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第三章：知识型计算机教育
CC2020报告的哲学基础将计算机视为一个元学科，即以计算机为核心的学科集合。本章解释了基于知识的学习的概念，以及几十年来它如何涵盖了计算机教育。本章回顾了CC2005报告，该报告主要是一份基于知识的文件。此外，本章还讨论了工作场所和就业动态如何影响基于知识的学习和相关问题。
:知识型学习
本节讨论基于知识的学习的一些基础。本节探讨了学习和知识的定义、基于知识的学习的属性以及基于知识的学习与计算机课程之间的关系。
:学习与知识
在讨论基于知识的学习之前，首先要了解学习和知识的背景含义。学习一词指的是'通过指导或研究获得知识或技能'的努力，通常是在一个有利于活动的环境中进行的。而知识一词则是指'对一门科学、艺术或技术的认识或理解'。
知识和学习这两个词之间有着密不可分的联系。前者是指内容，后者是指活动。因此，人们是通过学习的过程来获得内容和技能的。人类几乎从出生开始就不断地获取学习内容。在本报告中，内容的获取是指在正式场合或结构中的学习，如在教室或在线环境中的学习。
最近，'内容知识'一词开始使用，它指的是教师在某一学科或内容领域所教授的、学生应该学习的知识和信息体系。内容知识一般是指在特定的学术课程中教授和学习的事实、概念、理论和原理[Edg1]。这种知识形式出现在核心课程、课程设置或学习标准中。
:从知识背景中学习
一般来说，学习是在一个人已有的知识基础上进行的。也就是说，一个人，即一个学生，在学生已有知识的基础上构建新的知识。以知识为基础的学习（KBL）描述了这种形式的学习活动。更正式地说，'基于知识的学习是指既围绕着学生已有的知识，又围绕着学生通过工作要达到的理解而进行的学习'。[Tes1]
学生、教师和公众都经历过知识型学习。基础学校教育允许从一个年级升入下一个年级，其基础是在升学前对一个年级所获得的知识进行核实。通常情况下，验证的方式是通过测试、口试或笔试、面试和其他工具来评估学生的知识内容，以评估学生是否达到了某一级别的预期知识基础。在大学里，课程先决条件试图确保学生具备升入下一个课程级别所需的必要知识。
基于知识的学习已经存在了几千年。无论是正式的还是非正式的，KBL都使用各种方法在全球范围内提升人类的知识。教师向学习者提供信息，然后检查他们的水平。反思学习者可以对所获得的新知识进行自我评估。教师指导学习者需要了解的内容，并检查他们是否学会了。利用这种方法，并提供可靠的评论，教师可以帮助学生看到自己在哪些方面学到了知识或在哪些方面犯了错误。
基于知识的学习有很多好处。它建立在学习者现有知识的基础上；它帮助学习者了解自己的进展情况，并帮助他们突出知识的差距。有了明确的学习目标，学习者可以看到他们现有的知识将如何帮助他们完成任务[Dso1]。练习基于知识的技术可以确定学习者需要更加重视的地方。通过建立在一个人已经拥有的知识基础上，KBL向学习者表明，他们拥有完成任务所需的知识，从而增强了学习者的信心[Icd1]。
:知识和计算机教育
对于计算机和其他学科来说，知识一直是学习领域的重点。计算机课程报告往往通过知识领域（KA）、知识单元（KU）和学习成果（LO）来描述一门学科。有时，人们将这种结构称为'知识领域、知识单元、学习成果'模式，并列出与每个知识单元相关的主题。这些课程报告一般不提供与技能有关的指导，也不提供与人的行为有关的指导，特别是通过工作场所的表现反映出来。
这些文件反映了KBL的概念，传统上认为KBL是一种学习形式，它涉及到学生所学和已经拥有的知识，以及他们要通过工作实现的理解[Cla1]。也就是说，教师通过经验、笔记、课本或其他方式将知识传授给学生；学生在接受了知识后，因知识而产生成就的期望，并努力展示这种成就。世界上几乎所有的大学都是通过知识学习来培养毕业生的。
然而，传统的以知识为基础的学习模式本身可能不足以应对未来教育的所有挑战。现在，技术影响着新的学习方式。学生使用许多非传统的学习形式，从而对传统的学习方法提出了挑战。此外，大学培养的计算机专业毕业生可能在智力上很聪明，但在工作环境中却有困难。计算机教育中的学习需要将知识与其他属性结合起来。
:重新审视2005年的计算机课程
CC2005报告向读者概述了2000年代初提供的五个计算机本科学位课程。当时有五种计算机课程报告，包括计算机工程（CE2004）、计算机科学（CS2001）、信息系统（IS2002）、信息技术（一项正在进行的工作，后来作为IT2008出版）和软件工程（SE2004）。这些计算机领域相互关联但又有很大不同。
