计算科学导论四.ppt

2019/7/22,1,计算科学导论(四) 计算机与信息学院 蒋川群 2012年10月,华盛顿协议,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。,中国工程教育专业认证要求,“培养目标及要求”“毕业生能力”，明确提出“专业必须证明所培养的毕业生达到以下知识、能力与素质的基本要求”： 具有较好的人文社会科学素养、较强的社会责任感和良好的工程职业道德。 具有从事工程工作所需的相关教学、自然科学知识以及一定的经济管理知识。 掌握扎实的工程基础知识和本专业的基本理论知识，了解本专业的前沿发展现状和趋势。 具有综合运用所学学科理论和技术手段分析并解决工程问题的基本能力。,中国工程教育专业认证要求,掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。 具有创新意识和对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力。 了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研发的法律、法规，熟悉环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法律、法规，能正确认识工程对于客观世界和社会的影响。 具有一定的组织管理能力、较强的表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力。 具有适应发展的能力以及对终身学习的正确认识和学习能力。 具有国际视野和跨文化交流、竞争与合作能力。,美国ABET EC2000的能力要求,应用数学、科学及工程知识的能力。 设计与执行实验以及分析与解释数据的能力。 设计系统、零组件或制造程序以满足特定需求能力。 在跨领域团队中发挥功能的能力。 发掘、推导以及解决工程问题的能力。 对专业与道德责任的领悟。 有效沟通的能力。 在全球性与社会性环境背景下了解工程解决方案产生的冲击所需的广博教育。 认知终身学习的必要性以及将之实践的能力。 认知当代议题相关的知识。 执行工程业务所需要的技术、技能以及现代工程工具的运用能力。,台湾地区的IEET AC2010的能力要求,运用数学、科学及工程知识的能力。 设计与执行实验，以及分析与解释数据的能力。 执行工程实务所需技术、技巧及使用工具的能力 设计工程系统、元件或制程（注：制作步骤、制作程序）之能力。 计划管理、有效沟通与团队合作的能力。 发掘、分析及处理问题的能力。 认识时事议题，了解工程技术对环境、社会及全球的影响，并培养持续学习的习惯与能力。 理解专业伦理及社会责任。,欧洲的ECUK标准的能力要求5类26方面,相关工程学会确定的数理基础和相关工程学科 支撑本工程学科教育所必需的科学原理和方法的相关知识和理解力，从而能对其科学和工程背景做出判断，并支持对过去、现在和未来的技术发展趋势的理解。 支撑本工程学科教育所必需的数学原理相关知识和理解力，能够在分析和解决工程问题中熟练运用数学方法、工具和符号。 有能力应用和综合其他工程学科的知识和理解力，以支持本工程学科的学习。,欧洲的ECUK标准的能力要求5类26方面,工程分析 工程原理的理解力，并能将其应用于关键工程过程的分析。 通过应用分析方法和建模技术，能够对系统和部件的工作情况进行鉴定、分类和描述。 用本工程学科相关的定量方法和计算机软件解决工程问题的能力。 用系统方法解决工程问题的能力和理解力。,欧洲的ECUK标准的能力要求5类26方面,设计 调研并确定一个问题，并明确其制约条件，包括环境和可持续限制、卫生和安全，以及风险评估问题。 理解客户和用户需求以及美学等问题的重要性。 价格驱动因素的确认和管理。 用创造力形成创新方案。 确保问题各方面的合理性，包括生产、经营、维修和处理。 设计过程的管理和结果评估。,欧洲的ECUK标准的能力要求5类26方面,经济、社会和环境背景 工程过程商务和经济背景知识和理解力。 在上述背景下实现工程目标的管理技术知识。 对工程领域要求的理解，以促进可持续发展。 熟悉工程管理相关法律框架，包括员工、卫生、安全和风险（包括环境风险）等问题。 对高水准的工程职业和道德行为必要性的理解。,欧洲的ECUK标准的能力要求5类26方面,工程实践 理论与经验相结合的工程技能的实际应用，以及其他相关知识和技能的应用，包括： 有关特定材料、设备、过程或产品特性的知识。 车间和实验室技能。 对工程知识应用背景（如经营管理和技术开发等）的理解。 对技术文献和其他信息资源使用价值的理解。 熟悉知识产权和合同问题的性质。 对适当的行为规范和工业标准的理解。 熟悉质量问题。 在技术不确定性情况下的工作能力。