《计算科学导论》课程教学大纲

《计算科学导论》教学大纲一、课程基本信息课程名称计算科学导论IntroductiontoComputingScience课程编码CST221511020开课院部计算机科学与技术学院课程团队专业通识学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业计算机科学与技术授课语言中文先修课程课程简介（必修）《计算科学导论》是计算机科学与技术专业是一门重要的入门性引导课程，属于学科基础课程。本课程的教学任务和目的主要是认知与导学，即如何来认识计算科学和如何来学习计算科学。课程教学的重点是全面贯彻科学哲学的思想方法，以科学的认知论和科学的方法论统领整个课程教学，首先通俗地概要介绍计算科学一级学科范围内的一些最重要的基本概念。然后，围绕计算科学学科的定义、特点、历史渊源、发展变化、发展潮流等内容，系统阐述学科范型的内容，介绍如何来认识整个学科的思想方法，如何来学习这个学科的思想方法和学习的方式方法，如何形成创新意识和创新思维结构。第三大部分详细介绍专业人才培养体系，引导学生如何学习计算科学，顺利完成本专业课程的学习及能力的培养。第四部分是如何进行个人职业规划的方法介绍。IntroductiontoComputationalscienceisanimportantintroductoryguidingcourseforthemajorofcomputerscienceandtechnology,whichbelongstothebasicsubjectcourse.TheteachingTaskandPurposeofthiscoursearemainlycognitionandguidance,thatis,howtounderstandcomputationalscienceandhowtolearncomputationalscience.Thekeypointofthecourseteachingistofullyimplementthethinkingmethodofphilosophyofscience,toguidethewholecourseteachingwithscientificcognitivetheoryandscientificmethodology,firstofall,itbrieflyintroducessomeofthemostimportantbasicconceptsinthefirst-leveldisciplineofcomputationalscience.Then,focusingonthedefinition,characteristics,historicalorigin,developmentandchange,developmenttrendandothercontentsofthedisciplineofcomputationalscience,thecontentofthedisciplinemodelissystematicallyexpounded,andhowtounderstandthethinkingmethodsofthewholedisciplineisintroduced,howtolearnthethinkingmethodsandlearningmethodsofthissubject,andhowtoforminnovativeconsciousnessandinnovativethinkingstructure.Thethirdpartintroducesthetrainingsystemofprofessionaltalentsindetailtoguidestudentshowtolearncomputationalscienceandsuccessfullycompletethelearningofthisprofessionalcourseandthecultivationoftheirabilities.Thefourthpartishowtointroducethemethodofpersonalcareerplanning.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：了解学科重要的基本概念和学科方法论，能够基于计算原理，初步发现或判断计算应用领域的复杂工程问题，为毕业要求指标点2.1的达成提供一定支持。是2.12.12M2目标2：了解常见信息检索方法，会运用检索方法调研领域现状，分析不同职业对技术的不同需求，为毕业要求指标点2.3的达成提供支持。是2.33M3目标3：通过团队合作的方式完成计算领域热点问题的汇报，理解角色任务与团队整体目标，协作完成任务，为毕业要求指标点9.1的达成提供支持。是9.14M4目标4：学会常见文档编辑软件的使用方法，会选择合适的编辑方法，撰写个人职业发展规划，为毕业要求指标点10.1的达成提供支持。是10.15M5目标5：了解IT领域目前的最新趋势、研究热点和前沿知识，为个人职业规划提供必要的素材，为毕业要求指标点10.2的达成提供支持。是10.26M6目标6：通过学科发展方向、趋势和前沿的了解及检索，充分认识到终身学习的重要性，树立起较强的自主学习和终身学习意识，为毕业要求指标点12.1的达成提供支持。是12.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章科学哲学的思想方法本章重点难点：初步理解和掌握一般的科学思想方法，理解科学哲学与学科方法论。////21.01.0计算机的数学起源丢番图方程、费马大定理、无理数和超越数、第三次数学危机、可计算性问题M12讲授2选择分组演讲题目31.11.1计算科学一词的来历计算机科学的发展历史、核心概念、知识领域、国内计算学科的发展历史、本专业沿革M11讲授1自学教材41.21.2科学哲学与学科方法论简介演绎逻辑主义、逻辑经验主义、西方哲学的转变、科学哲学、学科方法论M10.5讲授0.5自学教材51.31.3一般的科学的思想方法科学哲学的思想方法与处理问题方式方法的三步曲M11讲授、讨论1自学1.4、1.5节6第二章第二章计算机科学的基本概念和基本知识本章重点难点：理解学科重要的基本概念，了解冯•诺伊曼式计算机的组成结构，围绕计算机系统的组成结构和工作原理将概念进行有机串联。