信息与计算科学范文第1篇

【关键词】计算机图形学;教学理念;实践教学

一、计算机图形学课程特点

计算机图形学是研究如何利用计算机算法来生成、处理和显示图形的一门学科[1]。目前，计算机图形学已经成为计算机学科中发展最活跃、应用最广泛的分支之一，成为许多计算机从业人员的必备素质之一，也是本校信息与计算科学专业开设多年的一门专业选修课程。

计算机图形学综合性比较强，涉及内容和应用领域比较广泛，该课程主要讲授计算机图形中最基本、最广泛应用的理论和方法，包括基本图形的扫描转换、多边形填充、二维变换和裁剪、三维变换和投影、自由曲线和曲面等计算机图形学基本理论和算法等;另一方面，学好计算机图形学对高等数学、线性代数、解析几何等基础数学有较高的要求，其先修课程还包括数据结构、计算机语言（如C++程序设计）等。计算机图形学对于学生的理论基础要求较高，课程内容较多、理论性强，各种算法的罗列容易使学生感到乏味，不明白学习的意义，失去学习的兴趣;另一方面，计算机图形学具有很强的实践性，需要学生将所学的理论应用到实践中，并在实践的过程中发现问题、分析问题、解决问题，合理安排上机学时和内容对培养学生的实践创新能力非常重要，但在传统的教学理念和教学模式的影响下，教师仍然在教学过程中起主导作用，学生的自主学习意识和能力还需要加强[2-4]。如何根据信息与计算科学专业特点，提高计算机图形学教学质量，这些问题需要在教学实践中不断思考和探索。

二、教学中存在的问题

1.学生对课程认识不足，不够重视

根据信息与计算科学专业学生培养方案，计算机图形学作为专业选修课在大三上学期开设，部分同学对专业课期望较高，在开课之初认为学完以后就能够具备利用计算机做出逼真效果的图片动画等能力，而在实际学习中却要从基础的算法学起，与理想中的情况相差甚远，对学习的目的和方向不明确，逐渐感到失望并失去兴趣。也有一部分同学因为个人选择的考研或就业方向与图形学关系不大，因而对课程不够重视，学习积极性自然受到影响，学习过程只是被动接受以完成学分。

2.学生能力参差不齐，课程设置不够优化

计算机图形学知识点多，同时对数学基础、数据结构和程序设计等课程均有一定的要求，虽然培养方案中为信息与计算科学专业一二年级学生均开设了相关的基础课程，但由于学生基础参差不齐，有的同学数学基础不够扎实，一看到理论推导便产生畏难情绪失去信心;有时一些学过的知识点因为时间较长已经忘记，任课老师不得不对之前的内容进行补充而影响正常的教学进度;在上机实践中，部分同学的编程能力较差，课堂时间无法完成算法的实现，从而使上机课时没有实现其价值。

3.对实践、创新能力培养的不足

由于受到传统教学模式的影响，教学中仍然以教师教学为主，往往是教师教什么，学生学什么，学生学习缺乏自主性，这也是其他本科课程和人才培养中普遍存在的问题，学生学完以后不知道为什么而学习，对培养学生的创新能力是不利的。计算机图形学作为一门理论性和实践性都很强的课程，如果在教学过程中如果按照传统教材对于基础理论和算法的阐述过多，往往会使学生感到枯燥乏味，缺乏实践环节难以激发学生的学习热情，也容易让一部分同学因为畏难或感到枯燥而难以坚持下去。但如果过多偏重于算法的编程实现，又容易模糊本课程的主旨，使之成为程序设计课程的延伸，也难以达到良好的教学效果。

三、教学思路和方法探讨

1.上好绪论课，提高学生学习兴趣，明确学习目标

第一节课对于整个学期的教学至关重要，首先要让学生认识到计算机图形学究竟是什么，为了提高学生兴趣，通常可以利用多媒体展示一些前沿成果，如siggraph会议最新的视频展示、动画游戏特效等，让大家更直观的感受到图形学的魅力，同时引导学生自己发现生活中图形学的广泛应用，充分认识到图形学学习的重要性。接下来要将课程的教学内容和安排做一个整体的介绍，让学生了解在课堂内能够学到哪些知识，演示一些课程中要求学生自己能够完成的实践案例，帮助学生明确学习目标，能够脚踏实地从基础的算法学起，以免开始期望过高而逐渐感到厌烦。

2.调整教学理念，提高学生参与的主动性

教学的目的是为了培养学生的学习能力、实践能力、创新能力，因此在教学中教师要注意加强学生在教学过程中的主体意识，比起知识的传授，学生能力的全面发展更加重要。在算法讲授之前先提出问题让同学们自己思考，鼓励学生在互相讨论的过程中自己分析问题、解决问题，再通过与经典算法的比较，分析算法的优缺点，避免单调的讲授。基础较差的学生可以在讨论的过程中向同学请教，比起教师在课堂上补充要更加有效。对于基础较好的学生，可以引导其查阅最新的文献，了解学科前沿和研究进展，尝试对算法进一步改进等一系列科技创新活动，逐步培养科研能力。

