1、中山大学信息科学与技术学院计算机科学系 广州 510275 2、中山大学软件学院 广州 510275
【摘要】通过分析中国和美国高等教育中，计算机科学导论课程教学的相同与不同的特点、以及教学模式方法，对比中美两国高校计算机科学相关课程的教学模式，包括教学目的和要求、教学内容和时间安排、辅助教学方法和工具、以及课程的考核方法与要求等；阐述了各自的特点和优势；着重分析了实验课程教学对于提高整体教学质量的重要意义，并且设计了导论课程实验教学体系；最后，提出了高校计算机科学教育中课程建设的一些基本原则。
【关键词】计算机科学导论，教学模式和方法，计算机科学教育课程建设原则
【中图分类号】G434【文献标识码】B 【论文编号】1009—8097（2007）07—0051—05
一、引言
作为计算机科学相关专业本科学生的第一门专业课程[1,2]，《计算机科学导论》无论在国内和国外，都是大学计算机科学教育体系中重要课程之一，例如，美国计算机学会（ACM）及国际电子电气工程师学会（IEEE）发布的“计算学科2001教程（Computing Curricula 2001）、中国计算机学会和全国高等学校计算机教育研究会发布的《中国计算机科学与技术学科教程 2002》，等等。该课程概要介绍计算机系统、程序设计语言、软件工程等专业的入门知识、与信息技术有关的社会人文等知识，使学习者对计算机科学相关专业有比较深入的了解，树立专业学习的责任感和自信心，同时为今后的学习打下基础。
美国是计算机科学技术发展较快、应用范围较广、信息化程度较高的国家之一，计算机科学界的诺贝尔奖――图灵奖的绝大多数获奖者都是美国人；计算机科学和信息技术里绝大多数的理论、算法、协议来自美国；美国的IT总产值占全球的一半以上，全球95％以上的公用软件由美国制造，例如Windows，MS Office，Oracle。。。。。。美国有Microsoft（微软）、IBM、Intel、HP（惠普）、Dell、Oracle等全世界最强的IT企业；美国人在信息领域享受特权，例如，美国的WWW域名网址可以缺省国名、美国在互联网上的每台电脑几乎都可以有一个自己的IP，而中国，一个大学可能只有几十个、甚至仅仅十几个IP地址。中华民族以智慧和勤奋著称，在美国的哈佛、斯坦福、麻省理工等顶级大学里，有大量的华裔学子；微软、Intel、IBM等著名企业也相继在中国建立研发中心，因为这些跨国企业认为中国有很多天才，所以除在美国本土以外，在中国建立他们唯一的海外研发中心。然而遗憾的是，无论从理论研究、还是实际应用，从无形的知识产权、到有形的计算机软件和硬件产品，从经济效益、到社会效益，美国在信息技术领域仍然远远的领先于中国。
解决问题的根本之处在于从事IT的人！高校的计算机科学系是培育IT英才的摇篮，中国从古至今尊重教育，尤其近十年，中国政府以科技兴国为国策，不仅为各级高等院校的迅速发展创造环境和条件、提供政策保障，同时各级政府还投入了大量的资金，以振兴和发展教育。每年，中央、省、市各级的自然科学基金、科技攻关项目、重点项目、重大项目的立项名单里信息技术领域的项目占了很大的比重；走遍全世界，中国高校计算机科学系的硬件水平堪称位于世界前列，我们的PC（个人电脑）、服务器、以及外设等方面设备的数量和档次可以与美国、欧洲和日本的最著名的大学媲美。中国培养世界一流IT人才的硬件必要条件已经具备，摆在每位教师面前的严峻课题是：明确教学宗旨、制订正确合理的教学计划。本文基于计算机科学导论课程，对比分析中美两国高校计算机科学系授课的模式，总结中国的成功经验，学习、借鉴美国的先进之处，对培养出高素质、富有创造力、立志报效国家的IT人材具有一定的意义，也对计算机科学系其它课程建设有一定的借鉴意义。
二、计算机导论课程的教学意义和教学难点
计算机科学导论，也称为“计算机文化”，是高校计算机科学与技术相关专业大学新生的第一门专业基础课程，它系统地讲解计算机科学的基本特性、计算机的基本知识、计算机硬件和软件的核心内容及其发展趋势、计算机科学和信息技术领域当前的热点问题，也概要的阐述学习计算机科学的主要方法、学科研究及应用的数学方法和系统科学方法，导论课程也肩负培养学生的专业思想和兴趣的任务，是后续课程的一个重要铺垫。
