计算机学科体系简介.ppt
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1、计算机学科体系简介,北京科技大学计算机系王昭顺教授,zhswang69,2,内 容 提 要,计算机学科的发展计算机专业的人才培养我校计算机专业的课程体系计算机专业课程的学习,3,1 计算机学科的发展,计算机学科的基本含义计算机学科的发展我国计算机专业的发展我校计算机专业的发展,4,什么是计算机学科?,Wikipedia(维基百科)1Computer science(or computing science)is the study of the theoretical foundations of information and computation,and of practical tec
2、hniques for their implementation and application in computer systems.计算机科学(或计算科学)是研究信息和计算的理论基础,以及它们在计算机系统上实现和应用的实践技术,5,什么是计算机学科?,Peter J.Denning 2The discipline of computer science is the body of knowledge and practices used by computing professionals in their work.The body of knowledge of computing
3、 is frequently described as the systematic study of algorithmic processes that describe and transform information:their theory,analysis,design,efficiency,implementation,and applicationThe fundamental question underling all of computing is:What can be(efficiently)automated?什么能够被(有效地)自动计算?,6,计算学科的本质,计
4、算学科的根本问题:什么能被有效地自动进行?计算学科的根本问题讨论的是能行性的有关内容,而凡是与能行性有关的讨论都是处理离散对象的。因为非离散对象(连续对象)是很难进行能行处理的,因此能行性这个计算学科的根本问题决定了计算机本身的结构和它处理的对象都是离散型的,许多连续型的问题也必须在转化为离散型问题以后,才能被计算机处理。例如计算定积分就是把它变成离散量,再用分段求和的方法来处理的。,7,什么是计算机学科?,教育部计算机科学与技术教学指导委员会,技术,用于指导实践的理论知识,在科学的指导下,用于服务生产的知识,运用科学和技术进行的实践活动,8,计算机学科研究计算机的设计、制造以及利用计算机进行
5、信息获取、表示、存储、处理等的理论、方法和技术。包括科学和技术两方面:计算机科学理论研究,侧重于研究现象、揭示规律 计算机技术工程实践和应用,侧重于研制计算机和研究使用计算机进行信息处理的方法与技术手段。计算机科学与技术专业的特点:科学与技术相辅相成、互为作用,二者高度融合。科学是技术的依据,技术是科学的体现技术得益于科学,又向科学提出新的问题,什么是计算机学科?,9,计算机学科又是一门科学性与工程性并重的学科,表现为理论与应用紧密结合的特征。科学性计算机科学与技术学科的根本问题:什么能被(有效地)自动计算。工程性应用是计算机科学与技术发展的动力、源泉和归宿 计算机科学与技术又不断为应用提供日
6、益先进的方法、设备与环境。,什么是计算机学科?,10,什么是计算机学科?,教育部计算机科学与技术教学指导委员会,11,计算机学科的知识领域,Peter J.Denning 2Algorithms&Data StructuresProgramming LanguagesArchitectureOperating System and NetworksSoftware EngineeringDatabase&Information RetrievalArtificial Intelligence&RoboticsGraphicsHuman Computer InteractionComputati
7、onal ScienceBioinformatics,12,计算机学科的知识领域,以网络为中心的计算(NC)程序设计语言(PL)图形学与可视化计算(GV)智能系统(IS)信息管理(IM)计算科学与数值方法(CN)社会与职业问题(SP),计算机体系结构与组织(AR)算法与复杂度(AL)人-机交互(HC)操作系统(OS)程序设计基础(PF)软件工程(SE)离散结构(DS),计算学科课程体系的教学内容归结为14个知识体3,13,计算机学科与电子信息技术,黄载禄:电子信息技术导论前言讲稿,14,计算机学科与电子信息技术,15,1.2 计算机学科的发展,计算机体系结构的发展计算机硬件发展迅速:摩尔定律计
