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吳水秀 江西師范大學計算機信息工程學院Email 736301988 QQ號 736301988 計算機課程體系與知識結構 計算學科的特點就是 日新月異 學習和教育理念一直在更新 不斷變革 不斷細化 價值觀念社會需求 二十年前 知道這些名詞就足夠了 十年前 還需要知道這些名詞 現(xiàn)在 學的越多 發(fā)現(xiàn)自己懂得越少 聰明的學習 懂得選擇成長的目標 精化學習 知識爆炸帶來的必然選擇沒有人能夠短時間內學會計算機相關的所有知識社會發(fā)展需要結構合理 數(shù)量充足的人才體系門門粗通就是門門稀松 一門精通換來職場成功分類篩選 社會發(fā)展帶來的必然要求嚴格的就業(yè)準入制度是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效輔助獲得權威認證和獲得學位證書同樣重要壓價競爭造成薪水大跌 差異競爭換來一騎絕塵 計算機軟件與理論計算機軟件計算機理論 離散數(shù)學 計算理論 計算機體系結構計算機體系結構 數(shù)字邏輯 計算機原理計算機應用計算機網(wǎng)絡與通信 控制與接口人工智能 圖形學 圖象處理 多媒體技術 計算機專業(yè) 從大學課程設計來看 1990年以前 EE CS IS 1990年之后 EE CE CS SE IT IS 硬件 軟件 組織應用 硬件 商科 軟件 計算機專業(yè) 從社會發(fā)展來看 計算機工程 的知識與技能分布 計算機科學 的知識與技能分布 信息系統(tǒng) 的知識與技能分布 信息技術 的知識與技能分布 軟件工程 的知識與技能分布 總結 在計算機科學與技術的領域 理論是根基 技術是表現(xiàn) 兩者互為依托 社會對計算機專業(yè)人才的需求分布 CS CE SE IS IT 信息化大潮的人才分布 只需要極少數(shù)的科學家一定數(shù)量的高級工程師較多數(shù)量的技術工程師更多數(shù)量的系統(tǒng)咨詢服務人員最多數(shù)量的專業(yè)技術操作人員 計算機的學科方法論 三個過程 計算機的學科方法論 核心概念 計算機的學科方法論 核心方法 計算機科學與技術 方向的知識體系 核心課程 C語言程序設計基礎 電路分析基礎 模擬電子技術基礎 數(shù)字電子技術基礎 離散數(shù)學 數(shù)據(jù)結構 匯編語言程序設計 計算機組成原理 操作系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫原理及應用 編譯原理 計算機網(wǎng)絡 軟件工程 單片機原理與接口技術 計算機圖形學 計算機專業(yè)外語 數(shù)值分析 計算機圖象處理等 其它課程 計算機信息技術基礎 人工智能 計算機安全保密技術 計算機通信 JAVA語言 多媒體技術 Oracle技術 面向對象技術 C 程序設計 算法設計與分析 集合論與圖論 計算機控制技術 Web程序設計 計算機網(wǎng)絡實用技術 嵌入式系統(tǒng) 工業(yè)控制與PLC 分布式數(shù)據(jù)庫等 計算機科學與技術專業(yè)課程簡介 1 離散結構包括內容 包括集合論 數(shù)理邏輯 近世代數(shù) 圖論及組合數(shù)學等 由于離散數(shù)學的構造性特征與反映計算科學本質的能行性之間形成了天然一致 從而使離散數(shù)學的構造性特征決定了計算機科學的許多理論同時具有理論 技術 工程等多重屬性 決定了其許多理論 技術和工程的內容是相互滲透在一起的 是不可分的 該知識結構與計算機學科各個領域有著緊密的聯(lián)系 它以抽象和理論兩個學科形態(tài)出現(xiàn)在計算機學科中 并為計算機學科各分支領域解決其基本問題提供了強有力的數(shù)學工具 2 程序設計基礎主要內容 包括程序設計結構 算法 問題求解和數(shù)據(jù)結構等 該知識結構主要處理包括對給定的問題 如何進行有效的描述并給出算法 如何正確選擇數(shù)據(jù)結構 如何進行設計 編碼 測試和調試程序 3 算法與復雜性主要內容 包括算法的復雜度分析 典型的算法策略 分布式算法 并行算法 可計算理論 P類和NP類問題 自動化理論 密碼算法以及幾何算法等 該知識結構主要處理對于給定的問題類 最好的算法是什么 要求的存儲空間和計算時間有多少 空間和時間如何折衷 訪問數(shù)據(jù)的最好方法是什么 算法最好和最壞的情況是什么 算法的平均性能如何 算法的通用性如何 應用計算機技術來解決問題 可以采用硬件的方法 也可以采用軟件的方法 甚至還可以采用電子線路和機械的方法 