计算机科学导论(董荣胜)1

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1、主讲:XXXE-Mail:XXXXXXXX计算机科学导论—思想与方法第一章绪论本章首先简单介绍计算学科命名的背景、计算学科的定义，以及计算学科的根本问题，并阐述了计算学科专业名称的演变、分支学科及其培养侧重点。然后，介绍计算机科学、计算机工程、软件工程和信息技术等4个主要分支学科的知识体和核心课程。最后，提出“计算机导论”课程的构建问题，介绍课程的结构设计，以及结构设计的基础，即计算学科认知模型——计算学科二维定义矩阵的概念。1.1引言本节的目的在于，让学生了解计算学科的定义，学科的根本问题，为后继章节的学习做个简单铺垫。1.1.1计算学科命名的背景如何认

2、知计算学科，有着不少争论。1984年7月，美国计算机科学与工程博士单位评审部的领导们，在犹他州召开的会议上对计算认知问题进行了讨论。这一讨论以及其他类似讨论促使（美国）计算机协会（ACM）与（美国）电气和电子工程师学会计算机分会（IEEE/CS）于1985年春联手组成任务组，经过近4年的工作，任务组提交了在计算教育史上具有里程碑意义的“计算作为一门学科”（ComputingasaDiscipline）报告，报告论证了计算作为一门学科的事实，回答了计算学科中长期以来一直争论的一些问题，并将当时的计算机科学、计算机工程、计算机科学和工程、计算机信息学以及其他类

3、似名称的专业及其研究范畴统称为计算学科。1.1.2计算学科的定义计算学科是对描述和变换信息的算法过程进行的系统研究，包括理论、分析、设计、效率、实现和应用等。计算学科包括对计算过程的分析以及计算机的设计和使用。该学科的广泛性在下面一段来自美国计算科学鉴定委员会发布的报告摘录中得到强调：计算学科的研究包括从算法与可计算性的研究到根据可计算硬件和软件的实际实现问题的研究。这样，计算学科不但包括从总体上对算法和信息处理过程进行研究的内容，也包括满足给定规格要求的有效而可靠的软硬件设计—它包括所有科目的理论研究、实验方法和工程设计。1.1.3计算学科的根本问题学科

4、的根本问题是：什么能被（有效地）自动进行。计算学科来源于对算法理论、数理逻辑、计算模型、自动计算机器的研究，并与存储式电子计算机的发明一起形成于20世纪40年代初期。1.2专业名称的演变，学科描述及培养侧重点计算学科现已成为一个庞大的学科，无论是教师，学校，还是学生和家长都希望有一份权威性的报告来了解学科的相关情况。为此，IEEE/CS和ACM任务组作了大量的工作，并于2001至2005年，分别提交了计算机科学（ComputerScience，简称CS），信息系统（InformationSystem，简称IS），软件工程（SoftwareEngineeri

5、ng，简称SE），计算机工程（ComputerEngineering，简称CE），信息技术（InformationTechnology，简称IT）等5个分支学科（专业）的教程以及相应的总报告（图1-1），给出了5个分支学科的知识体以及相应的核心课程，为各专业教学计划的设计奠定了基础，同时也为公众认知和选择这些专业提供帮助。CC2005OverviewCC2001(CS2001)计算机科学IS2002信息系统SE2004软件工程CE2005计算机工程IT2005信息技术其它教程新增专业根据我国高校的情况，我国教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会（简称

6、“计算机教指委”）制订的《高等学校计算机科学与技术发展战略研究报告暨专业规范（试行）》（高等教育出版社出版2006年9月出版，简称“计算机专业规范”）采纳了CC2005报告中的四个分支学科，并以专业方向的形式进行规范，它们是：计算机科学，计算机工程，软件工程，信息技术。本节，仅介绍学科专业名称的演变，学科的描述以及培养的侧重点等内容。下一节，再介绍学科的知识体和核心课程。1.2.1演变中的学科专业名称1962年，美国普渡大学开设了最早的计算机科学学位课程。当时，在美国的一些高校还开设有与计算相关的两给学位课程：电子工程和信息系统。而在我国，早在1956年，

7、就开设了“计算装置与仪器”专业。20世纪60年代，随着问题复杂性的增加，制造可靠软件的困难越来越大，出现了“软件危机”。为了摆脱“软件危机”，1968年秋，北大西洋公约组织（NATO）在当时的联邦德国召开了一次会议，提出了软件工程的概念。20世纪70年代，在美国，计算机工程（也被称为“计算机系统工程”）从电子工程学科中脱离出来，成为一个独立的二级学科，并被人们所接受。20世纪70年代未、80年代初，在一些计算机科学专业的学位课程中，引入了“软件工程”的内容，然而，这些内容，只能让学生了解“软件工程”，却不能使学生明白“如何成为一名软件工程师”。于是，人们开

8、始构建单独的软件工程学位课程。20世纪80年代，英国和澳大利亚，最