集合论与图论SetTheoryandGraphTheory.ppt
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1、集合论与图论Set Theory and Graph Theory,2023/4/26,2,主要内容,1.认识教育2.理解专业3.了解课程4.寄语,1.认识教育,1.1 教育的目的1.2 教育的本质1.3 教育的方法1.4 教育的动力1.5 教育的灵魂,1.1 教育的目的,明德亲民,修身治世“天命之谓性,率性之谓道,修道之谓教”中庸“玉不琢,不成器;人不学,不知道。是故古之王者建国君民,教学为先”学记“大学之道,在明明德,在亲民,在止于至善”“古之欲明明德于天下者,先治其国。欲治其国者,先齐其家。欲齐其家者,先修其身。欲修其身者,先正其心。欲正其心者,先诚其意”大学“好学近乎知,力行近乎仁,知
2、耻近乎勇。知斯三者,则知所以修身;知所以修身,则知所以治人;知所以治人,则知所以治天下国家矣”。中庸以正确的方式认识世界(由直观到概念)叔本华,Computing CurriculaACM/IEEE-CSCC1991/CC2001/CC2005CS2008/CS2013SE2003/SE2014计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(CCC2006)教育部计算机教指委知识、能力、素质,1.2 教育的本质,“教育就是当你把所学的东西都忘掉后,最终剩下的东西!”英国哲学家怀特海德“能忘掉在学校学的东西,剩下的才是教育”爱因斯坦“教育无非是一切已学过的东西都遗忘掉的时候所剩下的东西”美国物理
3、学家劳厄“最终剩下的东西就是一个人的创新意识和学习能力。”美国教育家布鲁纳,1.2 教育的本质,创新意识人类知识的创造、科学的进展都有前因后果,来龙去脉。故勤奋学习,全面掌握文献,积累深厚基础,加上追根到底,万事必问为什么的好奇心,就是创新的源泉。前者是学,后者是问。学而不问则殆,问而不学则罔(孔子曰:学而不思则罔,思而不学则殆)。学而问,问而思,思而行,行而果,这就是创新徐光宪院士,1.2 教育的本质,创新意识关键是怀疑与发问哥伦比亚大学教育学院的林晓东教授就“中国学生常会遇到哪些问题?建议他们提高哪些技能?”请教了35位美国大学教授良好的写作能力提出问题并批判性思考问题的能力良好的表达和沟
4、通能力,特别是跟教授和同学问题驱动的教学与学习方法,每一个知识点的介绍、每一种方法的引出、每一个定理的证明都应该首先弄清其背景,为什么要学?是为了解决什么问题?当初是怎么想出来的?为什么是正确的/有效的?怎么证明?还有更好的方法吗?,1.2 教育的本质,学习能力关键是资料的获取要快、要会甄别、要有选择除了教材之外,为学生提供一些相关的辅助资料,关键要教会学生如何获取资料(google/baidu)经典的图书校图书馆的电子资源:相关的会议与刊物相关的研究群体的个人主页,1.3 教育的方法,引导示范“务学不如务求师。师者,人之模范也”扬子法言-学行重复实践“只要功夫深,铁杵磨成针”“熟能生巧”纸上
5、得来终觉浅,绝知此事要躬行人格绝不是靠所听到的和所说出来的言语而是靠劳动和行动来形成的。因此,最重要的教育方法总是鼓励学生去实际行动。爱因斯坦,1.4 教育的动力,面向需求目标驱动、学习成效驱动关键:了解需求、理解需求、定位需求持续改进“不断地提高教育质量是教育的永恒主题”关键因素质量要求全员参与自愿改变沟通交流,1.5 教育的灵魂,独立精神“没有自由思想,没有独立精神,即不能发扬真理,即不能研究学术”陈寅恪“学校的目标应当是培养独立工作和独立思考的人,这些人把为社会服务看作自己最高的人生问题”爱因斯坦自由思想“囊括大典,网罗众家;思想自由,兼容并包”蔡元培“没有思想自由,就不可能有学术创新”
6、周海中“科学同思想自由是不可分离的”张岱年,2023/4/26,12,主要内容,1.认识教育2.理解专业3.了解课程4.寄语,2.理解专业,2.1 专业性质2.2 专业特征2.3 培养目标2.4 毕业要求2.5 课程体系,2023/4/26,14,2.1 专业性质-新工科对专业的影响,以新工科推动办学模式变革由学科导向转向需求导向由专业分割转向跨界融合由适应服务转向支撑引领以新工科推动理念变革坚持学生中心、坚持结果导向、坚持持续改进以新工科推动专业变革实现人才培养结构与国家需求相匹配学科专业体系与产业链、创新链、人才链相衔接,2023/4/26,15,2.1 专业性质-新工科对专业的影响,以新
