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申請貼士:美名校計算機科學本科現(xiàn)狀
自20世紀40年代世界第一臺現(xiàn)代計算機在美國誕生以來，美國一直執(zhí)全球計算機學界之牛耳，這同時也是美國計算機產(chǎn)業(yè)界占據(jù)絕對優(yōu)勢的重要原因之一。我們成批量地引進的國外眾多優(yōu)秀教材絕大多數(shù)也都來自美國。計算機學科仍然在高速發(fā)展，與此對應的計算機人才培養(yǎng)模式也在不斷變化，密切關注和跟蹤國外尤其是美國名校的教學新動態(tài)乃至培養(yǎng)思路和教育思想，應該是非常有意義的。
本文即選擇了美國計算機學科最負盛名的五所高校，對目前各校計算機科學(Computer Science)專業(yè)的本科教學體系進行了一些分析。
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斯坦福大學
斯坦福大學擁有獨立的計算機科學系。瀏覽該校的教學手冊，最具特色的恐怕要算多門科普性計算機知識講座了，一般有兩到三個單元，涉及面非常之廣，從量子計算到數(shù)字演員，從計算科學的偉大思想到網(wǎng)絡安全，從網(wǎng)上拍賣到使用元編譯發(fā)現(xiàn)大型開放源代碼軟件中的大量錯誤，其中還不乏對技術烏托邦、斯諾“兩種文化”、計算機面臨的困境以及迅速發(fā)展所帶來的諸多問題的思考。開課的老師陣容強大，基本上都是響當當?shù)拿淌�，甚至包括圖靈獎得主John McCarthy。用這種講座代替計算機科學導論性質(zhì)的專門課程，可以充分展示計算機科學的豐富內(nèi)涵，使學生較早地了解學科的輪廓和脈絡，對于開闊學生視野，啟發(fā)學生的學習興趣也大有好處。由于美國大學中專業(yè)的選擇非常靈活，而近年來計算機學科招生受行業(yè)影響流失嚴重(這種情況甚至驚動了比爾·蓋茨，2004年微軟到各大高校招兵買馬時，他每站必到，利用自己的明星效應，大講計算機學科的美妙前景)，可以想象，這種講座同樣也肩負著吸引學生選擇計算機專業(yè)的重大使命。
斯坦福大學典型的低年級課程設置如表1所示。
表1 斯坦福大學低年級主要課程設置
數(shù)學(至少23個單元)
數(shù)學 41(課程號，下同) 微積分 I 5
數(shù)學 42 微積分 II 5
統(tǒng)計 116 概率論 3～5
計算機 103 離散結(jié)構(gòu) 4或6
以下任選兩門：
數(shù)學 51 微積分 5
數(shù)學 103/113 線性代數(shù) 3
數(shù)學 109 應用群論 3
計算機 157 邏輯和自動推理 4
計算機 205 機器人、視覺和圖形學數(shù)學方法 3
科學(至少11個單元)
物理 53 力學 4
物理 55 電磁學 4
其他
工程基礎(至少13個單元)
計算機 106 程序設計抽象/方法學 5
工程 40 電子學基礎 5
選修課
技術與社會(3~5個單元)
進一步的課程設置如表2所示。
表2 斯坦福大學高年級主要課程設置
程序設計(2門課)
計算機 107(課程號，下同) 程序設計范型 5
計算機 108 面向?qū)ο笙到y(tǒng)設計 4
理論(2門課)
計算機 154 自動機與復雜性理論 4
計算機 161 算法的設計與分析 4
系統(tǒng)(3門課)
電子電氣 108B或282 數(shù)字系統(tǒng)或計算機體系結(jié)構(gòu) 4
計算機 編譯原理 3
計算機 計算機網(wǎng)絡 3
計算機 操作系統(tǒng) 3
應用(選2門課)
計算機 人工智能 3～4
計算機 數(shù)據(jù)庫 3
計算機 圖形學 3
項目(1門課)
計算機 至少3個單元
限選課(多門)
加州大學伯克利分校
伯克利的課程設置也有很多獨樹一幟的地方，尤其是在專業(yè)基礎課方面，除了有專業(yè)導引課程“計算機科學專題”之外，對于沒有編程經(jīng)驗的學生，第一門編程課是符號編程入門，采用LISP語言。有一定編程經(jīng)驗或者有自學能力的學生，可以選擇多種語言和環(huán)境的自主學習(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算機科學與電子電氣工程同系有關。但是所有學生在第二學期都要學習一組獨特的基礎課：61A“計算機程序的結(jié)構(gòu)與解釋”，采用MIT Abelson等編著的同名教材(中譯本機械工業(yè)出版社出版，清華大學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“計算機結(jié)構(gòu)”(Machine Structures)，采用Hennessy的《計算機組織與設計》(中譯本清華大學出版社出版，機械工業(yè)出版社出版了影印版)。這項規(guī)定就是轉(zhuǎn)校生也不例外，可見其中蘊涵了伯克利多年的教學經(jīng)驗結(jié)晶。
伯克利其他比較有特點的課程還有：將離散數(shù)學和概率論結(jié)合講授的CS70，主講是名教授Christos Papadimitriou；CS98-1 編程練習課，以主要大學生編程競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)開始制定敏捷方法相關標準，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內(nèi)容外，教學側(cè)重實際，貫穿了極限編程的思想，涵蓋UML、JUnit單元測試、軟件架構(gòu)、設計模式和反模式、重構(gòu)、CVS版本控制、系統(tǒng)和集成測試，最后要求完成一個實際產(chǎn)品，并進行演示。
UIUC(伊利諾依大學厄班納-香檳分校)
UIUC的計算機科學專業(yè)創(chuàng)建于1972年，到1986年基本定型，十多年來幾乎沒有什么變化。其教學體系如圖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)值分析導論、常微分數(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為計算理論，CS37x包括算法、形式方法、程序驗證；
人工智能方向課程中，CS348為人工智能導論，CS34x包括機器人、機器學習與模式識別；
軟件方向，CS125為計算機科學導論，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、圖形學、多媒體，CS32x包括軟件工程、操作系統(tǒng)設計、分布式系統(tǒng)、編程語言與編譯器、并行計算、實時系統(tǒng)、編譯器構(gòu)造、編程語言設計；
硬件方向課程中，CS231為計算機體系結(jié)構(gòu)I，CS232為計算機體系結(jié)構(gòu)II，CS33x包括計算機組成、VLSI系統(tǒng)與邏輯設計、VLSI系統(tǒng)設計、通信網(wǎng)絡、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，整個體系脈絡清晰，具有很高的靈活性。與斯坦福不同的是，UIUC的計算機科學導論課程比較簡單，只有一門為新生開的計算機科學導向課(CS100)，而且并非必修。名為“計算機科學導論”的CS125實際上是以Java語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驗課。當然，系里所開的許多面向高年級和研究生層次的講座是對低年級開放的。
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