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【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)科學(xué);技術(shù);認(rèn)識(shí)
計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)從誕生到現(xiàn)在,經(jīng)歷了無數(shù)次的突破:它最初的設(shè)計(jì)是單純的來提高處理速度的高速計(jì)算器,到目前可以幫助人類解決大多數(shù)問題的智能機(jī)器,許多人繼續(xù)研究對(duì)這一課題進(jìn)行研究,使人們可以輕松享受由計(jì)算機(jī)帶來的便利。
一、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的理解
計(jì)算機(jī)科學(xué)來源于對(duì)數(shù)理邏輯、計(jì)算模型、算法理論和自動(dòng)計(jì)算機(jī)器的研究,形成于20世紀(jì)30年代后期。計(jì)算機(jī)科學(xué)是用來研究計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、制造及計(jì)算機(jī)信息獲取、存儲(chǔ)表示、處理控制等理論和技術(shù)的學(xué)科,是描述和變換信息的算法,包括其理論、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的系統(tǒng)研究。計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門包含各種各樣與計(jì)算和信息處理相關(guān)主題的系統(tǒng)學(xué)科,從抽象的算法分析、形式化語法等,到更具體的主題如編程語言、程序設(shè)計(jì)、軟件和硬件等。
計(jì)算機(jī)技術(shù)是研究計(jì)算設(shè)備的科學(xué)技術(shù),它的內(nèi)容非常廣泛,可粗分為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)器件技術(shù)、計(jì)算機(jī)部件技術(shù)和計(jì)算機(jī)組裝技術(shù)等幾個(gè)方面。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括:運(yùn)算方法的基本原理與運(yùn)算器設(shè)計(jì)、指令系統(tǒng)、中央處理器(CPU)設(shè)計(jì)、流水線原理及其在CPU設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、存儲(chǔ)體系、總線與輸入輸出。
二、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展
從1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)算起,計(jì)算機(jī)的發(fā)展已有六十多年,計(jì)算機(jī)無論從運(yùn)算速度、縮小性、降低成本或者開發(fā)上都得到了質(zhì)的飛躍。
2.1“技術(shù)突破”型科技逐漸讓位于“系統(tǒng)合成”型的科技
早期的三大發(fā)現(xiàn)(達(dá)爾文學(xué)說,能量轉(zhuǎn)換,細(xì)胞學(xué)),在1925--1950年重大科技突破有40多件。而19世紀(jì)40年代至50年代則為原子能、計(jì)算機(jī)、空間技術(shù)等寥寥幾項(xiàng)。50年代后這種技術(shù)突破是越來越少了,70年代至今,我們?nèi)祟愃坪踉谘h(huán)一個(gè)周期,我們將從前的科學(xué)原理及技術(shù)挖出挖深,并且把他們有機(jī)的結(jié)合在一起,從而形成新的技術(shù)。就好像計(jì)算機(jī)基本原理雖然有了極大的發(fā)展,但論起基礎(chǔ)仍然沒有離開100年前關(guān)于程序與存儲(chǔ)的設(shè)想。而阿波羅宇宙飛船技術(shù),當(dāng)中沒有任何一項(xiàng)是新的突破,而是把原有的理論加以結(jié)合組織,并且排列有條不紊準(zhǔn)確無誤,通過實(shí)踐得來。
從1904年發(fā)明電子管到1946年成功造出第一臺(tái)計(jì)算機(jī),耗時(shí)42年。而從發(fā)明半導(dǎo)體晶體管到造出半導(dǎo)體計(jì)算機(jī),僅為10年左右。微電子精細(xì)加工技術(shù)到集成電路計(jì)算機(jī)只用了2年不到的時(shí)間。超微細(xì)加工技術(shù)到第四代計(jì)算機(jī)的創(chuàng)造,可以說是同步突破的?!凹夹g(shù)突破”型科技逐步讓位“系統(tǒng)合成”型科技。
2.2向經(jīng)濟(jì)、社會(huì)文化、商業(yè)流通等各方面滲透
科學(xué)是絕對(duì)的第一生產(chǎn)力,從前是,現(xiàn)在也是。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)作為現(xiàn)代社會(huì)中的潛在生產(chǎn)力,具有舉足輕重的地位,隨著科研工作投入的資金越來越多,工作的規(guī)模越來越大,難度和代價(jià)也隨之加大,為求經(jīng)濟(jì)和社會(huì)活動(dòng)能順利適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電子科技的廣泛應(yīng)用勢(shì)在必行。
2.3強(qiáng)化綜合性和專業(yè)化
從認(rèn)識(shí)客觀世界到改造客觀世界,形成的專業(yè)化與綜合性這樣一對(duì)矛盾體。一方面要求深入客觀世界,要求科學(xué)技術(shù)分工仔細(xì),而另一方面為了適應(yīng)國(guó)家政策和經(jīng)濟(jì),又必須把細(xì)分的專業(yè)加以整合,畢竟許多工作單靠一方面專業(yè)是無法解決的。強(qiáng)化綜合性和專業(yè)化,正因?yàn)榇耍娮涌萍紳B透國(guó)民生活才不致造成極大的困擾或混亂。
三、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展前景
當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展趨勢(shì),可以把它分為三維考慮。一維是向"高"的方向。性能越來越高,速度越來越快,主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的主頻越來越高。像前幾年我們使用的都是286、386、主頻只有幾十兆。到現(xiàn)在出現(xiàn)了奔騰4微處理器,主頻達(dá)到2GHz以上。而且計(jì)算機(jī)向高的方面發(fā)展不僅是芯片頻率的提高,而且是計(jì)算機(jī)整體性能的提高。二維是向“廣”度方向發(fā)展,計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)就是無處不在,以至于像“沒有計(jì)算機(jī)一樣”。近年來更明顯的趨勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)化與向各個(gè)領(lǐng)域的滲透,即在廣度上的發(fā)展開拓。三維是向"深"度方向發(fā)展,即向信息的智能化發(fā)展。目前計(jì)算機(jī)"思維"的方式與人類思維方式有很大區(qū)別,人機(jī)之間的間隔還不小。人類還很難以自然的方式,如語言、手勢(shì)、表情與計(jì)算機(jī)打交道,計(jì)算機(jī)難用已成為阻礙計(jì)算機(jī)進(jìn)一步普及的巨大障礙。隨著Internet的普及,普通老百姓使用計(jì)算機(jī)的需求日益增長(zhǎng),這種強(qiáng)烈需求將大大促進(jìn)計(jì)算機(jī)智能化方向的研究。
計(jì)算機(jī)技術(shù)則面臨著一系列新的重大變革。諾伊曼體制的簡(jiǎn)單硬件與專門邏輯已不能適應(yīng)軟件日趨復(fù)雜、課題日益繁雜龐大的趨勢(shì),要求創(chuàng)造服從于軟件需要和課題自然邏輯的新體制。并行、聯(lián)想、專用功能化以及硬件、固件、軟件相復(fù)合,是新體制的重要實(shí)現(xiàn)方法。計(jì)算機(jī)將由信息處理、數(shù)據(jù)處理過渡到知識(shí)處理,知識(shí)庫將取代數(shù)據(jù)庫。自然語言、模式、圖像、手寫體等進(jìn)行人-機(jī)會(huì)話將是輸入輸出的主要形式,使人-機(jī)關(guān)系達(dá)到高級(jí)的程度。砷化鎵器件將取代硅器件。
二十一世紀(jì)已經(jīng)進(jìn)入了信息社會(huì),席卷全球的信息科技給人類生產(chǎn)和生活方式帶來了深刻的變革。信息產(chǎn)業(yè)作為知識(shí)密集、技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè),其快速發(fā)展的關(guān)鍵是有一大批從事IT技術(shù)創(chuàng)新的人才。而計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)就適應(yīng)社會(huì)現(xiàn)代化建設(shè)需要,德智體全面發(fā)展、基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高具有創(chuàng)新精神,系統(tǒng)掌握計(jì)算機(jī)硬件、軟件的基本理論與應(yīng)用基本技能,具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力,能在企事業(yè)單位、政府機(jī)關(guān)、行政管理部門從事計(jì)算機(jī)技術(shù)研究和應(yīng)用,硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā),是計(jì)算機(jī)管理和維護(hù)的應(yīng)用型專門技術(shù)人才,故具有良好的發(fā)展前景。
四、結(jié)束語
隨著計(jì)算機(jī)的不斷更新?lián)Q代,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)這門專業(yè)已經(jīng)成為社會(huì)主流,計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展前景廣泛,有著巨大的的發(fā)展空間。但是,我們也應(yīng)該注意到這門學(xué)科發(fā)展的困難與局限性。在今后的發(fā)展過程中,計(jì)算機(jī)科學(xué)仍將面臨著結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、智能化解決難等問題,這些將是我們?cè)诮窈蟮膶I(yè)學(xué)習(xí)中需要主要思考的問題。
參考文獻(xiàn)
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學(xué)生在專業(yè)思想上到底有哪些疑慮呢?概括起來大致如下:1.學(xué)了這個(gè)專業(yè)畢業(yè)后有出息嗎?就業(yè)狀況怎么樣?或者說明白點(diǎn),能給我?guī)矶嗌儇?cái)富。2.有的學(xué)生來學(xué)計(jì)算機(jī),是因?yàn)橛?jì)算機(jī)好玩,所以報(bào)了計(jì)算機(jī)專業(yè)。有的學(xué)生,無可奈何,沒有報(bào)計(jì)算機(jī)專業(yè),卻被錄到計(jì)算機(jī)專業(yè)來了。3.有的學(xué)生把自己與非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的目標(biāo)混同起來,忘記自己是計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生。4.有的學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)了解得很膚淺,認(rèn)為計(jì)算機(jī)不就是那點(diǎn)事嗎:打字、上網(wǎng)、玩游戲、學(xué)個(gè)軟件操作和使用。這些問題集中起來就是對(duì)計(jì)算機(jī)了解很膚淺,或者說還根本不了解計(jì)算機(jī)?!队?jì)算機(jī)科學(xué)概論》課程回答的第一個(gè)問題正好可以消除學(xué)生專業(yè)思想問題的疑慮。計(jì)算機(jī)是什么?計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序,自動(dòng)高速地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的系統(tǒng),是國(guó)防科研、國(guó)計(jì)民生中協(xié)助人們工作、學(xué)習(xí)的應(yīng)用十分普遍的現(xiàn)代化工具。計(jì)算機(jī)是一種工具,但不是一種普通的工具。
設(shè)計(jì)和改進(jìn)這種工具,需要有高深的專門知識(shí)。這種工具的低級(jí)使用,只需對(duì)計(jì)算機(jī)的知識(shí)有一點(diǎn)了解;但高級(jí)使用,就需要高深的知識(shí)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生,有的要去研究如何設(shè)計(jì)與改進(jìn)計(jì)算機(jī),有的需要從事應(yīng)用計(jì)算機(jī)完成高級(jí)的復(fù)雜的任務(wù)。從這里我們可以得出以下結(jié)論:1.計(jì)算機(jī)是工具,國(guó)防科研、國(guó)計(jì)民生不可缺少的高級(jí)工具,學(xué)習(xí)關(guān)于它的科學(xué),是國(guó)家的需要,有出息,有業(yè)可就,只要有創(chuàng)造就會(huì)產(chǎn)生無限財(cái)富。2.計(jì)算機(jī)不是玩具?,F(xiàn)在計(jì)算機(jī)上的確有不少娛樂游戲,其用途既豐富人們的生活,又寓教于樂。它是一種產(chǎn)業(yè),需要有專人開發(fā)的。學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)不是學(xué)習(xí)如何玩計(jì)算機(jī)游戲,而是學(xué)習(xí)如何開發(fā)計(jì)算機(jī)游戲產(chǎn)業(yè)。3.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生不僅能使用計(jì)算機(jī),更重要的是能設(shè)計(jì)和改進(jìn)計(jì)算機(jī)硬件,以及開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件。因此學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)就不是打字、上網(wǎng)、玩游戲、學(xué)個(gè)軟件操作和使用。也不要忘記自己的身份,把自己混同于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生,只學(xué)習(xí)使用計(jì)算機(jī),而不學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)和開發(fā)計(jì)算機(jī)。4.學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)非本人所報(bào)志愿,其實(shí)這并不是一個(gè)嚴(yán)重的或本質(zhì)的問題。因?yàn)榫托律鷣碚f,現(xiàn)有的知識(shí)架構(gòu)是開放的,在專業(yè)上是未成型的,因此是可塑的,是可任意專業(yè)化的。所以不要耿耿于懷,只要認(rèn)真學(xué)習(xí),全身心投入,就會(huì)發(fā)現(xiàn)原來計(jì)算機(jī)是這樣好的一個(gè)專業(yè),愿意一輩子獻(xiàn)身于這個(gè)專業(yè)。在課堂教學(xué)中,針對(duì)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的模糊認(rèn)識(shí)進(jìn)行講解,使學(xué)生明確計(jì)算機(jī)是什么,計(jì)算機(jī)能做什么,怎樣才能使計(jì)算機(jī)把事情做得更好,最終明確樹立作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo),消除專業(yè)思想上的疑慮。
二、扣住算法主線教學(xué),轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方法
學(xué)習(xí)方法的轉(zhuǎn)變是大學(xué)學(xué)習(xí)能否進(jìn)入正常狀態(tài)的一個(gè)極其關(guān)鍵的問題。進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí),如何學(xué)習(xí),大多數(shù)學(xué)生沒有充分的思想準(zhǔn)備。學(xué)生習(xí)慣于中學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方法。目前中學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境節(jié)奏很緊張,競(jìng)爭(zhēng)很激烈;而學(xué)習(xí)的方法基本上是死記呆背。一進(jìn)入大學(xué),感到大學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境比較寬松,例如課程不那么緊,自習(xí)的時(shí)間多,而課后作業(yè)少。因此不少學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后就大有松一口氣的想法,覺得再也不要受高考升學(xué)競(jìng)爭(zhēng)的約束了。表現(xiàn)出來就是上課不認(rèn)真,下課玩?zhèn)€夠。在學(xué)習(xí)方法上,還是老一套,死記呆背。由于放松學(xué)習(xí),也不去死記呆背,甚至干脆把學(xué)習(xí)放在一邊。實(shí)際上,中學(xué)的學(xué)習(xí)方法是很不適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)的需要。說嚴(yán)重一點(diǎn),目前中學(xué)的學(xué)習(xí)方法可以概括為死記呆背,囫圇吞棗。其實(shí),學(xué)生的學(xué)習(xí)方法與教師的教學(xué)方法是分不開的。具體來說,如果一門課程的教學(xué)主線不清楚,教學(xué)過程也就不能扣著這個(gè)主線來展開,內(nèi)容也就顯得凌亂無序,以致學(xué)習(xí)起來就只能死記呆背,囫圇吞棗。這告訴我們,每教一門課程,首先就要找到主線,然后扣著主線來展開,步步為營(yíng),一環(huán)扣一環(huán),課程講起來就不覺得凌亂無序,聽起來就不覺得枯燥無味。
如何通過《計(jì)算機(jī)科學(xué)概論》這門課程來促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方法,首先要從教學(xué)方法入手。這就是這門課程闡述的第二個(gè)問題。計(jì)算機(jī)科學(xué)是什么樣的科學(xué)?怎樣才能學(xué)好計(jì)算機(jī)科學(xué)?從本質(zhì)上講,計(jì)算機(jī)科學(xué)就是一門算法的科學(xué)。什么是算法?簡(jiǎn)單地說,算法是一系列的步驟,規(guī)定如何完成一項(xiàng)任務(wù)。嚴(yán)格地說,算法是定義一個(gè)可終止過程的一組有序的、無歧義的、可執(zhí)行的步驟的集合。程序是算法的表示,計(jì)算機(jī)是靠執(zhí)行程序來完成任務(wù)的。因此即使是最好的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備,如果沒有算法計(jì)算機(jī)就寸步難行??梢?,算法是《計(jì)算機(jī)科學(xué)概論》課程的主線,教學(xué)內(nèi)容圍繞著它來展開。要使學(xué)生牢固確立這個(gè)觀念,解決任何任務(wù)之前必須盡全力找出最好的算法。其實(shí),不只是要求計(jì)算機(jī)來完成任務(wù)時(shí)是這樣,就是完成任何一項(xiàng)工作、解決任何一個(gè)問題來說,都需要研究解決的方法,在此基礎(chǔ)上才能做出周密的計(jì)劃付諸實(shí)施。這樣,才不會(huì)在沒有弄清問題,確定算法之前,就盲目動(dòng)手編程,浪費(fèi)時(shí)間和空間,浪費(fèi)精力和資源,事倍功半,甚至可能做出任務(wù)不能或很難解決的錯(cuò)誤的結(jié)論。在動(dòng)手解決任務(wù)之前,一定要找出可行的算法,只有這樣才能成為一個(gè)頭腦清醒的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)工作者。
