時間：2022-04-19 17:54:58
序論：在您撰寫計算機科學導論論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
論文摘要：計算科學主要講述了一種科學的思想方法，計算科學的基本概念、基本知識它的發展主線、學科分支、還有計算科學的特點、發展規律和趨勢。
引言：隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，和計算科學的快速發展以及取得的大量成果。計算科學這一學科也也應運而生?！队嬎憧茖W導論》 正如此書的名字，此書很好的詮釋了計算科學這一學科，并且指導了我們應如何去學好這一學科。使得我們收獲頗多。并且讓我深深的反思了我的大學生活。正如趙老師書中所講的：“計算科學是年輕人的科學，一旦你選擇了計算科學作為你為之奮斗的專業類領域，就等于你選擇了一條布滿荊棘的道路。一個有志于從事計算科學研究與開發的學生，必須在大學幾年的學習中，打下堅實的基礎，才有可能在將來學科的高速發展中，或在計算機產品的開發和快速更新換代中有所作為。
什么是計算科學和它的來歷
計算科學主要是對描述和變換信息的算法過程，包括其理論、分析、設計、效率分析、實現和應用的系統研究。全部計算科學的基本問題是，什么能（有效的）自動運行，什么不能（有效的）自動運行。本科學來源于對數理邏輯、計算模型、算法理論、自動計算機器的研究，形成于20世紀30年代的后期。
隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，人類使用自動計算裝置代替人的人工計算和手工勞動的夢想成為現實。計算科學的快速發展以也取得大量成果，計算科學這一學科也也應運而生。
計算科學的發展
a、首先先介紹圖靈機
圖靈機的發明打開了現代計算機的大門和發展之路。圖靈機通過一條兩端可無限延長的袋子，一個讀寫頭和一組控制讀寫頭的（控制器）組成它有一個狀態集和符號集，而此符號集一般只使用0和1兩個符號。而就是這個簡潔的結構和運行原理隱含了存儲程序的原始思想，深刻的揭示了現代通用電子數字計算機的核心內容?，F在通用的計算機是電子數字計算機，而電子數字計算機的發展是建立在圖靈機的基礎之上。他的二進制思想使計算機的制作的簡化成只需兩個穩定態的元器件。這在今后的計算機制作上無論是二極管或集成電路上都顯示了明顯的優越性。
b、計算機帶動的計算學科
1946年隨著現代意義上的電子數字計算機ENIAC的誕生。掀起了社會快速發展的嶄新一頁。計算機工作和運行就擺在了人們的面前。
1、計算機語言
我們要用計算機求解一個問題，必須事先編好程序。因此就出現了最早的機器指令和匯編語言。20世紀50年代后，計算機的發展步入了實用化的階段。然而，在最初的應用中，人們普遍感到使用機器指令編制程序不僅效率低下，而且十分別扭，也不利于交流和軟件維護，復雜程序查找錯誤尤其困難，因此，軟件開發急需一種高級的類似于自然語言那樣的程序設計語言。1952年，第一個程序設計語言Short Code出現。兩年后，Fortran問世。作為一種面向科學計算的高級程序設計語言，Fortran的最大功績在于牢固地樹立了高級語言的地位，并使之成為世界通用的程序設計語言。Algol60的誕生是計算機語言的研究成為一門科學的標志。該語言的文本中提出了一整套的新概念，如變量的類型說明和作用域規則、過程的遞歸性及參數傳遞機制等。而且，它是第一個用嚴格的語法規則——巴科斯范式（BNF）定義語言文法的高級語言。還有用于支持結構化程序設計的PASCAL語言，適合于軍隊各方面應用的大型通用程序設計語言ADA，支持并發程序設計的MODULA-2，支持邏輯程序設計的PROLOG語言，支持人工智能程序設計的LISP語言，支持面積對象程序變換的SMALLTALK、C等。
2、計算機系統和軟件開發方法
現代意義上的計算機絕不是一個簡單的計算機了而也包括了軟件（系統軟件、應用軟件）。各種各樣的軟件使得計算機的用途大大增強。而軟件開發也成為了一個重要課題和發展方向。軟件開發的理論基礎即是計算模型。隨著計算機網絡、分布式處理和多媒體的發展。在各種高級程序設計語言中增加并發機構以支持分布式程序設計，在語言中通過擴展繪圖子程序以支持計算機圖形學程序設計在程序設計語言中已非常的流行。之后，在模數/數模轉換等接口技術和數據庫技術的支持下，通過擴展高級語言的程序庫又實現了多媒體程序設計的構想。進入20世紀90年代之后，并行計算機和分布式大規模異質計算機網絡的發展又將并行程序設計語言、并行編譯程序、并行操作系統、并行與分布式數據庫系統等試行軟件的開發的關鍵技術依然與高級語言和計算模型密切相關，如各種并行、并發程序設計語言，進程代數，PETRI網等，它們正是軟件開發方法和技術的研究中支持不同階段軟件開發的程序設計語言和支持這些軟件開發方法和技術的理論基礎----計算模型
3、計算機圖形學
在計算機的硬件的迅速發展中。隨著它的存儲容量的增大，也掀起了計算機的巨大改革。計算機圖形學、圖像處理技術的發展，促使圖形化界面的出現。計算機圖形學是使用計算機輔助產生圖形并對圖形進行處理的科學。并由此推動了計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助教學（CAI）、計算機輔助信息處理、計算機輔助測試（CAT）等方向的發展。圖形化界面的出現，徹底改變了在一個黑色的DOS窗口前敲代碼輸入控制命令的時代。同時也成就了一個偉大的公司Microsoft 。
4、計算機網絡
隨著用戶迫切需要實現不同計算機上的軟硬件和信息資源共享。網絡就在我們的需求中誕生了。網絡的發展和信息資源的交換使每臺計算都變成了網絡計算機。這也促進計算機的發展和廣泛應用。
計算機學科的主線及發展方向
圍繞著學科基本問題而展開的大量具體研究，形成學科發展的主流方向與學科發展主線和學科自身的知識組織結構。計算學科內容按照基礎理論、基本開發技術、應用以及他們與硬件設備聯系的緊密程度分成三個層面：
1、計算科學應用層
它包括人工智能應用與系統，信息、管理與決策系統，移動計算，計劃可視化，科學計算機等計算機應用的各個方向。
2、計算科學的專業基礎層
它是為應用層提供技術和環境的一個層面，包括軟件開發方法學，計算機網絡與通信技術，程序設計科學，計算機體系結構、電子計算機系統基礎。
3、計算科學的基礎層
它包括計算科學的數學理論，高等邏輯等內容。其中計算的數學理論涵蓋可計算性與計算復雜性理論形式語言與計算機理論等。
計算機的網絡的發展及網絡安全
(1)計算機網絡與病毒
一個現代計算機被定義為包含存儲器、處理器、功能部件、互聯網絡、匯編程序、 編譯程序、操作系統、外部設備、通信通道等內容的系統。
通過上面定義，我們發現互聯網絡也被加入到計算機當中。說明了網絡的重要以及普及性。21世紀是信息時代。信息已成為一種重要的戰略資。信息科學成為最活躍的領域之一，信息技術改變著人們的生活方式。現在互聯網絡已經廣泛應用于科研、教育、企業生產、與經營管理、信息服務等各個方面。全世界的互聯網Internet 正在爆炸性的擴大，已經成為覆蓋全球的信息基礎設施之一。
因為互聯網的快速發展與應用，我們各行各業都在使用計算機。信息安全也顯得格外重要。而隨著計算機網絡的發展，計算機網絡系統的安全受到嚴重的挑戰，來自計算機病毒和黑客的攻擊及其他方面的威脅也越來越大。其中計算機病毒更是很難根治的主要威脅之一。計算機病毒給我們帶來的負面影響和損失是刻骨銘心的，譬如1999年爆發的CIH病毒以及2003年元月的蠕蟲王病毒等都給廣大用戶帶來巨大的損失。
我們想更好的讓計算機為我們服務，我們就必須很好的利用它，利用網絡。同時我們也應該建立起自己的防護措施，以抵抗外來信息的侵入，保護我們的信息不受攻擊和破壞。
( 2 )計算機病毒及它的防范措施：
計算機病毒是一組通過復制自身來感染其它軟件的程序。當程序運行時，嵌入的病毒也隨之運行并感染其它程序。一些病毒不帶有惡意攻擊性編碼，但更多的病毒攜帶毒碼，一旦被事先設定好的環境激發，即可感染和破壞。
