计算机专业知识体系

本章主要内容素质培养与知识体系学科基础知识第三章计算机专业知识体系

3.1素质培养与知识体系

为了适应21世纪经济建设、社会发展对人才的需要，各高等学校都及时的修订、完善了培养方案、教学计划。虽然各学校根据自身的特点各有不同，但大体上都遵循了一个基本原则。简要描述为：在现代教育理念指导下，以素质教育为基础，以创新教育为核心，贯彻以学生为主体、教师为主导的教育思想；加强基础，拓宽专业，强化能力，注重创新。由“重专业、轻素质”向全面推进素质教育转变，由单纯传授知识向促进学生全面素质的提高转变。为经济建设和社会发展培养基础理论扎实、知识面宽、素质高、能力强、富有创新精神和创业能力的高素质人才。一个人事业的成功，特别是从事计算机事业的成功，只靠专业知识是远远不够的。王选特别强调了情商的重要性。国外的研究表明，一个人的成就只有20%来自智商，而80%都取决于情商，其中就包括团队精神。他举例说，他的一位大学同学当时成绩很一般，智商并不突出，但情商很好，为人大度、坦诚，对人友善，同学们都乐于和他交往。后来那位同学在核技术领域奋斗了40余年后，最终被选为中国工程院院士。获得2000年国家最高科学技术奖的吴文俊和2002年国家最高科学技术奖的金怡濂所取得的成就都是几十年持之以恒、艰苦奋斗的结果。中国科学院数学研究所的一位研究员曾亲眼目睹，20世纪80年代末的一个农历除夕晚上8点多钟，吴文俊还在计算机房上机。那时计算机尚未进入家庭，上机条件也是比较苦的，而年近古稀的吴文俊在大年三十晚上还在继续钻研课题。

从以上事例可以看出，综合素质对于一个人事业成功的重要性，这也是教育领域一再强调素质教育的原因所在。综合素质应体现在如下几个方面：（1）品德素质：热爱祖国，热爱人民；具有远大理想和抱负；尊纪守法，严以律己，宽以待人，团结合作，勤奋努力。（2）文化素质：从人类一切优秀文化中汲取营养，陶冶情操，提高自身的文学素质、科学素质、美学素质。（3）心理素质：树立科学的世界观和人生观，能适应顺境和逆境环境下的自我调整，既不为一时的成功而沾沾自喜，也不为一时的挫折而灰心丧气。（4）专业素质：具备扎实的基础理论，掌握计算机学科的基本概念和方法，较强的实践能力，了解计算机学科的发展方向和应用前景，具备较强的独立分析问题、解决问题的能力。应具备以下几个方面的能力（1）自学能力：包括自主获取知识的能力，信息获取的能力，独立解决问题的能力。（2）自控能力：自我控制约束能力是一个人基本素质的体现，进入大学，个人自由空间变大了、自由时间变多了，更需要自我约束控制能力。作为一个大学生，应该知道目前的主要任务是什么，应该知道该作什么、不该作什么，注意锻炼自己的意志力和自我控制能力，强化社会责任感和历史使命感，这也是日后事业有成的重要基础。（3）创新能力：现在的社会是一个竞争的社会，要想在竞争中处于有利地位，新是基础。理论创新、技术创新、制度创新、管理创新、教育创新，无论日后从事什么工作都需要创新，没有创新思维和创新能力就不具备竞争力。（4）表达能力：包括文字表达能力和口头表达能力，作为社会中的人，总是要和其他人交流的，特别是在日益走进信息化社会的今天，表达能力更显重要。特别要说明的是，从事计算机领域的工作（不管是科学研究、技术开发还是商业经营），英语表达能力尤为重要，要注重英语的听、说、读、写、译能力的提高，这对于及时了解计算机学科的最新成果、正确把握计算机学科的发展趋势都是非常重要的。（5）组织能力：大学毕业走向社会，总是要工作在一个单位（团队）中，总要涉及到合作问题，组织协调能力对于充分调动成员的积极性，高质量完成合作性工作是非常必要的。

计算学科学生能力的培养（1）学生应具备的能力思维能力发现本领域新特性的能力。这些特性将导致新的活动方式和新的工具的产生。面向计算学科的思维能力应包含面向计算学科方法论的思维能力和面向计算学科的数学思维能力。使用新工具的能力

使用本领域的工具有效地进行其他领域实践活动的能力。

具体来讲，学生应具备的专业能力有以下三方面：

计算思维能力（抽象思维和逻辑思维的能力）

算法设计与分析能力、程序设计能力

计算机系统的认知、分析、设计和应用能力

知识、能力、素质是相互联系、相互影响的，没有合理的知识体系支撑，就不可能有强能力和高素质，知识是能力和素质的基础，具备了较强的能力和较高的素质又可以更好、更快的获取知识。

根据素质和能力培养的要求，计算机专业知识体系主要应包括公共基础知识、学科基础知识和专业知识几个系列。公共基础知识系列主要开设树立科学的世界观、培养高尚的道德情操和良好的心理素质、增强法制观念等方面的课程，大学语文、大学英语、大学体育等课程也属于该模块。

学科基础知识系列主要开设数学和电子学方面的课程，在3.2节中列出了高等数学、线性代数、概率论与数理统计、离散数学，普通物理学、电路分析、模拟电路、数字电路等主要学科基础课程的知识点。