扣住算法的主線,許多問題就比較清楚了。計(jì)算機(jī)能不能解決一個(gè)任務(wù),首先就看有沒有解決這個(gè)任務(wù)的算法。但算法表示為程序,才有可能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行,因此有了算法就看能不能把算法表示為程序。程序的執(zhí)行是由計(jì)算機(jī)硬件來完成的,因此有了程序就看有沒有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件來執(zhí)行。每前進(jìn)一步就會(huì)要學(xué)習(xí)很多知識(shí),這些知識(shí)不是孤立的,它們相互關(guān)聯(lián),不能死記呆背。因?yàn)樵谙嗷リP(guān)聯(lián)的鏈條中,如果一個(gè)環(huán)節(jié)沒學(xué)好,那后面的就懸空了,不能理解。所以在學(xué)習(xí)中不僅要弄清問題本身,還要弄清來龍去脈,就是說細(xì)節(jié)和框架同等重要。對(duì)于這種情況,死記呆背是行不通的,只能是在理解的基礎(chǔ)上記憶。這樣由算法這個(gè)主線就會(huì)引出了一系列的問題,形成一棵枝葉繁茂的知識(shí)樹。將這個(gè)思想貫穿于整個(gè)教學(xué)過程,處處有來龍去脈,計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí)就是活的知識(shí),不深入理解,囫圇吞棗是不能全面掌握知識(shí)的。這樣在教學(xué)過程中,要引導(dǎo)要迫使學(xué)生不斷地問是什么、為什么,形成不斷生長(zhǎng)的知識(shí)樹。再進(jìn)一步,加上知識(shí)樹的左右關(guān)聯(lián)就成了一個(gè)不斷擴(kuò)大的知識(shí)的網(wǎng)絡(luò),一個(gè)富有生氣的知識(shí)空間。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中也就自覺養(yǎng)成了自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣,再也不覺得學(xué)習(xí)枯燥無味,越來越感到學(xué)習(xí)的樂趣。
在教學(xué)過程中,扣住算法是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)的主線,引導(dǎo)學(xué)生不斷地去深入思考問題,逐漸養(yǎng)成思考先于記憶,即理解的基礎(chǔ)上記憶的良好學(xué)習(xí)方法,也就是在解決問題時(shí),總是要問是什么、為什么、怎么做的學(xué)習(xí)方法。還有,扣住算法是按主線進(jìn)行教學(xué),也進(jìn)一步解決了專業(yè)思想的一個(gè)疑慮。例如,有的學(xué)生聽說計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生必須學(xué)會(huì)編程,就產(chǎn)生恐懼心理。如果明白了上面講的道理,就不會(huì)恐懼了。因?yàn)閷W(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生,如果不會(huì)編程就不是一個(gè)合格的計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生。解決問題需要算法,程序是算法的表示,而計(jì)算機(jī)靠執(zhí)行程序才能解決問題。如果不會(huì)編程,盡管你有很好的解決問題的方法,也是一句空話。說到底,是做計(jì)算機(jī)的奴隸,被計(jì)算機(jī)牽著鼻子走,還是做計(jì)算機(jī)的主人,驅(qū)使計(jì)算機(jī)造福人類。
三、展開算法主線教學(xué),了解學(xué)習(xí)內(nèi)容
對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容不了解也是新生對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)心中沒有底,使他們產(chǎn)生種種想法和疑慮,例如:1.學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)就是學(xué)習(xí)軟件的操作和使用。2.學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)就是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語言和編寫程序。當(dāng)然上面的兩種想法,不能說不正確,只是由于對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的內(nèi)容知之甚少,把問題想得太簡(jiǎn)單。其實(shí)第一個(gè)想法是講學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,這當(dāng)然是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的內(nèi)容之一,但不是全部。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用的范圍是很廣的,例如各種過程的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能、機(jī)器人和云計(jì)算等。第二個(gè)想法是講學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā),這當(dāng)然是學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)我們的學(xué)生來說,這是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。計(jì)算機(jī)的軟件的開發(fā),內(nèi)容也很廣,例如程序設(shè)計(jì)語言、信息管理、軟件工程、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等。實(shí)際上計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的內(nèi)容還遠(yuǎn)不止這些。例如計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)、人工智能研究、新一代計(jì)算機(jī)——智能計(jì)算機(jī)的研究和計(jì)算理論的研究等等。本文僅就大學(xué)期間計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行討論。從本質(zhì)上講,計(jì)算機(jī)科學(xué)就是一門算法的科學(xué),現(xiàn)在就圍繞著算法來展開。有很多問題要解決,就要有很多相應(yīng)的算法;有很多算法要表示為程序,就要研究程序設(shè)計(jì)語言;有很多程序要計(jì)算機(jī)執(zhí)行,就要研究怎樣來組織計(jì)算機(jī)工作,就是說要研究操作系統(tǒng)。這里講的都是計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)。
程序是由計(jì)算機(jī)來執(zhí)行的,因此必須研究計(jì)算機(jī)硬件的組織結(jié)構(gòu)。程序是一系列指令的有序集合,計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序,就是執(zhí)行指令。那計(jì)算機(jī)是如何執(zhí)行指令的?指令就是操控?cái)?shù)據(jù),計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)是如何進(jìn)行操控和存儲(chǔ)的?,F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展,不只是單臺(tái)計(jì)算機(jī)在工作,那么幾臺(tái)計(jì)算機(jī)如何連接成網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)行工作,因此需要研究網(wǎng)絡(luò)原理和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:信息安全技術(shù);知識(shí)點(diǎn);教學(xué)實(shí)踐;計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù);網(wǎng)絡(luò)工程;軟件工程
中圖分類號(hào):G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1引言
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信的融合是促進(jìn)信息化社會(huì)發(fā)展的最活躍的因素之一。計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的發(fā)展為其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到十分重要的帶動(dòng)和示范作用。計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用離不開信息的安全,信息安全是構(gòu)建整個(gè)社會(huì)信息化的根本保證。只有實(shí)現(xiàn)了信息的安全,才能確保電子政務(wù)、電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)科研、網(wǎng)絡(luò)銀行、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行、真正造福于人類。
目前,國(guó)際上不少大學(xué)開設(shè)了信息安全學(xué)科專業(yè)或者信息安全相關(guān)課程[1~3],國(guó)內(nèi)則已有幾十所高校開辦有信息安全本科專業(yè),為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)了一批掌握信息安全理論與技術(shù)的專門人才,這些信息安全專業(yè)畢業(yè)生的數(shù)量與社會(huì)的需求仍存在較大差距。另一方面,國(guó)家對(duì)于開設(shè)信息安全專業(yè)有許多規(guī)定和要求,并不是什么學(xué)校都可以開辦該專業(yè)的。此外,幾乎所有高校均舉辦有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)或者網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)或者軟件工程專業(yè)或者其他相近專業(yè),而且在實(shí)際工作中,無論是過去、現(xiàn)在還是將來,許多計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)都是由計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程和軟件工程專業(yè)的畢業(yè)生設(shè)計(jì)、開發(fā)的。我們知道,只有從系統(tǒng)設(shè)計(jì)伊始就考慮信息安全需求與信息安全技術(shù)運(yùn)用,才有可能使得開發(fā)出的信息系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠和安全實(shí)用的。因此,探討計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程專業(yè)本科信息安全技術(shù)知識(shí)點(diǎn)及其教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識(shí),訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的信息安全技術(shù)知識(shí)去設(shè)計(jì)、開發(fā)安全可靠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)等,是這些專業(yè)本科教學(xué)改革與實(shí)踐的一項(xiàng)重要的現(xiàn)實(shí)任務(wù)。
2各專業(yè)本科教學(xué)的信息安全技術(shù)知識(shí)點(diǎn)
結(jié)合信息安全學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)[4],我們認(rèn)為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程等專業(yè)的本科生,應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)如下信息安全技術(shù)知識(shí)點(diǎn)并逐步加以運(yùn)用。
(1) 信息安全基本概念
信息安全研究范疇,信息安全系統(tǒng),信息安全體系結(jié)構(gòu),信息安全模型,信息安全管理、信息安全標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)。
(2) 計(jì)算機(jī)設(shè)備與芯片安全
(3) 密碼技術(shù)
DES對(duì)稱密碼,RSA公鑰密碼,ECC橢圓曲線密碼,量子密碼,密鑰管理與密鑰恢復(fù)技術(shù),公鑰基礎(chǔ)設(shè)施PKI,基于口令、智能卡和生物信息的身份認(rèn)證機(jī)制,基于私鑰和公鑰密碼體制的信息認(rèn)證技術(shù),Kerberos認(rèn)證系統(tǒng)與X.509標(biāo)準(zhǔn);安全單向HASH算法,數(shù)字簽名技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn);信息隱藏與數(shù)字水印技術(shù)。
(4) 數(shù)據(jù)庫安全
數(shù)據(jù)庫加解密技術(shù),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)訪問控制技術(shù)。
(5) 操作系統(tǒng)安全
操作系統(tǒng)安全機(jī)制,Windows操作系統(tǒng)安全,Unix操作系統(tǒng)安全,Linux操作系統(tǒng)安全,Solaris操作系統(tǒng)安全。
(6) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全
計(jì)算機(jī)病毒及其防治技術(shù),網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP、HTTP的安全,電子郵件系統(tǒng)安全,網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備安全,安全電子商務(wù)協(xié)議,入侵檢測(cè)技術(shù)。
(7) 應(yīng)用程序安全與可信軟件技術(shù)
應(yīng)用程序安全,軟件可靠性,軟件質(zhì)量預(yù)測(cè),可信軟件測(cè)試,可信軟件開發(fā)與維護(hù)控制。
3各專業(yè)本科信息安全技術(shù)知識(shí)教學(xué)實(shí)施方法
在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程專業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃中,獨(dú)立地開設(shè)六、七門課程來講授前述所列的信息安全技術(shù)知識(shí)點(diǎn),將占用較多學(xué)時(shí),顯然是不現(xiàn)實(shí)的;而且如果這樣做的話,這三個(gè)專業(yè)幾乎演變成信息安全專業(yè)了。我們認(rèn)為,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程專業(yè)本科信息安全技術(shù)知識(shí)的教學(xué)既要有一定的寬度和深度以最大程度地獲得更好的教學(xué)效果,又要體現(xiàn)出與信息安全專業(yè)本科教學(xué)的區(qū)別。
在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程專業(yè)本科實(shí)施信息安全技術(shù)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué),一種做法是單獨(dú)開設(shè)一門“信息安全技術(shù)”課程,將前述知識(shí)點(diǎn)集中講授。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是,通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生們可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)信息安全技術(shù)知識(shí)獲得整體的了解與認(rèn)識(shí)。但是,前述所列的信息安全技術(shù)知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程專業(yè)其他課程的內(nèi)容聯(lián)系十分緊密,真正理解這些知識(shí)點(diǎn)并加以運(yùn)用需要學(xué)生具有相關(guān)的專業(yè)課程背景知識(shí)(例如,理解關(guān)系數(shù)據(jù)庫加密的特征與過程必須具有關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論與技術(shù)方面的知識(shí))。因此,如果在開設(shè)相關(guān)專業(yè)課程之后再獨(dú)立開設(shè)“信息安全技術(shù)”課程,那么由于課時(shí)安排受限的關(guān)系以及授課教師專長(zhǎng)有所不同,在授課過程中將信息安全技術(shù)各知識(shí)點(diǎn)與學(xué)科專業(yè)其他課程聯(lián)系以及將信息安全技術(shù)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題的設(shè)計(jì)與求解的闡述可能就不夠深入;另一方面,如果在低年級(jí)就開設(shè)“信息安全技術(shù)”課程,那么學(xué)生們由于缺乏學(xué)科專業(yè)知識(shí)的支撐,一時(shí)半會(huì)難以理解授課內(nèi)容。
為了解決上述矛盾,我們建議的實(shí)施方法是,首先聘請(qǐng)?jiān)谟?jì)算機(jī)與信息安全學(xué)科具有較高學(xué)術(shù)造詣和豐富教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教授在大學(xué)低年級(jí)為學(xué)生開設(shè)“信息安全講座”,以使得學(xué)生們對(duì)信息安全技術(shù)有一個(gè)概括性的認(rèn)識(shí);然后,融合信息安全技術(shù)知識(shí)的傳授貫穿于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程專業(yè)本科教學(xué)的全過程,將有關(guān)信息安全技術(shù)知識(shí)點(diǎn)的講授有機(jī)地集成到相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)踐過程中,如下表所示。
在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程專業(yè)本科相關(guān)課程實(shí)施我們提出的這種信息安全技術(shù)知識(shí)教學(xué)方法對(duì)專業(yè)課程任課教師來說既是必要的又是可行的,例如“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”課程的任課教師除了具備堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)理論和技術(shù)知識(shí)之外,也應(yīng)當(dāng)比較熟悉數(shù)據(jù)庫加解密和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)訪問控制技術(shù)(這些其實(shí)也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程的一部分內(nèi)容),這樣講授如何將數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)知識(shí)應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)中就是一件很自然的事情。
4結(jié)束語
進(jìn)入21世紀(jì)以來,高等院校除了開辦信息安全本科專業(yè)批量培養(yǎng)信息安全技術(shù)專門人才之外,在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程等信息類專業(yè)本科教學(xué)中講述信息安全技術(shù)知識(shí)也已經(jīng)成為共識(shí),雖然各校講授信息安全技術(shù)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容的多少、深淺以及側(cè)重點(diǎn)有所不同,實(shí)施教學(xué)方法也各有秋千。
我們提出的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程專業(yè)本科信息安全技術(shù)知識(shí)點(diǎn)及其教學(xué)方法已在廣西大學(xué)實(shí)施多年,取得了良好的效果,具體表現(xiàn)為這些專業(yè)不少學(xué)生的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)課題就是信息安全技術(shù)方面的、畢業(yè)受聘的工作崗位是直接從事信息安全技術(shù)開發(fā)與維護(hù)工作,也有相當(dāng)?shù)谋究飘厴I(yè)生考上了信息安全技術(shù)專業(yè)方向的研究生。
