【校长专访】加快推进计算机科学教育 做数据科学教育的探路人——华东师范大学副校长周傲英教授专访

周傲英简介：1985和1988年在成都科技大学（现四川大学）获得计算机应用学士和硕士学位，1993年在复旦大学计算机科学系获得博士学位后留校工作，1997年晋升教授，1998年1月起担任复旦大学计算机软件与理论方向博士生导师，1996年3月至2002年7月担任复旦大学计算机科学系副主任、系主任。2005年获得“伯克利学者”奖励计划资助在加州伯克利大学访问研究。2008年2月起在华东师范大学工作，先后担任软件学院副院长、常务副院长，云计算与大数据研究中心主任，数据科学与工程学院院长。2015年7月任华东师范大学研究生院院长。2016年6月起任华东师范大学党委常委、副校长。

曾获得国家杰出青年基金，入选长江学者特聘教授。入选上海市科技启明星计划、上海市优秀学科带头人、教育部跨世纪人才等人才计划。获得国务院特殊津贴、霍英东青年教师基金奖励和八次教育部、上海市科技进步、自然科学一二等奖。2019年获得国家科技进步二等奖。目前担任第七届国务院学科评议组成员，《计算机学报》副主编。

编者按

周傲英教授一直在计算机教育领域深耕细作，从教三十余年一直活跃在计算机教育的教学一线，从助教到教授、从普通教师到大学副校长，他的所思所想，对一线教师、对教育主管部门领导、对计算机教育界都有着重要的参考价值。

自2008年周傲英教授在华东师范大学工作以后，先后促使云计算与大数据研究中心、数据科学与工程学院等相关大数据研究、教学部门的成立，为华东师范大学的数据学科相关发展做出了卓有成效的贡献，也推动了国家数据科学和工程领域学科研究的发展。在这些瞩目的成就背后，是周傲英教授对计算机教育发展孜孜不倦的追求与探索。金秋十月桂花香，《计算机教育》杂志主编奚春雁（下面简称奚）参观了华东师范大学校园，专门拜访了周傲英副校长（以下简称周）。


奚：随着《中国制造2025》和新工科背景下各个专业培养目标的改变，您认为计算机类专业的人才培养应该有什么样的变化？

周：这个变化应该说是根本性的。

新工科是2017年教育部提出并积极推进的，既然现在大家都在讲新工科，那就要跟老工科有区别。新工科跟老工科到底有什么区别呢？ 我们应该认真思考这个问题。

在我看来，新工科是传统工科之上再加上两个特征，一个是信息技术，另一个是设计思维。信息技术就是以互联网为核心的信息科技，包括大数据、人工智能、区块链等。设计思维是新工科另一个重要特征。设计思维的核心就是同理心，就是尽一切可能站在使用者的角度去考虑问题，设身处地体验用户需求，进行社会化思考，通过原型设计和试用，经过反复迭代完善产品设计。这个时代的变化是互联网带来的，互联网是人性最大的释放、人性最大的张扬，每个人都可以表达自己。在工业化大规模生产的时代，生产出来的产品都是同一规格，这样可以降低成本，缺点就是没有办法满足个性化的要求。随着互联网应用的普及和推广，对产品和服务的个性化需求满足自然提到议事日程，同时制造业经过多年的发展，也具备了这个能力。在这样的情况下，设计思维就显现出其重要价值。

这两个特征都需要计算机人才的培养计划、培养目标发生根本性的改变，因为技术和思维方式的转变都需要训练。如果没有训练，就不能进入新工科时代。这种训练需要教材、教学方式、实训等方面进行根本性改革。比如，当前使用的教材是包括谭浩强老师在内的第一代计算机教育家编撰出来的，这批教材很多是IBM公司、贝尔实验室等成功产品和科研成果的结晶，这些教材使得我们在应用和产业方面发展得很快，有了很多跨越式的进步。