无论在我国高校还是在美国的大学，导论课程都是计算机科学系新生的必修课程，对于那些刚刚走出中学校门、踏入大学的大一新生，它是第一门专业课程，其意义体现在：
使学生了解计算机科学与技术的历史和发展现状，重要的产品、著名企业、曾作出突出贡献的人、以及当前的热点课题和研究方向；
使学生学习和掌握计算机科学领域一些最基本、最重要和最常用的概念和原理；
让学生了解当前计算机应用领域的一般技术方案；
让学生初步体会在计算机科学领域进行科学研究的方法和步骤。
让学生形成遵守计算机领域的法律和道德规范的习惯；
培养学生从事计算机科学与技术工作的浓厚兴趣。
“良好的开端是成功的一半”，但也有“万事开头难”。在我国，导论课程主要的教学困难和问题体现在：
中国的大学学生来自全国各地，各地的教育水平和教学内容不统一、差距较大，所以大一学生的计算机水平参差不齐，教学内容和进度难以满足所有学生的需求；
导论课程的特点是：内容相对浅显、但是涉及广泛，所以，学生在学习过程中并不因为课程的简单而觉得容易掌握，反而，由于课程内容非常广泛，几乎涵盖了计算机和信息技术领域的所有理论、技术和研究课题，客观上又不允许对每个科学问题和技术方法作深入、系统、详细的讲解，使学生在课堂上觉得听懂了、掌握了，可是，仔细想，又似懂非懂，很难建立系统、完整的科学体系，掌握的知识很不扎实。
本文将通过对比中国和美国大学该课程的教学模式，分析各自的特点和优势，探索学生从课程教学中获得最大进步和收获的途径。
三、中美高校计算机科学导论课程教学的不同模式
（一）教学目的和要求各有侧重，中国的内容多而深，美国的内容比较具体
中国高校，导论课程的教学目的兼顾了广度和深度，要求学生掌握计算机基本概念和基础知识、理解计算科学的内容和方法、对计算机科学的门类体系有一个全面的认识；而在美国，教学内容要么侧重于广度、要么侧重于深度，比较重视学生实验动手能力的培养。
中国的计算机导论课程几乎概述了所有重要的计算概念，涉及所有计算机术语、软件、工具、甚至算法。从教材的选用就可体现两国不同的教学宗旨，中国高校大多选用英文影印版的“信息技术与应用导论”，目前已经是第七版，内容广泛、全面、且较深入、相对较难。在美国，名为“计算机科学导论”的课程，有些大学采用“Office 2003”作为教材，直接介绍MS Office使用方法，要求熟练掌握Office 2003软件包使用方法，有些大学的教学内容则是Java编程入门，另外介绍一些计算机基本概念；美国的另一个名称为“计算机文化”的课程，介绍计算机科学和信息技术的概念，但是，相对中国的课程，无论从深度和广度都略逊一筹。
中国模式的教学比较有利于那些有一定计算机基础的学生，使他们能够在理论水平上有一个全面的提升，如果能够完成学习计划，则学生在计算机科学理论方面将取得很大的进步。然而，对于那些从未接触计算机的学生，要完成所有的课程内容，就显得有些吃力，“囫囵吞枣、似是而非”，不仅不能实现打基础的目的，而且容易使这些学生在起步阶段就失去了对从事计算机科学领域工作的兴趣和信心，这显然是失败的教学。美国的教学模式着眼于对计算机一无所知的学生，教授的都是最基本的常用软件的使用方法，但对于有一定基础的学生等于浪费时间、在课堂上也时常感到无聊。
所以，针对本课程的特点，建议在学期的开始作一下调查，询问学生“你为什么学本课程”“你希望从此课程中想学到什么？”在制订教学计划时适当参考学生的建议、多设计几套方案，尽量让每位学生取得最大的进步。
（二）辅助教学方法和工具差别很大，美国教学教辅工具完善并且功能全面，中国教学缺乏教辅工具
中国高校，目前普遍的情况是授课教师自己设计、制作教学辅助工具；美国高校计算机科学导论课程的辅助教学工具大部分非教师自己制作，采用比较专业、成熟的软件产品。
美国的教材出版商一般除提供书本教材外，通常还有几张辅助教学光盘，其中有完整的课后练习和辅导资料，内容由浅入深，非常丰富，其中部分内容需要提交给教师，另一部分有参考答案，供学生自己检查。书本与辅助教学光盘紧密结合、相辅相成，学生通过作练习巩固和加深课堂上学到的理论知识；通过模拟实验，体会实际操作的技术方法；而且，学生可以根据自己的水平选择适合自己的练习，甚至考试都可以在这些教辅工具帮助下完成。由于这些辅助教学工具由专业公司制作，种类较多、齐全、覆盖面广，长期的积累和专业制作，质量得到了保证，可以实现不断的改进和升级，但是如果个别高校有非同寻常的需求，则此种方式难以满足或实现。
