计算机科学方法论及其计算方式

计算机科学与技术（计算机科学方向）专业规范教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会2005年10月17日近十年来，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专业基础知识。

到了20世纪60—70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专业基础知识。

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，突破了计算机学科原有的专业设置框架，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，规范从整个专业，即计算机科学与技术的角度进行了阐述，而没有局限在计算机科学领域内。

一、历史、现状及发展方向1. 主干学科概况计算机科学是计算机科学与技术领域最早出现的学科。

从1956我国高校开办“计算装置与仪器”专业算起，到现在采用的“计算机科学与技术”一级学科的称谓，计算机专业教育在中国已经走过了近50年的历程。

(1) 发展初期（1956—1977年）1956年，国务院制定了新中国第一个科学技术发展规划，即《1956—1967年十二年科学技术发展远景规划》。

这个规划除确定了56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，从而促使我国计算机教育事业发展第一个高潮的到来。

到1958年，共有15所高校开办了计算机专业。

该阶段的计算机教育有以下特点：1) 专业创始人从国外学习归来，带回计算机新技术。

算思维、理论思维、实验思维：科技创新的三大支柱添加日期：2012-5-15 13:31:00 点击率：2303 文章来源：转载文章上传：沈李琴六大报告指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”。

的十七大明确指出：“提高自主创新能力，建设创新型国家是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关科发财〔2008〕197号文件（关于创新方法工作的若干意见）指出：“科学思维不仅是一切科学研究和技术发展的起点，而且始终究和技术发展的全过程，是创新的灵魂”。

学界一般认为，科学方法分为理论、实验和计算三大类。

与三大科学方法相对的是三大科学思维，理论思维以数学为基础，实验思科为基础，计算思维以计算机科学为基础。

大科学思维构成了科技创新的三大支拄。

作为三大科学思维支柱之一，并具有鲜明时代特征的计算思维，尤其应当引起我们国家的面简介这三大科学思维方式。

论思维论源于数学，理论思维支撑着所有的学科领域。

正如数学一样，定义是理论思维的灵魂，定理和证明则是它的精髓。

公理化方法是思维方法，科学界一般认为，公理化方法是世界科学技术革命推动的源头。

用公理化方法构建的理论体系称为公理系统，如欧氏几需要满足以下三个条件：无矛盾性。

这是公理系统的科学性要求，它不允许在一个公理系统中出现相互矛盾的命题，否则这个公理系统就没有任何实际的价独立性。

公理系统所有的公理都必须是独立的，即任何一个公理都不能从其他公理推导出来。

完备性。

公理系统必须是完备的，即从公理系统出发，能推出（或判定）该领域所有的命题。

了保证公理系统的无矛盾性和独立性，一般要尽可能使公理系统简单化。

简单化将使无矛盾性和独立性的证明成为可能，简单化是的目标之一。

一般而言，正确的一定是简单的（注意，这句话是单向的，反之不一定成立）。

于公理系统的完备性要求，自哥德尔发表关于形式系统的“不完备性定理”的论文后，数学家们对公理系统的完备性要求大大放宽，能完备更好，即使不完备，同样也具有重要的价值。

计算机教学论文：聚焦计算思维的算法分析与设计课程教学改革0 引言算法是计算机科学中最具方法论性质的核心概念，被誉为计算机学科的灵魂。

图灵奖获得者Niklaus Wirth提出：算法+数据结构=程序，强调了算法在计算机领域的重要性。

在现实生活中，算法、算据和算力组成了人工智能技术的三要素；算法的新颖性和性能决定了学术论文在高水平期刊或会议上发表的可能性；算法能力测试是研究生复试和求职面试等场合常见的环节。

因此，学习并掌握好算法相关知识，对一名本科生的综合能力培养和职业发展来说非常重要。

国内外各大高校计算机专业在培养方案中，普遍开设了算法分析与设计（以下简称算法）课程，该课程以高级程序设计和数据结构为先导课程，又为人工智能等专业课程提供算法支撑，是培养方案的重要枢纽之一。

算法课程既包含抽象的理论，又强调算法的实践，对学生的逻辑思维和计算建模等能力有较高的要求，因此有必要聚焦计算思维，开展面向能力提升的课程教学改革。

1 课程教学和改革现状1.1 共性问题目前，采取小班化策略开展算法课程教学已比较普遍；多数高校选用MIT经典书籍《Introduction to Algorithms》作为教材；依托在线平台开展编程训练取得了良好的教学效果。

但在教学过程中，还存在一些共性问题。

（1）学生在理论学习时普遍存在畏难心理。

算法要求学生不仅掌握算法的实施，更强调对算法原理的理解；一些关键的算法要进行证明，如主方法、最优前缀码等，这需要大量的理论知识，涉及不少数学符号，学生容易感到枯燥和抽象，降低了学习兴趣。

