計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)概論課件

1、1第3章 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)概述第1頁(yè)，共17頁(yè)。2第3章 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)概述計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的定義 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的范疇計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的特點(diǎn)和發(fā)展 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的變化規(guī)律計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科知識(shí)體系計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科專業(yè)的基本結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)方案 第2頁(yè)，共17頁(yè)。3計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的定義計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科是一個(gè)既有深刻的理論基礎(chǔ)與豐富的學(xué)術(shù)內(nèi)涵，又有強(qiáng)烈的應(yīng)用背景和超高收益投資前景，能夠?qū)φ麄€(gè)社會(huì)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(xué)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一詞的來(lái)歷 20世紀(jì)30年代萌芽狀態(tài)20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)從1985年起，美

2、國(guó)ACM和IEEE-CS兩個(gè)學(xué)會(huì)聯(lián)手組成攻關(guān)小組，試圖解決這個(gè)問(wèn)題。1989年提交并發(fā)表了一份計(jì)算作為一門學(xué)科的研究報(bào)告。我國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的研究始于20世紀(jì)50年代1998年教育部進(jìn)行本科專業(yè)目錄調(diào)整，計(jì)算機(jī)類本科專業(yè)名稱統(tǒng)一為計(jì)算機(jī)科學(xué)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(yè)，共17頁(yè)。4計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的定義計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的含義 計(jì)算學(xué)科是對(duì)描述和變換信息的算法過(guò)程進(jìn)行的系統(tǒng)研究，包括理論、分析、設(shè)計(jì)、效率、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的分支依據(jù)計(jì)算學(xué)科教學(xué)計(jì)劃CC2005（Computing Curricula 2005），計(jì)算學(xué)科較成熟的分支學(xué)科包

3、括：計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)工程軟件工程信息技術(shù)信息系統(tǒng)第4頁(yè)，共17頁(yè)。5計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的范疇計(jì)算機(jī)科學(xué)的研究范疇計(jì)算機(jī)科學(xué)研究工作主要包括以下3個(gè)方面：尋找求解計(jì)算問(wèn)題的有效方法構(gòu)建使用計(jì)算機(jī)的新方法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)軟件計(jì)算機(jī)工程的研究范疇計(jì)算機(jī)工程在于設(shè)計(jì)和構(gòu)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件工程的研究范疇軟件工程的主要目標(biāo)是開發(fā)系統(tǒng)模型和按時(shí)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(yè)，共17頁(yè)。6計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)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(jì)算機(jī)技術(shù)”通用。狹義是為了滿足商業(yè)、政府、保健、學(xué)校、以及其他組織的技術(shù)需要而設(shè)置的教學(xué)計(jì)劃。與信息系統(tǒng)學(xué)科的重點(diǎn)在于“信息

4、”相對(duì)，信息技術(shù)學(xué)科的重點(diǎn)在于“技術(shù)”。信息系統(tǒng)的研究范疇信息系統(tǒng)學(xué)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(yè)，共17頁(yè)。7計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的特點(diǎn)和發(fā)展以數(shù)學(xué)基礎(chǔ)為邏輯基礎(chǔ)的學(xué)科計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的邏輯基礎(chǔ)與構(gòu)造性數(shù)學(xué)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(xué)科在學(xué)科領(lǐng)域中，理論是根基、技術(shù)是表現(xiàn)，兩者互為依托。學(xué)科發(fā)展中的基本問(wèn)題計(jì)算的平臺(tái)與環(huán)境問(wèn)題。計(jì)算過(guò)程的能行操作與效率問(wèn)題。 計(jì)算的正確性問(wèn)題。中國(guó)計(jì)算機(jī)事業(yè)發(fā)展的歷程第7頁(yè)，共17頁(yè)。8計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的變化規(guī)律計(jì)算技術(shù)的變化影響計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科變化的大部分因素來(lái)自于技術(shù)的進(jìn)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(wàn)維網(wǎng)及其應(yīng)用。（2）圖形學(xué)和多媒體。（3）嵌入式系統(tǒng)。（4）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。（5）面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。（6）先進(jìn)的應(yīng)用程序接口（API）的應(yīng)用。（7）人-機(jī)交互。（8）軟件安全。（9）保密與加密。（10）應(yīng)用領(lǐng)域。第8頁(yè)，共17頁(yè)。9計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的變化規(guī)律學(xué)科文化的變化新技術(shù)帶來(lái)了教育方法的改變計(jì)算的發(fā)展影響了教育的變革經(jīng)濟(jì)影響計(jì)算能否作為一門學(xué)科已不是問(wèn)題計(jì)算學(xué)科的拓展第9頁(yè)，共17頁(yè)。10計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的變化規(guī)律日臻完善的教學(xué)指導(dǎo)計(jì)劃計(jì)算教程1991計(jì)算教程2001計(jì)算教程2004計(jì)算教程2005中國(guó)計(jì)算機(jī)教程2002主要成果如下：（1）依據(jù)

