講稿：計算機課程2001.ppt

1、計算課程2001,計算機科學(xué) -最終報告- 計算課程體系聯(lián)合工作組 IEEE Computer Society Association for Computing Machinery 2001.12.15,概要：,CS知識體系：層次結(jié)構(gòu)，進(jìn)而劃分為子域，再分解為單元和課題 CS本科生課程：從知識體系的132個單元中精選出64個核心單元。約280學(xué)時。 學(xué)習(xí)目標(biāo)：每個單元定義各自學(xué)習(xí)目標(biāo)。 課程體系模型：6種入門課教學(xué)方案，4種中級課程教學(xué)方案。 課程說明：47個課程的詳細(xì)說明，以及適合本科生的80個高級課程說明。,目錄,1. 導(dǎo)言 2. 舊課程體系的經(jīng)驗教訓(xùn) 3. 計算機科學(xué)學(xué)科的變化 4.

2、指導(dǎo)原則 5. CS知識體概述 6. 課程體系模型概述 7. 入門課程 8. 中級課程,9. 高級課程 10.職業(yè)實踐 11.CS畢業(yè)生特質(zhì) 12.非CS專業(yè)課程體系 13.對教學(xué)機制的挑戰(zhàn),1 導(dǎo)言,CC2001概述 總體結(jié)構(gòu)（見下頁） 制定過程：CC2001任務(wù)組成立了20個專門小組，兩大類：知識組及教學(xué)組。也包含兩年制大專任務(wù)組。,2舊課程體系的經(jīng)驗教訓(xùn),歷史背景 始于1960年，第一次發(fā)布ACM68課程體系，以后是課程體系78 80年代末，計算課程體系1991（CC1991），把知識體系劃分為單個單元 以往課程的評價：問卷調(diào)查 CC1991雖然詳盡，但并不理想 知識單元不適合作為課程，

3、課程體系設(shè)計時用處不大 需要定義核心課程 課程報告應(yīng)注重CS教學(xué)計劃中已確定的標(biāo)準(zhǔn),3. 計算機科學(xué)學(xué)科的變化,技術(shù)發(fā)展 WWW及其應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（TCP/IP）、圖形及多媒體、嵌入式系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、交互操作性、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、API、人機交互、軟件安全、安全保密技術(shù)應(yīng)用域。 文化變動 新教學(xué)法；世界范圍內(nèi)的計算發(fā)展；計算機技術(shù)的經(jīng)濟影響；計算機科學(xué)學(xué)科獲得廣泛承認(rèn)；計算機學(xué)科的拓展。,4. 指導(dǎo)原則,CC2001任務(wù)組制定了11項原則： 計算是超越計算機科學(xué)的更寬領(lǐng)域 計算機科學(xué)以多個學(xué)科為基礎(chǔ) 根據(jù)技術(shù)的迅速發(fā)展，要修訂課程體系 應(yīng)適應(yīng)新技術(shù)、新教學(xué)法的發(fā)展 CC2001不只介紹知識單元，

4、也應(yīng)指導(dǎo)課程的設(shè)計 CC2001應(yīng)明確所有計算機相關(guān)學(xué)生應(yīng)掌握的基本技能、知識 精簡所要求的知識體,4. 指導(dǎo)原則,CC2001任務(wù)組制定了11項原則（續(xù)）： CC2001應(yīng)面向國際 應(yīng)有跨部門參與，工業(yè)界、政府、高教機構(gòu)等 本科生課程體系應(yīng)包含職業(yè)實踐 CC2001除了技術(shù)說明外，也應(yīng)包含實現(xiàn)策略的討論,5. CS知識體系概述,14個知識域： 離散結(jié)構(gòu)(DS) 編程基礎(chǔ)(PF) 算法及復(fù)雜性分析(AL) 組織和體系結(jié)構(gòu)(AR) 操作系統(tǒng)(OS) 以網(wǎng)絡(luò)為中心的計算(NC) 編程語言(PL) 人機交互(HC) 圖形及可視化技術(shù)(GV) 智能系統(tǒng)(IS) 信息管理(IM) 社會及職業(yè)問題(SP)

5、 軟件工程(SE) 計算科學(xué)與數(shù)值計算法(CN),5. CS知識體系概述,知識體系結(jié)構(gòu)： 三個層次：域、單元、論題 核心與選修單元 單元的教學(xué)時間 把單元結(jié)合為課程，3學(xué)分，每周3次（50分鐘），一學(xué)期15周。,計算機科學(xué)知識體（下劃線為核心課程）,計算機科學(xué)知識體（下劃線為核心課程）續(xù),計算機科學(xué)知識體（下劃線為核心課程）續(xù),計算機科學(xué)知識體（下劃線為核心課程）續(xù),計算機科學(xué)知識體（下劃線為核心課程）續(xù),計算機科學(xué)知識體（下劃線為核心課程）續(xù),6. 課程模型概述,以上列出的知識體只是組成課程體系的原材料 課程體系結(jié)構(gòu)模型的總體結(jié)構(gòu)： 三類：入門、中級、高級 分為：核心、選修課程 課程體系的實

