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序論：在您撰寫計算機科學(xué)導(dǎo)論論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
論文摘要：計算科學(xué)主要講述了一種科學(xué)的思想方法，計算科學(xué)的基本概念、基本知識它的發(fā)展主線、學(xué)科分支、還有計算科學(xué)的特點、發(fā)展規(guī)律和趨勢。
引言：隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，和計算科學(xué)的快速發(fā)展以及取得的大量成果。計算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運而生。《計算科學(xué)導(dǎo)論》 正如此書的名字，此書很好的詮釋了計算科學(xué)這一學(xué)科，并且指導(dǎo)了我們應(yīng)如何去學(xué)好這一學(xué)科。使得我們收獲頗多。并且讓我深深的反思了我的大學(xué)生活。正如趙老師書中所講的：“計算科學(xué)是年輕人的科學(xué)，一旦你選擇了計算科學(xué)作為你為之奮斗的專業(yè)類領(lǐng)域，就等于你選擇了一條布滿荊棘的道路。一個有志于從事計算科學(xué)研究與開發(fā)的學(xué)生，必須在大學(xué)幾年的學(xué)習(xí)中，打下堅實的基礎(chǔ)，才有可能在將來學(xué)科的高速發(fā)展中，或在計算機產(chǎn)品的開發(fā)和快速更新?lián)Q代中有所作為。
什么是計算科學(xué)和它的來歷
計算科學(xué)主要是對描述和變換信息的算法過程，包括其理論、分析、設(shè)計、效率分析、實現(xiàn)和應(yīng)用的系統(tǒng)研究。全部計算科學(xué)的基本問題是，什么能（有效的）自動運行，什么不能（有效的）自動運行。本科學(xué)來源于對數(shù)理邏輯、計算模型、算法理論、自動計算機器的研究，形成于20世紀30年代的后期。
隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，人類使用自動計算裝置代替人的人工計算和手工勞動的夢想成為現(xiàn)實。計算科學(xué)的快速發(fā)展以也取得大量成果，計算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運而生。
計算科學(xué)的發(fā)展
a、首先先介紹圖靈機
圖靈機的發(fā)明打開了現(xiàn)代計算機的大門和發(fā)展之路。圖靈機通過一條兩端可無限延長的袋子，一個讀寫頭和一組控制讀寫頭的（控制器）組成它有一個狀態(tài)集和符號集，而此符號集一般只使用0和1兩個符號。而就是這個簡潔的結(jié)構(gòu)和運行原理隱含了存儲程序的原始思想，深刻的揭示了現(xiàn)代通用電子數(shù)字計算機的核心內(nèi)容?，F(xiàn)在通用的計算機是電子數(shù)字計算機，而電子數(shù)字計算機的發(fā)展是建立在圖靈機的基礎(chǔ)之上。他的二進制思想使計算機的制作的簡化成只需兩個穩(wěn)定態(tài)的元器件。這在今后的計算機制作上無論是二極管或集成電路上都顯示了明顯的優(yōu)越性。
b、計算機帶動的計算學(xué)科
1946年隨著現(xiàn)代意義上的電子數(shù)字計算機ENIAC的誕生。掀起了社會快速發(fā)展的嶄新一頁。計算機工作和運行就擺在了人們的面前。
1、計算機語言
我們要用計算機求解一個問題，必須事先編好程序。因此就出現(xiàn)了最早的機器指令和匯編語言。20世紀50年代后，計算機的發(fā)展步入了實用化的階段。然而，在最初的應(yīng)用中，人們普遍感到使用機器指令編制程序不僅效率低下，而且十分別扭，也不利于交流和軟件維護，復(fù)雜程序查找錯誤尤其困難，因此，軟件開發(fā)急需一種高級的類似于自然語言那樣的程序設(shè)計語言。1952年，第一個程序設(shè)計語言Short Code出現(xiàn)。兩年后，F(xiàn)ortran問世。作為一種面向科學(xué)計算的高級程序設(shè)計語言，F(xiàn)ortran的最大功績在于牢固地樹立了高級語言的地位，并使之成為世界通用的程序設(shè)計語言。Algol60的誕生是計算機語言的研究成為一門科學(xué)的標志。該語言的文本中提出了一整套的新概念，如變量的類型說明和作用域規(guī)則、過程的遞歸性及參數(shù)傳遞機制等。而且，它是第一個用嚴格的語法規(guī)則——巴科斯范式（BNF）定義語言文法的高級語言。還有用于支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的PASCAL語言，適合于軍隊各方面應(yīng)用的大型通用程序設(shè)計語言ADA，支持并發(fā)程序設(shè)計的MODULA-2，支持邏輯程序設(shè)計的PROLOG語言，支持人工智能程序設(shè)計的LISP語言，支持面積對象程序變換的SMALLTALK、C等。
2、計算機系統(tǒng)和軟件開發(fā)方法
現(xiàn)代意義上的計算機絕不是一個簡單的計算機了而也包括了軟件（系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件）。各種各樣的軟件使得計算機的用途大大增強。而軟件開發(fā)也成為了一個重要課題和發(fā)展方向。軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)即是計算模型。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)、分布式處理和多媒體的發(fā)展。在各種高級程序設(shè)計語言中增加并發(fā)機構(gòu)以支持分布式程序設(shè)計，在語言中通過擴展繪圖子程序以支持計算機圖形學(xué)程序設(shè)計在程序設(shè)計語言中已非常的流行。之后，在模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換等接口技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的支持下，通過擴展高級語言的程序庫又實現(xiàn)了多媒體程序設(shè)計的構(gòu)想。進入20世紀90年代之后，并行計算機和分布式大規(guī)模異質(zhì)計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展又將并行程序設(shè)計語言、并行編譯程序、并行操作系統(tǒng)、并行與分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等試行軟件的開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)依然與高級語言和計算模型密切相關(guān)，如各種并行、并發(fā)程序設(shè)計語言，進程代數(shù)，PETRI網(wǎng)等，它們正是軟件開發(fā)方法和技術(shù)的研究中支持不同階段軟件開發(fā)的程序設(shè)計語言和支持這些軟件開發(fā)方法和技術(shù)的理論基礎(chǔ)----計算模型
3、計算機圖形學(xué)
在計算機的硬件的迅速發(fā)展中。隨著它的存儲容量的增大，也掀起了計算機的巨大改革。計算機圖形學(xué)、圖像處理技術(shù)的發(fā)展，促使圖形化界面的出現(xiàn)。計算機圖形學(xué)是使用計算機輔助產(chǎn)生圖形并對圖形進行處理的科學(xué)。并由此推動了計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助教學(xué)（CAI）、計算機輔助信息處理、計算機輔助測試（CAT）等方向的發(fā)展。圖形化界面的出現(xiàn)，徹底改變了在一個黑色的DOS窗口前敲代碼輸入控制命令的時代。同時也成就了一個偉大的公司Microsoft 。
4、計算機網(wǎng)絡(luò)
隨著用戶迫切需要實現(xiàn)不同計算機上的軟硬件和信息資源共享。網(wǎng)絡(luò)就在我們的需求中誕生了。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和信息資源的交換使每臺計算都變成了網(wǎng)絡(luò)計算機。這也促進計算機的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
計算機學(xué)科的主線及發(fā)展方向
圍繞著學(xué)科基本問題而展開的大量具體研究，形成學(xué)科發(fā)展的主流方向與學(xué)科發(fā)展主線和學(xué)科自身的知識組織結(jié)構(gòu)。計算學(xué)科內(nèi)容按照基礎(chǔ)理論、基本開發(fā)技術(shù)、應(yīng)用以及他們與硬件設(shè)備聯(lián)系的緊密程度分成三個層面：
1、計算科學(xué)應(yīng)用層
它包括人工智能應(yīng)用與系統(tǒng)，信息、管理與決策系統(tǒng)，移動計算，計劃可視化，科學(xué)計算機等計算機應(yīng)用的各個方向。
2、計算科學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)層
它是為應(yīng)用層提供技術(shù)和環(huán)境的一個層面，包括軟件開發(fā)方法學(xué)，計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，程序設(shè)計科學(xué)，計算機體系結(jié)構(gòu)、電子計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)。
3、計算科學(xué)的基礎(chǔ)層
它包括計算科學(xué)的數(shù)學(xué)理論，高等邏輯等內(nèi)容。其中計算的數(shù)學(xué)理論涵蓋可計算性與計算復(fù)雜性理論形式語言與計算機理論等。
計算機的網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)安全
(1)計算機網(wǎng)絡(luò)與病毒
一個現(xiàn)代計算機被定義為包含存儲器、處理器、功能部件、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、匯編程序、 編譯程序、操作系統(tǒng)、外部設(shè)備、通信通道等內(nèi)容的系統(tǒng)。
通過上面定義，我們發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也被加入到計算機當中。說明了網(wǎng)絡(luò)的重要以及普及性。21世紀是信息時代。信息已成為一種重要的戰(zhàn)略資。信息科學(xué)成為最活躍的領(lǐng)域之一，信息技術(shù)改變著人們的生活方式?，F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、教育、企業(yè)生產(chǎn)、與經(jīng)營管理、信息服務(wù)等各個方面。全世界的互聯(lián)網(wǎng)Internet 正在爆炸性的擴大，已經(jīng)成為覆蓋全球的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一。
因為互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與應(yīng)用，我們各行各業(yè)都在使用計算機。信息安全也顯得格外重要。而隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全受到嚴重的挑戰(zhàn)，來自計算機病毒和黑客的攻擊及其他方面的威脅也越來越大。其中計算機病毒更是很難根治的主要威脅之一。計算機病毒給我們帶來的負面影響和損失是刻骨銘心的，譬如1999年爆發(fā)的CIH病毒以及2003年元月的蠕蟲王病毒等都給廣大用戶帶來巨大的損失。
我們想更好的讓計算機為我們服務(wù)，我們就必須很好的利用它，利用網(wǎng)絡(luò)。同時我們也應(yīng)該建立起自己的防護措施，以抵抗外來信息的侵入，保護我們的信息不受攻擊和破壞。
( 2 )計算機病毒及它的防范措施：