本文結(jié)合信息安全學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)和自身的教學(xué)實(shí)踐,探討了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程專業(yè)本科的信息安全技術(shù)知識(shí)點(diǎn)以及教學(xué)實(shí)施方法,期望它能起到拋磚引玉的作用。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:計(jì)算;計(jì)算學(xué)科;計(jì)算機(jī)科學(xué)思維;計(jì)算思維;計(jì)算機(jī)思維
隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算領(lǐng)域已成為一個(gè)極其活躍的領(lǐng)域,計(jì)算學(xué)科也成為一門范圍極為寬廣的學(xué)科[1]。在此發(fā)展過程中產(chǎn)生的種種現(xiàn)象,在很大程度上改變了人們對(duì)世界的認(rèn)識(shí),有力地刺激了人文科學(xué)的發(fā)展,人們對(duì)認(rèn)知科學(xué)的研究就是“以電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生發(fā)展為物質(zhì)、技術(shù)基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)與人腦相類比為前提的[2]”。我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森院士從近三十年電子計(jì)算機(jī)發(fā)展引起的新技術(shù)革命,兩千多年邏輯學(xué)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),作為符號(hào)處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在智能方面存在的嚴(yán)重缺陷,尤其是人們?cè)诟呒?jí)抽象思維領(lǐng)域,如辯證思維、形象思維、創(chuàng)造性思維尚缺乏研究等方面,對(duì)認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展進(jìn)行了科學(xué)的分析。同時(shí)結(jié)合我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和特點(diǎn),提出了“思維學(xué)”的理念,給出了“思維科學(xué)”的研究框架、研究方向與基本道路,并在隨后的一系列工作中進(jìn)一步充實(shí)和完善了思維科學(xué)的理論與思想體系[3]。他指出:“現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的實(shí)踐,正預(yù)示著更重大的變革――思維科學(xué)的出現(xiàn)。”“引出這項(xiàng)變革的是電子計(jì)算機(jī)”。而“推動(dòng)思維科學(xué)研究的是計(jì)算機(jī)技術(shù)革命的需要[4]”。在錢學(xué)森的倡導(dǎo)下,自上世紀(jì)80年代起,面向新技術(shù)革命的思維科學(xué)研究愈來愈受到國(guó)內(nèi)有關(guān)專家學(xué)者的關(guān)注與重視。
在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域,隨著美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(簡(jiǎn)稱ACM)和美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)分會(huì)(簡(jiǎn)稱IEEE-CS)組成的聯(lián)合攻關(guān)組于1988年底提交了“作為學(xué)科的計(jì)算科學(xué)”的報(bào)告[5],計(jì)算學(xué)科的“存在性”得以證明。隨后,CC1991報(bào)告和CC2001報(bào)告等相繼出臺(tái),從學(xué)科的角度詮釋了計(jì)算科學(xué)的內(nèi)涵與外延,為計(jì)算學(xué)科建立了現(xiàn)代課程體系。在計(jì)算學(xué)科課程體系的本土化進(jìn)程中,我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者們付出了艱辛努力,并取得實(shí)質(zhì)性成果,于2002年提出了“中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002”(China Computing Curricula 2002,簡(jiǎn)稱CCC2002)[6]。在CC2002教程的引導(dǎo)下,針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教育方面的諸多問題,國(guó)內(nèi)從事計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教育的廣大工作者進(jìn)行了廣泛而有益的探討[7-10],大大豐富了計(jì)算學(xué)科課程體系建設(shè)的內(nèi)容。在計(jì)算學(xué)科課程教育改革的進(jìn)程中,如何培養(yǎng)既能熟練掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí)與技能,又具有計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科意識(shí)和素養(yǎng)的人才問題,逐步成為人們關(guān)注的主要方面。
基金項(xiàng)目:本文受江蘇省教育廳指導(dǎo)性計(jì)劃項(xiàng)目“計(jì)算機(jī)思想史研究”(03KJD520028)及江蘇科技大學(xué)高教項(xiàng)目“計(jì)算思維與創(chuàng)新教育”(GJKTY2009025)資助。
作者簡(jiǎn)介:張曉如(1963-),女,教授,學(xué)士,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用教育、數(shù)據(jù)庫;張?jiān)佘S(1961-),男,教授,博士,研究方向?yàn)榭捎?jì)算性理論與知識(shí)工程。
一個(gè)人的實(shí)踐與創(chuàng)新能力與思維方式密切相關(guān),與其他學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)家和工程技術(shù)人員等相比,計(jì)算機(jī)學(xué)科的專家學(xué)者們?cè)谒伎紗栴}、分析問題和解決問題方面也應(yīng)有其獨(dú)特的地方。正如計(jì)算大師Dijkstra所言:“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習(xí)慣,從而也將深刻地影響我們的思維能力[11]?!币虼?,當(dāng)計(jì)算機(jī)與人們的生活聯(lián)系越來越趨密切的形勢(shì)下,研究與之相關(guān)的人類思維活動(dòng)與思維方式便成為現(xiàn)代思維學(xué)科領(lǐng)域中一個(gè)十分重要的課題。我們不妨稱此種思維為面向計(jì)算學(xué)科的思維。顯然,面向計(jì)算學(xué)科的思維除了具有一般思維的特點(diǎn)外,還具有其自身的特性,而后者則是從事計(jì)算機(jī)科學(xué)研究的人員和計(jì)算機(jī)教育工作者們更為關(guān)心的。究竟什么是面向計(jì)算科學(xué)的思維?它的特點(diǎn)是什么?對(duì)面向計(jì)算學(xué)科的思維研究對(duì)計(jì)算學(xué)科的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生哪些積極作用?這種思維能力是可以培養(yǎng)的嗎?又如何培養(yǎng)呢?我們現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)會(huì)因此而有所改變嗎?
1面向計(jì)算學(xué)科的思維
國(guó)內(nèi)最早面向計(jì)算學(xué)科思維的研究文章是收集在2000年全國(guó)高等師范院校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)年會(huì)論文集上筆者的《談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)思維》[12]一文。當(dāng)時(shí)的“計(jì)算機(jī)思維”意為“計(jì)算機(jī)科學(xué)思維”(Computer Science Thinking),在隨后關(guān)于面向計(jì)算科學(xué)的思維研究中,相繼出現(xiàn)了“計(jì)算思維”(Computational Thinking)[13-14]與廣義“計(jì)算機(jī)思維”(Computing Thinking)[21]等概念。這些概念雖然與“計(jì)算機(jī)”有關(guān),但它們有一個(gè)共同特點(diǎn),即它們都是關(guān)于人的思維。
1.1計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)思維
“計(jì)算思維”的思考和研究在國(guó)內(nèi)受到更多專家學(xué)者的關(guān)注與重視,要?dú)w功于全國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)于2008年10月31日至11月2日在桂林召開的一次專題學(xué)術(shù)研討會(huì),會(huì)議的主題是“探討在教學(xué)過程中,如何以課程為載體講授面向?qū)W科的思維方法,共同促進(jìn)國(guó)家科學(xué)與教育事業(yè)的進(jìn)步”。會(huì)議從8各方面征集論文,無不涉及“計(jì)算思維”。在會(huì)議提供的資料中,美國(guó)卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真(Jeannette M.Wing)教授2006年3月發(fā)表在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威雜志ACM會(huì)刊上的文章《計(jì)算思維》(Computational Thinking)[13-14]和王飛躍2007年3月發(fā)表在中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊的文章《從計(jì)算思維到計(jì)算文化》[11]位居榜首。其中,王飛躍教授從計(jì)算機(jī)文化發(fā)展的高度對(duì)“計(jì)算思維”概念的提出和“計(jì)算思維”的研究與發(fā)展對(duì)計(jì)算科學(xué)的進(jìn)步產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響給出了充分肯定。王飛躍教授在提及國(guó)內(nèi)對(duì)“計(jì)算思維”研究和計(jì)算文化與計(jì)算思維聯(lián)系方面的狀況時(shí)指出,“在中文里,計(jì)算思維不是一個(gè)新名詞,常被朦朦朧朧地使用,卻一直沒有被提到周教授所描述的高度廣度,那樣的新穎、明確、系統(tǒng)”。這一陳述雖然有一定的道理,但不完全正確?!坝?jì)算思維”從命名的角度可以如是說,但就其作為面向計(jì)算機(jī)科學(xué)思維的概念與特征而言,無論從高度講,還是從廣度說,周以真教授的描述確有“新穎”之處,但在“明確”和“系統(tǒng)”方面,同本文作者在上世紀(jì)90年代末就提出的“計(jì)算機(jī)思維”的概念在主要方面是基本一致的,并可形成互補(bǔ)。特別指出的是,《談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)思維》在談到計(jì)算機(jī)文化與計(jì)算機(jī)思維相互之間的聯(lián)系時(shí)指出,“隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展,‘計(jì)算機(jī)’已不再是一個(gè)單純的計(jì)算工具的代名詞,而是信息時(shí)代高新技術(shù)的象征??梢赃@樣說,‘計(jì)算機(jī)’作為一種文化,已滲透到社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域,而使得生活在這一時(shí)期的人們的思維活動(dòng)中或多或少地與‘計(jì)算機(jī)’這一概念相聯(lián)系,研究與之相關(guān)的思維活動(dòng)與思維方式,便成為現(xiàn)代思維科學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)十分重要的課題[12]”。在此,我們可以把有關(guān)“計(jì)算思維”特征的陳述同有關(guān)“計(jì)算機(jī)思維”的陳述作一比較。
周以真教授在對(duì)計(jì)算思維的描述中首先指出,“計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能,不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家”,這一觀點(diǎn)與《談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)思維》一文中提出的“計(jì)算機(jī)思維具有廣泛性。計(jì)算機(jī)思維已不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家所應(yīng)具有的思維,而應(yīng)是全民族所必須的”的觀點(diǎn)是完全一致的。并且文中還強(qiáng)調(diào),“只有這樣,計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展才能具有廣泛的社會(huì)基礎(chǔ),才能使計(jì)算機(jī)科學(xué)真正服務(wù)于社會(huì)”。在總結(jié)計(jì)算思維的特征時(shí),周以真教授從6個(gè)方面,以“是”與“不是”的對(duì)立統(tǒng)一作了闡述。
為了更好地挖掘計(jì)算機(jī)思維的內(nèi)涵,更加清楚地了解與把握計(jì)算機(jī)思維與其他學(xué)科思維方式的聯(lián)系與區(qū)別,我們對(duì)計(jì)算科學(xué)發(fā)展的過程進(jìn)行了初步考察,提出了“計(jì)算科學(xué)思想史”研究的基本思想,并對(duì)計(jì)算科學(xué)思想史研究的特點(diǎn)、研究?jī)?nèi)容、研究方法進(jìn)行了分析探討[16]。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)課程教育,提出了基于知識(shí)背景的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革的基本構(gòu)想[19]。我們深信,無論是對(duì)計(jì)算機(jī)思維的研究,還是對(duì)計(jì)算科學(xué)思想史的研究,都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)教育的實(shí)踐與發(fā)展產(chǎn)生重要影響。
2 “計(jì)算思維”研究現(xiàn)狀
無論叫計(jì)算思維,還是稱計(jì)算機(jī)思維,關(guān)鍵是要解決問題,即“如何讓人們學(xué)會(huì)像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣去思考”。從總體看,計(jì)算思維的研究應(yīng)包含計(jì)算思維研究的內(nèi)涵和計(jì)算思維推廣與應(yīng)用的外延兩個(gè)方面。周以真在給出“計(jì)算思維”概念后,進(jìn)一步探討了計(jì)算思維的本質(zhì),并指出計(jì)算思維將在各種行為方面影響每個(gè)人,這一點(diǎn)對(duì)我們的社會(huì)教育提出挑戰(zhàn),特別是少兒教育。在關(guān)于計(jì)算的思考中,我們需要理解不同類型的3個(gè)方面:科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)。飛速發(fā)展的技術(shù)進(jìn)步和巨大的社會(huì)需求迫使我們重新思考計(jì)算科學(xué)最基本的問題[20]。從周以真教授多次關(guān)于計(jì)算思維的論述中可以看出,其“計(jì)算思維”的概念是面向社會(huì)、面向教育和面向大眾的。這也許是一種策略,為了能讓更多的人關(guān)注并思考“計(jì)算思維”的問題,并將思考的結(jié)果應(yīng)用于計(jì)算科學(xué)實(shí)踐,以此促進(jìn)計(jì)算科學(xué)的普及和發(fā)展。在對(duì)“計(jì)算思維”的深入研究過程中,郭喜鳳教授等從工程化的角度對(duì)“計(jì)算思維”的內(nèi)涵進(jìn)行剖析[20],以周以真面向大眾的計(jì)算思維為基礎(chǔ),根據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)中的理論、技術(shù)、工程、工具、服務(wù)和應(yīng)用等幾個(gè)不同層面的思維特點(diǎn),闡述了計(jì)算思維的工程化思想,將計(jì)算思維的概念加以推廣并提出了計(jì)算機(jī)思維(Computing Thinking)工程化的層次結(jié)構(gòu),豐富了計(jì)算思維的研究?jī)?nèi)涵。董榮勝和古天龍教授從計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論的角度對(duì)計(jì)算思維研究的外延進(jìn)行分析。“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論是對(duì)計(jì)算領(lǐng)域認(rèn)識(shí)和實(shí)踐過程中一般方法及其性質(zhì)、特點(diǎn)、內(nèi)在聯(lián)系和變化發(fā)展進(jìn)行系統(tǒng)研究的學(xué)問。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論是認(rèn)知計(jì)算學(xué)科的方法和工具,也是計(jì)算學(xué)科認(rèn)知領(lǐng)域的理論體系[21]”。在關(guān)于計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論之間關(guān)系的論述中,董榮勝和古天龍教授在周以真教授工作的基礎(chǔ)上,對(duì)計(jì)算思維的特征進(jìn)一步加以闡述,從抽象與自動(dòng)化兩個(gè)方面,以具體的實(shí)例刻畫了計(jì)算思維的本質(zhì),并介紹了國(guó)外關(guān)于計(jì)算思維研究的進(jìn)展情況。在談到計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論關(guān)系時(shí),他們指出,“盡管計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論有著各自的研究?jī)?nèi)容與特色,但是,顯而易見,它們的互補(bǔ)性很強(qiáng),可以相互促進(jìn)”。“計(jì)算機(jī)方法論可以對(duì)計(jì)算思維研究方面取得的成果進(jìn)行再研究和吸收,最終豐富計(jì)算機(jī)方法論的內(nèi)容;反過來,計(jì)算思維能力的培養(yǎng)也可以通過計(jì)算機(jī)方法論的學(xué)習(xí)得到更大的提高[22]”。這不是一個(gè)一般概念的問題,我們認(rèn)為是計(jì)算思維研究的一個(gè)技術(shù)路線問題,只有把計(jì)算思維的研究同計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論有機(jī)地結(jié)合起來,計(jì)算思維才具有實(shí)際的意義和價(jià)值,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的方法才能夠獲得進(jìn)步。
3 “計(jì)算思維”研究?jī)?nèi)容
不管是周教授的計(jì)算思維(Computational Thinking),或是郭教授的計(jì)算機(jī)思維(Computing Thinking),還是計(jì)算機(jī)科學(xué)思維(Computer Science Thinking),它們都有一個(gè)共同面向,即都是面向計(jì)算學(xué)科的思維;都有一個(gè)共同的出發(fā)點(diǎn),即研究和探索面向計(jì)算學(xué)科的思維規(guī)律;都有一個(gè)共同的目標(biāo),即引導(dǎo)人們?cè)诮鉀Q有關(guān)計(jì)算學(xué)科及其應(yīng)用領(lǐng)域問題時(shí),能夠運(yùn)用正確的思維方法。計(jì)算學(xué)科是關(guān)于“計(jì)算”的學(xué)問,因此,計(jì)算思維的研究勢(shì)必圍繞解決所謂“計(jì)算問題”而展開。
3.1計(jì)算思維研究的基本問題
