计算机科学与技术本科专业(卓越班)人才培养方案


    一、专业介绍

    计算机科学与技术专业设立于1994年,为河北地质大学校级重点建设学科,秉承内涵发展优先的办学思路。2012年被批准为河北省高等学校“专业综合改革试点”专业,2013年被教育部批准为全国高等学校“专业综合改革试点”专业。2019年入选为河北省一流专业建设点,历经26年的建设与积累,2020年入选为国家一流专业建设点。具有计算机科学与技术一级学科硕士学位授权。现有专职教师25人,其中教授7人,副教授8人,占比60%;博士11人,占比44%。该专业设有计算机软件基础实验室、网络工程实验室、计算机组成原理与体系结构实验室、互联网+大数据创新创业实验室、计算机软件技术实验室、数字逻辑与数字系统实验室等。

    二、培养目标

    (一)培养目标

    ‘立德树人’为根本,具备人与自然和谐共生理念,富有山水情怀,面向国家、行业和区域经济发展需求,培养德智体美劳全面发展,具有良好的科学素养和扎实的数理基础,掌握计算机专业核心理论,具备较强工程实践能力和创新意识,能跟踪专业前沿领域发展,具备专业知识融通和终身学习能力的能够在研究机构、政府机构、企事业单位、科技创新机构等行业从事计算机领域研究、设计、开发等工作的复合型人才。

    (二)培养要求

    本专业学生系统掌握计算机科学与技术学科的基础理论和专业知识,理解本学科的基本概念、知识结构和典型方法,建立数字化、算法化、模块化、层次化系统化与智能化等核心专业意识,掌握计算学科的基本思维方法和研究方法,具有良好的科学素养和一定的工程意识,并具备综合运用所掌握的知识、方法和技术解决实际问题的能力。

    预期毕业五年后能够达到以下目标:

    培养目标1:具有社会责任感、公共道德与职业道德,协调发展人文素养、专业素质

    及业务能力。

    培养目标2:具有扎实的数理基础和系统的专业知识,具备较扎实的工程素质和良好

    的计算机科学技术基础理论知识和专业技能。

    培养目标3:具备综合运用所掌握的知识、方法和技术,在计算系统研究、开发、部署与应用等相关领域解决复杂的实际问题及对结果进行分析的能力。

    培养目标4:具有健康的身心素质,具备创新创业意识、团队精神、组织协调沟通能

    力和工程项目管理能力。

    培养目标5:具有一定国际视野,具备跟踪计算机领域前沿科学与技术发展和可持续

    发展能力。具有终身学习意识,能够不断更新专业知识、提升专业实践能力。

    三、毕业要求

    毕业要求1:工程知识。具有计算机科学与技术专业所需的数学、自然科学、工程基础和专业知识,并综合运用所学知识解决计算机科学与技术领域中的复杂工程问题。

    毕业要求2:问题分析。能够综合运用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法,通过文献研究,对计算机科学与技术领域中的复杂工程问题进行识别、表达和分析,以获得有效结论。

    毕业要求3:设计/开发解决方案。能够综合运用理论和技术手段,针对计算机科学与技术领域复杂工程问题提出解决方案,设计满足特定需求的系统、模块或开发流程,并在设计开发过程中体现创新意识,综合考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。

    毕业要求4:研究。能够基于科学原理并采用科学方法对计算机科学与技术领域中的复杂工程问题进行研究,制定技术路线、设计实验方案,并分析和解释数据,通过信息综合得到合理有效的结论。

    毕业要求5:使用现代工具。能够针对计算机科学与技术领域中的复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具进行预测与模拟,能够在实践过程中理解相关方法及工具的局限性。

    毕业要求6:工程与社会。能够基于计算机工程相关背景知识进行分析,评价计算机专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任。

    毕业要求7:环境和可持续发展。具有环境保护和可持续发展意识,能够理解和评价计算机科学与技术领域复杂工程问题的工程实践对环境和社会可持续发展的影响。

    毕业要求8:职业规范。具有人文社会科学素养和社会责任感,能够在计算机软硬件设计与应用开发等工程实践中理解并遵守工程职业道德和行为规范履行社会责任。

    毕业要求9:个人和团队。具有较强的团队合作意识与能力,能够正确理解多学科背景下的团队中个体、团队成员以及负责人的角色,并承担其责任与义务。

    毕业要求10:沟通。能够就计算机科学与技术领域的复杂工程问题与同行及社会公众进行有效地沟通和交流;能够理解和撰写报告和设计文稿,进行陈述发言、清晰表达和答辩;熟练掌握一门外语,能够阅读计算机科学相关的外文资料,具有一定的国际视野,能进行跨文化沟通和交流。

