计算机大学论文范文

要写好一篇逻辑清晰的论文,离不开文献资料的查阅，小编为大家找来了《计算机大学论文范文(精选3篇)》仅供参考，希望能够帮助到大家。清华学校缘起清华大学创办于1911年春,始称“帝国清华学堂”,是利用庚款建立的留美预备学校。辛亥革命后,1912年10月更名为“清华学校”,仍为留美而设。英国科学家罗素1920年造访后,感慨道:“清华学校恰像一个由美国移植来的大学校”。

第一篇：计算机大学论文范文

计算思维与大学计算机基础教育

摘要：文章首先介绍了大学计算机基础课程的重要性，分析了教学中存在的问题，指出了“狭R，r-具论”的危害。然后从推动人类文明进步、科技发展三大科学思维之一的“计算思维”入手，阐述了计算思维对培养学生创新能力的重要性。最后按计算思维主要内容，即问题求解、系统设计和人类行为理解，探讨了大学计算机基础课程设置，强调了课程结构设计的重要性，给出了一种以“计算思维”为核心的大学计算机基础课程教学的最小集，为大学计算机基础教育提供了一种以提高学生计算思维能力为目标的新模式。

关键词：计算思维;大学计算机基础教育;计算思维导论

一、大学计算机基础课程的重要性

对于计算科学的重要性，在美国总统信息技术咨询委员会(PITAC)2005年6月给美国总统提交的报告《计算科学：确保美国竞争力》(Computational Science：Ensuring America's Competitiveness)有明确的阐述。报告认为，虽然计算本身也是一门学科，但是其具有促进其他学科发展的作用。报告认为，21世纪科学上最重要的、经济上最有前途的前沿研究都有可能通过先进的计算技术和计算科学而得到解决。尽管报告用的是“都有可能”，但是对于我们学科来说，这个论述已相当到位。那么，为其他学科培养掌握先进计算技术的大学计算机基础课程就显得非常重要。从国家层面，对这门课程的定位就是基础课程，也就是与数学、物理相同地位的基础课程。既然是基础课程，课程的教学方法就应该像数学与物理一样，讲授学科的基础概念。

二、大学计算机基础课程教学存在的问题

目前，在大学计算机基础课程的教学中出现了一些问题，主要是“狭义工具论”的问题。“狭义工具论”就是认为计算机基础教学就是教学生怎么将计算机作为工具使用。应该说这种认识对计算机的教育非常有害，这样会使学生对计算学科的认识淡化，无助于计算技术中最重要的核心思想与方法的掌握。作为“狭义工具论”显然不好，但在过去一段时间里，在高校中的确某种程度上存在这种倾向。

再来看教程，我们大学计算机基础的教程，名称很多，诸如入门、文化等等，都被认为是计算机基础课的教材。内容基本上是有关领域的浓缩版，把它压缩在一起。好像网络也讲一点，人工智能、数据库也讲一点，都很浓缩。这会产生怎样的后果?那就是：学生进入大学后，对第一门计算机课程兴趣不大，逃课率较高。

我国出现的这些问题，其实美国也存在。美国著名计算机杂志Communications of The ACM前主编PeterDenning教授，2003年11月在Communications D，TheACM上发表了《伟大的计算原理》(GreatPrinciples ofComputing)一文嘲，在文中介绍过这个问题。当然，他讲的是“程序设计语言”作为大学的第一门计算机基础课程的问题。他介绍道，面对程序设计语言中繁杂的语法规则，在课程的学习过程中，有35%～50%的学生辍学;另外，不少学生还通过抄袭或者是作弊的方式来完成课程。许多非计算机专业的学生从来都没有体验过计算的愉悦——计算原理的相互影响以及问题有效解决的思维方式。

2005年11月，美国ComputingResearchNews刊登了一篇名为《科学与工程专业毕业生的工资》的报告。报告介绍了2003年10月在美国科学与工程领域各学科中，计算机与信息科学专业毕业生的平均工资最高。尽管如此，2001年以来，主修计算相关专业的学生却在不断下降。

加州大学洛杉矶分校的高等教育研究会一直都在追踪学生主修专业的情况。他们发现学生对计算专业的兴趣波动很大。具体数据如下图所示。

三、计算思维在美国产生的背景

计算科学的至关重要性与学生兴趣的下降形成鲜明对比。2005年6月，美国总统信息技术咨询委员会(PITAC)向美国总统提交报告后。美国科学基金会(NSF)很快组织计算教育与研究领域的专家，召开系列会议，于2005年末至2006年初形成4份应对危机的报告。

(1)Report of NSF Workshop

on Integrative ComputingEducationandResearch(ICER)NortheastWorkshop~

(2)Report of NSFMidwestRegionWorkshop on ICER，Preparing 1T Graduates，for 2010 and Beyond;

(3)Reportfrom the Southeast Region Workshop onICER：PreparingITGraduatesfor2010andBeyond;

(4)ICER Final Report D，the Northwest RegionalMeeting。

根据以上报告的建议，2007年美国科学基金会(NSF)启动了“大学计算教育振兴的途径”(CISE Pathways t0RevitalizedUndergraduateComputingEducation，CPATH)计划，投入巨资进行美国计算教育的改革。

经过2007年和2008年的资助和项目实践，“大学计算教育振兴的途径”(CPATH)计划相关工作者认识到计算思维(Computational Thinking，CT)在计划中所起的重要作用，对在2009年申报的项目提出了更为具体的以计算思维为核心的课程改革。“大学计算教育振兴的途径”(CPATH)计划启动后，不仅引起美国教育界的关注，也引起美国科学界的关注。2008年，美国科学基金会(NSF)还启动了一个涉及所有学科的、以计算思维为核心的重大基础研究计划“计算使能的科学发现与技术创新”(Cyber-Enable Discovery and Innovation，CDI)，进一步将计算思维的培育扩展到美国的各个研究领域。

以上3个事件，可以联系在一起看待。致美国总统的报告(《计算科学：确保美国竞争力》)开篇介绍道，大约在半个世纪前，前苏联成功地发射了世界第一颗人造卫星，它撼动了美国在政治与科技上的领导地位，促使美国在科学、工程和技术领域进行全面的改革。报告认为，如今美国又一次面临着挑战，这一次的挑战比以往来得更加广泛、复杂，也更具长期性。报告认为，美国还没有认识到计算科学在社会科学、生物医学、工程研究、国家安全以及工业改革中的中心位置。报告认为，这种认识不足将危及美国的科学领先地位、经济竞争力以及国家安全。报告建议，应将计算科学长期置于国家科学与技术领域中心的领导地位。

回顾历史，1957年前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，对美国产生了巨大的冲击。美国人是怎么做的呢?他们将改革美国科技的力量放在教育上，

投入巨资对美国课程的教学内容和教学方法进行改革，才有了今天世界科学、工程和技术领域上的领先地位。今天，美国将这次以计算科学为中心的教学改革与半个世纪前的那场科技与教育的变革相提并论，值得我们高度重视。致总统的报告不到半年的时间，美国科学基金会就将美国计算教育与研究领域，甚至是其他有关领域的专家召集在一起，分4个大区召开研讨会，检讨计算教育出现的问题，给出了4份相应的研究报告。“大学计算教育振兴的途径”(CPATH)计划，甚至“计算使能的科学发现与技术创新”(CDI)计划，都可以认为是这些报告的产物，其源头是致美国总统的报告。“计算思维”是报告实施过程中的一个重要成果，也是一个必然的结果，科技的竞争最终是有智慧的人才的竞争。

四、科学与科学思维

科学指的是反映现实世界各种现象的本质和规律的分科的知识体系。科学思维(简称思维)一般指的是理性认识及其过程，也即经过感性阶段获得的大量材料，通过整理和改造，形成概念、判断和推理，以反映事物的本质和规律。

科学思维主要分为理论思维、实验思维和计算思维三大类。一般认为，理论、实验和计算是推动人类文明进步和科技发展的三大支柱。这种认知不仅被科学文献广泛引用，而且还通过了美国国会的听证，以及美国联邦政府和私人企业报告的认同。

理论源于数学，理论思维支撑着所有的学科领域。正如数学一样，定义是理论思维的灵魂，定理和证明则是它的精髓。公理化方法是最重要的理论思维方法，科学界一般认为，公理化方法是世界科学技术革命推动的源头。用公理化方法构建的理论体系称为公理系统，如欧氏几何。

实验思维的先驱应当首推意大利著名的物理学家、天文学家和数学家伽利略，他开创了以实验为基础具有严密逻辑理论体系的近代科学，被人们誉为“近代科学之父”。爱因斯坦为之评论说：“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”嘲

一般来说，伽利略的实验思维方法可以分为以下三个步骤：

1.先提取从现象中获得的直观认识的主要部分，用最简单的数学形式表示出来，以建立量的概念;

2.再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系;

3.然后通过实验证实这种数量关系。

与理论思维不同，实验思维往往需要借助于某些特定的设备(科学工具)，并用它们来获取数据以供以后的分析。例如，伽利略就不仅设计和演示了许多实验，而且还亲自研制出不少先进的实验仪器，如温度计、望远镜、显微镜等。

