美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)本科和碩士研究生課程設(shè)置特點(diǎn)分析-基于22所美國(guó)著名大學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析

1、    美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)本科和碩士研究生課程設(shè)置特點(diǎn)分析基于22所美國(guó)著名大學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析     摘要：美國(guó)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)質(zhì)量一直領(lǐng)先于其他國(guó)家，本文以該專業(yè)的課程設(shè)置為研究對(duì)象，對(duì)22所一流的美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)進(jìn)行對(duì)比研究，并得出了美國(guó)著名大學(xué)本科課程體系的重點(diǎn)在于為學(xué)生的未來(lái)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(xué)生的專業(yè)能力這一初步結(jié)論，以期對(duì)我國(guó)的計(jì)算機(jī)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(guó)大學(xué)，計(jì)算機(jī)專業(yè)，課程設(shè)置自20世紀(jì)60年代誕生以來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)成為現(xiàn)代高等教育中發(fā)展最為活

2、躍的學(xué)科領(lǐng)域之一，特別是伴隨著其強(qiáng)大的應(yīng)用潛力和影響，在高等教育內(nèi)部形成了計(jì)算機(jī)科學(xué)與計(jì)算機(jī)工程兩大既密切聯(lián)系又互有不同的學(xué)科領(lǐng)域。它們的快速發(fā)展，既促進(jìn)了社會(huì)各行業(yè)的更新?lián)Q代，也不斷為學(xué)科進(jìn)步提出各種新的挑戰(zhàn)，同時(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與計(jì)算機(jī)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(jì)40年代世界第一臺(tái)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)，美國(guó)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一直處于世界領(lǐng)先地位。本研究以美國(guó)部分著名大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)的本科和碩士研究生教育為研究對(duì)象，以課程設(shè)置為切入點(diǎn)，探析其課程設(shè)置的特點(diǎn)，以期把握其成功開展計(jì)算機(jī)教育的關(guān)鍵，為我國(guó)計(jì)算機(jī)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(guó)著名大學(xué)計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)，本研究選擇了在us news計(jì)算機(jī)科學(xué)排名中位列前20名、在計(jì)算機(jī)工程排名中位列前10名以及工學(xué)院排名中位列前10名的美國(guó)研究型大學(xué)，共計(jì)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(guó)部分著名大學(xué)的計(jì)算機(jī)本科教育情況1.學(xué)位類型與基本要求

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

5、泛的知識(shí)基礎(chǔ)，課程涉及哲學(xué)社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)和專業(yè)知識(shí)等領(lǐng)域，并無(wú)十分明顯的區(qū)別。如在加州大學(xué)伯克利的理學(xué)士學(xué)位中工程學(xué)課程多些，而文學(xué)士學(xué)位中的哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)類知識(shí)多些。2.普遍開設(shè)交流與溝通課程。在研究的22所美國(guó)著名大學(xué)中，有14所設(shè)置了專門的交流與寫作課程，以提高學(xué)生的口頭和書面表達(dá)能力。其中，有8所大學(xué)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(gè)層面，在培養(yǎng)學(xué)生基本的讀寫能力的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)領(lǐng)域的寫作技能。3.開設(shè)較多選擇的哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)類課程。本科教育作為第三級(jí)教育的基礎(chǔ)，尤其是研究型大學(xué)的本科教育應(yīng)為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)奠定廣闊的知識(shí)基礎(chǔ)。所有樣本大學(xué)都設(shè)立了理學(xué)士學(xué)位

6、，但在其學(xué)位要求中卻設(shè)置了大量的哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)類課程（大都占總學(xué)分的15%以上）。在哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)類課程的設(shè)置上，除外語(yǔ)學(xué)習(xí)外，絕大部分學(xué)校從宏觀上規(guī)定哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)知識(shí)的大類，由學(xué)生根據(jù)自己的興趣去選擇具體的課程。如普林斯頓大學(xué)的哲學(xué)與社會(huì)科學(xué)類課程包括6個(gè)板塊：認(rèn)識(shí)論與認(rèn)知（epistemology and cognition）、民族思想和道德價(jià)值（ethical thought and moral values）、外語(yǔ)（foreign language）、歷史分析（historical analysis）、文學(xué)和藝術(shù)（literature and the arts）、社會(huì)分析（socia