3.根据专业特点合理设置授课内容，优化实践环节

信息与计算科学专业对学生的数学基础要求比较高，在教学中应强化针对具体问题建立数学模型并解决的能力，教学中应该以重点理解像素级绘制算法，掌握基本概念和算法的思想，理解算法能解决的问题和能达到的效果。对于Bresenham算法、扫描线填充算法、几何变换和裁剪等基本算法原理要重点讲授，课堂上可以通过案例演示使问题更加具体形象，并通过上机实现三、四个算法来加强理解。对于曲线生成可以重点介绍Bezier曲线和B样条曲线等，并对比其应用特点，曲面生成由于理解起来难度相对较大，可根据学生的具体情况介绍原理并演示具体的生成效果。动态消隐、真实感图形等涉及概念和算法较多，不要求学生去掌握和实现算法的具体细节，只要求掌握基本概念和经典的算法原理。上机实践的除了直线生成算法等容易实现的简单题目外，还可以增加一个综合性较强的课程设计题目提供给学生锻炼动手能力。

4.通过全面考核引导学生主动学习

在课程考核中要重视对学习过程控制，将平时的课堂讨论、上机实践成果演示等情况计入平时成绩，主要目的在于提高学生平时学习的积极性，起到一个督促的作用。计算机图形学是不断发展的交叉学科，也是信息与计算科学专业一门重要的专业课程，既要强调扎实的理论基础，也要具备一定的动手实践能力，需要在教学中不断探索更有效的教学手段和方法，以适应学科的发展和人才培养的需求。

参考文献

[1]孔令德.计算机图形学基础教程（VC++版）[M].北京：清华大学出版社，2008，5.

[2]鲁敏，于慧颖，郑平刚.信息工程专业计算机图形学教学模式思考[J].高等教育研究学报，2006（3）：31-33.

信息与计算科学范文第2篇

【关键词】培养目标 专业认知度 算法设计 模块课程

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）10-0008-02

信息与计算数学专业是高校本科数学类专业，其专业培养目标是具有良好的数学基础和计算机技能的综合型人才。实际上，不同的高校对专业的定位还可以有很大的自由度来创建自身的特色。不管主要方向是以培养研究型人才还是应用型人才为主，信息与计算科学不应是理论数学与计算机操作的拼盘，而应在科学计算方法设计上充分发挥数理逻辑思想的优势。教师在专业模块课程建设上应重视这一点。

一 计算机专业学生与信息与计算机专业学生的比较

信息与计算科学专业有很大一部分毕业生走向了与IT行业相关的工作岗位。有人说，信息与计算科学专业本科生就业是在抢计算机专业的饭碗，其实不然。从就业岗位情况上看，至少表面上信息与计算科学的毕业生确实与计算机类专业的毕业生一样，从事计算机软件开发等工作的较多，但是若干年以后会发现，他们的发展方向有所区别，他们的工作能力特长是不一样的。我所执教的杭州电子科技大学是一所以电子信息为特色的普通高校，因担任数学建模课程以及全国竞赛的指导工作，我有机会认识和了解一些来自我们学校数学、通信、电子信息、计算机软件与计算机技术、信息安全、财经和管理类的学生。他们都是所在学院成绩优秀的大二、大三的本科生。在研究如何利用数学方法解决大数据的实际应用问题时，我发现大二学生已经具备了一些具有专业性的特色差异：将计算机类专业学生与信息与计算科学专业的学生作比较发现：计算机类学生思路很活跃，搜索现代科技学术成果能力较强，重视一种方法的计算实现，具有较强的编程能力。他们比较注重计算结果的好坏，也比较喜欢拿程序作为研究成果，对数学方法原理的理解往往不够深入，算法选择的随机性较大。而信息与计算科学专业的学生由于大规模数据计算实现能力的训练不足，面临着长无所用的问题。得益于基础数学逻辑思维训练，信息与计算科学专业学生数学方法的逻辑表述强于计算机类学生，更注重于解决问题方法的合理性和数学方法本身的质量，但是能把比较复杂的算法编程实现的学生很少，对于数据存储与读取方法、算法设计技巧往往缺少足够的了解。也就是说，该拿的学分都拿了，学了不一定真正理解，也不会应用。而事实是，掌握计算实现能力的学生有能力解决实际问题，而只有解决问题的思路却无法实现计算的学生，没有别人的合作无法完成一个能解决大数据问题的算法实现。

二 信息与计算科学专业建设应重视算法设计能力培养

信息与计算科学专业究竟要培育什么样的专业特色？毕业生将从事的研究或应用领域在什么方向？不同类别的学校可以根据自身条件来设计自己的专业特色。在大规模数据处理已成为通信、商业、交通管理、军事等领域的必要手段的今天，快速、有效的算法设计方法研究及计算实现凸显了算法在现代社会经济发展中的重要位置。我们从算法设计能力培养对信息与计算科学专业建设的相关性、社会效益与可行性等方面，来讨论专业建设在这一方面的必要性与现实意义。