专业知识系列涉及到的课程比较多，包括计算机导论、高级语言程序设计、计算机组成原理、数据结构、操作系统、数据库原理、软件工程、编译原理、计算机网络、汇编语言程序设计、微机接口技术、计算机体系结构、计算机控制技术、网络安全及管理、人工智能、模式识别、数字图象处理、计算机图形学、面向对象程序设计、多媒体技术等。在第4~6章中分3个模块（软硬件系统知识模块、程序设计知识模块、软件开发知识模块）分别对计算机组成原理、操作系统、计算机网络、高级语言程序设计、数据结构、编译原理、数据库原理、软件工程等核心专业课程的主要内容分别作了简要介绍。软件技术系列

程序设计与算法的训练、系统软件技术硬件技术系列

从对电路的认识开始，逐渐走向系统及其应用网络技术系列

从网络的一般应用开始。如Internet技术、网络设计、网络安全、分布式系统等，以后可增加电子商务、数据挖掘、多媒体技术等（2）目前存在的问题

培养能力的教育过程的5个步骤：

引起学习该领域的动机 充分展示该领域能做什么 揭示该领域的特色 追溯这些特色的历史根源 实践这些特色核心课程设置中存在的问题：

缺乏面向计算学科方法论的思维能力和面向计算学科数学思维能力的培养 忽视计算领域的历史内容，使学生重复原来的错误 缺乏其他专业能力的培养 缺乏对实验室操作、集体项目和交叉学科的研究。（3）相应的对策

理论与实践相结合

提供具体经验。提供将课堂上讲授的原理运用于实际软件和硬件的设计、实现和测试的具体经验，以培养学生关于实际计算的感性认识，帮助学生理解抽象概念。

强调程序设计。强调学生对实验室技术、硬件能力、软件工具的正确理解和运用。实验室主机上要求备有许多的软件工具以及实验和方案的适当文档，并教会学生正确使用这些工具及文档。

介绍试验方法。包括对试验的使用和设计、软件和硬件监控器、结果的统计分析，以及研究结果的适当陈述，使学生们懂得将粗心的观察和细心的试验区别开来。

创新能力的培养

新颖性、价值性 核心是提出新思想计算机科学与技术专业设置的四个方向研究型 计算机科学工程型 计算机工程、软件工程应用型 信息技术四个方向的必修知识量的汇总领域单元知识点~学时计算机科学141321056560计算机工程181861488551软件工程1042336494信息技术1292736281总计5445236161886有些重叠，但大致差不多。计算机科学方向的知识体系

14个知识领域（area）

132个知识单元（unit）

1056个知识点（topic）

12个核心基本概念（concept）计算机科学方向的16门核心课程序号课程名称理论学习学时实践学时涵盖核心知识单元非核心知识单元1计算机导论3616SP1,PL1,SE3,PL3,HC1,SE7,NC22程序设计基础5432PL1,PF1,PF2,PF5,AL2,AL3,PL63离散结构48*2DS1,DS2,DS3,DS4,DS54算法与数据结构7216AL1,AL2,AL3,AL4,AL5,PF2,PF3,PF45计算机接口与通信2432AR1,AR2,AR3,AR5

6社会与职业道德2416SP1,SP2,SP3,SP4,SP5,SP6,SP7SP8,SP9,SP107操作系统5416AL4,OS1,OS2,OS3,OS4,OS5OS6,OS7,OS8,OS118数据库系统原理5432IM1,IM2,IM3,IM4,IM5,IM6IM7,IM8,IM9,IM10,IM11,IM13,IM14计算机科学专业方向的16门核心课程

序号课程名称理论学习学时实践学时涵盖核心知识单元非核心知识单元9编译原理5416PL1,PL2,PL3,PL4,PL5,PL6PL7,PL810软件工程5432SE1,SE2,SE3,SE4,SE5,SE6,SE7,SE8SE9,SE1011计算机图形学5416HC1,HC2,GV1,GV2

HC5,GV3,GV4,GV5,GV6,GV7,GV8,GV912计算机网络5416NC1,NC2,NC3,NC4

NC5,NC6,NC8,NC9,AR913人工智能5416IS1,IS2,IS3IS4,IS5,IS6,IS7

14数字逻辑3616AR1,AR2,AR315计算机组成基础5416AR2,AR3,AR4,AR516计算机体系结构5416AR5,AR6,AR7AR8,AR9计算机工程方向的知识体系

