計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向精選(九篇)

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第1篇：計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向范文

1研究方向

到2007年底，每秒鐘能進(jìn)行1000萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)將要問世，這是計(jì)算機(jī)科學(xué)家的最新杰作！但是，即便是如此強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，目前還無法實(shí)現(xiàn)人腦能夠輕而易舉完成的許多感知信息處理任務(wù)。例如，在混雜的車站里辨認(rèn)熟人面孔、在熱鬧的晚宴里同朋友自由交談、在國際會(huì)議上嫻熟地用外語與各國同行討論研究成果，等。因此，為了建立計(jì)算機(jī)與人更加友好、自然的用戶界面，我們必須創(chuàng)建新的智能計(jì)算理論與方法。我們認(rèn)為將計(jì)算機(jī)科學(xué)與腦科學(xué)相結(jié)合，研究仿腦計(jì)算理論與模型將是通向這一終極目標(biāo)的一條理想之路。“上海交通大學(xué)-微軟智能計(jì)算及智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室”的主要研究目標(biāo)就是為了突破傳統(tǒng)數(shù)字計(jì)算機(jī)在智能信息處理的瓶頸，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室匯集了上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系、自動(dòng)化系和電子工程系的相關(guān)領(lǐng)域的10余名教授、副教授，擬在下列方向開展合作研究：

仿腦計(jì)算理論與模型

超并列機(jī)器學(xué)習(xí)理論與算法

基于人類視覺信息處理的計(jì)算機(jī)視覺理論與方法

腦-計(jì)算機(jī)接口技術(shù)

機(jī)器人技術(shù)

多媒體信息獲取技術(shù)

無縫媒體通訊技術(shù)

這里需要強(qiáng)調(diào)的是，微軟亞洲研究院湯曉鷗博士為聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研究方向的確定和研究課題的篩選作出了重要貢獻(xiàn)。湯曉鷗博士在聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室成立之初，就來上海交通大學(xué)為我們作了一場精彩的學(xué)術(shù)報(bào)告，不僅介紹了微軟亞洲研究院在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域最新的研究成果，而且為我們的學(xué)生詳細(xì)介紹了如何腳踏實(shí)地、一步一步地開展高水平的科學(xué)研究，使同學(xué)們受益匪淺。自聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室成立以來，微軟亞洲研究院的多名國際知名專家來上海交通大學(xué)講學(xué)，他們是“深藍(lán)項(xiàng)目”之父許峰雄博士、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專家張崢博士和自然語言處理專家周明博士。

2006年度微軟亞洲研究院資助了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室在機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人和多媒體通信三個(gè)方向的研究課題，具體內(nèi)容如表1所示。

2研究成果

聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室成立一年多來，取得了多項(xiàng)創(chuàng)新性的研究成果，已在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和會(huì)議上30余篇。由于篇幅限制，下面僅對(duì)部分成果作簡要介紹。

(1) 超并列機(jī)器學(xué)習(xí)理論與算法

上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系呂寶糧教授在仿腦計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)和腦-計(jì)算機(jī)接口等方向與微軟亞洲研究院系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組、文本組和圖像組有著密切的合作與交流，他們共同致力于研究大規(guī)模分布式超并列機(jī)器學(xué)習(xí)理論與算法，并將其研究成果應(yīng)用于人臉識(shí)別、自然語言處理、生物信息學(xué)和腦-計(jì)算機(jī)接口等領(lǐng)域。在此期間共同進(jìn)行博士和碩士研究生以及本科生的培養(yǎng)，聯(lián)合發(fā)表學(xué)術(shù)論文。與微軟研究院的文本組、圖像組和機(jī)器學(xué)習(xí)組定期交流和選派學(xué)生實(shí)習(xí)。通過雙方真誠的合作，智能信息處理方向已有2名博士生和5名碩士順利通過答辯。目前上海交通大學(xué)有1名博士后、3名博士生、5名碩士生和4名ACM班的本科三年級(jí)學(xué)生投入到合作研究課題中，來自微軟亞洲研究院的1名優(yōu)秀青年員工在機(jī)器學(xué)習(xí)方向作為博士生進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。

(2) 無縫媒體通訊技術(shù)

上海交通大學(xué)電子工程系熊紅凱副教授在無縫媒體通信方向，與微軟亞洲研究院網(wǎng)絡(luò)多媒體IM組已經(jīng)進(jìn)行了多年的合作研究，他們共同致力于無縫媒體通信的良好遠(yuǎn)景，主要研究視頻信號(hào)多元化智能處理與傳輸，工作包括可伸縮視頻編碼、分布式視頻編碼、網(wǎng)絡(luò)編碼，等。微軟研究院IM組吳楓等研究人員與他們?cè)诖似陂g共同進(jìn)行博士和碩士研究生的培養(yǎng)，支持他們參與國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)MPEG-21和JVT的制訂，聯(lián)合提交技術(shù)提案和發(fā)表學(xué)術(shù)論文。

通過合作研究，媒體通信方向已有2名博士生、3名碩士生順利畢業(yè)；目前上海交通大學(xué)在此方向有2名博士生、4名碩士生投入到合作課題中；微軟亞洲研究院有2名優(yōu)秀員工在媒體通信方向作為博士生進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)一體化技術(shù)合作。合作研究的積累，使得該團(tuán)隊(duì)獲得了2005年和2006年度國家自然科學(xué)基金面上和重點(diǎn)項(xiàng)目的相關(guān)課題資助。另外，2007年獲得了國家“十一五”863計(jì)劃專題。

(3) 移動(dòng)機(jī)器人的視覺定位技術(shù)

服務(wù)機(jī)器人是一個(gè)新興的快速發(fā)展的研究領(lǐng)域。服務(wù)機(jī)器人的首要問題是其必須在執(zhí)行任務(wù)中應(yīng)付復(fù)雜的環(huán)境。復(fù)雜環(huán)境中的目標(biāo)定位技術(shù)成為其中一項(xiàng)挑戰(zhàn)性課題。

項(xiàng)目組提出了一種新的單目攝像頭實(shí)時(shí)定位算法，可以實(shí)時(shí)計(jì)算攝像頭的三維運(yùn)動(dòng)軌跡。該算法基于視覺路標(biāo)，集成了目標(biāo)識(shí)別、特征跟蹤和3D定位算法。其核心思想是：識(shí)別場景中的視覺路標(biāo)，并主動(dòng)跟蹤匹配特征點(diǎn)，計(jì)算攝像機(jī)的3D運(yùn)動(dòng)軌跡。為了提高算法實(shí)時(shí)性，相對(duì)耗時(shí)的目標(biāo)識(shí)別模塊只在初始化時(shí)尋找和識(shí)別路標(biāo)，接著跟蹤算子跟蹤匹配特征點(diǎn)，轉(zhuǎn)入實(shí)時(shí)跟蹤過程，同時(shí)輸出3D軌跡。

實(shí)驗(yàn)表明，結(jié)合目標(biāo)識(shí)別、跟蹤和3D定位，本文算法可以主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和實(shí)時(shí)跟蹤感興趣目標(biāo)，對(duì)于普通PC和USB攝像頭，能以30幀/s跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。3D定位也有較好的精度，準(zhǔn)確跟蹤時(shí)，定位誤差一般在5cm之內(nèi)。此外由于每幀都單獨(dú)計(jì)算位姿，因此不存在累積誤差，目標(biāo)丟失后也能快速被識(shí)別和跟蹤。

3人才培養(yǎng)

聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室成立伊始，雙方就將人才培養(yǎng)作為合作的重中之重，經(jīng)過雙方的共同努力和友好合作，在一年多的時(shí)間里，已經(jīng)實(shí)施了下列三個(gè)具有特色人才培養(yǎng)項(xiàng)目。

(1) 博士生聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目

上海交通大學(xué)與微軟亞洲研究院的博士生聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目是實(shí)驗(yàn)室在人才培養(yǎng)方面的合作亮點(diǎn)。該項(xiàng)目主要包含兩方面的內(nèi)容，一方面上海交通大學(xué)聘用微軟亞洲研究院的資深研究員為上海交通大學(xué)博士生導(dǎo)師并與上海交通大學(xué)的教授一起聯(lián)合指導(dǎo)博士研究生；另一方面微軟亞洲研究院選派具有碩士學(xué)位的優(yōu)秀員工到上海交通大學(xué)攻讀博士學(xué)位。目前有六位微軟研究員被聘為上海交通大學(xué)客座教授，其中沈向洋博士、洪小文博士、張崢博士、宋歌平博士和湯曉鷗博士為博士生導(dǎo)師。2006年4月微軟亞洲研究院選送了六位優(yōu)秀青年員工來上海交通大學(xué)攻讀博士學(xué)位，這些博士生首先在上海交通大學(xué)完成學(xué)位課程的學(xué)習(xí)，之后他們將在上海交通大學(xué)導(dǎo)師的指導(dǎo)下在微軟亞洲研究院進(jìn)行博士學(xué)位論文的研究工作。這六名博士生的導(dǎo)師分別是上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系的張申生教授、俞勇教授和呂寶糧教授；電子工程系的張文軍教授和孫軍教授。博士生聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目的實(shí)施，既是微軟亞洲研究院對(duì)優(yōu)秀青年員工繼續(xù)發(fā)展的支持和鼓勵(lì)，同時(shí)通過雙方深入的交流，將微軟亞洲研究院的研究理念和企業(yè)需求帶到上海交通大學(xué)，為雙方的共同發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

(2) 卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)聯(lián)合人才培養(yǎng)項(xiàng)目

微軟亞洲研究院聯(lián)手上海交通大學(xué)和美國卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)高素質(zhì)人才。根據(jù)“卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)-上海交通大學(xué)-微軟亞洲研究院”三方達(dá)成的協(xié)議，上海交通大學(xué)、卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)每年將互換5名優(yōu)秀本科學(xué)生進(jìn)行為期一學(xué)期的學(xué)習(xí)，在兩校學(xué)習(xí)之后，這些學(xué)生將到微軟亞洲研究院進(jìn)行為期三個(gè)月的實(shí)習(xí)，其間他們將參與實(shí)際項(xiàng)目的研發(fā)工作。這一“產(chǎn)學(xué)研”跨國合作的模式，將為中國培養(yǎng)高素質(zhì)的“IT國際人”提供一種有效的便捷渠道。到目前為止，上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院經(jīng)過嚴(yán)格挑選，已選派了十多位優(yōu)秀的本科生去卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系學(xué)習(xí)，這些學(xué)生分別來自計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系、自動(dòng)化系和電子工程系。卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)也已選派了多名交換生來上海交通大學(xué)和微軟亞洲研究院學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)。經(jīng)過三方的聯(lián)合培養(yǎng)，不僅拓寬了學(xué)生的視野，而且進(jìn)一步提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。在參加該項(xiàng)目的學(xué)生中，有的同學(xué)已在本領(lǐng)域高水平的國際雜志和會(huì)議上發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文。此外隨著三方合作的進(jìn)一步深入和上海交通大學(xué)國際化辦學(xué)的進(jìn)一步深化，將會(huì)使上海交通大學(xué)更多的本科生同學(xué)有機(jī)會(huì)親密接觸世界知名學(xué)府和研究院。

第2篇：計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向范文

1辦學(xué)理念

我系的辦學(xué)理念是“營造創(chuàng)新氛圍，強(qiáng)化優(yōu)質(zhì)人才培養(yǎng)”，具體從培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置、實(shí)踐與創(chuàng)新能力、優(yōu)質(zhì)人才培養(yǎng)4個(gè)方面體現(xiàn)。

1.1培養(yǎng)目標(biāo)

我系本科階段的培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)具有優(yōu)秀綜合素質(zhì)和通識(shí)型知識(shí)結(jié)構(gòu)，具有系統(tǒng)扎實(shí)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)基礎(chǔ)理論和現(xiàn)代專業(yè)知識(shí)，并且具有卓越的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才。畢業(yè)后能從事該領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、教學(xué)及管理等工作。

最近制訂的本科培養(yǎng)方案是充分吸取了國際上計(jì)算機(jī)本科教學(xué)的最新的權(quán)威性研究成果，對(duì)課程設(shè)置及知識(shí)結(jié)構(gòu)和知識(shí)點(diǎn)等方面進(jìn)行了動(dòng)態(tài)調(diào)整，注重素質(zhì)教育，加強(qiáng)基礎(chǔ)，拓寬專業(yè)面。除了清華大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的平臺(tái)課程以及數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)課程外，我系還設(shè)有程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、離散數(shù)學(xué)、形式語言與自動(dòng)機(jī)、編譯原理、計(jì)算機(jī)原理、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、軟件工程等專業(yè)基礎(chǔ)課，并提供了豐富的專業(yè)選修課。

