计算机科学与技术职业要求
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计算机科学与技术职业要求范文第1篇
关键词：计算机科学与技术；实践教学体系；规范措施
中图分类号：TP3-4
计算机科学与技术专业是一门以技术为主，以培养社会所需的计算机应用型人才为教学目标的专业，极为重视实践教学。其中，实验教学体系指的是以培养专业性的人才为目标，以理论教学为指导，通过设置专业课程以及配置各个实践教学环节而建立起的一套内容体系。实验教学课程主要包括教学实习、科技训练、社会实践等多种形式，在实践教学过程中，教师应当注重学生科学研究及社会实践等多项能力的训练和培养。
1 计算机科学与技术专业实践教学体系的构建原则
各高校为了培养出具备高素质、高技能的计算机应用型人才，就要构建一套以激发学生创新意识、提高其实践能力的富有特色的计算机科学与技术专业实践教学体系。为了实现实践教学资源的优化配置，充分发挥出实践教学的优势，在构建其教学体系的过程中，需要满足目标性、实践性、层次性、规范性等原则[1]。
（1）目标性指的是在构建实践教学体系的过程中，必须充分考虑到专业知识及职业技能要求，从而提出具体的实践教学目标；（2）实践性是指构建的实践教学体系必须具备一定的实践性和科学性，满足各项操作需求；（3）层次性指的是为了使得学生的实践能力得到循序渐进的发展，因而分层次、分阶段地将实践教学进行逐步的深化；（4）规范性则是指是实践教学体系必须与学校的人才培养计划相适应，规范其教学内容和形式。下图1为计算机科学与技术各专业实践教学体系：
图1 计算机科学与技术各专业实践教学体系
2 计算机科学与技术专业实践教学体系中存在的问题
2.1 实践课程的设置缺乏合理性。由于我国部分高等院校的课程时间短，学科结束匆忙，因而在设置相关课程时，常常会缺乏必要的科学性与规范性。目前，学校现存的一些培养方案已远不能满足新形势次下，高等教育理念的要求与社会对人才的实际需求。
2.2 实践教学内容与形式落后。我国大多院校存在实验教学内容与形式落后的现象。在教学内容上，严重脱离了社会的实际需求，依然停留在传统的陈旧内容层面，缺少必要的与时俱进；在教学形式上，未能科学合理地安排各项实践课程，教学模式落后，存在一定的随意性。这些做法均严重影响了学校实践教学的质量。
2.3 学校的实验设备不足。一些高等院校由于不够重视实践教学，再加上缺乏必要的教学经费，因此经常出现实验室不够不足以及设备无法满足企业实际发展需求的现象。由于计算机科学与技术专业有着极高的硬件要求，倘若学校实验条件落后，那么便会对实践教学质量造成严重的影响。
2.4 师资力量缺乏。随着高校不断扩展，计算机专业的教师已无法满足日益增多的学生的教学需求。此外，由于学校的待遇较低，很难留住高素质的计算机专业教师，再加上分配制度缺乏一定的公平性和合理性，导致学校严重缺乏实践教师与相关的技术人才[2]。
3 加强计算机科学与技术专业实践教学的规范措施
3.1 改进计算机科学与技术专业的培养方案。随着我国现代化社会主义建设进程的不断加快，对计算机行业的人才也提出了更高的要求，其不但需要掌握理论知识和技术维护、编程等专业技能，更需要具备强有力的创新能力。因此，各高校首先应当明确计算机科学与技术专业与高等职业教育的本质区别，防止出现职业化的教育倾向；此外，根据社会市场的实际需求，制定出结合理论与实践的计算机人才培养方案，科学合理地选择实践教学的内容和课程，以培养知识、素质与能力全面发展的计算机人才为培养目标。完善课程体系框架是计算机科学与技术专业实践体系最为重要的方面。下图2为计算机课程体系框架：
图2 课程体系框架
3.2 加大独立的实践教学体系的构建力度。实践教学的开展在验证各项教学理论的同时，有效促进了学生综合素质、创新能力的提高。其中，课内实践教学与课外实践活动为实践教学体系的两个主要内容。为实现应用型人才的培养目标，高等院校不但需要为学生建立充足的校内实践平台和基地，同时还要建立一定数量的校外实习基地，从而为学生分析、解决问题的能力和动手操作能力提供足够的锻炼机会，从而为其在将来激烈的市场竞争中打下扎实的基础。课程体系创新能够实现实践教学体系的完善。图3为“岗位+拓展”模块课程体系的基本结构：
图3 “岗位+拓展”模块课程体系的基本结构
