計算科學導論四

1、計算科學導論(四) 2012年10月8/12/20221華盛頓協(xié)議在系統(tǒng)、工藝和機器的設計、操作和改進過程中，能夠應用數學、科學和工程技術知識。發(fā)現(xiàn)并解決復雜工程問題。了解并解決環(huán)境、經濟和社會與工程相關的問題。具有有效溝通能力。能夠接受終身學習并促進職業(yè)發(fā)展。遵守工程職業(yè)道德。能夠在當今社會中發(fā)揮作用。2中國工程教育專業(yè)認證要求“培養(yǎng)目標及要求”“畢業(yè)生能力”，明確提出“專業(yè)必須證明所培養(yǎng)的畢業(yè)生達到以下知識、能力與素質的基本要求”：具有較好的人文社會科學素養(yǎng)、較強的社會責任感和良好的工程職業(yè)道德。具有從事工程工作所需的相關教學、自然科學知識以及一定的經濟管理知識。掌握扎實的工程基礎知識和本

2、專業(yè)的基本理論知識，了解本專業(yè)的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。具有綜合運用所學學科理論和技術手段分析并解決工程問題的基本能力。3中國工程教育專業(yè)認證要求掌握文獻檢索、資料查詢及運用現(xiàn)代信息技術獲取相關信息的基本方法。具有創(chuàng)新意識和對新產品、新工藝、新技術和新設備進行研究、開發(fā)和設計的初步能力。了解與本專業(yè)相關的職業(yè)和行業(yè)的生產、設計、研發(fā)的法律、法規(guī)，熟悉環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展等方面的方針、政策和法律、法規(guī)，能正確認識工程對于客觀世界和社會的影響。具有一定的組織管理能力、較強的表達能力和人際交往能力以及在團隊中發(fā)揮作用的能力。具有適應發(fā)展的能力以及對終身學習的正確認識和學習能力。具有國際視野和跨文化交流、

3、競爭與合作能力。4美國ABET EC2000的能力要求應用數學、科學及工程知識的能力。設計與執(zhí)行實驗以及分析與解釋數據的能力。設計系統(tǒng)、零組件或制造程序以滿足特定需求能力。在跨領域團隊中發(fā)揮功能的能力。發(fā)掘、推導以及解決工程問題的能力。對專業(yè)與道德責任的領悟。有效溝通的能力。在全球性與社會性環(huán)境背景下了解工程解決方案產生的沖擊所需的廣博教育。認知終身學習的必要性以及將之實踐的能力。認知當代議題相關的知識。執(zhí)行工程業(yè)務所需要的技術、技能以及現(xiàn)代工程工具的運用能力。5臺灣地區(qū)的IEET AC2010的能力要求運用數學、科學及工程知識的能力。設計與執(zhí)行實驗，以及分析與解釋數據的能力。執(zhí)行工程實務所需

4、技術、技巧及使用工具的能力設計工程系統(tǒng)、元件或制程（注：制作步驟、制作程序）之能力。計劃管理、有效溝通與團隊合作的能力。發(fā)掘、分析及處理問題的能力。認識時事議題，了解工程技術對環(huán)境、社會及全球的影響，并培養(yǎng)持續(xù)學習的習慣與能力。理解專業(yè)倫理及社會責任。6歐洲的ECUK標準的能力要求5類26方面相關工程學會確定的數理基礎和相關工程學科支撐本工程學科教育所必需的科學原理和方法的相關知識和理解力，從而能對其科學和工程背景做出判斷，并支持對過去、現(xiàn)在和未來的技術發(fā)展趨勢的理解。支撐本工程學科教育所必需的數學原理相關知識和理解力，能夠在分析和解決工程問題中熟練運用數學方法、工具和符號。有能力應用和綜合其

5、他工程學科的知識和理解力，以支持本工程學科的學習。7歐洲的ECUK標準的能力要求5類26方面工程分析工程原理的理解力，并能將其應用于關鍵工程過程的分析。通過應用分析方法和建模技術，能夠對系統(tǒng)和部件的工作情況進行鑒定、分類和描述。用本工程學科相關的定量方法和計算機軟件解決工程問題的能力。用系統(tǒng)方法解決工程問題的能力和理解力。8歐洲的ECUK標準的能力要求5類26方面設計調研并確定一個問題，并明確其制約條件，包括環(huán)境和可持續(xù)限制、衛(wèi)生和安全，以及風險評估問題。理解客戶和用戶需求以及美學等問題的重要性。價格驅動因素的確認和管理。用創(chuàng)造力形成創(chuàng)新方案。確保問題各方面的合理性，包括生產、經營、維修和處理