計算機病毒是一組通過復(fù)制自身來感染其它軟件的程序。當程序運行時，嵌入的病毒也隨之運行并感染其它程序。一些病毒不帶有惡意攻擊性編碼，但更多的病毒攜帶毒碼，一旦被事先設(shè)定好的環(huán)境激發(fā)，即可感染和破壞。
、病毒的入侵方式
1．無線電方式。主要是通過無線電把病毒碼發(fā)射到對方電子系統(tǒng)中。此方式是計算機病毒注入的最佳方式，同時技術(shù)難度也最大?？赡艿耐緩接校孩僦苯酉?qū)Ψ诫娮酉到y(tǒng)的無線電接收器或設(shè)備發(fā)射，使接收器對其進行處理并把病毒傳染到目標機上。②冒充合法無線傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)得到的或使用標準的無線電傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，發(fā)射病毒碼，使之能夠混在合法傳輸信號中，進入接收器，進而進人信息網(wǎng)絡(luò)。③尋找對方信息系統(tǒng)保護最差的地方進行病毒注放。通過對方未保護的數(shù)據(jù)鏈路，將病毒傳染到被保護的鏈路或目標中。
2．“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件（如芯片）和軟件中，然后把此硬件和軟件直接或間接交付給對方，使病毒直接傳染給對方電子系統(tǒng)，在需要時將其激活，達到攻擊目的。這種攻擊方法十分隱蔽，即使芯片或組件被徹底檢查，也很難保證其沒有其他特殊功能。目前，我國很多計算機組件依賴進口，困此，很容易受到芯片的攻擊。
3．后門攻擊方式。后門，是計算機安全系統(tǒng)中的一個小洞，由軟件設(shè)計師或維護人發(fā)明，允許知道其存在的人繞過正常安全防護措施進入系統(tǒng)。攻擊后門的形式有許多種，如控制電磁脈沖可將病毒注入目標系統(tǒng)。計算機入侵者就常通過后門進行攻擊，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在這樣的后門。
4．數(shù)據(jù)控制鏈侵入方式。隨著因特網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使計算機病毒通過計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制鏈侵入成為可能。使用遠程修改技術(shù)，可以很容易地改變數(shù)據(jù)控制鏈的正常路徑。
病毒攻擊的防范的對策
1．建立有效的計算機病毒防護體系。有效的計算機病毒防護體系應(yīng)包括多個防護層。一是訪問控制層；二是病毒檢測層；三是病毒遏制層；四是病毒清除層；五是系統(tǒng)恢復(fù)層；六是應(yīng)急計劃層。上述六層計算機防護體系，須有有效的硬件和軟件技術(shù)的支持，如安全設(shè)計及規(guī)范操作。
2．嚴把收硬件安全關(guān)。國家的機密信息系統(tǒng)所用設(shè)備和系列產(chǎn)品，應(yīng)建立自己的生產(chǎn)企業(yè)，實現(xiàn)計算機的國產(chǎn)化、系列化；對引進的計算機系統(tǒng)要在進行安全性檢查后才能啟用，以預(yù)防和限制計算機病毒伺機入侵。
3．防止電磁輻射和電磁泄露。采取電磁屏蔽的方法，阻斷電磁波輻射，這樣，不僅可以達到防止計算機信息泄露的目的，而且可以防止“電磁輻射式”病毒的攻擊。
4．加強計算機應(yīng)急反應(yīng)分隊建設(shè)。應(yīng)成立自動化系統(tǒng)安全支援分隊，以解決計算機防御性的有關(guān)問題。
很多公司都有因為電腦被入侵而遭受嚴重經(jīng)濟損失的慘痛經(jīng)歷，不少普通用戶也未能避免電腦被破壞的厄運，造成如此大損失的并不一定都是技術(shù)高超的入侵者所為，小小的字符串帶給我們的損失已經(jīng)太多。因此，如果你是數(shù)據(jù)庫程序開發(fā)人員、如果你是系統(tǒng)級應(yīng)用程序開發(fā)人員、如果你是高級計算機用戶、如果你是論壇管理人員......請密切注意有關(guān)字符漏洞以及其他各類漏洞的最新消息及其補丁，及時在你的程序中寫入防范最新字符漏洞攻擊的安全檢查代碼并為你的系統(tǒng)安裝最新的補丁會讓你遠離字符帶來的危險。經(jīng)常殺毒，注意外來設(shè)備在計算機上的使用和計算機對外網(wǎng)的鏈接。也可以大大有效的避免計算機被攻擊。
總結(jié)
在學(xué)了計算科學(xué)導(dǎo)論之后，讓我更深入的了解了我將來要從事的學(xué)科。計算科學(xué)導(dǎo)論指導(dǎo)著我們該怎么學(xué)習(xí)計算機。讓我更清楚的知道我們信息安全專業(yè)的方向。正如計算科學(xué)這座大樓一樣，在不斷的成長。信息安全也必將隨著網(wǎng)絡(luò)的進一步發(fā)展而更多的被人們重視?？傊畬W(xué)習(xí)了這門課之后讓我受益匪淺，也知道自己應(yīng)該好好努力，爭取在自己的專業(yè)領(lǐng)域上有所成就。
參考文獻
1、《計算科學(xué)導(dǎo)論》（第三版），趙志琢著 ，科學(xué)出版社2004版
2、《計算機病毒分析與對抗》 傅建明 彭國軍 張煥國編著武漢大學(xué)出版社2004版
3、《計算機應(yīng)用于基礎(chǔ)》（第三版） 丁愛萍 著 西安電子科技大學(xué)出版社 2006版
4、《軟件工程》 薩莫維爾 著 機械工業(yè)出版社
關(guān)鍵詞：計算學(xué)科；導(dǎo)論；人文教育；教學(xué)改革
任何一門學(xué)科或?qū)I(yè)，都含有豐富的人文內(nèi)容和特質(zhì)，都可以進行人文教育，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中感受到美的熏陶與生命力量的提升。在計算學(xué)科導(dǎo)論的教學(xué)過程中，以一種什么樣的意義來揭示該學(xué)科，就幫助學(xué)生設(shè)置了一個學(xué)習(xí)的方向。方向不同，學(xué)生在從事學(xué)習(xí)過程中進行的心理活動不同，學(xué)習(xí)的結(jié)果也不同。對知識，學(xué)生會記憶性地學(xué)；對技能，學(xué)生會模仿地學(xué)；對能力方面，學(xué)生會思維地學(xué)；對倫理方面，學(xué)生還會體驗地學(xué)。無論如何，教學(xué)過程中的引導(dǎo)作用是非常明顯也是極其重要的。
一、計算學(xué)科導(dǎo)論教學(xué)存在的問題與分析
多年來，通過對計算學(xué)科導(dǎo)論的關(guān)注，以及查閱大量的國內(nèi)外的教材，在教學(xué)內(nèi)容的定位、組織與設(shè)計方面，我們可以歸納和總結(jié)出國內(nèi)外高校對本課程的處理方法，大體上可分為以下幾類：
(1)高層次抽象。也就是用高度抽象的理論模型來刻畫計算機及計算的本質(zhì)問題，其特點是層次高，系統(tǒng)性強，且融抽象性與科學(xué)性于一體。這種教材質(zhì)量較高，但對于本科生來說，難度較大，不易掌握。
(2）“濃縮”+“拼盤”。將本學(xué)科的主干課程，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程、數(shù)庫系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)等“濃縮”起來，獨立成章，然后合成一個“拼盤”。其特點是內(nèi)容廣而散、概念多而雜、理論深而不透，學(xué)生很難理解與掌握。此外，還存在以下幾個問題：教學(xué)目的不明確；教師講授到什么程度，學(xué)生學(xué)到什么程度，對這個“度”的把握非常困難；與后續(xù)課程內(nèi)容重復(fù)等。
(3)實用主義。主要體現(xiàn)在以操作為主的入門教育，教學(xué)內(nèi)容類似于非計算機專業(yè)的《計算機文化基礎(chǔ)》，其特點是學(xué)生容易掌握，也可提高學(xué)生的操作技能，但卻失去了“導(dǎo)論”課程的本質(zhì)屬性，學(xué)生對整個計算學(xué)科很難有所認識和把握。
(4)其他。比如以某種具體語言為主，介紹程序設(shè)計的基本概念和方法。這些內(nèi)容對計算機專業(yè)的學(xué)生來說是必需的，但不宜作為“導(dǎo)論”課程來講授。
二、課程的定位與教學(xué)指導(dǎo)思想
作為“導(dǎo)論”課程，計算學(xué)科導(dǎo)論到底要達到什么目的？起什么作用？以及如何定位？確實應(yīng)該進行冷靜、理智地加以分析。
首先，在定位方面，我們必須意識到以下幾點：一是該課程為計算機專業(yè)的入門課程，不可能也沒有必要在該課程中介紹過多的理論、方法、技術(shù)、概念和術(shù)語；二是要站在學(xué)科的高度給學(xué)生“指點江山”，使學(xué)生對計算學(xué)科有一個比較清醒的認識；三是要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對職業(yè)的熱情，使學(xué)生受到較好的人文精神的熏陶，真正成為社會的有用之才。鑒于此，我們認為該課程在專業(yè)知識的傳授方面應(yīng)該起一種“承前啟后”的作用，這里所謂的“承前”一是讓學(xué)生了解本學(xué)科的發(fā)展過程以及前輩們所做的貢獻，二是了解計算學(xué)科的本質(zhì)問題；而所謂“啟后”一是介紹本學(xué)科的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，二是讓學(xué)生了解應(yīng)該掌握哪些知識，應(yīng)該具備什么樣的知識結(jié)構(gòu)和能力。
其次，在教學(xué)目標方面，可以歸納為：了解本學(xué)科的發(fā)展史及其發(fā)展趨勢，能從中獲得必要的啟示；從理論模型的層次上掌握計算及計算機的本質(zhì)問題；了解本學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)及其相互之間的關(guān)系，掌握正確的學(xué)習(xí)方法；激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；從整體上提高學(xué)生對本學(xué)科的認識水平；通過大量的事例和素材，在輕松愉快的氛圍中給學(xué)生以人文精神的熏陶。
因此，我們認為計算學(xué)科導(dǎo)論應(yīng)該體現(xiàn)出以下幾個方面的指導(dǎo)思想：努力強化“導(dǎo)論”二字，貫徹以“發(fā)展沿革、計算模型、興趣驅(qū)動、知識架構(gòu)、學(xué)習(xí)導(dǎo)向、人文熏陶”為方針的教學(xué)指導(dǎo)思想。在“發(fā)展沿革”方面，主要強調(diào)兩方面的知識。一是計算學(xué)科的發(fā)展史；二是計算學(xué)科發(fā)展過程中的局限性及其帶給人們的啟示。“計算模型”是描述如何在計算機中完成計算的一種概念性方法，不涉及硬件和軟件細節(jié)，從抽象以及方法論的層次上揭示計算及計算機的本質(zhì)特性。“興趣驅(qū)動”的目的在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本學(xué)科的內(nèi)在的、強烈的本能沖動；“知識架構(gòu)”側(cè)重于介紹本學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)及其相互之間的關(guān)系?！皩W(xué)習(xí)導(dǎo)向”著重討論本學(xué)科的特點、規(guī)律以及學(xué)習(xí)方法?！叭宋难铡敝嘏囵B(yǎng)學(xué)生良好的人文精神，使學(xué)生成為健全的、高尚的、具有高度責(zé)任感和“大愛”的社會有用之才。
三、課程教學(xué)中的人文素質(zhì)教育
1.計算學(xué)科發(fā)展史
知識的傳授不能脫離知識的背景以及知識產(chǎn)生、發(fā)展的歷史。只有這樣，才能促使學(xué)生更深刻地理解知識，了解知識的來龍去脈；才能促進學(xué)生把外在的知識內(nèi)化為自身精神構(gòu)架的有機成分。歷史的發(fā)展過程，無不反映著辯證思維的過程。通過對史實的分析、綜合形成概念，再運用概念進行判斷、推理，可以獲得對歷史發(fā)展的規(guī)律性的認識。只有學(xué)習(xí)和熟悉歷史，深刻地認識過去，才能更加自覺和正確地把握現(xiàn)實與未來。對于大學(xué)生來說，可以提高他們的文化素養(yǎng)，可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力，也可以讓他們學(xué)會怎樣做人等。
