关于国内外计算机学科研究生课程设置的调查与分析

1、国内外计算机学科硕士研究生课程设置的比较与分析邓建明 朱海林 汤玫东南大学计算机科学与工程系关键词 计算机学科 研究生 课程设置摘要 对美加9所著名大学、国内10 所具有一流计算机学科的大学的研究生课程设置的情况进行了介绍、比较与分析，对计算机学科研究生课程设置提出了一些看法。一、引言计算机科学与技术学科在中国的发展正在步入一个新的历史时期。与先进国家相比，我国在计算机科学与技术方面的研究水平总体上仍比较落后。要提高我们国家的研究水平，其中很重要的一点就是，必须在现有基础上多培养出一些在国际上能够具有竞争力的高水平研究生，使他们尽快掌握国际上的先进理论与技术，以此为基础、通过自身的努力从而创造

2、出在国际学术领域中站得住脚的、属于我们国家的自主核心技术。为实现这一目标，我们就必须从努力提高我国研究生培养水平的工作做起。研究生课程设置是研究生培养中非常重要的一环。为了了解一流大学计算机学科研究生培养目前的状况，找到我们存在的差距，明确国内外竞争的态势，我们对美加9所大学、国内10 所大学在计算机科学领域中的研究生培养、特别是硕士研究生课程设置情况进行了调查和研究。所调查的美加9所大学是：mit、uc-berkeley、cmu、stanford、uiuc、cornell、princeton、caltech和toronto。 国内10 所大学是: 国防科技大学、清华大学、北京大学、哈尔滨工业

3、大学、南京大学、浙江大学、上海交通大学、复旦大学、中国科技大学和华中科技大学。我们所调查的美国8所大学都是在计算机科学领域的研究生培养方面进入全美前十位的大学，而加拿大的toronto 大学在计算机科学方面也是非常出色的turing奖获得者、美国科学院院士、np-完全性理论的创始人stephen cook就在该校。根据us news的资料，2002年全美计算机科学领域的研究生培养排名为：并列第1: mit，uc-berkeley，cmu，stanford（均为4.9分）；第5：uiuc（university of illinoisurbana-champaign，4.6分）；第6：cornel

4、l university（4.5分）；并列第7：university of texasaustin，university of washington（均为4.4分）；第9：princeton university（4.3分）；并列第10: california institute of technology，university of wisconsinmadison（均为4.1分）。上述学校不仅在全美计算机科学领域的研究生培养方面名列前茅，在其它的计算机研究领域中也是出类拔萃的。在2002年全美的计算机理论、人工智能和计算机系统三个研究领域的排名表中，mit占据了两项第一和一个并列第二；uc

5、-berkeley在此三个领域中分别列第2、4、1位；cmu分列三个领域的第6、2、2位；stanford分列第5、3、4位；uiuc列人工智能第8和计算机系统第6；cornell列计算机理论第3；而princeton列计算机理论第4。因此可以说，我们所调查的，基本上是反映了美国大学一流计算机学科研究生课程设置的状况。而国内的10所大学应该说也是代表了国内大学的一流计算机学科研究生课程设置的状况。二、国内外研究生课程设置的情况根据我们的调查，美加9所大学计算机学科所开设的主要课程，按开课学校数的多少归纳如下（括号内为开课学校数，有些课程进行了合并）：computability (8)， (ad

6、vanced) 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/ran

7、domized 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 making (under uncertainty)(5)，cryptography(4)，knowledge representation (4)，advan

8、ced 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

9、(theory) in computer systems(4)，(advanced topics in) software engineering (4)。（开课学校数小于等于3的课程略。）作为对比，我们来看一下国内10所大学计算机学科所开设的主要课程（括号内为开课学校数，有些课程进行了合并）：(高等)人工智能（原理/及应用）（10），高等(高性能)计算机体系结构（10），并行计算（理论）/算法/处理(技术)（9），（高级）软件工程（技术和设计）（9），计算机图形学(基础/处理技术)（9），算法（分析）与复杂性理论（8），可计算性理论/计算模型（8），分布式计算（系统）（7），分布式/高级操作

