计算机科学与技术(信息技术方向)

【专家解说】：一、引 言 在信息社会，“信息技术”作为一个广泛使用的词语，其含义宽泛，因人而异，包罗万象；在本规范中，“信息技术”特指计算机学科专业人才培养方向之一的教学内容体系。本规范的目的之一就是定义这个内容体系。之所以还用“信息技术”这个词语，很大程度上是因为尚未找到更合适的词语来概括这个内容，其次也因为与“国际接轨”[1]。总之，希望读者在阅读下面的文字时总是记住这里谈的是和计算机学科专业教育相关的一套教学内容，而不是广义的“信息技术”。 1. 本规范报告产生的背景 信息技术专业方向规范的制订是一项研究成果的一个应用。从2003年起，教育部计算机教学指导委员会计算机专业教学分委员会（后简称“教指委”）同时启动了三项工作：计算机专业发展战略研究，制定计算机专业办学规范，制定计算机专业办学评估办法。 “战略研究”提出了以“培养规格分类”为核心思想的计算机专业发展建议。该思想包含如下要点： (1) 在“计算机科学与技术”专业名称下，鼓励不同的学校根据社会的需求和自身的实际情况，为学生提供不同类型（但都要达到本科水平）的教学计划和培养方案。 (2) 将三种不同的类型归纳为四个不同的专业方向：研究型（计算机科学专业方向）、工程型（包括计算机工程专业方向和软件工程专业方向）、应用型（即这里的信息技术专业方向）。 (3) 一个学校在其中一个专业方向上通过评估合格，就被认为“计算机科学与技术”专业办得合格。 基于这样的认识，教指委在最初一个规范起草小组的基础上扩充形成了四个规范起草小组，以期形成四个独立的文件，指导不同学校调整办学定位。本报告的内容就是其中信息技术专业方向规范起草小组的工作成果。 在形成本规范的过程中，我们从IEEE-CS/ACM的CC2004文件中得到很大启发。特别是正在形成的CCIT报告，不仅使我们从理念上产生共鸣，而且其已有的工作成果对我们有直接的用处。本规范的附录部分（即知识体和核心课程描述）基本上就是CCIT对应材料的编译。这样做的原因有两个方面，一是我们认为该材料在整体上相当不错，集中了大批信息技术教育工作者近三年的智慧和劳动，二是我们做这个规范的时间和投入有限，需要在较短的时间里拿出一个能为各个学校参考的文件。因此，针对我国高等教育特点的一些较大的变动只能在将来规范修订时做了。 2. 关于信息技术专业方向的产生 为什么会出现“信息技术专业方向”？其根本的原因在于人们认识到随着网络技术的普及和应用的深入，作为信息化社会的需要，出现了一类有明显特征的人才需求。这类人才在各种企事业单位承担信息化建设的核心任务。与计算机科学人才相比，对他们没有探索新的计算理论的要求，也没有设计复杂算法的预期；与计算机工程人才相比，不要求他们了解微处理器设计的细节，也不要求他们具备设计新型计算机系统的能力；与软件工程人才相比，不要求他们懂得系统的软件测试，也不指望他们参与大型软件的编写。对他们的核心要求是能够熟练地应用各种软硬件系统知识构建优化的信息系统，他们更了解各种计算机软硬件系统的功能和性能，更善于系统的集成和配置，更有能力管理和维护复杂信息系统的运行。这种认识不仅仅是对当前计算机专业办学状况的认识，也不仅仅是一些研究人员感觉到了这种社会需求，很重要的一个现象是不少学校实际上已经自行开始了相关的教育实践。在中国，近几年纷纷在学校出现网络工程，电子商务，信息安全等专业；在国外，不少学校就有信息技术本科专业。应该说，我们现在讨论信息技术专业方向的规范，不仅有了对社会需求的认识基础，而且也有了教育活动的实践基础。 借鉴CCIT的描述，信息技术作为大学人才培养的一个知识体系，其基本目标是围绕社会中各种组织机构（以及个人）的需求，通过对计算技术的选择、应用和集成，创建优化的信息系统并对其运行实行有效的技术维护和管理。 换句话说，“信息技术”是一门针对社会与各种企事业单位的信息化需求，提供与实施技术解决方案的学科，它涉及对计算机软硬件、计算机网络等相关技术与产品的选择、评价、拓展、集成、应用与管理。