1.专业相关性

强化算法设计能力可以使数学方法与现代计算工具的使用有效结合，这一目标与信息与计算科学专业的培养目标完全一致。算法设计能力的提升不仅仅有利于培养数学方法在科学计算方向的应用型人才，以研究算法效能为目标的人才培养也是一个值得建设的专业模块。

2.专业特长认知

算法设计能力培养有利于提升信息与计算科学专业学生对专业定位的认知度。了解自己专业的特点与长处，明确自己的努力目标，可以对自己的发展建立一个适合于自身条件的规划，有利于激发学生潜在的学习热情。应让我们的教育对象真正认识到所学专业是现代社会有用和有很大发展空间的专业，有了正确的认识和定位，才能激发学生主动学习和研究的兴趣和动力。

3.科学计算是信息与计算科学专业的特色方向

强化算法设计训练可以促使数学理论到生产实践问题计算实现的有效结合，大数据综合问题的计算方法设计与实现研究可以加深学生对计算机计算原理的认识和理解，从而激发科学计算方法的研究兴趣。有效的算法设计训练能使信息与计算科学专业的研究方向多元化，学生的软件开发能力也更具备数学专业的特色与潜在优势。在专业模块课程设置中，加强算法设计的理论与实践可以使专业理论课程与实践课程结合得更加紧密，从而更有效地实现专业培养目标。

4.社会效益

现代社会处于国际化大市场、大信息环境，不管是通信、交通、生产、管理还是军事及安全部门都需要能及时处理大量错综复杂的各类数据，提炼有用的信息与情报，并依此做出正确的判断与决策的计算机人才。从社会需求角度看，当前许多企业及行政管理机构的市场分析、经营管理与决策都需要大量这方面的人才。高校输出符合社会需求的毕业生将对高校的就业以及所产生的社会效益都将产生积极作用。从一些优秀毕业生的反馈情况来看，与证券业或银行以及IT行业相关工作的毕业生中，有相当一部分从事计算机算法研究有关的工作。

5.可行性

目前全国设立信息与计算科学专业的高校多数都有计算机类专业，只要制订培养计划的学校相关部门以及分院真正认识到算法设计在专业建设的必要性。我们通过师资培训以及增进数学专业与计算机专业的师资融合与交流，随着计算机的普及，强化编程实现训练的实验条件已经充分具备。

从已经毕业工作若干年的毕业生发展情况来看，很多在工作岗位上表现得十分出色，有从事投资与证券分析、电子商务网搜索算法设计、金融行业风险评估管理、市场分析与生产管理方面的各种工作的毕业生来自信息与计算科学专业。我们的专业特质和潜在能力有待于社会发现，是因为这些优秀人才在社会上的影响力还没有形成规模。有很多单位提出要我们推荐一些数学能力与计算机编程都比较强、不经过培训就可以直接上岗的毕业生，我们发现这方面的社会需求缺口很大，有些IT行业对算法设计能力有比较高的要求，甚至带着算法设计试卷到学校招聘。

经过我们对专业课程设置和实践环节系统的加强，以及增加一些必要和有效的训练，相信信息与计算科学专业会办得更有质量，不仅仅是帮助本科生直接就业，对于进入研究生学习阶段的学生来说，良好的算法设计能力对于进一步研究数学的现代计算方法也是必不可少的。当毕业生在社会各行业和部门起到主导作用时，信息与计算科学专业将获得社会的普遍认可。从培养应用型人才的角度考虑，在理论课程与实践环节中强化信息与计算科学专业算法设计训练作为专业特色切合专业培养目标，操作上可行，同时符合社会需求和广大学生的利益。

三 实践课程要从基础抓起

信息与计算科学专业设立至今经历了时间的检验，培养目标大框架是教育部制定的，学校的课程设置虽各有所侧重，但基础数学课程和计算机语言都得到了普遍重视。问题是计算机编程实现能力在学生中的差异往往超过其他任何理论课程。不少学生计算机语言课程考试成绩不差，但不能真正独立完成编程和计算实现。我们的教法是传统课堂讲解，作业和考试几乎都是在纸上。俗话说：“万事开头难。”我们缺少在学生刚刚接触计算机语言时给予操作上的必要指导，或在最初需要实践指导时教学环境没有及时跟上，现实存在的课程体系分工太明确，理论课归理论课，实践课就是实践课，缺少一种过渡过程的训练和氛围。像福州大学将数学与计算机合在一起设立学院是相当有远见的，该校数学专业的本科毕业生在社会上就很受欢迎。

杭州电子科技大学信息与计算科学教研室除专业实验室正常实验教学活动外，还成立了一个攀峰工作室，由若干年轻教师负责在课外对学生进行一对一的计算机编程技术、图像处理、统计数据分析等传帮带工作，这一项工作已经开展了许多年，教师的付出是巨大的，学生受益面很大，学生还可以再带学生，一年级第二学期开始跟随攀峰工作室的老师直到毕业的三年多时间，这些学生群体在就业方面很受欢迎，工作后个人发展空间比较大。