、病毒的入侵方式
1．無線電方式。主要是通過無線電把病毒碼發射到對方電子系統中。此方式是計算機病毒注入的最佳方式，同時技術難度也最大?？赡艿耐緩接校孩僦苯酉驅Ψ诫娮酉到y的無線電接收器或設備發射，使接收器對其進行處理并把病毒傳染到目標機上。②冒充合法無線傳輸數據。根據得到的或使用標準的無線電傳輸協議和數據格式，發射病毒碼，使之能夠混在合法傳輸信號中，進入接收器，進而進人信息網絡。③尋找對方信息系統保護最差的地方進行病毒注放。通過對方未保護的數據鏈路，將病毒傳染到被保護的鏈路或目標中。
2．“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件（如芯片）和軟件中，然后把此硬件和軟件直接或間接交付給對方，使病毒直接傳染給對方電子系統，在需要時將其激活，達到攻擊目的。這種攻擊方法十分隱蔽，即使芯片或組件被徹底檢查，也很難保證其沒有其他特殊功能。目前，我國很多計算機組件依賴進口，困此，很容易受到芯片的攻擊。
3．后門攻擊方式。后門，是計算機安全系統中的一個小洞，由軟件設計師或維護人發明，允許知道其存在的人繞過正常安全防護措施進入系統。攻擊后門的形式有許多種，如控制電磁脈沖可將病毒注入目標系統。計算機入侵者就常通過后門進行攻擊，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在這樣的后門。
4．數據控制鏈侵入方式。隨著因特網技術的廣泛應用，使計算機病毒通過計算機系統的數據控制鏈侵入成為可能。使用遠程修改技術，可以很容易地改變數據控制鏈的正常路徑。
病毒攻擊的防范的對策
1．建立有效的計算機病毒防護體系。有效的計算機病毒防護體系應包括多個防護層。一是訪問控制層；二是病毒檢測層；三是病毒遏制層；四是病毒清除層；五是系統恢復層；六是應急計劃層。上述六層計算機防護體系，須有有效的硬件和軟件技術的支持，如安全設計及規范操作。
2．嚴把收硬件安全關。國家的機密信息系統所用設備和系列產品，應建立自己的生產企業，實現計算機的國產化、系列化；對引進的計算機系統要在進行安全性檢查后才能啟用，以預防和限制計算機病毒伺機入侵。
3．防止電磁輻射和電磁泄露。采取電磁屏蔽的方法，阻斷電磁波輻射，這樣，不僅可以達到防止計算機信息泄露的目的，而且可以防止“電磁輻射式”病毒的攻擊。
4．加強計算機應急反應分隊建設。應成立自動化系統安全支援分隊，以解決計算機防御性的有關問題。
很多公司都有因為電腦被入侵而遭受嚴重經濟損失的慘痛經歷，不少普通用戶也未能避免電腦被破壞的厄運，造成如此大損失的并不一定都是技術高超的入侵者所為，小小的字符串帶給我們的損失已經太多。因此，如果你是數據庫程序開發人員、如果你是系統級應用程序開發人員、如果你是高級計算機用戶、如果你是論壇管理人員......請密切注意有關字符漏洞以及其他各類漏洞的最新消息及其補丁，及時在你的程序中寫入防范最新字符漏洞攻擊的安全檢查代碼并為你的系統安裝最新的補丁會讓你遠離字符帶來的危險。經常殺毒，注意外來設備在計算機上的使用和計算機對外網的鏈接。也可以大大有效的避免計算機被攻擊。
總結
在學了計算科學導論之后，讓我更深入的了解了我將來要從事的學科。計算科學導論指導著我們該怎么學習計算機。讓我更清楚的知道我們信息安全專業的方向。正如計算科學這座大樓一樣，在不斷的成長。信息安全也必將隨著網絡的進一步發展而更多的被人們重視?？傊畬W習了這門課之后讓我受益匪淺，也知道自己應該好好努力，爭取在自己的專業領域上有所成就。
參考文獻
1、《計算科學導論》（第三版），趙志琢著 ，科學出版社2004版
2、《計算機病毒分析與對抗》 傅建明 彭國軍 張煥國編著武漢大學出版社2004版
3、《計算機應用于基礎》（第三版） 丁愛萍 著 西安電子科技大學出版社 2006版
4、《軟件工程》 薩莫維爾 著 機械工業出版社
關鍵詞：計算學科；導論；人文教育；教學改革
任何一門學科或專業，都含有豐富的人文內容和特質，都可以進行人文教育，使學生在學習中感受到美的熏陶與生命力量的提升。在計算學科導論的教學過程中，以一種什么樣的意義來揭示該學科，就幫助學生設置了一個學習的方向。方向不同，學生在從事學習過程中進行的心理活動不同，學習的結果也不同。對知識，學生會記憶性地學；對技能，學生會模仿地學；對能力方面，學生會思維地學；對倫理方面，學生還會體驗地學。無論如何，教學過程中的引導作用是非常明顯也是極其重要的。
一、計算學科導論教學存在的問題與分析
多年來，通過對計算學科導論的關注，以及查閱大量的國內外的教材，在教學內容的定位、組織與設計方面，我們可以歸納和總結出國內外高校對本課程的處理方法，大體上可分為以下幾類：
(1)高層次抽象。也就是用高度抽象的理論模型來刻畫計算機及計算的本質問題，其特點是層次高，系統性強，且融抽象性與科學性于一體。這種教材質量較高，但對于本科生來說，難度較大，不易掌握。
(2）“濃縮”+“拼盤”。將本學科的主干課程，如操作系統、數據結構、軟件工程、數庫系統、計算機網絡等“濃縮”起來，獨立成章，然后合成一個“拼盤”。其特點是內容廣而散、概念多而雜、理論深而不透，學生很難理解與掌握。此外，還存在以下幾個問題：教學目的不明確；教師講授到什么程度，學生學到什么程度，對這個“度”的把握非常困難；與后續課程內容重復等。
(3)實用主義。主要體現在以操作為主的入門教育，教學內容類似于非計算機專業的《計算機文化基礎》，其特點是學生容易掌握，也可提高學生的操作技能，但卻失去了“導論”課程的本質屬性，學生對整個計算學科很難有所認識和把握。
(4)其他。比如以某種具體語言為主，介紹程序設計的基本概念和方法。這些內容對計算機專業的學生來說是必需的，但不宜作為“導論”課程來講授。
二、課程的定位與教學指導思想
作為“導論”課程，計算學科導論到底要達到什么目的？起什么作用？以及如何定位？確實應該進行冷靜、理智地加以分析。
首先，在定位方面，我們必須意識到以下幾點：一是該課程為計算機專業的入門課程，不可能也沒有必要在該課程中介紹過多的理論、方法、技術、概念和術語；二是要站在學科的高度給學生“指點江山”，使學生對計算學科有一個比較清醒的認識；三是要激發學生的學習興趣和對職業的熱情，使學生受到較好的人文精神的熏陶，真正成為社會的有用之才。鑒于此，我們認為該課程在專業知識的傳授方面應該起一種“承前啟后”的作用，這里所謂的“承前”一是讓學生了解本學科的發展過程以及前輩們所做的貢獻，二是了解計算學科的本質問題；而所謂“啟后”一是介紹本學科的現狀及其發展趨勢，二是讓學生了解應該掌握哪些知識，應該具備什么樣的知識結構和能力。
其次，在教學目標方面，可以歸納為：了解本學科的發展史及其發展趨勢，能從中獲得必要的啟示；從理論模型的層次上掌握計算及計算機的本質問題；了解本學科的知識結構及其相互之間的關系，掌握正確的學習方法；激發學生的學習興趣；從整體上提高學生對本學科的認識水平；通過大量的事例和素材，在輕松愉快的氛圍中給學生以人文精神的熏陶。
因此，我們認為計算學科導論應該體現出以下幾個方面的指導思想：努力強化“導論”二字，貫徹以“發展沿革、計算模型、興趣驅動、知識架構、學習導向、人文熏陶”為方針的教學指導思想。在“發展沿革”方面，主要強調兩方面的知識。一是計算學科的發展史；二是計算學科發展過程中的局限性及其帶給人們的啟示?！坝嬎隳Ｐ汀笔敲枋鋈绾卧谟嬎銠C中完成計算的一種概念性方法，不涉及硬件和軟件細節，從抽象以及方法論的層次上揭示計算及計算機的本質特性?！芭d趣驅動”的目的在于激發學生學習本學科的內在的、強烈的本能沖動；“知識架構”側重于介紹本學科的知識結構及其相互之間的關系?！皩W習導向”著重討論本學科的特點、規律以及學習方法?！叭宋难铡敝嘏囵B學生良好的人文精神，使學生成為健全的、高尚的、具有高度責任感和“大愛”的社會有用之才。
三、課程教學中的人文素質教育
1.計算學科發展史
