计算机学科的根本问题范文

导语：如何才能写好一篇计算机学科的根本问题，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：精品资源共享课；教学研究；培养目标；教学设计；能力导向；研究性教学

在“十二五”期间，国家将通过对精品课程的升级改造，建设精品资源共享课，使其资源更丰富，更适应网上传播，进一步发挥其示范引领作用。同时我们注意到，既然课程教学的基本目标是培养人才，首先就要构建合理的课程体系，保证其科学性和对培养目标实现的支持力度。而课程建设和教学则要忠实于培养目标，以提高教学的效率，把课程的教学目标及其评估基本要求从“教师教了什么”提升到“学生学到了什么”、“会做什么”。本文将从5个方面讨论相关问题。

一、重视课程教学研究与实践

大学的人才培养目标根据其背靠学科、教师、学生等基础和社会需求的不同而不同，从而决定了课程教学的不同。课程教学要想有特色，就必须与人才培养的具体目标和具体需求密切结合，不断地研究、实践，不断地积累、提高。上好一门课，建设一门精品课程确实需要多年研究与实践的积累，真正做到常讲常新。根据作者的研究，不同的学科具有不同的根本问题、知识体系、问题空间、学科特点，而不同类型人才的教育强调不同的学科形态、能力构成、知识取向、学科方法。如图1所示，完整的教学内容体系不仅仅有知识，还有学科方法学的内容和解决专业技能问题的技术层面的内容。知识外的内容在教材中不易体现，有的还是潜移默化的，需要在具体教学中利用知识的载体属性去表达。

另外，不同类型的人才关注不同的根本问题。依据人才培养，可以将问题归为科学、工程、应用三类。科学的根本在于发现规律，工程的根本在于构建系统，而应用的根本在于实现服务。对应到一门具体的学科，其根本问题将有不同的描述。就计算机科学技术学科（即计算学科）来说，计算机科学型分支的根本问题是“什么能够被有效地自动计算”，计算机工程型分支的根本问题是“如何低成本、高效地实现自动计算”，而计算机应用型分支学科的根本问题是“如何方便有效地利用计算系统进行计算”。由于根本问题的不同，计算机类各专业就需要选择不同的知识载体，强调不同学科形态的内容。

图1 计算机科学教学内容体系

这些需要在课程教学的研究与实践中去深化理解、去体现。所以，课程负责人需要直接讲授课程，要带头并积极组织教师开展教学研究活动。研究不用拘泥于形式，关键是营造一种氛围，把其融入日常的教学研究活动、优质资源建设、教学项目研究工作中。课程组要积极走出学校，参加更广范围的交流、讨论，提高更广范围的教育研讨活动的参与度。适时地总结研究成果、教学体会，不断提高教学研究和教学活动水平。成果的形式可以是多样的，例如：教材、教学成果（奖）、自制实验设备、教学网站、教学辅助工具、特色教学资源，甚至包括积极争取教学优秀奖等。实际上，一线教师在课程教学研究上有着明显的优势，能够来源于实践，又直接用于实践，很容易形成不断改进的正反馈。这种正反馈可以有效地避免年复一年简单重复。

教育需要面向社会需求，专业教育的研究、课程教学的研究也要密切关注社会需求，要努力构建一个闭环系统，形成机制，支持课程教学持续改进。如图2所示。

图2 形成闭环控制，持续改进课程教学

大学的基本功能是培养人，这是高校和教师的本职工作，研究是为了更好地实现这一功能。一些人狭义理解“大学教师要进行科学研究”，认为仅仅是为了把最新的成果教给学生。实际上，大学教师进行科学研究不是简单地为了将最新研究成果（内容）教给学生，而是通过研究，更深地理解教学的内容，更好地将相应的思想和方法传授给学生。所以，我们要求从事工程教育的老师要有工程背景。实际上，不少新成果并不一定适应作为基础教育的本科课堂的内容，经典问题的求解更重要。另外，有人把理工类教师的科学研究狭义化了，以为只有专业上的项目才是研究。其实，即使是知识内容很少变化的基础课程的教学，也需要研究，甚至需要更多的研究。现代教育要求“能力导向的教育”、“目标导向的教育”、“扬长教育”，不进行研究，就不知道具体的“能力”，就找不到“目标”，就无法“扬长”，就无法引导学生实现卓越。显然狭义的科学研究是无法替代课程教学的研究的。

二、瞄准培养目标促进效率提高

培养目标绝不是华丽的辞藻，也不是口号，必须在毕业生身上达成。培养目标的导向作用使得我们必须准确地确定和描述它。按照国家对工程教育的要求，培养目标应该是“公开的、符合学校定位的、适应社会经济发展需要的”，要明确给出“学生毕业时的要求，还应能反映学生毕业后5年左右在社会与专业领域预期能够取得的成就”，要给出一定时期内培养人才的层次、类型和主要服务面向。培养目标要得到培养要求（也叫培养规格或者毕业生能力）的支持。比如说，要把学生培养成有“创新能力”、“实践能力”、“国际视野”、“公民道德”的高级人才，在培养要求的描述中要明确地体现这些目标。进一步而言，培养要求要落实到相应的理论和实践课程教学上，保证任何一项培养要求的达成都有相应的课程作保障。当然，培养要求等必须满足国家的基本要求。

培养目标确定之后，教师应该站在人才培养的高度上，摆脱课程为本、教师为本、教材为本，瞄准培养目标进行教学规划和开展教学活动，提高教学活动的效率和对培养目标的忠实度。

从宏观上讲，瞄准目标，要密切关注人才的类型。图1给出了完整的计算机科学教学内容体系，其中的基本知识和学科方法学，需要注意针对不同类型人才的培养而强调不同的学科形态。对科学型人才，应该重点强调理论和抽象形态；对工程型、应用型人才，则应强调理论和设计形态。一是表明理论是三种类型人才的培养都需要的，这正好吻合本科教育可持续发展的要求；二是他们各有偏重，而这种偏重正好和学生、教师的特长相吻合，并吻合扬长教育的取向，有效促成“扬长以求卓越”；三是要看到，虽然都需要理论，但他们需要的目的不同。例如，科学型人才在于考虑对理论的进一步研究，而应用型人才在于谋求按照理论所指方向做开发应用。这一不同也就决定了同样的理论对不同类型的学生讲法的不同。所以，作者认为专业教育需要关注根本问题、知识体系、问题空间、学科特点、学科形态、能力构成、知识取向、学科方法8个方面，要研究它们和课程体系构建、所讲授课程、人才培养、课程作用与地位以及能力导向的教育的关系，并在实际工作中去体现。

从课程教学的微观上看，要着力体现能力导向的教育。例如，计算机类专业的人都知道，离散数学是该类专业非常重要的基础课程。为什么那样重要？这门课程到底要起什么作用？如图3所示，离散数学是继数学分析（高等数学）后的一门数学类课程，数学分析（高等数学）的运算范围是实数，而计算机技术发展到今天，早已从科学计算发展到更一般的计算，它们由更一般的符号组成的抽象集合描述，计算机系统要有能力实现对此类问题的求解。所以，需要把学生的思维从实数范围的、单一具体的计算推进到一般的、形式化的计算。离散数学就起到将学生的思维引导到这个新“世界”，实现“阶跃”的作用。但离散数学研究的是呈离散和抽象形态的基本运算系统，而计算机问题求解将是从形式化开始，追求类计算，甚至模型化计算的计算系统。所以，离散数学之后，还应该有一门关于计算系统的课程。目前认为“形式语言与自动机理论”是比较合适的。当然，要想达到期望的教学目标，还需要在教学中强化能力导向的教育。不妨把这类课程作为“思维体操”，在课堂上引导学生学着做，并通过学生的课外练习，使这种能力在学生身上形成。

图3 计算机专业人才的计算思维能力渐进培养体系

三、重视课程教学设计，支持理性教学

教学活动要想更有意识地瞄准目标进行，需要有很好的课程教学设计。在国家精品课程评价指标体系中，将教学设计作为5大指标中“教学方法与手段”的重要内容。教学设计可以说是仁者见仁、智者见智，作者曾在2000年基于哈工大计算机专业学生的培养做过“形式语言与自动机理论”课程的教学设计，后来作为附录加在《形式语言与自动机理论》及其教学参考书中，并在后来编著的《编译原理》中也给出了教学设计。2009年更是组织了50余位专家研制了《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》（高等教育出版社2009年7月出版），给出了8门课程共计24个教学实施方案。

课程教学设计就是要规划好课程要讲授的知识和知识“背后”的内容。首先是课程内容，要更加精细地选择知识载体。也就是在涵盖有关建议（例如，教育部的专业说明、教指委的专业规范）的基本内容的基础上，根据人才培养的具体需要，确定重点和难点。其次是更加全面地确定要教什么。明确利用确定的知识载体，向学生传授什么样的思想和方法，引导学生怎么样去做，做什么，培养什么样的能力。再次就是如何教。如何用恰当的教学方法和手段，有效地利用知识载体，融教育于课程教学，实现有效的教育。

根据这些目标，课程教学设计可包含以下主要内容。第一是课程的性质。同样一门课，性质不同，定位和讲法就不同。例如，将某课程作为专业课和专业基础课就必须有不同的要求。第二是站在人才培养的全局讨论课程主要特点、能力培养要求、教学基本要求。而且除了明确对知识学习的要求外，要明确提出问题求解思想、方法以及能力培养的要求。第三是知识与学时分配，不能简单地列举，更不能仅仅把教材的目录“贴”在这里。第四是讲授提示。要深入到章节，按章给出重点、难点及其讲授，充分体现基本内容讲授、重点突出、难点突破的需要，考虑相关的典型思想和方法，与相关的能力点关联起来，不能只面向课程泛泛而谈。

在课程内容的设计上，需要处理好“经典与现代、理论与实践”的关系，理性选择，防止盲目。要努力做到6个体现，即体现为培养目标的实现服务、体现教师和学生的特点、体现社会的需求、体现“可持续发展”的本科教育基本要求、体现课程基本内容的覆盖要求、体现是最佳知识载体。需要防止简单盲目追求全、深、新。另外，保证课程内容的逻辑性，更好地引导学生，使学生真正能够感到“随着问题一个个地被解决，一个个的新问题又被引入，然后又被一个一个地解决，这样不断地前进，逐渐解决问题的过程好像踏着前人研究的路线，不断感受大师们遇到的问题、解决问题的思路”，实现引导学生走出一条探索未知的道路，为其今后的探索积累经验。

要重视实践教学的设计。理论，可以使学生站到巨人的肩膀上，并拥有一个智慧的脑；实践，就是用智慧的脑，练就一双灵巧的手，开创一个新世界。理论教学与实践教学相辅相成，必须提倡理论指导下的实践，培养学生理论实践相结合，创造性地解决实际问题的能力。而且动脑和动手都是实践，两者要结合起来才能收到更好的效果。此外，对实践教学，同样要有质和量的要求，要追求一步一个台阶的引导，做到“学习系统，切莫冷落原理”、“使用工具，不可忽视规律”，促进学生全面、协调、可持续发展。所以，实践教学要体现与理论结合的基本要求，体现对课程与专业总目标实现的支持。