1.2課程設(shè)置

我系的課程設(shè)置強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)面、注重素質(zhì)教育。目前的培養(yǎng)方案參照國際計(jì)算機(jī)教程的進(jìn)展，除了滿足信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院平臺(tái)課程學(xué)分的要求，數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)課程占整個(gè)計(jì)劃的24%，同時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整專業(yè)基礎(chǔ)及核心課程(程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、離散數(shù)學(xué)、形式語言與自動(dòng)機(jī)、編譯原理、計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、軟件工程)，及時(shí)更新專業(yè)選修課程。

1.3實(shí)踐教學(xué)

我系在對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)的全過程中，注重實(shí)踐與科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，注重計(jì)算機(jī)硬件與軟件以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的全面訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)科學(xué)理論與實(shí)際應(yīng)用的相互結(jié)合，努力造就適應(yīng)研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用開發(fā)的“復(fù)合型”人才。我系擁有優(yōu)越的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和國家計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，為每位同學(xué)提供了充足的專業(yè)訓(xùn)練與實(shí)踐的機(jī)會(huì)。

1.4優(yōu)質(zhì)人才培養(yǎng)

信息時(shí)代的很多領(lǐng)域都需要專業(yè)的計(jì)算機(jī)人才，他們不是一般的計(jì)算機(jī)使用者，也不是僅僅把計(jì)算機(jī)當(dāng)作一種工具，他們所要從事的工作是研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)各種各樣的計(jì)算機(jī)硬件和軟件，發(fā)明和創(chuàng)造滿足用戶進(jìn)一步需要的計(jì)算機(jī)新技術(shù)，面對(duì)和解決計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展過程中所面臨的各種問題和挑戰(zhàn)。因此，我系在時(shí)展的洪流中承擔(dān)著培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)人才的重任。我系有計(jì)劃地本、碩、博統(tǒng)籌考慮培養(yǎng)計(jì)劃與課程設(shè)置，學(xué)生在大四的時(shí)候可以選修研究生的課程，優(yōu)秀的苗子可以在導(dǎo)師指導(dǎo)下提前選修研究生課程。

2創(chuàng)新氛圍的營造

如何營造創(chuàng)新氛圍，為優(yōu)質(zhì)人才的培養(yǎng)提供良好的環(huán)境，是我系近年來在教學(xué)上的工作重點(diǎn)。我們主要抓了課程設(shè)置、實(shí)踐環(huán)節(jié)、國際交流和名師指導(dǎo)這4件事情。

2.1新生研討課與專題討論課

我系在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)軟件與理論、計(jì)算機(jī)應(yīng)用三個(gè)二級(jí)學(xué)科上有著非常強(qiáng)的科研能力，也取得了非常顯著的科研成果，我系教師將這些最新的科研成果，科研動(dòng)態(tài)有效地融入課堂，不斷動(dòng)態(tài)高速計(jì)劃，更新課程內(nèi)容。從新生入學(xué)，我系開設(shè)了一系列新生研討課，包括“下一代互聯(lián)網(wǎng)”、“虛擬世界與未來電子游戲”和“計(jì)算基因組分析”等等。使得新生有機(jī)會(huì)與大師面對(duì)面地交流。

在專業(yè)課程中，我系教師將最新的科研成果介紹給學(xué)生，為高年級(jí)學(xué)生開設(shè)了一系列的專題研討課，拓展了學(xué)生的思路和眼界。這些專題研討課包括“網(wǎng)格計(jì)算”、“媒體計(jì)算”和“高性能計(jì)算前沿技術(shù)”等等。另外，我系也針對(duì)數(shù)據(jù)工程、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、普適計(jì)算、智能信息處理、可信計(jì)算、計(jì)算機(jī)安全等熱門研究方向更新了相關(guān)課程的內(nèi)容。

2.2實(shí)踐環(huán)節(jié)

從課堂教學(xué)的角度來講，我系的大部分課程在課內(nèi)經(jīng)常通過大作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等方式強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，而在課外則開展SRT(Student Research Training: 學(xué)生研究訓(xùn)練)計(jì)劃，即學(xué)習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生可以提出自己的創(chuàng)意及項(xiàng)目，學(xué)校批準(zhǔn)后選派教師給以指導(dǎo)并賦予一定的經(jīng)費(fèi)支持(某些項(xiàng)目可與相關(guān)課程相配合，還可以與相關(guān)的國際大學(xué)生競賽相銜接)。同時(shí)，我系在本科三年級(jí)末精心設(shè)置了一個(gè)為時(shí)五周的“專業(yè)實(shí)踐”，由教師給定一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)(帶有一定的趣味性和競技性)，學(xué)生則需綜合運(yùn)用學(xué)過的各種軟硬件知識(shí)，自行完成實(shí)踐任務(wù)，進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力以及分析問題、解決問題的能力。在“專業(yè)實(shí)踐”課程之后，為提高學(xué)生設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)大型、復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件的能力，在大四的第一學(xué)期開設(shè)了“專題訓(xùn)練”課程。“專題訓(xùn)練”系列課程主要針對(duì)大型軟件，如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和編譯器等進(jìn)行專門的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)分析等實(shí)踐訓(xùn)練。畢業(yè)前，學(xué)生必須全時(shí)進(jìn)行半年的“綜合論文訓(xùn)練”，所做課題均來自實(shí)際的科研項(xiàng)目，使學(xué)生在實(shí)際工作中得到全面鍛煉。

從我系研究生入學(xué)的角度來講，我系有很大一部分本科生能夠直接免試進(jìn)入研究生階段的學(xué)習(xí)。而通過上述各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生盡早地接觸到科學(xué)研究項(xiàng)目，有效地做到了研究生與本科生培養(yǎng)的銜接。

2.3國際交流

我系每年都有大量的本科生參與到學(xué)校或院系組織的國際交換生項(xiàng)目當(dāng)中，開拓了學(xué)生的國際視野。組織學(xué)生參加由美國計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)于1977年發(fā)起并組織的ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競賽(簡稱ACM/ICPC)和國際信息學(xué)奧林匹克競賽(International Olympiad in Informatics，簡稱IOI)是我系固定的國際交流活動(dòng)。除此以外，我系還鼓勵(lì)本科生參加RoboCup世界比賽、TREC評(píng)測和TRECVID評(píng)測活動(dòng)，組織并參與加拿大程序設(shè)計(jì)比賽(CCC)以及其他各種豐富多彩的國際交流活動(dòng)。

2.4名師指導(dǎo)

我系一直鼓勵(lì)教學(xué)名師和學(xué)術(shù)大師上講臺(tái)給學(xué)生講課，并要求導(dǎo)師在實(shí)踐環(huán)節(jié)中親自指導(dǎo)學(xué)生的科研活動(dòng)。同時(shí)，我們對(duì)那些“天才”學(xué)生開辟了綠色通道，清華大學(xué)“軟件科學(xué)實(shí)驗(yàn)班”的設(shè)立就是其中的一條通道。

第3篇：計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向范文

關(guān)鍵詞：DNA計(jì)算；計(jì)算模型；DNA計(jì)算發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2011)04-0920-02

Analysis DNA Computing and its Development

XIAO Zhen-nan1, JIANG Han-yang1,2,WANG Xiang-wen1

(1.Department of Computer Science and Technology, Hunan Technological and Economic Vocational College, Hengyang 421001, China;2. Department of Computer Science, Hengyang Normal University, Hengyang 421000, China)

Abstract: In recent years, based on the biochemical reaction mechanism of DNA computing model by many different scientific disciplines within the field of scholarly concern. DNA computing has become the forefront of international scientific research within the field of a new hot spot. This paper discusses the principle of DNA computing, DNA computing summarized the characteristics, DNA computing model, and pointed out the study of DNA computing problems, and finally to the development of DNA computing prospect.

Key words: DNA computing; computing model; prospects of DNA computing

DNA計(jì)算利用DNA特殊的雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則對(duì)問題進(jìn)行編碼，把要運(yùn)算的對(duì)象映射成DNA分子鏈，在生物酶的作用下，生成問題的可能解即初始數(shù)據(jù)。然后按照一定的規(guī)則將原始問題的數(shù)據(jù)運(yùn)算并行地映射成DNA分子鏈的可控的生化過程。最后利用現(xiàn)代生物技術(shù)等手段獲得運(yùn)算結(jié)果。

1994年,Aldeman博士介紹了用DNA來解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題想法。Aldeman是美國南加州大學(xué)的一名計(jì)算機(jī)科學(xué)家，在閱讀James Watson寫的《分子生物學(xué)的基因》得出了結(jié)論：DNA是有潛力的計(jì)算。Aldeman博士在實(shí)驗(yàn)室采用現(xiàn)代分子生物技術(shù)，在試管中利用DNA分子解決了具有7個(gè)頂點(diǎn)的有向Hamihon回路問題(Hamilton pathproblem。HPP)，該研究開創(chuàng)了用DNA分子解決經(jīng)典困難計(jì)算問題的先河。它的新穎性不在于算法。也不在于速度，而在于采用了迄今為止還沒有作為計(jì)算機(jī)硬件的生物工業(yè)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，并且開發(fā)了DNA潛在的并行性。隨著傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)的制造工藝瀕I臨極限，DNA計(jì)算成為了傳統(tǒng)硅介質(zhì)計(jì)算機(jī)的最有利挑戰(zhàn)者。這一研究成果引起了世界范圍內(nèi)各個(gè)科學(xué)研究領(lǐng)域科學(xué)家的廣泛關(guān)注，繼而開辟了一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域--DNA計(jì)算。

目前，國內(nèi)北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)系統(tǒng)工程研究所和華中科技大學(xué)分子生物計(jì)算機(jī)研究所等高校、科研單位和計(jì)算機(jī)專家在DNA計(jì)算科學(xué)研究領(lǐng)域取得了很好的研究成果。其中上海交通大學(xué)Bio―X生命科學(xué)研究中心和中科院上海生命科學(xué)院營養(yǎng)科學(xué)研究所于試管中完成了DNA計(jì)算機(jī)的雛形研制。在實(shí)驗(yàn)上把自動(dòng)機(jī)與表面DNA計(jì)算結(jié)合到了一起，這在中國還是首次。

1 DNA計(jì)算原理

DNA計(jì)算的原理來自分子生物學(xué)的研究成果。DNA鏈的巨大并行性和Watson―Crick的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)使這樣的計(jì)算對(duì)解決一些問題。特別是一些傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)還無法解決的問題，有了良好并且廣闊的發(fā)展前景。DNA計(jì)算原理圖如圖1所示。

DNA的來源廣闊．生物乃至人的體內(nèi)就擁有大量的DNA鏈。DNA是由聚合鏈組成．通常這樣的鏈稱為DNA鏈，DNA鏈由核苷酸構(gòu)成，核苷酸由4個(gè)不同的堿基：A(腺嘌呤)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)。而根據(jù)Watson―Crick互補(bǔ)雙鏈結(jié)構(gòu)．這樣的堿基配對(duì)相互吸引：A與T連接。G與C連接。正如電子計(jì)算機(jī)由0和1的編碼來編寫和表示信息一樣，由字母表Σ={A、T、G、Cl組成的DNA單鏈可以看做是編寫和表示信息的方法．而基于DNA鏈的一些生物操作(PCR操作、親和層析、超聲波降解、磁珠分離、凝膠電泳等)可以認(rèn)為對(duì)這個(gè)字母表的計(jì)算方式。這種計(jì)算，不僅是一種物理性質(zhì)的符號(hào)變換，也是一種化學(xué)性質(zhì)的變換，這種計(jì)算方式是前所未有的，是劃時(shí)代的。

2 DNA計(jì)算模型

DNA計(jì)算模型的研究已經(jīng)引起了數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域研究者的廣泛關(guān)注。DNA計(jì)算研究的最終目的是構(gòu)造出具有巨大并行性的DNA計(jì)算機(jī)。在目前所獲得的DNA計(jì)算模型中，最能引起學(xué)者們興趣與關(guān)注的模型有如下幾種：粘貼模型、剪接系統(tǒng)模型、表面與芯片DNA計(jì)算模型、布爾電路模擬等。國內(nèi)開始DNA計(jì)算的研究始于1996年。到目前為止，我國關(guān)于DNA計(jì)算的研究已經(jīng)取得許多可喜的研究成果。如最小頂點(diǎn)覆蓋問題的Sticker模型，布爾電路模擬，DNA計(jì)算與遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的結(jié)合，DNA計(jì)算中的編碼等。

目前，DNA計(jì)算模型主要分為基于DNA分子結(jié)構(gòu)特征的DNA計(jì)算模型和基于生物操作與實(shí)現(xiàn)的計(jì)算模型。

2.1 基于DNA分子結(jié)構(gòu)特征的DNA計(jì)算模型

1) 基于DNA分子結(jié)構(gòu)特征

粘貼模型是由Roweis等人于1996年提出來的。它是一種基于分子操作和隨機(jī)訪問內(nèi)存的一種DNA計(jì)算模型，是一種通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。粘貼模型采用單鏈和雙鏈的混合形式進(jìn)行編碼，將一條長鏈劃分為若干段。其中有些是單鏈，有些是雙鏈，單雙鏈隨機(jī)分布。若用單鏈表示數(shù)據(jù)0，用雙鏈表示數(shù)據(jù)1，則一條這祥的一個(gè)長鏈可用來表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)。由于單鏈和雙鏈根據(jù)不同的生物操作可發(fā)生變化，因而DNA鏈相當(dāng)于一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。粘貼模型的優(yōu)點(diǎn)是在運(yùn)算過程中不需要DNA鏈的延伸，也不需要酶的作用，并且DNA鏈可重復(fù)使用。