8、算模型没有质的飞跃,局限于图灵机与冯诺依曼机的模型。量子计算机、DNA计算机软件开发方法的发展软件开发方法逐渐与认知科学相结合,借鉴认知科学的基本概念和原理,并将其应用到软件开发中来软件体系结构、中间件、软件设计模式、重构计算机应用的发展计算机应用层次综合化、智能化、集成化、网络化、广泛化、个性化和家庭化Internet网的出现计算机进入到人类生活的各个方面,16,计算机学科的发展,学科内涵变化很快、变化很大,20年前:计算机毕业生知道这些差不多了,从10年前开始:似乎还需要知道这些,APP,17,计算机学科的发展,计算的概念在过去10年里发生了巨大变化WWW的出现,将“计算”泛化、平民化了“
9、计算”已经拓展到难以用一个学科来定义Internet 的出现是计算机学科发展的重要里程碑有关计算机学科的更多发展历史可参阅维基百科计算的历史有关计算历史事件的时间表,18,教育部本科招生目录中的计算机类专业计算机科学与技术软件工程网络工程信息安全物联网信息与计算科学智能科学与技术空间信息化,1.3 我国计算机专业的发展,学科的发展与社会应用的宽泛化所导致人才需求的多样化,使人们感到“计算机科学与技术”这一个名称难以满足实际需要了,需要更多的、更具针对性的专业,19,我国计算机专业的发展,三个发展时期3初创(1956-1960):人才培养面向国防和科学研究发展(1978-1986):改革开放促进
10、了新课程的引进高速发展(1994-):教学内容逐步与国际接轨,20,我国计算机专业的发展,计算机技术是信息化的核心技术信息化建设需要大量计算机专业人才计算机专业是规模最大的专业专业点最多:2005年771个 2013年946个 2015年960个学生数最多:2005年44万(675人/点)2013年在校学生76万 2015年在校学生80万计算机专业是情况最复杂的专业 学科涵盖面/应用面宽、应用层次跨度大 1180所院校有计算机系/学院,2600个计算机类专业办学条件差异大、条件偏下的较多学生跨度最大,21,1.4 我校计算机专业的发展史,1975年:设置了计算机及应用专业,开始招收本科生198
11、6年:成立了计算机系1986年:招收计算机应用专业硕士研究生1998年:招收计算机软件与理论专业硕士研究生2001年:招收计算机系统结构专业硕士研究生2003年:招收计算机应用技术专业博士研究生2005年:招收计算机系统结构专业博士研究生2005年:计算机科学与技术博士后流动站2008年:计算机系统结构成为北京市重点学科2010年:计算机科学与技术一级博士点2011年:软件工程一级博士点2011年:软件工程博士后流动站2012年:申请材料领域知识工程北京市重点实验室,22,2 计算机专业的人才培养,计算机专业人才的社会需求分析计算机专业人才应备的学科能力我国计算机专业人才的培养体系,23,计算
12、机专业人才的社会需求分析3,基本观点国家和社会对计算机专业本科人才需求与信息化的目标、进程密切相关 计算机市场很大程度上决定着对计算机人才的层次结构、就业去向、能力与素质等方面的具体要求 判断1计算机类专业毕业生不是数量太多或质量太差,而是满足社会需要的针对性不够强、结构上不合理 计算机人才培养应是与社会需求相匹配的金字塔结构,24,计算机专业人才的社会需求分析,判断2-4国家根本利益:必有一支计算机基础理论与核心技术的创新研究队伍科学型人才大部分IT企业:主要开发满足国家信息化需求的产品工程型人才)企事业、国家IS的建设与运行信息化技术的应用型人才(主流需求),25,计算机专业人才的社会需求
13、分析,判断5素质教育:企业最关注以学习能力为代表的发展潜力;要求能够学习他人长处而目前相当一部分学生“以我为中心、盲目自以为是”的弱点十分明显 判断6在校学生实际动手能力亟待大幅度提高 判断7课程内容和教学模式必须进行大力度的改革教师:更强的责任心、更多的劳动、更高的业务素质,26,计算机专业人才的社会需求分析,现在计算机专业毕业生主要从业类型4科学研究重在知识创新和技术创新技术开发与工程实施重在制造和开发信息技术管理与服务重在对各类信息系统的规划、创建、技术维护与管理,27,计算机专业人才的社会需求分析,28,计算机专业人才的社会需求分析,美国劳工统计局在2010年的报告中明确指出:“计算机
14、科学家”和“软件工程师”就业的强劲增长至少会持续到2018年。美国今天比历史上任何繁荣时期都有更多的IT岗位。国内统计数据未来10年,每年100万IT人才需求,其中计算机专业40万,29,计算机专业人才的社会需求分析,30,计算机专业人才应备的学科能力,高等教育的基本要求5,31,计算机专业人才应备的学科能力,四大基本学科能力4,系统能力包括:系统地考虑问题求解全局掌握一定规模的系统,基于计算机考虑问题求解,考虑如何有效地利用计算机进行问题求解,统计数据表明:40%的新员工不具备基本编程能力,32,计算机专业人才应备的学科能力,Peter J.Denning:must be skilled i
