美國計算機科學與工程專業(yè)本科和碩士研究生課程設(shè)置特點分析-基于22所美國著名大學統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析

1、    美國計算機科學與工程專業(yè)本科和碩士研究生課程設(shè)置特點分析基于22所美國著名大學統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析     摘要：美國的計算機科學與工程專業(yè)教學質(zhì)量一直領(lǐng)先于其他國家，本文以該專業(yè)的課程設(shè)置為研究對象，對22所一流的美國計算機科學與工程專業(yè)進行對比研究，并得出了美國著名大學本科課程體系的重點在于為學生的未來發(fā)展而不僅僅是專業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，研究生課程重在培養(yǎng)學生的專業(yè)能力這一初步結(jié)論，以期對我國的計算機專業(yè)教育的課程設(shè)置提供有益的參考與借鑒。關(guān)鍵詞：美國大學，計算機專業(yè)，課程設(shè)置自20世紀60年代誕生以來，計算機科學成為現(xiàn)代高等教育中發(fā)展最為活

2、躍的學科領(lǐng)域之一，特別是伴隨著其強大的應(yīng)用潛力和影響，在高等教育內(nèi)部形成了計算機科學與計算機工程兩大既密切聯(lián)系又互有不同的學科領(lǐng)域。它們的快速發(fā)展，既促進了社會各行業(yè)的更新?lián)Q代，也不斷為學科進步提出各種新的挑戰(zhàn)，同時計算機科學與計算機工程專業(yè)的人才培養(yǎng)工作也經(jīng)常處于改革發(fā)展之中。自20世紀40年代世界第一臺現(xiàn)代計算機誕生以來，美國在計算機領(lǐng)域一直處于世界領(lǐng)先地位。本研究以美國部分著名大學計算機科學與工程專業(yè)的本科和碩士研究生教育為研究對象，以課程設(shè)置為切入點，探析其課程設(shè)置的特點，以期把握其成功開展計算機教育的關(guān)鍵，為我國計算機專業(yè)教育的改革提供有益的參考與啟示。一、樣本選擇和研究方法為借鑒美

3、國著名大學計算機人才培養(yǎng)的經(jīng)驗，本研究選擇了在us news計算機科學排名中位列前20名、在計算機工程排名中位列前10名以及工學院排名中位列前10名的美國研究型大學，共計22所（mit，stanford，uiuc，princeton，texas-austin，cal-tac，git，um，connell，washington-seattle，wisconsin，ucsd，maryland，ucla，harvard，purdue，columbia，u penn，yale，usc，uc-berkeley，carnegie-melon）。二、美國部分著名大學的計算機本科教育情況1.學位類型與基本要求

4、。在本科授予類型上，美國著名大學的計算機科學與工程學士學位分為兩種：文學士（bachelor of arts，b.a.）和理學士（bachelor of science，b.s.），幾乎所有的學校都授予本科理學士學位，另有9所（41%）大學授予計算機文學士學位。理學士學位是為那些畢業(yè)后繼續(xù)學習計算機科學與工程專業(yè)或相關(guān)專業(yè)的學生設(shè)計的，其目的是打下牢固寬泛的知識基礎(chǔ)，而不局限于專業(yè)知識，如加州理工學院的計算機本科教育的目的是為學生今后的學習奠定數(shù)學和工程學知識基礎(chǔ)。文學士學位旨在使那些今后從事其他專業(yè)和領(lǐng)域工作的學生具有扎實的計算機科學知識。兩種學位在課程的寬度上都注重通識教育，要求學生具備寬

5、泛的知識基礎(chǔ)，課程涉及哲學社會科學、自然科學和專業(yè)知識等領(lǐng)域，并無十分明顯的區(qū)別。如在加州大學伯克利的理學士學位中工程學課程多些，而文學士學位中的哲學和社會科學類知識多些。2.普遍開設(shè)交流與溝通課程。在研究的22所美國著名大學中，有14所設(shè)置了專門的交流與寫作課程，以提高學生的口頭和書面表達能力。其中，有8所大學開設(shè)了兩門及以上的交流課程，包括基礎(chǔ)寫作和專業(yè)寫作兩個層面，在培養(yǎng)學生基本的讀寫能力的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學生專業(yè)領(lǐng)域的寫作技能。3.開設(shè)較多選擇的哲學和社會科學類課程。本科教育作為第三級教育的基礎(chǔ)，尤其是研究型大學的本科教育應(yīng)為學生今后的學習奠定廣闊的知識基礎(chǔ)。所有樣本大學都設(shè)立了理學士學位

6、，但在其學位要求中卻設(shè)置了大量的哲學和社會科學類課程（大都占總學分的15%以上）。在哲學和社會科學類課程的設(shè)置上，除外語學習外，絕大部分學校從宏觀上規(guī)定哲學和社會科學知識的大類，由學生根據(jù)自己的興趣去選擇具體的課程。如普林斯頓大學的哲學與社會科學類課程包括6個板塊：認識論與認知（epistemology and cognition）、民族思想和道德價值（ethical thought and moral values）、外語（foreign language）、歷史分析（historical analysis）、文學和藝術(shù)（literature and the arts）、社會分析（socia