何謂計(jì)算思維?《談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)思維》一文對(duì)計(jì)算機(jī)思維的內(nèi)容進(jìn)行了概括,即人們有意識(shí)地將計(jì)算機(jī)用于生產(chǎn)、生活等各個(gè)領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)活動(dòng)以及人們解決計(jì)算機(jī)問題的認(rèn)識(shí)過程。一方面,它是指一種形式,這種形式表現(xiàn)為人們認(rèn)識(shí)具體的計(jì)算機(jī)科學(xué),或是應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)于其他科學(xué)、技術(shù)的過程中的辯證思維;另一方面,它是由計(jì)算機(jī)科學(xué)本身的特點(diǎn)及計(jì)算機(jī)作為認(rèn)識(shí)世界的工具所決定的,它同樣受到一般思維方式的限制[12]。周教授則將計(jì)算思維歸納為運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[13]。董教授等則從方法論的角度將計(jì)算思維定義為運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的思想與方法進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì),以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[22]。
關(guān)鍵詞: 計(jì)算機(jī)信息技術(shù) 課程教學(xué) 教學(xué)質(zhì)量
一、在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣
由于小學(xué)生的年齡特點(diǎn)等因素,教師如果能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,就相當(dāng)于為成功教學(xué)鋪平了道路,是非常關(guān)鍵的問題。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)因?yàn)槠鋵?shí)踐性較強(qiáng),是比較受學(xué)生歡迎的,能夠有效激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。教師應(yīng)該針對(duì)小學(xué)生的心理特點(diǎn),利用計(jì)算機(jī)技術(shù)為小學(xué)生創(chuàng)設(shè)生活化的教學(xué)情境,把趣味性較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)視聽感覺和多彩的畫面引入課題,進(jìn)一步激發(fā)小學(xué)生的濃厚興趣。在信息技術(shù)課程中安排的學(xué)習(xí)活動(dòng),往往是學(xué)生比較感興趣的,這也是他們樂于學(xué)習(xí)的主要?jiǎng)右?。有關(guān)研究資料表明,孩子們的興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不是與生俱來的,而主要是靠后天培養(yǎng)起來的,教師如果常常通過新穎事物滿足學(xué)生的好奇心,計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的教學(xué)與實(shí)踐就能使這些因素得到進(jìn)一步優(yōu)化,更有利于激發(fā)小學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師在傳統(tǒng)教學(xué)中只能靠課堂上有限的時(shí)間傳遞知識(shí),而計(jì)算機(jī)可以拓寬時(shí)空范圍幫助學(xué)生獲取更多的知識(shí),滿足學(xué)生的好奇心和求知欲。教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用課堂上所學(xué)到的學(xué)習(xí)方法在課外借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)。另外,在課堂教學(xué)中,教師不可能對(duì)學(xué)生感興趣的所有問題都進(jìn)行詳細(xì)講解,而應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生借助于計(jì)算機(jī)在課外做進(jìn)一步探究,使信息技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)突破教學(xué)時(shí)間的限制和教學(xué)空間的束縛。這樣既有利于擴(kuò)大學(xué)生探究疑問獲取新知識(shí)的范圍,激發(fā)學(xué)生興趣,又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)為小學(xué)生進(jìn)行形象生動(dòng)的演示,有利于增強(qiáng)學(xué)生的識(shí)記能力,很容易吸引學(xué)生的注意力,并能夠有效激發(fā)學(xué)生的各種興趣。
二、在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)教學(xué)中強(qiáng)化應(yīng)用意識(shí)
學(xué)以致用的理念對(duì)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)教學(xué)最有效,一切豐富復(fù)雜的知識(shí)只有在實(shí)踐應(yīng)用過程中才能得到有效鞏固。一個(gè)具有很強(qiáng)應(yīng)用意識(shí)的人,不因循守舊,善于從實(shí)踐中總結(jié)規(guī)律,對(duì)已取得的成績(jī),不滿足,不陶醉,能透過成績(jī)找差距、挖隱患?,F(xiàn)代職場(chǎng)要求每一位優(yōu)秀的工作人員都具有良好的計(jì)算機(jī)操作能力,并且能夠善于正確處理一些隨機(jī)、突發(fā)事件。在教學(xué)實(shí)踐中,應(yīng)用意識(shí)較強(qiáng)的教師,在教學(xué)實(shí)踐過程中遇事沉著、冷靜,處理事情果斷、準(zhǔn)確,而不是緊張和莽撞從事,在發(fā)現(xiàn)客觀條件發(fā)生變化,且按照預(yù)定的教學(xué)方法、方式難以實(shí)現(xiàn)時(shí),能夠急中生智,臨場(chǎng)作出新的方案,較好地完成計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)課程教學(xué)任務(wù)。這種應(yīng)用意識(shí)可通過加強(qiáng)實(shí)踐逐步提高,在信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐中努力解決問題和克服困難的過程,本身就是增強(qiáng)應(yīng)用意識(shí)的過程。教育學(xué)生在今后的工作、學(xué)習(xí)和日常生活中,要注意多做自我檢查、自我監(jiān)督、自我鼓勵(lì),注意改變不良習(xí)慣,也有助于培養(yǎng)良好的應(yīng)用意識(shí)。
三、在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)課程教學(xué)中培養(yǎng)探索精神
隨著時(shí)代的變遷和社會(huì)的進(jìn)步,各種先進(jìn)的教育科技手段也在不斷地更新和逐步完善。經(jīng)過近年來的實(shí)踐摸索,在電化教育研究的基礎(chǔ)上,我對(duì)計(jì)算機(jī)輔助教育教學(xué)有了一定的看法和認(rèn)識(shí)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)把抽象的科學(xué)概念實(shí)施形象化演示,并且進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的直觀教學(xué)觀摩,更進(jìn)一步加深學(xué)生的印象,有利于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶效果。教師是教學(xué)工作的組織者和指導(dǎo)者,在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)課程教學(xué)實(shí)踐中激發(fā)學(xué)生的探索精神,增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí),提倡自主合作自愿學(xué)習(xí)的風(fēng)氣,鼓勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)參與計(jì)算機(jī)課程教學(xué)實(shí)踐全過程,以科學(xué)探索精神參與教育教學(xué)改革過程中,堅(jiān)決摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中的教師嚴(yán)肅講課與學(xué)生認(rèn)真聽講的固有模式,培養(yǎng)學(xué)生的參與能力和探究意識(shí),激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維潛能,組織新型的以科學(xué)探究為主的民主和諧而且開放的課堂教學(xué)秩序,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和積極探索的激情與欲望。教師要精心選擇教學(xué)材料,為學(xué)生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍,鼓勵(lì)學(xué)生不局限于從書本上獲取知識(shí),要拓寬通過信息資源獲取知識(shí)的渠道。在課外書籍或與老師和同學(xué)的交流過程中可以獲取相關(guān)知識(shí),有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索興趣,讓學(xué)生在相互探討交流過程中積極探索,從而提高學(xué)生的應(yīng)用能力。
四、在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)課程教學(xué)改革中強(qiáng)化教學(xué)效果
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù);研究生教育;創(chuàng)新能力;培養(yǎng)模式
根據(jù)2002―2010年我國(guó)學(xué)位與研究生教育發(fā)展的總體目標(biāo),到2010年,全國(guó)在校研究生總數(shù)將達(dá)到碩士生120萬,博士生15萬,中國(guó)將成為名副其實(shí)的研究生教育大國(guó)[1-2]。國(guó)家的信息化進(jìn)程,帶動(dòng)了對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用人才的需求,計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用人才需求量每年增加100萬[3]。
研究生教育是我國(guó)培養(yǎng)高層次人才的主要途徑,已成為我國(guó)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的人才資源庫,而研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)人才教育的核心所在。針對(duì)浙江省區(qū)域經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和產(chǎn)業(yè)集聚等特征,近年來,浙江工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院與機(jī)械工程學(xué)院進(jìn)行了研究生聯(lián)合指導(dǎo)培養(yǎng)方式的探索,依托浙江區(qū)域經(jīng)濟(jì)產(chǎn)學(xué)研合作,與中國(guó)科學(xué)院遙感研究所、地理研究所、美國(guó)辛辛那提大學(xué)、比利時(shí)魯汶工程技術(shù)學(xué)院、瑞典布萊金厄工學(xué)院、IBM公司、杭州國(guó)家軟件基地、杭州國(guó)家動(dòng)畫基地、杭州國(guó)家數(shù)字娛樂產(chǎn)業(yè)基地、公安部第三研究所等在科研和聯(lián)合培養(yǎng)研究生方面開展合作,結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生培養(yǎng)的特點(diǎn),提出了研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)理念,進(jìn)行了研究生創(chuàng)新能力教育模式實(shí)踐探索,把提高研究生教育質(zhì)量放在首位,努力培養(yǎng)能夠引領(lǐng)、推動(dòng)浙江乃至全國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)精英人才。
1創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新思維
常順英研究員將研究生的創(chuàng)造性定義為:能夠產(chǎn)生獨(dú)特的、現(xiàn)實(shí)的、有社會(huì)價(jià)值產(chǎn)品的多種能力與優(yōu)良人格特征的整合[4]。它包括研究者的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)造性思維、創(chuàng)造性想象、創(chuàng)造性人格等,其中創(chuàng)造性思維是創(chuàng)造性的核心因素。沒有創(chuàng)造性思維就產(chǎn)生不了創(chuàng)造性活動(dòng),更談不上創(chuàng)造性成果,所以創(chuàng)造性的培養(yǎng),關(guān)鍵在于創(chuàng)新意識(shí),創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。
創(chuàng)新思維是為解決實(shí)踐問題而進(jìn)行的具有社會(huì)價(jià)值的新穎而獨(dú)特的思維活動(dòng)。或者說,創(chuàng)新思維是以新穎獨(dú)特的方式對(duì)已有信息進(jìn)行加工、改造、重組從而獲得有效創(chuàng)意的思維活動(dòng)和方法,是一種不同于他人的批判性思維方式。研究生有了創(chuàng)新意識(shí),才能抓住創(chuàng)新機(jī)會(huì),啟動(dòng)創(chuàng)新思維。在培養(yǎng)研究生創(chuàng)新思維過程中,還應(yīng)注重獨(dú)立性思維品質(zhì)的訓(xùn)練,如愛因斯坦所言:“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要。因?yàn)榻鉀Q問題也許僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已,而提出新的問題,卻需要有創(chuàng)造性的想像力,而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步?!笨梢?在科技研究活動(dòng)中,研究生要敢于懷疑,敢于提出研究問題及解決問題的方法。
2計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)研究生教育
2.1計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)設(shè)置
浙江工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)以培養(yǎng)德智體全面發(fā)展,具有堅(jiān)實(shí)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)理論、知識(shí)全面的計(jì)算機(jī)高級(jí)應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)[5]。主要研究方向有軟件開發(fā)環(huán)境與軟件中間件技術(shù),多媒體技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí),電子商務(wù)技術(shù),智能技術(shù)與應(yīng)用及制造業(yè)信息化。研究生通過專業(yè)學(xué)習(xí),具備計(jì)算機(jī)硬件、軟件和應(yīng)用技術(shù)的專門知識(shí),深入了解計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),具有獨(dú)立從事科學(xué)研究、工程技術(shù)開發(fā)的能力,有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神,能夠研究和解決與本學(xué)科有關(guān)的科學(xué)和技術(shù)問題。
2.2研究生創(chuàng)新能力的現(xiàn)狀
計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在讀研究生生源主要為應(yīng)屆生。應(yīng)屆生是從學(xué)校到學(xué)校,大多數(shù)人較少直接參加科研實(shí)踐,缺乏生產(chǎn)和科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),研究目標(biāo)不明確,不具備獨(dú)立從事科研工作的能力,更談不上創(chuàng)新能力。很多研究生還是用本科階段的學(xué)習(xí)方法,習(xí)慣于接受、掌握現(xiàn)有的知識(shí)和在固定的框架中思考問題,缺乏獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新思維。
導(dǎo)致研究生創(chuàng)新能力低下的原因是多方面的。首先,中國(guó)傳統(tǒng)應(yīng)試教育影響研究生創(chuàng)新能力教育。在教學(xué)和科研過程中,往往顯示出因循守舊的保守思想,喜歡以既定的、現(xiàn)存的規(guī)則來解釋新的現(xiàn)象,而不擅長(zhǎng)通過新的現(xiàn)象來思考原有規(guī)則存在的不合理性,并且通過思考與實(shí)踐來它。其次,研究生教育階段學(xué)科專業(yè)狹窄,學(xué)科之間的交流、滲透很少,出現(xiàn)所謂的“隔行如隔山”。其結(jié)果往往限制了學(xué)生的視野,縮小了研究生想象的空間和相互借鑒的機(jī)會(huì)。再次,研究生教育對(duì)研究生個(gè)性釋放的誘導(dǎo)不足,從培養(yǎng)方案到教學(xué)方法和科研過程,研究生能獨(dú)立從事研究的機(jī)會(huì)不多,這必然會(huì)束縛研究生創(chuàng)新能力的發(fā)展。因此,對(duì)研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成為迫在眉睫的任務(wù)。
3研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式
研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)工程。培養(yǎng)研究生的科研創(chuàng)新能力需要一個(gè)合理的培養(yǎng)過程。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)根據(jù)專業(yè)特點(diǎn),主要從培養(yǎng)計(jì)劃、課堂教學(xué)、專題研討、企業(yè)實(shí)踐、跨學(xué)科研究生指導(dǎo)進(jìn)行研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索。
3.1個(gè)性化培養(yǎng)計(jì)劃
在研究生的培養(yǎng)過程中,需要一個(gè)多樣的、有利于學(xué)術(shù)個(gè)性成長(zhǎng)的環(huán)境。個(gè)性化的培養(yǎng)計(jì)劃是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有利保障。個(gè)性化的培養(yǎng)計(jì)劃是導(dǎo)師與研究生共同制定的,每個(gè)學(xué)生都有自己的教學(xué)計(jì)劃。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在課程設(shè)置上,設(shè)置了必修課和選修課,在教學(xué)大綱上列出多部相關(guān)教材及學(xué)科前沿著作等,使研究生和導(dǎo)師在教學(xué)計(jì)劃的制定上有更多的選擇余地,制定出更加適合自己的培養(yǎng)計(jì)劃。同時(shí)針對(duì)沒有工作經(jīng)歷的研究生,可設(shè)置企業(yè)實(shí)踐必修環(huán)節(jié),研究生利用假期時(shí)間完成。導(dǎo)師在指導(dǎo)研究生的過程中,既要對(duì)個(gè)性化研究生培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施進(jìn)行監(jiān)督、檢查,更加重要的是要對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo),發(fā)現(xiàn)并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
