1 背景

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展及廣泛應(yīng)用，在給人們生活帶來革命性的變化的同時(shí)，也給計(jì)算機(jī)高端人才的培養(yǎng)帶來了挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)集中體現(xiàn)在一方面隨著技術(shù)的發(fā)展需要灌輸給學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識在不斷增加；另一方面這種快速發(fā)展呼喚能夠獨(dú)立思考、自主發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造科技前沿的領(lǐng)軍人才。如何在知識傳授和激發(fā)創(chuàng)造性之間求取平衡，如何在計(jì)算機(jī)技術(shù)深度培養(yǎng)和拓寬學(xué)生視野提升綜合素養(yǎng)之間取舍，如何在眾多門類的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識中圈定最為核心和基礎(chǔ)的內(nèi)容，如何在相對浮躁的大環(huán)境下引領(lǐng)學(xué)生找到自己的興趣和興奮點(diǎn)，進(jìn)而踏踏實(shí)實(shí)地作基礎(chǔ)性原創(chuàng)性的研究創(chuàng)新，是擺在每個(gè)從事計(jì)算機(jī)高等教育的學(xué)者面前的難題。為了回答這些問題，北京大學(xué)在本科教學(xué)方面進(jìn)行了一些規(guī)模較大的改革。

由于計(jì)算機(jī)學(xué)科與電子通信學(xué)科日益交叉融合發(fā)展的趨勢，北京大學(xué)于2002年將原計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系、電子學(xué)系、微電子學(xué)研究所和信息科學(xué)中心臺并成為現(xiàn)在的信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，它集中了原各學(xué)科的科研優(yōu)勢和人才優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。目前，北京大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科人才培養(yǎng)就是在這一信息學(xué)院的教學(xué)大平臺下進(jìn)行的。學(xué)院成立以來進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革嘗試，本文將主要介紹在信息學(xué)院大背景下進(jìn)行的與培養(yǎng)計(jì)算機(jī)學(xué)科學(xué)生創(chuàng)新能力有關(guān)的改革內(nèi)容。

我們制定了“能力培養(yǎng)為綱、知識傳授為目；基礎(chǔ)知識為體、專門技術(shù)為用；避免急功近利、強(qiáng)調(diào)后發(fā)優(yōu)勢”的教學(xué)指導(dǎo)方針。具體來講就是在課程培養(yǎng)和科研實(shí)習(xí)相結(jié)合，根據(jù)學(xué)生興趣提供多種課程組合，在打好數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)的同時(shí)，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，尤其是設(shè)計(jì)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，讓本科生從一年級開始就陸續(xù)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，跟隨導(dǎo)師和碩士生博士生參與真實(shí)課題研究，全方位培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。圖1給出了學(xué)生能力培養(yǎng)體系。

2 提高基礎(chǔ)課程質(zhì)量，使學(xué)生具有高起點(diǎn)創(chuàng)新的能力

隨著計(jì)算機(jī)學(xué)科的內(nèi)涵和外延的不斷豐富，與計(jì)算機(jī)學(xué)科相關(guān)的領(lǐng)域不斷增加，各種理論、技術(shù)、應(yīng)用層出不窮。我們已經(jīng)不可能在本科四年的時(shí)間里向?qū)W生傳授所有與計(jì)算機(jī)學(xué)科相關(guān)的知識，這就需要仔細(xì)討論，清楚到底哪些內(nèi)容是相對更基礎(chǔ)的，必須掌握的；哪些實(shí)驗(yàn)是對訓(xùn)練學(xué)生基本動手能力更有效的，怎樣的教學(xué)模式是對學(xué)生未來的發(fā)展更有利的?；卮鹕鲜鰡栴}需要考慮以下幾個(gè)因素：

(1)計(jì)算機(jī)學(xué)科未來發(fā)展趨勢預(yù)測及國家發(fā)展對計(jì)算機(jī)人才的需求；

(2)計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識體系及各部分之間的拓?fù)潢P(guān)系；

