计算科学范文10篇

摘要:本文从什么是计算说起,通过对计算机的发展历史和人类对计算本质认识的回顾,提出量子计算系统的发展和成熟,并且提出了人类认识未知世界的规律:“计算工具不断发展—整体思维能力的不断增强—公理系统的不断扩大—旧的神谕被解决—新的神谕不断产生”不断循环。

关键词:计算科学计算工具图灵模型量子计算

1计算的本质

抽象地说,所谓计算,就是从一个符号串f变换成另一个符号串g。比如说,从符号串12+3变换成15就是一个加法计算。如果符号串f是x2,而符号串g是2x,从f到g的计算就是微分。定理证明也是如此,令f表示一组公理和推导规则,令g是一个定理,那么从f到g的一系列变换就是定理g的证明。从这个角度看,文字翻译也是计算,如f代表一个英文句子,而g为含意相同的中文句子,那么从f到g就是把英文翻译成中文。这些变换间有什么共同点？为什么把它们都叫做计算？因为它们都是从己知符号(串)开始,一步一步地改变符号(串),经过有限步骤,最后得到一个满足预先规定的符号(串)的变换过程。

从类型上讲,计算主要有两大类:数值计算和符号推导。数值计算包括实数和函数的加减乘除、幂运算、开方运算、方程的求解等。符号推导包括代数与各种函数的恒等式、不等式的证明,几何命题的证明等。但无论是数值计算还是符号推导,它们在本质上是等价的、一致的,即二者是密切关联的,可以相互转化,具有共同的计算本质。随着数学的不断发展,还可能出现新的计算类型。

2远古的计算工具

摘要:本文从什么是计算说起,通过对计算机的发展历史和人类对计算本质认识的回顾,提出量子计算系统的发展和成熟,并且提出了人类认识未知世界的规律:“计算工具不断发展—整体思维能力的不断增强—公理系统的不断扩大—旧的神谕被解决—新的神谕不断产生”不断循环。

关键词:计算科学计算工具图灵模型量子计算

1计算的本质

抽象地说,所谓计算,就是从一个符号串f变换成另一个符号串g。比如说,从符号串12+3变换成15就是一个加法计算。如果符号串f是x2,而符号串g是2x,从f到g的计算就是微分。定理证明也是如此,令f表示一组公理和推导规则,令g是一个定理,那么从f到g的一系列变换就是定理g的证明。从这个角度看,文字翻译也是计算,如f代表一个英文句子,而g为含意相同的中文句子,那么从f到g就是把英文翻译成中文。这些变换间有什么共同点？为什么把它们都叫做计算？因为它们都是从己知符号(串)开始,一步一步地改变符号(串),经过有限步骤,最后得到一个满足预先规定的符号(串)的变换过程。

从类型上讲,计算主要有两大类:数值计算和符号推导。数值计算包括实数和函数的加减乘除、幂运算、开方运算、方程的求解等。符号推导包括代数与各种函数的恒等式、不等式的证明,几何命题的证明等。但无论是数值计算还是符号推导,它们在本质上是等价的、一致的,即二者是密切关联的,可以相互转化,具有共同的计算本质。随着数学的不断发展,还可能出现新的计算类型。

2远古的计算工具

1大数据与物联网的概述

大数据常被人们用来描述市场海量的有可能挖掘到的结构化、非结构化以及半结构化的数据信息。而对于大数据的处理不同于普通数据，其需要运用更为先进的数据处理分析技术，这样才能够最大化对海量数据进行提取、处理以及储存工作，从大量数据中挖掘具有高价值的信息数据。基于计算机互联网的发展，物联网是从其扩展与延伸出来的。计算机互联网所对应的虚拟数据，而物联网则是通过智能处理技术、传输技术以及感知设备等，实现在真实的物体之间进行联通，并将数据有效传输到计算机互联网上。物联网技术的应用能够实现广大企业对内部数据信息的智能化管理和自动化监控管理，大大提高企业的工作质量和效率。