四、能力导向体现面向未来

能力导向的教育很好地体现了面向未来的教育要求，在国际和国内工程教育通用标准中得到充分的体现。

作者认为，从专业的角度讲，能力应该是能够“灵活地、探索性地、综合地运用知识有效地解决实际问题”。作为专业教育，应该强化专业能力培养的意识。各种类型的高校，就是要发挥各自的特色，培养不同类型的人才，从而形成各自的特长。尊重人才的意愿，开展个性化教育，培养不同类型的人才正是扬长教育的基本要求，是实现扬长以求卓越的途径。不能将一般能力的培养与专业能力的培养人为割裂开来，在专业教育中，同样能够并需要培养学生团队合作、学习、交流、克服困难、勇于探索的品质和能力。尤其要注意到，以学习能力为代表的发展潜力，是用人单位最关注的素质之一。

要实现专业能力的培养，先要厘清专业能力的构成（作者曾在《计算机类专业人才专业能力的构成与培养》一文中讨论过相关内容）；然后是建立意识，循序渐进培养能力。例如，培养计算思维能力，首先要使学生明白计算机（技术）可以增强自己解决问题的“能力”，要想利用它，就要追求问题求解的机械化（抽象描述与思维，离散、机械可执行），以此建立“计算”的基本意识。其次是了解“计算”的基本功能。各种计算机系统能干什么，不能干什么。再次是掌握“计算”的基本方法。包括递归、归纳、折中、重用、嵌入、并行、模块化、自顶向下、自底向上、逐步求精等计算机问题求解的经典方法，以及算法描述、程序实现、系统集成等基本途径。最后是会用“计算”的硬件类和软件类基本工具。最终形成“计算”的基本能力，包括结合专业使用恰当的工具，解决实际问题。

作为实现本科教育目标的主渠道，能力培养要体现在包括基础课程教学在内的所有课程教学中。例如，到目前为止，人类的研究实践有理论、实验、计算三大范型。理论范型以逻辑思维为主要特征，其典型代表是数学；实验范型以实证思维为主要特征，其典型代表是物理和化学；计算范型以计算思维为主要特征，其典型代表是计算机。因此数学、物理或者化学、计算机类课程成为理工科专业的重要基础课，他们承担着学生基本思维能力、基本的世界观和方法论的培养。再例如，我国计算机专业的毕业生很少有人会从事编译系统的设计实现，但是编写编译器的原理和技术具有十分普遍的意义，以至于在每个计算机科学家的研究生涯中，编译中的原理和技术都会反复用到。我们将作为专业基础课程的“编译原理”的教学目标确定为：掌握终生受用的基本思想与方法，在系统级上再认识程序和算法，提升计算机问题求解的水平，增强系统能力，体验实现自动计算的乐趣。具体而言，要求学生掌握程序变换基本概念、问题描述和处理方法，包括自顶向下、自底向上、逐步求精、递归求解、目标驱动、问题的抽象与形式化描述、算法设计与实现、数据结构的选择与使用、系统构建、模块化等，引导学生修养“问题-形式化描述-计算机化”的问题求解习惯，推进从“实例计算”到“类计算”和“模型计算”的跨越；通过培养算法设计与实现能力，使其从整体到局部、从局部到整体，提升系统能力，增强理论结合实际能力，鼓励探索未知，获得更多的“顶峰

体验”，从而使学生建立探索的意识、信心和激情。

当然从能力导向教育的角度，我们要注意课程内容的整体性，要利于学生融会贯通，防止将课程内容离散化。

五、研究性教学引导学生探索未知

“学生在校时间的有限性与知识的无限性，教育的基础性与探索和创造的未来性”这两大矛盾决定了教师引导的重要性。“教学以教师为主导，以学生发展为中心”而不是“教学以学生为中心”。教师要引导学生学习已知，探索未知，掌握知识，增强能力。美国博伊研究型大学本科生教育委员会1998年4月发表的《重建本科教育：美国研究型大学发展蓝图》的报告中就鼓励建立探索为本的新生年、开展研究为本的学习、不断寻求顶峰体验。这些需要在课程的教学过程中去落实。研究性教学是一种有效的方法。按照作者的实践和观点，研究性教学可以简单地描述为“教师在对问题的研究中教，学生在对未知的探索中学”，在这个过程中引导学生学习知识和方法，体验其精髓，在学师们的思维过程中培养探索未知、解决实际问题的能力，而不能狭义地理解为引导学生到实验室中做一点研究实践。

本科教育的基础性，决定了教学内容的基础性。这一基础型特征表明对教师来说，大多数内容是已知的，但它们是一个个问题求解所获得的结果，遵循着人们探索的轨迹，在这个探索的过程中留下了很多经典的、闪闪发光的思想和方法，体现了探索精神，它们和被发现的知识一起成为人类及其科学技术事业加速发展的动力，更是学生赖以进步的沃土，课程教学应该尽可能有效地加以利用。这样也能够更好地引导学生融入课堂。

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关键词：专业办学；研究学科专业；知识体系；科学描述

为了促进我国高等教育质量的迅速提高，教育部从2001年开始，就质量工程问题先后了多个文件。根据文件的基本精神，高教司在2001年安排各个专业教学指导委员会研究相关专业的发展战略和规范。

本文以计算机科学与技术专业为背景，讨论相关问题。

一、研究学科与专业

专业办学依赖于支撑学科及其专业本身的状况。所以，要办好专业，首先必须深入研究面对的学科与专业。我们从以下几方面讨论计算机科学与技术学科和专业。

1、计算机科学与技术学科涉及科学、工程、应用

简单地说，计算机科学与技术学科是对信息描述和变换算法的系统研究，主要包括它们的理论、分析、效率、实现和应用。从基本的计算机硬件系统的构建开始，到各个层次虚拟机的构建，最终给用户提供一个界面友好的系统，涉及计算机理、工程实现和开发利用，呈现出抽象、理论、设计三大学科形态。

如果说科学在于研究现象、发现规律，工程在于低成本有效地构建高效的系统，则技术在于实现方便的服务。落实到计算机科学与技术学科，计算机科学研究“什么能够有效地自动计算”；计算机工程、软件工程分别从硬件和软件两方面研究和实现“如何低成本、高效地实现自动计算”；而计算机技术则在于研究“如何方便有效地利用计算系统进行计算”。所以，学科的根本问题是什么能、且如何被有效地自动计算。所以，计算机科学与技术除了具有较强的科学性外，还具有较强的工程性和实用性，因此，它是一门科学性与工程性并重，理论与实践紧密相关的学科。作为基础，人们需要讨论问题的计算机求解的“能行性”，它将“问题分析、形式化描述、计算机化”作为问题求解的典型过程。由于系统对对象状态刻画的离散特征，决定了其变换的离散特征，使得离散结构成为其重要基础。

2、多个富有生命力的分支学科

相比之下，计算机科学与技术学科是一个很年轻的学科，只有几十年的历史，但该学科发展非常迅速，从原来的以计算机科学为主，发展到现在，已经成为一门基础技术学科，在科技发展占有重要地位。同时，作为一种广泛应用的技术，它在人类的生产和生活中也占有重要地位；而作为信息化建设的核心技术，它在国家信息化建设中同样是占有重要地位。随着学科的发展，计算机工作者的计算情结先后发生了多次迁移，从用原始的0、1代码刻画简单的计算开始，先后经过汇编计算、基于高级语言的科学计算，到关于操作系统、编译系统、数据库系统等基本系统的计算，再发展到目前的普适计算等广义计算，其追求已经实现从“实例计算”到“类计算”和“模型计算”的跨越。所以，计算的概念发生了巨大的变化，ACM/IEEE-CS的专家们在CC2001(Computing Curricula 2001)中指出，“计算的概念在过去lO年里发生了巨大变化，对教学计划的设计和教育方法具有深刻的影响。“计算”已经拓展到难以用一个学科来定义的境地。将计算机科学(CS)、计算机工程(CE)和软件工程(SE)融合成关于计算教育的一个统一文件的做法在十年前也许是合理的，但我们确信21世纪的计算蕴含有多个富有生命力的学科，它们分别有着自己的完整性和教育学特色。”而且学科的发展，还会逐渐地增加新的分支学科。例如，到了2005年，就又新增加了信息技术(IT)。我们将计算机科学与技术学科与计算学科等同，并称计算机科学、计算机工程和软件工程、信息技术、信息系统等为他们的分支学科。

3、国家的需求促使专业迅速发展

中国最早的计算机专业建立于1956年，当年只有两所大学有此专业，1958年增加到14所，1983年有63所，1993年有137所，2002年达到484所，2003年有505所，2004年有652所，2005年有771所。不仅专业点数远远超过其他专业，而且在校生数、招生数也远远超过其他专业。例如，2003年，在校生多达25.84万人，当年招生量是6.36万人，毕业生是4.14万人；就工科专业而言，当年专业点数排第二的电子信息工程专业的在校生为10.1319万人，招生量是2.7873万人。到了2005年，计算机科学与技术专业(不包括软件工程、网络工程、计算机软件等计算机类专业)的在校生数达到了44万之众，大约占工科在校生的1/10。巨大规模专业的形成，适应了国家现代化建设的需要，也给专业教育提出了更多的要求。

4、国家建设需要不同类型的计算机人才

《计算机科学与技术专业发展战略研究报告》指出，从国家的根本利益出发，需要一支计算机基础理论与核心技术的创新研究队伍，此为科学型人才：大部分IT企业开发满足国家信息化需求的产品，需要工程型人才。企事业单位和国家信息系统的建设与运行，需要大批应用型人才。三类人才呈金字塔的结构：科学型的在上部，工程型在中部，应用型在下部。

5、规格分类

注意到我国目前的计算机科学与技术专业基本上是1996年由计算机软件和计算机及应用专业合并成的专业，以计算机科学和计算机工程为基础。这种设置已经难以容纳目前的办学规模，也难以与社会的人才需求结构相吻合。

学科内涵的宽泛化、分支学科相对独立化、社会需求多样化、专业规模巨大化、计算教育大众化、促进我们去追求教育定位准确化和资源效益最大化。所以我们感到简单地诠释“计算机科学与技术”这一个名称与实际已不相适应，需要更多的、更具针对性的专业教育。规格分类就是以计算机科学培养科学型人才，以计算机工程、软件工程培养工程型人才，以信息技术培养应用型人才。他们将致力于不同的问题，强调问题的不同方面，需要不同的培养。

同时我们注意到，人作为最宝贵资源，必须找准其适应点，展开扬长教育，促使其擅长得到发挥，而他们的(可持续)发展也将需要不同的基础。因此必须关注教育的基础性在高等教育中的地位，虽然“地基越厚，楼盖得越高”，但是“基础的厚薄是相对的、内容是因人而异的”，规格分类就在于引导准确定位，给学生不同的基础，有效开发其潜质。

