计算机科学与技术概论课件.ppt

1、1第第3章章 计算机科学与技术概述计算机科学与技术概述第1页，共17页。CSU2第第3章章 计算机科学与技术概述计算机科学与技术概述n计算机科学与技术学科的定义计算机科学与技术学科的定义 n计算机科学与技术学科的范畴计算机科学与技术学科的范畴n计算机科学与技术学科的特点和发展计算机科学与技术学科的特点和发展 n计算机科学与技术学科的变化规律计算机科学与技术学科的变化规律n计算机科学与技术学科知识体系计算机科学与技术学科知识体系n计算机科学与技术学科专业的基本结构计算机科学与技术学科专业的基本结构 n计算机科学与技术人才培养方案计算机科学与技术人才培养方案 第2页，共17页。CSU3计算机科学与

2、技术学科的定义计算机科学与技术学科的定义n计算机科学与技术学科是一个既有深刻的理论基础与丰富的学术内涵，又有强烈的应计算机科学与技术学科是一个既有深刻的理论基础与丰富的学术内涵，又有强烈的应用背景和超高收益投资前景，能够对整个社会产生重大影响的一门有代表性的属于高用背景和超高收益投资前景，能够对整个社会产生重大影响的一门有代表性的属于高新技术范畴的技术科学。新技术范畴的技术科学。n计算机科学与技术一词的来历计算机科学与技术一词的来历 20世纪世纪30年代萌芽状态年代萌芽状态20世纪世纪50年代后期出现年代后期出现从从1985年起，美国年起，美国ACM和和IEEE-CS两个学会联手组成攻关小组，

3、试图解两个学会联手组成攻关小组，试图解决这个问题。决这个问题。1989年提交并发表了一份年提交并发表了一份计算作为一门学科计算作为一门学科的研究报告。的研究报告。我国我国计算机科学与技术的研究始于计算机科学与技术的研究始于20世纪世纪50年代年代1998年教育部进行本科专业目录调整，计算机类本科专业名称统一为计算机年教育部进行本科专业目录调整，计算机类本科专业名称统一为计算机科学与技术科学与技术从从2001年开始又增设了软件工程和网络工程专业年开始又增设了软件工程和网络工程专业第3页，共17页。CSU4计算机科学与技术学科的定义计算机科学与技术学科的定义n计算机科学与技术学科的含义计算机科学与

4、技术学科的含义 计算学科是对描述和变换信息的算法过程进行的系统计算学科是对描述和变换信息的算法过程进行的系统研究，包括理论、分析、设计、效率、实现和应用等。研究，包括理论、分析、设计、效率、实现和应用等。n计算机科学与技术学科的分支计算机科学与技术学科的分支依据计算学科教学计划依据计算学科教学计划CC2005（Computing Curricula 2005），计算学科较成熟的分支学科包括：），计算学科较成熟的分支学科包括：n计算机科学计算机科学n计算机工程计算机工程n软件工程软件工程n信息技术信息技术n信息系统信息系统第4页，共17页。CSU5计算机科学与技术学科的范畴计算机科学与技术学科的

5、范畴n计算机科学的研究范畴计算机科学的研究范畴计算机科学研究工作主要包括以下计算机科学研究工作主要包括以下3个方面：个方面：n寻找求解计算问题的有效方法寻找求解计算问题的有效方法n构建使用计算机的新方法构建使用计算机的新方法n设计实现软件设计实现软件n计算机工程的研究范畴计算机工程的研究范畴计算机工程在于设计和构建计算机系统和基于计算机计算机工程在于设计和构建计算机系统和基于计算机的系统的系统n软件工程的研究范畴软件工程的研究范畴软件工程的主要目标是开发系统模型和按时并在有限软件工程的主要目标是开发系统模型和按时并在有限预算下生产高质量软件的可靠技术。预算下生产高质量软件的可靠技术。第5页，共

6、17页。CSU6计算机科学与技术学科的范畴计算机科学与技术学科的范畴n信息技术的研究范畴信息技术的研究范畴信息技术有两层意思，广义和信息技术有两层意思，广义和“计算机技术计算机技术”通用。通用。狭义是为了满足商业、政府、保健、学校、以及其他狭义是为了满足商业、政府、保健、学校、以及其他组织的技术需要而设置的教学计划。与信息系统学科组织的技术需要而设置的教学计划。与信息系统学科的重点在于的重点在于“信息信息”相对，信息技术学科的重点在于相对，信息技术学科的重点在于“技术技术”。n信息系统的研究范畴信息系统的研究范畴信息系统学科关心的是信息系统和这些系统相关组织信息系统学科关心的是信息系统和这些系

