《计算机学科》PPT课件.ppt

问题二：大学与人生的关系？（学会做人、学会负责、学会反省）,思考,送给学生的话,计算机专业学生一定要有职业方向感 歌坛巨星卢卡诺帕瓦罗蒂的故事只选一把椅子要提前做好职业规划，要以职业方向来选择专业方向，这样才能不虚度年华,第二讲计算机专业知识体系,2.1 专业发展战略2.2 计算机科学方向规范2.3 计算机工程方向规范2.4 软件工程方向规范2.5 信息技术方向规范2.6 计算机科学与技术专业认证,内容提要,推荐阅读,高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范计算机科学导论思想与方法,1.计算机技术是信息化的核心技术 信息化建设需要大量人才2.计算机专业是全国规模最大的专业 专业点最多学生数最多,一.概述,2.1 专业发展战略,3.计算机专业是情况最复杂的专业 学科涵盖面/应用面宽、应用层次跨度大办学条件差异大、条件偏下的较多学生跨度最大,4.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,计算的概念在过去10年里发生了巨大变化，对教 学计划的设计和教育方法具有深刻的影响。“计算”已经拓展到难以用一个学科来定义的境地。将CS、CE、SE融合成关于计算教育的一个统一文件的做法在十年前也许是合理的，但我们确信21世纪的计算蕴含有多个富有生命力的学科，它们分别有着自己的完整性和教育学特色,5.计算机应用深入、广泛WWW的出现，将“计算机”泛化、平民化了“会计算机”已经不再是计算机专业学生独有的优势 基本的优势正在失去计算机专业的一种危机：学生专业自豪感下降，高考录取分数在校内相对排名下降 计算机专业如何生存：“计算机专业还有几分天下？”、“什么叫我是搞计算机的？”,6.教育部本科招生目录中的计算机相关专业计算机科学与技术软件工程计算机软件网络工程信息安全电子商务信息与计算科学智能科学与技术,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,二.历史回顾,1.初创（1956-1960）：1956年，在12年规划中确定了 56项重大研究任务，14个计算机专业，该阶段的计算机教育特点：专业创始人从国外学习归来，带回计算机新技术大多采取“以任务带学科，以科研带队伍”的专业发展模式，人才培养面向国防和科学研究需要计算机专业大多叫“计算装置”，强调从基本元器件开始的计算机硬件系统的设计与实现，大多设置在自动控制系，形成了与应用系统结合的计算机教育。一些重点大学设立计算数学专业，从事算法设计人才培养。,2.发展（1978-1986）：8个影响全局的综合性课题之一，74个计算机专业，该阶段的计算机教育特点：改革开放促进了计算机新技术、新课程的引进计算机软件开始得到普遍重视，计算机应用技术教育开始普及高层次人才培养开始起步。部分重点大学开始招硕士和博士,3.高速发展（1994）科教兴国发展战略，计算机教育进入一个快速发展期，505个专业（368个是1994年后开办的），新专业“网络工程、软件工程、电子商务、信息安全”，该阶段的计算机教育特点：计算机专业的内涵和外延发生了较大变化（网络、多媒体、信息安全等得以强化）办学单位和在校生人数迅速增加，一大批青年人补充进教师队伍教材内容逐步与国际接轨,我们的启示：计算机教育发展以国家需求为目标和驱动力：加快信息化进程，用信息化带动工业化；工业和信息化部 注重学习国际先进技术：技术、系统、人才、优秀教材，与国际计算机教育接轨充分认识计算机专业的实践性特点：加强硬件开发、软件设计能力的培养师资队伍是保证教育质量的关键：业务素质、教学水平 计算机教育内容必须与时俱进：教育理念、办学模式、课程体系,三.国内现状分析,1.近10年来规模快速扩大，相关专业也在蓬勃发展我国高校1908所，本科学校740所，其中505所开了“计算机科学与技术”专业。按教育部划分：计算机类专业包括：计算机科学与技术、软件工程、网络工程信息技术相关专业包括：地理信息系统、电气信息工程、电子信息工程、电子信息科学与技术、光信息科学与技术、生物信息学、通信工程、微电子学、信息安全、信息对抗技术、信息工程、信息与计算科学、自动化专业特色不明显、竞争优势不强,2.教学管理人员认真负责，教学内容研究需要跟上 明确学生毕业的主流就业岗位，教什么内容最适应这些工作。