二、构建本科专业教育内容体系

高等教育包括知识、能力、素质。要想实现能力培养，提高学生的专业素质，仅仅有知识是不够的，还必须注意学科思想和方法的传授。也就是说，要以知识为载体，通过对知识的“研究”将思想、方法融进去，在培养学生提出问题、分析问题、解决问题的过程中给他

们锻炼和获得顶峰体验的机会，实现对他们的创新精神、创新意识、创新能力的培养。因此，本科专业的教育内容体系可以看成二维的结构，这个体系以分支学科的知识体系为基础，中间为学科方法学，上层是本科培养中技能要求的主题――相关技术。在有关细节描述上，CC2005(Computing Curricula 2005)给出了一套值得学习和借鉴的形式和方法。

CC2005是在“计算作为一个学科”、CC1991(Computing Curricula 1991)、CC2001的基础上发展来的。CC1991提出用知识领域、知识单元、知识点构成知识体系，替代传统的课程作为专业教育的基本要求。CC2001继承了这种科学描述，同时给出了课程设计思想和课程设计示例，并关注了计算学科的发展。此后的CC2005给出了各个分支学科的问题空间、知识取向、能力要求，定性、定量地描述了相应分支学科的毕业生的相关教育定位和要求。

1、知识体系

知识体系给出专业教育知识方面的基本要求。在知识体系的构建上，认为计算学科是由多个分支学科组成，每个分支学科包含多个知识领域，每个知识领域包括若干个知识单元，它们可以是必修的，也可以是选修的，而知识单元又由若干个知识点组成。

学科知识体系并不总是和本科专业教育的知识体系是相同的。可以认为，狭义的学科知识体系仅指学科本身的知识，并不包含更基础性的。例如，在软件工程分支学科，SWEBOK给出了学科本身的10个知识领域：软件需求、软件设计、软件构造、软件测试、软件维护、软件配置管理、软件工程管理、软件工程过程、软件工程工具和方法、软件质量。而SEEK给出的是本科教育知识体系，它也是10个知识领域，共494必修学时：计算基础(CMP)、数学和工程基础(FND)、专业实践(PRF)、软件建模与分析(MAA)、软件设计(DES)、软件验证与确认(VAV)、软件演化(EVL)、软件过程(PRO)、软件质量(QUA)和软件管理(MGT)。其中后7个知识领域是SWEBOK的知识领域整合后得到的，前3个是添加的，用于反映计算学科本科教育基础内容，共296必修学时，占59.9％。

2、问题空间

问题空间以二维的形式给出分支学科覆盖范围的定性描述，在一定程度上回归到人们头脑中习惯的专业印象。其横坐标从最左边的“理论、原理、创新”到最右边的“应用、部署、配置”，从倾向理论逐渐延伸到倾向应用：纵坐标则由下而上分成计算机硬件体系、系统平台结构、软件开发、应用技术、系统组织行为。不同的分支学科占据其中不同的部分。

3、知识取向

知识取向则给出了各个分支学科程序设计基础、软件设计、程序设计语言理论等56个方面知识要求的不同最小和最大权重，用0～5表示。当某种知识的最小权重和最大权重都是5时，表示该分支学科对这种知识要求极高；如果都是0，则表示根本不要求。也存在最小为0，最多为5的知识。例如，科学计算(数值方法)对计算机科学来说就是这样。表明科学计算对计算机科学来说可以是不要求的，也可以是要求最高的。实际上，大约在20年前，科学计算是计算机科学的重要领域，而发展到现在，许多数值计算系统已比较成熟，计算机科学的人直接研究科学计算的就很少了。

4、能力要求

为了反映高等教育包括知识、能力、素质三方面的要求，CC2005给出了计算学科中不同分支学科对算法、应用程序、计算机程序设计、硬件与设备等11个方面59种能力的要求。权重仍然用0～5表示。与知识取向相比，这里只给出了一个值。例如，对计算机科学、计算机工程、软件工程、信息系统、信息技术来说，它们对小规模程序设计能力的要求权值依次为5、5、5、3、3，对大规模程序设计能力的要求权值依次为4、3、5、2、2，而对选择数据库产品能力的要求权值依次为3、1、3、5、5。

5、课程体系

每一个专业的教育，都有自己的定位。我们要求这些定位是明确的，有特色的，在某种意义上是可以评测的。在这个基础上去构建课程和课程体系，以实现要求的能力的培养，实现专业的培养目标。

各个分支学科的所有核心知识单元是该分支学科教育的基本内容，其问题空间、知识取向、能力要求给出了另一角度的要求。这些内容，尤其是知识体系给出的内容，需要最终以课程的形式落实到教学中。通常以知识点作为组成课程的基本单元，必修课程实现对必修知识单元的完全覆盖，一个必修知识单元的知识点可以含在不同的课程中，一门课程可以含来自不同知识单元(领域)的知识点，所有必修课程中所含的必修知识单元的学时总数等于知识体系中该知识单元的学时数。作为体现自身的专业特色的一个方面，各个学校可以用不同的思路建立不同的课程体系，规范(教程)中给出的课程体系通常只是示例性的。

三、课程为专业目标服务

在总体目标下，特别强调课程为实现专业目标服务。作为教育的最终实施者，教师需要掌握课程在人才培养中的地位和作用，并在教学过程中加以实施。同时要努力使学生理解这些，以便学生在学习中能够给予良好的配合。因此，发展战略、专业规范等都应该最终体现在教师的教学活动中。所以，通过广泛的宣讲活动等，使广大的教师了解专业发展、专业规划、专业教育的基本要求，是非常有必要的。另外，鼓励教师掌握课程体系，有意识地瞄准专业教育目标开展教学活动，对促进教育目标的实现是非常有利的。

例如，“编译原理”是计算机科学与技术专业一门重要技术基础课程，其课程基本目标应该是“掌握‘编译原理’中的基本概念、基本理论、基本方法，在系统级上再认识程序和算法，提升计算机问题求解的水平，增强系统能力，体验实现自动计算的乐趣”。课程努力使学生掌握程序变换基本概念、问题描述和处理方法。包括本学科自顶向下、自底向上、逐步求精、递归求解，目标驱动，问题分析、问题的抽象与形式化描述，算法设计与实现，系统构建、模块化等最经典、最常用的问题求解和系统设计方法。使学生修养“问题、形式化描述、计算机化”这一典型的问题求解过程，推进从“实例计算”到“类计算”和“模型计算”的跨越。从宏观到微观、从微观到宏观，培养系统能力；增强理论结合实际能力，在理论教学和实践教学中让学生获得更多的“顶峰体验”。

所以，课程的内容体系的设计要关注三方面的内容：首先是课程的基本内容，要选择最佳知识载体。此时要确定课程的基本内容、重点和难点。其次是解决“教什么”的问题，需要进一步弄清楚向学生传授什么?引导学生干什么?确定对先进的教育理念、思想、方法的体现。第三是解决如何教的问题，也就是如何利用选定的知识载体，通过恰当的教学方法融教育于课程教学。

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关键词：新时期计算机专业；建设；策略

中图分类号：TP393-4

2013年10月12日，以“新形势下的计算机学科建设”为主题，“第十六届全国高校计算机院长/系主任论坛”在上海交通大学徐汇校区召开，近200位来自全国高校计算机学院院长、计算机系主任、计算机领域的专家学者、业界精英共聚一堂，研讨学科建设改革，交流人才培养举措，畅谈当前形势下计算机学科面临的热点、机遇与挑战，这次论坛会议的召开为新时期中职院校的计算机专业的建设和教学指明了发展的方向和路子。特别是《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》（以下简称《规划》）下发以后，中等职业学校根据近年来社会对计算机专业建设的要求，确立了“专业立校、质量兴校”的发展思路，致使学校近几年培养的计算机专业毕业生供不应求，对计算机操作熟练、有“实战”经验的网络管理毕业生更是受用人单位“疯抢”。所以说在中国随着经济的迅猛发展的今天，与之相关的信息技术也会得以高速发展，那么相关单位对有一技之长的中等专业计算机人才更是需求有加。

1 中职学校计算机专业教学滞后的原因

1.1 信息技术课设置有问题。一是信息技术课教学课程设置多年不变，教材内容陈旧；二是教学有随波逐流现象。教学内容盲从于教材，看到网络受到世人的追捧，就会一拥而上教学网络相关课程，多媒体很时髦，把多媒体工具又添进教学内容；三是中职学校信息技术课教学没有专业特色。

1.2 教学方式存在问题。计算机专业的学生上理论课多，实验、实习的机会抓得不够，忽视了中职学生操作技能的教育，致使学生样样都会一点，技能水平不高，不能够在一个方面能够很专业，没有一技之长，学生无法按照学到的知识在工作单位立即参与工作，社会适应能力差，出现学生的就业脱节。

1.3 计算机专业教师队伍问题。一是大多数职业学校计算机专业教师都看重教学目标的完成，但在教学中常常表现出经验不足，不能够进行科研的问题；二是优秀计算机从业人员在社会上有一定的“市场”，有一技之长的教师不够安心，导致计算机教师流失快。三是学校不能保证教师业务进修和自我学习时间，知识教师的知识水平不能够与时俱进，影响了教学质量，学生学得知识在社会后“学非所用”，已是淘汰过时。

1.4 教学设施的问题。一是对于计算机专业学生来说就应该在计算机上上课，以便锻炼学生的上机实习水准，但就当前的情况来说不少学校对计算机专业的实习没有足够的机子应对，再加上有些学校机房设备老化，存在严重的设施投资资金短缺的问题。二是学生在单位碰到流行新式的配件反而无所适从；三是学生的实验、实习课时随意安排现象严重，并且在学生的训练教学上缺乏目标和监督。

1.5 教学方法的陈旧。就当前来说还有很多学校的计算机教学还是采用传统的“粉笔加黑板”的说教式教学方式，教师没有时代赋予教师的现代教育意识和激情，没有充分认识到计算机辅助教学、网络平台的互动式教学的先进性，不使用或者不会使用多媒体教室、多媒体教学软件、网络平台教学，致使教学效率低下。

1.6 产、学、研结合不紧密的问题。目前学校的教师的教学、课题研究等因经费、精力等因素而使得教师对计算机专业的教学积极性不高，这就使得中职学校的教师不去研究教学，更不去关注学科的前沿知识，最终使得大多数计算机专业教学结果和社会需求脱节。

2 新时期计算机专业教学的策略

2.1 学校和教师要按照《规划》要求更新计算机专业教学的理念，注重学科的前沿知识，及时组织相关人员根据新课标要求，结合实际情况制定教学培养计划，适时跟进调整计算机专业人才培养方向与目标，逐步从“以教师为中心，学生被动接收”的传统教学模式，过渡到“以学生为中心”的教学模式，根据市场需求，逐步把本专业建设成为集专业理论、学生实践、教师教学“三位一体”的人才培养基地。

