2024年高等教育中計算機簇式知識點的戰(zhàn)略思考

第頁2024年高等教育中計算機簇式知識點的戰(zhàn)略思考計算機教育的復雜性不僅僅來源于計算機本身的知識，而在于它所涵蓋的各種分支的大量知識交互式二次涵蓋，在高等教育尤其是尖端人才的培養(yǎng)上，處于戰(zhàn)略層面的思考，我認為簇式知識點的教育模式更有利于使人才思路清晰的把握學習方向，研究方向，以及非計算機專業(yè)學員對本專業(yè)所需的相關(guān)計算機知識有一個準確而清晰的判斷。

1.簇式知識點

什么是簇？文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)與驅(qū)動器之間的接口，當操作系統(tǒng)被請求從讀取一個文件硬盤里時，相應(yīng)的文件系統(tǒng)會請求（如FAT12/24/NTFS）打開文件。磁盤最小的物理存儲單元是扇區(qū)，但由于操作系統(tǒng)無法對數(shù)目眾多的扇區(qū)進行尋址，所以操作系統(tǒng)就將相鄰的扇區(qū)組合在一起，形成一個簇，然后再對簇進行管理。顯然，簇是操作系統(tǒng)所使用的邏輯概念，而非磁盤的物理特性。為了更好地管理磁盤空間和更高效地從硬盤讀取數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)規(guī)定一個簇中只能放置一個文件的內(nèi)容，因此文件所占用的空間，只能是簇的整數(shù)倍；而如果文件實際大小小于一簇，它也要占一簇的空間。

我所提出的簇式概念就是模糊的引入了物理概念，將交互式的知識相對獨立的，強制性的分類，因為學員的知識水平還不足以面對復雜的計算機多學科知識融合，簇式分類不但不會下降學員的創(chuàng)造力，反之會令其對知識體系分型產(chǎn)生清晰，準確的概念。

2、計算機科學中的數(shù)學理論簇

計算機學科最基本的基礎(chǔ)簇就是數(shù)學理論簇。計算機硬件制造的基礎(chǔ)是電子科學和技術(shù)，計算機系統(tǒng)設(shè)計、算法設(shè)計的基礎(chǔ)是數(shù)學，所以數(shù)學和電子學知識是計算機學科重要的基礎(chǔ)知識。計算機學科在基本的定義、定理、公理和證明技巧等很多方面都要依賴數(shù)學方法和數(shù)學知識。數(shù)學是利用符號語言研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、變化以及空間模型等概念的一門學科。數(shù)學，反映了人們積極進取的意志、縝密周詳?shù)倪壿嬐评砑皩ν昝谰辰绲淖非?，成為人類思維的表達形式。而現(xiàn)代計算機發(fā)展遇到了很大的瓶頸就是理論數(shù)學的發(fā)展出現(xiàn)了滯后。計算機直接能識別的語言仍然是0、1二進制代碼。數(shù)學更多的是一種抽象的概念是一門重要的工具學科。人類利用一些固定的定律形成理論及抽象的概念，而人類發(fā)展學習的初衷并不是脫離實際應(yīng)用的概念，而是利用它們來指導數(shù)學，化抽象為實體。而計算機就由此演化。計算機數(shù)學理論簇是計算機技術(shù)首先要學習的。它大概可分類為：高等數(shù)學，線性代數(shù)，概率論，數(shù)理統(tǒng)計。

高等數(shù)學。高等數(shù)學主要包含函數(shù)與極限、微積分、導數(shù)與微分、微分中值定理與導數(shù)的應(yīng)用、不定積分、定積分及應(yīng)用、空間解析幾何與向量代數(shù)、多元函數(shù)微分法及其應(yīng)用、重積分、曲線積分與曲面積分、無窮級數(shù)、常微分方程。一般以微積分學和級數(shù)理論為主，各種微積分的運算正是計算機運算的基礎(chǔ)。

