对计算机学科的认识论文范文第1篇

《计算机导论》课程是对计算机专业做个绪论性的介绍，主要目的是让学生对计算机的历史发展、知识体系及学习方法有个总体了解，激发学生的学习兴趣和学习主动性。对《计算机导论》双语课程的内容和特点、教学条件、教学方法等作了详细的阐述，提出了创新点并指出了下一步研究的方向。

关键词：

计算机导论；课程；双语

中图分类号：

F49

文献标识码：A

文章编号：16723198（2014）06017202

1 引言

《计算机导论》（双语）课程从学科整体出发，综述性地、深入浅出地介绍计算机学科的有关知识与技能，起导向的作用。它是从事计算机专业学习学生的“引导图”，是对整个计算机学科有一个鸟瞰式的纵览。它没有先修课要求，也无直接的后续课，但它是所有后继专业基础课及专业课的基础。其目的是认识计算机学科的本质，对计算机学科的系统化和科学化进行阐述，并在这个过程中激发学生学习的兴趣。通过计算机基础知识的学习，掌握计算机软硬件基本使用方法，使学生对计算机的认识由感性的、功能的认识深入到内涵的、理论的认识。在学完本课程后，使学生掌握计算机技术所必须的所有核心概念和内容，并为后续的计算机技术课程学习打下坚实的基础。本课程的目标是对计算机专业做一个绪论性的介绍，不求深度优先，但求广度优先，主要目的是让学生对计算机的历史发展，知识体系及学习方法有一个总体的了解，激发学生的学习兴趣和学习主动性，为学生顺利完成大学的学习任务提供必要的专业认识基础。在教学中，主讲教师主要采用双语教学，让同学逐步提高计算机专业英语的听力和表达能力，熟悉计算机专业的英语术语，培养国际化的计算机专业人才。

2 教学内容和特点

作为导论性课程，本课程既介绍了计算机软硬系统的基础知识，同时也介绍了数据存储、软件工程、程序设计、人工智能以及算法等方面的知识内容。本课程尽可能地将最有用的信息综合起来提供给学生，因此，课程具有如下特点：覆盖面广，几乎包含了计算机科学和技术所涉及的所有核心概念和内容；弹性大，作为进入大学学习的一门导论性强、覆盖面广的专业基础课程，学生必然面临很多问题和难题，对各部分内容的把握不可能深入，为此需要在教学中灵活处理。但是最基本的要求是把握最基础、最核心的概念和技术。该课程定位是对计算机专业做一个绪论性的介绍，不求深度优先，但求广度优先，主要目的是让学生对计算机的历史发展，知识体系及学习方法有一个总体的了解，激发学生的学习兴趣和学习主动性，为学生顺利完成大学的学习任务提供必要的专业认识基础。主讲教师以科学的认识论和科学的方法论统领整个课程的教学，采取高级科普的深度定位和通俗流畅的语言和故事，向学生介绍整个学科的概貌和国内外的最新进展，帮助学生进行整个学科正确的认知与导学。

《计算机导论》课程是计算机专业一门重要的先导基础课程。该课程教学的两个基本目标和任务是认知与导学。在教学中，教师应该以科学的认识论和科学的方法论统领整个课程的教学，采取高级科普的深度定位和通俗流畅的语言和故事，向学生介绍整个学科的概貌和国内外的最新进展，帮助学生进行整个学科正确的认知与导学，为学生顺利完成大学的学习任务提供必要的专业认识基础，同时，给学生的学习留下大量的疑问和问题，为后续课程的教学留下“伏笔”，真正使导论课程的教学起到初步认知与正确导学的作用，能够引导和帮助学生按照学科专业的特点和要求来开展学习。计算机导论实验是计算机导论课程课内实验，通过实验，要求学生掌握计算机基本应用技能。

利用双语教学充分利用互联网上的信息资源和计算机科学导论的中英文教材深入浅出地介绍计算机的基础知识，计算机体系结构，操作系统，网络计算，程序设计与算法分析，信息系统，软件工程，图形学和可视化计算，智能系统，离散结构等。

3 教学条件

选用《Computer Science An Overview（计算机科学概论）》，（美）J. Glenn Brookshear著，人民邮电出版社，作为理论教材。同时提供学生一些参考书和一些网站。该教材是计算机科学导论课程的一本经典教材，全书对计算机科学做了精彩的百科全书式的全面阐述，全景式地展现了计算机科学的发展历程、现状及其新的技术发展趋势。教材首先介绍的是信息编码及计算机体系结构的基本原理；进而是操作系统和计算机网络的内容，接着探讨了算法、程序设计语言及软件开发，然后探索了数据结构和数据库方面的问题，通过图形讲述计算机技术的主要应用，涉及了人工智能，阐述了计算机抽象理论。教材在内容编排上遵循由具体到抽象推进这样一种很利于教学的顺序，每一个主题自然而然地引导出下一个主题。此外，书中还有大量的图、表和实例，增强了读者对知识的了解与把握。该教材既适合作为高等院校计算机以及相关专业本科生教材，也可以供有意在计算机方面发展的非计算机专业读者作为入门参考。