18个知识领域（area）

186个知识单元（unit）

1488个知识点（topic）

计算机工程方向的18个知识领域：CE-ALG算法与复杂度CE-CAO计算机体系结构和组织CE-CSE计算机系统工程CE-CSG电路和信号CE-DBS数据库系统CE-DIG数字逻辑CE-DSP数字信号处理CE-ELE电子学CE-ESY嵌入式系统CE-HCI人机交互CE-NWK计算机网络CE-OPS操作系统CE-PRF程序设计基础CE-SPR社会和职业问题CE-SWE软件工程CE-VLSVLSI设计与构造CE-DSC离散结构CE-PRS概率和统计序号课程名称理论学习学时实践学时涵盖知识单元非核心知识单元1计算机导论248SPR0,PRF0,SWE6,HCI0,HCI1,SWE5,NWK0,SPR1,SPR3,SPR4,SPR5,SPR6SWE72程序设计基础5616PRF0,PRF1,PRF2,PRF3,ALG1,ALG2,PRF6PRF7,PRF83离散结构568DSC0,DSC1,DSC2,DSC3,DSC4,DSC5,DSC64算法与数据结构568ALG0,ALG1,ALG2,ALG3,ALG4,ALG5,PRF3,PRF4,PRF5ALG65电路与系统488CSG0,CSG1,CSG2.CSG3.CSG4,CSG5,CSG6CSG7,VLS86模拟与数字电子技术4812ELE0,ELE1,ELE2,ELE3,ELE4,ELE5,ELE6,ELE7,ELE8,ELE9,ELE10,VLS0,VLS1,VLS2ELE11,ELE12,ELE13,ELE147数字信号处理328DSP0,DSP1,DSP2,DSP3,DSP4,DSP5,DSP6DSP7,DSP8,DSP9,DSP10,DSP11,CSG8计算机工程专业方向的16门核心课程

8数字逻辑328DIG0,DIG1,DIG2,VLS3,DIG3,DIG4,DIG5,VLS4,DIG6,DIG7,DIG8,DIG9DIG109计算机组成基础568CAO0,CAO1,CAO2,CAO3,CAO4,,CAO5,CAO6,CAO7,VLS5,HCI2,HCI310计算机体系结构488CAO5,CAO6,CAO7CAO8,CAO9,CAO1011操作系统488ALG4,OPS0,OPS1,OPS2,OPS3,OPS4,OPS5,OPS7,OPS6,OPS812计算机网络488NWK0,NWK1,NWK2,NWK3,NWK4,NWK5,NWK6,HCI4NWK7,NWK8,NWK9,NWK10,CAO9,HCI1013嵌入式系统4812ESY0,ESY1,ESY2,ESY3,ESY4,ESY5,ESY6,CAO4,HCI4,CSE0,CSE1,CSE2,CSE3,CSE4,CSE5,CSE6,CSE7,CSE8ESY7,ESY8,ESY9,ESY10,CSE9,CSE10,CSE1114软件工程248SWE0,SWE1,SWE2,SWE3,SWE4,SWE5,SWE6SWE7,SWE8,SWE9,HCI5,HCI615数据库系统原理328DBS0,DBS1,DBS2,DBS3,DBS4DBS5,DBS6,DBS7,DBS816社会与职业学164SPR0,SPR1,SPR2,SPR3,SPR4,SPR5,SPR6,SPR7,SPR8SPR9软件工程方向的知识体系

10个知识领域（area）

42个知识单元（unit）

336个知识点（topic）

软件工程方向的10个知识领域：软件需求软件设计软件构造软件测试软件维护软件配置管理软件工程管理软件工程过程软件工程工具和方法软件质量

相关学科

认知科学和人的因素计算机科学计算机工程管理和管理科学项目管理系统工程数学课内外学时比1:31:2.51:2开课课程编号课程名称学时1学时2学时3学期1CS101程序设计基础39606012CS102面向对象范型36506023CS103数据结构和算法31406034CS105离散结构124405025CS106离散结构227405036CS220计算机体系结构15306047CS226操作系统和网络16506058CT270T数据库13405069MA271计算的统计学和经验方法1830310NT272工程经济学1320203软件工程专业方向的20门核心课程

课内外学时比1;31:2.51:2开课课程编号课程名称学时1学时2学时3学期11NT181团队激励和沟通113030112NT291软件工程专业实践142020513SE201软件工程导论345050314SE211软件构造365060415SE212人机交互的软件工程方法254040416SE311软件设计与体系结构334050517SE321软件质量保证与测试375050618SE322软件需求分析183040619SE323软件项目管理264040720SE400软件工程高级项目2840508合计476760900信息技术方向的知识体系

12个知识领域（area）

92个知识单元（unit）

736个知识点（topic）

软件工程方向的12个知识领域：IT-ITF信息技术基础 IT-HCI人机交互IT-IAS信息保障和安全 IT-IM信息管理IT-IPT集成程序设计及技术 IT-NET计算机网络IT-PF程序设计基础 IT-PT平台技术IT-SIA系统集成和体系结构 IT-SA系统管理和维护IT-SP信息技术与社会环境 IT-WS系统和技术信息技术专业方向的15门核心课程