2信息与计算科学建设过程中存在的主要问题

2.1专业建设缺乏特色。信息与计算科学专业主要涉及到两门学科，它们分别是信息科学与计算科学。因此，高校在建设该专业过程中必须确保两门学科的比重性，一旦过于偏重其中一门学科，一定程度忽视了另外一门学科，就会导致该项专业结构体系的不合理，会偏离了最初建设该项专业所制定的目标。高校在该专业课程的教材与参考资料使用上缺乏实用性特点，仍在沿用传统相关教材内容，难以满足现代大学生的专业学习需求。因此，有必要有效增加该专业新研究方向的介绍，不断拓宽专业学生的知识面，充分激发学生的学习积极性和主动性。2.2专业人才培养目标不够明确。由于部分高校受到传统教育观念的影响，一些专业的课程设置往往只是从以往教育专业延伸出来，未能够对其进行深入研究探讨。例如，在信息与计算学科专业建设上，一些高校只是通过效仿教育部数学类教学指导委员会推荐的“信息与计算科学专业教学规范”，未能够有效根据自身的办学特点和情况，明确该专业设置的教育目标，体现出学校的办学思想，从而导致在对该专业人才的培养工作上偏离了正常轨道。存在部分以工科为主的院校在建设该项专业时，甚至以高等数学去替代了数学分析课程，这样一来就难以实现培养更多数学学科高端人才的目标，也不符合国家教育部门最初制定的“信息与计算科学专业培养的毕业生能够在社会教育、科技、经济金融以及信息产业等行业领域中从事教学、研究以及管理开发工作。2.3专业课程体系设计不够合理。由于高校在信息与计算科学建设中培养目标不够明确，这样一来就会导致教学课程体系不够合理。学校往往只会将一些计算机相关课程与数学专业课程有效融合在一起，缺乏对信息与计算科学专业的深入研究分析，难以形成科学完善的课程教学体系。该专业学生最终会出现数学学习整体水平难以赶上数学专业学生，计算机学习整体水平比不过计算机专业学生的局面，从而降低了他们在社会上的就业竞争力，难以轻松寻找到符合自身专业特点的工作岗位。专业教学课程的单一化不利于激发学生的学习兴趣和热情，学生缺乏学习指导，未能根据课程学习制定自身的未来就业发展目标。2.4专业人才培养与社会需求不相适应。高校在设置信息与计算科学专业时，必须明确该专业课程开展的目的是为了培养更多社会实践型人才，能够满足经济市场企业对于该类人才的需求。而实际情况是，存在部分高校在建设信息与计算科学过程中，只关注到学生专业理论知识的掌握，一味扩大专业招生规模，严重忽视了专业培养人才为社会服务的办学宗旨。高校缺乏组织该专业学生积极参与到社会实践活动中，学生与教师难以了解到社会的需求，教师课堂教学的开展往往只是针对教材的内容，这样无法有效调动起学生的学习积极主动性，促使他们全身心投入到课堂学习中。

