1、计算科学导论计算科学导论(四四)计算机与信息学院计算机与信息学院蒋川群蒋川群 13002187038 13002187038 年年1010月月1/4211/30/20241华盛顿协议华盛顿协议在系统、工艺和机器设计、操作和改进过程中，在系统、工艺和机器设计、操作和改进过程中，能够应用数学、科学和工程技术知识。能够应用数学、科学和工程技术知识。发觉并处理复杂工程问题。发觉并处理复杂工程问题。了解并处理环境、经济和社会与工程相关问题。了解并处理环境、经济和社会与工程相关问题。含有有效沟通能力。含有有效沟通能力。能够接收终生学习并促进职业发展。能够接收终生学习并促进职业发展。恪守工程职业道德。恪守工
2、程职业道德。能够在当今社会中发挥作用。能够在当今社会中发挥作用。2/42中国工程教育专业认证要求中国工程教育专业认证要求“培养目标及要求培养目标及要求”“毕业生能力毕业生能力”，明确，明确提出提出“专业必须证实所培养毕业生到达以下知专业必须证实所培养毕业生到达以下知识、能力与素质基本要求识、能力与素质基本要求”：含有很好人文社会科学素养、较强社会责任感含有很好人文社会科学素养、较强社会责任感和良好工程职业道德。和良好工程职业道德。含有从事工程工作所需相关教学、自然科学知含有从事工程工作所需相关教学、自然科学知识以及一定经济管理知识。识以及一定经济管理知识。掌握扎实工程基础知识和本专业基本理论知
3、识，掌握扎实工程基础知识和本专业基本理论知识，了解本专业前沿发展现实状况和趋势。了解本专业前沿发展现实状况和趋势。含有综合利用所学学科理论和技术伎俩分析并含有综合利用所学学科理论和技术伎俩分析并处理工程问题基本处理工程问题基本能力能力。3/42中国工程教育专业认证要求中国工程教育专业认证要求掌握文件检索、资料查询及利用当代信息技术获取相关掌握文件检索、资料查询及利用当代信息技术获取相关信息基本方法。信息基本方法。含有创新意识和对新产品、新工艺、新技术和新设备进含有创新意识和对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计初步行研究、开发和设计初步能力能力。了解与本专业相关职业和行业生产、设
4、计、研发法律、了解与本专业相关职业和行业生产、设计、研发法律、法规，熟悉环境保护和可连续发展等方面方针、政策和法规，熟悉环境保护和可连续发展等方面方针、政策和法律、法规，能正确认识工程对于客观世界和社会影响。法律、法规，能正确认识工程对于客观世界和社会影响。含有一定组织管理含有一定组织管理能力能力、较强表示能力和人际交往能力、较强表示能力和人际交往能力以及在团体中发挥作用以及在团体中发挥作用能力能力。含有适应发展含有适应发展能力能力以及对终生学习正确认识和学习以及对终生学习正确认识和学习能力能力。含有国际视野和跨文化交流、竞争与合作含有国际视野和跨文化交流、竞争与合作能力能力。4/42美国美国
5、ABET EC能力要求能力要求应用数学、科学及工程知识应用数学、科学及工程知识能力能力。设计与执行试验以及分析与解释数据设计与执行试验以及分析与解释数据能力能力。设计系统、零组件或制造程序以满足特定需求设计系统、零组件或制造程序以满足特定需求能力能力。在跨领域团体中发挥功效在跨领域团体中发挥功效能力能力。发掘、推导以及处理工程问题发掘、推导以及处理工程问题能力能力。对专业与道德责任领悟。对专业与道德责任领悟。有效沟通有效沟通能力能力。在全球性与社会性环境背景下了解工程处理方案产生冲在全球性与社会性环境背景下了解工程处理方案产生冲击所需广博教育。击所需广博教育。认知终生学习必要性以及将之实践认知