7、l analysis），學(xué)生可根據(jù)劃分的領(lǐng)域選修具體的課程。南加州大學(xué)的哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)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(xué)調(diào)查（scientific inquiry）、科學(xué)及其重要性（science and its significance）、藝術(shù)和文化（arts and letters）、社會(huì)問(wèn)題（social issues）等，學(xué)生可按大類選修。4.數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程的設(shè)置。數(shù)學(xué)與自然科學(xué)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(xué)分的比

8、例較大（絕大部分學(xué)校在15%以上），涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等學(xué)科領(lǐng)域，為學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科的學(xué)習(xí)、將計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)習(xí)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(guó)著名大學(xué)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(guó)本科教育的一個(gè)重要特征，大部分樣本學(xué)校開設(shè)的選修課占總學(xué)分的比例在四分之一以上。這些選修課既包括通識(shí)教育課程，也包括專業(yè)選修課和任意選修課。通過(guò)分析具體學(xué)校本科四年的課程安排，可以發(fā)現(xiàn)選修課分布在大學(xué)各個(gè)年級(jí)，但大三、大四年級(jí)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(xué)中，可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同的現(xiàn)象，即每學(xué)期學(xué)生實(shí)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(duì)的是，美國(guó)著名大學(xué)計(jì)算機(jī)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(xué)院、加州大學(xué)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(xué)生不必局限于有限的幾門專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而是給他們更多的專業(yè)學(xué)習(xí)空間，成長(zhǎng)為大學(xué)科下有專業(yè)特色的人才。7.頂峰體驗(yàn)（the capstone experience）課程的設(shè)置情況。美國(guó)卡內(nèi)基教學(xué)促進(jìn)基金會(huì)1998年發(fā)表了重振美國(guó)研究型大學(xué)的本科生教育報(bào)告，建議各研究型大學(xué)應(yīng)當(dāng)設(shè)立一個(gè)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生研究能力與交流技能的頂峰體驗(yàn)課程來(lái)結(jié)束本科教育，為學(xué)生提供綜合運(yùn)用本科階段所學(xué)

10、知識(shí)的機(jī)會(huì)。調(diào)查樣本中，12所大學(xué)（55%）設(shè)置了頂峰體驗(yàn)課程（見表2），課程形式包括高年級(jí)項(xiàng)目（project）、論文、研討課，其中以高年級(jí)項(xiàng)目和畢業(yè)論文為主，持續(xù)時(shí)間各校略有差異，13學(xué)期不等。如加州理工學(xué)院的頂峰體驗(yàn)課程貫穿在整個(gè)大三學(xué)年（三個(gè)學(xué)期），而德克薩斯大學(xué)奧斯汀、密歇根大學(xué)安娜堡、華盛頓大學(xué)西雅圖、普渡大學(xué)西拉法葉等大學(xué)的頂峰體驗(yàn)課程只開設(shè)一學(xué)期。 8.學(xué)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(jì)算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)所在學(xué)院開設(shè)大量的專業(yè)課程供學(xué)生選修，為學(xué)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(xué)資料可以發(fā)現(xiàn)，70%以上的學(xué)校開設(shè)的本科生課程在50門以

11、上。此外，感興趣及學(xué)有余力的學(xué)生還可以選修研究生課程或?yàn)檠芯可捅究粕餐_設(shè)的課程，如威斯康星大學(xué)課程編碼在400699的課程。三、美國(guó)部分著名大學(xué)計(jì)算機(jī)研究生教育情況從碩士學(xué)位的授予類型看，22所研究型大學(xué)中，除加州理工學(xué)院外，其他21所大學(xué)都開設(shè)了碩士教育項(xiàng)目，包括論文碩士和課程碩士?jī)深?。?6所大學(xué)設(shè)有論文碩士學(xué)位項(xiàng)目，14所大學(xué)設(shè)有課程碩士項(xiàng)目，有9所大學(xué)同時(shí)設(shè)有論文碩士和非論文碩士學(xué)位教育。論文碩士需要完成規(guī)定的課程學(xué)習(xí)，撰寫畢業(yè)論文并通過(guò)答辯或參與項(xiàng)目并撰寫項(xiàng)目報(bào)告；課程碩士需要完成規(guī)定學(xué)分的課程學(xué)習(xí)，并通過(guò)學(xué)校組織的研究生水平綜合測(cè)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(guó)著名大學(xué)研究生教育的一個(gè)重要特點(diǎn)。就研究生課程設(shè)置來(lái)看，課程學(xué)習(xí)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(diǎn)。根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，各學(xué)?；蛑苯用鞔_指定幾門專業(yè)必修核心課程，如賓夕法尼亞大學(xué)的4門必選課程在計(jì)算機(jī)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(jì)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(xué)生選修，如哥倫比亞大學(xué)12學(xué)分的核心課程（core requirement）從程序語(yǔ)言、程序員和操作系統(tǒng)1（programming languages & translators、operating systems 1）、高級(jí)軟件工程（advanced software engineering）、算法分析1（analysis of algorithms1）、人工智能（artificial intelligence）、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)（computer architecture）中任選4門。所有學(xué)校都以學(xué)分或大類的形式來(lái)表述課程選修要求，這樣的設(shè)置有利于