序号课程名称讲授学时实践学时涵盖知识单元非必修知识单元1信息技术导论3618ITF.the,ITF.org,ITF.his,ITF.re,ITF.app,SP.his应用系统案例研究2信息技术应用数学入门428ITF.mat随机过程；统计方法；应用图论3程序设计与问题求解4818PF.fpc,PF.oop,PF.edp,PF.rec4数据结构与算法2412PF.fds,PF.aps抽象数据类型；算法设计策略5计算机系统平台4818PT.ao,PT.ci;PT.os;SA.os计算机硬件基础；案例研究(Wintel,Linux)；分布与并行6应用集成原理与工具5618IPT.sys,IPT.dat,IPT.scr,IPT.ic,IPT.pl,IPT.scp,IPT.mi;J2EE;.NET；开放源码7Web系统与技术4818WS.tec,WS.inf,WS.dm,WS.dev,WS.vulJava开发技术；JDBC8计算机网络与互连网4818NET.fn,NET.rs,NET.pl,NET.se,NET.aaTCP/IP协议族；无线网络；P2P9数据库与信息管理技术4818IM.fun,IM.dql,IM.dor,IM.dm,IM.mg,IM.spcGIS应用；网络存储；数据挖掘10人机交互4818HCI.hum,HCI.asp,HCI.ev,HCI.dev,HCI.acc,HCI.em,HCI.sof人体工学；用户心理学;多通道交互11面向对象方法3618SIA.req,PF.oop,PT.eds,UML12信息保障和安全4818IAS.fu,IAS.se,IAS.op,IAS.po,IAS.att,IAS.sd,IAS.for,IAS.in,IAS.ss,IAS.th,IAS.vu安全评估；密码学基础知识；计算机病毒；程序安全13社会信息学368SP.sc,SP.int,SP.leg,SP.org,SP.pcl,SP.per,SP.tea,NET.aa14信息系统工程与实践2440SIA.req,SIA.acq,SIA.int,SIA.tqa,SIA.pm,SIA.org,SIA.arc;SP.pc;SP.tea项目规划；风险控制；支持软件(如Microsoftproject)15系统管理与维护1836SA.app,SA.adm,SA.ad;SP.pc,SP.tea；NET.nm网络管理软件计算机网络专业方向

培养掌握计算机网络基本原理、最新知识，具有较强的网络系统的工程施工、管理、维护能力，能从事计算机网络一线工作的高级技术应用人才。主干课程：数据结构、计算机网络基础、局域网技术、TCP/IP协议、交换与路由设备、UNIX操作系统、数据库原理软件工程、C&C++程序设计、Java程序设计网络数据库（Oracle）等。工作去向：计算机网络工程的设计与实施、计算机网络软件编制、网络管理和维护。计算机应用技术专业方向

培养计算机应用、调试和维护的高级应用型技术人才，掌握数据库技术、网络技术、多媒体技术，和计算机应用系统的分析和设计方法，学生具有较强的专业开发与实践能力。主干课程：计算机组成原理、计算机维护技术、数字信号处理、数据库原理、大型数据库应用技术、操作系统、C&C++程序设计、软件开发技术，计算机组装与维修，计算机网络等。工作去向：计算机软、硬件的开发，运用计算机进行技术改造和过程控制，以及计算机系统的安装、维护等。

计算机系统维护

培养熟悉计算机软件、硬件应用方面的基本知识，掌握计算机系统结构及组成，具备计算机系统测试、维护与维修能力的高级技术应用性专门人才。核心课程：微机原理、C++程序设计、汇编语言程序设计、操作系统、数据库基础与应用、计算机网络基础、计算机网络维护、接口技术、可编程控制器（PLC）、单片机原理与应用、计算机组装与维修实训、计算机应用实训、计算机网络集成实训等，及实践环节。工作去向：企事业单位从事计算机硬件测试、维护，应用软件的编程及调试工作。

计算机硬件与嵌入式

培养掌握计算机系统结构及组成的基本原理，具备计算机硬件与嵌入式设备的生产、测试、维护与维修能力的高级技术应用性专门人才。核心课程：计算机组成原理、计算机应用技术、微机原理与接口、计算机网络技术、汇编语言程序设计、微机控制技术、自动测试与检测技术、单片机原理与应用、操作系统与应用、计算机维护与维修、微机原理与接口实训、汇编语言程序设计实训、嵌入式系统等，及实践环节。工作去向：计算机硬件与嵌入式设备的生产、销售、测试、维护与维修等。计算机信息管理

培养掌握信息处理和信息管理技术，具备程序设计、信息管理系统软件开发和维护能力的高级技术应用性专门人才。核心课程：计算机组成原理、高级语言程序设计、计算机应用技术、数据库技术及应用、管理信息系统、统计学原理、办公自动化原理及应用、计算机网络技术、计算机信息处理综合作业、数据库技术及应用实训、管理信息系统课程设计、计算机网络技术实训等，及实践环节。工作去向：在企事业单位从事计算机信息处理和信息管理、信息管理系统软件开发和维护工作。计算机多媒体技术

培养具备较强的计算机操作技能，能熟练进行计算机多媒体软件设计和开发、动画设计与制作、平面广告设计、交互式多媒体作品的设计与制作的高级技术应用性专门人才。核心课程：多媒体技术基础、微机原理、数据库基础、平面动画实用技术、计算机网络基础、图像处理实用技术、三维动画实用技术、网页设计制作、多媒体设计与创作、影视制作程序、多媒体制作工具使用、商业简报制作等，及实践环节。工作去向：电子出版、教育软件开发、商业简报制作、平面广告设计及其它多媒体应用领域的媒体集成与系统设计工作。图形图像

培养具有较丰富的计算机基础知识，掌握计算机图形图像制作的基本理论知识和相关应用领域知识，熟悉计算机图形图像制作环境，精通国际上流行的1-2种图形图像制作工具（如Apple、Photoshop、Illustrator等）,并能运用软件独立实现创意者的意图，完成所需要的计算机图形图像制作任务。核心课程有：色彩构成、平面构成、立体构成、广告心理学、多媒体技术基础、图形/图像制作环境、Photoshop平面设计、Illustrator图形制作、3DSMAX、Flash、AutoCAD、Acrobat应用与作品输出、Dreamweaver网页设计。工作去向：广告制作、包装、装潢设计、居宅装修、出版、印刷、游戏开发等图形图像制作工作。动漫设计与制作