知識的傳授不能脫離知識的背景以及知識產生、發展的歷史。只有這樣，才能促使學生更深刻地理解知識，了解知識的來龍去脈；才能促進學生把外在的知識內化為自身精神構架的有機成分。歷史的發展過程，無不反映著辯證思維的過程。通過對史實的分析、綜合形成概念，再運用概念進行判斷、推理，可以獲得對歷史發展的規律性的認識。只有學習和熟悉歷史，深刻地認識過去，才能更加自覺和正確地把握現實與未來。對于大學生來說，可以提高他們的文化素養，可以培養他們的創新思維和實踐能力，也可以讓他們學會怎樣做人等。
2.歷史人物的事跡與成就
在計算學科的發展史上，涌現出一大批杰出的學者和專家。他們的奮斗經歷、挫折和成功、團結與協作、百折不撓的驚人毅力、愛國主義和國際主義精神以及他們創造性的智慧，都蘊涵著豐厚的人文精神。如阿蘭•圖靈（Alan Turing，1912-1954）年僅23歲就被選為劍橋大學國王學院院士，在量子力學、概率論等領域都做了許多開創性的工作，他對計算學科的重要貢獻在于提出了有限狀態自動機（即圖靈機）以及“圖靈測試”。人們為了紀念這位偉大的科學家，將計算機界的最高獎定名為“圖靈獎”。
又如計算機之父──馮•諾依曼（John Von Neumann，1903－1957）在格論、連續幾何、理論物理、原子能和經濟學等領域都做過重要的工作。馮•諾依曼對人類的最大貢獻是對計算機科學、計算機技術和數值分析的開拓性工 作。
3.業界公司的興衰與成敗
短短的幾十年里，計算機界誕生了許多富有傳奇色彩的、實力雄厚的跨國公司，這些公司的管理理念、經營策略、企業文化、技術路線、成功與失敗的經驗教訓等，蘊涵著豐富的人文精神。自1975年微軟公司創立以來，在短短的幾十年里，比爾•蓋茨創造了一個又一個現代神話。到1999年7月16日，微軟公司的股票市值已突破5000億美元的大關，而當時世界上只有8個國家的經濟規模超過了5000億美元。比爾•蓋茨的成功，驗證了一條經濟學的基本規律：如果市場起飛，那些恰好在起飛點進入市場的人，將會獲得超過一般數學期望值的投資回報。英特爾(Intel)公司是美國最大的獨立半導體制造商,成立于1968年8月。該公司為何能在短短的40年里創造輝煌？除了雄厚的科研、技術以外，注重新產品開發、強化質量意識、全力營造和諧的企業文化、出色的營銷溝通能力對英特爾的發展功不可沒。
創造神話的公司還有很多，比如IBM，HP，Yahoo，APPLE……這些公司的成敗與興衰的背后，有很多曲折、感人的故事，從這些故事里，人們可以獲取很多智慧、經驗、教訓、感悟，對從業者來說，沒有比這更寶貴的精神財富了。
4.學習興趣的激發與培養
“興趣驅動”的目的在于激發學生學習本學科的內在的、強烈的本能沖動。學習興趣是學生對學習活動或學習對象產生的積極探究的認識傾向。當一個學生對某門課程發生濃厚的、穩定的興趣時，學習這門課程就有了內在的、持久的動力，這種內因的作用能充分調動學生學習的積極性、主動性。
對于計算學科，如何提高學生的學習興趣，我們認為有幾條途徑。一是通過直觀、形象的手段（如多媒體CAI）展示計算學科的經典應用，如科學計算、天氣預報、導彈制導、CAD等，讓學生切實感受到計算學科給人類所帶來的震撼人心的變革；二是介紹計算學科未來引人的美好前景及其對人類生活的影響；三是實事求是地告訴學生計算學科尚存許多需要解決的問題，在某種程度上也可激發學生的熱情和創造力。
5.社會責任感
社會責任感是人對社會和他人負責的心理體驗。社會責任感一旦確立，就會成為性格心理的組成部分，就具有穩定性，使人能自覺、主動、積極地盡職盡責。因此，在人文素質教育中，除了引導學生學什么、怎么學以外，還應該在學生的人格培養上多下工夫。其中重要的一條就是要引導學生關注現實，立足現實，從時展與社會進步的高度來把握個人的前途和命運。社會責任感的培養可以從三個方面著手：第一，讓學生了解所學理論的社會價值；第二，介紹與學科有關的優秀歷史人物，激發學生樹立崇高的正義感與社會責任感；第三，介紹學科與當前民眾利益的密切關系，激發學生獻身于造福人類與社會偉大事業的熱情。
作者單位：廣西工學院
參考文獻：
[1]石茵譯.計算機科學導論[M].北京:北京航空航天大學出版社,2003:15.
[2]楊躍民.高校人文教育:問題與建議[J].理論探討,2005,(6):140-142.
[關鍵詞]信息與計算科學；案例；建模；計算；開發
[中圖分類號] G420 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）08-0017-03
一、前言
課程建設是專業建設中的重要組成部分，專業導論課往往在第一學年開設，是學生了解專業、建立專業概念和專業認同的重要課程，對學生的專業學習和發展有著重要的引領和指導作用。[1] [2] [3]
信息與計算科學專業是信息科學、計算科學、運籌與控制、計算機及應用等學科交叉而形成的專業，往往設置為理科專業。多種學科知識的交叉滲透，加上因專業名稱的望文生義，使學生容易產生簡單的認識――“信息與計算科學專業是數學與計算機結合的專業”。這樣籠統的認識可能會導致學生認為該專業“要么學數學，要么學計算機”，至于“怎么結合”搞不清，不重視專業的其他重要方面，甚至連信息與計算科學的專業特點和核心競爭力也模糊不清。
關于信息與計算科學專業課程體系建設的論述已有很多，然而關于該專業大導論課程的研究還不多見。針對上述存在的種種問題，本文認為信息與計算科學專業設置專業導論課程是極為必要的，而且在課程體系中應作為獨立的重要一環。因為作為信息與計算科學（信計）專業的導論課程，需要回答的問題多且必要：信計專業培養什么樣的人才？什么是信計專業？信計的核心競爭力是什么？如何實現？信息處理、應用開發中有哪些數學知識？信息挖掘、信息安全與算法設計的聯系如何？建模能力如何鑄就？計算分析能力怎樣打造？就業崗位對信計的現實要求有哪些？等等。
信計專業導論課的開設需要對信計專業的發展歷史，專業的研究應用進展和前沿有深入、廣泛的了解，通過精選教學內容，使教學內容形成體系，以達到解決學生關切問題、培養學生專業思想、建立學生專業認同、激發學生專業學習興趣的教學目標。教學過程中典型的教學案例對學習興趣的提高有明顯的促進作用，在專業學習中能夠激發學生對專業的興趣，促進學生對專業的理解，特別是有利于學生加深對專業的宏觀認識以及對專業的一些具體方向的感性認識。本文將結合教學典型案例深入剖析信息與計算科學專業導論教學中需要解決的問題。
二、信息與計算科學的直觀印象
信息與計算科學作為交叉學科，和其他一些專業的易混淆性，使得我們必須首先回答什么是信息與計算科學專業，更為緊要的是在大一階段應該如何從直觀的角度來闡述它。我們知道，隨著現代信息計算科學技術的發展，上班考勤甚至上課考勤都有系列的產品可供選擇，常見的考勤機為指紋考勤機器――這是一個很典型的利用信息與計算科學知識和方法進行應用開發的產品。在教學中，類似的案例可以體現信息與計算科學專業各學科之間的交叉滲透，為學生提供直觀的專業認識印象，具體闡述如下。
1.利用該例闡述科技應用開發中，信息與計算科學專業知識的使用流程和涉及的課程知識。指紋考勤機首先要采集被識別人的指紋信息，并以此作為樣本；預處理后把樣本信息存儲為向量或數據，通過建立樣本的特征提取模型，進行特征提?。恢筝斎虢⒌淖R別模型，對待識別的指紋進行計算識別；接下來是針對硬件的編程實現和測試，最后再植入匹配的設備或者網絡傳入后臺系統，完成系統測試，投入使用。由于建立特征提取模型和識別模型的方法很多，快速計算的方法選擇有所不同，這涉及信息與計算科學中許多數學基礎知識和數學建模方法等。總的來說，考勤機的工作流程可以歸納為5步：（1）信息采集和預處理；（2）特征提取和識別模型；（3）識別、計算分析；（4）編程實現；（5）植入硬件。分別講述其中各個環節可涉及的專業課程：信息采集和預處理可涉及高等代數、概率統計等課程；特征提取和識別模型可涉及高等代數、數學分析、概率統計、運籌優化、數學建模等課程；識別、計算分析涉及高等代數、數學分析、運籌優化、數值分析等課程；編程實現可涉及程序設計語言、算法設計、軟件開發測試，等等。這樣結合專業課程知識與應用實例的詳細講解，易于讓學生了解信息與計算科學專業知識的應用流程，使學生對信息與計算科學專業知識有直觀的認識。