以实验为基础的学科有物理、化学、地学、天文学、生物学、医学、农业科学、冶金、机械，以及由此派生的众多学科。

以上介绍了理论思维与实验思维的基本概念。下一部分，介绍与本文关系最为密切的计算思维。

五、计算思维

国际上广泛认同的计算思维定义来自周以真(Jeannetfe wing)教授。周教授认为，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的本质是抽象和自动化。如同所有人都具备“读、写、算”(简称3R)能力一样，计算思维是必须具备的思维能力。为便于理解，在给出计算思维清晰定义的同时，周以真教授还对计算思维进行了更细致的阐述：

计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个困难的问题阐释为如何求解它的思维方法。

计算思维是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法。

计算思维是一种采用抽象和分解的方法来控制庞杂的任务或进行巨型复杂系统的设计，是基于关注点分离的方法(SoC方法)。

计算思维是一种选择合适的方式陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法。

计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法。

计算思维是利用启发式推理寻求解答，即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法。

计算思维是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间、在处理能力和存储容量之间进行折中的思维方法。

在理解计算思维时，要特别注意以下几个问题：

像计算机科学家那样去思维意味着远远不止能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思维。计算机科学不只是关于计算机，就像音乐产业不只是关于麦克风一样。

计算思维是一种根本技能，是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。

计算思维是人类求解问题的一条途径，但决非要使人类像计算机那样地思考。计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力。是人类赋予计算机激情，反过来，是计算机给了人类强大的计算能力，人类应该好好利用这种力量去解决各种需要大量计算的问题。

计算思维是思想，不是人造品。计算机科学不只是将软硬件等人造物呈现给我们的生活，更重要的是计算的概念，它被人们用来求解问题、管理日常生活以及与他人进行交流和互动。

计算机科学在本质上源自数学思维，它的形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维，因为我们建造的是能够与现实世界互动的系统。所以计算思维是数学与工程思维的互补与融合。

计算思维无处不在，当计算思维真正融入人类活动的整体时，它作为一个问题解决的有效工具，人人都应掌握，处处都会被使用。自然，它应当有效地融入我们每一堂课之中。

六、计算思维在我国

计算思维不是今天才有的，它早就存在于中国的古代数学之中，只不过周以真教授使之清晰化和系统化了。

中国古代学者认为，当一个问题能够在算盘上解算的时候，这个问题就是可解的，这就是中国的“算法化”思想。吴文俊院士正是在这一基础上围绕几何定理的证明展开了研究，开拓了一个在国际上被称为“吴方法”的新领域——数学的机械化领域，吴文俊为此于2000年获得国家首届最高科学技术奖。

随着以计算机科学为基础的信息技术的迅猛发展，计算思维的作用日益凸显。正像天文学有了望远镜，生物学有了显微镜，音乐产业有了麦克风一样，计算思维的力量正在随着计算机速度的快速增长而被加速地放大。

计算思维的重要作用引起了中国学者与美国学者的共同注意。

由李国杰院士任组长的中国科学院信息领域战略研究组撰写的《中国至2050年信息科技发展路线图》指出：长期以来，计算机科学与技术这门学科被构造成一门专业性很强的工具学科。“工具”意味着它是一种辅助性学科，并不是主业，这种狭隘的认知对信息科技的全民普及极其有害。针对这个问题，报告认为计算思维的培育是克服“狭义工具论”的有效途径，是解决其他信息科技难题的基础。

孙家广院士在《计算机科学的变革》一文中明确指

出：(计算机科学界)最具有基础性和长期性的思想是计算思维。

国家自然科学基金委员会信息科学部二处处长刘克教授，特别强调大学推进计算思维这一基本理念的必要性。

中国科学院计算技术研究所研究员徐志伟总工认为：计算思维是一种本质的、所有人都必须具备的思维方式，就像识字、做算术一样;在2050年以前，让地球上每一个公民都应具备计算思维的能力。

中科院自动化所王飞跃教授率先将国际同行倡导的“计算思维”引入国内，王教授翻译了周以真教授的《计算思维》一文，撰写了相关的论文《计算思维与计算文化》。他认为：在中文里，计算思维不是一个新的名词。在中国，从小学到大学教育，计算思维经常被朦朦胧胧地使用，却一直没有提高到周以真教授所描述的高度和广度，以及那样地新颖、明确和系统。他希望我们能借“计算思维”之东风，尽快把中国世故人情的“算计文化”反正成为科学理性的“计算文化”，以提高我们民族的整体素质。

教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会对计算思维的培育非常重视。2010年7月，在西安会议上，发布了《九校联盟(c9)计算机基础教学发展战略联合声明》，确定了以计算思维为核心的计算机基础课程的教学改革。

七、计算思维导论课程的构建

大学计算机基础课程群一般由“大学计算机基础”、“算法与程序设计”、“计算机系统类课程(榭硬件基础)”，以及“信息处理与应用基础”等若干课程组成。其中，大学第一门计算机基础课程是计算思维培养的一个关键。对于第一门课程，我们初步构建了以计算思维为核心的课程内容，并命名为“计算思维导论”。下面，从该课程的地位、性质、任务等方面介绍该课程的大致内容。

1.课程的地位、性质、任务

本课程是大学一年级新生入学后的第一门计算机基础课程。课程从推动人类文明进步和科技发展的三大支柱出发，介绍计算思维的定义、本质、特征，以及计算思维对其他学科的重要影响。然后，从学科的根本问题，即“能行性”入手，介绍计算理论的有关内容，包括计算复杂性、图灵机、量子计算等内容。最后，介绍计算机的算法基础、程序设计语言、Python编程、计算机软硬件基础等内容。

2.课程的基本要求

课程要求学生了解计算思维的基本内容，了解人与计算机器能力的局限性，了解计算思维解决问题的一般步骤，理解计算在问题解决过程中所发挥的作用，初步掌握Python编程语言，能进行简单的程序设计。

3.教学内容

(1)　计算思维基础知识：科学发现的三大支柱，计算学科的兴起，计算学科的作用，名人名言;什么是计算科学：什么是计算机科学;什么是计算思维;主要研究内容，主要特征(它是什么，它不是什么)，计算思维对其他学科的影响。

(2)　计算理论：可计算问题、停机问题、计算复杂性等;图灵机，冯·诺依曼计算机模型，存储程序计算机，基本组成原理等;非传统计算模型(量子计算、分子计算、光计算等)。

(3)　算法基础：算法的基本概念(定义、分类、表达)，算法的设计方法(迭代法、递归法、随机法、启发式法等)，算法的分析(最坏情况分析、平均情况分析)，基本算法介绍(求和、求积、最大/最小、排序、查找、基本的图算法等)。

(4)　程序设计语言：程序设计的结构问题(程序的三种基本结构、GOTO语句的问题等);语言的语法和语义;低级程序设计语言(机器二进制指令代码、符号汇编语言等)，高级程序设计语言(C、Fortran、c++、Java、Python等)。

(5)　Python编程基础：Python语言简介，GraphicVisual

VPython简介，科学计算包Numpy，Mat，1ab功能的Matplotlib(库)，安装包NetworkX，生物信息软件平台Cytoscape等。基本要素：编程过程，注释，操作符，变量和函数，数据类型及转换，字符串，列表和数组，字典，判定结构，循环语句，比较符，参数，递归，迭代，随机数等。Python编程实例：基本输入/输出，定义函数，创建文件，直线式编程，for循环，调用文件，数组计算等。基于Python的实验：蒙特卡罗算法计算圆周率，控制和创建一个声音文件，仿真一个小型物理系统等。

(6)　计算机硬件基础：数制与运算，布尔逻辑与门电路，计算机组成(CPU、存储器、I/O设备、系统互联)，指令系统及执行，计算机体系结构，组网与因特网(网络基础、因特网协议)。

(7)　计算机基础软件：操作系统(操作系统的体系结构、协调机器的活动)，软件工程(软件生命周期、模块化、人机界面)，数据库系统(数据库基础、关系模型)，人工智能(智能与机器)。

4.教学方法的原则建议

以计算学科基本问题为导向，以经典案例为基础，通过实验了解和应用编程的基本原理，通过习题课强化学科基础概念的理解，着力提高学生的计算思维能力。

5.教材与参考书目

(1)Allen Downey,Jeff Elkner and Chris Meyers.Howto Think Like 4 Computer Scientist.Green Tea Press.2002.

(2)John Zelle.Python Programming：An Introductionto Computer Science.Franklin，Beedle&Associates，2004.

(3)J.Glenn Brookshear，Computer Science：AnOverview(10th EditionJ.Addison Wesley,2009.

(4)David Hard，Yishai Feldman，Algorithmics—The Spirit of Computing(3rd edition，).Addison-Wesley,2004.