    毕业要求11:项目管理。理解并掌握工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用。

    毕业要求12:终身学习。具有自主学习和终身学习的意识,能够追踪计算机科学相关前沿领域的发展动态,有不断学习和适应行业发展的能力。

    四、毕业要求对培养目标支撑关系表

    1   毕业要求对培养目标支撑关系表


    培养目标1

    培养目标2

    培养目标3

    培养目标4

    培养目标5

    毕业要求1





    毕业要求2





    毕业要求3



    毕业要求4





    毕业要求5





    毕业要求6





    毕业要求7




    毕业要求8





    毕业要求9





    毕业要求10





    毕业要求11





    毕业要求12





    说明:请在对应的表格处打√。

    五、毕业和学位授予条件

    (一)毕业条件

    学生在规定年限内,修完培养方案规定内容,修满第一课堂学分 170 、第二课堂学分 8 ,成绩合格,方可准予毕业。

    (二)学位授予条件

    1.必修课程(不包括信息技术基础、军事理论、军事技能课程)为学位课程。

    2.学位课程(137学分)、核心课程(40.5学分)成绩及其他条件等达到学校授予学位要求,方可授予学位。

    六、学制、学历与学位

    基本学制:4年,学习年限:3-6年

    学历:本科

    授予学位:理学学士

    七、课程设置

    课程设置见课程和实践教学结构与学分要求表和教学进程计划表。

    1. 课程和实践教学结构与学分要求(表2)

    2. 教学进程计划表(表3)

    表2  课程和实践教学结构与学分要求

    课程类别

    学时

    理论学分

    实验实践学分

    学分/总学分(%)

    学年、学期与学分分配

    一学年

    二学年

    三学年

    四学年

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    通识教育课程

    672

    32.62

    9.38

    23.53

    12.25

    9.25

    9.25

    9.25

    0.25

    1.25

    0.25

    0.25

    专业基础课程

    896

    47.5

    8.5

    32.9

    9

    13.5

    12.5

    16.5

    4.5

    0

    0

    0

    专业课程

    专业

    必修课

    320

    14

    6

    11.76

    0

    0

    0

    0

    4

    14

    2

    0

    专业

    选修课

    240

    12

    3

    8.82

    0

    0

    0

    0

    5

    6

    4

    0

    交叉融合课程

    96

    6

    0

    3.53

    0

    0

    0

    0

    2

    2

    2

    0

    素质拓展课程

    160

    10

    0

    5.88


    集中实践

    数据结构与算法课程设计

    2周


    2

    1.18




    2





    数字逻辑与计算机组成课程设计

    2周


    2

    1.18





    2




    编译原理课程设计

    2周


    2

    1.18





    2




    操作系统课程设计

    2周


    2

    1.18






    2



    计算机系统课程设计

    2周


    2

    1.18







    2


    毕业实习

    6周


    6

    3.53








    6

    毕业论文(设计)

    5周


    5

    2.94








    5

    合计

    理论

    1953.92

    122.12

    ×

    71.84

    21.25

    22.75

    21.75

    27.75

    19.75

    25.25

    10.25

    11.25

    实践

    766.08

    ×

    47.88

    28.16

    总学分:170 其中,理论学分:122.12  实践学分: 47.88

     

     