2.2 学校和教师要制定新时期的教学目标与人才培养标准。一是培养爱岗敬业，重点培养学生的职业精神与职业意识。二是根据专业培养目标的需要，学习必要的文化知识，重在学生专业技能的训练和社会的需求上下功夫。三是教师要时刻关注学科的前沿知识，力争与时代同步发展，同时培养能够适应计算机高速发展而对知识进行快速更新的中职学生的综合素质。

2.3 按照《规划》要求强化计算机专业建设。一是培养具有“双师型”素质的师资队伍。把教师送出去定期到高等学府参加各种计算机专业培训；特别是中青年教师更要参加niit、思科、微软、ceac等考证，以此来保证教师知识的全面性和整体素质的提高。二是按照《规划》要求创设条件，积极推进教学能手、学科带头人建设等名师工作工程，以此来提高骨干教师业务水平与学术水平。三是强化与企业的横向交流与纵向合作，在企业建设实习基地，让老师到企业锻炼，便于教师在教学时能够教育出与时代同步、社会适应能力较强的学生。四是进行计算机专业课程的综合化改革，尝试对计算机专业教育的基础课和专业课进行整合教学，尝试进行考试改革，实施学生能力评价体系改革，采取激励评价机制。五是加强计算机专业学生的分制管理，让学生有更多的选择面和权力，使学生可以花更多的精力放在学生自己感兴趣的课程上，这是对学生个性化发展的尝试和探索。六是在教师的引导下让学生上机进行足够的训练，以此提升学生的操作能力，加强操作能力训练与考核力度，让学生走向社会后即刻进入工作岗位状态。七是鼓励学生多参加人社部等部门组织的理论考试，让学生参加国家计算机等级考试、国家文字录入技术鉴定，部分学生也可参加nit模块考试和niit培训，做到“艺不压身”，而且“强身健体”。八是是加强校园网资源库的建设，积极推挤教学管理的创新。根据《规划》精神和新课标的要求、结合学校和学生的实际积极推进教学管理制度化、规范化、数据化、信息化，建立建全计算机专业教学的各项管理制度，用制度来约束运行机制，以运行机制来规范“备、教、考、评”等教学活动，最终形成一个高效、有序的教学管理机制。

总之，中职学校计算机专业培养的学生能够适应社会经济的发展需要，必须根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》的文件精神，按照《中职学校计算机新课标》的要求，根据教材内容和学科的前沿知识，以学生为本进行教学。这种教学是注重提高计算机专业建设的质量，保证专业的可持续发展，同时专业要结合现实生活的需要和学科前沿知识进行学科的自我调节、自我发展、自我更新，最终提升学生的综合能力和整体素质，以便能够让计算机专业的学生适应市场经济条件下相关部门的招工、就业市场的变迁和工作单位的变化，以便能够让计算机专业的走专门化道路，到社会上后要有扎实的知识基础和一技之长，为扩大学生的择业面和为其终身学习奠定基础、创造条件。

参考文献：

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[3]中国青年报.《机会改变命运中国应该向法国职业教育学什么》.

篇4

关键词：计算思维；信息技术课程；计算机

计算思维的提出

思维是人脑对于客观事物的本质及其内在联系间接的和概括的反应，是一种认识过程或心理活动。简单地说，思维是人进行思考、通过人脑的活动解决问题的能力，是人的智力在一个方面的体现。思维方式也是人类认识论研究的重要内容。

2006年3月，时任美国卡内基·梅隆大学(CMU)计算机科学系主任、现任美国基金会(MSP)计算机和信息科学与工程部(CISE)主任的周以真(Jeannette M.Wing)教授，在美国计算机权威刊物《Communications of the ACM》上，首次提出了计算思维（Computational Thinking）的概念：“计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。”周以真教授从思维的视角阐述计算科学，并以此来探索计算机学习的教育价值。为此，周教授撰写了针对大学所有新生的“计算思维”讲义，并以此作为“怎样像计算机科学家一样思维”课程的主要教材。

计算思维这一概念提出后，立即得到美国教育界的广泛支持，也引起了欧洲的极大关注。目前，计算思维是当前国际计算机界广为关注的一个重要概念，也是当前计算机教育需要重点研究的课题。在美国，不仅有卡内基·梅隆大学的专题讨论，也有包括美国计算机协会（ACM）、美国国家计算机科学技术教师协会（CSTA）、美国数学研究所（AIM）等组织在内的众多团体的参与；计算思维还直接促成美国国家科学基金会（NSF）重大基金资助计划CDI（Cyber-Enabled Discovery and Innovation）的产生，CDI计划旨在使用计算思维产生的新思想、新方法，促进美国自然科学和工程技术领域产生革命性的成果。CDI的最终研究成果将使人们的思维模式发生转变。这种以“计算思维”为核心的转变，反映在美国国家自然科学与工程，以及社会经济与技术等各个学科领域。

计算思维不仅影响着美国，也影响着英国的教育，在英国的爱丁堡大学，人们在一连串的研讨会上探索与计算思维有关的主题。每次研讨会，都有不少专家讨论计算思维对不同学科的影响。研讨会上所涉及的学科已延伸到哲学、物理、生物、医学、建筑、教育等各个不同的领域。另外，英国计算机学会（BCS, British Computer Society）也组织了欧洲的专家学者对计算思维进行研讨，提出了欧洲的行动纲领。

国内有关计算思维的研究

上世纪80年代，钱学森先生在总结前人的基础之上，将思维科学作为11大科学技术门类之一，与自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、人体科学、行为科学、军事科学、地理科学、建筑科学、文学艺术并列在一起。自从钱学森提出思维科学以来，各种学科在思维科学的指导下逐渐发展起来，计算学科也不例外。黄崇福教授可能是国内最早阐述计算思维的学者。1992年，黄崇福在其所著的《信息扩散原理与计算思维及其在地震工程中的应用》一书中给出了计算思维的定义：“计算思维就是思维过程或功能的计算模拟方法论，其研究的目的是提供适当的方法，使人们能借助现代和将来的计算机，逐步达到人工智能的较高目标。”

国内关于计算思维的研讨大部分都是在与计算机方法论一起研究的。桂林电子科技大学计算机与控制学院董荣胜教授在对计算思维和计算机方法论的研究中指出：计算思维与计算机方法论虽有各自的研究内容与特色，但它们的互补性很强，可以相互促进，计算机方法论可以对计算思维研究方面取得的成果进行再研究和吸收，最终丰富计算机方法论的内容；反之，计算思维能力的培养也可以通过计算机方法论的学习得到更大的提高。两者之间的关系与现代数学思维和数学方法论之间的关系非常相似。

2009年7月26日，中国工程院院士、中科院计算技术研究所所长李国杰在NOI2009开幕式和NOI25周年纪念会上的讲话提到：“计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为，它选择合适的方式去陈述一个问题，对一个问题的相关方面建模并用最有效的办法实现问题求解。有了计算机，我们就能用自己的智慧去解决那些计算时代之前不敢尝试的问题。”同年11月9日，在《中国信息技术已到转变发展模式关键时刻》一文中，李国杰在展望未来信息技术的发展前景时指出：“20世纪下半叶是以信息技术发明和技术创新为标志的时代，预计21世纪上半叶将兴起一场以高性能计算和仿真、网络科学、智能科学、计算思维为特征的信息科学革命，信息科学的突破可能会使21世纪下半叶出现一场新的信息技术革命。”2009年12月27日，中国计算机学会青年计算机科技论坛哈尔滨分论坛（YOCSE哈尔滨）与哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院青年沙龙共同举办了“计算思维”专题论坛的会议。哈工大计算机学院副院长王亚东教授作了题为“计算与计算思维”的报告。报告从科学技术发展的角度出发，讲述了计算思维已经和即将对各门学科产生的影响，在计算机专业的各门课程中渗透“计算思维”的设想，并倡议学者们总结计算思维有哪些类别，以及它们和各门学科、日常生活的关系。

2010年7月19日至20日，北京大学等九所知名高校在西安交通大学举办了“C9高校联盟计算机基础课程研讨会”。教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会主任陈国良院士亲临大会，作了“计算思维能力培养研究”的报告。大会就增强大学生计算思维能力的培养发表了“C9高校联盟计算机基础教学发展战略联合声明”。

计算思维的关键内容

当我们必须求解一个特定的问题时，首先会问：解决这个问题有多么困难？怎样才是最佳的解决方法？当我们以计算机解决问题的视角来看待这个问题，我们需要根据计算机科学坚实的理论基础来准确地回答这些问题。同时，我们还要考虑工具的基本能力，考虑机器的指令系统、资源约束和操作环境等问题。

为了有效地求解一个问题，我们可能要进一步问：一个近似解是否就够了，是否有更简便的方法，是否允许误报和漏报？计算思维就是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题。

计算思维是一种递归思维，是一种并行处理。它可以把代码译成数据又把数据译成代码。它是由广义量纲分析进行的类型检查。例如，对于别名或赋予人与物多个名字的做法，它既知道其益处又了解其害处；对于间接寻址和程序调用的方法，它既知道其威力又了解其代价；它评价一个程序时，不仅仅根据其准确性和效率，还有美学的考量，而对于系统的设计，还考虑简洁和优雅。计算思维是一种多维分析推广的类型检查方法。

计算思维采用了抽象和分解来迎接庞杂的任务或者设计巨大复杂的系统，它是一种基于关注点分离的方法（Separation of Concerns，简称SOC方法）。例如，它选择合适的方式去陈述一个问题，或者选择合适的方式对一个问题的相关方面建模使其易于处理；它是利用不变量简明扼要且表述性地刻画系统的行为；它是我们在不必理解每一个细节的情况下就能够安全地使用、调整和影响一个大型复杂系统的信息；它就是为预期的未来应用而进行数据的预取和缓存的设计。

计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维。例如，对于“死锁”，计算思维就是学习探讨在同步相互会合时如何避免“竞争条件”的情形。

计算思维利用启发式的推理来寻求解答，它可以在不确定的情况下规划、学习和调度。例如，它采用各种搜索策略来解决实际问题。计算思维利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行权衡。例如，它在内存和外存的使用上进行了巧妙的设计；它在数据压缩与解压缩过程中平衡时间和空间的开销。

计算思维与生活密切相关：当你早晨上学时，把当天所需要的东西放进背包，这就是“预置和缓存”；当有人丢失自己的物品，你建议他沿着走过的路线去寻找，这就叫“回推”；在对自己租房还是买房做出决策时，这就是“在线算法”；在超市付费时，决定排哪个队，这就是“多服务器系统”的性能模型；为什么停电时你的电话还可以使用，这就是“失败无关性”和“设计冗余性”。由此可见，计算思维与人们的工作与生活密切相关，计算思维应当成为人类不可或缺的一种生存能力。