《计算机导论》（双语）课程是计算机专业一门基础课，历来得到学校及学院各方的关注和重视。我们制定了“以人为本”、“因材施教”、“教学互动”的教学方针，对《计算机导论》（双语）课程在教学内容、方法以及教学手段和考核方式等方面进行了大范围改革试验。采用整体、交互式教学模式，推广“以学生为中心”的教学方法，对课堂教学实践进行了个案分析和研究，观察了“任务型教学法”和“问题驱动法”在课堂教学活动中的实践效果。以上改革成果取得了良好的成效。学校图书馆有很多可利用的网络电子期刊和国内外几个大型的数据库，如：中国学术期刊全文库、中国博硕士学位论文全文库、Elsevier期刊全文库、Springerlink期刊全文库、LexisAcademic数据库、AIP&APS期刊全文库、IOP期刊全文库、国家科技图书文献中心、高校人文社会科学文献中心、中国知网总站（高等教育期刊）、中国知网总站（基础教育期刊）等。学院有自己的图书资料室，藏书丰富，有许多关于计算机专业的中外文图书和中外文期刊，资料室的管理人员具有高级职称，业务水平高，为教师的科研、教学提供了高质量、热情的服务。这些不仅确保了“计算机导论”课程教学任务的顺利实现，而且为学生的课外学习创造了宽舒的、有利的环境。目前该课程可以进行网络共享的教学资源有课程教学大纲、考试大纲、教学计划、习题集、电子教案、教学课件、参考文献等。利用多媒体教室，以英文电子讲义为主用双语讲授所涉及内容的基本观点、技术、理论和新概念，以有关章节的历史故事为主线将人，内容和实践统一到教学过程中。充分利用互联网获取最新的信息，技术和工具，并和学生同时分享。

4 教学方法

根据教学目标的需要和后继课程内容相关性，在原版教材中选择满足教学要求的教学内容实施教学，精心设计教学内容，并适当补充后继课程所需教学内容。在课堂教学的基础上，为学生指定了大量阅读资料（网上下载、资料室、电子图书馆、相关参考书），设计了大量的案例，布置了操作性强的项目设计。充分体现专业特色，在“知识够用”的前提下，强调技能的培养。建立课程内容更新机制，把枯燥的计算机理论转化具有实际意义案例教学。以调动学生积极性为核心，以模拟实践教学为主线，建立多渠道、获取式教学系统的教学方法体系。以多媒体教学为主线，建立多媒体课件、立体化教材、网上资源为一体的教学体系。教师通过班级QQ群相关教学资料和教学通知，学生可以登陆教学交互平台，阅读下载资料、掌握教学难点与重点，学生通过网络上交作业，教师批改完毕通过网络回传给学生。起到了良好的教学辅助作用。课前学生可以中文教材为基础进行预习，大致了解课堂教学的基本内容以及专业概念的母语表达；课上教师以英文电子讲义为主用双语讲授所涉及内容的基本观点、技术、理论和新概念；课后学生又可详读英文教材和推荐的英文网站将课上内容进一步扩展。通过指导学生进行课堂讨论等方式引导学生主动参与，提高学习兴趣与效果。在适当的时刻利用中文提示。双语教学的一个重要目的是让学生掌握专业词汇的中英文含义，由于采用英文原版教材，且课件以英文表达为主。为了让学生掌握专业词汇的中文含义，必须采用中文提示。中文提示采用两种方式：静态方式和动态方式，静态方式中两种语言同时呈现（为了吸引学生注意，采用两种不同颜色），动态方式则动过标注及动画的方式实现。过多的采用静态方式可能让学生麻木而疏于记忆，过多的采用纯英文表述可能让学生感到疲劳。我们在课件中采用静态和动态相结合的方式，对于特别难以理解以及难以表达的部分，还采用中英文混合讲解的方法，提高学生对专业知识的双语表达能力。将最新的研究成果带入课堂不仅可以开阔学生的眼界，也可以培养学生的创新思维。通过实验以及课程设计项目，一方面可以帮助学生理解方法的本质，另一方面可以培养学生解决实际问题的能力。通过案例培养学生的兴趣以及求解实际问题的能力。

对计算机学科的认识论文范文第2篇

关键词：计算思维；新生研讨课；计算机导论

0引言

计算思维、数学思维和实验思维是科学思维体系下的3种认识事物发现规律的方法。计算思维的重要性引起广大教育工作者的重视，国内已有相关学校开设了相关计算机基础课程，或者以计算思维为指导思想的课程群。对于新生来讲，一味地灌输“计算思维”相关内容，可能会引起其迷惑，这是因为思维以感知为基础又超越感知的界限来探索与发现事物的内部本质联系和规律性。思维是认识过程的高级阶段，新生对于什么是计算机科学还没有感知和认识，也就无从体会“计算思维”了。

计算思维导引新生研讨课的开设并不是替代已有计算机基础课程，而是作为已有课程的必要补充。通过案例来培养学生对计算机科学的感知，帮助学生理解计算机学科体系及课程结构。授课过程中，强调案例应用与课程理论的映射，强调各理论的“输入输出”环境，强调专业课程之间的关联。通过课程的实施来培养学生学习计算机科学的兴趣，帮助学生初步建立起计算机学科知识框架，以助于其更好地学习计算机基础课程和专业课程。

1课程目标及意义

计算机教学大纲中有计算机导论和大学计算机文化基础两门课程，分别对计算机和非计算机专业新生进行计算机相关专业知识的入门介绍和讲解。由于这两门课程均是从计算机专业知识角度进行内容覆盖式教学，而计算机科学里的思维方式与新生以前熟悉的数学抽象思维和物理实验思维方式有很大不同，从而导致大多数学生对此门课的内容是“知其然，不知其所以然”，学生不能理解和掌握计算机科学研究与工程实践中的基本问题以及后续专业课程在计算机科学体系中的地位。

计算思维导引新生研讨课的开设是为了突破现有计算机导论性质课程的困境，通过研讨课形式让学生能够理解计算机学科的发展脉络，了解其中的关键问题以及课程体系框架，初步具有查阅、分析和总结文献的能力。