3基于大数据和物联网环境下信息与计算科学建设的主要措施

3.1信息与计算科学建设的个性化发展。高校在建设信息与计算科学过程中，要充分发挥大数据和物联网技术的优势作用，通过将大数据挖掘与教学内容相结合在一起，实现学生在校园网络平台的个性化学习，而不是将该专业学习仅仅局限在课堂范围内。教师在专业课程教学开展前必须充分掌握了解到市场对该专业人才的需求特点，从而有针对性的制定学生培养目标，创新课堂教学模式和内容，有效激发学生的学习兴趣和热情。大数据与物联网时代能够更好实现高校的个性化和针对性教育，教师可以将各项学习资源融入到校园学习平台中，按照班级学生的不同学习爱好和特点，有效推送该专业领域的前沿技术、资源以及人才需求讯息等内容，这样有利于贯穿信息与计算科学专业学生终身学习的全过程，不断拓宽学生的专业学习知识面，能够接触到外界更多的专业信息，促进自身学习的全面发展，努力成为市场企业所需的专业人才。3.2信息与计算科学建设课程体系的优化设计。高校要加强对计算机互联网技术的应用工作，通过建立起科学完善的大数据分析系统，不断提高对学校各项数据信息的挖掘利用水平，从而有效建立起良好的信息与计算科学专业课程体系。在信息与计算科学专业课程的设立工作内容上，高校可以针对现代大学生的学习特点，灵活运用模块化教学方法，将课堂专业知识内容与计算机技术有效融合在一起，课程体系不仅要包括了各项核心课程，还要有效增加计算机软件开发和数学建模等模块，充分发挥出计算机互联网资源在教学中的作用，提高学生在计算机软件上的实践应用能力，从而促进信息与计算科学专业学生的全面发展，能够自主完成各项学习任务。与此同时，教师可以在大数据系统中调出学生的相关学习信息数据，综合考虑学生的学习兴趣爱好和本校该专业的设施水平，有针对性的设立各个教学模块，创新专业学生的学习内容，不断提升课堂教学的效果。3.3信息与计算科学专业教师队伍的信息化建设。首先，高校要利用先进的物联网技术打造出校园教师系统，实现各级各类教师信息的科学收集整理工作，每位专业教师都要建立起与之对应的电子档案，从而有效形成安全可靠、统一高效的教师基础信息库。然后，高校在信息与计算科学建设工作中，要以教师系统为支撑，针对教师当前教学情况存在的不足之处，定期组织教师参与专业化的培训教育工作，引导该专业教师积极参与社会各种实训活动，了解到市场的动态发展规律以及企业对该专业人才的要求内容，从而能够确保自身的教学内容和方法更加符合学生的未来发展，促使学生毕业后能够快速适应就业岗位要求。最后，高校要将教师队伍的大数据作为教师科学决策的重要依据，利用计算机数据分析技术对大数据展开多层次、多角度的管理分析处理工作，保障对当前信息与计算科学专业教师队伍实际水平和情况的高质量评价工作，明确教师队伍信息化建设的发展目标，不断提高专业教师在日常工作中的决策水平，实现教师管理过程的精细化，有效提升该专业教师的整体服务管理水平。信息与计算科学专业教师在自身的教学过程中，要以大量数据为支撑，深度分析社会对该专业人才需求的相关信息内容，确保在人才培养目标方向上是符合市场发展趋势的，而不是一味凭借自身感觉进行课堂教学。教师要最大化发挥出学校各项多媒体资源的价值，丰富课堂教学方式，不断优化改进教学方法和重点内容，促使学生在课堂学习中集中注意力，提高自身的学习质量和效率。

摘要:本文从什么是计算说起,通过对计算机的发展历史和人类对计算本质认识的回顾,提出量子计算系统的发展和成熟,并且提出了人类认识未知世界的规律:“计算工具不断发展—整体思维能力的不断增强—公理系统的不断扩大—旧的神谕被解决—新的神谕不断产生”不断循环。

关键词:计算科学计算工具图灵模型量子计算

1计算的本质

抽象地说,所谓计算,就是从一个符号串f变换成另一个符号串g。比如说,从符号串12+3变换成15就是一个加法计算。如果符号串f是x2,而符号串g是2x,从f到g的计算就是微分。定理证明也是如此,令f表示一组公理和推导规则,令g是一个定理,那么从f到g的一系列变换就是定理g的证明。从这个角度看,文字翻译也是计算,如f代表一个英文句子,而g为含意相同的中文句子,那么从f到g就是把英文翻译成中文。这些变换间有什么共同点？为什么把它们都叫做计算？因为它们都是从己知符号(串)开始,一步一步地改变符号(串),经过有限步骤,最后得到一个满足预先规定的符号(串)的变换过程。

从类型上讲,计算主要有两大类:数值计算和符号推导。数值计算包括实数和函数的加减乘除、幂运算、开方运算、方程的求解等。符号推导包括代数与各种函数的恒等式、不等式的证明,几何命题的证明等。但无论是数值计算还是符号推导,它们在本质上是等价的、一致的,即二者是密切关联的,可以相互转化,具有共同的计算本质。随着数学的不断发展,还可能出现新的计算类型。

2远古的计算工具

摘要：通过总结信息与计算科学专业教学改革实践，推动信息与计算科学专业人才培养质量的提高。本文首先介绍了安庆师范大学信息与计算科学专业的现状，然后从人才培养方案、导师制、第二课堂、实习改革、毕业论文改革等五个方面，总结了信息与计算科学专业的教学改革实践。

