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申請(qǐng)貼士:美名校計(jì)算機(jī)科學(xué)本科現(xiàn)狀
自20世紀(jì)40年代世界第一臺(tái)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)在美國(guó)誕生以來(lái)，美國(guó)一直執(zhí)全球計(jì)算機(jī)學(xué)界之牛耳，這同時(shí)也是美國(guó)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)界占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的重要原因之一。我們成批量地引進(jìn)的國(guó)外眾多優(yōu)秀教材絕大多數(shù)也都來(lái)自美國(guó)。計(jì)算機(jī)學(xué)科仍然在高速發(fā)展，與此對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)模式也在不斷變化，密切關(guān)注和跟蹤國(guó)外尤其是美國(guó)名校的教學(xué)新動(dòng)態(tài)乃至培養(yǎng)思路和教育思想，應(yīng)該是非常有意義的。
本文即選擇了美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)科最負(fù)盛名的五所高校，對(duì)目前各校計(jì)算機(jī)科學(xué)(Computer Science)專業(yè)的本科教學(xué)體系進(jìn)行了一些分析。
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斯坦福大學(xué)
斯坦福大學(xué)擁有獨(dú)立的計(jì)算機(jī)科學(xué)系。瀏覽該校的教學(xué)手冊(cè)，最具特色的恐怕要算多門科普性計(jì)算機(jī)知識(shí)講座了，一般有兩到三個(gè)單元，涉及面非常之廣，從量子計(jì)算到數(shù)字演員，從計(jì)算科學(xué)的偉大思想到網(wǎng)絡(luò)安全，從網(wǎng)上拍賣到使用元編譯發(fā)現(xiàn)大型開(kāi)放源代碼軟件中的大量錯(cuò)誤，其中還不乏對(duì)技術(shù)烏托邦、斯諾“兩種文化”、計(jì)算機(jī)面臨的困境以及迅速發(fā)展所帶來(lái)的諸多問(wèn)題的思考。開(kāi)課的老師陣容強(qiáng)大，基本上都是響當(dāng)當(dāng)?shù)拿淌�，甚至包括圖靈獎(jiǎng)得主John McCarthy。用這種講座代替計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論性質(zhì)的專門課程，可以充分展示計(jì)算機(jī)科學(xué)的豐富內(nèi)涵，使學(xué)生較早地了解學(xué)科的輪廓和脈絡(luò)，對(duì)于開(kāi)闊學(xué)生視野，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也大有好處。由于美國(guó)大學(xué)中專業(yè)的選擇非常靈活，而近年來(lái)計(jì)算機(jī)學(xué)科招生受行業(yè)影響流失嚴(yán)重(這種情況甚至驚動(dòng)了比爾·蓋茨，2004年微軟到各大高校招兵買馬時(shí)，他每站必到，利用自己的明星效應(yīng)，大講計(jì)算機(jī)學(xué)科的美妙前景)，可以想象，這種講座同樣也肩負(fù)著吸引學(xué)生選擇計(jì)算機(jī)專業(yè)的重大使命。
斯坦福大學(xué)典型的低年級(jí)課程設(shè)置如表1所示。
表1 斯坦福大學(xué)低年級(jí)主要課程設(shè)置
數(shù)學(xué)(至少23個(gè)單元)
數(shù)學(xué) 41(課程號(hào)，下同) 微積分 I 5
數(shù)學(xué) 42 微積分 II 5
統(tǒng)計(jì) 116 概率論 3～5
計(jì)算機(jī) 103 離散結(jié)構(gòu) 4或6
以下任選兩門：
數(shù)學(xué) 51 微積分 5
數(shù)學(xué) 103/113 線性代數(shù) 3
數(shù)學(xué) 109 應(yīng)用群論 3
計(jì)算機(jī) 157 邏輯和自動(dòng)推理 4
計(jì)算機(jī) 205 機(jī)器人、視覺(jué)和圖形學(xué)數(shù)學(xué)方法 3
科學(xué)(至少11個(gè)單元)
物理 53 力學(xué) 4
物理 55 電磁學(xué) 4
其他
工程基礎(chǔ)(至少13個(gè)單元)
計(jì)算機(jī) 106 程序設(shè)計(jì)抽象/方法學(xué) 5
工程 40 電子學(xué)基礎(chǔ) 5
選修課
技術(shù)與社會(huì)(3~5個(gè)單元)
進(jìn)一步的課程設(shè)置如表2所示。
表2 斯坦福大學(xué)高年級(jí)主要課程設(shè)置
程序設(shè)計(jì)(2門課)
計(jì)算機(jī) 107(課程號(hào)，下同) 程序設(shè)計(jì)范型 5
計(jì)算機(jī) 108 面向?qū)ο笙到y(tǒng)設(shè)計(jì) 4
理論(2門課)
計(jì)算機(jī) 154 自動(dòng)機(jī)與復(fù)雜性理論 4
計(jì)算機(jī) 161 算法的設(shè)計(jì)與分析 4
系統(tǒng)(3門課)
電子電氣 108B或282 數(shù)字系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 4
計(jì)算機(jī) 編譯原理 3
計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 3
計(jì)算機(jī) 操作系統(tǒng) 3
應(yīng)用(選2門課)
計(jì)算機(jī) 人工智能 3～4
計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)庫(kù) 3
計(jì)算機(jī) 圖形學(xué) 3
項(xiàng)目(1門課)
計(jì)算機(jī) 至少3個(gè)單元
限選課(多門)
加州大學(xué)伯克利分校