培养这方面人才所涉及的知识面包括：数学与信息技术基础、程序设计基础、系统平台技术、计算机网络、信息管理与安全、人机交互、集成程序开发、系统架构与集成、Web与数字媒体技术、工程实施、职业操守等。 我们正在走向信息化社会。以信息化带动工业化，全面建设小康社会，已经成为我们的基本国策。在这个过程中，各种各样的信息系统将在社会生活中发挥巨大的作用，大到“三金工程”，小到一个单位的财务系统；重要的，可能涉及到国家的经济命脉，不那么重要的，可以仅仅是个人家庭数字化信息的组织与维护；有些需要保证长期的稳定运行，例如一个银行的信息系统，另一些则可能只是临时的（但不是不重要的）需要，例如奥运会信息系统。这些系统，不只是给人带来便利，更是企事业单位竞争能力的体现，是个人有效生存的需要。 面对五彩缤纷的需求，背靠层出不穷、动态变化的软硬件技术和产品，经济有效地构建这样的信息系统并使其能够令人满意地运行，将不是一件随意而行的事情。做这类工作的人需要有专门的知识结构，这种知识结构不仅能保证胜任当前的工作，还应该为他奠定进一步学习的基础。 这样一种知识结构的外在表现如本节第一段所述。对各种计算技术的理解是基础，这样一种理解应该能够直接指导为满足用户需求对它们的选择和应用。在实践上，信息技术人才应该善于系统集成，善于理解用户的需求和提供最优的满足这种需求的技术路线，有效地对系统运行实施技术性管理。 这样一种知识结构是足够丰富的，有其独立存在的教育学意义。回顾科学技术发展对学科形成的促进作用，如同CCIT报告起草负责人在2004年世界工程师大会上所阐述，1900年前后，由于马达、电话的出现，从物理学科中衍生出了电气工程；1960年前后，由于三极管、集成电路的发明，从电气工程中分出了电子工程；1965年前后，由于计算机的出现和广泛使用，从电气工程和数学中“长”出了计算机科学。而现在，由于互联网，特别是互维网在全球的迅速普及，深入到人们社会生活的各个层面，信息技术从计算机科学和通信科学中分化出来不仅是社会发展所需，而且在教育学上也是水到渠成了。 作为计算机专业（CC2004叫“计算学科”，Computing Discipline）新兴的分支之一，我们有必要比较一下信息技术和它的几个近邻的区别。除了前述作为人才培养的结果，毕业生工作岗位的性质和要求不同外，为适应这种不同在课程设置上也会有明显的区别。附录1给出了信息技术专业方向知识结构框架，附录2则是对其必修课程组织的举例描述。对比计算机科学、计算机工程等专业方向，CC2004从课程设置的角度给出了一种实证分析。通过研究美国12所既有信息技术专业，也有计算机科学专业或信息系统专业学校的情况（课程名称，课时安排），我们看到尽管这些相近的专业在课程名称上有很大的相关和重叠，但在课时的配比上有明显的区别。例如“计算机科学”强调数理化和软件的内容，占到了总学时的70%；信息技术强调网络、数据库，以及软件相关的内容，也占了60%多；而信息系统（IS）则更强调商业应用的内容，差不多也是60%。 3. 制定本规范的指导思想 首先，这个文件的基本定位是向学校提供开办信息技术专业方向的办学指导，这种指导也将影响未来相应的办学评估（Assessment）。从操作层面看，这个文件将是学校制定相应培养方案的基本依据。应该强调，本规范不等于各学校的培养方案，各学校应该参照本规范的精神和要求，制定符合自己特点的培养方案。所谓评估，其核心包括两个方面，一是要看学校提供的培养方案和本规范的相容性，二是要通过座谈、问卷等方法考察实际情况与培养方案的一致性。我们鼓励学校制定并执行和本规范相容，同时也有自己特色的培养方案。 在制定这个规范的时候，我们遵循如下指导原则： (1) 这个规范是为指导未来中国计算学科发展走向所形成的文件之一；特别地，它将和计算机科学规范，计算机工程规范，软件工程规范共同构成一个学科专业方向体系，因此在文件的宏观结构上尽量保持一致。