到了新时代，国外IEEE CC 2020、ACM的课程计划也都是值得我们借鉴和参考的，但我们不发展自己的一套体系是不行的。以前我们建立自己的培养和课程体系没有条件，现在条件基本成熟了，我国的互联网企业发展迅速，正在从追随者变成引领者，从商业模式创新者变成技术创新者。再者，我们国家有那么多造机器、做系统的人才，做信息化、做应用的人才，我们的应用和技术有很多独特之处。我们应该有意识地发展一套自己的体系,包括像华东师范大学在内的“双一流”高校都应该有责任去做这件事、去推动这件事情。这需要我们把最新的研究成果变成教学内容，将最新研究体现在培养计划里、体现在教材里、体现在实训里，促使人才培养发生根本变化。

奚：“ 计算机科学”这个概念是 20 世纪 60 年代确定的，至今已经过去半个多世纪，计算机系统有了突飞猛进的发展，您认为这个概念本身是不是也发生了改变呢？

周：是的，我认为计算机科学这个概念有了根本性的改变。

现在的计算机科学，用一句唐诗来形容，就是“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”。现在的计算机科学已经不再是高高在上、曲高和寡象牙塔里的研究，而是已经与公众的日常生产生活融合在一起了，这也是为什么美国前总统奥巴马在临近卸任之前要专门发表讲话，倡导全民计算机科学教育，即Computer Science for All。计算机科学进入一个大众化、全民的时代。

这个时代的变化是互联网带来的，互联网给世界带来深刻的变化。计算机科学和技术是互联网发展的核心基础，互联网催生了大数据，以活生生的案例让人们认识到数据的重要性。大数据的有效应用和精准分析又使得人工智能再度成为热点。当前是大数据和人工智能的时代，有点像工业革命发展初期现代科学真正诞生的时代，对世界的认识需要新的思维方式，需要新的科学研究范式。著名的计算机科学家，数据库领域的第三位图灵奖获得者Jim Gray博士在2007年1月11日他人生最后一次学术报告“科学方法的革命”中提出数据密集型的科学发现范式，即科学研究的第四范式。从这个意义上来说，人类又处在一个新的启蒙阶段，计算机科学教育对新科学时代的启蒙至关重要。

计算机科学发展到互联网时代，我们对它的认识到底发生了什么变化？我打个比喻来说，这个变化就像当年的“地心说”变成了“日心说”。这是一个“什么是中心”的问题，这个时代真正实现了从“以计算为中心”向“以数据为中心”的转变。以前我们也会提这个转变，因为计算机就是为了解决计算问题而发明的，这就是计算机这个名字的来源。计算机发明以后，人们很快就发现用计算机来处理数据大有用武之地，这差不多是20世纪60年代的事情，是以COBOL语言为标志的。互联网时代真正实现了这个转变，“以数据为中心”实质上是“以应用为中心”。计算机发展到今天，尤其是互联网应用的发展，让我们认识到这个领域遵循的是典型的“应用驱动创新”的基本规律。“应用驱动创新”“创新驱动发展”，这就形成了一个创新链。应用是创新的源头，创新产生新的应用，这样形成闭环，形成良性循环，相互促进。这也是为什么任正非说，我们所处的时代是一个爆炸式创新的时代。我想原因可能就在于此。其实，信息技术以外的很多领域也应该是这样的，只是计算机领域更加具象和明显一些。

只有认识到“应用驱动创新”这一点，我们才会重新思考计算机科学和技术会怎么发展。我经常用“四个Open”来概括互联网时代计算机的发展。第一个就是开源，Open Source。互联网的迅猛发展得益于开源软件，我们的“万众创新”也是受此启发。软件是人类的知识产品，开源软件使得人类知识产品的生产不再受机构或体制束缚。这是人类知识生产的革命，每个人都可以为这个世界的进步做出贡献，而不是只有高校、技术公司、研究机构等体制内的人才能做。第二个就是开放架构，Open Architecture。计算机系统或平台是用来解决问题的，只要能解决问题，就应该怎么适合就怎么做，不应该墨守成规、抱残守缺，不需要按照教科书或现有的规定来做，而是应该根据应用场景度身定制、量身打造。互联网企业为解决自身业务发展而研发的很多技术都是按照这条思路来做的，互联网圈子里流行的“垂类”就是指针对垂直类型的应用，在技术和系统上度身定制、精耕细作，这实际上是活学活用，对人们的要求更高，是创新发展之路。第三个就是开放问题，Open Problem。以前我们做论文，经常会在论文的结尾部分提一些没有解决的问题，称之为开放问题。其实，我们现在应该认识到，真正的“Open problem”不仅仅出现在论文里，更是在我们的脚下、我们的身边。就像我们学校，学校信息化治理、教学管理、培养质量等方方面面的问题都需要解决。我们计算机专业培养的人就是要能解决这些问题，不只是学前人总结出来的知识。第四个就是开明思想，Open Minded。这指的就是解放思想，不抱残守缺、不故步自封。现在是一个大众创业、万众创新的时代。这个时代变化非常大，原来的经验可能会变成包袱，原有的成功可能反而成为创新发展的障碍，我们学计算机和信息技术的人都知道Legacy这个词，差不多就是表达这个意思。

