计算机学科专业及人才培养课件

1、第7讲 计算机学科专业及人才培养1计算机应用导论本次专题安排part1 计算机学科及专业part2 人才培养2计算机应用导论part1 计算机学科专业计算工具的发展学科奠基人学科领域专业设置3计算机应用导论1.计算工具的发展计算工具的发展 从结绳记事到算盘，从计算尺到计算器，从机械计算机到电子计算机。4计算机应用导论1.1 从结绳记事到算盘公元前3000年的古埃及人用结绳来记录土地面积和收获的谷物公元前2000年的美索不达米亚人用泥板计数，这块泥板上的契形文字代表25。公元429年-公元500年古代数学家祖冲之就是用算筹计算出圆周率值介于3.1415926和3.1415927之间。5计算机应用

2、导论1.1 从结绳记事到算盘珠算被称为我国“第五大发明”，最早记录于汉朝人徐岳撰写的数术记遗一书里。约公元130210算圣刘洪及其发明的珠算盘。6计算机应用导论1.2 从计算尺到计算器John Napier(1550-1617)约翰纳皮尔纳皮尔算筹(Napiers bones)1612年发明7计算机应用导论1.3.1 契卡德计算机威廉契克卡德德国图宾根大学教授，于1623年制造了第一台计算机。1960年，契克卡德家乡人根据示意图重新制作的契克卡德计算机：能做6位数加减法，设置了某种“溢出”响铃装置；机器上部附加一套圆柱型“纳皮尔算筹”，因此也能进行乘除运算。Wilhelm Schickard(

3、1592-1635)1.3 从机械式计算机到电子计算机10计算机应用导论1.3.2 帕斯卡加法机Blaise Pascal(16231662)保存在巴黎国立工艺博物馆的帕斯卡加法机，1642年发明：由系列齿轮组成的装置，外壳用黄铜材料制作，长20英寸、宽4英寸、高3英寸，面板上有一列显示数字的小窗口，旋紧发条后才能转动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。布莱斯帕斯卡 法国数学家、物理学家、思想家1.3 从机械式计算机到电子计算机11计算机应用导论1.3.3 莱布尼兹乘法机Gottfried Leibniz(16461716) 1674年，莱布尼茨发明乘法机。这是第一台可以运行完整四则运算的计算

4、机，长100厘米、宽30厘米、高25厘米，主要由不动的计数器和可动的定位机构两部分组成，整个机器由一套齿轮系统传动。【公元1700年左右，莱布尼茨从一位友人送给他的中国“易图”（八卦）里受到启发，悟出了二进制数之真谛，率先提出了二进制的运算法则。】戈特费里德莱布尼兹 德国数学家、微积分独立发明人1.3 从机械式计算机到电子计算机12计算机应用导论1.3.5 手摇计算机鲍德温发明的手摇计算机，1873年弗兰克鲍德温(Frank Baldwin)1.3 从机械式计算机到电子计算机16计算机应用导论1.3.6 穿孔制表机Herman Hollerith (1860-1929)美国著名统计专家赫尔曼霍

5、列瑞斯霍列瑞斯发明的自动制表机1.3 从机械式计算机到电子计算机17计算机应用导论1.3.7 电子文明的曙光电子二极管、三极管John Fleming (1848-1945)1904年，英国青年工程师约翰弗莱明发明真空二极管Lee De Forest (1873-1961)1906年美国人李德福雷斯特发明能起放大作用的真空三极管。1.3 从机械式计算机到电子计算机18计算机应用导论ENIAC两位设计者莫契利和埃克特ENIAC博物馆中的部分器件1.4 第一台电子计算机19计算机应用导论1.5 那些被遗忘的计算机1.5.2 英国巨人计算机23计算机应用导论1.5 那些被遗忘的计算机1.5.2 英国

6、巨人计算机24计算机应用导论1.5 那些被遗忘的计算机1.5.2 英国巨人计算机25计算机应用导论Howard Aiken (1900-1973)MARK系列计算机发明人霍华德艾肯哈佛大学的MARK-I-19441.5 那些被遗忘的计算机1.5.3 MARK系列计算机26计算机应用导论计算机软件之母Grace Hopper (1906-1992)(a)一本介绍霍波博士的书(b)海军军官霍波摄于1984年保存在霍波笔记本中的第一个“bug”1.5 那些被遗忘的计算机1.5.3 MARK系列计算机27计算机应用导论被“遗忘”的电子计算机之父约翰阿塔纳索夫（John Atanasoff，1903-1

7、995）存放在衣阿华州立大学的ABC计算机(Atanasoff-Berry Computer)28计算机应用导论2.学科奠基人计算机学科源于数学、物理 两大学科的交叉学科物理学科又派生出电子学科、通信学科ICT 信息通信技术29计算机应用导论逻辑代数创始人，英国数学家乔治布尔(George Boole，1815-1864)2.130计算机应用导论信息论创始人，美国科学家克劳德香农(Claude Shannon，1916-2001)2.231计算机应用导论2.3 图灵、图灵机及图灵测试2. 图灵测试 1950年10月，图灵发表一篇题为“计算机器与智能”(Computing machinery a

8、nd intelligence)的论文，成为划时代之作。 在这篇论文里，图灵第一次提出“机器思维”的概念。他还对智能问题从行为主义的角度给出了定义，由此提出一假想：一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。这就是著名的“图灵测试”（Turing Testing）。34计算机应用导论2.3 图灵、图灵机及图灵测试3. 图灵奖 为纪念图灵对计算机领域做出的巨大贡献，国际计算机协会(Association for Computing Mac

