样的大型软件.最终学生可以设计出以检测乱真、媲美动画电影的图片.

克莱门森大学授课的另一个优点是课程内容变化和更新快.计算机行业发展迅速,知识更新快,相应地,授课内容也需要随之调整.在笔者旁听的几门课程中,教师基本没有指定教材,而是给出参考资料或查询.在操作系统设计课程中,教师要求学生在硬件设备上实现操作系统,课程主要内容便是相应的代码设计,随着软硬件的发展和更新,每年的具体实现都不相同.另外,不少教师所承担的课程与他们的研究领域密切相关,科研和教学结合得比较紧密,可以自行组织授课材料.以算法导论课程为例,授课教师本人的研究方向是算法,上课所用的教材也是教师自己编写,且随着研究进展和深入不断更新.

最后在旁听过程印象深刻的是大多数的课程中课堂气氛极为活跃.因为国内外文化的差异,学生习惯于随时举手打断教师的授课进行提问,教师也会随时停下,询问学生是否有不解之处.教师还会在教授新内容之前,对学生在课后任务中遇到的问题进行讲解.师生关系融洽的另一表现是课堂上允许适当的饮食,有教师也会带上自己做的甜点分发给学生.严格的成绩管理和宽松的氛围相辅相成,带来更好的教学效果.1.3程管理和考核

克莱门森大学的教学非常注重过程管理,课程考核严格,学生的最终成绩取决于期中和期末考试成绩、课程项目、到课率、课堂测试成绩以及作业成绩等多方面.严格的考核制度的另一个体现便是课程难度大.在克莱门森大学,硕士研究生1个学期一般只能完成3～4门课程.

不同于国内的研究生课程主要由期末考试成绩决定,克莱门森大学计算机学院在授课过程中基本每月都有课堂测试,每次的考试成绩都会影响到最终得分.因此学生在1个学期4个月中,基本时刻处于紧张状态,在每一阶段都需要掌握好相应的知识点,而不是靠考前突击.

另一个影响成绩的主要因素是课程项目.课程项目一般从课程早期便开始,要求代码量大,实用价值高,因此难度也很大.课程项目通常设立若干时间节点,若过了提交的截止时间,该段的成绩便记为0分.

教师还通过提供officehour进一步加强对学生的管理.部分课程的教师要求学生在指定的时间段进行当面交流,还会针对课程内容和学生的作业及项目进行提问.这种做法一方面可以有效甄别学生是否独立完成作业以及学生对课程的掌握程度,另一方面可以检查授课效果,对教师的授课也起到促进作用.

另外,和很多西方大学一样,克莱门森大学强调对学生沟通能力和表达能力的培养.如课程项目的最终检查方式是由项目组成员进行演讲和汇报,每人分别对自己的工作进行介绍,教师和其他学生可以随时打断,提出问题.小组合作以及汇报演讲可以锻炼学生的表达和组织能力、分工协作能力以及增强团队精神.

1.4科研情况

在大学高等学府中,科研和教学相互促进,相辅相成.积极开展科研活动不仅可以提高教师本身能力和教学水平,同时可以通过引导学生参与,提高学生的学习兴趣和科研能力.

克莱门森大学计算机学院学术氛围浓厚,学院下设20个实验室项目组.计算机学院基本每周都有其他大学的教授前来作学术报告,进行交流.笔者参加过的几场,几乎每次都座无虚席.学术交流对于了解业内的最新进展、拓展思路、促进个人研究都很有帮助.

在促进学生科研方面,除带领本校学生进行科研外,克莱门森大学会提供暑期的学生交流岗位,由教师提供岗位和研究经费,供外校学生申请.在暑期科研交流结束之际,学生负责将自己的工作制成海报,每人在自己的海报前,向全院的教师和学生做展示.听取了部分学生的汇报后发现,很多学生在暑期中完成的工作量大,质量高,而且具有来源于应用、怎么写作应用的特点.同时,学生思路开放,涉及多领域合作,横跨化学、生物基因、气象科学计算等众多应用领域.

2对中国科技大学软件学院教育改进的启示

中国的软件学院经过10年的发展,在培养学生人数、学生就业率、实验室和实习基地建设以及企业对学生满意度等各方面都取得了很大的进步.

