美國大學計算機研究生教育的特點

錢宇虹

美國是世界上最早在大學里開展大規模研究生教育的國家，這與美國19世紀工業革命和經濟發展急需大批專業人才相適應。經過長期的發展和完善，美國研究生教育已形成了獨特的風格和模式，為美國社會的發展輸送了無數的高層次人才，也吸引了世界各地的優秀學生到美國留學深造。

總地來說，大多數美國大學的研究生教育體系是差不多的，尤其是那些相對成熟的專業。本人在美國完成研究生階段的學習，畢業于佐治亞南理工大學(Southern PolyTechnic State University, 以下簡稱SPSU) 計算機科學系。現將留美期間的讀書經歷整理成文，以個人的視角來觀察分析美國大學計算機研究生教育的特點。

1 概況

SPSU位于距離亞特蘭大市中心20分鐘車程的郊區瑪麗埃塔。1948年建校時作為佐治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)的兩年制分校。經過60年的發展，現已成為一所在學術、專業、推廣和服務各方面涵蓋各項技術的大學。由于所在地設立有許多大型企業的總部，如可口可樂、洛克希德飛機制造公司、UPS、CNN、達美航空，為學生的就業提供了很大的便利。

SPSU的計算機和軟件工程學院下面設有三個不同的系別，分別是計算機科學系(Department of Computer Science)、軟件工程系(Department of Software Engineering)和信息技術系(Information Technology Department)。雖然信息技術(IT)在最廣泛的意義上涵蓋了計算技術的所有方面，但它作為一門學科，側重于通過計算技術的選擇、創造、應用、集成和管理，來滿足一個組織和社會環境的用戶的需求[1]。在過去幾年里，美國越來越多的大學提供“信息技術”課程。這三個專業方向的主要區別在于，計算機科學是關于計算算法及其性能、算法的語言和物理實現的科學，軟件工程是關于建立大型軟件系統的方法和技術，而信息技術則是關于維持IT基礎設施安全有效運行的原則和方法。

2 研究生課程設置

2.1層次化以滿足不同需求

SPSU的研究生教育課程分為學位課程(Masters Degree Programs)和過渡課程(Graduate Transition Certificate)。下面以計算機科學為例進行詳細介紹，讀者如果對其他專業感興趣，可以閱讀該校的研究生學術目錄，詳見參考文獻[2]。

過渡課程是為那些本科不是計算機科學或相關專業畢業，又想攻讀計算機科學碩士學位的學生設計的，他們必須完成以下六門不算學分的過渡課程之后，才能真正開始攻讀研究生的學位課程：

美國大學的課程編碼反映了專業和適用范圍，所有課程都以某個系或某個專業為單位，由淺入深地進行編號。例如CS代表Computer Science，SWE 代表Software Engineering，IT代表Information Technology，1000－4999為本科生課程，5000－5999為高年級本科生選修課和研究生過渡課程，6000－7999隸屬于研究生的學習范圍，8000及以后的課程則屬于博士生及以上學生的學習范圍。

研究生的學位課程包括7門核心課程和5門選修課程，如表2所示：

其中選修課可以是6000－7999的CS 課程或SWE課程，但必須至少包含兩門 CS課程，也可以在指定的名單中選修至多一門IT研究生課程。

學生必須修完36個學分，如果總平均成績達不到“B”，或者超過2個“C”，則失去獲得研究生學位的資格。

在這36個學分中，可以選擇碩士論文代替其中的6個學分。如果學生決定繼續攻讀博士學位，那么碩士論文是必須的條件之一。

2.2核心課程注重專業基礎和研究能力

從表2我們可以看到，核心課程主要圍繞計算機科學的理論基礎。只有扎實掌握專業的理論基礎和系統的專業知識，才有可能從事這個專業的科研、教學和其他專業技術工作，才能打好進行創造性研究的基礎。

課程設置的特色還體現在研究能力、寫作能力和語言表達能力的培養。值得一提的是CS 6023(Research Methods and Presentations)。該課程內容主要包括在計算機科學領域進行學術研究的材料與方法、學習標準的研究范式和每個范式的使用案例以及這些研究方法在工業和商業環境中的使用和體現。作為課程的一部分，每位要學生選定一個研究項目, 撰寫研究報告，在全班同學和教授面前作課堂演講(Presentation)，并接受提問和批評。這門課程使用的教材是該系的兩位教授于90年代末期編寫的《Research Methods in Computing(計算研究方法)》一書。該書是計算研究方法領域出版的第一本教科書。

