中美大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)比較研究

衷宜+陸建峰+蔣卉

摘 要：文章以南京理工大學(xué)與美國加州州立大學(xué)（北嶺）為例，對(duì)中美兩國大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，以期對(duì)優(yōu)化計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)提供參考。

關(guān)鍵詞：美國教育；計(jì)算機(jī)科學(xué)；課程結(jié)構(gòu)；本科

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2017）02-0063-03

在高等教育中，課程設(shè)置直接影響專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，其重要性越來越受到人們的普遍重視。加強(qiáng)課程建設(shè)已經(jīng)成為國家、地方和高校深化教學(xué)改革的重要舉措。在課程的建設(shè)中，不僅需要對(duì)具體科目或課程類型精心設(shè)計(jì)，還不能忽視對(duì)課程整體性和系統(tǒng)性的關(guān)照。作為整體而存在的學(xué)校課程，其課程結(jié)構(gòu)的好壞影響課程整體功能能否形成、課程整體目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。由于筆者就職于南京理工大學(xué)（Nanjing University of Science & Technology，NUST）計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，又在美國加州州立大學(xué)（北嶺）（California State University， Northridge，CSUN）作為訪問學(xué)者對(duì)該大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的教育教學(xué)進(jìn)行了調(diào)研，因此，本文將以NUST和CSUN為例，根據(jù)兩校最新的本科課程目錄、教學(xué)計(jì)劃和師生訪談[1-2]，對(duì)中美計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比研究，以期為進(jìn)一步優(yōu)化南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)、深化本科教育改革提供一些啟發(fā)和借鑒。

一、計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)本科教育概況

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)是江蘇省品牌專業(yè)，其培養(yǎng)方針是以學(xué)科建設(shè)為龍頭，以隊(duì)伍建設(shè)為核心，

以人才培養(yǎng)為根本，以科技創(chuàng)新為動(dòng)力，構(gòu)建精英教育和大眾教育相結(jié)合，研究型和工程型培養(yǎng)相結(jié)合的教學(xué)培養(yǎng)體系，以使學(xué)生能掌握計(jì)算機(jī)軟件與硬件的理論和方法，具備基本實(shí)踐技能與方法，具有良好的科學(xué)素養(yǎng)。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃，要求學(xué)生主要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件的基礎(chǔ)理論及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研究、開發(fā)及綜合應(yīng)用的知識(shí)，接受從事研究與應(yīng)用計(jì)算機(jī)的基本訓(xùn)練，了解計(jì)算機(jī)專用芯片設(shè)計(jì)技術(shù)，掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并有應(yīng)用的能力，有系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)能力。

美國加州州立大學(xué)（北嶺）的計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)中則關(guān)注于軟件的設(shè)計(jì)和構(gòu)建而創(chuàng)造各領(lǐng)域現(xiàn)實(shí)問題的解決方案，例如機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)、圖形、軟件工程和安全。要求學(xué)生理解計(jì)算機(jī)科學(xué)與問題解決的原理，關(guān)心產(chǎn)業(yè)中計(jì)算實(shí)踐和新興技術(shù)，了解社會(huì)環(huán)境中的計(jì)算機(jī)技術(shù)的影響，并愿意繼續(xù)追求有價(jià)值的專業(yè)職業(yè)生涯，

終身學(xué)習(xí)。

兩個(gè)學(xué)校的課程設(shè)置、教學(xué)計(jì)劃都是緊緊圍繞著相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)而進(jìn)行的。以下則會(huì)對(duì)兩校的課程從總體和各部分進(jìn)行對(duì)比和分析。

二、計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)比較分析

本節(jié)將從總學(xué)分要求、計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)本科課程總體結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)本科專業(yè)課程和非專業(yè)課程幾個(gè)角度對(duì)NUST和CSUN的計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，并分析結(jié)構(gòu)不同對(duì)學(xué)生培養(yǎng)的影響。