2.利用該例闡述科技應用開發中，信息與計算科學中各個學科的交叉滲透。如前所述，由于一個產品的開發可能涉及的知識點很多，可采取的模型方法也是多種多樣，這些知識之間的應用就會有交叉。例如，特征提取、識別模型的建立有可能用到信息處理的數學基礎，這時又需要考慮該模型是否能設計出快速的計算方法來滿足實際計算速度的要求；識別模型的實現最后需要計算機編程來完成，這又涉及合適的模型、快速的算法和良好的程序設計之間的協調融合。當然，完整的產品設計還需要考慮到采集設備的精度、程序植入等其他學科的知識。這樣講解，學生就會對信息與計算科學知識的交叉有較為宏觀的認識。
3.啟發學生對信息與計算科學中的相關問題進行思考。
（1）指紋樣本信息采集是很微妙的事，如果當采集一個樣本的次數太多，超出了很多人的承受范圍，比如一個手指的指紋采集超過了三次，這樣產品的便利性、應用性和競爭力就值得懷疑了。因為通常情況下，我們很自然的認為事不過三為好。那么，如何以最少的采集次數達到要求的識別效果？這就是值得考慮的問題。
（2）如何提高產品的識別效果（正確識別率），提升產品質量，這除了與團隊的專業知識相關以外，還與獲取知識的能力有很大關系。例如能不能利用已有的專業知識積累從現有的國內文獻中獲取最新的技術信息，能不能利用國外的技術文獻，等等。這些都是由典型案例所延伸出的值得思考的問題。這些問題有利于開拓思路，使學生對將來的工作和研究研發空間充滿期待。
三、信息與計算科學專業的核心競爭力
信息與計算科學是由多個學科專業合并和綜合而來的，其重視基礎能力，培養能解決實際中信息與科學工程計算應用問題的寬口徑專業人才?？紤]到專業的名稱與計算機、信息工程等專業有相似之處，專業導論課程需要闡明該專業與其他專業，特別是一些計算機科學專業、信息工程專業和數學與應用數學專業之間的區別。因此，信息與計算科學專業課程的核心是什么？專業人才的核心競爭力是什么？這兩個問題是無法回避的。針對這些問題，除了上述案例，圖像（信息）的壓縮處理也是一個很直觀的例子。利用圖像壓縮，可以給學生展示壓縮編碼技術、壓縮的算法、軟件開發等，這涉及信息編碼、密碼學、算法設計能力、應用開發能力等。結合這些案例，我們信息與計算科學專業并不是單純的涉及數學基礎課程、建模能力、算法設計或者計算機科學其中的某一方面，它的核心競爭力在于“數學基礎與建模能力、計算分析與算法設計、程序語言與應用開發”這三者的有機融合。單單講某個方面還不足以稱之為專業的核心競爭力。因為專業人才的定位是解決信息與科學工程計算的應用問題，這些實際問題本身與這三方面多有緊密的聯系，單強調某一方面或重視某一模塊容易和上述一些類似名稱的專業混淆。因而，與這三方面相關的數學基礎課程有數學分析、高等代數、解析幾何、微分方程、概率統計等；與這三方面相關的一些專業課程需要凝聚成為專業的核心課程，如數值分析、離散數學、程序語言、數學建模等。
四、信息處理、應用開發中的數學知識
信息與計算科學專業的大一新生對就讀該專業充滿了憧憬。他們能發現數學基礎的老三樣（數分、高代、解幾）但看不到信息和計算的影子，看不出專業的特征和特色，這就需要專業導論課程加以引導。選取信息處理和應用開發中的相關案例來闡述數學基礎知識在解決這些問題中的重要作用，可以使學生對數學基礎知識與實際科學工程問題有直觀的印象，這對學生下決心打好基礎，投入前期課程學習有著重要的作用。如選擇圖像處理中的修補算法、游戲開發中憤怒的小鳥的技術含量為講述案例，則這些應用案例就可結合數學基礎知識來闡述。
1.圖像處理中的修補算法。圖形圖像的基本處理分析方法，如傅里葉分析可選擇進行更為全面的介紹，介紹其在工程領域、數字信號處理、醫學領域的廣泛應用。這樣來看，大一開始學習的分析類課程作為專業的基礎課程確實是名符其實。圖像圖像處理的修補涉及優化模型和優化算法、算法的復雜性等，而這些基本的模型形式――在一定約束要求的前提下，求目標函數的極小值，容易使學生對開始學的分析課程的導數與極值、矩陣等基本知識聯系起來。
2.憤怒的小鳥的技術含量。應用開發形式多種多樣，游戲開發是一種有趣生動的開發過程，許多游戲開發又與數學基礎知識有緊密聯系。因此，選取其中的典型案例進行介紹，容易激發學生的學習興趣，促進學生對數學知識在應用開發中作用的理解。如該例涉及的物體碰撞檢測和連續碰撞檢測與向量及運算、旋轉矩陣、線性變換等數學基礎知識，可以由此進一步介紹物體的移動、壁障和尋路等游戲開發中常見的智能化算法，這些都將和許多基礎知識緊密結合。
五、信息挖掘與算法設計
信息與計算科學專業人才應具有處理實際中信息與科學工程計算問題的能力。當前大數據處理涉及的信息挖掘的相關內容，與信計專業有天然的聯系，特別是挖掘目標的設置、隱含信息的挖掘模型的建立和使用、模型的求解、算法性能分析等，與信息與計算科學中的計算能力、建模能力、程序設計等核心能力模塊要求相連。這方面的熱點案例很多，如可選阿里巴巴大數據競賽、2012年和2015年深圳杯全國大學生數學建模夏令營B題進行展示，其中阿里巴巴大數據競賽可聯系到機器學習算法等。講述這些典型的熱點應用案例，對學生了解專業課程和專業的內涵有重要的指導作用。
綜上，通過梳理信息與計算科學專業導論教學中一些需要澄清的問題，根據教學實踐，從典型案例的視角對這些問題設置的必要性和解決方式進行了分析和探討，剖析了這對于促進學生對專業內涵的總體把握、了解專業應用領域、品味專業學習價值的有益作用。
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關鍵詞：計算機科學導論；教學方法；考核方式
《計算機科學導論》課程是計算機專業的引導性課程，為計算機專業的新生提供了關于該專業學科的入門介紹。使學生能夠全面掌握計算機的基礎知識，并了解該專業的學生在該領域工作應具有的職業道德和應遵守的法律準則?！队嬎銠C科學導論》課程在大一第一個學期開設，新生雖然具有計算機的基本使用能力，但在計算機理論知識上的專業性不夠，大部分的知識對新生來說都是第一次接觸。如果一味地想把如此廣的知識介紹給學生，理解上的難度會影響他們學習的積極性，效果并不好。根據該課程近幾年的教學實踐，筆者總結出了教學中存在的一些問題，并對教學內容的選取、教學方法和考核方式給出思考。
教學中存在的問題
計算機科學導論的教學內容雖然相對淺顯，但是涵蓋的知識面很廣，幾乎包括計算機領域所有的理論知識，應用技術、熱點研究問題等。在授課中不僅要把基本的概念介紹清楚，還要對最新的專業動態有所介紹。在教學過程中主要存在以下幾個問題。
1.合適教材難以選擇
我國的計算機科學導論教材非常多，按其內容主要有以下三種：一、內容為計算機各種辦公軟件的使用，使學生具有使用計算機的初步能力，和非計算機專業開設的《大學計算機文化基礎》課程等同[1]；二、將計算機專業學生大學四年要學的專業核心課程進行了濃縮，內容涉及面廣；三、計算機和計算的本質屬性用高度抽象的數學模型來刻畫[2]，內容進行系統化、形式化的概括。由于目前中小學已開始開設了相關的課程，新生都具有不同程度的使用計算機的能力。所以選擇第一種教材對于計算機專業的學生會過于簡單，失去“專業引導”課程的本質屬性；第二種教材在廣度和深度上是比較難以把握的；第三種教材過于抽象，教師難講，一般院校的學生難以理解。再加之計算機科學技術和應用技術的發展變化非常快[3]，可謂日新月異，許多教材內容的更新速度嚴重滯后。
2.理論教學過于復雜
新生非常渴望專業知識，計算機專業的新生對第一學期開設的計算機科學導論課程抱有很大的期望。教師希望通過講授該課程給學生初步建立整個學科的框架，指明計算機專業學習的方向，激發他們的學習興趣。但是把如數據結構，操作系統，數據庫系統，編譯原理等專業課濃縮為一章進行敘述[4]，敘述方式上又較少考慮新生的知識背景和理解能力。理論教學中勉強把計算機科學系統知識精裝到學生的知識結構中[5]，不斷出現的新概念、新理論和新知識使學生難以真正理解，又要求他們在短期內消化吸收，這樣不但起不到很好的專業引導，反而使學生對計算機的學習望而生畏。