7、工科推动培养模式变革完善多主体协同育人探索多学科交叉融合探索个性化培养模式打破传统教育的时空界限和学校围墙以新工科推动组织变革推进建设现代产业学院探索建设未来技术学院,2023/4/26,16,2.1 专业性质-以计算机专业为例,计算学科是一门基础技术学科在科技发展中占有重要地位计算机技术是信息化建设的核心技术信息化建设需要大量人才计算机技术是一种广泛应用的技术在人类的生产和生活中占有重要地位,2023/4/26,17,2.1 专业性质-以计算机专业为例,内涵通过在计算机上建立模型和系统,模拟实际过程进行科学调查和研究通过数据搜集、存储、传输与处理等进行问题求解包括科学、工程、技术和应用。根本
8、问题“什么能、且如何被有效地实现自动计算”,2.2 专业特征-计算机相关专业,学科形态,绑定、大问题复杂性、概念和形式模型一致性和完备性、效率、演化、抽象层次按空间排序、重用、安全性、折衷与决策按时间排序,核心概念,基本知识体系,知识领域,计算机科学与技术/软件工程/网络空间与安全/物联网工程/生物信息技术/数据科学与数据技术/人工智能,基 本 技 术、基 本 工 具、新 技 术、新 工 具,技 术,2.2 专业特征-计算机专业,核心是抽象思维与逻辑思维能力的训练本学科的基本教育原理抽象第一抽象思维能力的培养比较难,需要反复训练,其目的是学会表示事物,关键是离散化、符号化、形式化、模型化的训练
9、逻辑思维能力的培养相对简单一些,其目的是学会描述各种处理流程,关键是编程的训练,目前学生中有相当一部分存在编程障碍典型代表:图灵机模型(有穷自动机),工程教育专业认证-用标准引导,工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度,也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。要求专业从培养目标到毕业要求,再到课程体系,最后到教学落实、评价与反馈,进行系统的设计与实施。工程教育专业认证倡导的教育理念以学生为中心产出导向(OBE)持续改进工程教育专业认证标准的基本内容分通用标准和专业补充标准通用标准:学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍、支持条件,OBE的关键要素,三个
10、目标培养目标、毕业要求、课程目标三个支撑毕业要求支撑培养目标课程体系支撑毕业要求课程目标支撑毕业要求指标点三个机制培养目标的评价机制毕业要求的评价机制 合理性?达成情况?课程目标的评价机制,认证对培养目标的要求,有公开的、符合学校定位的、适应社会经济发展需要的培养目标。内涵是对毕业生毕业后5年左右能够达成的职业和专业成就的总体描述。根据内外部需求和条件(学校定位、专业具备的资源条件、社会需求、利益相关者的期望)通过各种方式使利益相关者(特别是教师)了解和参与培养目标的制定过程有明确的公开渠道公布和解读培养目标,认证对培养目标的要求,定期评价培养目标的合理性并根据评价结果对培养目标进行修订,评价
11、与修订过程有行业或企业专家参与。内涵对培养目标进行合理性评价是修订培养目标的基础工作。合理性是指专业培养目标与学校定位、专业具备的资源条件、社会需求和利益相关者的期望等内外需求和条件的符合度。要求企业或行业专家参与评价修订工作,是为了保证评价和修订工作能更好地反映行业的人才需求,使专业的人才培养工作更加符合行业的需求,2023/4/26,24,力求培养在教育/研究/工业/社会服务等领域 能够引领社会发展的未来领军型人才,毕业生(1)具有正确的世界观、人生观与价值观,具有环保/经济意识;(2)熟悉本专业国内外现状和发展趋势;(3)具备计算思维能力,能够综合运用所学知识,独立解决与计算相关的复杂工