培养具备计算机动画设计、数字声像合成技术能力，计算机二维、三维动画制作及影视后期制作能力的高级技术应用性专门人才。核心课程：动画技法、动态技法、影视技术概论、视觉传达、平面设计、动画设计、多媒体技术及应用、声像合成、影视剧作、分镜头故事脚本、二维三维静帧技法、平面设计实训、多媒体技术及应用实训、动画设计实训、声像合成实训等，及实践环节。工作去向：在动画公司、电视台以及其他广告传媒等单位，从事动画片制作、影视广告制作、后期合成等工作。计算机科学各主领域的基本内容以及相应的课程设置一、计算学科各主领域的基本内容

计算学科各主领域的基本问题来源于各主领域所研究的内容，因此，在给出各主领域的基本问题前，先给出各主领域所包括的主要内容。离散数学 程序设计基础算法与复杂性 体系结构操作系统 网络计算程序设计语言 人-机交互图形学和可视化计算 智能系统信息管理 软件工程社会化和职业的问题 科学计算1.离散结构

主要内容包括集合论、数理逻辑、近世代数、图论以及组合数学等。该领域与计算学科各主领域有着紧密的联系，CC2001为了强调它的重要性，特意将它列为计算学科的第一个主领域。该主领域以抽象和理论两个学科形态出现在计算学科中，它为计算学科各分支领域解决其基本问题提供了强有力的数学工具。2.程序设计基础（1）主要内容包括程序设计结构、算法、问题求解和数据结构等。（2）基本问题主要包括：①对给定的问题，如何进行有效的描述并给出算法？②如何正确选择数据结构？③如何进行设计、编码、测试和调试程序？3.算法与复杂性（1）主要内容包括算法的复杂度分析、典型的算法策略、分布式算法、并行算法、可计算理论、P类和NP类问题、自动机理论、密码算法以及几何算法等。（2）基本问题主要包括：①对于给定的问题类，最好的算法是什么？要求的存储空间和计算时间有多少？空间和时间如何折衷？②访问数据的最好方法是什么？③算法最好和最坏的情况是什么？④算法的平均性能如何？⑤算法的通用性如何？4.体系结构（1）主要内容包括数字逻辑、数据的机器表示、汇编级机器组织、存储技术、接口和通信、多道处理和预备体系结构、性能优化、网络和分布式系统的体系结构等。（2）基本问题主要包括：①实现处理器、内存和机内通信的方法是什么？②如何设计和控制大型计算系统，而且使其令人相信，尽管存在错误和失败，但它仍然是按照我们的意图工作的？③哪种类型的体系结构能够有效地包含许多在一个计算中能够并行工作的处理元素？④如何度量性能？5.操作系统（1）主要内容包括操作系统的逻辑结构、并发处理、资源分配与调度、存储管理、设备管理、文件系统等。（2）基本问题主要包括：①在计算机系统操作的每一个级别上，可见的对象和允许进行的操作各是什么？②对于每一类资源，能够对其进行有效利用的最小操作集是什么？③如何组织接口才能使得用户只需与抽象的资源而非硬件的物理细节打交道？④作业调度、内存管理、通信、软件资源访问、并发任务间的通信以及可靠性与安全的控制策略是什么？⑤通过少数构造规则的重复使用进行系统功能扩展的原则是什么？6.网络计算（1）主要内容包括计算机网络的体系结构、网络安全、网络管理、无线和移动计算以及多媒体数据技术等。（2）基本问题主要包括：①网络中的数据如何进行交换？②网络协议如何验证？③如何保证网络的安全？④分布式计算的性能如何评价？⑤分布式计算如何组织才能够使通过通信网连接在一起的自主计算机参加到一项计算中，而网络协议、主机地址、带宽和资源则具有透明性？7.程序设计语言（1）主要内容包括程序设计模式、虚拟机、类型系统、执行控制模型、语言翻译系统、程序设计语言的语义学、基于语言的并行构件等。（2）基本问题主要包括：①语言（数据类型、操作、控制结构、引进新类型和操作的机制）表示的虚拟机的可能组织结构是什么？②语言如何定义机器？机器如何定义语言？③什么样的表示法（语义）可以有效地用于描述计算机应该做什么？8.人-机交互（1）主要内容包括以人为中心的软件开发和评价、图形用户接口设计、多媒体系统的人机接口等。（2）基本问题主要包括：①表示物体和自动产生供阅览的照片的有效方法是什么？②接受输入和给出输出的有效方法是什么？③怎样才能减小产生误解和由此产生的人为错误的风险？④图表和其他工具怎样才能通过存储在数据集中的信息去理解物理现象？9.图形学和可视化计算（1）主要内容包括计算机图形学、可视化、虚拟现实、计算机视觉等4个学科子领域的研究内容。（2）基本问题主要包括：①如何选择支撑图像产生以及信息浏览的更好模型？②如何提取科学的（计算和医学）和更抽象的相关数据？③图像形成过程的解释和分析方法。10.智能系统（1）主要内容包括约束可满足性问题、知识表示和推理、Agent、自然语言处理、机器学习和神经网络、人工智能规划系统和机器人学等。（2）基本问题主要有：①基本的行为模型是什么？如何建造模拟它们的机器？②规则评估、推理、演绎和模式计算在多大程度上描述了智能？③通过这些方法模拟行为的机器的最终性能如何？④传感数据如何编码才使得相似的模式有相似的代码？⑤电机编码如何与传感编码相关联？⑥学习系统的体系结构怎样？⑦这些系统是如何表示它们对这个世界的理解的？11.信息管理