2.歷史人物的事跡與成就
在計算學(xué)科的發(fā)展史上，涌現(xiàn)出一大批杰出的學(xué)者和專家。他們的奮斗經(jīng)歷、挫折和成功、團結(jié)與協(xié)作、百折不撓的驚人毅力、愛國主義和國際主義精神以及他們創(chuàng)造性的智慧，都蘊涵著豐厚的人文精神。如阿蘭•圖靈（Alan Turing，1912-1954）年僅23歲就被選為劍橋大學(xué)國王學(xué)院院士，在量子力學(xué)、概率論等領(lǐng)域都做了許多開創(chuàng)性的工作，他對計算學(xué)科的重要貢獻在于提出了有限狀態(tài)自動機（即圖靈機）以及“圖靈測試”。人們?yōu)榱思o念這位偉大的科學(xué)家，將計算機界的最高獎定名為“圖靈獎”。
又如計算機之父──馮•諾依曼（John Von Neumann，1903－1957）在格論、連續(xù)幾何、理論物理、原子能和經(jīng)濟學(xué)等領(lǐng)域都做過重要的工作。馮•諾依曼對人類的最大貢獻是對計算機科學(xué)、計算機技術(shù)和數(shù)值分析的開拓性工 作。
3.業(yè)界公司的興衰與成敗
短短的幾十年里，計算機界誕生了許多富有傳奇色彩的、實力雄厚的跨國公司，這些公司的管理理念、經(jīng)營策略、企業(yè)文化、技術(shù)路線、成功與失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)等，蘊涵著豐富的人文精神。自1975年微軟公司創(chuàng)立以來，在短短的幾十年里，比爾•蓋茨創(chuàng)造了一個又一個現(xiàn)代神話。到1999年7月16日，微軟公司的股票市值已突破5000億美元的大關(guān)，而當時世界上只有8個國家的經(jīng)濟規(guī)模超過了5000億美元。比爾•蓋茨的成功，驗證了一條經(jīng)濟學(xué)的基本規(guī)律：如果市場起飛，那些恰好在起飛點進入市場的人，將會獲得超過一般數(shù)學(xué)期望值的投資回報。英特爾(Intel)公司是美國最大的獨立半導(dǎo)體制造商,成立于1968年8月。該公司為何能在短短的40年里創(chuàng)造輝煌？除了雄厚的科研、技術(shù)以外，注重新產(chǎn)品開發(fā)、強化質(zhì)量意識、全力營造和諧的企業(yè)文化、出色的營銷溝通能力對英特爾的發(fā)展功不可沒。
創(chuàng)造神話的公司還有很多，比如IBM，HP，Yahoo，APPLE……這些公司的成敗與興衰的背后，有很多曲折、感人的故事，從這些故事里，人們可以獲取很多智慧、經(jīng)驗、教訓(xùn)、感悟，對從業(yè)者來說，沒有比這更寶貴的精神財富了。
4.學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)與培養(yǎng)
“興趣驅(qū)動”的目的在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本學(xué)科的內(nèi)在的、強烈的本能沖動。學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生對學(xué)習(xí)活動或?qū)W習(xí)對象產(chǎn)生的積極探究的認識傾向。當一個學(xué)生對某門課程發(fā)生濃厚的、穩(wěn)定的興趣時，學(xué)習(xí)這門課程就有了內(nèi)在的、持久的動力，這種內(nèi)因的作用能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性。
對于計算學(xué)科，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們認為有幾條途徑。一是通過直觀、形象的手段（如多媒體CAI）展示計算學(xué)科的經(jīng)典應(yīng)用，如科學(xué)計算、天氣預(yù)報、導(dǎo)彈制導(dǎo)、CAD等，讓學(xué)生切實感受到計算學(xué)科給人類所帶來的震撼人心的變革；二是介紹計算學(xué)科未來引人的美好前景及其對人類生活的影響；三是實事求是地告訴學(xué)生計算學(xué)科尚存許多需要解決的問題，在某種程度上也可激發(fā)學(xué)生的熱情和創(chuàng)造力。
5.社會責(zé)任感
社會責(zé)任感是人對社會和他人負責(zé)的心理體驗。社會責(zé)任感一旦確立，就會成為性格心理的組成部分，就具有穩(wěn)定性，使人能自覺、主動、積極地盡職盡責(zé)。因此，在人文素質(zhì)教育中，除了引導(dǎo)學(xué)生學(xué)什么、怎么學(xué)以外，還應(yīng)該在學(xué)生的人格培養(yǎng)上多下工夫。其中重要的一條就是要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注現(xiàn)實，立足現(xiàn)實，從時展與社會進步的高度來把握個人的前途和命運。社會責(zé)任感的培養(yǎng)可以從三個方面著手：第一，讓學(xué)生了解所學(xué)理論的社會價值；第二，介紹與學(xué)科有關(guān)的優(yōu)秀歷史人物，激發(fā)學(xué)生樹立崇高的正義感與社會責(zé)任感；第三，介紹學(xué)科與當前民眾利益的密切關(guān)系，激發(fā)學(xué)生獻身于造福人類與社會偉大事業(yè)的熱情。
作者單位：廣西工學(xué)院
參考文獻：
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[關(guān)鍵詞]信息與計算科學(xué)；案例；建模；計算；開發(fā)
[中圖分類號] G420 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）08-0017-03
一、前言
課程建設(shè)是專業(yè)建設(shè)中的重要組成部分，專業(yè)導(dǎo)論課往往在第一學(xué)年開設(shè)，是學(xué)生了解專業(yè)、建立專業(yè)概念和專業(yè)認同的重要課程，對學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)和發(fā)展有著重要的引領(lǐng)和指導(dǎo)作用。[1] [2] [3]
信息與計算科學(xué)專業(yè)是信息科學(xué)、計算科學(xué)、運籌與控制、計算機及應(yīng)用等學(xué)科交叉而形成的專業(yè)，往往設(shè)置為理科專業(yè)。多種學(xué)科知識的交叉滲透，加上因?qū)I(yè)名稱的望文生義，使學(xué)生容易產(chǎn)生簡單的認識――“信息與計算科學(xué)專業(yè)是數(shù)學(xué)與計算機結(jié)合的專業(yè)”。這樣籠統(tǒng)的認識可能會導(dǎo)致學(xué)生認為該專業(yè)“要么學(xué)數(shù)學(xué)，要么學(xué)計算機”，至于“怎么結(jié)合”搞不清，不重視專業(yè)的其他重要方面，甚至連信息與計算科學(xué)的專業(yè)特點和核心競爭力也模糊不清。
關(guān)于信息與計算科學(xué)專業(yè)課程體系建設(shè)的論述已有很多，然而關(guān)于該專業(yè)大導(dǎo)論課程的研究還不多見。針對上述存在的種種問題，本文認為信息與計算科學(xué)專業(yè)設(shè)置專業(yè)導(dǎo)論課程是極為必要的，而且在課程體系中應(yīng)作為獨立的重要一環(huán)。因為作為信息與計算科學(xué)（信計）專業(yè)的導(dǎo)論課程，需要回答的問題多且必要：信計專業(yè)培養(yǎng)什么樣的人才？什么是信計專業(yè)？信計的核心競爭力是什么？如何實現(xiàn)？信息處理、應(yīng)用開發(fā)中有哪些數(shù)學(xué)知識？信息挖掘、信息安全與算法設(shè)計的聯(lián)系如何？建模能力如何鑄就？計算分析能力怎樣打造？就業(yè)崗位對信計的現(xiàn)實要求有哪些？等等。
信計專業(yè)導(dǎo)論課的開設(shè)需要對信計專業(yè)的發(fā)展歷史，專業(yè)的研究應(yīng)用進展和前沿有深入、廣泛的了解，通過精選教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容形成體系，以達到解決學(xué)生關(guān)切問題、培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)思想、建立學(xué)生專業(yè)認同、激發(fā)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)目標。教學(xué)過程中典型的教學(xué)案例對學(xué)習(xí)興趣的提高有明顯的促進作用，在專業(yè)學(xué)習(xí)中能夠激發(fā)學(xué)生對專業(yè)的興趣，促進學(xué)生對專業(yè)的理解，特別是有利于學(xué)生加深對專業(yè)的宏觀認識以及對專業(yè)的一些具體方向的感性認識。本文將結(jié)合教學(xué)典型案例深入剖析信息與計算科學(xué)專業(yè)導(dǎo)論教學(xué)中需要解決的問題。
二、信息與計算科學(xué)的直觀印象
信息與計算科學(xué)作為交叉學(xué)科，和其他一些專業(yè)的易混淆性，使得我們必須首先回答什么是信息與計算科學(xué)專業(yè)，更為緊要的是在大一階段應(yīng)該如何從直觀的角度來闡述它。我們知道，隨著現(xiàn)代信息計算科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，上班考勤甚至上課考勤都有系列的產(chǎn)品可供選擇，常見的考勤機為指紋考勤機器――這是一個很典型的利用信息與計算科學(xué)知識和方法進行應(yīng)用開發(fā)的產(chǎn)品。在教學(xué)中，類似的案例可以體現(xiàn)信息與計算科學(xué)專業(yè)各學(xué)科之間的交叉滲透，為學(xué)生提供直觀的專業(yè)認識印象，具體闡述如下。
1.利用該例闡述科技應(yīng)用開發(fā)中，信息與計算科學(xué)專業(yè)知識的使用流程和涉及的課程知識。指紋考勤機首先要采集被識別人的指紋信息，并以此作為樣本；預(yù)處理后把樣本信息存儲為向量或數(shù)據(jù)，通過建立樣本的特征提取模型，進行特征提?。恢筝斎虢⒌淖R別模型，對待識別的指紋進行計算識別；接下來是針對硬件的編程實現(xiàn)和測試，最后再植入匹配的設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)傳入后臺系統(tǒng)，完成系統(tǒng)測試，投入使用。由于建立特征提取模型和識別模型的方法很多，快速計算的方法選擇有所不同，這涉及信息與計算科學(xué)中許多數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識和數(shù)學(xué)建模方法等。總的來說，考勤機的工作流程可以歸納為5步：（1）信息采集和預(yù)處理；（2）特征提取和識別模型；（3）識別、計算分析；（4）編程實現(xiàn)；（5）植入硬件。分別講述其中各個環(huán)節(jié)可涉及的專業(yè)課程：信息采集和預(yù)處理可涉及高等代數(shù)、概率統(tǒng)計等課程；特征提取和識別模型可涉及高等代數(shù)、數(shù)學(xué)分析、概率統(tǒng)計、運籌優(yōu)化、數(shù)學(xué)建模等課程；識別、計算分析涉及高等代數(shù)、數(shù)學(xué)分析、運籌優(yōu)化、數(shù)值分析等課程；編程實現(xiàn)可涉及程序設(shè)計語言、算法設(shè)計、軟件開發(fā)測試，等等。這樣結(jié)合專業(yè)課程知識與應(yīng)用實例的詳細講解，易于讓學(xué)生了解信息與計算科學(xué)專業(yè)知識的應(yīng)用流程，使學(xué)生對信息與計算科學(xué)專業(yè)知識有直觀的認識。