(5)Jeannette M，Wing，Computational Thinking，Communications D，the ACM，2006，49(3)，

(6)TimBell，IanWhitten，andMikePowdl，Compu~rscience unplugged，www，unplugged，canterbury，ac，nz，

本届教指委在上届教指委工作的基础上，总结了计算机基础教学的发展规律，做了三件大事：即计算机基础教学的能力培养目标、知识体系和实验体系、核心课程的基本要求。教指委的这些工作，创造性地建立了计算机基础教学科学化和规范化的教学研究方法，形成了比较科学的基础课程教学体系，这些都为以计算思维能力培养为核心的计算机基础课程教学改革奠定了良好的基础。本届教指委为新一轮的大学计算机基础课程改革作了大量的前期准备工作。在2010年5月的合肥会议上，

探讨了计算思维融入计算机基础课程的问题，2010年7月召开的西安会议，2010年9月召开的太原会议，均把计算思维列为会议的主要议题，特别是在《九校联盟(c9)计算机基础教学发展战略联合声明》中，确定了以计算思维为核心的计算机基础课程教学改革。2010年11月的济南会议在更大范围内，讨论以计算思维为核心的课程教学改革。我们正在积极向教育部领导建言和申请立项，开展“计算思维：确保学生的创新能力”的大学计算机基础课程教学改革的研究。我们现在不仅仅是在谈论，而且是在具体做了，包括上海交通大学2010年秋季开设的实际上就是计算思维的课程，以及南方科技大学即将开设全新的大学计算机基础课程——计算思维导论。

参考文献：

[1]President's Information Technology Advisory Committee，Computational Science：Ensuring America's Competitiveness[EB/OL].http：//www.nitrd.govlpitaelreportsl20050609 eomputationalleomputational.pdf,June 2005.

[2]PeterJ，Denning，Greatptineiplesofeompuhng[J]，Cornmunieatiomof the ACM,2003,46(11).

[3]David Patterson，Restating the popularity 0f computerscience[J].Communications of the ACM，2005.48(9).

[4]美国国家科学基金CPATH计划2009年项目申报说明[EB/OL].http：//www.nsLgovlciselfunding/cpath_faq.jsp#1.

[5]美国国家科学基金CDI计划官方网站[EB/OL].http：//www.nsLgovlcrssprgm/cdl/

[6]爱因斯坦.相对论[M].周学政等译，北京：北京出版社，2007，

[7]Jeannette M，W'mg，Computational Thinking[J]，CommunicationsoftheACM，2006,490).

[8]中国科学院信息领域战略研究组，中国至2050年信息科技发展路线图D棚，北京：科学出版社，2009，

[9]孙家广.计算机科学的变革[J].中国计算机学会通讯，2009，5(2)，

[10]刘克.主题报告和分组报告评述.中国计算机学会通讯，2009，5(2).

[11]徐志伟.21世纪计算机科学的研究热点[J].中国计算机学会通讯，2009，5(2)，

[12]王飞跃.从计算思维到计算文化[J].中国计算机学会通讯，2007，3(11).

[13]九校联盟(c9)计算机基础教学发展战略联合声明[J]，中国大学教学。2010(9).

[14]何钦铭，陆汉权，冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养——《九校联盟(c9)计算机基础教学发展战略联合声明》解读[J].中国大学教学，2010(9).

[15]董荣胜.《九校联盟(c9)计算机基础教学发展战略联合声明》呼唤教育的转型[J].中国大学教学，2010(10).

本文根据陈国良院士在“第六届大学计算机课程报告论坛”所作的大会报告整理。感谢关心支持本工作的教育部领导和积极参与本工作的老师们!感谢本届教指委全体成员对本工作的大力积极支持!感谢美国周以真教授在北京的面谈!

[责任编辑：余大品]

作者：陈国良 董荣胜

第二篇：清华大学与计算机教育

清华学校缘起

清华大学创办于1911年春,始称“帝国清华学堂”,是利用庚款建立的留美预备学校。

辛亥革命后,1912年10月更名为“清华学校”,仍为留美而设。英国科学家罗素1920年造访后,感慨道:“清华学校恰像一个由美国移植来的大学校”。为尝试培养国内人才,1925年清华设立大学部,分文、理、法三院。同年开办国学研究所,聘请了梁启超、王国维、陈寅恪、赵元任四大导师。1928年8月更名为“国立清华大学”,并于1929年结束留美预备制,开办研究院,各系设立研究所,培养研究生。

梅贻琦的大师论

从1911年至1928年,清华学校曾十易校长。直到1931年梅贻琦出任校长,他成为执掌清华大学时间最长的著名教育家。

梅贻琦,祖籍江苏武进,生于天津鼓楼西板桥胡同一个诗书人家。1904年考入天津南开学校,品学皆优,是张伯苓校长的首届学生。1909年考取清华游美学务处,成为首批庚款赴美留学生。1914年毕业于康涅狄格州伍斯特理工学院电机系。1915年到清华学校任教,他严谨认真、关心学生、敬业乐群、备受欢迎。1921年8月又赴芝加哥大学深造,返校后任“物理首席教授”。

梅贻琦于1931年10月出任国立清华大学校长。他的许多论述为人熟知,例如大学与大楼的关系,“所谓大学者,非谓有大楼之谓也,有大师之谓也”、“勿徒注视大树又高几许,大楼又添几座,应致其仰慕于吾校大师又添几人”。他积极延聘国内外著名学者来校执教,使清华成为大师荟萃之名校。

梅校长上任伊始,宣布“本校拟向工程科学方面发展”,立即建立工学院,并兼任院长。主张培养“比较周见恰闻,本末兼赅,博尔能约之通士”。因此,清华大学以“通才教育”模式改革工程科学教育,使之成为培养适合中国工业化特点的著名大学。

1937年抗战爆发后,清华大学与北京大学、南开大学联合组建长沙临时大学以及西南联合大学。联大八年期间,南开张伯苓校长常住重庆,他对梅贻琦说:“我的这块表你就带着吧”(代表他);北大蒋梦麟校长也谦和通达,不争名利,使三校合作基础牢固。因此,梅贻琦成为西南联大事实上的校长,为我国大学教育史写下光辉的篇章。

抗战胜利后,1946年清华回北平复校,在梅校长治理下,清华大学得到长足发展,全校设有文、理、工、法、农5个学院26个系,在校师生2400多人。

1949年,梅贻琦为保护清华基金,暂居美国。他曾写信让解放后的清华继续利用他掌握的基金购买图书设备,未果。之后,他用清华基金筹办“清华原子科学研究所”,1957年扩建为“新竹清华大学”,继续担任校长。1962年5月19日梅校长病逝。在他生前从不离手的手提包中,人们看到“清华基金历年账目”笔笔清清楚楚,如此廉洁奉公,令人景仰动容。随着两岸关系的和平发展,两岸清华的交流日益频繁。

追溯清华电机系

1932年秋,清华建立电机工程系,与机械工程系和土木工程系共同组成清华大学工学院。顾毓琇接任工学院院长兼电机系主任。当时电机系有顾毓琇和李郁荣两位MIT博士,故从教学宗旨、课程设置以至教材选择都采用了MIT的模式。

顾毓琇百岁寿星,江苏无锡人。1923年他毕业于清华学校,赴美国MIT电机系深造,至1928年分获学士、硕士、博士学位。顾毓琇是中国电机事业的奠基人,曾任中国电机工程师学会会长。他集科学家、教育家、文学家、音乐家、佛学家和国际桂冠诗人于一身,是中国现代史上一位学贯中西、文理兼通的学术大师。

李郁荣(Yuk-Wing Lee)广东新会人,生于澳门。1924

至1930年在美国MIT电机系求学,分别获学士、硕士、博士学位。在维纳教授指导下,他完成了博士论文“用拉盖尔函数之傅立叶变换的网络合成法”(Synthesis of Networks by means of Fourier Transforms of LaGuerre's Functions),奠定了早期电路网络的理论基础。1934年8月应顾毓琇之邀李郁荣来清华工作。

清华电机系当年分电力与电讯两组。电力组以发电、输电、配电工程和电机设计及制造为主;电讯组着重电报、电话及无线电工程、电讯设计及真空管制造等。1934年底清华建成电机工程馆,设有电机、高压、电机制造、电车等一系列实验室,向美、英、德等国购置仪器设备,丰富的教学资源和严格的教学要求使电机系在国内居领先地位。

维纳来清华讲学

1935年8月至1936年6月“控制论”创始人维纳应邀来清华讲学,这是当年清华的一件盛事。这件事能实现,起码有三个条件:有钱“请得起”;有人“请得到”;有环境“请来能作研究”。

值得骄傲的是当时清华完全办到了。首先有“清华基金”,钱不成问题。其次有李郁荣直接联系,他是维纳的博士生,师生情谊甚浓。至于工作环境,李郁荣在1934年12月4日给维纳写信道,“我们的工学院有了相当大的扩展,添置了大量电工和机械装置。就在昨天,我们搬进了新建成的电机工程馆”;“我已经和工学院院长顾毓琇博士、物理系的任之恭、萨本栋博士以及数学系的曾远荣博士商谈过,建议向您提供一个研究职位。他们都非常赞成我的建议,并表现出很高的热情”;“清华数学系的图书馆与MIT的一样完善。任之恭博士认为物理系的图书馆要比哈佛大学的更加完善一些。我相信,您会发现这些图书馆为研究工作准备了充分的资料。”此外,顾毓琇和熊庆来都给维纳写信,协商了他来清华后的研究和教学内容。因此,维纳愉快地接受了清华大学梅校长的邀请。