7、统相关组织之间的关系。之间的关系。第6页，共17页。CSU7计算机科学与技术学科的特点和发展计算机科学与技术学科的特点和发展n以数学基础为逻辑基础的学科以数学基础为逻辑基础的学科计算机科学与技术学科的逻辑基础与构造性数学的逻计算机科学与技术学科的逻辑基础与构造性数学的逻辑基础是一致的，即构造性逻辑。辑基础是一致的，即构造性逻辑。n理论与工程并重的学科理论与工程并重的学科在学科领域中，理论是根基、技术是表现，两者互为在学科领域中，理论是根基、技术是表现，两者互为依托。依托。n学科发展中的基本问题学科发展中的基本问题计算的平台与环境问题。计算的平台与环境问题。计算过程的能行操作与效率问题。计算过程

8、的能行操作与效率问题。计算的正确性问题。计算的正确性问题。n中国计算机事业发展的历程中国计算机事业发展的历程第7页，共17页。CSU8计算机科学与技术学科的变化规律计算机科学与技术学科的变化规律n计算技术的变化计算技术的变化影响计算机科学与技术学科变化的大部分因素来自于影响计算机科学与技术学科变化的大部分因素来自于技术的进步。技术的进步。重要课程有：重要课程有：（1）网络技术，包括基于）网络技术，包括基于TCP/IP的技术、万维网及其应用。的技术、万维网及其应用。（2）图形学和多媒体。）图形学和多媒体。（3）嵌入式系统。）嵌入式系统。（4）关系数据库。）关系数据库。（5）面向对象的程序设计。）

9、面向对象的程序设计。（6）先进的应用程序接口（）先进的应用程序接口（API）的应用。）的应用。（7）人）人-机交互。机交互。（8）软件安全。）软件安全。（9）保密与加密。）保密与加密。（10）应用领域。）应用领域。第8页，共17页。CSU9计算机科学与技术学科的变化规律计算机科学与技术学科的变化规律n学科文化的变化学科文化的变化新技术带来了教育方法的改变新技术带来了教育方法的改变计算的发展影响了教育的变革计算的发展影响了教育的变革经济影响经济影响计算能否作为一门学科已不是问题计算能否作为一门学科已不是问题计算学科的拓展计算学科的拓展第9页，共17页。CSU10计算机科学与技术学科的变化规律计算

10、机科学与技术学科的变化规律n日臻完善的教学指导计划日臻完善的教学指导计划计算教程计算教程1991计算教程计算教程2001计算教程计算教程2004计算教程计算教程2005中国计算机教程中国计算机教程2002n主要成果如下：主要成果如下：（1）依据计算学科的特点，结合我国教学和应用现状，给出了知识领域、知识单）依据计算学科的特点，结合我国教学和应用现状，给出了知识领域、知识单元、知识点的科学分析与描述，设计了覆盖知识点的核心课程，并制定了相应的指元、知识点的科学分析与描述，设计了覆盖知识点的核心课程，并制定了相应的指导性教学计划。导性教学计划。（2）注重了课程体系的组织与学生能力培养和素质提高的密

11、切结合，明确）注重了课程体系的组织与学生能力培养和素质提高的密切结合，明确地将实践教学摆到了重要的位置。地将实践教学摆到了重要的位置。（3）提出了通过拓宽知识面和强化理性教育来实现创新能力培养的观点）提出了通过拓宽知识面和强化理性教育来实现创新能力培养的观点中国计算机专业规范中国计算机专业规范第10页，共17页。CSU11计算机科学与技术学科知识体系计算机科学与技术学科知识体系 n高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）业规范（试行）把计算机科学与技术学科知识体系按把计算机科学与技术学科知识体系按4个层次来组织：专业方向、知