CC2005报告解释了计算机领域各种本科学位课程的特点，并帮助人们确定哪些课程最适合他们的目标和情况。报告的受益者包括来自工业界和政府的招聘人员、学生和潜在的学生、大学教师和正在为其机构的计算机相关项目制定计划和课程的管理人员。此外，受益者还包括那些对计算机课程认证感兴趣的人，以及公共教育中的责任方，包括教育委员会、政府官员、当选代表和其他寻求代表公共利益的人。
:CC2005的意图
在2000年代初，关于不同类型的计算机学位课程数量的可靠信息难以确定。因此，只关注五个著名的计算机课程（CE、CS、IS、IT、SE）满足了委员会的标准，即适当纳入以区分本科生课程指南。这五个计算机领域代表了大多数专修或主修计算机的本科生。尽管如此，当时委员会期望更多的计算机学科产生课程扩展，作为报告的延伸。未来版本的候选项目可能包括尚未存在的新领域或尚未建立的领域。
拥有普遍接受的课程指南。最后，CC2005报告中所反映的五种特定学科的课程卷，每一种都代表了相关专业、科学和教育协会的最佳判断，并作为这五种计算机学位课程应该是什么的定义。
CC2005委员会没有努力更新现有课程报告的内容，因为这超出了它的任务和权限。相反，委员会审查了五卷课程报告，对其内容进行了比较，并综合了他们认为重要的描述性和比较性信息。除了将五份课程报告作为CC2005报告的基础外，委员会还在必要时参考了计算机专业组织和其他辅助信息。委员会没有关注其他类型的计算机本科学位课程（如副学士学位或类似课程）、计算机研究生教育、计算机研究社区或非传统的计算机教育，如特定厂商的认证课程。此外，CC2005委员会还意识到，计算本身将继续发展，新的计算相关领域将可能出现。
:CC2005的内容
CC2005报告最重要的部分是对五个计算学科(CE、CS、IS、IT和SE)的明确阐述。除了论述2000年代早期计算的前景，报告还定义了'计算'的含义，并提供了1990年代之前、期间和之后计算演变的简要历史，如图2.1所示。关于这些可视化的讨论将在本章后面进行，见3.2.4。
CC2005的一个有用的方面是讨论了毕业生对学位课程的期望。讨论围绕两个主题展开。其中一个主题是关于课程总结，作为学位课程的比较，并对表格的表达方式进行了解释，对其使用提出了建议。另一个主题是关于预期的学位结果和预期的学位毕业生的比较。这两种表格式都是对比五个计算机学位结果的有用元素。
CC2005报告还承认学术界的快速变化，以及计算机如何影响所提供的学位，特别是在计算机工程、计算机科学、信息系统、信息技术和软件工程这五个重点学位领域。变化的步伐特别反映了工作场所的变化，在那里变化是持续的。由于这种变化，计算机学位课程应该对这种变化做出反应。
此外，CC2005报告还涉及到机构方面的考虑，如学位课程的演变和监测课程组合的战略。它涉及多样性挑战、教师发展、适应性以及组织和课程结构。结合课程对市场力量和学术完整性的反应，报告讨论了美国和英国存在的质量保证和项目认证的各个方面。无论使用何种衡量标准，所有人都同意，对于所有计算机学科来说，课程质量应该是最重要的。
:比较表
CC2005提供了五种类型的计算机学位课程对计算机课题的重视程度的比较。对比表的第一栏提供了一个或多个计算机学科本科阶段所学课题的摘要。其余各列显示了五种类型的计算机学位课程中每个课题的数值。这些数值范围在0（最低）和5（最高）之间，它们代表了每种类型的计算机学位课程可能对每个给定主题的预期相对重视程度。
除了这个比较表之外，CC2005报告还提供了一个表格，显示了按学科分列的计算机专业毕业生的相对绩效能力。该表侧重于产出，总结了计算机专业毕业生的相对能力期望。表3.1是该表的节选。
表3.1.计算机专业毕业生概况 计算机专业毕业生概况
:课程视觉
CC2005报告的一个亮点是描述五个计算机学科的二维视觉图形。这些图形说明了计算机学科之间的共同点和差异。它们的维度突出了计算学科注重理论与实践的相对程度；它还突出了计算学科注重硬件与人类的程度。他们提出了每个学科如何占据计算机的问题空间框架，如图3.1所示。重点是每个学科的学生毕业后通常会做什么，而不是学生可能研究的所有课题。有些人的职业角色会超出这些快照所描述的情景。
横向范围从左边的理论、原理、创新，到右边的应用、部署、配置。因此，一个喜欢发明新事物的人，或者喜欢在大学环境中开发新原理的人，会希望在占据左边空间的学科中工作。相反，如果有人想帮助人们选择和使用合适的技术，或者想整合现成的产品来解决组织问题，他就会想要一个占据右边空间的区域。因为有很多种工作任务是介于两个极端之间的，所以不应该只看最左边和最右边，而应该考虑极端之间的可能性。
