对我国早期计算机教育的点滴回顾
作者:吴鹤龄
1956年,在周总理主持下,我国制定了“十二年科学技术发展规划”。根据华罗庚先生等的建议,规划把电子计算机列为重点项目之一,我国的计算机事业开始起步。与之相应,在一些重点高校中开始筹建电子计算机专业,培养计算机人才,我国的计算机教育也同时起步。笔者1955年考上北京工业学院(现北京理工大学,以下简称北工),分配在仪器系光学仪器专业,班号8554,入学后不久就改为火炮射击指挥仪专业(又称解算装置专业),班号12551。作为当时由第二机械工业部领导的全国重点院校和国防院校,北工是最早筹建电子计算机专业的高校之一。根据专业相近的原则,北工在指挥仪专业的基础上建立计算机专业,笔者因此成为第一批学习计算机专业的学生,1960年毕业后又留校在计算机教研室工作,亲历了我国早期的计算机教育。现就手头材料和记忆所及对当时情况(1956-1966)做点滴回顾。
1.北工计算机教育的起始
北工计算机专业的建立分2个阶段,即筹建阶段和“正式立项”阶段。筹建阶段从1956年到1959年底,由仪器系一方面派出一些青年教师参加由中科院计算所举办的训练班;另一方面抽调一些老教师积极筹备开课。当时,计算机专业的教学计划中只规定两门专业基础课,即电子管线路和脉冲技术;两门专业课,即电子计算机原理和程序设计。其中程序设计是全新的课程,北工没有哪个老师能承担这门课,只得求助于北京大学,让学生到北大旁听这门课。经过一段时间的紧张准备,其他3门课于1958年11月正式开课。笔者1958年11月18日的日记中写道:“下午,副系主任马志清做报告,关于班级和课程的调整和安排。原8552班17人拨入我班,明天起都学新课:电子管线路,脉冲技术,电子计算机原理。”这样,扩充了的12551班和高一级的12541班的约80名同学就从1958年11月19日开始一起进入了全新的计算机专业课程的学习。由于仓促上马,更因为当时不管铅印或油印周期都很长,当时这几门课都没有教材或讲义;由于条件所限,这些课也都没有实验,同学们必须凭听课时作笔记以便课后复习。尽管如此,同学们的学习热情都很高;老师也很负责,经常到班上来答疑。尤其是讲计算机原理的王远老师,虽然没有接触过计算机,但把前苏联бэсм计算机的资料消化得很透彻,把бэсм的工作原理讲得清清楚楚,他的课最受同学欢迎。当时可供参考的计算机方面的书也很少,笔者在1959年11月偶然在新华书店买到前苏联学基多夫著的《电子数字计算机》(于桂芝、张伟译,科学出版社,1958),真是如获至宝。除了基多夫的这本书以外,吴允曾先生译自英文的《快速电子计算机》(A.D.Booth&K.H.V.Booth著,科学出版社,1958)也是当时最主要的参考书,笔者是稍后买到的。
2.到北大听课去!