2.利用該例闡述科技應(yīng)用開發(fā)中，信息與計算科學(xué)中各個學(xué)科的交叉滲透。如前所述，由于一個產(chǎn)品的開發(fā)可能涉及的知識點很多，可采取的模型方法也是多種多樣，這些知識之間的應(yīng)用就會有交叉。例如，特征提取、識別模型的建立有可能用到信息處理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，這時又需要考慮該模型是否能設(shè)計出快速的計算方法來滿足實際計算速度的要求；識別模型的實現(xiàn)最后需要計算機編程來完成，這又涉及合適的模型、快速的算法和良好的程序設(shè)計之間的協(xié)調(diào)融合。當然，完整的產(chǎn)品設(shè)計還需要考慮到采集設(shè)備的精度、程序植入等其他學(xué)科的知識。這樣講解，學(xué)生就會對信息與計算科學(xué)知識的交叉有較為宏觀的認識。
3.啟發(fā)學(xué)生對信息與計算科學(xué)中的相關(guān)問題進行思考。
（1）指紋樣本信息采集是很微妙的事，如果當采集一個樣本的次數(shù)太多，超出了很多人的承受范圍，比如一個手指的指紋采集超過了三次，這樣產(chǎn)品的便利性、應(yīng)用性和競爭力就值得懷疑了。因為通常情況下，我們很自然的認為事不過三為好。那么，如何以最少的采集次數(shù)達到要求的識別效果？這就是值得考慮的問題。
（2）如何提高產(chǎn)品的識別效果（正確識別率），提升產(chǎn)品質(zhì)量，這除了與團隊的專業(yè)知識相關(guān)以外，還與獲取知識的能力有很大關(guān)系。例如能不能利用已有的專業(yè)知識積累從現(xiàn)有的國內(nèi)文獻中獲取最新的技術(shù)信息，能不能利用國外的技術(shù)文獻，等等。這些都是由典型案例所延伸出的值得思考的問題。這些問題有利于開拓思路，使學(xué)生對將來的工作和研究研發(fā)空間充滿期待。
三、信息與計算科學(xué)專業(yè)的核心競爭力
信息與計算科學(xué)是由多個學(xué)科專業(yè)合并和綜合而來的，其重視基礎(chǔ)能力，培養(yǎng)能解決實際中信息與科學(xué)工程計算應(yīng)用問題的寬口徑專業(yè)人才?？紤]到專業(yè)的名稱與計算機、信息工程等專業(yè)有相似之處，專業(yè)導(dǎo)論課程需要闡明該專業(yè)與其他專業(yè)，特別是一些計算機科學(xué)專業(yè)、信息工程專業(yè)和數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)之間的區(qū)別。因此，信息與計算科學(xué)專業(yè)課程的核心是什么？專業(yè)人才的核心競爭力是什么？這兩個問題是無法回避的。針對這些問題，除了上述案例，圖像（信息）的壓縮處理也是一個很直觀的例子。利用圖像壓縮，可以給學(xué)生展示壓縮編碼技術(shù)、壓縮的算法、軟件開發(fā)等，這涉及信息編碼、密碼學(xué)、算法設(shè)計能力、應(yīng)用開發(fā)能力等。結(jié)合這些案例，我們信息與計算科學(xué)專業(yè)并不是單純的涉及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程、建模能力、算法設(shè)計或者計算機科學(xué)其中的某一方面，它的核心競爭力在于“數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與建模能力、計算分析與算法設(shè)計、程序語言與應(yīng)用開發(fā)”這三者的有機融合。單單講某個方面還不足以稱之為專業(yè)的核心競爭力。因為專業(yè)人才的定位是解決信息與科學(xué)工程計算的應(yīng)用問題，這些實際問題本身與這三方面多有緊密的聯(lián)系，單強調(diào)某一方面或重視某一模塊容易和上述一些類似名稱的專業(yè)混淆。因而，與這三方面相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程有數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、解析幾何、微分方程、概率統(tǒng)計等；與這三方面相關(guān)的一些專業(yè)課程需要凝聚成為專業(yè)的核心課程，如數(shù)值分析、離散數(shù)學(xué)、程序語言、數(shù)學(xué)建模等。
四、信息處理、應(yīng)用開發(fā)中的數(shù)學(xué)知識
信息與計算科學(xué)專業(yè)的大一新生對就讀該專業(yè)充滿了憧憬。他們能發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的老三樣（數(shù)分、高代、解幾）但看不到信息和計算的影子，看不出專業(yè)的特征和特色，這就需要專業(yè)導(dǎo)論課程加以引導(dǎo)。選取信息處理和應(yīng)用開發(fā)中的相關(guān)案例來闡述數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識在解決這些問題中的重要作用，可以使學(xué)生對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識與實際科學(xué)工程問題有直觀的印象，這對學(xué)生下決心打好基礎(chǔ)，投入前期課程學(xué)習(xí)有著重要的作用。如選擇圖像處理中的修補算法、游戲開發(fā)中憤怒的小鳥的技術(shù)含量為講述案例，則這些應(yīng)用案例就可結(jié)合數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識來闡述。
1.圖像處理中的修補算法。圖形圖像的基本處理分析方法，如傅里葉分析可選擇進行更為全面的介紹，介紹其在工程領(lǐng)域、數(shù)字信號處理、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。這樣來看，大一開始學(xué)習(xí)的分析類課程作為專業(yè)的基礎(chǔ)課程確實是名符其實。圖像圖像處理的修補涉及優(yōu)化模型和優(yōu)化算法、算法的復(fù)雜性等，而這些基本的模型形式――在一定約束要求的前提下，求目標函數(shù)的極小值，容易使學(xué)生對開始學(xué)的分析課程的導(dǎo)數(shù)與極值、矩陣等基本知識聯(lián)系起來。
2.憤怒的小鳥的技術(shù)含量。應(yīng)用開發(fā)形式多種多樣，游戲開發(fā)是一種有趣生動的開發(fā)過程，許多游戲開發(fā)又與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識有緊密聯(lián)系。因此，選取其中的典型案例進行介紹，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生對數(shù)學(xué)知識在應(yīng)用開發(fā)中作用的理解。如該例涉及的物體碰撞檢測和連續(xù)碰撞檢測與向量及運算、旋轉(zhuǎn)矩陣、線性變換等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，可以由此進一步介紹物體的移動、壁障和尋路等游戲開發(fā)中常見的智能化算法，這些都將和許多基礎(chǔ)知識緊密結(jié)合。
五、信息挖掘與算法設(shè)計
信息與計算科學(xué)專業(yè)人才應(yīng)具有處理實際中信息與科學(xué)工程計算問題的能力。當前大數(shù)據(jù)處理涉及的信息挖掘的相關(guān)內(nèi)容，與信計專業(yè)有天然的聯(lián)系，特別是挖掘目標的設(shè)置、隱含信息的挖掘模型的建立和使用、模型的求解、算法性能分析等，與信息與計算科學(xué)中的計算能力、建模能力、程序設(shè)計等核心能力模塊要求相連。這方面的熱點案例很多，如可選阿里巴巴大數(shù)據(jù)競賽、2012年和2015年深圳杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模夏令營B題進行展示，其中阿里巴巴大數(shù)據(jù)競賽可聯(lián)系到機器學(xué)習(xí)算法等。講述這些典型的熱點應(yīng)用案例，對學(xué)生了解專業(yè)課程和專業(yè)的內(nèi)涵有重要的指導(dǎo)作用。
綜上，通過梳理信息與計算科學(xué)專業(yè)導(dǎo)論教學(xué)中一些需要澄清的問題，根據(jù)教學(xué)實踐，從典型案例的視角對這些問題設(shè)置的必要性和解決方式進行了分析和探討，剖析了這對于促進學(xué)生對專業(yè)內(nèi)涵的總體把握、了解專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域、品味專業(yè)學(xué)習(xí)價值的有益作用。
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關(guān)鍵詞：計算機科學(xué)導(dǎo)論；教學(xué)方法；考核方式
《計算機科學(xué)導(dǎo)論》課程是計算機專業(yè)的引導(dǎo)性課程，為計算機專業(yè)的新生提供了關(guān)于該專業(yè)學(xué)科的入門介紹。使學(xué)生能夠全面掌握計算機的基礎(chǔ)知識，并了解該專業(yè)的學(xué)生在該領(lǐng)域工作應(yīng)具有的職業(yè)道德和應(yīng)遵守的法律準則?！队嬎銠C科學(xué)導(dǎo)論》課程在大一第一個學(xué)期開設(shè)，新生雖然具有計算機的基本使用能力，但在計算機理論知識上的專業(yè)性不夠，大部分的知識對新生來說都是第一次接觸。如果一味地想把如此廣的知識介紹給學(xué)生，理解上的難度會影響他們學(xué)習(xí)的積極性，效果并不好。根據(jù)該課程近幾年的教學(xué)實踐，筆者總結(jié)出了教學(xué)中存在的一些問題，并對教學(xué)內(nèi)容的選取、教學(xué)方法和考核方式給出思考。
教學(xué)中存在的問題
計算機科學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)內(nèi)容雖然相對淺顯，但是涵蓋的知識面很廣，幾乎包括計算機領(lǐng)域所有的理論知識，應(yīng)用技術(shù)、熱點研究問題等。在授課中不僅要把基本的概念介紹清楚，還要對最新的專業(yè)動態(tài)有所介紹。在教學(xué)過程中主要存在以下幾個問題。
1.合適教材難以選擇
我國的計算機科學(xué)導(dǎo)論教材非常多，按其內(nèi)容主要有以下三種：一、內(nèi)容為計算機各種辦公軟件的使用，使學(xué)生具有使用計算機的初步能力，和非計算機專業(yè)開設(shè)的《大學(xué)計算機文化基礎(chǔ)》課程等同[1]；二、將計算機專業(yè)學(xué)生大學(xué)四年要學(xué)的專業(yè)核心課程進行了濃縮，內(nèi)容涉及面廣；三、計算機和計算的本質(zhì)屬性用高度抽象的數(shù)學(xué)模型來刻畫[2]，內(nèi)容進行系統(tǒng)化、形式化的概括。由于目前中小學(xué)已開始開設(shè)了相關(guān)的課程，新生都具有不同程度的使用計算機的能力。所以選擇第一種教材對于計算機專業(yè)的學(xué)生會過于簡單，失去“專業(yè)引導(dǎo)”課程的本質(zhì)屬性；第二種教材在廣度和深度上是比較難以把握的；第三種教材過于抽象，教師難講，一般院校的學(xué)生難以理解。再加之計算機科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展變化非?？靃3]，可謂日新月異，許多教材內(nèi)容的更新速度嚴重滯后。
2.理論教學(xué)過于復(fù)雜
新生非?？释麑I(yè)知識，計算機專業(yè)的新生對第一學(xué)期開設(shè)的計算機科學(xué)導(dǎo)論課程抱有很大的期望。教師希望通過講授該課程給學(xué)生初步建立整個學(xué)科的框架，指明計算機專業(yè)學(xué)習(xí)的方向，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。但是把如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，編譯原理等專業(yè)課濃縮為一章進行敘述[4]，敘述方式上又較少考慮新生的知識背景和理解能力。理論教學(xué)中勉強把計算機科學(xué)系統(tǒng)知識精裝到學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)中[5]，不斷出現(xiàn)的新概念、新理論和新知識使學(xué)生難以真正理解，又要求他們在短期內(nèi)消化吸收，這樣不但起不到很好的專業(yè)引導(dǎo)，反而使學(xué)生對計算機的學(xué)習(xí)望而生畏。