只是機械的方法因成本太高 精度難于保證而早已棄之不用 但無論采用哪種方法 都必須有提供處理該問題的計算過程描述 即詳細地給出計算的每一步應該怎么做 這在計算機科學中稱之為算法 于是 算法成為計算機科學的一個重要內容 也有人稱算法為計算機科學的首要問題或者核心問題 在計算科學的研究中 發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)立一個新算法是對計算科學的一個實質性的貢獻 經(jīng)驗表明 算法研究的基礎是數(shù)學和與計算機科學有關的專業(yè)背景知識 4 體系結構主要內容 包括數(shù)字邏輯 數(shù)據(jù)的機器表示 匯編級機器組織 存儲技術 接口和通信 多道處理和預備體系結構 性能優(yōu)化 網(wǎng)絡和分布式系統(tǒng)的體系結構等 該知識結構主要處理實現(xiàn)處理器 內存和機內通信的方法是什么 如何設計和控制大型計算系統(tǒng) 而且使其令人相信 盡管存在錯誤和失敗 但它仍然是按照我們的意圖工作的 哪種類型的體系結構能夠有效地包含許多在一個計算中能夠并行工作的處理元素 如何度量性能 5 操作系統(tǒng)主要內容 包括操作系統(tǒng)的邏輯結構 并發(fā)處理 資源分配與調度 存儲管理 設備管理 文件系統(tǒng)等 該知識結構主要處理在計算機系統(tǒng)操作的每一個級別上 可見的對象和允許進行的操作各是什么 對于每一類資源 能夠對其進行有效利用的最小操作集是什么 如何組織接口才能使得用戶只需與抽象的資源而非硬件的物理細節(jié)打交道 作業(yè)調度 內存管理 通信 軟件資源訪問 并發(fā)任務間的通信以及可靠性與安全的控制策略是什么 通過少數(shù)構造規(guī)則的重復使用系統(tǒng)功能擴展的原則是什么 6 網(wǎng)絡計算主要內容 包括計算機網(wǎng)絡的體系結構 網(wǎng)絡安全 網(wǎng)絡管理 無線和移動計算以及多媒體數(shù)據(jù)技術等 該知識結構主要處理網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)如何進行交換 網(wǎng)絡協(xié)議如何驗證 如何保證網(wǎng)絡的安全 分布式計算的性能如何評價 分布式計算如何組織才能夠使通過通信網(wǎng)連接在一起的自主計算機參加到一項計算中 而網(wǎng)絡協(xié)議 主機地址 帶寬和資源則具有透明性 7 程序設計語言主要內容 包括程序設計模式 虛擬機 類型系統(tǒng) 執(zhí)行控制模型 語言翻譯系統(tǒng) 程序設計語言的語義學 基于語言的并行構件等 該知識結構主要處理語言 數(shù)據(jù)類型 操作 控制結構 引進新類型和操作的機制 表示的虛擬機的可能組織結構是什么 語言如何定義機器 機器如何定義語言 什么樣的表示法 語義 可以有效地用于描述計算機應該做什么 8 人 機交互主要內容 包括以人為中心的軟件開發(fā)和評價 圖形用戶接口設計 多媒體系統(tǒng)的人機接口等 該知識結構主要處理表示物體和自動產(chǎn)生供閱覽的照片的有效方法是什么 接受輸入和給出輸出的有效方法是什么 怎樣才減小產(chǎn)生誤解和由此產(chǎn)生的人為錯誤的風險 圖表和其他工具怎樣才能通過存儲在數(shù)據(jù)集中的信息去理解物理現(xiàn)象 它的重要性體現(xiàn)在人們越來越強烈地需要和諧的人機交互環(huán)境 圖形用戶界面已經(jīng)成為一個軟件的重要組成部分 以圖形的方式來表示抽象的概念或數(shù)據(jù) 可視化 已經(jīng)成為信息領域的一個重要發(fā)展趨勢 9 圖形學和可視化計算主要內容 包括計算機圖形學 可視化 虛擬現(xiàn)實 計算機視覺等4個學科子領域的研究內容 該知識結構主要處理支撐圖像產(chǎn)生以及信息瀏覽的更好模型 如何提取科學的 計算和醫(yī)學 和更抽象的相關數(shù)據(jù) 圖像形式過程的解釋和分析方法 10 智能系統(tǒng)主要內容 包括約束可滿足性問題 知識表示和推理 Agent 自然語言處理 機器學習和神經(jīng)網(wǎng)絡 人工智能規(guī)劃系統(tǒng)和機器人學等 該知識結構主要處理基本和行為模型是什么 如何建造模擬它們的機器 規(guī)則評估 推理 演繹和模式計算在多大程度上描述了智能 通過這些方法模擬行為的機器的最終性能如何 傳感數(shù)據(jù)如何編碼才使得相似的模式有相似的代碼 電機編碼如何與傳感編碼相關聯(lián) 學習系統(tǒng)的體系結構怎樣 這些系統(tǒng)是如何表示它們對這個世界的理解的 