3.3 更新学校的实验仪器设备。计算机科学与技术专业的实践教学不但需要设定相应的实验课程，而且还需用到相关的仪器设备。目前，随着社会建设的不断发展和科技的显著进步，企业实际运用的设备与学校实践教学的仪器设备具有一定的差距。因此，各高校在购置仪器设备时，需以社会实际需求出发，充分借鉴国外先进的技术，挑选符合工业实际要求的设备。学校为培养出高素质的应用型计算机人才，就要建立并完善体现出现代技术理论的校内实训中心和相关实验室[3]。
3.4 加强学校师资力量的建设。在实践教学过程中，教师起着重要的引导作用。学校可以安排教师到优秀的企业单位中进行实地学习，在亲身实践过程中，教师便能够充分了解企业对人才的各项要求，从而制定出相应的实践方案，培养出社会所需的人才类型。此外，学校还可邀请资深专家和企业优秀人才来学校进行学术交流，从而建立一支高素质、高能力的教师队伍，使学校适应新形势下的社会需求。
4 结束语
综上可知，作为对实践要求较高的计算机科学与技术专业，建立一套科学合理的实践教学体系尤为关键。规范的实践教学，能有效促进学生实践能力、问题的解决能力以及创新能力的提升，为学校培养全面发展的高素质计算机应用型人才做出了巨大的贡献。
参考文献：
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[3]张辉宜，吴光龙.计算机科学与技术专业实践教学体系的研究[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2011（22）：114-115.
计算机科学与技术职业要求范文第2篇
关键词：专业建设；人才培养；实践教学
作者简介：孙君顶（1975-），男，河南邓州人，河南理工大学计算机学院，副教授；毋小省（1974-），女，河南沁阳人，河南理工大学计算机学院，副教授。（河南?焦作?454003）
基金项目：本文系河南理工大学教育教学改革研究项目（项目编号：2009JG023、2012JG064）的研究成果。
中图分类号：G642.3?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）22-0045-02
为适应新形势下计算机技术的发展趋势及满足社会对计算机专业人才的需求，教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会先后颁布了《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》（2006年）、《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》（2007年）及《高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范》（2008年）等系列著作，指导及规范计算机科学与技术专业的教学体系及人才培养模式。
河南理工大学（以下简称“我校”）计算机专业本着适应计算机技术发展新形势需要的精神，结合高等学校计算机教指委的相关文件精神，不断探索高校人才培养新模式，打造品牌专业，全力提升专业建设水平。继2008年获得河南省特色专业建设点，2010年我校计算机科学与技术专业又获得了国家第六批特色专业建设点。为了加强专业建设，实现为社会培养合格人才的目标，我校从专业改革目标、专业改革方案及相关保障措施等方面对专业建设进行了深层次探索。
一、专业建设与改革目标
结合目前国家对计算机科学与技术人才需求状况，我校确立了计算机科学与技术专业建设与改革目标：[1]第一，坚持以学生为本，以教师为主导，以能力培养为核心，培养具有“强能力、宽适应、重创新”的创新型人才。第二，根据信息社会的发展及行业发展对计算机专业人才的要求，从“强化基础、突出实践、重在素质、面向创新”四个方面深化课程体系、教学模式、教学内容、教学方法的改革，加强学生工程实践能力培养，充分发挥学生的主体作用，激发学生学习的积极性和创造性。
二、专业建设与改革方案