当前高校理工科类专业普遍重视数学基础的背景下，数学专业的不少学生却对专业前景比较悲观，在普通高校，一些学生们感觉数学难学，认为自己不是做研究的料，而计算机应用能力又比不上计算机专业的，不知道自己将来可以做什么。信息与计算科学专业的学生应充分利用自身良好的数学背景，在新生入学阶段学会基础的计算机编程技术，对算法设计与分析有一个感性的认识，培养对计算科学的研究兴趣，从而提升对信息与计算科学专业的认知度。正确的专业认知能激发学生的学习兴趣，确立个人的努力方向和奋斗目标，在本科阶段打下良好的研究基础，为今后的发展做好准备。从长远的角度看，强化算法设计能力不但有利于提升信息与计算科学专业本科毕业生的就业竞争力，更有利于拓宽将来的职业发展空间。

参考文献

信息与计算科学范文第3篇

关键词：计算机科学 技术 发展趋势

一、引言

经常性的、连续性的创造活动的出现计算机技术快速发展的原因之一就是创造活动经常的、连续性的出现。现实需求的驱动、关于计算机技术认识部分或者说是计算机科学的发展、信息的共享可以用来解释这种经常性的创造活动。持续不断的创新是在需求的驱动下发生的正是二战对信息的紧迫需求减少了创造的障碍，使得资源可以运用于基本的技术试验，促进了计算机的出现。早期阶段各研究所、大公司、大学和政府部门对科学运算的需求导致了计算机迅速地转为民用、转为工业产品，促进了计算机工业的发展。随着计算机在尖端科学技术和其他科学技术与工程设计方面（如数学、物理、力学、化学天文、晶体结构分析、石油勘探与开发、桥梁设计、大地测量等）的普遍应用，对计算机的性能、容量也提出了更高的要求，使创造活动经常性、连续性的出现。在计算机行业，按照技术轨道领先一步推出新计算机技术产品意味着可能提前占有市场。竞争的压力和对利润最大化的要求往往在技术的发展上表现为：计算机技术的进步比市场实际需求发展的更快。这无疑给创造活动的速度、时间快慢提出了更高的要求。

二、信息与计算机科学展迅a速的原因

关于计算机技术的认识部分经常提供计算机技术如何改进的相对有力的指导计算机领域的工程师和科学家们的实践是往复的，科学知识暗含在数量和种类极为可观的设计中而这些设计又体现在计算机产品中，不但在理论上是可行的还必须经过真实世界的约束检验。此外，计算机中的新技术迅速转化为产品首先运用于开发研制下一代的新技术，如计算机辅助设计在芯片制作、软件开发中的运用，极大地缩短了研发周期，加快了创新活动的步伐。稳定的、明显的和迅速的选择机制在对相互竞争的技术价值做出一个共识性判断之前需要一段时间，这段时间内不确定因素可能影响到最后的选择机制。大多数情况下，围绕计算机技术的若干选择判据和机制及其影响要素在同时发挥作用，选择的环境常常是非常敏锐和稳定的，这是计算机技术迅速发展的一个重要原因。在实践方面，用户和市场同时对新计算机技术进行选择，在市场判据一定的情况下，优于他者的技术取胜，这样经济之间的竞争转化为技术竞争。此外，认识和实践的相互转换是选择机制稳定化、迅速化的另一论据。计算机技术的大多数领域以应用学科和工程学科的出现为标志，这些学科的职责是促进与实践有关的认识的发展，这些学科常吸收更为基础的学科，其本身也是当之无愧的认识部分。传统认为，有认识的提高就能有实践的进步，在对计算机技术研究中，发现常有另外一条路径，这个过程存在着强烈的相互作用，在肖克利及其同事制造出一个运行的晶体管后，作为一个科学领域的热力学建立起来，有关半导体是如何运行的理论也建立了起来，这是用来证明认识随着实践的提高而提高的经典实例。在工程学科和应用学科中，与实践的密切联系给我们这样的启发，认识的提高可以让选择判据更加明显，它们能够使计算机技术的实践中普遍存在的问题得到解决，或者说是促进实践的发展。如果没有所说的认识的帮助，这一切会变的不可能实现或更困难一些。显然，选择机制在计算机技术的实践进化和认识进化之间明显地提供了一种双向的连接，推动计算机技术的快速发展。

三、计算机科学计算发展趋势

超高速计算机采用平行处理技术改进计算机结构，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，进一步提高计算机运行速度。硅芯片技术高速发展的同时，也意味看硅技术越来越接近其物理极限。为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机的体系结构与技术都将产生一次量与质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、分子计算机、纳米计算机等，将会在二十一世纪走进我们的生活，遍布各个领域。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。光子计算机是利用光子取代电子进行数据运算、传翰和存储。光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速地并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有着极强的导电性，能代替硅芯片制造计算机。计算机可以通过网络控制着各种家电的运行，并通过互联网下载各种新的家电应用程序，以增加家电的功能，改善家电的性能等等。也可以通过互联网远程遥控家中的家电，在办公室的时候就可以提前让家中的电器做好饭，煮好菜，开空调等等。随着计算机的性能的提高，能耗也将越来越大；而且计算机在家庭生活中的扮演的角色越来越重要，运行的时间也将变长。