计算机科学是计算的学问，它研究什么是可计算的，怎样去计算。计算思维具有以下特性：（1）概念化，不是程序化。计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维意味着远不止能为计算机编程，还要求能够在抽象的多个层次上思维。（2）根本的，不是刻板的技能。根本技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。刻板技能意味着机械的重复。具有讽刺意味的是，当计算机像人类一样思考之后，思维可就真的变成机械的了。（3）是人的，不是计算机的思维方式。计算思维是人类求解问题的一条途径，但绝非要使人类像计算机那样地思考。计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力，是人类赋予计算机激情。配置了计算设备，我们就能用自己的智慧去解决那些在计算时代之前不敢尝试的问题。计算机赋予人类强大的计算能力，人类应该好好地用这种力量去解决各种需要大量计算的问题。（4）数学和工程思维的互补与融合。计算机科学在本质上源自数学思维，因为像所有的科学一样，其形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维，因为我们建造的是能够与实际世界互动的系统，基本计算设备的限制迫使计算机科学家必须计算性地思考，不能只是数学性地思考。构建虚拟世界的自由使我们能够设计超越物理世界的各种系统。（5）是思想，不是人造物。不只是我们生产的软件硬件等人造物将以物理形式到处呈现并时时刻刻触及我们的生活，更重要的是计算概念，这种概念被人们用于求解问题、管理日常生活、与他人交流和互动。（6）面向所有的人，所有地方。当计算思维真正融入人类活动的整体以致不再表现为一种显式之哲学的时候，它就将成为一种现实。就教学而言，计算思维作为一个问题解决的有效工具，应当在所有地方、所有学校的课堂教学中得到应用。

计算思维与计算机学科的方法论

正如本文第二部分所述，计算思维与计算机学科的方法论研究有很大的相似性，国内很多学者都在同时研究。计算思维和计算机学科方法论都是试图通过可计算性原理、形理算一体原理和机算设计原理，从思维和方法的高度来进行抽象，以寻求具有一定普适意义的学科价值。

所谓可计算性原理亦即计算的可行性原理。1936年，英国科学家图灵提出了计算思维领域的计算可行性问题：即怎样判断一类数学问题是否是机械可解的，或者说一些函数是否可计算。所谓形理算一体原理，是针对具体问题应用相关理论进行计算发现规律的原理。在计算思维领域，就是从物理图像和物理模型出发，寻找相应的数学工具与计算方法进行问题求解。所谓机算设计原理，就是利用物理器件和运行规则（算法）相结合完成某个任务的原理。在计算思维领域，最显著的成果就是电子计算机的创造（计算机的设计原理），比如，电子计算机构成就是五个外部设备（计算器、运算器、存储器、输入设备、输出设备）以及运用二进制和存储程序的概念来达到解决问题的目的。

尽管计算思维的学科体系尚未成熟，但在教学和培训中的应用和推广已逐步开展。一些从事计算机教育的学者在教学过程中推进计算思维能力的培养，标志性的事情包括2008年美国国家计算机科学技术教师协会（CSTA）在网上了得到美国微软公司支持的《计算思维：一个所有课堂问题解决的工具》（Computational Thinking: A problem solving tool for every classroom）报告。2008年，ACM在网上公布了对CS2001（美国关于大学计算机科学的教学大纲）进行中期审查的报告（CS2001 Interim Review），开始将美国卡内基·梅隆大学计算机科学系教授周以真倡导的“计算机思维”与“计算机导论”课程绑定在一起，并明确要求该课程讲授计算机思维的本质。美国计算机科学技术教师协会认为，计算思维应当是所有学校所有课堂教学都应当采用的一个工具。采用这个工具，教师自然会问以下几个问题：（1）人所固有的能力与局限性？计算机的计算能力与局限性？（2）问题到底有多复杂？即问题解决的时间复杂性、空间复杂性？（3）问题解决的判定条件是什么？（4）什么样的技术（各种建模技术）能被应用于当前的问题求解或讨论之中？（5）什么样的计算策略更有利于当前问题的解决？

计算机科学与技术方法论是认知计算学科的方法和工具，也是计算学科认知领域的理论体系。计算机科学与技术方法论也进一步推进了大学计算思维的培养。在大学计算机学科教学中，引入计算思维关注点分离的方法解决软件工程课程中的问题求解、算法设计、软件设计等设计方法以及软件开发过程、软件项目管理和软件开发方法学等诸多方面的问题，因为作为最重要的计算思维原则之一，关注点分离是计算科学和软件工程在长期实践中确立的一项方法论原则。离散数学课堂教学中可以引导学生利用计算思维去解决离散数学中的模型与数理逻辑、递归与等价关系数目的求解、模块化与群、等价关系证明等问题。

目前，尽管计算思维已在大学教学中逐步应用，但是，计算思维本身还未成为独立的学科体系，并且在教学中的应用都是少数专家学者在进行小规模探索性的实验性教学，在培养过程中没有系统性的应用计算思维的系列方法，因此效果并不明显。

计算思维对信息技术课程的影响

尽管有关计算思维的研究目前主要在高校，在国内，也仅在为数不多的高校计算机系或计算机学院开展教学实践探索。由于计算机学科和信息技术学科有着天然的紧密联系，计算思维也会对中小学信息技术课程产生影响。

1.计算思维是每个人的基本技能

计算思维是每个人的基本技能，不仅仅属于计算机科学家。我们应当使每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和算术（Reading, wRiting, and aRithmetic——3R），还要学会计算思维。正如印刷出版促进了3R的普及，计算和计算机也以类似的正反馈促进了计算思维的传播。当大学计算机专业教学在尝试用计算思维开展计算机专业课程教学的时候，教授们已提出应当为大学新生开一门称为“怎么像计算机科学家一样思维”的课程，面向所有专业，而不仅仅是计算机科学专业的学生。我们应当使入大学之前的学生接触计算的方法和模型。我们应当设法激发公众对计算机领域科学探索的兴趣，传播计算机科学的快乐、崇高和力量，致力于使计算思维成为常识。从目前中小学的课程设置来看，通过信息技术课程让学生接触计算思维是最有效的途径。2000年以来，我们已经习惯于将提升学生信息素养作为信息技术课程目标，随着计算思维的引入，需要我们去探索信息素养与计算思维的关系。

2.计算思维促进信息技术学科思维的研究

目前的信息技术课程普遍存在着“只见技术不见人”和“什么实用教什么”的现象。前者反映我国课程实现中存在着过度的技术化取向问题，后者反映了功利主义的课程价值认识。其实，这两种现象所反映的本质都是相同的，即以简单技术掌握为第一要义，虽然强调了用信息技术解决实际问题，但也仅是解决如何操作软件以达到学以致用，缺乏从学生人生发展的高度看待信息技术课程所应有的价值。

笔者曾从信息技术课程中有关算法与程序设计的学习价值的角度提出算法思维是一种解决问题的过程性思维方式：算法思维就是能清楚说明问题解决的方法，能够将一个复杂的问题转化成若干子问题并将其进一步简化，以达到解决问题的目的，这也是科学和设计领域的一项重要技能；算法思维就是能清楚地理解问题解决的规则，能够认识到问题的起点、边界和限定范围，按部就班地完成任务或解决问题；算法思维就是能清楚地分析问题解决方法的优劣，能够设计与构造操作步骤更少、更经济的算法。

算法思维的提出在一定程度上解决“算法与程序设计”的学习价值不是仅对口程序员的培养，就像数学的学习不仅是培养会计一样。通过算法和程序设计的学习，学生可以体验解决问题的过程，规范的设计与工艺要求，以及人与计算机共存的思维特征。但是，算法思维是以算法为出发点，相比以计算理论出发的计算思维，有更多的局限性。因此，计算思维有利于推进信息技术课程在学科思维方面的研究，有利于学生通过信息技术课程获得终身有用的知识与能力，而不是面临过时的计算机操作步骤。

3.计算思维引发有关信息技术与计算机学科的关系思考

计算机界长期以来一直认为程序设计语言是进入计算学科领域的优秀工具，也是获得计算机重要特征的有力工具。早期中小学开展BASIC语言学习，其本意也是以认识计算机特征为目的。其存在的明显问题是缺乏学科思维，过多地关注具体语言的细节。而以应用软件为学习对象的计算机课程，虽然强调了应用，但仍然关注软件操作细节的学习，使得课程学习内容与社会上的软件培训班相差无几。随着计算机软件的丰富与普及，以及计算机操作的人性化，重视工具操作、缺乏思维和方法的计算机课程面临改革是必然的。

信息技术课程不仅在课程目标上实现了从掌握计算机知识和技能到信息素养的转变，课程形态、教学内容、教学模式、评价方式、教材等方面都有了较大的发展与改进。但是，目前的信息技术课程在处理学习内容中，“人如何处理信息”、“人如何用工具处理信息”以及“工具如何处理信息（人如何制造信息处理工具）”三者关系时把握不清，特别是对于有关计算机原理与操作的学习内容，存在既想回避又无法回避的现状，要回避是因为要避免学科教学走回原计算机课老路，但计算机作为现代信息技术的典型代表在教学中又无法回避。

信息技术和计算机都能对数据进行加工，这种加工有自动化属性。两者都反映了一个根本的问题：什么能被有效地自动进行。这也是计算思维经抽象以后反映的根本问题。计算思维将促进信息技术课程中信息技术与计算机技术的关系问题，即计算机在信息技术课程中的地位问题。

结束语

对于计算思维来讲，要成为一门学科，还有很长的路要走。目前，计算思维还不是知识形态的学科，因为其本身的概念、原理、特征、培养方法论以及创新方法论等方面的知识体系并未形成，也不是大多数学校或研究所教学内容的基本单位。这方面的学者、知识信息及学术资料所组成的实体化组织虽然正在形成，但远远未达到成熟。另外，各国的教育行政主管部门还没有完全认识到计算思维的重要性。因此，计算思维学科体系的建立任重而道远。

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关键词：“三型”人才；计算机应用；人才培养模式；模式设计

中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2013）0010000802

基金项目基金项目：常州纺织服装职业技术学院校级教育研究项目（2013JY011）

作者简介：廖定安（1976-），男，常州纺织服装职业技术学院机电工程系讲师，研究方向为数据挖掘、数据仓库、智能系统。

0引言

近年来，由于计算机应用专业培养模式的滞后，使得当今高职院校学生的创新能力不足，学生实际应用开发能力较弱，与用户沟通困难。具体表现在以下几个方面：①专业特色不明显，知识相对陈旧，学生的知识“杂”而不“专”；②人才结构性矛盾突出，高校培养的人才层次不合理，培养中普遍存在“一刀切”现象，与社会真正需求脱轨；③ 科研与实践训练不足，人才培养没有达到真正的产学研结合；④学生的创新能力与行业交流沟通能力较弱。

国外计算机应用职业教育也强调立足学生实际，但其分层分类细化的人才培养模式比国内先进。美国的计算机应用人才培养目标是培养学生广阔的知识面、较好的学科适应能力。对此，他们的课程设置范围十分广泛，并且学生选课自由；教师授课以学生为主体，侧重应用，内容不拘泥于教材的特定知识体系，而是根据实际情况进行调整，并实时更新；学校与行业公司联系紧密，常常请一些著名的计算机公司的开发人员给学生做现场讲座；教师要求学生学习过程中主动查阅文献，总结学科前沿，技术明确自己在行业中的角色与定位，并组织学生在课堂及时讨论并进行组织引导。如此一系列的培养过程，可以为学生创造更多的就业机会。