关键词：信息与计算科学；教学改革；人才培养

信息与计算科学专业是1998年教育部根据社会经济发展的需要进行专业改革与调整时在数学学科门类下新增设的一个理科专业，是一门以信息领域为背景，数学、计算机科学、信息工程等学科交叉渗透而形成的一个新的数学类专业[1]。该专业主要培养具有良好的数学基础和数学思维能力，能熟练地使用计算机,掌握信息与计算科学的基本理论、方法和技能，能解决信息科学、计算科学、工程技术等实际问题的高级专门人才，使毕业生能在信息产业、经济金融、科技、教育等部门从事研究、教学、应用开发和管理工作，具备进一步继续深造的能力水平。安庆师范大学信息与计算科学专业于2004年获得批准并开始招生，目前已有十六届毕业生，近2000人。近年来，随着办学经验的积累，我校对信息与计算科学专业进行了卓有成效的教学改革，形成了特色鲜明的办学理念，2010年成功获批为省级特色专业。在改革过程中，我们根据市场需求不断修订人才培养方案[2-4]，突出数学和计算机基础；根据学生特点走导师制的成长路线，突出互动交流教学相长[5]；根据学生兴趣开展第二课堂，突出培养动手、创新能力；通过加强校企合作，促进学生毕业实习的改革，通过完善毕业论文形式，倒逼学生提升研究解决问题能力[6-9]。通过改革，信息与计算科学专业毕业生就业、考研成功率在全校位居前列。

一、完善人才培养方案

最近这些年，我们国家的高等教育开始从精英式教育向着大众化教育过渡，所招的学生也越来越多，信息与计算科学专业发展极为快速，是当前炙手可热的专业。自2004年信息与计算科学专业获准招生以来，数理学院便根据市场需求和学生特点每两年就修订一次人才培养方案[2-4]，目前已进行了五次修订和完善。最早的人才培养方案主要参考省内外相关高校，在注重数学基础与计算机科学基础这一前提下，培养学生的数学思维，主要开设《微分几何》、《运筹学》、《近世代数》、《偏微分方程的数值解》、《最优化理论》等数学类课程。之后信息与计算科学专业的几乎所有学生报考数学相关专业的研究生，就业相对较难。很少有学生报考计算机相关专业的研究生和从事计算机相关的工作，这与教育部的目标相差较大。针对该问题，在后来的人才培养方案改革，我们注重结合学院的教育实际和市场对人才的需求，新的人才培养方案删除了部分数学类课程，逐渐加入程序设计、应用软件和数据分析类的相关课程，加强学生的信息科学和计算机科学的基本理论和基本知识。当前已增设《面向对象的程序设计》、《Java语言程序设计》、《Python语言程序设计》、《计算机算法设计与分析》、《计算软件选讲》、《应用密码学》、《数据挖掘》、《机器学习》、《神经网络》等信息类课程，但仍建立在数学与计算机的基础之上，通过发挥数学优势，注重打好编程基础和实践能力，使学生理论基础扎实、实践能力强，具备将来从事实际应用开发的能力，以及提高学术研究能力。

二、实行“导师制”

一、计算机科学技术在教学中的意义

计算机技术应用在教学过程中的具体方面是非常多并且涉及面非常广泛，从计算机技术的作用来讲主其在教学中的应用主要体现在以下几个方面：很多教师将计算机技术作为辅助教学的工具，能够帮助教师完成一些教学管理以及教学的过程。在很多高校学生都将计算机作为一种学习的工具。通过让学生参与一定的项目并用计算机辅助完成，这使得学生学习的速度和学习的能力大大提高了，使得学习的过程中更加简短和有针对性。另外还有的老师将计算机用于自己教学成果的检验和对自己教学思想的检验，也就是这种教学软件工具对于计算机教学具有非常重要的意义。

二、计算机科学技术在教学中的应用

2.1多媒体教学工作中交互式的计算机技术应用

将多媒体应用于教学过程中增强与学生之间的交互性是计算机技术在教学中的一个最为典型的应用。随着我国高等教育的不断发展，关于一门课的教学资源也是越来越丰富，通过精品课程网站的建设，使得网上的教学资源进一步得到了极大的丰富，在这些教学资源中不乏精品的课件、视频或者是图片这些对于教师本身教学水平的提高增强学生学习的兴趣具有非常重要的作用。绝大多数的教学资源都是以计算机技术为基础的，为了提高自身的教学水平以及增强学生学习的兴趣，作为教师可以将这些多媒体技术巧妙的应用于自身课堂的教学过程中。通过在教学过程中穿插多媒体能够帮助学生进一步加深对于所学知识的理解，同时在教学的过程中通过有效的利用计算机技术可以增强学生和老师之间的互动，使得学生对于教师上课的或者是教学过程存在的一些意见和看法及时的反馈到教师这里，对于教师教学方式的调整以及教学水平的提高具有非常重要的现实意义。