美国数学家诺伯特•维纳(Norbert Wiener)从小就显示出非凡的数学才能,1912年获哈佛大学数理逻辑博士。1920年,维纳到MIT工作,他广泛涉猎新的数学知识,打下了坚实的数学功底,使他成为优秀的纯粹数学家。从30年代起,维纳开始转向应用研究。1931年维纳当选美国数学学会会长。

在清华期间,维纳为数学系讲授了调和分析,指导华罗庚与徐贤修完成了“关于傅立叶变换”的论文。在电机系与李郁荣合作进行了电网络的研究工作,并发表2篇论文。这里有一张弥足珍贵的1936年电机系教师的照片,前排左起:赵友民、李郁荣、顾毓琇、维纳、任之恭、倪俊、章名涛;后排左起:张思侯、范崇武、沈尚贤、徐范、娄尔康、朱曾赏、严睃。

电机系师生孜孜以求,为中国现代电机工程技术的发展作出了贡献。1932-1937年间,先后发表论文50多篇。其中顾毓琇14篇,如“感应电动机之串联运行”、“同步机运算分析”等。章名涛发表论文10篇,如“单相感应电动电机之理论及张量分析”,把张量应用于电机理论分析,很有实用意义。

电机系教师合影(1936年)

早期模拟计算机

在维纳来清华前,顾毓琇曾给温尼法•布什(Vannevar Bush,1890年3月11日-1974年6月30日)写信,希望购买他们研制的计算机(微分分析机),布什也是顾毓琇和李郁荣的老师,他考虑这过于昂贵,回复说:“我们的合作还可以沿着另外一条路线进行。几年来,我一直考虑制造一台求解非线性代数方程的机器,其规模仅仅取决于元件的数量多少,而且不会太复杂”;“如果您在这方面从事一些领先的工作而不是去寻求那些已有机器的复制品的话,也许更为合适”。于是顾教授采纳了布什的建议,由维纳和李郁荣设计制造了通过电阻网络解微分方程的简单设备。后来,维纳写信告诉布什:“此设备是相当便宜和非常精确的,我们要在这里制造一个实验模型……我们将寻求一个真正有用的7位或10位的仪器。你能看到什么突破口吗?是否值得申请专利?”

1948年维纳的名著《Cybernetics》出版。该词来自希腊文,原意是舵手或调速器。人们将其译为《控制论》,从此一门新兴学科控制论诞生。这是一门以数学为纽带,把自动调节、通信工程、计算机和计算技术以及生物科学中的神经生理学与病理学等学科的共性问题联系起来而形成的边缘学科。在该书的序言中,维纳写道:“很久以来,我就感到一旦国家有事,我的作用将取决于两件事,即密切接触布什所拟的计算机研究计划;另一件是同李郁荣博士合作关于电网络的设计工作。当然,这两件事已经证明都是十分重要的。”

维纳回国后,又鼓动著名数学家冯•诺伊曼教授来清华访问,诺伊曼夫妇对此很感兴趣,维纳向梅校长、李郁荣和熊庆来做了推荐,可惜不久抗战爆发,这也就无从谈起了。

1937年电机系随校南迁。这一期间电机系培养了大批急需的电讯人才,其中不乏知名专家、教授。如美国著名的电子计算机ENIAC在宾夕法尼亚大学研制成功,就有清华校友陈同章先生的重要贡献。

院系调整以后

1952年教育部进行了院系调整,我国高等院校由108所大幅增加到149所,北京西郊的八大学院拔地而起,实为建国初期的壮举。然而综合性大学由51所减为21所。与1949年以前相比,1952年理工农医大学生人数从7.04万人上升到13.84万人,满足了国家工业化的需要。但文史政法在校生却从37682人降到3830人,对法治建设产生了不利影响。

这次院系调整对清华大学来说,从积极方面看,通过“母鸡下蛋”繁衍了一批新校,是一次爱国奉献行动。但调出远大于调入,消极影响十分明显,伤筋动骨、大伤元气,影响了清华大学此后的发展。蒋南翔十分惋惜地说“工学院怎么能与理学院分开呢!”周远清也说:“高等教育长期文理、理工分家,人文教育与科学教育相割裂,给培养的学生带来了思维方式的缺陷和知识面的偏颇”。

经过调整,清华有机械制造、动力机械、土木工程、水利工程、建筑、电机工程、无线电工程和石油工程8个系,22个专业,15个专修科。1952年本科新生1030人,专修科900人,共计1930人。

蒋南翔的双肩挑

清华大学成为“红色工程师摇篮”,培养出一大批栋梁人才,这与蒋校长有直接关系。

蒋南翔,江苏宜兴人。1932-1937年清华大学中文系学习,中共地下党员,任清华大学支部书记,主编《清华周刊》、《北方青年》。他是“一二•九运动”领导人之一。1941年到延安做宣传工作。抗战胜利后,在东北从事青年工作。1949年当选团中央副书记。1952年后,任清华大学校长、党委书记,团中央书记处书记,高等教育部部长兼党委书记等。

他在清华大学担任校长14年,努力探索办好社会主义大学的道路,重视学生思想政治教育,积极发展原子能、电子学、自动化等新兴学科。

1953年蒋校长倡导的“双肩挑”式政治辅导员制度,就是一项带有战略性的教育创新。主张业务工作优秀的人懂得政治思想工作,而政治思想工作优秀的人又懂得业务,做过政治辅导员的清华毕业生中,不少人成为我国各条战线的优秀骨干、特别是培养了上百位省部级以上的领导干部,这是老校长最为人称道的功绩。

1964年蒋南翔提出“为祖国健康地工作五十年!”,成为全国大学生脍炙人口的奋斗目标。那时,每天下午四点半,同学们都走出课堂、宿舍、图书馆,操场上、马路上到处都是锻炼的人群,充满生命的活力和青春的欢乐。许多到清华参观的外宾都称赞不已。

建立计算机专业

早在1952年秋,清华数学系的华罗庚教授和电机系的闵乃大教授就讨论开展我国计算机技术的研究工作。从英国爱丁堡大学留学回来的夏培肃博士和电机系研究生王传英、林在旭参加了计算机科研组。后来华罗庚去中科院数学研究所,并筹备计算所,以夏培肃为主的这些开创性工作就转入中科院系统。

1952年清华与北大两个电机系的电讯组合并,成立了清华的无线电工程系。

1954年中央决定独立发展我国的核技术与核力量。为配合人才需求,1955年10月清华大学决定增设10个新专业。同时又决定在无线电工程系建立我国第一个计算机专业和半导体专业。

据负责筹建计算机专业的凌瑞骥教授回忆:“首先遇到的问题就是寻找模式和确定方向。当时我们能借鉴的主要是苏联的经验,因此就通过正在苏联攻读博士的本校教师金兰和吴麒分别搜集莫斯科莫洛托夫动力学院和列宁格勒加里宁多科性工学院计算机专业的资料。加里宁工学院的这个专业(他们叫“数学计算仪器与装置”专业)是保密的,经吴麒同志交涉,该院院长同意将该专业教学计划转给蒋南翔校长。我从南翔同志的秘书邵斌同志处拿到这份计划。经研究,发现他们的计算机专业是为喷气技术服务的,与自动控制专业(他们叫:自动学远动学专业)有十分密切的关系。于是我就去报告请示南翔同志。他向我说明了中央关于发展我国尖端科学技术的部署,要求我们把专业目标对准国家重点尖端工业和科研部门的需要,主动去配合国家这方面的部署。为此他决定把计算机专业同自动控制专业调在一起,放到电机工程系,由钟士模同志统一领导,为下一步正式建立自动控制系做准备。南翔同志的上述指导性意见,就成为自动控制系的建系方针。”

1956年2月25日,清华大学向高等教育部申报了增设新专业和1956年的招生计划。3月31日,高教部以正式文件批复:“电子计算机专业:同意你校意见提前于今年设置。”清华大学随即在无线电工程系建立了计算机专业,从本校电机系、动力机械系抽调二、三年级学生,转学电子计算机专业。

1956年4月至6月,我国制定了《1956-1967科学技术发展长远规划》,并将发展计算技术列为紧急措施之一,要求清华提前提供计算机毕业生。于是教育部决定从上海交大抽调电机专业(强电)高年级学生到清华转学此专业,一面补学电讯(弱电)方面课程,一面参加由科学院组织的联合专业培训。清华的孙念增教授和周寿宪教授先后在该培训班授课。然后加上暑期招收了一年级新生,清华的计算机专业就同时有了一至四年级。于是在1957年培养出新中国第一批计算机专业毕业生。

成立自动控制系

1958年7月3日,清华大学校务行政会议第七次扩大会议决定成立自动控制系,钟士模任系主任。清华大学党委决定成立电机系与自动控制系总支部,由凌瑞骥担任总支书记。蒋校长一再叮咛“要为一尖(火箭航天)一圆(原子核能)服务”。