为了实现改革目标，确定了我校计算机科学与技术专业建设的总体建设思路：第一，明确专业人才培养目标，制订切实可行的人才培养方案及专业建设实施计划，在课程改革与建设、教材建设、实验实习实训基地建设、教学改革与管理等方面落实相关人员责任，落实专业建设经费，保证按期达到专业建设的目标。第二，积极开展调查研究，借鉴国内外高水平大学成功的经验；了解信息社会对计算机科学与技术专业的需求状况，结合区域经济发展和行业经济发展，以市场需求为导向，明确办学方向，准确定位，制订与社会需求和经济发展相适应的专业发展规划。
1.明确人才培养目标
要进行专业建设，面临的首要问题也即关键问题就是首先要确定培养什么样的人才，也就是要确定专业人才培养目标。虽然目前计算机技术发展迅速，但计算机科学与技术专业却面临尴尬局面。一方面企业抱怨招不到合适的人才；另一方面，学生就业困难已成为一个普遍问题。[2]究其原因，关键在于学校不了解企业对学生知识结构、综合素质及实践能力等方面的需求，也即专业设定的培养目标没有同市场需求有效接轨。
按照目前各工科高校的情况看，计算机科学与技术专业人才培养的目标主要集中为研究型和应用型两类。为了明确我校计算机科学与技术专业的人才培养定位，结合目前市场对计算机专业人才的需求状况、高等教育转向大众化教育的背景以及我校的具体办学条件、我校计算机科学与技术专业的专业办学条件及本专业所招收高考学生的层次等方面的实际情况，将计算机科学与技术专业的人才培养目标定位在“应用型”人才的规格上。但这里定位的“应用型”人才并非单纯指《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》所指的信息技术专业方向所培养的应用型人才。[3]除此之外，还包括软件工程和计算机工程两个专业方向所培养的应用型人才，是综合这三个专业方向来进行人才培养的。
2.人才培养方案与课程体系建设
确定了“培养什么样的人才”这一目标后，接着就是要解决“如何培养”的问题，即如何围绕该目标制订切实可行的人才培养方案和设置合理的课程体系。在人才培养方案的制订上，我校坚持培养方案要以体现优化知识结构、突出专业特色、适应区域和行业经济发展为原则；以“体系优化、内容先进、结构合理”为目标，努力汲取学科建设和教育教学改革中取得的一系列成果，将其体现在人才培养方案中。
我校计算机科学与技术专业在多年的建设实践中逐步形成了“强化基础、突出实践、重在素质、面向创新”的教学指导方针。依据该方针，我校在培养方案的制订及课程体系设置过程中坚持以下主要原则：
（1）在教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会所颁发的相关规范的指导下，合理安排培养方案的各个环节内容。建设由学术、技术、职业和人文交织的刚性课程平台和多样化的柔性课程模块，共同组成“知识面宽，应用性强，理论与实践渗透”的多元课程体系。
计算机科学与技术职业要求范文第3篇
关键词： 计算机科学与技术专业 应用型人才 培养模式
随着计算机技术的迅速发展，社会对计算机人才的需求量不断增大，各高校几乎都开设了计算机科学与技术专业，使得该专业成为全国专业点数之首。教育部等五部委2004年联合的报告称，计算机人才需求每年增加100万。然而，2005年全国计算机专业大学生就业率比上年下降幅度超过5个百分点，就业形势明显不如上年。在这种背景下，普通高等院校计算机科学与技术专业的人才培养模式改革势在必行。下面以我校该专业为例，探讨如何构建一套适合我校的该专业的人才培养模式。
一、为何要进行计算机科学与技术专业人才培养模式改革
调查发现，包括我校在内的同类院校所开设的计算机科学与技术专业普遍存在以下问题。
1.培养目标难以满足就业需求。
人才培养规格不符合社会需求，研究型人才相对应用型人才而言毕竟是少数，但几乎所有本科院校都在不自觉地提高人才培养规格，轻视应用型技术人才的培养。同时，课程教学体系中一些理论深、难度大的课程在教学计划中仍占较大比重，而一些应用性、实践性较强、内容更新快的课程却因为师资力量、实验设备等多种原因难以全面落实教学计划，从而导致一方面社会对计算机专业人才的需求不断增加，另一方面大量计算机专业毕业生无法找到工作的供需矛盾，充分反映出计算机科学与技术专业人才培养中存在的实际问题。
2.专业特色不明显，教学计划针对性不强。
专业教学过于追求学科的体系完美，教学计划和大纲一味照搬重点名校，却忽略自身学校的优势、发展定位和人才的培养目标，满足社会需要的针对性不够明确，很难形成自己的专业特色。这就导致结构的不合理，因而缺乏竞争力，培养出来的学生每个学科都懂一点，但不精通。随着计算机科学的发展，学科的分工越来越细，这种专业特色不明显的培养目标不便于严密地组织教学，不利于学生个性发展，也不利于学生的能力培养。