社会需要有专业素质和学习能力有的学校照搬其他学校的教学计划有的学校把考研比例作为一个办学效果，办学效果的基本指标是学生的就业率宽口径应该是加强素质和能力的培养，而不是什么都会一点的“万金油”，宽口径不能淹没专业特色,3.师资队伍完成新老交替，队伍素质亟待培养提高 目前大学计算机专业教师队伍素质不够高，不能满足信息社会高速发展对人才培养的要求4.设施条件建设初见成果，实验环节需要抓紧加强高质量实验的设计，合格实验指导人员的配备，在一些学校还没有引起重视写过的最大一个程序有多少行？不少人回答是几百行学生能找到公司实习收获很大，否则就可能无所事事、白白浪费时间,四.国际现状分析IEEE-CS/ACM Computing Curricula（CC2004）1.计算教育分为：计算机科学Computer Science,CS计算机工程Computer Engineering,CE软件工程Software Engineering,SE信息系统Information System,IS信息技术Information Technology,IT2.除了科学技术本身内容外，都包含社会和职业生涯方面的知识体，涉及与计算相关的哲学、历史、社会变化、职业和道德责任、知识产权、隐私和公民自由、计算机犯罪等内容，其中很多被指定为必修内容,4.美国对计算教育的学术研究十分重视在全国性的计算机学术组织中都有计算机教育的分会或特别委员会。如ACM中的SIGCSSE5.美国有专业办学的权威认证机构ABET英国的QAA,我们的差距：华裔教授访谈国外教师整体水平较高美、英等重视动手能力培养美、英等注重表达技能和写作技能美、英等课程教学内容与社会需求紧密结合,五.计算学科问题空间,组织事物与信息系统 应用技术软件方法与技术系统基础设施计算机硬件与体系 理论 开发 应用 原理 部署 创新 倾向理论 倾向应用 配置,来源：ACM、AIS、IEEE-CS,CS,IS,IT,SE,CE,摘自CC2005,人才培养分为三种类型、四个不同的专业方向：科学型（计算机科学方向CS）工程型（计算机工程方向CE、软件工程方向SE）应用型（信息技术方向IT、信息系统方向IS）,2.2 计算机科学方向CS,研究计算机和可计算系统的学科，包括其理论、设计、开发和应用技术。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。计算机科学的学科范围跨度很大，包括从理论基础、算法基础到最前沿的学科发展，比如机器人学、计算机视觉、智能系统、仿生信息学等许多令人兴奋的学科,学科方法论内容在学科中占重要地位。包括：3个过程 理论、抽象、设计12基本概念 绑定、大问题的复杂性、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、按时间排序、重用安全性、折中与决策典型的学科方法 数学方法：以数学为工具进行科学研究的方法 系统科学方法：将研究对象看作一个整体，思维对应于适当的抽象级别上，力争系统的整体优化,计算机科学家的工作包括三个方面：设计和实现软件。计算机科学家往往承担具挑战性的编程工作。同时他们也指导其他程序员，让程序员不断获取新的方法。发明应用计算机的新的方法。计算机科学领域中的网络、数据库、人机界面等方面的新进展，使万维网的发展成为可能。现在计算机科学研究人员正和其它领域的专家合作，使机器人变成实用的智能助手，使用数据库来生成新知识，和用计算机帮助我们破译DNA的秘密。发明高效的方法解决计算问题。如，计算机科学家要开发出最好的方法用于在数据库中存储信息，通过网络传输数据以及显示复杂图像。计算机科学的理论背景可以帮助计算机科学家确定方法的最优性能，在算法领域的研究可帮助他们开发出具有更优性能的新方法。,计算机科学领域跨越了从理论到程序这样的广阔范围。能反映出如此宽度的学科课程往往遭致批评，认为它忽略了为毕业生的就业做好准备。