（一）總學(xué)分的要求

NUST當(dāng)前的本科教學(xué)計(jì)劃要求本科生共完成180學(xué)分，CSUN則要求完成120 units的課程。由于兩個(gè)學(xué)校對(duì)于學(xué)分的計(jì)算方式完全不同，所以不可簡單地認(rèn)為CSUN的本科課程總量比NUST要少。NUST的課堂授課的1學(xué)分=16學(xué)時(shí)=45×16分鐘=720分鐘。實(shí)踐類1學(xué)分=40學(xué)時(shí)=45×40分鐘=1800分鐘。CSUN的unit的計(jì)算根據(jù)lecture還是lab而不同。Lecture的3units表示一學(xué)期每周2節(jié)課，其中1節(jié)課1小時(shí)15分鐘，1學(xué)期大概為16周。Lab的1unit的時(shí)間要求與Lecture的3units相同。因此，CSUN的lecture的1unit=75×2×16/3分鐘=800分鐘，lab的1unit=75×2×16分鐘=2400分鐘。

從具體學(xué)習(xí)時(shí)間的角度重新計(jì)算：

NUST：180×720=129600分鐘

CSUN：120×800=96000分鐘

由于以上計(jì)算以lecture為例，因此應(yīng)該說，CSUN和NUST的本科課程總量是相當(dāng)?shù)摹?/p>

（二）課程的總體結(jié)構(gòu)

教學(xué)大綱中規(guī)定的課程可分為專業(yè)必修、專業(yè)選

修、通識(shí)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)、實(shí)驗(yàn)科學(xué)和全校選修7大類，本節(jié)將分別對(duì)NUST和CSUN計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)位課程按這7大類進(jìn)行對(duì)比和分析。

從專業(yè)課程上看，NUST的核心課程（必修課）所占比例遠(yuǎn)高于CSUN，而專業(yè)選修課則是CSUN更高。從通識(shí)基礎(chǔ)課程上看，CSUN的數(shù)學(xué)、哲學(xué)、科學(xué)、GE所占比例均高于NUST。

由此可以看出，中國大學(xué)教育中更注重于專業(yè)知識(shí)的培養(yǎng)，而美國大學(xué)教育更注重于基礎(chǔ)學(xué)科的培養(yǎng)?；A(chǔ)課程的寬泛有利于促進(jìn)學(xué)生視野的開闊和思維的拓展，利于為學(xué)生在未來學(xué)習(xí)和工作中給出更廣博的選擇空間。在美國訪問過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)美國大學(xué)培養(yǎng)出來的學(xué)生有很大比例去從事非所學(xué)專業(yè)的職業(yè)，或者我們稱之為“所學(xué)非所用”。而中國大學(xué)生大部分都從事著與所學(xué)專業(yè)相同或相關(guān)的職業(yè)。這一點(diǎn)除了與社會(huì)大環(huán)境也有關(guān)系之外，也與大學(xué)教育過程中重基礎(chǔ)教育的體制有關(guān)。

（三）專業(yè)課程結(jié)構(gòu)的比較

在計(jì)算機(jī)科學(xué)本科專業(yè)課程結(jié)構(gòu)的對(duì)比中，筆者將分別對(duì)NUST和CSUN的專業(yè)核心（必修課）和專業(yè)選修課進(jìn)行比較。

1.專業(yè)必修課。NUST的計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)必修課無論門數(shù)還是學(xué)分?jǐn)?shù)都遠(yuǎn)比CSUN要多。在硬件方面，增加了電路、模擬電路、數(shù)字電路這些電子類課程，還設(shè)置了CSUN所沒有的網(wǎng)絡(luò)類課程。因此，NUST的計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)教育注意廣度，要求學(xué)生掌握電子、軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)各方面的基本理論和方法。

