計算機科學與技術(shù)概論課件

1、1第3章 計算機科學與技術(shù)概述第1頁，共17頁。2第3章 計算機科學與技術(shù)概述計算機科學與技術(shù)學科的定義 計算機科學與技術(shù)學科的范疇計算機科學與技術(shù)學科的特點和發(fā)展 計算機科學與技術(shù)學科的變化規(guī)律計算機科學與技術(shù)學科知識體系計算機科學與技術(shù)學科專業(yè)的基本結(jié)構(gòu) 計算機科學與技術(shù)人才培養(yǎng)方案 第2頁，共17頁。3計算機科學與技術(shù)學科的定義計算機科學與技術(shù)學科是一個既有深刻的理論基礎(chǔ)與豐富的學術(shù)內(nèi)涵，又有強烈的應(yīng)用背景和超高收益投資前景，能夠?qū)φ麄€社會產(chǎn)生重大影響的一門有代表性的屬于高新技術(shù)范疇的技術(shù)科學。計算機科學與技術(shù)一詞的來歷 20世紀30年代萌芽狀態(tài)20世紀50年代后期出現(xiàn)從1985年起，美

2、國ACM和IEEE-CS兩個學會聯(lián)手組成攻關(guān)小組，試圖解決這個問題。1989年提交并發(fā)表了一份計算作為一門學科的研究報告。我國計算機科學與技術(shù)的研究始于20世紀50年代1998年教育部進行本科專業(yè)目錄調(diào)整，計算機類本科專業(yè)名稱統(tǒng)一為計算機科學與技術(shù)從2001年開始又增設(shè)了軟件工程和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)第3頁，共17頁。4計算機科學與技術(shù)學科的定義計算機科學與技術(shù)學科的含義 計算學科是對描述和變換信息的算法過程進行的系統(tǒng)研究，包括理論、分析、設(shè)計、效率、實現(xiàn)和應(yīng)用等。計算機科學與技術(shù)學科的分支依據(jù)計算學科教學計劃CC2005（Computing Curricula 2005），計算學科較成熟的分支學科包

3、括：計算機科學計算機工程軟件工程信息技術(shù)信息系統(tǒng)第4頁，共17頁。5計算機科學與技術(shù)學科的范疇計算機科學的研究范疇計算機科學研究工作主要包括以下3個方面：尋找求解計算問題的有效方法構(gòu)建使用計算機的新方法設(shè)計實現(xiàn)軟件計算機工程的研究范疇計算機工程在于設(shè)計和構(gòu)建計算機系統(tǒng)和基于計算機的系統(tǒng)軟件工程的研究范疇軟件工程的主要目標是開發(fā)系統(tǒng)模型和按時并在有限預(yù)算下生產(chǎn)高質(zhì)量軟件的可靠技術(shù)。第5頁，共17頁。6計算機科學與技術(shù)學科的范疇信息技術(shù)的研究范疇信息技術(shù)有兩層意思，廣義和“計算機技術(shù)”通用。狹義是為了滿足商業(yè)、政府、保健、學校、以及其他組織的技術(shù)需要而設(shè)置的教學計劃。與信息系統(tǒng)學科的重點在于“信息

4、”相對，信息技術(shù)學科的重點在于“技術(shù)”。信息系統(tǒng)的研究范疇信息系統(tǒng)學科關(guān)心的是信息系統(tǒng)和這些系統(tǒng)相關(guān)組織之間的關(guān)系。第6頁，共17頁。7計算機科學與技術(shù)學科的特點和發(fā)展以數(shù)學基礎(chǔ)為邏輯基礎(chǔ)的學科計算機科學與技術(shù)學科的邏輯基礎(chǔ)與構(gòu)造性數(shù)學的邏輯基礎(chǔ)是一致的，即構(gòu)造性邏輯。理論與工程并重的學科在學科領(lǐng)域中，理論是根基、技術(shù)是表現(xiàn)，兩者互為依托。學科發(fā)展中的基本問題計算的平臺與環(huán)境問題。計算過程的能行操作與效率問題。 計算的正確性問題。中國計算機事業(yè)發(fā)展的歷程第7頁，共17頁。8計算機科學與技術(shù)學科的變化規(guī)律計算技術(shù)的變化影響計算機科學與技術(shù)學科變化的大部分因素來自于技術(shù)的進步。重要課程有：（1）網(wǎng)