14、學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好選擇和安排研究生階段的學(xué)習(xí)。部分課程與本科高級(jí)共享。樣本中的各著名大學(xué)除開設(shè)了研究生水平的課程外，許多學(xué)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(xué)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(xué)院的本科高級(jí)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(guó)著名大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)碩士課程設(shè)置中，與中國(guó)研究生教育的一個(gè)最明顯區(qū)別是，不設(shè)置專業(yè)外的通選課程。部分大學(xué)設(shè)立了專業(yè)類公共必修課，如伊利諾大學(xué)香檳912學(xué)分的分類必修課、威斯

15、康星大學(xué)15學(xué)分的核心課程、普渡大學(xué)西拉法葉的2門核心課程等。這樣的課程安排給學(xué)生留有更多的選擇權(quán)和時(shí)間，按照自己的興趣和目標(biāo)選修和安排學(xué)習(xí)。專業(yè)課程分層次設(shè)置。21所著名大學(xué)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(xué)生的專業(yè)深度發(fā)展設(shè)立高級(jí)課程，如斯坦福大學(xué)的深度課程（depth）、伊利諾大學(xué)香檳12學(xué)分的高級(jí)課程、佐治亞理工學(xué)院18學(xué)分的6000/8000水平的研究生專業(yè)選修課程、加州大學(xué)圣地亞哥和哥倫比亞大學(xué)的主修（concentration）等。四、結(jié)論1.本科人才培養(yǎng)向知識(shí)面寬、基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)方向努力。不

16、管是計(jì)算機(jī)科學(xué)還是計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域，也不管是文學(xué)士還是理學(xué)士，各大學(xué)的本科學(xué)生都接受了比較多的哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)類以及各類選修課程的基本要求，在整個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃中，選修課程量大而專業(yè)必修課少，與國(guó)內(nèi)人才培養(yǎng)計(jì)劃的安排恰恰相反，以培養(yǎng)學(xué)生較為開闊的視野和專業(yè)能力為著力點(diǎn)，而不是緊跟市場(chǎng)的需要決定人才培養(yǎng)的規(guī)格。2.每學(xué)期課程安排較少，學(xué)生具有更多的發(fā)展和學(xué)習(xí)空間。美國(guó)著名大學(xué)對(duì)本科生在每個(gè)學(xué)期的課程數(shù)量要求嚴(yán)格，除個(gè)別學(xué)校外，每學(xué)期的課程門數(shù)一般在45門，與國(guó)內(nèi)大學(xué)相比少得多。這樣的課程負(fù)擔(dān)才能支持學(xué)生有效自修、自學(xué)，高質(zhì)量地完成課程要求，使每一門課程的價(jià)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(guó)各著名大學(xué)在向?qū)W生提供充足的課程資源時(shí)，充分考慮到本科高級(jí)課程與研究生課程的相互連接和補(bǔ)充，在本科生和研究生課程之間形成了一個(gè)共享課程組，有效地實(shí)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(qiáng)的本科生深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，也有利于研究生在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)選課，實(shí)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(guó)著名大學(xué)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(duì)性。從課程體系來(lái)說(shuō)，美國(guó)著名大學(xué)研究生教育階段的課程實(shí)行分層次設(shè)置專業(yè)核心必修課、深度或高級(jí)課程，最后以項(xiàng)目研究并撰寫項(xiàng)目報(bào)告或畢業(yè)論文為結(jié)束點(diǎn)，將專業(yè)人才的培養(yǎng)植根于本科階段的厚實(shí)基礎(chǔ)之上，使本科教育與研究生教育既相互獨(dú)立，又貫穿如一。從表面上看，我國(guó)大學(xué)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域人才培養(yǎng)和課程體