中国高校的情况恰恰相反，目前市场上配有中文课件的教材不多，既便有，也只是简单的课件，辅助教学工具主要由授课教师自己制作，以PPT、WORD或多媒体的形式。这种方式的辅助教学工具制作效率相对低一些，难以覆盖所有教学内容、也不可能提供完整的电子辅导资料，通常情况下，制作一节课的课件的时间是实际授课时间的3倍，当然制作好的课件，在相当一段时间内可以重复使用。这种方式的优点是可以让授课教师结合自己的体会、有的放矢、因材施教。
我们认为，将上述两种方式有机的结合是一个更好的方案，例如，高校、或几所高校联合，制作导论课程的辅助教学工具，包括课件、课后练习题、应用技术的模拟实验环境、实际案例分析等，发挥教师集体的力量和才智，经过若干年的积累、完善和充实，这样的教辅工具既可以保证知识点的覆盖面，又具有鲜明的个性特点。
（三）教学内容与课时安排相似之处很多，美国教学更加注重实验
无论中国还是美国，计算机科学导论课程都被安排在大学本科新生入学的第一学期，中国比较重视理论，美国偏重实验。
如表1 所示，在中国，此课程的学时一般为64学时，3学分，其中理论课62学时，3学时/周；实验课12学时，1学时/周；在美国，此门课程也是3学分，5学时/周，其中理论课2学时、实验课3学时，总共大约也是60多学时。
从授课的时间安排可以看出一些重大的差别，美国高校比较偏重实验的训练、而中国比较偏重理论的教学。美国高校的立足点是：新生入学，对计算机一无所知，导论课程需要讲解最基本的概念、工具和方法，例如，Excel，一般要讲授15－17学时，考核时要求学生会熟练使用Office2003的WORD、EXCEL、PowerPoint、FrontPage；中国高校则希望为学生打好坚实的理论基础，立足于培养计算机科学领域的精英，不侧重任何应用工具和软件，认为类似Office2003这样的工具软件学生早就掌握、或可以自学完成，Office2003全部内容授课时间不大于6学时。中国高校，理论课和实验课一般由不同的教师承担，计算机科学导论课程也一样，而美国，导论课程的教师既上理论课程又上实验课程，这样，实验课程与理论课程衔接和配合的更好一些。
我们的经验表明，中国高校中，适当调整理论课与实验课课时的比例，增加一些实验课的时间，可能对大多数学生更加合适一些。计算机科学以实验为基础，实验可以加深对概念的理解，学生通过实验，验证科学理论、检验自己的学习效果，同时，实验中的成果还能激发他们的学习热情、启发心智；对于少数有良好的计算机基础的优秀学生，可给他们提供一些参考资料，提出更高一些的实验要求。
国内很多高校将导论课程设为双语教学的示范课程（讲课以中文为主，教材、作业和考核以英文为主），很多教育专家和教育工作者都曾经著书立说，分析双语教学的得与失。的确，在计算机科学与技术专业的专业课中，计算机科学导论可能是最适合作为双语教学的课程之一了，因为该课程内容大多数是介绍性的，逻辑推理和数值计算不多，还有一些图片能帮助学生理解概念和产品。目前，中国高校教师的素质提高很快，尤其是重点大学的教师，绝大多数具有博士学位、并且有相当一部分教师有国外学习和工作的经历，所以，授课环节基本不存在困难，问题大多发生在学生接受的环节，很多新生英语的听、说、阅读能力都很有限，甚至教材中平均每句话里有3－4个生词，有些学生“望词兴叹”、有些学生只好再买一本中文教材，80％以上的学生都感觉异常辛苦、心里压力也比较大。所以，在教学过程中，必须注意观察学生的表现，鼓励学生主动反馈自己的想法，及时发现问题，及时地调整教学方案。
（四）考核方法与要求中美两国高等教育非常相似
中国高校计算机科学导论的考核包括：平时作业＋实验考核＋期末考核，所占比例约为15/25/60，学期结束前的理论考试，即期末笔试非常关键，占总成绩的60％；美国高校的考核也同样是：平时作业＋实验考核＋期末考核，但是比例却大致为20/60/20，其理论考核只占很小的一部分，约为总成绩的20％。