英国计算机应用人才培养根据学生的不同需要，课程设置有的侧重工程，有的却偏向产业应用。教学过程中，根据学生的不同需求加强对学生不同能力的培养，尤其注重学生主动学习能力培养，学生除了参加课堂学习之外，还要完成一系列综合练习、团队作业，这在培养学生专业技能的同时，还加强了学生的协作意识和独立完成任务的能力，为适应激烈的就业竞争环境打下了良好的基础。当然，英国也强调学生的创新能力、科研素质的培养，教师根据各自的专业特色让学生选择多个与计算机交叉的学科，学科的交叉往往能激发学生的兴趣和创造力，相应培养了学生的科研素质。

计算机应用人才培养趋势是：深入贯彻《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》文件精神，立足学生实际，优化课程教学内容，改革教学方法，构建创新的人才培养模式，以培养面向市场需求的，具备创新能力、设计开发能力和好的交流沟通能力的三型技能人才为目标。开展“三型”计算机应用人才培养模式的研究具有较好的理论意义和实际应用意义。

1“三型”计算机应用人才培养模式思考

（1） 改革课程内容，构建科学的课程体系。众所周知，计算机应用专业的知识更新速度快，因此要结合计算机技术的发展趋势，不断更新课程内容。教学内容要突出理论知识与实践应用相结合，基础理论课以应用为目的，专业课结合行业需要，增强针对性与实用性，实践教学要与行业紧密联系，必要时请行业专家参与指导。课程建设是一项长期、细致的工作，需要不断地总结、积累和提高，在课程体系的不断更新过程中，也要保持一定的稳定性。专业教研室（学校）可通过与相关行业的企业进行产学研合作，完全参照市场需求，每隔固定的时间周期对课程内容进行更新、完善课程体系，缩小学校和行业对人才培养与需求之间的差距，从而真正意义上解决学校培养和行业需求脱节这一根本问题。

（2） 改革教学方法，运用多种现代化教学手段。在课程教学和实验教学中，实施多元化的实验教学方法。根据学生的个体差异把学生分成不同的类别，根据课程和实验实训内容的要求分成不同的层次，实施横向与纵向差别化教育，体现因材施教的教育思想。

除了传统的教学手段外，还可采用丰富多彩的电子课件进行教学。每门课程，教学团队中每位授课教师都制作了具有自己特点的多媒体CAI教学课件。课件把难以讲解的知识点和纷繁的工作过程，作了生动、活泼、形象、直观的演示，激发了学生的兴趣。同时，我们特别注重网上平台建设，分别开发了教学资源共享支撑平台、在线教学支撑系统等多种实验平台，供教师教学和学生学习，学生可随时网上下载视频、课件资源，从而构建立体化教学模式。

（3）采用基于真实工作过程的项目化教材。由于计算机技术知识更新快，专业课教材的更新往往赶不上知识和技术的更新。传统项目化教材大多数并非真正意义的基于真实工作过程，而只是在章节上体现项目模块和任务模块。因此，应采用基于真实工作过程的项目化教材，并在教材中及时补充或更新新的知识和技术等相关内容。我们与兄弟院校合作，组织教师参加全国高等职业学校计算机应用专业的教材编写。联合使用基于真实工作过程的项目化教材，集体备课，利用现代化教学手段，开展网上教学、网上教学资源共享，并把网上信息作为内容最广泛的教材。

（4）应用实效的“校企合作、工学结合”的实践过程。在项目化教学方面，一直困扰课程教学的是项目的真实应用性，我们有多个横向课题，完全解决了基于工作过程中的项目教学资源匮乏问题。

传统项目式教学强调学生在开发企业或模拟开发企业情境下，被动地接受开发任务，这种模式限制了学生的主动学习、思考及创新能力，以及缺乏学生在社会行业场景交流能力的锻炼。我们提出基于“企-校-企”三方平台工作过程思想，即客户企业向校方（指教师带队学生项目组）提出开发任务，校方主动跟客户企业洽谈业务需求，提出解决方案；随后，校方项目组成员与开发企业专家交流，或在真实开发企业情境下进行客户需求分析、系统设计并撰写项目计划书。在这种“企-校-企”三方平台下，充分锻炼了学生的主动学习和思考及创新能力，也锻炼了学生的社会行业场景交流能力，实现了真正意义的产学结合。

（5）提高教师自身能力，构建合理的师资队伍。随着计算机知识与技术的更新，要求计算机专业的教师不断学习、不断更新知识体系，重要的是还必须具备专业教育和企业一线相关实践的知识与能力。一方面，要重视教师进修学历，鼓励教师到企业一线进行挂职锻炼，培养教师拥有为企业服务之能力，把理论知识融汇到实践工作中去，成为“理论水平高，实践能力强”的双师型人才。教师在教学时就可把一线经验直接传授给学生，做到产学研结合；另一方面，可以通过科研促进教学，鼓励和引导教师利用各种渠道争取横纵向科研课题，通过对科研课题的研究来不断提高自身的科研水平和教学水平。

同时，我们要求骨干教师每年必须承担工程项目的开发工作，保证与企业保持紧密联系；尽量参加国际国内的教育、学术交流活动，开阔视野，丰富和更新知识，提高教学水平，保证教师有先进的教学理念和教学方法，保证骨干教师具有专业课程开发的能力；经常组织团队开展学习讨论活动，共同讨论教学、项目开发中存在的问题，研讨教学与科研的方法，以促进教学效果、提高科研能力。

（6）激励学生参与各类技能竞赛、参加科研课题工作，完善学生科技创新体系。传统导师制是学生在第三年才分配，我们采取进校导师分配制，学生进校后，双向选择个人导师，这样可以更好地引导学生，充分挖掘学生潜力。鼓励学有余力的学生根据自己的兴趣爱好参加各种社会实践、学科竞赛、申报创新型实验项目、参与应用系统的开发，或者让他们参与教师的一些科研项目。实际项目和应用系统要和专业紧密相关，要具有一定前沿性。学生参与的项目要难度适中，在学生的能力解决范围之内，但是不能太容易，学生通过一定的努力后能够解决。这样学生的不同潜力得到了挖掘和发挥，也激发了学生的参与热情，激发了他们的创造性思维和能动性，培养了学生的创新意识。

2结语

总体来说，“三型”计算机应用人才培养模式是一种系统的、全新的人才培养理念，该模式有利于学科发展和专业建设，有利于促进科研成果转化，有利于促进高等技术应用型、创新型人才的培养，真正意义上实现学校与社会的无缝对接，促进学生就业、创业。同时，师生的产学研创课题、项目、作品能够获得一定的经济效益和社会效益。

参考文献：

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关键词：计算思维；离散数学；教学方法；抽象；自动化

计算思维是卡内基梅隆大学计算机科学系主任Jeannette M. Wing教授在2006年提出的教育理念[1]，被认为是近十年来产生的最具有基础性、长期性的重要思想[2]。Wing教授认为计算思维不仅仅属于计算机科学家，还应该和阅读、写作和算术一样，成为21世纪每个人必须具备的基本技能。

计算思维的概念一经提出就引起了国内外科学界和教育界的广泛关注。科学界主要关注于计算思维如何深刻影响其他领域的思考方式，进而如何促进其他领域的创新能力。例如美国国家科学基金会于2008年启动了以计算思维为核心的重大基础研究计划“计算使能的科学发现与技术创新”，旨在通过计算思维领域的创新和进步来促进自然科学和工程技术领域产生革命性的成果。教育界主要关注于对计算思维能力的培养。例如ACM和IEEE-CS在修订后的计算机科学教程2008(Computer Science Curriculum 2008)[3]79-84中明确指出应该将计算思维作为计算机科学教学的重要组成部分。

计算思维对计算机专业的人才培养提出了新的要求。针对计算思维培养问题，文献[4]介绍了普渡大学开设计算思维导论课程取得的经验。文献[5]对以计算思维为基础和以学科思想与方法为基础的两类计算机导论课程进行了分析比较。文献[6]探讨了如何在程序设计课程中强化学生的计算思维能力。文献[7]和文献[8]分别探讨了如何在编译原理课程和人工智能课程中培养学生的计算思维能力。

离散数学是计算机专业的核心基础课程；该课程不仅为数据结构、编译原理、操作系统、数据库原理、人工智能等专业课程提供必须的基础知识，更是对培养学生的抽象思维能力和逻辑思维能力起着重要作用。因此，针对培养学生的计算思维能力这个新的目标，抓好离散数学课程的教学显得尤其重要。本文首先对计算思维培养与离散数学教学之间的内在关系进行分析，然后通过若干案例探讨如何在离散数学教学中加强对计算思维能力的培养。

1计算思维培养与离散数学教学

在探讨对计算思维能力的培养之前我们需要明确什么是计算思维。根据Cuny、Snyder和Wing等的定义[9]，计算思维是指对问题及其解决方案进行阐释进而将解决方案表示成可以被信息处理(information-processing agent)有效实现的形式的思维过程。从这个定义可以看出，计算思维最本质的内容是抽象和自动化；而这两个内容恰好反映了计算的根本问题，即什么能被有效地自动进行。

从外延的角度来看，计算思维运用计算机科学的基本概念来求解问题、设计系统和理解人类行为，包括了一系列广泛的计算机科学的思维方法[1]。例如，计算思维通过约简、嵌入、转化、仿真等方法，把一个看起来困难的问题重新阐释成一个我们知道如何解决的问题；计算思维采用抽象和分解来迎接庞杂的任务；计算思维选择合适的表示方式来陈述一个问题或者对问题的相关方面进行建模，从而使问题易于处理；计算思维通过冗余、容错、纠错等方法来预防、检测或者从最坏的情况恢复系统；计算思维在时间与空间，处理能力与存储容量等之间进行折中，计算思维进行递归思考等等。

根据Jeannette M. Wing等的设想[9]，一个人具备计算思维能力之后将体现在以下方面：给定一个问题，能够理解其哪些方面是可以计算的；能够对计算工具或技术与需要解决的问题之间的匹配程度进行评估，能够理解计算工具和技术所具有的能力和局限性；能够将计算工具和技术用于解决新的问题；能够识别出使用新的计算方式的机会；能够在任何领域应用诸如分而治之等计算策略。此外，对于科学家、工程师以及其他专业人士来说，具备计算思维能力之后还应该能够应用新的计算方法来解决具体的专业问题，能够对问题进行重新阐释从而可以采用计算策略，能够通过分析大型的数据从而得到新的科学发现，能够提出之前没有想过或者由于问题的规模不敢提出但采用计算的方式容易处理的问题，能够应用计算的术语对问题及其解决方案进行解释等等。