（1）主要内容包括信息模型与信息系统、数据库系统、数据建模、关系数据库、数据库查询语言、关系数据库设计、事务处理、分布式数据库、数据挖掘、信息存储与检索、超文本和超媒体、多媒体信息与多媒体系统、数字图书馆等。（2）基本问题主要包括：①使用什么样的建模概念来表示数据元素及其相互关系？②怎样把基本操作（如存储、定位、匹配和恢复）组合成有效的事务？③这些事务怎样才能与用户有效地进行交互？④高级查询如何翻译成高质量的程序？⑤哪种机器体系结构能够进行有效的恢复和更新？⑥怎样保护数据，以避免非授权访问、泄露和破坏？⑦如何保护大型的数据库，以避免由于同时更新引起的不一致性？⑧当数据分布在许多机器上时如何保护数据、保证性能？⑨文本如何索引和分类才能够进行有效的恢复？12.软件工程

（1）主要内容包括软件过程、软件需求与规格说明、软件设计、软件验证、软件演化、软件项目管理、软件开发工具与环境、基于构件的计算、形式化方法、软件可靠性、专用系统开发等。（2）基本问题主要包括：①程序和程序设计系统发展背后的原理是什么？②如何证明一个程序或系统满足其规格说明？③如何编写不忽略重要情况且能用于安全分析的规格说明？④软件系统是如何历经不同的各代进行演化的？⑤如何从可理解性和易修改性着手设计软件？13.社会和职业的问题（1）主要内容包括计算的历史、计算的社会背景、分析方法和工具、专业和道德责任、基于计算机系统的风险与责任、知识产权、隐私与公民的自由、计算机犯罪、与计算有关的经济问题、哲学框架等。（2）基本问题主要包括：①计算学科本身的文化、社会、法律和道德的问题；②有关计算的社会影响问题，以及如何评价可能的一些答案的问题；③哲学问题；④技术问题以及美学问题。14.科学计算（1）主要内容包括数值分析、运筹学、模拟和仿真、高性能计算。（2）基本问题主要包括：①如何精确地以有限的离散过程近似表示连续和无限的离散过程？②如何处理这种近似产生的错误？③给定某一类方程在某精确度水平上能以多快的速度求解？④如何实现方程的符号操作，如积分、微分以及到最小项的归约？⑤如何把这些问题的答案包含到一个有效的、可靠的、高质量的数学软件包中？二、计算学科课程体系（1）课程体系的三层结构 基础课程（奠定基础） 主干课程（涵盖知识体系大部分核心单元） 特色课程（完备课程体系）（2）课程的入门及设计模式

基础课程

命令优先（程序设计优先）

优点：发展成熟、易引起学习兴趣、在一定程度上提高学生的能力；缺点：注重细节，忽视学科概念、思维能力的基础培养，几乎不涉及设计、分析和测试。 对象优先

优点：强调面向对象的程序设计思想，并使之延续到算法、基本数据结构、软件工程等后续课程；缺点：包含大量的关于对象式程序设计语言的细节，入门较难。 函数优先

特点：比程序优先更为抽象的入门方式，具有很强的抽象性。

广度优先 优点：全面了解学科分支在学科全局中的地位及相互关系，为以后的学习打好基础；缺点：内容多，抽象。因此需要用科学的方法来学好这一如门课程。 算法优先 优点：可以使学生有坚实的算法基础，有利于以后的学习和尽早了解计算学科；缺点：只能描述基本的算法概念和结构。 硬件优先 优点：先建立硬件基础，再继续进行高级程序设计等其它内容的学习：缺点：强化硬件的作用和弱化硬件的趋势之间很难统一。

主干课程

基于主题模式

除基础课之外，按领域（1或多个）划分课程，如：算法与复杂性、计算机体系结构、操作系统等；也可一个领域对应多门课程（即压缩模式），如算法与复杂性对应程序设计、数据结构等。 基于系统模式 从各领域中抽取相关的知识单元组成课程，如：数据库系统、编译原理、操作系统、管理信息系统等。

基于WEB模式 强调网络系统及其应用。 特色课程

3.2学科基础知识

目录3.2.1数学知识3.2.2物理学及电子学知识

3.2.1数学知识

数学技巧和形式化的数学推理已在计算机学科领域中占有重要位置。计算机学科在基本的定义、公理、定理和证明技巧等很多方面都要依赖数学知识和数学方法。而且，数学提供了一门研究计算机学科相关思想的语言、一组用于分析与验证的特殊工具以及一个理解重要计算思想得理论框架。一、高等数学

