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第 4 课 计算学科的形成及其基本问题 /1975731184/infocenter#!app=2via=QZ.HashRefreshpos=1366384958 主要内容 4.1 计算学科的形成 4.2 计算学科的基本问题 4.1 计算学科的形成 4.1.1 计算教育面临的三个重大问题 4.1.2 计算学科的形成过程 4.1.3 计算机科学催生者——艾伦.佩利 4.1.1 计算教育面临的三个重大问题 第一个重大问题：计算作为一门学科的存在性证明 解决难点：选择什么证明方式？ 第二个重大问题：整个学科核心课程的详细设计 解决难点：计算机专业本科阶段必须学习哪些内容？ 第三个重大问题：整个学科综述性导引（导论）课程的构建 解决难点：如何用公理化方法来概括学科？学科各主领域中要提出哪些科学问题？ 解决3个重大问题的意义 计算作为一门学科的地位的确定，对学科的发展至关重要 确定一个公认的本科生必须掌握的核心内容，将为高校制定计算机教学计划奠定基础 对计算学科的认知能建立在公理化的基础上，将使人们对整个计算学科的认知科学化、系统化和逻辑化 4.1.2 计算学科的形成过程 1989年ACM和IEEE-CS联合攻关组在《计算作为一门学科》报告指出：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。 该报告第一次给出了计算学科一个透彻的定义，给出了计算学科二维定义矩阵的概念，完成了计算学科的“存在性”证明（Existence Proof ） 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似名称的专业及其研究范畴统称为计算学科。 在计算教育史上具有里程碑意义。 计算学科二维定义矩阵 计算学科二维定义矩阵剖析 计算学科二维定义矩阵是对计算学科的一个高度概括，可以将把握计算学科的本质问题归约为把握计算学科二维定义矩阵的本质问题 横向关系的内容，即抽象、理论和设计3个过程的内在联系与发展规律的内容，横向关系蕴含着学科中的科学问题，科学问题与3个过程共同构成了计算机科学与技术方法论中最重要的内容 纵向关系的内容，即各分支领域中所具有的共同的能反映学科某一方面本质特征的内容。各分支领域之间主要存在以下两个方面的联系： 各分支领域中的某些研究内容是一致的 计算学科中具有方法论性质的核心概念、数学方法、系统科学方法、形式化技术、社会和职业的问题贯穿于各分支领域之中，揭示了计算学科各分支领域的内在联系，使计算学科各分支领域结合成一个完整的体系，而不是一些互不相关的领域。 计算学科的形成过程 随后，于2001至2005年， IEEE-CS和ACM任务组分别提交了计算机科学(Computer Science，CS)、信息系统(Information System，IS)、软件工程(Software Engineering，SE)、计算机工程(Computer Engineering，CE)、信息技术(Information Technology，IT)等5个分支学科(专业)的教程以及相应的总报告，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。 Computing Curricula 2005 我国计算学科专业名称 根据我国高等学校的情况，教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会(简称“计算机教指委”)制定的《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2006年9月出版，简称“计算机专业规范”)采纳了CC2005报告中的4个分支学科，并以专业方向的形式进行规范，它们分别是：计算机科学、计算机工程、软件工程和信息技术。 有关“计算机科学导论”课程构建问题 “计算作为一门学科”报告认为，“计算机导论’课程的构建是计算教育面临的一个重大问题。 报告认为，该课程要培养学生面向学科的思维能力，使学生领会学科的力量以及从事本学科工作的价值所在。 报告希望该课程用类似数学那样严密的方式将学生引入计算学科各个富有挑战性的领域之中 CC2001报告介绍了该课程的构建问题，并认为这是一个引起类似宗教战争那样激烈争论的问题。 报告认为，不管怎样设计，这门课程都应该讲授学科中那些富有智慧的核心思想。 有关“计算机科学导论”课程构建问题 CC2004和CC2005则进一步指出，该课程的关键是课程的结构设计问题，现有的浓缩结构显然不是一种好的课程结构，报告期待人们在该课程的结构设计上有所突破。 “计算机科学导论”课程结构的确定 计算学科二维定义矩阵为构建“计算机导论”课程提供了思路。 计算学科二维定义矩阵中的科学问题，抽象、理论和设计3个过程（“横向”关系）与计算学科中的核心概念、数学方法、系统科学方法、形式化技术、社会和职业的问题（“纵向”关系）构