計算機科學與已經有大量研究成果的自然科學(如物理和化學)不同，它的研究對象是人工制造的計算機，所以它既是一門人為的科學，又是一門實驗的科學，而且是一個相對較新的學術領域。該系的兩位教授意識到，將其他學科的研究方法用于計算機科學的研究是有問題的，于是他們編寫了《Research Methods in Computing》一書。同時，計算機科學研究方法這方面的教學研究是一個更新的分支領域，直到2005年，ACM Special Interest Group in Computer Science Education (ACM-SIGCSE)，即ACM 計算機科學教育特別興趣小組才首次成立了一個委員會，專注于計算機科學研究方法的教學研究。

這門課程曾一度改為選修課，后來又通過教師投票恢復了核心課程的地位，因為教授們發現，很多學生不知道如何做研究，特別不知道如何寫研究論文。很多中國留學生沒有選修這門課，一是他們沒有認識到這門課程的重要性，二是這門課程很tough (課程很tough意味著很多的作業，包括論文、實驗、項目、演講等)。但我選修了該課后，感覺自己不僅在閱讀、寫作和思維技巧方面，而且在如何做科學研究、如何寫研究報告、如何做口頭報告等方面得到了很好的訓練，為完成后續課程打下了很好的基礎。不同的課程要求不盡相同，有的偏重理論，有的要做大量的實驗，有的要做大量的科技文獻閱讀，有的要求寫較多的論文或報告，有的要求做口頭報告，而有的課程在以上每個方面都有要求，這樣的課程對學生來說是極大的挑戰。

2.3選修課程體現科技前沿

選修課程一般跟教授的研究方向有關，體現了最前沿的科技發展。如：一個新興的跨學科領域，或針對一個具體的國家項目。例如：Yamacraw是佐治亞州政府投資1億美元，旨在促進寬帶電信業發展的戰略性項目。該項目利用佐治亞州現有的高科技基地，結合來自私營公司、主要大學、研究團體的資源，目標是使佐治亞州成為世界領先的高速寬帶通信系統、設備和芯片的設計基地，并為當地提供大量的就業機會。Yamacraw總部設在佐治亞理工學院，有8所位于佐治亞州的大學參與研究。筆者讀書期間就曾選修了兩門Yamacraw課程，即Information Retrival and Search Engines (信息檢索和搜索引擎)和Component Based Software Development (基于組件的軟件開發)。

3教學方式

在新學期開始前，各系都會在主頁上刊登詳盡的列表。如本學期日歷、課程表、授課教授的信息和接待時間等，學生可以輕松查閱并確定選修的課程及繳付所有的費用。

3.1沒有統一的教學大綱和教材

在美國，大學教授的自主權較大，可自己選擇講課內容或教材，尤其是研究生教育。在開學第一堂課之前，學生都會到教授的個人網頁上下載該門課程的課程提綱(Syllabus)，上面列出了該門課程的授課內容、所要求的教材及參考書，散發的資料，必須完成的作業(Assignments)，包括家庭作業(Homework)、論文/方案(Paper/ Proposal)、研究報告(Report)及課堂演講(Presentation)、實驗(Lab Assignments)、團隊項目(Group Project)或個人項目(Personal Project)，期中(Mid-Term Exam)和期末考試(Final Exam)的安排以及上述這些考核項目各占總成績的比例。通常，期中考試和期末考試成績各占25%，其余成績由平時的個人項目、團隊項目、家庭作業、實驗及課堂演講組成。

美國的教科書都很厚，一般有一千頁左右，價格也不菲，所以學校的書店里在學期末或開學初總有舊書出售，舊書也要賣到八、九十美元一本。教授一般會指定教材和參考書；也有的教授雖然指定了教材，卻很少使用，而是采用自己的講義；有的教授除了使用指定的教材，還會指定要閱讀哪些雜志的哪些文章，并對雜志的內容進行定期小測驗，或要求確定一個方向撰寫讀書報告，并作課堂演講，這樣的課程鍛煉了學生快速閱讀的能力，也使學生了解到最新的研究成果和多方面的知識。

3.2重視平時的參與和積累

美國大學重視平時的參與和積累，學生平時的學習很辛苦。以我選修的“Information Retrival and Search Engines”這門課為例，整個學期除了期中和期末兩次考試以外，依次還有一次實驗、一次讀書報告，做課堂演講，還有一次個人項目。美國的一個學年有三個學期，所以一個學期的有效時間比國內的要短，而學習任務要繁重得多。我記得實驗是選擇至少4款較為流行的目錄和搜索引擎，如Yahoo、Google等進行測試，比較它們在不同條件下的各項性能指標。而我確定的讀書報告是漢字搜索技術，為了完成這份作業，我幾乎查閱了ACM近25年的期刊，閱讀了上面所有有關漢字包括日語的搜索技術的文章，最后整理成一份讀書報告，并在班上做課堂演講。