2) 基于DNA分子結(jié)構(gòu)特征的其它計(jì)算模型

除了粘貼模型外，目前研究比較熱的還有剪切系統(tǒng)模型、插入―刪除系統(tǒng)模型、發(fā)夾DNA計(jì)算模型、質(zhì)粒DNA計(jì)算模型等。

2.2 基于生物操作與實(shí)現(xiàn)的DNA計(jì)算模型

基于生物操作與實(shí)現(xiàn)的DNA計(jì)算模型主要包括試管型、表面型兩種。

3 DNA計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)

1) 運(yùn)算速度快

普通的計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度為106次/秒，目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度為1012次/秒，而對(duì)于分子計(jì)算機(jī)，如果是兩個(gè)DNA的連接視為一次操作，又假定4*1014個(gè)邊DN斷有一半發(fā)生了連接反應(yīng)，則分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度為1014次/秒。

2) 低能耗

生化反應(yīng)所需要的能量消耗很小, 完成同樣的運(yùn)算DNA計(jì)算所消耗的能量是大型機(jī)的十億分之一。

3) 存儲(chǔ)容量高

DNA存儲(chǔ)信息的密度是1bit/nm3，而當(dāng)前錄像帶的信息存儲(chǔ)密度僅為1bit/1212nm3。

4) 可以真正實(shí)現(xiàn)并行工作

傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)主要是串行工作，而分子計(jì)算機(jī)可視為多CPU的并行工作，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)無法真正實(shí)現(xiàn)的模糊推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算功能。對(duì)于分子計(jì)算機(jī)，一個(gè)DNA分子相當(dāng)于一個(gè)CPU，在1molDNA溶液中就含有1023個(gè)分子，則可以實(shí)現(xiàn)1023量級(jí)的并行計(jì)算。

5) DNA計(jì)算存在的問題

隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，DNA計(jì)算將會(huì)被用來解決更多的實(shí)際問題，特別對(duì)一些復(fù)雜巨系統(tǒng)中的問題。它將會(huì)給數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)和工程等學(xué)科帶來飛速的發(fā)展。但DNA計(jì)算本身也存在一些問題網(wǎng)：

1) 沒有統(tǒng)一的操作

由于其本身的生物技術(shù)的多樣性，基于DNA計(jì)算的基本操作并沒有統(tǒng)一。通常在不同的解決方案里會(huì)提出同樣的操作名稱，但其對(duì)應(yīng)的生物操作并不相同。對(duì)于研究者來講。在查閱相關(guān)資料時(shí)．不得不把更多的精力放在分子生物學(xué)操作上，這對(duì)于用DNA計(jì)算解決問題是不利的。特別是隨著問題規(guī)模的增大，所需要的DNA分子數(shù)目和各種酶的數(shù)量會(huì)呈指數(shù)增長，而生物操作錯(cuò)誤和統(tǒng)計(jì)誤差的概率會(huì)被放大。

2) 自動(dòng)化程度不高

在DNA計(jì)算中人的參與還是比較多的，隨著DNA計(jì)算研究的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了一些半自動(dòng)的DNA計(jì)算機(jī)，但還是無法離開人類的參與，從某些角度上來講，也大大制約了DNA計(jì)算的發(fā)展。

3) 缺乏良好的人機(jī)對(duì)話界面

DNA計(jì)算機(jī)要想真正地取代傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)，就目前而言，在人機(jī)對(duì)話界面上還有待改進(jìn)，無法便利地輸入問題和獲得解，在這些方面還是無法離開傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。

4 DNA計(jì)算的發(fā)展前景

目前，關(guān)于DNA計(jì)算和DNA計(jì)算機(jī)的研究發(fā)展速度十分驚人。無論在理論研究上，還是實(shí)驗(yàn)方式的研究上都有很大的進(jìn)展舊。基于固體表面的DNA計(jì)算可不在溶液中進(jìn)行。這項(xiàng)成果大大降低了DNA計(jì)算的出錯(cuò)率。粘貼計(jì)算模型的出現(xiàn)使得在運(yùn)算過程中不需要DNA鏈的延伸，也不需要酶的作用。并且DNA鏈可重復(fù)使用，對(duì)DNA鏈的增長起到了控制作用。

DNA計(jì)算應(yīng)用廣泛。利用DNA計(jì)算可以解決某些NP完全問題；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密、解密；進(jìn)行智能控制；解決生物化學(xué)、組合化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域問題；實(shí)現(xiàn)Boolean電路和數(shù)據(jù)流邏輯運(yùn)算等。

DNA計(jì)算是跨學(xué)科的研究熱點(diǎn)。涉及到DNA計(jì)算的學(xué)科有生物學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。

DNA計(jì)算研究方向廣泛，涉及到DNA計(jì)算的的主要研究方向有DNA nanotechnology、表面實(shí)驗(yàn)、算法設(shè)計(jì)和計(jì)算模型等。

5 小結(jié)

綜上所述，DNA計(jì)算的發(fā)展前景是非常廣闊的，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，特別是越來越多的研究者的參與，DNA計(jì)算的研究將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)嶄新的局面。很多制約現(xiàn)在DNA計(jì)算的問題慢慢會(huì)得到解決。雖然在很多方面，DNA計(jì)算還存在問題，但在特定的領(lǐng)域和復(fù)雜問題上，它已顯現(xiàn)出巨大的潛力。這一新領(lǐng)域的發(fā)展和研究值得關(guān)注和重視。

參考文獻(xiàn)：

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第4篇：計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)專業(yè)；應(yīng)用型人才；課程體系

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 18-0000-01

一、研究背景

隨著社會(huì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)專業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為我國招生規(guī)模最大、培養(yǎng)學(xué)生最多的專業(yè)之一，這些高校絕大部分是地方高校。當(dāng)今，計(jì)算機(jī)專業(yè)呈現(xiàn)學(xué)科內(nèi)涵寬泛化、分支相對(duì)獨(dú)立化、社會(huì)需求多樣化、專業(yè)規(guī)模巨大化和計(jì)算教育大眾化的特點(diǎn)。然而，在專業(yè)建設(shè)中，由于對(duì)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和定位不準(zhǔn)確，導(dǎo)致了人才培養(yǎng)方案對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)不突出，原有核心課程體系與實(shí)際需求也有一定差距；學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏編程興趣，軟件開發(fā)能力不強(qiáng)；實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書很不健全，整個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也沒有形成以提高學(xué)生程序能力為核心的完整實(shí)踐教學(xué)體系。在從麥可思研究2010年-2012年中國大學(xué)畢業(yè)生“紅黃綠牌”本科專業(yè)中，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)連續(xù)三年處于紅牌和黃牌專業(yè)之中。

二、地方高校計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)途徑

（一）加強(qiáng)師資隊(duì)伍

學(xué)校要重視實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè)，一方面要引進(jìn)具有豐富的科研開發(fā)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)高學(xué)歷教師；另一方面也要鼓勵(lì)教師到企業(yè)去更新知或選派教師到名牌大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)修學(xué)習(xí)，提高工程實(shí)踐和科研能力。同時(shí)，還可以從公司中聘請(qǐng)技術(shù)人員作為兼職教師，這樣能夠保證師資隊(duì)伍的技術(shù)與知識(shí)更新，適應(yīng)計(jì)算機(jī)新技術(shù)的飛速發(fā)展。

（二）完善課程體系

課程設(shè)置是人才培養(yǎng)的首要問題。計(jì)算機(jī)學(xué)科是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，如何培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用型本科人才，使其適應(yīng)社會(huì)需要，這就要求其課程體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該是連貫、合理的。為適應(yīng)社會(huì)對(duì)復(fù)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的需求，確立以培養(yǎng)學(xué)生軟件設(shè)計(jì)能力為核心的課程體系，選擇《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等作為專業(yè)主干課程，選擇C++或Java培養(yǎng)學(xué)生軟件設(shè)計(jì)能力的原則，從而提高學(xué)生的編程技術(shù)，為走上社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（三）加強(qiáng)實(shí)踐能力

培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，將培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力作為目標(biāo)。計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)是計(jì)算機(jī)課程的重要環(huán)節(jié)，是課堂理論教學(xué)的擴(kuò)展，是提高學(xué)生實(shí)踐能力的主要方法。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方面，增設(shè)選修課程，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)頁設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)等。通過這種方式提高學(xué)生在實(shí)踐實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力.以更好地適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)。將教師的科研項(xiàng)目進(jìn)行必要的分解，組織大三、大四的學(xué)生參與，使學(xué)生更好地適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際。

（四）改革教學(xué)方法

對(duì)一些理論教學(xué)較深的課程，可以發(fā)揮案例式教學(xué)的優(yōu)勢，如：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程內(nèi)容抽象，所有內(nèi)容相互之間的銜接線索很少，均自成體系，沒有知識(shí)框架體系。這些內(nèi)容在實(shí)際應(yīng)用中又都很重要，而現(xiàn)行的教學(xué)計(jì)劃實(shí)踐課時(shí)普遍不足，實(shí)驗(yàn)課安排的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很難含蓋課程的所有知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置上，大部分都是的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏對(duì)實(shí)際問題的解決，在實(shí)驗(yàn)之后學(xué)生不知道學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有什么用。

在教學(xué)中應(yīng)用案例式教學(xué)，如：

（1）迪杰斯特拉算法與“紅色警戒”。

（2）圖與游戲情節(jié)。

（五）改革考核方式

傳統(tǒng)的考試方式采用筆試，重視學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與記憶，忽視學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用。考試容易導(dǎo)致學(xué)生死記硬背，不可能全面地反映出學(xué)生綜合能力。計(jì)算機(jī)專業(yè)課程很多都實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，因此，在課程考核中比較適合采用上機(jī)考試與筆試相結(jié)合的方式。考核的中心應(yīng)由重點(diǎn)考核學(xué)生掌握知識(shí)的多少，轉(zhuǎn)變?yōu)榭己藢W(xué)生運(yùn)用所掌握的知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。例如：《VB程序設(shè)計(jì)》課程應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)的能力，因此該課程適合采用設(shè)計(jì)程序的考核方式。

（六）注重畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題，學(xué)生以課題研究為背景進(jìn)行訓(xùn)練，可培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和應(yīng)用實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。可以采用以下措施來提高學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。一是采用校企合作培養(yǎng)模式建立一批就業(yè)實(shí)習(xí)培訓(xùn)基地.每年定期派學(xué)生到軟件企業(yè)或信息部門實(shí)習(xí).參與解決實(shí)際問題：二是組織學(xué)生參加教師的實(shí)際科研項(xiàng)目和學(xué)校組織的大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目：三是根據(jù)社會(huì)的需求，通過與用人單位結(jié)合，在畢業(yè)實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)階段.聘用公司技術(shù)人員開設(shè)專業(yè)培訓(xùn)課程.提高學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力。

三、結(jié)語

計(jì)算機(jī)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)的工作，要有與時(shí)俱進(jìn)的精神，走特色發(fā)展教育之路。將實(shí)踐和創(chuàng)新性緊密結(jié)合，探索相應(yīng)的人才培養(yǎng)模式。以社會(huì)需求為準(zhǔn)則，不斷完善課程和實(shí)踐教學(xué)體系，不斷提高師資隊(duì)伍教學(xué)和科研水平，積極探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、分析解決問題的實(shí)踐能力，以培養(yǎng)出更多合格的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)：

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第5篇：計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向范文

專欄作家：陳明，男，中國石油大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，特聘教授，研究方向?yàn)榉植际讲⑿杏?jì)算、計(jì)算智能、軟件工程、大數(shù)據(jù)計(jì)算等，。

摘要：由于數(shù)據(jù)爆炸式增長，為了解決數(shù)據(jù)密集型知識(shí)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)了科學(xué)研究的第四范式。文章介紹第四范式的產(chǎn)生背景、核心內(nèi)容、格雷法則、范式轉(zhuǎn)變和第四范式時(shí)代等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)密集；知識(shí)發(fā)現(xiàn)；第四范式

1.背景

萬物之靈的人類對(duì)外部世界的認(rèn)識(shí)已達(dá)到令人驚嘆的高度，在宏觀上放眼億萬光年的宇宙，在微觀上已深入層子、夸克世界。隨著科學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)藏著科學(xué)理論的科學(xué)數(shù)據(jù)經(jīng)常被掩埋在零散的實(shí)驗(yàn)記錄中，很容易丟失，只有少數(shù)大項(xiàng)目的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在磁介質(zhì)中。如何獲取、管理與分布保存科研群體數(shù)據(jù)成為科學(xué)發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。