1959年春节过后,新学期开始了,我们根据学校的安排,到北大去听徐献瑜教授的“程序设计”课。这样一到有程序设计课的日子,北工的学生就三、五成群,兴高采烈地涌进中国第一学府去听课。记得徐先生的课是在一个很大的阶梯教室上的,听课的学生很多,大概除了北大自己和北工的学生外,还有别的学校的学生。徐先生是数学系的教授,擅长应用数学,尤其擅长近似计算,和赵访熊教授同为《应用数学与计算数学》的主编,当年还不到50岁,讲课条理很清晰。给徐老师的课作辅导的是陈堃球老师,当时非常年轻,也许刚毕业留校,比同学大不了几岁,但精通业务,又非常热情,深受同学欢迎。北工同学因为上课来,下课走,不能随时答疑,记得有几次我们课后留在教室请陈老师集体答疑,陈老师都痛快地答应了。笔者1959年3月12日的日记中有这样的记载:“(程序设计)课后请北大陈堃球先生答疑,答得很清楚。”徐先生的课用科学出版社1958年10月出版的《程序设计基础》做教材,这本书是根据前苏联专家斯梅格列夫斯基1957年在计算所讲课时的讲义,由耿立大和常兴华翻译,徐先生和曲佩兰校对而成。书中介绍了苏联M-3和箭牌计算机的指令系统。内容包括循环程序的设计,标准子程序的使用,比例因子的选择(针对定点机)和程序的组织,大体上反映了当时程序设计技术的水平,是我国出版的第一本程序设计教材。
3.在北大搞科研
除了按学校的统一安排学习有关课程以外,笔者的专业学习还有一个特殊的经历,那就是有一段时间到北大参加了红旗机的研制,从1958年12月29日到1959年2月15日,时间不长,但收获却不小。北工共有5名同学在一名青年教师的带领下到北大,由周炜老师指导我们边学习、边工作,我们几个男生就挤住在28斋周炜的宿舍里,周炜老师也很年轻,比我们大不了几岁,因此相处很融洽。但他对我们的学习抓得很紧,管理也很严。在他的安排下,我们多次去旁听北大一个班级的科研报告会,感受北大学生活跃的思维;参加过“逻辑排”的活动,听过张世龙先生“红旗营”总结会上的报告(1958年,全国大办民兵师,大学也时兴按军事编制);也听过徐萃薇先生讲微分方程的课……。其中有些内容对于我们这些大四的学生来讲显得深奥和难以理解,但对开拓视野,培养科学素质大有裨益,笔者至今对这段在北大的“留学生”生活仍记忆犹新。
4.“真刀真枪”做毕业设计
1960年春节过后,我们班一部分同学提前毕业,分配到国防部第五研究院(就是后来的七机部、航天部)去了。留下的同学兵分两路,一路到华北所(15所,当时还在北新桥南菜园2号旧址)结合该所的科研课题搞毕业设计(当时哈军工也有一批学生在15所,带队的书记是蔡小波,教师中有后来调入国防科委工作的稽启先等);另一路留在学校,结合开发电子管小型数字机103和大型模拟机102做毕业设计,我被分配在模拟机组,负责乘法器的设计和实验定型。当时已进入3年困难时期,夜里加班加点虽然仍有夜霄可吃,但已不像58年“大跃进”时吃蛋炒饭,肉丝面,而只能吃窝头和咸菜了,但不管老师和同学,干劲仍很足,开夜车是经常的事。校内的这两个项目,虽限于当时的技术水平,尤其是元器件质量及加工工艺不过关,未能成功,但对同学的锻炼却很大。笔者有关电子电路的设计、焊接和调试,测量仪器(示波器和电表)的使用等方面的知识和经验,大部分是在那个阶段积累的。在15所做毕业设计的同学,据了解因为条件比学校好,还得到杨天行、江学国等老师的指导,收获就更大了。
5.如饥似渴,兼收并蓄
