高校计算机课程的设置与破茧
1956年,《十二年科学技术发展远景规划》制定之后,“育人才”成为计算机事业发展的第一步,教材首当其冲。在当时的国际环境下,计算机也没有选择余地,只能全面依靠苏联,当然美国和欧洲在全力封锁新中国,想依靠也是靠不上的。
一、计算机教材来自苏联
苏联科学院院士列别捷夫向到访的中国科学家提出的建议,有关教育的是:
“中国的大学立即建立计算数学和计算机制造专业,参考书和教科书,苏联有的使用苏联的,英美的也可以用。”苏联科学家还是很现实的,思想并非极端偏执。之前,大连的一个军事学校就规定停止使用所有俄文之外的外文图书。
1956年,在中科院计算所举办的训练班从20多个高校抽调百余名教师和多名应届毕业生集中学习,他们成为首批计算机专业师资。所学课程是:“计算装置原理、计算方法和程序设计基础。”这些课程的教材,都是来自苏联。
苏联专家在这几年中带来的著作、技术资料和在华的讲稿,都经翻译出版,现在能查询到并翻译出版的还有:
Я.С.伊茨霍基《脉冲技术》(1949)
Η.Η.克雷洛夫《脉冲技术》(1956)
A.A.萨宁编著《研究辐射的电子学方法》(1951),
A.И基多夫《快速电子计算机》(1956)
Ф.В.马伊奥罗夫《电子数字计算机元件与线路》(1957)
A.Π.叶尔晓夫《快速电子计算机编制程序的程序》(1958)
З.И.札沃罗金娜《数字计算机的磁元件》(1958)
1956年,Д.Ю.潘诺夫(Пaнoв)教授带来六册БЭCM电子计算机资料和一册程序设计资料。中科院物理所和数学所的人员,还有北大胡祖炽等,清华孙念增等,哈工大吴忠明和李仲荣,一起工作了半年整理和翻译。
1957年秋天到1958年夏天,Ю.Д.斯梅格列夫斯基,在中科院计算所讲授《程序设计》《函数计算方法》和《程序设计自动化》。很快,《程序设计基础》由中科院计算所编印,徐献瑜和曲佩兰校对,1958年12月第一版,此后3年里6次印刷总数达20715册。
1954年上半年,物理所的计算机组用时一年半翻译了萨宁编著的《研究辐射的电子学方法》,1958年3月由科学出版社出版,该书有255个电子管电路图和详尽说明。此书1959年1月再版,两次印刷共6374本。参加该书翻译的有:忻贤傑、夏培肃、吴几康、赵佩珩、陈奕爱、林传骝、席德明、许廷宝、王传英和安建勋,陈芳允校阅。
1958年11月18日,北京工业学院指挥仪专业两个班,从次日开始转学计算机专业课程。教师王远接受讲课任务,只有一周准备时间,但他还没有见过计算机。幸好在图书馆找到俄文“自动化学报”连载的《电子计算机》,正是图文对照的БЭСМ计算机。他大喜过望,晚上的俄文资料,次日就变成课堂上的学生笔记。1958年讲授90学时,1959年60学时。
无论使用苏联教材或是英美图书,有一个共同的问题,就是如何确定翻译过来的中文词汇。就如黄玉珩先生1964年的《磁芯存贮器》一书,后来“存贮”更换为“存储”。当年一度以“电子数字计算机”命名,实际当今“电子计算机”已成为不可分割的专有名词,变成“数字电子计算机”。
全国语言与术语标准化技术委员会有计算机专业参与,当年是先做起来,在发展中调整,前辈科学家与学者做出了不可磨灭的贡献。
二、西方的计算机图书曲折蜿蜒
中国科学家和计算机机构陆续获得英美的计算机著作和杂志,也及时翻译出版,而且这些资料获得越来越多的进入渠道。除去以院校和电子学会名义出访的正式交往之外,通过出入境人员和项目引进,也获得了西方计算机的新书。
1958年2月,科学出版社出版A.D.Booth的《快速电子计算机》(1955年11月第二版),原著1953年5月在英国出版,译者是北京大学吴允曾、胡祖炽、张世龙和林建祥,印刷5582册。