10、系统（设计）（7），图像处理（与分析/理解）（7），自然语言（中文信息）处理（理解）（7），多媒体技术（7），（高级）计算机网络（6），（高级）数据库系统（原理/理论）（6），面向对象技术/分析与设计（6），程序设计方法学(基础)（6），高性能集群(系统)及网格计算/网络计算（6），并行程序设计/编译（6），计算机视觉（理论及应用）（6），密码学（与安全计算理论）（6），数据挖掘（与知识发现）（5），形式语言与自动机（5），形式语义学（基础）（5），数理逻辑高级课程（5），组合学（5），数据安全/网络安全（5），分布式数据处理/数据库（系统）（5），(现代) 计算机控制理论及应用（5），vls

11、i设计（5），应用逻辑（4），机器学习（4），模式识别（4），知识工程（与知识处理）（4），（人工）神经网络（及应用）（4），计算智能（及机器人学）（4）。（开课学校数小于等于3的课程略。）三、国内外研究生课程设置的比较从这两个列表中我们可以看到，传统的计算机科学的课程国内大学大都设置得比较全，而一些相对较新的课程，国内大学开设的学校就少一些，这在一个侧面上反映了国内外大学之间的差距。从上面所列的课程来看，国内大学计算机学科没有开设或开设较少的几门课是：计算分子生物学，随机/概率算法，计算几何，不精确信息推理与决策和计算机图形的几何表示等。虽然我们的统计数据不是非常完整，但我们也可以从中得到一

12、些启示。就上述几门课而言，我们可以看到国外大学的研究生课程建设与新兴学科的研究发展几乎是同步的。5所大学开设了计算分子生物学课程，这正是国外这几年大规模地开展计算生物学和生物信息学的一个写照。而我国目前在这方面只有国防科技大学开设了生物信息学导论的课程。随机/概率算法目前已经有着广泛的应用，虽然我国的有些大学在算法设计与分析课程中也可能有所介绍，但在我们所调查的国内大学中，目前还没有一所大学把它单独作为一门研究生课程来开设。计算几何学，国外近两年在复杂度分析和数据处理方面又有了一些新的应用，而按我们所获得的材料，目前只有清华大学和上海交通大学单独开设了这门研究生课程，而其它的大学都还没有单独开

13、设。这些情况给人的感觉是：国内在研究生课程设置上有些滞后于计算机学科中新领域的发展，或者说我们的嗅觉不够灵敏，反应稍感迟缓。另外，虽然目前国内有少数大学，比如国防科技大学、清华大学、北京大学等，课程的设置比较全，与国外相比差别较小；但多数的国内大学，与国外高水平大学相比，计算机学科研究生课程设置的覆盖专业面相对来说还不够宽，有一定差距。不精确信息推理与决策和计算机图形的几何表示这两门课程的设置情况从一个侧面反映了这种差距：虽然与这两方面相关的研究国内也在开展，但将它们单独设课的学校还不多（尽管部分课程的内容有可能在其它相关课程中介绍）。上述这种差距很难在短期内加以缩小，因为这涉及到各学校学科队

14、伍建设的根本问题，不是仅仅通过采取一些措施就可以解决的。如果在学科队伍建设没有很大的突破，那么这种情况得到改观的可能性就不大。这项工作确实是任重道远，只有通过长期艰苦的努力以提高我们自己的核心竞争力以及全力延揽高水平人才使学科队伍不断壮大起来，才有可能逐渐缩小这方面的差距。四、研究生必修课的设置计算机学科研究生必修课的设置，对于本学科的研究生培养也是非常重要的。但国内各个学校对此问题的认识可以说是见仁见智，各有千秋。归纳起来，目前大体上有以下五种主要的观点和方案。第一种观点，必修课要按一级学科来设置，强调“通识教育”，培养知识面宽的复合型人才，持此种观点的代表是北京大学，他们在计算机系统结构、

