中美计算机本科教育的比较与

摘 要：以美国地方性高校波特兰州立大学的计算机本科教育为背景,全面介绍该校计算机教育的现状,主要从人才培养目标、培养规格与要求、课程体系设置、授课与评价等方面,与我国地方性高校扬州大学的计算机本科教育现状作详细对比.重点分析美国高校在这几方面的特点与优点,为我国高校本科计算机教育改革提供新的思考,提高教与学质量.

关 键 词：本科教育；计算机专业；课程体系；授课与评价

0引言

在国家以信息化促进工业化、大力发展软件和集成电路设计产业的背景下,计算机专业人才供给与需求严重脱节,计算机专业的人才短缺已成为制约我国信息产业发展的最大瓶颈之一,而几乎所有优秀的计算机人才都离不开优质的本科教育；为此,我们应该与时俱进,突破传统的计算机专业教学模式,借鉴国际先进的教学理念,进行新的计算机本科教育改革尝试,以培养出更符合社会需求的计算机人才.

笔者有幸在2012—2013年到美国波特兰州立大学（以下简称“PSU”）电子与计算机系访问学习,在那里除了进行科研外,还听了一些计算机课程,对美国计算机的项目研究和课程学习有了一定的感性认识.有机会接触计算机技术最先进的国家的本科教育,不禁让笔者有一种使命感.笔者通过对中美教育进行对比、分析与思考,最终对我国计算机本科教育有所感悟,甚至寻找到一些教育难题的答案.

PSU建立于1946年,校园位于有“玫瑰之城”美誉之称的波特兰市中心,是俄勒冈州最大的4年制综合性州立大学,在校学生2.4万人,其中约有2000名国际学生.波特兰市有全球最大的芯片制造商——英特尔公司,该公司除总部在加州外,其余的工程部、销售部和6个制造工厂均在该市,而PSU已为英特尔公司输送了千余名电子与计算机人才.

下面笔者主要从人才培养目标、培养规格与要求、课程体系设置、授课与评价这4方面对中美计算机本科教育作详细的对比与分析.

1培养目标

1.1现状

扬州大学计算机专业的培养目标是培养具有良好科学素养的实用型高级计算机应用人才；学生通过系统地学习计算机科学与技术的基本理论、基本知识和基本技能与方法,能够胜任科研、教育、企事业单位和行政管理等部门的计算机应用开发、科学研究、教育、经营管理等工作.

PSU的培养目标是培养学生具有对计算机核心理论和技术深入理解和应用的能力；具有专业技能,能适应技术的快速发展,满足地区和企业的迫切需要；在通信、科学和数学的基础领域有一定知识基础,了解到自身有对社会应作出贡献的道德责任；有终身学习的目标与准备,包括升人计算机更高学位进行学习.

1.2比较与分析

不难发现,PSU培养目标中强调能力、基础、道德与终身学习的重要性,而能力的重要性都已逐渐为大家所重视,但在考试成绩至上的中国,应试教育相比素质教育不利于全面发展学生的各方面能力.

美国高校培养强调学生的道德与社会职责等重要内容,这种教育渗透到社会和学校的方方面面,效果显而易见.例如：美国公交系统没人查票,大家都自觉写票；路边停车没人收费,也是自己写票；到超市还可以自助结账；学校的公共设施如实验室仪器（如笔者所在的计算机系实验室有许多昂贵仪器）、计算机、打印机、运动设施全天候开放,没人管理,大家用完后都会自觉整理好,有人还会对一些设备擦拭消毒后再离开,但从没听说有人损害设备的情况.笔者从来没听到过有人吵架；路上汽车很多,但没听到过汽车的喇叭声,美国人认为按喇叭是对人不礼貌的行为；大家上街都爱背双肩包,但从不担心会失窃.笔者认为这也是当今中国高等教育需要重视的素质教育的内容之一.

终身学习也给笔者留下了深刻印象.在PSU的课堂上,学生的年龄差距很大,有一些学生发现自己知识能力不够时,就到高校读书,提升自己水平,以谋求更好的发展.中国也有这种情况,但一般会和全日制学生分开上课；而美国没有区别,大家都是修学分,都是在一起上课、讨论和考试.笔者参加过几场监考,学生年龄差距几十岁,但是他们考试时很安静,尤其是美国本土学生,没有任何小动作.

