中美大学计算机科学专业本科课程结构比较研究

衷宜+陆建峰+蒋卉

摘 要：文章以南京理工大学与美国加州州立大学（北岭）为例，对中美两国大学计算机科学专业本科课程结构进行对比分析，以期对优化计算机科学专业本科课程结构提供参考。

关键词：美国教育；计算机科学；课程结构；本科

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2017）02-0063-03

在高等教育中，课程设置直接影响专业人才的培养质量，其重要性越来越受到人们的普遍重视。加强课程建设已经成为国家、地方和高校深化教学改革的重要举措。在课程的建设中，不仅需要对具体科目或课程类型精心设计，还不能忽视对课程整体性和系统性的关照。作为整体而存在的学校课程，其课程结构的好坏影响课程整体功能能否形成、课程整体目标能否实现。由于笔者就职于南京理工大学（Nanjing University of Science & Technology，NUST）计算机科学与工程学院，又在美国加州州立大学（北岭）（California State University， Northridge，CSUN）作为访问学者对该大学计算机科学系的教育教学进行了调研，因此，本文将以NUST和CSUN为例，根据两校最新的本科课程目录、教学计划和师生访谈[1-2]，对中美计算机科学专业本科课程结构进行对比研究，以期为进一步优化南京理工大学计算机科学专业本科课程结构、深化本科教育改革提供一些启发和借鉴。

一、计算机科学专业本科教育概况

南京理工大学计算机科学专业是江苏省品牌专业，其培养方针是以学科建设为龙头，以队伍建设为核心，

以人才培养为根本，以科技创新为动力，构建精英教育和大众教育相结合，研究型和工程型培养相结合的教学培养体系，以使学生能掌握计算机软件与硬件的理论和方法，具备基本实践技能与方法，具有良好的科学素养。

南京理工大学计算机科学专业的培养计划，要求学生主要学习计算机系统软、硬件的基础理论及计算机系统设计、研究、开发及综合应用的知识，接受从事研究与应用计算机的基本训练，了解计算机专用芯片设计技术，掌握计算机网络技术并有应用的能力，有系统软件、应用软件的设计开发能力。

美国加州州立大学（北岭）的计算机科学专业的培养中则关注于软件的设计和构建而创造各领域现实问题的解决方案，例如机器人、网络、图形、软件工程和安全。要求学生理解计算机科学与问题解决的原理，关心产业中计算实践和新兴技术，了解社会环境中的计算机技术的影响，并愿意继续追求有价值的专业职业生涯，

终身学习。

两个学校的课程设置、教学计划都是紧紧围绕着相应的教学目标而进行的。以下则会对两校的课程从总体和各部分进行对比和分析。

二、计算机科学专业本科课程结构比较分析

本节将从总学分要求、计算机科学专业本科课程总体结构、计算机科学专业本科专业课程和非专业课程几个角度对NUST和CSUN的计算机科学专业本科课程结构进行比较，并分析结构不同对学生培养的影响。

（一）总学分的要求

NUST当前的本科教学计划要求本科生共完成180学分，CSUN则要求完成120 units的课程。由于两个学校对于学分的计算方式完全不同，所以不可简单地认为CSUN的本科课程总量比NUST要少。NUST的课堂授课的1学分=16学时=45×16分钟=720分钟。实践类1学分=40学时=45×40分钟=1800分钟。CSUN的unit的计算根据lecture还是lab而不同。Lecture的3units表示一学期每周2节课，其中1节课1小时15分钟，1学期大概为16周。Lab的1unit的时间要求与Lecture的3units相同。因此，CSUN的lecture的1unit=75×2×16/3分钟=800分钟，lab的1unit=75×2×16分钟=2400分钟。

从具体学习时间的角度重新计算：

NUST：180×720=129600分钟

CSUN：120×800=96000分钟

由于以上计算以lecture为例，因此应该说，CSUN和NUST的本科课程总量是相当的。

（二）课程的总体结构

教学大纲中规定的课程可分为专业必修、专业选

修、通识、数学、哲学、实验科学和全校选修7大类，本节将分别对NUST和CSUN计算机科学学位课程按这7大类进行对比和分析。

从专业课程上看，NUST的核心课程（必修课）所占比例远高于CSUN，而专业选修课则是CSUN更高。从通识基础课程上看，CSUN的数学、哲学、科学、GE所占比例均高于NUST。