2课程实施

2.1课程定位

计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。作为新生研讨课，让学生能够完全具有上面定义的计算思维能力是不现实的，原因在于：思维能力是长期积累的过程，不可能通过短期训练来完成；计算思维涵盖的知识体系是整个计算机学科，不是一两门计算机专业课能够解决的。

基于上述分析，此课程不会也不应该代替原有的计算机导论性质的课程，而是应该与这些专业课程相互之间进行配合，使得学生能够很好地理解计算机科学中的一些基本概念和核心问题，以及掌握解决问题的一般思考方式。因此，此课程定位在学生知识和能力可接受的基础上，通过以点概面的案例教学方式，选择特定问题和内容来逐步加深学生对计算机科学核心问题的认识；通过案例中引入相关理论课程信息，让学生了解教学大纲中每门课程的目标及联系；通过引导学生准备材料、总结和分析问题，让学生逐步俱备解决具体计算机问题的能力；通过在研讨中引导学生主动思考来激发学生学习计算机科学的热情。

2.2课程内容

本课程内容要求既相对独立又可作为计算机基础课程中内容的补充，要从知其所以然的角度来对计算机相关问题进行阐述。内容围绕着计算机科学中的算法理论和体系结构两个主线来展开，以当前研究领域中的热点问题为切入点，通过通俗易懂的讲解，使得学生能够了解驱动当前IT发展背后的计算机原理性知识和相关技术，并通过将这些知识和技术与计算机相关专业课程相对应，使学生能够形成对相关课程的初步印象。

1）万物皆信息――信息与编码主题讨论。

此部分内容以《信息简史》中的案例为依托材料，从中选取语言文字和通信方式演变等章节的内容作为案例，与学生进行讲解和讨论。案例能够反映出大脑思维到语言的映射、语言到文字的映射、文字到语义的映射、文字到编码的映射，使得学生一步一步地分析、总结并发现其中的规律，进而帮助学生初步梳理出信息与编码的关系。除此之外，将这部分知识与计算机导论中的编码部分内容（二进制、八进制、十六进制、哈夫曼编码等）相关联，与数字逻辑电路的表示相关联，与编程语言中的符号相关联，帮助学生形成编程语言只是大脑中逻辑信息到计算机内映射的初步印象，使其在较高层次上认识计算机语言。最后，通过讲解密码、香农与信息论的实例来加深学生的编码认识，对其中一些理论的指导意义和应用价值有所了解。

2）计算灵魂――数学与算法主题讨论。

此部分内容从数学发展历史及算法发展方面进行讲解，强调数学在算法中的作用，以实际简单的算法实例来讲解如何完成对算法的数学建模、如何推导数学模型来完成算法的效率分析。通过这些案例将大学阶段所学的数学知识与算法分析相映射，帮助学生建立正确的数学课程学习目标；将这些案例与数据表示及算法理论分析相映射，引出算法复杂度、可计算性等相关概念并说明其意义。

3）计算理论与实现基石――图灵机、可计算性与体系结构主题讨论。

此部分内容将从图灵、冯诺依曼等人的轶事说起，对图灵机、冯诺依曼结构进行介绍，引出状态机及可计算性等相关理论。通过图灵机案例实验，让学生理解其实现计算的过程；从中引出程序执行的状态及结构，进而说明冯诺依曼体系结构。通过此方面内容的案例引导，学生能够将算法与计算理论联系起来，将计算理论与计算机体系结构联系起来，从宏观方面初步建立起计算机科学框架的知识体系。除此之外，还简单介绍目前最新的生物分子计算、量子计算等最新计算理论及相应实践系统，从中引导让学生对比和思考图灵机、冯诺依曼结构下的计算理论与生物分子计算、量子计算之间的区别，激发学生对未来计算理论及实现结构的兴趣。

4）人类智能之梦――人脑与人工智能主题讨论。

此部分内容从计算机是否能够替代人脑的辩论话题切入，介绍计算机模拟人脑不同思考方式下的智能算法。通过介绍以下不同类型的智能算法（基于知识表示和推理的算法、基于连接的神经网络算法、基于数据的统计学习算法、基于仿生学的演化算法），让学生能够了解基础理论与人工智能的对应关系：知识表示和推理是对人类心理过程的模拟，其知识与逻辑学之间相关；神经网络是对通过解剖学认识的大脑神经元之间的连接模拟；统计学习是以数理统计理论为基础通过数据来得到预制模型的参数计算过程；演化算法是对群体生物的仿生模拟。通过这些内容的事例展示和讨论，学生能够体会数学建模和智能算法的魅力，从而增强不同领域知识学习的兴趣。

5）数据的力量――数据科学主题讨论。

此部分内容主要介绍目前兴起的数据科学中的相关理论和方法，通过对Google、微软、百度、阿里巴巴等公司的实际案例，向学生传递这样的信息――数据就是力量，对其使用的好坏将关系一个公司的成败。通过讨论语言翻译、搜索引擎、广告推荐、舆情分析等系统中的实现原理与技术分析，来反映数据科学涉及的数据库、概率与数理统计、数据挖掘、机器学习、数据可视化等内容。除此之外，还在案例介绍过程中引人大数据、云计算等相关概念及实例，以拓宽学生的知识面。

6）万物皆互联――物联网主题讨论。

此部分从生物之间的交流话题切入，通过引导学生讨论各自生物之间的交流、人类文明的发展与通信的关系、计算机互联网等相关话题，传达“万物皆有互联的潜质，互联能够促进万物的发展”这样的理念，进而对当前的物联网技术进行介绍，将计算机网络、传感器网络、操作系统与嵌入式系统和CPS（Cyber-Physical Systems）等相关知识点内容引入物联网讨论中。通过对德国工业4.0和中国2025智能制造等相关计划介绍，学生能认识到计算机学科的重要性，增强建立工业强国的使命感。

