一、引言
1． 研究项目立项背景介绍
1995年，教育部在广泛调研的基础上，深感国内高等教育特别是高等理科教育存在着不能适应学科和社会发展需要的问题。教育思想与教学观念陈旧，许多教学内容几十年不变，教学管理和教学手段落后，教育经费与教学研究经费投入不足等，严重制约了我国高等教育培养的各类专业技术人才参与下一世纪的国际竞争，必须下大力气改变这种状况。随后，教育部启动了高等理科面向21世纪教学内容与课程体系改革研究计划，同年批准计算机科学与技术类专业面向21世纪教学内容与课程体系改革计划（13-22）项目由复旦大学、上海交通大学、厦门大学、南京大学、国防科学技术大学、中国科学技术大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、中山大学等九所大学部分教师组成的项目组承担。
2． 项目研究概况
根据中国高等学校计算机科学与技术学科人才培养的现状，学科教育与教学改革必须解决下列问题：
（1）如何平衡教学与科研的问题；
（2）如何评价教学、科研和其它工作中的数量与质量关系的问题；
（3）如何处理好教学与科研中不同学术观点的问题；
（4）如何保证学生的权利，防止教师误人子弟的问题；
（5）如何实现宽进严出，或者严进严出的问题；
（6）如何实现从以教师授课为主，学生自学为辅的方式向以教师授课和学生自学并重的教学方式转变的问题；
（7）如何实现民主管理、科学决策，创造生动活泼、宽松和谐的学术环境的问题；
（8）如何使学科专业既促进产学研合作与社会的技术进步，协调好教学、科研、科技开发与生产创收的关系，又保证教学与科研平稳运行的问题；
（9）如何培养全面发展，富有科学精神、文化修养、创新意识和脚踏实地的现代计算机科学与技术人才的问题；
（10）如何培养既有坚实的理论基础，较强的实际动手能力，又有较为宽广的知识面的问题；
（11）如何解决高等学校人浮于事，办学效益不高的问题；
（12）如何提高实验教学质量的问题；
（13）如何开展学科建设的问题；
（14）如何维护学生的基本权利与正当要求，重视人才培养中个性化发展的问题；
（15）如何依靠专家办学，又防止学霸的问题；
（16）如何倡导优良学风和校风的问题；
（17）如何面对不同水平的学校实现分层次、分类办学的问题；
（18）如何发挥不同学校的学科特长，在保证基本的人才培养质量的前提下办出特色的问题；
（19）如何建设一整套适应多种办学模式需要，反映学科发展潮流的新一代教材的问题；
（20）如何保证学科专业人才的培养与国际接轨的问题。
项目组经过几年的努力，提出了一个3+X教学改革方案和一个A and B教学改革方案（也称厦门大学方案）。根据教育部有关文件，项目组决定在完成整个项目各项研究报告的基础上，向教育部提交3+X教学改革方案和A and B教学改革方案及其相关研究报告，然后鉴定或结题。有关3+X教学改革方案的详细内容，请参考项目组的相关研究报告。
厦门大学作为项目的三个主持单位之一，在项目获得批准的同时，计算机科学系教学改革研究小组事实上已经初步完成了一套教学改革方案及其相关的理论研究，并在研究工作中认识到教学内容与课程体系改革只有在整个学校系统的改革中才能获得正确的定位，并取得长足的发展与进步。高等学校的教育与教学改革必须通过建立学科人才培养的科学体系才能真正取得改革的成效，并初步提出了一个学科人才培养科学理论体系（框架）（见《高等学校计算科学（专业）教育》，科学出版社，1996。该书年内将由科学出版社出版第二版，改名为《高等学校计算机科学与技术学科专业教育》，字数增加约一倍）。其中，教学内容与课程体系改革方案在同年召开的中国计算机学会教育专业委员会1995年学术年会（长春会议）上报告，学科研究生与本科生知识界面曾在1996年召开的中国计算机教育研究会1996年学术年会（西安会议）上报告。以后，经吸收项目组成员，国内部分高等学校的资深专家和教育部计算机科学与技术教学指导委员会的专家们提出的各种意见，反复修改，形成了系统的研究报告和文件。
在研究工作中，基于建立学科人才培养的科学(理论)体系这一基本目标，我们主要沿着下列技术路线和工作流程开展工作[22，23]：
（1）系统地总结国内外几十年来在计算机科学与技术类专业办学实践中成功与失败的经验和教训，力图澄清一些有争议的、认识上含混不清的问题，提出独立的科学见解；
（2）总结计算机科学与技术学科发展的历史，探讨学科发展的现状和发展趋势，分析学科发展的特点、内在规律及其对专业教学的影响，研究学科发展和社会进步对21世纪专业人才的要求，明确人才培养目标，初步形成系统的教育思想和观点；
（3）着眼于21世纪现代社会科学技术人才应有的基本素质，结合21世纪社会进步对计算机科学与技术专业人才的具体要求，提出一整套关于高等学校计算机科学与技术专业（研究生与本科）人才培养的指导思想、理论和方法，涉及教育思想与教育观念的更新、教学内容与课程体系设计的指导思想、实验内容设计、教学过程与教学管理的科学化、学术管理与学科建设的指导思想、大学文化建设与人才成长环境、人才培养质量保证体系的建立等诸多方面。围绕高等学校学科办学一些亟待解决的重要问题，提出系统的改革指导思想和具体改革措施、办法；
（4）研究高等教育理论与学科的结合问题，研究计算机科学与技术专业的教学规律、特点，重新认识计算机科学与技术专业教学中的一些基本问题，形成自己独立的、系统的思想和观点，充实人才培养方案和质量保证体系的内容；
（5）理论联系实际，将理论应用于计算机科学与技术专业教育与教学，提出一套比较完整的学科专业教学计划与课程体系，教学内容纲要和教学基本要求，适用于不同类别、不同层次的办学需要，促进高等学校分层次分类办学格局的形成；
（6）对一些深层次的理论问题如学科教学计划与课程体系的科学性问题进行有针对性的研究，用于支持我们提出的理论观点、思想、方法和具体方案，也用于检验和判断一个教学计划与课程体系，以及相应学科人才培养方案的科学性；
(7) 系统地总结学科教材建设方面的经验和教训，深入分析过去教材中的优点和不足之处，根据学科发展的特点、内在规律及其对教学的影响，按照教学改革方案的要求，对新一代教材建设的指导思想，具体内容的取舍，教材创作的原则与风格，以及如何反映学科发展的现状、趋势、特点、教学规律，保持整套教材的系统性，建立新一代教材的科学运行机制等提供研究报告，用于指导教材建设（尚未发表）。
我们提出的学科教育与教学改革的指导思想是： 从计算机科学与技术一级学科的知识组织结构出发，以国内外多年来学科教育和教学的经验和教训为线索，在认真分析学科专业教育与教学中存在的问题的基础上，用学科方法论的内容作为切入点，通过全面分析和总结学科发展的历程，整体上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，明确不同层次、不同类别的人才培养目标，按照学科知识组织的层次结构和分类科目组织教学，重视基础，加强数学、物理学和计算机专业基础知识的教学，精简课程体系，理论联系实际，强化实验教学，规范运作过程，兼顾正规教育与职业技术教育、高层次人才培养与社会各行各业对计算机科学与技术一般性应用人才的培养，实行分层次与分类办学。在德育教育方面，重视和加强学校文化建设，倡导科学理念，培养人文精神，创造优良的学风和文明的校风，主张环境熏陶、文化育人、自主管理、自我完善的方针。在校内管理体制和运行机制方面，依靠专家，突出学术，全面建立科学管理体系，确保学科教育与教学改革方案得到准确定位和平稳运行。在此基础上，从工程科学和教育产业的角度建立学科人才培养的质量保证体系，选择若干所学校进行学科专业教育与教学改革试点，按照教材建设理论研究成果的指导和新的运行机制，动员国内的力量，由中青年科学家和权威出版社创作、编辑、出版一套高起点的学科系列教材，逐步形成分层次分类的学科专业人才培养示范基地，全面建立学科人才培养的科学体系。
3． 建立学科人才培养科学体系的必要性
20世纪计算机科学与技术学科的出现和高速发展，对世界政治、经济、军事、科学技术、社会生活产生了深刻的影响，极大地改变了各国综合实力的对比和人类生存的环境与质量。面对学科持续、深入的快速发展，世界各主要国家从发展高新技术，培养和储备优秀专业人才，加强综合国力的角度出发，都在积极地探讨培养高质量计算机科学与技术学科优秀人才的基本模式与可靠途径。由于计算机科学与技术学科是一个既有深刻的理论基础与丰富的学术内涵，又有强烈的应用背景和超高收益投资前景，能够对整个社会产生重大影响的一门有代表性的属于高新技术范畴的技术科学，学科自身的快速发展使得专业知识迅速积累，知识组织结构变得十分庞大，结果导致教育界和学术界在目前变化多端的现实社会中难于及时进行科学总结、整理与分析，系统研究并建立适应社会与学科协调发展需要的学科人才培养模式与科学体系，致使大量关于学科教育与教学改革研究工作因缺乏先进的、系统的教育与教学思想的指导而难以整体推进，许多具体研究内容与研究成果基本停留在经验交流的层面和教学内容与课程体系改革内容的外延扩展方面。