钟士模生于浙江省浦江县。幼年家庭贫困,小学时常半耕半读。后过继给家境富裕的叔父母,始升入上海大同中学高中部奋发求学。1932-1936年考入上海交通大学电机系学习。毕业后到清华大学电机系助教。1938年他随校南迁,任西南联大讲师。1943年获学校资助留美,入麻省理工学院电机系深造。1947年取得MIT博士学位。论文用新的思路研究了同步电机出现负阻尼(即产生自振荡现象)的原因,得到比前人更好的结果,受到好评。

钟士模学成回国,任清华大学电机系教授。新中国成立后,他受命创建自动化领域的新专业,为我国自动化学科和自动化教育事业付出了巨大的心血。遗憾的是1971年5月11日在一次重要会议上,因劳累过度,心脏病突发,抢救无效,钟士模教授逝世,年仅60岁。

凌瑞骥,生于北京,祖籍安徽。其父凌其峻也是早期清华人,为著名爱国实业家,曾任全国工商联副主席。凌瑞骥1948-1952就读清华大学电机工程系,地下党员。1950年7月-1951年3月任清华大学第4届学生会主席,演讲鼓动与组织能力极强。1952年毕业后一直在清华工作,1955年受命筹建我国第一个电子计算机专业。1958年自动控制系成立后,钟士模任系主任,凌瑞骥任党总支书记,这对师生的黄金搭档,扎扎实实又轰轰烈烈地合作到文革前夕,取得教学科研育人的辉煌成绩。十分可贵的是他翔实记录了清华大学计算机发展的历史,现在凌老还经常用活生生的教材给青年学子上思想教育课。

在应用中成长

自动控制系有自动控制和计算机两个专业。自动控制专业有自动控制理论(吴麒任教研组主任)、自动控制系统(分为“飞行器自动控制”和“核能生产自动控制”两个专门化,分别由副系主任章燕申、唐泽圣兼任这两个教研组的主任)、自动控制元件(王继中副系主任兼任教研组主任)三个学科方向。副系主任金兰则兼任计算机教研组主任。

金兰1927年7月生。1949年毕业于清华大学电机系,留校任教。1952年赴前苏联莫斯科动力学院留学,获副博士学位。1956年回国后,金兰主持清华大学计算机专业的创建工作,多次研制计算机他都担任“运控组长”。1984年后,金兰教授去美国工作,目前是美国Fresno加州大学计算机科学系的终身教授。

1958年夏,自动控制系打响了“教学、科研、生产三结合”的硬仗。

1958年6月至9月,自动控制系与机械系、电机系合作研制了我国最早的程序控制铣床,王尔乾等为该系统研制了程控计算机。

1958年10月,自动控制系决定自力更生研制一台中型通用电子数字计算机,正式列为1959年第11项校重点科研项目,代号911。该系计算机专业和工程力学数学系计算数学专业的青年教师和高年级学生参加了911的设计、实验和研究,系车间和学校实验设备工厂承担了试制任务。仅用几个月就完成了911机的设计和试验,并在1960年上半年完成了部件和主机的组装、调试,实现了设计功能。该机采用小型电子管电路和磁芯存储器。字长31位,定点、单地址指令格式,以简化结构和节省内存。由于工艺不过关,稳定性未能达到预期指标。遂建立严格的零部件老化、筛选标准,提高各个环节的工艺水平,重新组装。终于在1964年研制成功,它的运行标志着清华大学计算机专业在全国处于领先地位。

1959年,钟士模组织了我国第一台三自由度飞行模拟实验平台的研制,解决了许多控制理论和技术问题,并在随后研制成功由16阶模拟计算机控制的电动试验平台,完成了我国自行研制的几种新型歼击机驾驶仪的试验。

1960年计算机教研组参考前苏联MH-7型小型模拟计算机,研制出我国第一台6阶非线性小型模拟计算机,该机曾在波兰国际博览会上展出。随后又相继研制成功20阶非线性中型模拟计算机。1960年1月海军全国科学技术大会上,该系承接了惯性导航的研究课题,建立了与海军有关研究所以及上海航海仪器厂的合作关系。惯性导航成为飞行器控制系统专门化的重点发展方向。

在抓好大型科研项目的同时,钟士模也非常重视自动控制学科的基础性研究。早在1956年,他和童诗白、郑维敏合作,完成了脉冲调节器的研究。1960年作为中国自动化代表团团长,钟士模教授两次率团出席国际自动控制联合会(IFAC)成立大会和世界大会。开会后,确定了重点课题最优控制、自适应控制、极大值和快速随动系统,并将这些先进的控制原理和方法用于科研项目中,取得了很好的效果。他经常鼓励青年教师,开出反映最新理论的专题课程,并进入学生毕业论文的选题。钟士模非常强调正确的方法论指导,主张理论发展和工程应用的结合,数学严格性和物理直观性的结合,理论研究既要依附于实际背景又要能够解决实际问题。钟士模教授是我国自动控制科研与教育的奠基人之一。

1961–1963年经济困难时期,清华的新专业建设没有止步,并得到充实和提高。计算机专业、自动控制专业的学制从五年变为六年。新增的学时用于加强数学、物理、外语基础和“真刀真枪”的毕业设计。

1964年,经过全系师生锲而不舍的努力,两项科研攻关项目获得成功:一是清华911计算机成功投入运行;而是清华“屏蔽实验反应堆”控制系统自动启动一次成功。

1965年,在高校科研成果展览会上又展出该系两项新

成果:一是我国最早的印刷电机以及其它微型特殊电机;二是556型自动搜索电子模拟计算机。1965年4月,章燕申教授带领飞行器控制教研组,把静电陀螺仪及其控制系统定为新的重点研究方向。

1965年5月,蒋校长以战略眼光指出:计算技术已成为当代世界科学技术发展的制高点,全校各系、各专业要加快普及和应用计算技术,把它变成清华办学的特色和亮点。

1965-1966年初,清华自行设计研制的晶体管小型通用数字112计算机也出现在全国高校科技成果展览会上。112机字长21位、内存(超小型磁芯)4K、外存(磁鼓)4 x 250K。其运算器、控制器采用国产硅晶体管。打印设备采用清华自行研制的静电热敏无接触式快速打印机。系统启动采用计算机专业毕业生创造的磁芯只读存储的自动导引程序。

从1958年建系到1966年文革爆发,在钟士模、凌瑞骥的精心组织下,清华大学自动控制系已建立起符合中国国情的教学、科研、生产三结合的体系,累计开设了41门新课程,培养了1179名毕业生,完成了9项重大科研项目。自动控制系的毕业生,大都成为航空航天控制、核能控制、机械自动化、电子技术等部门的技术骨干,其中不少人成为知名专家和学者。计算机专业不把计算机单纯当作科学计算工具,始终把专业建设与国家安危的重大任务紧密联系在一起。真是在面向应用中诞生,在开拓应用中成长。

电子工程系的出现

1966年文革开始,教学、科研与生产受到严重冲击,学校经历了空前的劫难。

1970年清华数学力学系计算数学专业(1958年建立,从事软件教学与科研)合并到自动控制系,于是自动控制系变成3个专业:自动控制专业、计算机专业和计算机软件专业。同年,无线电电子学系迁往四川绵阳,而没有迁走的无线电专业和半导体车间也合并到自动控制系,同时学校把自动控制系改名为电子工程系,它成为现在计算机科学与技术系的前身。设立了自动控制、计算机、计算机软件、无线电技术等专业。此外,电机系、动力系与自动控制系的理论专业合并,建立了工业自动化系,即现在的自动化系。

这里顺便提一下清华大学绵阳分校。1965年春,绵阳北郊出现一个神秘的单位,对外称“65.1”工程和“201信箱”。这就是清华大学绵阳分校,由清华大学无线电系整体搬迁而成。绵阳分校的师生发扬艰苦奋斗的精神,用自己的双手盖起了教学楼、学生宿舍、教工宿舍和办公楼。在绵阳办学10年,培养出1417名优秀人才。1978年秋至1979年春,在小平同志的亲自关怀下,绵阳分校停办,搬回北京清华园。

我国第一个激光测距仪、第一套数字通信系统等科研成果都诞生于绵阳,电子学家吴佑寿院士、周炳琨院士曾长期在此工作。

吴佑寿,祖籍广东潮州。1948年毕业于清华大学电机系,留校工作,曾任无线电工程系主任、研究生院院长。吴佑寿是我国数字通信领域的开拓者之一,长期从事数字通信与数据传输、数字信号处理与模式识别的研究工作。研究成果包括:1958年在中国首次制成一套实验性8路PCM电话终端机;用于60年代我国发射第一颗卫星的遥测数据传输的SCA系列设备;TJ82图像计算机;1985年制成能识别6765个汉字的汉字识别系统;THOCR高性能多字体汉字识别系统,广泛用于把汉字自动输入计算机。他近期的研究工作集中在字符识别和高空平台通信。1995年当选中国工程院院士。

周炳琨,生于四川成都。1956年毕业于清华大学无线电系并留校任教。1960-1962年在前苏联列宁格勒电工学院进修。1983-1984年在美国斯坦福大学应用物理系作访问教授。从1958至今任清华大学电子工程系教授,1991年当选中国科学院院士。1987-1996年5月曾任国家863计划“光电子器件与集成技术”专家组组长和国家光电子工艺中心主任。