1962年美國著名科學(xué)哲學(xué)家托馬斯·庫恩（Thomas Samuel Kuhn）在《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》一書中闡述了范式的概念與理論，認(rèn)為范式就是一種公認(rèn)的模型和模式，是常規(guī)科學(xué)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐規(guī)范，是研究者在從事科學(xué)研究時(shí)共同遵守的世界觀和行為方式，是共同接受的一組假說、理論、準(zhǔn)則和方法的總和。

圖靈獎(jiǎng)獲得者、美國計(jì)算機(jī)科學(xué)家詹姆斯·格雷（James Gray）于2007年1月11日在加州山景城召開的計(jì)算機(jī)科學(xué)與電信委員會(huì)會(huì)議上的最后一次演講中描繪了關(guān)于科學(xué)研究第四范式的愿景。這個(gè)新的范式成為由實(shí)驗(yàn)、理論與仿真所主宰的歷史階段的符合邏輯的自然延伸。

科學(xué)研究的前兩個(gè)范式是實(shí)驗(yàn)和理論。實(shí)驗(yàn)法可以追溯到古希臘和古中國。那時(shí)，人們嘗試通過自然法則來解釋觀察到的現(xiàn)象。現(xiàn)論科學(xué)則起源于17世紀(jì)的艾薩克·牛頓（1saacNewton）。20世紀(jì)下半葉高性能計(jì)算機(jī)問世之后，諾貝爾獎(jiǎng)得主肯尼思·威爾遜（Kenneth Wilson）又把計(jì)算和模擬確立為科學(xué)研究的第三范式。第四范式同樣要用到性能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，與第三范式的差別在于科學(xué)家們不是根據(jù)已知的規(guī)則編制程序，而是以數(shù)據(jù)為中心編程。

2.科學(xué)研究第四范式的核心內(nèi)容

科學(xué)研究的范式不等同于科學(xué)知識(shí)的各種范式，是一種新的科研模式，主要用于數(shù)據(jù)密集型科學(xué)研究。相比庫恩科學(xué)動(dòng)力學(xué)理論，網(wǎng)絡(luò)可以幫助我們更好地理解海量數(shù)據(jù)策略。

2.1科學(xué)研究范式的演化過程

在漫長的科學(xué)研究范式進(jìn)化過程中，最初只有實(shí)驗(yàn)科學(xué)范式，主要描述自然現(xiàn)象，是以觀察和實(shí)驗(yàn)為依據(jù)的研究，也稱為經(jīng)驗(yàn)范式。后來出現(xiàn)的理論范式是以建模和歸納為基礎(chǔ)的，是對(duì)某種經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象或事實(shí)的科學(xué)解說和系統(tǒng)解釋，是由一系列特定的概念、原理（命題）以及對(duì)這些概念、原理（命題）的嚴(yán)密論證組成的知識(shí)體系。開普勒定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、麥克斯韋方程式等正是利用了模型和歸納而誕生的。但是對(duì)于許多問題，用這些理論模型分析解決過于復(fù)雜，科學(xué)家們只好走上了計(jì)算模擬的道路，提出了第三范式。第三范式是以模擬復(fù)雜現(xiàn)象為基礎(chǔ)的計(jì)算科學(xué)范式，又可稱為模擬范式。模擬方法已經(jīng)引領(lǐng)我們走過了上個(gè)世紀(jì)后半期的全部時(shí)間。現(xiàn)在，數(shù)據(jù)爆炸又將理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算仿真統(tǒng)一起來，出現(xiàn)了新的密集型數(shù)據(jù)的生態(tài)環(huán)境。計(jì)算模擬正在生成大量數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)科學(xué)也出現(xiàn)了巨大數(shù)據(jù)增長。研究者已經(jīng)不用望遠(yuǎn)鏡來觀看，取而代之的是通過把數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模復(fù)雜儀器上來觀看，開始研究計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)的信息。

無需質(zhì)疑，科學(xué)世界發(fā)生了變化，新的研究模式是通過儀器收集數(shù)據(jù)或通過模擬方法產(chǎn)生數(shù)據(jù)，然后利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理，再將形成的信息和知識(shí)存于計(jì)算機(jī)中。科學(xué)家通過數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計(jì)方法分析數(shù)據(jù)和文檔，只是在這個(gè)工作流中靠后的步驟才開始審視數(shù)據(jù)。可以看出，這種密集型科學(xué)研究范式與前三種范式截然不同，將數(shù)據(jù)密集型科學(xué)研究范式從其他研究范式中區(qū)分出來，作為一個(gè)新的、科學(xué)探索的第四種范式，其意義與價(jià)值是重大的。

2.2數(shù)據(jù)密集型科學(xué)研究的基本活動(dòng)

數(shù)據(jù)密集型科學(xué)研究由數(shù)據(jù)的采集、管理和分析三個(gè)基本活動(dòng)組成。數(shù)據(jù)的來源構(gòu)成了密集型科學(xué)數(shù)據(jù)的生態(tài)環(huán)境，主要有大型國際實(shí)驗(yàn)，跨實(shí)驗(yàn)室、單一實(shí)驗(yàn)室或個(gè)人觀察實(shí)驗(yàn)，個(gè)人生活，等等。各種實(shí)驗(yàn)涉及多學(xué)科的大規(guī)模數(shù)據(jù)，如澳大利亞的平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡、歐洲粒子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)、天文學(xué)領(lǐng)域的泛STARRS天體望遠(yuǎn)鏡陣列等每天能產(chǎn)生幾個(gè)千萬億字節(jié)（PB）的數(shù)據(jù)。特別是它們的高數(shù)據(jù)通量，對(duì)常規(guī)的數(shù)據(jù)采集、管理與分析工具形成巨大的挑戰(zhàn)。為此，需要?jiǎng)?chuàng)建一系列通用工具來支持從數(shù)據(jù)采集、驗(yàn)證到管理、分期和長期保存等整個(gè)流程。

2.3學(xué)科的發(fā)展

格雷認(rèn)為所有學(xué)科x都分有兩個(gè)進(jìn)化分支，一個(gè)分支是模擬的x學(xué)，另一個(gè)分支是x信息學(xué)。如生態(tài)學(xué)可以分為計(jì)算生態(tài)學(xué)和生態(tài)信息學(xué)，前者與模擬生態(tài)的研究有關(guān)，后者與收集和分析生態(tài)信息有關(guān)。在x信息學(xué)中，把由實(shí)驗(yàn)和設(shè)備、檔案、文獻(xiàn)、模擬產(chǎn)生的事實(shí)以編碼和表達(dá)知識(shí)的方式存貯在一個(gè)空間中，用戶通過計(jì)算機(jī)向這個(gè)空間提出問題，并由系統(tǒng)給出答案。為了完成這一過程，需要解決的一般問題有：數(shù)據(jù)獲取、管理PB級(jí)大容量的數(shù)據(jù)、公共模式、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)重組、數(shù)據(jù)分享、查找和可視化工具、建立與實(shí)施模型、數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)集成、記錄實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)管理與長期保存等。可以看出，科學(xué)家需要更好的工具來實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的捕獲、分類管理、分析和可視化。

3.以數(shù)據(jù)為中心發(fā)展的格雷法則

數(shù)據(jù)爆炸式的增長對(duì)前沿科學(xué)帶來了巨大挑戰(zhàn)，但科學(xué)家還沒有掌握管理和分析大數(shù)據(jù)的方法，而小數(shù)據(jù)的管理和分析方法已不能勝任，數(shù)據(jù)密集型計(jì)算面臨著難以克服的挑戰(zhàn)。正是在這種情況下，對(duì)于大型科學(xué)數(shù)據(jù)集的大數(shù)據(jù)工程，格雷制定了如下的非正式法則，代表了一系列設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)密集系統(tǒng)的優(yōu)秀指導(dǎo)原則。

1）科學(xué)計(jì)算趨于數(shù)據(jù)密集型。

計(jì)算平臺(tái)的I/O性能限制了觀測數(shù)據(jù)集的分析與高性能的數(shù)值模擬，當(dāng)數(shù)據(jù)集超出系統(tǒng)隨機(jī)存儲(chǔ)器的能力，多層高速緩存的本地化將不再發(fā)揮作用，僅有很少的高端平臺(tái)能提供足夠快的I/O子系統(tǒng)。

高性能、可擴(kuò)展的數(shù)值計(jì)算也對(duì)算法提出了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的數(shù)值分析包只能在適合RAM的數(shù)據(jù)集上運(yùn)行。為了進(jìn)行大數(shù)據(jù)的分析，需要對(duì)問題進(jìn)行分解，通過解決小問題獲得大問題解決的還原論方法是一種重要方法。

2）解決方案為“橫向擴(kuò)展”的體系結(jié)構(gòu)。

對(duì)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容并將它們連接到計(jì)算節(jié)點(diǎn)群中并不能解決問題，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的增長速度不足以應(yīng)對(duì)必要存儲(chǔ)逐年倍增的速度。橫向擴(kuò)展的解決方案提倡采用簡單的結(jié)構(gòu)單元。在這些結(jié)構(gòu)單元中，數(shù)據(jù)被本地連接的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)所分割，這些較小的結(jié)構(gòu)單元使得CPU、磁盤和網(wǎng)絡(luò)之間的平衡性增強(qiáng)。格雷提出了網(wǎng)絡(luò)磚塊的概念，使得每一個(gè)磁盤都有自己的CPU和網(wǎng)絡(luò)。盡管這類系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)將遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的縱向擴(kuò)展體系結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)，但每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的簡易性、低成本和總體性能足以補(bǔ)償額外的復(fù)雜性。

3）將計(jì)算用于數(shù)據(jù)，而不是數(shù)據(jù)用于計(jì)算。

大多數(shù)數(shù)據(jù)分析以分級(jí)步驟進(jìn)行。首先對(duì)數(shù)據(jù)子集進(jìn)行抽取，通過過濾某些屬性或抽取數(shù)據(jù)列的垂直子集完成，然后以某種方式轉(zhuǎn)換成聚合數(shù)據(jù)。

近年來，MapReduce已經(jīng)成為分布式數(shù)據(jù)分析和計(jì)算的普遍范式，具有分布式分組和聚合的功能。根據(jù)這一原理構(gòu)造的Hadoop開源軟件已成為目前大數(shù)據(jù)處理的最好的工具，Hadoop技術(shù)成為推動(dòng)大數(shù)據(jù)安全計(jì)劃的引擎。企業(yè)使用Hadoop技術(shù)收集、共享和分析來自網(wǎng)絡(luò)的大量結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

Hadoop是一個(gè)開源框架，它實(shí)現(xiàn)了MapReduce算法，用以查詢?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)上的分布數(shù)據(jù)。在MapReduce算法中，Map（映射）功能是將查詢操作和數(shù)據(jù)集分解成組件，Reduce功能是指在查詢中映射的組件可以被同時(shí)處理（即約簡），以快速地返回結(jié)果。

Hadoop具有方便、健壯、可擴(kuò)展、簡單等一系列特性。Hadoop處理數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)為中心，而不是傳統(tǒng)的以程序?yàn)橹行摹Ｔ谔幚頂?shù)據(jù)密集型任務(wù)時(shí)，由于數(shù)據(jù)規(guī)模太大，數(shù)據(jù)遷移變得十分困難，Hadoop強(qiáng)調(diào)把代碼向數(shù)據(jù)遷移。

4）以“20個(gè)詢問”開始設(shè)計(jì)。

格雷提出了“20個(gè)詢問”的啟發(fā)式規(guī)則，在他參與的每一個(gè)項(xiàng)目中，他都尋求研究人員讓數(shù)據(jù)系統(tǒng)回答最重要的20個(gè)問題。他認(rèn)為5個(gè)問題不足以識(shí)別廣泛的模式，100個(gè)問題將導(dǎo)致重點(diǎn)不突出。由于與人類選擇有關(guān)的大多數(shù)決定都遵循長尾理論，詢問中的相關(guān)信息根據(jù)重要性排序顯然是呈對(duì)數(shù)分布。長尾理論是網(wǎng)絡(luò)時(shí)代興起的一種新理論。長尾實(shí)際上是統(tǒng)計(jì)學(xué)中冪律和帕累托分布特征的一個(gè)口語化表達(dá)。過去人們只能關(guān)注重要的人或重要的事，如果用正態(tài)分布曲線來描繪這些人或事，人們只能關(guān)注曲線的“頭部”，忽略處于曲線“尾部”、需要更多精力和成本才能關(guān)注到的大多數(shù)人或事。例如，在銷售產(chǎn)品時(shí)，廠商關(guān)注的是少數(shù)幾個(gè)所謂“VIP”客戶，“無暇”顧及大多數(shù)普通消費(fèi)者。長尾理論是對(duì)傳統(tǒng)的二八定律的徹底叛逆。

