發表在《美國科學院院刊》文章稱，美國大學生計算機技能全面碾壓中印俄。不僅精英大學的學生水平遠勝於其他國家；非頂尖學校也一樣，大四學生整體上超過其他國家。
撰文 | 李薇達
雖然俄羅斯黑客名聲在外，印度朋友佔據全美科技公司高管職位，硅谷的中國程序員不少，但近日新出的一份研究顯示，美國大學生的計算機水平才是NO.1，並且碾壓了中印俄三國的同齡人！
《美國科學院院刊》（PNAS）的這篇名為《中國、印度、俄羅斯和美國的計算機科學技能》的文章，得出的結論是：美國學生的計算機能力遠遠超過中印俄——
不僅精英大學的學生水平遠勝於其他國家；非頂尖學校也一樣，大四學生整體上超過其他國家。
這項研究是由斯坦福大學教育學研究生院的助理教授普拉亨特·羅亞爾卡（Prahangt Loyalka）領導的全球團隊完成的。做這項研究的原因是：他們想驗證“美國的高等教育比其他國家強得多”的這一說法是否屬實。
結論很顯然，完全屬實。
全面碾壓
研究人員發現，在受測試的同學當中，美國的計算機科學學生平均估計值（Mean estimates）比中印俄學生高80%左右。相比之下，中印俄三國學生平均估計值差異較小，沒有統計學意義。
美中印俄四國學生的計算機技能。數值為相對整體平均值的標準差。（圖源：PNAS）
另外，研究人員還比較了各國頂尖院校的學生。他們發現，美國頂尖計算機科學項目的學生平均估值高於中國、印度和俄羅斯頂尖學生約80%。
同時，中印俄的頂尖學校的學生的成績比本國非頂尖學校的學生高很多，但還是比美國普通院校的學生低。美國一般學校的學生比中印俄的頂尖學校的學生成績高15%－25%。
美中印俄四國頂尖學校與非頂尖學校學生的計算機技能。數值為相對整體平均值的標準差。（圖源：PNAS）
研究人員還發現，美國學生的成功並不是因為樣本中有大量得分高的國際學生。研究人員根據國際學生的語言能力來區分他們。在所有抽樣調查的美國學生中，89.1%的人說他們最好的語言只有英語，因此研究人員認為他們是美國本土學生（即不是獲得美國公民身份或永久居留權的人）。
“公眾會有種感覺是美國高質量的科學，技術，工程學和數學專業（簡稱STEM教育）項目是由國際學生推動的，”羅亞爾卡說。“不過我們的數據顯示並非如此。我們只考慮了美國本土學生，但結果也是成立的。”
團隊也觀察了樣本中男性和女性的分數差異。在每一個國家，男性表現均優於女性；其中，中國的總體差距最小，美國最大。而美國計算機科學女性學生的平均數與其他三個國家精英學校的學生總數持平。
如何選擇考生？
首先，團隊確定了所有來自美中印俄的本科生CS課程，然後設計了一套抽樣機制，從四個國家中挑選高年級（大四）計算機科學的學生。
在中國，該團隊從6個代表性省份（文章沒有透露是哪6個）各隨機選取了6個學院（共36個）；印度抽取了15個學院，俄羅斯抽取了34個。
研究還定義了一下各國的“精英項目”（elite programs）。在中國985或211學校的項目就算精英項目。在印度，印度理工學院（Indian institute of technology）、印度國家信息技術學院（National Institutes of Technology）和其他在國家大學排名前100的學院裡的項目就是精英項目。在俄羅斯，精英項目被確定為國立研究型大學、5-100計劃包含的大學和聯邦大學的項目。而在美國，學生ACT（美國大學入學考試）和SAT（學術能力評估測試）平均分達到1250（滿分1600）或更高的學校裡的項目就是精英項目。
接著他們隨機抽取了中印俄每一個抽樣項目中較小的行政單位（部門和班級），並選取了這些單位中的所有大四學生，包括了中國的678名學生、印度的364名學生，俄羅斯的551名學生以及美國的6847名學生。
作為調查的一部分，學生們接受了由美國教育考試服務中心（ETS）開發的一項兩小時的標準化計算機科學測試。
考題是啥？
考試考查學生與計算機科學相關的概念、原理和知識的理解程度。
題目是66道多選題，內容涉及離散結構、編程、算法和複雜性、系統、軟件工程，信息管理等。出題並沒有用某一種編程語言，而完全用的是大家都能看得懂的描述性的“偽代碼”，這樣就排除了某一種特定編程語言的影響。
