美國大學(xué)計算機研究生教育的特點

錢宇虹

美國是世界上最早在大學(xué)里開展大規(guī)模研究生教育的國家，這與美國19世紀(jì)工業(yè)革命和經(jīng)濟發(fā)展急需大批專業(yè)人才相適應(yīng)。經(jīng)過長期的發(fā)展和完善，美國研究生教育已形成了獨特的風(fēng)格和模式，為美國社會的發(fā)展輸送了無數(shù)的高層次人才，也吸引了世界各地的優(yōu)秀學(xué)生到美國留學(xué)深造。

總地來說，大多數(shù)美國大學(xué)的研究生教育體系是差不多的，尤其是那些相對成熟的專業(yè)。本人在美國完成研究生階段的學(xué)習(xí)，畢業(yè)于佐治亞南理工大學(xué)(Southern PolyTechnic State University, 以下簡稱SPSU) 計算機科學(xué)系?，F(xiàn)將留美期間的讀書經(jīng)歷整理成文，以個人的視角來觀察分析美國大學(xué)計算機研究生教育的特點。

1 概況

SPSU位于距離亞特蘭大市中心20分鐘車程的郊區(qū)瑪麗埃塔。1948年建校時作為佐治亞理工學(xué)院(Georgia Institute of Technology)的兩年制分校。經(jīng)過60年的發(fā)展，現(xiàn)已成為一所在學(xué)術(shù)、專業(yè)、推廣和服務(wù)各方面涵蓋各項技術(shù)的大學(xué)。由于所在地設(shè)立有許多大型企業(yè)的總部，如可口可樂、洛克希德飛機制造公司、UPS、CNN、達美航空，為學(xué)生的就業(yè)提供了很大的便利。

SPSU的計算機和軟件工程學(xué)院下面設(shè)有三個不同的系別，分別是計算機科學(xué)系(Department of Computer Science)、軟件工程系(Department of Software Engineering)和信息技術(shù)系(Information Technology Department)。雖然信息技術(shù)(IT)在最廣泛的意義上涵蓋了計算技術(shù)的所有方面，但它作為一門學(xué)科，側(cè)重于通過計算技術(shù)的選擇、創(chuàng)造、應(yīng)用、集成和管理，來滿足一個組織和社會環(huán)境的用戶的需求[1]。在過去幾年里，美國越來越多的大學(xué)提供“信息技術(shù)”課程。這三個專業(yè)方向的主要區(qū)別在于，計算機科學(xué)是關(guān)于計算算法及其性能、算法的語言和物理實現(xiàn)的科學(xué)，軟件工程是關(guān)于建立大型軟件系統(tǒng)的方法和技術(shù)，而信息技術(shù)則是關(guān)于維持IT基礎(chǔ)設(shè)施安全有效運行的原則和方法。

2 研究生課程設(shè)置

2.1層次化以滿足不同需求

SPSU的研究生教育課程分為學(xué)位課程(Masters Degree Programs)和過渡課程(Graduate Transition Certificate)。下面以計算機科學(xué)為例進行詳細介紹，讀者如果對其他專業(yè)感興趣，可以閱讀該校的研究生學(xué)術(shù)目錄，詳見參考文獻[2]。

過渡課程是為那些本科不是計算機科學(xué)或相關(guān)專業(yè)畢業(yè)，又想攻讀計算機科學(xué)碩士學(xué)位的學(xué)生設(shè)計的，他們必須完成以下六門不算學(xué)分的過渡課程之后，才能真正開始攻讀研究生的學(xué)位課程：

美國大學(xué)的課程編碼反映了專業(yè)和適用范圍，所有課程都以某個系或某個專業(yè)為單位，由淺入深地進行編號。例如CS代表Computer Science，SWE 代表Software Engineering，IT代表Information Technology，1000－4999為本科生課程，5000－5999為高年級本科生選修課和研究生過渡課程，6000－7999隸屬于研究生的學(xué)習(xí)范圍，8000及以后的課程則屬于博士生及以上學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍。

研究生的學(xué)位課程包括7門核心課程和5門選修課程，如表2所示：

其中選修課可以是6000－7999的CS 課程或SWE課程，但必須至少包含兩門 CS課程，也可以在指定的名單中選修至多一門IT研究生課程。

學(xué)生必須修完36個學(xué)分，如果總平均成績達不到“B”，或者超過2個“C”，則失去獲得研究生學(xué)位的資格。

在這36個學(xué)分中，可以選擇碩士論文代替其中的6個學(xué)分。如果學(xué)生決定繼續(xù)攻讀博士學(xué)位，那么碩士論文是必須的條件之一。