奚：随着“物大云移”的发展，产生了越来越多的科学领域，比如数据科学、智能科学等，您怎样看待这些领域与计算机科学的关系？周：“物大云移”是当前信息科技的热点，是计算机科学和信息技术发展到今天的一个必然的结果。用传统的观点来看，这其中很多是属于计算机应用的范畴，因为其应用的广泛性和渗透性，得到大家的普遍认可。这些技术发展的源头都是计算机，都是由计算机派生来的。伴随着科技进步、经济发展，时代赋予计算机科学新的内涵，这些内涵逐渐就有新的术语来承载，就是数据科学、智能科学等，用通俗的、大众喜闻乐见的概念来说就是：大数据、人工智能等。以人工智能为例来说，现在的很多人工智能研究本质上是计算机应用研究，以深度学习算法为代表的人工智能更像是工具。《礼记》有“君子不器”的说法。以前理解“君子不器”，一直以为是指“君子不使用工具”或者“君子不屑于使用工具”，也就是不爱劳动。现在重新来理解这句话，这句话的意思是指“君子不仅限于使用工具”，言外之意是应该琢磨工具背后的那个“道”。我们古代先哲很早就倡导“道器合一”。如果我们认可现在流行的大数据和人工智能主要是技术、是工具，是在“器”这个层面的，它们后面的“道”是什么？我认为就是计算机，是Computer Science。计算机科学是在“道”的层面。源于计算机发展的一个重要成果是互联网，互联网反过来又催生和催热了大数据和人工智能，促进了计算机的发展。我们处在一个新时代，面临百年未有之大变局，创新是发展的不二之道。创新必须“道器合一”，不仅仅要特别重视大数据、人工智能等技术和工具的研究，同时要特别注重和重新审视已开展多年的计算机教育。邓小平在1984年提出“计算机的普及要从娃娃抓起”，这是一个伟人对未来的预测。2016年，美国前总统奥巴马在其八年任期的最后一年做的最重要的一件事情就是倡导全民计算机科学教育（Computer Science for All， CS for All）。 计算机科学和人工智能、大数据是“道”和“器”的差别，但它们都不是发源于我们国家，我们很长时间以来都还是模仿和使用，要么停留在“道”的层面，要么停留在“器”的层面。现在到了新的时代，“道器合一”变成现实可行的一条路线，而且是一条创新之路，会带来中国自己的发展创新。在2016年初倡导全民计算机科学教育的时候，奥巴马特别强调未来就业市场的变化。在很多行业机器取代人是一个必然的趋势，到了2016年的中期，AlphaGo的推出很快就向公众证实了这一点。一向被认为对人类智商要求最高的游戏，计算机都能战胜人，这就意味着，几乎所有人们从事的工作都可以由计算机系统来做。这一度引起公众的恐慌，带来深层次的思考。进行全民计算机科学教育的意义在于，让人们理解机器是怎么思考的，人们才会消除恐慌，才会通过学习培养驾驭机器的能力，避免变成“捣毁机器”的人。全民计算机科学教育意义重大，因为计算机科学教育训练的是思维方式。我们可以把 “CS for All” 简单理解成“Programming for All”，也就是教大家编程序。教学生编程序不是为了让学生都成为程序员，而是通过在课程中编写程序的强化训练让学生养成编程序的思维方式。现在提各种思维，我们认为全民计算机科学教育的核心是训练编程思维（Programming Thinking）。编程思维（Programming Thinking）= 分而治之（Divide and Conquer）+ 循序渐进（Step by Step）+ 试错迭代（Trial and Error）。编程思维主要由三部分构成，这也是问题求解的基本方法。第一，分而治之。面对现实复杂的问题，要真想解决问题，而不只是停留在解释问题或争论问题的阶段，首先是要在把问题认识清楚以后，把大问题分解成小问题，再对各个小问题进一步分解，分而治之是为了各个击破。第二，循序渐进。我们都知道，在把问题分解成可以求解的小问题以后，接下来就是对问题进行数学建模，设计出算法，编写程序就是用计算机语言把算法表达出来，程序代码是一行一行编写的，不能指望一蹴而就，要循序渐进。第三，试错迭代。这一点也非常重要，尤其是对于我们国家的学生。我们的文化很多时候是要求我们言之有物，追求完美，导致我们的学生听得多、想得多，在课堂上反而不够积极主动。通过编程训练，我们可以领悟到：软件是编出来的，但好的软件是用出来、改出来的。我们要追求完美，但不要有完美主义倾向，实践出真知。试错迭代也是互联网企业服务产品研发的独门秘诀之一。鉴于在研学大数据、人工智能过程中对计算机科学教育的上述认识，我们在数据科学与工程专业教育的基础上，尝试在全校范围内开设计算机科学教育通识课程，进行大学计算机科学教育的改革试点。我们是想通过对课程目的、课程内容的重新修订，利用互联网、大数据、人工智能的手段搭建教学平台，采集教学行为数据，注重编程训练，践行知行合一的基本理念。华东师范大学在腾讯教育、开源社等企业和机构的支持下，正在加快教学和实训平台的建设，已经开始在个别院系进行试点教学。我们希望通过信息技术和教育教学的深度融合，首先在我们的专业教育和计算机科学教育通识课程中实现“有教无类，因材施教，寓教于乐，教学相长”的中国教育智慧。通过课程的学习和动手编程实践，培养学生的编程思维。作为师范大学，我们还当仁不让地承担着全民计算机科学教育的重任，基础教育领域的计算机科学教育和数字素养训练也是我们的主攻方向之一，为中小学编写教材、设计平台的工作也在同步开展。在我们看来，这是为新的数字经济时代培养所需人才的一项重要工作。我们不是要全民都变成程序员，我们是要训练全民的编程思维，让学生在未来面对世界发展不确定性的时候，能有正确的思考和解决问题的思维方式，成为具备创新创业能力的社会主义合格建设者和接班人。