1963年10月,科学出版社出版了А.I.普莱斯曼《晶体管数字计算机线路设计》(1959),蒋士騛、万永熙、田龙、于清汶、胡建翻译,印刷8300册。
1964年4月,科学出版社出版了F.L.包厄尔等的《算法语言文集》,介绍了算法语言ALGOLA,由许孔时编译,印刷3700册。
1964年7月,科学出版社出版K.H.V.布斯的《自动数字计算机的程序设计》(1958),译者是计算所仲萃豪和姚兆炜,印刷4400册。
20世纪50年代回国的董铁宝教授,王选说董先生称得上是“中国第一个程序员”,他在美国伊利诺伊大学的Illiac-I计算机上解题甚多。他带回了很多实用的基础服务性程序。1958年初,王选看到的关于存储程序概念的报告就是他带回来的。董铁宝委托王浩教授按时把“CommunicationsofACM”杂志从美国寄到北京,王选每期必读。1961年第1期非常重要,刊载了一系列关于ALGOL-60编译的文章,DJS-21机上关于换名参数的处理方法完全是从上面学来的。
中苏关系破裂后,中国人开始转向西方学习与交流,第一站就是英国。
1961 年底,中国电子学会派出代表团访问英国,慈云桂跟团出发,在两个多月的访问中,走访了剑桥大学,牛津大学,曼彻斯特大学,爱丁堡大学和伦敦大学帝国学院,参加了许多学术会议,参观了电子技术展览会,考察了多家计算机公司,搜集到一大批计算机资料,收获颇丰。1953年11月,曼彻斯特大学研制成功的实验型晶体管计算机首次运行,这台计算机只有简单的7种功能操作码和一条64个字的磁道作为主存储器,这是世界上能进行工作的第一台晶体管计算机。他们也在伦敦了解到,美国比英国晚两三年研制晶体管计算机,但发展势头迅速,从20世纪50年代中期至60年代初期,先后研制成功弹载晶体管计算机、全晶体管数字计算机、晶体管化实验计算机、从大型到小型的多种晶体管计算机,把计算机水平提高到前所未有的高度。
慈云桂在英国清楚地看到半导体技术的重大意义和前途,就地完成了晶体管计算机的方案性设计,回国之后立即报告国防科委停止电子管计算机研制,成功实施441-B晶体管计算机研制。1964年版的哈军工计算机教材,已经全面介绍晶体管电路了。
1965 年5 月,在30余位赴英进修人员中,有中科院计算所许孔时、南京大学孙钟秀、交通大学徐敏、北京航空学院陈望梅,这是最先赴英国学习计算机的中国学者。1964 年和1965 年,又在英国国家物理实验室作为来访工作者从事情报检索工作及有关理论的研究。他们在英国不仅能够看到图书馆里的专业著作,还能够看到欧美电子、计算机杂志中的最新文章。
与其他领域不同,计算机界一直在跟踪西方的技术进展,当然科学家也是要小心翼翼地操作,比如最显赫的系列机开发,就低调地叫做联合设计,文革的大环境,谁也不能脱离。
1972 年2 月美国总统尼克松访华,两国科学家恢复往来。是年7 月16 日,美国计算机科学家塞弗罗·奥恩斯坦、托马斯·克拉克、阿纳托尔·霍尔特、艾伦·珀利斯、赫伯特·西蒙等携夫人到达北京,随后中国电子学会组团正式访美。两国计算机科学家的往来和交流,就不仅仅是教材的引进了。
三、自行编写计算机教材,迈出第一步
上世纪五十年代末、六十年代初,经过训练班教学和几年教学实践,高校计算机专业的教学大纲初具规模,课程多,内容全面,还有规范的实验课和几类专业实习,当然苏联的图书作为模板和专业框架,为中国的计算机图书编写提供了不可缺失的借鉴。教材也从教师自编讲义转向正式出版物,一种是学校正式印刷的教材;另一种是由出版社出版,面对社会销售。
高校计算机类专业主要设置课程有“脉冲与数字电路”“电子计算机运算器”“电子计算机存储器”“电子计算机控制器”“计算机外部设备”“脉冲技术”“电子管线路”“程序设计”(汇编指令与语言)等。教学内容围绕着计算机原理、设计、构建、测试、组装和整机调试。