3.實驗內(nèi)容與理論教學(xué)相對獨立
本課程配有相應(yīng)的實驗內(nèi)容，但一般是以Windows操作系統(tǒng)和常用辦公軟件的操作為主，與理論教學(xué)相對獨立。
4.考核方式傳統(tǒng)化
對學(xué)生來說，最熟悉的考試方式是閉卷考試，這種考試方式注重對知識的記憶、理解和應(yīng)用。在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，很多課程沒有單元測試、期中考試，采取的是直接的期末考試。學(xué)生到了期末死記硬背搞突擊，平時很少去細細思索所學(xué)內(nèi)容。本課程不只是介紹一些計算機專業(yè)的知識，更應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)的一些問題。
教學(xué)的幾點思考
1.教材內(nèi)容和補充新信息相結(jié)合
教材的內(nèi)容對基本知識介紹得比較全面，但為了提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)的有效性，在教學(xué)內(nèi)容上教師需要適當?shù)剡x擇一些專業(yè)領(lǐng)域的新知識進行補充，如計算機技術(shù)和產(chǎn)品的最新發(fā)展、新成果、未來發(fā)展趨勢等[6]。學(xué)生在掌握計算機基本知識的基礎(chǔ)上對專業(yè)新知識有所了解，緊跟時代的新發(fā)展，與學(xué)生實際生活中接觸到的產(chǎn)品和概念有所共鳴，這樣可以激發(fā)他們學(xué)習(xí)本專業(yè)知識的興趣。
2.構(gòu)建啟發(fā)式教學(xué)模式
傳統(tǒng)的教學(xué)模式是非常封閉的，教師講解學(xué)生聽課，兩者的交流比較少。學(xué)生的這種被動局面制約了他們學(xué)習(xí)主動性的發(fā)揮。啟發(fā)式教學(xué)模式就是讓學(xué)生的學(xué)習(xí)方式從被動變?yōu)橹鲃?。教師在對基礎(chǔ)知識的介紹過程中，根據(jù)相應(yīng)的知識點設(shè)置相關(guān)問題，對學(xué)生進行分組選擇相應(yīng)問題；進行前期的文獻查找，撰寫論文培訓(xùn)后，讓學(xué)生自己去查閱相關(guān)資料，提煉內(nèi)容，形成一份綜合的材料，并在課堂上講解給同學(xué)們；教師及時對學(xué)生所講內(nèi)容進行總結(jié)評述。把課堂的某些時間讓學(xué)生掌控，教學(xué)中充分調(diào)動教師和學(xué)生的交流，在問題中探討學(xué)習(xí)，在參與中掌握相關(guān)知識。在這個過程中讓學(xué)生學(xué)會檢索文獻，整理資料，初步閱讀計算機專業(yè)文獻等；鼓勵學(xué)生從問題出發(fā)，去鉆研去思考，逐步訓(xùn)練專業(yè)的創(chuàng)新能力；在團隊中學(xué)會合作；鍛煉學(xué)生的表達能力；提高辦公軟件的使用能力；培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)自信心；充分發(fā)揮學(xué)生的主動性。
3.適當增加理論教學(xué)的實驗
Windows操作系統(tǒng)和常用辦公軟件的操作這些操作技能需掌握，但課堂上講到的有些內(nèi)容最好配合相應(yīng)的實踐，給學(xué)生實實在在的接觸，這樣能使理論教學(xué)的效果更理想。
4.改變考核方式
大學(xué)的課程在考核上一般采取期末考試成績和平時成績相結(jié)合的方法。計算機導(dǎo)論課程內(nèi)容多，授課中若不采取傳統(tǒng)的教學(xué)方式，而是結(jié)合專題講座、學(xué)生參與教學(xué)的方式，該課程的部分考核可以在教學(xué)過程中完成。例如，可采取分組合作課題和獨立選題論文相結(jié)合的考核形式。分組合作課題在授課中完成，學(xué)生按所在分組，分工合作完成相關(guān)課題，上臺講演，并通過各小組之間的評比給出相應(yīng)成績，這項成績在教學(xué)中完成；獨立選題論文，學(xué)生自主選取與計算機領(lǐng)域相關(guān)的選題，以論文形式上交，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力，這項考核在結(jié)課后一定時間內(nèi)完成。兩者結(jié)合，不增加學(xué)生記憶的壓力，又給了學(xué)生充分的自。
結(jié)束語
《計算機科學(xué)導(dǎo)論》課程在專業(yè)知識整體介紹的同時要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)的興趣，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。課程難度和廣度不容易把握，教師要不斷更新教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法，使《計算機科學(xué)導(dǎo)論》課程真正起到引導(dǎo)的作用。
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摘要：本文結(jié)合“計算機科學(xué)導(dǎo)論”課程雙語教學(xué)的實踐，探討了雙語教學(xué)在計算機本科生教學(xué)中四年不斷線的必要性和意義，分析了對雙語教學(xué)的效果懷疑的內(nèi)在原因，提出了實施計算機雙語教學(xué)不斷線的課程體系。
關(guān)鍵詞：雙語教學(xué)；計算機科學(xué)導(dǎo)論；國際化；課程體系
中圖分類號：G642
文獻標識碼：B
1引言
近年來，雙語教學(xué)在全國各高等院校開展得如火如荼，同時也積累了一定的經(jīng)驗。然而，我國高校雙語教學(xué)的開展也存在著很多問題，甚至有些學(xué)校對雙語教學(xué)的效果產(chǎn)生懷疑。本文結(jié)合“計算機科學(xué)導(dǎo)論”(以下簡稱“導(dǎo)論”)雙語教學(xué)的實踐，探討構(gòu)建計算機雙語教學(xué)的課程體系的必要性和意義，提出構(gòu)建計算機雙語教學(xué)課程體系的設(shè)想。
2目前雙語教學(xué)的三種模式
嚴武軍將雙語教學(xué)劃分為簡單滲透型、穿插型和全外語講授型三種模式，但他并未研究教材和授課語言在雙語教學(xué)中的作用。實踐證明，合適的教材是雙語教學(xué)實現(xiàn)最佳效果的一個重要因素。因此，我們根據(jù)教材和授課語言，將目前高校中的雙語教學(xué)分為以下三種模式：
中文教材，英文課件，英文授課。這種模式類似于上述的簡單滲透型。國內(nèi)培養(yǎng)的教師容易采用這種雙語教學(xué)模式，他們用英語和PowerPoint等軟件做出課件，在講課時注重概念的解釋。但這種教學(xué)很難將目前國際上的學(xué)科進展和知識更新有機地結(jié)合起來。
英文教材，英文課件，中英文混合授課。這種模式類似于上述的穿插型模式。在英語國家有一定工作和學(xué)習(xí)經(jīng)歷的教師往往采用這種形式，使學(xué)生一步進入英語和漢語混合的教學(xué)環(huán)境，也彌補了現(xiàn)實中全英語授課學(xué)生聽不懂的缺陷。但這種雙語教學(xué)不利于學(xué)生用英語理解專業(yè)知識能力的有效提高。
英文教材，英文課件，英文授課。這種模式類似于上述的全外語講授型雙語教學(xué)模式。在英語國家學(xué)習(xí)和工作多年然后回國的學(xué)者容易采用這種雙語教學(xué)模式，他們甚至將自己在國外使用的英文教材和講稿直接應(yīng)用到國內(nèi)的雙語教學(xué)中。在這種模式下，學(xué)生一步到位進入英語的教學(xué)環(huán)境，但由于中文在大學(xué)校園里占統(tǒng)治地位，學(xué)生遇到一點學(xué)習(xí)困難，聽不懂、學(xué)不會，便會開始抱怨。這可能也是雙語教學(xué)在有些高校難以為繼的一個原因。
應(yīng)該指出，不管是嚴武軍的雙語教學(xué)模式還是我們提出的模式都忽略了互聯(lián)網(wǎng)上的信息資源對雙語教學(xué)的影響。實際上，在“導(dǎo)論”的雙語教學(xué)中，我們充分利用了互聯(lián)網(wǎng)上的信息資源來制作英文課件，將國際上“導(dǎo)論”的有關(guān)最新進展有機地加入到課件和雙語教學(xué)中，并深深體會到充分利用網(wǎng)絡(luò)上的信息資源將真正縮短我們在教學(xué)上與英語國家的差距。
3雙語教學(xué)的若干問題及探討
首先，學(xué)生聽不懂是一種正常現(xiàn)象，但學(xué)生必須聽下去。實際上，雙語教學(xué)課程的開設(shè)不僅要求教師更多地投入，對學(xué)生也有同樣的要求。這種投入首先要求學(xué)生有充足的時間。大一屬于從高中到大學(xué)的過渡階段，一般所開課程相對較少，學(xué)生課余時間比較寬裕；同時這一時期學(xué)生考級、考研、就業(yè)的壓力較小，相對于高年級學(xué)生有更多的精力可以投入到雙語教學(xué)課程的學(xué)習(xí)之中。
另一突出的問題是雙語教學(xué)因人而設(shè)，教學(xué)計劃制定時并沒有把雙語教學(xué)納入統(tǒng)一的系統(tǒng)發(fā)展中，雖然丁學(xué)鈞等研究了計算機專業(yè)雙語教學(xué)系統(tǒng)模式，并做了一定的實踐。因此，在這種因人而設(shè)的雙語教學(xué)中，學(xué)生不能系統(tǒng)地用雙語學(xué)習(xí)計算機科學(xué)和技術(shù)學(xué)科的相關(guān)知識，高校也不能真正有效地建立雙語教學(xué)的教師隊伍。正是如此，近兩年雙語教學(xué)正在我們校級教學(xué)改革項目的申請中逐漸消失，這也可看作人們對雙語教學(xué)效果懷疑的直接后果。同時，這也可看作是沒有建立計算機雙語教學(xué)體系的直接后果。
第三個突出的問題是原版教材和中文教材的關(guān)系。既然是雙語，那么就應(yīng)該合理地同時使用原版教材和中文教材，使二者互為輔助和補充。例如，在“導(dǎo)論”的雙語教學(xué)中，我們以中文教材的內(nèi)容體系作為選擇英文教材和通過互聯(lián)網(wǎng)選取國際上最新的教學(xué)資源的基礎(chǔ)，參考了10本原版或影印版英文教材和1本中文教材。實際上，目前我國雙語教學(xué)教材的建設(shè)還沒有形成一個完整的體系，部分課程的教材還處于探索階段。實踐證明，沒有完整的計算機雙語教學(xué)的課程體系的建立，我國雙語教學(xué)教材的建設(shè)也就很難形成一個完整的體系。
4構(gòu)建計算機雙語教學(xué)課程體系的必要性和重要性
改革開放以來，我國的計算機業(yè)得到了驚人的發(fā)展。但也不得不承認，計算機的技術(shù)和知識基本上來自以英文為載體的媒介(含書籍)，我們的教材基本上是對這些媒介內(nèi)容的加工和處理。同時，計算機專業(yè)的本科生在學(xué)學(xué)英語時，很少接觸大量的專業(yè)詞匯。例如，我們的一些一年級計算機專業(yè)學(xué)生不知道“Object-oriented programming”，雖然他們已學(xué)了C++ 程序設(shè)計語言。而且，大部分編程軟件都是用英語編寫的，這給學(xué)生更好的利用軟件帶來一定的困難。因此，及時實施計算機雙語教學(xué)，以便讓學(xué)生直接學(xué)習(xí)當代以英文為載體的計算機技術(shù)和知識是必要的。
英語在計算機專業(yè)中的學(xué)習(xí)和應(yīng)用是一個漸進過程，學(xué)生不可能通過一門課程的雙語教學(xué)就能達到“能夠閱讀本課程所涉及的的專業(yè)知識與技能的英語文獻資料，而且能夠用英語口語和書面的形式，采用符合國際慣例的方式處理和交流與本課程有關(guān)的專業(yè)事務(wù)和信息”。從這一點來看，有必要建立計算機雙語教學(xué)課程體系，將雙語教學(xué)課程從一入學(xué)開始安排，然后每個學(xué)期逐漸展開，以形成一個初期打基礎(chǔ)、間接動力推動到后期高層次、直接興趣推動的連貫的、完善的雙語教學(xué)體系。