基于以上分析我们认为，为了培养学生的计算思维能力，最为关键的是抓住抽象和自动化这两个核心内容。而对于计算机专业的学生来说，抽象和自动化这两个核心内容更具体地体现为如何构建各种层次的计算环境以及如何在这种环境下进行问题求解。此外，我们还需要提炼出计算机学科的基本概念和思维方法，在教学过程中有意识地强化学生对这些基本概念和思维方法的理解和掌握。实际上，对计算机学科的基本概念和思维方法的梳理已经得到了国内外教育者的重视；在ACM和IEEE-CS联合攻关组制订的计算教程CC1991(Computing Curricula 1991)中已经提取出了计算机学科的12个核心概念[10]，包括：概念化和形式化模型、大问题的复杂性、抽象层次、折中和结论、一致性和完备性、效率、演化、按空间排序、按时间排序、重用、安全性、以及绑定等。这些概念反映了计算机学科最核心的思想、方法和原则，我们应该在教学过程中不断强化学生对这些概念的理解和掌握。

作为计算机专业课程体系中的核心课程，离散数学具有内容多、概念多、理论性强、高度抽象等特点，被普遍认为是一门既难教又难学的课程。首先，该课程由数理逻辑、集合论、代数结构、图论等多个彼此独立的数学分支组成；这些内容自成体系，很容易让学生觉得各部分内容联系不大，进而使得学生对课程学习的目的不明确。其次，该课程每部分都包含大量以字母、符号、图形等形式呈现出来的抽象概念，使得学生在短时间内难以适应由大量抽象概念建立起来的理论体系，往往会茫然不知所措。最后，学生在学习该课程时认识不到这门课程的重要性，觉得这门课程与计算机科学联系不起来，看不到离散数学知识在计算机科学中的具体应用，从而缺乏相应的学习兴趣。

计算思维为我们提供了一种重新审视离散数学的视角。从计算思维的角度来看，虽然离散数学由多个相对独立的内容组成，但这些内容的教学目的其实是高度统一的，即：训练学生运用离散结构构建问题的抽象模型并在其基础上构造算法和解决问题的能力；而根据上文的分析，这种能力恰好就是计算思维能力的核心所在。因此，一方面，离散数学课程为我们培养学生的计算思维能力提供了一个很好的平台。另一方面，我们可以从计算思维这个层面来梳理和组织离散数学的教学内容，从计算思维这个高度来进行离散数学教学。

2面向计算思维的离散数学教学

计算思维可以贯穿于离散数学课程的整个教学过程。下面分别从课程引入和课程教学两个阶段探讨如何将离散数学教学与计算思维培养有机地结合起来。

2.1从计算思维出发的课程引入

在引入离散数学课程之前，首先要向学生指明：对计算思维能力的培养和训练是计算机专业教学的核心所在；大家在经过四年的大学学习之后，不仅要掌握计算机专业的相关知识，更为重要的是能够应用这些知识构建出各种层次的计算环境并在这些计算环境下进行问题求解。在此基础上可以进一步向学生阐述：电子计算机本身是一个离散结构，只能处理离散的或者离散化了的数量关系；因此，无论是计算机科学本身，还是与计算机密切相关的现代科学研究领域，都面临着如何运用离散结构建立模型或者如何将已用连续数量关系建立起来的模型离散化，从而可以由计算机加以处理和实现。

接下来，可以比较自然地引入离散数学课程，告诉学生该课程的目的是训练大家运用离散结构构建问题的抽象模型并在其基础上构造算法和解决问题的能力，而这种能力是计算机专业的学生具备计算思维能力的重要体现。

最后，还可以按照引入离散数学课程的常见方式，介绍该课程在ACM和IEEE-CS制定的计算机科学教程以及我国高等学校计算机科学与技术教学指导委员会制定的计算机专业规范中所处的核心地位；用一棵树形象地展示该课程在计算学科主要课程中处于树干位置的情形；以及分别列举出数理逻辑、集合论、代数结构、图论等内容在计算学科的相关课程和领域中的应用等等。

总的来说，从计算思维出发引入离散数学课程可以较好地达到以下目的。首先，能够让学生明白该课程的重要性，能够从整体上了解该课程在整个专业课程体系中所处的位置。其次，能够让学生明确学习该课程的目的，即训练运用离散结构构建问题的抽象模型并在其基础上构造算法和解决问题的能力；围绕这个学习目的，离散数学中的数理逻辑、集合论、代数结构、图论等内容形成了一个有机的体系。最后，能够纠正学生普遍存在的认为计算机专业就是学习编程的误解，让学生认识到通过离散数学等各门专业课程训练出来的计算思维能力才是大家应该具备的核心竞争力。在实现上述目标的基础上，一方面还可以让学生认识到离散数学课程为训练他们的计算思维能力提供和一个非常好的机会，从而激发他们对该课程的学习兴趣；另一方面还可以让他们提前认识到抽象和自动化将是贯穿该课程的两个主题，从而为接下来将要接触的大量抽象概念和符号做好心理准备。

2.2结合计算思维的课程教学

计算思维与离散数学课程教学的结合主要体现在两个方面：首先可以将抽象和自动化两个核心思想贯穿于整个教学过程，其次可以根据讲授的具体知识点适时地引入计算思维中其他基本概念和思维方法。下面分别从数理逻辑部分和图论部分挑选两个教学实例进行说明。

实例1：从计算思维的角度组织数理逻辑教学

对于数理逻辑部分，按照经典的教学方式，我们首先可以介绍莱布尼茨的理想，即把推理过程像数学一样利用公式来描述，建立直观而又精确的思维演算，从而得出正确的结论；形象地说，当两个人遇有争论时，双方可以拿起笔来说“让我们来算一下”，就可以很好地解决问题。为了实现这个理想，基本思路是首先引入一套符号体系，规定一些符号变换规则，然后借助这些符号和规则将逻辑推理过程在形式上变得像代数演算一样。

从计算思维的角度来看，上述基本思路的核心恰好就是抽象和自动化，即将双方争论的内容抽象成符号，将逻辑思维过程抽象成符号演算，进而可以借助工具实现逻辑推理。当学生建立起这种认识之后，我们比较自然地引入数理逻辑的基本概念，并且通过表1将离散数学中数理逻辑部分的学习内容展现出来，让学生对该部分的学习内容形成一个清晰、全面的认识。在接下来学习数理逻辑部分的每个章节时，我们可以反复呈现这张表，一方面可以帮助学生知道接下来的学习内容处于哪个位置，另一方面可以加深学生对抽象和自动化这两个核心思想的理解和掌握。

在表1列出的各个知识点中，对归结推理方法的教学往往被许多教材和老师忽略。但从计算思维的角度看，归结推理方法非常直观地体现了自动化这个核心思想，是离散数学中的一个重要知识点。学习了构造证明方法之后，学生一般会形成一个印象，觉得构造证明法使用起来简单方便，但使用过程中需要一定的观察能力或者需要一定的技巧。以学生的这种直观认识为基础，我们可以比较自然地引入归结推理方法，告诉学生这种方法容易用算法实现，易于在计算机上实现自动的推理证明。在接下来讲授了归结推理方法的基本原理之后，我们可以将这种方法以算法的形式呈现出来；在有条件的情况下，还可以让学生上机实现命题逻辑的归结推理算法等[11]。

在给出命题逻辑的归结推理算法之后，我们还可以对算法的可终止性、可靠性、完备性、复杂度等进行简单论述。与之相对应，在给出谓词逻辑的归结推理算法之后，可以告诉学生这个算法不一定会终止，即谓词逻辑本身是不可判定的。当学生理解了上述内容之后，我们可以进一步分析逻辑系统的表达能力与推理能力之间存在的矛盾关系，进而引入计算机科学中的“折中”这个核心概念，训练学生能够以解决问题为导向来选择合适的工具。

实例2：在欧拉图和哈密尔顿图教学中训练计算思维能力

对于图论部分，我们可以在一开始介绍图论的起源时就将计算思维的相关内容融入到课堂教学中。具体来说，在给出著名的哥尼斯堡七桥问题之后，可以向学生强调欧拉如何将桥的宽度、距离等无关的因素去掉，进而构建出一个抽象的以图的形式呈现的模型；接下来，可以让学生分析欧拉如何在图的基础上总结出三条判定规则，形成一套用来解决类似问题的可靠并且完备的理论；最后可以让学生体验如何应用欧拉建立的理论判断任何一个图中是否含有欧拉回路。上述三个阶段实际上体现了进行科学研究或者问题求解时采用的一般方法，同时也是计算思维的精髓所在。

在讲授完欧拉图的相关内容之后，可以类似地引入并讲授哈密尔顿图的相关内容，并且可以从问题的定义以及是否存在有效的判定方法等方面对这两个知识点进行比较和总结。在此基础上，我们可以通过一个单词排序问题来强化学生对计算思维能力的掌握。其中，对单词排序问题描述如下：假设有n个盘子，每个盘子上分别写着由小写字母组成的英文单词；需要给这些盘子安排一个合适的顺序，使得相邻两个盘子中前一个盘子上面单词的末字母与后一个盘子上面单词的首字母相同。针对这个问题，要求学生对其进行抽象后建立模型，并在此基础上给出该问题的解决方法，以及分析所给出的解决方法的复杂度。

对于上述单词排序问题，学生可能会给出两种抽象建模方法。第一种方法将每个单词作为图中的一个顶点；两个单词之间存在一条边当且仅当前一个单词的末字母与后一个单词的首字母相同。在此基础上，单词排序问题可以转换为寻找哈密尔顿路径的问题。第二种方法将26个小写字母作为图中的各个顶点；每个单词都对应于一条以其首字母为始点并且以其末字母为终点的边。在此基础上，单词排序问题可以转换为寻找欧拉路径的问题。对这两种方法进行分析后学生可以发现：第一种方法的复杂度为NP完全，而第二种方法的复杂度为多项式时间。总的来说，借助单词排序问题，不仅进一步训练了学生进行抽象建模和问题求解的能力，还将计算机科学中的复杂性、效率等核心概念融合进来，训练了学生对解决方案进行评估的能力。

限于篇幅，这里仅仅列举数理逻辑部分和图论部分的两个例子。其他典型例子还有：结合学生在小学和中学阶段学习的数学知识，对有理数四则混合运算、实数运算和复数运算等进行抽象后得到代数结构；利用等价关系对集合进行划分；利用偏序关系划分抽象层次等等。实际上，离散数学中基本上每个知识点都蕴含了抽象和自动化这两个核心思想以及计算思维中其他典型的基本概念和思维方法。将这些基本思想、概念和方法抽取出来并教授给学生，是我们授课教师的职责所在，但同时也对授课教师提出了挑战。要实现这个目标，要求授课教师不仅仅是照本宣科，不仅仅是以教会学生课本上的知识为目的，而是要能够从计算思维的高度来看待离散数学教学，要具备开阔的视野和广博的知识，要能够不断学习并且不断提升自己的知识和认知水平。

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关键词 计算机导论 计算思维 课程教学

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.01.067

目前，计算机技术的发展及应用已经遍及国民经济的各个领域和社会生活的各个方面，信息化社会要求所有工作人员必须不同程度地了解和掌握计算机知识。计算机网络的发展和普及，使得计算机的应用范围更加广泛。由此带来的计算机知识在各个专业中的应用也越来越普遍，如何体现本专业的普及性及特殊性，需要我们深入探究。