科大软院是国家教育部和国家计委首批批准建立的示范性软件学院之一,秉承中科大优良的教风和学风,一方面依托学校现有的基础及专业师资力量和教学资源进行办学；另一方面,聘请海内外著名企业和大学的专家、教授授课,课程设置与国际接轨,课程内容面向软件市场和企业需求,强化实践教学.学院一直致力于不断提高教学质量,为了适应教育国际化的需要,学院与美国克莱门森大学合作,创立了硕士联合培养项目,旨在培养一批具有高技术和英语水平,满足IT业界需求的高素质人才.

科大软院在培养懂技术、熟练进行外语沟通,以及具有国际化的思维方式和团队协作能力的人才上做出了不懈的努力.在课程设置方面非常注重教育的国际化,借鉴了国外著名大学的课程设计,并随着软件行业的发展和行业人才需要不断优化课程设置和教学内容.学院的外语教学受到重视,英语教学改革方面已经取得了一定的成绩.科大软院每年都能输送多名学生前往日本富士施乐公司等国外公司实习.但不可否认,和国内相比,美国的教育体系在课程安排和师资力量等方面都有较大优势.软件学院教育是一个较新的尝试,软件学院也需要学习和吸取已有的先进经验,不断提升教育水平和国际化程度.从Clemson大学计算机系的教学中,国内软件学院可以从中汲取经验,从以下几方面进行改进：

（1）严格教学,规范课程管理.国内部分课程考察存在盲点,考核体系不完善,导致学生平常松懈、考前突击,依靠死记硬背得高分.与国外的教育相比,国内学生在知识掌握程度、实践和动手方面的能力亟须提高.通过加强对课程的过程管理,包括增加作业、实验、测验等对课程成绩的影响比重,有效检测学生的真实水平和能力,促进学生认真学习.规范考核系统的一个挑战是国外的课程课堂规模一般较小,教师可以和每个学生进行足够的交流.例如克莱门森大学的计算机课程大多数都是小班授课,1个班级一般在20人左右,Seminar课程的人数则更少.但充分的师生交流在国内实行起来就困难得多,软件学院教师需要在教学过程中不断摸索,不断提高课程设计,完善检查机制,平衡选课人数,以达到最优授课效果.

（2）开展课程改革,强调因材施教.软件学院当前招生的明显特点是学生人数多、跨专业背景,教育机制是1年理论课学习、1年企业实践.学生只有1年在校时间,要在获得足够学分的情况下提高学习质量,对于教师的课程内容安排和课程设计方面提出了较高的要求.在学生背景知识和水平差别较大的情况下,教师要能够找到平衡点,积极听取其他教师和学生的意见,不断改进教学水平.同时需要规范课程大纲,详细介绍课程内容,保证学生在选课之前了解课程难度和深度,选择适合自己专业和能力的课程.

（3）强调沟通和交流能力的培养,全面提高学生“软实力”.笔者在参加克莱门森的课程项目答辩时发现,国内学生的英语演讲和表达能力仍然存在一定程度的欠缺.计算机从业人员,除了专业技能和知识等硬技能之外,交流和合作等“软技能”非常重要,国外不少大学（如普渡大学的理工学院）都会设置包括写作和演讲、团队合作、语言文化等文科类模块,全面培养学生的能力.国内在这方面则有所不足,学生在专业技能方面可能已经达到一定的水平,但在交流、论文、演讲等方面存在较大的短板,不利于学生的长期发展.譬如,数据挖掘课程的最后答辩中,中国学生的项目完成情况并非不好,但台上的表达能力和演讲效果比美国、甚至印度学生存在很大差距.语言表达和沟通能力是立足社会的最基本能力,良好的团队协作精神、国际化的思维方式更是企业看重的能力.软件学院在课程整体设置、课程设计中应该将软实力的培养作为目标.

（4）推动教师科研工作,积极开展校企项目合作.与克莱门森大学计算机学院相比较,科大软院的专职教师相对年轻,参与科研活动还不够,科研能力还有待增强,在科研促进教学,教学辅助科研,带领学生科研等各方面还需要进一步探索.同时,为了更好地适应软件学院学生的培养目标,教师应该具有更多的实际项目经验,学院应积极支持和鼓励教师和企业开展项目合作.

3结语

了解和借鉴国外大学的培养制度和经验,可以促进和改善国内教育的发展,同时也需要结合我国教育的实情和学生的特点,因材施教.我国软件学院学生众多,教学资源相对紧张,学生背景不同,全面提高教学水平,提高学生能力存在着不少困难.他山之石,可以攻玉,如何把国外大学先进的教育理念和方法融入到我国教育的培养体系中,借鉴他山之玉,积极促进我国教育的国际化进程,是需要我们不断探讨和研究的问题.