張萍等老師對生物系和物理系實施的雙語教學(xué)的調(diào)查表明，連續(xù)兩個學(xué)期開設(shè)雙語教學(xué)課程的學(xué)生的進步顯著。趙艷紅和邵定宏在探討計算機專業(yè)課程雙語教學(xué)時也注意到計算機專業(yè)雙語教學(xué)應(yīng)具有連貫性，貫穿于學(xué)生的整個受教育過程，并建議“可以有計劃有選擇地從大學(xué)一年級開始，每學(xué)期開設(shè)一到兩門采用雙語教學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。低年級雙語教學(xué)的重點放在英文教材的使用上，逐步實行課堂中英文講授。專業(yè)課鼓勵教師學(xué)生采用英文教材，雙語教學(xué)課程中逐步增加全英文講授比例”。他們也建議程序的開發(fā)環(huán)境應(yīng)是英文的操作界面，盡可能不使用漢化后的開發(fā)工具。
5建設(shè)計算機雙語教學(xué)課程體系的構(gòu)想
科學(xué)合理的雙語教學(xué)課程體系是成功實施雙語教學(xué)和培養(yǎng)“面向世界”人才的根本保障，也是建立一支高質(zhì)量的雙語教學(xué)師資隊伍的必要條件，它還是建設(shè)雙語教學(xué)教材完整體系的必要前提。因此，討論如何科學(xué)合理的建設(shè)計算機雙語教學(xué)課程體系對于發(fā)展我國高校的計算機雙語教學(xué)是很有意義的。
一般來講，科學(xué)合理的雙語教學(xué)課程體系必須考慮其與計算機本專業(yè)其他課程的關(guān)聯(lián)性和銜接性，同時又要避免學(xué)科內(nèi)容的無效重復(fù)，不能像計算機專業(yè)外語那樣。具體來說，計算機雙語教學(xué)課程體系首先應(yīng)貫徹教育部2001年《關(guān)于加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中關(guān)于雙語教學(xué)的精神。這一文件頒布已七年了，計算機雙語教學(xué)的課程應(yīng)達到所開課程的10％。這意味著計算機雙語教學(xué)課程體系至少包含4門計算機課程的雙語教學(xué)，如果在計算機本科生的四年的教學(xué)計劃中，每年能夠至少開設(shè)一門計算機課程的雙語教學(xué)，就基本上實現(xiàn)了“雙語教學(xué)不斷線”的思想。
目前大多計算機教學(xué)課程體系由公共必修課、專業(yè)必修課、專業(yè)選修課和公共選修課組成。因此，計算機專業(yè)雙語教學(xué)課程體系應(yīng)涵蓋專業(yè)必修課和專業(yè)選修課。而且，雙語教學(xué)課程應(yīng)覆蓋本科生大學(xué)四年的每個學(xué)年，我們的計算機雙語課程教學(xué)體系至少應(yīng)包括在一年級開設(shè)的“計算機科學(xué)導(dǎo)論”，在二年級開設(shè)的一門程序設(shè)計語言，例如“Java 程序設(shè)計”，在三年級開設(shè)的“軟件工程”和在四年級開設(shè)的“人工智能”。其中兩門是必修課，兩門是選修課。
選擇上述課程作為計算機教學(xué)課程體系的一部分，不僅吸收了國內(nèi)同行的雙語教學(xué)經(jīng)驗，而且基于下列考慮：
(1) 凡是國內(nèi)教材與國外英文原版教材具有較高內(nèi)容一致性的課程；或者，課程所用的國內(nèi)教材基本上是國外英文原版教材的子集，均可較容易地用于雙語教學(xué)?！癑ava程序設(shè)計”、“軟件工程”和“人工智能”屬于這種情況。
(2) “計算機科學(xué)導(dǎo)論”是計算機本科生一年級的入門性課程，計算機專業(yè)的雙語教學(xué)應(yīng)從這里開始。如果說計算機的學(xué)習(xí)應(yīng)該“從娃娃開始”，那么計算機專業(yè)的雙語教學(xué)應(yīng)該從“導(dǎo)論”開始。
(3) 我們已成功地實施了“計算機科學(xué)導(dǎo)論”和“Java程序設(shè)計”的雙語教學(xué)。本文的第一作者曾實施“人工智能”的雙語教學(xué)。
我們還將實施“軟件工程”的雙語教學(xué)，因為“軟件工程”雙語教學(xué)的成功將有利于學(xué)生提高他們用雙語直接了解掌握最新軟件工程的原理、思想、技術(shù)和方法的能力，改善他們在軟件開發(fā)中的合作和團隊精神，促進我國軟件工業(yè)的國際化。
同時，我們的計算機雙語教學(xué)課程體系還包括“算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理”兩門課程，使之達到“用雙語授課課程課時達到該課程課時的50%以上”， 因此，我們的計算機雙語教學(xué)課程體系就包括了高等學(xué)校計算機科學(xué)專業(yè)方向15門核心課程中的6門課程。
最后，我們將在本科生的四年級開設(shè)三門雙語教學(xué)選修課程“電子商務(wù)”、“數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)倉庫”和“Web智能和工程”，學(xué)生可選修其中一門。同時我們要求學(xué)生在做畢業(yè)論文時必須閱讀和引用1～2本英文著作，2～3篇英文期刊論文，3～5篇國際會議論文集論文。這可看作是為學(xué)生將來用英語發(fā)表研究成果所做的必要訓(xùn)練。
6結(jié)束語
本文探討了目前雙語教學(xué)的三種模式，討論與構(gòu)建雙語教學(xué)課程體系有關(guān)的若干問題，研究構(gòu)建計算機雙語教學(xué)的課程體系的必要性和重要性，并探討了如何建設(shè)計算機雙語教學(xué)的課程體系。建立完善的計算機雙語教學(xué)的課程體系仍然是一個長期而困難的教育目標，也是一個巨大而復(fù)雜的教學(xué)系統(tǒng)工程，在實現(xiàn)這一目標的過程中，還有無數(shù)的問題等待解決。我們應(yīng)加大引進所需原版教材的種類，更需建立一支能夠?qū)嵤┯嬎銠C雙語教學(xué)課程體系的高質(zhì)量教師隊伍。
7致謝
本文得到河北師范大學(xué)校第八批教學(xué)改革項目的部分支持。作者衷心感謝河北師范大學(xué)的支持。沒有他們的支持和幫助，“計算機科學(xué)導(dǎo)論”的雙語教學(xué)就不能在河北師范大學(xué)順利實施。本文中的某些思想、方法和策略就不可能浮現(xiàn)。
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【關(guān)鍵詞】課程改革；計算思維；任務(wù)驅(qū)動
0 引言
1989年，ACM攻關(guān)組提交了著名的“計算作為一門學(xué)科”報告，報告認為，“計算機導(dǎo)論”課程要培養(yǎng)學(xué)生面向科學(xué)的思維能力，是學(xué)生領(lǐng)會學(xué)科的力量，以及從事本學(xué)科工作的價值所在[1]。2001年，CC2001將計算機學(xué)科劃分為計算機科學(xué)、計算機工程、軟件工程、信息工程、信息技術(shù)五個分支[2]。2005年，CC2005進一步指出，該課程的關(guān)鍵是課程的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，ACM和IEEE-CS分別為這五個分支學(xué)科設(shè)計了相對獨立的課程體系，要求“計算機導(dǎo)論”課程應(yīng)該以面向計算學(xué)科的思維能力，即計算思維能力的培養(yǎng)為核心，為學(xué)生的大學(xué)課程打好基礎(chǔ)[3]。2002年中國計算機學(xué)會教育委員會和全國高等學(xué)校計算機教育研究會推出了《中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002》（China Computing Curricula 2002，簡稱CCC2002），闡明了計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的教育思想，對學(xué)科的定義、學(xué)科方法論、學(xué)科知識體系和內(nèi)容、教學(xué)計劃制定以及課程組織方法、畢業(yè)生應(yīng)具備的能力等方面做了系統(tǒng)全面設(shè)計，并將計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識體系結(jié)構(gòu)組織成知識領(lǐng)域、知識單元和知識點三個層次，其中知識領(lǐng)域是知識體系結(jié)構(gòu)的最高層次，共14個領(lǐng)域，下設(shè)132個知識單元[4]。
目前，我國國內(nèi)的學(xué)科分支及課程體系一直沿用CC2005和CCC2002，“計算機導(dǎo)論”設(shè)計5個知識領(lǐng)域，涵蓋12個核心知識單元，分別是信息技術(shù)史、程序設(shè)計語言概論、軟件工具和環(huán)境、語言翻譯簡介、人機交互基礎(chǔ)、軟件演化、通信與網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)的社會環(huán)境、職業(yè)責(zé)任和道德責(zé)任、基于計算機的系統(tǒng)的風(fēng)險和責(zé)任、知識產(chǎn)權(quán)、隱私權(quán)和公民自由。
“計算機導(dǎo)論”是一門計算機專業(yè)的引導(dǎo)性課程，開設(shè)在學(xué)生第一學(xué)年的第一個學(xué)期。本課程教學(xué)目標是：通過本課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解計算機科學(xué)的基本概念、計算機系統(tǒng)的組成、數(shù)據(jù)表示方法學(xué)和數(shù)據(jù)加工表示方法等，最終對本專業(yè)各個學(xué)科的核心內(nèi)容、各個學(xué)科的關(guān)聯(lián)有全面、概要的認識，為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)奠定入門的基礎(chǔ)。同時，“計算機導(dǎo)論”該課程也是一次對學(xué)生具體而詳盡的專業(yè)思想教育，對學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)具有啟蒙作用。因此，依托學(xué)科課程體系，對《計算機導(dǎo)論》課程進行改革，優(yōu)化課程內(nèi)容、打造精英團隊、改進教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生計算思維和實踐能力非常重要。
1 課程教學(xué)存在的問題
從計算機學(xué)科體系發(fā)展背景、計算機導(dǎo)論課程大綱設(shè)計、計算機專業(yè)的計算機導(dǎo)論實際教學(xué)效果等方面分析，計算機導(dǎo)論課程建設(shè)主要存在以下問題。
1.1 課程意義認識不足
隨著中學(xué)階段信息技術(shù)課程的普及，學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)資源獲取日益增多的社會環(huán)境下，一些學(xué)生和教師對“計算機導(dǎo)論”課程的地位認識不足。學(xué)生將“計算機導(dǎo)論”課程與“計算機應(yīng)用基礎(chǔ)”課程混為一談，在教學(xué)管理過程中，學(xué)生對大量的專業(yè)名詞感覺枯燥，理解困難，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，處于被動接受狀態(tài)，缺乏自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新意識。學(xué)生學(xué)完后感覺不到這門課程的意義，沒有起到為后續(xù)課程打基礎(chǔ)的作用。
1.2 教師對計算機導(dǎo)論課程內(nèi)容理解不夠，教學(xué)內(nèi)容簡單化
