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美国MIT EECS系本科生课程设置简介

清华大学 郑君里 于歆杰

  研究美国MIT(麻省理工学院)EECS(电气工程与计算机科学)系的课程安排,可以给我们一些启示,供我国同类系科教学改革参考。

  国内已有一些文章对此给出介绍[1-3]。但是由于该校课程门类很多,与国内教学计划的形式差别较大,往往不容易看清楚核心问题。本文将MIT 课程计划(2005—2006)列成一些表格,以突出要点,从而便于和我国情况进行比较。

  首先,给出课程分类及学分,见表1。

  表1 课程类型划分、大致门数和学分

  MIT学分统计原则与我国情况不同。每门课程要计入讲授、实验、复习自学(课外)三部分时间。例如,电路与电子学为4+2+9=15学分(其 中,每周讲课4学时,实验2学时,课后复习9学时),大致相当于我国的5~6学分(每周5~6学时,课内)。因此,372学分对应我国约 372/3=124学分(或稍多至148.8)。

  我们关心电气工程与计算机科学本科的主要基础课程设置,下面着重讨论表1中的EECS必修课和限选课程两部分共10门课程的情况,略去其他内容 的分析。表2给出全系必修课。

  表2 EECS全体必修课程

  对EECS系全体学生划分为3个学习(与研究)方向,见表3。

  表3 3个方向及其与我国情况对比

  与此同时,将全部课程划分为7个工程领域,见表4,每个学习方向的学生按照各自方向规定之原则从7个领域中选取不同课程做组合。

  表4 7个工程领域涉及的主要课程

序号

领域

主要课程

副课

1

人工智能与应用

6.034 人工智能

6.801 机器视觉

6.803 人类智力活动

6.804J 计算认知科学

6.807 计算功能染色体

6.837 计算图形学

2

生物电气工程

6.021J 定量生理学:细胞与组织

6.022J 定量生理学:器官传输系统

6.023J 生物系统的场、力和流体

6.024J 分子细胞与组织生物力学

6.801 机器视觉

9.35 感觉与知觉

3

通信、控制与信号处理

6.011 通信控制与信号处理引论

6.302 反馈系统

16.36 通信系统工程

4

计算机系统与体系结构

6.033 计算机系统工程

6.035 计算机语言工程

6.805 电子前沿的道德与法律

5

器件、电路与系统

6.012 微电子器件与电路

6.151 半导体器件课题实验

6.152J 微电子加工技术

6.302 反馈系统

6

电动力学与能量系统

6.013 电磁学及其应用

6.061 电力系统引论

7

计算机理论科学

6.046J 算法引论

6.045J 自动机可计算性与复杂性

18.433 组合{zy}化

  下面给出3个方向限选课程的指导原则,并举出可能构成的选课实例,见表5,这里的5门限选课加上表2的5门必修课以及表1中限选数学1门和限选 实验1门共计12门课,大约在2—3年级学完。将此处结果与我国各系2—3年级主修的10多门课程对照,即可看出二者的区别与共同之处。

  表5 3个方向的选课原则(从7个领域的许多课程中选5 门)

方向序号名称

选课原则(共 5 门)

Ⅵ -1 电气科学与工程

·必修( 3 )( 5 )( 6 )领域的 3 门主课。

·以下 2 列选 1 :

6.011 通信控制与信号处理

6.012 微电子器件与电路

6.013 电磁学及其应用

·从( 3 )( 5 )( 6 )选 1 门副课

·从其他领域选 1 门副课

·从( 2 )选主课

·从( 2 )中选 1 门副课

16.36 通信系统工程

6.035 计算机语言工程

6.021J 定量生理学:细胞与组织

6.801 机器视觉

Ⅵ -3 计算机科学与工程

·必修( 1 )( 4 )( 7 )领域的 3 门主课

·以下 2 列选 1

6.034 人工智能

6.033 计算机系统工程

6.046J 算法引论

·从( 1 )( 4 )( 7 )选 1 门副课

·从任何领域选 1 门副课

·从( 2 )选主课

·从( 2 )选 1 门副课

6.803 人类智力活动

6.302 反馈系统

6.021J 定量生理学:细胞与组织

6.801 机器视觉

Ⅵ -2 电气工程与计算机科学

·从( 3 )( 5 )( 6 )领域中选 2 门

·从( 1 )( 4 )( 7 )领域中选 2 门

·从 7 个领域中任选 1 门

6.011 通信控制与信号处理

6.012 微电子器件与电路

6.034 人工智能

6.033 计算机系统工程

6.801 机器视觉

  课程设置特点及其与我国情况比较:

  (1)统一、坚实的系级平台核心课:表2中的课程是本学科基础知识的精华,全系学生必修。3个方向(对照我 国大约10个专业)的每个人都要学习。这几门课的学分高于其他课程(6.001—6.004均为15,而其他课多为12),由名教授主讲,一批教授(注意 不是助教)担任小班辅导(讨论)课主讲。而在我国这类课还要划分为强电、弱电或通信类与非通信类以及计算机专业和非计算机专业。10多个系各自为政、资源 浪费、很难保证教学质量。

  (2)宽口径、跨领域、多模式:3个学习方向相互交融,每个方向的学生都要跨领域选修其他方向的一些课程, 学生视野开阔,有利于培养高素质复合型人才。例如,方向Ⅵ-2之设立充分体现了这一特色。而在我国,学生进入某个系之后,大多只限于学习本系(本领域)的 课程,很少跨领域选修其他方向的课程,很不利于学生的全面发展,难以适应多领域交叉对复合型人才的需求,更难找到与MIT方向Ⅵ-2相近的专业设置。另 外,MIT每个学生选课的模式多种多样,例如,表5中Ⅵ-1和Ⅵ-3两方向举例中,最右侧的模式都选修了生物电气工程领域的主课与副课(好象与我们的生物 医学工程专业相近),而其他3门课程则xx不同,分别选修了通信、控制与信号处理等课程或计算机类型课程,这是差异明显的两种模式,但是都侧重于生物电气 工程。

  (3)灵活、宽松的选课原则:任选课比例高,可以满足学生不同志趣的需求,充分调动了他们的学习主动性,真 正实现了学分制。而在我国学分制只是一种表面文章,学生自主选课的空间非常窄小,同一年级同一个系的学生,每学期所选课程几乎都一样,难以调动起学生的学 习乐趣。形成这一局面的重要原因之一是教师开课、授课的积极性没有被调动起来,他们只能应付门面,很难开出多品种、高水平的课程,学分制成为空话,往往使 学生大失所望。

  {zh1},将MIT的部分课程与我国的部分课程(内容相近者)对照列于表6。

  表6  MIT课程与我国课程对照

MIT 课程名称

类型

与我国相近之课程

6 . 001 计算机程序结构与 解释

必修

借助 Lisp 语言讨论计算机如何执行程序

6 . 002 电路与电子学

必修

电路、模拟电子、数字电子

6 . 003 信号与系统

必修

信号与系统

6 . 004 计算结构

必修

数字电子、计算机组成原理

18 . 03 微分方程

必修

数学分析(微积分)

6 . 041 概率系统分析

限选、任选

随机数学、随机过程

6 . 101 模拟电子学实验引论

限选、任选

模拟电子实验

6 . 111 数字系统实验引论

限选、任选

FPGA 等

6 . 011 通信控制与信号处理

限选

随机过程、现代控制理论、通信原理、信号处理等

6 . 012 微电子器件与电路

限选

模拟电子、数字电子、微电子学引论

6 . 013 电磁学及其应用

限选

电磁场理论

6 . 03 反馈系统

任选

经典控制理论

6 . 341 离散时间信号处理

任选

数字信号处理

16 . 36 通信系统工程

任选

通信原理

16 . 046J 算法引论

限选

数据结构

  参考文献:

  [1]郑大钟,陈希.MIT电机工程和计算机科学系课程设置的演变[J].北京:清华大学教育 研究,1997,3:67~74

  [2]董旭梅,陈怡.MIT电气工程和计算机科学系本科课程体系评介[J].南京:电气电子教 学学报,2004,26(2):4~9

  [3]于歆杰,王树民,陆文娟.麻省理工学院教育教学考察报告——培养方案与课程设置篇 [J].南京:电气电子教学学报,2004,26(5):1~5



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