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第8章 计算机学科方法论 科学的方法论对研究与认识客观世界是非常重要的，就哲学方法论而言，学科方法论是认知学科的方法和工具，有助于人们对学科认识的逻辑化、程序化、理性化和具体化。 熟悉和掌握科学的计算机科学与技术学科方法论（简称计算机学科方法论），对于促进计算机学科的科学研究、技术开发和培养高素质人才都是非常重要的，通过本章内容的介绍，使学生更好地掌握计算机学科的本质和方法论，既有利于大学阶段的学习，也有利于日后的科学研究和技术开发工作。 关于计算机学科方法论，Computing as a discipline(Denning P J, et al. Communications of the ACM, 1989, 32(1))、计算机科学与技术方法论（董荣胜、古天龙著，人民邮电出版社，2002）、中国计算机科学与技术学科教程2002（中国计算机科学与技术学科教程2002研究组，清华大学出版社，2002）等文献进行了研究，本章的编写参考了这些文献。 8.1 计算机学科方法论简介 8.2 计算机学科的定义 8.3 计算机学科的方法论 8.4 学科的三个形态 8.5 计算机学科中的核心概念 8.6 计算机学科中的数学方法 8.7 计算机学科中的系统科学方法 8.1.1计算机学科的发展 从1946年世界上第一台电子计算机ENIAC诞生到现在，在几十年的快速发展历程中，计算机学科已经有了很大的变化。计算机科学（Computer Science）已经难以完全覆盖学科新的发展。目前大多数人认为，计算机学科包括计算机科学、计算机工程、软件工程、信息系统4大分支，也有人把扩充之后的计算机学科称为计算学科。 计算机学科的知识体系和教学计划也在发生着相应的变化。在计算机学科发展的早期，数学（包括离散数学）、电子学、程序设计是支撑学科发展的主要专业基础知识。 到了20世纪60～70年代，数据结构与算法、计算机组成原理、基本逻辑、编译原理、操作系统、程序设计、数据库原理成为学科的主要专业基础知识。 从20世纪80年代开始，随着学科的进一步深入发展，并行技术、分布计算、网络技术、软件工程等逐渐成为重要的专业基础知识。当然，程序设计仍然是学科最基本的专业知识，程序设计能力仍是要掌握的最基本的能力。 除了学科知识体系的变化外，计算机学科方法论的内容逐渐丰富并逐步得到重视。为提高人才培养质量，计算机学科方法论的内容在教学中应充分体现，要以知识为载体，在学习知识的同时，引导学生掌握科学的方法论并用于指导自己的学习和日后的研究开发工作。 8.1.2计算机专业教学的背景 最早的计算机科学学位课程是由美国普渡大学于1962年开设的。国际上最有影响的计算机专业教学计划当属美国电气和电子工程师学会计算机分会（Institute of Electrical and Electronics Engineers-Computer Society，简称IEEE-CS）和美国计算机协会（Association for Computing Machinery，简称ACM）各个时期发表的指导性教学计划。 1985年春，IEEE-CS和ACM联合组成攻关组，针对当时一直激烈争论的问题，开始了对“计算作为一门学科”的存在性证明。经过近4年的工作，攻关组提交了《计算作为一门学科》（Computing as a Discipline）的报告。 报告从定义一个学科的要求、学科的简短定义，以及支撑一个学科所需要的足够的抽象、理论和设计的内容等方面，详细地阐述了计算作为一门学科的事实。 1990年，ACM和IEEE-CS联合攻关组在《计算作为一门学科》报告的基础上，提交了关于计算机学科教学计划的Computing Curricula 1991（简称CC1991）报告。 （1）提出了计算机学科中反复出现的12个核心概念； （2）“社会的、道德的和职业的问题”主题领域的提出，使计算机学科方法论的研究更加完备。 1998年，ACM和IEEE-CS联合攻关组经过3年多的工作，提交了关于计算机学科教学计划的Computing Curricula 2001（简称CC2001）报告，报告的主要成果是： （1）提出了计算机科学知识体的新概念； （2）从领域、单元和主题三个不同的层次给出了知识体的内容，为整个学科核心课程的详细设计奠定了基础； （3）不仅包含了更详细的课程设计内容，还给出了详细的课程描述； 为了搞好计算机学科本科教学工作，我国组织了“中国计算机科学与技术学科教程