3.實驗內容與理論教學相對獨立
本課程配有相應的實驗內容，但一般是以Windows操作系統和常用辦公軟件的操作為主，與理論教學相對獨立。
4.考核方式傳統化
對學生來說，最熟悉的考試方式是閉卷考試，這種考試方式注重對知識的記憶、理解和應用。在大學學習期間，很多課程沒有單元測試、期中考試，采取的是直接的期末考試。學生到了期末死記硬背搞突擊，平時很少去細細思索所學內容。本課程不只是介紹一些計算機專業的知識，更應該引導學生思考相關的一些問題。
教學的幾點思考
1.教材內容和補充新信息相結合
教材的內容對基本知識介紹得比較全面，但為了提高教學質量和教學的有效性，在教學內容上教師需要適當地選擇一些專業領域的新知識進行補充，如計算機技術和產品的最新發展、新成果、未來發展趨勢等[6]。學生在掌握計算機基本知識的基礎上對專業新知識有所了解，緊跟時代的新發展，與學生實際生活中接觸到的產品和概念有所共鳴，這樣可以激發他們學習本專業知識的興趣。
2.構建啟發式教學模式
傳統的教學模式是非常封閉的，教師講解學生聽課，兩者的交流比較少。學生的這種被動局面制約了他們學習主動性的發揮。啟發式教學模式就是讓學生的學習方式從被動變為主動。教師在對基礎知識的介紹過程中，根據相應的知識點設置相關問題，對學生進行分組選擇相應問題；進行前期的文獻查找，撰寫論文培訓后，讓學生自己去查閱相關資料，提煉內容，形成一份綜合的材料，并在課堂上講解給同學們；教師及時對學生所講內容進行總結評述。把課堂的某些時間讓學生掌控，教學中充分調動教師和學生的交流，在問題中探討學習，在參與中掌握相關知識。在這個過程中讓學生學會檢索文獻，整理資料，初步閱讀計算機專業文獻等；鼓勵學生從問題出發，去鉆研去思考，逐步訓練專業的創新能力；在團隊中學會合作；鍛煉學生的表達能力；提高辦公軟件的使用能力；培養學生專業自信心；充分發揮學生的主動性。
3.適當增加理論教學的實驗
Windows操作系統和常用辦公軟件的操作這些操作技能需掌握，但課堂上講到的有些內容最好配合相應的實踐，給學生實實在在的接觸，這樣能使理論教學的效果更理想。
4.改變考核方式
大學的課程在考核上一般采取期末考試成績和平時成績相結合的方法。計算機導論課程內容多，授課中若不采取傳統的教學方式，而是結合專題講座、學生參與教學的方式，該課程的部分考核可以在教學過程中完成。例如，可采取分組合作課題和獨立選題論文相結合的考核形式。分組合作課題在授課中完成，學生按所在分組，分工合作完成相關課題，上臺講演，并通過各小組之間的評比給出相應成績，這項成績在教學中完成；獨立選題論文，學生自主選取與計算機領域相關的選題，以論文形式上交，培養學生獨立思考能力，這項考核在結課后一定時間內完成。兩者結合，不增加學生記憶的壓力，又給了學生充分的自。
結束語
《計算機科學導論》課程在專業知識整體介紹的同時要激發學生學習本專業的興趣，發揮學生學習的主動性。課程難度和廣度不容易把握，教師要不斷更新教學內容，改進教學方法，使《計算機科學導論》課程真正起到引導的作用。
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摘要：本文結合“計算機科學導論”課程雙語教學的實踐，探討了雙語教學在計算機本科生教學中四年不斷線的必要性和意義，分析了對雙語教學的效果懷疑的內在原因，提出了實施計算機雙語教學不斷線的課程體系。
關鍵詞：雙語教學；計算機科學導論；國際化；課程體系
中圖分類號：G642
文獻標識碼：B
1引言
近年來，雙語教學在全國各高等院校開展得如火如荼，同時也積累了一定的經驗。然而，我國高校雙語教學的開展也存在著很多問題，甚至有些學校對雙語教學的效果產生懷疑。本文結合“計算機科學導論”(以下簡稱“導論”)雙語教學的實踐，探討構建計算機雙語教學的課程體系的必要性和意義，提出構建計算機雙語教學課程體系的設想。
2目前雙語教學的三種模式
嚴武軍將雙語教學劃分為簡單滲透型、穿插型和全外語講授型三種模式，但他并未研究教材和授課語言在雙語教學中的作用。實踐證明，合適的教材是雙語教學實現最佳效果的一個重要因素。因此，我們根據教材和授課語言，將目前高校中的雙語教學分為以下三種模式：
中文教材，英文課件，英文授課。這種模式類似于上述的簡單滲透型。國內培養的教師容易采用這種雙語教學模式，他們用英語和PowerPoint等軟件做出課件，在講課時注重概念的解釋。但這種教學很難將目前國際上的學科進展和知識更新有機地結合起來。
英文教材，英文課件，中英文混合授課。這種模式類似于上述的穿插型模式。在英語國家有一定工作和學習經歷的教師往往采用這種形式，使學生一步進入英語和漢語混合的教學環境，也彌補了現實中全英語授課學生聽不懂的缺陷。但這種雙語教學不利于學生用英語理解專業知識能力的有效提高。
英文教材，英文課件，英文授課。這種模式類似于上述的全外語講授型雙語教學模式。在英語國家學習和工作多年然后回國的學者容易采用這種雙語教學模式，他們甚至將自己在國外使用的英文教材和講稿直接應用到國內的雙語教學中。在這種模式下，學生一步到位進入英語的教學環境，但由于中文在大學校園里占統治地位，學生遇到一點學習困難，聽不懂、學不會，便會開始抱怨。這可能也是雙語教學在有些高校難以為繼的一個原因。
應該指出，不管是嚴武軍的雙語教學模式還是我們提出的模式都忽略了互聯網上的信息資源對雙語教學的影響。實際上，在“導論”的雙語教學中，我們充分利用了互聯網上的信息資源來制作英文課件，將國際上“導論”的有關最新進展有機地加入到課件和雙語教學中，并深深體會到充分利用網絡上的信息資源將真正縮短我們在教學上與英語國家的差距。
3雙語教學的若干問題及探討
首先，學生聽不懂是一種正常現象，但學生必須聽下去。實際上，雙語教學課程的開設不僅要求教師更多地投入，對學生也有同樣的要求。這種投入首先要求學生有充足的時間。大一屬于從高中到大學的過渡階段，一般所開課程相對較少，學生課余時間比較寬裕；同時這一時期學生考級、考研、就業的壓力較小，相對于高年級學生有更多的精力可以投入到雙語教學課程的學習之中。
另一突出的問題是雙語教學因人而設，教學計劃制定時并沒有把雙語教學納入統一的系統發展中，雖然丁學鈞等研究了計算機專業雙語教學系統模式，并做了一定的實踐。因此，在這種因人而設的雙語教學中，學生不能系統地用雙語學習計算機科學和技術學科的相關知識，高校也不能真正有效地建立雙語教學的教師隊伍。正是如此，近兩年雙語教學正在我們校級教學改革項目的申請中逐漸消失，這也可看作人們對雙語教學效果懷疑的直接后果。同時，這也可看作是沒有建立計算機雙語教學體系的直接后果。
第三個突出的問題是原版教材和中文教材的關系。既然是雙語，那么就應該合理地同時使用原版教材和中文教材，使二者互為輔助和補充。例如，在“導論”的雙語教學中，我們以中文教材的內容體系作為選擇英文教材和通過互聯網選取國際上最新的教學資源的基礎，參考了10本原版或影印版英文教材和1本中文教材。實際上，目前我國雙語教學教材的建設還沒有形成一個完整的體系，部分課程的教材還處于探索階段。實踐證明，沒有完整的計算機雙語教學的課程體系的建立，我國雙語教學教材的建設也就很難形成一個完整的體系。
4構建計算機雙語教學課程體系的必要性和重要性
改革開放以來，我國的計算機業得到了驚人的發展。但也不得不承認，計算機的技術和知識基本上來自以英文為載體的媒介(含書籍)，我們的教材基本上是對這些媒介內容的加工和處理。同時，計算機專業的本科生在學學英語時，很少接觸大量的專業詞匯。例如，我們的一些一年級計算機專業學生不知道“Object-oriented programming”，雖然他們已學了C++ 程序設計語言。而且，大部分編程軟件都是用英語編寫的，這給學生更好的利用軟件帶來一定的困難。因此，及時實施計算機雙語教學，以便讓學生直接學習當代以英文為載體的計算機技術和知識是必要的。
