计算机科学技术（计算机工程方向）.pdf

2.2 计算机科学技术（计算机工程方向）专业规范近十年来，计算机学科发生了巨大的变化，这一变化对计算机专业的教育产生了深远的影响从历史上看，在计算机学科发展的早期，数学、逻辑、电子学、程序语言和程序设计是支撑学科发展的主要基础知识到了 20世纪6070年代，数据结构与算法、计算机原理、编译技术、操作系统、程序设计与程序语言、数据库系统原理等成为学科的主要基础知识从20世纪80年代开始，并行与分布计算、网络技术、软件工程等开始成为新的学科内容，计算机学科原有的专业设置框架被突破，逐渐形成了在“计算机科学与技术”一个专业之下分为计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术、信息系统等多个专业方向的新格局本规范描述计算机工程专业方向，分为五个部分：一、历史、现状及发展方向；二、培养目标与规格；三、教育内容和知识体系；四、办学条件；五、主要参考指标第三部分的专业教育内容和知识体系仅阐明了知识体系、课程设置的总体描述与指导原则，详细内容见附录1与附录2在历史、现状及发展方向这部分中，规范考虑到计算机科学与技术专业的整体性，而没有完全局限在计算机工程方向内一、历史、现状及发展方向1.主干学科概况计算机工程是计算机科学与技术领域最早出现的专业方向。

从1956我国高校开办“计算装置与仪器”专业算起，到现在己经走过了近50年的历程1956年，国务院制定了1956 1967年十二年科学技术发展远景规划这个规划除确定了 5 6项重大研究任务以外，还确定了发展电子计算机、半导体、无线电电子学和自动化技术等6项紧急措施，从而促使我国的计算机教育事业发展第一个高潮的到来到1960年为止共有15所所高校开办了计算机专业当时新建的计算机专业大多称为“计算装置”，强调从基本元器件开始的计算机硬件系统的设计与实现，大多设置在自动控制系，形成了与应用系统结合的计算机教育1966年 至1976年期间，大学教育处于一个特殊的历史时期，计算机专业的教育基本上处于停滞状态，没有正规的专业教学计划，缺乏专业教材这使得我国计算机人才培养与教育的发展与国外产生了极大的差距随着的结束，国家的工作重点逐步转移到四个现代化建设上在国家科委主持起草的1978 1985年全国科学技术发展规划纲要中，又把电子计算机列为8个影响全局的综合性课题，放在突出的地位，我国计算机教育迎来了第二个发展高潮在 19781986年之间共有74所院校开办了计算机专业在 70年代末和80年代，计算机专业基本上限定在重点理工科院校里。

一些学校的计算机及应用专业基本上是以计算机硬件技术的教育为主，致力于计算机硬件技术专业人才的培养，所以从一定意义上讲，该专业是计算机工程专业方向这一时期在我国存在的形式90年代开始，随着计算机应用的越来越广泛，社会对计算机人才的需求量高速增长，很多大学都开办起计算机及应用专业，但这些新办的计算机及应用专业基本上都是在从事计算机应用技术人才的培养研究生教育随着学位制的恢复开始走上正轨，并逐渐地扩大规模硕士研究生教育、博士研究生教育开始在探索中逐渐完善和提高80年代计算机科学与技术一级学科下的5 个二级学科中，有计算机系统结构和计算机外部设备两个二级学科与计算机工程的本科教育对应但是，由于计算机工程专业方向需要更多的支持，使得它主要集中在一些重点大学中90年代，万 维 网(WorldWideWeb)在世界范围的蓬勃兴起使“计算”的概念发生了深刻的变化，社会对于计算机人才的需求急剧增长这种变化不可避免地反映到教育中，若干相关课程被引入到计算机专业的教学计划中，使得计算机专业的内涵和外延发生较大变化计算机专业的教育内容已不再局限于传统的计算理论、计算机组织与体系结构，而计算机软件、计算机网络、多媒体及其应用技术、网络与信息安全等教育内容得以强化。