1958年10月,中科院计算所根据训练班的教材,编印了《计算方法讲义》,由科学出版社出版,虽然印数不详,但是年12月,就安排了第二次印刷。该书为计算数学工作者参考,但也供高校计算数学专业使用。
从1956年开始,北京大学数学力学系着手研究数字计算机,次年,他们为研究生设置了脉冲技术、计算装置、电子模拟计算机、电子数字计算机等专业基础课和专业课。1958年2月,翻译出版了《快速电子计算机》。
哈军工军用电子计算机专业58、59级教学大纲课程33门、3915学时,金工、机工实习四周、专业实习九周,毕业实习四周。
1959年9月,西军电计算机专业开设的专业课有“自动调节原理”“模拟计算机”“数字计算机”“专用计算机”“计算方法”“程序设计”“逻辑设计”,总学时3726小时。
1960年2月,北京工业学院自动控制系成立,所属的计算机专业称为221教研室。1960年4月出版了京工的第一本计算机教材《数字计算机概论》由毕业留校的三名教师李耀墀、张振民和江涛结合苏联M-3机编写,署名“李振江”。同时出版的《数字电路》是由教师徐世俊编写的,两种教材使用多年。
1962年末,王遇科从哈工大调到京工后编写出版了《电子数字计算机的逻辑设计》,并从1964年起讲授这门课程。
1964年8月,哈军工编印了《电子数字计算机原理与部件》,三个分册分别为运算器、存储器、控制器,各印570册。编者为张德芳、胡守仁、王凤学等。该书的大量插图、波形、公式都十分规整清晰,对学习的帮助很大,是早期自编教材中的姣姣者,可惜至今编者和国防科大档案馆都无样本收藏。
1961年7月,由西安交通大学教师于怡元和郑守淇组织编写的近52万字的《电子数字计算机原理》上下册,由高教出版社出版,这是我国第一部正式出版的“计算机原理”教科书,该书署名“姚林”。上册印数8701册,1962年1月,加印2800册;1962年2月,下册印数12700册,十年时间中几乎为全国各校计算机专业采用,风行一时。
计算机训练班的讲义《计算机原理》,由夏培肃主持编写,手刻油印,课上分发,是我国计算机教材的原创版本,也是中国科学技术大学计算机教材的原稿。第三届学员郑世荣逐课搜集,装订成册,视为珍品,精心收藏保存。中科大58级计算机原理教材在训练班讲义的基础上编写,除三册《电子计算机原理》外,还有上机实验和实习的辅助教材。
1964年,焦桐礼等编写了以107计算机为实例的《计算机原理(新版)》,翻译了俄文版苏联大型计算机运算器、控制器和存储器资料,铅印成册。
1963年12月,《实用程序设计》由科学出版社出版,以104计算机为背景介绍程序设计方法、数据处理和检查以及上机组织,由计算所张绮霞、朱淑霞和曹东启编写,印刷4000册,1965年11月第二次印刷1350册。
1964年7月,《磁芯存贮器》由科学出版社出版,黄玉珩编著,,印刷4000册,精装、平装各半,定价分别为2.1元和1.6元。
1974年8月,复旦大学数学系编写的《怎样用算法语言编程序》(X-2
机、709机)出版印刷30000册。
当年计算机图书的出版特点,一是配合仿制机器出版;二是出版数量大,印数不断追加;三是从翻译苏联图书到自主编写。这一时期,计算机技术已经发力一路向前,参与人员越来越多,从图书印数可看到计算机领域的规模。编写教材是要花费许多精力与时间的,特别是在还没有计算机作为编辑工具的时候,手工撰写的教材永远赶不上技术进步的速度,所以一方面手写刻印的讲义继续多年发挥作用;另一方面就是依靠实物,在实习中进行学习,教师的口授成为重要的授课补充。
四、教学大纲逐步成型与教材的短板