过去，高等教育研究主要包括两类人员参加，一类是高等教育专业研究人员，另一类是各学科专业人员中对专业教育与教学研究有兴趣的教师和各大学教学管理人员。这样一种人员队伍的构成与高等教育研究管理的体制结合在一起，出现了两种不能令人满意的状况。一方面，前者的研究工作主要是针对高等教育的共性问题和一般原理进行理论探讨，但因缺乏具体学科专业知识的深度和广度而往往使得其研究提出的一般化了的高等教育理论研究成果难以为各学科专业人员接受和使用，在与学科的结合方面深度也不够，结果导致高等教育理论研究与高等教育办学实践之间长期存在脱节的状况，极少有学校其教育与教学管理工作系基本按照某一高等教育理论系统地进行办学实践。另一方面，由于缺乏科学研究经费和立项的支持以及其他多种因素的影响，后者从事教育与教学研究的成果大多数停留在具体学科教学经验的个例总结、行政主导的局部改革试验、国外高等教育同行的一些具体做法的介绍方面，缺乏系统的、科学的理论分析和完整的思想体系，缺乏先进的高等教育理论的指导，结果导致大量有关的研究成果或者停留在有感而发的经验交流阶段，或者停留在孤立的一些构想的试验项目中，或者停留在对国外相关成果的“移植”介绍层面，形式上表现为对国内外前人工作的修修补补以适应中国的国情。
在高等教育的办学实践中，从教育作为一种产业的角度观察，即使是西方发达国家，计算机科学与技术专业人才的培养过程也还存在不少问题，许多方面仍处于探索之中。作为一项产业，毕业生被视为学校生产的产品。人才培养方案是否科学，人才培养模式、教学计划与课程体系是否先进，师资队伍和办学条件是否合格，直接关系到产品的质量。从科学哲学的角度观察，作为一种产业，学校培养学生与一般企业生产产品并没有本质的区别。产品质量的好坏，设计固然重要，但是，生产过程的工艺流程、质量监督的好坏更重要。而要确保产品从设计、加工、装配、调试、检验到完成各个环节正常运行，必须依靠科学管理。而科学管理恰恰是要求所有参与生产的人员在操作上必须规范，精益求精。由于自然人的先天局限性，生产过程中的任何一个环节都必然允许存在误差，只是有的环节允许的误差大一些，有的环节允许的误差小一些，而且，这种误差也是相对于生产工艺全过程的。如此分析，就不难看出，在人才培养中，教学计划与课程体系的执行必须规范，教育与教学改革主要是立足于教育思想与观念、教育方式与方法、教育与教学内容的改革，人才培养模式、人才培养目标、教学计划与课程体系的改革是教育思想与观念、教育方式与方法、教育与教学内容改革的具体体现。
就任何一个学科来说，教育思想与观念的正确转变，教学方式与方法的正确改进，教育与教学内容的正确改变，必须建立在对整个学科发展内在规律和发展趋势整体把握的基础之上，必须建立在对学科教育与教学规律的整体把握和对学科教育与教学过程众多环节通盘考虑的基础之上。离开了这些基础，无论是什么学校的学科人才培养方案，其科学性、先进性是有疑问的。当然，这样的要求决不会使高等学校变成机械的流水线加工厂。教育思想与观念的不同，教学观念与方式方法的不同，教学内容与文化传统的不同，社会环境与价值取向的不同，必然会产生不同的人才培养方案，最终将导致高等学校的办学特色纷呈。然而，纵观国内外的各类高等学校，学科现行的人才培养方案或者起点和层次偏低，或者各行其是，离规范的、真正高水平的高等教育产业标准（如果有的话）恐怕相去甚远。即使是在许多著名的研究大学，学科人才培养工作上的不足不过是被学校大量科学技术研究的具体成果掩盖了而已。
严峻的现实告诉我们，一个学科的教育与教学改革是一个十分复杂的系统，研究对象涉及到方方面面的大量问题和环节，涉及到对学科发展现状、特点与发展规律的整体把握，涉及到教育思想与人才培养目标、社会发展水平的影响，涉及到学科知识组织结构与教学规律的研究内容，涉及到管理体制与运行机制，而且，由于研究成果最终要落实到人才培养的基本模式、人才培养的目标、教学计划与课程体系的改革方案上，受到专业学制年限、学生学习掌握学科内容的过程等时间、空间的制约，如果没有系统的、科学的方法，难能做出有价值的研究成果，更不可能使教育与教学质量产生质的飞跃。采用科学哲学的方法统一高等教育学理论与学科人才培养模式是一条有希望的研究路线，学科方法论的研究可以考虑作为研究的切入点。由于学科发展的不断深化，试图单纯依赖高等教育学专家提出先进的学科人才培养方案是不现实的，解决问题还得依靠各学科的专家学者。
在实施方面，即使是一个比较科学的优秀改革方案，如果没有全面的构思和精心组织，没有工程化的设计与管理经验，任何主要环节的失误都有可能导致整个改革方案的失败，决非易事。面对这样一个包含大量动态变化因素的系统，面对将要到来的21世纪，各个学科专业教育与教学改革必须依靠本学科高层次的资深专业技术人员运用先进的高等教育思想开展研究工作，针对建立学科人才培养的科学体系这一背景目标，经过对本学科深入、系统的概括性、总结性和创造性研究，首先创立本学科专业人才培养的科学理论体系，然后用于指导办学实践，形成高水平、分层次、分类别的人才培养示范基地。
一个学科人才培养的科学体系主要包括三方面的内容，一是学科人才培养的科学理论体系，二是基于学科人才培养的科学理论体系，由若干学校形成的分类分层次学科人才培养的示范基地，三是学科人才培养的质量保证体系。为避免项目的研究工作面面俱到，尽可能突出研究工作的重点，我们主要针对学科人才培养的科学理论体系中研究生与本科生教育（本科）类的教育与教学改革内容进行了系统的、深入的研究。很明显，一旦研究成果的正确性得到证实，那么，遵循“自顶向下”的原则，学科人才培养的科学理论体系中其他层次与类别的教育与教学内容将比较容易确定。
正是基于这样一种认识，我们以全面建立学科人才培养的科学（理论）体系为研究目标，在深入分析和继承国内外前人有价值的研究成果的基础上，开展了一系列系统的、有深度的理论研究，提出并初步建立起了一个具有自主知识产权，适合中国国情的学科人才培养科学（理论）体系（框架）。
二、计算机科学与技术学科人才培养科学理论体系（框架）
1． 学科人才培养科学理论体系内容概要
在回顾了计算机科学与技术专业教育走过的几十年历程，系统地总结了国内外几十年来在计算机科学与技术类专业教育实践中成功与失败的经验、教训，澄清了一些有争议的、认识上含混不清的问题后，我们提出了独立的科学见解，主要包括以下几方面：
（1）分析了国内研究生与本科专业教学中存在的问题，对国内计算机科学与技术学科人才培养的质量作了一个基本的估计。总的结论是：目前人才培养中学科教学内容与课程体系的设计基本上采用的是外延发展模式，不能适应既要面对学科高速发展产生的知识组织结构日渐庞大的特点，又要按照现代高等教育一级学科办学的客观要求；相当大一批学校因师资水平不高，学科专业匆忙上马，缺乏学科人才培养科学理论体系的指导和学术带头人，导致学科普通高等教育的教学中职业技术教育办学倾向严重，办学水平不高；近年来社会快速发展的变化对高等教育产生一定程度的冲击，导致高等学校与社会对人才质量标准产生一些认识上的分歧，加之经费长期投入不足，良好的校风与学风受到侵蚀，人才培养质量与西方发达国家高水平学校之间存在较大差距；
（2）西方主要工业化国家正规的计算机科学与技术学科人才培养起步于50年代，至60年代学科专业教育已经步入科学研究的轨道，教学内容与课程体系开始采用学术团体提出的参考方案。在不可避免地经历了外延发展模式的阶段之后，从1985年起，面对学科的高速发展和知识组织结构的日渐庞大，学术团体（ACM和IEEE/CS联合小组）开始寻求学科人才培养的内涵发展模式，至1990年完成第一阶段的研究报告，并推出91教学计划；91教学计划也存在明显不足，但比较适合美国社会高等教育的特点和文化传统；
（3）91教学计划及其相关研究报告对计算机科学与技术学科专业教育的主要贡献是：提示了学科人才培养转入内涵发展模式的重要性，提示了学科方法论在转向内涵发展模式中的重要性（尽管有关文献没有明确提出这两点）；重新给出了新的更为准确的学科定义，明确了计算机科学与计算机工程两者之间并没有本质的区别（但论证不够充分）；总结并提出了三个学科形态和十二个核心概念（但缺乏深入的论述和实例解释）。91教学计划及其相关研究报告的不足之处主要表现在：对学科方法论内容的研究不够深入，对影响学科人才培养质量的若干关键问题没有给出令人信服的论述，更没有提出并涉及如何在人才培养中实现内涵发展模式，建立学科人才培养的科学（理论）体系。结果，ACM和IEEE/CS联合小组的理论研究成果与他们给出的学科分类科目结合在一起，给人以91教学计划难于实际操作的印象和进一步研究的误导；
（4）重新认识计算机科学与技术学科，在认真分析91教学计划相关研究报告中提出的学科定义的基础上，指出了其不足之处并加以完善。通过全面回顾学科发展的历程，比较系统地、更深入地总结了学科发展的特点和内在规律，总结、概括了学科发展的三条主线，即计算模型与计算机系统，计算模型、语言与软件开发方法学、应用数学与计算机应用，明确指出了学科发展在各个分支方向上面对的三个普遍出现的基本问题，即计算的平台与环境问题，计算过程的能行操作与效率问题，计算的正确性问题，有助于学术界全面、准确地理解学科的定义与内涵，有助于人才培养基地全面把握面向21世纪的学科人才培养的目标；提出了学科人才培养转入内涵发展模式与全面建立学科人才培养科学体系的必要性；基本构建了学科人才培养科学（理论）体系（框架）：主要包括；