6、终生学习必要性以及将之实践能力能力。认知当代议题相关知识。认知当代议题相关知识。执行工程业务所需要技术、技能以及当代工程工具利用执行工程业务所需要技术、技能以及当代工程工具利用能力能力。5/42台湾地域台湾地域IEET AC能力要求能力要求利用数学、科学及工程知识利用数学、科学及工程知识能力能力。设计与执行试验，以及分析与解释数据设计与执行试验，以及分析与解释数据能力能力。执行工程实务所需技术、技巧及使用工具执行工程实务所需技术、技巧及使用工具能力能力设计工程系统、元件或制程（注：制作步骤、设计工程系统、元件或制程（注：制作步骤、制作程序）之制作程序）之能力能力。计划管理、有效沟通与团体合作计
7、划管理、有效沟通与团体合作能力能力。发掘、分析及处理问题发掘、分析及处理问题能力能力。认识时事议题，了解工程技术对环境、社会及认识时事议题，了解工程技术对环境、社会及全球影响，并培养连续学习习惯与全球影响，并培养连续学习习惯与能力能力。了解专业伦理及社会责任。了解专业伦理及社会责任。6/42欧洲欧洲ECUK标准能力要求标准能力要求5类类26方面方面相关工程学会确定数理基础和相关工程学科相关工程学会确定数理基础和相关工程学科支撑本工程学科教育所必需科学原理和方法相支撑本工程学科教育所必需科学原理和方法相关知识和了解力，从而能对其科学和工程背景关知识和了解力，从而能对其科学和工程背景做出判断，并支
8、持对过去、现在和未来技术发做出判断，并支持对过去、现在和未来技术发展趋势了解。展趋势了解。支撑本工程学科教育所必需数学原理相关知识支撑本工程学科教育所必需数学原理相关知识和了解力，能够在分析和处理工程问题中熟练和了解力，能够在分析和处理工程问题中熟练利用数学方法、工具和符号。利用数学方法、工具和符号。有能力应用和综合其它工程学科知识和了解力，有能力应用和综合其它工程学科知识和了解力，以支持本工程学科学习。以支持本工程学科学习。7/42欧洲欧洲ECUK标准能力要求标准能力要求5类类26方面方面工程分析工程分析工程原理了解力，并能将其应用于关键工程过工程原理了解力，并能将其应用于关键工程过程分析。
9、程分析。经过应用分析方法和建模技术，能够对系统和经过应用分析方法和建模技术，能够对系统和部件工作情况进行判定、分类和描述。部件工作情况进行判定、分类和描述。用本工程学科相关定量方法和计算机软件处理用本工程学科相关定量方法和计算机软件处理工程问题能力。工程问题能力。用系统方法处理工程问题能力和了解力。用系统方法处理工程问题能力和了解力。8/42欧洲欧洲ECUK标准能力要求标准能力要求5类类26方面方面设计设计调研并确定一个问题，并明确其制约条件，包调研并确定一个问题，并明确其制约条件，包含环境和可连续限制、卫生和安全，以及风险含环境和可连续限制、卫生和安全，以及风险评定问题。评定问题。了解客户和
10、用户需求以及美学等问题主要性。了解客户和用户需求以及美学等问题主要性。价格驱动原因确实认和管理。价格驱动原因确实认和管理。用创造力形成创新方案。用创造力形成创新方案。确保问题各方面合理性，包含生产、经营、维确保问题各方面合理性，包含生产、经营、维修和处理。修和处理。设计过程管理和结果评定。设计过程管理和结果评定。9/42欧洲欧洲ECUK标准能力要求标准能力要求5类类26方面方面经济、社会和环境背景经济、社会和环境背景工程过程商务和经济背景知识和了解力。工程过程商务和经济背景知识和了解力。在上述背景下实现工程目标管理技术知识。在上述背景下实现工程目标管理技术知识。对工程领域要求了解，以促进可连续