12、识领域、知识单元和知识点个层次来组织：专业方向、知识领域、知识单元和知识点计算机科学知识体系计算机科学知识体系 计算机工程知识体系计算机工程知识体系 软件工程知识体系软件工程知识体系信息技术知识体系CC2005中各专业的教学重点比较分析第11页，共17页。CSU12计算机科学与技术学科专业的基本结构计算机科学与技术学科专业的基本结构 n学科的三个形态学科的三个形态抽象、理论、设计抽象、理论、设计抽象形态包括以下抽象形态包括以下4个步骤的内容：个步骤的内容：（1）形成假设。）形成假设。（2）建造模型并坐车预测。）建造模型并坐车预测。（3）设计实验并收集数据。）设计实验并收集数据。（4）对结构进行

13、分析。）对结构进行分析。理论形态包括下面理论形态包括下面4个步骤的内容：个步骤的内容：（1）表述研究对象的特征（定义和公理）。）表述研究对象的特征（定义和公理）。（2）假设对象之间的基本性质和对象之间可能存在的关系（定理）。）假设对象之间的基本性质和对象之间可能存在的关系（定理）。（3）确定这些关系是否为真（证明）。）确定这些关系是否为真（证明）。（4）结论。）结论。设计形态包括以下设计形态包括以下4个步骤的内容：个步骤的内容：（1）需求分析。）需求分析。（2）建立规格说明。）建立规格说明。（3）设计并实现该系统。）设计并实现该系统。（4）对系统进行测试和分析。）对系统进行测试和分析。第12页

14、，共17页。CSU13计算机科学与技术学科专业的基本结构计算机科学与技术学科专业的基本结构n抽象、理论、设计，这三个形态所体现的方法，本质上就抽象、理论、设计，这三个形态所体现的方法，本质上就是辩证唯物主义的认识论。是辩证唯物主义的认识论。图3-2 学科的三个形态与人类的科学实践第13页，共17页。CSU14计算机科学与技术学科专业的基本结构计算机科学与技术学科专业的基本结构n重复出现的重复出现的12个基本概念个基本概念（1）绑定）绑定（2）大问题的复杂性）大问题的复杂性（3）概念和形式模型）概念和形式模型（4）一致性和完备性）一致性和完备性（5）效率）效率（6）演化）演化（7）抽象层次）抽象

15、层次（8）按空间排序）按空间排序（9）按时间排序）按时间排序（10）重用）重用（11）安全性）安全性（12）折中与结论）折中与结论第14页，共17页。CSU15计算机科学与技术学科专业的基本结构计算机科学与技术学科专业的基本结构n典型的学科方法典型的学科方法 典型的学科方法包括数学方法和系统科学方法。典型的学科方法包括数学方法和系统科学方法。数学方法数学方法n是指以数学为工具进行科学研究的方法是指以数学为工具进行科学研究的方法,该方法用数学语言表该方法用数学语言表达事物的状态、关系和过程，经推导形成解释和判断。包括问达事物的状态、关系和过程，经推导形成解释和判断。包括问题的描述、变换。题的描述

16、、变换。如：公理化方法、构造性方法（以递归、归纳和迭代为代如：公理化方法、构造性方法（以递归、归纳和迭代为代表）、内涵与外延方法、模型化与具体化方法等。其基本表）、内涵与外延方法、模型化与具体化方法等。其基本特征是：高度抽象、高精确、具有普遍意义。特征是：高度抽象、高精确、具有普遍意义。系统科学方法系统科学方法n其核心是将研究的对象看成一个整体，以使思维对应于适当的其核心是将研究的对象看成一个整体，以使思维对应于适当的抽象级别上，并力争系统的整体优化。一般遵循如下原则：整抽象级别上，并力争系统的整体优化。一般遵循如下原则：整体性、动态、最优化、模型化。体性、动态、最优化、模型化。第15页，共1

17、7页。CSU16计算机科学与技术人才培养方案计算机科学与技术人才培养方案n不同的人才需求培养不同的人才需求培养在计算机专业设置了计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术等在计算机专业设置了计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术等4个专业方向。个专业方向。4个专业方向分别培养科学型、工程型、应用型的计算机专业人才。个专业方向分别培养科学型、工程型、应用型的计算机专业人才。n学科的基本专业素养要求学科的基本专业素养要求n数学要求数学要求n科学方法科学方法n熟悉应用熟悉应用n沟通能力沟通能力n团队工作能力团队工作能力n其他其他n 学科专业高级人才的基本能力学科专业高级人才的基本能力n计算思维能力计算思维能力n算法设计与分析能力算法设计与分析能力n程序设计与实现能力程序设计与实现能力n系统能力系统能力第16页，共17页。CSU17第17页，共17页。