英語在計算機專業中的學習和應用是一個漸進過程，學生不可能通過一門課程的雙語教學就能達到“能夠閱讀本課程所涉及的的專業知識與技能的英語文獻資料，而且能夠用英語口語和書面的形式，采用符合國際慣例的方式處理和交流與本課程有關的專業事務和信息”。從這一點來看，有必要建立計算機雙語教學課程體系，將雙語教學課程從一入學開始安排，然后每個學期逐漸展開，以形成一個初期打基礎、間接動力推動到后期高層次、直接興趣推動的連貫的、完善的雙語教學體系。
張萍等老師對生物系和物理系實施的雙語教學的調查表明，連續兩個學期開設雙語教學課程的學生的進步顯著。趙艷紅和邵定宏在探討計算機專業課程雙語教學時也注意到計算機專業雙語教學應具有連貫性，貫穿于學生的整個受教育過程，并建議“可以有計劃有選擇地從大學一年級開始，每學期開設一到兩門采用雙語教學的專業基礎課程。低年級雙語教學的重點放在英文教材的使用上，逐步實行課堂中英文講授。專業課鼓勵教師學生采用英文教材，雙語教學課程中逐步增加全英文講授比例”。他們也建議程序的開發環境應是英文的操作界面，盡可能不使用漢化后的開發工具。
5建設計算機雙語教學課程體系的構想
科學合理的雙語教學課程體系是成功實施雙語教學和培養“面向世界”人才的根本保障，也是建立一支高質量的雙語教學師資隊伍的必要條件，它還是建設雙語教學教材完整體系的必要前提。因此，討論如何科學合理的建設計算機雙語教學課程體系對于發展我國高校的計算機雙語教學是很有意義的。
一般來講，科學合理的雙語教學課程體系必須考慮其與計算機本專業其他課程的關聯性和銜接性，同時又要避免學科內容的無效重復，不能像計算機專業外語那樣。具體來說，計算機雙語教學課程體系首先應貫徹教育部2001年《關于加強高等學校本科教學工作，提高教學質量的若干意見》中關于雙語教學的精神。這一文件頒布已七年了，計算機雙語教學的課程應達到所開課程的10％。這意味著計算機雙語教學課程體系至少包含4門計算機課程的雙語教學，如果在計算機本科生的四年的教學計劃中，每年能夠至少開設一門計算機課程的雙語教學，就基本上實現了“雙語教學不斷線”的思想。
目前大多計算機教學課程體系由公共必修課、專業必修課、專業選修課和公共選修課組成。因此，計算機專業雙語教學課程體系應涵蓋專業必修課和專業選修課。而且，雙語教學課程應覆蓋本科生大學四年的每個學年，我們的計算機雙語課程教學體系至少應包括在一年級開設的“計算機科學導論”，在二年級開設的一門程序設計語言，例如“Java 程序設計”，在三年級開設的“軟件工程”和在四年級開設的“人工智能”。其中兩門是必修課，兩門是選修課。
選擇上述課程作為計算機教學課程體系的一部分，不僅吸收了國內同行的雙語教學經驗，而且基于下列考慮：
(1) 凡是國內教材與國外英文原版教材具有較高內容一致性的課程；或者，課程所用的國內教材基本上是國外英文原版教材的子集，均可較容易地用于雙語教學。“Java程序設計”、“軟件工程”和“人工智能”屬于這種情況。
(2) “計算機科學導論”是計算機本科生一年級的入門性課程，計算機專業的雙語教學應從這里開始。如果說計算機的學習應該“從娃娃開始”，那么計算機專業的雙語教學應該從“導論”開始。
(3) 我們已成功地實施了“計算機科學導論”和“Java程序設計”的雙語教學。本文的第一作者曾實施“人工智能”的雙語教學。
我們還將實施“軟件工程”的雙語教學，因為“軟件工程”雙語教學的成功將有利于學生提高他們用雙語直接了解掌握最新軟件工程的原理、思想、技術和方法的能力，改善他們在軟件開發中的合作和團隊精神，促進我國軟件工業的國際化。
同時，我們的計算機雙語教學課程體系還包括“算法和數據結構”和“數據庫系統原理”兩門課程，使之達到“用雙語授課課程課時達到該課程課時的50%以上”， 因此，我們的計算機雙語教學課程體系就包括了高等學校計算機科學專業方向15門核心課程中的6門課程。
最后，我們將在本科生的四年級開設三門雙語教學選修課程“電子商務”、“數據挖掘和數據倉庫”和“Web智能和工程”，學生可選修其中一門。同時我們要求學生在做畢業論文時必須閱讀和引用1～2本英文著作，2～3篇英文期刊論文，3～5篇國際會議論文集論文。這可看作是為學生將來用英語發表研究成果所做的必要訓練。
6結束語
本文探討了目前雙語教學的三種模式，討論與構建雙語教學課程體系有關的若干問題，研究構建計算機雙語教學的課程體系的必要性和重要性，并探討了如何建設計算機雙語教學的課程體系。建立完善的計算機雙語教學的課程體系仍然是一個長期而困難的教育目標，也是一個巨大而復雜的教學系統工程，在實現這一目標的過程中，還有無數的問題等待解決。我們應加大引進所需原版教材的種類，更需建立一支能夠實施計算機雙語教學課程體系的高質量教師隊伍。
7致謝
本文得到河北師范大學校第八批教學改革項目的部分支持。作者衷心感謝河北師范大學的支持。沒有他們的支持和幫助，“計算機科學導論”的雙語教學就不能在河北師范大學順利實施。本文中的某些思想、方法和策略就不可能浮現。
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【關鍵詞】課程改革；計算思維；任務驅動
0 引言
1989年，ACM攻關組提交了著名的“計算作為一門學科”報告，報告認為，“計算機導論”課程要培養學生面向科學的思維能力，是學生領會學科的力量，以及從事本學科工作的價值所在[1]。2001年，CC2001將計算機學科劃分為計算機科學、計算機工程、軟件工程、信息工程、信息技術五個分支[2]。2005年，CC2005進一步指出，該課程的關鍵是課程的結構設計問題，ACM和IEEE-CS分別為這五個分支學科設計了相對獨立的課程體系，要求“計算機導論”課程應該以面向計算學科的思維能力，即計算思維能力的培養為核心，為學生的大學課程打好基礎[3]。2002年中國計算機學會教育委員會和全國高等學校計算機教育研究會推出了《中國計算機科學與技術學科教程2002》（China Computing Curricula 2002，簡稱CCC2002），闡明了計算機科學與技術學科的教育思想，對學科的定義、學科方法論、學科知識體系和內容、教學計劃制定以及課程組織方法、畢業生應具備的能力等方面做了系統全面設計，并將計算機科學與技術學科的知識體系結構組織成知識領域、知識單元和知識點三個層次，其中知識領域是知識體系結構的最高層次，共14個領域，下設132個知識單元[4]。
目前，我國國內的學科分支及課程體系一直沿用CC2005和CCC2002，“計算機導論”設計5個知識領域，涵蓋12個核心知識單元，分別是信息技術史、程序設計語言概論、軟件工具和環境、語言翻譯簡介、人機交互基礎、軟件演化、通信與網絡、信息技術的社會環境、職業責任和道德責任、基于計算機的系統的風險和責任、知識產權、隱私權和公民自由。
“計算機導論”是一門計算機專業的引導性課程，開設在學生第一學年的第一個學期。本課程教學目標是：通過本課程學習，要求學生了解計算機科學的基本概念、計算機系統的組成、數據表示方法學和數據加工表示方法等，最終對本專業各個學科的核心內容、各個學科的關聯有全面、概要的認識，為后續的專業學習奠定入門的基礎。同時，“計算機導論”該課程也是一次對學生具體而詳盡的專業思想教育，對學生的專業學習具有啟蒙作用。因此，依托學科課程體系，對《計算機導論》課程進行改革，優化課程內容、打造精英團隊、改進教學方法，培養學生計算思維和實踐能力非常重要。
1 課程教學存在的問題
從計算機學科體系發展背景、計算機導論課程大綱設計、計算機專業的計算機導論實際教學效果等方面分析，計算機導論課程建設主要存在以下問題。
1.1 課程意義認識不足
隨著中學階段信息技術課程的普及，學生對網絡資源獲取日益增多的社會環境下，一些學生和教師對“計算機導論”課程的地位認識不足。學生將“計算機導論”課程與“計算機應用基礎”課程混為一談，在教學管理過程中，學生對大量的專業名詞感覺枯燥，理解困難，學生的學習積極性不高，處于被動接受狀態，缺乏自主學習和創新意識。學生學完后感覺不到這門課程的意義，沒有起到為后續課程打基礎的作用。