2.2核心課程注重專業(yè)基礎(chǔ)和研究能力

從表2我們可以看到，核心課程主要圍繞計算機科學(xué)的理論基礎(chǔ)。只有扎實掌握專業(yè)的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)的專業(yè)知識，才有可能從事這個專業(yè)的科研、教學(xué)和其他專業(yè)技術(shù)工作，才能打好進行創(chuàng)造性研究的基礎(chǔ)。

課程設(shè)置的特色還體現(xiàn)在研究能力、寫作能力和語言表達能力的培養(yǎng)。值得一提的是CS 6023(Research Methods and Presentations)。該課程內(nèi)容主要包括在計算機科學(xué)領(lǐng)域進行學(xué)術(shù)研究的材料與方法、學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)的研究范式和每個范式的使用案例以及這些研究方法在工業(yè)和商業(yè)環(huán)境中的使用和體現(xiàn)。作為課程的一部分，每位要學(xué)生選定一個研究項目, 撰寫研究報告，在全班同學(xué)和教授面前作課堂演講(Presentation)，并接受提問和批評。這門課程使用的教材是該系的兩位教授于90年代末期編寫的《Research Methods in Computing(計算研究方法)》一書。該書是計算研究方法領(lǐng)域出版的第一本教科書。

計算機科學(xué)與已經(jīng)有大量研究成果的自然科學(xué)(如物理和化學(xué))不同，它的研究對象是人工制造的計算機，所以它既是一門人為的科學(xué)，又是一門實驗的科學(xué)，而且是一個相對較新的學(xué)術(shù)領(lǐng)域。該系的兩位教授意識到，將其他學(xué)科的研究方法用于計算機科學(xué)的研究是有問題的，于是他們編寫了《Research Methods in Computing》一書。同時，計算機科學(xué)研究方法這方面的教學(xué)研究是一個更新的分支領(lǐng)域，直到2005年，ACM Special Interest Group in Computer Science Education (ACM-SIGCSE)，即ACM 計算機科學(xué)教育特別興趣小組才首次成立了一個委員會，專注于計算機科學(xué)研究方法的教學(xué)研究。

這門課程曾一度改為選修課，后來又通過教師投票恢復(fù)了核心課程的地位，因為教授們發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生不知道如何做研究，特別不知道如何寫研究論文。很多中國留學(xué)生沒有選修這門課，一是他們沒有認(rèn)識到這門課程的重要性，二是這門課程很tough (課程很tough意味著很多的作業(yè)，包括論文、實驗、項目、演講等)。但我選修了該課后，感覺自己不僅在閱讀、寫作和思維技巧方面，而且在如何做科學(xué)研究、如何寫研究報告、如何做口頭報告等方面得到了很好的訓(xùn)練，為完成后續(xù)課程打下了很好的基礎(chǔ)。不同的課程要求不盡相同，有的偏重理論，有的要做大量的實驗，有的要做大量的科技文獻閱讀，有的要求寫較多的論文或報告，有的要求做口頭報告，而有的課程在以上每個方面都有要求，這樣的課程對學(xué)生來說是極大的挑戰(zhàn)。

2.3選修課程體現(xiàn)科技前沿

選修課程一般跟教授的研究方向有關(guān)，體現(xiàn)了最前沿的科技發(fā)展。如：一個新興的跨學(xué)科領(lǐng)域，或針對一個具體的國家項目。例如：Yamacraw是佐治亞州政府投資1億美元，旨在促進寬帶電信業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性項目。該項目利用佐治亞州現(xiàn)有的高科技基地，結(jié)合來自私營公司、主要大學(xué)、研究團體的資源，目標(biāo)是使佐治亞州成為世界領(lǐng)先的高速寬帶通信系統(tǒng)、設(shè)備和芯片的設(shè)計基地，并為當(dāng)?shù)靥峁┐罅康木蜆I(yè)機會。Yamacraw總部設(shè)在佐治亞理工學(xué)院，有8所位于佐治亞州的大學(xué)參與研究。筆者讀書期間就曾選修了兩門Yamacraw課程，即Information Retrival and Search Engines (信息檢索和搜索引擎)和Component Based Software Development (基于組件的軟件開發(fā))。

3教學(xué)方式

在新學(xué)期開始前，各系都會在主頁上刊登詳盡的列表。如本學(xué)期日歷、課程表、授課教授的信息和接待時間等，學(xué)生可以輕松查閱并確定選修的課程及繳付所有的費用。