特别是计算机网络相关的内容被充实到计算机工程相关的教育和研究中近 50年来，我国计算机教育历程就是不断完善和更新的过程因此，计算机教育内容必须与时俱进，应该在吸收国际先进的计算机教育理念、模式、体系的同时，提出适合我国国情的计算机教育发展思路和创新模式，以促进我国计算机教育的健康发展2.主干学科的方法论介绍在计算机科学与技术学科的教育中，学科方法论的内容占有非常重要的地位计算机科学与技术学科方法论系统研究该领域认识和实践过程中使用的一般方法，研究这些方法及其性质、特点、内在联系、变化与发展，它主要包含三个方面：学科方法论的三个过程(又称为学科的三个形态)、重复出现的12个基本概念、典型的学科方法前者描述了认识和实践的过程，后两者分别描述了贯穿于认识和实践过程中问题求解的基本方面与要点1)三个过程学科方法论的三个过程为：理论、抽象、设计理论：它与数学所用方法类似，主要要素为定义和公理、定理、证明、结果的解释用这一过程来建立和理解计算机科学与技术学科所依据的数学原理其研究内容的基本特征是构造性数学特征抽象(模型化)：源于实验科学，主要要素为数据采集方法和假设的形式说明、模型的构造与预测、实验分析、结果分析。

在为可能的算法、数据结构和系统结构等构造模型时使用此过程然后对所建立的模型的假设、不同的设计策略，以及所依据的理论进行实验用于和实验相关的研究，包括分析和探索计算的局限性、有效性、新计算模型的特性，以及对未加以证明的理论的预测的验证抽象的结果为概念、符号、模型设计：源于工程学，用来开发求解给定问题的系统和设备主要要素为需求说明、规格说明、设计和实现方法、测试和分析，用来开发求解给定问题的系统2)重复出现的12个基本概念蕴含学科基本思想的重要概念是计算机科学与技术学科方法论的第二个方面作为问题求解过程中要考虑的一些要点，对它们的深入了解，并在实际工作中使用这些概念，是毕业生成为成熟的计算机科学家和工程师的重要标志之一这些概念包括：绑定、大问题的复杂性、概念和形式模型、一致性和完备性、效率、演化、抽象层次、按空间排序、按时间排序、重用、安全性、折衷与决策3)典型的学科方法典型的学科方法是计算机科学与技术学科方法论的第三部分包括数学方法和系统科学方法1.数学方法数学方法是指以数学为工具进行科学研究的方法，该方法用数学语言表达事物的状态、关系和过程，经推导形成解释和判断包括问题的描述、变换如：公理化方法、构造性方法(以递归、归纳和迭代为代表)、内涵与外延方法、模型化与具体化方法等。

其基本特征是：高度抽象、高精确、具有普遍意义它是科学技术研究简洁精确的形式化语言、数量分析和计算方法、逻辑推理工具2.系统科学方法系统科学方法的核心是将研究的对象看成一个整体，以使思维对应于适当的抽象级别上，并力争系统的整体优化一般遵循如下原则：整体性、动态、最优化、模型化具体方法有：系统分析法(如：结构化方法、原型法、面向对象的方法等)、黑箱方法、功能模拟方法、整体优化方法、信息分析方法等.我们在系统设计中常用的具体方法还有：自底向上、自顶向下、分治法、模块化、逐步求精等对不同类型的学生，在教学中可以突出不同的方法要求一般地，要求掌握系统设计中的典型设计方法3.相关学科及影响本专业教育的因素计算机科学与技术学科正在成为基础技术学科，它正在加速向其他学科渗透，不仅成为信息科学的基础，而且还在同其他学科的结合中形成新的研究领域因此，一方面，计算机科学与技术学科在其他学科的改造中扮演着重要的角色，另一方面，不断增长的应用需求和学科本身研究的进展推动着计算机科学与技术学科迅速地发展和延伸，因此开始将扩展后的学科称为计算学科(Computing Discipline),其他经过扩展和发展形成的新学科被称为计算学科的分支学科。