CSUN的專業(yè)必修中更側(cè)重于計(jì)算機(jī)硬件和軟件，尤其是軟件。在具體課程的設(shè)置中，CSUN更注重課程的深度。以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程為例，CSUN將“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程分為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì)”和“高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”2門課程，2門課程對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)覆蓋極廣。而NUST的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程這只有一門，知識(shí)點(diǎn)只有CSUN“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”內(nèi)容的2/3不到。而CSUN的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程則覆蓋了NUST計(jì)算機(jī)學(xué)院ACM隊(duì)的教學(xué)內(nèi)容，也就

意味著，CSUN計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)普通學(xué)生所學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的深度與NUST的精英學(xué)生相同。

從以上分析中可以看出，NUST的專業(yè)必修課程廣而不精，而CSUN的專業(yè)必修課程精而不廣。在對(duì)高年級(jí)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)情況訪談和調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，CSUN學(xué)生的獨(dú)立構(gòu)建系統(tǒng)和編寫程序的平均能力明顯高于NUST學(xué)生。這應(yīng)該與軟件課程內(nèi)容更深、要求更高有直接的關(guān)系。

2.專業(yè)選修課。在NUST，計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)選修課提供有10門，要求學(xué)生從中選修10學(xué)分?？蛇x擇的課程有：“.NET編程技術(shù)”、“J2EE實(shí)用基礎(chǔ)”、“多媒體技術(shù)”、“分布式系統(tǒng)”、“計(jì)算機(jī)仿真”、“軟件測試技術(shù)”、“數(shù)字圖像處理”、“網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)”、“網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)”、“移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)”。CSUN則要求從“人工智能”、“信息系統(tǒng)”、“計(jì)算機(jī)圖形”、“多媒體”、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)安全”、“嵌入式”、“人機(jī)交互”等20余門課中選修15 units。

應(yīng)該說，CSUN可供選修課程更多，學(xué)生在對(duì)計(jì)算機(jī)軟、硬件領(lǐng)域基礎(chǔ)課程理論和方法深入掌握后，可以根據(jù)自己的喜好，選擇相關(guān)方向的課程。因此，CSUN學(xué)生在專業(yè)方向上的選擇尊重個(gè)人自愿，給予學(xué)生更大的選擇空間，有利于促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展和自主性的提高。

（四）非專業(yè)課程結(jié)構(gòu)的比較

1.GE通識(shí)課。GE課程可以劃分為以下幾類。第一類是與社會(huì)制度密切相關(guān)的課程。這方面，NUST有政治課、思想品德課、軍事課、歷史課和法律課。CSUN則要求學(xué)生學(xué)習(xí)美國歷史與制度。這說明兩所大學(xué)雖然所處的政治環(huán)境不同，但都通過課程保證學(xué)生對(duì)其社會(huì)制度有基本的理解和忠誠。但該類課程雖然NUST和CSUN都具有，比例卻有所不同。該類課程N(yùn)UST共21學(xué)分，占GE課程的53.85%；CSUN僅6學(xué)分，占GE課程的20%。因此，中國高校對(duì)于學(xué)生政治素養(yǎng)的要求高于美國。

第二類是人文課程。NUST和CSUN均把英語作為重要課程，要求學(xué)生掌握，以提高英語溝通技能（閱讀、寫作和口頭交流）。但是兩者之間也有一定差別。英語在中國屬于外語，且中國不屬于移民大國，因此在中國高校開設(shè)英語課程主要是為了提高學(xué)生的國際化交流能力。而作為中國第一語言的中文，并沒有開設(shè)相應(yīng)的課程，這使得部分學(xué)生中文溝通能力反而較弱，尤其是中文寫作能力較差，經(jīng)常在學(xué)術(shù)論文中出現(xiàn)錯(cuò)別字、語句不通等現(xiàn)象。英語在美國屬于第一語言，雖然有大量非美國學(xué)生在美國高校就讀，但在美國高校開設(shè)英語課程則是為了進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的溝通能力，屬于職業(yè)基本技能之一。除語言外，CSUN注重人文與藝術(shù)能力的培養(yǎng)，同時(shí)，由于美國是移民國家，多元文化大量交匯融合，因此該校還要求學(xué)生必須了解美國的多元文化。NUST在GE課程中沒有該類課程。人文課程N(yùn)UST共10學(xué)分，占GE課程的25.64%，且均為語言類課程；CSUN共24學(xué)分，占80%，語言類課程與文化、藝術(shù)等人文類課程并存。