纵轴从底部的计算机硬件和架构到顶部的组织问题和信息系统。当我们沿着这条轴线往上走时，关注点就会从底部的电线、硬件、芯片和电路变为顶部的人、信息和组织问题。因此，喜欢设计电路或对计算机内部工作原理感到好奇的人，会关心图的下部；想看看技术如何为人服务或对技术如何影响组织感到好奇的人，会关心图的上部。我们可以把横向和纵向两个维度放在一起考虑。一个关心让事情为人服务，对设备比对组织更感兴趣的人，会对右下方感兴趣，而一个想开发新的关于信息如何影响组织的理论会对图中左上角区域感兴趣。
图3.1：问题空间框架(CC2005)问题空间框架(CC2005)
图3.2 CC2005的视觉效果
图3.2提供了课程插图，这些插图勾勒了五个计算机学科中每个学科所占据的概念领域。这些是非正式的说明，用来表达CC2005工作组对各学科的主观解释。它们并没有建立在任何精确的量化基础上。此外，
计算机工程占据了整个底部的广泛领域，因为计算机工程涵盖了从理论和原理到使用硬件和软件设计和实现产品的实际应用。计算机科学占据了极顶和极底之间的大部分垂直空间，因为计算机科学一般涉及理论和软件开发，如操作系统和网络浏览器。信息系统占据了最上层大部分的阴影区域，因为它涉及计算系统与其所服务的组织之间的关系，并经常根据企业的需求定制应用技术。信息技术覆盖了右上角边缘的阴影区域，因为它关注的是组织和人员在广泛的范围内的应用、部署和配置需求。软件工程横跨了图中间的整个水平维度，因为在软件的系统化开发方面，该学科涵盖了广泛的大规模软件应用。图3.2中的图像在计算机教育界得到了全世界的赞誉。它们出现在许多场合，如附录A中所示的海报。
:全球和其他方面的考虑
CC2005报告和相关的五卷《计算机课程系列》在一定程度上得益于国际投入。尽管如此，CC2005工作队非常清楚地意识到，在为其工作做出更大的全球贡献方面存在着空白。工作队认识到，未来的工作必须有更多的国际参与。一些差异包括学年结构、学位课程中对计算机研究的重视，以及质量控制机制，如对认证的不同期望和做法。此外，在确定学位课程重点的方法和术语方面也存在差异。
CC2005报告还讨论了对全球计算机界有用的其他问题。CC2005工作队认识到，计算机领域正在不断发展，因此，它为学术界跟上变化的步伐提供了一些建议。它还认识到工作场所存在的变化步伐，在这种情况下，计算机学位课程的毕业生应该有能力实现自己的职业机会。此外，CC2005报告还谈到了机构方面的考虑，并敦促各机构注意计算机学位课程的演变，启动管理变革的战略方法，并通过教师的调整和发展以及组织和课程结构来处理多样性问题。
CC2005报告作为当时区分计算机学位课程的文件，得到了普遍认可。教育工作者、学生和业界专业人士都熟悉图3.2所示的插图和附录A中的海报。总的来说，CC2005项目对学生、对产业界、对计算机学术界都是一个积极的贡献。
:基于知识的观点的局限性
CC2005反映了一种基于知识的计算机教育观点。这种观点使人们有能力在图3.2所示的模型中根据专业所包含的知识类型对专业进行概念化。这种观点有助于建立各专业内的课程结构，它反映了这方面的传统教育模式。在这种观点中，课程反映了在一个课程群中教授的主题，但在这些课程中学习的技能在很大程度上取决于单个课程的设计。就所学技能而言，两种截然不同的课程都可以满足相同的知识型课程要求。
:：技能差距
上述变化是大多数学科中经典教育的普遍后果。然而，对于需要某些技能的工作来说，这意味着应届计算机专业毕业生即使从符合规定的知识型要求的课程中毕业，也可能不具备这些技能。这就使得经典教育的责任落在了
业界做培训以满足其劳动力的要求。然而，随着计算机领域快节奏的动态变化，行业经常不再愿意培训计算机专业的应届毕业生。一些行业和公司期望在招聘后几乎立即有业绩（和利润）。寻求计算机职业的人只有具备相关的技能和适当的气质，才有很大的成功潜力。
目前，计算机行业仍有大量的工作岗位，预计在不久的将来，这一趋势还将继续。例如，在美国，劳工统计局(BLS)最近的一项研究估计，到2024年，美国的计算机就业人数将增加12%[Bls1]，其中信息安全将领先36.5%[Bls2]。2014-2024年，信息安全
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