毕业留校当助教的最初几年,一则因为在困难时期,提倡“按热量办事”、“劳逸结合”;二则因为当时招生少,教学任务不重,而且因为轮不到助教上讲台,只做些辅导,所以工作量不大,主要任务仍然是学习。回顾当时学习的情况,可以用两句话来概括,那就是“如饥似渴,兼收并蓄”。前一句话说的是学习的态度,后一句话说的是学习的内容。由于自知知识的欠缺和不足,又希望努力提高自己,当时计算机教研室的老师们(其实绝大多数是20出头的年青人)的学习热情和积极性、自觉性都很高。许多老师都参加了第二外语、甚至第三外语的学习(由外语教研室为老师们而开设的)。我中学阶段学的是英语,大学阶段学了俄语,留校后又学了德语,这为后来去德国做访问学者打下了基础。在专业方面,当时没有其他途径和手段,主要通过阅读国外专业期刊来了解计算机发展的动态和方向,学习新技术,增加新知识。那时候,国内专业期刊非常少,中科院计算所从1958年起办了个《电子计算机动态》(《计算机研究和发展》的前身),华北所从1964年起办了个《电子计算机参考资料》(《计算机工程和应用》的前身),这两个刊物开始时都主要刊载译文,后来才慢慢有国内学者的论文出现。此外,计算机方面的文摘当时归入由重庆科技文献出版社出版的《电工文摘》,但这个文摘不是我们自己做的,而是根据前苏联的文摘翻译过来的。笔者在文革前曾经有一两年为《电工文摘》承担一些有关计算机文摘的翻译任务。与之相比,外文期刊(主要是英文,俄文,德文,日文)就多得多了。当时,国家经济虽然还不发达,教育经费也很有限,但为了发展新技术,发展教育,专业杂志还是订得比较多的,就北工而言,IRE(后来成为IEEE)、ACM、前苏联科学院出的各种期刊,在图书馆都能找到。笔者是图书馆的常客,可谓“饥不择食”,只要同本专业有点关系的杂志,无论是计算机方面的,电子方面的,自动化方面的,都要去翻一翻,看看有没有什么重要的内容。当时由于西方对我国实行封锁政策,在政治与经济方面实行“一边倒”的政策,但在科技方面,我们是兼收并蓄的,既学前苏联“老大哥”的,也学西方的。文革前,笔者为《电子计算机动态》翻译了一些文章,就既有俄文的,也有英文的。以1964年笔者在《动态》上发表的3篇译文为例,“执行数字运算的新计数法”和“实现毫微秒计算的组合同步—异步逻辑电路”两文就译自英文,而“电子数字计算机控制部件综合初步”就译自俄文。在学习方面,大家还注意了学以致用,以及在学习的基础上创新。这方面有一个例子:1961年,笔者在一本英文期刊上看到一篇文章,作者把计算尺(这是一种模拟计算装置)把乘法化作加法的原理用到数字计算机上,提出了一种利用二进制对数加快乘法运算的方法。笔者觉得很有价值,就把它翻译出来发表在《电子计算机动态》上。但这篇文章有2个不足:(1)它只提出了原理,没有提出具体实现方法;(2)它没有对用这个方法进行乘法运算造成的误差进行分析。对于近似计算而言,误差分析显然是十分重要的,缺乏误差分析,这种近似计算是否可用,或者可用在什么场合就难以判断。因此笔者在把这篇文章翻译出来以后,就着手研究这两个问题,并终于获得了解决,写出了“电子计算机利用对数实现快速乘法的研究”一文。本来笔者拟携该文参加“633会议”(633会议是1963年3月在西安举行的全国第三次计算机学术研讨会,是中国计算机发展历史上一次重要的会议,希望有与会者发表有关该次会议的回忆文章),但因故未能如愿。会后,笔者从北工代表带回来的论文中发现,哈军工的慈云桂老师等有一篇论文,介绍了他们将这个近似乘法用在某一专用机上的情况。这说明我们不谋而合地学习了西方学者提出的这个方法,并发展了这个方法(笔者的论文后来在北京电子学会1964年年会上发表)。
6.在成电进修