① 计算机科学与技术学科的定义与研究范畴；
② 计算机科学与技术学科发展的历史、现状、趋势及其对学科人才培养的影响；
③ 计算机科学与技术学科发展的特点、内在规律、学科方法论与教学规律；
④ 数学、物理学、计算机科学与技术理论、计算机科学与技术实验在整个学科教学中的地位与作用；
⑤ 计算机科学与技术学科办学的指导思想、教育观念与教学思想；
⑥ 学科发展与社会进步对学科专业人才的基本要求，明确了人才培养目标；
⑦ 办学模式、教学计划与课程体系，教学内容与教学过程的科学化；
⑧ 学科人才培养的质量保证体系，包括基本的办学条件测试，科学的办学模式与人才培养方案，科学的教材建设体系，教学过程管理的科学化，人才成长环境与合理的质量评价体系；
⑨ 人才成长的环境建设与高等学校管理工作的科学化。
（5）在91教学计划相关研究报告提出的学科形态、核心概念的研究基础上，明确提出了学科方法论在学科教学中的重要性，并进一步发展和丰富了学科方法论的研究内容，总结并提出了学科基本工作流程方式、六个典型方法与一组典型实例的概念；
（6）从学科发展的特点及其对教学影响的分析入手，总结多年来学科教学的经验与教训，提出了思维方式数学化（或称思维过程的数学化）是学生未来能否成长为优秀计算机科学与技术学科专业技术人才的重要前提，通过基础数学教学和离散数学的教学逐步实现思维方式数学化的可靠途径，本科实验教学重点在于基本实验方式方法和基本实验技能的训练，实验教学必须强化实验过程的规范操作与管理，弱化实验结果的评判等一系列理论观点。结合社会发展对学科人才的要求和中国高等学校的实际办学条件，提出了加强学科基础教学，精简课程体系，理论联系实际，强化实验教学，推进教学过程管理的科学化，倡导环境熏陶，文化育人，自主管理，自我完善，走理论与实践相结合，课堂教学与社会实践相结合的学科办学之路的教育与教学思想；
（7）根据学科发展的特点、现状与发展趋势，严格界定了计算机科学与技术一级学科当前研究生学位课程的教学内容，即高等逻辑、高等计算机体系结构、并行与分布式算法设计基础、形式语义学，以及四门课程的基本教学内容与教学要求，研究生与本科生的知识界面，自顶向下地设计并完成了一套比较完整的学科专业教学计划与课程体系，教学内容纲要和教学基本要求。具体包括研究生课程体系，本科生A、B两种基本的培养模式及其实验内容大纲初稿（实验单元）；
（8）对计算机科学与技术学科教育的一些深层次的理论问题进行了有针对性的研究，提出了学科教学计划与课程体系科学性的判定条件，用于检验和判断学科教学计划与课程体系、人才培养方案的科学性；
（9）面向21世纪教材《计算科学导论》（赵致琢著）1998年2月已由科学出版社出版，至今已印刷四次（含内部印刷一次），先后在上海交通大学、湖南大学、贵州大学、汕头大学、中国地质大学、华侨大学、浙江大学、桂林电子工业学院、汉中师范学院、厦门大学等全国几十所学校用作教材或教学参考书，受到广泛关注。
（10）提出了学科人才培养质量保证体系的概念，并对质量保证体系的内容进行了比较深入的论述；
（11）基本完成了面向21世纪计算机科学与技术学科系列教材的指导思想，内容取舍的理论依据，写作特点的理论依据，创作风格的系统研究，提出了系列教材出版运行的方式、方法，初步完成了系统的研究报告（尚未发表）；
（12）给出了学科人才培养过程中实验教学具体内容与要求的一个参考方案，对计算机科学与技术实验教学深层次的认识问题以及学科实验教学过程的规范化与科学化进行了系统论述（尚未发表）。
2．学科教学计划与课程体系的科学性问题
任何一个学科的专业教学计划与课程体系，都涉及到该学科丰富的内容和多方面的制约因素。一般地说，一个学科的教学计划与课程体系，涉及到教育思想、教育观点、教育对象和文化传统，涉及到人才培养目标、培养模式、教学指导思想、教学条件与环境，涉及到制定者对学科内在规律、发展现状、发展趋势的整体把握与教学经验的积累。在具体制定教学计划与课程体系的过程中，需要在有限的时间和空间中，将众多的知识单元进行合理的、有序的安排，并制定教学大纲、操作程序、操作规范和教学基本要求，建立质量保证体系。
显然，这样一个由多方面内容组成的教学计划与课程体系，其构成成分之间存在着相互依赖与相互制约的多种复杂关系，它是一个复杂的系统。这个系统之所以复杂，不仅在于系统的静态构成成分多，构成关系的种类多，而且由于系统的构成成分中有一些是发展变化的，是动态可改变的。特别，一个系统的各个局部成分是最优的并不等于整个系统是最优的。因此，尽管实践是检验一个教学计划与课程体系是否科学的标准，实践是检验真理的标准，然而，对于许多发展迅速的学科，依靠实践对其进行严格的检验实际上是行不通的，原因是我们很难设想一个需长周期检验的学科教学计划与课程体系在检验周期内是不变的。这里存在两个问题。第一，当客观上一个教学计划与课程体系的科学性的实践检验因执行周期长而不能在短期内进行时，各种动态可变的成分使系统具有的某种不确定性实际上意味着未来对其科学性的实践检验必然存在着不准确性；第二，有时，某一具体教学改革的设想和措施从局部看来是合理的、有效果的，但是，从整个教学计划的全局来看，由于它制约、影响了其他教学内容的完成质量，因而，这项教学改革的科学性是有疑问的，甚至是没有推广价值的。
如何才能尽早地对各种教学计划和课程体系进行科学的分析和衡量呢？如何才能更准确地对一个教学计划与课程体系作出科学评价呢？
将教学计划与课程体系看作一个复杂的系统，从考察系统特征和特性的角度来衡量和评价一个教学计划与课程体系的优劣是一个可行的途径。一个系统，由于构造不同，类属不同，从不同角度进行考察，可以有多个系统特征和特性。在各种科学技术系统中，最常见的系统特征和特性有以下几个：
无矛盾性、可靠性、稳定性、健壮性（鲁棒性）、可扩展性。当然，这些系统特征在不同的学科中具体解释的含义也不完全相同，不能生搬硬套。
现代科学技术的研究已经证明，如果一个系统的系统特征和特性不佳，这个系统决不可能是一个好系统。但是，这个结论只是一个必要条件而非充分条件。我们不能说一个系统特征和特性良好的系统就一定是一个好的系统，因为它还受到其它因素的影响，如时间、空间、可控性等。不过，我们虽然不能通过考察系统特征和特性来检验每一个好的系统，却能够发现许多不佳的系统，以防止其进入无谓的实践。因此，对各种教学计划与课程体系科学性的早期评估是有意义的，从分析系统特征和特性的角度考察和检验不良的教学计划与课程体系是可靠的。
无论什么方案，作为一个系统，最终要达到知识体系的相容性、完备性、稳定性、健壮性和可扩展性，这是一个好的系统应该具备的系统特征。
一个新的教学计划与课程体系，作为一个系统，除了最终要达到知识体系的相容性、完备性、稳定性、健壮性和可扩展性外，还必须经得起各方面、多视角的剖析与考验，它们反映了整个系统的特性是否优良。就我们所知，一个好的教学计划和课程体系，作为一个系统，整体上起码要经得起以下几个视角和方面提出的问题的考验，它们是检验一个教学计划与课程体系是否良好的必要条件：
（1）要经得起系统特征的检验。即新教学计划与课程体系应具有良好的系统特征；
（2）新教学计划与课程体系培养的学生在知识体系、专业能力和未来的发展潜力方面应能显著区分其它专业的学生；
（3）新教学计划与课程体系应符合教育学关于大学本科教育的基本原理和基本原则；
（4）新教学计划与课程体系的实施应能带动高等学校内部管理体制和教学管理的正确改革，并最终带来明显的教学质量和水平的提高；
（5）新教学计划与课程体系培养的毕业生，即使不再走继续深造之路，也应能在今后产生一批优秀的科学家和工程师；
（6）新教学计划与课程体系必须与研究生培养方案接轨(最高学位为学士的学科和办学模式除外)；
（7）新教学计划与课程体系应能反映学科发展现状和趋势，反映学科特点和规律。
一个新的教学计划与课程体系，必须具有良好的相容性、完备性、稳定性、健壮性和可扩展性等系统特征。相容性，也叫无矛盾性，是指一个教学计划与课程体系的知识体系及其实施过程不存在自相矛盾的内容。例如，某一门课程的教学受到其它教学活动的冲击无法实现既定的教学目标；一门课程与另一门课程的序关系发生颠倒，在操作实施时难以调整，等等；这里的完备性是指教学计划与课程体系相对于培养目标而言，在反映学科基本概念、基本原理、基本方法和基本技术方面，自成一个学科独立的知识体系，它们构成了整个学科相应学位级毕业生知识体系最核心的内容，能够为毕业生今后在工作中和学业上独立发展提供必要的基础知识；所谓稳定性的含义是说随着学科的发展，教学计划与课程体系在一个相对较长的时期内基本不变，内容比较稳定，具有前瞻性；健壮性，是指教学计划与课程体系随着学科的发展，只要(自身)作一些简单的调整(可以由实施者在操作中作一些简单的调整)，就能适应学科发展对人才培养的要求；可扩展性是指随着学科的发展，由教学计划与课程体系形成的知识体系，不需作大量改变(专业)基础课程等基础知识的教学内容，而只要选择相应的选修课程，或者学生毕业后自修相应的专业课程，就可以支持学生向各个方向发展。也就是依靠所学习的基本知识，学生能够在学习必要的后续课程之后，几乎可以向任何一个方向发展。