    表3  计算机科学与技术 本科专业课程设置及教学进程计划表

    课程类别

    课程代码

    课程性质

    考试方式

    学时

    学分

    学年、学期与学分分配

    应修学分

    课堂

    实践 实验

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    通识教育课程


    思想道德与法治

    40

    8

    3

    3








    40


    中国近现代史纲要

    40

    8

    3


    3








    马克思主义基本原理

    40

    8

    3



    3







    毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论

    72

    8

    5




    5






    形势与政策

    64


    2

    0.25

    0.25

    0.25

    0.25

    0.25

    0.25

    0.25

    0.25


    大学英语

    160


    10

    3

    3

    2

    2






    体育

    16

    112

    8

    2

    2

    2

    2






    大学生职业指导

    26

    6

    2

    1





    1




    创业基础

    32


    2



    2







    环境保护与生态文明

    16


    1

    1









    自然资源管理概论

    16


    1


    1








    小  计

    522

    150

    40

    10.25

    9.25

    9.25

    9.25

    0.25

    1.25

    0.25

    0.25

    40


    军事理论

    32


    2

    2








    2

    专业(大类)基础课程


    新生导论

    16


    1

    1








    56


    高等数学

    176


    11

    5

    6








    线性代数

    48


    3

    3









    大学物理

    48


    3


    3








    物理实验


    32

    2



    2







    概率论与数理统计

    56


    3.5




    3.5






    计算机语言与程序设计:C语言★

    48

    24

    4.5


    4.5








    电路与电子学

    32

    8

    2.5



    2.5







    离散数学★

    112


    7



    3.5

    3.5






    数据组织与管理★

    48

    24

    4.5



    4.5







    计算方法

    48


    3




    3






    算法设计与分析★

    48

    16

    4




    4






    数字逻辑与数字系统

    32

    8

    2.5




    2.5






    计算机组成原理★

    48

    24

    4.5





    4.5




    小  计

    760

    136

    56

    9

    13.5

    12.5

    16.5

    4.5




    56

    课程类别

    课程代码

    课程性质

    考试方式

    学时

    学分

    学年、学期与学分分配

    应修学分


    课堂

    实践 实验


    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8



    专业课程

    专业必修课程


    编译原理★

    40

    16

    3.5





    3.5




    20



    操作系统★

    48


    3






    3





    操作系统实验


    32

    2






    2





    数据库原理★

    32

    16

    3






    3





    计算机网络与通信★

    40

    16

    3.5






    3.5





    计算机系统结构

    32


    2







    2




    智能计算系统★

    32

    16

    3






    3





    小  计

    224

    96

    20





    3.5

    14.5

    2


    20


    专业选修课程

    共选(5学分)

    15



    面向对象程序设计

    32

    16

    3





    3






    人工智能

    32


    2





    2





    大数据方向(6学分)



    大数据技术原理

    32

    16

    3





    3






    大数据应用技术

    32

    16

    3






    3




    软件开发方向(6学分)



    WEB开发技术

    32

    16

    3





    3






    企业级框架开发技术

    32

    16

    3






    3




    任选(至少选4学分)



    软件工程

    32


    2







    2




    机器学习

    32


    2







    2




    形式语言与自动机

    32


    2







    2




    计算机图形学

    32


    2







    2




    数字图像处理

    32


    2







    2




    物联网应用

    32


    2







    2




    区块链技术

    32


    2







    2




    最优化方法

    32


    2







    2




    认知图谱

    32


    2







    2



    小计

    15


    交叉融合课程


    智能地球物理

    32


    2









    6



    地理信息系统

    32


    2











    地质与环境监测物联网

    32


    2











    城市计算

    32


    2











    遥感图像处理

    32


    2










    小计

    6


    素质拓展课程

    包括革命文化类、地质科技类、信息技术类、外国语言类、传统文化类、美学鉴赏类、身心健康类、法治法律类、经济管理类等9个拓展类模块。要求学生修读10学分,至少选择4个模块与修读专业不相近课程。革命文化类模块设置党史、新中国史、改革开放史、社会主义发展史等课程,学生至少从“四史”中选择1门课程修读。

    10


    小计

    10


    课程类别

    课程代码

    课程性质

    考试方式

    学时

    学分

    学年、学期与学分分配

    应修学分


    课堂

    实践 实验



    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8





    集中实践


    数据结构与算法课程设计


    2周

    2




    2





    21




    数字逻辑与计算机组成课程设计


    2周

    2





    2







    编译原理课程设计


    2周

    2





    2







    操作系统课程设计


    2周

    2






    2






    计算机系统课程设计


    2周

    2







    2





    毕业实习


    6周

    6








    6




    毕业论文(设计)


    5周

    5








    5



    小计


    21

    21




    2

    4

    2

    2

    11

    21




    入学教育(军事技能)


    2周

    2

    2








    2



    170


     

    备注:在思政课程、创业基础、大学生职业指导、各类实习实践、专业课程、新生入学教育等课程中纳入劳动教育的内容。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    核心课程

    计算机语言与程序设计:C语言离散数学数据组织与管理,算法设计与分析,计算机组成原理,编译原理,操作系统,数据库原理,计算机网络与通信,智能计算系统。

    计算机语言与程序设计:C语言

    课程代码:             学时:48+24      学分: 4.5

    课程主要内容:本课程主要掌握基本数据类型、构造数据类型及运算;程序的结构与类型;函数和结构化程序设计;指针与链表;文件等主要内容,另外从语言理论和语言比教学角度介绍C++语言,最后对程序设计语言的应用及发展介绍。