15、计算机软件与理论和计算机应用技术三个二级学科中各选了一门课程作为所有硕士研究生的必修课。第二种观点，要给学生以较多的选课自主性，必修课的限定相对较少，国外大学大多采取此种方式（但实际上每个导师都会对自己的学生提出各种要求）。国内持此种观点的代表是清华大学和南京大学，清华只规定一门必修课，南大也只规定两门必修课。第三种观点，强调理论型课程的地位，有近2/3的必修课为是理论型为主的课程。这方面的典型代表是上海交通大学，他们规定以理论型课程为主的必修课需修满19学分，哈尔滨工业大学以理论型课程为主的必修课也达到了15、6个学分。第四种方案是，先按一级学科确定23门总的必修课，然后按二级学科再确定若干

16、必修课。浙江大学、中国科技大学、复旦大学和我们东南大学均采取了此种方案。第五种方案是，完全按二级学科的情况来设置该学科的必修课。国防科技大学、华中科技大学都是采用了此种方案。 应该说上述几种观点及方案都有一定的合理性，但也都有一些不足之处，很难一概而论。另外，虽然从外在形式上看起来有所不同，但内在的出发点在许多方面都是相通的。在我们看来，计算机学科的研究生应该有一些最基本的训练，如果连最基本的知识和能力都没有，就不能称为计算机学科的研究生。因此在一级学科范围内设置一些基本课程是很必要的。另一方面，各个二级学科都有各自不同的特点和要求，因此在二级学科范围内设置一些有鲜明学科特点的课程也是必要的。

17、在上述十所大学计算机学科目前的研究生课程设置中也确实可以看到他们强势方向的具体体现。五、研究生课程的内涵与组织课程的内涵相比于课程的设置，应该说重要性不在其下。从课程名上来看，虽然国外大学开出的有些计算机学科的研究生课程国内大学也设置了，表面上看差距不是很大，但在相同或近似的课程名之下所包括的内涵，可能会有较大的差别。美国大学的课程几乎每年都要换一个版本，而我们的教材经常是一用就是很多年，教材内容比较陈旧，未能充分反映学科发展的重大成就和前沿成果，有些教材的深度也不够。在课程教学上，我们的教学手段还比较落后，不少课程现在还是采取照本宣科、满堂灌的教学模式，讨论、研究的气氛比较稀薄。这方面需要改

18、进的压力可以说是更大。因此，如果要在研究生课程方面追赶国际先进水平，一方面要根据各校自己目前的情况建立一个较为先进、合理的课程体系，增设一些必要的课程；另一方面我们也一定要对现有课程进行全方位的改造和完善，使我们的课程不仅在名称上、而且在效果上能够向国际先进水平看齐。在教材使用方面，必须尽可能用国外高水平的教材或高质量的中文新教材取代我们比较陈旧的教材，这样才能使教学内容能够跟上时代的发展。现在已有不少大学注意到了这一点的重要性，并且采取了相应的措施。而目前各个出版社积极引进各种原版教材也为我们在此方面进行提高提供了有力的帮助。在课程教学方面，一方面是要注意介绍当前该领域科学研究的前沿动态和发

19、展方向，而更重要的是要把培养的着眼点放在能力的培养上。在课程教学中，不能仅停留在理论上，不能只会纸上谈兵。所以我们认为应加强研究生实践能力的培养，各门课程都要尽可能布置大的project，让学生在实践中增强对理论的感性认识，从而使他们得到全方位的提高。另外，国外的考试是比较灵活的，实际动手等内容也作为考核的一部分。实际上，美国大学是很注重实践的，我们看到，stanford大学为研究生开设了6门实践性课程，这在国内是很少能够做到的。这也从一个侧面说明了他们对实践的重视程度。六、结语通过此次调查，我们对国内外研究生培养、特别是课程设置方面的情况有了更进一步的了解。虽然目前我国的研究生教育的实力与先

