计算教程CC2005中的形式化方法教育
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摘要：ACM和IEEE-CS联合任务组提交的计算教程cc2005，对计算机学科相关专业的教学产生了重大的影响。本文对计算教程CC2005中相关专业的知识体系进行了分析，讨论了形式化方法的相关课程计划和教学内容，以期对国内高校开设形式化方法相关课程提供参考。
关键词：计算机学科；计算教程；CC2005；形式化方法；知识体系
中图分类号：G642 文献标识码：B
计算机科学技术日新月异、飞速发展，使得高等院校的计算机学科相关专业教育面临严峻的挑战。为了适应工业应用和大学教育的新形势要求，确定合理的人才培养目标、知识体系及课程内容规范，美国计算机协会ACM和电子电气工程师学会计算机分会IEEE-CS联合制定并了计算教程CC 2005(Computing Curricula 2005)[1]。该报告的推出对全球计算学科相关专业的计算机教育产生了重要的影响，我国教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会制订了《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》[2]。
形式化方法是基于严密的、数学上的形式机制的计算机系统研究方法。ACM和IEEE-CS联合任务组提交的计算教程CC2005的软件工程分册SE2004将“软件工程的形式化方法(Formal Methods in Software Engineering)”列为一门核心课程 [3]。欧洲形式化方法学会于2001年成立了专门的形式化方法教育研究分会FME-SoE(Formal Methods Europe Association - Subgroup on Education)，并于2004年11月了对欧洲11个国家、58所高等院校形式化方法教育课程的调研报告[4,5]。这些工作为推进计算机学科相关专业的形式化方法教育产生了积极的作用。
1CC2005简介
计算机技术及其工业革命对人类社会发展产生了深远和重大的影响。从计算机诞生至今，计算学科的相关专业教育就引起了人们的极大关注。国际学术学会组织对于高等院校计算教程的制订和规范一致给予了高度关注。ACM学会于1968年、1978年和1972年分别出版了计算机科学(CS：Computer Science)教程Curriculum’68、Curriculum’78和信息系统(IS：Information Systems)教程。IEEE-CS学会于1977年了计算机科学与工程教学计划报告，并于1983年对其进行了修改完善。国际信息技术职业协会AITP(Association for Information Technology Professionals)于1985年了首部信息系统教程。ACM和IEEE-CS联合任务组于1991年出版了著名的计算教程CC’91(Computing Curricula 1991)，给出了计算机科学和计算机工程(CE：Computer Engineering)专业四年制学士课程计划。ACM于1993年了计算机科学、计算机工程、信息系统、计算机支持业务(computer support services)和其他领域计算共五个专业的二年制辅修学位教程。国际信息系统学会AIS(Association for Information Systems)和ACM、AITP于1997年公布了四年制信息系统专业学士学位教程。
计算教程CC’91对世界范围的计算机教育产生了巨大的影响。但是，随着计算机科学和技术的飞速发展，计算学科领域不仅在纵向上迅速发展，而且在横向上急剧扩展，计算学科相关的各种不同课程也随之迅猛增加。CC’91渐渐暴露出了各种局限性和不足。在1998年秋季，ACM和IEEE-CS再次合作，成立了联合任务组旨在对CC’91进行修订和完善，建立能为各种计算学科的学位课程设置提供指南的新教程。随着工作的推进，任务组成员认识到：计算已经深入到如此多而广的领域，以致从一门学科的单一角度来看问题是远远不够的。各种计算学科领域内容的丰富程度和广度要求以一种新的方式来定义和规范计算课程，该工作的完成需要ACM、IEEE-CS、AIS以及其它专业协会的合作。ACM和IEEE-CS联合任务组于2001年12月了计算教程CC2001(Computing Curricula 2001)。CC2001报告包含了两个方面重要内容：新的计算教程结构(称为CC2001模型)；计算机科学本科生学位计划的详
细课程指南。由于CC2001报告包括了计算机科学课程指南，所以把那些涉及到计算机科学内容的部分当作计算科学教程CS2001。信息系统相关组织于2002年了信息系统更新报告信息系统教程IS2002。软件工程教程分册SE2004、计算机工程教程分册CE2004、信息技术(IT：Information Technology)教程分册IT2005分别于2004年8月、2004年12月、2005年10月完成。计算教程CC2005由计算教程概要报告CC2005、计算科学教程CC2001(CS2001)、信息系统教程IS2002、软件工程教程SE2004、计算机工程教程CE2004、信息技术教程IT2005、其它教程(待增加)共7部分组成。概要报告CC2005对该版本教程所涉及专业计算机科学、信息系统、软件工程、计算机工程、信息技术进行了全面的介绍，并给出了各个专业学位计划规范制订的指导性原则。各专业学位计划的知识体系以及课程设置和内容在相应分册中详细阐述。
CC2005中的各个教程给出了相关专业的三级结构知识体系：知识领域®知识单元®知识点；将知识单元中所对应专业学生所必须了解和掌握的基本部分鉴别为核心单元，其余知识单元则作为选修单元；根据知识单元中的知识点，规定实施知识单元所需的教学课时；依据核心单元及其教学课时，结合学生的培养方向，制订出了相关专业学生的课程设置计划和教学大纲。
计算机科学专业知识体系包括14个知识领域、132个知识单元，其中64个规定为核心单元。信息系统专业知识体系包括3个知识领域、29个知识单元。计算机工程专业知识体系包括18个知识领域、187个知识单元。软件工程专业知识体系包括11个知识领域、58个知识单元。信息技术专业知识体系包括3个知识领域、29个知识单元。表1给出了各个专业知识体系中所包含的形式化方法相关知识点。
计算教程CC2005中的个专业分册，给出了相关专业的课程设置和教学内容建议。这些课程中的一些涉及到了形式化方法知识的教学，表2列出了相关课程设置情况。值得一提的是，软件工程教程SE2004中，将形式化方法单独设置为一门独立的核心课程―软件工程的形式化方法(Formal Methods in Software Engineering)(SE313)。
3结束语
形式化方法的工业应用需求和教学过程实践的经验积累，已愈来愈体现出计算机学科相关专业形式化方法教育的必要性和可行性。国内计算相关专业的形式化方法教育还相当薄弱，尚未在高等院校得到有效推广和实施。计算机学科相关专业形式化方法课程教学的有效推进还有赖于课程教材、实验环境、支撑工具以及应用环境等方面的突破。
参考文献：
[1] The Joint ACM/IEEE-CS Task Force on Computing Curricula. Computing curricula 2005 C the Overview Report[R]. ACM and IEEE Computer Society,2005.
[2] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
[3] The Joint ACM/IEEE-CS Task Force on Computing Curricula. Software Engineering 2004[R]. ACM and IEEE Computer Society,2004.
[4] FME Subgroup on Education. A survey of formal methods courses in European higher education[C]. LNCS 3294: Teaching Formal Methods,2004:235-248.
[5] 古天龙. 欧洲高等院校计算机学科形式化方法教育探析[J]. 中国大学教学,2007,(11):48-50.