(3)學(xué)生的特點(diǎn)和興趣；

(4)學(xué)生培養(yǎng)的目標(biāo)和定位；

(5)現(xiàn)有師資力量和對未來師資力量發(fā)展的計(jì)劃。如果前四點(diǎn)決定了我們需要培養(yǎng)怎樣的人才以及如何培養(yǎng)，那么，第五點(diǎn)將決定我們究竟能否做到我們想要做的。分析了本校學(xué)生自學(xué)能力強(qiáng)，自主性強(qiáng)，高中數(shù)理語文英語基礎(chǔ)好，自信心和自尊心強(qiáng)的特點(diǎn)，我們在課程的設(shè)置中強(qiáng)調(diào)可選擇性和課程強(qiáng)度的高彈性，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的實(shí)際情況和興趣在最佳的心理狀態(tài)下求學(xué)。

目前我們在一年級安排數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)和電路方面的基礎(chǔ)課(如數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、電磁學(xué)、力學(xué)、計(jì)算概論、程序設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、微電子與電路基礎(chǔ)等)，使得學(xué)生在軟硬件方面都打下良好基礎(chǔ)。課程設(shè)置中將數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)等方面的基礎(chǔ)課，分為AB兩級不同深度要求的課程。打造研究型、綜合型(寬口徑型)、應(yīng)用型培養(yǎng)模式，以適應(yīng)興趣和特長不同的學(xué)生。另一方面，在一年級第一學(xué)期開設(shè)“信息科學(xué)技術(shù)概論”，清學(xué)院里資深的專家教授向?qū)W生講解信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域各學(xué)科的發(fā)展和最新成果，知名教授學(xué)者(包括院士、長江學(xué)者等)親自給學(xué)生授課，開闊了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過與數(shù)學(xué)學(xué)院、物理學(xué)院聯(lián)合，借助北大數(shù)學(xué)學(xué)院和物理學(xué)院的學(xué)科優(yōu)勢，為學(xué)生提供高質(zhì)量的基礎(chǔ)課程。開設(shè)一些由數(shù)學(xué)學(xué)院、物理學(xué)院、信息學(xué)院學(xué)生聯(lián)合選修的專業(yè)課程，打破學(xué)科界限，為各個(gè)學(xué)科的發(fā)展培養(yǎng)寬基礎(chǔ)的研究生生源。

在提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量方面，學(xué)院作了多種嘗試，其中最典型的是在提高學(xué)生程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力方面，自主研發(fā)了“百練”程序在線評測系統(tǒng)(圖2)。該系統(tǒng)在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中被廣泛應(yīng)用，

并輻射至全國全球?！鞍倬殹背绦蛟诰€評測系統(tǒng)是一個(gè)基于萬維網(wǎng)的服務(wù)系統(tǒng)，全天24小時(shí)向全球提供服務(wù)。用戶在練習(xí)某個(gè)題目時(shí)，只需要將源程序通過網(wǎng)頁提交，在幾秒種之內(nèi)就會得到正確與否的回答?！鞍倬殹睂τ诔绦虻脑u判是極為嚴(yán)格的，學(xué)生的程序根據(jù)系統(tǒng)給出的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并輸出結(jié)果?！鞍倬殹痹诜?wù)器端編譯、運(yùn)行被提交的程序，取得輸出結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)答案對比，必須一個(gè)字節(jié)都不差，程序才能算通過。這對于培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、周密的程序設(shè)計(jì)作風(fēng)極為有效，學(xué)生必須考慮到每一個(gè)細(xì)節(jié)和特殊邊界條件，而不是大體上正確就能通過。傳統(tǒng)的人工評判是難以做到這一點(diǎn)的。使用“百練”系統(tǒng)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)類相關(guān)課程教學(xué)時(shí)，一方面可以在網(wǎng)上布置作業(yè)題目，學(xué)生隨時(shí)完成作業(yè)、提交并獲得評測結(jié)果，減輕了教員批改作業(yè)的負(fù)擔(dān)同時(shí)增強(qiáng)了批改的準(zhǔn)確性；另一方面教員亦可在網(wǎng)上監(jiān)督學(xué)生作業(yè)完成情況，并就存在的問題進(jìn)行解答。網(wǎng)上實(shí)時(shí)的編程考試，更能考察出學(xué)生的動手能力，同時(shí)有助于威懾和杜絕作弊現(xiàn)象。五年的教學(xué)實(shí)踐表明，“百練”系統(tǒng)在提高學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力和編程的熟練和準(zhǔn)確性方面起到了突出的作用。“在“百練”上做題對你創(chuàng)造力和思維能力都是種挑戰(zhàn)，有助于戒驕戒躁，任何一個(gè)字節(jié)都要處理得當(dāng)，否則就會出錯(cuò)。這不但可以使你懂得理論，而且使你真正開始寫自己的程序?！边M(jìn)入信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院一年多，06級本科生王寶感受最深的是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