7）虚拟幻境――仿真与交互主题讨论。

此部分从现代电影场景中人工合成和制作的画面进行讨论，逐步引入计算机图形学、人机仿真技术、人机交互技术相关概念和理论。通过对电脑游戏、虚拟现实、人机交互和人脑交互等具体案例的讲解与讨论，为学生展示计算机科学强大的魅力。

8）计算机学科体系。

此部分内容为上述讨论总结，帮助学生重新梳理计算机学科的知识脉络。在讲解和梳理过程中，根据本科培养计划，重点说明主要课程各自的课程目的以及它们之间的关系，其中，特别强调计算机学科与数学、物理等学科的关系，说明本专业与这些知识内容的“接口”课程。

从上面的内容介绍可以看出，每个主题的讨论相对比较独立，适合具有相关领域特长的教师结合自己的科研实践来进行讲解（具体讨论主题、内容、目标及相关课程如表1所示）。虽然每个教师的专业知识背景不同，但是均围绕此门课程的目标来设计教学方案。

此门课程重点在于通过具体案例讨论，介绍计算机科学理论和相关技术的“输入与输出”。为学生全面了解计算机学科及相关课程体系提供支撑材料，以增加其学习计算机专业的兴趣，为其后续课程的选择和学习提供指导。

2.3授课方式

既然此门课程为新生研讨课，那么授课形式就应该以讨论为主，小班形式授课能保证学生最大程度地参与讨论。授课与讨论相结合，授课时间占全部课时的2/3左右，讨论时间占1/3左右。在课前给学生布置讨论主题以及需要阅读的相关参考资料；在课上，由教师来引导学生主动完成对相关题目的讨论，并从中传授知识。但是，在实际操作过程中，由于新生不熟悉文献的搜索、分析和总结等方法，以及部分文献理论性过强等原因，不可能每堂课都以翻转课堂的形式进行。目前，只能将讨论穿插在授课过程中进行。

为培养学生阅读文献、总结文献能力，除每次课布置的阅读文献外，还要求学生在课程结束时撰写并提交一份计算机领域内指定题目的研究进展综述，以锻炼学生提炼和总结材料能力。这部分内容将计人课程最终成绩，最终成绩里还包括主题的讨论成绩。

目前，此门课程根据讨论主题涉及的知识来分配相应研究特长的教师授课。授课过程中，要注意每个主题之间内容的衔接性，有些内容需要在不同讨论主题授课中，反复对学生进行引导和说明，以加深其对专业课程知识内容重要性的认识。

3课程效果和持续改进

目前，这门课程已经开设2年共4批次讲解实践。通过直接交流和间接的意见反馈，学生在学习完本门课程后基本能够理解计算机专业所从事的工作以及相应的课程体系；能够对前沿的计算机研究问题有所了解；能够帮助他们理解计算机专业课程的设置。从这些反馈内容来看，授课基本达到了预期目标。

对计算机学科的认识论文范文第3篇

关键词:编译原理;计算思维;课程改革

中图分类号:G642 文献标识码:B

1编译知识在计算机学科中的作用

自从20世纪50年代中期诞生世界上第一个高级语言编译器――Fortran语言编译器以来,编译技术不断进步,已经成为计算机科学中发展最迅速、最成熟的一个重要分支。自1966年以来的所有55位图灵奖获奖者中,有近1/3的科学家是因为在程序设计语言和编译方面的成就而获得该项奖励,可见程序设计语言和编译的发展集中体现了计算机科学发展的重要成果与精华。计算机应用能发展到今天,编译技术的发展有着极其重要的、不可替代的作用。

五十多年以来,随着编译技术的发展,有关编译原理和技术的内容被逐步引入到了计算机专业本科教学中。从早期各阶段ACM和IEEE的计算机专业教学计划,到近年ACM和IEEE联合制定的CC 2005,再到我国教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会2006年编制的《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》,直至最新的ACM和IEEE联合制定的CS2008,都把有关编译原理和技术的知识作为重要教学内容列入。目前,我们编译原理课程的教学内容覆盖了CS2008体系中程序设计语言领域、算法和复杂性等领域的多个知识单元。

2编译原理课程的理论性和技术性特点

编译程序的构造原理和技术可以说是计算机科学技术中理论和实践相结合的最好典范。在许多课程的教学中,经典理论和先进技术之间的联系往往缺乏具体而形象的例证,而“编译原理”课程在这方面具有得天独厚的优势。形式语言和自动机理论为编译程序的设计提供了坚实的理论基础,正是在科学理论的保证下,才形成了一系列先进的编译程序设计方法和工具,使得编译程序的构造具有很高的系统性和自动化程度。例如,正是有了有限自动机的经典理论,才有了LEX这样的高度自动化的词法分析器的自动产生器;正是有了Knuth提出的LR分析方法,才有了YACC这样的高效的语法分析器产生器,将程序员从繁琐的代码编写中解放出来。编译课程的教学既要强调经典理论在计算机科学中的重要作用,又要注重介绍利用这些基础理论来设计和构造编译程序各模块的先进方法及工具,可以具体形象地说明经典理论与先进技术的关系。理论和实践相结合是“编译原理”课程的鲜明特色。