15、n four basic areaAlgorithmic thinkingis an interpretation of the world in which a person understands and formulates actions in terms of step-by-step procedures that give unambiguous results when carried out by anyoneRepresentationaddresses the way in which data are stored so that the questions one w
16、ill ask about them can be answered efficientlyProgrammingenables people to take algorithmic thinking and representations and embody them in software that will cause a machine to perform in a prescribed wayDesignconnects the other three skills to be concerns of people,though the medium of systems tha
17、t serve themengineering tradeoffs,integrating available components,meeting time and cost constraints,and meeting safety and reliability requirements,33,知识、能力与素质,较好的数学基础知识系统地掌握计算机科学与技术专业基本理论、基本知识和基本技能与方法了解计算机科学技术学科的理论前沿、应用背景和发展方向,34,应用数学解决问题的能力 一定的计算思维能力算法设计与分析能力和程序设计能力计算机系统的认知、分析、设计和应用的能力 外语应用能力,能熟练
18、阅读专业科技文献资料主动学习、概括总结和信息获取能力团队合作能力、组织能力良好的文字和口头表达能力强烈的创新意识、良好的创新思维能力自我控制约束能力,专业能力,35,思想道德素质热爱祖国,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。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。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。身体素质注意锻炼身体,具备良好的身体素质,应对日常工作及超强度工作的需要。专业素质具备扎实的基础理论,掌握计算机学科的
19、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。,综合素质,36,知识、能力、素质是相互联系、相互影响的知识是能力和素质的基础,没有合理的知识体系支撑,就不可能有强能力和高素质;具备了较强的能力和较高的素质,又可以更好、更快地获取知识。,37,我国计算机专业人才的培养体系,38,我国计算机专业人才的培养体系,人才需求的金字塔结构,39,我国计算机专业人才的培养体系,三种规格类型科学型:以知识创新为基本使命研究计算机软件与理论、计算机系统结构、计算机应用技术工程型:考虑基本理论和原理的综合应用不仅要考虑系统的性能,还要考虑建造系统的代价
20、以及可能带来的副作用;可以是以硬件为主的系统,也可以是软件系统(应用软件、系统软件)应用型:承当信息化建设的核心任务掌握各种计算机软/硬件系统的功能和性能善于系统的集成和配置有能力管理和维护复杂信息系统的运行,40,我国计算机专业人才的培养体系,四个专业方向,41,我国计算机专业人才的培养体系,计算机科学(CS)方向基本特点专业内容相对突出计算的理论和算法,在计算理论以及相关的数学领域为学生打下较好的基础要求学生掌握求解计算问题的有效方法,擅长算法分析与设计,对于应用的实际问题具有理性分析的能力人才培养的基本定位掌握自然科学基础知识注重计算机科学基础理论,兼顾计算机系统及应用,42,我国计算机
21、专业人才的培养体系,CS的问题空间,43,我国计算机专业人才的培养体系,计算机工程(CE)方向基本特点计算机工程是现代计算系统、计算机控制设备的软硬件设计、制造、实施和维护的科学与技术计算机工程牢固建立在计算、数学、科学和工程学的基础上,并应用这些理论和原理解决在软硬件和网络的设计过程中面临的技术问题人才培养的基本定位工程型为主兼顾硬件科学型和应用系统开发设计和构建计算机系统和基于计算机的系统、强调的是硬件(嵌入式系统)特点:擅长解决计算机系统的硬件问题,44,我国计算机专业人才的培养体系,CE的问题空间,45,我国计算机专业人才的培养体系,软件工程(SE)方向基本特点信息化社会需要大批实用型
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