6、現(xiàn)策略 入門課程：6種 中級課程：4種 高級課程：補足本科教學(xué)其它課,6. 課程體系模型概述（續(xù)）,課 名,知識系列表,6. 課程體系模型概述（續(xù)）,例：命令式優(yōu)先傳統(tǒng)基于論題方案 編程導(dǎo)論 計算機體系結(jié)構(gòu) 社會與職業(yè)論題 數(shù)據(jù)抽象 操作系統(tǒng) 軟件開發(fā) 離散結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中心的計算大課程設(shè)計 算法分析人工智能數(shù)據(jù)庫 其它學(xué)時,6. 課程體系模型概述（續(xù)）,對象優(yōu)先壓縮方案 OOS編程OO設(shè)計離散結(jié)構(gòu) 算法分析計算機體系結(jié)構(gòu)OS與網(wǎng)絡(luò) 信息與知識管理軟件開發(fā)與實踐其它學(xué)時,6. 課程體系模型概述（續(xù)）,7. 入門課程,總體思想：不固定方法，鼓勵教學(xué)改革 編程與入門的關(guān)系： 編程優(yōu)先的利與弊 編程優(yōu)先仍

7、將占主導(dǎo)地位 入門課程的長度 支持雙學(xué)期或三學(xué)期課程， 把離散數(shù)學(xué)并入入門課程,7. 入門課程,入門課程的期望值 基本的計算機科學(xué)概念 概念的認(rèn)知模型 應(yīng)用概念性知識的技能,7. 入門課程,入門課程包含的概念 算法： 計算算法、算法的有效性及使用資源分析 編程基礎(chǔ)： 數(shù)據(jù)模型、控制結(jié)構(gòu)、執(zhí)行次序、封裝、封裝部件間的關(guān)系、調(diào)測 計算環(huán)境 抽象層次、編程語言和范型、基本硬件和數(shù)據(jù)表示、工具、應(yīng)用,入門課程必須包含的概念：,入門課程的可選概念：,7. 入門課程,計算機科學(xué)入門課的實現(xiàn)策略 命令式優(yōu)先: 三學(xué)期：編程基礎(chǔ)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 二學(xué)期：編程入門、數(shù)據(jù)抽象 對象優(yōu)先 三學(xué)期：面向

8、對象編程入門、對象和抽象數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 二學(xué)期：面向?qū)ο缶幊獭⒚嫦驅(qū)ο笤O(shè)計方法,7. 入門課程,計算機科學(xué)的實現(xiàn)策略（續(xù)） 函數(shù)式優(yōu)先：MIT于1980率先使用 樣本課程：函數(shù)式編程導(dǎo)論、對象與算法 廣度優(yōu)先 算法優(yōu)先 課程：算法與應(yīng)用導(dǎo)論、程序設(shè)計方法學(xué) 硬件優(yōu)先 課程：計算機導(dǎo)論、面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù),8. 中級課程,目的：打下堅實基礎(chǔ)，作為高級課題的基礎(chǔ) 設(shè)計問題,8. 中級課程,4種實現(xiàn)方案： 傳統(tǒng)的(T)：每個課題一課程 課程：算法設(shè)計與分析、計算機體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、以網(wǎng)絡(luò)為中心的計算、人工智能、數(shù)據(jù)庫、社會及職業(yè)問題、軟件開發(fā)、大課程設(shè)計 壓縮的(C)：主題范圍較廣 課程：算法

9、設(shè)計與分析、計算機體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)、信息與知識管理、軟件開發(fā)與職業(yè)實踐,8. 中級課程,4種實現(xiàn)方案（續(xù)）： 基于系統(tǒng)的(S)： 課程：計算機組織導(dǎo)論、算法設(shè)計與分析、計算機體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)、編譯原理、計算機圖象、人工智能、信息管理、軟件開發(fā)與系統(tǒng)編程、大課程設(shè)計 基于Web的(W)，使用網(wǎng)絡(luò)及組織原則： 課程：WWW導(dǎo)論、算法設(shè)計與分析、體系結(jié)構(gòu)與操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及通信、以網(wǎng)絡(luò)為中心的計算、人機交互、計算機圖象、AI與信息、軟件開發(fā)與職業(yè)實踐,中級課程綜合方案：,9. 高級課程,核心課程并不完整，需要補充其它技能、知識。 一般要求 數(shù)學(xué)理論及推理技能：離散數(shù)學(xué)、統(tǒng)計、微積分、線

