留学美国大学本科计算机系需要什么条件

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。

本文即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

。

斯坦福大学典型的低年级课程设置如表1所示。

表1 斯坦福大学低年级主要课程设置

数学(至少23个单元)

数学 41(课程号，下同) 微积分 I 5

数学 42 微积分 II 5

统计 116 概率论 3～5

计算机 103 离散结构 4或6

以下任选两门：

数学 51 微积分 5

数学 103/113 线性代数 3

数学 109 应用群论 3

计算机 157 逻辑和自动推理 4

计算机 205 机器人、视觉和图形学数学方法 3

科学(至少11个单元)

物理 53 力学 4

物理 55 电磁学 4

其他

工程基础(至少13个单元)

计算机 106 程序设计抽象/方法学 5

工程 40 电子学基础 5

选修课

技术与社会(3~5个单元)

进一步的课程设置如表2所示。

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”(Comput

ation 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)。

对MIT的学生而言，实验课程有多种选择：电气工程和计算机科学实验，模拟电子实验，

数字系统实验，微机项目实验，半导体设备项目实验。此外，无论何种专业，都有软件

工程实验课。值得注意的是，本科生各专业的必修课程中并没有软件工程课程。也就是

说，软件工程的内容都在实践中完成了。带软件工程实验课的是因为提出Liskov 替换原

则而知名的女教授Barbara Liskov，她刚刚获得了2004年度的冯·诺依曼奖。作为美国

工程院和艺术科学院的双院士，她几十年在软件开发研究方面的经验，将有力地保证这

门实验课程的质量。

分析与总结

由上面的材料可以看出，各个学校的教学体系之间还是有不小差异的。这首先得归因于

历史沿革形成的专业侧重、机构设置上的不同。其中MIT算是一极，由于和电子电气专业

深深地融合，计算机专业带有很强的“硬派”色彩。而CMU可以算作另一极，计算机科学

有自己的独立学院，非常罕见，因此它的课程设置“软化严重”——与硬件相关的只用

一门课就解决了。UIUC和斯坦福由于都拥有独立的科系，所以可以归入后一阵营。伯克

利可以认为处于两极中间，但是仔细分析起来，它的计算机科学专业目前虽然仍属于电

子电气和计算机科学系，但是有相当大的独立性，1973年创立以来，一直有自己的主席

和教学安排，所以离后者更近一些。

此外，各校在专业导入课程的设置上差别也非常明显。基本上可以分为三类。按

IEEE-ACM《Computer Curricula 2001》(以下简称CC2001)的分法，斯坦福属于广度优先

(有明确的注重广度的导引课程)，MIT的属于函数为先(采用函数式语言)，CMU和 UIUC属

于对象为先(直接采用Java)。伯克利有些特殊，它有导引课，但是广度稍差，紧接着又

采用函数语言，同时开设学生自学为主可以任选的多种语言课程，属于混合多元型。应

该说各个学校在刚入门时如何调动学生积极性，培养对专业的感情上都有自己的思考。

无论哪种类型，将课堂变得有趣，能够容纳更多计算机科学的方面，都已经成为一种趋

势。

无论如何，各校存在的差异并不妨碍各自培养出同样优秀的人才，这也给我们提供了一

种有益的启示，办学思路和方法应该是因地制宜的。

当然，总的来说，各学校之间的共性还是主要的。归纳起来，有这么几个特点，值得我

们思考：

1. 硬件课程整体在减少

偏软类的三所院校中，CMU最为彻底，硬件课程只有一门课，而UIUC也只有两门必修(两

门体系结构)，斯坦福也是两门(电子学、体系结构或数字系统)。其中的原因，前面引述

的Randal E. Bryant所言作出了解释，毕竟计算机科学需要关注的在计算机系统层次中

已经越来越高，底层越来越变得透明了。事实上，CC2001中制定的硬件课程也只有一门

。而国内目前一般还开设数字逻辑、微机原理、计算机组成与结构、微机实验等硬件类

课程。

2. 程序设计日益重视

在CMU， UIUC和斯坦福，必修的程序设计类课程往往在四五门左右。伯克利加起来也有

四门。MIT虽然没有大量前导性的编程课程，但是由于在后面计算机系统工程、计算机语

言工程、软件工程实验、Web软件工程诸课程都有实际的项目要完成，所以实际学时也很

多，UIUC的改革更说明了这一点。同时，还出现了强调提高程序设计技巧，与软件工程

环境和工具相结合，提倡团队合作，高级程序设计课程与数据结构、算法课融合的趋势

。这方面的代表有斯坦福。该校副系主任Eric Roberts曾执教入门类课程多年，总结了

一套在语言教学中融入软件工程和现代程序设计观念，结合算法和数据结构教学的经验

。其成果就是《C语言的科学和艺术》和《C程序设计的抽象思维》两本书(影印版已由机

械工业出版社出版)。作为CC2001工作组两位主席之一，他在C语言教学中强调库与接口

设计、编程风格的重要性，并进而介绍抽象、封装的概念，产生了很大影响。反观国内

目前很多学校的语言教学和程序设计教学，不仅学时偏少，与其他课程孤立，而且脱离

实际，造成语言学习和相关专业课学习都变得非常枯燥，不利于调动学生的积极性。

应该说，这些名校的教学体系、教材和经验都是丰富的宝藏，值得好好挖掘，比如每门

核心课程的教学法，实验课程的安排，各门课程的衔接，大型项目的选材等。

美国大学本科的基本入学条件是

1. 要有SAT成绩：至少1600分

2.平均分/GPA 成绩至少80分/GPA 3.0以上

3.IBT成绩85分