我国高等学校几十年来在计划经济的体制下采用前苏联高等教育的模式办学，由于多方面的因素，高等学校内部管理体制和教学管理的弊病不少。因此，为了实现高等学校的改革目标，作为高等学校改革的一项重要内容，新教学计划与课程体系的实施应能带动高等学校内部管理体制和教学管理的正确改革，并最终带来明显的教学质量和学术水平的提高。
20世纪现代科学技术发展的一大特点是各学科高度分化又高度综合而以高度综合为主，许多学科呈现出高速发展的态势。科学技术发展的特点决定了高等学校各种教学计划与课程体系应能反映学科发展现状和趋势，反映学科特点和规律。由于教学计划与课程体系受到时间、空间与办学条件等多种因素的制约，各学科知识爆炸决定了这种反映只能是内涵式的，而不能是外延式的，即不能单纯依靠增加课程科目和教学内容的数量来跟上学科的发展步伐，只能靠精选反映整个学科最重要的基础知识，改进教学手段和教学方式来实现与学科的同步发展。至于受到各种办学条件的制约，难于按照高层次学科发展人才培养教学计划与课程体系实施的学校，完全可以也应该依据自身的条件，按照社会对各层次各类人才的不同要求，选择适合本校实际情况的办学层次和种类开展工作，而不是一味地追求名义上的最高办学层次。
目前，经过静态的反复考察，我们提出的面向21世纪人才培养方案、教学计划与课程体系在这些方面是比较好的，已引起教育部和国内主要高等学校计算机科学系的关注。至于效果如何，最终还需实践来检验[23]。
三、对教育与教学改革研究工作一些重要内容的回顾与重新认识
1．计算机科学与技术学科定义的科学性与合理性
91教学计划相关研究报告对计算机科学与技术学科的定义给出了新的描述：计算机科学与技术是对描述和变换信息的算法过程，包括其理论、分析、设计、效率分析、实现和应用的系统研究。全部计算机科学与技术的基本问题是，什么能（有效地）自动进行[，什么不能（有效地）自动进行]（注：“[¼]”的表述由赵致琢引入）。
这个定义是否准确呢？显然，所有从事这一学科的人，必须首先努力弄清这一问题。
众所周知，60年代，伴随着高等学校计算机科学与技术学科专业的出现，在本学科一批权威教材和专著中，计算机科学与技术学科被认为是一门算法的学问，至少算法在学科的定义性描述中占有突出的重要地位。那么，为什么30年之后，能行性取代了算法的地位，成为学科定义性描述中占有突出重要地位的名词呢？这就存在着需要对整个学科的发展历史、特点进行系统回顾与分析，进行学科概括与总结的问题。
作者认为，本学科来源于对数理逻辑、计算模型、算法理论、自动计算机器的研究，形成于本世纪30年代后期。由于40至60年代初属于学科发展的早期，当时学科研究与发展的主要目标是围绕大量科学计算问题研制自动计算机器，然后开展各种以科学计算为主的应用研究工作，研究对象大多集中在寻求解决问题的各种算法上，因此，许多人认为计算机科学与技术是算法的学问。遗憾的是，这个定义不够准确。
任何一门学科都存在许多分支学科与研究方向，然而，在学科的发展过程中，不同时期，围绕着学科的一些重大问题和基本问题，若干方向便构成了所谓的主流方向，由主流方向又形成了学科的发展主线。
事实上，对整个学科发展的历史作系统深入的分析和概括，不难看出，为不断地追求制造出各种新型计算机系统，拓展和提高计算机的应用领域和应用水平这样两个目标使学科的发展形成了三条相对独立的主线，它们是：计算模型与计算机系统，计算模型、语言与软件开发方法学，应用数学与计算机应用。同时，我们也注意到，在学科的发展过程中，不同时期，围绕着学科的一些重大问题和基本问题，若干方向便构成了所谓的主流方向，由主流方向形成了学科的发展主线。
那么，哪些是学科发展的重大问题和基本问题呢？
重大问题是比较容易理解的，而且，相对于不同时期，重大问题既是相对的，也是比较多的。例如，学科发展早期提出的什么是可计算与不可计算的概念，50年代末60年代初提出的高级程序设计语言的语法与语义的形式化描述问题，60年代末70年代初提出的NP完全性问题，80年代初提出的网络协议的形式化描述问题，等等。然而，在学科经历了几十年的发展后，当我们今天以科学哲学的观点回顾历史的进程，系统总结学科的内容时，可以发现：如同数学中存在性、唯一性与稳定性等基本问题一样，在各个分支学科方向的发展进程中，不断地出现了一些在表现形式上虽然不同，但在科学哲学的解释下本质上是相同或相近的问题，即学科研究与发展普遍关心的基本问题。尽管学科的定义中已经概括、总结、提炼了学科的基本问题是能行性问题，但概括过于抽象。我们认为，学科基本问题进一步细化后主要有如下三个：
（1）计算的平台与环境问题；
（2）计算过程的能行操作与效率问题；
（3）计算的正确性问题。
计算的平台与环境问题是不难理解的。历史上，为了实现自动计算，人们首先想到了要发明和制造自动计算机器。不仅要从理论上提供计算的平台——观察和描述计算的起点，或者证明问题本身不可解，而且要实际制造出针对各种待处理问题特点和要求的自动计算机器。进一步，从广义的计算概念出发，计算的平台在使用上还必须比较方便，于是派生出计算环境的概念。据此，不难看出，理论研究中提出的各种计算模型、实际的计算机系统、高级程序设计语言、计算机体系结构、软件开发工具与环境、编译程序、操作系统、数据库管理系统等都是围绕这一基本问题发展而来的，其内容实质可归结为计算的模型问题。换言之，这个基本问题实际上是关于各种计算问题在什么（理论）起点上是否能行的问题。当然，这里所说的计算模型是广义的。
计算过程的能行操作与效率问题也是学科的基本问题之一。一个问题在判明为可计算的性质后，从具体解决这个问题着眼，必须按照能行可构造的特点与要求，给出实际解决该问题的一步一步的具体操作，同时还必须确保这样一种过程的开销成本是我们能够承受的。围绕这一问题，学科发展了大量与之相关的研究内容与分支学科方向。例如，数值与非数值计算方法、算法设计与分析、结构化程序设计技术与效率分析、以计算机部件为背景的集成电路技术、密码学与快速算法、演化计算、数字系统逻辑设计、程序设计方法学（主要指程序设计技术）、自动布线、RISC技术、人工智能的逻辑基础等分支学科的内容都是围绕这一基本问题展开和发展而形成的。显然，计算操作的能行与效率问题也涉及到了计算模型的问题。当然，这里所说的计算模型既包括类似于具有状态转换特征的那一类计算模型，也包括数学建摸这类计算模型。显然，这一基本问题的核心归结为计算模型上的算法问题。很明显，60年代初，由于计算平台与环境的问题主要集中在狭义的计算模型方面，计算过程操作的能行与效率问题主要以算法研究的形式出现，计算的正确性问题尚未引起重视，因此，早期学科定义的不够准确有其历史原因。这也就辅助说明了在60年代，当计算的平台与环境、计算的正确性问题尚不突出时，为什么学术界将本学科看成是算法的学问。
计算的正确性是任何计算工作都不能回避的问题，特别是使用自动计算机器进行的各种计算。一个计算问题在给出了能行操作序列并解决了其效率问题之后，必须确保计算的正确性，否则，计算是无意义的，也是容易产生不利影响的。围绕这一基本问题，长期以来，学科发展了一些相关的分支学科与研究方向。例如，算法理论（数值与非数值算法设计的理论基础）、程序理论、程序设计语言的语义学、进程代数与分布式事件代数、程序测试技术、电路测试技术、软件工程技术（形式化的软件开发方法学）、计算语言学、容错理论与技术、Petri网理论、CSP理论、CCS理论、分布式网络协议等都是针对为解决这一基本问题而发展形成的。今天，计算的正确性问题常常归结为各种语义问题，因为任何计算离不开描述计算所使用的语言，而语言的计算机自动处理离不开语言的词法、语法和语义。由于语言的词法和语法的处理技术基本上是成熟的，这就从一个侧面揭示了计算的正确性问题常可归结为语义学问题，揭示了语义学在整个学科中的重要地位。至于计算的正确性问题为何能归结为能行性问题，主要在于学科的构造性特征决定了迄今发展的各种语义学理论和方法都具有能行性的特点。
与此同时，计算的环境问题也开始引起广泛重视，人工智能研究的深入更是触及到计算的边界问题。回顾计算机科学与技术学科发展的主线与学科基本问题，人们发现，学科长期以来研究的重大问题和基本问题本质上都是能行问题，包括理论上的能行与现实中的能行性。考虑到学科未来发展需要对计算的边界问题有更深入的了解以支持人工智能研究的发展，大量学科工程技术开发研究中需要对各种研究项目及其研究路线的能行性作出基本的估计，因为实际计算机器存在时钟速度极限，还应该考虑现实的能行性，即效率问题，学科的定义必须修改，能行性与效率应该取代原来定义中算法的地位，而且，还必须引入什么不能有效地自动进行的描述，使得学科定义更为完整。
2．什么是科学的学科人才培养目标？
一个学科人才培养目标的制定，首先必须在对学科深入分析和了解的基础上，考虑学科发展与社会进步对人才的客观、合理的要求，其次，应该结合国情和办学实体的条件，按照高等教育理论，充分反映学科特点引出的对毕业生的专业要求。
