美国留学：计算机学科最负盛名的五所高校

　　自20世纪40年代世界第一台现代计算机在美国诞生以来，美国一直执全球计算机学界之牛耳，这同时也是美国计算机产业界占据绝对优势的重要原因之一。我们成批量地引进的国外众多优秀教材绝大多数也都来自美国。计算机学科仍然在高速发展，与此对应的计算机人才培养模式也在不断变化，密切关注和跟踪国外尤其是美国名校的教学新动态乃至培养思路和教育思想，应该是非常有意义的。

　　选择了美国计算机学科最负盛名的五所高校，对目前各校计算机科学（Computer Science）专业的本科教学体系进行了一些分析。

　　斯坦福大学

　　斯坦福大学拥有独立的计算机科学系。浏览该校的教学手册，最具特色的恐怕要算多门科普性计算机知识讲座了，一般有两到三个单元，涉及面非常之广，从量子计算到数字演员，从计算科学的伟大思想到网络安全，从网上拍卖到使用元编译发现大型开放源代码软件中的大量错误，其中还不乏对技术乌托邦、斯诺“两种文化”、计算机面临的困境以及迅速发展所带来的诸多问题的思考。开课的老师阵容强大，基本上都是响当当的名教授，甚至包括图灵奖得主John McCarthy。用这种讲座代替计算机科学导论性质的专门课程，可以充分展示计算机科学的丰富内涵，使学生较早地了解学科的轮廓和脉络，对于开阔学生视野，启发学生的学习兴趣也大有好处。由于美国大学中专业的选择非常灵活，而近年来计算机学科招生受行业影响流失严重（这种情况甚至惊动了比尔？盖茨，2004年微软到各大高校招兵买马时，他每站必到，利用自己的明星效应，大讲计算机学科的美妙前景），可以想象，这种讲座同样也肩负着吸引学生选择计算机专业的重大使命。

　　加州大学伯克利分校

　　伯克利的课程设置也有很多独树一帜的地方，尤其是在专业基础课方面，除了有专业导引课程“计算机科学专题”之外，对于没有编程经验的学生，第一门编程课是符号编程入门，采用LISP语言。有一定编程经验或者有自学能力的学生，可以选择多种语言和环境的自主学习（Self－paced）课程，包括C、Fortran、C＋＋、Java，以及UNIX的使用等，这种多元化与伯克利计算机科学与电子电气工程同系有关。但是所有学生在第二学期都要学习一组独特的基础课：61A“计算机程序的结构与解释”，采用MIT Abelson等编著的同名教材（中译本机械工业出版社出版，清华大学出版社出版了影印版）；61B“数据结构”（教材采用自编讲义）；61C“计算机结构”（Machine Structures），采用Hennessy的《计算机组织与设计》（中译本清华大学出版社出版，机械工业出版社出版了影印版）。这项规定就是转校生也不例外，可见其中蕴涵了伯克利多年的教学经验结晶。

　　UIUC（伊利诺依大学厄班纳――香槟分校）

　　UIUC的计算机科学专业创建于1972年，到1986年基本定型，十多年来几乎没有什么变化。其教学体系如图1所示。

　　其中，数值分析方向课程中，Math225为矩阵论，CS257为数值方法，CS35x代表数值分析导论、常微分数值方法、偏微分与数值逼近和数值线性代数；

　　理论方向课程中，CS173为离散结构，CS273为计算理论，CS37x包括算法、形式方法、程序验证；

　　人工智能方向课程中，CS348为人工智能导论，CS34x包括机器人、机器学习与模式识别；

　　软件方向，CS125为计算机科学导论，CS225为数据结构与软件工程原理，CS31x包括数据库、图形学、多媒体，CS32x包括软件工程、操作系统设计、分布式系统、编程语言与编译器、并行计算、实时系统、编译器构造、编程语言设计；

　　硬件方向课程中，CS231为计算机体系结构I，CS232为计算机体系结构II，CS33x包括计算机组成、VLSI系统与逻辑设计、VLSI系统设计、通信网络、嵌入式体系架构与软件。

　　可以看到，处在图1中最下面的课程基本上都是在多门中选择一至三门，整个体系脉络清晰，具有很高的灵活性。与斯坦福不同的是，UIUC的计算机科学导论课程比较简单，只有一门为新生开的计算机科学导向课（CS100），而且并非必修。名为“计算机科学导论”的CS125实际上是以Java语言为主的编程入门课，涵盖了一些算法的内容。此外还有与之配套的实验课。当然，系里所开的许多面向高年级和研究生层次的讲座是对低年级开放的。

　　CMU（卡内基梅隆大学）

　　与MIT、伯克利等学校计算机科学仍然和电子与电气工程同处一系不同，CMU的计算机科学系成立于1965年，是全美最早的，如今它已经升格为计算机科学学院。其研究生项目中除了机器人方向与硬件关系较多之外，其他基本上都是纯软的。从这个意义上来说，CMU的教学体系对于偏软的计算机科学系应该有较大的借鉴意义。

　　CMU的教学手册上没有从传统意义上针对计算机科学专业学生的导论课，虽然有名为“计算机科学伟大思想”的两学期课程，但是从内容上看应该是离散数学的替代，因为此外CMU并没有其他离散数学方面的课程。此课程没有教材，内容比传统离散数学要灵活得多，涉及概率、代数、算法、加密理论、复杂性理论、博弈论等，非常注重学习的趣味性和实用性。

　　MIT（麻省理工学院）

　　MIT的课程设置，只能用其学生起点高来解释。该校没有典型意义上的计算机科学专业，偏软的只有理论计算机科学和人工智能及其应用两个专业。因此没有类似于其他学校的导论课程。

　　在MIT的电子电气工程与计算机科学系中，所有学生都要参加如下四门课程：6.001“计算机程序的结构与解释”，当然与伯克利相同，采用的是Abelson等编著的同名教材；6.002“电路与电子学”；6.003“信号与系统”（自编讲义）；6.004 “计算结构”（Computation Structures），与伯克利的61C“计算机结构”对等（教材是自编课件）。此外有两门专业基础数学课：“概率系统分析”（教授自编教材）和“计算机科学数学”，后者的教材是国外院校普遍采用的Rosen所著《离散数学及其应用》（中文版由机械工业出版社出版）。