“計算機導(dǎo)論”課程信息量大，教師很難做到每個章節(jié)分配合理，重難點掌握恰當，沒有潛移默化的培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，不能很好地幫助學(xué)生系統(tǒng)的認識計算機學(xué)科體系結(jié)構(gòu)。教師在面臨繁多的學(xué)科體系要求下，很難貫徹執(zhí)行計算機學(xué)科體系的核心思想，在教學(xué)內(nèi)容上只是對核心內(nèi)容進行簡化和壓縮，生搬硬套教學(xué)大綱，完成基本的教學(xué)要求。
1.3 教學(xué)方式陳舊
在信息化高速發(fā)展的環(huán)境下，學(xué)生習(xí)慣了依賴網(wǎng)絡(luò)、依賴手機電腦，這時，教師還采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，只是簡單的將黑板的“人灌”簡單的改成了PPT的“電灌”，學(xué)生還是被動地接受，課堂氣氛沉悶，學(xué)生沒有激情，教學(xué)效果不理想。
2 課程改革的思路
2.1 依托學(xué)科課程體系，以培養(yǎng)學(xué)生計算思維為向?qū)?gòu)建課程的教學(xué)大綱
計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動?；谟嬎闼季S的教學(xué)，是指通過建立一種合適的體系，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標，激勵、引導(dǎo)和幫助學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。在課程教學(xué)是以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的“探究”過程，在教學(xué)過程中運用計算思維的方法獲取知識、訓(xùn)練技能、培養(yǎng)能力、發(fā)展個性[5]。
2006年3月，美國卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美國計算機權(quán)威期刊Communications of the ACM雜志上給出，并定義的計算思維（Computational Thinking）。周教授認為：計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。2008年6月，ACM在網(wǎng)上公布的對CS2001（CC2001）進行中期審查的報告（CS2001 Interim Review）（草案），開始將美國卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授倡導(dǎo)的“計算思維”與“計算機導(dǎo)論”課程綁定在一起，并明確要求該課程講授計算思維的本質(zhì)。根據(jù)ACM和IEEE-CS的要求，“計算機導(dǎo)論”課程應(yīng)該以面向計算學(xué)科的思維能力，即計算思維能力的培養(yǎng)為核心，為學(xué)生將來的大學(xué)課程打好基礎(chǔ)[6]。
“計算機導(dǎo)論”在課程大綱設(shè)計中，依托學(xué)科課程體系，以培養(yǎng)學(xué)生計算思維為向?qū)?，力求以嚴密的方式將學(xué)生引入計算學(xué)科各個富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之中，為學(xué)生正確認知計算學(xué)科提供方法，為學(xué)生今后深入學(xué)習(xí)計算機的課程做鋪墊。下面列出“計算機導(dǎo)論”課程教學(xué)大綱。如表1所示。
如表1所述，“計算機導(dǎo)論”課程的課程大綱中包含了學(xué)科的宏大視野和學(xué)科各分支領(lǐng)域具有的共性的核心概念、數(shù)學(xué)方法、系統(tǒng)科學(xué)方法、社會與問題，要求學(xué)生理解計算思維，認識學(xué)科形態(tài)，培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)素質(zhì)。課程大綱體現(xiàn)了在不斷地提出問題、解決問題的過程中，加強學(xué)生運用計算思維進行問題求解能力的訓(xùn)練以及邏輯思維能力的培養(yǎng)，結(jié)合專業(yè)特色，將計算思維應(yīng)用到各個專業(yè)問題的解決方法中去。
2.2 教學(xué)內(nèi)容模塊化，以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力為目的改變教學(xué)表現(xiàn)形式
依據(jù)3.1中構(gòu)建的課程大綱，將“計算機導(dǎo)論”的所有教學(xué)內(nèi)容分模塊以不同的課堂形式表現(xiàn)。下面列出分模塊的“計算機導(dǎo)論”教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)表現(xiàn)形式。如表2所示。
2.3 打造可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新型的教學(xué)團隊
“計算機導(dǎo)論”需要解決的主要問題是讓學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展歷史，學(xué)科最新發(fā)展方向，職業(yè)基本行為規(guī)范和學(xué)科所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，因此需要教師能夠融會貫通的對“計算機導(dǎo)論”所設(shè)計的計算機學(xué)科知識進行系統(tǒng)的講解，并能夠跟蹤學(xué)科的科研動態(tài)，了解目前的重大科研成果，通過對前沿科學(xué)內(nèi)容的講解，開拓學(xué)生的視野。因此，“計算機導(dǎo)論”教師團隊的教師必須教學(xué)經(jīng)驗豐富，“計算機導(dǎo)論”中所涉及的知識映射的單門課程需要有循環(huán)教學(xué)2-3遍的教學(xué)經(jīng)驗，能夠非常清楚后續(xù)各課程之間的銜接關(guān)系，準確地把握各類課程的引導(dǎo)性內(nèi)容和重要性內(nèi)容，在教學(xué)過程中潛移默化的培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。
教學(xué)團隊由教學(xué)經(jīng)驗豐富的教學(xué)型專業(yè)人員擔(dān)任課程負責(zé)人，以中、青年骨干教師為主體，形成由教授、副教授、講師、助教組成梯次合理的隊伍。教學(xué)團隊中有教學(xué)效果優(yōu)秀、教學(xué)經(jīng)驗豐富的名師。
課程負責(zé)人熟悉各個教學(xué)環(huán)節(jié)教育改革趨勢，能夠協(xié)調(diào)和凝聚團隊成員的力量，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，指導(dǎo)團隊成員在課程建設(shè)、教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段或?qū)嶒?、實踐教學(xué)等方面的教育教學(xué)改革中取得成果。
“計算機導(dǎo)論”教師團隊的教師要求掌握各種課堂技巧，根據(jù)不同的章節(jié)內(nèi)容特色，靈活運用各種教學(xué)方法，用通俗易懂的語言描述繁雜的專業(yè)內(nèi)容，調(diào)動課堂氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“計算機導(dǎo)論”的興趣，讓學(xué)生正確認識本門課程的重要性。
教學(xué)團隊成員要求具有創(chuàng)新性思維，在間教學(xué)過程中進行專業(yè)學(xué)術(shù)探討與論爭、教學(xué)方法交流、教學(xué)經(jīng)驗溝通等，產(chǎn)生教學(xué)實踐改革的創(chuàng)新思考，并在教學(xué)實踐中逐漸實施，形成通過教學(xué)團隊成員的創(chuàng)新精神來促進課程發(fā)展和培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識教師的良性循環(huán)。
2.4 合理利用網(wǎng)絡(luò)資源，創(chuàng)造交互式課堂
根據(jù)上文所描述的模塊化的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式，在課堂教學(xué)過程中，以學(xué)生為中心，采用理論、實踐（2：1）的形式組織課堂教學(xué)。理論課堂以講解基本理論知識為重點，幫助學(xué)生運用學(xué)科數(shù)學(xué)思想梳清整個學(xué)科脈絡(luò)，建立系統(tǒng)化的認知模型。實踐課堂以“任務(wù)驅(qū)動”的形式組織教學(xué)，以團隊小組的形式進行考核。課堂教學(xué)方式是：①教師引導(dǎo)組長運用關(guān)注點的計算思維指導(dǎo)組內(nèi)的分工，將一個復(fù)雜的題目演變成一系列的子模塊；②各組員定期交流各自完成的情況，對于過程中遇到的問題；③教師引導(dǎo)學(xué)生運用計算思維的方法進行抽象、分析；④通過網(wǎng)絡(luò)等各種途徑進行自主檢索、探究、思考、討論；⑤最終形成問題的求解思路；⑥在學(xué)生完成任務(wù)后，教師引導(dǎo)學(xué)生進行知識的歸納和總結(jié)，并演示、講解和答辯相結(jié)合進行總結(jié)評價，加深學(xué)生對知識體系的理解。通過這種課堂組織方式，激發(fā)學(xué)生的求知欲，改變學(xué)生由被動學(xué)習(xí)為主動獲取知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。
隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和學(xué)生對計算機技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生可以通過互聯(lián)網(wǎng)去使用優(yōu)質(zhì)的教育資源，不再單純地依賴授課老師去教授知識。而課堂和老師的角色則發(fā)生了變化。老師更多的責(zé)任是去理解學(xué)生的問題和引導(dǎo)學(xué)生去運用知識。1/3的時間課程教學(xué)中，除去需要用實驗驗證計算機學(xué)科中的一些核心概念和學(xué)科形態(tài)外，如：計算機的體系結(jié)構(gòu)在最新的計算機產(chǎn)品中的應(yīng)用問題，第三次數(shù)學(xué)危機，職業(yè)道德，計算機未來的形態(tài)等問題均可以采用“任務(wù)驅(qū)動”的形式授課。學(xué)生需要課前根據(jù)老師布置的范圍了解和學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，形成小組總結(jié)性文字，老師需要根據(jù)學(xué)生的實際水平和課前學(xué)習(xí)效果組織課堂討論，引導(dǎo)學(xué)生計算思維的方式構(gòu)建學(xué)科脈絡(luò)，拓展學(xué)科視野。
理論教學(xué)與任務(wù)驅(qū)動實踐教學(xué)有機結(jié)合，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進了學(xué)對知識的理解，訓(xùn)練了學(xué)生的計算思維，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造力。
3 小結(jié)
論文通過對“計算機導(dǎo)論”課程的課程大綱梳理、教學(xué)團隊建設(shè)、教學(xué)方法改革，在當前“計算機導(dǎo)論”教學(xué)中注入了新的思路，體現(xiàn)了以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的教育思想。
【參考文獻】
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[4]中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002 研究組.中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.