其他学科培养的毕业生能拥有立即与工作相关的特定技能，与之相比，计算机科学则为学生提供了更全面的知识基础，使得毕业生可以更好地适应新技术和新思想：德、智、体、美全面发展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,CS问题空间,摘自CC2005,CS知识领域,CS-AR 计算机体系结构与组织82）CS-AL 算法与复杂性（54）CS-HC 人机交互（12）CS-OS 操作系统（40）CS-PF 程序设计基础（69）CS-SP 社会与职业问题（11）CS-SE 软件工程（54）CS-DS离散结构（72）CS-NC网络计算（48）CS-PL程序设计语言（54）CS-GV图形学与可视化计算（8）CS-IS智能系统（22）CS-IM信息管理（34）CS-CN数值计算,注：括弧内为每个领域核心学时数，全部领域共560学时 红色为计算机科学特有或者重点知识领域,CS能力要求,具备在计算机科学领域里分析问题、解决问题的能力具备实践能力具备良好外语运用能力团队精神与组织才能沟通能力与良好的人际关系表达能力创新能力,CS计算机科学专业方向的核心课程,CS重视专业教育的实践教学,要高度重视，学生能力培养的重要环节。建立实践教学体系 课程实验综合设计教学实习社会实践毕业设计,计算机工程学是现代计算系统、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，是计算机科学和电子工程的交叉学科（CS&EE），一门关于设计和构造计算机以及基于计算机的系统的学科它所涉及的研究包括软件、硬件、通信以及它们之间的相互作用等方面。它的课程关注传统的电子工程及数学方面的理论、原理及实践，还包括如何应用它们解决设计计算机和基于计算机的设备等问题 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,2.3 计算机工程方向CE,计算机工程的学生学习数字硬件系统的设计，包括通信系统、计算机，以及其它包含计算机的设备。他们学习软件开发，重点关注于数字设备相关的软件，以及这些软件与用户和其它设备的接口。计算机工程的学习重视硬件多于软件，或要在两者间取平衡。计算机工程有一股很浓的工程味道 当前，在计算机工程中的一个热门方向是嵌入式系统，旨在开发嵌入了软件硬件于其中的设备。例如手机、数字音频播放器、数字视频录像机、警报系统、X光机、激光外科用具等设备，它们全都需要硬件和嵌入式软件的综合。它们都是计算机工程的研究成果,计算机工程师：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,CE特点、人才培养的基本定位,CE问题空间,摘自CC2005,CE知识结构,由于计算机工程领域涉及广泛，其课程构成：计算机相关的课程都来自于计算机体系结构、算法、程序设计、数据库、网络、软件工程以及通信。电子工程相关的课程一般来自于电路、数字逻辑、微电子、信号处理、电磁学以及集成电路设计。基础知识包括基础科学、离散和连续数学以及概率与统计的应用。,CE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-VLS VLSI设计与构造CE-DSC 离散结构CE-PRS 概率和统计,注：186个知识单元 551个核心学时,CE能力要求,系统级视点熟悉计算机系统原理、系统硬件和软件的设计、系统构造和分析过程。他们必须深刻理解系统如何运行，而不是仅仅知道系统能做什么和使用方法等外部特性；深度和广度应具有该学科宽广的知识面，同时在该学科的一个或多个领域中具有高级的知识；设计经验应当具备一个完整的设计经历，包括硬件和软件的内容，利用已有的设计，至少要介入一个主要的项目；工具使用应当能够使用各种基于计算机的工具、实验室工具来分析和设计计算机系统，包括软硬件两方面的成分。职业训练应当理解其设计和制造的产品所工作的社会环境，因为他们从事的工作和创造的产品直接影响公众生活；交流技巧能以恰当的形式（书面、口头、图形）来交流工作，并能以审视的观点对他人的工作做出评价。,计算机工程专业方向的核心课程,CE要注意的问题,本专业方向的实践性非常强，培养的学生应具备从事计算机系统的分析、设计、应用和集成能力，具有扎实的计算机基础理论、良好的科学素质和工程实践能力本规范给出的实践教学体系包括课程实验、综合课程设计、特别课程、教学实习、社会实践、毕业设计等多种形式。这些是培养学生创新能力的重要环节，是专业课程教学的重要组成部分要求具有充足的实验环境和时间（综合设计和实验室训练）,软件工程是一门关于软件系统开发和维护的学科，它使得软件系统表现得可靠和有效，使得软件的开发和维护开销不至于过大，且满足用户定义的所有需求。由于难以捉摸的软件属性和软件操作的不连续性，软件工程与其它工程学科有着明显的区别。