20個(gè)詢問規(guī)則是一個(gè)設(shè)計(jì)步驟，使領(lǐng)域科學(xué)家與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者可以對(duì)話。這些詢問定義了專門領(lǐng)域科學(xué)家期望對(duì)數(shù)據(jù)庫提出的有關(guān)實(shí)體與關(guān)系方面的精確問題集，填補(bǔ)科學(xué)領(lǐng)域使用的動(dòng)詞與名詞之間、數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的實(shí)體與關(guān)系之間的語義鴻溝。這種重復(fù)實(shí)踐的結(jié)果是專門領(lǐng)域科學(xué)家和數(shù)據(jù)庫之間可以使用共同語言。

這種方法非常成功地使設(shè)計(jì)過程集中于系統(tǒng)必須支持的最重要特征，同時(shí)幫助領(lǐng)域科學(xué)家理解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的折中，從而限制特征的蠕動(dòng)。

5）工作至工作。

工作至工作是指工作版本的升級(jí)，這是另一個(gè)設(shè)計(jì)法則。無論數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的計(jì)算體系結(jié)構(gòu)變化多么迅速，尤其是當(dāng)涉及分布數(shù)據(jù)的時(shí)候，新的分布計(jì)算模式每年都出現(xiàn)新的變化，使其很難停留在多年的自上而下的設(shè)計(jì)和實(shí)施周期中。當(dāng)項(xiàng)目完成之時(shí)，最初的假設(shè)已經(jīng)變得過時(shí)。如果要建立只有每個(gè)組件都發(fā)揮作用才開始運(yùn)行的系統(tǒng)，那么我們將永遠(yuǎn)無法完成這個(gè)系統(tǒng)。在這樣的背景下，唯一方法就是構(gòu)建模塊化系統(tǒng)。隨著潛在技術(shù)的發(fā)展，這些模塊化系統(tǒng)的組件可以被代替，現(xiàn)在以服務(wù)為導(dǎo)向的體系結(jié)構(gòu)是模塊化系統(tǒng)的優(yōu)秀范例。

4.范式的轉(zhuǎn)變

庫恩認(rèn)為范式的演變是科學(xué)研究的方法及觀念的取代過程，科學(xué)的發(fā)展不是靠知識(shí)的積累而是靠范式的轉(zhuǎn)換完成的，新范式形成表明建立起了常規(guī)科學(xué)。庫恩的模型描述了這樣一種關(guān)于科學(xué)的圖景：一組觀念成為特定科學(xué)領(lǐng)域的主流和共識(shí)，創(chuàng)造了一種關(guān)于這個(gè)領(lǐng)域的觀念（所謂范式），進(jìn)而擁有了自我發(fā)展的動(dòng)力和對(duì)這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的控制力。這種觀念之所以強(qiáng)有力是因?yàn)樗砹藢?duì)觀察到的現(xiàn)象的合理解釋。這種觀念或范式從漸進(jìn)發(fā)展的機(jī)制中獲得啟發(fā)和力量，同時(shí)被科學(xué)家逐漸完善。當(dāng)現(xiàn)有范式無法解釋觀察到的現(xiàn)象，或者實(shí)驗(yàn)最終證明范式出錯(cuò)時(shí)，那么范式失敗、被解體，轉(zhuǎn)變范式的機(jī)會(huì)也就到了。數(shù)據(jù)泛濫是第四范式出現(xiàn)的導(dǎo)火索。處理、存儲(chǔ)、分析可視化數(shù)據(jù)的能力是科學(xué)必須具備和適應(yīng)的新事實(shí)，數(shù)據(jù)是這個(gè)新范式的核心，它與實(shí)驗(yàn)、理論、模擬共同成為現(xiàn)代科學(xué)方法的統(tǒng)一體。在科學(xué)發(fā)展的長河中，前三種范式作出了巨大的不可磨滅的貢獻(xiàn)，在歷史上已成功地將科學(xué)的發(fā)展引領(lǐng)至今天的輝煌，而且模擬仍處于現(xiàn)代科學(xué)的核心。毫無疑問，依據(jù)現(xiàn)有的范式與技術(shù)，科學(xué)研究還將獲得增量型進(jìn)展，但是如果需要更重大的突破，就需要新的方法，需要接納和開創(chuàng)新的范式。數(shù)據(jù)密集型科學(xué)研究將會(huì)給科學(xué)家?guī)砑夹g(shù)挑戰(zhàn)，IT技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)將在推動(dòng)未來科學(xué)發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮作用。

5.第四范式時(shí)代

第四范式時(shí)代的序幕已經(jīng)揭開，其核心是各領(lǐng)域科學(xué)家與計(jì)算機(jī)科學(xué)家協(xié)同研究工作需求，他們之間的關(guān)系不是主從關(guān)系，而是平等的關(guān)系，兩個(gè)領(lǐng)域的專家共同努力，推動(dòng)和豐富科學(xué)發(fā)現(xiàn)。幾十年前，科學(xué)是以學(xué)科為中心，今天，重大進(jìn)展是多學(xué)科協(xié)作的結(jié)果，未來也將如此。在需要利用科學(xué)認(rèn)識(shí)去實(shí)現(xiàn)事關(guān)人類生存的重要目標(biāo)階段中，還需要科學(xué)知識(shí)淵博的科學(xué)家和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師密切合作，實(shí)現(xiàn)科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理論和技術(shù)創(chuàng)新。

將數(shù)據(jù)丟進(jìn)巨大的計(jì)算機(jī)群中，只要有相互關(guān)系的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析算法就可以發(fā)現(xiàn)過去的科學(xué)方法發(fā)現(xiàn)不了的新模式、新知識(shí)以及新規(guī)律。對(duì)于PB級(jí)的數(shù)據(jù)，沒有模型和假設(shè)就可以分析數(shù)據(jù)。如谷歌的廣告優(yōu)化配置、戰(zhàn)勝人類的沃森回答系統(tǒng)都是這樣實(shí)現(xiàn)的。又如沃爾瑪百貨公司分析顧客資料與天氣相互關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)暴風(fēng)雨之前，人們會(huì)買更多的手電、也會(huì)買更多夾心派，盡管市場營銷人員無法確定天氣與糕點(diǎn)之間的關(guān)系。也就是說，第四范式既不能像理論和模擬那樣在一定程度上告訴“為什么”，更不能像實(shí)驗(yàn)?zāi)菢用鞔_地告訴“是什么”，只能告訴“大概是什么”，其精髓就是“客觀”，從海量的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共性和客觀性，這展現(xiàn)了第四范式的應(yīng)用潛力和吸引力。

6.結(jié)語

科學(xué)研究第四范式是科學(xué)家從事科學(xué)研究的一種新型范式，也是一種新的觀念和新的思維方式。其主要特點(diǎn)是以數(shù)據(jù)考察為基礎(chǔ)，是理論、實(shí)驗(yàn)和模擬一體化的數(shù)據(jù)密集計(jì)算的范式，它在多學(xué)科研究及數(shù)據(jù)密集型科學(xué)研究中發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

第6篇：計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向范文

關(guān)鍵詞：研究生培養(yǎng)；導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)；學(xué)科交叉

1推行導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式的現(xiàn)實(shí)需求

長期以來，我國研究生培養(yǎng)實(shí)行導(dǎo)師負(fù)責(zé)制。導(dǎo)師的職責(zé)從研究生的招收與錄取中就開始體現(xiàn)，直到研究生培養(yǎng)方案的制訂、研究生部分課程的講授、研究生科學(xué)研究和學(xué)位論文的指導(dǎo)。由于導(dǎo)師負(fù)責(zé)制的責(zé)、權(quán)、利明確、清晰，在研究生培養(yǎng)中起到了關(guān)鍵性作用。

自2000年起，我國的研究生招生規(guī)模每年都以20%～30%的速度增加[1]。而作為研究生培養(yǎng)者的導(dǎo)師資源卻沒有快速增長，指導(dǎo)教師數(shù)量無法滿足研究生的培養(yǎng)需求，導(dǎo)師與研究生比例失調(diào)，阻礙了研究生培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

與此同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)科之間的聯(lián)系越來越緊密，學(xué)科的交叉、滲透日益突出。計(jì)算機(jī)學(xué)科是一個(gè)新興學(xué)科，發(fā)展速度快，應(yīng)用領(lǐng)域廣，學(xué)科交叉和滲透就更加突出。“金無足赤，人無完人”，計(jì)算機(jī)學(xué)科教師掌握和積累知識(shí)的廣度是有限的，往往限于個(gè)別研究方向，即使是最優(yōu)秀的教師，也不可能成為“百科全書”式的導(dǎo)師。這樣一來，教師個(gè)人知識(shí)的專門化和計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的快速化、綜合化形成了尖銳的矛盾，給傳統(tǒng)導(dǎo)師負(fù)責(zé)制帶來了挑戰(zhàn)。

在這種情況下，推行導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式成為新時(shí)期計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生培養(yǎng)的客觀需求。研究生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，是由少數(shù)知識(shí)互補(bǔ)而又相互關(guān)聯(lián)、為實(shí)現(xiàn)特定目的而承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任的研究生導(dǎo)師組成的小組[2]。研究生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)具有鮮明的特點(diǎn)。一是成員互補(bǔ)。導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)不是高學(xué)歷、高職務(wù)教師的簡單疊加，它由不同年齡、性別、職務(wù)的導(dǎo)師組成，他們各自擁有不同的個(gè)性特征、成長經(jīng)歷、知識(shí)結(jié)構(gòu)和研究方向，因而有利于拓展思維，開闊視野，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的互補(bǔ)優(yōu)勢。二是分工協(xié)作。研究生的培養(yǎng)不是單個(gè)導(dǎo)師所能完成的，而是基于團(tuán)隊(duì)成員，具有互補(bǔ)性，通過團(tuán)隊(duì)成員間的力量整合、通力協(xié)作實(shí)現(xiàn)的[2]。

2導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式的優(yōu)勢

2.1提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的源泉

導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式是提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的源泉。不同知識(shí)背景與學(xué)術(shù)專長的導(dǎo)師組成的導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，改變了過去單一導(dǎo)師指導(dǎo)下帶來的知識(shí)面不寬、專業(yè)領(lǐng)域過窄的缺陷。導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)由不同學(xué)術(shù)背景、成長經(jīng)歷、學(xué)術(shù)風(fēng)格、思維模式的導(dǎo)師組成，每位導(dǎo)師都有自己獨(dú)特的研究視角、研究內(nèi)容和研究方法。筆者所在的團(tuán)隊(duì)中，每個(gè)成員都有自己的突出研究方向：有的成員專門研究本體和語義技術(shù)，有的成員研究煤礦大型設(shè)備的故障診斷，有的成員則研究數(shù)據(jù)挖掘。研究生可以從每位導(dǎo)師那里接觸到相關(guān)學(xué)科不同的研究方向，甚至跨學(xué)科的有關(guān)知識(shí)，拓展知識(shí)面；研究生還能從學(xué)習(xí)內(nèi)容、科研方法等方面吸收每位導(dǎo)師的精華，擺脫導(dǎo)師負(fù)責(zé)制下的思維定式，開闊學(xué)術(shù)視野，拓展研究思路，促進(jìn)學(xué)術(shù)創(chuàng)新[2]。

導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式還有利于團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)。在導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的共同指導(dǎo)下，研究生在一個(gè)群體性研究隊(duì)伍中從事科學(xué)研究活動(dòng)，每一個(gè)學(xué)生不再局限于狹隘的“師徒”關(guān)系中，其努力都是在為提高整個(gè)團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)影響力作貢獻(xiàn)。久而久之，學(xué)生將在潛意識(shí)中積聚團(tuán)隊(duì)意識(shí)，透徹理解合作的力量，產(chǎn)生集體榮譽(yù)感。

2.2進(jìn)行導(dǎo)師學(xué)術(shù)交流的紐帶

導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)不僅有利于提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，而且是導(dǎo)師間學(xué)術(shù)交流的紐帶，導(dǎo)師能通過學(xué)術(shù)交流提高自身的學(xué)術(shù)水平。有了導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)作交流平臺(tái)，有了實(shí)力雄厚、知名度較高的學(xué)術(shù)帶頭人，便可以形成良好的學(xué)術(shù)氛圍，每一位成員都將成為受益者。年輕導(dǎo)師有激情和活力，思維敏捷；中老年導(dǎo)師思想成熟、基礎(chǔ)扎實(shí)，兩者相互補(bǔ)充和促進(jìn)，共同進(jìn)步。導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)可以充分發(fā)揮老專家“傳、幫、帶、導(dǎo)”的作用，培養(yǎng)一批高水平的研究生導(dǎo)師，尤其是青年教師，在“學(xué)生”與“導(dǎo)師”雙重角色的快速、反復(fù)轉(zhuǎn)換過程中，其綜合素質(zhì)將得到快速提升。筆者所在團(tuán)隊(duì)來了一個(gè)新成員，博士期間專門研究本體和語義技術(shù)，我們通過和其交流，拓展了知識(shí)面、開闊了視野，收益匪淺。我們將本體和語義技術(shù)引入到各自的研究方向中，收到了很好的效果。