2.2远程通信、网络技术在教育中的作用

电子计算机是一个仿生电子设备，仿的就是我们自己的大脑。为实现人机对话，人们发明了计算机语言，然而计算机语言使用为数很少的一些关键词，程序结构又只有顺序、选择、循环三种，使得学生在学习计算机语言时感到“词汇量”太少，算法的设计与描述也遇到了前所未有的麻烦。计算机语言教与学的困惑的根源在于教师过于强调语法的教学，程序设计的应用性目的不强，注重抽象、逻辑性思维，忽略了形象思维，使学生感到程序是一个虚无缥缈的世界，看不见，摸不着，想不到，用不了。久而久之，对计算机语言产生了厌恶逃避之心，教与学走入了一个“死胡同”。走出计算机语言教学困境的方法是要求教师通过教学使学生深刻体会到马克思主义世界观和方法论的科学真理性和力量；将教会学生科学的思维作为自己的崇高目标，为思维而教，教会思维；充分发挥左脑与右脑的抽象思维与形象思维能力，让语言与算法由抽象的虚拟世界变成一个实实在在的东西，让学生在一个“现实世界”里领悟语言与算法，使学生从传统的思维中走出来，创新思维及创新能力得到极大的发展。本文结合C语言的教学，从哲学理念与科学思维两方面作一些计算机语言教学法方面的研究与实践。

一、树立哲学理念，用辩证唯物主义指导教学，培养创新精神

大家都知道中药，为了治疗某一个疾病，不同的医生开出的药方可能是不同的，药方里多味药共同起作用，有的疗效好，有的不太好，而有的医生神秘地加上某味药后，就有了药到病除的神效。在中药的配方里头蕴含着普遍联系的理念：药与药的联系，药与病的联系。同样，知识与知识之间，知识与应用之间也有着内在的关联。在程序设计教学过程中，教师应设计一些具有现实应用价值的任务，它能让学生把与任务有关的知识点紧密联系在一起而形成一张网，在这张网中，既有旧知识，也隐藏着新知识，旧知识某方面的功能得到应用并得以巩固，新知识因为需要而学习，整个网也体现了知识的综合应用。知识的价值在应用中得到了充分体现。教师要在学生熟悉的事物和陌生的事物之间运用类比，找到它们的相似与不相似之处，如生物的进化是生物自身的否定之否定，反映了生物现在与历史之间的、生物与生物之间的联系，在计算机语言中同样有着进化现象，如类型-数组-结构体-类的发展就如同单细胞生物向多细胞生物的进化，无机物向有机物的进化。高阶知识的雏形是基础知识，也是基础知识的合理组合，明了知识之间的血缘关系，学生更加重视基础知识的学习，而对高阶知识的理解就显得容易得多了。在程序设计中，要培养学生的“求异”精神，实现辩证的肯定与否定。教师的讲解不是权威，不是唯一正确答案，鼓励学生进行小修小改，甚至另辟蹊径，找出一个更为睿智的思路，学生的任何思考都应辩证地肯定。学生在另觅思路的过程中，有的想法正确，有的想法错误，其实正确与错误不是绝对的，正确的程序可能在时间或空间上或许有一些问题，而错误的程序只要稍作修改（如语句顺序的改变）就是正确的，有时错误本身是正确的，只是因为它出现的时机或地方不对而已，正确与错误只有一步之遥。学生走过的不可能是一条“直路”，让他们在这条“曲折”的思路上做一回苦行僧，在这条创新的道路上完成一次洗礼，实现自我新的发展。