6、。設計過程的管理和結果評估。9歐洲的ECUK標準的能力要求5類26方面經濟、社會和環(huán)境背景工程過程商務和經濟背景知識和理解力。在上述背景下實現(xiàn)工程目標的管理技術知識。對工程領域要求的理解，以促進可持續(xù)發(fā)展。熟悉工程管理相關法律框架，包括員工、衛(wèi)生、安全和風險（包括環(huán)境風險）等問題。對高水準的工程職業(yè)和道德行為必要性的理解。10歐洲的ECUK標準的能力要求5類26方面工程實踐理論與經驗相結合的工程技能的實際應用，以及其他相關知識和技能的應用，包括：有關特定材料、設備、過程或產品特性的知識。車間和實驗室技能。對工程知識應用背景（如經營管理和技術開發(fā)等）的理解。對技術文獻和其他信息資源使用價值的理解

7、。熟悉知識產權和合同問題的性質。對適當的行為規(guī)范和工業(yè)標準的理解。熟悉質量問題。在技術不確定性情況下的工作能力。11能力自學(學習能力)、創(chuàng)新、動手自學是取得能力的渠道和手段創(chuàng)新是能力的核心和取得新的能力的渠道和手段動手則是實實在在地運用能力、發(fā)揮能力、檢驗能力12自學大學教育的過程，就是把一個需要教師才能獲得知識的人，通過幾年學習，培養(yǎng)成不需要教師也能獲得知識、無師自通的人。教師主要不是把知識教給學生，而是要把獲取與處理知識的能力教給學生培養(yǎng)學生自己學習新知識的能力，將來干什么，他就能學什么。13自學第一會找資料，你需要的資料第二會讀資料，能很快提煉出最核心最有用的東西，能整理得有條有理，跟

8、原來的東西掛上鉤第三要有眼光，能夠逐步看到進一步發(fā)展的景象14自學本科生：懂得自學本本核心概念、基礎知識、基本方法、學科框架碩士生：懂得自學論文新概念、新觀點、新方法、應用價值博士生：懂得自尋問題使一個沒有問題的人變成有問題的人，并懂得如何力所能及地來解決問題15創(chuàng)新要有創(chuàng)新精神(意識)要學會創(chuàng)新方法要找到合適的創(chuàng)新領域要找到合適的創(chuàng)新伙伴或創(chuàng)新團隊16創(chuàng)新一個人最怕沒有想法，沒有觀點，這種“想法”或叫“觀點”，就是創(chuàng)新，科學工作者的兩大法寶就是想法加實驗。一是要有想法，可以有各種各樣的想法，也可以是錯誤的。二是只有通過實驗，只有合乎邏輯地推論、驗證結論，才知道該想法是否正確。17動手一切能力

9、的外化和實現(xiàn)，最終還須靠動手實踐來完成。關鍵能力一是在技術發(fā)展中尋找題目的能力二是尋求完成這個題目的途徑的能力18專業(yè)基本能力計算思維能力算法設計與分析能力程序設計與實現(xiàn)能力系統(tǒng)能力。19專業(yè)基本能力科學教育強調“理論形態(tài)”的內容，需要強化計算思維能力和算法設計與分析能力的培養(yǎng)工程教育和技術教育強調“設計形態(tài)”的內容，要求強化程序設計與實現(xiàn)能力和系統(tǒng)能力的培養(yǎng)20案例 計算機科學與技術發(fā)展戰(zhàn)略CS理論原理創(chuàng)新應用部署配置開發(fā)傾向理論傾向應用組織系統(tǒng)行為應用技術軟件開發(fā)系統(tǒng)平臺結構計算機硬件體系CS摘自CC20058/12/202221案例 計算機科學與技術發(fā)展戰(zhàn)略CE理論原理創(chuàng)新應用部署配置開