考试对学生就是学习的指挥棒。在美国的高校，学生如果想在导论课程上取得好成绩，则需要花费大量时间，练习和实现WORD和EXCEL等软件的每一个功能。在中国高校，学生必然将其学习的主要时间和重点放在理论方面，不太重视实验课，个别甚至出现在实验课上浏览网络和玩游戏的情况，例如WORD里面的“样式和格式”、EXCEL里面数据库功能地使用方法等等，有些学生甚至直到大学毕业还不了解、也不会使用，而这些技术恰恰是最常用的。
“贪多嚼不烂”，教学成果和教学效率不能以教师讲授多少内容来计算，而应该以学生接受多少知识来衡量，如果大部分学生在第一学期都不能真正掌握计算机科学的众多理论和基本概念，不妨删减一些、仅介绍最重要和最基本的，数量控制在学生可以接受的程度；适当让学生多动手，至少可以让学生真正掌握一些能受用终身的技术工具。
大学新生阶段是一个科学工作者开始学习和建立科学研究的正确的思想及习惯的关键时期，“教书育人”不是一句空话，它化作理念、方法和行为嵌入在每个教学环节之中，每时每刻都在学生的心里产生影响，从而作用于其行为。假如学生不去真正理解和掌握课程中介绍的科学概念和方法，而采用“死记硬背、生搬照抄”来应付考试，则不利于让学生建立踏实、严紧、诚实、守信的科学态度，甚至可能让学生养成为了追求分数而寻求捷径的习惯；一旦形成习惯后，在其将来，很可能为了其它更大的目的，不惜采用更加错误的方式和手段，例如抄袭或剽窃，这是教育的最大悲哀！所以，考核方法要立足于鼓励勤奋、踏实、认真学习的学生，立足于培养学生正确的价值观和科学观。
（五） 适合中国高校导论课程的实验教学总体目标
种种情况表明，实验教学对与计算机导论课程非常重要，归纳出计算机导论实验教学总体目标如下：
建设与理论课相辅相成、具有较强的实践性的实验教学课程规范和体系；
通过实验课程的系统训练，使学生能总体上对计算机科学研究的一些内容有感性的认识；
培养学生从事计算机科学领域工作和学习的兴趣；
使学生可以辨识各种计算机领域相关硬件设备；
使学生可以熟练使用一些常用软件，尤其是MS OFFICE中WORD和EXCEL中诸多功能；
使学生能初步了解计算机现状与发展趋势，逐渐形成适合自己的学习方法，为后续学习打下良好的基础；
在实验课程教学中，实现基于学生基础和能力的“个性化”教学。
具体内容应该包括：在学习和研究国内、国外目前计算机导论实验教学的思想和方法基础上，总结“导论”实验教学的总体目标和要求；设计多个实验教学题目和具体的实验目的、实验内容、实验方法、实验要求以及考核方
式，并且将设计的实验教学规划（多个具体实验）在实际的教学中进行尝试和运用。
四、高校计算机科学教学的原则
对比两国高校此导论课程的教学目的和要求、教学内容和时间安排、辅助教学方法和工具、以及课程的考核方法与要求等方面，从中得到启发，分析归纳出高校本科计算机科学课程建设的原则。
（一）因材施教
为了保证教学质量、保证学生获得最大的收获，应该因材施教。课程的教学目的和教学计划要立足于学生，不能基于某本教材或某个考核标准、也不能为了满足某个主观的目标、更不应该出于一些实验的目的。教师应适当站在学生的角度，及学生所及、想学生所想，为学生“量体裁衣”设计最适合他们的教学计划。
（二）激发兴趣
培养学生对计算机科学的情趣和热爱、以及从事计算机科学领域工作的信心和热情比教授具体的理论和技术重要得多。一个人，当他从事的工作是他热爱的行业，他会感到由衷的快乐和幸福，疲倦和辛苦都不足以成为他前进的阻力，他将有克服重重困难的勇气和力量，他也会在其中迸发出灵感和创造力。“郁郁寡欢、被动学习的苦刑僧”不会迸发智慧的火花、难有创新和突破，计算机科学领域是如此的充满魅力，这里是展示中华民族聪明智慧的最好舞台，我们应该让我们的学生快乐的学习和进步，引导他们向着自己的理想一步一步的接近。
（三）把握基础