研究生個(gè)性培養(yǎng)計(jì)劃中,第一學(xué)年主要完成相關(guān)課程必修學(xué)位課和選修課的理論學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)創(chuàng)新科學(xué)思維及方法。第二學(xué)年是關(guān)鍵的一年,主在通過大量文獻(xiàn)閱讀、企業(yè)實(shí)踐、廣泛收集資料,熟悉本專業(yè)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài);在導(dǎo)師指導(dǎo)下,擬定研究課題,進(jìn)行課題的研究工作。在這一年中,專業(yè)導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)要負(fù)責(zé)嚴(yán)格的選題把關(guān)和中期考核篩選。中期篩選考核包括學(xué)位課和選修課學(xué)分及科研實(shí)踐能力是否達(dá)標(biāo),學(xué)位論文的選題是否具有原始創(chuàng)新性等,合格者進(jìn)入第三學(xué)年的學(xué)位論文研究工作,不合格者要終止學(xué)習(xí)可肄業(yè)處理。學(xué)位論文研究階段是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵階段。
3.2研討性教學(xué)過程
筆者作為博士生和訪問學(xué)者在香港城市大學(xué)、香港浸會(huì)大學(xué)、德國(guó)漢堡大學(xué)等國(guó)際性較強(qiáng)的高校進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流,期間主講了計(jì)算機(jī)三維視覺,指導(dǎo)了多門智能技術(shù)相關(guān)課程,也旁聽了國(guó)外教授主講的人工智能等研究生課程,發(fā)現(xiàn)許多專業(yè)課程沒有統(tǒng)一的教材,但有大量的參考書目。學(xué)生上課前必須先瀏覽該課程的課程網(wǎng)站,了解上課內(nèi)容和下載相關(guān)資料。課堂上,主講教授經(jīng)常先以一個(gè)典型案例(常為最新的研究論文)說明知識(shí)點(diǎn),再留出時(shí)間與學(xué)生討論,學(xué)生基本上是帶著問題來,再帶著新問題跑圖書館或上網(wǎng)學(xué)習(xí)。這種教學(xué)方法針對(duì)案例問題展開學(xué)習(xí)與討論,著眼于發(fā)展研究生的創(chuàng)造力以及解決問題的能力,使學(xué)生在討論中獲得知識(shí),創(chuàng)造性地提出新的解決問題的辦法。這種研討會(huì)形式的教學(xué)過程給了我們啟示,為了培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力,我們導(dǎo)師把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力作為課堂教學(xué)的主旨,刪除部分內(nèi)容陳舊的研究生課程,引進(jìn)反映學(xué)科新技術(shù)、新成果,反映專業(yè)領(lǐng)域熱點(diǎn)和研究進(jìn)展的教學(xué)內(nèi)容。課堂教學(xué)不僅注重啟發(fā)研究生思維,引導(dǎo)研究生積極思考,參與討論,還要求研究生就自己感興趣的課題進(jìn)行自我課堂教學(xué),學(xué)生當(dāng)老師,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的研究熱情。同時(shí)根據(jù)課程特點(diǎn),增加自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)課程。這種創(chuàng)造性教學(xué)活動(dòng),不僅營(yíng)造寬松的學(xué)術(shù)研討氛圍,而且使學(xué)生們?cè)诹己玫膶W(xué)術(shù)氛圍中,互相學(xué)習(xí),共同提高。幾年來的教學(xué)實(shí)踐表明,這種教學(xué)方式能夠發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,激發(fā)其創(chuàng)新性思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐研究能力,強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3.3多樣化專題討論
計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)研究生多來自不同專業(yè),如機(jī)械制造、自動(dòng)化控制。在研究生學(xué)習(xí)階段,在對(duì)本專業(yè),本領(lǐng)域內(nèi)的理論全面掌握的基礎(chǔ)上,引入計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行專業(yè)研究。對(duì)每一位研究生而言,其他同學(xué)的研究都是新的研究領(lǐng)域。為此,結(jié)合本學(xué)科的研究方向,學(xué)科定期組織專題講座會(huì)。專題討論會(huì)相當(dāng)于為學(xué)生提供一個(gè)交流平臺(tái),來自不同專業(yè)的研究生在這一平臺(tái)內(nèi)分享學(xué)習(xí)成果、探討問題、分享學(xué)習(xí)資源,營(yíng)造良好活躍的學(xué)習(xí)氣氛。研究生經(jīng)過獨(dú)立思考后提出的創(chuàng)新課題是否具有創(chuàng)新性和可行性,在討論會(huì)中提出來,導(dǎo)師和同學(xué)一起研究討論。一方面加深研究生對(duì)課題的理解認(rèn)識(shí),另一方面從不同角度審視和思考問題,提高學(xué)生研究問題和解決問題的能力。
3.4企業(yè)實(shí)踐選題
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)滲透到各行各業(yè),這為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)研究生提供了大量企業(yè)實(shí)踐平臺(tái)。低年級(jí)研究生利用假期到軟件公司、企業(yè)工作實(shí)習(xí),將理論學(xué)習(xí)應(yīng)用到實(shí)踐,同時(shí)通過實(shí)踐,了解目前技術(shù)瓶頸,從中提煉出研究課題。學(xué)生所選的課題為公司企業(yè)研發(fā)實(shí)踐中存在的實(shí)際問題,學(xué)生通過到企業(yè)實(shí)踐,不僅可以培養(yǎng)獨(dú)立工作能力、分析解決問題能力、創(chuàng)新能力,而且又可以解決企業(yè)運(yùn)作過程中的實(shí)際問題。所培養(yǎng)的研究生具有獨(dú)特的創(chuàng)新工作能力和團(tuán)隊(duì)合作精神,深受企業(yè)歡迎,有的研究生畢業(yè)后就留在公司工作,實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)與工作的無縫連接。經(jīng)過幾年的實(shí)踐,我校建立了一批穩(wěn)定的研究生實(shí)踐基地。
3.5研究生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)
研究生導(dǎo)師在研究生培養(yǎng)全過程中始終處于主導(dǎo)地位,導(dǎo)師個(gè)人的學(xué)術(shù)水平、研究能力對(duì)其研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。為了適應(yīng)新興學(xué)科、交叉學(xué)科研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),在實(shí)踐中,我們以導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)方式指導(dǎo)學(xué)生。團(tuán)隊(duì)中的導(dǎo)師來自不同學(xué)科,有不同的學(xué)術(shù)研究背景,主要導(dǎo)師都有國(guó)外留學(xué)或訪問研究的經(jīng)歷,有著豐富的研究生指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)。
導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)內(nèi)的研究生如有學(xué)術(shù)上的問題,可以咨詢導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的其他導(dǎo)師,尋求問題的研究方案,團(tuán)隊(duì)導(dǎo)師對(duì)學(xué)生的研究問題給予必要的指導(dǎo)。導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)定期交流,討論研究生學(xué)習(xí)進(jìn)展,交換指導(dǎo)意見。導(dǎo)師以團(tuán)隊(duì)方式指導(dǎo)研究生,是一種集體意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神的體現(xiàn),能夠準(zhǔn)確把握學(xué)科發(fā)展的脈絡(luò)。這種方式,一方面避免導(dǎo)師個(gè)人學(xué)術(shù)水平、知識(shí)面、時(shí)間安排等方面的局限性,影響研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng);另一方面,充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作精神,準(zhǔn)確把握學(xué)科發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài),拓寬研究生創(chuàng)新思維,讓研究生更加主動(dòng)關(guān)注其他領(lǐng)域的知識(shí)創(chuàng)新,為科研創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。
4結(jié)語
本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外學(xué)校在相關(guān)研究生培養(yǎng)方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),分析了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)方法,進(jìn)行研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的實(shí)踐探索。在內(nèi)容上,主要從培養(yǎng)計(jì)劃、課堂教學(xué)、專題研討、企業(yè)實(shí)踐和研究生導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行了探討。
創(chuàng)新才能進(jìn)步。我國(guó)的學(xué)生在總體上基礎(chǔ)扎實(shí),但創(chuàng)新能力較弱;計(jì)劃內(nèi)的課程成績(jī)較好,但主動(dòng)研究的積極性不高。研究生作為我國(guó)從事科學(xué)技術(shù)研究的最具活力的人才隊(duì)伍,所具有的實(shí)際創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,事關(guān)國(guó)家和民族在今后國(guó)際上的興衰和地位。高校的教育工作者應(yīng)該對(duì)研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)引起高度重視并投入相應(yīng)的精力,切實(shí)做好研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)工作。
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Research and Practice for Development of Postgraduate Innovation Ability
CHEN Sheng-yong1, YAO Chun-yan2, XU Xin-li1, WANG Ming-huan2, PENG Wei2
(1.College of Computer Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China;
2.College of Mechanical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)
1.1建設(shè)實(shí)習(xí)基地,提高學(xué)生的實(shí)踐能力。想要科學(xué)合理的提高學(xué)生的實(shí)踐能力,就應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生與企業(yè)有直接接觸的機(jī)會(huì),因此,學(xué)校應(yīng)當(dāng)積極的與當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)合作,將專業(yè)設(shè)立在生產(chǎn)實(shí)踐中。學(xué)校在實(shí)踐的過程中要對(duì)自身的教學(xué)模式進(jìn)行轉(zhuǎn)變,參照當(dāng)今人才市場(chǎng)的需求對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力進(jìn)行培養(yǎng)。例如,蘇州的學(xué)校與羅技、摩托羅拉以及AMD等企業(yè)合作,建立了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)基地,并與某股份公司合作在工程學(xué)院成立了軟件工程學(xué)院實(shí)訓(xùn)室。學(xué)校在實(shí)踐中教學(xué),學(xué)生在實(shí)踐中再次學(xué)習(xí),能夠顯著提高計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力。在實(shí)踐教學(xué)的過程中,可將實(shí)訓(xùn)分為幾個(gè)階段,使學(xué)生有適應(yīng)的過程。首先是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),每周抽出一天的時(shí)間讓學(xué)生了解企業(yè)的運(yùn)作形式以及企業(yè)的發(fā)展方向等。其次是開展暑假社會(huì)實(shí)踐,讓學(xué)生利用暑假的時(shí)間深入到企業(yè)內(nèi)部去學(xué)習(xí),參加企業(yè)一些小項(xiàng)目的開發(fā),使學(xué)生的知識(shí)的得到鞏固。最后是畢業(yè)實(shí)習(xí),讓學(xué)生在企業(yè)中實(shí)習(xí)一周,使學(xué)生的綜合能力得到提升。
1.2適應(yīng)計(jì)算機(jī)科學(xué)行業(yè)的需求,制定相關(guān)的培訓(xùn)方案。隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)(computerscience)的飛速發(fā)展,目前國(guó)內(nèi)的體制也發(fā)生了較大變革,人才的需求量持續(xù)上升。針對(duì)目前許多學(xué)校的學(xué)生不能與市場(chǎng)接軌的情況,一些學(xué)校與當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)相結(jié)合,成立了計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的就業(yè)指導(dǎo)團(tuán),為當(dāng)?shù)氐膶W(xué)生提供幫助與指導(dǎo)。且計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的就業(yè)指導(dǎo)團(tuán)還不定期的為計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生提供知識(shí)講座,為學(xué)生解決困難。計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的就業(yè)指導(dǎo)團(tuán)不僅為學(xué)生解決困難,同時(shí)也成為了學(xué)校與企業(yè)溝通的橋梁,更好的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)。
1.3建設(shè)一體化工程實(shí)踐管理平臺(tái)。為了保證學(xué)生參加工程實(shí)踐以及對(duì)企業(yè)的項(xiàng)目進(jìn)行管理,一些學(xué)校設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)專業(yè)工程實(shí)踐管理平臺(tái),平臺(tái)是由幾個(gè)模塊組成的:項(xiàng)目管理模塊,主要是為學(xué)生提供平臺(tái)下完整的資料以及管理等;課程與時(shí)間項(xiàng)目對(duì)接模塊,教師可通過模塊將教學(xué)任務(wù)與實(shí)踐課題進(jìn)行;開發(fā)實(shí)驗(yàn)室管理模塊,主要是為校內(nèi)的實(shí)踐提供場(chǎng)地以及相關(guān)設(shè)備的預(yù)約以及管理;校外實(shí)踐基地管理模塊,主要內(nèi)容是為學(xué)生提供校外的實(shí)習(xí)項(xiàng)目,且對(duì)這些項(xiàng)目進(jìn)行管理等。上述這些模塊為學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)提供了良好的支持,在保證學(xué)生實(shí)踐能力的同時(shí),還能夠保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
1.4創(chuàng)立新型的實(shí)踐教學(xué)模式。創(chuàng)立新型的實(shí)踐教學(xué)模式主要是改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程中,實(shí)驗(yàn)手段通常是測(cè)試技術(shù),對(duì)于目前較為先進(jìn)的技術(shù)運(yùn)用不到位、實(shí)驗(yàn)雖然多,但是真正反映出目前先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的少、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)多而創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少等情況,創(chuàng)立新型的、開放性的實(shí)踐教學(xué)模式。在具體實(shí)施過程中,可以將原有的固定實(shí)踐時(shí)間轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的實(shí)踐時(shí)間,將原本固定的實(shí)踐項(xiàng)目轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾髟O(shè)計(jì)的實(shí)踐項(xiàng)目。按照計(jì)算機(jī)學(xué)科與技術(shù)的展業(yè)特點(diǎn),將實(shí)驗(yàn)分為信息安全實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室以及計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等,針對(duì)學(xué)生的特點(diǎn)分配不同的實(shí)驗(yàn)室,使學(xué)生的特長(zhǎng)都能夠得到發(fā)揮。
1.5對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改革。按照當(dāng)今人才需求的情況,在加強(qiáng)理論建設(shè)的同時(shí),要對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行改革。對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的選擇來說,應(yīng)當(dāng)跟上時(shí)代的潮流,將陳舊的理論淘汰,對(duì)一些跟不上時(shí)代潮流的技術(shù)以及課程理論進(jìn)行更新,使用當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)以及相關(guān)理論。教學(xué)形式上可以采取軟件和硬件相結(jié)合的形式進(jìn)行時(shí),教師的講課的過程中可采用歸納、演示以及講解的方法,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的理解程度,且對(duì)于學(xué)生分析問題的能力也是一種幫助。教師在教學(xué)過程中要對(duì)學(xué)生的能力進(jìn)行考核,除了對(duì)理論的知識(shí)進(jìn)行考核外,還應(yīng)當(dāng)測(cè)試學(xué)生的動(dòng)手能力,使學(xué)生在掌握了基本理論知識(shí)外,專業(yè)技能也得到了提升。此外,還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)娜谌胄碌木W(wǎng)絡(luò)資源,培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力,提升教學(xué)質(zhì)量。