20、进国家相比仍然存在着较大差距，但我们必须树立自己的信心，在努力提高自身水平的基础上进行研究生课程体系的改造和教学模式的改进，从而达到改善教学效果、完善研究生培养环节的目的。如果本文能够在上述方面给读者一些参考，则是作者们最大的满足。致谢：衷心感谢上述国内十所高校计算机学院（系）将各自的研究生课程设置情况提供给我们进行研究和学习！（作者：邓建明，东南大学计算机科学与工程系教授/副系主任（分管研究生培养）；朱海林，东南大学计算机科学与工程系讲师；汤玫，东南大学计算机科学与工程系研究生秘书）参考文献1 the computer society of the institute for electri

21、cal and electronic engineers (ieee-cs) and the association for computing machinery (acm). computing curricula final draft, 20012 中国计算机科学与技术学科教程2002研究组. 中国计算机科学与技术学科教程2002，清华大学出版社，20023 tony greening. 21世纪计算机教育. 麦中凡等译. 高等教育出版社，20014 mit eecs graduate program. /grad/index.html5 u

22、s news资料. /usnews2003the comparison and analysis on computing curricula of graduates at home and abroaddeng jianming zhu hailin tang meidepartment of computer science and engineering，southeast universitykeyword: computer science, graduate students, computing, curricul

23、um abstract: we have investigated the computing curricula of graduate students of nine universities in u.s.a. and canada and that of ten universities in china which have the first-rate computer science specialties. we give an introduction to these curricula and make some comparison and analysis. we

24、also present some opinions to the computing curricula of graduate students.华大学计算机研究生课程表计算机系研究生课程介绍 课程名称：组合数学课程编号：60240013 课内学时： 48 开课学期： 秋任课教师：黄连生【主要内容】 主要介绍组合数学的基本内容，包括基本记数方法、母函数与递推关系、容斥原理与鸽巢原理、burnside引理与polya定理、区组设计与编码的初步概念、线性规划问题的单纯形算法。课程名称：数据结构课程编号：60240023 课内学时： 48 开课学期： 春秋任课教师：严蔚敏【主要内容】 线性表、树

25、、图等各种基本类型数据结构的结构特性、存储表示及基本操作实现的算法；查找表的各种表示方法；各种内排序算法的设计与分析；文件组织方法的简单介绍。课程名称：软件工程技术和设计课程编号：60240033 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：周之英【主要内容】 1、软件开发技术发展史；2、软件工程技术方法的基本原则；3、软件过程改进；4、需求工程；5、软件体系结构；6、面向对象设计方法；7、design pattern；8、分布式系统对象模型：corba及dcom/com(ole)等；9、实例分析（实时系统的设计）等。课程名称：专家系统课程编号：60240043 课内学时： 48 开课学期： 春

26、任课教师：艾海舟【主要内容】 讲解专家系统的基本原理、构造方法、应用实例、开发工具和发展趋势，介绍人工智能原理和知识工程的相关内容，包括产生式系统、搜索技术、知识表示、知识获取、推理机、不确定推理方法等内容。课程名称：人工智能课程编号：60240052 课内学时： 32 开课学期： 秋任课教师：陈群秀【主要内容】 人工智能的定义、发展历史及研究的课题；人工智能的典型系统结构-产生式系统；搜索技术（盲目搜索、启发式搜索、博奕树搜索）；谓词演算（知识表示）；人工智能语言程序设计。课程名称：微型计算机系统接口技术课程编号：60240063 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：李 芬【主要内容】

27、 本课程是全部用pc机控制的以硬件为主的软硬件结合的综合接口技术。通过使用eda，掌握先进的设计手段，结合磁盘接口技术、多媒体接口、通讯接口及虚拟现实接口技术的设计。旨在使学生从硬件方面对计算机技术及应用有较深的了解和提高。课程名称：计算机图形学基础课程编号：60240073 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：胡事民，周登文【主要内容】 本课程主要讲授计算机图形学的基本概念、原理、算法和基本系统。主要内容包括：计算机图形设备及系统、扫描转换、区域填充、裁剪、曲线曲面、实体造型、消隐、光照模型、明暗效果、纹理、光线跟踪、反走样等。课程名称：高等计算机系统结构课程编号：70240013 课