2.3實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉的有效途徑

導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式是實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉的有效途徑。以計(jì)算機(jī)學(xué)科為例，要想使計(jì)算機(jī)技術(shù)在煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化方面發(fā)揮作用，我們還必須熟悉機(jī)電工程、工業(yè)控制和自動(dòng)化等，進(jìn)行學(xué)科交叉研究。當(dāng)代工程技術(shù)和科學(xué)研究問題往往具有跨學(xué)科性質(zhì)，單一學(xué)科的研究方法難以解決相關(guān)問題，需要組織不同的學(xué)科，從不同的角度，用不同的思維方式，集成不同的研究手段來解決。導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)成員具有不同的學(xué)科背景，采用導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式指導(dǎo)研究生，將研究生置身于多學(xué)科環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)，有助于理論知識(shí)、研究方法、思維方式的交叉和綜合集成。鼓勵(lì)和引導(dǎo)研究生從事多學(xué)科交叉研究，加深研究生對(duì)不同領(lǐng)域的了解，而合理、適度、持續(xù)的學(xué)科互動(dòng)有助于形成學(xué)科之間的協(xié)同效應(yīng)。通過吸收各學(xué)科精華，集各學(xué)科特長，可以發(fā)現(xiàn)新的行之有效的方法，提高研究生的創(chuàng)新能力。

3實(shí)施導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式的保障性措施

3.1建立完善的梯隊(duì)結(jié)構(gòu)

要完善導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的組成結(jié)構(gòu)，導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)由不同學(xué)科專業(yè)、不同知識(shí)層次、不同專業(yè)特長的教師組成[3]。在學(xué)科和專業(yè)構(gòu)成上，強(qiáng)調(diào)以本學(xué)科專業(yè)的教師為主、以相近和相關(guān)專業(yè)的教師為輔；在學(xué)歷層次上強(qiáng)調(diào)博士、碩士學(xué)位的教師相結(jié)合；在職稱層次上應(yīng)以教授、副教授和講師等不同層次的教師相結(jié)合，組成一支在知識(shí)結(jié)構(gòu)上相互補(bǔ)充的研究生指導(dǎo)小組；在年齡問題上，應(yīng)該考慮老中青的結(jié)合，充分考慮年長者的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢，年輕者接受新知識(shí)快的優(yōu)勢。另外，還要充分考慮導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)來自盡可能多的學(xué)校，以將其他高等學(xué)校的先進(jìn)思維方法融入到團(tuán)隊(duì)中[4]。筆者所在的導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)由2名教授，5名副教授和多名講師構(gòu)成，團(tuán)隊(duì)成員來自中國礦業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等高校，學(xué)科專業(yè)涵蓋了計(jì)算機(jī)、通信、控制和自動(dòng)化等。

3.2定期舉行學(xué)術(shù)交流活動(dòng)

耶魯大學(xué)每個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部都有每周一次的實(shí)驗(yàn)室會(huì)議和讀書報(bào)告，所有從事研究的人員輪流報(bào)告；每學(xué)期每位研究生都必須在全系匯報(bào)一次自己的研究進(jìn)展。筆者所在的團(tuán)隊(duì)參照耶魯大學(xué)的做法，并根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室的具體情況做了相應(yīng)的改動(dòng)。首先，研究室每個(gè)研究小組內(nèi)部每周進(jìn)行一次小組會(huì)議，由小組內(nèi)研究生輪流匯報(bào)自己最近的研究進(jìn)展與讀論文情況，并展開討論。然后，每個(gè)月開一次實(shí)驗(yàn)室會(huì)議，每個(gè)研究小組匯報(bào)最新的研究進(jìn)展、下一步的工作計(jì)劃等。另外，團(tuán)隊(duì)成員還要在新學(xué)期初開展過去一個(gè)學(xué)期研究課題的總結(jié)、匯報(bào)和交流活動(dòng)。上述活動(dòng)為團(tuán)隊(duì)成員提供了相互學(xué)習(xí)、相互交流的機(jī)會(huì)，開闊了團(tuán)隊(duì)成員的視野，拓展了知識(shí)面。為了更好地進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，每年每位研究生可以外出參加一次高水平學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。另外，研究室還不定期邀請(qǐng)國內(nèi)外知名專家來做學(xué)術(shù)報(bào)告。

3.3健全管理制度和考核獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制

“無規(guī)矩不成方圓”，健全管理制度和考核獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制是團(tuán)隊(duì)有效運(yùn)行的保證。團(tuán)隊(duì)成員為著一個(gè)共同的目標(biāo)而聚集在一起，需要有相應(yīng)的規(guī)章制度進(jìn)行管理。一方面要明確導(dǎo)師的崗位職責(zé)、權(quán)利與義務(wù)。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)整個(gè)團(tuán)隊(duì)工作的協(xié)調(diào)。每位導(dǎo)師應(yīng)積極參與研究生的指導(dǎo)工作，履行學(xué)術(shù)義務(wù)，起模范帶頭作用，避免出現(xiàn)導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)虛化和流于形式的情況。導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)成員要相對(duì)穩(wěn)定，以保證工作的連續(xù)性。研究室為每位導(dǎo)師提供一定的辦公場地和設(shè)施，以及必要的物質(zhì)保障。另一方面還要明確研究生的權(quán)利與義務(wù)。研究生應(yīng)積極參與學(xué)術(shù)討論，并按學(xué)校要求公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文。研究生還應(yīng)參與一定數(shù)量的橫向項(xiàng)目，提高實(shí)踐能力，積累項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。筆者所在的團(tuán)隊(duì)要求導(dǎo)師在內(nèi)的所有成員在過程中必須嚴(yán)格執(zhí)行論文審核程序，由導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)對(duì)論文進(jìn)行審核，無修改意見后方能投稿，絕對(duì)不允許私自投稿。每學(xué)期課題組都會(huì)從學(xué)術(shù)研究成果和參與橫向科研項(xiàng)目等方面對(duì)研究生進(jìn)行按績考核，根據(jù)考核結(jié)果給予不同數(shù)量的生活補(bǔ)助。

3.4科學(xué)處理學(xué)術(shù)分歧

每位導(dǎo)師都是具有獨(dú)特個(gè)性的知識(shí)分子，有自己的思維方式與學(xué)術(shù)思想。不同成員對(duì)某一學(xué)術(shù)問題產(chǎn)生見解分歧是難免的。一方面可以通過充分討論，尋找科學(xué)解決學(xué)術(shù)分歧的方法。更重要的，成員之間對(duì)學(xué)術(shù)觀點(diǎn)應(yīng)采取包容、容忍的態(tài)度，容許別人有判斷的自由，科學(xué)地處理學(xué)術(shù)分歧。寬容是做學(xué)問的一種風(fēng)范、一種修養(yǎng)、一種理念、一種精神境界。學(xué)術(shù)思想、學(xué)術(shù)成就總是在寬容的學(xué)術(shù)氛圍與尊重不同意見的自由爭鳴中誕生、形成和發(fā)展的。學(xué)術(shù)需要寬容，寬容造就學(xué)術(shù)[2]。

4結(jié)語

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使學(xué)科聯(lián)系日益緊密，學(xué)科交叉滲透日益突出，推行導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式成為新時(shí)期研究生培養(yǎng)的客觀需求。筆者總結(jié)了在計(jì)算機(jī)學(xué)科推行導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式的優(yōu)勢。導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式是提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的源泉，是進(jìn)行導(dǎo)師學(xué)術(shù)交流的紐帶，還是實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉的有效途徑。本文還給出了實(shí)施導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)模式所需的保障性措施，包括建立完善的梯隊(duì)結(jié)構(gòu)，定期舉行學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，健全管理制度和考核獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制和科學(xué)處理學(xué)術(shù)分歧。

參考文獻(xiàn)：

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A Tutor Team Model for Postgraduate Cultivation

XIA Shixiong, WANG Zhixiao

(College of Computer Science and Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China)

第7篇：計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向范文

關(guān)鍵詞：生物醫(yī)學(xué)工程；計(jì)算方法；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）22-0119-02

一、引言

《計(jì)算方法》綜合了計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)知識(shí)，具體研究利用計(jì)算機(jī)解決數(shù)學(xué)問題的相關(guān)理論和相關(guān)方法。該課程作為我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科學(xué)生的課程，目前僅有理論教學(xué)環(huán)節(jié)，教學(xué)效果有待提高。本文結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特點(diǎn)，基于我院在醫(yī)學(xué)影像成像方法的研究成果，借助我校信息學(xué)科與計(jì)算機(jī)學(xué)科的優(yōu)勢，對(duì)《計(jì)算方法》課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。將《計(jì)算方法》課程的理論知識(shí)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像中，包括CT成像、近紅外光學(xué)成像和光致超聲成像等，以期摸索出適合生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的《計(jì)算方法》實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，培養(yǎng)知識(shí)與能力并重、理論與實(shí)踐兼顧的創(chuàng)新型生物醫(yī)學(xué)人才。

二、計(jì)算方法課程特點(diǎn)及教學(xué)存在的問題

隨著科學(xué)技術(shù)特別時(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的高速發(fā)展，科學(xué)計(jì)算已成為繼理論分析、實(shí)驗(yàn)研究之后的第三種科學(xué)研究手段。計(jì)算方法研究利用計(jì)算機(jī)解決科學(xué)問題的相關(guān)理論和方法，是科學(xué)計(jì)算的核心。作為數(shù)學(xué)理論與工程應(yīng)用之間的一個(gè)紐帶，計(jì)算方法在很多學(xué)科領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，很多高校已將該課程作為學(xué)生的必修或選修基礎(chǔ)課程。

計(jì)算方法緊密結(jié)合數(shù)學(xué)理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)，是數(shù)學(xué)的一個(gè)重要分支，也是理工科學(xué)生一門重要的基礎(chǔ)課程。計(jì)算方法研究利用計(jì)算機(jī)解決數(shù)學(xué)問題的相關(guān)理論和方法，強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和數(shù)學(xué)算法的工程實(shí)現(xiàn)，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力有較高的要求。由于與工程實(shí)踐密切結(jié)合，該課程的教學(xué)必須理論與應(yīng)用并重。

《計(jì)算方法》課程具有以下特點(diǎn)：（1）計(jì)算方法課程不僅涉及高等數(shù)學(xué)中學(xué)過的相關(guān)理論內(nèi)容，而且注重運(yùn)用這些理論去解決問題，而不是理論本身。它有助于加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)理論的理解和認(rèn)識(shí)。（2）計(jì)算方法課程公式較多而且難記。（3）強(qiáng)調(diào)對(duì)計(jì)算機(jī)的使用，尤其是在計(jì)算機(jī)上借助一定的軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)算法。

生物醫(yī)學(xué)工程是一門興起于20世紀(jì)60年代的交叉學(xué)科，涉及化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、藥學(xué)、生物t學(xué)、電子技術(shù)、工程技術(shù)、材料、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)等眾多學(xué)科及領(lǐng)域。該學(xué)科綜合了工程學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的理論和方法，具有綜合性強(qiáng)、知識(shí)結(jié)構(gòu)交叉跨度大、發(fā)展速度快等特點(diǎn)。從事該專業(yè)的本科生不僅需要電子技術(shù)、生命科學(xué)、電子與信息科學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)；而且還需具備生物醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合的科學(xué)研究能力。由于生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的交叉性和綜合性，對(duì)高校培養(yǎng)的該專業(yè)人才需要更高、更全面的能力素質(zhì)要求。

我校生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院將《計(jì)算方法》課程作為大三生物醫(yī)學(xué)工程與生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的選修課，經(jīng)過幾年的教學(xué)，存在的主要問題如下：

1.《計(jì)算方法》課程教學(xué)內(nèi)容照本宣科，與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)基本無聯(lián)系。目前，課程教學(xué)內(nèi)容與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)以及生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院研究方向基本上沒有聯(lián)系，結(jié)合不夠緊密，沒有將生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)領(lǐng)域涉及的科學(xué)計(jì)算學(xué)生所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算問題融入教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容。

2.《計(jì)算方法》重點(diǎn)在于理論教學(xué)，對(duì)數(shù)值實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ膹?qiáng)調(diào)不夠。以往的教學(xué)環(huán)節(jié)中，選用的教材在內(nèi)容安排上沒有對(duì)數(shù)值計(jì)算過程中實(shí)驗(yàn)過程的描述。老師在授課過程中，忽略了學(xué)生數(shù)值實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。實(shí)際上，這門課程不僅具有完整的理論體系，更是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，數(shù)值實(shí)驗(yàn)在該課程中必不可少。

三、教學(xué)改革具體措施

針對(duì)上述問題，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核方法等方面進(jìn)行研究，結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特點(diǎn)，基于生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院科研平臺(tái)，加強(qiáng)數(shù)值實(shí)驗(yàn)，摸索適合生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的《計(jì)算方法》實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，培養(yǎng)知識(shí)與能力并重、理論與實(shí)踐兼顧的創(chuàng)新型生物醫(yī)學(xué)人才。