3.1沒有統(tǒng)一的教學(xué)大綱和教材

在美國，大學(xué)教授的自主權(quán)較大，可自己選擇講課內(nèi)容或教材，尤其是研究生教育。在開學(xué)第一堂課之前，學(xué)生都會到教授的個人網(wǎng)頁上下載該門課程的課程提綱(Syllabus)，上面列出了該門課程的授課內(nèi)容、所要求的教材及參考書，散發(fā)的資料，必須完成的作業(yè)(Assignments)，包括家庭作業(yè)(Homework)、論文/方案(Paper/ Proposal)、研究報告(Report)及課堂演講(Presentation)、實驗(Lab Assignments)、團隊項目(Group Project)或個人項目(Personal Project)，期中(Mid-Term Exam)和期末考試(Final Exam)的安排以及上述這些考核項目各占總成績的比例。通常，期中考試和期末考試成績各占25%，其余成績由平時的個人項目、團隊項目、家庭作業(yè)、實驗及課堂演講組成。

美國的教科書都很厚，一般有一千頁左右，價格也不菲，所以學(xué)校的書店里在學(xué)期末或開學(xué)初總有舊書出售，舊書也要賣到八、九十美元一本。教授一般會指定教材和參考書；也有的教授雖然指定了教材，卻很少使用，而是采用自己的講義；有的教授除了使用指定的教材，還會指定要閱讀哪些雜志的哪些文章，并對雜志的內(nèi)容進行定期小測驗，或要求確定一個方向撰寫讀書報告，并作課堂演講，這樣的課程鍛煉了學(xué)生快速閱讀的能力，也使學(xué)生了解到最新的研究成果和多方面的知識。

3.2重視平時的參與和積累

美國大學(xué)重視平時的參與和積累，學(xué)生平時的學(xué)習(xí)很辛苦。以我選修的“Information Retrival and Search Engines”這門課為例，整個學(xué)期除了期中和期末兩次考試以外，依次還有一次實驗、一次讀書報告，做課堂演講，還有一次個人項目。美國的一個學(xué)年有三個學(xué)期，所以一個學(xué)期的有效時間比國內(nèi)的要短，而學(xué)習(xí)任務(wù)要繁重得多。我記得實驗是選擇至少4款較為流行的目錄和搜索引擎，如Yahoo、Google等進行測試，比較它們在不同條件下的各項性能指標(biāo)。而我確定的讀書報告是漢字搜索技術(shù)，為了完成這份作業(yè)，我?guī)缀醪殚喠薃CM近25年的期刊，閱讀了上面所有有關(guān)漢字包括日語的搜索技術(shù)的文章，最后整理成一份讀書報告，并在班上做課堂演講。

對中國學(xué)生來說，課堂演講是個極大的挑戰(zhàn)，因為必須用英語在教授和美國同學(xué)面前做演講，還要回答隨時的提問，所以每次做演講之前都要花很多時間充分準(zhǔn)備，包括用PowerPoint制作幻燈片。對我而言，最難的部分不是寫論文，而是為了能夠流暢地演講，幾乎每次都要把整篇論文的內(nèi)容背下來。最后的個人項目工作量最為繁重，是要用程序?qū)崿F(xiàn)一種搜索算法，實際上就是要做出一個搜索引擎，并對該搜索引擎進行性能分析。這要求學(xué)生要對這個搜索算法有全面而正確的理解和認(rèn)識，還要有較強的程序設(shè)計和編程能力。為了如期完成這個項目，我不知在機房熬了多少個日夜。

3.3鼓勵參與和提問

美國的上課方式也是許多中國留學(xué)生面臨的最大挑戰(zhàn)之一。教授鼓勵學(xué)生參與和互動，每當(dāng)他講完一個話題，就會停頓下來詢問學(xué)生“Any Question?”，直到每個提問都得到回答后才接著講下一個話題。學(xué)生想發(fā)言也可以隨時打斷教授，提出自己的疑問和觀點，學(xué)生是通過所提問題的深度給教授留下深刻印象的。中國學(xué)生在國內(nèi)養(yǎng)成了喜歡認(rèn)真聽講和埋頭作筆記，不善于提問和發(fā)表自己的見解的習(xí)慣，一般剛開始的時候都只能被動地聽別的學(xué)生和教授的討論，能聽懂一半就算不錯了，更不用說主動發(fā)表自己的見解了。要做到在課堂上主動提問和發(fā)表見解，不單純是一個語言和表達能力的問題，更重要的是是否有自己的想法和具有獨立思考的能力。能夠融入課堂討論是一件非常享受的事情，在這里你不僅能夠增強信心，而且能夠了解別人在思考什么，在做什么。