奚：近几年您作过许多关于数据专业和大数据人才培养方面的报告，您觉得我国高校的数据科学人才培养是否适应我国教育的发展？有哪些需要解决的关键问题？

周：我们在数据专业建设和人才培养方面发展很快，但我们应该深入思考一下其中的根本性变化。

我经常谈数据专业，全称是“数据科学与工程专业”，教育部发布的专业名称是“数据科学与大数据”专业。我们简称为数据专业，是想突出以数据为中心。在我看来，数据是人类文明史上继蒸汽能（Steam Power）和电能（Electric Power）之后的第三个能源（Power）。蒸汽能和电能成就了工业经济，数据是催生数字经济的新能源，从这个意义而言，数据能（Data Power）对经济社会的作用将超过蒸汽能和电能的总和。大数据其实是强调多源数据的融金，基本无关乎数据的量级，大数据主要指的是应用导向的是数据采集、汇聚、关联和使用。其本质是数据的融合，把原本各自孤立的数据互相关联和融合，赋予数据更深层次的语义和价值，洞察事物的本质，通过充分利用数据加速数字经济的发展。在大数据背景下，数据的一个重要特点就是突出了数据的人本特性，也就是说很多数据都是关于人的数据。数据的充分利用，不仅极大地发展了生产力，同时还将深刻地改变生产关系。

数据专业就是要以数据为中心，围绕数据来设计所有的教学内容。从另外一个角度说，计算机整个的发展历史，从诞生到今天，一个主要的脉络就是从“以计算为中心”转移到“以数据为中心”。以前，我们非常强调计算，我们耳熟能详的概念很多都是与计算相关的，如高性能计算、网格计算等，大数据概念得以被广泛接受以后，说明以数据为中心也在逐渐深入人心。