例如，按照60年代对学科定义的认识，既然计算机科学与技术学科是关于算法的学问，人才培养的目标就必须充分反映毕业生具有开展算法研究与应用的能力；既然计算机科学与技术是在数学与电子科学的基础上发展起来的学科，人才培养的目标就必须充分反映毕业生具有坚实的数学与电子科学的基础；既然计算机科学与技术学科具有理论性与实践性都强的双重特点，人才培养的目标就必须充分反映毕业生具有较强的理论素养与实践能力。但由于“较强的理论素养与实践能力这一要求”在许多大学的办学实践中把握不准，对“较强的理论素养”的要求因师资所限而无能为力，于是试图通过实践能力的提高以弥补理论素养的不足，而对“较强的实践能力”又缺乏实践教学的理论指导，加之学科发展很快，学校的实践教学或者层次较低，实践教学内容跟不上学科发展的变化；或者要求过高，突出系统开发能力和熟练掌握流行软硬件系统能力的培养，不仅学生在校期间根本难以达到，而且冲击了基础理论课程的学习，顾此失彼，实际执行效果不好。无论是按照高等教育理论还是在实际办学过程中，长期的理论研究和办学实践都证实了“较强的实践能力”应该理解为培养学生正确的、基本的实验方式、方法与技能。因此，对毕业生的专业要求应该是具有坚实的理论基础与一定的技术开发能力；……。据此逻辑推断，分析ACM早期提出的68和78教学计划，在这些方面是做得比较好的。
然而，随着学科的快速发展和知识的日渐积累，学科知识组织结构变得越来越庞大，学科核心专业基础知识也变得比较庞大，计算机科学系面对大批各类时髦课程，难于作出准确的选择，学科教学内容与课程体系的外延发展模式已经不能适应学科发展的需要。但是，要将学科教学内容与课程体系的外延发展模式转变为内涵模式，必须运用科学哲学的方法对学科知识体系与教学规律进行深入的研究。于是，当我们弄清楚学科的定义、基本特点、发展规律、知识组织的层次结构、教学的内在规律等许多问题后，结合学科发展与社会进步的人才的不同要求，便顺理成章地设计出了现在的学科人才培养目标与基本规格（含教学计划与课程体系）。
考虑到学科发展的三条主线与学科的基本问题，我们在A类教学计划与课程体系中必然突出能行性能力的培养，具体落实在可计算性与计算复杂性、形式语言与自动机理论（体现计算模型与效率分析）、数值分析、算法设计与分析（体现计算模型、计算过程与效率分析、计算的正确性）、计算机体系结构、计算机网络原理、操作系统、软件工程（体现计算平台与环境），程序设计方法学（初步体现计算的正确性问题）等课程上。其中计算机体系结构作为优先选择的选修课程，形式语言与自动机理论作为语义学课程的先导课程。当然，由于这些课程的选入以及其他选修课程的深度要求，一、二年级的数学基础课程教学必然须得到加强。
此外，既然能行性与效率问题是整个学科的基本问题，那么，从未来学科发展不断深化，为避免科学研究与技术开发中无谓的巨额投资和人力资源投入，毕业生必须达到具有对一般性的科研与技术开发项目的能行性作出初步基本估计的能力。显然，过去教学计划对这些方面注意不够。至今为止，大多数学校上述几门课程中除计算机网络外基本没有开设，而且，计算机网络课程的教学内容目前主要还只是集中在网络的配置与互连方式、网络的基本功能和网络软件的使用方面，并没有深入到网络系统深层次的内部，如体系结构和协议描述与实现，作为讲座是合适的，但作为课程，是否合适也有待深入讨论。至于要深入到网络的深层，没有计算模型、分布式计算机体系结构、多进程操作系统、分布式算法设计基础、数理逻辑的基础，学习比较困难。
3．91教学计划及其相关研究报告的学术贡献、合理性与不足
91教学计划及其相关研究报告发表后，引起国内学术界的广泛重视，同时也产生了不少疑问，特别是该计划如何实施的问题。应该承认，91教学计划及其相关研究报告的成果具有开创性，但是，正如我们前面提到的，91教学计划及其相关研究报告存在明显不足。
91教学计划给出的学科分类科目基本上覆盖了学科的主要领域，可是，这样一种面面俱到的表述不仅使人难以把握，而且，容易误导人才培养方案走入外延模式。91教学计划及其相关研究报告希望用学科形态与核心概念来统领学科的教学，使学科教学走向内涵发展模式。但是，由于没有注意到学科知识组织的层次结构，内涵的逻辑结构，没有注意到学科方法论中典型方法与典型实例在内涵发展模式中的重要作用，更没有注意到思维方式数学化的重要意义和由此在教学过程中强化了时间与空间制约因素的地位，因而给人以91教学计划难以实施的印象。显然，沿着分析学科发展的主线与主流方向，基本工作流程方式，学科形态与核心概念，典型方法与典型实例的研究路线，弄清学科的基本问题和知识组织的层次结构，有助于用学科方法论从整体上把握学科教学的主要内容和重点，提出科学的人才培养内涵发展模式。
4．分类、分层次办学格局形成的重要意义
形成分层次、分类办学格局是教育与教学改革为了适应中国国情的必然选择。
中国是一个发展中国家，人均高等教育只及发达国家的几十分之一。由于历史的原因，国内高等学校在办学基本条件、学术水平之间存在明显的差距。“211工程”从重点优先建设一批有代表性的高等教育示范基地的设想出发，通过加大经费投入和改革力度，有可能在提高重点大学办学水平的同时，进一步拉大这些示范学校与非重点建设学校之间的差距。而且，由于从80年代起，因为各种原因，我国计算机科学与技术专业的本科办学点相对于学科发展水平与办学质量而言发展过快，许多学校是在办学基本条件不太成熟的情况下匆忙上马，且学科专业招生后因缺乏学术带头人而没有进行正常的学科建设，致使相当大一批学校计算机科学与技术专业办学质量不高。80年代中期之后，由于师资补充困难，国家对一批学校给予适当照顾，批准了其中一些学校具有本学科博士和/或硕士学位授予权。这本来是一项积极的主动布点措施，但因大批毕业研究生没能留在大学任教，而能够获得学位点的这批受到照顾的学校往往专家人数不足，学科建设也缺乏经费的支持，结果当这些学校的少数专家在将教学重点转移到研究生培养方面后，反而使得学校在办学中顾此失彼，对本科人才培养工作产生不利影响。
然而，另一方面，我们也应该看到，计算机科学与技术在各行各业的一般应用还处在一个不断推广与大力发展的初期，许多计算机科学与技术一般应用项目的开发借助于各种开发工具，并不需要很高深的学科专业知识。许多情况下，这类项目的开发不能很快取得进展和成功，主要是具体行业技术人员的计算机科学与技术知识深度不够，而计算机科学与技术专业的人员又不懂具体行业的专门知识，结果不仅影响了计算机科学与技术在各行各业一般应用的迅速深入，而且也对高等学校计算机科学与技术学科专业的教学产生冲击甚至误导。
实际上，许多学校学科办学点的“先天不足”与后天“疏于管理”是导致与高水平大学办学质量之间差距继续拉大的主要原因，也是面对新的教育与教学改革方案产生抵触与恐惧心理的主要深层原因。事实上，由于本科专业教学内容比较稳定，学术深度一般，按照目前大多数学校的师资水平，如果目标明确，方法正确，措施得当，立足本科，加强建设，完全可以保证较高的本科教学质量。而且，社会各行各业对学科专业技术人才层次、特长的要求也各不相同。所以，从中国的国情与质量第一的原则出发，高等教育必须在教育与教学改革中实现分层次、分类办学的格局，这不仅有利于学科在中国的发展，而且有利于计算机科学与技术在各行各业的推广与深入应用。
5．如何把握整个学科教学计划与课程体系？
如何把握学科教学计划中理论与实践、基础、应用基础与应用类课程的比例问题实际上是一个如何把握整个学科教学计划与课程体系的问题，这是一个必须解决的实际问题。解决这个问题，首先取决于在学科教学过程中对理论教学与实践教学分别在整个学科人才培养过程中的地位和作用的正确认识，对基础课程、专业基础课程和专业课程教学在整个学科人才培养过程中的地位和作用的正确认识，然后结合人才培养目标，就不难得到正确的答案。人才培养目标明确后，在总的教育与教学改革思想和原则的指导下，我们通过A and B方案的两种基本人才培养模式具体体现。
在具体教学计划与课程体系的设计过程中，我们遵循了以下原则：
（1）自顶向下设计。根据学科前沿发展的现状、趋势、特点、规律以及学科知识组织结构层次型的特点，首先设计博士、硕士研究生的教学计划与课程体系。以此为参照，要求本科新教学计划应能同研究生教学计划相衔接，并以国内高中毕业的平均水平作为参照，适当修正大学一年级的课程设置和教学要求；
（2）内涵发展优先。在课程设置和教学内容的选取过程中，坚持贯彻理论联系实际，课堂教学与课外自习并重，课程设置少而精，选择最能反映学科本质特点、基本概念、基本原理、基本方法、基本技术的内容作为核心课程，保证学生有相当大的课余时间自习，明确课外作业要求，确保学生今后具有较强的独立获取新知识的能力。在此基础上，通过强化实验教学，规范实验过程的操作，弱化实验教学结果评审，使每一个学生得到正确的、基本的实验方式与思想方法的训练，获得规范的基本实验操作技术与技能的训练，具有较强的实践动手能力；