周炳琨教授一直从事激光和光电子学研究与教学工作。研究成果包括:1984年率先研制出“半导体激光泵浦固体激光器”;“单模窄线宽、可调谐、稳频外腔半导体激光器”;“半导体激光泵浦固体倍频绿光激光器”;以及“光纤环行腔及其应用”、“光纤放大器与激光器”、“光纤高温传感器”、“单晶光纤生长与器件”和“DWDM光纤传输技术”等。获国家级和部委级11个奖项,专利10余项。在国内外发表论文100余篇,主编《激光原理》,获国家优秀教材奖。

电子工程系从1970年到1975年招收了5届学制3年的工农兵学员,共1255人。今天许多人已成为各条战线

上的政治与业务骨干。全系从国家的全局利益和实际情况出发,积极开展了当时能够进行的科研任务,以高度的社会责任感,取得了一定的成果:

1968年在112机改进插件的基础上研制成功劈锥测量计算机,使劈锥的成品率由20%提高到98%,工时缩短了10倍以上,保证了我国先进常规武器的生产。

1972-1974年完成了自行设计的中型实时专用数字计算机724机,用来监控弹道远程导弹和卫星发射。724机出色完成多项发射任务,受到国防科工委的嘉奖。

1973年的736机,是利用112机的逻辑和724机的器件、插件研制的小型通用集成电路数字计算机,由校办工厂小批量投产,装备各系。清华动力系用736机研制了我国最早的电站计算机仿真系统。

1973-1974年,由于清华在中、小型数字计算机方面积累了比较成熟的经验,电子工业部委任清华牵头,吸收其他生产、科研单位参加,先后设计研制了DJS100国产小型通用数字计算机系列的DJS130、DJS140小型通用集成电路数字计算机,并定型在国内十余家工厂批量投产,成为20世纪70年代中至80年代初全国生产批量最大、最流行的机型。

1974年,以电子工程系为主的联合设计组开始研制我国微机系列DJS-050,包括微机所需的一套中小规模集成电路,1976年研制成功。这是我国自制的第一台微机,获全国科学大会优秀成果奖。

成立计算机系

1978年清华大学进入改革开放、蓬勃发展的新时期。逐步恢复了理科、经济、管理和文科类学科。1979年电子工程系更名为“计算机工程与科学系”,唐泽圣教授为系主任。1984年根据发展情况,又更名为“计算机科学与技术系”,其后担任系主任的分别为周远清、王尔乾、王鼎兴、周立柱、林闯、孙茂松等教授。

唐泽圣教授回忆道:“经历了文革十年破坏后,清华大学在校党委和刘达校长的领导下开始了教育和科研工作的恢复和重建。在这一过程中,成立了计算机科学与工程系,后又更名为计算机科学与技术系。回顾历史,深深感到在当时成立计算机科学与工程系,是十分必要的、非常适时的。”

“如果继续将计算机、自动控制、无线电、半导体等发展很快的专业都放在一个系内,容易出现重点很多,顾此失彼的局面。更何况在校内已经有了一个自动化系,而且无线电系已经从绵阳迁回北京。在这样的外部条件下,将当时电子系内的相关部分并入各兄弟系,而将计算机硬、软件部分独立成为计算机科学与工程系就是很自然的了。”

“回顾计算机系的成立及发展,不能不提到校党委及各位领导对我们的支持。其中,尤其是老校长刘达(1911年～1994年)同志。早在1978年,他就提出:‘当前,计算机技术发展极快,你们要出去看一看,看人家是怎么办的,要去就去美国’。按照他的指示,金兰、李三立、卢开澄、郑人杰和我一行五人于1979年2月赴美国参观访问、参加会议,历时一个半月。共计访问了美国最著名的十余所大学,与近百位计算机学者进行了交谈,参观了实验室,并带回大批资料。访问后,我们就可以草拟本系的教学计划了。刘达校长还亲自找到国家计委负责同志为我系实验室的建立批准了21万美元,允许我们携款赴美委托美国李凡教授直接采购,并于当年12月建成了我国第一个微机实验室,从而大大加快了计算机系的恢复和建设。这次访问还与国外著名学者建立了联系,为此后的国际交往打下了良好的基础。”

从20世纪80年代初起,计算机系着力在学科方向上进行调整,改变以机器系列和型号为主的工程研究做法,转而把重点放在基础研究与应用基础研究方向上来。力图拓宽研究领域,提高水平,与国际接轨。于是产生了许多新的学科生长点,比如并行处理、图形学与CAD、多媒体技术与网络技术等。为了实现学科方向上的战略转移,对有关教研组的学科方向进行了调整。到1986年,全系形成了9个教研组的格局:计算机系统结构教研组;计算机系统与应用教研组;微型计算机系统教研组;计算机软件教研组;人工智能与应用教研组;计算机信息处理与应用教研组;计算机辅助设计与图形学教研组;计算机设计自动化教研组;计算机基础理论教研组。

这里我们先介绍清华计算机系的两位院士。

张钹,福建省福清市人。1953年以全优成绩考入清华电机系,1956年转自动控制专业。1958年留校任教。

张钹教授从事人工智能、人工神经网络、遗传算法、分形和小波等理论研究;以及模式识别、数据采掘、知识工程、与智能控制等领域的计算机应用技术研究。他的主要贡献是:提出问题分层求解的商空间理论,通过代数方法,系统地解决了不同层次求解空间的问题表达、复杂性分析、不同层次空间之间信息、算子及推理机制等的相互转换关系。在这些理论基础上,他又提出统计启发式搜索算法,基于拓扑的空间规划方法以及基于关系矩阵的时间规划算法,降低了计算复杂性,具有重要的应用价值。1992年其专著《问题求解理论及应用》分别出版英文版和中文版,均获得好评。

此外,他创建了 “智能技术与系统” 国家重点实验室,从1991年至1996年担任该实验室主任。1994年当选为俄罗斯自然科学院外籍院士,1995年当选为中国科学院院士。

李三立生于上海,1955年毕业于清华大学无线电系并留校任教。1956年在前苏联科学院计算机技术研究所做研究生,1960年获副博士学位。回清华任教至今,1995年当选中国工程院院士。

李三立曾负责研制过当时国内大学中最大的计算机724机,对我国尖端技术作出贡献。20世纪80年代以来,他在

国内倡导研究微机局域网LAN、RISC技术和TRANSPUTER并行处理技术,并担任这些领域的国家重点研究计划负责人。1994年起他担任国家攀登计划“高性能计算机”项目首席科学家。1999年5月他领导完成的清华网络并行计算机THNPSC-1系统,鉴定认为“其峰速在当前国内经过鉴定的民口超级计算机系统中是领先的”。2000年8月他负责研制成功的自强2000集群式高性能计算机的峰值速度达4500亿次/秒,是我国民口研制的峰值速度最高的超级计算机。

李三立院士现为国务院学位委员会计算机科学技术学科评审组召集人,中国计算机百科全书编委会副总编,兼任上海大学计算机学院院长,上海市政府信息化领导小组专家委员会副主任。他曾任IEEE中国分部主席,并曾七次被选为欧洲微计算机学会执行理事。

1978年计算机系开始招收研究生。国家批准“计算机组织与系统”和“计算机应用”两个博士学位授予专业。1987年第一个博士生通过论文答辩,获博士学位。从1978到1988年,计算机系培养了135名研究生。

10年间鉴定成果108项,其中在国际、国内获奖的有65项,占60%。例如:

1984-1985年实现了国内第一个可批量生产的微机局部网络,获国家科技进步三等奖。

1985-1986年,在语音识别与合成领域完成8000台电话声控查号系统、自动发送电报报文与话文的微机系统、1000字词的计算机汉字语音输入系统。这三项属于国内首创、接近国际先进水平,获国家教委科技进步二等奖。

1986年研制出大规模集成电路的计算机辅助设计软件系统和大规模集成电路的辅助制版系统,分别获国家教委科技进步奖和国家科技进步三等奖。

1987年研究成功THUDS分布计算机系统,获国家教委科技进步二等奖。

1988年完成集成电路CAD二级系统的研制,获国家科技进步二等奖。

从1981-1987年,为日本富士通公司完成支撑软件和系统软件的开发任务,这是我国第一次向海外出口大型计算机软件。

半导体专业的成长

1956年清华正式成立半导体实验室,由南德恒、冯庆延负责在立斋的两间小屋开始创业。抽调8名电真空专业三年级学生前往北大半导体教研组进修,1957年8位同学学成回校,正式成立半导体教研组。1958年李志坚从前苏联学成归国,增强了教研组的技术力量。

李志坚,宁波镇海人。1951年毕业于浙江大学物理系,

1958年获前苏联列宁格勒大学数学物理副博士学位。当时他的导师是搞半导体的列别杰夫院士,还担任最高苏维埃副主席,没有时间管他,但要求却非常严格。李志坚回忆道:“我那时搞的是光电子器件,是研制军队用的红外探测器,需要搞清楚薄膜的电导和物理机理,以便改进制造技术、提高性能”。他自己吹玻璃,建立真空系统,真空度越来越高,薄膜越来越薄,机理搞清了,实验成功了,达到并超过导师的要求。李志坚提出光电薄膜晶粒间界势垒理论,写了3篇论文发表。1958年他回国时,清华早已了解他的情况,于是无线电系副主任李传信直接去北京站把他接回清华,其实他还未去教育部报到,而且报到后还要听从分配。既然李传信出手很快,李志坚也不好拒绝,这一干就是半个世纪,成为一段佳话。