教授学生从事计算机科学工作的一些基本方法和技能比泛泛介绍大量概念重要得多。例如，导论是计算机专业课程的铺垫，其中的所有概念和方法都会在大学本科后面的三年半中由专门的课程介绍；而且，没有一门科学理论和技术方法是一成不变的，尤其是信息技术，纷繁复杂，发展和进步非常快，客观上，大学阶段、尤其是本科生阶段，学生不可能掌握全部知识；所以，传授学生从事计算机科学工作的一些一般规律和最基本的方法才是可以让学生受用终生的最重要工具。俗语“师父领进门，修行在个人”，我们不应该培养“填鸭”式、“循规蹈矩”的学生，应该培养喜欢独立思考、善于自主创新的科技英才。
（四）理论与实践并重
课程的教学内容和时间安排应该理论与实践并重。既要保证大多数学生能掌握基本的知识，又要保证有一定基础的学生能有更进一步的提高，有难度，所以在课程的讲解过程中，需要更多的细心和耐心，观察和了解学生的专业背景和基础，有步骤、分层次的制订教学计划，配和相应的实验课，应该理论与实践并重，这样才能使学生更好地领会和懂得相关的理论知识、并在实验中进一步去体会与领悟。
参考文献
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[2]Jack.美名校计算机科学本科教育现状[EB/OL]，http://abroad.163.com/06/0219/10/
Analysis on Educational Methods and Patterns both in Chinese & American University Computer Science Education Based on the Comparison Discussion of Computer Literature Course
Yi Yang1Chang Huiyou2 Luo Yan1
1. Computer Science Department, Sen Yet-Sen University, GuangZhou 510275
2. Software School, Sen Yet-Sen University, GuangZhou 510275
Abstract: With the help of some analyzing on the characters, and education pattern in the process of Computer Literature both in Chinese and American universities education, some comparative conclusions are presented, which including of the education objective, course requirements, main contents, teaching schedule, teaching-aid methods and tools, and the examination approaches. The advantages and different specialties views in above tow countries high level computer science education are addressed. Meanwhile, some important effects and significance from experiment courses for improving the teaching and learning qualities have also been demonstrated, and the architecture in the building of experimental course of Computer Literature are also been put forward. Finally, some fundamental rules of high level computer science for course construction are developed.
Keywords: Computer Literature, Teaching Pattern and Methods, Fundamental Rules for Course Construction