计算机应用领域.doc

计算机应用领域简析和其在大学教育中的应用1.概论计算机应用是研究计算机应用于各个领域的理论、方法、技术和系统等，是计算机学科与其他学科相结合的边缘学科 ，是计算机学科的组成部分。计算机的应用领域分为数值计算和非数值应用两大领域。非数值应用又包括数据处理、知识处理 ，例如信息系统、工厂自动化、办公室自动化、家庭自动化、专家系统、模式识别、人工智能等领域。本文简要介绍了计算机大范围应用的意义，计算机应用领域发展和进步的历史，现在社会计算机的五大主要应用领域，并结合大学教学环境论述了计算机在大学中的应用领域。2.意义计算机在工业、农业、科研等各业领域中的广泛应用，已经产生显著的经济效益和社会效益，引起了产业结构、产品结构、经营管理和服务方式等方面的重大变革。在产业结构中已出观了计算机制造业和计算机服务业，以及知识产业等新的行业，并进一步促进计算机的应用范围大大扩展。计算机还广泛应用于人们的日常生活中，是人们的学习工具和生活工具。借助家用计算机、个人计算机、计算机网、数据库系统和各种终端设备，人们可以学习各种课程，获取各种情报和知识，处理各种生活事务，如收集信息、网上订票、网上购物、网络银行等，甚至可以居家办公，随着计算机网络环境的发展诞生了一批在家办公的自由撰稿人、平面设计师、工艺品设计人员、艺术家、音乐创作、产品销售员、平面设计、广告制作、服装设计、商务代理、做期货、网站的等等，他们被称为SOHO一族。越来越多的人的工作、学习和生活中将与计算机发生直接的或间接的联系。3.计算机应用领域变化和发展的历史3.1 40年代中期-50年代末期早期计算机制造非常困难价格非常昂贵，大部分计算机归有军队和科研院校拥有。因此那时计算机应用领域主要是进行科学计算、工程设计等数值应用，这一阶段使用第一代电子管计算机，硬件体积庞大，运算速度慢，系统维护需要较高的技术，软件尚未形成系统，应用程序编制耗费大量人力。主要应用于国防尖端武器的研制、生产和使用，并促进了高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术的发展。3.2 50年代末-60年代末 计算机应用领域开始向非数值应用方面发展。这一阶段使用第二代晶体管计算机,除继续用于科学计算外，主要用于数据处理、工商业事务处理、企业信息管理。60年代后期出现小型机后，硬件逐步形成系列，接口设备和外围设备品种增多，组块式的软件设计使软件的编制趋于工程化，并应用于生产过程的实时控制。例如产生了利用计算机对工业生产过程中的某些信号自动进行检测，并把检测到的数据存入计算机，再根据需要对这些数据进行处理的系统，被称为计算机检测系统。3.3 70年代至今 计算机应用普及到社会经济更多的领域。第三代集成电路计算机具有良好的性能价格比和可靠性，它促进了计算机的推广应用。随着微处理机的迅速发展，计算机广泛应用于工业、农业、文化教育、卫生保健、服务行业、社会公用事业等。家用电器采用微处理机后使计算机应用深入到家庭生活和娱乐之中。计算机技术与通信技术的结合，使计算机网络得到发展。信息服务业的兴起使社会信息资源得到更广泛的利用，出现了网上冲浪、上网聊天、电子商务等深刻改变了社会发展的新的应用。3.4小结可以说，计算机应用领域的发展变迁是随着计算机发展水平的提高而不断壮大的，这种变化是硬件价格的大幅下降、计算机软件的不断丰富的结果。4.五大应用领域4.1数值计算又被称为科学计算。科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。在现代科学技术工作中，科学计算问题是大量的和复杂的。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。例如，建筑设计中为了确定构件尺寸，通过弹性力学导出一系列复杂方程，长期以来由于计算方法跟不上而一直无法求解。而计算机不但能求解这类方程，并且引起弹性理论上的一次突破，出现了有限单元法。并且由于计算机具有高运算速度和精度以及逻辑判断能力，因此出现了计算力学、计算物理、计算化学、生物控制论等新的学科。4.2数据处理又被称为信息管理。即使用计算机对数据进行收集、输入、分类、加工、整理、合并、统计、制表、检索以及存储等等一系列活动的统称。信息管理是目前计算机应用最广泛的一个领域。据统计，80以上的计算机主要用于数据处理，这类工作量大面宽，决定了计算机应用的主导方向。在当今信息化的社会中，每时每刻都在产生大量的信息，只有利用计算机才能在浩如烟海的信息中管理和充分利用信息这一宝贵资源。目前，字处理软件、电子报表软件使用已经十分广泛，在办公自动化中发挥了巨大作用。利用数据库技术开发的管理信息系统和决策支持系统等也大大提高了企业或政府部门的现代化管理水平。这些都是计算机在数据处理领域的典型应用。如今信息正在形成独立的产业，多媒体技术使信息展现在人们面前的不仅是数字和文字，也有声情并茂的声音和图象信息。当前生活中接触最多的是计算机数据处理在商业领域的应用。商业数据处理从简单到复杂已经历了三个发展阶段，它们是：1.电子数据处理EDP它是以文件系统为手段，实现一个部门内的单项管理。2.管理信息系统MIS它是以数据库技术为工具，实现一个部门的全面管理，以提高工作效率。3.决策支持系统DSS它是以数据库、模型库和方法库为基础，帮助管理决策者提高决策水平，改善运营策略。4.3计算机辅助系统计算机辅助系统有计算机辅助教学CAI、计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助测试CAT、计算机集成制造CIMS等系统。最常见的是CAD、CAM和CAI。