    实验内容:本实验课程的目的是帮助学生深入理解高级语言程序设计课程中的有关概念;掌握C语言的基本语法知识、程序结构和程序设计方法,提高学生使用高级程序设计语言进行程序设计的能力。实验内容包括简单程序设计、分支程序设计、循环程序设计、数组的应用、函数的应用、指针的应用、链表的应用、文件的应用。

    先修课程:高等数学,线性代数。

     

    离散数学

    课程代码:               学时:112      学分: 7

    课程主要内容:本课程主要分为集合论、数理逻辑、图论和抽象代数四部分,其中集合论部分掌握集合的基本概念及基本运算;关系与映射;基数;序数。数理逻辑掌握命题逻辑和谓词逻辑,理解推理的形式结构和推理的规律。图论部分掌握图的基本概念,图的矩阵表示,平面图,树及其应用,图的连通性,欧拉图与哈密顿图,匹配问题。抽象代数掌握代数系统的一般原理与性质,群论,以及其它代数系统如环、域、格与布尔代数等。

    先修课程:高等数学,线性代数。

     

    数据组织与管理

    课程代码:                  学时:48+24     学分: 4.5      

    课程主要内容:本课程主要掌握线性表、栈、队列和串、数组和广义表、树和二叉树、图动态存储管理、查找与排序、文件等内容。

    实验内容:上机实验分5个专题构成,每个专题提供2至4个难度不等的题目供选做。抽象数据类型实验、线性结构实验、树型结构实验、图及其应用实验、文件实验等内容。

    先修课程:计算机语言与程序设计:C语言,高等数学,离散数学。

     

    算法设计与分析

    课程代码:               学时:48+16     学分:4

    课程主要内容:(1)基本概念和算法导引;(2)算法设计与分析的经典方法:包括递归技术、分治法、贪心法、动态规划法、回溯法和分枝-限界方法;(3)问题复杂性引论:包括NP完全问题、计算复杂性引论、近似算法和概率算法。

    实验内容:分治法实习、贪心法实习、回溯法实习、动态规划法实习和分枝限界法实习。

    先修课程:计算机语言与程序设计:C语言,数据组织与管理,概率论与数理统计,离散数学。

     

    计算机组成原理

    课程代码:                   学时:48+24    学分: 4.5    

    课程主要内容:本课程是一门从计算机部件及其行为层次角度阐述计算机系统的基本概念及层次结构、计算机中数据的表示方法、计算机部件的基本概念及组成原理、计算机整机的基本概念及构成原理。具体讲授内容包括:数据的机器级表示、运算方法和运算部件、指令系统、中央处理器、系统总线、外围设备、 输入输出系统等。教学过程中应重点讲授计算机中信息表示、计算机硬件的结构组成、逻辑功能、工作原理和实现方法。硬件和软件联系与配合的认识。

    实验内容:运算器设计、组合逻辑控制器设计、微程序控制器设计、存储器设计、模型机设计。

    先修课程:电路与电子学,数字逻辑与数字系统。

     

    编译原理

    课程代号:                 学时:40+16     学分:3.5

    课程主要内容:介绍程序设计语言编译程序的一般原理、基本设计方法、主要实现技术和一些自动构造工具。包括语言基础知识、词法分析、语法分析(自顶向下语法分析、自底向上优先分析、LR分析)、中间代码生成、代码优化等。

    实验内容:词法分析、语法分析、中间代码生成、代码优化。

    先修课程:计算机语言与程序设计:C语言,数据组织与管理,算法设计与分析,离散数学。

     

    操作系统

    课程代码:                  学时:48+32   学分: 5  

    课程主要内容:(1)讲述操作系统的基本概念、地位、研究内容、发展历史及其结构;(2)讲述进程概念、生命周期、状态变化、管理机制、顺序机制与并发机制,互斥与同步、进程通信,管程、线程等;(3)讲述调度分类,调度算法、死锁等;(4)讲述内存管理、内存分配机制,单一连续空间分配算法,固定分区分配,动态分区分配。分页存储管理方式,段式存储管理方式,虚拟存储器技术,请求分页式存储管理方式,请求分段式存储管理方式,页面调度置换算法;(5)讲述I/O系统的控制方式、DMA技术、缓冲区管理、设备分配技术、spooling技术、磁盘的管理、磁盘调度算法等。(6)讲述文件结构、文件系统模型、文件逻辑结构、文件的物理结构,文件在外存储空间的分配方式及外存储空间的管理。目录管理技术,文件的共享与保护,磁盘容错技术。