////72.12.1计算模型与二进制计算模型、算法、图灵机、二进制M1,M60.3讲授0.3自学教材82.22.2存储程序式计算机的基本结构与工作原理冯•诺伊曼式计算机的组成结构与工作原理M1,M60.2讲授0.2自学教材92.32.3数字逻辑与集成电路数字逻辑、布尔代数、门电路M1,M60.2讲授0.2自学教材102.42.4机器指令与汇编语言机器指令、汇编语言M1,M60.2讲授0.2自学教材112.52.5算法、过程与程序算法及辗转相除法举例、算法复杂性、过程与程序M1,M61讲授1自学教材122.62.6高级语言与程序设计技术和方法高级语言与程序设计技术和方法M1,M60.2讲授0.2自学教材132.72.7系统软件与应用软件系统软件与应用软件M1,M60.1讲授0.1自学教材142.82.8计算机图形学、图像处理与模式识别计算机图形学、数字图像处理、模式识别、计算机视觉M1,M60.2讲授0.2自学教材152.92.9逻辑与人工智能人工智能的三次浪潮、新一代信息革命的关系、人工智能的主要应用领域M1,M2,M61讲授1搜集分组演讲资料162.102.10计算机组织与体系结构计算机体系结构、抽象、分层M1,M60.2讲授0.2自学教材172.112.11并行计算机、通道与并行计算串行、并行、并行计算、并发、分布式计算M1,M60.2讲授0.2自学教材182.122.12计算机网络与通信通信协议、网络协议模型、细腰模型M1,M60.5讲授0.5自学教材192.132.13高性能计算高性能计算、全球超级计算机500强、E级超算争霸赛M1,M60.5讲授0.5自学资料20第三章第三章计算科学的意义、内容和方法本章重点难点：如何科学地认知计算科学学科。////213.13.1什么是计算科学？科学、技术、工程的概念、计算科学的一般概括M1,M60.2讲授0.2自学教材223.23.2学科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M1,M60.3讲授0.3自学教材233.33.3计算科学发展主线计算科学的知识组织结构、计算模型与计算机、计算模型、语言与软件开发方法学、应用数学与计算机应用、学科发展带给我们的启示M1,M4,M63讲授3自学PPT制作243.43.4计算科学的分类与分支学科简介构造性数学基础、计算的数学理论、计算机组成原理、器件与体系结构、计算机应用基础、计算机基本应用技术、软件基础、软件开发方法学M1,M3,M62讲授2准备分组演讲253.53.5计算科学与数学和其它相关学科的关系数理逻辑和代数是计算科学的主要基础M1,M60.5讲授0.5自学教材263.63.6范型及其科学意义范型/范式、计算科学范式M1,M60.3讲授0.3自学教材273.73.7计算科学的学科形态与核心概念三种学科形态：理论、抽象和设计；五组核心概念：计算模型与能行性、抽象与构造性描述、系统特征、计算方法、实现技术M1,M61讲授1自学教材283.83.8计算科学的典型方法与典型实例内涵与外延方法、构造性方法、公理化方法、快速原型方法、演化方法、展开与归约方法、哲学家共餐问题及一组典型实例M1,M61讲授1自学教材293.93.9学科基本工作流程方式及其科学意义计算学科的基本工作流程方式及其科学意义M1,M60.2讲授0.2自学教材303.103.10计算科学学科特点、发展规律、趋势及其社会影响计算科学学科特点、发展规律、趋势及其社会影响M1,M60.3讲授0.3自学教材313.113.11计算科学知识组织结构及其演变计算科学知识组织结构及其演变M1,M60.2讲授0.2自学教材323.123.12计算机产业发展前景新一代信息技术产业、中美竞争的七条赛道M1,M2,M61讲授1自学资料33第四章第四章计算机科学与技术专业培养方案本章重点难点：理解人才培养体系的顶层设计，能够在总结专业培养方案的基础上设计自己的学习规划。////344.14.1人才培养体系顶层设计面向产出的、质量可控的人才培养体系；复杂工程问题的定义和分类、四种顶层能力的含义、能力支撑层次关系M5,M61讲授1自学资料354.24.2能力培养体系培养目标解读、毕业要求与培养目标的支撑关系、毕业要求能力层次与流程划分、毕业要求指标点分解与支撑矩阵M5,M61讲授1自学资料364.34.3课程知识体系计算科学课程知识体系的应然和实然、方向课程、课程目标举例、基于三基四性的课程体系M5,M60.5讲授0.5自学资料374.44.4制度保障体系反向设计的持续改进闭环M5,M60.2讲授0.2自学资料38第五章第五章个人职业规划本章重点难点：如何分析自我及如何定位职业。////395.15.1自我分析自然条件、性格分析、教育与学习经历、工作与社会阅历、知识技能与经验、兴趣爱好与特长M4,M50.5讲授、讨论0.5自学Word405.25.2环境分析社会环境分析、家庭环境分析、职业环境分析、地域与人际环境分析M4,M50.5讲授、讨论0.5自学Word415.35.3职业定位行业领域定位与理由、职业岗位起点定位与理由、职业目标与可行性分析M4,M50.5讲授、讨论0.5自学Latex425.45.4实施方案实施方案的考虑因素M4,M50.3讲授、讨论0.3自学Latex435.55.5评估与调整评估时间、评估内容、调整原则M4,M50.2讲授、讨论0.2自学Latex44分组演讲分组演讲部分每个分组上台演讲，根据演讲及回答情况打分M2,M3,M68演讲8准备分组演讲四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1分组演讲分组演讲成绩=小组成绩*个人权重小组成绩内容：主题明确，观点正确、鲜明，见解独到，内容充实30%表达：表达流畅，富有感染力20%回答：回答问题逻辑清晰，准确30%制作：PPT风格大方，制作美观20%个人权重考虑因素：工作量、工作难度、工作完成程度和工作积极性，合计为130%2课程总结报告课程认识深刻30%问题思考深入30%结构完整、格式规范20%现代IT工具良好运用20%30%3个人职业规划个人职业规划成绩=分项评价60%+整体评价40%分项评价：自我分析10%环境分析10%职业定位15%实施方案15%评估与调整10%整体评价：完整性20%可行性20% 40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1分组演