3.教学内容滞后于计算机新技术的发展。
因为计算机技术发展迅速，而课程管理相对集中，教学计划寻求稳定，所以每年的教学计划变化都不大，使得教学内容相对陈旧，所开设的课程与当前主流技术脱节;同时教学方法单一，多以讲授为主，缺乏培养学生归纳、分析、渗透和综合能力的手段。这些问题使得毕业生的能力达不到用人单位的聘用标准，难以满足计算机行业发展和应用的需要。
所有这些问题都严重地影响和制约计算机科学与技术专业的发展，导致学生与社会需求脱节，造成学生的就业困难。因此，我校应根据自身特点，进行计算机科学与技术专业的重新定位并调整教学内容，进一步明确专业方向，探索出适合我校计算机科学与技术专业的人才培养模式。
二、计算机科学与技术专业人才培养要求
我校是一所普通高等财经类院校，因此开设在我校信息学院下的计算机科学与技术专业在人才培养上要有自身特色，适合走既有宽厚的理论基础，又有熟练的应用技能的应用型人才培养为目标的道路。
应用型人才的培养以学科为支撑，以专业为基础，以岗位为核心，强调知识的集成和实践的应用能力。对我校计算机科学与技术专业应用型人才培养所具有的素质和能力要求概括为以下几点：（1）具有良好的工科基础，掌握数学、电路与模拟电子技术、数字逻辑等知识。（2）掌握计算机软硬件技术，熟悉计算机应用系统的构建方法，了解电子技术、通信技术和自动控制等相关学科的基本知识;（3）分析、开发计算机软件系统的能力，能够利用各种软硬件知识构建计算机应用系统;（4）运用所学理论、方法和技能在国民经济各领域从事计算机软件与硬件系统、计算机网络的设计、开发、管理和维护等工作的能力;（5）培养学生具备不断掌握新知识、新概念、顺应计算机快速发展的创新能力和创新素质。因此，改革现有的学科人才培养模式，改革课程体系和教学内容，不仅符合现代教育的要求，而且适应计算机学科发展的需求。
三、应用型人才培养模式探索
基于对应用型人才培养的要求，我们可以尝试从以下方面出发，探索一套适合我校的应用型人才培养模式。
1.构建适合应用型人才培养模式的专业课程体系。
根据我校计算机科学与技术专业的人才培养要求和课程设置原则，在制订教学计划时，采用“加强基础、突出核心、注重实践、整体优化”的应用型人才培养模式，强调自学能力，强化“核心课程”。我校的课程体系涵盖以下五个层面：（1）公共课模块。是培养学生良好的政治思想素质和职业道德，培养学生辩证思维能力和外语应用能力，为创新思维和创新能力提供广阔空间。（2）学科基础课模块。是计算机科学与技术专业的科学技术平台，为专业课的开展提供坚实基础。（3）专业课模块。该模块又分为专业基础课和专业方向课两个层面，其中的专业基础课属于必修课，开设于该专业下的各个方向;专业方向课可属于选修课，学生可根据专业方向的不同而选择相适应的课程。（4）拓展课模块。该模块又分为专业拓展课和素质拓展课两个层面且都属于选修课，旨在训练学生的实际动手能力和新知识的获取、消化能力。（5）实践环节。这一层次在该专业中显得尤为重要，涵盖从课程实践到专业实践的各个方面。这五个层次课程设置对学生素质和应用能力的培养是相辅相成、互相渗透、互为补充、互为促进的。
2.建立多层次的实践教学体系。
在专业实验教学模式上，改变原有实验课中传统实验多而反映现代科学技术新成就的实验少、验证型实验多而创新型实验少、实验手段上采用传统测试技术多而利用现代技术手段少的状况，探索一个由五个层次构成的综合实践教学体系：（1）课内实验。这是为巩固学生对课堂所学理论知识的理解与掌握，而开设的课程辅助实验。（2）课程设计。为提高学生综合运用课程所学知识和技术解决具体问题的能力，可以开设多门设计类课程，如计算机电子电路基础综合课程设计、结构化程序设计课程设计、计算机组成与系统结构课程设计、单片机原理课程设计等。（3）实验课程。这是独立于课程而单独设立的实验，主要是针对一些实践应用性强的课程开设的，如网络实验、CAD实验等。（4）开放式实验。把原来固定的实验时间安排改变成灵活的实验时间安排，把原来封闭的实验项目改变成支持自主设计的实验项目，把原来的成批实验方式改变为满足学生个性化要求的实验方式。（5）综合实训。为提高学生综合运用多门课程所学知识和技术解决实际问题的能力，安排学生创新实践、毕业实习、毕业设计等。