1.擴(kuò)展《計(jì)算方法》教學(xué)內(nèi)容。我校《計(jì)算方法》課程選用西北工業(yè)大學(xué)出版社出版的教材《計(jì)算方法》，教材內(nèi)容包括計(jì)算誤差、基于二分法和迭代法的方程近似求解、直接法和多種迭代法求解線性方程組、特征值和特征向量的計(jì)算、最小二乘法求解方程組、曲線擬合、曲線插值、以及數(shù)值積分與數(shù)值微分等，課程內(nèi)容大部分涉及的都是數(shù)學(xué)理論，以及各種方法的詳細(xì)推導(dǎo)，教材上的例子主要是簡單的數(shù)學(xué)問題，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系較小，與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)更是沒有聯(lián)系。我們?cè)诮虒W(xué)過程中，結(jié)合我院科研以及生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特點(diǎn)，在理論講解與公式推導(dǎo)的同時(shí)，融合醫(yī)學(xué)成像具體實(shí)例，讓學(xué)生了解如何在本專業(yè)領(lǐng)域運(yùn)用該課程相關(guān)知識(shí)。

2.開設(shè)《計(jì)算方法》實(shí)驗(yàn)教學(xué)。為提高學(xué)生動(dòng)手能力，我們?cè)诮?jīng)典計(jì)算方法課程內(nèi)容基礎(chǔ)上，結(jié)合生命學(xué)院科研項(xiàng)目，加入與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)相關(guān)的應(yīng)用實(shí)例，例如CT圖像重建，計(jì)算方法課程中的迭代法和最小二乘法均可用于CT圖像重建，基于學(xué)院CT硬件系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，結(jié)合合適的成像模型，學(xué)生上機(jī)編程完成CT圖像重建。通過該實(shí)例學(xué)生不僅了解了CT成像原理，更掌握計(jì)算方法在CT成像中的應(yīng)用。再例如輻射傳輸方程的求解問題，該問題在生物醫(yī)學(xué)成像中普遍存在。輻射傳輸方程屬于復(fù)雜的偏微分方程，在光學(xué)成像前向建模中，需要求解該方程，而計(jì)算方法課程中有一章的內(nèi)容講解偏微分方程的數(shù)值求解方法，學(xué)生可以開展基于數(shù)值方法的輻射傳輸方程求解。同時(shí)，我們加大編程仿真，特別要指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)工程應(yīng)用實(shí)踐。

3.完善《計(jì)算方法》教學(xué)模式。《計(jì)算方法》課程的目的是讓學(xué)生利用計(jì)算機(jī)，結(jié)合一定的軟件工具，解決實(shí)際問題。考慮到課程特點(diǎn)，以及學(xué)生前期已經(jīng)學(xué)習(xí)Matlab語言，我們使用Matlab軟件作為計(jì)算方法的編程工具。我們?cè)诋?dāng)前計(jì)算方法課程的課堂教學(xué)安排中，除了理論教學(xué)，還增加仿真實(shí)驗(yàn)。教師在課堂講解時(shí)，進(jìn)行詳細(xì)演示，同時(shí)要求學(xué)生課后進(jìn)行編程與上機(jī)。課后作業(yè)采用計(jì)算機(jī)編程完成，學(xué)生提交報(bào)告，給出程序代碼以及運(yùn)行結(jié)果。使學(xué)生通過仿真實(shí)驗(yàn)掌握計(jì)算方法中的理論知識(shí)，同時(shí)學(xué)會(huì)編程運(yùn)用計(jì)算方法相關(guān)內(nèi)容解決實(shí)際問題，提高動(dòng)手能力。

4.改進(jìn)《計(jì)算方法》考核方式。傳統(tǒng)《計(jì)算方法》課程考核采用筆試形式，主要考查的是學(xué)生對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。本文改革中，我們兼顧知識(shí)與能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核學(xué)生學(xué)習(xí)效果。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要包括：計(jì)算方法基本理論知識(shí)、基于Matlab工具的編程仿真實(shí)現(xiàn)計(jì)算方法相關(guān)算法、生物醫(yī)學(xué)工程實(shí)際問題解決能力。對(duì)于計(jì)算方法基本理論知識(shí)的考核，采用筆試閉卷形式；對(duì)基于Matlab工具的編程仿真實(shí)現(xiàn)計(jì)算方法相關(guān)算法，考核學(xué)生在計(jì)算機(jī)上利用Matlab語言編程實(shí)現(xiàn)誤差分析、二分法和迭代法求解方程組、數(shù)據(jù)插值、數(shù)據(jù)擬合、數(shù)值積分與微分等；對(duì)于生物醫(yī)學(xué)工程實(shí)際問題解決能力的考察，給出兩到三個(gè)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用問題，要求學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有數(shù)學(xué)模型，基于測量數(shù)據(jù)問題求解，并給出誤差分析結(jié)果。總之，采用形式多樣的考核方式，對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行測評(píng)。

四、結(jié)語

本論文對(duì)計(jì)算方法課程改革進(jìn)行了探討，構(gòu)建教學(xué)研用有機(jī)結(jié)合的計(jì)算方法教學(xué)體系。通過基礎(chǔ)知識(shí)傳授、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)、醫(yī)學(xué)斷層成像具體問題實(shí)踐，建立包括基礎(chǔ)理論――驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)――應(yīng)用實(shí)踐三個(gè)層次的相互銜接的計(jì)算方法學(xué)教學(xué)體系；同時(shí)，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)背景下的算方法教學(xué)，融合了包括分子數(shù)學(xué)、生物、計(jì)算機(jī)與信息等多學(xué)科知識(shí)，對(duì)學(xué)生的理論、實(shí)踐與應(yīng)用能力協(xié)同訓(xùn)練與提升，為多學(xué)科交叉復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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Teaching Reform of "Computational Methods" for Biomedical Engineering Students

CHEN Duo-fang

（School of Life Science and Technology，Xidian University，Xi'an，Shaanxi 710071，China）

第8篇：計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向范文

關(guān)鍵詞：實(shí)踐創(chuàng)新能力；課程改革；大學(xué)生

作者簡介：曹永鋒（1976-），男，河北冀州人，貴州師范大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，副教授；謝剛（1980-），男，貴州六盤水人，貴州師范大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，副教授。（貴州 貴陽 550001）

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）22-0170-02

社會(huì)和企業(yè)期望大學(xué)生在具有堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)的同時(shí)還具有實(shí)踐和創(chuàng)新能力。然而，我國傳統(tǒng)的高等教育較強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)，把系統(tǒng)掌握學(xué)科專業(yè)的基礎(chǔ)理論知識(shí)作為學(xué)生的核心任務(wù)，對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)也主要以理論考試為主，但對(duì)于學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重視不足，[1]其實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)遠(yuǎn)離生產(chǎn)實(shí)際，往往作為對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證，難以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的效果，“高分低能”學(xué)生屢見不鮮。

以杭州市統(tǒng)計(jì)局2010年的《杭州市大學(xué)生見習(xí)實(shí)訓(xùn)與創(chuàng)業(yè)企業(yè)就業(yè)情況調(diào)查報(bào)告》為例，當(dāng)被問及對(duì)招收大學(xué)生的要求時(shí)，企業(yè)認(rèn)為實(shí)踐能力強(qiáng)和能吃苦耐勞是決定大學(xué)生是否被錄用的重要因素的比重分別達(dá)到85.9%和84.6%，其后依次是思想品德好（68.4%）、專業(yè)對(duì)口（61.5%）、創(chuàng)新能力強(qiáng)（47.5%）。從行業(yè)來看，信息傳輸計(jì)算機(jī)服務(wù)和軟件業(yè)、批發(fā)零售業(yè)、科學(xué)研究技術(shù)服務(wù)與地質(zhì)勘查業(yè)，以及教育、文化體育和社會(huì)娛樂業(yè)等企業(yè)都把實(shí)踐能力強(qiáng)排在首位。然而，大學(xué)生實(shí)踐能力的現(xiàn)實(shí)情況可以使用全國首屆大學(xué)生“生泰爾杯”動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)技能大賽評(píng)委的一句話做總結(jié)“要是給大學(xué)生動(dòng)手能力評(píng)個(gè)分，有及格就算不錯(cuò)了”。而且，這些參賽學(xué)生是經(jīng)過了數(shù)層擇優(yōu)挑選并專門培訓(xùn)過的。針對(duì)上述問題，本文總結(jié)分析了現(xiàn)有改進(jìn)舉措存在的問題，并針對(duì)性地提出了教學(xué)改革的具體措施與建議。

一、提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的現(xiàn)有舉措

1.校企聯(lián)合培養(yǎng)[2]

利用學(xué)校與企業(yè)兩種不同的環(huán)境和資源，采取課堂教學(xué)與參加實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的方式，培養(yǎng)適合不同用人單位需要的、具有全面素質(zhì)與創(chuàng)新能力的人才。校企聯(lián)合培養(yǎng)模式與傳統(tǒng)高校培養(yǎng)模式的根本區(qū)別在于人才培養(yǎng)的主體除了高校以外，還有企業(yè)的參與。企業(yè)更看重學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與動(dòng)手能力，在培養(yǎng)過程中必然重點(diǎn)關(guān)注和培養(yǎng)學(xué)生此方面的能力。具體的合作有訂單式教育（即高年級(jí)學(xué)生就業(yè)指導(dǎo)和實(shí)習(xí)直接到簽單工廠中去，實(shí)習(xí)后優(yōu)先留用的方式）、高校與企業(yè)共建合作實(shí)驗(yàn)室（以科研項(xiàng)目為紐帶，一方面企業(yè)利用高校人才資源對(duì)生產(chǎn)實(shí)際和技術(shù)問題進(jìn)行科技攻關(guān)，另一方面高校教師和學(xué)生可以實(shí)際了解企業(yè)現(xiàn)狀和最新問題，使研究和學(xué)習(xí)有所側(cè)重）、高校與企業(yè)共建實(shí)習(xí)基地（比訂單式教育松散一些的形式，學(xué)生由學(xué)校和企業(yè)共同指導(dǎo)其實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)）、教師和企業(yè)技術(shù)人員雙向掛職（企業(yè)技術(shù)人員走進(jìn)課堂，與學(xué)生面對(duì)面交流和進(jìn)行實(shí)踐操作環(huán)節(jié)教學(xué)，從而將理論與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用結(jié)合起來，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和目標(biāo)性；高校教師走進(jìn)企業(yè)將實(shí)際需求帶回到學(xué)校的實(shí)際教學(xué)當(dāng)中）等方式。

2.大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃

目前主要從國家、省和學(xué)校三個(gè)級(jí)別建立了大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃實(shí)施體系。該計(jì)劃通過項(xiàng)目申報(bào)、資金資助和教師輔導(dǎo)的方式，鼓勵(lì)和支持大學(xué)生盡早參與科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和社會(huì)實(shí)踐等創(chuàng)新活動(dòng)，以提高大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和實(shí)踐能力。一般情況下，省級(jí)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃從校級(jí)計(jì)劃中遴選產(chǎn)生，國家級(jí)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃從省級(jí)計(jì)劃中擇優(yōu)推薦，形成以國家級(jí)計(jì)劃為龍頭、省級(jí)計(jì)劃為主干、校級(jí)計(jì)劃為基礎(chǔ)，銜接緊密、結(jié)構(gòu)完善的三級(jí)計(jì)劃實(shí)施體系。

3.各類科技實(shí)踐競賽

各高校鼓勵(lì)學(xué)生組隊(duì)參加各學(xué)科和不同級(jí)別的專業(yè)技能競賽。以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科為例，常見的競賽項(xiàng)目包括“中國大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽”、“‘藍(lán)橋杯’全國軟件專業(yè)人才設(shè)計(jì)與創(chuàng)業(yè)大賽”、“全國信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽”、“全國多媒體教育軟件大賽”等。

二、存在的問題

校企聯(lián)合培養(yǎng)是目前最佳的提高學(xué)生實(shí)踐能力和就業(yè)機(jī)會(huì)的方式。然而，企業(yè)是追求利益的，學(xué)校必須有一定基礎(chǔ)才能引來“好”合作，否則反而演變?yōu)閷W(xué)生在毫無收獲的情況下被企業(yè)和學(xué)校雙重“剝削”。這就要求學(xué)校必須放棄完全依靠外力的想法，首先要練好內(nèi)功。目前學(xué)校內(nèi)部為提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力所進(jìn)行的大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃和組隊(duì)參加各類科技實(shí)踐競賽存在幾個(gè)根本問題：一是上述舉措僅能惠顧少數(shù)興趣生、特長生和優(yōu)秀生，難以提高學(xué)生整體實(shí)踐和創(chuàng)新能力水平。二是學(xué)生相應(yīng)學(xué)時(shí)學(xué)分的承認(rèn)。目前只有少數(shù)競賽獲獎(jiǎng)?wù)吣艿锚?jiǎng)勵(lì)和補(bǔ)償，而其他參賽者連學(xué)時(shí)都得不到承認(rèn)。三是指導(dǎo)教師工作量的承認(rèn)。目前高校教師的教學(xué)科研任務(wù)都非常繁重，而指導(dǎo)學(xué)生參加各類競賽和計(jì)劃通常都不計(jì)算教師的工作量，這嚴(yán)重抑制了教師在此方面的積極性。