“成立晚,年纪轻,干劲大,成绩多”,这是当时外界对半导体教研组的评价。1958年国庆节前,研制出纯度高达99.999999%、电阻率为100Ωcm的超纯半导体多晶硅棒。

1959年半导体教研组实验室扩大到1000平米,新购了一批工艺和测量设备,实验条件有明显改变。李志坚提出以硅器件为研究重点、尽快进入半导体先进领域的战略思想。组织20人的队伍成立了硅平面工艺研究线,研制

硅高反压晶体管。于1964年8月15日研制成功第一支耐压110-120伏的平面型高反压硅晶体三极管。

1978年底,学校领导决定将绵阳迁回的半导体教研组和原计算机系集成电路生产车间合并,半导体教研组扩大到140人。在南德恒、李志坚同志的带领下,确定了以大规模集成电路为主的研究方向。

1980年9月,经国家教委批准,正式成立了清华大学微电子学研究所,李志坚任微电子所所长。该所有四个研究室:集成电路与系统集成设计研究室、器件研究室、CAD技术研究室和集成电路开发与工业性试验线。以南德恒、李志坚、杨之廉、徐葭生、贾松良为核心的所领导班子,出色完成了六五、七五、八五国家攻关任务,研制出1兆位汉字ROM及8/16位8085/8086/8088CPU,多次获国家及部委科技进步奖。

1991年李志坚当选中国科学院院士。兼任清华大学学术委员会副主任、信息学院和微电子研究所学术委员会主任等。20世纪90年代以来他致力于硅系统集成芯片技术的研究和开发,并成功地开展了微机械(MEMS)的研究。

从1956年到1979年,半导体专业共培养本科生875名。微电子学研究所成立后本科生专业仍设置在电子系内,专业基础与专业课由微电子所负责。从1980年至2002年共培养本科生1030名。微电子学研究所是国务院首批批准的硕士、博士研究生培养点和博士后流动站,在校博士生、硕士生近200人。

计算中心吹响普及号角

清华计算中心与我国计算机普及有着渊源关系。原计算中心党支部书记、全国高等院校计算机基础教育研究会会长谭浩强教授正是在计算中心创建工作中脱颖而出的。

谭浩强生于上海。1953年考入清华大学电机系,1958年毕业于自动控制系。其间他担任校学生会第12、13两届的主席(1956年3月-1959年3月),是迄今38届学生会主席中任职最长的一位。毕业留校后,又担任清华大学团委副书记。有丰富的政治思想工作经验和周密干练的组织能力。

潭浩强在回忆起上个世纪90年代的工作时说:“1972年,我从江西农场回校后不久,就被派到绵阳分校工作,担任党委常委、政工组长。1975年底调回北京,正好学校筹建计算中心,就派我担任计算中心党支部书记,和郭秀亭主任、孙家广副主任组成领导班子,负责计算中心的筹建工作。当时无论设备条件和业务基础都比较差,基本上是白手起家。但是大家情绪很高涨,边干边学。在这样的环境和气氛中,培养了关心集体、团结奋进的作风,为计算中心的建设打下良好的思想基础。”

1978年,清华率先在各个专业中开设计算机课程,学生需要上机实践。由于当时各系大多没有计算机,所以学校要求计算中心向全校开放,为全校计算机教学服务。当时计算中心的设备是国产DJS130小型机、PDP11小型机、Cromemco微型机、北极星微型机。由于可用的计算机数量不多,BASIC语言课的上机时间每人只有8小时。1981年从日本引进了M-150F中型计算机,使计算中心的业务水平和提供的上机环境上了一个台阶。全校各系当时大多数重要的科研项目的计算工作都是在M-150F计算机上完成的,清华第一批硕士、博士的论文基本上都是在计算中心进行计算的,大都使用FORTRAN语言编程序。

计算中心还主动承担面向教师和研究生普及计算机知识的任务,每年为教师办2到3期教师计算机培训班,谭浩强和田淑清先后为全校3000多名教师和研究生讲授了BASIC和FORTRAN语言程序设计,许多老师由此走进计算机应用的大门,为推动计算机应用做出重要的贡献。

谭浩强教授回忆道:“我的计算机知识是从我到计算中心工作后开始学习的。1978年,学校扩招了2个计算机专业大专班,临开学了教师还未落实。王耆同志希望我去主讲BASIC语言程序设计课,我毫不犹豫地答应下来。由于讲课效果比较好,很受学生欢迎。这是我在计算机教育中走出的第一步,也是对以后有重要影响的一步。我还承担了中央电大的BASIC语言课程,1981年在中央电视台播出时,全国有100万人收看,推动了我国普及计算机的第一次高潮。”谭浩强著作等身,特别是他的《BASIC语言》和《C程序设计》发行量均超过1000万册,这在全世界也是从来没有过的。

1984年谭浩强与天津大学许镇宇教授等创立了全国高等院校计算机基础教育研究会,对非计算机专业的计算机教育开展了长期而深入的学术研究,近年又推出CFC和CVC两个课程体系蓝皮书,对国内高校有很大影响,谭浩强教授及其研究会成为我国普及计算机基础教育的一面旗帜。后来谭教授担任清华二分校的领导,该校现属北京联合大学。

此外,清华计算机系还有许多教授在中国计算机学会、中国自动化学会、中国电子学会、中国图形、图像学会等组织担任重要职务。在中国科协和中国计算机学会委托下,在清华设立了国际信息学奥林匹克中国队培训基地,吴文虎教授从1989年开始,带领我国中学生信息学代表队连续二十届参加国际大赛,年年名列前茅,被誉为实力最强的一个队。

顺便提及,清华大学出版社成立后出版的第一套书,就是计算中心集中力量编译的《Cromemco微型计算机资料汇编》,共5个分册,第一次就印刷了10000册。Cromemco微型机是1980年由一位美藉华人赠送给计算中心,是进入我国最早的微型计算机,各单位来参观的人络绎不绝。从此计算机图书成为清华大学出版社的优势产品。此外,教育部主管、清华大学主办的《计算机教育》杂志(奚春雁主编)自2003年创刊以来,成为我国计算机教育界乃至信息产业界用户影响力显著的媒体。

建立信息科学技术学院

经过“211工程”建设和“985计划”的实施,清华大学在学科建设、人才培养、师资队伍、科学研究以及整体办学条件等方面跃上了一个新的台阶。

目前,清华大学设有13个学院,54个系,已成为一所具有理学、工学、文学、艺术学、历史学、哲学、经济学、管理学、法学、教育学和医学等学科的综合性、研究型大学。

1994年清华大学在原有信息学科各系所的基础上建立了信息科学技术学院。信息学院目前有4个系:电子工程系、计算机科学与技术系、自动化系、微电子与纳电子学系;2个研究实体:微电子学研究所和信息技术研究院;以及1个示范性软件学院。信息学院现任院长是孙家广院士,副院长有李军教授、汪蕙教授和牛志升教授。信息学院师资力量雄厚,现有教师486人,其中教授166人,副教授178人;目前在校学生6412人,其中本科生2976人,硕士生2317人,博士生1119人,是清华大学规模最大的学院。

2003年11月国家批准建立了清华大学信息科学与技术国家实验室,它依托信息学院4个一级学科的综合优势,在计算机科学与人工智能、下一代互联网、通信系统与网络、集成光电子学及其应用、微纳电子学、复杂网络化系统、生物信息学、以及普适计算等领域进行创新探索,为高层次人才的培养提供一个高水平、交叉性、国际化的平台。

孙家广生于江苏镇江。1970年清华大学自控系毕业。他长期从事计算机图形学、辅助设计技术及软件工程与系统的教学研究开发,负责研制了有知识产权的三维产品与工程数字建模、集成化CAD/CAM软件、产品数据全生命周期管理系统及企业信息化集成系统(EIS)等大型软件。在基于CORBA/Web技术的产品数据管理框架,线框、曲面、实体和特征统一表示的造型算法,多资源、多事件、多进程的协同软件开发工具等方面取得创新性成果。1999年当选为中国工程院院士。

该学院共有科学院院士4人,工程院院士5人。除前面介绍过的6位外,还有:

李衍达,广东南海人。1959年毕业于清华大学自动控制系。1979-1981年在MIT访问工作。

李衍达长期从事信号处理理论方法及应用的研究,如利用部分数据重构信号、小波分析、分形信号处理以及在油气勘探与开发中的应用。近年来,他主要从事智能信号处理方法与系统研究,以及在信息网络智能控制中的应用。他研究了高速网络环境下信息的发掘、提取与多媒体数据的压缩和组织,以及工业生产过程及设备的智能控制。此外,他还致力于生物信息学的研究,将复杂系统的信息处理方法应用在分子生物学中;在基因组序列的信息结构研究,基因调控网络的建模和仿真等方面也取得了成果。代表作有《信号重构理论及应用》、《神经网络信号处理》等。