二、协调左右脑思维，提高科学思维素质，培养创新能力

美国的罗杰.斯佩里教授通过实验证实了左右脑分工理论。大脑分为左半球和右半球，一般左脑具有言语、概念、分析、计算、逻辑推理，将复杂事物细化等功能；右脑具有音乐、绘画、空间几何、想象、创造、综合等功能，右脑最重要的贡献是能进行创造性思维，研究表明右脑具有的巨大潜能并没有被充分利用。现今的计算机语言教学大多都是以左脑为中心的教学，右脑基本处于睡眠状态，而学生的左脑也在抽象与逻辑思维中昏昏欲睡。充分利用右脑惊人的形象思维能力，调动右脑思维的积极性是科学思维的关键。计算机的数字世界是现实世界的一面镜子，现实世界里有什么，数字世界里就有什么，只是表现形式可能不同而已。计算机语言的概念、理论、方法在现实世界里都能找到它的“生活原型”。以概念教学为例，概念的重要性在于它是一种语义规定，弄不清楚就会出现“个个字都认识，句句话都听不懂”的现象，概念教学要加强形象思维。C语言的指针概念是学生的一大难点，对于C系统中这一灵魂性的知识点，“地址”是它的原型，“地址”是一个“范围”概念，它不仅包含开始信息，也包含结束信息，还包含此范围内数据的特征三方面的信息。形象地理解了指针的概念后，对指针的重要性、指针的运算，通过指针获取数据的运算就有了一个“实实在在”的理解。这样的例子举不胜举，如容器与变量，时分秒的变化与循环，族谱与树结构等等。

李政道教授倡导科学与艺术的结合，他邀请画家们“画科学”。爱因斯坦描述他的思维过程是先用形象思维，再将形象思维转换成语言。计算机程序设计既是一门技术，也是一门艺术，在进行程序设计的过程中利用左右脑分工理论，重视右脑功能，并将左右脑“并联”起来协调工作。左脑将复杂的过程进行功能分解，右脑负责过程的形象化，将过程想象成一幅幅形象生动的画面，最后，由左脑负责将画面描述的算法抽象成一个个的语句，最后形成完整的程序。右脑的思维具有无序性、不拘泥于局部的分析，而是统观全局，以大胆猜测跳跃式地前进，达到直觉的结论。在程序设计中有一个很有意思的现象，学生很快地想出了方法，但要求他们用计算机语言描述步骤时，他们却犯了难！步骤难以描述了，甚至在看似简单的顺序结构上也出现了困难，没有了头绪，此时可利用左脑的分析与细化功能对右脑绘制的主要画面做一些重组，变无序为逻辑上的有序，对右脑的思维进行“慢镜头”式的细化，细化到每一个“镜头”都能用一个语句加以描述为止。人的右脑就像一台照相机，将输入大脑的信息以直观的图像加以思考并记忆，“图像记忆”这种右脑特有的机能，是右脑高速海量记忆的奥秘所在。在学习过程中,不妨“模糊性”学习，对接触到的东西先混个眼熟，混个耳熟，有意识地训练右脑的形象记忆与情感记忆，使记忆更生动、长久不忘。人的创新能力与右脑思维密切相关，在左脑的配合下，右脑充分发挥想象力，在一闪念间产生顿悟，将一些看似不相干的知识与知识，知识与应用联系起来，并能进行综合应用。程序设计中不断“求异”的精神，是对右脑思维潜能的充分发挥，使我们的学生成为洋溢着创新欲望、充满活力的人。

20世纪80年代以来，计算机已经成为各个材料领域研究专家的必备工具，并且随着计算机技术和算法的发展，计算模拟方法也已经成为材料研究新的重要手段．计算模拟技术以物理学、化学等相关的基本理论为基础，在计算机模拟环境下对宏观、介观以及微观的不同尺度的材料进行多层次的模拟研究，计算材料的力学、热学、光学、电学和磁学等多方面的物理性质，并进一步探求这些材料的组分、结构和功能之间的本质规律和内在联系，为实验制备新材料提供理论支持，变盲目的材料合成为针对材料性能的某类特定需求来主动地、有意识地设计材料的结构．计算模拟在材料科学中的作用已经不仅仅停留在计算机辅助和数据处理上，人们已经认识到计算模拟已经与实验、理论研究一样能够发现新的科学现象、新的科学概念，从而计算模拟已经成为第三条科学发现的途径．因此，现代材料科学已经不再是单纯的实验科学，计算模拟方法已成为与理论研究和实验方法同样重要的研究手段，实验、理论和计算成为材料研究的3大支柱[4]．而且随着计算材料科学的进一步发展，计算模拟方法在未来的材料研究中将显示出越来越大的应用潜力．因此，了解和掌握材料计算和模拟的基本知识已成为现代材料研究工作者必备的技能之一．