“百練”的程序在線評測系統(tǒng)提供免費(fèi)軟件下載，供有興趣的學(xué)校和個(gè)人提供自己的在線評測系統(tǒng)。

3 參與科研項(xiàng)目，感受團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新的氛圍和魅力

信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院建立了一整套本科生科研實(shí)習(xí)制度，將科研實(shí)習(xí)與本科生課程訓(xùn)練并列為本科生培養(yǎng)的兩個(gè)組成部分。在一、二年級學(xué)生中遴選一些基礎(chǔ)好的學(xué)生通過“校長基金”、“政府基金”、“教育部大學(xué)生科研實(shí)踐計(jì)劃”。教師自籌等項(xiàng)目進(jìn)入課題組參與科研項(xiàng)目的研究。三年級時(shí)，各個(gè)研究所實(shí)驗(yàn)室制度化招收實(shí)習(xí)本科生，包括組織報(bào)名、考核、錄取、基礎(chǔ)培訓(xùn)、規(guī)章制度培訓(xùn)、前沿介紹、與學(xué)生討論確定選題，之后進(jìn)入與研究生同樣的培養(yǎng)模式進(jìn)行培養(yǎng)。四年級，所有沒進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)的學(xué)生通過雙向選擇進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成本科論文。

讓本科生從一年級開始就陸續(xù)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，跟隨導(dǎo)師和碩士生博士生參與真實(shí)課題研究。這樣做的好處是：

(1)讓學(xué)生提前感受研究的文化氛圍，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)；

(2)通過科研，充分認(rèn)識數(shù)理基礎(chǔ)的重要性，積極主動奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；

(3)導(dǎo)師和學(xué)生互相溝通了解，提高研究生生源質(zhì)量；

(4)提前培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)知識，將研究生培養(yǎng)延伸至本科，有助于出高質(zhì)量的研究成果。

“在和高年級學(xué)生的協(xié)作中，我們學(xué)到的不僅是知識，而且還有一種信念，大家為同一個(gè)項(xiàng)目互相合作，以我們自己的方式鼓勵(lì)自己，如果我們能保持這種心態(tài)，我們一定能取得更大的成就?！币旬厴I(yè)的03級本科生鐘琪認(rèn)為，本科參加院里的科研實(shí)習(xí)，除了培養(yǎng)動手能力、科研創(chuàng)新能力之外，更重要的是培養(yǎng)了他的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院有1個(gè)教學(xué)研究所和11個(gè)科研研究所，其中有2個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、6個(gè)部委級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，承擔(dān)了國家863、973、自然科學(xué)基金項(xiàng)目100多個(gè)。每年縱向科研經(jīng)費(fèi)6000多萬，為本科生就讀期間直接參加科研工作提供了條件。近幾年在一些研究基金的資助下很多本科生在研究所里受到很好的訓(xùn)練，參與完成了重大科研課題，發(fā)表了高水平的論文。例如計(jì)算機(jī)系07屆本科生李逸楠同學(xué)的論文入選數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域頂級會議SIGMOD，并獲最佳本科生論文獎。圖3給出了信息學(xué)院近年來本科生發(fā)表論文的統(tǒng)計(jì)情況。

4 結(jié)束語

順應(yīng)計(jì)算機(jī)學(xué)科迅速發(fā)展的趨勢，滿足國家發(fā)展對創(chuàng)新型人才的需求，設(shè)置合理的大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程，完善一整套創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，這個(gè)課題的研究還剛剛開始，所有的嘗試還有待于實(shí)踐的檢驗(yàn)。北大信息學(xué)院下一步的工作將在鞏固前期建設(shè)成果的基礎(chǔ)上，本著實(shí)事求是的原則，繼承傳統(tǒng)、發(fā)揮優(yōu)勢、推陳出新，積極穩(wěn)妥地推進(jìn)教學(xué)改革。繼續(xù)堅(jiān)持促進(jìn)學(xué)生“知識、能力和素質(zhì)”協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念，實(shí)踐“以實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素質(zhì)培養(yǎng)為核心”的教學(xué)指導(dǎo)思想，不斷完善既注重基礎(chǔ)又著眼于發(fā)展和創(chuàng)新的教學(xué)體系，使之與北京大學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)和生源特點(diǎn)相適應(yīng)。