（3）理论与实践并重。加强基础数学、物理学、离散数学与计算机科学与技术理论课程的教学，明确数学课程教学的两个基本目标[17，22，23]。在课程的学时数安排上，坚持绝大多数课程只要开课，计划学时数必须不少于72学时，以保证教学的深度。并且，将实验教学从以往附设于某一门课程中独立出来，实行实验课程单列，坚持实验教学与理论教学同步，理论与实践相结合，同时带动实验室的管理改革和学术水平上层次；
（4）分层次、分类办学。同时设计A类和B类两套本科教学计划与课程体系。A类模式以培养计算机科学与技术学术人才和技术人才，着眼于毕业生将来成为总工程师、主任工程师、教授、研究员和高级专业主管为具体目标，人才培养采用学年制；B类模式培养专业技术熟练的软硬件生产、开发、经营、维护、以及一般专业技术管理工程师为具体目标，人才培养面向一般计算机应用、生产、开发与经营，着眼于整个社会计算机应用的推及与提高，人才培养采用学分制。允许两类教学模式双轨、并行运行；
（5）提倡：追求真理与进步，崇尚科学与艺术，报效国家与民族，服务社会与社区，献身理想与事业。通过改善高等学校办学条件与办学环境，创造浓郁的文化氛围和优良的人文环境，建立教学过程的科学化管理体系，培养具有人文精神和科学理念，具有爱国主义情操的现代人；
此外，在教学计划与课程体系的改革过程中，还要全面建立学科人才培养的质量保证体系，确保人才培养的基本质量。
6．教学计划与课程体系执行的基本要求与规范操作
有了先进的教学计划，不等于就能出好的人才，各校还必须对教学计划的实施引起足够的重视。教学计划的实施是一个动态的过程，包含着一系列的科学技术事务和活动。由于这一过程中涉及到许多学术和非学术因素，随时都有可能影响正常的教学进程，因此，出现问题必须及时加以解决。专家负责制是一种制度上的保证，目的在于提高管理教学计划实施工作的科学性与权威性，平衡本单位教学与科研工作。但仅此一点是不够的，还需要任课教师之间有一些共同的认识。
因材施教是所有的教师必须恪守的准则。每一届学生的整体水平一般都存在差异，这就要求教师在保证总体进度的前提下，具体根据这届学生的情况控制进度。例如，对第一学期的数学教学，特别是一些生源不太好的学校，一开始的两个月千万不能快，否则，将来在后续课程上一定会出现欲速则不达的局面。根据许多高校多年的办学经验，一届学生质量的高低，有两个重要的影响因素。一是第一年基础课程的教学质量，二是班级的学风和班风，两者决定了学生通过一年的学习能否比较顺利地进入并适应今后的学习，同时产生对专业的兴趣和热爱。一般地说，大多数学校完全没有必要照搬名牌大学的教学计划，而只需要以一个较高但又适合本校实际的教学计划为标准，在教学中注意以下几方面：
（1）优选教材和教学参考书
一开始就坚持选用全国最好的教材，而且要注意教材与教材之间的相互衔接。不必强调和鼓励低年级学生多参考其它教材，因为，一般说来，低年级学生不具备同时接受几个体系的能力，有一本好的教学参考书已经足够了。教材的选择是重要的，一门课程使用一本优秀的教材将使学生受益良多。弄通一本教材，容易触类旁通，相反，则会使学生在学习中事倍功半。
（2）重视基础理论课程的教学，合理安排课程进度
重视基础数学、离散数学、专业核心基础课程和实验课程的教学，加强辅导、答疑和批改作业，选派全系较好的教师上基础课和专业基础课。根据多年的经验，计算机科学系的学生能否逐步成长为有培养前途的科学技术人才，第一年的学习尤其重要。除外语、政治理论和体育课程外，计算机科学与技术学科的教学特点决定了一年级学生应该把75%以上学习精力放在数学等基础课程的学习上，而不是将很多精力放在计算机操作、程序设计等课程上。认真听课、反复读书、勤于思考、大量做题、深入体会等一系列需要重复进行的枯燥的学习方式恰恰突出地反映了计算机科学与技术专业低年级学生大学生活的特点。许多学生由于没有在一、二年级进行系统的、艰苦的基础课程的学习与训练，结果导致在高年级学习较有深度的课程时，常常感到力不从心，事倍功半。根据多年的经验，一旦某个学生较好地完成了基础课程的学习，即使大学入学成绩低于其他学生，仍将会在今后的学习中赶上甚至超过别的学生，而且学习后续课程较为轻松，达到事半功倍的效果。为什么？根本原因在于这类学生按照计算机科学于技术专业对基础课程的要求，真正合格地经历了大学数学与物理的严格训练，而中学的数学与物理训练对一个即使是天才的计算机科学与技术专业学生来说，也是远远不够的。
计算机科学与技术专业在一年级第一学期开设高级语言程序设计课程是一种短视的做法。支持这一做法的理由是这样可以使学生早一点接触程序设计，对今后提高程序设计能力有好处。其实，这一观点是片面的。大学一年级课程的重点是数学基础课和外语课。考虑到学生刚入学时，在学习方法上可能不适应大学的学习，有经验的学校一般在第一学期于学时上都作了相应的减少。但这并不等于说学生可以轻松一下，而正相反，对初入大学校门的新生来说，他们的课程是很重的。就数学课而言，他们的任务除了上课认真听讲外，要在课余花费大量的时间反复阅读、思考和做练习题，深入体会所学的课程内容。只有经过相当长一段时间（有一些人可能要延续到下一学期）后，大多数学生才可能慢慢地初步掌握数学的学习方法，对理科高等数学心有所悟。须知，思维方式数学化的形成对计算机科学与技术专业的学生具有特别重要的意义，它在很大程度上决定了这个学生未来向高水平和高层次发展的可能性。然而，如果同时开设高级语言程序设计课程，对学生学习基础课会产生冲击，原因是这两门课程的学习在内容、方法和特点上有冲突。数学的学习重在通过对定义、定理内容的理解和严格的论证，在逻辑思维、数学方法上理解所学习的内容及其意义。而程序设计虽然也有数学的成分和方法，但就一年级学生而言，他们绝大多数停留在感知、直觉和技艺（技能和技巧）的阶段，免不了为了完成一个程序设计的任务而绞尽脑汁。这还没有考虑程序设计和上机操作可能给学生带来的新鲜感和学生之间逞强好胜为编制更好的程序而可能花去太多的精力，以及由于基础知识的不足而可能浪费许多宝贵的时间。
要保证一、二年级的学生安心学习数学、外语课程，除了教学计划安排得当外，教学过程中应该加大课外辅导、答疑、作业量和作业批改的力度，每四十名学生每门课程至少安排一名助教。不仅助教要承担课外辅导等任务，主讲教师也要承担课外辅导、答疑等工作。学生对基础课程不易产生兴趣是一种常见的客观现象，但只要真正保证基础课程的教学质量，把基础课程重要性的利害关系说清楚，一旦学生经过艰苦的努力，逐步入门，学生对数学等基础课程的兴趣是会发生改变的。
（3）突出精品课程，惠及学生一生
在系内没有知名专家的情况下，留出一、二门专业（基础）课程外聘优秀教师或科学家授课。应该注意到，优秀教师和科学家在教学中对学生的影响是很大的，他们精湛的学问、高尚的品格、深入浅出的表达能力和生动、形象的授课艺术，有可能对学生产生巨大的影响，甚至影响一个学生一生的选择和追求。
对于每一门课程，应争取在教学内容上完成名牌大学所教内容的95％-100％，而不是在课程门类和总量上向名牌大学看齐。特别是非重点一般大学中办学条件较差的学校，如果下定决心按照高标准使学生把基本内容（85%）弄通，而且允许学生花费比重点大学学生更多的时间去做到这一点，不计较在学习内容的总量上是否与重点大学一致，那么，这类学校的毕业生仍将有很大的可能产生优秀人才并保持整体较高的人才培养质量。这已经为国内一些非重点大学的办学实践所证实；
（4）坚持鼓励先进，鞭策后进，实行宽进严出
考核是检验教学效果和发现人才的一种有效方式，也是目前高等学校普遍采用的一种检查教学效果的手段。对计算机科学与技术专业学生的考核应该如何进行，当前在认识上很不一致，在操作上表现为各行其是。计算机科学与技术学科既然具有理论性和技术性很强的双重特性，那么，对其课程教学效果的考核形式就不应该是单一的。一般地说，对核心课程应规定考核方式为考试，对非核心课程可规定考核方式为考查。
目前，各校计算机科学与技术专业考试的试卷命题形式也出现了文科化的趋势，概念问答题、是非判别题、填空选择题、简单问答题等形式的题目占了50%-80%，有的甚至全部的题目都是这种类型的题目，自主分析问题、解决问题的刚性题目少之又少，也从根本上降低了对学生的平时作业压力和教学要求。计算机科学与技术专业的课程考核不仅要按照学科的特点精心安排考试和考查科目、数量，而且，在试卷的命题形式上应该与对考核课程的教学要求在风格上相一致，。如数学课程的考试题目数量要少，考试时间一般宜定为三小时，而且分析问题和解决问题的能力考察要通过命题体现出来，即：如果学生平时不努力，不看书，不做题，那么，考试就不可能通过。这也在一方面与课程平时的教学要求形成呼应。
计算机科学与技术是一门在学术深度上有很大伸缩性的学科。在学科的基础层面上，其内容的学术深度可与数学学科相比，它们有着相近甚至相同的思维方式、研究方法和表述形式。但是，在学科的应用层面上，计算机科学与技术又与工程科学技术有许多相似之处。特别，在一些普及性应用中，初步学会和掌握计算机知识处理日常事务并不需要高深的基础和专业基础知识。因此，学校必须从政策和措施上来保证教学质量。
为防止教学考核从复习、试卷命题、考试、改卷到确认成绩的过程中的不正常现象，应该倡导优良学风，依靠科学的学术管理机制，充分发挥教研室主任和专家的作用，通过审核试卷命题、严格监考、调阅考卷核查、制定试卷难度系数和相应的行政奖惩规定等一系列措施，使考核公正、客观、真实、可信。