12、程技术问题;(4)能够设计与实现大型计算机软硬件系统;(5)能够建立或应用新型计算模式并能设计相关算法以解决复杂的计算问题;(6)培养学生将基本原理与技术应用于计算学科研究以及计算系统设计、开发与应用等工作的能力。(国标),2.3 培养目标制定-以计算机专业为例,认证对毕业要求的要求,专业必须有明确、公开的毕业要求,毕业要求应能支撑培养目标的达成。专业应通过评价证明毕业要求的达成。专业制定的毕业要求应完全覆盖以下内容:依据:1.合理分解毕业要求到可衡量的若干指标点;2.明确指出下列每一项要求及指标点是通过什么样的教学活动来实施的;3.能够提出依据说明每一个这样的活动有合理的评价方式,对每一个学
13、生给出是否达到要求的评价结论。,复杂工程问题的特征:(1)必须运用深入的工程原理经过分析才可能得到解决;(2)需求涉及多方面的技术、工程和其它因素,并可能相互有一定冲突;(3)需要通过建立合适的抽象模型才能解决,在建模过程中需要体现出创造性;(4)不是仅靠常用方法就可以完全解决的;(5)问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业标准和规范中;(6)问题相关各方利益不完全一致;(7)具有较高的综合性,包含多个相互关联的子问题。,认证对毕业要求的要求,1.工程知识:能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。2.问题分析:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过
14、文献研究分析复杂工程问题,以获得有效结论。3.设计/开发解决方案:能够设计针对复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的系统、单元(部件)或工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。,掌握解决复杂工程问题所需要的数学、自然科学、工程基础和专业知识掌握的程度要达到能够用于解决复杂工程问题计算机科学与技术专业能够设计与实现大型计算机软硬件系统能够建立或应用新型计算模式并能设计相关算法以解决复杂的计算问题,认证对毕业要求的要求,4.研究:能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究,包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论
15、。5.使用现代工具:能够针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,包括对复杂工程问题的预测与模拟,并能够理解其局限性。6.工程与社会:能够基于工程相关背景知识进行合理分析,评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任。,认证对毕业要求的要求,7.环境和可持续发展:能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。8.职业规范:具有人文社会科学素养、社会责任感,能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范,履行责任。9.个人和团队:能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的
16、角色。,认证对毕业要求的要求,10.沟通:能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。11.项目管理:理解并掌握工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用。12.终身学习:具有自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力。,毕业时必须达成的能力要求需要分解到课程体系的相应教学活动中去落实“复杂工程问题”在8条中出现了9次“多学科背景下”、“跨文化背景下”、“多学科环境中”,2023/4/26,30,知识结构程序设计基础、离散结构、算法与复杂度、计算机体系结