1961年10月,北工派笔者去成都电讯工程学院(现电子科技大学)401教研室进修。当时,作为提高青年教师业务能力的一种重要途径,校际互派进修教师是比较普遍的。至于选择到成电,是因为电子技术是成电的强项,有雄厚的师资力量,在课程设置和实验室建设方面比其他高校先进。当时在成电401进修的还有川大、重大、华东师大、南航、邵阳机电学院等多所学校的助教。笔者在成电进修期间,正值3年困难时期,四川又是重灾区,亲眼目睹了这场天灾人祸给这个天府之国造成的严重灾难。在北京,笔者的粮食定量是每月29斤,而成电老师的定量才23斤;到1962年,由国防科委给成电的每个教授每月补助5斤,讲师补助4斤,助教补助3斤,教辅补助1斤,仍然达不到其他地区水平。此外副食品奇缺,食堂常吃的菜是“牛皮菜”,每人每月定量半斤猪肉,只供打一次“牙祭”,平时几乎没有什么油水。在这种生活极端艰难的情况下,成电的老师们保持了良好的精神面貌,不但维持着正常的教学工作,并且有活跃的学术活动。根据日记,单是1961年11月和12月,笔者就参加过4个有关的学术报告会,即:1961年11月19日,谢院长的“近代无线电电子学的发展与应用”;1961年11月21日,周锡令老师的“晶体管触发器设计”;1961年11月30日,杨成忠老师的“二极管门电路设计”;1961年12月8日,刘锦德老师的“步进制变系数器”。此外,还有人文社会科学方面的学术活动,如1962年4月20日,川大的著名教授缪钺到成电作了“杜甫生平及其创作”的精彩报告。
由于进修教师的主要任务是学习,笔者在成电参加的教学活动不多,只是协助准备了几个教学实验(预做);评阅了几份毕业班学生的毕业设计并参加了答辩。主要学习方式是把401所开设的几乎所有电路实验都做了一遍,同时熟悉实验装置。据日记记载,笔者在进修期间共作了13个实验,包括晶体管功率放大器,单稳态触发器,间隙振荡器,自稳零放大器,碳化硅函数发生器,脉冲乘法器,模拟机解题,等等。这么丰富的实验内容,在当时高校中是少有的,而笔者也正是在这里第一次接触晶体管和晶体管电路,获益匪浅。401还自行开发了一台小型数字机,叫403机,是供同学实验用的模型机。笔者阅读了403机原有的资料,发现资料不全,还有些错误,就对照实物为401整理了一套较为完整的资料。可惜由于种种原因,笔者没有亲自开机试用过这台机器。除此以外就是听课,比较系统地听了刘锦德老师的“电子模拟机”和章鉴汀老师的“外部设备”。其他老师的课有选择性地也听了一些,如冯秉瑞老师的“放大器分析”。在实验和学习过程中,401的许多老师给笔者答过疑或提供过帮助,除前面提到过的一些老师外,还有王学均、郭宗桂、汤子瀛、曾贤麟、杨国伟。实验室工作人员刘寿林和石建恭则在实验方面给了笔者很多方便和帮助。成电图书馆的教师参考阅览室当时规定不允许进修教师入内,但笔者屡屡溜进去阅读外文资料,那个不知名的管理员睁一只眼,闭一只眼,不知是有意还是无意地纵容笔者的“非法”行为,笔者至今对他心存感激。
笔者在成电的进修于1962年7月下旬结束。短短9个来月的学习使笔者终身受益。而直接的成果有两项:第一项是在401教研室深入学习脉冲乘法器的设计与调试的基础上,回北工后笔者作了进一步的实验与研究,写出了“脉冲乘法器的误差分析”一文,参加了由中国自动化学会主办、1963年夏在北京友谊宾馆举行的“全国第一届远动与模拟技术学术会议”。这是笔者的第一篇学术论文。也许由于笔者是该次会议最年轻的论文作者之一(26岁),给人留下了较深刻的印象,所以虽然由于恰逢应届本科生毕业设计答辩,笔者没能参加会议的全部活动,只是在轮到笔者报告论文及回答代表问题时匆匆赶赴会场露了一面。事隔近40年,在一次863课题评审会上,笔者报出姓名和单位后,李伯虎同志(他是该次学术会议的主要组织者和论文集编辑之一)竟脱口而出地说道:“你当初是搞模拟机的吧!”第二项成果是在1962年举行的全国计算机专业教学研讨会上,决定翻译若干国外教材,其中之一是R.M.Howe的《DesignFundamentals of Analog Computer Components》,并决定该书的翻译由成电负责,北航和北工参加。由于笔者曾经在成电进修,因此顺理成章地代表北工参与了该书部分章节的翻译。译本《模拟计算机部件设计基础》最后由成电刘锦德和章鉴汀老师、北航陈真老师与笔者四人共同完成,1965年10月由国防工业出版社出版。而其他多数翻译教材,由于进度较慢,不及交稿或交稿后不久即爆发“文化大革命”,胎死腹中。