（5）加强实验教学，规范实验教学过程
在重视基础课程课堂授课的基础上，有针对性地、有计划地加强计算机实验课程中基本实验技术的教学，培养学生理论联系实际，良好的动手能力。
实验教学及其实施是计算机科学与技术专业教学中的一个重要环节，其实施质量对专业教学质量具有举足轻重的影响。任何一个教学计划都涉及到许多方面。有时候，某个环节出现较大失误会导致整个计划归于失败，因此，必须引起高度重视，而且要有一套科学的方法。
实验教学在我国是一个薄弱环节。新教学计划实验课程单列的做法对实验教学提出了很高的要求。每一单元的实验都是从各门课程中选取的，其内容相对独立，自成体系。这些实验集中反映了各门技术课程的典型方法和基本技术，对加深课堂学习的内容有重要意义。采用实验课程单列方式进行实验教学，要求每个单元实验结束后，每一个学生应独立完成实验报告，这有助于学生在撰写科技报告和论文方面得到训练。
每一个学生在实验教学中所反映出来的能力是不同的。除了自身努力外，这还与中学教育，家庭成长环境有关。对实验动手能力比较差的学生，应该给于更多的机会和时间进行练习，促其赶上整体水平。例如，按照课程进度表，实验在下午进行，每次安排3-4学时，第4学时主要是留给那些实验基础薄弱的同学；每一学期最后一周或两周的实验时间也应留给那些本学期前面实验完成得不好的同学补课。每一个学生都应该对实验课程给予应有的重视。学校强调的是学生在校期间应在本学科的基本实验技术和实验方法方面打下良好的基础，其良好的重要标志应该是学生实验动手能力的提高，而不是单纯完成实验的速度。不然的话，在今后成长为优秀人才的过程中将需要花费更多的时间来补上实验这一课。
实验教学要达到以下目的：
① 实验教学应该让学生理解，课堂上讲授的原理、方法和技术怎样通过实验反映，即怎样在软件和硬件的设计、实现和调试中反映出来；
② 实验教学应该让学生了解，哪些是计算机科学与技术最基本的实验技术并掌握这些技术，如何掌握基本实验技术，如何进一步掌握其它一些实验技术，即教会学生掌握实验室技术的一般方法；
③ 实验教学应该让学生认识到实验方法的重要性。可以从构思设计试验，实际操作实现，实验数据的统计分析到研究结果的正确陈述，以及与其它实验的比较中获得体会；
④ 实验教学应该强调养成良好实验习惯的重要性，强调理论联系实际的重要性。在全部实验教学中，对学生要求的重点不是学生完成实验的速度和对实验操作的熟练程度，这些都可以在今后的工作中加以提高，而是在实验过程中理论联系实际，正确设计实验，完成基本操作，通过实验和实验报告所反映出来的正确的思想方法和解决实际问题的能力。
高等学校实验教学由于受到学制、教学计划与实验条件等多方面的影响，不可能对各种实验都安排学生进行练习。而且，从实验教学的特点和培养学生实践能力的角度考察，加强基本实验方法和实验过程的规范训练远比掌握一些具体的实验操作更重要。因此，计算机科学与技术实验课程的教学必须重视基本实验方法和实验过程的规范操作，弱化实验结果的评审，突出实验能力的培养，考核方式宜定为考查而不是考试，其原因和依据就是基于上述的分析。
随着新教学计划的实施和实验教学人员水平的提高，实验室应加强自身建设，在跟踪学科科学与技术发展的基础上，结合自身的科研，不断设计和开设出新的基础实验，替换内容陈旧的实验，推进实验教学水平稳步提高。
（6）正确看待计算机辅助教学
计算机辅助教学（CAI）和电化教学是教育界的一个热门话题，已由一些学校开发了若干辅助教学系统并投入教学。CAI在我国高等教育界起步不久，方兴未艾。目前有的学校看到国内外一些高校采用CAI教学，觉得自己落后了，很紧张，马上提出也要上各种课程的CAI项目。其实，过于紧张是不必要的，大多数课程努力实现使用电子胶片上课应该是一种比较现实的考虑。CAI是一种先进的教学手段和技术，对许多课程确有必要上CAI教学项目，但并非所有的课程都要用CAI教学。而且，CAI教学软件也存在着如何与科学的人才培养模式、新的教学计划与课程体系相配套的问题。
7．关于教材建设的问题。
面向21世纪的教学内容与课程体系改革计划需要有一批新的教材面世，这是教学计划、课程体系和教学内容确定后一项紧迫的任务。在教材的选材和内容的写作方面，需要将学科多年来教学的经验和学科教学研究的最新成果融入其中。特别，关于学科的核心概念、典型方法、学科基本工作流程方式等学科方法论的内容应当入选其中。此外，还应将学科发展的一些特点和内在规律以整体的、连贯的观点统领全套教材，注意各科教材的前后呼应，按照科学的程序推进教材建设。换言之，新教材的建设必须建立在科学研究的基础之上，依靠教材系统的研究成果，准确反映学科发展的特点、内在规律、发展趋势和教学规律，建立科学的教材建设运行体制，稳步推进教材建设工作。
教育与教学改革计划项目的研究工作得到了科学出版社、高等教育出版社和国内一大批高水平专家的支持，科学出版社初步决定将以《计算科学导论》为基本参考起点，联合高等教育出版社按照新的教材建设运行机制组织力量撰写、编辑、出版一套面向新世纪学科系列教材。
8．关于新方案的实施与推广工作
在教育部计算机科学与技术学科教学指导委员会的工作会议上，一些专家针对A and B方案提出了中肯的意见，即新方案实施必然对现有的师资队伍提出较高的要求，而A类模式中的一些课程如“可计算性与计算复杂性”、“形式语言与自动机理论”、“算法设计与分析”、“计算机体系结构”、“数理逻辑基础”等72学时的课程许多学校实际上没有能力开设，近年来毕业的研究生大多数也没有较好地系统掌握这些内容，这必然给A and B方案的实施带来困难。更大的困难在于这些课程开出后，其他所有课程包括选修课程都意味着教学内容在深度上将大幅度提升。此外，A、B两种教学模式双轨运行时，将迫使国内现有高等学校的教师和学生面对严峻的选择，有可能对学生带来心理压力。事实上，根据教育部有关主管部门的意见，前者意味着试图执行A类模式的学校，师资队伍存在而且将面临着进修提高的问题，而后者正是国家教育行政主管部门希望看到的，它将促进分层次、分类办学格局的真正形成。
基于上述认识和可能将要面临的教育与教学改革形势，在中国科学院、国防科学技术大学、北京大学、上海交通大学、厦门大学等校和本校一批专家学者的支持下，贵州大学率先进行了改革的前期准备工作，并对1999级新生参照A、B类模式进行基础课程的教学改革试验。学校结合自身的实际，将研究生培养与中青年教师的进修提高结合起来，全面提升研究生学位课程，确定“高等逻辑”、“高等计算机体系结构”、“并行与分布式算法设计基础”、“形式语义学”为学位课程（均为72学时），通过高起点、高层次学位课程的学习，实现师资队伍学术水平的全面提高（对外为计算机科学与技术高级研讨班）。这项工作从1999年夏天开始，利用暑假（7月12日-8月30日）和正常的学期，已经开设了三门课程，几年内将继续开展。
9．如何培养高素质的学科人才？
如何培养高素质计算机科学与技术学科人才，这是大学教师普遍感兴趣的问题。在了解了计算机科学与技术学科发展历史、学科特点、内在规律等一些基本内容后，根据多年的教学实践经验，关键首先是通过一年级“计算机科学与技术导论”的教学，使学生了解以下几个他们最关心，也是最重要的认识问题，使他们按照正确的认识，沿着正确的学习路线和发展方向，按部就班地完成每一学期的教学任务，达到规定的要求。其次，学校应该选择科学的人才培养方案，加强师资队伍，制定适合本校实际的教学计划与课程体系，严格、规范地进行操作，教学质量就会得到基本的保证。有关师生关心的问题主要有以下四个：
（1）如何实现思维方式的数学化？
（2）计算机科学与技术专业各学期重点课程有哪些？
（3）实验课程在计算机科学与技术学科教学计划中的地位和作用是什么？
（4）如何提高专业能力？
限于篇幅，我们简要讨论问题（4），其他问题的讨论可参见文献[17，22，23]。
要回答如何提高专业能力这个问题，我们首先要弄清计算机科学与技术学科的专业能力包含哪些内容。根据计算机科学与技术学科发展特点、规律，从特征分析的角度不难得出，计算机科学与技术学科专业能力主要通过以下几方面的具体能力体现出来。
① 借助于科学技术文献资料，迅速掌握新知识的能力；
② 分析现有的软硬件产品，进行仿制开发、二次开发和维修的能力；
③ 根据新思想、新理论、新方法，设计软硬件系统进行试验开发的能力；
④ 对实际计算问题，应用现有设备，进行计算处理的能力；
⑤ 在前人工作的基础上，进行新概念、新思想、新方法、新技术创新研究的能力。