第三類是體育課程。NUST將體育課程作為鍛煉學(xué)生身體素質(zhì)的途徑，符合中國對(duì)于學(xué)生“德智體”全面發(fā)展的需求，讓學(xué)生有強(qiáng)健的身體作為進(jìn)一步學(xué)習(xí)的本錢。而CSUN則沒有相應(yīng)課程。

第四類是工程基本素養(yǎng)課程。由于NUST是以理工為主的高校，工程制圖課程也納入GE課程中，用于培養(yǎng)學(xué)生作為創(chuàng)造性思維基礎(chǔ)的空間想象力及構(gòu)思能力。

2.數(shù)學(xué)。NUST與CSUN計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)對(duì)于數(shù)學(xué)的要求基本一致，“高等數(shù)學(xué)”、“線性代數(shù)”和“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)”均為必修課程。CSUN則在此基礎(chǔ)上，增加了“組合算法”課程。C“組合算法”課程介紹各種計(jì)算機(jī)算法，相應(yīng)內(nèi)容與NUST的專業(yè)主干課“算法”類似。

3.科學(xué)實(shí)驗(yàn)。CSUN的科學(xué)實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供了更大的選擇空間。允許學(xué)生從物理、生物、化學(xué)或地質(zhì)中選擇一個(gè)方向的系列課程及其實(shí)驗(yàn)課程。而NUST只提供了物理及實(shí)驗(yàn)課程。

4.形式邏輯。CSUN的計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)學(xué)生必修“形式邏輯”課程。該課程由概念、判斷、推理（必然性推理和非必然性推理）等若干部分組成， 形式邏輯是一門工具性學(xué)科。課程主要講述思維的邏輯形式及其規(guī)律，給人們提供認(rèn)識(shí)事物、表述論證思想時(shí)經(jīng)常運(yùn)用的邏輯形式和邏輯規(guī)律，以達(dá)到正確認(rèn)識(shí)和嚴(yán)密論證的要求。學(xué)習(xí)形式邏輯的主要意義在于，通過對(duì)形式邏輯基本知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，有助于訓(xùn)練和提高人們的思維能力。具體地說，學(xué)習(xí)形式邏輯，能夠給學(xué)生探求新知識(shí)提供必要的邏輯工具；有助于準(zhǔn)確地、嚴(yán)密地表述和論證思想；掌握邏輯工具，有利于反駁謬誤、揭露詭辯；還有利于學(xué)習(xí)、理解和掌握其他各門科學(xué)知識(shí)。而NUST的計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)課程中有數(shù)理邏輯課程，但數(shù)理邏輯課程僅涉及形式邏輯中必然性推理這一小塊，完全不能取代形式邏輯課程對(duì)于批判性能力培養(yǎng)的作用。

5.公共自選課。公共自選課這是在全校各學(xué)科各專業(yè)提供的公選課中選擇。CSUN的公選課要求并不高，只有2—4units，而NUST的公選課學(xué)分要求較多，為14學(xué)分。在GE課程中，NUST的人文類課程較少，可以在公選課中得到補(bǔ)充。