3.4重視團隊合作能力的培養(yǎng)

美國大學(xué)的團隊作業(yè)(Group Project)比較多，一般在團隊作業(yè)商定后，每個人各自負(fù)責(zé)相應(yīng)的部分，并規(guī)定好完成的最后期限。在團隊作業(yè)中，每個成員會盡力完成自己的任務(wù)，都不希望因為自己的工作而影響團隊的最終成績。

在這里我要談的是我選修的軟件工程課程。軟件工程系開設(shè)了兩門程度不同的軟件工程研究生課程：軟件工程I和軟件工程II。這門跨系課程在我讀書期間還只是選修課，如今軟件工程I已被列為計算機科學(xué)的核心課程。出于職業(yè)生涯的考慮，我不僅選修了它，還選修了另一門軟件工程系的課程——軟件項目管理(Software Project Management)。

主講這兩門課程的教授曾在IBM 公司工作多年，主持過好幾個著名的行業(yè)軟件產(chǎn)品的開發(fā)，并一直與業(yè)界保持著緊密的聯(lián)系。所以他除了是教授外，還有一個身份就是Industry Relations Coordinator，即負(fù)責(zé)與業(yè)界的關(guān)系協(xié)調(diào)。他講課不僅包含大量的實際經(jīng)驗，而且總有一個團隊項目貫穿始終。

以軟件工程I為例，第一堂課就布置了團隊項目“辦公室文具管理系統(tǒng)”，學(xué)生將組成一個開發(fā)團隊，經(jīng)歷需求分析、建模、設(shè)計、編碼、測試、部署的軟件工程全過程。具體任務(wù)要交付以下工作產(chǎn)物：

1. 系統(tǒng)需求文檔(System Requirements Document — SRD)

2. 系統(tǒng)設(shè)計文檔(System Design Document — SDD)

3. 可運行的辦公室文具管理系統(tǒng)

4. 測試用例、測試分析報告

5. 項目成果演示和口頭報告

第一堂課就開始組建團隊。同學(xué)們通過自我介紹相互了解，基本確定由擅長編程和書寫文檔的兩類人組成一個團隊。由于這門課程在晚上上課，所以有不少非全日制學(xué)生。我所在的團隊由3人組成，除我之外，一個已經(jīng)是某公司的經(jīng)理，他責(zé)無旁貸地?fù)?dān)任團隊組長，從他那里我見識到了什么是真正的軟件需求文檔，于是我們討論和修改了他的作業(yè)，作為我們團隊的工作產(chǎn)物；另一個人在某公司從事軟件測試工作，而我的強項是編程，但是我們倆都不想從事自己的強項，于是互換了角色，由他負(fù)責(zé)軟件編程，由我書寫設(shè)計文檔并全權(quán)負(fù)責(zé)軟件測試。在課程的最后，團隊所有成員上臺演示項目成果，每個人負(fù)責(zé)講述自己完成的那一部分。

團隊成員除了E-mail交流外，還會定期舉行小組會議。除了教室和實驗室之外，圖書館也是個很好的去處。圖書館里設(shè)有很多大小不等的自習(xí)室(Study Room),里面有桌椅和免費的網(wǎng)絡(luò)連接，可容納一～十多人不等。團隊所有成員聚集在一起，討論項目的有關(guān)事宜。這樣的團隊作業(yè)不但可以鍛煉學(xué)生的表達與組織能力，而且也可以培養(yǎng)學(xué)生的分工協(xié)作能力，增強團隊合作精神。

我所選修的軟件項目管理(Software Project Management)課程因團隊作業(yè)巨大的工作量給我留下了深刻的印象。項目管理必須有一個軟件項目為載體，所以作業(yè)的一部分就是要開發(fā)一個醫(yī)院信息管理系統(tǒng)，大致提供以下功能：①病人賬號管理②病人診斷和治療跟蹤③賬單管理④報表打印。然后以這個軟件的開發(fā)為載體，全程實現(xiàn)項目管理。