10、性代數(shù)、數(shù)值方法、數(shù)論、幾何學(xué)、數(shù)理邏輯 科學(xué)方法：應(yīng)掌握科學(xué)方法及實際經(jīng)驗 熟悉應(yīng)用：熟悉廣泛的應(yīng)用域類型 溝通技術(shù)：書面、口頭陳述；能夠理解他人的表述，并提出建設(shè)性意見 協(xié)作工作,9. 高級課程,Discrete Structures (DS) CS301. Combinatorics CS302. Probability and Statistics CS303. Coding and Information Theory Computational Science (CN) CS304. Computational Science CS305. Numerical Analysis C

11、S306. Operations Research CS307. Simulation and Modeling CS308. Scientific Computing CS309. Computational Biology,9. 高級課程,Algorithms and Complexity (AL) CS310. Advanced Algorithmic Analysis CS311. Automata and Language Theory CS312. Cryptography CS313. Geometric Algorithms CS314. Parallel Algorithms

12、 Architecture and Organization (AR) CS320. Advanced Computer Architecture CS321. Parallel Architectures CS322. System on a Chip CS323. VLSI Development CS324. Device Development,9. 高級課程,Operating Systems (OS) CS325. Advanced Operating Systems CS326. Concurrent and Distributed Systems CS327. Dependab

13、le Computing CS328. Fault Tolerance CS329. Real-Time Systems,9. 高級課程,Net-Centric Computing (NC) CS330. Advanced Computer Networks CS331. Distributed Systems CS332. Wireless and Mobile Computing CS333. Cluster Computing CS334. Data Compression CS335. Network Management CS336. Network Security CS337.

14、Enterprise Networking CS338. Programming for the World-Wide Web,9. 高級課程,Programming Languages (PL) CS340. Compiler Construction CS341. Programming Language Design CS342. Programming Language Semantics CS343. Programming Paradigms CS344. Functional Programming CS345. Logic Programming CS346. Scriptin

15、g Languages Human-Computer Interaction (HC) CS350. Human-Centered Design and Evaluation CS351. Graphical User Interfaces CS352. Multimedia Systems Development CS353. Interactive Systems Development CS354. Computer-Supported Cooperative Work,9. 高級課程,Graphics and Visual Computing (GV) CS355. Advanced

16、Computer Graphics CS356. Computer Animation CS357. Visualization CS358. Virtual Reality CS359. Genetic Algorithms,9. 高級課程,Intelligent Systems (IS) CS360. Intelligent Systems CS361. Automated Reasoning CS362. Knowledge-Based Systems CS363. Machine Learning CS364. Planning Systems CS365. Natural Langu

17、age Processing CS366. Agents CS367. Robotics CS368. Symbolic Computation CS369. Genetic Algorithms,9. 高級課程,Information Management (IM) CS370. Advanced Database Systems CS371. Database Design CS372. Transaction Processing CS373. Distributed and Object Databases CS374. Data Mining CS375. Data Warehous

18、ing CS376. Multimedia Information Systems CS377. Digital Libraries,9. 高級課程,Social and Professional Issues (SP) CS380. Professional Practice CS381. Social Context of Computing CS382. Computers and Ethics CS383. Computing Economics CS384. Computer Law CS385. Intellectual Property CS386. Privacy and Ci

19、vil Liberties,9. 高級課程,Software Engineering (SE) CS390. Advanced Software Development CS391. Software Engineering CS392. Software Design CS393. Software Engineering and Formal Specification CS394. Empirical Software Engineering CS395. Software Process Improvement CS396. Component-Based Computing CS39

20、7. Programming Environments CS398. Safety-Critical Systems,9. 高級課程,樣本課程-美國研究型大學(xué)課程：,9. 高級課程,樣本課程-三年制課程：,9. 高級課程,樣本課程-非正規(guī)教學(xué)模型，師資、設(shè)備不足：,10. 職業(yè)實踐,目標(biāo)：溝通技術(shù)、協(xié)作精神、人際關(guān)系技巧、動意/推動、職業(yè)道德、分析技巧、靈活性、適應(yīng)性、計算機技能、自信心 教學(xué)實踐： 高級課程設(shè)計 職業(yè)、道德及法律課程 實習(xí)、協(xié)作項目 基于小組的實現(xiàn)課程，側(cè)重廣度而非深度,10. 職業(yè)實踐,職業(yè)實踐的評估 基于結(jié)果的評估 考核作業(yè)、項目、考試 嚴(yán)格考核學(xué)生進(jìn)度、進(jìn)展 讓學(xué)生參與檢查、評估 請專業(yè)人員協(xié)助評價 采用標(biāo)準(zhǔn)化測試 作校友調(diào)查，評價教育質(zhì)量 教育水準(zhǔn)評估,11. CS畢業(yè)生特質(zhì),基本要求 系統(tǒng)掌握學(xué)科知識，結(jié)合離散的概念、技能 理論與實踐相結(jié)合 熟悉各應(yīng)用域的一般概念 加強課程設(shè)