（2）学生难以灵活运用算法解决实际问题。

学生往往能够较好地掌握教材中的经典问题和相应的算法，并完成课后习题和部分在线训练题，但遇到复杂的现实问题或工程问题时，要么没有思路，要么依赖直觉，无法准确构建输入输出间的解析关系。

（3）学生的基础水平和学习需求差异明显。

修读课程的学生水平参差不齐，学习动力和学习方法也各不相同，因此处在两极的学生的学习需求通常难以得到精细满足；另外，创新实验活动和程序设计竞赛吸引了部分学有余力的学生，但课程教学和第二课堂缺乏深度结合。

0812计算机科学与技术一级学科简介一级学科（中文）名称：计算机科学与技术（英文）名称：Computer Science and Technology一、学科概况计算机科学与技术是20世纪40年代创建并迅速发展的科学技术领域，主要围绕计算机的设计与制造，以及信息获取、标识、存储、处理、传输和利用等领域方向，重点开展理论、原则、方法、技术、系统和应用等方面的研究。

计算机的历史作用可以概括为：开辟了一个新时代——信息时代，发展了一类新产业——信息产业，创立了一门新学科——计算机科学与技术，形成了一种新文化——计算机文化。

计算机的划时代作用是把人类社会从工业时代推向信息时代，从物质产业时代推向信息产业时代，直至走向知识经济时代。

早在现代计算机问世之前，人们就在不断探索计算与计算装置的原理、结构和实现方法。

20世纪 40年代，由于电子技术和计算理论取得重大进展，数字电子计算机应运而生，计算机科学与技术学科也随之发展起来。

计算机科学与技术作为独立的科学研究领域从20世纪50-60年代开始逐渐被学术界认可。

目前，计算机已经得到普遍应用，是信息社会的主要推动力量，计算也已成为人类探索未知领域的有效途径和重要手段，为人类认识世界、改造世界提供了更广阔的视野和独特的实验和分析方法，成为人类生活不可缺少、现代文明赖以生存的重要科学与技术领域之一。

1几十年来，计算机科学与技术发展迅速。

器件上已经从电子管计算机发展成超大规模集成电路计算机系统。

系统结构上已从单一处理装置发展成多处理机系统、多媒体系统、并行分布式系统及网络系统。

软件上已从机器语言发展成高级语言，从手工技艺性程序设计发展到工程化的软件设计。

在系统接口上已从低速单一功能发展到多样化的人机接口和挂网外围接口。

应用上已从单纯处理数据发展到处理数据、媒体和知识，从科学计算拓展到现代科学技术各个领域、现代社会各个部门和现代生活各个方面。

理论上已从对单纯的计算模型的研究深入和拓展到对计算机系统理论、软件理论、计算机复杂性理论和计算机应用技术理论的研究。

计算机科学与技术(0812)Computer Science and Technology一、学科、专业及研究方向简介1、学科、专业简介计算机科学与技术学科涉及数学、物理、通信、电子等学科的基础知识，围绕计算机系统的设计与制造，以及利用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、传输和运用等领域方向，开展理论、原理、方法、技术、系统和应用等方面的研究。

包括科学与技术两方面，两者相辅相成、互为作用、高度融合。

计算机科学与技术的基本内容可主要概括为计算机科学理论、计算机软件、计算机硬件、计算机系统结构、计算机应用技术、计算机网络和信息安全等。

计算机科学与技术学科涉及的理论基础包括离散数学、计算理论、信息与编码理论、形式语言与自动机、形式语义学、程序理论、算法分析和计算复杂性理论、数据结构以及并发/并行与分布处理理论、人工智能与智能信息处理理论、数据库与数据管理理论等，同时涉及感知、认知机理、心理学理论等。

计算机科学与技术在认识和解决实际问题的过程中，在构建自身理论体系的同时，其研究方法也在不断发展和完善，概括来说主要包括以下3种方法学：（1）理论方法主要是运用数学、物理、可计算性理论、算法复杂性理论、程序理论等理论体系解决计算机科学的基础理论问题。

（2）系统方法主要运用系统分析、设计与实现等方法解决实际应用的系统问题。

（3）实验方法主要运用模拟、仿真和系统实验等方法解决实际应用问题。

计算机科学与技术是科学性与工程性并重的学科，需要特别强调理论与技术相结合，技术与系统相结合，系统与应用相结合。

河南大学计算机科学与技术学科在全国有一定的影响力。

教育部2012年学科评估结果显示，在全国120所高校参评（其中具有“博士一级”授权的高校50所，另有部分具有“博士二级”授权的高校参评）的情况下，河南大学计算机科学与技术学科位列第49名，省内高校排名居首位。

学科招生代码：0775（授理学学位），下属4个二级学科，其中计算机系统结构（077501）、计算机软件与理论（077502）和计算机应用技术（077503）为目录内二级学科，空间数据处理技术及应用（0775Z1）为自主增设二级学科。