计算机科学与技术概论课件

1、1第3章 计算机科学与技术概述第1页，共17页。2第3章 计算机科学与技术概述计算机科学与技术学科的定义 计算机科学与技术学科的范畴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变化规律计算机科学与技术学科知识体系计算机科学与技术学科专业的基本结构 计算机科学与技术人才培养方案 第2页，共17页。3计算机科学与技术学科的定义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新技术范畴的技术科学。计算机科学与技术一词的来历 20世纪30年代萌芽状态20世纪50年代后期出现从1985年起，美

2、国ACM和IEEE-CS两个学会联手组成攻关小组，试图解决这个问题。1989年提交并发表了一份计算作为一门学科的研究报告。我国计算机科学与技术的研究始于20世纪50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科学与技术从2001年开始又增设了软件工程和网络工程专业第3页，共17页。4计算机科学与技术学科的定义计算机科学与技术学科的含义 计算学科是对描述和变换信息的算法过程进行的系统研究，包括理论、分析、设计、效率、实现和应用等。计算机科学与技术学科的分支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

3、括：计算机科学计算机工程软件工程信息技术信息系统第4页，共17页。5计算机科学与技术学科的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3个方面：寻找求解计算问题的有效方法构建使用计算机的新方法设计实现软件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的系统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预算下生产高质量软件的可靠技术。第5页，共17页。6计算机科学与技术学科的范畴信息技术的研究范畴信息技术有两层意思，广义和“计算机技术”通用。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。与信息系统学科的重点在于“信息

4、”相对，信息技术学科的重点在于“技术”。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之间的关系。第6页，共17页。7计算机科学与技术学科的特点和发展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辑基础是一致的，即构造性逻辑。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，两者互为依托。学科发展中的基本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。 计算的正确性问题。中国计算机事业发展的历程第7页，共17页。8计算机科学与技术学科的变化规律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技术的进步。重要课程有：（1）网

5、络技术，包括基于TCP/IP的技术、万维网及其应用。（2）图形学和多媒体。（3）嵌入式系统。（4）关系数据库。（5）面向对象的程序设计。（6）先进的应用程序接口（API）的应用。（7）人-机交互。（8）软件安全。（9）保密与加密。（10）应用领域。第8页，共17页。9计算机科学与技术学科的变化规律学科文化的变化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经济影响计算能否作为一门学科已不是问题计算学科的拓展第9页，共17页。10计算机科学与技术学科的变化规律日臻完善的教学指导计划计算教程1991计算教程2001计算教程2004计算教程2005中国计算机教程2002主要成果如下：（1）依据

6、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切结合，明确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中国计算机专业规范第10页，共17页。11计算机科学与技术学科知识体系 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）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、知识领域、知识单元和知识点计算机科学知识体系 计算机工程知识体系 软件工程知识体系信息技术知识体系C

7、C2005中各专业的教学重点比较分析第11页，共17页。12计算机科学与技术学科专业的基本结构 学科的三个形态抽象、理论、设计抽象形态包括以下4个步骤的内容：（1）形成假设。（2）建造模型并坐车预测。（3）设计实验并收集数据。（4）对结构进行分析。理论形态包括下面4个步骤的内容：（1）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）。（3）确定这些关系是否为真（证明）。（4）结论。设计形态包括以下4个步骤的内容：（1）需求分析。（2）建立规格说明。（3）设计并实现该系统。（4）对系统进行测试和分析。第12页，共17页。13计算机科学与技术学科专业的

8、基本结构抽象、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。图3-2 学科的三个形态与人类的科学实践第13页，共17页。14计算机科学与技术学科专业的基本结构重复出现的12个基本概念（1）绑定（2）大问题的复杂性（3）概念和形式模型（4）一致性和完备性（5）效率（6）演化（7）抽象层次（8）按空间排序（9）按时间排序（10）重用（11）安全性（12）折中与结论第14页，共17页。15计算机科学与技术学科专业的基本结构典型的学科方法 典型的学科方法包括数学方法和系统科学方法。数学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。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。其基本特征是：高度抽象、高精确、具有普遍意义。系统科学方法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：整体性、动态、最优化、模型化。第15页，共17页。16计算机科学与技术人才培养方案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4