吴澄,浙江桐乡人。1962年清华大学电机系毕业,1966年研究生毕业,留校工作,自动化系教授。研究方向为智能优化与控制。1981年至1983年在美国Case Western Reserve大学作访问学者。他参加了863计划自动化领域和CIMS主题科技规划的制定,并领导了具体的实施,曾主持建成我国第一个CIMS实验工程,达到国际先进水平,该项目获美国制造工程师学会(SME)颁发的国际大奖“大学领先奖”。为用高新技术改造我国的传统产业作出了贡献。中国工程院院士。

张尧学,生于湖南澧县人。1982年获西北电讯工程学院学士学位,1989年3月获日本东北大学博士学位。1990年回国在清华大学计算机系从事教学科研工作,1993年被

聘为教授。1995年去MIT访问,1998-1999年曾任日本会津大学访问教授,2001-2006年曾任中央广播电视大学校长。现任教育部高等教育司司长,兼任清华大学教授,2007年当选中国工程院院士。主要研究方向是计算机网络与操作系统,特别是网络路由器、服务质量Quos控制以及协议开发方法等。目前研究方向是透明计算和主动服务。透明计算是研究用户通过网络上的同一终端平台使用不同操作系统和相关应用,以及在不同终端平台上使用同一操作系统和相关应用。主动服务是按照用户需求,通过计算机对现有服务进行改进,从而提供尽可能满足用户需求的网络服务。

探索中国的图灵之路

众所周知,2000年度的ACM图灵奖授予美籍华人姚期智(Andrew Chi-chih Yao)教授。那么,什么时候清华大学也能培养出图灵奖得主呢?现在,姚期智教授正在清华进行这种探索与实验。

2003年10月在杨振宁教授的倡导下,清华计算机系先后聘请了3个讲席教授组:即理论计算机科学方向上的姚期智(美国科学院院士、时任普林斯顿大学教授)讲席教授组;多媒体信息处理方向上的黄煦涛(美国工程院院士、伊利诺大学教授)讲席教授组;以及计算机体系结构、操作系统、编译与计算机网络方向上的Frans Kaashoek(美国工程院院士、麻省理工教授)讲席教授组。每个教授组均由国际学术大师为带头人,约10名在相关研究领域有影响的学者组成。每位成员每年来清华全时工作至少一个月,进行实质性的教学、科研合作。这个重要举措,既考虑了国际IT人才的现实情况,又区别于邀请国外学者作学术报告等一般交流形式,在国内计算机科学界是一个创新。

姚期智教授通过讲席活动,出人意料地在2004年9月辞掉普林斯顿大学终身教职,成为清华大学高等研究中心的全职教授。

姚教授回忆道:“清华计算机系在某些方面是相当强的,但理论计算机部分没有得到发展。因为理论计算机是我的本行,这是最适合我的切入点。理论计算机科学有这样的潜力,能够为中国的计算机科学开路。”

2006年他萌生了“精英教育要从本科生开始”的想法,创办了“软件科学实验班”,亲自制定培养方案,自己讲基础课,为学生提供高层次的国际交流平台。选送最优秀的学生5～8名前往美国普林斯顿大学、麻省理工学院、哈佛大学、斯坦福大学进行交流和短期课程。负责“软件科学实验班”的班主任汪蕙副院长说:“这么有名的人,还能够踏踏实实关心教学和人才培养,每学期都有课,哪儿都去不了,姚先生确实是在为学校、为人才培养做实事。”

2007年1月2日,姚期智又建立了清华大学理论计算机科学研究所(Institute for Theoretical Computer Science,ITCS),同时组建了第二届讲席教授组20人。ITCS的目标是成为世界理论计算机领域的先驱,世界知名学者频繁来访。图灵奖得主斯蒂芬•库克(Stephen Cook)教授在2007年的一个国际会议上说:“我以前一直认为中国不可能在理论计算机科学和我们竞争,现在我想我们有了竞争对手了,就是清华大学理论计算机科学研究中心。”

2008年当他的本科生和研究生有了相当基础时,姚期智有了一个更透彻的想法:开创预研班。他说:“我们将录取一些将来想要留在中国的学生,从本科一二年级中选拔具有特殊潜力和特别优秀的学生,进行个人化的预研培养,为我国打造理论计算机科学的拔尖博士。”我们预祝姚期智教授在清华的实验成功。

姚先生经常提醒我们:“我们中国能够建立一流大学。希望大家看到自己的优势。建立起世界一流大学,从事教育就应该有这个志向。”我想,这是结束本文最恰当的话——“人最重要的是要有志向”。

作者：刘瑞挺

第三篇：计算思维与大学计算机基础教育

摘 要：当前我国高校过分偏重学生计算机基础知识的教学，某种程度上限制了学生对不同类型计算机硬件和软件资源灵活应用能力的提高。而计算思维的提出和应用，则可以妥善解决这类问题。由此，本文在强调计算思维培养的前提下，充分探讨其与大学计算机基础教育的有效融合措施。

关键词：计算思维;计算机教育;现实意义;融合措施

当前涉及计算机基础教育的教学设计、程序开发、数据结构等内容过于烦琐，学生掌握和应用的积极性不高。为了调动高校学生学习计算机的兴趣和自信心，应尽快厘清计算思维和计算机基础教育的融合要点。

一、加大大学生计算思维培养力度的现实意义

计算思维，主要是透过约简、嵌入、转化、仿真等方式，将一类过于烦琐的问题进行明确阐述和科学解决的思维模式。它主张将代码和数据进行互译来完成类型检查工作，抑或是凭借抽象分解途径设计巨型复杂的系统。

现阶段许多大学都开始竭力推动计算机教学和新时代发展趋势的融合，希望借此不断激发学生的探索欲望，并让他们明白，计算思维和相关应用能力并非只是计算机专业人才应具备的，每个学生也务必掌握。如果大学生普遍锻炼了计算思维，他们就可以自觉且灵活地处理日常学习中出现的不同类型的计算机问题，确保适时提高个人实践能力，避免正式上岗之后出现诸多不适应。另外，计算思维还可以完善學生的逻辑思维体系，激发他们深层次的应用潜能。如此一来，不但有助于后续复杂计算机基础课程的开设，同时还可以保证大学生创新能力的提升。

二、促进大学生计算机基础教育和计算思维融合的措施

1. 尽快革新教学思想

教师作为计算机基础课堂的主导者，其教学思想往往决定着学生的学习质量和效率。而通过实际调查发现，计算思维和技能的培养，一直被教师视为日常教学工作的难点和重点，同时也是确保大学生计算机基础教育获得良好实效的必要路径。因此，教师在正式组织计算机基础教学活动前期，应全面透彻地理解计算思维，在快速转化为个人的思维习惯之后，要在课堂教学中自由地融入，令每个学生都可以充分感受锻炼计算思维的重要意义。与此同时，教师还可以考虑制作有关专题课件，确保学生分组探讨和深入交流之后，将计算思维在计算机基础教育中的辅助功能发挥到极致。

2. 科学合理地设置课程结构

在实际教学环节，为了确保实时引导学生构建完善的知识体系，巩固其知识和技能基础，同时加快后续课程的讲解进度，教师务必要预先基于不同学生对计算机课程的学习基础设计有针对性的课程结构。学习计算机基础课程初期，经常会有过多的理论内容，为了避免理论和实践的脱节，以及学生学习积极性低下等问题，可以考虑在初期加深他们对计算机基础课程的认知，并定期组织不同类型且富有趣味性的上机操作活动。而到高年级之后，教师则可设置相应专业的计算机课程，令学生在系统化掌握必要知识之后，进一步独立观察、分析、解决生活中隐藏的各类专业化计算机问题，进一步明白计算思维在计算机知识学习和实践环节中的作用，确保其更加积极主动地培养这类思维。

3. 灵活地转换不同类型的教学引导模式

一直以来，大学生群体普遍对计算机课程不感兴趣，主要原因就是教师讲解过于枯燥乏味，不足以满足学生的心理。基于此，教师务必要快速革新传统的教学理念和引导方式，大范围推广应用多媒体技术，将过于枯燥的专业知识及时转化成生动有趣的动画，进一步解决学生学习计算机基础课程兴趣不高的问题。

综上所述，大学计算机基础教育存在课程内容烦琐、学生学习积极性和实效性不高等问题，而将计算思维融入其中，则可以很好地解决这部分问题，提高学生的计算机实践操作意识和技能。长此以往，能够切实提升高校计算机课程的教学实力，为各类行业培养更多素质和技能兼优的人才。

参考文献：

[1]冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养——《九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明》解读[J].中国大学教学，2010(9).

[2]吴长城.基于计算思维的网络自主学习模式的研究[J].电化教育研究，2011(5).

作者简介：罗峰 (1972— )，男，江西南昌人，讲师，从事计算机应用等问题研究;戴智英 (1973— )，女，江西南昌人，硕士，副教授，从事计算机应用等问题研究。

作者：罗峰 戴智英