从“以计算为中心”转到“以数据为中心”，从人才培养的角度来看，核心就是整个培养理念的改变。培养理念的改变要有载体，教材是实现培养理念转变的综合性载体。解决人才培养这个关键问题要靠教材，现在对教材的要求已经和以前很不一样了，以前教材只是一本书，现在的教材不仅限于一本书，还有网上素材、学习材料、实习实训的平台等来共同支撑。教材的设计和编写是以培养理念为指导的。我们理解这一点，也进行了一些尝试，我们在华东师范大学从2014年提议设置数据科学与工程专业开始，经过近6年的思考和探索，我们在数据科学与工程学院提出了一个路线图，称为CST计划（Curriculum、Syllabus、Textbook，培养计划、课程大纲、教科书）：一方面将计算机科学、应用数学和信息系统的专业知识结合到培养计划中；另一方面进行课程重构、知识点重组，并辅以强化实践训练，形成新的核心课程大纲；同时着手开展数据专业系列教材的规划和编写。

CST计划涉及很多内容，华东师范大学联合中国人民大学、四川大学、云南大学、河南大学、湖北大学、西北工业大学、东北大学、哈尔滨工业大学、中国矿业大学、桂林电子科技大学、石河子大学等十几家兄弟高校成立高校数据科学与工程专业建设协作组，简称为数据专业协作组。协作组是我们这几家高校的自发行为，大家都在教学和人才培养的第一线，有一个共同的想法，希望能把培养计划和教学大纲确定下来。根据协作组几次研讨会的精神，大家一致同意把数据专业的课程分三大类，第一类叫做基础课，第二类叫核心课，第三类叫方向课。我们把核心课程定义为区别于其他专业的专业课，也就是体现专业区分度的课程，一般应该是6~8门课。现在已经有几门课程确定为核心课，这是数据专业区别于其他计算机类专业的重要特征。这几门课程分别是数据科学与工程导论、数据科学与工程的数学基础、数据科学与工程的算法基础、分布式计算系统、云计算系统、当代数据管理系统、统计方法与机器学习和当代人工智能。以核心课程体现专业的内涵，重点解决核心课程的教学大纲和教材建设。本着“简单起步，快速迭代，联动包容，日臻完善”的基本思路，随着探索和认识的深入，逐渐完善。如果现在必须有的一些内容在核心课程中放不了，可以先放到基础课中去讲授；如果一些内容不够成熟，可以放到方向课里面去学习。

事实上，数据专业建设和课程设置本身就是一个创新的过程，我们要发展出一个新专业，必须行动起来，开始艰难的探索。当然，CST的根本是理念的问题。就像一百多年以前，交流电出来以后，美国办电机系；两百多年以前，英国第一次工业革命的时候，蒸汽机改良以后得以广泛应用，英国出现了机械系。数据跟蒸汽跟电是一样的地位，数据专业不仅要研究数据本身，更要研究怎么用好数据，这是数据专业的根本宗旨。

奚：华东师范大学1979 年成立计算机科学系，1981 年有计算机应用硕士点，作为一所师范院校，您怎样评价当时华师大的前瞻性？

周：华东师范大学是在1979年成立计算机科学技术系，这在全国高校中都算是较早成立的计算机系之一。当时成立计算机系是由刘佛年校长提议和推动的，他是个教育学家，成立计算机系也许是为了更好地支持教育、更好地解决教育的问题。现在看来这是很有前瞻眼光的。华东师范大学的计算机系最初是由数学系和物理系合作创办的，经过40年的发展，以计算机为代表的信息技术学科已经成为学校的一个优势学科群。2013年3月，陈群校长访美归来，提出创办大数据研究院，因而有了现在的数据科学与工程学院。在2018年年初，钱旭红校长提出了成立“智能+”研究院的倡议。智能+与教育+、生态+、健康+、国际+相互支撑，形成了我们学校服务“育人、文明、发展”使命的五大行动计划。2019年7月，华东师范大学宣布成立信息学部，共设有计算机学院、软件学院、数据学院、通信学院等4个学院，翻开了信息技术学科发展的新篇章。华东师范大学计算机科学技术系从1979年成立至今整整40年，这40年计算机学科的发展有了长足的进步，这主要得益于校长的前瞻性战略眼光和几代学人的艰苦奋斗。