1.6對(duì)教師的素質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng)。工程型的應(yīng)用人才想要在課程結(jié)束時(shí)持續(xù)提升自己的專業(yè)技能水平,那么就必須加強(qiáng)computerscience的基礎(chǔ)理論水平的培養(yǎng)。許多教師在教學(xué)過程中都存在一定的弊端,一些教師理論知識(shí)講授的非常充分,但沒有結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行教學(xué),還有一些教師讓學(xué)生充分的實(shí)踐,但是對(duì)于理論知識(shí)的講授又沒有做到位。這兩種形式都會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的知識(shí)產(chǎn)生斷層,出現(xiàn)發(fā)展不平衡的情況。為了更好的適應(yīng)我國(guó)信息化的需求,培養(yǎng)符合人才市場(chǎng)需求的計(jì)算機(jī)人才,學(xué)校應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教師的管理。學(xué)?,F(xiàn)有的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教師基本上都是碩士或者博士,理論知識(shí)非常充足,但是相關(guān)的操作能力較弱,這對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng)是非常不利的。因此,學(xué)校應(yīng)當(dāng)?shù)缴鐣?huì)中尋找專業(yè)技能過硬且理論知識(shí)充足的人才來對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行培養(yǎng)。還可通過省教育廳的科技特派員制度,調(diào)用經(jīng)驗(yàn)豐富的人才,使他們利用自己的專業(yè)技能培養(yǎng)學(xué)生。除此之外,將學(xué)校年輕的教師派往當(dāng)?shù)仄髽I(yè)中接受鍛煉也是很好的方法,這樣能夠使教師的專業(yè)技能得到提升,還能夠在工作過程中發(fā)現(xiàn)自身問題,提升自己的綜合能力。
2結(jié)語
關(guān)鍵詞:應(yīng)用型學(xué)科;培養(yǎng)目標(biāo);人才特征;課程體系
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1引言
在本文中,將計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(應(yīng)用型)學(xué)科簡(jiǎn)稱為計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科。
1.1計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科產(chǎn)生背景
隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展,社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)人才的需求發(fā)生了巨大變化,凸顯了職業(yè)特征的計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科異軍突起,迅速發(fā)展,倍受關(guān)注。
1.1.1當(dāng)前計(jì)算機(jī)學(xué)科特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)學(xué)科呈現(xiàn)學(xué)科內(nèi)涵寬泛化、分支相對(duì)獨(dú)立化、社會(huì)需求多樣化、專業(yè)規(guī)模巨大化和計(jì)算教育大眾化的特點(diǎn)。
(1) 學(xué)科內(nèi)涵寬泛化
當(dāng)今社會(huì)趨向于信息化,計(jì)算機(jī)專業(yè)顯現(xiàn)動(dòng)態(tài)和泛化的特性。動(dòng)態(tài)是指知識(shí)體膨脹快,內(nèi)容更新快。泛化是指大眾化。
(2) 分支相對(duì)獨(dú)立化
計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)分解為更多的、更具體的分支。教育部本科招生目錄中的與計(jì)算機(jī)相關(guān)的專業(yè)有:計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、計(jì)算機(jī)軟件、網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全、電子商務(wù)、信息與計(jì)算科學(xué)、智能科學(xué)與技術(shù)等。
(3) 社會(huì)需求多樣化
對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)本科人才需求與信息化的目標(biāo)和進(jìn)程密切相關(guān),學(xué)科的發(fā)展與應(yīng)用的寬泛化導(dǎo)致人才需求的多樣化,計(jì)算機(jī)市場(chǎng)很大程度上決定了計(jì)算機(jī)人才的層次結(jié)構(gòu)、就業(yè)去向、能力與素質(zhì)等方面的具體要求。
陳明老師
(4) 專業(yè)規(guī)模巨大化
計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是信息化的核心技術(shù),信息化建設(shè)需要大量人才,計(jì)算機(jī)專業(yè)是規(guī)模最大的專業(yè),高校專業(yè)點(diǎn)最多771個(gè)(2005年);學(xué)生數(shù)最多44萬(2005年);計(jì)算機(jī)專業(yè)是情況最復(fù)雜的專業(yè);學(xué)科涵蓋面和應(yīng)用面寬、應(yīng)用層次跨度大;辦學(xué)條件差異大;學(xué)生素質(zhì)跨度最大。
(5) 計(jì)算機(jī)教育大眾化
計(jì)算機(jī)教育已由精英教育轉(zhuǎn)化為大眾化階段。這是學(xué)科發(fā)展的必然。
1.1.2教育定位
傳統(tǒng)的研究型計(jì)算機(jī)學(xué)科是以學(xué)術(shù)教育為基礎(chǔ),以培養(yǎng)計(jì)算機(jī)精英為目的的計(jì)算機(jī)教育,但是,隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)生與發(fā)展,科技迅速發(fā)展的需要,社會(huì)和行業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)高等教育人才需求迅速增大,尤其需要大量的計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才。因此,計(jì)算機(jī)教育的定位發(fā)生了巨大分化,出現(xiàn)了以應(yīng)用教育為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科。
1.1.3培養(yǎng)目標(biāo)
計(jì)算機(jī)教育要面向市場(chǎng)和面向應(yīng)用,以市場(chǎng)所需為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)教育是計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科發(fā)展的推動(dòng)力。不僅在人才的規(guī)模上增加巨大,而且培養(yǎng)目標(biāo)也發(fā)生了根本的變化。強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生的知識(shí)、技能和適應(yīng)力的培養(yǎng)。
1.1.4計(jì)算機(jī)學(xué)科
人類經(jīng)過幾十年的研究與探索,致使現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛,效果顯著,對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)。應(yīng)用是推動(dòng)計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的源動(dòng)力。社會(huì)的發(fā)展需要大量的計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才,研究和實(shí)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)勢(shì)在必行。
1.1.5計(jì)算機(jī)企業(yè)
計(jì)算機(jī)企業(yè)已成為朝陽企業(yè),軟件公司、網(wǎng)絡(luò)公司等IT企業(yè)需要大量的具有專門計(jì)算機(jī)技能的人才,因此,大學(xué)的單一的計(jì)算機(jī)精英型教育培養(yǎng)的人才已不能滿足實(shí)際需要,計(jì)算機(jī)應(yīng)用型教育應(yīng)運(yùn)而生。
1.2計(jì)算機(jī)精英化教育與大眾化教育
美國(guó)高等教育社會(huì)學(xué)家馬丁•特羅在1973年提出高等教育從精英化向大眾化過渡是歷史的必然。并定義入學(xué)率在15%以下水平時(shí)是一種精英化教育;當(dāng)入學(xué)率達(dá)15%水平時(shí)是一種大眾化教育;當(dāng)入學(xué)率達(dá)到50 %水平時(shí)高等教育走向普及化。
在高等教育大眾化階段,呈現(xiàn)多元性,僅精英化的高等教育評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不能描述出現(xiàn)的各種類型的高等教育。
在科學(xué)研究成果上,從精英向大眾過渡的主要表現(xiàn)為理論研究向應(yīng)用研究的轉(zhuǎn)向。
計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)已成為我國(guó)高等教育本科中最大的專業(yè),在校生已達(dá)到40余萬人,已進(jìn)入大眾化教育發(fā)展階段。
1.3計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科的職業(yè)性
1.3.1加強(qiáng)與企業(yè)合作
在知識(shí)經(jīng)濟(jì)的影響下,知識(shí)的生產(chǎn)、流通、交易和培養(yǎng)具有核心知識(shí)的人才已上升到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的高度,加強(qiáng)了學(xué)校與管理部門、行業(yè)、企業(yè)的聯(lián)系和合作。
很多大型公司與企業(yè)將部分業(yè)務(wù)外包給高校,甚至在高校設(shè)置研究中心和開發(fā)機(jī)構(gòu);學(xué)校通過與企業(yè)的合作了解最新的業(yè)界動(dòng)態(tài)、政策、技術(shù)和用人需求等,并通過分析這些信息來制定更有利于學(xué)生就業(yè)的教學(xué)計(jì)劃或課程體系。
1.3.2課程設(shè)置
為了滿足企業(yè)的需求,大學(xué)需要提供企業(yè)和行業(yè)急需的技術(shù)人才,這些人才從事計(jì)算機(jī)職業(yè)的工作,所以部分課程設(shè)置顯現(xiàn)職業(yè)性。
1.3.3教學(xué)模式
教學(xué)模式呈現(xiàn)了職業(yè)性。在培養(yǎng)面向知識(shí)應(yīng)用和全面能力方面,出現(xiàn)了多種職業(yè)性教學(xué)模式。例如:網(wǎng)絡(luò)工程師、軟件工程師、動(dòng)畫設(shè)計(jì)與制造、硬件工程師等教學(xué)模式。
1.4社會(huì)需求與培養(yǎng)定位
目前,針對(duì)社會(huì)的需求,計(jì)算機(jī)人才規(guī)格可分為下述三類。
1.4.1科學(xué)型
為了國(guó)家根本利益,培養(yǎng)從事基礎(chǔ)理論與核心技術(shù)的研究的科學(xué)型人才。主要從事以知識(shí)創(chuàng)新為基本使命,研究如何發(fā)現(xiàn)規(guī)律,什么能夠被有效地自動(dòng)計(jì)算等。
1.4.2工程型
為大部分IT企業(yè),培養(yǎng)從事開發(fā)滿足國(guó)家需求的產(chǎn)品的工程型人才。主要注重基本理論和原理的綜合應(yīng)用,不僅要考慮系統(tǒng)的性能,還要考慮建造系統(tǒng)的代價(jià)以及可能帶來的副作用;可以是以硬件為主的系統(tǒng),也可以是軟件系統(tǒng)(應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件)。研究如何構(gòu)建系統(tǒng)、如何低成本和高效地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算等。
1.4.3應(yīng)用型
為企事業(yè)、國(guó)家信息系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)行(主流需求)培養(yǎng)信息化技術(shù)型人才。本類型人才能承當(dāng)信息化建設(shè)的核心任務(wù),掌握各種計(jì)算機(jī)軟/硬件系統(tǒng)的功能和性能,善于系統(tǒng)的集成和配置,有能力管理和維護(hù)復(fù)雜信息系統(tǒng)的運(yùn)行。研究如何實(shí)現(xiàn)服務(wù),如何方便有效地利用系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算等。
2培養(yǎng)目標(biāo)與人才特征
培養(yǎng)目標(biāo)是人才培養(yǎng)的基本出發(fā)點(diǎn),是人才培養(yǎng)的抽象描述。計(jì)算機(jī)應(yīng)用型教育已成為計(jì)算機(jī)教育體系中極重要的組成部分。研究計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)有重要意義。
2.1培養(yǎng)目標(biāo)
2.1.1培養(yǎng)目標(biāo)的概念
培養(yǎng)目標(biāo)是根據(jù)教育目的,對(duì)教育活動(dòng)的預(yù)期結(jié)果的描述,也是對(duì)各類各級(jí)學(xué)校的具體培養(yǎng)要求,培養(yǎng)目標(biāo)是教育理論研究和實(shí)踐活動(dòng)過程的的基石。培養(yǎng)目標(biāo)決定了教育規(guī)范、教育質(zhì)量和教育評(píng)價(jià)體系。
2.1.2培養(yǎng)目標(biāo)的重要性
培養(yǎng)目標(biāo)決定了培養(yǎng)人才類型的問題,只有在培養(yǎng)目標(biāo)明確之后,才能進(jìn)入到具體的教育活動(dòng),包括培養(yǎng)方式、教育方法、規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn),教學(xué)資源配置、師資隊(duì)伍、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段、教學(xué)管理制度、教學(xué)質(zhì)量評(píng)估等。
2.1.3知識(shí)、能力和素質(zhì)
知識(shí)、能力和素質(zhì)是培養(yǎng)目標(biāo)的三個(gè)基本要素。知識(shí)處于基礎(chǔ)地位,而能力和素質(zhì)位于其上;知識(shí)可以轉(zhuǎn)化為素質(zhì)和能力;能力對(duì)知識(shí)具有反作用,促進(jìn)知識(shí)的不斷增加。
知識(shí)可分為人文知識(shí)、社科知識(shí)、自然知識(shí)、工具知識(shí)和專業(yè)知識(shí);能力分為研究能力、學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和適應(yīng)能力;素質(zhì)分為思想素質(zhì)、文化素質(zhì)、身體素質(zhì)、專業(yè)素質(zhì)和心理素質(zhì)等。
計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)可以用知識(shí)、能力和素質(zhì)描述如下:計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科是培養(yǎng)具有計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)、能力、綜合素質(zhì)及德、智、體、美全面發(fā)展,面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理和服務(wù)第1線高級(jí)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用型專門人才。計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)主要包括人才培養(yǎng)類型和人才的特征兩方面,
2.2計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才特征
基于知識(shí)、能力、素質(zhì)三方面的考慮,計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才特征如下所述。
2.2.1知識(shí)
知識(shí)是基礎(chǔ)、載體和表現(xiàn)形式,從根本上影響著能力和素質(zhì)。能力和素質(zhì)的培養(yǎng)必須通過具體的知識(shí)傳授來實(shí)現(xiàn),能力和素質(zhì)也必須通過知識(shí)來表現(xiàn)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的知識(shí)主要分為素質(zhì)性知識(shí)和專業(yè)性知識(shí)兩部分,素質(zhì)性知識(shí)指人類、社會(huì)、自然發(fā)展及其規(guī)律的基本知識(shí)和基本理論;專業(yè)性知識(shí)指計(jì)算機(jī)學(xué)科的理論知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)和工作過程性知識(shí)。
2.2.2能力
能力是核心,是人才特征的最突出的表現(xiàn)。計(jì)算機(jī)學(xué)科人才應(yīng)具備計(jì)算思維能力、算法設(shè)計(jì)與分析能力、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力、系統(tǒng)能力(系統(tǒng)的認(rèn)知、設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用能力)。學(xué)習(xí)知識(shí)的目的是為了獲得能力和不斷地提升能力。計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的能力主要包括應(yīng)用能力(專業(yè)能力)和關(guān)鍵能力。
(1) 應(yīng)用能力
應(yīng)用能力主要是指用計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際專業(yè)問題的能力。
(2) 關(guān)鍵能力
關(guān)鍵能力是指跨職業(yè)能力,并不是具體的計(jì)算機(jī)專業(yè)能力和職業(yè)技能,而是對(duì)不同職業(yè)的適應(yīng)能力,也就是即便當(dāng)職業(yè)發(fā)生變更時(shí),這些能力依然在從業(yè)者身上起作用。計(jì)算機(jī)應(yīng)用型本科人才所應(yīng)具備的三種關(guān)鍵能力是:學(xué)習(xí)能力、工作能力、創(chuàng)新能力。
(3) 能力和知識(shí)之間的關(guān)系
應(yīng)用能力的培養(yǎng)需要計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)的支撐,并且在培養(yǎng)過程中還應(yīng)該使學(xué)生得到更多與應(yīng)用能力相關(guān)的學(xué)科性知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)和工作過程性知識(shí)。理論與實(shí)踐相結(jié)合可提高應(yīng)用能力。
2.2.3素質(zhì)
計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的應(yīng)用能力與責(zé)任心、道德感、心理素質(zhì)、意志品質(zhì)等密切相關(guān),并直接影響工作的效果與質(zhì)量。因此,計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科要避免重專業(yè)知識(shí)和能力、輕視非專業(yè)基本素質(zhì),在培養(yǎng)目標(biāo)上,必須將素質(zhì)作為重要組成部分之一,科學(xué)地構(gòu)建素質(zhì)內(nèi)涵,并在培養(yǎng)過程中得到實(shí)現(xiàn)。