10、發(fā)傾向理論傾向應用組織系統(tǒng)行為應用技術軟件開發(fā)系統(tǒng)平臺結構計算機硬件體系CE摘自CC20058/12/202222案例 計算機科學與技術發(fā)展戰(zhàn)略SE理論原理創(chuàng)新應用部署配置開發(fā)傾向理論傾向應用組織系統(tǒng)行為應用技術軟件開發(fā)系統(tǒng)平臺結構計算機硬件體系SE摘自CC20058/12/202223案例 計算機科學與技術發(fā)展戰(zhàn)略 IT摘自CC2005理論原理創(chuàng)新應用部署配置開發(fā)傾向理論傾向應用組織系統(tǒng)行為應用技術軟件開發(fā)系統(tǒng)平臺結構計算機硬件體系IT8/12/202224案例 計算機科學與技術發(fā)展戰(zhàn)略 IS理論原理創(chuàng)新應用部署配置開發(fā)傾向理論傾向應用組織系統(tǒng)行為應用技術軟件開發(fā)系統(tǒng)平臺結構計算機硬件體系I

11、S摘自CC20058/12/202225摘自CC2005案例 計算機科學與技術發(fā)展戰(zhàn)略器件理論應用組織與系統(tǒng)行為8/12/202226計算思維能力計算思維的核心是基于計算機考慮問題求解。廣義可以理解為：如何有效地利用計算機技術進行問題的求解；狹義可以理解為：如何按照計算機求解問題的基本方式去考慮問題的求解。27問題的符號表示問題求解過程的符號表示邏輯思維抽象思維形式化證明建立模型實現(xiàn)類計算實現(xiàn)模型計算利用計算機技術等計算思維能力28算法設計和分析能力算法是系統(tǒng)工作的基礎，要想成為一名優(yōu)秀的計算機專業(yè)人才，其關鍵之一就是建立算法的概念，具備算法設計與分析能力算法設計與分析能力主要指對具有相當規(guī)模

12、、較復雜問題的求解算法的設計與分析，研究算法的可行性和效率29算法設計和分析能力簡單算法的設計與設計復雜算法的設計與分析證明理論結果開發(fā)程序設計問題的解概念驗證性程序開發(fā)確定是否有更優(yōu)的解等30程序設計與實現(xiàn)能力程序設計與實現(xiàn)包括軟件實現(xiàn)和硬件上的實現(xiàn)，特別是將問題的求解看成表示和處理過程的時候，硬件系統(tǒng)相關的實現(xiàn)也可以部分地含在程序設計與實現(xiàn)能力中（其他部分則含在算法設計與分析、系統(tǒng)分析與開發(fā)中）程序設計與實現(xiàn)能力主要包括：小型程序設計、大型程序設計、系統(tǒng)程序設計等31系統(tǒng)能力系統(tǒng)能力要求站在系統(tǒng)的全局去看問題、分析問題和解決問題，并實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化對專業(yè)人員來說，無論程序是用硬件實現(xiàn)還是用軟件

13、實現(xiàn)，其設計與實現(xiàn)是基礎，最終是要組成一個可以運行的系統(tǒng)要充分認識教育學生以系統(tǒng)的觀點去看問題是非常重要的，也是比較困難的32系統(tǒng)能力系統(tǒng)設計是廣義的，要把“設計”作為對問題求解的基礎，特別強調使學生一開始就養(yǎng)成一個良好的習慣，即在弄清楚一個問題后，首先考慮問題的數據表示與處理基本過程；即首先進行“設計”，然后再在“設計”的基礎上進行“實現(xiàn)”33系統(tǒng)認知能力基本系統(tǒng)軟件使用系統(tǒng)軟件構成基本的計算機硬件系統(tǒng)構成網絡系統(tǒng)的構成硬件系統(tǒng)的性能軟件系統(tǒng)的性能等34系統(tǒng)設計能力設計數字電路設計功能部件設計芯片對芯片進行程序設計設計嵌入式系統(tǒng)設計計算機外設設計復雜傳感器系統(tǒng)設計人機友好的設備設計計算機35系統(tǒng)設計能力設計應用程序設計數據庫管理系統(tǒng)數據庫建模和設計設計智能系統(tǒng)開發(fā)業(yè)務解決方案評價新型搜索引擎定義信息系統(tǒng)需求設計信息系統(tǒng)設計網絡結構實驗設計等36系統(tǒng)開發(fā)能力實現(xiàn)應用程序配置應用程序實現(xiàn)智能系統(tǒng)開發(fā)新的軟件環(huán)境創(chuàng)建安全系統(tǒng)配置和集成電子商務軟件開發(fā)多媒體解決方案配置和集成e_learning系統(tǒng)37系統(tǒng)開發(fā)能力創(chuàng)建軟件用戶界面制作圖形或者游戲軟件配置數據庫產品實現(xiàn)信息檢索軟件制定企業(yè)信息規(guī)劃制定計