《計算機導(dǎo)論》課程是對計算機專業(yè)做個緒論性的介紹，主要目的是讓學(xué)生對計算機的歷史發(fā)展、知識體系及學(xué)習(xí)方法有個總體了解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性。對《計算機導(dǎo)論》雙語課程的內(nèi)容和特點、教學(xué)條件、教學(xué)方法等作了詳細的闡述，提出了創(chuàng)新點并指出了下一步研究的方向。
關(guān)鍵詞：
計算機導(dǎo)論；課程；雙語
中圖分類號：
F49
文獻標識碼：A
文章編號：16723198（2014）06017202
1 引言
《計算機導(dǎo)論》（雙語）課程從學(xué)科整體出發(fā)，綜述性地、深入淺出地介紹計算機學(xué)科的有關(guān)知識與技能，起導(dǎo)向的作用。它是從事計算機專業(yè)學(xué)習(xí)學(xué)生的“引導(dǎo)圖”，是對整個計算機學(xué)科有一個鳥瞰式的縱覽。它沒有先修課要求，也無直接的后續(xù)課，但它是所有后繼專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課的基礎(chǔ)。其目的是認識計算機學(xué)科的本質(zhì)，對計算機學(xué)科的系統(tǒng)化和科學(xué)化進行闡述，并在這個過程中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。通過計算機基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，掌握計算機軟硬件基本使用方法，使學(xué)生對計算機的認識由感性的、功能的認識深入到內(nèi)涵的、理論的認識。在學(xué)完本課程后，使學(xué)生掌握計算機技術(shù)所必須的所有核心概念和內(nèi)容，并為后續(xù)的計算機技術(shù)課程學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。本課程的目標是對計算機專業(yè)做一個緒論性的介紹，不求深度優(yōu)先，但求廣度優(yōu)先，主要目的是讓學(xué)生對計算機的歷史發(fā)展，知識體系及學(xué)習(xí)方法有一個總體的了解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，為學(xué)生順利完成大學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)提供必要的專業(yè)認識基礎(chǔ)。在教學(xué)中，主講教師主要采用雙語教學(xué)，讓同學(xué)逐步提高計算機專業(yè)英語的聽力和表達能力，熟悉計算機專業(yè)的英語術(shù)語，培養(yǎng)國際化的計算機專業(yè)人才。
2 教學(xué)內(nèi)容和特點
作為導(dǎo)論性課程，本課程既介紹了計算機軟硬系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，同時也介紹了數(shù)據(jù)存儲、軟件工程、程序設(shè)計、人工智能以及算法等方面的知識內(nèi)容。本課程盡可能地將最有用的信息綜合起來提供給學(xué)生，因此，課程具有如下特點：覆蓋面廣，幾乎包含了計算機科學(xué)和技術(shù)所涉及的所有核心概念和內(nèi)容；彈性大，作為進入大學(xué)學(xué)習(xí)的一門導(dǎo)論性強、覆蓋面廣的專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)生必然面臨很多問題和難題，對各部分內(nèi)容的把握不可能深入，為此需要在教學(xué)中靈活處理。但是最基本的要求是把握最基礎(chǔ)、最核心的概念和技術(shù)。該課程定位是對計算機專業(yè)做一個緒論性的介紹，不求深度優(yōu)先，但求廣度優(yōu)先，主要目的是讓學(xué)生對計算機的歷史發(fā)展，知識體系及學(xué)習(xí)方法有一個總體的了解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，為學(xué)生順利完成大學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)提供必要的專業(yè)認識基礎(chǔ)。主講教師以科學(xué)的認識論和科學(xué)的方法論統(tǒng)領(lǐng)整個課程的教學(xué)，采取高級科普的深度定位和通俗流暢的語言和故事，向?qū)W生介紹整個學(xué)科的概貌和國內(nèi)外的最新進展，幫助學(xué)生進行整個學(xué)科正確的認知與導(dǎo)學(xué)。
《計算機導(dǎo)論》課程是計算機專業(yè)一門重要的先導(dǎo)基礎(chǔ)課程。該課程教學(xué)的兩個基本目標和任務(wù)是認知與導(dǎo)學(xué)。在教學(xué)中，教師應(yīng)該以科學(xué)的認識論和科學(xué)的方法論統(tǒng)領(lǐng)整個課程的教學(xué)，采取高級科普的深度定位和通俗流暢的語言和故事，向?qū)W生介紹整個學(xué)科的概貌和國內(nèi)外的最新進展，幫助學(xué)生進行整個學(xué)科正確的認知與導(dǎo)學(xué)，為學(xué)生順利完成大學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)提供必要的專業(yè)認識基礎(chǔ)，同時，給學(xué)生的學(xué)習(xí)留下大量的疑問和問題，為后續(xù)課程的教學(xué)留下“伏筆”，真正使導(dǎo)論課程的教學(xué)起到初步認知與正確導(dǎo)學(xué)的作用，能夠引導(dǎo)和幫助學(xué)生按照學(xué)科專業(yè)的特點和要求來開展學(xué)習(xí)。計算機導(dǎo)論實驗是計算機導(dǎo)論課程課內(nèi)實驗，通過實驗，要求學(xué)生掌握計算機基本應(yīng)用技能。
利用雙語教學(xué)充分利用互聯(lián)網(wǎng)上的信息資源和計算機科學(xué)導(dǎo)論的中英文教材深入淺出地介紹計算機的基礎(chǔ)知識，計算機體系結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)計算，程序設(shè)計與算法分析，信息系統(tǒng)，軟件工程，圖形學(xué)和可視化計算，智能系統(tǒng)，離散結(jié)構(gòu)等。
3 教學(xué)條件
選用《Computer Science An Overview（計算機科學(xué)概論）》，（美）J. Glenn Brookshear著，人民郵電出版社，作為理論教材。同時提供學(xué)生一些參考書和一些網(wǎng)站。該教材是計算機科學(xué)導(dǎo)論課程的一本經(jīng)典教材，全書對計算機科學(xué)做了精彩的百科全書式的全面闡述，全景式地展現(xiàn)了計算機科學(xué)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及其新的技術(shù)發(fā)展趨勢。教材首先介紹的是信息編碼及計算機體系結(jié)構(gòu)的基本原理；進而是操作系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容，接著探討了算法、程序設(shè)計語言及軟件開發(fā)，然后探索了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫方面的問題，通過圖形講述計算機技術(shù)的主要應(yīng)用，涉及了人工智能，闡述了計算機抽象理論。教材在內(nèi)容編排上遵循由具體到抽象推進這樣一種很利于教學(xué)的順序，每一個主題自然而然地引導(dǎo)出下一個主題。此外，書中還有大量的圖、表和實例，增強了讀者對知識的了解與把握。該教材既適合作為高等院校計算機以及相關(guān)專業(yè)本科生教材，也可以供有意在計算機方面發(fā)展的非計算機專業(yè)讀者作為入門參考。
《計算機導(dǎo)論》（雙語）課程是計算機專業(yè)一門基礎(chǔ)課，歷來得到學(xué)校及學(xué)院各方的關(guān)注和重視。我們制定了“以人為本”、“因材施教”、“教學(xué)互動”的教學(xué)方針，對《計算機導(dǎo)論》（雙語）課程在教學(xué)內(nèi)容、方法以及教學(xué)手段和考核方式等方面進行了大范圍改革試驗。采用整體、交互式教學(xué)模式，推廣“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方法，對課堂教學(xué)實踐進行了個案分析和研究，觀察了“任務(wù)型教學(xué)法”和“問題驅(qū)動法”在課堂教學(xué)活動中的實踐效果。以上改革成果取得了良好的成效。學(xué)校圖書館有很多可利用的網(wǎng)絡(luò)電子期刊和國內(nèi)外幾個大型的數(shù)據(jù)庫，如：中國學(xué)術(shù)期刊全文庫、中國博碩士學(xué)位論文全文庫、Elsevier期刊全文庫、Springerlink期刊全文庫、LexisAcademic數(shù)據(jù)庫、AIP&APS期刊全文庫、IOP期刊全文庫、國家科技圖書文獻中心、高校人文社會科學(xué)文獻中心、中國知網(wǎng)總站（高等教育期刊）、中國知網(wǎng)總站（基礎(chǔ)教育期刊）等。學(xué)院有自己的圖書資料室，藏書豐富，有許多關(guān)于計算機專業(yè)的中外文圖書和中外文期刊，資料室的管理人員具有高級職稱，業(yè)務(wù)水平高，為教師的科研、教學(xué)提供了高質(zhì)量、熱情的服務(wù)。這些不僅確保了“計算機導(dǎo)論”課程教學(xué)任務(wù)的順利實現(xiàn)，而且為學(xué)生的課外學(xué)習(xí)創(chuàng)造了寬舒的、有利的環(huán)境。目前該課程可以進行網(wǎng)絡(luò)共享的教學(xué)資源有課程教學(xué)大綱、考試大綱、教學(xué)計劃、習(xí)題集、電子教案、教學(xué)課件、參考文獻等。利用多媒體教室，以英文電子講義為主用雙語講授所涉及內(nèi)容的基本觀點、技術(shù)、理論和新概念，以有關(guān)章節(jié)的歷史故事為主線將人，內(nèi)容和實踐統(tǒng)一到教學(xué)過程中。充分利用互聯(lián)網(wǎng)獲取最新的信息，技術(shù)和工具，并和學(xué)生同時分享。
4 教學(xué)方法
根據(jù)教學(xué)目標的需要和后繼課程內(nèi)容相關(guān)性，在原版教材中選擇滿足教學(xué)要求的教學(xué)內(nèi)容實施教學(xué)，精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，并適當補充后繼課程所需教學(xué)內(nèi)容。在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，為學(xué)生指定了大量閱讀資料（網(wǎng)上下載、資料室、電子圖書館、相關(guān)參考書），設(shè)計了大量的案例，布置了操作性強的項目設(shè)計。充分體現(xiàn)專業(yè)特色，在“知識夠用”的前提下，強調(diào)技能的培養(yǎng)。建立課程內(nèi)容更新機制，把枯燥的計算機理論轉(zhuǎn)化具有實際意義案例教學(xué)。以調(diào)動學(xué)生積極性為核心，以模擬實踐教學(xué)為主線，建立多渠道、獲取式教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)方法體系。以多媒體教學(xué)為主線，建立多媒體課件、立體化教材、網(wǎng)上資源為一體的教學(xué)體系。教師通過班級QQ群相關(guān)教學(xué)資料和教學(xué)通知，學(xué)生可以登陸教學(xué)交互平臺，閱讀下載資料、掌握教學(xué)難點與重點，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)上交作業(yè)，教師批改完畢通過網(wǎng)絡(luò)回傳給學(xué)生。起到了良好的教學(xué)輔助作用。課前學(xué)生可以中文教材為基礎(chǔ)進行預(yù)習(xí)，大致了解課堂教學(xué)的基本內(nèi)容以及專業(yè)概念的母語表達；課上教師以英文電子講義為主用雙語講授所涉及內(nèi)容的基本觀點、技術(shù)、理論和新概念；課后學(xué)生又可詳讀英文教材和推薦的英文網(wǎng)站將課上內(nèi)容進一步擴展。通過指導(dǎo)學(xué)生進行課堂討論等方式引導(dǎo)學(xué)生主動參與，提高學(xué)習(xí)興趣與效果。在適當?shù)臅r刻利用中文提示。雙語教學(xué)的一個重要目的是讓學(xué)生掌握專業(yè)詞匯的中英文含義，由于采用英文原版教材，且課件以英文表達為主。為了讓學(xué)生掌握專業(yè)詞匯的中文含義，必須采用中文提示。中文提示采用兩種方式：靜態(tài)方式和動態(tài)方式，靜態(tài)方式中兩種語言同時呈現(xiàn)（為了吸引學(xué)生注意，采用兩種不同顏色），動態(tài)方式則動過標注及動畫的方式實現(xiàn)。過多的采用靜態(tài)方式可能讓學(xué)生麻木而疏于記憶，過多的采用純英文表述可能讓學(xué)生感到疲勞。我們在課件中采用靜態(tài)和動態(tài)相結(jié)合的方式，對于特別難以理解以及難以表達的部分，還采用中英文混合講解的方法，提高學(xué)生對專業(yè)知識的雙語表達能力。將最新的研究成果帶入課堂不僅可以開闊學(xué)生的眼界，也可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。通過實驗以及課程設(shè)計項目，一方面可以幫助學(xué)生理解方法的本質(zhì)，另一方面可以培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。通過案例培養(yǎng)學(xué)生的興趣以及求解實際問題的能力。