四、结语

综上所述，我们可以看到信息与计算机科学主要朝着三个方向发展：一是向“高”的方向。性能越来越高，速度越来越快，主要表现在计算机的主频越来越高。另一个方向就是向“广”度方向发展，计算机发展的趋势无处不在，以至于像“没有计算机一样”。第三个方向是向“深”度方向发展，即向信息的智能化发展。

一、引言

经常性的、连续性的创造活动的出现计算机技术快速发展的原因之一就是创造活动经常的、连续性的出现。现实需求的驱动、关于计算机技术认识部分或者说是计算机科学的发展、信息的共享可以用来解释这种经常性的创造活动。持续不断的创新是在需求的驱动下发生的正是二战对信息的紧迫需求减少了创造的障碍，使得资源可以运用于基本的技术试验，促进了计算机的出现。早期阶段各研究所、大公司、大学和政府部门对科学运算的需求导致了计算机迅速地转为民用、转为工业产品，促进了计算机工业的发展。随着计算机在尖端科学技术和其他科学技术与工程设计方面（如数学、物理、力学、化学天文、晶体结构分析、石油勘探与开发、桥梁设计、大地测量等）的普遍应用，对计算机的性能、容量也提出了更高的要求，使创造活动经常性、连续性的出现。在计算机行业，按照技术轨道领先一步推出新计算机技术产品意味着可能提前占有市场。竞争的压力和对利润最大化的要求往往在技术的发展上表现为：计算机技术的进步比市场实际需求发展的更快。这无疑给创造活动的速度、时间快慢提出了更高的要求。

二、信息与计算机科学展迅a速的原因

关于计算机技术的认识部分经常提供计算机技术如何改进的相对有力的指导计算机领域的工程师和科学家们的实践是往复的，科学知识暗含在数量和种类极为可观的设计中而这些设计又体现在计算机产品中，不但在理论上是可行的还必须经过真实世界的约束检验。此外，计算机中的新技术迅速转化为产品首先运用于开发研制下一代的新技术，如计算机辅助设计在芯片制作、软件开发中的运用，极大地缩短了研发周期，加快了创新活动的步伐。稳定的、明显的和迅速的选择机制在对相互竞争的技术价值做出一个共识性判断之前需要一段时间，这段时间内不确定因素可能影响到最后的选择机制。大多数情况下，围绕计算机技术的若干选择判据和机制及其影响要素在同时发挥作用，选择的环境常常是非常敏锐和稳定的，这是计算机技术迅速发展的一个重要原因。在实践方面，用户和市场同时对新计算机技术进行选择，在市场判据一定的情况下，优于他者的技术取胜，这样经济之间的竞争转化为技术竞争。此外，认识和实践的相互转换是选择机制稳定化、迅速化的另一论据。计算机技术的大多数领域以应用学科和工程学科的出现为标志，这些学科的职责是促进与实践有关的认识的发展，这些学科常吸收更为基础的学科，其本身也是当之无愧的认识部分。传统认为，有认识的提高就能有实践的进步，在对计算机技术研究中，发现常有另外一条路径，这个过程存在着强烈的相互作用，在肖克利及其同事制造出一个运行的晶体管后，作为一个科学领域的热力学建立起来，有关半导体是如何运行的理论也建立了起来，这是用来证明认识随着实践的提高而提高的经典实例。在工程学科和应用学科中，与实践的密切联系给我们这样的启发，认识的提高可以让选择判据更加明显，它们能够使计算机技术的实践中普遍存在的问题得到解决，或者说是促进实践的发展。如果没有所说的认识的帮助，这一切会变的不可能实现或更困难一些。显然，选择机制在计算机技术的实践进化和认识进化之间明显地提供了一种双向的连接，推动计算机技术的快速发展。

三、计算机科学计算发展趋势

超高速计算机采用平行处理技术改进计算机结构，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，进一步提高计算机运行速度。硅芯片技术高速发展的同时，也意味看硅技术越来越接近其物理极限。为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机的体系结构与技术都将产生一次量与质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、分子计算机、纳米计算机等，将会在二十一世纪走进我们的生活，遍布各个领域。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。光子计算机是利用光子取代电子进行数据运算、传翰和存储。光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速地并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有着极强的导电性，能代替硅芯片制造计算机。计算机可以通过网络控制着各种家电的运行，并通过互联网下载各种新的家电应用程序，以增加家电的功能，改善家电的性能等等。也可以通过互联网远程遥控家中的家电，在办公室的时候就可以提前让家中的电器做好饭，煮好菜，开空调等等。随着计算机的性能的提高，能耗也将越来越大；而且计算机在家庭生活中的扮演的角色越来越重要，运行的时间也将变长。

四、结语

综上所述，我们可以看到信息与计算机科学主要朝着三个方向发展：一是向“高”的方向。性能越来越高，速度越来越快，主要表现在计算机的主频越来越高。另一个方向就是向“广”度方向发展，计算机发展的趋势无处不在，以至于像“没有计算机一样”。第三个方向是向“深”度方向发展，即向信息的智能化发展。

参考文献：

[1] 蔡芝蔚.计算机技术发展研究[J].电脑与电信，2008（02）.