6、計(jì)算學(xué)科的特點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)教學(xué)和應(yīng)用現(xiàn)狀，給出了知識(shí)領(lǐng)域、知識(shí)單元、知識(shí)點(diǎn)的科學(xué)分析與描述，設(shè)計(jì)了覆蓋知識(shí)點(diǎn)的核心課程，并制定了相應(yīng)的指導(dǎo)性教學(xué)計(jì)劃。（2）注重了課程體系的組織與學(xué)生能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高的密切結(jié)合，明確地將實(shí)踐教學(xué)擺到了重要的位置。（3）提出了通過(guò)拓寬知識(shí)面和強(qiáng)化理性教育來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的觀點(diǎn)中國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)規(guī)范第10頁(yè)，共17頁(yè)。11計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科知識(shí)體系 高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范（試行）把計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科知識(shí)體系按4個(gè)層次來(lái)組織：專業(yè)方向、知識(shí)領(lǐng)域、知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)體系 計(jì)算機(jī)工程知識(shí)體系 軟件工程知識(shí)體系信息技術(shù)知識(shí)體系C

7、C2005中各專業(yè)的教學(xué)重點(diǎn)比較分析第11頁(yè)，共17頁(yè)。12計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科專業(yè)的基本結(jié)構(gòu) 學(xué)科的三個(gè)形態(tài)抽象、理論、設(shè)計(jì)抽象形態(tài)包括以下4個(gè)步驟的內(nèi)容：（1）形成假設(shè)。（2）建造模型并坐車預(yù)測(cè)。（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)。（4）對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。理論形態(tài)包括下面4個(gè)步驟的內(nèi)容：（1）表述研究對(duì)象的特征（定義和公理）。（2）假設(shè)對(duì)象之間的基本性質(zhì)和對(duì)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(jì)形態(tài)包括以下4個(gè)步驟的內(nèi)容：（1）需求分析。（2）建立規(guī)格說(shuō)明。（3）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。（4）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和分析。第12頁(yè)，共17頁(yè)。13計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科專業(yè)的

8、基本結(jié)構(gòu)抽象、理論、設(shè)計(jì)，這三個(gè)形態(tài)所體現(xiàn)的方法，本質(zhì)上就是辯證唯物主義的認(rèn)識(shí)論。圖3-2 學(xué)科的三個(gè)形態(tài)與人類的科學(xué)實(shí)踐第13頁(yè)，共17頁(yè)。14計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科專業(yè)的基本結(jié)構(gòu)重復(fù)出現(xiàn)的12個(gè)基本概念（1）綁定（2）大問(wèn)題的復(fù)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(shí)間排序（10）重用（11）安全性（12）折中與結(jié)論第14頁(yè)，共17頁(yè)。15計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科專業(yè)的基本結(jié)構(gòu)典型的學(xué)科方法 典型的學(xué)科方法包括數(shù)學(xué)方法和系統(tǒng)科學(xué)方法。數(shù)學(xué)方法是指以數(shù)學(xué)為工具進(jìn)行科學(xué)研究的方法,該方法用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)事物的狀態(tài)、關(guān)系和過(guò)程，經(jīng)推導(dǎo)形成解釋和判斷。包括問(wèn)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(xué)方法其核心是將研究的對(duì)象看成一個(gè)整體，以使思維對(duì)應(yīng)于適當(dāng)?shù)某橄蠹?jí)別上，并力爭(zhēng)系統(tǒng)的整體優(yōu)化。一般遵循如下原則：整體性、動(dòng)態(tài)、最優(yōu)化、模型化。第15頁(yè)，共17頁(yè)。16計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)方案不同的人才需求培養(yǎng)在計(jì)算機(jī)專業(yè)設(shè)置了計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程、信息技術(shù)等4