對中國學生來說，課堂演講是個極大的挑戰，因為必須用英語在教授和美國同學面前做演講，還要回答隨時的提問，所以每次做演講之前都要花很多時間充分準備，包括用PowerPoint制作幻燈片。對我而言，最難的部分不是寫論文，而是為了能夠流暢地演講，幾乎每次都要把整篇論文的內容背下來。最后的個人項目工作量最為繁重，是要用程序實現一種搜索算法，實際上就是要做出一個搜索引擎，并對該搜索引擎進行性能分析。這要求學生要對這個搜索算法有全面而正確的理解和認識，還要有較強的程序設計和編程能力。為了如期完成這個項目，我不知在機房熬了多少個日夜。

3.3鼓勵參與和提問

美國的上課方式也是許多中國留學生面臨的最大挑戰之一。教授鼓勵學生參與和互動，每當他講完一個話題，就會停頓下來詢問學生“Any Question?”，直到每個提問都得到回答后才接著講下一個話題。學生想發言也可以隨時打斷教授，提出自己的疑問和觀點，學生是通過所提問題的深度給教授留下深刻印象的。中國學生在國內養成了喜歡認真聽講和埋頭作筆記，不善于提問和發表自己的見解的習慣，一般剛開始的時候都只能被動地聽別的學生和教授的討論，能聽懂一半就算不錯了，更不用說主動發表自己的見解了。要做到在課堂上主動提問和發表見解，不單純是一個語言和表達能力的問題，更重要的是是否有自己的想法和具有獨立思考的能力。能夠融入課堂討論是一件非常享受的事情，在這里你不僅能夠增強信心，而且能夠了解別人在思考什么，在做什么。

3.4重視團隊合作能力的培養

美國大學的團隊作業(Group Project)比較多，一般在團隊作業商定后，每個人各自負責相應的部分，并規定好完成的最后期限。在團隊作業中，每個成員會盡力完成自己的任務，都不希望因為自己的工作而影響團隊的最終成績。

在這里我要談的是我選修的軟件工程課程。軟件工程系開設了兩門程度不同的軟件工程研究生課程：軟件工程I和軟件工程II。這門跨系課程在我讀書期間還只是選修課，如今軟件工程I已被列為計算機科學的核心課程。出于職業生涯的考慮，我不僅選修了它，還選修了另一門軟件工程系的課程——軟件項目管理(Software Project Management)。

主講這兩門課程的教授曾在IBM 公司工作多年，主持過好幾個著名的行業軟件產品的開發，并一直與業界保持著緊密的聯系。所以他除了是教授外，還有一個身份就是Industry Relations Coordinator，即負責與業界的關系協調。他講課不僅包含大量的實際經驗，而且總有一個團隊項目貫穿始終。

以軟件工程I為例，第一堂課就布置了團隊項目“辦公室文具管理系統”，學生將組成一個開發團隊，經歷需求分析、建模、設計、編碼、測試、部署的軟件工程全過程。具體任務要交付以下工作產物：

1. 系統需求文檔(System Requirements Document — SRD)

2. 系統設計文檔(System Design Document — SDD)

3. 可運行的辦公室文具管理系統

4. 測試用例、測試分析報告

5. 項目成果演示和口頭報告

第一堂課就開始組建團隊。同學們通過自我介紹相互了解，基本確定由擅長編程和書寫文檔的兩類人組成一個團隊。由于這門課程在晚上上課，所以有不少非全日制學生。我所在的團隊由3人組成，除我之外，一個已經是某公司的經理，他責無旁貸地擔任團隊組長，從他那里我見識到了什么是真正的軟件需求文檔，于是我們討論和修改了他的作業，作為我們團隊的工作產物；另一個人在某公司從事軟件測試工作，而我的強項是編程，但是我們倆都不想從事自己的強項，于是互換了角色，由他負責軟件編程，由我書寫設計文檔并全權負責軟件測試。在課程的最后，團隊所有成員上臺演示項目成果，每個人負責講述自己完成的那一部分。

團隊成員除了E-mail交流外，還會定期舉行小組會議。除了教室和實驗室之外，圖書館也是個很好的去處。圖書館里設有很多大小不等的自習室(Study Room),里面有桌椅和免費的網絡連接，可容納一～十多人不等。團隊所有成員聚集在一起，討論項目的有關事宜。這樣的團隊作業不但可以鍛煉學生的表達與組織能力，而且也可以培養學生的分工協作能力，增強團隊合作精神。