软件工程试图将数学和计算机科学的理论与工程实践相整合,2.4 软件工程方向SE,SE特点及培养定位,特点：社会需要大批实用型、国际化的软件工程人才本学科是以计算机科学为基础的新兴交叉学科具有鲜明的工程特色与应用领域结合紧密人才培养的基本定位学生毕业后，应具备软件工程师从事软件工程实践所需要的素质、知识和能力软件工程专业的学制一般为4年，授予工学学士学位,SE问题空间,摘自CC2005,计算机科学的学位课程和软件工程的学位课程有很多共同的课程。软件工程的学生会更多地学习软件的可靠性和软件的维护，更关注开发和维护软件的技术，保证软件在设计之初就不至出错软件工程的学生应该参加有实际意义的软件开发，学习如何评定用户的需求，根据这些要求，开发可用的软件，知道如何提供真正有用的和可用的软件是极为重要而困难的事情,SE知识结构,软件工程的相关学科 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 软件工程作为知识领域被其他计算学科引用 计算机科学 计算机工程 计算机信息系统 计算机信息技术,SE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,软件工程专业的课程体系,程序设计基础4816面向对象方法学4816数据结构和算法4816离散结构I、II 48计算机体系结构4816操作系统和网络4816数据库4816工程经济学32团队激励和沟通168软件工程职业实践16软件工程与计算I、II、III 4816软件工程导论4816,软件代码开发技术4816人机交互的软件工程方法3216大型软件系统设计与软件体系结构3216软件测试328软件设计与体系结构3216软件详细设计3216软件工程的形式化方法3216软件质量保证与测试3216软件需求分析328软件项目管理328软件过程与管理488软件工程综合实习（含毕业设计）420,信息技术是一个具有双重含义的词语。广义上，“信息技术”用于泛指所有的计算技术。在学术上，它指的是一种本科专业方向，本方向培养的学生能满足多种组织对计算技术的需求，其中包括满足公司、政府、医院、和其他组织的需求。在不同的国家这些专业会有不同的名称。例如，在英国，这些专业叫“CIT”（计算和信息技术），而不是“IT”,2.5 信息技术方向IT,信息技术更多地关注于“技术”本身，多于关注信息技术所承载的“信息”。信息技术是一门新的且快速发展的学科，并作为一门基础学科响应着公司或组织的多种日常实践需求：各种各样的组织都依靠信息技术，他们需要在适当的位置上拥有相应的系统，这些系统必须能正确地完成任务，必须安全、可升级、可维护，并且在适当的时候能被替换；一个组织中的全部员工都需要有信息技术的支持，从事这些技术支持的人员要理解计算机系统和相关的软件的原理，并且能够解决任何与计算机相关的问题。信息技术专业的毕业生要满足这些要求,信息技术方向的兴起是因为其它方向不能提供足够的、能处理现实问题的学生。信息技术的存在，就是要培养能够综合相关的理论知识和实践，提出对组织中信息技术部门和使用它的人们有帮助的专业意见。信息技术专业人员承担起为组织购买适当的软硬件产品的任务，按组织的要求和其基础设施的设置组装那些产品，并为组织的计算机用户安装、定制、维护这些应用。包括：组建网络，网络管理及安全，网页制作，开发多媒体资源，安装通信设备，管理电子邮件系统，以及策划和管理组织的技术生命周期（维护、升级和替换组织所用技术）,IT毕业生主要从业类型,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（需求量大，增加趋势明显）,IT问题空间,摘自CC2005,IT知识结构,12个知识领域信息技术基础，程序设计基础，集成程序设计技术，人机交互，信息保障与安全，信息管理，计算机网络，平台技术，系统管理与维护，系统架构与集成，社会知识与专业素质，Web系统和技术其中包含92个知识单元建议最小必修学时281。,信息技术专业方向必修课程示例,信息技术导论3618信息技术应用数学入门428程序设计与问题求解4818数据结构与算法2412计算机系统平台4818应用集成原理与工具5618Web系统与技术4818计算机网络与互联网4818,数据库与信息管理技术4818人机交互4818面向对象方法3618信息安全保障4818社会信息学368信息系统工程与实践2440系统管理与维护1836,信息系统专家关注如何将信息技术解决方案与业务过程相结合，以满足商业以及不同企业的信息需要，使其能够以有效的快速的方法来达到目的。