“编译原理”课程特别强调运用理论知识进行实践的能力和素质,以突出计算机专业人才培养的特色。“编译原理”是每个优秀的计算机专业人员必修的一门课程。通过编译程序这一具体的案例,学生可以综合理解和运用计算机的程序语言、操作系统和体系结构等各种软硬件知识,形成计算机专业人才特有的系统的专业知识结构。在系统学习编译的理论和技术的过程中,学生一方面对科学理论的基础作用有了充分的认识,提高了学习经典理论的兴趣,形成了较高的理论素养;另一方面,通过课程综合性的实践,分析或改进简单或复杂、原型级或产品级的各种编译程序或工具,也可以提高灵活运用理论知识、设计较大规模的软件来解决实际问题的能力。在课程的学习和实践中,学生可以深刻体会到理论学习的意义和动手实践的乐趣。

有许多人认为,如果今后不从事编译器的开发,编译知识就显得并不重要了――事实上并非如此。编译课程鲜明的理论性和技术性特点,使得这些知识对于计算机专业人员来说具有重要作用,甚至可以说是计算机专业人才区别于一般计算机人员的重要知识结构。对于将来从事编译系统设计工作的学生来说,编译课程的学习当然可以使他们掌握和理解编译系统的结构、工作流程以及编译程序各组成部分的设计原理和实现技术,获得分析、设计、实现和维护编译系统的初步能力,打下坚实的能力和知识基础;而对于那些将来不从事编译器研制的学生来说,编译课程的教学对于提高他们对计算机系统总体认识也具有重要的意义。通过学习编译的理论和方法,学生可以提高对程序设计语言的设计与实现等知识的综合理解,而这些知识对于准确掌握程序设计语言,学习新的编程范型,理解程序,开发出正确的软件都是不可缺少的基础。图灵奖获得者Perlis教授的名言“To understand a program you must become both the machine and the program”就精辟地说明了这一点。此外,编译课程介绍的经典语言分析方法和工具,对于一些实用的工具和软件,如自然语言理解、网络信息处理、网络协议的分析与实现等领域的软件或工具的研制,都是很好的基础。更为重要的是,编译课程中介绍的一些经典的理论和方法,对于传授计算机科学研究的方法、训练学生的思维都是难得的生动案例。因此,不能把编译课程片面地理解成为一个介绍编译程序的课程,而应当把该课程的教学放在培养专业素质、训练思维的层面加以认识,特别是应当强调如何在编译的教学中培养学生的计算思维。

3计算思维及其在编译理论和技术发展中的作用

计算思维(Computational Thinking)是卡内基梅隆大学计算机科学系Jeannette M. Wing教授在2006年提出来的先进的教育理念,被认为是近十年来产生的最具有基础性、长期性的学术思想,并将成为21世纪计算机科学研究的热点。

计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为,它包括了一系列广泛的计算机科学的思维方法。Wing教授认为,计算思维不仅仅属于计算机科学家,它将和阅读、写作和算术一样,是21世纪每个人必须具备的基本技能。计算思维已经在其他学科中产生影响,而这种影响在不断拓展和深入。例如计算生物学、计算博弈理论、纳米计算和量子计算等新兴研究领域的发展正在深刻改变生物学、经济学、化学和物理学领域研究的思考方式。

典型的计算思维包括一系列广泛的计算机科学的思维方法:递归、抽象和分解、保护、冗余、容错、纠错和恢复,利用启发式推理来寻求解答,在不确定情况下的规划、学习和调度等。显然,这些计算思维方法都可以在许多编译理论和技术的发展中找到痕迹,很多编译成果正是运用计算思维的结晶。例如,抽象和自动化是计算思维的两个重要手段,也是编译理论和方法产生的基础。编译课程中介绍的语法知识描述、词法分析、语法分析、属性文法、乃至优化等知识点,都体现了面向具体应用、从实际问题中抽象出科学问题并运用科学的思维方法进行问题求解的思想,其成果根植于坚实的经典理论,并应用于实践,以推动技术的进步。因此,在编译课程的教学中,结合编译理论和技术中经典的案例培养学生的计算思维,是一条值得探索的途径。

4结合编译案例的计算思维培养

如何培养“计算思维”,是目前计算机教育界非常关心的问题。例如,在计算机专业的教学中,有些学校在专业核心课程中融入计算思维的培养;在非计算机专业的教学中,对计算机导论类或程序设计类的课程进行改革,针对学科交叉的需求,从教学内容和方法上进行改革,培养学生的计算思维。总体来说,计算思维的培养应该贯穿在大学教育的全过程,甚至在大学之前的教育中。计算思维对于计算机专业的人才培养提出了新的要求,我们必须在专业课程教学中结合计算思维的培养。

编译课程的知识体系完整,既有经典理论成果奠定的坚实基础,又有在实践中发挥巨大作用的先进技术,其中很多知识点都为计算思维提供了很好的诠释和生动的案例。下面,我们从抽象、自动化、递归、问题分解和权衡等典型计算思维方法出发,探讨结合编译案例培养计算思维的可能途径。

(1) 抽象

“抽象”是科学研究的重要手段,也是计算机科学研究的重要工具。在编译理论和技术的发展中,正是运用“抽象”这一有力工具,才获得了一系列的重要成果。例如有限自动机、形式文法等都是重要的抽象工具,有了这些工具,才能够把握词法分析和语法分析等问题的本质,发现其中规律,最终形成一系列的自动分析方法。

(2) 自动化

将抽象思维的结果在计算机上实现,是一个将计算思维成果物化的过程,也是将理论成果应用于技术的实践。有限自动机、预测分析程序、算符优先分析、LR分析等编译经典方法,都是在抽象的基础上将知识和控制分离(即分析表加控制程序),从而获得了经典的分析工具,而这种知识和控制的分离也为分析工具的自动产生提供了可能。自动化的思维方法不仅体现在编译程序本身的工作机制上,更体现在编译程序的生成工具的研究和设计上。

