计算机专业知识体系讲义

2020/3/20计算机专业知识体系讲义本章主要内容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,AR56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,GV2HC5,GV3,GV4,GV5,GV6,GV7,GV8,GV912计算机网络5416NC1,NC2,NC3,NC4NC5,NC6,NC8,NC9,AR913人工智能5416IS1,IS2,IS3IS4,IS5,IS6,IS714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,OP