考題的領域和比例符合計算機協會（ACM）和電氣電子工程師學會（IEEE）的國際標準、幾個年份的計算機課程以及中印俄各個國家國內的計算機課程的指南。
為了保證測試公平，該團隊首先為學生提供了同樣的激勵措施——即可以獲得一份關於他們成績的個性化報告。其次，沒有回答至少75%問題的學生被篩除了。第三，為儘量減少語言差異造成的偏差，考試被翻譯成各國對應語言。第四，考試成績按比例在各國進行比較。
此次考試的範圍以及內容（圖源：PNAS）
引發爭議
這篇文章一經發表，便被多個媒體轉載，同時也引發了一些小小的爭議。
在電子電器工程師學會的旗艦級出版物IEEE Spectrum網站上便有讀者質疑這個研究的客觀性，因為研究採用的測試是由美國課程支持而主要針對美國學生的；另外有參加過測試的同學表示題目翻譯常常是不準確或有誤導性的；還有人認為美國的學生很小就擁有個人電腦，而許多第三世界國家的同學可能在學校才有機會接觸電腦，所以僅根據這樣單純的測試下結論不太公平。
在國內知名計算機網站IT之家，有讀者對這一研究的結果給出了這樣的解釋：
本研究的主導人員羅亞爾卡也認為，美國計算機科學系和整體的計算機教育的歷史更悠久，也更有底蘊，尤其是跟中國或印度相比，並且美國花在每個學生上的資金也多於另外三個國家，因此美國與其他國家之間的技能差異其實並不令人意外。
雖然該團隊的後續研究會側重於更深入地研究及闡釋為何會產生這樣的結果，但團隊的另外兩名成員——世界銀行與印度政府合作的技術教育質量改進項目的組長Tara Beteille，以及ETS負責人Lydia Liu都懷疑，其實美國學生在第一天上大學的時候已經比其他國家的同齡人準備得更好了。因此，儘管印度學生一旦進入高等教育環境後可能會取得最大的進步，但美國在早期就長期投資發展計算機科學技術的領先地位造成了如今難以逾越的差距。
Beteille希望這個研究能激勵四國政府考慮一種更全面的教育方法——不僅要考慮計算機科學畢業生的數量，甚至是就業機會，還要考慮他們的教育質量。
（圖源：cs.washington.edu）
《賽先生》訪問了多位國內從事計算機科學研究和教育的人士，他們對這一結論也給出了不同的解讀——
對於66道多選題，曾在中美大學任教的某資深研究人士表示，“我的感覺是完全相反的，基礎技能中國學生不差，差的是原創需要的想象力和創造力。”
北京大學信息科學技術學院教授張銘告訴《賽先生》，中國的中小學計算機教育基礎薄弱，缺乏頂層設計，中小學信息技術課本中大多以教學生使用計算機為目的，教材內容滯後，沒有鍛鍊學生的計算思維。
“因為信息技術不是高考科目，不受學校和家長的重視，信息技術課程的上課時間被嚴重侵佔，不少信息學教師淪為維修電腦和網絡的勤雜工。同時，對於中小學生的計算機教育，教師以灌輸知識為主，習題為輔，學生缺乏對知識的深入理解和應用，課程與課程之間缺乏銜接並且存在大量重複的知識。” 她說。
她指出，在高等教育方面，較之國外的教學觀念、教學內容和教學方式，國內一些高校的計算機教育仍然處於滯後、呆板的狀態。
“信息時代的技術更新非常快，其包含的內容越來越廣泛，而高校的課程體系相對滯後，這使得學生學習的是一些陳舊甚至過時的內容，對學生未來的職業發展產生了不必要的轉換代價。” 她說。
一位在國內知名大學從事計算機研究和教育的人士告訴《賽先生》，他們十年之前就看到這種差距了，中國學生根本不會這些知識，再怎麼做選擇題也做不對，更別說動手能力了，而現在落後，將導致將來國家競爭力的落後。
[1] Elite Chinese Computer Scientists Don't Outperform Average Americans, https://www.inverse.com/article/54133-computer-science-grads-competitiveness-by-country
[2] U.S. Students Have Achieved World Domination in Computer Science Skills—for Now, https://www.ithome.com/0/415/196.htm
文章頭圖及封面圖片來源：cio.bg
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