(3) 递归

许多编译中的问题都具有明显的递归特征。运用递归思维解决复杂的问题,通常是对问题进行逐步化简,最后得到了一个规模非常小、非常简单、更容易解决的类似问题,将该问题解决后,再逐层解决上一级问题,最后解决了较复杂的原始问题。编译中的递归下降分析是最直观的对递归思维的运用,此外,基于树遍历的属性计算、语法制导翻译都是典型的递归问题求解。

(4) 问题分解

程序设计中的“自顶向下、逐步求精”的思想就是一种典型的问题分解的计算思维方法。运用问题分解这种思维方法进行问题求解,首先须做出对问题本身的明确描述,并对问题解法做出全局性决策,把问题分解成相对独立的子问题,再以同样的方式对每个子问题进一步精确化,直到获得对问题的明确解答。在编译程序的设计中,通过引入中间语言,将编译程序划分成前端和后端,就是一种典型的分解问题的思路。

(5) 权衡

“编译原理”课程是一门理论性和技术性都非常强的课程。理论研究重在探寻问题求解的方法,而在编译程序的设计和实现过程中,对于理论成果的研究运用又需要在能力和运用中做出权衡。这方面一个典型的例子是,我们知道,虽然高级语言的大部机制都可以由上下文无关文法来描述,但是上下文无关文法不能完全刻画高级程序语言的所有规范,有些语言机制甚至存在二义性。但是上下文无关文法的分析是高效的,所以我们在编译程序设计中依然采取上下文无关文法来描述高级语言语法,但是在具体实现时,通过改造分析表消除冲突、符号表操作、语义检查等手段,去实现上下文无关文法分析所不能完成的功能――这正是在具体实践中结合具体问题进行权衡的结果。

5结束语

计算思维的培养不是哪一门课程的教学能解决的问题。对于计算机专业教育来说,应当关注在各专业课程中的计算思维的培养,强调对各种原理和方法进行提炼,从思维方法的高度培养学生,使学生能够应用计算思维解决问题。大学计算思维的教育应贯穿于整个大学教育,做到学习期间不断线。

参考文献:

[1] Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J]. Communications of ACM, 2006,49(3):33-35.

[2] 何炎祥,伍春香. 计算机专业不需要编译原理课程吗?[J]. 计算机教育,2009(4):61-62,85.

对计算机学科的认识论文范文第4篇

【关键词】高职院校 计算机文化 教学现状 对策

【中图分类号】g64 【文献标识码】a 【文章编号】1673-8209(2010)06-00-02

1 引言

高职院校的人才培养目标是积极配合国家就业准入制度的实施,从社会需要和高等职业教育地位出发,确定其教育定位和培养目标,通过把握“双师型”师资队伍建设的关键培养学生,使之成为有别于研究型,具有良好职业道德和内在素质,服务第一线的高素质技能型专门人才。我们学校作为高职院校,始终把这一目标作为课程改革的理论依据。随着信息时代的到来,计算机在各个领域中的应用越来越广泛,网络也日益影响着人们的生活,社会对人才的培养又提出了新的要求,所以,我们必须重新审视高职院校《计算机文化基础》教学,深入分析《计算机文化基础》教学面临的新情况,对《计算机文化基础》教学的内容重新认识与安排。我们在高职院校从事计算机教学多年,对计算机教育做了大量的调查与研究,本文在对本校学生《计算机文化基础》课程教学现状进行调查、分析、研究的基础上,对进一步改进高职院校的《计算机文化基础》课程教学提出了相应的对策。

2 教学现状分析

本次共调查了我校非计算机专业382名高职学生,其中物流专业98人,旅游管理专业74人,应用英语专业59人,工程造价专业71人,市场营销专业80人。采用无记名问卷方式进行调查,主要了解学生在计算机文化基础这门课的学习兴趣、教学方法和手段、学习效果等方面情况,调查结果显示:

(1)学生对理论课学习兴趣不高,对实践课感到盲目。我们现在的讲授模式,采取了理论课与实践课1:1的授课,但是调查发现:只有36%的学生对计算机文化基础课非常满意,理论课能认真听讲,实践课认真练习。有26%的学生对本课程的满意度一般,认为理论课学到的东西到实践课时能会用一部分,还有38%的学生对本课程不满意,认为理论课是在浪费时间,而上机课时又感到盲目,不知该干什么,这部分学生需加以引导,激发他们对计算机的学习兴趣,明确他们的学习目的。

(2)学生对《计算机文化基础》课程的教学内容意见较多。47%的学生认为所学知识与专业联系得不太多,实用性还不够强。68%的学生希望进一步学习“网页制作”、“图像处理”、“动画制作”等比较实用的计算机软件。本课程内容应用较广,但课本理论知识太多。超过70%的学生认为windows、word、excel、powerpoint这些章节的知识对他们的学习、生活以及今后的工作会有帮助,以上四种软件的操作应该作为各专业学生的基本功,让学生在需要的时候能使用起来得心应手。而其他章节的知识,如硬件基础,网络基础等理论知识太多,不易掌握,实用性也不强。这说明教材和教学内容还存在一些问题,学生对计算机知识的要求已经不仅仅局限在“掌握基本操作”,而是有了更高的要求。

(3)网络已深入并影响着学生的生活。半数以上学生课后使用计算机主要是为了上网查资料、看新闻、聊天、看电影。这表明网络已进人了高职学生的日常生活,而不仅仅作为他们学习和工作的工具。但从另一个方面来看,学生课余时间提高计算机技能的兴趣并不大。因为学生的空闲时间有限,而上网、聊天、看电影等活动占据了大部分的空闲时间。但计算机二级考试的专业性太强,想通过并拿到计算机二级等级证书并不容易,这说明计算机等级考试并不能完全体现学生的计算机应用能力水平,而计算机的应用能力需要有更合理更健全的考核评价机制。

