伯克利分校计算机专业本科教学方案分析

  伯克利分校计算机专业本科教学方案分析

  王苏峰,沈立

  (国防科学技术大学 计算机学院,湖南 长沙 410073)

  摘要:本科教学方案是本科教学的重要组成部分,起到极其重要的作用,也可以说是本科教学的旗帜。为了制订与时俱进、适合时代发展的本科教学方案,笔者一直在跟踪、分析和研究加州理工大学伯克利分校计算机专业本科教学的发展变化情况,就伯克利分校计算机专业本科教学方案进行分析,供同行参考并且希望与同行广泛交流、分享经验、相互促进、共同提高。

  教育期刊网 http://www.jyqkw.com关键词:伯克利分校;计算机专业;教学方案;教学分析

  第一作者简介:王苏峰,男,副教授,研究方向为嵌入式计算,wangsufeng@sina.com。

  1背景

  每隔3~4年,国防科学技术大学就会启动一轮本科培养方案的修订工作,笔者从教10几年来已经参与4轮本科培养方案的修订工作。每次修订本科培养方案都需要广泛调研国内外大学计算机类的本科教学情况,而加州理工大学伯克利分校计算机专业(electrical engineering and computer sciences,简称EECS,也就是电气工程与计算机科学系)教育是很出色的,因此从2001年以来,我们就一直关注伯克利分校计算机专业的教学情况。

  2本科教学方案

  伯克利分校计算机专业面向本科生开设的主要课程[1]见表1。

  3本科典型选课

  3.1典型选课计划

  伯克利分校计算机专业主要专业方向有计算机系统(computer systems),计算机科学(computer science),通信、网络与系统(communication, networks, and systems)。4年本科需要完成120学分以上,估计需要选修32门课程左右(每门课平均4学分)[2]。

  表2—表5提供一个典型选课计划 ,该选课计划倾向于计算机系统方向,适合于对如下方面感兴趣的学生:逻辑设计、体系结构、操作系统、外设等。

  3.2典型选课的知识层次体系分析

  对该典型选课计划按照知识层次进行划分,然后进行整理,如图1所示。

  从图1可以看出,该方向需要的知识涉及数学、物理、电子学、计算机基础、专业选修以及人文类课程,知识体系比较全面,但更侧重于基础课程。

  4教学方案分析

  4.1开设课程比较丰富

  伯克利分校计算机专业开设的课程比较丰富,从基础课到专业课基本上覆盖了计算机学科及相关学科的各个领域,仅计算机专业类课程就有32门之多[1]。在这32门计算机类课程中,带有实验(上机)的课程9门,纯讲授类课程9门,学术讲座及研讨课程3门,教学研究类课程5门,自学编程类课程有7门之多。其中,比较有特色的是程序设计语言类课程和学术讲座及研讨类课程。程序设计语言类课程一是学生可以机动灵活地安排时间,但也有明确的学习目标和计划[3];二是课程开设数量有7门之多。学术讲座及研讨类课程的特点一是内容丰富、五花八门、无所不包,如Foundations of the United States Air Force(由美军阅历丰富的现役军官进行讲座)等;二是开设课程也很多,可以满足各类人才的不同需要。

  4.2每学期选课门数少

  伯克利分校实行的是学分制,要求学生所修课程总学分达到120学分以上(当然还有其他要求,在此不再赘述),而每门课程的学分平均为4学分,因此4年下来一个学生只需学习32门课左右[2]。从表2—表5中可以看出,典型选课计划(倾向于计算机系统方向)选课门数为31门,总学分为120学分,其中学分比重中数学类占16.7%,电子类占20.0%,计算机类占20.0%,人文类占17.5%(要求至少6门课以上)。

  虽然选课门数少,每学期只有4门课,但是每周的学习任务还是很重,要得到一门课程的学分不容易。现对典型选课计划中大一第1学期的每周课时量(单位:小时)进行分析,见表6。表格中的时间只是课表安排的时间,还有实验需要有自我安排时间进行配套,因此课时量相应还要大幅度增加。

  4.3实验(上机)课时比重大

  伯克利分校计算机专业很注意培养学生的动手能力和独立思考能力,拥有很多实验室和大量的实验设备,全都向学生开放,学生随时可以上机或做实验。很多课程要求上机或做实验,如操作系统、数据结构、符号演算程序设计课程安排讲授课时与上机课时各占一半,甚至上机课时更多,而体系结构课需要设计一个简单的计算机,自我安排时间就更多;不仅如此,还开设了单独的设计课程和工程实践课程,学生必须选修若干门。

  从伯克利分校计算机专业教学方案可以看出,提供实验的课程有12门(不包括编程类课程的自定实验)[1]。12门课程讲授、讨论、实验(上机)课时统计见表7,分别占比30.6%、16.3%、53.1%。

  从上述表格可以看出,实验(上机)课时比重超过一半,这说明伯克利分校计算机专业很重视实验课程。教师从整体上分析12门课程实验课时比重之后,再从局部说明实验的重要性,以微电子电路导论(EE40-introduction to microelectronic circuits)[4]这门课为例。微电子电路导论这门课相当于电子学课程,此课程开设13周,讲授课39小时、讨论课13小时、实验课39小时,共做10个实验,可见微电子电路导论课的实验课时比重相当大。

  4.4学生选课建议

  (1)选课不要过于专业化,要选修一些数学、物理、化学、电子类课程;

  (2)选修一些能锻炼说和写能力的课程,这对求职和工作很重要;

  (3)选修课可以追求个人喜好,选一些自己感兴趣的课;

  (4)计算机学科发展很快,要想赶上潮流,必须定期更新自己的知识。

  5结语

  笔者就伯克利分校计算机专业本科典型选课计划的知识层次、课程类别所占比例以及实验课时所占比重等进行了详细的分析。从分析情况看,伯克利分校计算机专业很重视本科教学,首先开设的课程很丰富,满足各类人才的不同需要,但是每个学生选课并不是很多,4年下来也就是32门课左右;其次是实验(上机)课时比重比较大,教师很重视实践教学工作,还给学生选课提供了一些建议——选课不要过于专业化,要重视基础课以及说、写能力的锻炼,计算机学科发展迅猛,学生要定期更新自己的知识等。

  这些分析结果将有助于下一轮本科培养方案的制订,尤其是实验课时比重要加大,嘴动不如手动,实践出真知。笔者就实验课时比重调整教学组所授课程进行了小范围改革试点,出现了一些新的问题:如何公正评定实验成绩、需要更多的实验辅导教师以及更多的实验设备投入等。针对这些问题,教学组将迎难而上。

  教育期刊网 http://www.jyqkw.com参考文献:

  [1] Department of electrical engineering and computer sciences, university of California at Berkeley. EECS course web sites[EB/OL]. [2014-10-20]. http://www-inst.eecs.berkeley.edu/classes-eecs.html.

  [2] Department of electrical engineering and computer sciences, university of California at Berkeley. 2013-2014 undergraduate handbook[EB/OL]. [2014-10-20]. https://www.eecs.berkeley.edu/Programs/Notes/index.shtml.

  [3] Department of electrical engineering and computer sciences, university of California at Berkeley. CS 9C study guide[EB/OL]. [2014-10-20]. http://inst.eecs.berkeley.edu/~selfpace/studyguide/9C.sg/Output/9C sgTOC.html.

  [4]Department of electrical engineering and computer sciences, university of California at Berkeley. EE40 introduction to microelectronic circuits fall 2014[EB/OL]. [2014-10-20]. http://www-inst.eecs.berkeley.edu/~ee40/fa14/.

  (编辑:宋文婷)

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