伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科教學(xué)方案分析

文章編號(hào)：1672-5913（2015）07-0102-05

中圖分類號(hào)：G642

摘要：本科教學(xué)方案是本科教學(xué)的重要組成部分，起到極其重要的作用，也可以說是本科教學(xué)的旗幟。為了制訂與時(shí)俱進(jìn)、適合時(shí)代發(fā)展的本科教學(xué)方案，筆者一直在跟蹤、分析和研究加州理工大學(xué)伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科教學(xué)的發(fā)展變化情況，就伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科教學(xué)方案進(jìn)行分析，供同行參考并且希望與同行廣泛交流、分享經(jīng)驗(yàn)、相互促進(jìn)、共同提高。關(guān)鍵詞：伯克利分校；計(jì)算機(jī)專業(yè)；教學(xué)方案；教學(xué)分析

1 背景

每隔3～4年，國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)就會(huì)啟動(dòng)一輪本科培養(yǎng)方案的修訂工作，筆者從教10幾年來已經(jīng)參與4輪本科培養(yǎng)方案的修訂工作。每次修訂本科培養(yǎng)方案都需要廣泛調(diào)研國內(nèi)外大學(xué)計(jì)算機(jī)類的本科教學(xué)情況，而加州理工大學(xué)伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)（electrical engineering andcomputer sciences，簡稱EECS，也就是電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系）教育是很出色的，因此從2001年以來，我們就一直關(guān)注伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)情況。

2 本科教學(xué)方案

伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)面向本科生開設(shè)的主要課程見表1。

3 本科典型選課

3.1 典型選課計(jì)劃

伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)主要專業(yè)方向有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（computer systems），計(jì)算機(jī)科學(xué)（computer science），通信、網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)（communication，networks，and systems）.4年本科需要完成120學(xué)分以上，估計(jì)需要選修32門課程左右（每門課平均4學(xué)分）。

表2-表5提供一個(gè)典型選課計(jì)劃，該選課計(jì)劃傾向于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向，適合于對(duì)如下方面感興趣的學(xué)生：邏輯設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、外設(shè)等。

3.2 典型選課的知識(shí)層次體系分析

對(duì)該典型選課計(jì)劃按照知識(shí)層次進(jìn)行劃分，然后進(jìn)行整理，如圖1所示。

從圖1可以看出，該方向需要的知識(shí)涉及數(shù)學(xué)、物理、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、專業(yè)選修以及人文類課程，知識(shí)體系比較全面，但更側(cè)重于基礎(chǔ)課程。

4 教學(xué)方案分析

4.1 開設(shè)課程比較豐富 伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的課程比較豐富，從基礎(chǔ)課到專業(yè)課基本上覆蓋了計(jì)算機(jī)學(xué)科及相關(guān)學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域，僅計(jì)算機(jī)專業(yè)類課程就有32門之多。在這32門計(jì)算機(jī)類課程中，帶有實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）的課程9門，純講授類課程9門，學(xué)術(shù)講座及研討課程3門，教學(xué)研究類課程5門，自學(xué)編程類課程有7門之多。其中，比較有特色的是程序設(shè)計(jì)語言類課程和學(xué)術(shù)講座及研討類課程。程序設(shè)計(jì)語言類課程一是學(xué)生可以機(jī)動(dòng)靈活地安排時(shí)間，但也有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和計(jì)劃；二是課程開設(shè)數(shù)量有7門之多。學(xué)術(shù)講座及研討類課程的特點(diǎn)一是內(nèi)容豐富、五花八門、無所不包， 如Foundations of the United States Air Force（由美軍閱歷豐富的現(xiàn)役軍官進(jìn)行講座）等；二是開設(shè)課程也很多，可以滿足各類人才的不同需要。

4.2 每學(xué)期選課門數(shù)少

伯克利分校實(shí)行的是學(xué)分制，要求學(xué)生所修課程總學(xué)分達(dá)到120學(xué)分以上（當(dāng)然還有其他要求，在此不再贅述），而每門課程的學(xué)分平均為4學(xué)分，因此4年下來一個(gè)學(xué)生只需學(xué)習(xí)32門課左右。從表2-表5中可以看出，典型選課計(jì)劃（傾向于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方向）選課門數(shù)為31門，總學(xué)分為120學(xué)分，其中學(xué)分比重中數(shù)學(xué)類占16.7%，電子類占20.0%，計(jì)算機(jī)類占20.0%，人文類占17.5%（要求至少6門課以上）。