(4)等级考试存在很大的局限性。有78%的学生认为自己已经掌握了大部分计算机应用能力,

(5)计算机教师自身发展的局限性。计算机技术更新可谓是日新月异,调查发现,68%的学生认为老师能够结合新的计算机技术来授课,对老师的授课方式,教学方法和手段很满意,还有32%的学生不太满意,认为老师了解的新技术不多,教授内容只局限于教材知识。这说明我们教师,应该不断地学习,补充新知识,提升自身素质,向双师型人才的标准靠拢。

3 对策

计算机文化,其内函为“以计算机为核心,集网络文化、信息文化、多媒体文化于一体,并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化”。“计算机文化”之所以称为文化,说明计算机自问世以来已紧密地与社会生活、人类行为结合起来了。所以,计算机教育就是文化教育,我们应高度重视计算机文化教育。计算机文化内容丰富、复杂,但目前的《计算机文化基础》多以办公自动化为基础,对网络、信息、多媒体的内容涉及的不多,内容有的,也是偏重于理论,实践内容偏少。特别是对目前计算机“软件文化”几乎没有涉及。因此我们认为计算机文化应该是“以计算机为核心,集网络文化、软件文化、信息文化、多媒体文化等于一体的多种计算机内容的”一种计算机文化。针对以上教学现状进行分析,我们发现,高职院校现在所承担的《计算机文化基础》的教学任务,应本着为社会提供适应性较强高级人才为目标,我们必须认真研究学生的学习特点、专业性质、将来工作的需要,实事求是地做出规划,使我们培养的学生将来能承担起各领域中不同层次对计算机要求。

(1)改变授课模式,利用多媒体实验室(计算机、投影、语音为一体)进行授课。针对学生对计算机理论课兴趣不高,而实践课又无从下手的情况,我们可以考虑,改变理论课与实践课的界限的授课方式,而采取“精讲多练、边讲边练、讲练结合、重在实践”的“讲学做一体化”授课模式。因此各院校应尽可能多的提供计算机多媒体实验室(教室)进行授课。利用计算机多媒体实验室(教室)授课能使教师上课内容更注重实际应用,而且,边讲解,边操作,学生可以在机器上跟着操作练习,真正做到“教学做一体化”。这样打破了理论与实践的界限,提高了学生的动手能力也提高了学生学习计算机的兴趣,调查发现,95%以上的学生对“讲练结合”的授课方式比较欢迎。

(2)进行教材改革,开设培训课。针对学生对教学内容意见较大,我们可以采取对教材进行改革、开设实用软件培训课的方法来弥补现在计算机文化基础教学中的不足,提高学生学习计算机的兴趣。

1)对教材进行改革:选用或者编写高质量的适应高职院校《计算机文化基础》的理论与实践教材。本课程的相关教材有很多,但其中面向高职学生的比较少,其内容的深度和广度比较难把握,理论与实践的比例难控制,新技术新发展难以体现。学生现在使用的教材重理论,轻实践,存在很多的不足,所以我们可以积极利用计算机学院的本专业计算机教师资源来着手改革教材,建设以实践为主,理论为辅,突出计算机新技术,新发展的教材,建设好本课程的教材,就能够从一定程度上解决这个问题。

2)随着计算机技术的广泛应用,计算机已渗透到各个学科的各个专业,结合各学科专业特点的软件不断出现,我们可以根据不同专业的专业要求和不同专业将来对计算机的使用情况调整授课内容,我们可以在除了现在开设的计算机等级考试培训之外,再开设一些实用软件培训课,如:网页设计、动画制作、数据库技术、多媒体技术等课程的培训,满足不同专业的学生对计算机不同方面的需求。这样,学生可以根据自己专业的要求,选择不同的实用软件学习。例如物流专业的同学可以选修网页设计,市场营销专业的学生可以选修数据库技术等。这样,可以使计算机更好的为他们将来的就业服务,而且,每期培训都可以鼓励学生考取相应的国家认证的职业资格证书。

3)利用网上课堂。计算机教育就是文化教育,我们应高度重视计算机文化教育。计算机文化已深远的影响了人们的生活,而计算机的普及,也让计算机网络已进人了高职学生的日常生活。所以,我们可以积极利用这个网络平台,搭建一个立体化的课程体系。经本次调查显示:65%的学生认为网络上的信息有助于学习,85%的学生认为教师提供的教案有助于学习。因此我们可以考虑结合各学院自身专业特点,充分利用学校的计算机资源和网上课堂,开展计算机辅助教学(cai),最大限度的为学生学习计算机提供帮助。

在我们学院的网上课堂上,给学生提供《计算机文化基础》的多媒体课件,还可以进行作业布置与提交、实验安排与提交、学习讨论等功能,使学生能在网络上自主学习,获取更多的资源,并方便与教师进行交流。并且,还可以建设网上习题库,让学生通过习题库巩固所学知识、检验学习效果。

4)采取新的评价机制。计算机等级考试有它自身的局限性,学生的计算机能力不一定要通过等级考试来体现。有的学院现在采取的考核方式还是以期末考试成绩评价,这也不利于学生的学习积极性的提高。我们可以采取新的评价机制,将学生总评成绩可划分为平时成绩、期末考试和实践成绩。进一步解放思想,我们认为应扩大平时成绩所占的比例,其主要评分依据为学生的实践学习情况、理论学习情况、作业完成情况及出勤率情况等。这样可以有效地调动了学生学习的积极性,避免了期末突击学习现象的发生,尽可能减少学生应试现象。平时成绩当中,以上机作业为主要考查部分,这样能学生提高对所学知识的整体运用能力,比单纯地让学生记忆一些理论知识更能激发他们的学习兴趣。