9、hinery，ACM)于1966年开始设立图灵奖(Turing Award)，这是计算机界最负盛名的奖项，有“计算机界诺贝尔奖”之称。 首位华人获奖者2000年图灵奖得主，姚期智 首位女性获奖者2006年图灵奖得主，法兰西斯艾伦姚期智法兰西斯艾伦(Frances Allen)35计算机应用导论2.4 维纳及计算机设计五原则 不是模拟式，而是数字式； 由电子元件构成，尽量减少机械部件； 采用二进制，而不是十进制； 内部存放计算表； 在计算机内部存储数据。控制论创始人诺伯特维纳（Norbert Wiener，1894-1964）36计算机应用导论2.4 维纳及计算机设计五原则 【维纳1943年在所

10、发表的论文“行为、目的和目的论”（Behavior, purpose, and teleology. Phil. Sci. 10(1943).）中，首次提出了“控制论”这个概念。 1948年维纳在麻省理工学院出版社（MIT Press）出版了里程碑式的著作控制论动物和机器中的通信与控制问题（Cybernetics: Or the Control and Communication in the Animal and the Machine. Cambridge），为控制论奠定了理论基础，标志着它的正式诞生。】37计算机应用导论2.5 冯诺伊曼及冯诺伊曼结构 1945年6月30日，冯诺依曼发表“

11、101页报告”First Draft of a Report on the EDVAC； 1946年7、8月间，冯诺依曼又提出了一个更加完善的设计报告“电子计算机逻辑设计初探”（Preliminary discussion of the the logical design of an electronic computing instrument）。现代电子计算机之父冯诺伊曼38计算机应用导论2.5 冯诺伊曼及冯诺伊曼结构 这两篇报告的综合设计思想，便是著名的“冯诺依曼结构（von Neumann Architecture）”。明确指出： 采用二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；

12、计算机由5部分构成：运算器、控制器、存储器、输入和输出装置； 程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器按程序指定的逻辑顺序，把指令从存储器中读出来并逐条执行，从而自动完成程序描述的处理工作。(即，“存储程序”思想)39计算机应用导论2.5 冯诺伊曼及冯诺伊曼结构注意：ENIAC并不是基于“存储程序”工作的计算机！第一台“存储程序”电子计算机EDSAC，英国剑桥大学教授威尔克斯主持。下面机器是较早实现“冯诺依曼结构”、按照“存储程序程序控制”工作的计算机： IAS冯诺依曼主持 EDVAC冯诺依曼主持 EDSAC莫里斯威尔克斯主持冯诺伊曼及IAS机EDVAC40计算机应用导论3.学科领域计算

13、机学科涉及硬件、软件、网络等多个领域国务院学位委员会 教育部 2011学科目录13学科门类 哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、军事学、管理学、艺术学41计算机应用导论3.学科领域08工学0809 电子科学与技术（可授工学、理学学位）0810 信息与通信工程0811 控制科学与工程0812 计算机科学与技术（可授工学、理学学位）0835 软件工程42计算机应用导论3.学科领域一级学科 0812 计算机科学与技术 0835 软件工程二级学科 081201 计算机系统结构081202 计算机软件与理论081203 计算机应用技术43计算机应用导论3.学科领域研究内容计

14、算机硬件体系结构 CPU、存储、指令、外设计算机软件开发理论及技术 软件工程、程序语言、工具计算机应用技术 网络、多媒体、数据库、安全44计算机应用导论4.专业设置教育部 2012本科专业目录0809 计算机类080901 计算机科学与技术（注：可授工学或理学学士学位）080902 软件工程080903 网络工程45计算机应用导论4.专业设置教育部 2012本科专业目录0809 计算机类080904K 信息安全（注：可授工学或理学或管理学学士学位）080905 物联网工程080906 数字媒体技术46计算机应用导论part2 人才培养人才培养定位人才培养方案岗位及职业规划47计算机应用导论1.

15、人才培养定位专业培养目标本专业面向计算机网络工程及网络信息系统的设计、建设、管理等环节，将计算机科学理论与网络系统工程技术相结合，培养德、智、体、美全面发展，具有扎实的基础理论，较强的实践能力，系统掌握计算机科学、网络系统工程和网络软件开发相关的理论、方法与技术，具有计算机网络工程设计施工、管理维护能力，以及网络信息系统设计和开发能力，具有一定创新意识的复合型工程应用人才。毕业后可在企事业单位、政府机构及相关信息产业机构从事计算机及网络工程技术及研究应用工作。48计算机应用导论1.人才培养定位具有一定创新意识的复合型工程应用人才专科 技术员 操作及应用能力，不强调基础本科 工程师 工程应用能力，具有一定理论基础硕士 高级工程师 复杂工程应用，具有深厚理论基础博士 研究者 理论研究及高精尖技术创新49计算机应用导论2.人才培养方案具有一定创新意识的复合型工程应用人才专科 技术员 操作及应用能力，不强调基础本科 工程师 工程应用能力，具有一定理论基础硕士 高级工程师 复杂工程应用，具有深厚理论基础博士 研究者 理论研究及高精尖技术创新50计算机应用导论2.人才培养方案网络工程课程体系及毕业要求2014专业培养方案51计算机应用导论3.岗位及职业规划开发类 Java、安卓、iOS、C+、Web（前端、后端）运维类 网络管理、数据库管理、安全管理