/10/61計算科學導論(四)計算機與信息學院蔣川qjiang@10月1/42《華盛頓協議》在系統、工藝和機器設計、操作和改進過程中，能夠應用數學、科學和工程技術知識。發覺并處理復雜工程問題。了解并處理環境、經濟和社會與工程相關問題。含有有效溝通能力。能夠接收終生學習并促進職業發展。恪守工程職業道德。能夠在當今社會中發揮作用。2/42中國工程教育專業認證要求“培養目標及要求”→“畢業生能力”，明確提出“專業必須證實所培養畢業生到達以下知識、能力與素質基本要求”：含有很好人文社會科學素養、較強社會責任感和良好工程職業道德。含有從事工程工作所需相關教學、自然科學知識以及一定經濟管理知識。掌握扎實工程基礎知識和本專業基本理論知識，了解本專業前沿發展現實狀況和趨勢。含有綜合利用所學學科理論和技術伎倆分析并處理工程問題基本能力。3/42中國工程教育專業認證要求掌握文件檢索、資料查詢及利用當代信息技術獲取相關信息基本方法。含有創新意識和對新產品、新工藝、新技術和新設備進行研究、開發和設計初步能力。了解與本專業相關職業和行業生產、設計、研發法律、法規，熟悉環境保護和可連續發展等方面方針、政策和法律、法規，能正確認識工程對于客觀世界和社會影響。含有一定組織管理能力、較強表示能力和人際交往能力以及在團體中發揮作用能力。含有適應發展能力以及對終生學習正確認識和學習能力。含有國際視野和跨文化交流、競爭與合作能力。4/42美國ABETEC能力要求應用數學、科學及工程知識能力。設計與執行試驗以及分析與解釋數據能力。設計系統、零組件或制造程序以滿足特定需求能力。在跨領域團體中發揮功效能力。發掘、推導以及處理工程問題能力。對專業與道德責任領悟。有效溝通能力。在全球性與社會性環境背景下了解工程處理方案產生沖擊所需廣博教育。認知終生學習必要性以及將之實踐能力。認知當代議題相關知識。執行工程業務所需要技術、技能以及當代工程工具利用能力。5/42臺灣地域IEETAC能力要求利用數學、科學及工程知識能力。設計與執行試驗，以及分析與解釋數據能力。執行工程實務所需技術、技巧及使用工具能力設計工程系統、元件或制程（注：制作步驟、制作程序）之能力。計劃管理、有效溝通與團體合作能力。發掘、分析及處理問題能力。認識時事議題，了解工程技術對環境、社會及全球影響，并培養連續學習習慣與能力。了解專業倫理及社會責任。6/42歐洲ECUK標準能力要求5類26方面相關工程學會確定數理基礎和相關工程學科支撐本工程學科教育所必需科學原理和方法相關知識和了解力，從而能對其科學和工程背景做出判斷，并支持對過去、現在和未來技術發展趨勢了解。支撐本工程學科教育所必需數學原理相關知識和了解力，能夠在分析和處理工程問題中熟練利用數學方法、工具和符號。有能力應用和綜合其它工程學科知識和了解力，以支持本工程學科學習。7/42歐洲ECUK標準能力要求5類26方面工程分析工程原理了解力，并能將其應用于關鍵工程過程分析。經過應用分析方法和建模技術，能夠對系統和部件工作情況進行判定、分類和描述。用本工程學科相關定量方法和計算機軟件處理工程問題能力。用系統方法處理工程問題能力和了解力。8/42歐洲ECUK標準能力要求5類26方面設計調研并確定一個問題，并明確其制約條件，包含環境和可連續限制、衛生和安全，以及風險評定問題。了解客戶和用戶需求以及美學等問題主要性。價格驅動原因確實認和管理。用創造力形成創新方案。確保問題各方面合理性，包含生產、經營、維修和處理。設計過程管理和結果評定。9/42歐洲ECUK標準能力要求5類26方面經濟、社會和環境背景工程過程商務和經濟背景知識和了解力。在上述背景下實現工程目標管理技術知識。對工程領域要求了解，以促進可連續發展。熟悉工程管理相關法律框架，包含員工、衛生、安全和風險（包含環境風險）等問題。對高水準工程職業和道德行為必要性了解。10/42歐洲ECUK標準能力要求5類26方面工程實踐理論與經驗相結合工程技能實際應用，以及其它相關知識和技能應用，包含：相關特定材料、設備、過程或產品特征知識。車間和試驗室技能。對工程知識應用背景（如經營管理和技術開發等）了解。對技術文件和其它信息資源使用價值了解。熟悉知識產權和協議問題性質。對適當行為規范和工業標準了解。熟悉質量問題。在技術不確定性情況下工作能力。11/42能力自學(學習能力)、創新、動手自學是取得能力渠道和伎倆創新是能力關鍵和取得新能力渠道和伎倆動手則是實實在在地利用能力、發揮能力、檢驗能力12/42自學大學教育過程，就是把一個需要教師才能取得知識人，經過幾年學習，培養成不需要教師也能取得知識、無師自通人。教師主要不是把知識教給學生，而是要把獲取與處理知識能力教給學生……培養學生自己學習新知識能力，未來干什么，他就能學什么。