2培养规格与要求

2.1现状

扬州大学对计算机本科生的培养规格与要求是计算机专业学生通过系统地学习计算机科学与技术方面的基本理论和基本知识,接受从事研究工作与培养应用计算机技能所需的基本训练,具有研究和开发计算机应用系统的基本能力.

毕业生应获得以下几方面的知识和能力：①掌握计算机科学与技术的基本理论和基本方法；②掌握计算机应用系统分析和设计的基本方法；③具有研究开发计算机软硬件的基本能力；④了解与计算机有关的法规；⑤了解计算机科学与技术的发展动态；⑥掌握文献检索和资料查询的基本方法,具有获取信息的能力；⑦具有较强的自学能力、创新意识和外语应用能力.

PSU对计算机本科生的培养规格与要求是为实现培养目标,学生应掌握知识和技能两方面的能力.知识方面的能力包括：①掌握电路和计算机体系结构、操作系统、程序语言和算法方面的知识；②管理与共享持久数据能力；③了解硬件和软件之间的相互依存关系；④能运用工程原理应对大型软件开发的挑战；⑤具有计算机科学的数学基础；⑥理解计算机对社会各方面的影响；⑦具有计算机专业人员在和法律上的责任.技能方面的能力包括：①从各种非正规的描述中制订程序规范的能力；②实现各种软件范式和架构下的程序设计；③使用分析技术评估和比较不同设计符合技术规范的情况；④能使大量标准的算法与数据结构适应新的问题；⑤用多种编程语言实现选定的程序设计；⑥能够调试与测试程序；⑦能够用实验量化评价程序性能；⑧能够评估计算机科学的最新发展；⑨能口头表达工作成果；⑩具有专业文档的写作能力；⑧能以书写技术文档的形式呈现工作成果；⑿具有与客户打交道的能力；⑥能与开发团队成员和客户沟通.

2.3比较与分析显然,PSU的培养目标和要求更加具体,更易把握,注重学科交融与变化,如硬件与软件、不同范式和架构、不同技术和设计、不同编程语言等的比较与研究.这种情况在美国教学中经常可以看到,如美国初一学生的世界历史课本上讲到史前人类工具时,书后有一题：你能否设计并画出一种工具,解释它如何改变当今或未来人们的生活?这在我国初一学生的课本中不可能出现,因为它们分属于历史、科学与绘画,而多学科交叉情况在美国的教学课本中很常见.

PSU注重口头表达能力和写作能力,如笔者接触的美国人的口才都特别好,他们经常可以一个人在研讨会上绘声绘色讲几个小时；当然他们写作水平也很高,作了几次学术报告后就能写出一篇质量不错的论文.不难发现,PSU的内容更贴切,更符合计算机公司的要求,注重知识的学习与灵活运用,考虑实际情况的复杂性,深知信息技术不断发展的规律,重视程序的不同设计、评估、测试、优化以及大型软件的开发,最后强调团队协作与客户沟通.

作为一名计算机人才,如果没有较好的口才与沟通能力,就无法与队员与客户交流,也就无法得知系统的功能和内部逻辑关系,无法制订系统的规范；如果不能深入理解并灵活运用所学知识,一旦在实际中遇到大量的复杂问题,就必然无法逾越；如果没有较好的评估测试与优化技术,就很难保证产品的质量与性能；如果没有学习新知识的能力,就很容易被新技术淘汰.有人认为作为一名计算机工程师太累了,但笔者认为打好基础、提高各方面能力、重视理论学习、加强知识积累、不断研究与开发后,非但不累,而且会觉得很有意义,有挑战性,更有成就感,乐在其中.

3课程体系设置

3.1现状

扬州大学的主干课程包括计算机导论、离散数学、c语言程序设计、数据结构、操作系统原理、数据库原理及应用、计算机组成与结构、计算机通信与网络等.PSU计算机本科生开设的专业课程非常丰富,专业必修课见表1.

3.2比较与分析

PSU专业必修课程中的离散结构相当于离散数学,但PSU要求学生能用离散数学这个工具解决问题,更强调应用理论知识解决计算问题,这不仅要求学生能做题与考试,还能解决计算机开发与应用中的各种问题,其实这也对理论学习提出了更高要求.中国许多学生为什么眼高手低,遇到实际问题无从下手,原因就在于无法做到理论联系实际,做题太多而实践太少.

