1.4.3　計算機學科體系

1.計算機學科內容間關系

從自然科學與技術科學內容看，計算機學科由理論、系統及開發三部分組成，它們之間存在著緊密的關聯，理論是計算機學科的基礎，計算機系統則是學科發展的主體，而開發則是系統的實際應用。其中，理論支撐系統發展，而理論與系統最終均服務于開發應用，這三者組成了圖1-10所示的計算機學科構成示意圖。

2.計算機學科知識構成

計算機學科由前面所述的四部分內容組成。其中每部分又有若干個知識點，分別是：

（1）計算機理論

計算機理論包括可計算性理論、數學理論以及算法理論與數據理論等四個知識點。它們是計算機學科的基礎。

（2）計算機系統

計算機系統包括數字技術、計算機硬件、計算機軟件、計算機網絡（包含網絡軟件）以及信息安全技術等若干個知識點。它們是計算機學科的核心內容。

（3）計算機應用開發

計算機應用開發包括軟件工程及計算機應用等兩個知識點。它是計算機學科最終的應用目的。

（4）計算機文化

計算機文化包括計算機道德與計算機法律法規等兩個知識點，它是計算機學科在人文科學中的延伸。

這四個部分內容及13個知識點給出了如圖1-11所示的計算機學科的知識構成。

3.計算機學科的洋蔥頭模型

計算機學科的13個知識點間有著內容上的關聯與協調關系，它們構成一個層次型的單向依存關系，這種關系可用一個洋蔥頭形的模型表示，稱洋蔥頭模型。這種模型是由Nell Dale于2005年首先提出，并在以后幾年中又有人作了不同程度的更改，這種模型的基本核心思想是：計算機學科是由若干層單向依存的分支所組成，它們像洋蔥一樣分為很多層，而整個洋蔥頭就是一個完整的計算機學科體系。

圖1-12就給出了經過修改與調整后的洋蔥頭模型，它們即是由13個計算機學科中的分支學科組成。

4.計算機學科體系

計算機學科的洋蔥頭模型組成了學科的完整體系，稱為計算機學科體系，這種體系由若干層分支學科組成，它們又分又合，又獨立又關聯，全面地覆蓋了學科的全部內容，并具有以下的明顯特點：

（1）關聯性

上面已有所介紹，這里不作說明。

（2）完整性

計算機學科體系的內容完整、系統、全面，它反映了該學科上、中、下游各個層面：

上游——計算機理論；

中游——計算機系統；

下游——計算機開發應用及計算機文化。

同時，它也反映了計算機科學、技術、工程與文化的各個方面。

（3）整體性

計算機學科體系內部關系緊密、內容完整、系統，它構成了計算機學科的統一整體，由于這種體系的三大明顯優點，因此，在本書中采用這種體系作為主要內容進行介紹。

實際上，在對計算機的介紹中存在著多種體系，它們大致有如下幾種：

①計算機理論體系：它是計算機理論或計算機科學為核心所延伸而成的體系，其內容側重于計算機基礎理論及與理論相關的內容。其缺點是完整性與整體性略欠不足。

②計算機應用體系：它側重于計算機應用或計算機工程為核心所延伸而成的體系，其內容側重于計算機開發、應用及其相關內容，其缺點也是完整性與整體性不足。

③計算機教學體系：該體系即是將計算機學科內容分割成若干門課程，而所有課程則組成了計算機教學體系，目前各校計算機相關專業均按計算機教學體系進行教學，而目前計算機導論課程內容也大都按該體系進行教學。

目前這種教學體系由于設計上的原因，尚存在著諸多不足，它不僅完整性與整體性不足，同時由于課程間緊密度不足，因此內在關聯性不高。

因為上述三種體系存在不同程度的弊病，因此在本書中采用計算機學科體系無疑是較為合理的。

5.計算機學科體系與教學體系間的關系

計算機學科體系中的知識是關聯的、完整的與整體的，而計算機教學體系中的知識在關聯性、完整性及整體性上則存在不足，在本教材中按學科體系介紹知識，因而可以獲得計算機學科的關聯、完整與整體的知識。但是，本教材是一門入門性質的教材，它對計算機學科體系的介紹僅是初步的，而進一步的知識了解必須在教學體系后面的課程中，因此，在本教材的每章結論中都將簡單介紹該章內容與后續課程間的關聯。從而建立起計算機學科體系與教學體系的關系，也為學生進一步了解知識提供支持。

需要說明的是，由于計算機學科體系所覆蓋的知識是全面的，而計算機教學體系所覆蓋的知識則全面性不足，因此，在本教材中每章內容不一定都能得到后續課程的支持，但是，計算機專業的所有課程內容則必定能在學科體系中找到其一定的位置。

表1-1給出了計算機學科13個分支所延伸而成的18個內容與教學體系常見的20門必修與選修課間的關系一覽表。該表表示了兩個體系間的邏輯關聯性。