13/42自學第一會找資料，你需要資料第二會讀資料，能很快提煉出最關鍵最有用東西，能整理得有條有理，跟原來東西掛上鉤第三要有眼光，能夠逐步看到深入發展景象14/42自學本科生：知道自學本本關鍵概念、基礎知識、基本方法、學科框架碩士生：知道自學論文新概念、新觀點、新方法、應用價值博士生：知道自尋問題使一個沒有問題人變成有問題人，并知道怎樣力所能及地來處理問題15/42創新要有創新精神(意識)要學會創新方法要找到適當創新領域要找到適當創新搭檔或創新團體16/42創新一個人最怕沒有想法，沒有觀點，這種“想法”或叫“觀點”，就是創新，科學工作者兩大法寶就是想法加試驗。一是要有想法，能夠有各種各樣想法，也能夠是錯誤。二是只有經過試驗，只有合乎邏輯地推論、驗證結論，才知道該想法是否正確。17/42動手一切能力外化和實現，最終還須靠動手實踐來完成。關鍵能力一是在技術發展中尋找題目標能力二是尋求完成這個題目標路徑能力18/42專業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能力系統能力。19/42專業基本能力科學教育強調“理論形態”內容，需要強化計算思維能力和算法設計與分析能力培養工程教育和技術教育強調“設計形態”內容，要求強化程序設計與實現能力和系統能力培養20/42/10/621案例計算機科學與技術發展戰略 CS理論原理創新應用布署配置開發傾向理論傾向應用組織系統行為應用技術軟件開發系統平臺結構計算機硬件體系CS摘自CC21/42/10/622案例計算機科學與技術發展戰略 CE理論原理創新應用布署配置開發傾向理論傾向應用組織系統行為應用技術軟件開發系統平臺結構計算機硬件體系CE摘自CC22/42/10/623案例計算機科學與技術發展戰略 SE理論原理創新應用布署配置開發傾向理論傾向應用組織系統行為應用技術軟件開發系統平臺結構計算機硬件體系SE摘自CC23/42/10/624案例計算機科學與技術發展戰略IT摘自CC理論原理創新應用布署配置開發傾向理論傾向應用組織系統行為應用技術軟件開發系統平臺結構計算機硬件體系IT24/42/10/625案例計算機科學與技術發展戰略IS理論原理創新應用布署配置開發傾向理論傾向應用組織系統行為應用技術軟件開發系統平臺結構計算機硬件體系IS摘自CC25/42/10/626摘自CC案例計算機科學與技術發展戰略器件理論應用組織與系統行為26/42計算思維能力計算思維關鍵是基于計算機考慮問題求解。廣義能夠了解為：怎樣有效地利用計算機技術進行問題求解；狹義能夠了解為：怎樣按照計算機求解問題基本方式去考慮問題求解。27/42問題符號表示問題求解過程符號表示邏輯思維抽象思維形式化證實建立模型實現類計算實現模型計算利用計算機技術等計算思維能力28/42算法設計和分析能力算法是系統工作基礎，要想成為一名優異計算機專業人才，其關鍵之一就是建立算法概念，具備算法設計與分析能力算法設計與分析能力主要指對含有相當規模、較復雜問題求解算法設計與分析，研究算法可行性和效率29/42算法設計和分析能力簡單算法設計與設計復雜算法設計與分析證實理論結果開發程序設計問題解概念驗證性程序開發確定是否有更優解等30/42程序設計與實現能力程序設計與實現包含軟件實現和硬件上實現，尤其是將問題求解看成表示和處理過程時候，硬件系統相關實現也能夠部分地含在程序設計與實現能力中（其它部分則含在算法設計與分析、系統分析與開發中）程序設計與實現能力主要包含：小型程序設計、大型程序設計、系統程序設計等31/42系統能力系統能力要求站在系統全局去看問題、分析問題和處理問題，并實現系統優化對專業人員來說，不論程序是用硬件實現還是用軟件實現，其設計與實現是基礎，最終是要組成一個能夠運行系統要充分認識教育學生以系統觀點去看問題是非常主要，也是比較困難32/42系統能力系統設計是廣義，要把“設計”作為對問題求解基礎，尤其強調使學生一開始就養成一個良好習慣，即在搞清楚一個問題后，首先考慮問題數據表示與處理基本過程；即首先進行“設計”，然后再在“設計”基礎上進行“實現”33/42系統認知能力基本系統軟件使用系統軟件組成基本計算機硬件系統組成網絡系統組成硬件系統性能軟件系統性能等34/42系統設計能力設計數字電路設計功效部件設計芯片對芯片進行程序設計設計嵌入式系統設計計算機外設設計復雜傳感器系統設計人機友好設備設計計算機35/42系統設計能力設計應用程序設計數據庫管理系統數據庫建模和設計設計智能系統開發業務處理方案評價新型搜索引擎定義信息系統需求設計信息系統設計網絡結構試驗設計等36/42系統開發能力實現應用程序配置應用程序實現智能系統開發新軟件環境創建安全系統配置和集成電子商務軟件開發多媒體處理方案配置和集成e_learning系統37/42系統開發能力創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信息檢索軟件制訂企業信息規劃制訂計算機資源規劃選擇網絡部件安裝計算機網絡38/42系統