而基本素質(zhì)是指具有良好的公民道德和職業(yè)道德,具有合格的政治思想素養(yǎng),遵守計(jì)算機(jī)法規(guī)和法律,具有人文、科學(xué)素養(yǎng)和良好的職業(yè)素質(zhì)等。計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科人才素質(zhì)主要是指工作的基本素質(zhì),要求在從業(yè)中必須具備責(zé)任意識(shí);能夠?qū)ψ约郝氊?zé)范圍內(nèi)的工作認(rèn)真負(fù)責(zé)地完成。
基本素質(zhì)主要決定于校風(fēng)、學(xué)風(fēng)、人才培養(yǎng)方式、相應(yīng)課程設(shè)計(jì)和實(shí)施以及教育教學(xué)思想。
2.3中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證
中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證的8點(diǎn)要求如下。從中可以看出基于知識(shí)、能力和素質(zhì)的關(guān)系和特征。
(1) 人文素質(zhì)、社會(huì)責(zé)任感和職業(yè)道德:具有較好的人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、較強(qiáng)的社會(huì))責(zé)任感和良好的工程職業(yè)道德。
(2) 數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理知識(shí):具有從事工程工作所需的相關(guān)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)知識(shí)以及一定的經(jīng)濟(jì)管理知識(shí)。
(3) 專業(yè)理論、知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能、工程實(shí)踐等專業(yè)知識(shí)與能力:具有綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論和技術(shù)手段分析并解決工程問題的基本能力。掌握必要的工程基礎(chǔ)知識(shí)以及本專業(yè)的基本理論、基本知識(shí);受到本專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能、工程實(shí)踐、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)方法的基本訓(xùn)練,具有創(chuàng)新意識(shí)和對(duì)新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備進(jìn)行研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)的初步能力。
(4) 文獻(xiàn)與資料獲取:掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法。
(5) 專業(yè)相關(guān)法律法規(guī)、認(rèn)識(shí)工程對(duì)于客觀世界和社會(huì)的影響:了解與本專業(yè)相關(guān)的職業(yè)和行業(yè)的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研究與開發(fā)的法律、法規(guī),熟悉環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等方面的方針、政策和法津、法規(guī),能正確認(rèn)識(shí)工程對(duì)于客觀世界和社會(huì)的影響。
(6) 組織管理、交往能力以及團(tuán)隊(duì)能力:具有一定的組織管理能力、較強(qiáng)的表達(dá)能力和人際交往能力以及在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮作用的能力。
(7) 終身學(xué)習(xí)能力:具有對(duì)終身學(xué)習(xí)的正確認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)能力,具有適應(yīng)發(fā)展的能力。
(8) 國(guó)際視野、交流、競(jìng)爭(zhēng)與合作能力:具有國(guó)際視野和跨文化的交流、競(jìng)爭(zhēng)與合作能力。
3計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科的課程模式
課程是載體、是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要手段。教育理念的實(shí)現(xiàn)必須借助于課程來完成。教育類型和教育層次的劃分實(shí)質(zhì)上是課程內(nèi)容和課程性質(zhì)的劃分。因此,計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于課程體系的構(gòu)建,即課程內(nèi)容和課程性質(zhì)的確定。
課程是教學(xué)科目和有計(jì)劃的教學(xué)活動(dòng),課程的范圍主要是指計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)和知識(shí)內(nèi)容。在知識(shí)體系中,要明確劃分各種科目,系統(tǒng)地選擇和設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)內(nèi)容,促使學(xué)生在計(jì)算機(jī)學(xué)科的各種能力上迅速地獲得提高和發(fā)展。
3.1課程模式
模式是指某種事物的標(biāo)準(zhǔn)形式。課程模式是根據(jù)某種思想和理論,選擇和組織教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)管理手段以及制定教學(xué)評(píng)價(jià)原則而形成的一種形式系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之,課程模式就是基于教育理論的、具有特定功能和結(jié)構(gòu)的課程體系,一方面要規(guī)定課程的組成要素及其各個(gè)要素之間的相互關(guān)系,另一方面又要建立具有特定功能的結(jié)構(gòu)。
3.1.1課程模式的特點(diǎn)
(1) 典型性
課程模式具有特征方面的典型性和功能方面的代表性;
(2) 抽象性
課程模式提供了一種理論模型或圖示的抽象;
(3) 規(guī)范性
課程模式規(guī)定了一系列的課程構(gòu)建的約束和原則。
3.1.2計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科課程模式含義
計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)是為經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)具有計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)、應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)的計(jì)算機(jī)專門人才。實(shí)現(xiàn)這一培養(yǎng)目標(biāo),課程模式包含以下三層含義。
(1) 在課程研究中獲得的典型成果;
(2) 課程的組成要素和實(shí)施環(huán)節(jié)等關(guān)系的描述;
(3) 課程開發(fā)和組織及實(shí)施的基本原則。
3.2計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科課程模式構(gòu)建原則
3.2.1社會(huì)需求
計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科是為經(jīng)濟(jì)服務(wù)、并根據(jù)市場(chǎng)的需求來設(shè)置課程,具有明顯的職業(yè)性特征。應(yīng)用型學(xué)科課程模式的構(gòu)建,首先要對(duì)實(shí)際需要進(jìn)行分析,將工作分解為多項(xiàng)工作任務(wù),并確定完成各項(xiàng)工作任務(wù)所需要的能力,在能力分解的基礎(chǔ)上,以能力與知識(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,將課程內(nèi)容進(jìn)行歸類、整合、安排,進(jìn)而形成應(yīng)用能力培養(yǎng)的課程模式。
3.2.2能力培養(yǎng)
應(yīng)用型學(xué)科的課程模式是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才的應(yīng)用能力為核心,將能力培養(yǎng)體現(xiàn)在課程模式的各環(huán)節(jié)中。在課程模式的授課方式上,更側(cè)重于從做中學(xué),強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的作用,尤其是一些綜合性的實(shí)踐環(huán)節(jié),產(chǎn)、學(xué)、研合作教育是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用能力培養(yǎng)的基本方式。
3.2.3學(xué)科知識(shí)
計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科的課程模式以學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ),這些學(xué)科知識(shí)能夠滿足應(yīng)用型人才所需的技術(shù)和技能的要求,應(yīng)用型人才具有較寬的知識(shí)面和比較扎實(shí)的基礎(chǔ)理論及獲取新知識(shí)和技術(shù)的能力。在設(shè)計(jì)學(xué)科知識(shí)體系時(shí)需要考慮應(yīng)用型人才職業(yè)性的需要及特點(diǎn)。
3.2.4過程性知識(shí)
計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科的課程模式應(yīng)具有系統(tǒng)性、完整性并達(dá)到計(jì)算機(jī)本科水平的理論課程,但這些理論課程與研究型培養(yǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)能力的理論課程不同,要求具備在工作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用的設(shè)計(jì)和方案而必需的過程性知識(shí)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才在工作現(xiàn)場(chǎng)必須具備解決實(shí)際問題的能力,這就要求理論課程是以計(jì)算機(jī)專業(yè)的工作過程性知識(shí)為重點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際的工作中如何做和如何做得更好。
3.2.5素質(zhì)教育
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,工作環(huán)境呈現(xiàn)復(fù)雜化和多變化,變換工作的機(jī)遇大大增加,必須培養(yǎng)具有較高的素質(zhì)和較強(qiáng)的應(yīng)變能力的人才。另外,技術(shù)的更新往往表明一個(gè)全新領(lǐng)域的出現(xiàn),而不是在原有基礎(chǔ)上的局部改進(jìn)。這就要求計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才具備可持續(xù)發(fā)展的潛力,能夠?qū)W會(huì)學(xué)習(xí),掌握知識(shí)的知識(shí),體現(xiàn)知識(shí)的知識(shí)才是力量的哲理,進(jìn)而適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。
3.3計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科課程類型
計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科課程類型有以下幾種。
(1) 通用課程
通用課程指通識(shí)教育課程,主要由一些素質(zhì)類課程和工具類課程所組成,主要是培養(yǎng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科的人才應(yīng)該具備的基本素質(zhì)和基本能力。素質(zhì)類課程主要是指政治類課程、人文素質(zhì)類課程、體育類課程等;工具類課程主要是指外語類課程等。
(2) 基礎(chǔ)課程
① 數(shù)學(xué)基礎(chǔ):高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)。
② 物理基礎(chǔ):力學(xué)、電磁學(xué)和物理。
③ 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ):計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、C語言程序設(shè)計(jì)與實(shí)習(xí)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與實(shí)習(xí)。
④ 電子學(xué)基礎(chǔ):電路基礎(chǔ)和電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。
(3) 專業(yè)核心課程
專業(yè)核心課程又稱為專業(yè)基礎(chǔ)課程,主要是由專業(yè)原理性知識(shí)構(gòu)成的課程。專業(yè)核心課程主要由四個(gè)課程群組成,簡(jiǎn)述如下。
① 軟件基礎(chǔ)課程群:編譯技術(shù)、編譯技術(shù)實(shí)習(xí)、操作系統(tǒng)原理、操作系統(tǒng)原理實(shí)習(xí)、程序設(shè)計(jì)語言原理。
② 硬件基礎(chǔ)課程群:數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)、數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)。
③ 理論基礎(chǔ)課程群:離散數(shù)學(xué)、數(shù)理邏輯、概率統(tǒng)計(jì)、算法設(shè)計(jì)與分析。
④ 智能基礎(chǔ)課程群:人工智能導(dǎo)論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。
(4) 專業(yè)選修課程
主要包括下述課程群:軟件工程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)字媒體技術(shù)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等。
(5) 應(yīng)用課程
面向應(yīng)用課程主要是指與某一特定的工作或某一類職業(yè)相關(guān)的課程,用來培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。例如,網(wǎng)絡(luò)工程師方向的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程課程,軟件工程師方向的軟件測(cè)試技術(shù)、UML教程和信息化技術(shù)方向的SQL Server、Oracle等課程。
(6) 實(shí)驗(yàn)課程
課程實(shí)驗(yàn)是針對(duì)課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)設(shè)置的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng),是課程教學(xué)的重要組成部分,對(duì)加深理論理解起著重要作用。課程實(shí)驗(yàn)主要包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
課程實(shí)驗(yàn)是側(cè)重于課程中某一局部?jī)?nèi)容開展的實(shí)踐性教學(xué)過程,一門課程由多個(gè)實(shí)驗(yàn)組成,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論知識(shí),而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)來求解問題,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)課程的主體。
(7) 實(shí)踐課程
將課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)歸為實(shí)踐課程。課程設(shè)計(jì)是指與課程相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié),具有綜合性和設(shè)計(jì)性。課程設(shè)計(jì)可以以一門課程為主,也可是多門課程的綜合。
專業(yè)實(shí)習(xí)能夠使學(xué)生直接接觸專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng),讓學(xué)生在真實(shí)的工作環(huán)境中,綜合而創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能來完成具體的工作任務(wù)。應(yīng)該選擇IT企業(yè)和大型研究機(jī)構(gòu)作為專業(yè)實(shí)習(xí)的單位。
畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠使學(xué)生以適當(dāng)?shù)恼n題研究為背景,進(jìn)行科學(xué)研究,接受科學(xué)研究的全過程的訓(xùn)練。
3.4計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科課程體系
計(jì)算機(jī)應(yīng)用型學(xué)科課程體系由五個(gè)平臺(tái)組成:公共基礎(chǔ)課程平臺(tái)、專業(yè)基礎(chǔ)課程平臺(tái)、專業(yè)選修課程平臺(tái)、應(yīng)用能力課程平臺(tái)和基本素質(zhì)課程平臺(tái)。
3.4.1公共基礎(chǔ)課程平臺(tái)
公共基礎(chǔ)課程平臺(tái)包括較寬廣的基礎(chǔ)課程,主要包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、物理基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和電子學(xué)基礎(chǔ)。
3.4.2專業(yè)基礎(chǔ)課程平臺(tái)
專業(yè)基礎(chǔ)課程平臺(tái)是依據(jù)計(jì)算機(jī)學(xué)科來設(shè)置課程,側(cè)重于培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)理論。專業(yè)基礎(chǔ)課程平臺(tái)主要包括專業(yè)核心課程和專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程。專業(yè)核心課程主要涉及計(jì)算機(jī)學(xué)科的基礎(chǔ)理論,提供必要的理論基礎(chǔ)、培養(yǎng)學(xué)生面向工作的應(yīng)用能力和解決某些實(shí)際應(yīng)用問題打下堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。
專業(yè)基礎(chǔ)課程平臺(tái)主要包括軟件基礎(chǔ)課程群、硬件基礎(chǔ)課程群、理論基礎(chǔ)課程群等。
3.4.3專業(yè)選修課程平臺(tái)
計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才在知識(shí)結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有知識(shí)面寬,基礎(chǔ)扎實(shí),應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此,專業(yè)選修基礎(chǔ)平臺(tái)課程的內(nèi)容應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用型人才的工作和職業(yè)的需要來加強(qiáng)課程內(nèi)容的整合,突出理論教學(xué)的應(yīng)用性,主要有專業(yè)選修課程組成。總體來說,專業(yè)選修基礎(chǔ)平臺(tái)的課程內(nèi)容應(yīng)該具有學(xué)科知識(shí)覆蓋面寬;理論深度適度降低;并能不斷把最新的與應(yīng)用有關(guān)的學(xué)科知識(shí)加入到課程內(nèi)容中,使用的案例應(yīng)該結(jié)合實(shí)際不斷更新;學(xué)科知識(shí)的傳授要有應(yīng)用的針對(duì)性。
專業(yè)選修課程平臺(tái)主要由軟件工程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)字媒體技術(shù)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等課程群組成。