    实验内容:(1)进程队列的管理;(2)处理机调度算法;(3)银行家算法;(4)页面置换算法;(5)文件系统实现。

    先修课程:计算机语言与程序设计:C语言,数据组织与管理。

     

    数据库原理

    课程代码:                学时:32+16     学分: 3  

    课程主要内容:数据库及与数据库相关的基本概念、关系模型的基本概念、关系代数、关系数据库标准语言SQL、数据库安全性和完整性、查询处理与优化、关系数据库设计理论、数据库设计、数据库恢复技术、并发控制和数据库新技术等。

    实验内容:RDBMS环境认识、SQL数据定义和数据更新实验、单表查询、连接查询、嵌套查询、索引和视图的使用、触发器、游标和存储过程的实验、数据安全性实验、数据完整性实验、简单数据库设计实验等。

    先修课程:计算机语言与程序设计:C语言,数据组织与管理,离散数学。

     

    计算机网络与通信

    课程代码:               学时:40+16     学分:3.5

    课程主要内容:“计算机网络”课程以协议为主线组织内容,按网络的OSI和TCP/IP模型协议层次比较全面地介绍了计算机网络的工作原理。其教学内容主要包括:数据传输基本原理、数据链路层的传输、共享信道的传输机制、局域网的构建及其相关技术、路由算法、端到端的可靠性传输、虚拟网络、网络管理、网络的主要应用等,此外还介绍了网络技术的一些最新成果。

    实验内容:网线的制作,网络分析工具的使用,HTTP协议分析,FTP协议分析,邮件协议分析,TCP协议原理,TCP拥塞控制分析,路由器基本配置及静态路由设置。

    先修课程:计算机语言与程序设计:C语言,计算机组成原理,数据组织与管理,操作系统。

     

    智能计算系统

    课程代号:                 学时:32+16     学分:3

    课程主要内容:通过一个贯穿始终的的应用案例--图像风格迁移,全面系统的介绍智能计算系统的软硬件技术栈,涵盖神经网络基础算法、深度学习编程框架、智能芯片体系结构、智能编程语言等。

    实验内容:首先介绍算法、编程框架、智能处理器和智能编程语言方面的分阶段实验,然后以不同应用领域的综合实验将软硬件栈的知识点都贯穿起来。

    先修课程:线性代数,概率论与数理统计,离散数学,计算机组成原理等。

     

     

     

     

     

    八、课程体系配置流程图



    1   计算机科学与技术本科专业课程体系配置流程图

    九、课程支撑毕业要求的对应关系表

    4  课程与毕业要求的对应关系表

    课程

    类别

    课程名称

    毕业要求

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    通识教育课程

    马克思主义基本原理












    毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论










    中国近现代史纲要












    思想道德与法治












    形势与政策










    大学英语












    体育











    大学生职业指导









    创业基础









    环境保护与生态文明












    自然资源管理概论












    军事理论












    专业基础课程

    新生导论










    高等数学











    大学物理











    物理实验










    线性代数










    计算机语言与程序设计:C语言★










    电路与电子学











    离散数学★











    数据组织与管理★










    概率论与数理统计










    计算方法










    算法设计与分析★









    数字逻辑与数字系统










    计算机组成原理★










    专业必修课程

    编译原理★










    操作系统★










    数据库原理★










    计算机网络与通信★









    智能计算系统★








    计算机系统结构











    专业选修课程

    面向对象程序设计











    人工智能











    大数据技术原理










    大数据应用技术











    WEB开发技术










    企业级框架开发技术










    软件工程









    机器学习









    形式语言与自动机











    计算机图形学










    数字图像处理










    物联网应用











    区块链技术











    最优化方法










    认知图谱











    交叉融合课程

    智能地球物理











    地理信息系统










    地质与环境监测物联网










    城市计算










    遥感图像处理










    素质平台课程

    革命文化类











    地质科技类












    信息技术类










    外国语言类












    传统文化类











    美术鉴赏类












    身心健康类











    法治法律类












    经济管理类












    集中实践

    数据结构与算法课程设计









    数字逻辑与计算机组成课程设计









    编译原理课程设计









    操作系统课程设计









    计算机系统课程设计









    毕业实习






    毕业论文(设计)







    说明:工科类专业在对应的表格处填写支撑强度H/M/L。H表示支撑度高,M表示支撑度中,L表示支撑度低。课程对毕业要求的支撑强度根据课程对毕业要求贡献度的大小来确定。非工科类专业可以只选择对应关系,在对应的表格处打√。

     

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