通过本课程的学习，系统的获得一元函数微积分学、多元函数微积分学（包括向量代数和空间解析几何）、常微分方程、级数（包括常数项级数、幂级数和傅里叶级数）的基本知识、理论和方法。在学习过程中要对各部分内容的基本概念、基本理论必须透彻理解，基本方法必须熟练掌握。掌握熟练的运算能力、分析问题和解决问题的能力，同时还要逐步提高抽象思维、逻辑思维和自学能力，从而为学习其它课程和扩大数学知识面打好必要的基础。

课程主要内容如下：

1、函数与极限主要包括：映射与函数、数列的极限、函数的极限、无穷小与无穷大、极限运算法则、极限存在准则、无穷小的比较、函数的连续性与间断点、连续函数的运算与初等函数的连续性、闭区间上连续函数的性质等内容。

2、导数与微分主要包括：导数概念、函数的求导法则、高阶导数、隐函数及由参数方程所确定的函数的导数、函数的微分等内容。3、微分中值定理与导数的应用主要包括：微分中值定理、洛必达定理、泰勒公式、函数的单调性与曲线的凹凸性、函数的极限与最大值最小值、函数图形的描绘、曲率、方程的近似解等内容

4、不定积分主要包括：不定积分的概念与性质、换元积分法、分部积分法、有理函数的积分、积分表的使用等内容。5、定积分及应用主要包括：定积分的概念与性质、微积分基本公式、定积分的换元法和分部积分法、反常积分、定积分的元素法、定积分在几何学上的应用、定积分在物理学上的应用等内容。

6、空间解析几何与向量代数主要包括：向量及其线性运算、数量积-向量积-混合积、曲及其方程、空间曲线及其方程、平面及其方程、空间直线及其方程等内容。7、多元函数微分法及其应用主要包括：多元函数的基本概念、偏导数、全微分、多元复合函数的求导法则、隐函数的求导公式、多元函数微分学的几何应用、方向导数与梯度、多元函数的极值及其求法、二元函数的泰勒公式、最小二乘法等内容。

8、重积分主要包括：二重积分的概念与性质、二重积分的计算法、三重积分、重积分的应用、含参变量的积分等内容。9、曲线积分与曲面积分主要包括：对弧长的曲面积分、对坐标的曲线积分、格林公式及其应用、对面积的曲面积分、对坐标的曲面积分、高斯公式等内容。

10、无穷级数主要包括：常数项级数的概念和性质、常数项级数的审敛法、幂级数、函数展开成幂级数、函数的幂级数展开式的应用、函数项级数的一致收敛性及一致收敛级数的基本性质、傅里叶级数、一般周期函数的傅里叶级数等内容。

11、微分方程主要包括：微分方程的基本概念、可分离变量的微分方程、齐次方程、一阶线性微分方程、全微分方程、可降阶的高阶微分方程、高阶线性微分方程、常系数齐次线性微分方程、常系数非齐次线性微分方程、欧拉方程、微分方程的幂级数解法、常系数线性微分方程组解法举例等内容。

二、线性代数（LinearAlgebra）

线性代数是一门基础数学课程，是在生产实践中产生发展起来的，广泛应用于工程技术、物理、经济及其他领域。本课程的教学目的在于培养学生运用线性代数的内容解决实际问题的能力，适当训练其逻辑思维能力和推理能力。课程主要内容如下：

1、行列式主要包括：行列式的定义及性质、行列式的计算、克莱姆法则等内容。2、矩阵主要包括：高斯消元法、矩阵的加法-乘法、矩阵的转置-对称矩阵、可逆矩阵的逆矩阵、矩阵的初等变换和初等矩阵、分块矩阵等内容。

3、线性方程组主要包括：n维向量及其线性相关性、矩阵的秩、齐次线性方程组有非零解的条件及其结构、非齐次线性方程组有非零解的条件及其解的结构等内容。4、向量空间与线性变换主要包括：n维向量空间的基与向量关于基的坐标、n维向量空间中的内积、标准正交基和正交矩阵等内容。

5、特征值与特征向量主要包括：矩阵的特征值与特征向量、相似矩阵、矩阵可对角化的条件、实对称矩阵的对角化等内容。6、二次型主要包括：二次型的定义和矩阵表示、合同矩阵、化二次型为标准形、正定二次型和正定矩阵等内容。

三、概率论与数理统计（probabilitytheoryandmathematicalstatistics）

介绍概率论和数理统计的基本知识和基本方法，培养学生运用概率论和数理统计基本知识和方法分析问题、解决问题的能力，培养学生的逻辑思维能力，为进一步学习打下坚实的基础。

课程主要内容如下：

1、随机事件与概率主要包括：随机事件、概率、条件概率与独立性、全概率公式与贝叶斯公式等内容。2、随机变量的分布和数字特征主要包括：随机变量及其分布、随机变量函数的分布、随机变量的数字特征、几种重要的随机变量等内容。

3、随机向量主要包括：二维随机向量的分布、随机向量的数字特征、二维正态分布、中心极限定理、大数定律等内容。4、抽样分布主要包括：统计量、抽样分布等内容。5、统计估计主要包括：点估计、最大似然估计法、矩估计、正态总体参数的区间估计、比率的区间估计等内容。6、假设检验主要包括：一个正态总体的假设检验、比率的比较、非参数检验等内容。7、回归分析主要包括：一元线性回归的经验公式与最小二乘法、一元线性回归效果的显著性检验、一元线性回归的预测与控制、非线性问题的线性化、多元线性回归等内容。四、离散数学（DiscreteMathematics）

