课堂内外 | 交叉实践、融学于趣的CS101计算导论：工程与科学课程

在浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院（ZJUI）有一门全体本科生的必修课，不论学生学哪个专业，都要修读计算导论：工程与科学（CS101-Introduction to Computing: Engineering & Science）课程。CS101是ZJUI最受学生欢迎的课程之一，近日，该门课程也获得了2022年浙江省省级一流课程（线上线下混合式）认定。

CS 101是由ZJUI研究员、副教授Wee-Liat ONG （王伟烈）任教的一门面向大一新生的编程课程，课程目的是介绍计算机基本原理、基本算法、数据结构以及编程技术，其重点在于介绍计算机编程在物理科学和工程学中的应用，掌握 Python和Matlab这两个常用的编程软件语法，为之后的学习打下稳固基础。课程以其极强的实践性和学科交叉性，浓厚的趣味性，突出的人性化特色，为学生提供了独特的课堂学习体验。

为何这门一流课程受到全院学生青睐？

课程全方位报道全速加载中

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01

 实践交叉：

 将所学融汇于各学科领域

在CS101的Homework（作业）与lab（实验）中，学生需要将计算机语言应用到不同领域中去解决各学科、各交叉学科的实际问题，涉及的领域包括但不限于物理、生物、数学等。

▲ Example 1：简单的一个单摆

▲ Example 2：理想气体状态方程

▲ Example 3：DNA的翻译

▲ Example 4：绘制等高线

▲ Example 5：编写求约数的代码

02

 融学于趣：

 学习制作小游戏

该课程每周都设计了有趣的编程作业和 Jupyter实验作业(一个开源 Web 应用程序，现已成为数据分析、机器学习的必备工具)，因材施教的为供编程新手积累经验，也给编程老手设置了挑战。

课程还使学生还从游戏受众变为游戏制作者。通过学习编写制作简易小游戏的方式，以寓教于乐、融学于趣的方式来巩固所学算法知识。

我不会告诉你，玩自己编程的游戏时，真的成就感爆棚~😊

▲ Example 6：随机数游戏

▲ Example 7：康威生命游戏

GIF来源于https://zhuanlan.zhihu.com/p/261431820

03

 强大支持：

 教授和TA保驾护航

在CS101里，你会遇到包括但不限于以下事件：

生动有趣的课堂

简单的quiz

弹性的ddl

冬至的免费汤圆

实验课一对一排队辅导

very very easy的考试

……

每一个CS101的lab作业，都会由两个TA（助教）进行负责而细致的打分，TA的工作量可想而知。即便Lab做得慢也没关系，耐心的TA会引导你——他们大多来得比你早，走得比你晚。

还有耐心负责的weeliat教授让你独享office hour畅聊套餐。即便期中考试和高桌晚宴冲突也没关系，参加活动放心吃，Weeliat教授竟然还能为有冲突的你单独出上一份卷子。

这样的教授和TA授课团队，哪里找？

▲ 这门课绝不会犯困

教授总有吸引学生回到课堂的方法

▲教授和TA课后为同学们答疑解惑

采访时间

01

 教授怎么说？

▲ 采访Wee-Liat教授

Q1

课程是如何设计的？

Prof. Wee-Liat ONG：

课程源自UIUC，是UIUC工程系和理科大一学生的必修课。此课程引入ZJUI后，我们每年与UIUC相关授课教师密切交流沟通，并围绕“为什么教导编程”“什么编程语言能适应全部工科专业并拥有广泛应用前景”“课程需包含哪些单元才能使不同工程专业学生受益”“面向什么样的学生”“什么样的授课和评估机制能保障200余名学生高效学习”等问题进一步优化课程设计。

课程目的是介绍计算机基本原理、基本算法、数据结构以及编程技术，其重点在于介绍计算机编程在物理科学和工程学中的应用，掌握Python和Matlab这两个常用的软件语法，为之后的学习打下稳固的基础 。编程的本质即为发现问题、拆解问题、解决问题，所以课程设计也是希望学生能把这种思维方式灵活运用到实际问题 中。

课程采用全过程评价，由每节课后的线上小测验、每周实验和作业、以及多个期中测试、期末测试组成，期末考占比仅24%，有助于持续提高学生的学习能力，培养良好的学习态度和习惯。

课程内容也将继续不断优化，后续我们计划将Python中有关人工智能入门的一些“库”，加入到课程内容之中。这样无论是编程大佬还是菜鸟都可以在这门课中学到一些编程的思路，用计算机协助他们解决实际工程难题。

Q2

 课程难点在哪里？

Prof.Wee-Liat ONG：

这门课是大一刚入学就最先接触的课程，所以对于国内生来说，全英文授课是一大难点。学生们会接触到许多之前没有接触过的词汇。此外，在编程中也会遇到一些与其本来意思大相径庭的词汇，这都可能会让学生们难以理解。事实上，编程也是一门语言，它有着自己的语法和词汇，同时也有着自己的思路，想要学好这门语言需要付出很多汗水。不动手去做，不动脑去思考是难以完成课程目标的。    