28、内学时： 48 开课学期： 秋任课教师：郑纬民【主要内容】 本课程系统介绍了现代计算机系统结构的理论、技术、结构和工具环境。具体包括程序划分、可扩展性原理、互连和通信、存储器模型、cache一致性算法、并行计算机结构等。课程名称：计算机网络体系结构课程编号：70240023 课内学时： 48 开课学期： 秋任课教师：史美林【主要内容】 本课程分两个阶段讲授。第一阶段主要讲授网络高层协议；第二阶段主要讲授网络低层协议。结合协议的讲授，两个阶段中还会介绍一些当前流行的或先进的网络技术和组网方法。课程名称：人工智能原理课程编号：70240033 课内学时： 48 开课学期： 秋任课教师：朱小燕【主要

29、内容】 本课程主要是面向计算机系的研究生针对几个主题展开讨论。主要教学内容有：1、推理方法：归结推理、不确定推理方法；2、知识表示：知识表示观，知识表示方法；3、机器学习：机器学习的传统方法，神经网络方法；4、自然语言理解。课程名称：计算机控制理论及应用课程编号：70240043 课内学时： 48 开课学期： 秋任课教师：孙增圻，朱纪洪【主要内容】 计算机控制系统的常规设计方法；基于状态方程和传递函数模型的极点配置与最优控制的设计方法；系统辩识和自适应控制；计算机控制系统仿真和性能计算；采样周期选择和量化效应分析等。课程名称：计算语言学课程编号：70240052 课内学时： 32 开课学期：

30、春任课教师：苑春法【主要内容】 计算语言学的研究对象是人类的自然语言，研究目标是使计算机能象人一样读、写、听、说。通过建立自然语言的数学模型，用一定的数据结构和算法来表达语言信息，进而使语言信息可以被计算。本课程讲授计算语言学的基本理论、研究方法和近年来的新进展。课程名称：分布式数据库系统课程编号：70240063 课内学时： 48 开课学期： 秋任课教师：周立柱【主要内容】 分布式数据库的设计；查询分解与数据定位；分布式查询处理的优化方法；事务的语义模型与可串行化理论；分布式并发控制；分布式数据库管理系统的可靠性问题；以及目前数据库研究的某些新进展。另外还要求设计、实现一个具备分布式查询处理

31、功能的实验系统。课程名称：智能控制课程编号：70240073 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：孙增圻，张再兴【主要内容】 该课程系统介绍智能控制的理论和主要技术内容，主要包括：模糊逻辑控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、分层递阶智能控制及遗传算法等。课程名称：计算机视觉课程编号：70240083 课内学时： 48 开课学期： 秋任课教师：徐光祐【主要内容】 本课程研究根据图象信息识别和理解景物中物体的性质，类别及其空间关系的原理和方法。重点研究根据图象获取关于物体表面性质和形状信息，以及根据图象线索进行聚类，视觉建模和视觉推理的方法。将为开发计算机视觉的应用提供理论基础。课程名称

32、：数据安全课程编号：70240093 课内学时： 48 开课学期： 秋任课教师：郭保安【主要内容】 主要讲述信息系统中数据的加密，数字签名，用户的身份认证，秘密分存以及各种安全协议等内容。以信息论、复杂性理论、数论和代数为基础，重点讲述rsa、dsa、des、idea、md5、sha等密码算法和现代密码分析技术，进而阐述现代密码算法的设计理论以及其应用等。课程名称：知识工程课程编号：70240103 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：王克宏【主要内容】 知识工程与知识处理技术的有关理论知识、网络计算模式与环境下知识处理问题的研究与实现技术、知识的系统化管理与组织、知识处理技术、解结果的

33、综合机制、知识查询与处理语言、处理结果的可视化可听化可操化、知识处理系统的实现、机器学习与知识获取更新。课程名称：vlsi设计基础课程编号：70240113 课内学时： 48 开课学期： 秋任课教师：蔡懿慈【主要内容】 vlsi设计及ic cad的发展及展望，vlsi工艺介绍，器件及电路设计基础，逻辑及系统设计基础，版图设计基础，半定制及全定制设计方法，eda的发展及系统介绍等等。课程名称：语音信号数字处理课程编号：70240123 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：吴文虎【主要内容】 包括语言产生的机理、人类发声的数学模型、语音的时域特征与线性预测分析、语音的频谱、倒谱、矢量量化、隐