4教學(xué)管理

4.1沒有補考，只有重修

美國大學(xué)的評分標(biāo)準(zhǔn)采用A、B、C、D、F的等級制度。A表示90-100，B表示80-89，C表示70-79，D表示60-69，F(xiàn)則表示不及格。美國的大學(xué)沒有補考制度，如果某門課程得F，唯一的補救辦法就是下學(xué)期重修，學(xué)費也要再繳一遍。即使重修過關(guān)，課程的成績欄里同樣會保留一個難看的F，成為永久的記錄。正是這種學(xué)分的管理制度，督促學(xué)生努力學(xué)習(xí)，完成學(xué)業(yè)。

4.2剽竊和作弊遭到嚴(yán)厲的懲罰

美國高等教育體系以最嚴(yán)肅的態(tài)度對待學(xué)術(shù)欺騙行為，以捍衛(wèi)獨立思想這一理念，形成一種健康的學(xué)術(shù)氛圍。作為創(chuàng)新的對立面，考試作弊或者剽竊他人論文的學(xué)術(shù)欺騙會遭到嚴(yán)厲的懲罰。每一個這樣做的學(xué)生都會在該門功課上被判為不及格，甚至被大學(xué)驅(qū)逐出去。在這里我只想提及一起已經(jīng)在網(wǎng)上公開的案例，這是2007年4月發(fā)生在杜克大學(xué)商學(xué)院的一起集體考試作弊案，涉及一個班中的34名學(xué)生[3]，其中9名學(xué)生被開除；15名學(xué)生一年之內(nèi)不準(zhǔn)注冊，并在該課程上被判為F；另9名學(xué)生在該課程上被判為F；最后1名學(xué)生在該門課程的一次考試上判為F。如此嚴(yán)肅的處理是因為他們在一次開卷考試中交換了想法。

4.3公共機房管理

這里要談的是公共計算機房的管理，不是那些專業(yè)研究實驗室。公共計算機房是全系學(xué)生完成課程作業(yè)的場所，它的管理很值得國內(nèi)大學(xué)借鑒。

第一個特點是，凡是注冊了課程的學(xué)生都會獲得一個賬號，該賬號下分配了一定的服務(wù)器空間和免費打印配額。平均每門課程150頁的免費打印配額，用完之后需要向機房申請，并交納極少的費用。機房的開放時間直至晚上12點，周末照常開放。機房配有掃描儀和激光打印機，免費供學(xué)生使用，打印紙就堆放在打印機下面的機柜里，學(xué)生可以隨時自行添加。實驗室同時為學(xué)生提供Oracle數(shù)據(jù)庫賬號和Unix賬號，需要的學(xué)生向機房提出申請即可。

第二個特點是，提供遠程訪問。學(xué)生憑賬號可以在機房使用任何一臺計算機，將自己的課程作業(yè)存放在服務(wù)器上。也可以通過VPN遠程連接到實驗室，在寢室或在家上機就如同在實驗室一樣。

第三個特點是，學(xué)生賬號的管理以學(xué)期為單位。實驗室在期末通知學(xué)生在某個日期前必須將自己的文件保存起來，否則會全部清理，為下一個學(xué)期做好準(zhǔn)備。

另外，機房的計算機上安裝了幾乎所有課程要用到的軟件和工具，學(xué)生從實驗室的網(wǎng)頁上可以方便地查到每臺計算機上安裝的軟件清單。這些軟件和工具都是正版，或者是商家向?qū)W校提供的免費使用版。例如，微軟向?qū)W校提供了近20種軟件和工具，包括操作系統(tǒng)。學(xué)生可以下載這些軟件到自己的計算機上。

5結(jié)束語

美國的留學(xué)生涯是一段寶貴的人生經(jīng)歷。從專業(yè)角度來說，我的研究能力，閱讀、寫作、表達能力，獨立思考能力和團隊協(xié)作能力都得到了大幅提高，我將終身受益。希望這篇文章能夠?qū)ξ覈髮W(xué)的計算機教育提供一點經(jīng)驗。在這里，我要感謝SPSU計算機和軟件工程學(xué)院的幾位教授，在他們的幫助下，這篇文章才得以順利完成。他們分別是：計算機和軟件工程學(xué)院院長Han Reichgelt博士、計算機系系主任Venu G. Dasigi博士、研究方法和口頭報告的主講教授Bob Harbort博士。

參考文獻

[1] ACM Computing Curricula, Information Technology Volume. ACM, 2005.

(http://www.acm.org/education/curric_ vols/IT_October_2005.pdf)

[2] SPSU Graduate Academic Catalog

(http://www.spsu.edu/registrar/Graduate%20Catalog%200708.pdf)

[3] Duke MBAs Fail Ethics Test

(http://www.businessweek.com/bschools/content/apr2007/bs20070430_110466.htm)