7.复制441-B计算机
1963年,哈军工以康鹏同志发明的隔离阻塞式振荡器和推拉式触发器为基础,自行设计和研制成功了441-B计算机。在西方对我禁运计算机的情况下,1964年,国防科委决定组织所属若干院、所联合复制10余台441-B计算机,北工参加了这一工程。所谓联合复制,就是各参与单位分担441-B计算机各部分的设计、制造任务,以便集中优势兵力,互相取长补短,协作共进。比如北工承担了磁芯板的设计、制造,各单位所需要的磁芯板全都由北工提供。上海交大承担了机箱的设计、制造,各单位所需要的机箱全部由上海交大制造后发往各单位(但机箱的喷漆或烤漆由各单位自行解决)。成电则承担为各单位生产磁心测试仪的任务。北工在复制工作开始前,就先后派出5位青年教师和一位老工人去哈军工进修学习,掌握了441-B逻辑设计、运控、磁心存储器、程序设计及工艺方面的关键技术,为复制的顺利进行打下了基础。复制工作遇到的一个很大困难是印刷电路板和机箱的焊接及脉冲变压器的绕制缺乏熟练工人(441-B电路中要用到数量很大的脉冲变压器)。为解决这一问题,北工临时从家属中招收了几十名有中学文化程度的年青妇女经过短期强化培训后上岗从事441-B的生产。由于加强了政治思想工作,强调复制的重大政治意义,这批女临时工学习非常认真,工作责任心很强,从而保证了工艺质量。复制过程中,北工的教师们坚持严字当头,一丝不苟。为了积累经验,在正式机器复制以前,先安装生产了一台模型机,在调试通过后又进行了高温考验,把模型机放在一个小屋中,紧闭门窗,用大瓦数灯泡把室温升至摄氏40℃,老师们大汗淋漓地在高温中监视和检查模型机的运行情况,既锻炼了意志和毅力,也培养了严谨的科学作风。441-B的生产、组装结束,正待调试的时候,文化大革命开始了。这使北工441-B机的命运处于不确定的状态。所幸,经过诸多反复和曲折,在大家的努力下,441-B在1968年终于调试成功,并于9月28日通过了国防科委的验收。在当时那种情况下,这几乎是一个奇迹。而这台441-B也成为北工所拥有的第一台电子计算机,曾经为北工许多专业的科研提供服务。复制441-B计算机,对于处于初创阶段的北工计算机专业来说,是一个大学习、大实践、大练兵、大提高的重要事件。通过复制441-B,北工计算机专业的老师经受了全面的锻炼,也通过了考验,为专业的发展奠定了基础。
8.在克服阻力中前进
应该指出,西方的封锁对我国早期的计算机事业和计算机教育带来了很大的困难,我们是在克服重重阻力中前进的。笔者亲身经历的2件“小事”足可以说明这一点。1965年,北工计算机教研室从英国订购了一台高精度数字电压表,开箱以后仪器不能正常工作,怎么也查不出原因。我们曾经2次把它送到北京一个专门搞数字电压表的研究所去请他们帮助检查,也没有结果。在万般无奈之中,笔者发狠心对照电路图逐点检查波形,终于发现一个反相器的两端波形不是反相的而是同相的。再进一步检查,发现造成这一异常的原因是该两端对应于插座上的两个插脚是相邻的,而其中一根引线竟然从插脚上被烫了下来,搭在另一个插脚上!把这根引线焊好以后仪器就正常了。类似的情况发生在我们从日本订购的一台高频示波器上,通电以后显示屏立即发出异乎寻常的强光,并发出了强烈的嗡嗡声,吓得我们立刻关机,因为怕把阴极射线管烧坏。这怎么办呢?经过仔细检查,发现原来电源变压器有一个高压输出被额外地加到示波管的灯丝上去了。去掉这个多余的连接,示波器就正常了,以上情况显然是产品正常出厂时不可能有的,也不可能是运输途中造成的,而是人为制造的。这样的事件不是北工所独有的,几乎所有的高校和研究所都遇到过。笔者在这里重提这些不愉快的往事,没有别的目的,只是为了提醒大家不要忘记历史,要永远自强不息,坚持走依靠自力更生发展的道路。