7、l analysis），學生可根據(jù)劃分的領(lǐng)域選修具體的課程。南加州大學的哲學和社會科學類課程包括西方文化和傳統(tǒng)（western cultures and traditions）、全球文化和傳統(tǒng)（global cultures and traditions）、科學調(diào)查（scientific inquiry）、科學及其重要性（science and its significance）、藝術(shù)和文化（arts and letters）、社會問題（social issues）等，學生可按大類選修。4.數(shù)學與自然科學類課程的設(shè)置。數(shù)學與自然科學類課程在本科專業(yè)中占有重要比例。這些課程門數(shù)較多或占總學分的比

8、例較大（絕大部分學校在15%以上），涉及數(shù)學、物理、化學、生物等學科領(lǐng)域，為學生進行跨學科的學習、將計算機專業(yè)的學習和應(yīng)用與其他領(lǐng)域相結(jié)合提供便利。5.選修課的開設(shè)情況。表1給出了22所美國著名大學的本科專業(yè)課程中選修課的設(shè)置情況。 設(shè)置大量選修課是美國本科教育的一個重要特征，大部分樣本學校開設(shè)的選修課占總學分的比例在四分之一以上。這些選修課既包括通識教育課程，也包括專業(yè)選修課和任意選修課。通過分析具體學校本科四年的課程安排，可以發(fā)現(xiàn)選修課分布在大學各個年級，但大三、大四年級的選修課更為集中。在收集到本科四年具體課程安排的12所大學中，可以發(fā)現(xiàn)一個共同的現(xiàn)象，即每學期學生實際選修的課

9、程數(shù)較少，一般在46門課左右。6.專業(yè)核心課的設(shè)置。與選修課的大量設(shè)置相對的是，美國著名大學計算機專業(yè)本科教育中規(guī)定的專業(yè)核心課程數(shù)目較少，最典型的是麻省理工學院、加州大學洛杉磯，僅規(guī)定4門專業(yè)核心課。較少的必修專業(yè)課程，使學生不必局限于有限的幾門專業(yè)課程的學習，而是給他們更多的專業(yè)學習空間，成長為大學科下有專業(yè)特色的人才。7.頂峰體驗（the capstone experience）課程的設(shè)置情況。美國卡內(nèi)基教學促進基金會1998年發(fā)表了重振美國研究型大學的本科生教育報告，建議各研究型大學應(yīng)當設(shè)立一個進一步培養(yǎng)學生研究能力與交流技能的頂峰體驗課程來結(jié)束本科教育，為學生提供綜合運用本科階段所學

10、知識的機會。調(diào)查樣本中，12所大學（55%）設(shè)置了頂峰體驗課程（見表2），課程形式包括高年級項目（project）、論文、研討課，其中以高年級項目和畢業(yè)論文為主，持續(xù)時間各校略有差異，13學期不等。如加州理工學院的頂峰體驗課程貫穿在整個大三學年（三個學期），而德克薩斯大學奧斯汀、密歇根大學安娜堡、華盛頓大學西雅圖、普渡大學西拉法葉等大學的頂峰體驗課程只開設(shè)一學期。 8.學院開設(shè)的課程總數(shù)。專業(yè)核心必修課數(shù)目較少，加上計算機科學與工程專業(yè)所在學院開設(shè)大量的專業(yè)課程供學生選修，為學生的專業(yè)發(fā)展提供了充足的自由和空間。從以上22所大學資料可以發(fā)現(xiàn)，70%以上的學校開設(shè)的本科生課程在50門以

11、上。此外，感興趣及學有余力的學生還可以選修研究生課程或為研究生和本科生共同開設(shè)的課程，如威斯康星大學課程編碼在400699的課程。三、美國部分著名大學計算機研究生教育情況從碩士學位的授予類型看，22所研究型大學中，除加州理工學院外，其他21所大學都開設(shè)了碩士教育項目，包括論文碩士和課程碩士兩類。有16所大學設(shè)有論文碩士學位項目，14所大學設(shè)有課程碩士項目，有9所大學同時設(shè)有論文碩士和非論文碩士學位教育。論文碩士需要完成規(guī)定的課程學習，撰寫畢業(yè)論文并通過答辯或參與項目并撰寫項目報告；課程碩士需要完成規(guī)定學分的課程學習，并通過學校組織的研究生水平綜合測試。在課程安排中，設(shè)置大量的選修課。選修課的廣