社会、和法律问题这门课在国内基本很少见到,主要内容包括计算机的历史、当今社会的计算机、职业道德与责任、关键安全系统的风险和责任、知识产权、隐私和公民自由、互联网的社会影响、计算机犯罪、计算的经济问题.在信息化和国际化的今天,我们有必要补上这门课,包括职业道德、版权保护、信息安全等.其实,不仅是计算机本科生,全民在这方面的意识都比较差,但在美国,如对于版权保护,美国人在网上看一部电影甚至听一首歌都需要花钱.职业道德更加重要,如果掌握先进信息技术的人不坚持职业操守,一心只向钱看,那么后果非常严重,但是这种情况屡见不鲜,如软件盗版、攻击、开发、钓鱼等非法网站制作、信息金融诈骗、非法信息恶意传播、网络远程恐怖袭击等.

PSU计算机专业课程关系结构如图l所示.不难发现,他们特别喜欢用课程号而不是课程名.另外,课程号还有一定含义：由上而下的课程号的第1位从1逐步增加到4,基本对应学生的年级；其中,ECE341是电子工程的课程,但也是计算机专业的必修课；图1右边的CS305课程的预修课程至少是一门3开头的课程.

PSU除了设置表1所示的计算机专业必修课外,还设有一项12个学分的“Approvedupper-divisionputerscienceelectives”,即在大三、大四时,学生必须选其他专业且被计算机系认可的选修课,以利于学科交叉.

4授课与评价

与国内授课不一样,PSU的教材、课件、作业、考试、讲授全都用英语,有些留学生一开始并不能很好地适应.当然,美国不但有一流的信息技术,还有一流的高等教育资源：随意打开一个美国高校计算机系的网站,其内容非常丰富,每个教师都有自己的网站,上面有课程的详细说明、课件、作业、项目等,这些资源都全面开放.只要你英语较好,就可以免费享用世界一流大学的教育资源.对于PSU的大部分课程（即选课人数不是太少的）,院系都会配备1～2名研究生作为助教,以帮助教师辅助教学,如指导学生实验,批改平时作业、期中与期末试卷等,当然助教每月也有一定的工资,以减轻学生的经济负担.

PSU注重教学过程的管理,平时会留有作业,可让学生分小组完成多个项目,每个项目都有一定难度,学生最后还要汇报成果,教师根据成果进行评比并打分,学生都很重视项目,经常研讨到深夜；还有期中与期末考试,教师最终再根据各项分值与权重计算出总分并评出等级.美国学期比较短,一般是10周,是国内的一半,平时任务重,时间短,教师讲课很快,许多学生都要自学,因此学生压力很大,但如果像国内一些学生只靠考前突击,是很难得到理想分数的.

工科实验特别多,PSU的实验与国内的实验有很大区别,学生对于每个实验都必须动脑筋,如果对课上内容没有较好的理解,是很难做好实验的,最后还要写实验报告并由助教评分；而国内的实验,很多都是老师做得差不多,学生最后只是看看或者照着实验书上的内容,依葫芦画瓢,没有任何创造性,实验报告也基本没什么难度,也难怪国内学生的动手能力普遍较差.美国人给笔者一个较深的印象是动手能力很强,可能因为请人做费用太高,很多事情只能自己做,如新家具组装、家里装潢、设备维修、汽车保养与维修等,当你到美国人家的车库时,你就会发现他们有各式各样的工具.

美国学生的动手能力比较强,笔者经常看到一些学生制作很复杂的电子产品,甚至是各种功能的机器人；他们编写软件的水平也比较高,研究小组中就有两名美国高中生,分别用c++开发了一个机器人语音导航软件,用c#开发了一个技术含量较高的量子电路综合程序,高中生如此,本科生的编程能力可想而知.他们在课堂上喜欢讨论,学生和教师可随意打断发言并讨论,平时在一些公共学习场所,也经常会看到一些学生讨论问题,学习氛围很好；而在国内,多数好学生都是只顾自己学习,相互间讨论的并不多见.

5结语

通过对中美两个学校的计算机教育进行多个视角的比较、分析与研究,笔者发现他们各自的特点,客观总结美国教育中的优点,以供我们借鉴与学习.当然,我们也有优点,如国内高校平时对学生管理较严、学生的毕业率与就业率都比美国高校高出许多；但是由于国情不同,我们不可能全盘照搬.我们可以结合实际情况,加强与国际高校间的交流与学习,吸收好的做法并将其引入新的教学改革实践中.经过教与学两方面的共同努力,我们将提高计算机本科学生各方面的能力,为社会培养出更多优秀的计算机人才.

编辑：宋文婷