,能力,自学(学习能力)、创新、动手 自学是取得能力的渠道和手段 创新是能力的核心和取得新的能力的渠道和手段 动手则是实实在在地运用能力、发挥能力、检验能力,自学,大学教育的过程，就是把一个需要教师才能获得知识的人，通过几年学习，培养成不需要教师也能获得知识、无师自通的人。 教师主要不是把知识教给学生，而是要把获取与处理知识的能力教给学生培养学生自己学习新知识的能力，将来干什么，他就能学什么。,自学,第一会找资料，你需要的资料 第二会读资料，能很快提炼出最核心最有用的东西，能整理得有条有理，跟原来的东西挂上钩 第三要有眼光，能够逐步看到进一步发展的景象,自学,本科生：懂得自学本本 核心概念、基础知识、基本方法、学科框架 硕士生：懂得自学论文 新概念、新观点、新方法、应用价值 博士生：懂得自寻问题 使一个没有问题的人变成有问题的人，并懂得如何力所能及地来解决问题,创新,要有创新精神(意识) 要学会创新方法 要找到合适的创新领域 要找到合适的创新伙伴或创新团队,创新,一个人最怕没有想法，没有观点，这种“想法”或叫“观点”，就是创新，科学工作者的两大法宝就是想法加实验。 一是要有想法，可以有各种各样的想法，也可以是错误的。 二是只有通过实验，只有合乎逻辑地推论、验证结论，才知道该想法是否正确。,动手,一切能力的外化和实现，最终还须靠动手实践来完成。 关键能力 一是在技术发展中寻找题目的能力 二是寻求完成这个题目的途径的能力,专业基本能力,计算思维能力 算法设计与分析能力 程序设计与实现能力 系统能力。,专业基本能力,科学教育强调“理论形态”的内容，需要强化计算思维能力和算法设计与分析能力的培养 工程教育和技术教育强调“设计形态”的内容，要求强化程序设计与实现能力和系统能力的培养,2019/7/22,21,案例 计算机科学与技术发展战略 CS,摘自CC2005,2019/7/22,22,案例 计算机科学与技术发展战略 CE,摘自CC2005,2019/7/22,23,案例 计算机科学与技术发展战略 SE,摘自CC2005,2019/7/22,24,案例 计算机科学与技术发展战略 IT,摘自CC2005,2019/7/22,25,案例 计算机科学与技术发展战略 IS,摘自CC2005,2019/7/22,26,摘自CC2005,案例 计算机科学与技术发展战略,计算思维能力,计算思维的核心是基于计算机考虑问题求解。广义可以理解为：如何有效地利用计算机技术进行问题的求解；狭义可以理解为：如何按照计算机求解问题的基本方式去考虑问题的求解。,问题的符号表示 问题求解过程的符号表示 逻辑思维 抽象思维 形式化证明 建立模型 实现类计算 实现模型计算 利用计算机技术等,计算思维能力,算法设计和分析能力,算法是系统工作的基础，要想成为一名优秀的计算机专业人才，其关键之一就是建立算法的概念，具备算法设计与分析能力 算法设计与分析能力主要指对具有相当规模、较复杂问题的求解算法的设计与分析，研究算法的可行性和效率,算法设计和分析能力,简单算法的设计与设计 复杂算法的设计与分析 证明理论结果 开发程序设计问题的解 概念验证性程序开发 确定是否有更优的解等,程序设计与实现能力,程序设计与实现包括软件实现和硬件上的实现，特别是将问题的求解看成表示和处理过程的时候，硬件系统相关的实现也可以部分地含在程序设计与实现能力中（其他部分则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括：小型程序设计、大型程序设计、系统程序设计等,系统能力,系统能力要求站在系统的全局去看问题、分析问题和解决问题，并实现系统优化 对专业人员来说，无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，最终是要组成一个可以运行的系统 要充分认识教育学生以系统的观点去看问题是非常重要的，也是比较困难的,系统能力,系统设计是广义的，要把“设计”作为对问题求解的基础，特别强调使学生一开始就养成一个良好的习惯，即在弄清楚一个问题后，首先考虑问题的数据表示与处理基本过程；即首先进行“设计”，然后再在“设计”的基础上进行“实现”,系统认知能力,基本系统软件使用 系统软件构成 基本的计算机硬件系统构成 网络系统的构成 硬件系统的性能 软件系统的性能等,系统设计能力,设计数字电路 设计功能部件 设计芯片 对芯片进行程序设计 设计嵌入式系统 设计计算机外设 设计复杂传感器系统 设计人机友好的设备 设计计算机,系统设计能力,设计应用程序 设计数据库管理系统 数据库建模和设计 设计智能系统 开发业务解决方案 评价新型搜索引擎 定义信息系统需求 设计信息系统 设计网络结构 实验设计等,系统开发能力,实现应用程序 配置应用程序 实现智能系统 开发新的软件环境 创建安全系统 配置和集成电子商务软件 开发多媒体解决方案 配置和集成e_learning系统,系统开发能力,创建软件用户界面 制作图形或者游戏软件 配置数据库产品 实现信息检索软件 制定企业信息规划 制定计算机资源规划 选择网络部件 安装计算机网络,系统