線性代數(shù)。線性代數(shù)主要包含行列式、矩陣及其運算、矩陣的初等變換與線性方程組、向量組的線性相關(guān)性、相似矩陣及二次型、線性空間與線性變換。

概率論。概率空間，隨機變量與概率分布，隨機向量、抽樣分布、數(shù)字特征與特征函數(shù)，隨機極限理論，隨機過程，隨機分析，應(yīng)用概率論，回歸分析金融數(shù)學等。概率論是研究隨機現(xiàn)象客觀規(guī)律并付諸應(yīng)用的數(shù)學學科，處理隨機現(xiàn)象的基本方法和思想，培養(yǎng)解決實際問題的能力。

數(shù)理統(tǒng)計。樣本及抽樣分布；假設(shè)檢驗，參數(shù)估計，方差分析及回歸分析，是數(shù)學系各專業(yè)的一門重要課程。應(yīng)用概率論的結(jié)果更深入地分析研究統(tǒng)計資料，通過對某些現(xiàn)象的頻率的觀察來發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律性，并作出一定精確程度的判斷和預測；將這些研究的某些結(jié)果加以歸納整理，逐步形成一定的數(shù)學概型，這些組成了數(shù)理統(tǒng)計的內(nèi)容樣本及抽樣分布；數(shù)理統(tǒng)計預備知識：概率論、線性代數(shù)、數(shù)學分析。

3、計算機科學中的計算理論簇

計算理論是關(guān)于計算和計算機械的數(shù)學理論。計算機程序設(shè)計主要包括如：匯編語言，C語言、，JAVA、編譯語言，的基本概念、順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計、循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計、分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計、結(jié)構(gòu)、函數(shù)、數(shù)組、指針、聯(lián)合以及枚舉類型、編譯預處理、位運算、文件等內(nèi)容，掌握和利用各種編程語言，進行各種程序設(shè)計的基本方法，以及編程技巧。計算理論是編程的核心，數(shù)學運算又是編程的基礎(chǔ)。包括：算法是解題過程的精確描述，算法學是系統(tǒng)的研究算法的分析，設(shè)計與驗證的學科，計算復雜性理論是用數(shù)學方法研究計算機各類問題的復雜性學科，可計算性理論是指研究計算的一般性質(zhì)的數(shù)學理論，自動機理論是以研究離散數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能以及兩者之關(guān)系為主要內(nèi)容的數(shù)學理論，形式語言理論是用數(shù)學方法研究自然語言和人工語言的融合性語法理論[1]，計算幾何學是研究幾何外形信息的計算機數(shù)字化表示。計算理論的形式化方法是建立在嚴格數(shù)學運算上的軟件開發(fā)方法。軟件開發(fā)的過程中，從需求分析，設(shè)計，規(guī)約，編程，程序系統(tǒng)集成，測試，軟件生成，維護各個階段，都是采用嚴格的數(shù)學語言，并且具有精確的數(shù)學語義的方法[2]。并行計算問題是“同時執(zhí)行”多個計算程序。延伸學科有：并行程序設(shè)計語言、并行編譯程序、并行算法、并行處理系統(tǒng)、并行數(shù)據(jù)庫。

4、計算機科學中的數(shù)據(jù)庫簇

數(shù)據(jù)庫指的是以一定方式儲存在一起、具有盡可能小的冗余度、能為多個用戶共享、與應(yīng)用程序彼此獨立的數(shù)據(jù)集合。是存放二級存儲器中的數(shù)據(jù)集合[3]，并且依照某種數(shù)據(jù)模型組織。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)獨立于使用它的應(yīng)用程序，對數(shù)據(jù)的刪、增、改和檢索由數(shù)據(jù)庫軟件進行管理和控制。內(nèi)容包括數(shù)據(jù)整體，數(shù)據(jù)共享，基本結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫的基本結(jié)構(gòu)分三個層次，⑴物理數(shù)據(jù)層。⑵概念數(shù)據(jù)層。⑶邏輯數(shù)據(jù)層。主要特點：⑴實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。⑵減少數(shù)據(jù)的冗余度。⑶數(shù)據(jù)的獨立性。⑷數(shù)據(jù)實現(xiàn)集中控制。⑸數(shù)據(jù)一致性和可維護性，以確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。⑹故障恢復。數(shù)據(jù)種類[4]分為：層次式數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)式數(shù)據(jù)庫和關(guān)系式數(shù)據(jù)庫三種。