17、构与组织、操作系统、软件工程、网络及其计算、信息管理、计算机科学与数值方法、社会与职业问题、理论与专业基础知识。能力结构科学思维与理论分析能力、系统分析与设计能力、运用知识求解问题能力、系统开发与调试能力、组织、协调与项目管理能力、表达与沟通能力、英语理解与沟通能力、自学能力、独立思考与创新能力、实践动手能力。综合素质研究素质、个性素质、文化素质、社会素质、精英素质、身心素质、工程素质,2.4 毕业要求(HIT-CS 2008),2023/4/26,31,研究素质具有良好的科学思维和科学态度,对未知世界有强烈的好奇心和研究兴趣个性素质培养协同意识,塑造利他精神,健全人格;挖掘自己的潜力和爱好,
18、对待事物有独立见解;具有理性批判、自主学习和终身学习的意识和习惯文化素质具有一定的文学艺术修养,及法律、经济、管理等方面的知识,2.4 毕业要求(HIT-CS 2008),2023/4/26,32,社会素质爱国敬业,具有科学的世界观、人生观、价值观,具有团队合作精神,自觉遵守社会公德和职业道德,具有诚信意识和宽容的心态精英素质有高度的历史和社会责任感,有一定的领导意识,有国际视野及跨文化交流能力身心素质养成良好的健身习惯,具有乐观向上的生活态度,掌握调节心态的方式和方法,有较强的抗挫折能力工程素质具有工程观念,能用工程的思想与方法分析和解决实际问题,2.4 毕业要求(HIT-CS 2008),
19、认证对课程体系的要求,课程设置能支持毕业要求的达成,课程体系设计有企业或行业专家参与。内涵:专业的课程设置能够“支持”毕业要求的达成。(1)整个课程体系能够支撑全部毕业要求,即在课程矩阵中,每项毕业要求指标点都有合适的课程支撑,并且对支撑关系能够进行合理的解释;(2)每门课程能够实现其在课程体系中的作用,即课程大纲中明确建立了课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系,课程内容与教学方式能够有效实现课程目标,课程考核的方式、内容和评分标准能够针对课程目标设计,考核结果能够证明课程目标的达成情况。(3)要求企业或行业专家参与课程体系设计过程的目的是保证课程内容及时更新,与行业实际发展相适应。,认证对
20、课程体系的要求,课程设置能支持毕业要求的达成,课程体系设计有企业或行业专家参与。内涵:专业的课程设置能够“支持”毕业要求的达成。(4)支持毕业要求的所有课程都应该将“解决复杂工程问题”的能力培养作为教学的背景目标,各类课程应各司其责,共同支撑该能力的达成。重点强调:(1)课程体系需要系统设计,勿忽视对非技术性能力的支撑。(2)课程矩阵需要合理布局,每项毕业要求指标点应该设置高支撑课程,既要避免支撑的密集重叠,也要避免支撑不足。(3)课程需要合理承担毕业要求指标点,课程内容和教学方法需要与所支撑的毕业要求指标点相匹配,形成有效支撑。,课程体系的构建原则,课程设置能支持毕业要求的达成,课程体系设计
21、有企业或行业专家参与。课程体系必须包括:1与本专业毕业要求相适应的数学与自然科学类课程(至少占总学分的15%)。使学生掌握理论和实验方法,为表述工程问题、选择恰当的数学模型、进行分析推理奠定基础2符合本专业毕业要求的工程基础类课程、专业基础类课程与专业类课程(至少占总学分的30%)。工程基础类课程和专业基础类课程能体现数学和自然科学在本专业应用能力培养,专业类课程能体现系统设计和实现能力的培养。,认证对课程体系的要求,3.工程实践与毕业设计(论文)(至少占总学分的20%)。设置完善的实践教学体系,并与企业合作,开展实习、实训,培养学生的实践能力和创新能力。毕业设计(论文)选题要结合本专业的工程
22、实际问题,培养学生的工程意识、协作精神以及综合应用所学知识解决实际问题的能力。对毕业设计(论文)的指导和考核有企业或行业专家参与。4.人文社会科学类通识教育课程(至少占总学分的15%)使学生在从事工程设计时能够考虑经济、环境、法律、伦理等各种制约因素。,实验课程课程设计至少完成两个有一定规模和复杂度的系统的设计与开发实习与实训建立实习基地,使学生认识和参与生产实践毕业设计(论文),课程的分类及其定位,基础课数学、自然科学、工程基础培养识别、表达和分析复杂工程问题的能力专业核心课专业知识培养分析/设计/研究的能力综合性实践课专业知识培养综合运用知识解决实际问题的能力,2023/4/26,38,主
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