雖然選課門數(shù)少，每學(xué)期只有4門課，但是每周的學(xué)習(xí)任務(wù)還是很重，要得到一門課程的學(xué)分不容易。現(xiàn)對(duì)典型選課計(jì)劃中大一第1學(xué)期的每周課時(shí)量（單位：小時(shí)）進(jìn)行分析，見表6。表格中的時(shí)間只是課表安排的時(shí)間，還有實(shí)驗(yàn)需要有自我安排時(shí)間進(jìn)行配套，因此課時(shí)量相應(yīng)還要大幅度增加。

4.3 實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）課時(shí)比重大

伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)很注意培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力，擁有很多實(shí)驗(yàn)室和大量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，全都向?qū)W生開放，學(xué)生隨時(shí)可以上機(jī)或做實(shí)驗(yàn)。很多課程要求上機(jī)或做實(shí)驗(yàn)，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、符號(hào)演算程序設(shè)計(jì)課程安排講授課時(shí)與上機(jī)課時(shí)各占一半，甚至上機(jī)課時(shí)更多，而體系結(jié)構(gòu)課需要設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的計(jì)算機(jī)，自我安排時(shí)間就更多；不僅如此，還開設(shè)了單獨(dú)的設(shè)計(jì)課程和工程實(shí)踐課程，學(xué)生必須選修若干門。

從伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)方案可以看出，提供實(shí)驗(yàn)的課程有12門（不包括編程類課程的自定實(shí)驗(yàn)）。12門課程講授、討論、實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）課時(shí)統(tǒng)計(jì)見表7，分別占比30.6%、16.3%、53.1%。

從上述表格可以看出，實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）課時(shí)比重超過一半，這說明伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)很重視實(shí)驗(yàn)課程。教師從整體上分析12門課程實(shí)驗(yàn)課時(shí)比重之后，再從局部說明實(shí)驗(yàn)的重要性，以微電子電路導(dǎo)論（EE40-introduction tomicroelectromc circuits）這門課為例。微電子電路導(dǎo)論這門課相當(dāng)于電子學(xué)課程，此課程開設(shè)13周，講授課39小時(shí)、討論課13小時(shí)、實(shí)驗(yàn)課39小時(shí)，共做10個(gè)實(shí)驗(yàn)，可見微電子電路導(dǎo)論課的實(shí)驗(yàn)課時(shí)比重相當(dāng)大。

4.4 學(xué)生選課建議

（1）選課不要過于專業(yè)化，要選修一些數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、電子類課程；

（2）選修一些能鍛煉說和寫能力的課程，這對(duì)求職和工作很重要；

（3）選修課可以追求個(gè)人喜好，選一些自己感興趣的課；

（4）計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展很快，要想趕上潮流，必須定期更新自己的知識(shí)。

5 結(jié)語

筆者就伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科典型選課計(jì)劃的知識(shí)層次、課程類別所占比例以及實(shí)驗(yàn)課時(shí)所占比重等進(jìn)行了詳細(xì)的分析。從分析情況看，伯克利分校計(jì)算機(jī)專業(yè)很重視本科教學(xué)，首先開設(shè)的課程很豐富，滿足各類人才的不同需要，但是每個(gè)學(xué)生選課并不是很多，4年下來也就是32門課左右；其次是實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）課時(shí)比重比較大，教師很重視實(shí)踐教學(xué)工作，還給學(xué)生選課提供了一些建議——選課不要過于專業(yè)化，要重視基礎(chǔ)課以及說、寫能力的鍛煉，計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展迅猛，學(xué)生要定期更新自己的知識(shí)等。

這些分析結(jié)果將有助于下一輪本科培養(yǎng)方案的制訂，尤其是實(shí)驗(yàn)課時(shí)比重要加大，嘴動(dòng)不如手動(dòng)，實(shí)踐出真知。筆者就實(shí)驗(yàn)課時(shí)比重調(diào)整教學(xué)組所授課程進(jìn)行了小范圍改革試點(diǎn)，出現(xiàn)了一些新的問題：如何公正評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績、需要更多的實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)教師以及更多的實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入等。針對(duì)這些問題，教學(xué)組將迎難而上。