5、計算機科學中的網(wǎng)絡(luò)簇

計算機網(wǎng)絡(luò)（computernetworks）從整體上來說計算機網(wǎng)絡(luò)就是把分布在不同地理區(qū)域的計算機與專門的外部設(shè)備用通信線路互聯(lián)成一個規(guī)模大、功能強的系統(tǒng)，從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息，共享硬件、軟件、數(shù)據(jù)信息等資源。是一些相互連接的、以共享資源為目的的、自治的計算機的集合。另外，從邏輯功能上看，計算機網(wǎng)絡(luò)是以傳輸信息為基礎(chǔ)目的，利用通信線路將地理上分散的、具有獨立功能的計算機系統(tǒng)和通信設(shè)備按不同的形式連接起來[5]，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件及協(xié)議實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。它是一個能為用戶自動管理的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。由它調(diào)用完成用戶所調(diào)用的資源。它可以按連接定義，按需求定義，Internet的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體經(jīng)歷了三個階段的演進，從單個網(wǎng)絡(luò)ARPAnet向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，建立三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)，多級結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)。大致可分為五個接入級[6]：網(wǎng)絡(luò)接入點NAP，多個公司經(jīng)營的國家主干網(wǎng)，地區(qū)ISP，本地ISP，校園網(wǎng)、企業(yè)或家庭PC機上網(wǎng)用戶。它可以從事資源共享（resourcesharing），強大的通信媒介（communicationmedium），電子商務(wù)活動，移動用戶的無線網(wǎng)絡(luò)，組成分類包括計算機、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、傳輸介質(zhì)、應(yīng)用軟件四部分。各種網(wǎng)絡(luò)類型劃分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)四種。為了減少網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計的復雜性，計算機網(wǎng)絡(luò)中用于規(guī)定信息的格式以及如何發(fā)送和接收信息的一套規(guī)則稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（networkprotocol）或通信協(xié)議（communicationprotocol）。絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)采用分層設(shè)計方法。將網(wǎng)絡(luò)的整體功能分解為一個個的功能層[7]，不同機器上的同等功能層之間采用相同的協(xié)議，同一機器上的相鄰功能層之間通過接口進行信息傳遞。在整個過程中，主要涉及到了三個子系統(tǒng)、即用戶子系統(tǒng)，郵政子系統(tǒng)和運輸子系統(tǒng)。同一計算機的不同功能層之間的通信規(guī)則稱為接口（interface），在第N層和第（N+1）層之間的接口稱為N/（N+1）層接口?？偟膩碚f，協(xié)議是不同機器同等層之間的通信約定，而接口是同一機器相鄰層之間的通信約定。常用網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌網(wǎng)（TokenRing）、FDDI網(wǎng)、異步傳輸模式網(wǎng)（ATM）、無線局域網(wǎng)等幾類，按傳輸介質(zhì)劃分為有線網(wǎng)，光纖網(wǎng)，無線網(wǎng)。按數(shù)據(jù)交換方式劃分為電路交換網(wǎng)，報文交換網(wǎng)，分組交換網(wǎng)。該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導報》雜志http：//總第539期2024年第07期轉(zhuǎn)載須注名來源按通信方式劃分為廣播式傳輸網(wǎng)絡(luò)，點到點式傳輸網(wǎng)絡(luò)。按服務(wù)方式劃分為客戶機，服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)，對等網(wǎng)。