11、发展。对工程领域要求了解，以促进可连续发展。熟悉工程管理相关法律框架，包含员工、卫生、熟悉工程管理相关法律框架，包含员工、卫生、安全和风险（包含环境风险）等问题。安全和风险（包含环境风险）等问题。对高水准工程职业和道德行为必要性了解。对高水准工程职业和道德行为必要性了解。10/42欧洲欧洲ECUK标准能力要求标准能力要求5类类26方面方面工程实践工程实践理论与经验相结合工程技能实际应用，以及其它相关知理论与经验相结合工程技能实际应用，以及其它相关知识和技能应用，包含：识和技能应用，包含：相关特定材料、设备、过程或产品特征知识。相关特定材料、设备、过程或产品特征知识。车间和试验室技能。车间和试验
12、室技能。对工程知识应用背景（如经营管理和技术开发等）了解。对工程知识应用背景（如经营管理和技术开发等）了解。对技术文件和其它信息资源使用价值了解。对技术文件和其它信息资源使用价值了解。熟悉知识产权和协议问题性质。熟悉知识产权和协议问题性质。对适当行为规范和工业标准了解。对适当行为规范和工业标准了解。熟悉质量问题。熟悉质量问题。在技术不确定性情况下工作能力。在技术不确定性情况下工作能力。11/42能力能力自学自学(学习能力学习能力)、创新创新、动手动手自学是取得能力渠道和伎俩自学是取得能力渠道和伎俩创新是能力关键和取得新能力渠道和伎俩创新是能力关键和取得新能力渠道和伎俩动手则是实实在在地利用能力
13、、发挥能力、动手则是实实在在地利用能力、发挥能力、检验能力检验能力12/42自学自学大学教育大学教育过程过程，就是把一个，就是把一个需要教师需要教师才能才能取得知识人，经过几年学习，培养成取得知识人，经过几年学习，培养成不需不需要教师要教师也能取得知识、无师自通人。也能取得知识、无师自通人。教师主要不是把知识教给学生，而是要把教师主要不是把知识教给学生，而是要把获取与处理知识能力教给学生获取与处理知识能力教给学生培养学培养学生自己学习新知识能力，未来干什么，他生自己学习新知识能力，未来干什么，他就能学什么。就能学什么。13/42自学自学第一第一会找资料会找资料，你需要资料，你需要资料第二第二会
14、读资料会读资料，能很快提炼出最关键最有，能很快提炼出最关键最有用东西，能整理得有条有理，跟原来东西用东西，能整理得有条有理，跟原来东西挂上钩挂上钩第三要第三要有眼光有眼光，能够逐步看到深入发展景，能够逐步看到深入发展景象象14/42自学自学本科生：知道自学本科生：知道自学本本本本关键概念、基础知识、基本方法、学科框架关键概念、基础知识、基本方法、学科框架硕士生：知道自学硕士生：知道自学论文论文新概念、新观点、新方法、应用价值新概念、新观点、新方法、应用价值博士生：知道自寻博士生：知道自寻问题问题使一个没有问题人变成有问题人，并知道怎使一个没有问题人变成有问题人，并知道怎样力所能及地来处理问题样
15、力所能及地来处理问题15/42创新创新要有创新要有创新精神精神(意识意识)要学会创新要学会创新方法方法要找到适当创新要找到适当创新领域领域要找到适当创新搭档或创新要找到适当创新搭档或创新团体团体16/42创新创新一个人最怕没有想法，没有观点，这种一个人最怕没有想法，没有观点，这种“想法想法”或叫或叫“观点观点”，就是创新，科学工，就是创新，科学工作者两大法宝就是作者两大法宝就是想法想法加加试验试验。一是要有想法，能够有各种各样想法，也能一是要有想法，能够有各种各样想法，也能够是错误。够是错误。二是只有经过试验，只有合乎逻辑地推论、二是只有经过试验，只有合乎逻辑地推论、验证结论，才知道该想法是否
16、正确。验证结论，才知道该想法是否正确。17/42动手动手一切能力外化和实现，最终还须靠动手实一切能力外化和实现，最终还须靠动手实践来完成。践来完成。关键能力关键能力一是在技术发展中一是在技术发展中寻找寻找题目标能力题目标能力二是寻求二是寻求完成完成这个题目标路径能力这个题目标路径能力18/42专业基本能力专业基本能力计算思维能力计算思维能力算法设计与分析能力算法设计与分析能力程序设计与实现能力程序设计与实现能力系统能力。系统能力。19/42专业基本能力专业基本能力科学教育强调科学教育强调“理论形态理论形态”内容，需要强内容，需要强化计算思维能力和算法设计与分析能力培化计算思维能力和算法设计与分