9.计算机教学逐渐走上正轨
北工计算机专业建立之初,并无固定的教师编制,教学工作是举仪器系全系之力支撑的。前述4门课程的任课老师来自全系各个专业、各个教研室(第一年的程序设计课在组织学生去北大听课的同时,也从数学教研室抽调了一名青年教师去听课,第二年即由他开课,不再去北大旁听)。1960年初,北工进行了较大的组织机构调整,成立了自动控制系,电子计算机专业也正式成立,相应地组织了计算机教研室,代号221教研室,明确计算机专业课的教学由221教研室承担,从此,北工的计算机教学逐渐走上正轨。首先是在一些青年教师的努力下,编写出版了最早的专业教材,为学生学习创造了较好的条件。北工的第一本计算机原理教材由1959年毕业留校的3名青年教师李耀墀、张振民和江涛(李和张参加过计算所的训练班,江也曾在北大周炜老师指导下搞过科研)结合苏联M-3机编写,书名《数字计算机概论》,1960年4月由北京教育科学出版社出版(该出版社现已不存),作者署名“李振江”,这是从3名作者姓名中各取一字合成的,是当时一种流行的做法。同时出版的《数字电路》是由另一位青年教师徐世俊参考苏联资料编写的,文革以前的几届北工计算机专业学生用的都是这2本教材。除了本校使用外,还有一些兄弟院校在建计算机专业之初也用了这2本教材。1962年和1963年,北工先后从清华要了2名计算机专业的毕业生,又从哈工大调入2名教师,使师资队伍得到了加强,专业建设更上一层楼。例如,王遇科老师到北工后很快编写出版了《电子数字计算机的逻辑设计》,并从1964年起向学生讲授这门课程,使专业教学水平有一个很大的提升。可惜的是正当北工的计算机教育逐步走上正轨,并呈现良好势头的情况下文革爆发了,正常的教学终止了,一批骨干流失了,其损失是难以估量的。
10.结束语
作为一所主要为国防建设服务的高校,北工计算机专业的初创阶段自有其与众不同的特色,但大体上也许可以反映我国高校创建计算机教育所走过的共同道路。作为初创阶段前期的一个学生,笔者对最早投身计算机教育事业的老师(不管他们后来是否继续从事计算机教育)要深情地道一声“谢谢”,是他们把一大批学生领进了计算机的大门;作为初创阶段后期的一名教师,笔者同其他许多有类似经历的同行一样,可以满怀自豪地说,我们没有辜负人民的期望,辛勤耕耘,为发展祖国的计算机教育事业出了力。事实证明,各高校计算机专业初创时期所培养的学生,后来大多数都成了我国计算机行业各部门的骨干。以北工计算机专业在文革前的毕业生为例,他们中有陶登意(15所副总工)、屠庆祥(苏州计算机研究所所长)、王桂海(华南师大微电子所所长)、蔡庆生(中国科大计算机学院教授、博导)、张锡九(计算机工业总局应用处处长)、赵茵茵(15所副所长)、陈鸿安(中科院计算所研究员、曙光机开发的领头人和主要技术骨干)、徐宇春(骊山771所副所长)、孟昭全(706所党委书记)、戚卓发(大连市计算机办公室主任)、尤晋元(上海交大计算机学院教授、博导)、邢士琴(航天部二院第二总体部主任设计师)等一批优秀份子,更多的毕业生则默默无闻地在航天、核工业、军工等岗位上为祖国的四化无私地作出了奉献。
(注)本文原载《计算机教育》杂志2007年8月(下)。