4.3.1计算机辅助设计CAD计算机辅助设计是指利用计算机来帮助设计人员进行工程或产品设计，以提高设计工作的自动化程度、节省人力和物力、实现最佳设计效果为目的的一种技术。目前，此技术已经在飞机、汽车、机械、电子、土木建筑、服装等设计中得到了广泛的应用。例如，在电子计算机的设计过程中，利用CAD技术进行体系结构模拟、逻辑模拟、插件划分、自动布线等，从而大大提高了设计工作的自动化程度。建筑设计过程中，可以利用CAD技术进行力学计算、结构计算、绘制建筑图纸等，这样不但提高了设计速度，而且可以大大提高设计质量。4.3.2计算机辅助制造CAM计算机辅助制造是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。例如，在产品的制造过程中，用计算机控制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控 制和处理材料的流动以及对产品进行检测等。使用CAM技术可以提高产品质量，降低成本，缩短生产周期，提高生产率和改善劳动条件。另外实际应用时经常将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统CIMS。它的实现将真正做到无人化工厂或车间。4.3.3计算机辅助教学CAI计算机辅助教学是指利用计算机帮助教师讲授和帮助学生学习的自动化系统，使学生能够轻松自如地从中学到所需要的知识。课件可以用制作工具或高级语言来开发制作，它能引导学生循环渐进地学习，使学生轻松自如地从课件中学到所需要的知识。CAI的主要特色是交互教育、个别指导和因人施教,具体来说，它综合应用了多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术，克服了传统教学方式上单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。4.4过程控制与检测过程控制又被称为实时控制，是指及时地采集、检测数据，使用计算机快速地进行处理并自动地控制被控对象的动作，实现生产过程的自动化，此外，计算机在实时控制中还得具有故障检测、报警和诊断等功能，以保证生产出来产品质量符合设计要求。举个例子，在汽车工业方面，利用计算机控制机床、控制整个装配流水线，不仅可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化，而且可以使整个车间或工厂实现自动化。采用计算机进行过程控制的意义在于，它不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，从而改善劳动者劳动条件、提高产品质量及合格率。因此，计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天等部门得到广泛的应用。利用计算机对工业生产过程中的某些信号自动进行检测，并把检测到的数据存入计算机，再根据需要对这些数据进行处理，这样的系统称为计算机检测系统。特别是仪器仪表引进计算机技术后所构成的智能化仪器仪表，将工业自动化推向了一个更高的水平。4.5 人工智能 AI智能化是计算机发展应用的一个新领域，人工智能的研究是建立在现代计算机科学基础之上。主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。人工智能研究的的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机, 人工智能的发展历史是和计算机科学技术的发展史联系在一起的。除了计算机科学以外, 人工智能还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科。目的是让机器能模拟人的感觉行为和思维过程的机理，进行“看”、“ 听”、“ 说”、“ 想”、 “做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。5.计算机在大学教育中的应用教育行业是对计算机应用需求比较大的领域，现在不会计算机就好像不会英语一样落后了，学习计算机对我们有很重要的意义。应用计算机进行教学活动的目的：一是作为培训工具，培养学生以计算机为工具解决专业领域中问题的能力，如信息处理、计算机分析、仿真等；二是计算机学科还有一种独特的分析问题、解决问题的思维方式值得学习。总之，现在的社会是信息化社会，电脑知识是最基础的知识，学好后会受用一生。5.1 计算机基础教育通过大学计算机公共课培养学生现代计算机基础知识、基本技能，是学习其它计算机课程的基础课。教学内容包括计算机基础知识、计算机操作系统、Office办公软件的使用、多媒体技术、计算机网络技术及计算机系统安全知识，让大学生掌握基本的计算机基础知识与应用技能，会使用将来办公中经常用到的Office等软件，解决常见的计算机软硬件故障。5.2 MATLAB软件的应用MATLAB在理工学科中应用广泛，常用做数值分析和仿真软件，是重要的数学软件，熟练应用能提高计算效率。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。图1.MATLAB界面5.3其它行业软件的学习跟据所学专业学习不同的行业软件，不仅能通过计算机加深对所学专业的理解，它们也是以后毕业设计和工作的好帮手。工科常见的如机械制图用AutoCAD和电路制图用Protel等等。AutoCAD：常见的机械制图软件，是所有工科学生应该掌握的一门计算机课。他是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。在实际工作中应用很广。图1. Auto