鄧建明朱海林湯玫
東南大學電腦科學與工程系
[關鍵詞] 計算機學科研究生課程設定
[摘要] 對美加9所著名大學、國內10 所具有一流計算機學科的大學的研究生課程設定的情況進行了介紹、比較與分析，對計算機學科研究生課程設定提出了一些看法。
一、引言
電腦科學與技術學科在中國的發展正在步入乙個新的歷史時期。與先進國家相比，我國在電腦科學與技術方面的研究水平總體上仍比較落後。要提高我們國家的研究水平，其中很重要的一點就是，必須在現有基礎上多培養出一些在國際上能夠具有競爭力的高水平研究生，使他們盡快掌握國際上的先進理論與技術，以此為基礎、通過自身的努力從而創造出在國際學術領域中站得住腳的、屬於我們國家的自主核心技術。
為實現這一目標，我們就必須從努力提高我國研究生培養水平的工作做起。
研究生課程設定是研究生培養中非常重要的一環。為了了解一流大學計算機學科研究生培養目前的狀況，找到我們存在的差距，明確國內外競爭的態勢，我們對美加9所大學、國內10 所大學在電腦科學領域中的研究生培養、特別是碩士研究生課程設定情況進行了調查和研究。所調查的美加9所大學是：
mit、uc-berkeley、cmu、stanford、uiuc、cornell、princeton、caltech和toronto。 國內10 所大學是: 國防科技大學、清華大學、北京大學、哈爾濱工業大學、南京大學、浙江大學、上海交通大學、復旦大學、中國科技大學和華中科技大學。
我們所調查的美國8所大學都是在電腦科學領域的研究生培養方面進入全美前十位的大學，而加拿大的toronto 大學在電腦科學方面也是非常出色的――turing獎獲得者、美國科學院院士、np-完全性理論的創始人stephen cook就在該校。根據us news的資料，2023年全美電腦科學領域的研究生培養排名為：並列第1:
mit，uc-berkeley，cmu，stanford（均為4.9分）；第5：uiuc（university of illinois–urbana-champaign，4.
6分）；第6：cornell university（4.5分）；並列第7：
university of texas–austin，university of washington（均為4.4分）；第9：princeton university（4.
3分）；並列第10: california institute of technology，university of wisconsin–madison（均為4.1分）。
上述學校不僅在全美電腦科學領域的研究生培養方面名列前茅，在其它的計算機研究領域中也是出類拔萃的。在2023年全美的計算機理論、人工智慧和計算機系統三個研究領域的排名表中，mit佔據了兩項第一和乙個並列第二；uc-berkeley在此三個領域中分別列第2、4、1位；cmu分列三個領域的第6、2、2位；stanford分列第5、3、4位；uiuc列人工智慧第8和計算機系統第6；cornell列計算機理論第3；而princeton列計算機理論第4。因此可以說，我們所調查的，基本上是反映了美國大學一流計算機學科研究生課程設定的狀況。
而國內的10所大學應該說也是代表了國內大學的一流計算機學科研究生課程設定的狀況。
二、國內外研究生課程設定的情況
根據我們的調查，美加9所大學計算機學科所開設的主要課程，按開課學校數的多少歸納如下（括號內為開課學校數，有些課程進行了合併）：
computability (8)， (advanced) theory/analysis of algorithms (8), (advanced topics in) computer graphics (8), (topics in) artificial intelligence (6)，computational complexity (6)，computer networks (modeling and analysis) (6)，distributed computing/system/algorithms (6)，computational molecular biology (5)， probabilistic/randomized algorithms (5)，advanced operating systems (5)，(machine learning and) neural networks (5)，formal methods (5)，(topics in) computer/machine vision (5)，semantics (5)，computational geometry (5)，reasoning and decision ****** (under uncertainty)(5)，cryptography(4)，knowledge representation (4)，advanced topics in database systems(4)，geometric representations for computer graphics(4)，advanced topics in computer systems (4)，motion planning/art of animation (4)，(advanced) vlsi systems design (4)，data mining (4)，computer architecture and organization(4)，parallel computation/ algorithms(4)，security (theory) in computer systems(4)，(advanced topics in) software engineering (4)。（開課學校數小於等於3的課程略。）
作為對比，我們來看一下國內10所大學計算機學科所開設的主要課程（括號內為開課學校數，有些課程進行了合併）：
(高等)人工智慧（原理/及應用）（10），高等(高效能)計算機體系結構（10），平行計算（理論）/演算法/處理(技術)（9），（高階）軟體工程（技術和設計）（9），計算機圖形學(基礎/處理技術)（9），演算法（分析）與複雜性理論（8），可計算性理論/計算模型（8），分布式計算（系統）（7），分布式/高階作業系統（設計）（7），影象處理（與分析/理解）（7），自然語言（中文資訊）處理（理解）（7），多**技術（7），（高階）計算機網路（6），（高階）資料庫系統（原理/理論）（6），物件導向技術/分析與設計（6），程式設計方法學(基礎)（6），高效能集群(系統)及網格計算/網路計算（6），並行程式設計/編譯（6），計算機視覺（理論及應用）（6），密碼學（與安全計算理論）（6），資料探勘（與知識發現）（5），形式語言與自動機（5），形式語義學（基礎）（5），數理邏輯高階課程（5），組合學（5），資料安全/網路安全（5），分布式資料處理/資料庫（系統）（5），(現代) 計算機控制理論及應用（5），vlsi設計（5），應用邏輯（4），機器學習（4），模式識別（4），知識工程（與知識處理）（4），（人工）神經網路（及應用）（4），計算智慧型（及機械人學）（4）。（開課學校數小於等於3的課程略。）
三、國內外研究生課程設定的比較
從這兩個列表中我們可以看到，傳統的電腦科學的課程國內大學大都設定得比較全，而一些相對較新的課程，國內大學開設的學校就少一些，這在乙個側面上反映了國內外大學之間的差距。從上面所列的課程來看，國內大學計算機學科沒有開設或開設較少的幾門課是：計算分子生物學，隨機/概率演算法，計算幾何，不精確資訊推理與決策和計算機圖形的幾何表示等。
雖然我們的統計資料不是非常完整，但我們也可以從中得到一些啟示。
就上述幾門課而言，我們可以看到國外大學的研究生課程建設與新興學科的研究發展幾乎是同步的。5所大學開設了計算分子生物學課程，這正是國外這幾年大規模地開展計算生物學和生物資訊學的乙個寫照。而我國目前在這方面只有國防科技大學開設了生物資訊學導論的課程。
隨機/概率演算法目前已經有著廣泛的應用，雖然我國的有些大學在演算法設計與分析課程中也可能有所介紹，但在我們所調查的國內大學中，目前還沒有一所大學把它單獨作為一門研究生課程來開設。計算幾何學，國外近兩年在複雜度分析和資料處理方面又有了一些新的應用，而按我們所獲得的材料，目前只有清華大學和上海交通大學單獨開設了這門研究生課程，而其它的大學都還沒有單獨開設。這些情況給人的感覺是：
國內在研究生課程設定上有些滯後於計算機學科中新領域的發展，或者說我們的嗅覺不夠靈敏，反應稍感遲緩。