1.2 教師對計算機導論課程內容理解不夠，教學內容簡單化
“計算機導論”課程信息量大，教師很難做到每個章節分配合理，重難點掌握恰當，沒有潛移默化的培養學生的學習思維，不能很好地幫助學生系統的認識計算機學科體系結構。教師在面臨繁多的學科體系要求下，很難貫徹執行計算機學科體系的核心思想，在教學內容上只是對核心內容進行簡化和壓縮，生搬硬套教學大綱，完成基本的教學要求。
1.3 教學方式陳舊
在信息化高速發展的環境下，學生習慣了依賴網絡、依賴手機電腦，這時，教師還采用傳統的教學方法，只是簡單的將黑板的“人灌”簡單的改成了PPT的“電灌”，學生還是被動地接受，課堂氣氛沉悶，學生沒有激情，教學效果不理想。
2 課程改革的思路
2.1 依托學科課程體系，以培養學生計算思維為向導構建課程的教學大綱
計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動?；谟嬎闼季S的教學，是指通過建立一種合適的體系，以培養創新型人才為目標，激勵、引導和幫助學生主動發現問題、分析問題和解決問題。在課程教學是以教師為主導、學生為主體的“探究”過程，在教學過程中運用計算思維的方法獲取知識、訓練技能、培養能力、發展個性[5]。
2006年3月，美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美國計算機權威期刊Communications of the ACM雜志上給出，并定義的計算思維（Computational Thinking）。周教授認為：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。2008年6月，ACM在網上公布的對CS2001（CC2001）進行中期審查的報告（CS2001 Interim Review）（草案），開始將美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授倡導的“計算思維”與“計算機導論”課程綁定在一起，并明確要求該課程講授計算思維的本質。根據ACM和IEEE-CS的要求，“計算機導論”課程應該以面向計算學科的思維能力，即計算思維能力的培養為核心，為學生將來的大學課程打好基礎[6]。
“計算機導論”在課程大綱設計中，依托學科課程體系，以培養學生計算思維為向導，力求以嚴密的方式將學生引入計算學科各個富有挑戰性的領域之中，為學生正確認知計算學科提供方法，為學生今后深入學習計算機的課程做鋪墊。下面列出“計算機導論”課程教學大綱。如表1所示。
如表1所述，“計算機導論”課程的課程大綱中包含了學科的宏大視野和學科各分支領域具有的共性的核心概念、數學方法、系統科學方法、社會與問題，要求學生理解計算思維，認識學科形態，培養專業基礎素質。課程大綱體現了在不斷地提出問題、解決問題的過程中，加強學生運用計算思維進行問題求解能力的訓練以及邏輯思維能力的培養，結合專業特色，將計算思維應用到各個專業問題的解決方法中去。
2.2 教學內容模塊化，以培養學生實踐能力為目的改變教學表現形式
依據3.1中構建的課程大綱，將“計算機導論”的所有教學內容分模塊以不同的課堂形式表現。下面列出分模塊的“計算機導論”教學內容及教學表現形式。如表2所示。
2.3 打造可持續發展、創新型的教學團隊
“計算機導論”需要解決的主要問題是讓學生了解學科發展歷史，學科最新發展方向，職業基本行為規范和學科所要學習的內容，因此需要教師能夠融會貫通的對“計算機導論”所設計的計算機學科知識進行系統的講解，并能夠跟蹤學科的科研動態，了解目前的重大科研成果，通過對前沿科學內容的講解，開拓學生的視野。因此，“計算機導論”教師團隊的教師必須教學經驗豐富，“計算機導論”中所涉及的知識映射的單門課程需要有循環教學2-3遍的教學經驗，能夠非常清楚后續各課程之間的銜接關系，準確地把握各類課程的引導性內容和重要性內容，在教學過程中潛移默化的培養學生的計算思維能力。
教學團隊由教學經驗豐富的教學型專業人員擔任課程負責人，以中、青年骨干教師為主體，形成由教授、副教授、講師、助教組成梯次合理的隊伍。教學團隊中有教學效果優秀、教學經驗豐富的名師。
課程負責人熟悉各個教學環節教育改革趨勢，能夠協調和凝聚團隊成員的力量，實現優勢互補，指導團隊成員在課程建設、教材建設、教學內容、教學方法和手段或實驗、實踐教學等方面的教育教學改革中取得成果。
“計算機導論”教師團隊的教師要求掌握各種課堂技巧，根據不同的章節內容特色，靈活運用各種教學方法，用通俗易懂的語言描述繁雜的專業內容，調動課堂氛圍，激發學生學習“計算機導論”的興趣，讓學生正確認識本門課程的重要性。
教學團隊成員要求具有創新性思維，在間教學過程中進行專業學術探討與論爭、教學方法交流、教學經驗溝通等，產生教學實踐改革的創新思考，并在教學實踐中逐漸實施，形成通過教學團隊成員的創新精神來促進課程發展和培養具有創新意識教師的良性循環。
2.4 合理利用網絡資源，創造交互式課堂
根據上文所描述的模塊化的教學內容和教學形式，在課堂教學過程中，以學生為中心，采用理論、實踐（2：1）的形式組織課堂教學。理論課堂以講解基本理論知識為重點，幫助學生運用學科數學思想梳清整個學科脈絡，建立系統化的認知模型。實踐課堂以“任務驅動”的形式組織教學，以團隊小組的形式進行考核。課堂教學方式是：①教師引導組長運用關注點的計算思維指導組內的分工，將一個復雜的題目演變成一系列的子模塊；②各組員定期交流各自完成的情況，對于過程中遇到的問題；③教師引導學生運用計算思維的方法進行抽象、分析；④通過網絡等各種途徑進行自主檢索、探究、思考、討論；⑤最終形成問題的求解思路；⑥在學生完成任務后，教師引導學生進行知識的歸納和總結，并演示、講解和答辯相結合進行總結評價，加深學生對知識體系的理解。通過這種課堂組織方式，激發學生的求知欲，改變學生由被動學習為主動獲取知識，提高學生的學習主動性。
隨著互聯網的普及和學生對計算機技術的應用，學生可以通過互聯網去使用優質的教育資源，不再單純地依賴授課老師去教授知識。而課堂和老師的角色則發生了變化。老師更多的責任是去理解學生的問題和引導學生去運用知識。1/3的時間課程教學中，除去需要用實驗驗證計算機學科中的一些核心概念和學科形態外，如：計算機的體系結構在最新的計算機產品中的應用問題，第三次數學危機，職業道德，計算機未來的形態等問題均可以采用“任務驅動”的形式授課。學生需要課前根據老師布置的范圍了解和學習相關的知識，形成小組總結性文字，老師需要根據學生的實際水平和課前學習效果組織課堂討論，引導學生計算思維的方式構建學科脈絡，拓展學科視野。
理論教學與任務驅動實踐教學有機結合，充分調動了學生的學習積極性，促進了學對知識的理解，訓練了學生的計算思維，培養了學生的創造力。
3 小結
論文通過對“計算機導論”課程的課程大綱梳理、教學團隊建設、教學方法改革，在當前“計算機導論”教學中注入了新的思路，體現了以培養學生實踐能力的教育思想。
【參考文獻】
[1]Denning P J， et al. Computing as a discipline. Communications of the ACM， 1989，32（1）[J].
[2]ACM/IEEE Curriculum 2001 Task Force. Computing Curricula 2001， Computer Science. IEEE Computer Society Press and ACM Press，2001[J].
[3]The Join Task Force. Computing Curricula 2005. The Overview Report. A cooperative project of ACM， AIS， and IEEE-CS. Sept 2005[J].
[4]中國計算機科學與技術學科教程2002 研究組.中國計算機科學與技術學科教程[M].北京：清華大學出版社，2012.