材料的计算模拟方法介绍

材料的计算模拟研究是近年来飞速发展的一门新兴学科和交叉学科．它综合凝聚态物理学、理论化学、材料物理学和计算机算法等多个相关学科．它的目的是利用现代高速计算机，模拟材料的各种物理化学性质，深入理解材料从微观到宏观多个尺度的各类现象与性能，并对材料的结构和物性进行理论预言，从而达到设计和开发新材料的目的．材料的多尺度计算模拟方法主要有以下几种:

(1)第一性原理计算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理论的第一性原理计算方法是目前研究微观电子结构最主要的理论方法．第一性原理计算方法只用到普朗克常数(h)，玻尔兹曼常数(kB)，光速(c)，电子静态质量(m0)和电子电荷电量(e)这5个基本物理变量和研究体系的基本结构．从量子力学出发，通过数值求解薛定谔方程，计算材料的物理性质．在密度泛函理论，局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)框架下的计算已广泛应用于第一性原理的电子结构研究中，并已经取得很大的成功．结合一些能带结构计算的方法，对于半导体和一些金属基态性质，如晶格常数，晶体结合能，晶体力学性质都能够给出与实验符合得很好的结果，同时能够比较精确地描述很多体系的电子结构(如能带结构、电子态密度、电荷密度、差分电荷密度和键布局等)、光学性质(介电函数、复折射率、光吸收系数、反射光谱及光电导等)和磁性质，从微观理论角度分析和揭示材料物理性质的起源，使实验者主动对材料进行结构和功能的控制，以便按照需求制备新材料．

(2)分子动力学方法(MolecularDynamicsMethods)分子动力学是一种确定性方法，是按照该体系内部的内禀动力学规律来确定位形的转变，跟踪系统中每个粒子的个体运动，然后根据统计物理规律，给出微观量(分子的坐标、速度)与宏观可观测量(压力、温度、比热容、弹性模量等)的关系来研究材料性能的一种方法[5]．分子动力学方法首先需要建立系统内一组分子的运动方程，通过求解所有分子的运动方程，来研究该体系与微观量相关的基本过程．对于这种多体问题的严格求解，需要建立并求解体系的薛定谔方程．根据波恩－奥本海默近似，将电子的运动与原子核的运动分开来处理，电子的运动利用量子力学的方法处理，而原子核的运动则使用经典动力学方法处理．此时原子核的运动满足经典力学规律，用牛顿定律来描述，这对于大多数材料来说是一个很好的近似．只有处理一些较轻的原子和分子的平动、转动或振动频率γ满足hγ＞kBT时，才需要考虑量子效应．

(3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在简单的理论准则基础上(如简单的物质与物质或者物质与环境相互作用)，采用反复随机抽样的手段，解决复杂系统的问题．该方法采用随机抽样的手法，可以模拟对象的概率与统计的问题．通过设计适当的概率模型，该方法还可以解决确定性问题，如定积分等．随着计算机的迅速发展，蒙特卡洛方法已在材料、固体物理、应用物理、化学等领域得到广泛的应用[6]．蒙特卡洛方法可以通过随机抽样的方法模拟材料构成基本粒子原子和分子的状态，省去量子力学和分子动力学的复杂计算，可以模拟很大的体系．结合统计物理的方法，蒙特卡洛方法能够建立基本粒子的状态与材料宏观性能的关系，是研究材料性能及其影响因素的本质的重要手段．

我于××年月××日至月××日在××计算科学与计算机应用研究所进行了为期两个月的实习。通过此次实习，我对自己的专业有了更全面、更深入的认识，看到了自己专业知识上的不足，同时也提高了自己的观察分析、交流沟通、组织协调等能力。

这次的实习工作主要是开发广州供电分公司的劳动定员测算系统，它是用计算机根据《国家电力公司供电劳动定员标准试行年月版》（下称《定员标准》）和分公司内各单位送的设备台帐来计算分公司内的员工数和生成测算汇总表上报的自动化系统。我参与了该系统开发的全过程：需求分析阶段设计编码阶段测试调试阶段。

需求分析阶段

这个系统的需求比较简单，主要是根据用户输入的各种台帐（送电、配电、变电设备台帐及用电户数、用电设备、试验仪表台帐），调用数据库内的定员测算标准，由此测算出供电局所需的劳动定员。原创：因此在这个阶段我们主要是集中开了一次会，由项目经理何春平介绍整个项目的开发背景。