尽管列出了上述专业能力的项目，但并不是要求所有人都无一遗漏地全面掌握。事实上，作为现代科学技术的一个学科，一个人只要具有较好的专业基础知识，较好地具备其中某一、二个方面的能力就已经相当不容易了。作为本科生，大多数读者从今后从事的职业工作特点考虑，比较关心②、③、④几方面的能力自己能否达到。根据多年的教学实践经验，计算机实际操作，工具的使用，以及软硬件实验应用操作的基本能力是所有学生都比较容易达到的。学生只需要根据学校的安排，认真完成实验课程的学习任务，并在今后的工作岗位上不断实践，就能具备较强的能力。但是，①和⑤的能力却不是那么容易提高的，②、③、④方面要达到较高的层次也不容易。一个人要想在这些方面达到较高水平，必须要从一年级的数学基础课程开始，几年如一日地在学习数学、计算机科学技术理论等课程中，从严要求自己，日积月累，同时注重学习正确的思想方法，才能厚积薄发。关于硬件设计、数字逻辑系统设计及其实现、维修的能力和软件设计、算法设计、程序设计的能力，读者应该注意，这两方面的能力并不是通过对应的专业（基础）课程学习就能够得到迅速提高的，而是要通过其它相关课程的学习和实践才能真正较快地提高专业技术能力。
在高素质科学技术人才的培养过程中，还必须注重培养学生理解科学和良好的科学素养。所谓理解科学是指一个人对多种科学知识的综合结构的了解。其中包括最基本的科学原理，科学思想之间的关系，形成这些关系的原因，如何利用这些科学知识解释和预测自然现象和各种人工实验现象，以及认识和理解发生在我们身边的事情。理解科学同时还包括分辨科学和伪科学的能力，在前人工作的基础上探索未知世界和未知领域的能力。
理解科学，必然将要求教学从过去单纯以传授知识和记忆知识为主转向以学生通过学习知识，提高理解科学的能力为主。这就要求学生要有较为宽广的、公共的科学基础知识，具有了解自己所从事的专业以外领域的基本知识的愿望。要注意，对大学生具有较为宽广的、公共的科学基础知识应主要体现在大一级学科和与本学科相关的基础学科知识上，而不是面面俱到。
理解科学，必然将要求教学从过去单纯以学生被动接受知识的过程为主转向以教师引导学生主动获取知识的积极学习过程为主。积极的学习过程主要是指学习者身体和头脑的一种状态。在这种状态下，学生已不能满足课堂上学到的知识而常常对发生在自己身边的事物产生兴趣，并积极探索，学生也已不能满足动手活动和简单的实验，而愿意理论联系实际，系统地、科学地进行思考、阐述。
理解科学，必然要求教学从大量要求学生死记硬背知识的教学方式中解脱出来，而突出最重要的知识，贯彻少而精，加强科学技术能力方面的培养，具有科学哲学的思想基础，正确的思想方法。
理解科学，实际上是素质教育的必然要求。要从应试教育转向素质教育，计算机科学与技术学科专业就必须在专业教学中贯彻基础厚实，理论联系实际，激发、探索新知识的兴趣，培养创新能力，塑造科学精神的教育思想，真正从应试教育转向素质教育，还教育功能的本来面貌。
所谓科学素养是指一个人参加人类的智力活动所必须具备的科学概念、知识水平和对智力活动过程的理解能力。在日常生活中，科学素养反映在人们对感兴趣的事情充满好奇心，能够理解事情、发现问题、提出问题、参与讨论、解决问题或找到解决问题的途径和方法。在所从事的专业工作中，科学素养反映在人们对自己的工作具有创造性和较高的学术深度，安照科学规律办事，不满足已经取得的成就。
要培养学生良好的科学素养，就必须在教学中特别注重贯彻正确的思想方法。正确的思想方法不是一个人生来就具有的，也不是从天上掉下来的，它只能来源于学生的实践。对每一个大学计算机科学与技术学科专业的学生来说，正确的思想方法只能在科学的基本原理、原则的基础上，在教与学的过程中，在理论与实践相结合的教学活动中，通过从具体到抽象，从抽象到具体的反复学习、思考、练习、实践和体会，由自己总结得到。
科学素养也包含着一个人的科学精神，表现在具有实事求是的科学态度，脚踏实地的工作作风，平常而又良好的心态与科学道德，坚持和维护真理的秉性，献身人类进步事业的精神。
四、讨论
计算机科学与技术学科的教育与教学改革工作在教育部的支持下已经走过了五年的历程，下一阶段的主要工作是对已经取得的系统的、比较科学的、有创新的成果进行试点，同时继续开展学科教育与教学改革的理论研究，包括新的教学计划与课程体系的研究。为此，利用世界银行贷款，教育部正在组织21世纪初高等教育与教学改革立项工作，将工作重点转到教材建设与改革方案的试点工作上来。
根据过去几年工作的体会，我们感到，科学不应该有禁区，也不应该有框框。高等教育与教学的改革研究，由于涉及到方方面面的诸多因素，必须深入、系统、高起点、符合中国的国情，唯有深入、系统、高起点，结合中国的国情，才有可能保证研究成果的先进性，具有前瞻性，才能真正对中国高等教育产生积极的影响，具有生命力。
经验不能解决学科教育与教学改革问题，局部的优化研究也不可能解决学科教育与教学改革问题，甚至有可能混淆视听，产生误导。与计算机科学与技术学科的许多研究内容相比较，这里同样也存在着能行性问题、效率问题与正确性问题，同时还存在着与其他学科的结合问题。这再次证实了科学在更高的层面上是相通的。
参 考 文 献
[1] ACM, Curriculum'68 recommendations for academic programsin Computer Science,
CACM, 11,1968,151-197.
[2] ACM, Curriculum'78 recommendations for the undergraduate program in Computer
Science, CACM, 22,1979,147-166.
[3] Cain, J. T., et al, The IEEE Computer Society model program in Computer Science
and engineering, Computer, 17(4), 1984, 8-17.
[4] Engel, G. L., A comparison of the ACM/CS and the IEEE/CSE model curriculum
subcommittee recommendations, Computer,10(12), 1977, 121-123.
[5] Denning, P. J., et al, Computing as a discipline, CACM, 32(1), 1989.
[6] Gary, L. E., Profiling Computer Science master's programs, 34(1),1991,100
-109.
[7] Knuth, D. E., Computer Science and mathematics, Am. Sci. 61, 1973,707-713.
[8] Magel, K. I., et al, Recommendations for master's level programs in
Computer Science, CACM, 24(3), 1981, 115-123.
[9] Newell, A., et al, What is Computer Science? Science, 157, 1967, 1373-1374.
[10] Nunamaker, J. E., Educational programs in information systems, CACM, 24,1981,
124-133.
[11] Nunamaker, J. E., et al, Information system curriculum recommendations for
the 80's: Undergraduate and graduate programs, CACM, 25(11), 1982, 781-805.
[12] William, F. A., The development of Computer Science education,Advances
in Computer, 24, 1985, 319-377.
[13] Turner, A. J., et al, A summary of the ACM/IEEE-CS Joint Curriculum Task
Force Report: Computing Curricula, CACM 34(6), 1991, 68-84.
[14] 赵致琢, 一个面向本科计算机科学与技术的教学计划(大会特邀报告)，《中国
计算机学会教育专业委员会1995年学术年会论文集》，长春，吉林大学出版社，
1995.
[15] 赵致琢，关于计算机科学与技术研究生教育中的若干问题研究(长春会议特邀
报告)，《1996计算机教育学术年会论文集》，西安，电子工业出版社，1996.
[17] 赵致琢，关于基础数学教学如何实现思维方式数学化的问题，《1996计算机教
育学术年会论文集》，电子工业出版社，1996.
[18] 赵致琢，《高等学校计算科学（专业）教育》，科学出版社，1996.
[19] 赵致琢，《计算科学导论》，科学出版社，1998.
[20] 赵致琢，关于计算机科学与技术教育改革的专题综述（共五篇），《计算机世界
报》，1996.9.30.
[21] 赵致琢，关于计算机科学与技术教学改革的师生对话，《计算机世界报》，
1998.4.6.
[22] 赵致琢，《计算科学导论（第二版）》，科学出版社，2000.
[23] 赵致琢，《高等学校计算机科学与技术学科专业教育（第二版）》，科学出版社，2000.
浙公网安备 33010602011771号