中美大學計算機科學專業(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與美國加州州立大學（北嶺）為例，對中美兩國大學計算機科學專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)進行對比分析，以期對優(yōu)化計算機科學專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)提供參考。

關(guān)鍵詞：美國教育；計算機科學；課程結(jié)構(gòu)；本科

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：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。加強課程建設(shè)已經(jīng)成為國家、地方和高校深化教學改革的重要舉措。在課程的建設(shè)中，不僅需要對具體科目或課程類型精心設(shè)計，還不能忽視對課程整體性和系統(tǒng)性的關(guān)照。作為整體而存在的學校課程，其課程結(jié)構(gòu)的好壞影響課程整體功能能否形成、課程整體目標能否實現(xiàn)。由于筆者就職于南京理工大學（Nanjing University of Science & Technology，NUST）計算機科學與工程學院，又在美國加州州立大學（北嶺）（California State University， Northridge，CSUN）作為訪問學者對該大學計算機科學系的教育教學進行了調(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、教學計劃和師生訪談[1-2]，對中美計算機科學專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)進行對比研究，以期為進一步優(yōu)化南京理工大學計算機科學專業(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、計算機科學專業(yè)本科教育概況

南京理工大學計算機科學專業(yè)是江蘇省品牌專業(yè)，其培養(yǎng)方針是以學科建設(shè)為龍頭，以隊伍建設(shè)為核心，

以人才培養(yǎng)為根本，以科技創(chuàng)新為動力，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)合的教學培養(yǎng)體系，以使學生能掌握計算機軟件與硬件的理論和方法，具備基本實踐技能與方法，具有良好的科學素養(yǎng)。

南京理工大學計算機科學專業(yè)的培養(yǎng)計劃，要求學生主要學習計算機系統(tǒng)軟、硬件的基礎(chǔ)理論及計算機系統(tǒng)設(shè)計、研究、開發(fā)及綜合應(yīng)用的知識，接受從事研究與應(yīng)用計算機的基本訓練，了解計算機專用芯片設(shè)計技術(shù)，掌握計算機網(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)計開發(fā)能力。

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

終身學習。

兩個學校的課程設(shè)置、教學計劃都是緊緊圍繞著相應(yīng)的教學目標而進行的。以下則會對兩校的課程從總體和各部分進行對比和分析。

二、計算機科學專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)比較分析

本節(jié)將從總學分要求、計算機科學專業(yè)本科課程總體結(jié)構(gòu)、計算機科學專業(yè)本科專業(yè)課程和非專業(yè)課程幾個角度對NUST和CSUN的計算機科學專業(yè)本科課程結(jié)構(gòu)進行比較，并分析結(jié)構(gòu)不同對學生培養(yǎng)的影響。

（一）總學分的要求

NUST當前的本科教學計劃要求本科生共完成180學分，CSUN則要求完成120 units的課程。由于兩個學校對于學分的計算方式完全不同，所以不可簡單地認為CSUN的本科課程總量比NUST要少。NUST的課堂授課的1學分=16學時=45×16分鐘=720分鐘。實踐類1學分=40學時=45×40分鐘=1800分鐘。CSUN的unit的計算根據(jù)lecture還是lab而不同。Lecture的3units表示一學期每周2節(jié)課，其中1節(jié)課1小時15分鐘，1學期大概為16周。Lab的1unit的時間要求與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。

從具體學習時間的角度重新計算：

NUST：180×720=129600分鐘

CSUN：120×800=96000分鐘

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

（二）課程的總體結(jié)構(gòu)

教學大綱中規(guī)定的課程可分為專業(yè)必修、專業(yè)選

修、通識、數(shù)學、哲學、實驗科學和全校選修7大類，本節(jié)將分別對NUST和CSUN計算機科學學位課程按這7大類進行對比和分析。

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

由此可以看出，中國大學教育中更注重于專業(yè)知識的培養(yǎng)，而美國大學教育更注重于基礎(chǔ)學科的培養(yǎng)?；A(chǔ)課程的寬泛有利于促進學生視野的開闊和思維的拓展，利于為學生在未來學習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)美國大學培養(yǎng)出來的學生有很大比例去從事非所學專業(yè)的職業(yè)，或者我們稱之為“所學非所用”。而中國大學生大部分都從事著與所學專業(yè)相同或相關(guān)的職業(yè)。這一點除了與社會大環(huán)境也有關(guān)系之外，也與大學教育過程中重基礎(chǔ)教育的體制有關(guān)。

（三）專業(yè)課程結(jié)構(gòu)的比較

在計算機科學本科專業(yè)課程結(jié)構(gòu)的對比中，筆者將分別對NUST和CSUN的專業(yè)核心（必修課）和專業(yè)選修課進行比較。

1.專業(yè)必修課。NUST的計算機科學專業(yè)必修課無論門數(shù)還是學分數(shù)都遠比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的計算機科學專業(yè)教育注意廣度，要求學生掌握電子、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)重于計算機硬件和軟件，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”和“高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”2門課程，2門課程對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識點覆蓋極廣。而NUST的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程這只有一門，知識點只有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計算機學院ACM隊的教學內(nèi)容，也就

意味著，CSUN計算機科學專業(yè)普通學生所學習的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的深度與NUST的精英學生相同。