[2] 陈相吉.未来计算机与计算机技术的发展[J].法制与社会，2007（10）.

[3] 文德春.计算机技术发展趋势[J].科协论坛（下半月）.2007（05）.

参考文献：

[1] 蔡芝蔚.计算机技术发展研究[J].电脑与电信，2008（02）.

信息与计算科学范文第4篇

关键词：信息与计算科学专业；运筹学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）33-0091-02

运筹学是近40年来发展起来的一门新兴学科。它的目的是为行政管理人员在做决策时提供科学的依据。因此，它是实现管理现代化的有力工具。运筹学在生产管理、工程技术、军事作战、科学实验、财政经济以及社会科学中都得到了极为广泛的应用[1，2]。我校的信息与计算科学专业隶属于信息与数学学院，运筹学一直被定为专业必修课列入培养方案，有多年的教学历史。笔者在运筹学课程的教学过程中，探索适应信息与计算科学专业培养目标和学生特点的教学方法，积累了一些想法并付诸于实践，取得了一定的效果。

一、信息与计算科学专业和运筹学的特点及关系

信息与计算科学专业是以信息领域为背景，数学与信息、管理相结合的交叉学科专业。该专业培养的学生具有良好的数学基础，能熟练地使用计算机，初步具备在信息与计算科学领域的某个方向上从事科学研究，解决实际问题，设计开发有关软件的能力。毕业生适合到企事业单位、高科技部门、高等院校、行政管理和经济管理部门，从事科研、教学和计算机应用软件的开发和管理工作，也可以继续攻读信息与计算科学及相关学科的硕士学位。运筹学的基本特点是：（1）运筹学已被广泛应用于工商企业、军事部门、民政事业等研究组织内的统筹协调问题，故其应用不受行业、部门之限制。（2）运筹学既对各种经营进行创造性的科学研究，又涉及到组织的实际管理问题，它具有很强的实践性，最终能向决策者提供建设性意见，并应收到实效。（3）它以整体最优为目标，从系统的观点出发，力图以整个系统最佳的方式来解决该系统各部门之间的利害冲突。对所研究的问题求出最优解，寻求最佳的行动方案，所以它也可看成是一门优化技术，提供的是解决各类问题的优化方法。（4）多分支。运筹学的主要分支包括：线性规划、整数规划、目标规划、非线性规划、动态规划、图论与网络分析、存储论、排队论、对策论等。结合信息与计算科学专业特点以及上述运筹学特点，笔者认为信息与计算科学专业学生学习运筹学的目的是综合各学科知识，利用运筹学的方法来对实际问题进行定量的分析和建模，同时牢固掌握各种优化算法，并能利用各种编程工具将优化算法予以实现，从而达到提高学生解决实际问题的能力。

二、传统教学中存在的问题及改进措施

运筹学作为信息与计算科学的专业必修课程，能够为信息与计算科学的培养目标提供有效支持。但是实际教学效果，却往往达不到预期的效果。下面将针对传统运筹学教学过程中存在的问题提出一些改进的方法。

1.教学目的的改进。由于我校信息与计算科学专业隶属于信息与数学学院，导致在传统的运筹学教学中，存在重理论与分析、轻应用与实现，即仅重视数学模型的构造以及解的存在性分析，而忽略了模型的有效求解，加之信息与计算科学专业学生本身动手能力不强，导致很多同学在运筹学的学习过程中进入了“运筹数学”层面[3]。笔者认为，运筹学教学应该是理论与实践相结合，算法是运筹学的重要组成部分，也是运筹学的精髓，但是仅仅注重构造数学模型和算法的设计，而忽略算法的编程实现是不可取的。运筹学的教学应该使学生在熟悉运筹学各类问题的基础上，重点培养学生分析问题，根据实际问题建立恰当的数学模型，并利用编程软件编程求解各种实际问题的能力。最大限度地发挥运筹学对学生各方面素质和能力的提升，应该成为信息与计算科学专业运筹学教学的目的。

2.教学内容的改进。传统的运筹学教学内容是以典型问题为依据来引出运筹学的各类问题的数学模型，并着重研究问题的求解算法以及算法的灵敏度分析。这些内容对于数学基础较好的信息与计算科学专业学生而言，学习起来并不是十分的困难。然而，由于运筹学的内容比较丰富，学习的课时有限，不可避免地导致忽略了运筹学的实践教学环节。这对于提高学生的动手能力是极为不利的[4]。根据上面教学目的的改进措施，笔者在运筹学的教学过程中将教学重点放在有关数学规划的算法设计章节，突出讲解算法的设计思路，并要求学生将传统的算法，如单纯形算法、分支定界算法、最速下降法等进行编程实现。该项措施能够保证在有限的教学课时内，充分发挥学生的能动性，不但掌握了运筹学的精髓部分，同时提高了学生的动手能力，真正提升学生运筹学的应用能力。