我所選修的軟件項目管理(Software Project Management)課程因團隊作業巨大的工作量給我留下了深刻的印象。項目管理必須有一個軟件項目為載體，所以作業的一部分就是要開發一個醫院信息管理系統，大致提供以下功能：①病人賬號管理②病人診斷和治療跟蹤③賬單管理④報表打印。然后以這個軟件的開發為載體，全程實現項目管理。

4教學管理

4.1沒有補考，只有重修

美國大學的評分標準采用A、B、C、D、F的等級制度。A表示90-100，B表示80-89，C表示70-79，D表示60-69，F則表示不及格。美國的大學沒有補考制度，如果某門課程得F，唯一的補救辦法就是下學期重修，學費也要再繳一遍。即使重修過關，課程的成績欄里同樣會保留一個難看的F，成為永久的記錄。正是這種學分的管理制度，督促學生努力學習，完成學業。

4.2剽竊和作弊遭到嚴厲的懲罰

美國高等教育體系以最嚴肅的態度對待學術欺騙行為，以捍衛獨立思想這一理念，形成一種健康的學術氛圍。作為創新的對立面，考試作弊或者剽竊他人論文的學術欺騙會遭到嚴厲的懲罰。每一個這樣做的學生都會在該門功課上被判為不及格，甚至被大學驅逐出去。在這里我只想提及一起已經在網上公開的案例，這是2007年4月發生在杜克大學商學院的一起集體考試作弊案，涉及一個班中的34名學生[3]，其中9名學生被開除；15名學生一年之內不準注冊，并在該課程上被判為F；另9名學生在該課程上被判為F；最后1名學生在該門課程的一次考試上判為F。如此嚴肅的處理是因為他們在一次開卷考試中交換了想法。

4.3公共機房管理

這里要談的是公共計算機房的管理，不是那些專業研究實驗室。公共計算機房是全系學生完成課程作業的場所，它的管理很值得國內大學借鑒。

第一個特點是，凡是注冊了課程的學生都會獲得一個賬號，該賬號下分配了一定的服務器空間和免費打印配額。平均每門課程150頁的免費打印配額，用完之后需要向機房申請，并交納極少的費用。機房的開放時間直至晚上12點，周末照常開放。機房配有掃描儀和激光打印機，免費供學生使用，打印紙就堆放在打印機下面的機柜里，學生可以隨時自行添加。實驗室同時為學生提供Oracle數據庫賬號和Unix賬號，需要的學生向機房提出申請即可。

第二個特點是，提供遠程訪問。學生憑賬號可以在機房使用任何一臺計算機，將自己的課程作業存放在服務器上。也可以通過VPN遠程連接到實驗室，在寢室或在家上機就如同在實驗室一樣。

第三個特點是，學生賬號的管理以學期為單位。實驗室在期末通知學生在某個日期前必須將自己的文件保存起來，否則會全部清理，為下一個學期做好準備。

另外，機房的計算機上安裝了幾乎所有課程要用到的軟件和工具，學生從實驗室的網頁上可以方便地查到每臺計算機上安裝的軟件清單。這些軟件和工具都是正版，或者是商家向學校提供的免費使用版。例如，微軟向學校提供了近20種軟件和工具，包括操作系統。學生可以下載這些軟件到自己的計算機上。

5結束語

美國的留學生涯是一段寶貴的人生經歷。從專業角度來說，我的研究能力，閱讀、寫作、表達能力，獨立思考能力和團隊協作能力都得到了大幅提高，我將終身受益。希望這篇文章能夠對我國大學的計算機教育提供一點經驗。在這里，我要感謝SPSU計算機和軟件工程學院的幾位教授，在他們的幫助下，這篇文章才得以順利完成。他們分別是：計算機和軟件工程學院院長Han Reichgelt博士、計算機系系主任Venu G. Dasigi博士、研究方法和口頭報告的主講教授Bob Harbort博士。

參考文獻

[1] ACM Computing Curricula, Information Technology Volume. ACM, 2005.

(http://www.acm.org/education/curric_ vols/IT_October_2005.pdf)

[2] SPSU Graduate Academic Catalog

(http://www.spsu.edu/registrar/Graduate%20Catalog%200708.pdf)

[3] Duke MBAs Fail Ethics Test

(http://www.businessweek.com/bschools/content/apr2007/bs20070430_110466.htm)