伯克利的課程設(shè)置也有很多獨(dú)樹(shù)一幟的地方，尤其是在專業(yè)基礎(chǔ)課方面，除了有專業(yè)導(dǎo)引課程“計(jì)算機(jī)科學(xué)專題”之外，對(duì)于沒(méi)有編程經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，第一門編程課是符號(hào)編程入門，采用LISP語(yǔ)言。有一定編程經(jīng)驗(yàn)或者有自學(xué)能力的學(xué)生，可以選擇多種語(yǔ)言和環(huán)境的自主學(xué)習(xí)(Self-paced)課程，包括C、Fortran、C++、Java，以及UNIX的使用等，這種多元化與伯克利計(jì)算機(jī)科學(xué)與電子電氣工程同系有關(guān)。但是所有學(xué)生在第二學(xué)期都要學(xué)習(xí)一組獨(dú)特的基礎(chǔ)課：61A“計(jì)算機(jī)程序的結(jié)構(gòu)與解釋”，采用MIT Abelson等編著的同名教材(中譯本機(jī)械工業(yè)出版社出版，清華大學(xué)出版社出版了影印版)；61B“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”(教材采用自編講義)；61C“計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)”(Machine Structures)，采用Hennessy的《計(jì)算機(jī)組織與設(shè)計(jì)》(中譯本清華大學(xué)出版社出版，機(jī)械工業(yè)出版社出版了影印版)。這項(xiàng)規(guī)定就是轉(zhuǎn)校生也不例外，可見(jiàn)其中蘊(yùn)涵了伯克利多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)結(jié)晶。
伯克利其他比較有特點(diǎn)的課程還有：將離散數(shù)學(xué)和概率論結(jié)合講授的CS70，主講是名教授Christos Papadimitriou；CS98-1 編程練習(xí)課，以主要大學(xué)生編程競(jìng)賽中的賽題為授課素材；CS 169 軟件工程直接用Kent Beck的《極限編程》(人民郵電出版社出版了中譯本)作為教材，非常超前，但是既然連Pressman的《軟件工程：實(shí)踐者方法》新版中敏捷方法都已經(jīng)成為重頭戲，既然IEEE都已經(jīng)開(kāi)始制定敏捷方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這種課程選材也就不顯得那么駭世驚俗了。除了軟件工程課程常見(jiàn)內(nèi)容外，教學(xué)側(cè)重實(shí)際，貫穿了極限編程的思想，涵蓋UML、JUnit單元測(cè)試、軟件架構(gòu)、設(shè)計(jì)模式和反模式、重構(gòu)、CVS版本控制、系統(tǒng)和集成測(cè)試，最后要求完成一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品，并進(jìn)行演示。
UIUC(伊利諾依大學(xué)厄班納-香檳分校)
UIUC的計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)創(chuàng)建于1972年，到1986年基本定型，十多年來(lái)幾乎沒(méi)有什么變化。其教學(xué)體系如圖1所示。
其中，數(shù)值分析方向課程中，Math225為矩陣論，CS257為數(shù)值方法，CS35x代表數(shù)值分析導(dǎo)論、常微分?jǐn)?shù)值方法、偏微分與數(shù)值逼近和數(shù)值線性代數(shù)；
理論方向課程中，CS173為離散結(jié)構(gòu)，CS273為計(jì)算理論，CS37x包括算法、形式方法、程序驗(yàn)證；
人工智能方向課程中，CS348為人工智能導(dǎo)論，CS34x包括機(jī)器人、機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識(shí)別；
軟件方向，CS125為計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論，CS225為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與軟件工程原理，CS31x包括數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形學(xué)、多媒體，CS32x包括軟件工程、操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分布式系統(tǒng)、編程語(yǔ)言與編譯器、并行計(jì)算、實(shí)時(shí)系統(tǒng)、編譯器構(gòu)造、編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)；
硬件方向課程中，CS231為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)I，CS232為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)II，CS33x包括計(jì)算機(jī)組成、VLSI系統(tǒng)與邏輯設(shè)計(jì)、VLSI系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通信網(wǎng)絡(luò)、嵌入式體系架構(gòu)與軟件。
可以看到，處在圖1中最下面的課程基本上都是在多門中選擇一至三門，整個(gè)體系脈絡(luò)清晰，具有很高的靈活性。與斯坦福不同的是，UIUC的計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論課程比較簡(jiǎn)單，只有一門為新生開(kāi)的計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)向課(CS100)，而且并非必修。名為“計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論”的CS125實(shí)際上是以Java語(yǔ)言為主的編程入門課，涵蓋了一些算法的內(nèi)容。此外還有與之配套的實(shí)驗(yàn)課。當(dāng)然，系里所開(kāi)的許多面向高年級(jí)和研究生層次的講座是對(duì)低年級(jí)開(kāi)放的。
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