以“信息技术”为远景的学科强调的是信息，并将技术看成一种能产生、处理、分发所需信息的手段。在这个学科中的从业人员主要关注于计算机系统能提供的、能帮助企业定义和达到目的的信息，以及通过使用信息技术一个企业可以实现和发展的方法。他们必须懂得信息技术和企业组织的相关要素，必须能够帮助一个组织决定什么样的信息和技术保障的商业方法才能占有竞争的优势,补充：信息系统方向IS,在确定信息系统的需求时，信息系统专家扮演着关键的角色，同时他们在信息系统的规范、设计与和实现中也起着积极作用。因此，这样的专业人员，需要充分了解组织的原理和实践，从而他们能够成为沟通组织中的技术团队和管理团队的桥梁，保证这些部门能协调工作，确保组织能够得到足以支持其决策的信息和能够操作这些信息的系统。信息系统专业人员的工作还包括设计基于技术的组织通信和协同系统,大多数的信息系统专业都由商业学校开设。所有的信息系统学位课程都包含商业和计算课程。同时也存在大量不同类型的信息系统课程，它们的名称通常能够反映出课程的属性。例如，计算机信息系统的课程通常强调技术，而管理信息系统则关注信息系统中的组织和行为等方面的内容。这些学位的名称也不尽一致,什么是计算机专业认证计算机专业认证的对象是经教育部批准或备案的计算机科学与技术本科专业教育所在高等学校，并至少已有三届毕业生 认证工作由教育部领导并委托社会独立机构实施认证对被认证专业的办学目标与状况进行考察与评价,并就该专业是否能够达到其办学目标要求作出结论,2.6 计算机科学与技术专业认证,专业认证目的有利于被认证专业的发展明确办学目标，适应社会需求强化目标与过程控制，提高教学质量合理配置资源，发挥资源的最大效益建立办学声誉，促进国际认同有利于社会对办学单位的了解与信任有利于教育主管部门宏观决策,基本特征,国际等效、能力导向、目标定位、不断改进华盛顿协议构建工程教育与工程师国际互认体系(现有14个成员)倡导培养国际化的人才，追求国际可比性与等效性 签约成员相互承认工程教育专业认证具有可比性，并承认经过本协议的任何一个组织认证的工程专业教育的等效性可比性：认证的各环节及相应的政策、准则和方法类似，设置的课程与满足工程实践所需的理论知识基本一致等效性：经过认证工程专业的毕业生的能力满足工程实践的基本要求等效,基本特征,国际等效、能力导向、目标定位、不断改进华盛顿协议将能力要求归纳为如下7个方面:在系统、工艺和机器的设计、操作和改进过程中，能够应用数学、科学和工程技术知识发现并解决复杂工程问题了解并解决环境、经济和社会与工程相关的问题具有有效沟通能力能够接受终身学习并促进职业发展遵守工程职业道德能够在当今社会中发挥作用,基本特征,国际等效、能力导向、目标定位、不断改进明确:在毕业生身上是“可度量的”表明学生是什么类型的毕业后具体要从事哪类工作工作是什么层面上的能解决什么样的问题主要服务面向符合社会什么样的需求,基本特征,国际等效、能力导向、目标定位、不断改进,基本特征,国际等效、能力导向、目标定位、不断改进 必须有不断改进的机制，以保证对社会需求变化的适应性有来源 教学计划在内的那些与学生培养有关的规划时，邀请企业专家参加，甚至对毕业设计的评价也要有企业专家参加有有效利用 学校要根据用人单位的反馈，积极、及时地改进自己的工作,2006年启动：成立机构、制定文件第一家：山东大学第二家：北航2007年修改文件（基本标准、专业标准）第三家：哈工大第四家：西电2008-复旦大学、华东理工、东南大学、同济大学、电子科技大学,考查指标体系,18个二级指标P：完全符合标准要求P/C：达到标准要求，但需后续关注和跟踪检查P/W：基本达到标准要求，但存在不足或问题；F:未达到标准要求,认证结论,（1）通过认证，EC(6)：有效期6年；二级指标全部合格，且没有P/W项（2）通过认证，EC(3)：有效期3年；二级指标全部合格，但有P/W项（3）不通过认证 二级指标有“不合格”项(F),（1）您打算选择计算机四个方向的哪一个，请说明您的理由。对比哪些课程我们要学，要学的课程核心知识点哪些没有，哪些课程没有学，自己列一个学习计划。（2）对比清华大学、国防科学技术大学、北京航空航天大学、浙江大学、哈尔滨工业大学、北京大学、上海交通大学、南京大学、东北大学、华中科技大学、中国科学技术大学课程设置（至少对比3个学校）。（3）专业核心课程地位和作用是什么？,作业题,