Q3

教授用了什么办法使难以理解的

概念变得容易理解呢？

Prof. Wee-Liat ONG：

1、比喻。用简单的、接地气的语言去解释困难的概念。

2、类比。通过举生活中出现过的例子去类比要讲解的概念，用我们已经在日常生活中运用过的思路，去类比编程中的思路。

3、Quiz。在每次讲座结束后布置quiz，通过较为基本的问题，让学生们回顾在课堂中学习的内容，以达到复习的目的。

4、Homework。通过每周一个大作业，训练学生们的编程思路与能力。

5、互动。打破传统工程学理论课堂缺少互动的情况，将抽象的概念转化为具体的、易于理解的例子后，让同学们参与其中，亲身实践解决问题的过程，并从中获得参与感和成就感、学习到编程的思路。

Q4

有什么对大一新生的寄语吗？

Prof.Wee-Liat ONG：

请抛开那些高中适用，但不适用于大学的学习方法；大学的课程设置，已经不是再让你们去通过大量的刷题获得进步，更重要的是理解所学并且熟练运用。现实社会中出现的问题，若是之前已经出现过的，电脑都可以帮助我们完成；而需要我们解决的问题，都是之前没有出现过的。这就要求你们学会学习，学会研究，学会创新。请不要只是关注与自己是否得了A+的成绩，更重要的是关注自己有没有在课程中学习到新的思路。在这条路上，你们可能会遇到失败，可能会很长时间看不到成果，但只要你们不怕困难，坚持做下去，就一定会迎来胜利的曙光！

02

 同学怎么想？

 CS101是一门什么样的课程？

  2022 人赞同了该回答

 22级  土木工程  许哲

  

0.4k

CS101是一门重要的课。例如最近学的这个知识（牛顿法），对数学求解很有帮助。CS101对ZJUI的四个专业同学的未来发展都有帮助，运用Python，输入一些数据，它就可以帮助我完成运算，进而帮助实现自己的创意和想法。

上课时Wee-Liat教授会用比较好的比喻，来帮助我们理解困难的知识。他会很细致地把知识讲清楚，并且和TA一起解决我们的问题。

Wee-Liat教授与同学们互动颇多，让同学们有充分的参与感，十分有趣。

 22级  电气工程及其自动化  王舒可

 

0.5k

CS101是一门很有趣、很重要的课程，我本身就对计算机十分的热爱，对编程有比较强的兴趣。在这门课程中，我们需要注意编程中的细节部分，需要有逻辑思维；同时，我们还有注意各个代码的运用条件，有的时候，细微的差别可能需要运用完全不同的代码。

Wee-Liat教授会将知识讲的浅显易懂。他会讲清楚知识的来龙去脉。例如，在讲课中涉及我们还没学过的数学公式时，他会讲清楚在实际情况下为什么这个公式会这样运用；他会讲清楚，那些数据在计算机中的储存格式；他还会讲一些更深层次的知识，我认为这有助于加上我们对某个知识的系统性理解。

Wee-Liat教授讲课风格比较幽默风趣，这使得我上课更加专注，不会出现走神的情况。有一次他讲到ID的有关知识时，他拿了一张学长学姐利用所学自制表情包的图，图上配有CS101字样，十分的有趣。

▲ 学生利用所学自制表情包

 22级  机械工程  章一恺

 

0.5k

我觉得这门课是很有必要的。Python和C++作为我们各种软件中主流的语言，高中阶段我们是没有接触过的。但在我们以后的学习工作中，这些编程语言又一定是必不可少的。此外，在其他的课程和作业中我们也会用到CS101所讲知识。例如在工程学导论这门课上，我们建模就需要用到Python。

总体上，这门课对我来说不是很难，但是有一些比较难理解的函数，有些函数和格式需要去重点记忆。Wee-Liat教授会把各个函数进行分类，他会用这种方式来让知识更加清晰，通过分类，我们在运用时就不会混淆或是用错。

Wee-Liat教授是我见过最有趣的老师，他非常的体谅学生，在上课时，他会时刻关注我们的反应，有些英文单词我们听不懂，他会很贴心地用中文给我们解释一遍。学生们说他讲课很快，他便特意地放慢速度，将知识讲得更清晰。他会用调侃的语言讲一些有趣的故事，这让我们的课堂氛围十分活泼。

 22级  电子与计算机工程  Sylvia

 

0.6k

我在CS101课程中学会了如何思考。很多时候老师教我们的知识，在作业上不能直接用，我们需要更多的思考和举一反三才能够把题目解出来。在第一次期中考试之后，这门课程的难度有些上升。而Wee-Liat教授非常和蔼可亲，在我们遇到问题时，可以在Office Hour去向教授求教，他会很细致的为我们解答；如果同一个问题有很多人向他提问，他就会在下一堂课开始时为大家讲解困难的题目，会根据学生的反馈做教学上的调整。

这门课上课氛围非常的有趣，教授在讲授的过程中会融入很多生活中的元素，所以每次上这门课我总是非常期待的。

我也希望这门课讲解时，可以加入更多步骤拆分详解的案例，也希望能有一个和同学们相互分享代码的平台，看一看别人怎么解题，让我们的思路能够更加开阔。

刚上完课做quiz是比较困难的，当复习完过后，我会发现做quiz是很有用的，可以帮助我巩固知识点，加深印象。而每周的Lab是有一步一步的例子让我们去实践的课，开始的时候即便有些困难，只要循着步骤按部就班来做，就会比较轻松。

如此课堂

你还不想来体验吗？

来源 ：ZJUI品牌宣传中心学生记者 

（策划 | 邵曦禾；文案 | 纪曜方  邵曦禾； 采访 | 徐一潇  王裕彰；图文编辑 | 张子轩）

责任编辑 ：张旖

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