由此可以看出，中国大学教育中更注重于专业知识的培养，而美国大学教育更注重于基础学科的培养。基础课程的宽泛有利于促进学生视野的开阔和思维的拓展，利于为学生在未来学习和工作中给出更广博的选择空间。在美国访问过程中，笔者也发现美国大学培养出来的学生有很大比例去从事非所学专业的职业，或者我们称之为“所学非所用”。而中国大学生大部分都从事着与所学专业相同或相关的职业。这一点除了與社会大环境也有关系之外，也与大学教育过程中重基础教育的体制有关。

（三）专业课程结构的比较

在计算机科学本科专业课程结构的对比中，笔者将分别对NUST和CSUN的专业核心（必修课）和专业选修课进行比较。

1.专业必修课。NUST的计算机科学专业必修课无论门数还是学分数都远比CSUN要多。在硬件方面，增加了电路、模拟电路、数字电路这些电子类课程，还设置了CSUN所没有的网络类课程。因此，NUST的计算机科学专业教育注意广度，要求学生掌握电子、软件、硬件、网络各方面的基本理论和方法。

CSUN的专业必修中更侧重于计算机硬件和软件，尤其是软件。在具体课程的设置中，CSUN更注重课程的深度。以“数据结构”课程为例，CSUN将“数据结构”课程分为“数据结构与程序设计”和“高级数据结构”2门课程，2门课程对数据结构知识点覆盖极广。而NUST的“数据结构”课程这只有一门，知识点只有CSUN“数据结构”内容的2/3不到。而CSUN的“数据结构”课程则覆盖了NUST计算机学院ACM队的教学内容，也就

意味着，CSUN计算机科学专业普通学生所学习的数据结构的深度与NUST的精英学生相同。

从以上分析中可以看出，NUST的专业必修课程广而不精，而CSUN的专业必修课程精而不广。在对高年级学生的专业学习情况访谈和调研中发现，CSUN学生的独立构建系统和编写程序的平均能力明显高于NUST学生。这应该与软件课程内容更深、要求更高有直接的关系。

2.专业选修课。在NUST，计算机科学专业选修课提供有10门，要求学生从中选修10学分。可选择的课程有：“.NET编程技术”、“J2EE实用基础”、“多媒体技术”、“分布式系统”、“计算机仿真”、“软件测试技术”、“数字图像处理”、“网格计算技术”、“网络编程技术”、“移动自组织网络”。CSUN则要求从“人工智能”、“信息系统”、“计算机图形”、“多媒体”、“面向对象程序设计”、“计算机安全”、“嵌入式”、“人机交互”等20余门课中选修15 units。

应该说，CSUN可供选修课程更多，学生在对计算机软、硬件領域基础课程理论和方法深入掌握后，可以根据自己的喜好，选择相关方向的课程。因此，CSUN学生在专业方向上的选择尊重个人自愿，给予学生更大的选择空间，有利于促进学生的个性发展和自主性的提高。

（四）非专业课程结构的比较

1.GE通识课。GE课程可以划分为以下几类。第一类是与社会制度密切相关的课程。这方面，NUST有政治课、思想品德课、军事课、历史课和法律课。CSUN则要求学生学习美国历史与制度。这说明两所大学虽然所处的政治环境不同，但都通过课程保证学生对其社会制度有基本的理解和忠诚。但该类课程虽然NUST和CSUN都具有，比例却有所不同。该类课程NUST共21学分，占GE课程的53.85%；CSUN仅6学分，占GE课程的20%。因此，中国高校对于学生政治素养的要求高于美国。

第二类是人文课程。NUST和CSUN均把英语作为重要课程，要求学生掌握，以提高英语沟通技能（阅读、写作和口头交流）。但是两者之间也有一定差别。英语在中国属于外语，且中国不属于移民大国，因此在中国高校开设英语课程主要是为了提高学生的国际化交流能力。而作为中国第一语言的中文，并没有开设相应的课程，这使得部分学生中文沟通能力反而较弱，尤其是中文写作能力较差，经常在学术论文中出现错别字、语句不通等现象。英语在美国属于第一语言，虽然有大量非美国学生在美国高校就读，但在美国高校开设英语课程则是为了进一步加强学生的沟通能力，属于职业基本技能之一。除语言外，CSUN注重人文与艺术能力的培养，同时，由于美国是移民国家，多元文化大量交汇融合，因此该校还要求学生必须了解美国的多元文化。NUST在GE课程中没有该类课程。人文课程NUST共10学分，占GE课程的25.64%，且均为语言类课程；CSUN共24学分，占80%，语言类课程与文化、艺术等人文类课程并存。

第三类是体育课程。NUST将体育课程作为锻炼学生身体素质的途径，符合中国对于学生“德智体”全面发展的需求，让学生有强健的身体作为进一步学习的本钱。而CSUN则没有相应课程。