5)高职院校的人才培养目标指出要加强高职院校双师型教师队伍的建设,所以,师资也是课程建设的关键。计算机技术日新月异,教师队伍应定期“走出去”,了解市场对计算机技能的需求;教师应定期接受在职培训,提升自身素质;鼓励教师积极参加各高校或学科组织的学术研讨会,加强学术交流,开阔视野,增强学科意识;教师之间也应加强交流,以相互学习。教师队伍在人员组成上不但应该有专门从事《计算机文化基础》教学的教师,还应该有计算机专业的教师和其他从企业中聘请的有经验的计算机的一些专业人才。

4 结语

随着计算机的广泛应用,人们生活的各个方面已经离不开计算机。有人说过这样一个比喻,说:“计算机和英语是现代社会人类的两条腿”。没有腿,人们将寸步难行,可见计算机在现代生活当中的重要性。而高职院校《计算机文化基础》课程的教学目的就是培养学生掌握一定的计算机文化基础知识、技术和方法,以及培养学生利用计算机解决本专业领域中问题的能力。希望此分析对《计算机文化基础》课程的教学改革有所帮助。

参考文献

对计算机学科的认识论文范文第5篇

关键词： 小学计算机 科学与技术 课改分析

新课改具体要求下，小学教育开设计算机科学与技术课程，对学生长期发展有着深远影响，计算机课是我国教育课程的重要组成部分，有着举足轻重的地位。21世纪是一个信息化时代，对计算机的正确使用应该从小学生开始，树立好正确的计算机价值观，为将来高中、大学甚至工作打下良好的基础，正确运用网络，更好地促进小学生健康成长。因此，我们应该正确看待小学计算机科学与技术课程。

一、计算机科学与技术教学目标改革

我国教育事业不断深化改革，不只注重学生学习成绩，更重视学生综合素质培养及自主学习能力培养，因此，小学教师应该从综合素质、自主学习能力等方面不断提高学生知识储备，帮助他们健康成长。而在计算机科学与技术课程中，实现新课改，使小学生对计算机有全面了解与认识，计算机不仅是交流的工具，还可以锻炼小学生的思维能力和动手能力，努力提高学生合理使用计算机的能力。

小学计算机课程教学活动主要按照三个层次进行：

首先，文化基础教育。由于小学生对计算机认识不够，通常认为计算机只是游戏、娱乐，不知道计算机深层次的应用，这时，需要计算机教师为学生全面讲解计算机文化及发展历程，使小学生正确认识计算机和网络。

其次，技术基础教育。小学计算机课程应用最重要的是教会学生如何正确使用计算机，以及应用计算机中的部分技术，如计算机中所带的画图功能，教师可以通过画图功能提高学生的动手能力及想象能力，再通过图画制成动画，向学生讲解这就是大家喜爱的最早动画片制作过程，引导学生多次练习，从中找到学习计算机课程的乐趣。

最后，应用基础教育。掌握计算机基础技术的目的在于使学生在日后工作和生活中熟练简单操作计算机，因此，只有将网络技术应用好，才是对小学计算机科学与技术课程的最好诠释。例如：对腾讯微博的学习，不仅可以帮助学生学好并应用网络知识，还可以促进学生结交更多朋友，丰富学生的日常生活。

二、遵循精简原则对课程进行设置

目前，国内计算机基础课程设置极不完善，普遍存在问题，如课程设置并不能全面包含小学计算机教学目标，不能有效利用小学有限的计算机课时，一堂课下来，不论是理论知识还是实际操作技能均不能让学生有明显收获，内容单一，趋于形式化，课程设置不能周全考虑与其他课程的关联性，进而不利于提高小学生对计算机知识掌握重要性的认知度等。使小学计算机课程的设置不合理，影响小学生计算机知识掌握，阻碍学生计算机素质提高，一定程度上不利于培养学生创新意识。

三、改革教学内容，将理论与实践关联起来

计算机科目实践性很强，教师要把握好理论与实践操作训练的课时与内容分配，合理安排讲与练，做到精讲，多留时间让学生实际练习，也就是所谓的精讲多练。这就要求教师讲时充分利用时间对教学内容精髓给予讲解，点出基本知识点，而不是花大量时间“复述”与传授表面知识，保证学生有充足时间进行实践操作，做到理论与实践密切结合。

四、完善教学方法，进行创新性教学

计算机教师还应该在教学过程中不断总结经验，改进教学方法。我们传授基础知识的同时，要注重培养学生学习能力，注重培养学生的创造能力和灵活运用知识能力。还要注重培养学生的开放性思维，这就要求教师一方面提相关问题，并在此基础上对学生进行启发和引导，另一方面鼓励学生提出问题，就所提问题发表自己的看法，只有这样，才能提高学生学习主动性，一定程度上激发学习兴趣和求知欲。

五、加强师资队伍建设

计算机技术飞速向前发展的同时，小学计算机课程师资队伍建设同样需要得到我们的重视，虽然计算机科学与技术课程不属于小学教育主修课程，但是这门课程对学生未来发展有着深远影响，因此通过定期对小学计算机教师进行培训，要求他们拥有过硬的专业知识与专业技能，不断提升自己的教学能力，更好地帮助和指导学生学好计算机科学与技术，并提高学校综合竞争力，为教育事业长远发展奠定基础。