3.产学研结合的培养方式。
针对应用型人才培养和我校特点，可以实行以基本素质和专业技术应用能力培养为主线，以产学研结合为基本途径的“传授知识、训练能力、培养素质”的培养模式。为此，我院在产学研结合人才培养途径方面进行探索，校内方面一是建立较完善的供课程实践的多个专业实验室，为教学和科研提供实验条件;二是积极鼓励和引导学生参与我校的大学生科研项目，在教师的指导下以学生为主体完成科研项目的申请和执行。学术交流方面可以聘请企业一线专家和技术人员就专业技术领域问题给教师和学生作学术报告及进行技术交流。校外方面，通过调研社会对本专业人才知识、能力和素质的需求，邀请企业专家参与学校人才培养方案，积极加强学校和企业单位在人才培养中的联系和合作，积极筹划建立校外实习基地，作为本专业学生进行专业认识和实践的场所。
4.强化师资队伍建设。
教学计划执行的保证是具有良好素质的师资队伍，必须采用多种方式加强师资队伍建设，通过提高职称和学历结构、外出进修学习和培训、开展科学和教学研究等方式不断提高队伍掌握和传授知识的能力，为人才培养模式的改革做好基础准备。同时，让学生参与教师的科研课题，从实践中提高学生的创新能力，而教师通过指导学生，在锻炼、提高学生动手能力的同时，对如何培养学生的创新能力摸索出一套行之有效的方法，而不再是纸上谈兵。
5.加强考核方式的改革。
由于计算机科学与技术专业具有理论性和技术性的双重特性，因此对其课程教学效果的考核形式就不应该是单一的，既要考核学生理论知识掌握的如何，又要考查学生应用理论知识解决实际问题的能力。对于理论性强的课程在考核时，应以自主分析问题、解决问题的刚性题目为主，试题形式应该与考核课程的教学要求在风格上相一致，而不应该让学生背概念、背理论。对于实践性强的课程，在考核时应采取实验形式、课程设计与答辩的方式进行，而不再是一张试卷决定分数。
四、结语
我校作为财经类普通高等院校，计算机科学与技术专业的人才培养模式要随着经济的发展和社会需求的变化有针对性地调整合变化，在实践中不断探索，寻找适合自身的办学模式和特色。我们要改变计算机科学与技术专业毕业生培养中重理论和基础、轻实践和技能、就业率和用人单位满意率低的问题，不仅要把知识传授给学生，而且要培养学生的科技意识和科学技能，把昨天的知识转化为创造明天的能力，更多更好地培养社会需要的应用型创新人才。
参考文献：
计算机科学与技术职业要求范文第4篇
“双师型”、“复合型”人才培养模式是职技高师院校所特有的,培养目标是具有双师型素质的合格教师和应用型高级人才,毕业生既具备从事教育教学工作的基本素质和能力,又具备较扎实的行业知识及过硬的行业实践能力,并使之在培养职业教育人才的过程中达到师范性、专业性和技术性的融合。
近几年, 为提升我国信息化技术水平在国际市场中的竞争力, 国家十分重视发展电子信息等高新技术产业, 对计算机专业技能性人才的需求提出了更高的要求。吉林工程技术师范学院计算机科学与技术专业自成立以来,以其独具特色的人才培养目标、专业课程体系,培养了许多计算机专业技能强、教学经验丰富的双师型人才。
二、计算机科学与技术专业人才培养目标
根据国家对培养实用型、复合型及国际化计算机人才的要求,结合我国计算机人才的社会需求,确立了计算机专业人才培养目标为:培养掌握计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,具有一定的教学理论和教学技能、方法,掌握教学过程的基本规律,具备从师任教的能力,能在中等专业技术学校进行计算机教育的教师和其他教育工作者。学生毕业后可在进行软件规划、设计与开发及应用的相关企业、事业单位或政府机关等从事计算机软件规划、咨询、监理、生产、软件技术研发、以及软件应用系统维护等方面技术工作。
通过上述培养目标的确立,我们确定了计算机双师型人才培养的重点为:培养学生具备扎实的计算机专业知识与工作技能;强化师范性特色,突出师范教育职业技能培养。
三、构建适用于职技高师计算机专业人才培养的课程体系
课程体系建设是高校教学改革的核心和关键,课程是实施专业人才培养的主要载体,必须按照学生的认知规律、能力培养规律和素质形成规律科学地组合在一起,形成富有职技高师教育特色的计算机专业教学计划。为此,我院制订了详细的计算机科学与技术专业人才培养教学计划,具体内容及特色如下:
(一)科学分解计算机专业双师型人才的素质指标,组建取向明确、科学分布的模块化课程群
职技高师计算机专业学生的人才素质指标可分解为思想品德素质、基本能力素质、师范素质和专业技能素质,并以此组建相应的思想品德素质课程群、基本能力素质课程群、师范素质课程群和专业技能素质课程群。具体素质课程群、包含主干课程及总学时、总学分(如表一所示)。
(二)课程体系的构建要体现以就业为导向、能力培养为本位
为此2006年我院创办了“软件工程”和“网络工程”两个本科专业方向, 并制定了相应的培养目标,确定了与专业培养目标对应的职业核心能力:软件工程方向主要包含软件需求 、软件设计、软件构造、软件测试、软件维护、软件配置管理、软件工程管理、软件工程过程、软件工程工具和方法、软件质量10个知识领域;网络工程方向主要包含网络基本应用、网络工程、网络管理和网络程序开发4个知识领域,因此,所制定的课程计划要体现并突出与这些核心能力相关的知识领域。
我们围绕培养职业核心能力来设置课程,考虑到人才市场需求的变化性,将主干课程分为方向必修课和方向选修课,其中方向必修课主要是反映各专业方向核心能力的课程,方向选修课是为了适应就业岗位要求的变化设置的课程,学生可根据自己的职业生涯发展规划和人才市场需求情况来进行选修课程,具体课程设置(详见表二)。
(三)强化实践教学体系,努力实现师范性、专业性和技术性相统一
实践环节课程体系的制定,需要强化实践技能训练,与职技高师的办学特色相一致,实现师范性、专业性和技术性相统一。对专业的一些主干课程,设置了课程设计或实训,突出课程的综合技能培养;同时增加了认知实践、专业实践、科研实践等环节;针对教学技能训练则开设了微格教学和教育实习。
四、结束语
计算机科学与技术职业要求范文第5篇
关键词:知识关系;离散数学;教学;设计
离散数学是以有限或可数个元素作为研究对象,并且是以研究离散量的结构和相互之间的关系为主要目标[1]。计算机科学领域中的离散量理论问题,需要用离散数学所涉及的概念、方法和理论做出描述和深化[2]。同时,离散数学中的理论体系结构有益于学生概括抽象能力、逻辑思维能力、归纳构造能力的提高,有益于学生严谨、完整、规范的科学态度的培养[2-3]。因此,研究离散数学在计算机科学和技术专业课程中的地位,分析离散数学与计算机专业其他学科间的关系,构建适合当前计算机专业的离散数学教学内容,对计算机科学与技术的发展,起着极为重要的作用。
1离散数学在计算机科学与技术专业课程中的地位
教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会在2007年公布了计算机科学与技术(计算机科学方向)专业规范,共指定了15门核心课程,包括计算机导论、程序设计基础、离散数学(结构)、算法与数据结构、计算机组成基础、计算机体系结构、操作系统、数据库系统原理、编译原理、软件工程、计算机图形学、计算机网络、人工智能、数字逻辑、社会与职业道德[4]。其中离散数学的教学内容不仅涉及计算机硬件,而且和计算机软件的研究有着更密切的关系,具有鲜明的基础特点,不仅是学习算法与数据结构、操作系统、数据库原理、软件工程等11门课程之前的必修内容,同时以计算机导论和程序设计基础作为离散数学的先导课程。离散数学在计算机科学与技术专业各课程的地位及其与其他课程的关系,如图1所示。
2计算机科学与技术专业后续课程用到的离散数学知识
离散数学所包括的多个数学分支,如数理逻辑、集合论、图论、自动机理论等,都与计算机科学与技术专业的后续课程有紧密的关系。
算法与数据结构中将操作对象间的关系分为4类:集合、线性结构、树形结构、图状结构或网状结构。其中逻辑结构和基本运算操作来源于离散数学中的离散结构和算法思考。离散数学中的集合论、关系、图论和树等内容就反映了数据结构中四大结构的知识[2]。
数据库系统原理中的关系数据库的逻辑结构是一个由行和列组成的二维关系。在研究实体集中的域和域之间的关系、表结构的确定与设计、关系操作的数据查询和维护功能的实现、关系分解的无损连接性分析、连接依赖等问题时都用到离散数学的关系理论[5]。