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。在對高年級學生的專業(yè)學習情況訪談和調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，CSUN學生的獨立構(gòu)建系統(tǒng)和編寫程序的平均能力明顯高于NUST學生。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，計算機科學專業(yè)選修課提供有10門，要求學生從中選修10學分?？蛇x擇的課程有：“.NET編程技術(shù)”、“J2EE實用基礎(chǔ)”、“多媒體技術(shù)”、“分布式系統(tǒng)”、“計算機仿真”、“軟件測試技術(shù)”、“數(shù)字圖像處理”、“網(wǎng)格計算技術(shù)”、“網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)”、“移動自組織網(wǎng)絡(luò)”。CSUN則要求從“人工智能”、“信息系統(tǒng)”、“計算機圖形”、“多媒體”、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”、“計算機安全”、“嵌入式”、“人機交互”等20余門課中選修15 units。

應(yīng)該說，CSUN可供選修課程更多，學生在對計算機軟、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學生在專業(yè)方向上的選擇尊重個人自愿，給予學生更大的選擇空間，有利于促進學生的個性發(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通識課。GE課程可以劃分為以下幾類。第一類是與社會制度密切相關(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則要求學生學習美國歷史與制度。這說明兩所大學雖然所處的政治環(huán)境不同，但都通過課程保證學生對其社會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NUST共21學分，占GE課程的53.85%；CSUN僅6學分，占GE課程的20%。因此，中國高校對于學生政治素養(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)常在學術(shù)論文中出現(xiàn)錯別字、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一步加強學生的溝通能力，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，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NUST共10學分，占GE課程的25.64%，且均為語言類課程；CSUN共24學分，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生身體素質(zhì)的途徑，符合中國對于學生“德智體”全面發(fā)展的需求，讓學生有強健的身體作為進一步學習的本錢。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。NUST與CSUN計算機科學專業(yè)對于數(shù)學的要求基本一致，“高等數(shù)學”、“線性代數(shù)”和“應(yīng)用統(tǒng)計”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”課程介紹各種計算機算法，相應(yīng)內(nèi)容與NUST的專業(yè)主干課“算法”類似。

3.科學實驗。CSUN的科學實驗為學生提供了更大的選擇空間。允許學生從物理、生物、化學或地質(zhì)中選擇一個方向的系列課程及其實驗課程。而NUST只提供了物理及實驗課程。

4.形式邏輯。CSUN的計算機科學專業(yè)學生必修“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，給人們提供認識事物、表述論證思想時經(jīng)常運用的邏輯形式和邏輯規(guī)律，以達到正確認識和嚴密論證的要求。學習形式邏輯的主要意義在于，通過對形式邏輯基本知識的學習和應(yīng)用，有助于訓練和提高人們的思維能力。具體地說，學習形式邏輯，能夠給學生探求新知識提供必要的邏輯工具；有助于準確地、嚴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；還有利于學習、理解和掌握其他各門科學知識。而NUST的計算機科學專業(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的公選課學分要求較多，為14學分。在GE課程中，NUST的人文類課程較少，可以在公選課中得到補充。

三、課程時序要求比較

為了保證進入計算機科學專業(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。學生必須首先完成計算機科學的前期專業(yè)培養(yǎng)，包含7個低級課程，有數(shù)學、計算機科學和培養(yǎng)基本技能的全校常規(guī)課。只有7門課程全部達到C或以上，且課程整體2.0平均積點后，學生才能申請進入計算機科學專業(yè)培養(yǎng)。許多課程都有先修課程prerequisite。只有通過先修課程，才能進入到該課程的學習中。學生在選擇課程中只要能夠按pre-major program到major program，從先行課程（prerequisite）到課程的順序進行即可，而在這些階段內(nèi)部的課程選擇時間則由學生自主進行。基本所有課程在每個學期都開設(shè)，即一學年上下兩個學期都開設(shè)，這使得學生完全可以根據(jù)自己的能力決定每個學期的課程數(shù)量，調(diào)節(jié)自己拿到學位的時間。

NUST的培養(yǎng)計劃中，基本嚴格給出了4年培養(yǎng)過程中每個學期所學的課程，即，嚴格給出了課程的時序。但是，如果學生前期課程不及格，并不會影響他選擇后續(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，使得有的學生在專業(yè)基礎(chǔ)水平不足的情況下，就進入專業(yè)高級內(nèi)容的學習中，而無法真正跟上課程。雖然NUST的培養(yǎng)計劃中同樣也允許學生3—5年攻讀學位時間，可以自己調(diào)節(jié)。但是由于每門課程一個學年只在固定的時間開設(shè)，例如春季、夏季或秋季。也就是說，學生針對一門課，在一年中只有一次選擇機會。這使得學有余力的學生也很難跨年度的高一級選擇課程，而不及格的學生又必須等上一年才有重新學習該課程的機會。

通過對NUST和CSUN計算機科學專業(yè)的課程設(shè)置對比和兩校學生最終能力的分析，對于NUST計算機相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)置有以下建議。

1.為了提高學生交流能力，除了需要加強學生的英文閱讀、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。雖然學生從小就有語文課程，但是科技論文和報告的寫作能力、團隊交流能力、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，將直接影響到學生的未來職業(yè)生涯。

2.在計算機專業(yè)課程方面，為了進一步提高學生的系統(tǒng)分析、設(shè)計和實現(xiàn)的能力，應(yīng)該進一步加強軟件類課程的深度，讓學生有著扎實的軟件基礎(chǔ)。

3.為了讓學生能夠一步一個腳印，踏踏實實地學

習，應(yīng)設(shè)置必要的前續(xù)課程。當基礎(chǔ)課程不能通過，即沒有扎實掌握的基礎(chǔ)上，不能進入后續(xù)課程的學習，由此保證學習質(zhì)量。

參考文獻：

[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.