11 信息管理主要內容 包括信息模型與信息系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)建模 關系數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫查詢語言 關系數(shù)據(jù)庫設計 事務處理 分布式數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)挖掘 信息存儲與檢索 超文本和超媒體 多媒體信息與多媒體系統(tǒng) 數(shù)字圖書館等 該知識結構主要處理使用什么樣的建模概念來表示數(shù)據(jù)元素及其相互關系 怎樣把基本操作 如存儲 定位 匹配和恢復 組合成有效的事務 這些事務怎樣才能與用戶有效地進行交互 高級查詢如何翻譯成高質量的程序 哪種機器體系結構能夠進行有效地進行交互 高級查詢如何翻譯成高質量的程序 哪種機器體系結構能夠進行有效的恢復和更新 怎樣保護數(shù)據(jù) 以避免非授權訪問 泄露和破壞 如何保護大型的數(shù)據(jù)庫 以避免由于同時更新引起的不一致性 當數(shù)據(jù)分布在許多機器上時如何保護數(shù)據(jù) 保證性能 文本如何索引和分類才能夠進行有效的恢復 12 軟件工程主要內容 包括軟件過程 軟件需求和規(guī)格說明 軟件設計 軟件驗證 軟件演化 軟件項目管理 軟件開發(fā)工具與環(huán)境 基本構件的計算 形式化方法 軟件可靠性 專用系統(tǒng)開發(fā)等 該知識結構主要處理程序和程序設計系統(tǒng)發(fā)展背后的原理是什么 如何證明一個程序或系統(tǒng)滿足其規(guī)格說明 如何編寫不忽略重要情況且能用于安全分析的規(guī)格說明 軟件系統(tǒng)是如何歷經(jīng)不同的各代進行演化的 如何從可理解性和易修性性關手設計軟件 13 科學計算主要內容 包括數(shù)值分析 運籌學 模擬和仿真 高性能計算該知識結構主要處理如何精確地以有限的離散過程近似表示連續(xù)和無限的離散過程 如何處理這種近似產(chǎn)生的錯誤 給定某一類議程在某精確度水平上能以多快的速度求解 如何實現(xiàn)方程的符號操作 如何積分 微分以及到最小項的歸納 如何把這些問題的答案包含到一個有效的 可靠的 高質量的數(shù)學軟件包中 計算機專業(yè)成功人才的參考標準 在求職的千軍萬馬中殺出重圍 找到騰飛之路 計算機技術與軟件專業(yè)技術資格 考試 老 軟考 計算機軟件專業(yè)技術資格 1987 2003年 信息產(chǎn)業(yè)部單獨組織考試百萬人參考 培養(yǎng)10余萬專業(yè)人才 得到社會廣泛認可新 軟考 計算機技術與軟件專業(yè)技術資格 2004年11月 至今 人事部與信息產(chǎn)業(yè)部聯(lián)合主考國家級IT資格與水平考試 計算機專業(yè)唯一職稱資格考試老 軟考 與新 軟考 的區(qū)別計算機專業(yè)技術人員職稱制度改為 以考代評 取消了原有的報考學歷和資歷限制 學生可直接報考3級5類20種資格考試 對應于信息化的人才需求開辟與其他國家專業(yè)資格認證的 相互承認 渠道軟考的年考試規(guī)模已經(jīng)達到21萬人 成為最具實效的認證 軟考 的專業(yè)類別 資格名稱與級別 軟考 的級別與職稱對應關系 軟考 的專業(yè)類別與人才培養(yǎng)方向 分類培養(yǎng) CS SE IT IS SE CE IS IS 軟考 體系的功效分析 各類認證考試的性質分析 更加深刻的理解 軟考 的特色 軟考 與其他IT認證的本質區(qū)別 軟考 是計算機專業(yè)唯一的職稱資格考試 軟考 從屬于國家人事體系 全國通用并與國際接軌 軟考 采取全國統(tǒng)考 各級政府部門協(xié)助實施的模式 軟考 與專業(yè)學歷考試的本質區(qū)別 軟考 強調專業(yè)實用性 學歷考試強調理論知識完備性以用立考 以考促學 以考代評 軟考 政策靈活不設門檻 學歷考試等級森嚴 軟考 提供職稱資格 學歷證書僅是教育經(jīng)歷的證明 軟考 對大學生就業(yè)的積極推動作用含金量很高的專業(yè)資格認證 提高就業(yè)競爭優(yōu)勢未出校門就可獲得職稱資格 享受人事制度保障多種級別不同資格充分選擇 輔助事業(yè)長久發(fā)展 三位一體 軟考 體系的內在奧妙 不同專業(yè)對應教育體系的不同學科 不同資格對應就業(yè)市場的不同職位 不同級別對應人才結構的不同層次 軟考 報考級別的合理選擇 我們的明天會更加美好 自在階段 自由階段 自省階段 自知階段