这种前瞻性对一所师范大学尤为难能可贵。与综合性大学和工科类大学相比，传统和保守是师范大学的基本特征。教育本身就是上一代人为下一代人设计的模板，是教导规矩、树立规范的，这是由师范大学的性质所决定的。但是，我们现在面临的是“百年未有之大变局”，下一代人将面临什么样的世界，也许我们根本就不知道。世界的未来面临非常多的不确定性，应对不确定的最好办法就是有开放的思想和前瞻性的战略眼光，这对一所好的师范大学尤为重要。

奚：“以本为本”已成为共识。华东师大对此采取了哪些举措？

周：“以本为本”非常重要。在数据学院，我们很早有了研究生学科点，但我们坚持要建设本科专业，并且把本科生培养放在最重要的位置。

本科是一个学校的本色，也是一个学校的底色。事实上，“以本为本”和“以生为本”强调的内容是基本一致的。大学开设的课程、引进的教师、建设的教室、添置的设备等都应该体现“以生为本”，应该符合学生的发展要求，着力促进学生自由、全面、健康的成长，这一点是每所大学都应该做到的。杜威指出“教师总是真正上帝的代言者，真正天国的引路人。”“教育过程是一个教师与学生共同参与以及真正合作的过程 ，师生共同创造教育经验。”这说明教学的重要性。

教育部提出“以本为本”，说明本科生培养这个问题已经非常严重了。大学的老师要做好教学工作，首先老师要自己认真开展科学研究，如果一个大学老师自己连研究都不会，很难想象他怎么能做好教学？鼓励老师做好科研这一点本来是非常正确的，但如果导致“重科研、轻教学”，我觉得一定是指导思想出了问题，造成了南辕北辙的结果。如果大学老师的科研脱离了学生的培养，特别是本科生的培养，那他就不适合在学校里面做教学工作，应该去公司或研究所，因为没有发挥大学科研的育人功能。

华东师范大学作为一所以教育见长的综合性大学，我们特别重视本科生的培养工作。学校积极响应教育部“一流本科专业”建设和“强基计划”，正在实行本科教学和人才培养改革，推动本科人才培养工作的全面深化改革。以数据学院为例：①针对学生，首先提出了CST计划，制定有助于学生全面发展的培养计划、课程大纲、教材建设；其次是重实践，学生在学会编程以后就鼓励他们加入老师的研究实验室，进行实践操作的训练；最后，鼓励学生积极参加体育活动，做到真正的德智体美劳全面发展；②针对教师，首先要求所有教授、副教授都要给本科生授课，这是一个基本条件，如果不上本科生的课就没有教授的资格；其次将教授、副教授的上课率与学院绩效直接挂钩，教授不上课将影响学院绩效。目前，华东师范大学计划将教授的上课率与教授个人发展联系，以鼓励教授、副教授更好地从事教学工作。

奚：您曾获得过“杰青”基金奖以及教育部和上海市的多种奖励，成为青年学者学习的榜样，对此，您有什么样的希望寄语年轻学子？

周：大家选择做研究，应该“做真的研究、做有用的研究”，做研究不仅仅限于做文章。真的研究、有用的研究，通俗一点就是要做到“田间地头、摸爬滚打、一身土一身泥”，在解决应用问题的过程中研发技术成果推动理论创新。在这个充满机遇的时代，已经有很多事实证明：信息技术领域发展的基本规律是应用驱动创新。也就是说，创新不再仅仅是靠聪明，更重要的是去做、去实践，在实践中善于总结、善于抽象，走出一条从应用到技术再到理论的创新之路。源头是应用，是实践。所以，要做真的研究、做有用的研究，这是我一直倡导的。

对30多岁、40多岁的人来说，他们处在一个大变革的时代，同时也是充满机遇的时代，他们能不能当弄潮儿、能不能勇立潮头，关键在于他们要拿出勇气来、拿出毅力来、拿出他们战略眼光来。我们这代人也要更加努力，要把我们的能量最大限度地发挥出来，把我们能做的事情做好。等到了年龄再大一些，我们所能做的就是不会成为年轻人前进的障碍，不会用自己的高度限制年轻人的高度。我们要做年轻人的垫脚石、做年轻人的阶梯。

这是个年轻人的时代，未来属于年轻人。

这是对年轻人的希望。

（完）

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