17、析能力培养养工程教育和技术教育强调工程教育和技术教育强调“设计形态设计形态”内内容，要求强化程序设计与实现能力和系统容，要求强化程序设计与实现能力和系统能力培养能力培养20/42案例 计算机科学与技术发展战略CS理论原理创新应用布署配置开发倾向理论倾向应用组织系统行为应用技术软件开发系统平台结构计算机硬件体系CS摘自CC21/4211/30/202421案例 计算机科学与技术发展战略CE理论原理创新应用布署配置开发倾向理论倾向应用组织系统行为应用技术软件开发系统平台结构计算机硬件体系CE摘自CC22/4211/30/202422案例 计算机科学与技术发展战略SE理论原理创新应用布署配置开发倾向
18、理论倾向应用组织系统行为应用技术软件开发系统平台结构计算机硬件体系SE摘自CC23/4211/30/202423案例 计算机科学与技术发展战略 IT摘自CC理论原理创新应用布署配置开发倾向理论倾向应用组织系统行为应用技术软件开发系统平台结构计算机硬件体系IT24/4211/30/202424案例 计算机科学与技术发展战略 IS理论原理创新应用布署配置开发倾向理论倾向应用组织系统行为应用技术软件开发系统平台结构计算机硬件体系IS摘自CC25/4211/30/202425摘自CC案例 计算机科学与技术发展战略器件理论应用组织与系统行为26/4211/30/202426计算思维能力计算思维能力计算思
19、维关键是基于计算机考虑问题求解。计算思维关键是基于计算机考虑问题求解。广义能够了解为：怎样有效地利用计算机广义能够了解为：怎样有效地利用计算机技术进行问题求解；狭义能够了解为：怎技术进行问题求解；狭义能够了解为：怎样按照计算机求解问题基本方式去考虑问样按照计算机求解问题基本方式去考虑问题求解。题求解。27/42问题符号表示问题符号表示问题求解过程符号表示问题求解过程符号表示逻辑思维逻辑思维抽象思维抽象思维形式化证实形式化证实建立模型建立模型实现类计算实现类计算实现模型计算实现模型计算利用计算机技术等利用计算机技术等计算思维能力计算思维能力28/42算法设计和分析能力算法设计和分析能力算法是系统
20、工作基础，要想成为一名优异算法是系统工作基础，要想成为一名优异计算机专业人才，其关键之一就是建立算计算机专业人才，其关键之一就是建立算法概念，具备算法设计与分析能力法概念，具备算法设计与分析能力算法设计与分析能力主要指对含有相当规算法设计与分析能力主要指对含有相当规模、较复杂问题求解算法设计与分析，研模、较复杂问题求解算法设计与分析，研究算法可行性和效率究算法可行性和效率29/42算法设计和分析能力算法设计和分析能力简单算法设计与设计简单算法设计与设计复杂算法设计与分析复杂算法设计与分析证实理论结果证实理论结果开发程序设计问题解开发程序设计问题解概念验证性程序开发概念验证性程序开发确定是否有更
21、优解等确定是否有更优解等30/42程序设计与实现能力程序设计与实现能力程序设计与实现包含软件实现和硬件上实程序设计与实现包含软件实现和硬件上实现，尤其是将问题求解看成表示和处理过现，尤其是将问题求解看成表示和处理过程时候，硬件系统相关实现也能够部分地程时候，硬件系统相关实现也能够部分地含在程序设计与实现能力中（其它部分则含在程序设计与实现能力中（其它部分则含在算法设计与分析、系统分析与开发中）含在算法设计与分析、系统分析与开发中）程序设计与实现能力主要包含：小型程序程序设计与实现能力主要包含：小型程序设计、大型程序设计、系统程序设计等设计、大型程序设计、系统程序设计等31/42系统能力系统能力