另外，雖然目前國內有少數大學，比如國防科技大學、清華大學、北京大學等，課程的設定比較全，與國外相比差別較小；但多數的國內大學，與國外高水平大學相比，計算機學科研究生課程設定的覆蓋專業面相對來說還不夠寬，有一定差距。不精確資訊推理與決策和計算機圖形的幾何表示這兩門課程的設定情況從乙個側面反映了這種差距：雖然與這兩方面相關的研究國內也在開展，但將它們單獨設課的學校還不多（儘管部分課程的內容有可能在其它相關課程中介紹）。
上述這種差距很難在短期內加以縮小，因為這涉及到各學校學科隊伍建設的根本問題，不是僅僅通過採取一些措施就可以解決的。如果在學科隊伍建設沒有很大的突破，那麼這種情況得到改觀的可能性就不大。這項工作確實是任重道遠，只有通過長期艱苦的努力以提高我們自己的核心競爭力以及全力延攬高水平人才使學科隊伍不斷壯大起來，才有可能逐漸縮小這方面的差距。
四、研究生必修課的設定
計算機學科研究生必修課的設定，對於本學科的研究生培養也是非常重要的。但國內各個學校對此問題的認識可以說是見仁見智，各有千秋。歸納起來，目前大體上有以下五種主要的觀點和方案。
第一種觀點，必修課要按一級學科來設定，強調「通識教育」，培養知識面寬的複合型人才，持此種觀點的代表是北京大學，他們在計算機系統結構、計算機軟體與理論和計算機應用技術三個二級學科中各選了一門課程作為所有碩士研究生的必修課。
第二種觀點，要給學生以較多的選課自主性，必修課的限定相對較少，國外大學大多採取此種方式（但實際上每個導師都會對自己的學生提出各種要求）。國內持此種觀點的代表是清華大學和南京大學，清華只規定一門必修課，南大也只規定兩門必修課。
第三種觀點，強調理論型課程的地位，有近2/3的必修課為是理論型為主的課程。這方面的典型代表是上海交通大學，他們規定以理論型課程為主的必修課需修滿19學分，哈爾濱工業大學以理論型課程為主的必修課也達到了15、6個學分。
第四種方案是，先按一級學科確定2－3門總的必修課，然後按二級學科再確定若干必修課。浙江大學、中國科技大學、復旦大學和我們東南大學均採取了此種方案。
第五種方案是，完全按二級學科的情況來設定該學科的必修課。國防科技大學、華中科技大學都是採用了此種方案。
應該說上述幾種觀點及方案都有一定的合理性，但也都有一些不足之處，很難一概而論。另外，雖然從外在形式上看起來有所不同，但內在的出發點在許多方面都是相通的。在我們看來，計算機學科的研究生應該有一些最基本的訓練，如果連最基本的知識和能力都沒有，就不能稱為計算機學科的研究生。
因此在一級學科範圍內設定一些基本課程是很必要的。另一方面，各個二級學科都有各自不同的特點和要求，因此在二級學科範圍內設定一些有鮮明學科特點的課程也是必要的。在上述十所大學計算機學科目前的研究生課程設定中也確實可以看到他們強勢方向的具體體現。
五、研究生課程的內涵與組織
課程的內涵相比於課程的設定，應該說重要性不在其下。從課程名上來看，雖然國外大學開出的有些計算機學科的研究生課程國內大學也設定了，表面上看差距不是很大，但在相同或近似的課程名之下所包括的內涵，可能會有較大的差別。美國大學的課程幾乎每年都要換乙個版本，而我們的教材經常是一用就是很多年，教材內容比較陳舊，未能充分反映學科發展的重大成就和前沿成果，有些教材的深度也不夠。
在課程教學上，我們的教學手段還比較落後，不少課程現在還是採取照本宣科、滿堂灌的教學模式，討論、研究的氣氛比較稀薄。這方面需要改進的壓力可以說是更大。
電腦科學與技術學科博士研究生培養方案
本方案適用於取得計算機科與技術學士學位或碩士學位 經錄取入學後攻讀博士學位的研究生。合格者授予工學博士學位。1 培養嚴謹求實的科學態度和作風，具有創新求實精神和良好的科研道德，具備獨立從事本學科的科學研究能力。2 具有堅實 寬廣的基礎理論和系統 深入的專門知識。3 在本學科或專門技術上做出創造性的成...
電腦科學與技術學科博士研究生培養方案
學科 0812 授工學學位 一 培養目標 1.具有良好的科研道德，嚴謹 求實 創新 進取的科學態度和作風以及獨立從事本學科科學研究的能力 2.具有堅實 寬廣的基礎理論和系統 深入的專門知識 3.在本學科或專門技術上做出創造性的成果。二 研究方向 1.計算機系統結構專業 1 海量儲存系統與技術2 並行...
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