本章可能是个例外，因为其他几个方向在内容上要相对成熟，在我国也有了多年的教育实践，从而可以系统地回顾发展历史等。 (2) 尽管信息技术的内容是日新月异的，变化性很强，希望本规范描述的知识内容有相对稳定性。按照CCIT的策略，在刻画信息技术知识单元的时候，先是介绍目的，然后才是技术内容。目的讲的是能力的培养，在某种程度上是独立于技术的，从而有较长的稳定性。例如“网络编程”是一种能力，但是用JSP还是PHP技术编程则属于具体技术的问题。尽管如此，规范建议办学单位应该定期对技术的发展有准确的认识和评估，从而使学生学到的东西能够与时俱进，适应发展的需要。 (3) 课程设置应该足够灵活，必修的内容应该尽量小。从信息技术专业方向毕业的学生就业面会很宽。虽然他们的工作核心是信息系统的建设与维护，但其应用会涉及各种行业领域，表现出各种不同的系统需求。这种系统需求反过来对计算技术的选择和应用会产生很大的影响。因此，本规范提出的课程设置要求给学校留有足够的自由度，允许学校根据自己的情况（例如周边地区的产业条件，学生的状态，学校的条件）进行有针对性的剪裁。 (4) 本规范必须充分地体现信息技术和其他计算机学科分支的差异。信息技术强调各种不同技术的集成，强调将技术融入企事业单位的日常运作之中。因此，对信息技术毕业生的基本要求是他们要掌握实施系统集成的技能，包括通过对系统的抽象来管理复杂性的能力，对技术和产品提供商提出主张的技巧，对技术及其适应性的深刻理解，以及出色的人际交往能力。 (5) 同时，本规范也要反映信息技术和其他计算机学科分支方向的关系。我们认识到，计算机学科不同分支的教学内容在相当程度上有共通之处。无论是从充分利用教学资源，还是从学校培养人才多样性的角度，条件好一些的学校可能同时提供一种以上的培养方向。因此在描述知识单元时，在相适应的地方，我们都直接采用其他规范中的相关内容。 (6) 本规范的定位是本科教育，但其精神也能适用于其他层次的教育。 (7) 本规范将超出一般的知识点设计和课程设置框架的范畴，同时希望能够对学校办学的实践有具体的参考性指导，有些内容是“要求”，有些内容则只是“建议”。例如，附录1给出了必修的内容，是要求完整体现在教学计划中的；而附录2所提供的只是一些示例教学计划和课程的设计，不要求（也不鼓励）学校照搬。 下面，按照四个方面组织本规范的主体内容。第二节是关于信息技术专业方向的办学目的和人才培养规格要点的一般性描述。对于一个办学单位来说，其目的和人才培养规格的具体表述可以和规范中不一样，但需要体现其中的要求和精神。第三节是本规范的核心，给出信息技术的必修知识体系结构、关于课程设置的考虑，以及对实践教学的要求。第四节是对办学条件的要求，包括师资力量、图书资料、实验室条件、实习基地建设。最后一节将本规范中提出的一些指标性的内容汇集在一起，以便于学校在学科建设中参考。 本规范的编写过程得到了高等教育出版社和清华大学出版社的大力支持。由于这个规范是在早先教指委战略研究和规范制定课题之外的内容，所需开支超出了原定预算。如果没有清华大学出版社和高等教育出版社的支持，这个规范工作是难以开展的。我们在此特别对两个出版社表示衷心感谢。 二、培养目标和规格 “培养目标”，讲的是在一个专业教育计划指导下，一个人达到了相关教育要求后应该达到的综合状态和具备的基本素质。“培养规格”讲的是达到了教育要求后应该具备的专业能力诸方面。 1. 人才培养目标[2] 本学科方向培养具有如下特点的高级专门人才[3]：德、智、体、美全面发展，掌握与信息技术相关的自然科学和数学知识，并具有创造性地将这些知识应用于信息系统构建和应用的潜力；掌握计算机学科的基本理论和信息系统的基本工作原理，熟练掌握计算机软硬件系统的应用知识，对信息技术的效用和发展趋势有深入理解和评估能力；有良好的组织管理和交流沟通能力，能根据不同组织和机构的需求，选择相应的信息技术，并能有效地实施；具备良好的国际交流能力，能适应技术进步和社会需求的变化。 2. 人才培养规格 信息技术专业方向的本科教育学制一般为四年，授予工学学士学位。 毕业生要具备良好的思想道德素质，热爱祖国，拥护中国共产党的领导，具有科学的世界观、人生观和价值观；具有一定的文学和艺术修养；具有基本的人文社会科学知识和自然科学知识等。 毕业生通过对专业知识的学习，获得相应的知识和技能，能够在信息技术应用领域发挥专业特长，成为该领域的主要人力资源，并具有在该领域进一步做出创造性贡献的潜能。信息技术人才的基本素质特征是能将不同的技术集成到应用系统中并使系统和所属组织机构的日常运作整合。毕业生为了能胜任这种综合性的任务，必须具备以下三个层面的能力： (1) 基本能力 1) 对信息技术领域的核心技术和概念能熟练运用 信息技术学科的核心涉及到信息技术基础、程序设计基础、计算机平台技术、系统管理和维护、网络应用及管理、Web技术、人机交互、集成编程技术、信息管理、信息安全、系统集成与体系结构、信息技术与社会环境。对这些方面主要知识和技能的掌握是从事信息技术领域工作的基础。 2) 为解决个人和组织机构所面临的问题，能系统地分析、确定和阐明用户的需求 信息技术专业人员作为用户和技术之间的桥梁，首先要能帮助用户明确需求，将用户的需求用技术语言清晰的表达。他们要有良好的沟通和交流能力，谙熟科学、逻辑地思维方法，具有需求分析、抽象问题和建模的能力。由于信息技术的专业人员所处的工作环境涉及面宽，还希望他们具有迅速在适当的层面领会非本专业领域知识的能力。 3) 能设计高效实用的信息技术解决方案，并善于将该解决方案和用户环境整合 要求具有系统架构设计能力，项目管理能力。与工程开发人员不同，信息技术专业人员需要特别关注解决方案和用户环境的关系，从用户的角度出发，进行方案的实施。要有良好的适应能力，适应用户的技术环境，不仅能紧跟技术发展，还能处理遗留的技术问题。能帮助建立有效的项目计划，能够利用成熟的信息技术和工具来构建满足需求的计算机应用系统，并能管理该系统，在各个阶段，都自觉地关注信息安全问题。具有创新精神、工程意识,管理和经济效益意识，以及严谨务实的工作作风。 (2) 专业综合素质 1) 能鉴别和评价当前流行的和新兴的技术，根据用户需求评估其适用性 信息技术的快速发展特性，使得信息技术专业人员要具有突出的信息获取能力，不但熟悉原有的技术，还要对新兴的技术做出快速的反应；不仅在于学习新技术，还需要能够应用基本原理和经验，针对用户需求和应用环境做出评估。 2) 能分析技术对个人，组织，社会带来的影响，包括伦理，法律和政策等各方面问题 信息社会的到来使得信息技术和社会环境的互相影响变得尤为显著和重要。信息技术人员处于技术和社会关联的第一线，要求信息技术专业人员对技术的社会影响有专业的判断力。同时要关心社会，对社会有高度责任感，具有良好的职业操守。 3) 深刻理解成功的经验和标准，并能运用 标准和成功的经验是前人劳动的结晶，学习标准和经验能够更快更深的理解技术原理；反过来，对技术原理有深入理解才能更好的理解标准和经验的内涵。并且，标准和经验对系统开发、运行和升级都有重要影响，要求能够熟练运用。 4) 具有独立思考和解决问题的能力 这是素质教育的共同要求，同时也是信息技术的实践应用特性所必需的。毕业生要能对实际问题形成自己的见解，并能实施解决。不仅掌握专业技术知识，同时要掌握专业原理，形成专业思想，适应环境的变化、技术的进步和新问题的出现。 (3) 团队和社会交流能力 1) 能将个人行动与团队合作相融合，在队伍中相互协作来达到团队的共同目标 信息技术的解决方案一般都由具有各种不同技术和知识背景的成员组成的团队来开发，信息技术专业的毕业生需要能够在各种形形色色的团队中有效地工作，这就要求他们要具有出众的团队协作能力。 2) 能通过口头和书面的方式，运用恰当的专业词汇和客户、用户及同伴进行有效的交流和沟通 为了具有出众的团队协作能力和人际交流能力，需要他们掌握各种有效的口头和书面表达技巧，以及倾听的技巧。需要有在用户语言和技术语言之间相互转换的能力。要求他们能够正确评价不同组织机构的作用，了解它们的文化，能够尊重和欣赏别人的差异，对在处理问题中出现的各种不同的观点、意见和建议能够倾听和正确评价。同时为了适应国际化需要，应具备良好的外语能力，能够进行国际交流。 3) 具有终身学习的意识 终身学习是时代的要求，更是信息技术日新月异的要求。需要培养终身学习的意识，同时掌握各种理论和实践的学习方法。具备良好的信息获取能力和自学能力。 三、知识结构和相关教学要求 这一节是本规范的核心。一个专业方向的实质反映在其培养方案和教学计划中。一般地，教学计划是培养方案的一个组成部分，培养方案还可能包括其他的要求和环节。一个教学计划的核心是一组课程（包括其内容和执行要求的描述）。作为一个旨在指导各种不同条件、不同类型学校办学的规范，本节不试图描述某个具体的培养方案，而只是给出对学校制定培养方案的指导意见，特别是从知识体系内涵的角度给出设计本专业教学计划的要求。为此，下面的内容分成四部分阐述：培养方案总体框架，相当于是学校制定培养方案的一个提纲，以便于办学评估和不同学校的比较；知识体系，描述在教学计划中必须覆盖的内容（这里给到知识单元的层次，附录1进一步给到知识点层次）；课程体系，给出课程设置的一些宏观要求，并给出用一组必修课程覆盖知识单元的示例，附录2对此有进一步详述；实践教学内容及体系，提出对实践教学安排的建议和具体要求。 1. 培养方案总体框架 所谓“培养方案”，就是针对专业人才的培养目标，在一定的时限和学生入学状态的条件下，通过教学及其相关活动的进行，达到专业人才培养规格的一种设计。 因此作为学校的专业培养方案，首先就是要明确指出人才培养目标和培养规格，它们必须符合本规范第二节内容的精神，但应该有具体化的内容。 然后，我们应该看到一组课程的设计，不仅是一组课程的名称，对每一门课还有知识点、学时数、开设的年级、必修与选修属性，等等。在学时等因素上符合本节第三部分的要求，同时其中的必修课程所涉及的知识点要基本覆盖本节第二部分的内容。 最后，我们要看到关于实践教学的组织和实施措施，需要达到本节第四部分的要求。 作为一个总体的要求，课程设计和实践环节的安排都要注意紧扣培养目标和培养规格，鼓励显式说明。 除上述外，作为补充说明，我们强调不同的办学单位可以有不同的培养方案，但其课程计划的内容都要覆盖本规范中规定的必修[4]知识点，并达到必要的深度。信息技术，蕴含宽泛，应用面广。为反映这个特点，本规范只要求一个相对较小的专业必修知识体（大约占总学分数的30%），同时提出了课程体系设计的指导性建议，这样就为具有不同资源条件以及有特定应用倾向的办学机构留有充分的余地。 从教学内容看，信息技术培养方案除了国家统一要求的公共课外，还将涉及数学与信息技术基础、程序设计基础、系统平台技术、计算机网络、信息管理与安全、人机交互、集成程序开发、系统架构与集成、Web与数字媒体技术、工程基础、专业实践等。它们大致能被归纳为如下三类，通识教育、专业教育和素质教育。其中： 通识教育包括：价值观，职业操守；人文社会科学知识；自然科学和数学；外语；体育等。对它们的要求主要根据国家的规定和学校其他相关专业的成功实践来确定，本规范不着重讨论。 专业教育包括：计算机与信息系统基础知识；信息技术学科专业知识与能力培养；专业实践训练等。这是本规范的重点。 素质教育包括：文字与口头表达能力的培养；社会实践活动；跨专业的选修课；学术与科技活动等。除表达沟通能力被认为对信息技术人才特别重要，从而专门有必修知识单元安排外，其他在本规范中也不讨论。 同时，信息技术专业方向重视系统级抽象能力的培养，强调通过交互性和实践性的教学过程培养综合分析问题与实际解决问题的能力。要求办学单位满足一定的设施和组织条件，通过足够的时间和学分的安排，让学生得到充分实践训练。