《計算機導論》課程是對計算機專業做個緒論性的介紹，主要目的是讓學生對計算機的歷史發展、知識體系及學習方法有個總體了解，激發學生的學習興趣和學習主動性。對《計算機導論》雙語課程的內容和特點、教學條件、教學方法等作了詳細的闡述，提出了創新點并指出了下一步研究的方向。
關鍵詞：
計算機導論；課程；雙語
中圖分類號：
F49
文獻標識碼：A
文章編號：16723198（2014）06017202
1 引言
《計算機導論》（雙語）課程從學科整體出發，綜述性地、深入淺出地介紹計算機學科的有關知識與技能，起導向的作用。它是從事計算機專業學習學生的“引導圖”，是對整個計算機學科有一個鳥瞰式的縱覽。它沒有先修課要求，也無直接的后續課，但它是所有后繼專業基礎課及專業課的基礎。其目的是認識計算機學科的本質，對計算機學科的系統化和科學化進行闡述，并在這個過程中激發學生學習的興趣。通過計算機基礎知識的學習，掌握計算機軟硬件基本使用方法，使學生對計算機的認識由感性的、功能的認識深入到內涵的、理論的認識。在學完本課程后，使學生掌握計算機技術所必須的所有核心概念和內容，并為后續的計算機技術課程學習打下堅實的基礎。本課程的目標是對計算機專業做一個緒論性的介紹，不求深度優先，但求廣度優先，主要目的是讓學生對計算機的歷史發展，知識體系及學習方法有一個總體的了解，激發學生的學習興趣和學習主動性，為學生順利完成大學的學習任務提供必要的專業認識基礎。在教學中，主講教師主要采用雙語教學，讓同學逐步提高計算機專業英語的聽力和表達能力，熟悉計算機專業的英語術語，培養國際化的計算機專業人才。
2 教學內容和特點
作為導論性課程，本課程既介紹了計算機軟硬系統的基礎知識，同時也介紹了數據存儲、軟件工程、程序設計、人工智能以及算法等方面的知識內容。本課程盡可能地將最有用的信息綜合起來提供給學生，因此，課程具有如下特點：覆蓋面廣，幾乎包含了計算機科學和技術所涉及的所有核心概念和內容；彈性大，作為進入大學學習的一門導論性強、覆蓋面廣的專業基礎課程，學生必然面臨很多問題和難題，對各部分內容的把握不可能深入，為此需要在教學中靈活處理。但是最基本的要求是把握最基礎、最核心的概念和技術。該課程定位是對計算機專業做一個緒論性的介紹，不求深度優先，但求廣度優先，主要目的是讓學生對計算機的歷史發展，知識體系及學習方法有一個總體的了解，激發學生的學習興趣和學習主動性，為學生順利完成大學的學習任務提供必要的專業認識基礎。主講教師以科學的認識論和科學的方法論統領整個課程的教學，采取高級科普的深度定位和通俗流暢的語言和故事，向學生介紹整個學科的概貌和國內外的最新進展，幫助學生進行整個學科正確的認知與導學。
《計算機導論》課程是計算機專業一門重要的先導基礎課程。該課程教學的兩個基本目標和任務是認知與導學。在教學中，教師應該以科學的認識論和科學的方法論統領整個課程的教學，采取高級科普的深度定位和通俗流暢的語言和故事，向學生介紹整個學科的概貌和國內外的最新進展，幫助學生進行整個學科正確的認知與導學，為學生順利完成大學的學習任務提供必要的專業認識基礎，同時，給學生的學習留下大量的疑問和問題，為后續課程的教學留下“伏筆”，真正使導論課程的教學起到初步認知與正確導學的作用，能夠引導和幫助學生按照學科專業的特點和要求來開展學習。計算機導論實驗是計算機導論課程課內實驗，通過實驗，要求學生掌握計算機基本應用技能。
利用雙語教學充分利用互聯網上的信息資源和計算機科學導論的中英文教材深入淺出地介紹計算機的基礎知識，計算機體系結構，操作系統，網絡計算，程序設計與算法分析，信息系統，軟件工程，圖形學和可視化計算，智能系統，離散結構等。
3 教學條件
選用《Computer Science An Overview（計算機科學概論）》，（美）J. Glenn Brookshear著，人民郵電出版社，作為理論教材。同時提供學生一些參考書和一些網站。該教材是計算機科學導論課程的一本經典教材，全書對計算機科學做了精彩的百科全書式的全面闡述，全景式地展現了計算機科學的發展歷程、現狀及其新的技術發展趨勢。教材首先介紹的是信息編碼及計算機體系結構的基本原理；進而是操作系統和計算機網絡的內容，接著探討了算法、程序設計語言及軟件開發，然后探索了數據結構和數據庫方面的問題，通過圖形講述計算機技術的主要應用，涉及了人工智能，闡述了計算機抽象理論。教材在內容編排上遵循由具體到抽象推進這樣一種很利于教學的順序，每一個主題自然而然地引導出下一個主題。此外，書中還有大量的圖、表和實例，增強了讀者對知識的了解與把握。該教材既適合作為高等院校計算機以及相關專業本科生教材，也可以供有意在計算機方面發展的非計算機專業讀者作為入門參考。
《計算機導論》（雙語）課程是計算機專業一門基礎課，歷來得到學校及學院各方的關注和重視。我們制定了“以人為本”、“因材施教”、“教學互動”的教學方針，對《計算機導論》（雙語）課程在教學內容、方法以及教學手段和考核方式等方面進行了大范圍改革試驗。采用整體、交互式教學模式，推廣“以學生為中心”的教學方法，對課堂教學實踐進行了個案分析和研究，觀察了“任務型教學法”和“問題驅動法”在課堂教學活動中的實踐效果。以上改革成果取得了良好的成效。學校圖書館有很多可利用的網絡電子期刊和國內外幾個大型的數據庫，如：中國學術期刊全文庫、中國博碩士學位論文全文庫、Elsevier期刊全文庫、Springerlink期刊全文庫、LexisAcademic數據庫、AIP&APS期刊全文庫、IOP期刊全文庫、國家科技圖書文獻中心、高校人文社會科學文獻中心、中國知網總站（高等教育期刊）、中國知網總站（基礎教育期刊）等。學院有自己的圖書資料室，藏書豐富，有許多關于計算機專業的中外文圖書和中外文期刊，資料室的管理人員具有高級職稱，業務水平高，為教師的科研、教學提供了高質量、熱情的服務。這些不僅確保了“計算機導論”課程教學任務的順利實現，而且為學生的課外學習創造了寬舒的、有利的環境。目前該課程可以進行網絡共享的教學資源有課程教學大綱、考試大綱、教學計劃、習題集、電子教案、教學課件、參考文獻等。利用多媒體教室，以英文電子講義為主用雙語講授所涉及內容的基本觀點、技術、理論和新概念，以有關章節的歷史故事為主線將人，內容和實踐統一到教學過程中。充分利用互聯網獲取最新的信息，技術和工具，并和學生同時分享。
4 教學方法
根據教學目標的需要和后繼課程內容相關性，在原版教材中選擇滿足教學要求的教學內容實施教學，精心設計教學內容，并適當補充后繼課程所需教學內容。在課堂教學的基礎上，為學生指定了大量閱讀資料（網上下載、資料室、電子圖書館、相關參考書），設計了大量的案例，布置了操作性強的項目設計。充分體現專業特色，在“知識夠用”的前提下，強調技能的培養。建立課程內容更新機制，把枯燥的計算機理論轉化具有實際意義案例教學。以調動學生積極性為核心，以模擬實踐教學為主線，建立多渠道、獲取式教學系統的教學方法體系。以多媒體教學為主線，建立多媒體課件、立體化教材、網上資源為一體的教學體系。教師通過班級QQ群相關教學資料和教學通知，學生可以登陸教學交互平臺，閱讀下載資料、掌握教學難點與重點，學生通過網絡上交作業，教師批改完畢通過網絡回傳給學生。起到了良好的教學輔助作用。課前學生可以中文教材為基礎進行預習，大致了解課堂教學的基本內容以及專業概念的母語表達；課上教師以英文電子講義為主用雙語講授所涉及內容的基本觀點、技術、理論和新概念；課后學生又可詳讀英文教材和推薦的英文網站將課上內容進一步擴展。通過指導學生進行課堂討論等方式引導學生主動參與，提高學習興趣與效果。在適當的時刻利用中文提示。雙語教學的一個重要目的是讓學生掌握專業詞匯的中英文含義，由于采用英文原版教材，且課件以英文表達為主。為了讓學生掌握專業詞匯的中文含義，必須采用中文提示。中文提示采用兩種方式：靜態方式和動態方式，靜態方式中兩種語言同時呈現（為了吸引學生注意，采用兩種不同顏色），動態方式則動過標注及動畫的方式實現。過多的采用靜態方式可能讓學生麻木而疏于記憶，過多的采用純英文表述可能讓學生感到疲勞。我們在課件中采用靜態和動態相結合的方式，對于特別難以理解以及難以表達的部分，還采用中英文混合講解的方法，提高學生對專業知識的雙語表達能力。將最新的研究成果帶入課堂不僅可以開闊學生的眼界，也可以培養學生的創新思維。通過實驗以及課程設計項目，一方面可以幫助學生理解方法的本質，另一方面可以培養學生解決實際問題的能力。通過案例培養學生的興趣以及求解實際問題的能力。