22、系统能力要求站在系统全局去看问题、分系统能力要求站在系统全局去看问题、分析问题和处理问题，并实现系统优化析问题和处理问题，并实现系统优化对专业人员来说，不论程序是用硬件实现对专业人员来说，不论程序是用硬件实现还是用软件实现，其设计与实现是基础，还是用软件实现，其设计与实现是基础，最终是要组成一个能够运行系统最终是要组成一个能够运行系统要充分认识教育学生以系统观点去看问题要充分认识教育学生以系统观点去看问题是非常主要，也是比较困难是非常主要，也是比较困难32/42系统能力系统能力系统设计是广义，要把系统设计是广义，要把“设计设计”作为对问作为对问题求解基础，尤其强调使学生一开始就养题求解基础，尤
23、其强调使学生一开始就养成一个良好习惯，即在搞清楚一个问题后，成一个良好习惯，即在搞清楚一个问题后，首先考虑问题数据表示与处理基本过程；首先考虑问题数据表示与处理基本过程；即首先进行即首先进行“设计设计”，然后再在，然后再在“设计设计”基础上进行基础上进行“实现实现”33/42系统认知能力系统认知能力基本系统软件使用基本系统软件使用系统软件组成系统软件组成基本计算机硬件系统组成基本计算机硬件系统组成网络系统组成网络系统组成硬件系统性能硬件系统性能软件系统性能等软件系统性能等34/42系统设计能力系统设计能力设计数字电路设计数字电路设计功效部件设计功效部件设计芯片设计芯片对芯片进行程序设计对芯片进
24、行程序设计设计嵌入式系统设计嵌入式系统设计计算机外设设计计算机外设设计复杂传感器系统设计复杂传感器系统设计人机友好设备设计人机友好设备设计计算机设计计算机35/42系统设计能力系统设计能力设计应用程序设计应用程序设计数据库管理系统设计数据库管理系统数据库建模和设计数据库建模和设计设计智能系统设计智能系统开发业务处理方案开发业务处理方案评价新型搜索引擎评价新型搜索引擎定义信息系统需求定义信息系统需求设计信息系统设计信息系统设计网络结构设计网络结构试验设计等试验设计等36/42系统开发能力系统开发能力实现应用程序实现应用程序配置应用程序配置应用程序实现智能系统实现智能系统开发新软件环境开发新软件环
25、境创建安全系统创建安全系统配置和集成电子商务软件配置和集成电子商务软件开发多媒体处理方案开发多媒体处理方案配置和集成配置和集成e_learning系统系统37/42系统开发能力系统开发能力创建软件用户界面创建软件用户界面制作图形或者游戏软件制作图形或者游戏软件配置数据库产品配置数据库产品实现信息检索软件实现信息检索软件制订企业信息规划制订企业信息规划制订计算机资源规划制订计算机资源规划选择网络部件选择网络部件安装计算机网络安装计算机网络38/42系统开发能力系统开发能力实现通信软件实现通信软件实现移动计算系统实现移动计算系统实现嵌入式系统实现嵌入式系统实现数字电路实现数字电路实现信息系统实现信
26、息系统试验实现试验实现试验分析等试验分析等39/42系统应用能力系统应用能力使用应用程序使用应用程序培训用户使用信息系统培训用户使用信息系统维护和更新信息系统维护和更新信息系统管理高级别安全要求项目管理高级别安全要求项目管理一个组织网站管理一个组织网站选择数据库产品选择数据库产品管理数据库管理数据库40/42系统应用能力系统应用能力数据库用户培训与支持数据库用户培训与支持资源升级调度与预算资源升级调度与预算计算机安装与升级计算机安装与升级管理计算机网络管理计算机网络管理通信资源管理通信资源管理移动计算资源等管理移动计算资源等41/42祝大家：祝大家：身身 健健 康康！42/4211/30/202442