第四类是工程基本素养课程。由于NUST是以理工为主的高校，工程制图课程也纳入GE课程中，用于培养学生作为创造性思维基础的空间想象力及构思能力。

2.数学。NUST与CSUN计算机科学专业对于数学的要求基本一致，“高等数学”、“线性代数”和“应用统计”均为必修课程。CSUN则在此基础上，增加了“组合算法”课程。C“组合算法”课程介绍各种计算机算法，相应内容与NUST的专业主干课“算法”类似。

3.科学实验。CSUN的科学实验为学生提供了更大的选择空间。允许学生从物理、生物、化学或地质中选择一个方向的系列课程及其实验课程。而NUST只提供了物理及实验课程。

4.形式逻辑。CSUN的计算机科学专业学生必修“形式逻辑”课程。该课程由概念、判断、推理（必然性推理和非必然性推理）等若干部分组成， 形式逻辑是一门工具性学科。课程主要讲述思维的逻辑形式及其规律，给人们提供认识事物、表述论证思想时经常运用的逻辑形式和逻辑规律，以达到正确认识和严密论证的要求。学习形式逻辑的主要意义在于，通过对形式逻辑基本知识的学习和应用，有助于训练和提高人们的思维能力。具体地说，学习形式逻辑，能够给学生探求新知识提供必要的逻辑工具；有助于准确地、严密地表述和论证思想；掌握逻辑工具，有利于反驳谬误、揭露诡辩；还有利于学习、理解和掌握其他各门科学知识。而NUST的计算机科学专业课程中有数理逻辑课程，但数理逻辑课程仅涉及形式逻辑中必然性推理这一小块，完全不能取代形式逻辑课程对于批判性能力培养的作用。

5.公共自选课。公共自选课这是在全校各学科各专业提供的公选课中选择。CSUN的公选课要求并不高，只有2—4units，而NUST的公选课学分要求较多，为14学分。在GE课程中，NUST的人文类课程较少，可以在公选课中得到补充。

三、课程时序要求比较

为了保证进入计算机科学专业培养的质量，CSUN将培养过程划分为Pre-major Program和Major Program阶段。学生必须首先完成计算机科学的前期专业培养，包含7个低级课程，有数学、计算机科学和培养基本技能的全校常规课。只有7门课程全部达到C或以上，且课程整体2.0平均积点后，学生才能申请进入计算机科学专业培养。许多课程都有先修课程prerequisite。只有通过先修课程，才能进入到该课程的学习中。学生在选择课程中只要能够按pre-major program到major program，从先行课程（prerequisite）到课程的顺序进行即可，而在这些阶段内部的课程选择时间则由学生自主进行。基本所有课程在每个学期都开设，即一学年上下两个学期都开设，这使得学生完全可以根据自己的能力决定每个学期的课程数量，调节自己拿到学位的时间。

NUST的培养计划中，基本严格给出了4年培养过程中每个学期所学的课程，即，严格给出了课程的时序。但是，如果学生前期课程不及格，并不会影响他选择后续课程。这种安排，这种培养方案，不能很好地保证专业培养的质量，使得有的学生在专业基础水平不足的情况下，就进入专业高级内容的学习中，而无法真正跟上课程。虽然NUST的培养计划中同样也允许学生3—5年攻读学位时间，可以自己調节。但是由于每门课程一个学年只在固定的时间开设，例如春季、夏季或秋季。也就是说，学生针对一门课，在一年中只有一次选择机会。这使得学有余力的学生也很难跨年度的高一级选择课程，而不及格的学生又必须等上一年才有重新学习该课程的机会。

通过对NUST和CSUN计算机科学专业的课程设置对比和两校学生最终能力的分析，对于NUST计算机相关专业的课程设置有以下建议。

1.为了提高学生交流能力，除了需要加强学生的英文阅读、写作和口语等国际交流能力外，最好能够设置一定量的中文写作和沟通课程。虽然学生从小就有语文课程，但是科技论文和报告的写作能力、团队交流能力、演说能力并不能在以前的语文课程中获得，大部分学生的这些能力还有待提高。而这些能力作为职业的基本能力，将直接影响到学生的未来职业生涯。

2.在计算机专业课程方面，为了进一步提高学生的系统分析、设计和实现的能力，应该进一步加强软件类课程的深度，让学生有着扎实的软件基础。

3.为了让学生能够一步一个脚印，踏踏实实地学

习，应设置必要的前续课程。当基础课程不能通过，即没有扎实掌握的基础上，不能进入后续课程的学习，由此保证学习质量。

参考文献：

[1]本科专业介绍[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.