伯克利分校計算機專業本科教學方案分析

文章編號：1672-5913（2015）07-0102-05

中圖分類號：G642

摘要：本科教學方案是本科教學的重要組成部分，起到極其重要的作用，也可以說是本科教學的旗幟。為了制訂與時俱進、適合時代發展的本科教學方案，筆者一直在跟蹤、分析和研究加州理工大學伯克利分校計算機專業本科教學的發展變化情況，就伯克利分校計算機專業本科教學方案進行分析，供同行參考并且希望與同行廣泛交流、分享經驗、相互促進、共同提高。關鍵詞：伯克利分校；計算機專業；教學方案；教學分析

1 背景

每隔3～4年，國防科學技術大學就會啟動一輪本科培養方案的修訂工作，筆者從教10幾年來已經參與4輪本科培養方案的修訂工作。每次修訂本科培養方案都需要廣泛調研國內外大學計算機類的本科教學情況，而加州理工大學伯克利分校計算機專業（electrical engineering andcomputer sciences，簡稱EECS，也就是電氣工程與計算機科學系）教育是很出色的，因此從2001年以來，我們就一直關注伯克利分校計算機專業的教學情況。

2 本科教學方案

伯克利分校計算機專業面向本科生開設的主要課程見表1。

3 本科典型選課

3.1 典型選課計劃

伯克利分校計算機專業主要專業方向有計算機系統（computer systems），計算機科學（computer science），通信、網絡與系統（communication，networks，and systems）.4年本科需要完成120學分以上，估計需要選修32門課程左右（每門課平均4學分）。

表2-表5提供一個典型選課計劃，該選課計劃傾向于計算機系統方向，適合于對如下方面感興趣的學生：邏輯設計、體系結構、操作系統、外設等。

3.2 典型選課的知識層次體系分析

對該典型選課計劃按照知識層次進行劃分，然后進行整理，如圖1所示。

從圖1可以看出，該方向需要的知識涉及數學、物理、電子學、計算機基礎、專業選修以及人文類課程，知識體系比較全面，但更側重于基礎課程。

4 教學方案分析

4.1 開設課程比較豐富 伯克利分校計算機專業開設的課程比較豐富，從基礎課到專業課基本上覆蓋了計算機學科及相關學科的各個領域，僅計算機專業類課程就有32門之多。在這32門計算機類課程中，帶有實驗（上機）的課程9門，純講授類課程9門，學術講座及研討課程3門，教學研究類課程5門，自學編程類課程有7門之多。其中，比較有特色的是程序設計語言類課程和學術講座及研討類課程。程序設計語言類課程一是學生可以機動靈活地安排時間，但也有明確的學習目標和計劃；二是課程開設數量有7門之多。學術講座及研討類課程的特點一是內容豐富、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役軍官進行講座）等；二是開設課程也很多，可以滿足各類人才的不同需要。

4.2 每學期選課門數少

伯克利分校實行的是學分制，要求學生所修課程總學分達到120學分以上（當然還有其他要求，在此不再贅述），而每門課程的學分平均為4學分，因此4年下來一個學生只需學習32門課左右。從表2-表5中可以看出，典型選課計劃（傾向于計算機系統方向）選課門數為31門，總學分為120學分，其中學分比重中數學類占16.7%，電子類占20.0%，計算機類占20.0%，人文類占17.5%（要求至少6門課以上）。

雖然選課門數少，每學期只有4門課，但是每周的學習任務還是很重，要得到一門課程的學分不容易。現對典型選課計劃中大一第1學期的每周課時量（單位：小時）進行分析，見表6。表格中的時間只是課表安排的時間，還有實驗需要有自我安排時間進行配套，因此課時量相應還要大幅度增加。

4.3 實驗（上機）課時比重大

伯克利分校計算機專業很注意培養學生的動手能力和獨立思考能力，擁有很多實驗室和大量的實驗設備，全都向學生開放，學生隨時可以上機或做實驗。很多課程要求上機或做實驗，如操作系統、數據結構、符號演算程序設計課程安排講授課時與上機課時各占一半，甚至上機課時更多，而體系結構課需要設計一個簡單的計算機，自我安排時間就更多；不僅如此，還開設了單獨的設計課程和工程實踐課程，學生必須選修若干門。

從伯克利分校計算機專業教學方案可以看出，提供實驗的課程有12門（不包括編程類課程的自定實驗）。12門課程講授、討論、實驗（上機）課時統計見表7，分別占比30.6%、16.3%、53.1%。

從上述表格可以看出，實驗（上機）課時比重超過一半，這說明伯克利分校計算機專業很重視實驗課程。教師從整體上分析12門課程實驗課時比重之后，再從局部說明實驗的重要性，以微電子電路導論（EE40-introduction tomicroelectromc circuits）這門課為例。微電子電路導論這門課相當于電子學課程，此課程開設13周，講授課39小時、討論課13小時、實驗課39小時，共做10個實驗，可見微電子電路導論課的實驗課時比重相當大。

4.4 學生選課建議

（1）選課不要過于專業化，要選修一些數學、物理、化學、電子類課程；

（2）選修一些能鍛煉說和寫能力的課程，這對求職和工作很重要；

（3）選修課可以追求個人喜好，選一些自己感興趣的課；

（4）計算機學科發展很快，要想趕上潮流，必須定期更新自己的知識。

5 結語

筆者就伯克利分校計算機專業本科典型選課計劃的知識層次、課程類別所占比例以及實驗課時所占比重等進行了詳細的分析。從分析情況看，伯克利分校計算機專業很重視本科教學，首先開設的課程很豐富，滿足各類人才的不同需要，但是每個學生選課并不是很多，4年下來也就是32門課左右；其次是實驗（上機）課時比重比較大，教師很重視實踐教學工作，還給學生選課提供了一些建議——選課不要過于專業化，要重視基礎課以及說、寫能力的鍛煉，計算機學科發展迅猛，學生要定期更新自己的知識等。

這些分析結果將有助于下一輪本科培養方案的制訂，尤其是實驗課時比重要加大，嘴動不如手動，實踐出真知。筆者就實驗課時比重調整教學組所授課程進行了小范圍改革試點，出現了一些新的問題：如何公正評定實驗成績、需要更多的實驗輔導教師以及更多的實驗設備投入等。針對這些問題，教學組將迎難而上。