编译程序一般由8个模块组成,包括词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、代码优化程序、目标代码生成程序、错误检查和处理程序、各种信息表格的管理程序[6] 。离散数学里的形式语言与自动机所包含的文法、有限状态机和图灵机等知识点为编译原理的词法分析及语法分析等内容奠定了基础。
离散数学中数学推理和布尔代数章节中的知识就为早期的人工智能研究领域打下了良好的数学基础[7-8]。谓词逻辑演算为人工智能学科提供了一种重要的知识表示方法和推理方法。
布尔代数已成功地用于计算机的硬件分析与设计[9-10]。
哈夫曼(Huffman)压缩是一种无损压缩法。这种方法在计算机体系结构的指令系统设计和改进内容占有相当重要的地位[11]。
鉴于篇幅所限,不再一一论述,下面列表给出计算机科学与技术专业的后续课程中所用到的主要知识点,如表1所示。
3离散数学的知识结构设计
基于离散数学在计算机专业具有基础性的地位。从离散数学后续课程所需的离散结构基础理论出发,根据前后课程的知识关系来构建离散数学的知识结构和体系,使所设计的离散数学教学内容适合当前计算机科学与技术专业教学需要,能够支撑后续课程的教学且和后续课程不相互覆盖。本文设计的离散数学知识体系结构如表2所示。
表2所设计的知识体系结构共分为5个单元,分别是集合、关系与函数,基本逻辑,布尔代数,图与树,形式语言与自动机。其中,集合、关系与函数单元包括集合、鸽笼原理、基数性和可数性、关系、函数等内容,是算法与数据结构、数据库系统原理等课程的理论基础;基本逻辑单元包括命题逻辑、谓词逻辑、假言推理、否定式推理等内容,是计算机组成基础、计算机体系结构、软件工程、人工智能、数字逻辑等课程的理论基础;布尔代数单元包括格、布尔代数等内容,是计算机组成基础、计算机体系结构和人工智能等课程的理论基础;图与树单元包括无向图、有向图、树、生成树等内容,是算法与数据结构、操作系统、软件工程、计算机图形学、计算机网络等课程的理论基础;形式语言与自动机单元包括文法、有限状态机和图灵机等内容,是编译原理等课程的理论基础。
该设计体现了“实用、管用、够用”、“易教易学”的原则,具有以下特点:
1)5个单元由浅入深、层层递进,并具有相对的独立性,便于学生学习和教师授课。
2) 具有针对性,能够支撑教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会于2007年指定的11门后续课程。
3) 符合计算机科学的发展趋势和高等院校计算机教学改革的需要。
4) 紧扣离散数学和其他计算机专业课程的知识联系,实用性强。
4离散数学的实验设计
由于离散数学课程理论性强、高度抽象,学生难于理解掌握。为此,在离散数学的教学过程中引入一些实验,既对离散数学的基本理论的很好验证,也巩固了先导课程的学习内容,同时为后续课程的学习打下了基础。不但能够激发学生的学习积极性和主动性,也培养了学生的创新意识和创新能力。实验选题既要反映理论的实质内容与思路(理论背景),又要与实际应用结合,选题不宜过多,针对不同的知识点设计了如下实验内容:
实验1 集合运算;
实验2 等价关系的判定;
实验3 用warshall算法求闭包;
实验4 偏序集性质;
实验5 求解范式;
实验6 形式化证明;
实验7 哈密尔顿图与旅行商人问题;
实验8 树的遍历、求解生成树;
实验9 有限自动机的运行。
实验报告要求列出实验目的、实验内容、实验步骤、源程序和实验结果。
对源程序的设计要做到如下两个方面的描述,其一是描述该程序具有什么功能?其二是描述程序结构,包括函数调用格式、参数含义、返回值描述、函数功能;函数之间的调用关系图、程序总体执行流程图。
对实验结果要求记录:出错次数、出错严重程度、错误的性质、解决办法。还要进行简单的实验总结:如编程时间、设计时间、上机调试时间等;遇到了哪些难题,是怎么克服的,对程序的评价?
5结语
离散数学不仅是学习计算机科学、研究计算机科学的理论工具,也是提高学生逻辑思维能力、创造性思维能力以及形式化表述能力工具,在现代计算机科学中,对离散数学教学内容做科学合理的设计,使离散数学更好的为计算机科学服务,具有非常重要的意义。
注:河南科技学院精品课程建设项目。
参考文献:
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