设计阶段

有了在需求分析阶段中对整个项目的整体认识，我们也就进入了该系统的设计阶段，这个系统的重点和难点都是设计怎样在数据库存储电力系统的台帐和《定员标准》，我们主要是通过开会集中讨论的形式来解决这些相关问题的，首先讨论了数据库的设计台帐、标准及其补充规定的存储模式与关联（属性间关系），并对定员测算算法的设计进行了初步讨论。经过讨论，我们把《定员标准》中的各种标准统一在一张表中，并且最终在定员测算公式所需变量的定义及标准的补充规定处理中达到一致意见，从而得到各台帐表、补充规定表、标准统一表及其相关字典。最后我们讨论了应用语言实现数据库的细节，并初次接触数据建模软件，通过阅读已设计好的图表学习应用它来建立数据库各表。另外在设计阶段还学习应用了项目开发管理软件，它能够对项目开发过程中形成的源代码、文档及其他开发成果进行管理，便于实现开发的统管及完整性。

摘要：实践教学作为教学工作的重要组成部分，是理论教学的继续、扩展和深化，同时也是培养高级技术应用型人才的关键。以计算机科学与技术专业实践教学体系建设为例，着重从学生的基本情况、专业的课程设置、师资建设和硬件配备等多个方面，分析了该专业当前实践教学体系的实际建设情况和面临的问题，给出了实践教学的建设方向及具体实施措施。作为独立学院，实践教学体系建设的探索和具体实践经验，具有较高的参考价值和借鉴意义。

关键词：实践教学；实践教学措施；独立学院；计算机科学与技术专业

随着我国经济社会的快速发展，培养更多更好的高级技术应用型人才是独立学院今后发展的主要方向，而实践教学作为整个教学工作的重要组成部分，是理论教学的继续、扩展和深化，同时也是培养高级技术应用型人才的关键。计算机科学与技术专业是一个对理论和实践要求都极高的工学专业，要形成具有完备功能的实践教学体系，除了在实际的教学过程中，提高学生的实践比例，强调理论与实践的紧密结合，以理论促进学生实践能力的提升外，还需要在课程设置、硬件配备、师资建设等各方面不断进行探索和完善。

1实践教学体系的内涵和构建原则

1.1实践教学体系的内涵。⑴实践教学实践教学是指学生亲身参与实践才能完成的教学环节。诸如实验、实习、实训、课程设计、毕业设计、社会实践等等[1]。⑵实践教学体系实践教学体系是实践教学各个环节所构成的系统，包括实践教学的内容、实践教学的形式以及实践教学师资、基地、教材等构成的教学系统。完整的实践教学体系应由实践教学内容体系、实践教学的考核体系、实践教学基地、实践教学师资保障体系、实训教材体系等组成[2]。1.2构建实践教学体系的基本原则。实践教学体系的构建应遵循三个基本原则，分别是特色性原则、实用型原则和混合型原则[3-4]。⑴特色性原则特色是学校生存和发展的源动力，为此，确立以素质教育为核心，技术应用能力培养为主线，应变能力培养为关键，与时俱进的人才教育培养模式是实践教学体系构建中遵循的原则。⑵实用型原则实践教学体系的构建，要充分体现专业岗位的要求，与专业岗位群发展紧密相关。以此为原则组成一个层次分明、分工明确的实践教学体系。⑶混合型原则混合型体现在教师类型的混合、理论教学和实践教学的混合、教室与实验室的混合等方面，淡化理论教学与实践教学、专业教师与实践指导教师、教室与实验室的界限，打破原来按学科设置实验室的传统布局，对实践教学设施进行重新整合，形成一体化混合实践教学模式。1.3独立学院及其学生的特点。独立学院是随着高等教育快速发展产生的新型高等教育办学形式，其招生录取线主要介于普通本科和高等专科之间，以培养高素质应用型人才为己任，是我国高等教育办学机制的大胆探索和创新。独立学院学生在基础知识、自身素质、自制力、认知能力等方面与一本和二本的学生存在一定的差异[5]，因此在建立实践教学体系的过程中，应针对这一群体学生的特点，设计更具有针对性，能够充分激发学生学习积极性，并与一本和二本院校实践教学相区分的建设方案。

2计科专业现已形成的实践教学体系