6、計算機科學中的信息安全簇

計算機信息安全分為廣義安全與狹義安全兩個層次，廣義的信息安全是從傳統(tǒng)的計算機安全到信息安全，是對安全發(fā)展的延伸，不是單純的技術(shù)問題，而是將技術(shù)、管理、法律等應(yīng)用于計算機、通信、電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子金融等領(lǐng)域問題相結(jié)合的產(chǎn)物。狹義的安全是建立在以密碼論為基礎(chǔ)的計算機安全領(lǐng)域。專業(yè)基礎(chǔ)主要集合與圖論、代數(shù)與邏輯、密碼學原理、編碼理論、信息論基礎(chǔ)、信息安全體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)通信原理、計算機網(wǎng)絡(luò)安全管理、信息安全概論、網(wǎng)絡(luò)安全檢測與防范技術(shù)、病毒機制與防護技術(shù)、數(shù)字鑒別及認證系統(tǒng)、防火墻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議與標準等。實現(xiàn)目標是保證計算機數(shù)據(jù)真實性，保密性，完整性，可用性，不可抵賴性，可控制性，可審查性。安全威脅主要是信息泄露，破壞信息的完整性，拒絕服務(wù)，非法使用（非授權(quán)訪問），竊聽，業(yè)務(wù)流分析，假冒，旁路控制，授權(quán)侵犯，特洛伊木馬，陷阱門，抵賴，重放，計算機病毒，人員不慎，媒體廢棄，物理侵入，竊取，業(yè)務(wù)欺騙。主要來源為自然災(zāi)害、意外事故；計算機犯罪；人為錯誤；"黑客"行為；內(nèi)部泄密；外部泄密；信息丟失；電子諜報，比如信息流量分析、信息竊取等；信息戰(zhàn)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自身缺陷；嗅探[8]。策略是指DG圖文檔加密，能夠智能識別計算機所運行的涉密數(shù)據(jù)，自動強制對所有涉密數(shù)據(jù)進行加密操作，先進的信息安全技術(shù)，用戶對自身面臨的威脅進行風險評估，嚴格的安全管理，企業(yè)和單位應(yīng)建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全管理辦法，制訂嚴格的法律、法規(guī)。

7、計算機科學中的人工智能簇

計算機人工智能技術(shù)研究ArtificialIntelligenceandRoboticsResearch是前沿的研究領(lǐng)域，內(nèi)容包括：智能機器人，機器翻譯，模式識別與智能系統(tǒng)，語音識別與合成，虛擬現(xiàn)實技術(shù)與應(yīng)用，系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用，計算機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)過程建模與智能控制[9]，知識發(fā)現(xiàn)與機器學習，智能計算與機器博弈，人工智能理論，計算機感知，圖像處理與計算機視覺，建筑智能化技術(shù)與應(yīng)用，狀態(tài)空間表示，知識推理技術(shù)，模糊邏輯技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，專家系統(tǒng)，機器學習，群集智能[10]。

8、計算機科學中的應(yīng)用簇

計算機應(yīng)用技術(shù)，TechnologyofComputerApplication，對各種軟件的各種設(shè)置屬性和功能有足夠的應(yīng)用能力，可以駕馭計算機高效率的為不同人群提供需要的各種服務(wù)。主要包括：計算機軟硬件技術(shù)基礎(chǔ)、Linux操作系統(tǒng)、微型計算機安裝調(diào)試維修、工程經(jīng)濟、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與C程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SQL、計算機輔助設(shè)計、單片機原理與技術(shù)、多媒體軟件應(yīng)用、高級語言匯編、VB.net程序設(shè)計、計算機網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)站建設(shè)、Delphi程序設(shè)計、圖形圖像應(yīng)用處理（PhotoShop）、Java語言程序設(shè)計、Flash動