上述問題嚴(yán)重制約了高校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新水平的提高，也使得提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的現(xiàn)有舉措實(shí)施起來有些舉步維艱。筆者認(rèn)為解決問題的核心在于做好內(nèi)功，因此在課程設(shè)置、實(shí)踐學(xué)分學(xué)時(shí)和教師工作量方面提出了一些有益改革和建議，在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科二年級(jí)開始進(jìn)行了嘗試，效果良好。

三、課程改革的嘗試和建議

1.精簡專業(yè)課程，騰出實(shí)踐時(shí)間

參考Stanford學(xué)校教學(xué)計(jì)劃[3]對(duì)學(xué)生提出五個(gè)方面的要求：

（1）技術(shù)知識(shí)：學(xué)生不僅要具備計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)，還必須具備與之相關(guān)的數(shù)學(xué)、科學(xué)和信息處理等工程基礎(chǔ)。

（2）實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)能力/實(shí)踐動(dòng)手能力：培養(yǎng)能夠完成和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)性課題的基本能力，以及利用所學(xué)過的技術(shù)知識(shí)和技巧分析與解決問題的能力。

（3）溝通能力：培養(yǎng)學(xué)生組織和闡述所獲信息的能力，可以進(jìn)行專業(yè)寫作。

（4）深入學(xué)習(xí)能力的準(zhǔn)備：為學(xué)生提供碩士和博士學(xué)習(xí)所需的足夠廣度和深度的知識(shí)。

（5）職業(yè)準(zhǔn)備：給學(xué)生提供寬范圍的職業(yè)訓(xùn)練，包括經(jīng)濟(jì)、道德、領(lǐng)導(dǎo)和組織才能及團(tuán)隊(duì)協(xié)作等多方面。在此計(jì)劃指導(dǎo)下，精簡專業(yè)課程，放松學(xué)分要求（之前學(xué)生普遍需要修滿180個(gè)左右學(xué)分才能畢業(yè)，造成大學(xué)四年每天上十幾節(jié)課，理論滿堂灌，實(shí)踐沒時(shí)間），為學(xué)生騰出實(shí)踐時(shí)間。實(shí)踐表明，突然給學(xué)生很多課余支配時(shí)間，其自行安排進(jìn)行的事情仍然多數(shù)是理論學(xué)習(xí)（如考研、英語等），因此需要結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行引導(dǎo)。

2.開設(shè)“應(yīng)用課題實(shí)踐與項(xiàng)目開發(fā)訓(xùn)練”綜合課程，承認(rèn)實(shí)踐學(xué)分

通過設(shè)計(jì)“應(yīng)用課題實(shí)踐與項(xiàng)目開發(fā)訓(xùn)練”課程把概念、理論和方法（分析、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)）聯(lián)系起來，縮短學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)基本理論和技術(shù)的學(xué)制，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目的更明確、興趣更高，使其動(dòng)手能力、獨(dú)立分析和解決問題的能力得以鍛煉。該課程的開設(shè)是為了引導(dǎo)學(xué)生參加實(shí)踐能力訓(xùn)練，同時(shí)解決了前面提到的學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)舉措受阻的兩個(gè)關(guān)鍵問題：承認(rèn)學(xué)生的科研實(shí)踐學(xué)分；[4]承認(rèn)教師指導(dǎo)科研實(shí)踐的工作量。由于同時(shí)解決了學(xué)生學(xué)時(shí)學(xué)分和教師報(bào)酬問題，很大程度上提高了師生雙方的實(shí)踐積極性。然而，實(shí)踐中，此課程還存在一些問題，如在一個(gè)學(xué)期內(nèi)理論和實(shí)踐內(nèi)容很難兼顧，往往剛剛打好理論方法基礎(chǔ)進(jìn)入實(shí)踐環(huán)節(jié)，卻已經(jīng)到了課程結(jié)束。因此，此課程成功開設(shè)還需要諸多細(xì)節(jié)和時(shí)間安排的配合。

3.課程細(xì)節(jié)和建議

可將“應(yīng)用課題實(shí)踐與項(xiàng)目開發(fā)訓(xùn)練”課程作為專業(yè)必修課，這樣就與“大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”以及參加各類科技競賽區(qū)分開來，成為面向所有學(xué)生的普遍提高實(shí)踐能力的課程。當(dāng)然，該課程也可以同時(shí)為大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃及各類科技競賽參賽服務(wù)；課程不應(yīng)僅開設(shè)一個(gè)學(xué)期，應(yīng)當(dāng)安排3～4個(gè)學(xué)期，以便于合理安排理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)，深入到真正的實(shí)踐和項(xiàng)目問題；可以從大學(xué)二年級(jí)開始開設(shè)；開設(shè)教師須滿足一定條件，比如具有科研項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)歷、主持或者正在參與一項(xiàng)縱向和橫向課題研究、在某個(gè)研究方向上經(jīng)驗(yàn)豐富等；這些條件主要為了避免課程重新淪為理論課；課程以小班（最多10人）形式進(jìn)行，各班課程內(nèi)容根據(jù)具體課題和項(xiàng)目而定，學(xué)生可根據(jù)興趣自行選擇小班；課程考核以項(xiàng)目成果（產(chǎn)品原型、軟件、代碼、論文、技術(shù)報(bào)告等）演示和講解為主。

四、總結(jié)

針對(duì)當(dāng)前高校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力缺乏的問題，分析了現(xiàn)有主要舉措的問題，提出了針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用專業(yè)的教學(xué)改革嘗試與建議。主要通過設(shè)計(jì)“應(yīng)用課題實(shí)踐與項(xiàng)目開發(fā)訓(xùn)練”綜合課程把概念、理論和方法（分析、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)）聯(lián)系起來，鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力、獨(dú)立分析和解決問題的能力。該教學(xué)改革舉措可以較好地解決大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)舉措受阻的兩個(gè)關(guān)鍵問題，為得到更好的實(shí)際效果，還需要從教學(xué)計(jì)劃、課程設(shè)置、細(xì)節(jié)安排等各個(gè)方面做出努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]文衍宣，呂小艷，龍?jiān)骑w.地方高校本科生參與科研活動(dòng)的研究與實(shí)踐[J].高教論壇，2013，（2）：38-41.

[2]李志明，李艷，汪朝杰.校企聯(lián)合培養(yǎng)人才模式探討[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2010，1（3）：61-63.

第9篇：計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向范文

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維；大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；教學(xué)設(shè)計(jì)

教高司明確指出，將“推動(dòng)以大學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)為重點(diǎn)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革”。大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)發(fā)表了旨在大力推進(jìn)以計(jì)算思維為切入點(diǎn)的計(jì)算機(jī)教學(xué)改革的“深圳宣言”，并了“計(jì)算思維教學(xué)改革白皮書”，為大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)研究與改革指明了方向。

一、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程面臨的問題

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的核心通識(shí)課程，屬于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)第一層次的課程。該課程在教學(xué)中主要大部分高職院校還是落實(shí)在是以培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)和應(yīng)用程序的能力方面，例如使用word編輯器，讀寫文件以及使用瀏覽器等。現(xiàn)在高中階段計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)普及率逐漸提高，這類教學(xué)內(nèi)容大多數(shù)學(xué)生在上大學(xué)之前都已很熟悉，在大學(xué)階段再安排這類課程有些重復(fù)教學(xué)，既浪費(fèi)寶貴的教學(xué)資源又影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、計(jì)算思維和計(jì)算思維能力

計(jì)算思維，也可以說是計(jì)算機(jī)科學(xué)家面對(duì)問題的基本思路與方法。它的本質(zhì)是抽象（Abstraction）和自動(dòng)化（Automation）。人們?cè)诶糜?jì)算手段求解問題時(shí)，先要把實(shí)際的應(yīng)用問題轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)問題，然后建立模型、設(shè)計(jì)算法和編程實(shí)現(xiàn)，最后在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行并求解，這個(gè)過程實(shí)際上就是計(jì)算思維中的抽象和自動(dòng)化。計(jì)算思維能力（Computational Thinking），是計(jì)算機(jī)學(xué)科最本質(zhì)的特征和最核心的解決問題能力。計(jì)算思能力維旨在提高學(xué)生的信息素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)明和創(chuàng)新的能力及應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理問題時(shí)應(yīng)有的思維方法、表達(dá)形式和行為習(xí)慣有能力。計(jì)算思維能力在一定程度上像是讓學(xué)生學(xué)會(huì)“怎么像計(jì)算機(jī)一樣思維”，這應(yīng)當(dāng)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的主要任務(wù)。

三、基于計(jì)算思維視角的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革

在目前的計(jì)算機(jī)發(fā)展應(yīng)用水平下，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該通過科學(xué)、系統(tǒng)的規(guī)劃與梳理，將無意識(shí)的計(jì)算思維轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸庾R(shí)的計(jì)算思維，幫助學(xué)生培養(yǎng)主動(dòng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決各類實(shí)際問題的能力，將計(jì)算思維的理念貫穿于整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的全過程中，進(jìn)而為創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。以下對(duì)該課程從計(jì)算思維的視角設(shè)計(jì)課程。

（一）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

基于計(jì)算思維視角的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程基本教學(xué)要求，本人認(rèn)為該課程基于課程定位和課程教學(xué)兩個(gè)方面的教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)，其基本教學(xué)要求包括以下幾個(gè)方面：①了解計(jì)算科學(xué)的發(fā)展歷程，理解計(jì)算科學(xué)在科學(xué)研究和工作中的重要性、功能及作用。②了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成，包括計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)等系通過知識(shí)，掌握微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成，理解其工作原理。③理解問題求解、算法及復(fù)雜性等計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握常用的算法分類及其思想。④理解計(jì)算機(jī)程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等基本概念，掌握程序設(shè)計(jì)語言的基本構(gòu)成，能夠看懂簡單的計(jì)算機(jī)程序。⑤理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念，功能和分類，理解OSI模型思想，TCP/IP及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的思想。了解網(wǎng)卡、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)硬件的基本功能。⑥理解計(jì)算科學(xué)的前沿發(fā)展，從思想上理解各項(xiàng)前沿技術(shù)發(fā)展的動(dòng)因、目標(biāo)和采用的策略。⑦掌握基本的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能，包括文字處理、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及Web應(yīng)用等。課程進(jìn)度可以這樣安排：

第1講 計(jì)算機(jī)、計(jì)算與計(jì)算思維

第2講 符號(hào)化、計(jì)算化與自動(dòng)化

第3講 程序與遞歸：組合、抽象與構(gòu)造

第4講 馮.諾依曼計(jì)算機(jī)―機(jī)器級(jí)程序及其執(zhí)行

第5講 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)―復(fù)雜環(huán)境下程序執(zhí)行

第6講 由機(jī)器語言到高級(jí)語言――程序編寫編譯

第7講 算法-程序與計(jì)算系統(tǒng)之靈魂

第8講 怎樣研究算法-排序算法研究示例

第9講 怎樣研究算法-遺傳算法研究示例

第10-11講 數(shù)據(jù)化思維――怎樣管理和利用數(shù)據(jù)

第12-13講 網(wǎng)絡(luò)化思維――怎樣連接和利用網(wǎng)絡(luò)

在文理科不同專業(yè)實(shí)施教學(xué)的過程中，可以根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和其各自己的專業(yè)課程的要求對(duì)的教學(xué)內(nèi)容有針對(duì)性地選擇，以適應(yīng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)要求。

（二）課程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)理念與思路：與行業(yè)企業(yè)合作進(jìn)行基于工作過程的課程開發(fā)與設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主線清晰。

設(shè)計(jì)程序與方法：從產(chǎn)品調(diào)研、載體選擇、學(xué)習(xí)性工作任務(wù)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施與評(píng)價(jià)方案設(shè)計(jì)、同步教學(xué)資源開發(fā)到專家論證等均體現(xiàn)工學(xué)結(jié)合課程開發(fā)過程。

教學(xué)內(nèi)容選取：緊緊圍繞真實(shí)工作任務(wù)，并融入相關(guān)職業(yè)資格證書要求。

教學(xué)內(nèi)容組織（序化）：內(nèi)容序化體現(xiàn)從簡單到復(fù)雜及學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，符合真實(shí)工作過程。

單元（中觀）教學(xué)設(shè)計(jì)：以真實(shí)產(chǎn)品為載體設(shè)計(jì)綜合性學(xué)習(xí)任務(wù)；設(shè)計(jì)科學(xué)合理，有利于教學(xué)。