3.教学方法的改进。运筹学是以数学分析为主要的工具，如果在运筹学的教学中，教师按部就班，平铺直叙，忽视案例教学，就会让学生觉得运筹学与数学分析、高等代数一样，学习起来枯燥乏味，从而失去了运筹学的本质特征。针对上述情况，笔者在运筹学的教学过程中，对运筹学的教学方法的改进做了如下尝试：①加强案例教学。在每一章开始的部分，利用经济管理的实际问题，引出需要讲解的内容，引导学生利用所学的知识尝试解决该实际问题，而不是利用书本上较为抽象的例子给出讲解内容。该项措施提高了学生学习运筹学的兴趣，培养了独立解决实际问题的能力。②鼓励学生参与教学。传统的课堂教学以教师的讲授为主，学生极少参与课堂教学。结合运筹学的教学目的，笔者在运筹学的教学过程中积极鼓励学生参与课堂教学，发表自己的观点和想法。对于提出有创新性想法的同学，在期末考试时给予一定的额外加分。实践证明，该项措施切实提高了学生参与课堂教学的积极性，课堂氛围也有极大的改观。③加强实践教学环节。实践教学是运筹学教学的核心组成部分。笔者在运筹学的教学过程中对实践教学划分为两个部分：其一是要求学生将数学规划的有关算法进行编程实现，编程工具的选择上以C++为主，Matlab为辅，同时严格验收过程；其二是组织学生以小组为单位，自行选择相关实际问题作为研究课题，完成问题描述、数据分析、数学建模以及选择合适的运筹学方法求解数学模型。这样，让学生真正体验到运筹学在实际应用上的完整流程，同时培养了学生的团队协作精神。④完善课后答疑。作为运筹学的初学者，学生不可能很快掌握运筹学的理论与方法。笔者所在学院为该课程配备了一名辅导教师，专门负责课后答疑以及实践环节的指导工作，使学生的疑问能够得到及时的解决。

4.加强与相关课程的联系。运筹学是信息与计算科学的专业必修课，针对信息与计算科学专业的专业特点，其教学需要学生牢固掌握数学分析、高等代数的相关理论与方法。因此，为了学生能够较好地学习运筹学，需要在运筹学相关章节讲授之前与相关专业课程进行有效的衔接，将运筹学的教学自然融入到整个课程体系。如线性规划的单纯形方法教学，要和高等代数中线性方程数的求解方法相结合；无约束优化问题的教学要和数学分析的极值条件相结合；有约束优化问题的教学要和数学分析中的Lagrange方法相联系；图论的教学要和离散数学、数据结构中的相关章节相联系等等。

总之，不能将运筹学的教学与信息与计算科学专业的整个课程体系相割裂，而是在运筹学的教学过程中，积极引导学生将所学章节与相关课程进行联系，从而强化运筹学在整个教学体系中的重要性。

三、教学改革效果分析

经过近四年的运筹学教学改革，取得了良好的效果。（1）学生对运筹学的学习兴趣得到了极大的提高，该点可以从学生上课的精神状态、完成作业以及考试情况得到体现。（2）极大提高了学生动手能力。通过运筹学实践教学环节，学生的动手能力得到了极大的提高，据不完全统计，信计专业有近30%的毕业生从事IT行业，受到了用人单位的好评。每年都有IT行业的公司到本院来招聘信计专业的毕业生。（3）每年信息与计算科学专业的毕业生有近10%考取985高校的硕士研究生。毕业生良好的综合素质得到了复试专家的一致好评。

在以后的运筹学教学过程中，我将对运筹学课程的考核方式、学生竞赛等方面进行积极的尝试，争取能够取得更大的成绩。

参考文献：

[1]《运筹学》教材编写组.运筹学[M].第四版.北京：清华大学出版社，2012.

[2]胡运权.运筹学基础及应用[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3]欧阳瑞，陈春华.在运筹学教学中要体现数学建模思想[J].长春教育学院学报，2011，（27）.

[4]蔡天鸣.信息管理与信息系统专业运筹学教学改革研究[J].都市家教，2012，（9）.