34、马尔可夫模型、人工神经网络、语音合成技术与识别技术等。课程名称：多媒体计算机技术课程编号：70240133 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：钟玉琢，蔡莲红【主要内容】 该课程从研究、开发和应用角度出发，综合讲述多媒体计算机的基本原理、关键技术及其开发应用。主要内容包括：多媒体技术现状及其发展趋势、视频和音频获取技术、多媒体数据压缩编码技术、多媒体计算机硬件及软件系统结构、多媒体数据库与基本内容检索等。课程名称：计算机辅助几何设计技术课程编号：70240143 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：秦开怀【主要内容】 主要介绍计算机辅助几何造型的理论和方法。包括：1、曲线和曲面的基

35、本原理，2、多项式样条曲线曲面，3、自由曲线和曲面造型技术，4、几何模型表示技术，5、以实体造型为主的几何造型的理论和方法。课程名称：软件复用及面向对象的软件工程环境课程编号：70240153 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：蒋维杜【主要内容】 1）软件工程回顾：软件工程发展的背景、主要成就及传统软件工程中的主要问题；2）软件复用：软件复用和可复用软件，软件的模块化，软件模块的品质因素；3）面向对象软件的构造：面向对象方法论，面向对象技术，面向对象软件工程方法。课程名称：超大规模集成电路布图理论与算法课程编号：70240162 课内学时： 32 开课学期： 春任课教师：洪先龙【主要内

36、容】 本课程介绍了超大规模集成电路布图设计过程中的各种自动布图算法，包括布图规划、布局、线网布线、总体布线、详细布线、过点分配及通孔最少化等。为了适应深亚微米工艺下布图技术发展的需要，我们还介绍了性能驱动的布图算法。课程名称：数字系统自动设计课程编号：70240173 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：薛宏熙【主要内容】 本课程介绍开发eda（electronic design automation）工具的基本原理和方法，包括：硬件描述语言、综合、模拟、故障诊断、测试、形式验证等。课程的实践环节包括习题和实验。课程名称：计算几何课程编号：70240183 课内学时： 48 开课学期：

37、秋任课教师：邓俊辉【主要内容】 计算几何学、组合几何学的主要问题：1、introduction 2、arrangement and configuration 3、semispace of configuration 4、dissection of point set 5、convex hull 6、visibility 7、intersection 8、point location 9、voronoi diagram 10、triangulation 等。课程名称：算法与算法复杂性理论课程编号：70240193 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：黄连生【主要内容】 主要介绍算法的时间

38、复杂性和空间复杂性概念，dfs算法和wfs算法，分治策略和优先策略，整数规划与动态规划，fft算法，分类与查找，np完全理论等内容。课程名称：分布式多媒体系统与技术课程编号：70240203 课内学时： 48 开课学期： 秋任课教师：刘斌，徐光祐，史元春【主要内容】 分布式多媒体技术与系统概述；分布式多媒体应用的性能要求及对网络的要求；子网技术；通信协议；client-server计算；raid盘阵列技术；支持分布式多媒体应用等。课程名称：工程数据库设计与应用课程编号：70240213 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：叶晓俊，赵致格【主要内容】 工程数据库的基本概念、组织结构、建模工具、版本管理等；工程数据库系统的开发工具及开发方法；工程数据等在企业的应用技术；基于web技术的工程数据库的设计与应用等内容。课程名称：计算机支持的协同工作cscw课程编号：70240223 课内学时： 48 开课学期： 春任课教师：史美林【主要内容】 1、cscw的基本概念、体系结构、协同控制机制；2、cscw的基本技术、群组通信支持、群件、多媒体会议系统、工作流系统、协同协作系统等；3、cscw的应用支持及应用系统