12、泛設(shè)置也是美國著名大學研究生教育的一個重要特點。就研究生課程設(shè)置來看，課程學習是其主要的組成部分，一般包括專業(yè)（核心）課程和選修課兩部分。即使是專業(yè)核心課程，也帶有部分選修特點。根據(jù)人才培養(yǎng)目標，各學校或直接明確指定幾門專業(yè)必修核心課程，如賓夕法尼亞大學的4門必選課程在計算機結(jié)構(gòu)（computer architecture）和軟件系統(tǒng)（software systems）中選1門、在算法分析（analysis of algorithms）和計算理論（9heoryof computation）中選1門，以及軟件基礎(chǔ)（software foundations）和人工智能（artificial int

13、elligence）或規(guī)定范圍和領(lǐng)域讓學生選修，如哥倫比亞大學12學分的核心課程（core requirement）從程序語言、程序員和操作系統(tǒng)1（programming languages & translators、operating systems 1）、高級軟件工程（advanced software engineering）、算法分析1（analysis of algorithms1）、人工智能（artificial intelligence）、計算機結(jié)構(gòu)（computer architecture）中任選4門。所有學校都以學分或大類的形式來表述課程選修要求，這樣的設(shè)置有利于

14、學生根據(jù)自己的興趣愛好選擇和安排研究生階段的學習。部分課程與本科高級共享。樣本中的各著名大學除開設(shè)了研究生水平的課程外，許多學校都設(shè)有大量的本科生和研究生共享課程。如威斯康星大學課程編碼在400699之間的就是本科生和研究生共享課程，麻省理工學院的本科高級課程和研究生課程（advanced undergraduate subjects and graduate subjects）。不設(shè)專業(yè)外的通選課程。研究發(fā)現(xiàn)，美國著名大學計算機科學與工程專業(yè)碩士課程設(shè)置中，與中國研究生教育的一個最明顯區(qū)別是，不設(shè)置專業(yè)外的通選課程。部分大學設(shè)立了專業(yè)類公共必修課，如伊利諾大學香檳912學分的分類必修課、威斯

15、康星大學15學分的核心課程、普渡大學西拉法葉的2門核心課程等。這樣的課程安排給學生留有更多的選擇權(quán)和時間，按照自己的興趣和目標選修和安排學習。專業(yè)課程分層次設(shè)置。21所著名大學不僅設(shè)置了統(tǒng)一必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，如核心課（core courses）或必修課（required courses），而且還為學生的專業(yè)深度發(fā)展設(shè)立高級課程，如斯坦福大學的深度課程（depth）、伊利諾大學香檳12學分的高級課程、佐治亞理工學院18學分的6000/8000水平的研究生專業(yè)選修課程、加州大學圣地亞哥和哥倫比亞大學的主修（concentration）等。四、結(jié)論1.本科人才培養(yǎng)向知識面寬、基礎(chǔ)知識扎實方向努力。不

16、管是計算機科學還是計算機工程領(lǐng)域，也不管是文學士還是理學士，各大學的本科學生都接受了比較多的哲學和社會科學、自然科學類以及各類選修課程的基本要求，在整個培養(yǎng)計劃中，選修課程量大而專業(yè)必修課少，與國內(nèi)人才培養(yǎng)計劃的安排恰恰相反，以培養(yǎng)學生較為開闊的視野和專業(yè)能力為著力點，而不是緊跟市場的需要決定人才培養(yǎng)的規(guī)格。2.每學期課程安排較少，學生具有更多的發(fā)展和學習空間。美國著名大學對本科生在每個學期的課程數(shù)量要求嚴格，除個別學校外，每學期的課程門數(shù)一般在45門，與國內(nèi)大學相比少得多。這樣的課程負擔才能支持學生有效自修、自學，高質(zhì)量地完成課程要求，使每一門課程的價值都能充分體現(xiàn)。3.研究生課程與本科生課

17、程連接，形成共享課程。美國各著名大學在向?qū)W生提供充足的課程資源時，充分考慮到本科高級課程與研究生課程的相互連接和補充，在本科生和研究生課程之間形成了一個共享課程組，有效地實現(xiàn)了本科生和研究生教育的銜接。這既有利于專業(yè)興趣較強的本科生深入學習專業(yè)知識，也有利于研究生在多個領(lǐng)域內(nèi)選課，實現(xiàn)課程資源的有效利用。4.研究生教育更注重專業(yè)技能的培養(yǎng)。與本科生課程體系相比，美國著名大學研究生教育階段才是真正的專業(yè)人才培養(yǎng)階段，因此，研究生教育階段的課程體系更具培養(yǎng)專業(yè)人才的針對性。從課程體系來說，美國著名大學研究生教育階段的課程實行分層次設(shè)置專業(yè)核心必修課、深度或高級課程，最后以項目研究并撰寫項目報告或畢業(yè)論文為結(jié)束點，將專業(yè)人才的培養(yǎng)植根于本科階段的厚實基礎(chǔ)之上，使本科教育與研究生教育既相互獨立，又貫穿如一。從表面上看，我國大學的計算機領(lǐng)域人才培養(yǎng)和課程體