信息与计算科学范文第5篇

关键词：计算机图形学;信息与计算科学;教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）46-0114-02

目前，计算机图形学及相关课程在国内高校的信息计算科学专业中进行了开设。不同学校的信息计算科学专业依托的专业背景及师资队伍不一样，其对应课程体系及人才培养目标差异较大，进而导致了计算机图形学课程的教学内容、教学模式不尽相同。

本文以湖北民族学院信息与计算科学专业及其人才培养目标为基础，结合课程教学实际，对计算机图形学课程的教学内容设置及其后续课程的设置等问题的教学改革进行了探讨研究。

一、专业现状及课程特点

湖北民族学院信息与计算科学专业开办于2002年，依托于数学学科。本专业开设的主干课程包括：数学基础（分析、代数、几何）、概率统计、微分方程、数学模型、物理学、计算机基础（计算机概论、算法与数据结构、软件系统基础）、信息科学基础、理论计算机科学基础、数值计算方法、计算机图形学、运筹与优化等。

该专业设置了两个核心方向：信息科学和科学计算（计算数学）。在信息科学方向中，其核心方向由：（1）信息处理（图像处理、信号分析等）;（2）信息编码与信息安全（编码理论等）;（3）计算智能（人工智能、模式识别等）等组成。

计算机图形学是方向（1）中的图像处理课程和方向（3）中的模式识别课程的先修课程，也是虚拟现实、计算机视觉等课程的先修课程，由此计算机图形学的重要地位是不言而喻的。

二、课程教学现状

湖北民族学院最新人才培养方案中，计算机图形学课程在第六学期开设，之前已经开设了高等代数、数学分析、离散数学、程序设计基础、数据结构等基础课程，学生有了一定的数学基础及计算机基础。然而计算机图形学涉及到的内容广泛并且理论性很强，在课堂上和实际应用结合起来比较难，导致在课程的讲授过程中枯燥，学生的学习积极性不能够很好地调动起来。

目前，计算机图形学课程教学过程中存在以下几方面的问题：

1.教学内容丰富而教学深度不够。计算机图形学课程研究内容丰富、理论性很强。在传统教学内容设置中，需要从计算机图形系统及图形硬件介绍入手，介绍用户接口和交互式技术、图形的表示与数据结构、图形的生成、变换、消隐、光照等直到真实感图形生成。然而专业培养计划中，该课程总学时为56学时，其中实验10学时，课堂上很难对内容进行深入的讲解，导致学生一知半解，不能很好地理解计算机图形学，从而失去学习兴趣。

2.理论和实践结合不紧密。计算机图形学课程中的算法（如DDA算法、Bresenham算法、Cohen-Sutherland算法、Weiler-Atherton算法等）都很巧妙，需要学生有很好的数学基础和编程基础以便对算法进行理解并实现。而实践学时相对较少，学生对算法的掌握程度一般，也会影响学生的学习兴趣。

三、课程教学改革

1.理清计算机图形学与相应方向课程间的关系，突出图形学的重要性。目前修订的湖北民族学院信息与计算科学专业培养方案中，计算机课程主要包括高级语言程序设计、数据结构、操作系统、计算机图形学、图形图像处理、模式识别等。计算机图形学是信息科学方向中比较重要的一门课程，它是信息处理方向中的图像处理课程以及计算智能方向中的模式识别等课程的先修课程，它们之间的关系如图1。事实上，把计算机图形学作为计算机类课程的一门核心课程，能弥补计算机应用软件编程系统训练的不足，能较好地促进学生的计算机开发能力培养[1-3]。

2.优化理论教学内容，突出教学重点。计算机图形学的最终目的就是用计算机程序的方法在计算机显示器屏幕上生成图像效果，特别是生成类似照相机拍摄的三维图像[3]。从基本的图形元素到真实感图形生成，中间要经过生成、裁剪、变换、消隐、光照等处理过程。

图2中粗线部分为本科生教学核心内容，要求学生必须掌握其基本算法原理及实现方法，细线部分实现从算法的角度来说难度较高，结合目前流行的OpenGL、Direct3D等技术，直接调用函数等构件类来实现，教学时以案例的形式进行分析。通过理论授课将知识框架展示给学生，剩下的内容由学生通过自学、合作讨论给予填充，从而完成整个课程体系的学习过程。

3.构建教学网站，加强课外教学。为加强师生课外交流互动，在程序设计类课程教学改革[4]构建的课程平台基础上，开设计算机图形学课程网站。按周次及时教学任务，与学生进行交流互动，促进学生课外学习。

4.构建实验教学内容，强化实践教学。实践教学内容设置如表1所示。实验内容贯穿整个学习过程，在理论学习的基础上，加深学生对所学理论知识的理解。

四、总结

计算机图形学是一门综合性很强的课程。我们结合湖北民族学院信息与计算科学专业实际，分析了计算机图形学课程在信息科学方向课程中的地位，从优化课程理论教学内容、设置实验主题、实验内容及实验项目，强化学生基于计算机图形学的应用开发能力等方面对计算机图形学课程进行了教学改革探讨。

参考文献：

[1]刘圣军，韩旭里.信息与计算科学专业《计算机图形学》课程教学改革探索[J].数学理论与应用，2011，31（3）：97-102.

[2]魏海涛，鲁汉榕，杨瑞娟，等.科学地构建“计算机图形学”的教学内容，促进计算学科的全面发展――对“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）”的思考[J].计算机教育，2008，（20：035.