三、課程時(shí)序要求比較

為了保證進(jìn)入計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)的質(zhì)量，CSUN將培養(yǎng)過程劃分為Pre-major Program和Major Program階段。學(xué)生必須首先完成計(jì)算機(jī)科學(xué)的前期專業(yè)培養(yǎng)，包含7個(gè)低級(jí)課程，有數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和培養(yǎng)基本技能的全校常規(guī)課。只有7門課程全部達(dá)到C或以上，且課程整體2.0平均積點(diǎn)后，學(xué)生才能申請進(jìn)入計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)。許多課程都有先修課程prerequisite。只有通過先修課程，才能進(jìn)入到該課程的學(xué)習(xí)中。學(xué)生在選擇課程中只要能夠按pre-major program到major program，從先行課程（prerequisite）到課程的順序進(jìn)行即可，而在這些階段內(nèi)部的課程選擇時(shí)間則由學(xué)生自主進(jìn)行。基本所有課程在每個(gè)學(xué)期都開設(shè)，即一學(xué)年上下兩個(gè)學(xué)期都開設(shè)，這使得學(xué)生完全可以根據(jù)自己的能力決定每個(gè)學(xué)期的課程數(shù)量，調(diào)節(jié)自己拿到學(xué)位的時(shí)間。

NUST的培養(yǎng)計(jì)劃中，基本嚴(yán)格給出了4年培養(yǎng)過程中每個(gè)學(xué)期所學(xué)的課程，即，嚴(yán)格給出了課程的時(shí)序。但是，如果學(xué)生前期課程不及格，并不會(huì)影響他選擇后續(xù)課程。這種安排，這種培養(yǎng)方案，不能很好地保證專業(yè)培養(yǎng)的質(zhì)量，使得有的學(xué)生在專業(yè)基礎(chǔ)水平不足的情況下，就進(jìn)入專業(yè)高級(jí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，而無法真正跟上課程。雖然NUST的培養(yǎng)計(jì)劃中同樣也允許學(xué)生3—5年攻讀學(xué)位時(shí)間，可以自己調(diào)節(jié)。但是由于每門課程一個(gè)學(xué)年只在固定的時(shí)間開設(shè)，例如春季、夏季或秋季。也就是說，學(xué)生針對(duì)一門課，在一年中只有一次選擇機(jī)會(huì)。這使得學(xué)有余力的學(xué)生也很難跨年度的高一級(jí)選擇課程，而不及格的學(xué)生又必須等上一年才有重新學(xué)習(xí)該課程的機(jī)會(huì)。

通過對(duì)NUST和CSUN計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的課程設(shè)置對(duì)比和兩校學(xué)生最終能力的分析，對(duì)于NUST計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)置有以下建議。

1.為了提高學(xué)生交流能力，除了需要加強(qiáng)學(xué)生的英文閱讀、寫作和口語等國際交流能力外，最好能夠設(shè)置一定量的中文寫作和溝通課程。雖然學(xué)生從小就有語文課程，但是科技論文和報(bào)告的寫作能力、團(tuán)隊(duì)交流能力、演說能力并不能在以前的語文課程中獲得，大部分學(xué)生的這些能力還有待提高。而這些能力作為職業(yè)的基本能力，將直接影響到學(xué)生的未來職業(yè)生涯。

2.在計(jì)算機(jī)專業(yè)課程方面，為了進(jìn)一步提高學(xué)生的系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的能力，應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)軟件類課程的深度，讓學(xué)生有著扎實(shí)的軟件基礎(chǔ)。

3.為了讓學(xué)生能夠一步一個(gè)腳印，踏踏實(shí)實(shí)地學(xué)

習(xí)，應(yīng)設(shè)置必要的前續(xù)課程。當(dāng)基礎(chǔ)課程不能通過，即沒有扎實(shí)掌握的基礎(chǔ)上，不能進(jìn)入后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，由此保證學(xué)習(xí)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]本科專業(yè)介紹[EB/OL].[2016-04-01].http：//cs.njust. edu.cn/29/b0/c1743a10672/page.htm.

[2]Bachelor of Science Degree in Computer Science [EB/OL].[2016-04-01].http：//www.csun.edu/engin- eering-computer-science/computer-science/bache- lor-science-degree-computer-science.