1）计算学科20世纪60年代至70年代这段期间，计算机专业的课程体系大多数都是基于ACM 68课程体系（后来发展为ACM78课程体系）到了 2 0世纪70年代末，教学计划的多样性局面开始出现，但那时的计算机科学仍然是计算学科的主流即使是今天，在计算学科的众多分支中，计算机科学仍然是基础计算学科仍然是一个年轻的学科，学科的高速发展决定了它的内容的加速增长，要想在四年的有限课程内涵盖所有的内容已不可能所以，相应的教育需各有偏重，从而就有了计算机科学（CS）、计算机工程（CE）、软件技术（SE）、信息系统（IS）、信息工程（IT）甚至还有网络工程、电子商务、信息安全等新派生的分支这些分支拥有共同的核心2）技术的变化影响计算机科学与技术学科变化的大部分因素来自于技术的进步摩尔定律指出，微处理器芯片的密度 将 每1 8个月翻一番可以看到，可用的计算机能力是以指数速度增加的，这使得几年前还无法解决的问题在近期得到解决成为可能万维网出现后，网络技术迅速发展，它给人们的工作和生活提供了新的方式近期在技术方面变化比较大的主要有：1）网络技术，包括基于TCP/IP的技术、万维网及其应用2）图形学和多媒体技术3）嵌入式系统4）数据库技术5）互操作性6）面向对象程序设计7）复杂的应用程序接口的使用8）人机交互9）软件安全10）保密与密码学11）应用领域这些变化迫使我们以不断进步的、系统的观点去调整教学计划，在保持基本内容稳定的前提下，用新的内容去取代一些相对比较陈IH的内容。

特别是其中的网络技术、嵌入式技术等对计算机工程方向的教育的影响更大，应该特别关注3）文化的变化文化与社会的发展也在影响着计算机工程专业方向的教育尤其是下面所列的各种变化的影响更大1）新技术带来的教学法的改变2）全世界计算机数量和用户直接可用的计算功能增加随着人们使用计算机获取信息和处理事务的机会增多，使得人们对计算机技术有了更多更新的认识在学生对计算机及其应用的熟悉程度普遍提高的同时，我们不仅需要考虑到学生的起步基础，还要考虑到发展的不平衡问题3)计算机技术增长的经济影响高技术产业的良好发展势头，社会的极大需求所导致的极具吸引力的高待遇的良好就业前景，吸引了一大批人热切地希望走入计算机领域同时.，企业界与大多教学机构之间的人才竞争更加激烈4)教育观念的变化教育观念也在不断地发生变化哲学家费希特曾经指出：教育必须培养人的自我决定能力，而不是培养人们去适应传统世界；教育重要的不是着眼于实用性、传播知识和技能，而是要唤醒学生的力量，培养其自我性、主动性、抽象的归纳力和理解力目前，教育正在摆脱单一的知识传授功能，联合国教科文组织给出的教育定义已经从“有组织有目的的知识传授活动”变化为“是能够导致学习的交流活动”。

在本方向的教育中，首先需要加强基础理论的教育，强化学生“计算思维能力”和计算机硬件实现能力的培养；其次是选择最佳的知识载体，循序渐进地向学生传授包括基本问题求解过程和基本思路在内的学科方法学的内容，而将一些流行系统和工具作为学生学习过程中的实践环境和学生自我扩展的内容来处理；第三，在强调基础的同时，也要注意随着学科的发展，适时、适当地提升教学中的一些基础内容，以满足学科发展的要求二、培养目标和规格1.人才培养目标培养德、智、体、美全面发展，掌握自然科学基础知识，系统地掌握计算机科学理论、计算机软硬件系统及应用知识，基本具备本领域分析问题解决问题的能力，具备一定的工程实践能力，并具备良好外语运用能力的计算机工程专业方向高级专门人才2.人才培养规格计算机工程专业方向的学制一般为四年，授予工学学士学位1)素质结构要求思想道德素质：热爱祖国，拥护中国共产党的领导，树立科学的世界观、人生观和价值观；具有责任心和社会责任感：具有法律意识，自觉遵纪守法：热爱本专业、注重职业道德修养；具有诚信意识和团队精神文化素质：具有一定的文学艺术修养、人际沟通修养和现代意识专业素质：掌握科学思维方法和科学研究方法；具备求实创新意识和严谨的科学素养；具有一定的工程意识和效益意识。

身心素质：具有较好的身体素质和心理素质2)能力结构要求获取知识的能力：自学能力、信息获取能力、以及表达能力等应用知识能力：系统级的认知能力和理论与工程实践能力，掌握工。