通过本课程的学习，掌握离散数学的基本概念和基本原理，初步掌握处理离散结构所必须的描述工具和方法。同时，培养学生问题抽象能力、缜密概括、推理能力、利用数学模型解决问题的能力，从而使学生具有良好的专业理论的素质和使用所学知识，分析和解决实际问题的能力。

课程主要内容如下：

1、命题逻辑主要包括：命题及表示、联结词、命题公式与翻译、真值表与等价公式、重言式与蕴涵式、其他联结词、对偶与范式、推理理论等内容。2、谓词逻辑主要包括：谓词的概念与表示、命题函数与量词、谓词公式与翻译、变量的约束、谓词演算的等价式与蕴涵式、前束范式、谓词演算的推理理论等内容。

3、集合与关系

主要包括：集合的概念与表示、集合的运算、包含排斥原理、序偶与笛卡尔积、关系及表示、关系的性质、复合关系和逆关系、关系的闭包运算、集合的划分和覆盖、等价关系与等价类、相容关系、序关系等内容。4、函数主要包括：函数的概念、逆函数和复合函数、特征函数与模糊子集、基数的概念、可数集与不可数集、基数的比较等内容。5、代数结构主要包括：代数系统的引入、运算及性质、半群、群与子群、阿贝尔群和循环群、倍集与拉格朗日定理、同态与同构、环和域等内容。6、格与布尔代数主要包括：格的概念、分配格、有补格、布尔代数、布尔表达式等内容。7、图论主要包括：图的基本概念、路与回路、图的矩阵表示、欧拉图与汉密尔顿图、平面图、对偶图与着色、树与生成树、根树及其应用等内容。3.2.2物理学及电子学知识

物理学及电子学知识是深刻理解计算机硬件结构及其工作原理的重要基础。

一、普通物理学（CommonPhysics）

物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。通过本课程的教学，使学生系统地掌握物理学的基本原理和基本知识，培养学生分析问题、解决问题的能力，帮助学生建立辨证唯物主义观点。

课程主要内容如下：

1、力学主要包括：参照系和坐标系、质点、位置矢量、位移、速度、加速度、直线运动、运动迭加原理、抛体运动、圆周运动、相对位移与相对速度、牛顿第二定律的微分形式、动量定理和动能定理、惯性系和非惯性系、惯性力、保守力、势能、功能原理、机械能守恒定律、动量守恒定律、碰撞、刚体的定轴转动、转动动能、转动惯量、力矩、转动定律、力矩的功、刚体定轴转动中的动能定理、动量矩和冲量矩、动量矩守恒定律等内容。

2、电场和磁场主要包括：库仑定律、电场强度、电力线、电通量、高斯定理、电场力的功、电势、电场强度和电势梯度的关系、带电粒子在电场中的运动、电场中的导体、电容、电容器。电场中的电介质、电介质的极化、有介质时的高斯定理、电位移、电场的能量、稳恒电流、电流密度、一段电路的欧姆定律及其微分形式、电流的功和功率、焦耳-楞次定伴、电动势、闭合电路和一段含源电路的欧姆定律、基尔霍夫走体及其应用、金属导电的经典电子论的基本概念、基本磁现象、磁场、磁感应强度、磁力线、磁通量、毕奥-萨代尔定律、安培环路定律、运动电荷之磁场、磁场对载流导线的作用力、安培定律、磁场对载流线圈的作用、磁力的功、平行电流间的相互作用力、洛仑兹力、带电粒子在电场或磁场中的运动、电磁感应的基本定律、在磁场中运动的导线内的感应电动势、在磁场中转动的线圈内的感应电动势和感应电流、涡旋电场、涡电流、自感应、互感应、磁场能量、位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场的物质性等内容。

3、振动和波动主要包括：振动的一般概念、简谐振动、无阻尼自由振动、谐振子、阻尼振动、受迫振动、共振、电磁振荡、同方向的简谐振动的合成、相互垂直的简谐振动的合成、机械波的产生和传播、简谐波、波的传播速度、波长、波的周期和频率、波动方程、波的能量、能流密度、波的吸收、电磁波、惠更斯原理、波的反射和折射、波的迭加原理、波的干涉、驻波、波的绕射和散射等内容。

二、电路分析（CircuitAnalysis）

通过本课程的学习，使学生掌握电路分析的基本概念、理论和方法，具有初步的分析、解决电路问题的能力，为继续学习后续电路及相关计算机硬件课程打下坚实的基础。课程主要内容如下：

1、电路模型及电路定律主要包括：电路和电路模型、电流和电压的参考方向、电功率和能量、电路元件、电阻元件、电容元件、电感元件、电压源和电流源、受控电源、基尔霍夫定律等内容。

2、电阻电路的等效变换主要包括：电路的等效变换、电阻的串联合并联、电阻的Ｙ形连接和Δ形连接的等效变换、电压源/电流源的串联和并联、实际电源的两种模型及其等效变换、输入电阻等内容。

3、电阻电路的一般分析主要包括：电路的图、ＫＣＬ和ＫＶＬ的独立