5、絡(luò)技術(shù)，包括基于TCP/IP的技術(shù)、萬維網(wǎng)及其應(yīng)用。（2）圖形學和多媒體。（3）嵌入式系統(tǒng)。（4）關(guān)系數(shù)據(jù)庫。（5）面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計。（6）先進的應(yīng)用程序接口（API）的應(yīng)用。（7）人-機交互。（8）軟件安全。（9）保密與加密。（10）應(yīng)用領(lǐng)域。第8頁，共17頁。9計算機科學與技術(shù)學科的變化規(guī)律學科文化的變化新技術(shù)帶來了教育方法的改變計算的發(fā)展影響了教育的變革經(jīng)濟影響計算能否作為一門學科已不是問題計算學科的拓展第9頁，共17頁。10計算機科學與技術(shù)學科的變化規(guī)律日臻完善的教學指導計劃計算教程1991計算教程2001計算教程2004計算教程2005中國計算機教程2002主要成果如下：（1）依據(jù)

6、計算學科的特點，結(jié)合我國教學和應(yīng)用現(xiàn)狀，給出了知識領(lǐng)域、知識單元、知識點的科學分析與描述，設(shè)計了覆蓋知識點的核心課程，并制定了相應(yīng)的指導性教學計劃。（2）注重了課程體系的組織與學生能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高的密切結(jié)合，明確地將實踐教學擺到了重要的位置。（3）提出了通過拓寬知識面和強化理性教育來實現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的觀點中國計算機專業(yè)規(guī)范第10頁，共17頁。11計算機科學與技術(shù)學科知識體系 高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范（試行）把計算機科學與技術(shù)學科知識體系按4個層次來組織：專業(yè)方向、知識領(lǐng)域、知識單元和知識點計算機科學知識體系 計算機工程知識體系 軟件工程知識體系信息技術(shù)知識體系C

7、C2005中各專業(yè)的教學重點比較分析第11頁，共17頁。12計算機科學與技術(shù)學科專業(yè)的基本結(jié)構(gòu) 學科的三個形態(tài)抽象、理論、設(shè)計抽象形態(tài)包括以下4個步驟的內(nèi)容：（1）形成假設(shè)。（2）建造模型并坐車預(yù)測。（3）設(shè)計實驗并收集數(shù)據(jù)。（4）對結(jié)構(gòu)進行分析。理論形態(tài)包括下面4個步驟的內(nèi)容：（1）表述研究對象的特征（定義和公理）。（2）假設(shè)對象之間的基本性質(zhì)和對象之間可能存在的關(guān)系（定理）。（3）確定這些關(guān)系是否為真（證明）。（4）結(jié)論。設(shè)計形態(tài)包括以下4個步驟的內(nèi)容：（1）需求分析。（2）建立規(guī)格說明。（3）設(shè)計并實現(xiàn)該系統(tǒng)。（4）對系統(tǒng)進行測試和分析。第12頁，共17頁。13計算機科學與技術(shù)學科專業(yè)的

8、基本結(jié)構(gòu)抽象、理論、設(shè)計，這三個形態(tài)所體現(xiàn)的方法，本質(zhì)上就是辯證唯物主義的認識論。圖3-2 學科的三個形態(tài)與人類的科學實踐第13頁，共17頁。14計算機科學與技術(shù)學科專業(yè)的基本結(jié)構(gòu)重復出現(xiàn)的12個基本概念（1）綁定（2）大問題的復雜性（3）概念和形式模型（4）一致性和完備性（5）效率（6）演化（7）抽象層次（8）按空間排序（9）按時間排序（10）重用（11）安全性（12）折中與結(jié)論第14頁，共17頁。15計算機科學與技術(shù)學科專業(yè)的基本結(jié)構(gòu)典型的學科方法 典型的學科方法包括數(shù)學方法和系統(tǒng)科學方法。數(shù)學方法是指以數(shù)學為工具進行科學研究的方法,該方法用數(shù)學語言表達事物的狀態(tài)、關(guān)系和過程，經(jīng)推導形成解釋和判斷。包括問題的描述、變換。如：公理化方法、構(gòu)造性方法（以遞歸、歸納和迭代為代表）、內(nèi)涵與外延方法、模型化與具體化方法等。其基本特征是：高度抽象、高精確、具有普遍意義。系統(tǒng)科學方法其核心是將研究的對象看成一個整體，以使思維對應(yīng)于適當?shù)某橄蠹墑e上，并力爭系統(tǒng)的整體優(yōu)化。一般遵循如下原則：整體性、動態(tài)、最優(yōu)化、模型化。第15頁，共17頁。16計算機科學與技術(shù)人才培養(yǎng)方案不同的人才需求培養(yǎng)在計算機專業(yè)設(shè)置了計算機科學、計算機工程、軟件工程、信息技術(shù)等4