高等教育中计算机簇式知识点的战略思考.doc
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1、高等教育中计算机簇式知识点的战略思考 计算机教育的复杂性不仅仅来源于计算机本身的知识,而在于它所涵盖的各种分支的大量知识交互式二次涵盖,在高等教育尤其是尖端人才的培养上,处于战略层面的思考,我认为簇式知识点的教育模式更有利于使人才思路清晰的把握学习方向,研究方向,以及非计算机专业学员对本专业所需的相关计算机知识有一个准确而清晰的判断。 1.簇式知识点 什么是簇?文件系统是操作系统与驱动器之间的接口,当操作系统被请求从读取一个文件硬盘里时,相应的文件系统会请求(如FAT 12/24/NTFS)打开文件。磁盘最小的物理 存储单元 是扇区,但由于操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址,所以操作系统就将
2、相邻的扇区组合在一起,形成一个簇,然后再对簇进行管理。显然,簇是操作系统所使用的逻辑概念,而非磁盘的物理特性。为了更好地管理磁盘空间和更高效地从硬盘读取数据,操作系统规定一个簇中只能放置一个文件的内容,因此文件所占用的空间,只能是簇的整数倍;而如果文件实际大小小于一簇,它也要占一簇的空间。 我所提出的簇式概念就是模糊的引入了物理概念,将交互式的知识相对独立的,强制性的分类,因为学员的知识水平还不足以面对复杂的计算机多学科知识融合,簇式分类不但不会下降学员的创造力,反之会令其对知识体系分型产生清晰,准确的概念。 2、计算机科学中的数学理论簇 计算机学科最基本的基础簇就是数学理论簇。计算机硬件制造
3、的基础是电子 科学 和技术,计算机系统设计、算法设计的基础是数学,所以数学和电子学知识是计算机学科重要的基础知识。计算机学科在基本的定义、定理、公理和证明技巧等很多方面都要依赖数学方法和数学知识。数学是利用符号语言研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。数学, 反映了人们积极进取的意志、缜密周详的逻辑推理及对完美境界的追求, 成为人类思维的表达形式。而现代计算机发展遇到了很大的瓶颈就是理论数学的发展出现了滞后。计算机直接能识别的语言仍然是0、1二进制代码。数学更多的是一种抽象的概念是一门重要的工具学科。人类利用一些固定的定律形成理论及抽象的概念,而人类发展学习的初衷并不是脱离实际应用
4、的概念,而是利用它们来指导数学,化抽象为实体。而计算机就由此演化。计算机数学理论簇是计算机技术首先要学习的。它大概可分类为:高等数学,线性代数,概率论,数理统计。 高等数学。高等数学主要包含函数与极限、 微积分 、导数与微分、微分中值定理与导数的应用、不定积分、定积分及应用、空间解析几何与向量代数、多元函数微分法及其应用、重积分、曲线积分与曲面积分、无穷级数、常微分方程。一般以微积分学和级数理论为主,各种微积分的运算正是计算机运算的基础。 线性代数。线性代数主要包含行列式、矩阵及其运算、矩阵的初等变换与线性方程组、向量组的线性相关性、相似矩阵及二次型、线性空间与线性变换。 概率论。概率空间,随
5、机变量与概率分布,随机向量、抽样分布、数字特征与特征函数,随机极限理论,随机过程,随机分析,应用概率论,回归分析金融数学等。概率论是研究随机现象客观规律并付诸应用的数学学科,处理随机现象的基本方法和思想,培养解决实际问题的能力。 数理统计。样本 及 抽样 分布; 假设检验 , 参数估计 , 方差分析 及 回归分析 , 是数学系各专业的一门重要课程。应用概率论的结果更深入地分析研究 统计资料 ,通过对某些现象的 频率 的观察来发现该现象的内在规律性,并作出一定精确程度的判断和预测;将这些研究的某些结果加以归纳整理,逐步形成一定的 数学 概型,这些组成了数理统计的内容 样本 及 抽样 分布;数理统
6、计预备知识:概率论 、 线性代数 、 数学分析 。 3、计算机科学中的计算理论簇 计算理论是关于计算和计算机械的数学理论。计算机程序设计主要包括如: 汇编语言,C语言、,JAVA、编译语言,的基本概念、顺序结构程序设计、循环结构设计、分支结构程序设计、结构、函数、数组、指针、联合以及枚举类型、编译预处理、位运算、文件等内容,掌握和利用各种编程语言,进行各种程序设计的基本方法,以及编程技巧。计算理论是编程的核心,数学运算又是编程的基础。包括:算法是解题过程的精确描述,算法学是系统的研究算法的分析, 设计与验证的学科,计算复杂性理论是用数学方法研究计算机各类问题的复杂性学科,可计算性理论是指研究计
7、算的一般性质的数学理论,自动机理论是以研究离散数字系统的结构和功能以及两者之关系为主要内容的数学理论,形式语言理论是用数学方法研究自然语言和人工语言的融合性语法理论1,计算几何学是研究几何外形 信息 的计算机数字化表示。计算理论的形式化方法是建立在严格数学运算上的软件开发方法。软件开发的过程中,从需求分析, 设计,规约,编程,程序系统集成,测试,软件生成,维护各个阶段,都是采用严格的数学语言,并且具有精确的数学语义的方法2。并行计算问题是 “同时执行”多个计算程序。延伸学科有: 并行程序设计语言、并行编译程序、并行算法、并行处理系统、并行数据库。 4、计算机科学中的数据库簇 数据库指的是以一定
8、方式储存在一起、具有尽可能小的 冗余度 、能为多个用户共 享 、与应用程序彼此独立的数据 集合 。是存放二级 存储器 中的数据集合3,并且依照某种 数据模型 组织。 数据结构 独立于使用它的 应用程序 ,对数据的删、增、改和检索由数据库 软件 进行管理和控制。内容包括数据整体,数据共享,基本结构,数据库的基本结构分三个层次,物理 数据层 。概念 数据层 。逻辑 数据层 。主要特点:实现数据共享。减少数据的冗余度。数据的独立性。数据实现集中控制。 数据一致性 和可维护性,以确保数据的安全性和可靠性。故障恢复。数据种类4分为:层次式数据库、网络式数据库和关系式数据库三种。 5、计算机科学中的网络簇
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