计算机专业起步时,没有统一的教学大纲,直接借鉴苏联样板,苏联的计算机教育大纲和教材,为中国的计算机教育奠定了基础,迈出了坚实的第一步。
1958年11月,北京航空学院建立航空解算装置专业,设在航空自动控制系,陈望梅任解算装置教研室主任,使用他翻译苏联教材,由王仁庆和肖明光讲授解算装置,陈忠、胡建平讲授数字计算机课程。
1960年,交通大学计算机教研室参照莫斯科动力学院等的教学计划和教材教学,专业课程有:电子线路、模拟电路、脉冲技术、解算装置、计算机原理和程序设计等。
许多学校,除了脉冲数字电路、晶体管电路、数字逻辑等专业基础课程和必不可少的计算机原理之外,陆续开设了数据结构、编译原理、汇编语言、PASCAL语言、数据库、存储器原理、汇编原理、计算机控制原理、快速傅立叶变换等课程。
文革后,对计算机的重要性得到全社会的认可,从计算机专业到计算机系纷纷在400多所高校建立;教学计划进行了本土化的再创造,覆盖全国的计算机教材成为几大出版社的金牌产品。
国际上最具影响力的计算(机)专业的教学计划当属美国计算机学会发表的指导性计划,计算学科的发展及社会应用给学科教育和计算概念带来巨大变化。计算机专业课程体系和课程内容改革的研究,促使教学计划不断变革。
出于早期“以任务带学科,以科研带队伍”的专业发展模式的影响,教师和学生在研制计算机的同时学习计算机研制技术,教材编写陷于具体的设备和应用项目,存在内容拼装,功能展现与操作方法的基本格局。计算机学科分类过于具体,缺少跨学科的、多学科交叉渗透的综合课程,缘于编者少有精力进行全领域的观察思考和展望。在国家图书馆的外借阅览室,6000多种计算机图书占据了整面墙壁,几乎全部居于具体技术与设备。所以有一种批评认为高等计算机教育发展滞后,尤其是专业课程设置与社会需求脱离,导致人才培养和人才需求的结构性失衡。这是教材的一个短板,另外一个欠缺就是教材跟不上技术进步的速度。
年代一,用同一颜色表示从教材编写和教学到学生参加工作,计算机技术体系依旧不变;年代二,不同的颜色表示从教材编写到学生参加工作,计算机的技术体系已经不断变化。
计算机教育是由教师根据培养目标要求,使用教学资源对学生进行培育,课本体现了教学大纲。在早期的电子管计算机时代,教师在8至10年的时间中,可以使用同一类教材;毕业生可以应对各种单位的同类设备的研发应用(见插图,技术进展年代一)。到了下一阶段,进入集成电路时期,教材仍包括了从电子管到晶体管和少量集成电路计算机的内容(包括软件和网络的同步变化)。学生毕业时,已经进入大规模集成电路计算机时期,而他们要面对的工作远远超出了教材和在校学习的内容(见插图,技术进展年代二)。由于教学长年滞后,就是在当年的计算机资格考试中,也出现了已经淘汰的早期内容。
面对日新月异的计算机教育,不慌不忙地设定教学大纲和组织教材编写的节奏,已经不能适应新世纪的教学需要。2006年5月,笔者在光明日报发表《新世纪计算机教材的历史责任》,就指出计算机教材缺少中国计算机历史的内容。其实,由于早年的保密和计算机的快速更新,可能主管教材的学者也不熟悉中国计算机的起源和前辈们的决策与创造。
计算机的基础内容等教材,当然要继续以专著方式出版,但是这种传统选编出版方式在网络时代并非唯一渠道。当数字电影都通过全国的管理平台统一发行监管之时,计算机的创新内容是否可以也通过资源交互平台汇集、整合、提供呢?计算机和网络日新月异,那么计算机的教材工作是不是也要创新,走出自己的新路,实现一次破茧?
在网络时代,计算机教材和教学工作,首先应当回顾前辈走过的道路,寻找一种从基础理论到不断更新换代的计算机技术的采编与教学组织方式,使得培养出来的学生既了解发展历史,又能够适应在学校中还没有接触到的设备与技术,从事高水平的创新研究与应用工作。
公众号《计算机六十年》文章选读: