全面提高计算机学科高等教育质量：“互联网+”带来的机遇和挑战
李未，男，1943年生，北京市人，计算机专家。1966年于北京大学数学力学系毕业后在北京航空学院（现北京航空航天大学）任教至今。1979年至1983年在英国爱丁堡大学学习，获计算机博士学位。1986年起任北京航空航天大学计算机学院教授、博导。1997年当选中国科学院院士。1988年至2009年任国务院学位委员会委员。2002-2009年任北京航空航天大学校长。曾任第10和11届全国政协委员。现任中国科学院信息技术科学部主任，国家教育咨询委员会委员，软件开发环境国家重点实验室主任，中国电子学会副理事长。
编者按：
在高等教育已经实现大众化的背景下，为适应国家实施创新驱动发展战略和建设人力资源强国、高等教育强国的需求，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》正式提出全面提高高等教育质量的战略要求。那么对于计算机学科来说，如何全面提高高等教育质量？在此过程中最重要最核心的问题是什么？计算机学科应当怎样面对“互联网+”带来的机遇和挑战？
新年伊始，《计算机教育》杂志社专访了原北京航空航天大学校长、中国科学院信息学部主任李未院士。
作为我国高等教育的领军人物，李未院士对中国的教育问题和人才培养问题倾注了很多心血，进行了多年的思考和实践。以下是《计算机教育》杂志奚春雁主编（以下简称奚）和李未院士（以下简称李）的对谈。
奚：李院士您好！自1999年扩招以来，我国高等教育发展取得了历史性成就。您曾担任北京航空航天大学（以下简称北航）校长7年，可以说是我国高等教育大发展的亲历者。请您谈谈如何看待把全面提升教育质量作为高等教育改革和发展的重点？
李：自20世纪90年代起，我国高等教育就进入了快速发展时期，开始实施一系列具有实效性和前瞻性的计划和工程。1993年，《中国教育改革和发展纲要》公布，推动了高等院校合并，启动了“211工程”，为在21世纪建设100所一流大学打基础。依据联合国的定义，中等发达国家在高等教育方面应满足大众化的要求，即适龄青年接受高等教育的毛入学率不低于15%，而1997年我国高校在校生人数仅为350万，毛入学率只有7%。1999年，《面向21世纪教育振兴行动计划》正式实施，高等学校开始扩大招生规模，同时启动了“985工程”，即建设30余所世界一流大学。这些措施都取得了非常好的效果，2003年全国高等学校在校学生数达到1600万，适龄青年的毛入学率达到17%，提前实现了我国高等教育从精英化向大众化的转变。2014年，我国高等教育在学人数达到3559万人，居世界第一；高等教育毛入学率达到37.5%；与世界经济合作与发展组织（OECD）国家的水平大体相当。
当前，我国已经成为世界第二大经济体，全面提高教育质量成为我国高等教育战线的主要任务，当然也是计算机学科的主要任务，这是时代发展的需要，是国民经济建设进入新阶段的客观要求。
奚：高等教育改革和发展涉及方方面面，您认为全面提高高等教育质量最重要的是什么？
李：全面提高高等教育质量是块硬骨头，这么多年来我们一直在努力寻找突破口。要啃下这块硬骨头，既需要革命性的教育信息化手段，又需要改革传统的教学理念和方法，从根本上实现优质教学资源广泛和充分的共享。
大家都知道，高等教育由大学本科教育和研究生教育组成。学生在本科阶段学习的主要是第一次工业革命以来人类累积知识的概括和结晶，是使学生成为现代社会建设者和新社会创造者所必备的基础知识，是打开信息社会之门的钥匙。而研究生教育则建立在本科教育的基础之上，所教授内容主要是20世纪以来科技发展的重要前沿成果和知识。如果一个大学生本科没有学好，即通常所说的“基础”没有打好，那么在研究生阶段就很难学“懂”、学“精”，毕业以后也很难“用好”。
因此，全面提高高等教育质量的关键在于全面提高本科教育质量，而本科教育质量又主要取决于核心基础课与科技实践课程的学习，因为本科教育所授知识的核心内容和治学方法都包含在本科必修的公共核心基础课（简称核心基础课）和科学实验课程之中。
奚：既然核心基础课与科技实践课程的学习是全面提高高等教育质量的重中之重，那么您认为，当前核心基础课面临的主要问题是什么？提高核心基础课教学质量的主要困难又在哪里？
李：这个问题需要从中学教育和大学教育的区别谈起。我认为，中学教育和大学教育的本质区别是：前者教授的是第一次工业革命之前的知识，后者则是第一次工业革命后的知识。两者在内容、方法和观念上有本质不同。以数学和物理为例，粗略地说，前者是教授“常态的科学”，例如：几何学教授逻辑推理，代数学主要是恒等变换，物理学的定律都是代数式；而后者则是教授“变化的科学”，例如：研究的对象是变量，描述变量之间的关系是函数，一个函数的变化率是微商，描述函数之间的变化关系是微分方程，计算的过程变为求极限的过程，而物理学的定律则都是微分方程来描述的。
大学和中学在知识的内容和方法论的不同，都反映在大学本科的核心基础课之中。所以，要提高本科的质量，就必须要求教授本科核心基础的教师对所教课程的内容有准确而深透的理解，在科研方面有出色的建树，在实践方面有丰富的经验和成就；还要熟谙这门学科的历史、现状和问题，对本学科与其他相关学科的联系也有全面而深入的了解和认识，他们应该是本学科的知名学者。具备这种水平的教师就是“名师”。只有实现名师上讲堂，即名师教基础课或成立教学小组，由名师策划和指导，多位教师参与授课（包括讨论课和习题课）才能确保全面提高高等教育质量。教育部在培养名师和鼓励名师上讲台方面采取了许多措施，做出了巨大努力，这些都是应该肯定的。
需要正视的是，我们当前也面临着一些问题。一方面，我国大学整体上教学名师资源不足；另一方面，现有名校的名师资源也未得到充分利用。
粗略地说，目前我国只有39所“985工程”大学基本达到了这个要求，另有82所“211工程”（不含“985工程”）大学基本接近这个要求。也就是说，名师等优质资源被少数一流或名牌高校所拥有，但不能被所有高校所共享。而剩余的900多所大学和1200多所专科院校基本上没有达到名师主讲核心基础课这一要求。
目前，尽管已有大量应届硕、博士研究生进入了这些学校的教师队伍，但是普遍存在着青年教师教育教学经验不足、教学与科研水平尚待提高等问题，他们距名师尚有很大距离。一般而言，培养一位名师需要20年时间。
另一方面，名校的名师教育资源也没有得到充分开发。以北京大学为例（数据由北大李晓明教授提供），2013年上半学期共开设1998门课，其中听课人数均值为48，中位数为29。这说明在近2000门课中，有近1000门课的课堂听讲人数规模<30人。听课人数少，可以更好地开发群智，使每一位学生的问题得到比较深入的讨论，学习过程甚至可以达到耳提面命式的传道、授业、解惑，但其缺点是能获得名师直接指导的人数太少！以名师为代表的优质教学资源稀缺，已成为全面提高高等教育质量的桎梏。
总的来说，突破传统教育体制对优质教育资源的垄断，实现优质教育资源的广泛和充分共享，是当前全面提高我国高等教育质量亟待解决的问题。
奚：那么科学实验课程目前又面临着什么问题呢？
李：当前我国高校毕业生创新能力与美英发达国家相比尚有不小的差距，而教育方面的主要原因之一是我国高校开设的科学实践课程内容基本停留在验证课堂上讲授理论的阶段，即利用所学理论解释现象，应用所学理论解决问题。这些内容都是需要的，问题是只做到这些还不够。此外，多数教学实验室环境不是真实的环境，部分实验室和科研项目也没有积极对本科生开放。学生只要正确进行由老师事先设计好的操作规程和程序，就能验证课堂讲授的理论。这种实践教育的不足是对学生创新能力的培养支持力度不够，不能满足建设创新型国家的要求。
奚：近一年来，“互联网十”很热，人们都说，互联网进入哪个领域，就使哪个领域发生革命性的变革。比如说：电商对实体店产生了巨大冲击，滴滴等打车软件对出租车行业改革起到了决定性的推动作用，互联网金融正深刻地影响着银行和保险业。您认为，“互联网+高等教育”会带来什么样的变革，对您刚才提到的核心基础课又会有哪些影响？
李：首先，“互联网+”为整个高等教育改革和发展带来了革命性的变化，既是挑战，更是机遇。比如说，对于核心基础课，最大的变化就是MOOC的发展。“互联网+”时代的到来为突破名师资源不足，又好又快、全面提高高等教育质量提供了新的思路，带来了新的机遇。2011年，斯坦福大学吴恩达（Andrew Ng）宣布：将在因特网上免费教授该校“机器学习”课程。整个授课过程，包括课堂教学、答疑、习题课、审批作业，讨论互动课、小测验、期中测验到期末考试等，都在因特网上进行，使用斯坦福大学讲义，考试成绩合格者由斯坦福大学计算机系颁发成绩证书。结果该课程的注册人数超过10万，有约1万人在网上参与并完成全过程，拿到了斯坦福大学计算机学系的成绩证书。由此开名师教育资源为全世界所共享之先河，并诞生了一种“互联网+”教育模式，称为大规模开放在线教育，英语简称为MOOC，常译为慕课或幕课。
自此，MOOC以课件公司的形式迅速崛起。例如由美国斯坦福大学发起，杜克大学、伯克利大学等33所院校合作的Coursera公司，提供1462门课程，有1464万学生注册；由麻省理工学院和哈佛大学支持，与加州大学等28所高校合作的非营利性组织EdX，提供641门课程，有400万学生注册；由斯坦福大学独家经营的Udacity，提供87门课程，学生注册达100万。
我国从2013年开始建设MOOC平台，最具代表性地有：清华大学的“学堂在线”，联合17所高校提供162门课程，有172万在线学生；国防科大的“梦课学习平台”提供63门课程，有25万解放军官兵在线学习；以及教育部的“爱课程”，有30所合作院校，提供130门课程，注册学生达100万。
上述MOOC代表性平台使名师教育资源共享成为现实，打破了300年来金字塔式高校人才培养的旧观念、旧模式，实现了优质教育资源的全人类共享。它使全世界的适龄青年，都可通过因特网获得最优秀名师最好的教育。换句话说，就是名师的教育资源对因特网上每一个用户都是开放和均等的。
目前，我国基本还是采用国外公司和高校MOOC教学的管理模式来进行教学，这也产生了一些问题。例如，全面推广名师的MOOC课件，可能对高校基础课教师的工作和生活带来冲击，使他们徘徊不前。再如，学校全方位使用课件公司提供的MOOC课件，会涉及侵犯版权和缴纳费用等问题。
为此必须结合我国高校的实际情况，制定一套适合中国国情的办法来推广使用MOOC课件，而且一定要先试点，取得成功后再予推广。
奚：您认为，对于计算机学科来讲，一个科学系统的MOOC教学方案应当包括哪些内容？
李：以计算机科学与技术学科（以下简称计算机学科）为例，也包含软件工程和信息安全等学科，我认为至少应当包括以下8个方面：
（1）基本目标：又快又好地全面提高我国计算机专业本科教育质量，为研究生教育及信息社会建设提供高质量的人才支撑。
（2）基本状况：我国开设计算机专业的高校共有946所；一级博士点60个，一级硕士点224个，计算机专业在校生人数本科67万，硕士7.2万，博士1.7万。
（3）基本原则：利用本科生课余时间，采取自愿原则，在不干扰、不影响各校计算机专业本科教学计划的前提下，向全国计算机本科生推荐由教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会（以下简称教指委）确定的9门核心基础课的MOOC课件作为免费学习课件。
（4）课件制作：教指委推荐9门核心基础课程是：C程序设计、离散数学、计算机组成原理、数据结构、算法设计与分析、操作系统、数据库、软件工程、互联网及大数据。课件的制作采用众包的形式，凡得到不少于2/3的委员及教指委特聘专家投票通过，经教育部批准，即可成为指定教学参考课件。
（5）课件要求：课件制作需达到Coursera和EdX的课件标准（即斯坦福大学、麻省理工学院、哈佛大学以及加州大学伯克利分校本科课件标准），要提供MOOC课件全过程的音视频录像、讲课教师的全部PPT和课堂板书音视频，也要提供在线和离线习题课、答疑、小测验、期中考试及课程结业考试题。课件不得侵犯各已有课件公司的知识产权，规定语言是中文，也可接受英文，但应准确、易懂。
（6）质量控制：为控制学习质量，改革研究生入学资格审查制度。由教育部设立研究生资格考试管理中心，组织研究生入学资格考试，试题内容以上述9门课程的指定课件内容为标准，其作用类似于美国英语能力资格认证的TOEFL考试以及研究生资格认证的GRE考试。研究生入学资格考试每年可举行多次，每位本科生在校学习期间，都可注册并参加，由国家考试中心颁发成绩证书。只要上述9门成绩均达到研究生入学标准，即可申请攻读硕士或博士。通过这一措施，我国高校计算机专业优秀学生接受的本科教育质量将提高到不低于国际一流大学的水平。
（7）工作重心：聚焦在学习成绩居前20%的优秀本科生（约14万人，每年毕业约3.5万人）身上。这些优秀学生的特点是学习的自觉性强，有更多的自学和研究问题的时间。他们是我国高校研究生的主要生源，也是9门高质量核心基础课的MOOC受益者。这批学生质量的提高，代表着我国计算机本科教育整体水平的提高。
（8）国际课件：美国斯坦福大学、麻省理工学院等率先开发出高质量的在线开放课件，开创了优质教育资源为全人类共享的高等教育新时代。我们应无保留地支持和鼓励中国学生以个人行为学习和使用这些课件，并要求他们遵守知识产权法和各个课件公司或大学的相关规定。
上述措施的实行将打破多年来只有极少数进入名牌大学的学生才能获得高质量本科教育的状况，使全国本科学生可利用的高质量教育资源日趋一致，使研究生入学考试操作简单易行，使质量考核更加真实可靠。此外社会化的入学资格考试也为大学生就业提供更多的选择和自由度。奚：科技实践课程同样面临上述问题，是否也有依托“互联网+”开展群体创新实践课程的方案呢？
李：这个方面也是有的，计算机学科跟互联网结合更紧密，我们提出了一种依托互联网开展群体创新实践课程的方案，称为MOOP（P代表proiect）。核心内容包括以下4个方面：
（1）基本目标：在深入理解的基础上，运用或改进课堂理论，解决科研、生产和社会实际问题，培养本科生的创新、动手、写作、竞争和沟通的能力。
（2）基本要求：规定“互联网+MOOP”为每一位本科生的必修实践课程。以计算机专业为例，每一位本科生必须加入一个开源社区，使用开源代码并通过“众包”（crowdsoucing）的形式参与APP或智能化软件开发等科学实践和创新活动。
（3）实践证书：除核心基础课（MOOC）考试成绩外，申请攻读研究生的学生还应提供参加“互联网+MOOP”的实践与创新资格证书。例如，编写过哪些程序和软件，工作量、投入时间和使用情况，发明过何种新技术，注册专利的情况，在社群和社区中担任过何种职务，做过何种社会公益服务等。高校可以通过社群社区记录，了解考生的动手能力、自主创新能力和社会生存能力，并加强高校及考生本人对这些能力的重视。其考核方法是依据学生在开放社群的工作记录，并颁发实践与创新资格证书
（4）组织形式：在大学本科4年中，需以“四面体”作为“互联网+MOOP”的基本单元。一个四面体有4个顶点，每个顶点有一位同学站位：第一顶点是组长，负责“四面体”整体工作以及与其他“四面体”之间的联系，第二顶点负责设计，第三顶点负责研发，第四顶点负责测试。其组成原则是自愿组合加协商。各顶点职责每年轮换一次，通过大学4年社群实践，全面提升学生各项创新能力。
奚：可否请您阐述一下，您说的MOOP会给计算机领域创新人才培养和产业发展带什么样的影响？如果全面推广到其他学科，又会怎样？
李：以计算机专业为例，若上述措施得到有效实施，假定我国高校招生规模保持不变，排名前20%的优秀学生每人领导一个“四面体”，到2020年全国每年将新增3.5万个群体工作组、14万高质量信息产业大军，数量相当于7个谷歌（Google）公司，知识和能力基本达到麻省理工学院和斯坦福大学的优秀本科生水平。
推广开来，如果每个四面体中都安排一位前20%的优秀生，这些优秀生在大学本科的4年中将和他所在的四面体的成员一起学习核心基础课，一起参加试验和创新活动，这将带动总数80%的本科生品质和能力的提高，从而实现全面提高高等教育质量的效果。如果我们选取10个专业，例如：计算机、电子、机械、材料、生物、医学、农业、能源、环境、交通等同时进行试点，那么到2020年，将为我国“大众创业、万众创新”的进程提供充足的高质量人才，完成我国全面升级进入“互联网+”创新型国家的人才培养任务。
（编辑：彭远红）