3.4.4應(yīng)用能力課程平臺(tái)
應(yīng)用能力課程平臺(tái)根據(jù)計(jì)算機(jī)行業(yè)的用人需求來構(gòu)建、培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才所需要的應(yīng)用能力,按照能力的要求設(shè)置職業(yè)課程和實(shí)踐課程。應(yīng)用能力課程平臺(tái)是應(yīng)用課程的集合,可以按照未來職業(yè)工作的不同來設(shè)置專業(yè)方向課程,應(yīng)用能力課程平臺(tái)課程側(cè)重于特定的職業(yè)能力的培養(yǎng)。理論課程主要包括與應(yīng)用能力培養(yǎng)相關(guān)的課程,而且尤其重視經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)在理論課中的體現(xiàn)。應(yīng)用能力課程平臺(tái)還應(yīng)設(shè)置綜合性、任務(wù)性訓(xùn)練和綜合項(xiàng)目實(shí)習(xí)等工作過程性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。因?yàn)閼?yīng)用能力課程平臺(tái)與職業(yè)工作直接相關(guān),所以應(yīng)該把職業(yè)工作要求作為課程開發(fā)的基礎(chǔ),從行業(yè)向教育內(nèi)部輻射,從事課程開發(fā)的人員應(yīng)該由計(jì)算機(jī)企業(yè)代表和教師共同組成,這樣才能保證課程的設(shè)置符合需要,有較強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性。
應(yīng)用能力課程平臺(tái)強(qiáng)調(diào)傳授過程性知識(shí),課程的編排遵循做中學(xué)的教育理念,是以工作過程為基點(diǎn),實(shí)現(xiàn)理論
知識(shí)與實(shí)踐的融合。在應(yīng)用能力課程平臺(tái)中,對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握和技能的培養(yǎng),可以由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由易到難同步進(jìn)行,并體現(xiàn)出關(guān)鍵能力培養(yǎng)。
3.4.5基本素質(zhì)平臺(tái)
基本素質(zhì)課程平臺(tái)側(cè)重于基本素質(zhì)和職業(yè)道德的培養(yǎng),以職業(yè)素質(zhì)、職業(yè)道德的培養(yǎng)為目標(biāo)?;舅刭|(zhì)課程主要是指通用課程,包括英語、政治理論課、德育和體育等本科教育的必修課程,側(cè)重培養(yǎng)應(yīng)具備的基本素質(zhì)。職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)道德的培養(yǎng)也是基本素質(zhì)課程平臺(tái)的另一部分任務(wù),但職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)道德的培養(yǎng)不能單由基本素質(zhì)課程完成?!皟烧n”應(yīng)該成為培養(yǎng)職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)道德的主要環(huán)節(jié)?;舅刭|(zhì)平臺(tái)課程涉及自然科學(xué)、人文、社科等多個(gè)學(xué)科門類;課程不是職業(yè)教育或?qū)I(yè)教育,而是提高基本素質(zhì)的普通教育。
4結(jié)束語
“他山之石,可以攻玉”,我們應(yīng)學(xué)習(xí)和應(yīng)用各種有關(guān)計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的先進(jìn)理念和方法,探索計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)之路。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科具有兩種品格,其一是工具品格,其二是文化品格。工具品格對(duì)應(yīng)于應(yīng)用,而文化品格對(duì)應(yīng)于學(xué)科。計(jì)算機(jī)應(yīng)用是將理論應(yīng)用到實(shí)際中去的演繹過程,而計(jì)算機(jī)科學(xué)是從應(yīng)用到理論的歸納過程。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)人才分為研究型、工程型和應(yīng)用型,而且應(yīng)用型人才數(shù)量巨大、涉及范圍廣,規(guī)格分類培養(yǎng)勢(shì)在必行,意義深遠(yuǎn)而重大。在課程設(shè)置研究中,必須貫徹按知識(shí)點(diǎn)教學(xué),并逐步走向按能力培養(yǎng)的道路。
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關(guān)鍵詞:數(shù)值分析;教學(xué)方法;實(shí)踐
作者簡(jiǎn)介:黃文芝(1978-),女,湖北武漢人,武漢工程大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院,講師;張蕾(1982-),女,湖北武漢人,武漢工程大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院,講師。(湖北 武漢 430073)
基金項(xiàng)目:本文系武漢工程大學(xué)青年科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):Q201107)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2012)05-0039-02
“數(shù)值分析”也稱計(jì)算方法,它與計(jì)算工具發(fā)展密切相關(guān)。計(jì)算方法是數(shù)學(xué)的一個(gè)組成部分,很多方法都與當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)家名字相聯(lián)系,如牛頓插值公式,方程求根的牛頓法,解線性方程組的高斯消去法,多項(xiàng)式求值的秦九韶算法,計(jì)算積分的辛普森公式等,這表明計(jì)算方法就是數(shù)學(xué)的一部分,它沒有形成單獨(dú)的學(xué)科分支。而計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后,計(jì)算方法迅速發(fā)展并形成數(shù)學(xué)科學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支――計(jì)算數(shù)學(xué)。這說明了計(jì)算方法與計(jì)算機(jī)的密切聯(lián)系,以及在計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域的重要性。并且數(shù)值分析在計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛,比如在數(shù)學(xué)建模中,在圖像處理中,在信號(hào)處理中等都會(huì)用到數(shù)值分析中相關(guān)的一些知識(shí)。這些都說明“數(shù)值分析”是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程。
“數(shù)值分析”課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括三部分,一部分是插值擬合,一部分是方程和方程組求解,另外一部分是常微分方程初值問題數(shù)值解。而數(shù)值積分也是在插值的基礎(chǔ)進(jìn)行,故筆者把它歸為插值擬合部分。這些內(nèi)容看上去都是以前學(xué)過的知識(shí),積分是在高等數(shù)學(xué)里學(xué)過的,而方程和方程組求解更是中學(xué)就重點(diǎn)講解過的知識(shí),學(xué)生剛開始接觸這門課的時(shí)候會(huì)和以前所學(xué)的純數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的思想結(jié)合起來。通過“數(shù)值分析”課程的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生用計(jì)算機(jī)解決問題的能力,并且為后續(xù)階段的專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。
筆者是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一名老師,使用的教材是清華大學(xué)出版的李慶揚(yáng)等編的《數(shù)值分析》,本文就當(dāng)前“數(shù)值分析”課程在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)中存在的一些問題和教學(xué)方法、教學(xué)模式等方面進(jìn)行討論,其目的在于改進(jìn)教學(xué)方法和手段,提高學(xué)生興趣和教學(xué)效果。
一、“數(shù)值分析”課程教學(xué)中存在的問題
1.數(shù)學(xué)理論強(qiáng),公式繁多冗長(zhǎng),學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高
“數(shù)值分析”是數(shù)學(xué)的一部分,具有與其他數(shù)學(xué)課程一樣的理論性強(qiáng)的特點(diǎn),但“數(shù)值分析”又還有一些和以往學(xué)生所學(xué)各類數(shù)學(xué)課程不同的特點(diǎn)。首先,“數(shù)值分析”研究的是計(jì)算算法,用計(jì)算機(jī)來解決問題,以前學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)課程大都是從理論學(xué)習(xí)到作業(yè)聯(lián)系,涉及的知識(shí)邏輯推理的特性比較強(qiáng),并且以往研究的大多數(shù)都是連續(xù)的,這種研究對(duì)象的差異使得學(xué)生不能很快接受,思想不能很快轉(zhuǎn)變過來。其次,“數(shù)值分析”比以往所學(xué)的數(shù)學(xué)課程的公式更加繁多,更加冗長(zhǎng),比如解線性方程組,如果用以前的知識(shí),學(xué)生都會(huì)解,但現(xiàn)在解線性方程組不僅僅是要得出結(jié)果,更重要的是解線性方程組的算法以及它的實(shí)現(xiàn),這就涉及到至少4個(gè)公式,而我們要弄清楚了這些公式的來歷才能通過編程實(shí)現(xiàn)這個(gè)算法,這也是學(xué)生不感興趣的主要原因。
另外,由于學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)課程以及對(duì)數(shù)學(xué)公式的害怕,對(duì)“數(shù)值分析”這門課程的重要性認(rèn)識(shí)不足,當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)遇到困難時(shí),容易失去學(xué)習(xí)興趣,從而放棄學(xué)習(xí)。雖然“數(shù)值分析”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課,是大多數(shù)課程的基礎(chǔ),但學(xué)生還不能理會(huì)到“數(shù)值分析”這門課程對(duì)以后課程的重要性,對(duì)于大三的學(xué)生來說他們現(xiàn)在所學(xué)的課程還沒能很好地得到應(yīng)用,而對(duì)他們比較實(shí)際的用處――找工作也沒有顯現(xiàn)出比較重要的作用,因而學(xué)生會(huì)在潛意識(shí)里無視這門課,在課程學(xué)習(xí)遇到困難的情況下,他們往往會(huì)選擇放棄學(xué)習(xí)。
2.知識(shí)點(diǎn)多,信息量大,掌握困難
這門課的知識(shí)點(diǎn)比較多,信息量比較大,對(duì)于理學(xué)的學(xué)生來說該課程學(xué)時(shí)比較多,但筆者承擔(dān)的“數(shù)值分析”課程的學(xué)時(shí)是48學(xué)時(shí),并且完全是講授部分,然而相對(duì)于課程所包含的大量?jī)?nèi)容,這些學(xué)時(shí)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,比如函數(shù)逼近與快速傅里葉變換,它涉及到范數(shù),賦范線性空間,歐氏空間,三角插值等許多概念,想讓學(xué)生在規(guī)定的學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)真正掌握這些概念比較困難,尤其是對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言。因?yàn)槔韺W(xué)院的學(xué)生學(xué)過實(shí)變函數(shù)、泛函分析,所以理解這些概念就略顯容易些。
3.重理論,輕實(shí)踐
當(dāng)前“數(shù)值分析”課程教學(xué)過程中,仍然存在理論與實(shí)踐脫離的現(xiàn)象,雖然這門課實(shí)踐比較重要,但鑒于課時(shí)的安排,大多數(shù)教師只能按書本知識(shí)來講,學(xué)生聽,學(xué)生沒理解理論的用處,沒能立刻就在實(shí)踐中體現(xiàn)出來,因此使得很多學(xué)生只是為了考試而學(xué)習(xí),為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí),不知道它的作用,考完就還給老師。這樣他們也只獲得了知識(shí)的皮毛,而沒有抓住知識(shí)的精髓和實(shí)質(zhì)。
二、“數(shù)值分析”課程教學(xué)方法淺談
1.強(qiáng)調(diào)課程的重要性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
為了讓學(xué)生正確對(duì)待這門課,應(yīng)該讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到“數(shù)值分析”課程在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中的重要性。在組織教學(xué)的過程中,可以安排一些有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生介紹經(jīng)驗(yàn)(這樣學(xué)生更好理解,更容易相信,更實(shí)際),聯(lián)系具體的研究方向,給出簡(jiǎn)單的例子,論述“數(shù)值分析”在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)方向中的應(yīng)用,讓學(xué)生切實(shí)感受到“數(shù)值分析”課程是后續(xù)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),應(yīng)用比較廣泛。另外,在教學(xué)中教師還必須聯(lián)系實(shí)際,在課程中穿插一些有實(shí)際應(yīng)用意義的例子,比如現(xiàn)在很多數(shù)學(xué)建模就用到“數(shù)值分析”的內(nèi)容,可以就里面簡(jiǎn)單的例子引用一個(gè)。這樣讓學(xué)生了解到“數(shù)值分析”不是空洞抽象的理論,而是能夠解決實(shí)際問題的工具,通過這些方法,使學(xué)生逐步樹立“數(shù)值分析”比較有用,應(yīng)該學(xué)好“數(shù)值分析”課程的觀念。
然而僅有應(yīng)該學(xué)好該課程的觀念還不夠,還應(yīng)該從各個(gè)方面提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,興趣是最好的老師,只有有了興趣,學(xué)生才會(huì)真正自主去學(xué)習(xí),而不是被動(dòng)的,為了考試而學(xué)習(xí)。如何讓枯燥的課程變得生動(dòng)有趣是值得研究的問題。在實(shí)際教學(xué)過程中,可以采用學(xué)生自己講解,學(xué)生之間互相提問等方法,另外也可以編一些小程序,演示計(jì)算機(jī)解題的過程,這樣讓學(xué)生體會(huì)到雖然計(jì)算機(jī)的功能比較強(qiáng)大,還是需要人腦來控制,靈魂還是人。這樣能使學(xué)生在整個(gè)課題中能主動(dòng)思考,而不是被動(dòng)接收。
2.合理取舍教學(xué)內(nèi)容,把握全局,突出重點(diǎn)
“數(shù)值分析”課程所涉及的內(nèi)容非常豐富,但現(xiàn)在課時(shí)有限,因此合理取舍教學(xué)內(nèi)容非常重要,應(yīng)該在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),讓學(xué)生掌握比較重要的理論方法,比如根據(jù)學(xué)生專業(yè)的特點(diǎn),可以將主要的教學(xué)時(shí)間安排在講解誤差分析,插值,數(shù)值積分,方程和方程組的解法上面。在矩陣特征值計(jì)算方面,有時(shí)間的條件下可以簡(jiǎn)單介紹思想方法,而對(duì)于常微分方程初值問題的數(shù)值解可以舍去,因?yàn)楸緦I(yè)的學(xué)生沒有學(xué)常微分方程,所以對(duì)常微分方程初值問題的數(shù)值解會(huì)無法理解。
3.合理使用多種教學(xué)方法和手段
傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學(xué)模式對(duì)數(shù)學(xué)課程的教學(xué)非常重要,通過板書學(xué)生可以了解教師處理問題的思維過程,然而鑒于“數(shù)值分析”的特點(diǎn),又不能完全用傳統(tǒng)的教學(xué)模式,因?yàn)椤皵?shù)值分析”課程中有大量的矩陣和公式,如果單純使用“黑板+粉筆”,黑板無法板書完整,如果擦掉原先板書的內(nèi)容又無法把前后聯(lián)系起來講解,而使用多媒體就可以解決這一問題。另外,有條件的學(xué)??梢园焉险n安排到有投影的機(jī)房,在講解算法時(shí)教師可以演示一些程序,學(xué)生學(xué)起來就不會(huì)覺得完全是在聽數(shù)學(xué)課了。因?yàn)槭怯?jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生,這樣和他們的聯(lián)系更緊密些,他們也可以通過編程來實(shí)現(xiàn)算法。
4.強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)踐,培養(yǎng)解決問題的能力
“數(shù)值分析”這門課重點(diǎn)講授的是算法,而學(xué)生如果沒有很好的實(shí)踐,對(duì)這些算法的應(yīng)用只能停留在死記硬背上,這不是學(xué)習(xí)的目的。本來計(jì)算機(jī)專業(yè)也應(yīng)該突出學(xué)生的動(dòng)手能力,所以對(duì)講授的每個(gè)算法都應(yīng)盡可能讓學(xué)生編程來實(shí)現(xiàn),這樣一來可以鞏固學(xué)生學(xué)到的知識(shí),二來也可以讓學(xué)生明白這門課不是單純的數(shù)學(xué)課,而是和實(shí)際聯(lián)系比較緊密的一門課。當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)每個(gè)算法都編程,在所授課的學(xué)時(shí)內(nèi)是無法完成的,這樣就要鼓勵(lì)學(xué)生自己主動(dòng)去編程,可以采取一些獎(jiǎng)勵(lì)的措施,比如對(duì)編程完成比較好的學(xué)生可以適當(dāng)提高平時(shí)成績(jī)等。學(xué)生自己主動(dòng)的學(xué)習(xí)有利于提高其學(xué)習(xí)興趣,開發(fā)學(xué)生智力,培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力,從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
三、總結(jié)
隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,“數(shù)值分析”課程作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,在學(xué)生學(xué)習(xí)和工作中越來越重要,因此“數(shù)值分析”課程教學(xué)也應(yīng)該不斷更新知識(shí)結(jié)構(gòu),豐富教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)手段,以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)習(xí)的能力,從而為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和將來的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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