第2章 认识计算机学科ppt课件.ppt

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1、本章讨论的主要问题是：1.什么是计算机学科？任何学科都具有抽象、理论和设计三个学科形态，如何理解计算机学科的学科形态？2.计算机学科的根本任务就是（自动）计算，所有问题都可以被自动计算吗？如何判别可计算问题的资源消耗（例如计算时间）？3.宏观上说，计算机学科存在哪些科学问题？科学问题的提出和解决如何推动了计算机学科的发展？第2章认识计算机学科情景问题——学科的存在性证明科学是关于自然、社会和思维的发展与变化规律的知识体系，是由人类在生产活动和社会活动中产生和发展的，是人类实践经验的结晶。学科是在科学发展中不断分化和整合而形成和发展的，是科学研

2、究发展成熟的产物。科学研究是以问题为基础的，只要有问题的地方就会有科学和科学研究。科学研究发展成熟成为一个独立学科的标志是：独立的研究内容、成熟的研究方法、规范的学科体制。科学与学科情景问题——学科的存在性证明1962年，美国普渡大学、斯坦福大学开设计算机科学学位课程。争议：使用计算机是否需要进行科学思考？计算机科学能否成为一门学科？计算机科学是理科还是工科？或者只是一门技术、一个职业？1985年春，ACM和IEEE-CS联手组成攻关组，经过近4年的工作，攻关组提交了《计算作为一门学科》（ComputingasaDiscipline）的报告。

3、将当时的计算机科学、计算机工程、计算机科学与工程、计算机信息学以及其他类似名称的专业及其研究范畴统称为计算学科。计算学科（计算机学科）第2章认识计算机学科——学科的定义计算机学科是对描述和变换信息的算法过程，包括对其理论、分析、设计、效率、实现和应用等进行的系统研究。它来源于对算法理论、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。计算机学科包括科学和技术两个方面，二者高度融合是计算机科学与技术学科的突出特点。（科学侧重于研究现象、揭示规律；技术侧重于研制计算机、研究使用计算机进行信息处理的

4、方法与技术手段。）计算机学科是一门科学性与工程性并重的学科，表现为理论和实践紧密结合的特征。所谓学科形态是指从事一类学科研究与发展工作且具有共性的文化方式。抽象也称模型化，是指在思维中对同类事物去除现象的、次要的方面，抽取共同的、主要的方面，从而做到从个别中把握一般、从现象中把握本质的认知过程和思维方法。抽象源于现实世界，它的研究内容表现在两个方面：（1）建立对客观事物进行抽象描述的方法；（2）采用现有的描述方法建立具体问题的概念模型，从而获得对客观世界的感性认识。第2章认识计算机学科——学科形态抽象形态理论是指为理解一个领域中对象之间的关系

5、而构建的基本概念和符号。科学理论是经过实践检验的系统化的科学知识体系，由科学概念、科学原理以及对这些概念、原理的理论论证所组成的体系，表现为定义、定理和性质及其证明。理论源于数学，它的研究内容表现在两个方面：（1）建立完整的理论体系；（2）在现有理论的指导下，建立具体问题的数学模型，从而实现对客观世界的理性认识。第2章认识计算机学科——学科形态理论形态设计是指构造支持不同应用领域的计算机系统。工程设计具有较强的实践性、社会性和综合性，其实现要受社会因素、客观条件（包括其他相关学科）的影响。设计源于工程，它的研究内容表现在两个方面：（1）在对客

6、观世界的感性认识和理性认识的基础上，完成一个具体的工程任务；（2）对工程设计中遇到的问题进行总结，提出问题由理论界去解决，同时，还要将工程设计中积累的经验和教训进行总结，形成方法去指导以后的工程设计。设计形态第2章认识计算机学科——学科形态三个形态之间的关系第2章认识计算机学科——学科形态人类的认识是从感性认识（抽象）到理性认识（理论），再由理性认识（理论）回到实践（工程设计）中来。核心概念是CC1991报告首次提出的，是具有普遍性、持久性的重要思想、原则和方法，具有如下基本特征：（1）在学科及各分支学科中普遍出现；（2）在理论、抽象和设计的

7、各个层面上都有很多示例；（3）在理论上具有可延展和变形的作用，在技术上有高度的独立性。第2章认识计算机学科——核心概念1.绑定。绑定是通过将一个对象（或事物）与其某种属性相联系，从而使抽象的概念具体化的过程。例如，将一个进程与一个处理机、一个变量与其类型或值分别联系起来。这种联系的建立，实际上就是建立了某种约束。2.大问题的复杂性。大问题的复杂性是指随着问题规模的增长使问题的复杂性呈非线性增加的效应。这种非线性增加的效应是区分和选择各种现有方法和技术的重要因素。3.概念和形式模型。概念和形式模型是对一个想法或问题进行形式化、特征化、可视化思维

8、的方法。例如，数据流图和E-R图等都属于概念模型，而逻辑理论、开关理论和计算理论中的模型大都属于形式模型。概念模型和形式模型以及形式证明是将计算机学科各分支统一起来