1 计算思维概念回顾

1.1 计算思维的定义

美国卡内基梅隆大学计算机学院周以真（Jeannette Wing）教授是最早提出“计算思维”概念的学者，她提出计算思维的定义为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

1.2 计算思维的特征

计算思维的特征表现为：（1）概念化，不是程序化。计算机科学不是计算编程，可进一步说，计算机科学不仅关注计算机，还要求能够在抽象的多个层面上思维。（2）根本的，不是刻板的技能。根本的技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的；刻板的技能意味着继续的重复。（3）是人的，不是计算机的思维方式。计算思维是人类求解问题的一条途径，但绝非要使人类像计算机那样去思考。（4）数学和工程思维的互补与融合。计算机科学在本质上源自数学思维，又本质上源自工程思维，两者的互补与融合很好地体现在抽象、理论和设计三个学科形态上。（5）是思想的，不是人造物。不只是生产出的计算机硬件和软件等人造物将以物理形式呈现并时刻触及人们的生活，更重要的是计算的概念。（6）面向所有人的，所有地方。当计算思维真正融入人类生活的整体以至于不再体现为一种显示哲学时，就将成为现实。

1.3 计算思维的本质及其与计算机的关系

计算思维的本质是抽象（Abstract）和自动化（Automation）。反映了计算机的根本问题，计算是抽象的自动执行，自动化需要某种计算机去解释抽象。

计算思维虽然具有计算机的许多特征，但计算机思维本身并不是计算机的专属。即使没有计算机，计算思维也会逐步发挥，甚至有些内容与计算机没有关联。但正是计算机的出现，给计算思维的研究和发展带来了改变。

2 计算思维在计算机导论教学中的应用

通过对上述计算思维的概念、特征、本质及与计算机的关系的回顾，我们可以试探性地把计算思维思想引入计算机导论教学中。

2.1 激发学生学习兴趣

莎士比亚曾说过“学问必须合乎自己的兴趣，方可得益”。计算机导论课程的作用是引导学生入门，是把学生引入计算机技术殿堂。如果通过本课程的学习，能激发起学生对计算机专业知识的浓厚兴趣，有了兴趣学生才能更主动地学习，才会把后续课程学好，那么该课程的内容选择与教学算是成功了。如何激发学习兴趣是每个教育工作者的必由之路。而计算机导论课程的内容的特殊性又需要我们针对不同的章节提出不同的兴趣出发点。例如，在计算机的发展史部分，我们介绍计算机最早出现的历史，提到一个典故：小说作家谢尔顿在《假如明天来临》里的一个故事说，商人杰夫向经销商兜售一种袖珍计算机，说它“价格低廉、绝无故障、节约能源、十年中无需任何保养”，当经销商打开包装盒一看，原来是来自中国的“算盘”。由这个典故一方面激发学生对早期世界文明的敬仰，另一方面也促使学生了解计算机真正的初衷是作为计算机工具而存在。计算机典故之后再逐步介绍机械计算机时代的开荒者、电子计算机的诞生：从ABC（Atanasoff-Berry Computer）到ENIAC（Electronic Numerical Integrator&Calculator）到晶体管计算机再到集成电路及大规模集成电路计算机。

2.2 重视直观教学法在教学中的应用

往往感性的认知是人们获取知识最直接也是最容易的途径。但计算机导论课程中的许多概念是抽象的，对于那些不易被理解的概念，教师可换种方式，不直接给出定义，而从学生了解的实际示例或已有的经验知识出发，通过模拟演示、直观操作等方式教学，进而帮助学生认识概念的本质，从而达到归纳出概念基础的途径。譬如在讲信息技术这一抽象概念时，可先向学生讨论日常生活中常见的技术（如即时聊天工具QQ、信息采集技术中指纹识别器等），然后引入信息技术（IT-Information Technology）是指一切能扩展人的信息功能的技术，是利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术这一抽象概念。通过这种方式来使学生结合生活实际，将认识由感性认识上升到理性认识，从而加深对概念的理解。但另外需要说明的是，运用直观的教学不是最终目的，只是引导学生积极思维的一种方式方法或者说是手段，为此不能够仅停留在感性，需要在学生获得丰富的感性认知后，对所观察的事物概括归纳，揭示概念的本质属性，使认识产生质的飞跃。

2.3 适当引入合作式学习的教学方式

任何一个高质量的工程，都不是一个人的行为，是多方面、多领域、多部门团队合作的结晶。对知识的探索过程中强调人际互动对认识的发展能起到促进作用。并且大学生未来就业中依然会需要强调合作的重要性。为此我们也可以试探性地把合作式学习模式引入到对计算机导论这样基础但又复杂的课程中。即通过小组教学使得学生之间构建诸如沟通、讨论、帮助、支持、鼓励、评价等一系列的合作互动过程，共同解决学习中的问题，实现学习目标，共享探索成就，体验合作带来快乐的学习模式。而合作式学习模式可在学校资源允许的情况下使用：大班教学，小组讨论，分队竞赛等的思路。在具体实施合作式教学时需说明几点：首先，分组的单位设置。建议每组4～6人为宜，不宜过多，否则在人数过多时不排除会有滥竽充数的少部分学生存在。也不宜1～2人为组，因为人数过少就限定了对分组的任务规模设置不宜过大，否则会使大多数学生因完不成而产生畏难情绪，从而影响合作式学习的初衷。其次，分组时最好由基础、性别、性格、爱好等不同的同学构建组单位，这样可以充分发挥每个学生的特长，调动学生积极参与性、增强各组成员的集体荣誉感。再就是，每组都有多个子题目可选择，而每2～3个组也可以选择同一个子题目，这样既便于组与组之间讨论，也可以保证解决问题的全面性。

2.4 加大实验教学力度

目前，大多数学校认为实验主要是对理论的验证性模拟，进而忽略了实验教学的重要性，往往把实验教学环节的课时安排得甚少。另一方面，在实验教学时，有的仅强调基础性实验，造成了实验内容的简单、陈旧，使得学生失去了实验的兴趣。为此，我们强调需要加大实验教学力度，防止学生出现眼高手低，看懂了却不会做的情况。

为达到实验教学的目标，需要老师精心安排课堂及课后实验作业，要有计划地选择能够涵盖课堂教学中知识点的综合性习题作为实验内容，能够让学生在实验过程中学习和掌握到计算机的技能。对于那些对计算机有浓厚兴趣的学生，就更应该让他们参与到相关的教学活动中来，进而锻炼学生的自主学习和科研能力。另外需要说明的是，还应强调作业的重要性，使每个学生都有作业可做，又要防止少部分学生因为听懂了，而应付作业的行径，为此，作业布置要大类似而细不同。

3 结束语

通过引入计算思维概念及相关属性，使我们构建出了，在计算机导论这一计算机专业入门课程教学方式的探讨。引入计算机导论教学中可从激发学生兴趣开始，到直观教学为基点，再到合作学习和重视实验及作业为蓝本的教学方式方法中。探讨我们计算机教学教学工作者目标是要培养出懂理论、能动手、善协作的全方面发展的计算机人才。

参考文献

[1] 张洪明等.大学计算机基础[M].云南大学出版社，2012.

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复合型创新人才区别于单一性创新人才。这种人才一般具有三个层面上的复合：一是在形成人才要素上具有知识、能力、素质的复合。二是在各要素内容上具有理论与实践、自然科学与社会科学、思维能力与动手能力、理智与情感等的复合。三是内容元素上的复合。比如在个人素质方面，同时具备事业心、责任感、诚信、守法、团队精神等素质元素。科学的、和谐的“知识—能力—素质”结构,会产生更高层次的综合和创新。

当今学科交叉、知识融合、技术集成等特征，决定着每一个人都必须要努力提高自身综合的知识、能力与素质，才能更好的适应社会的急剧变化，实现个人可持续发展。因此，高等学校必须在更新教育思想观念的基础上，改革人才培养模式，纠正目前我国高校人才培养存在的“过强的功利主义、过窄的专业设置、过弱的文化底蕴”等现象，积极构建具有自身特色的复合型创新人才培养模式。

二、工业工程的学科特点

国外IE的应用与发展表明，IE作为工程技术、经济管理和人文社会科学相结合的交叉学科，是培养复合型的创新人才的重要模式,它具有如下特点:

(1)工业工程知识与目标的复合性

IE是工程学与管理学相结合的一门交叉学科。IE与一般管理科学的区别在于：它是通过工程途径，利用工程分析与设计的原理和方法去解决管理问题。IE与其它工程学的区别则在于：它不单纯以机器、设备、工艺、质量、成本、效益等为着眼点，还要考虑能源、环境、生态等因素，特别是考虑人的因素，而且最终着眼于给人带来不断的满足。

(2)工业工程实践的创新性

IE是解决各生产要素达到有效结合、形成一个有机整体过程中各种复杂矛盾的创造性方法。IE从一诞生起就强调不断改进与创新,这是IE的精髓和职业精神。IE工程师的基本理念是：任何一种工作，永远都有更好的方法。因此IE就是在不断发现问题，考察分析问题、寻求对策的实践中，永无止境地改革、创新和发展。

三、我国工业工程本科教育的培养模式

1.IE本科教育的培养模式

我国IE教育始于20世纪90年代初，1992年国家教委批准西安交通大学、天津大学等院校首批设立工业工程专业，从此开始了我国高等教育IE学科的建设和人才的培养。据有关资料统计，迄今全国已有l60多所高校设立了IE专业，现每年还在不断增加，已形成管理类专业，机械类或其他工程专业两大类型的四年制本科。此外，还出现了五年双学位制，以及六年本硕连读制等多种培养模式。

2.我国IE教育存在的问题

我国的IE人才教育培养通过十多年的发展已取得了长足的进步，但也暴露出不少值得思考和解决的问题，主要表现在以下几个方面：

（1）人才知识结构不够合理——目前，我国IE教学中，要么纯以某一产业（如机械工程）为背景增加一些管理知识，要么以管理科学为背景增加一些工程技术知识（如机械基础）。这种模式培养的IE人才难以具备基于工程技术的管理能力，也缺乏对计算机、电子、材料、能源等多学科知识的融合，满足不了对复合型人才越来越高的社会需求。

（2）理论与实践相脱节——IE是一门应用性和实践性很强的工程学科，与其它工程学科一样，具有利用自然科学知识和技术进行观察、实验、研究、设计等功能和属性。目前我国大部分院校在IE的教学模式上有明显的理论与实践相脱离的倾向。比如，课堂教学注重理论性、学科系统知识性，缺乏结合实际的案例式、启发式、综合式应用性教学；实践性环节薄弱，实验条件较差，实习往往流于走形式，缺少有关课程的课程设计。

（3）教育方法和手段比较落后——目前我国的IE教育多以课堂传授理论知识为主，辅以传统的实践教学手段，缺乏多形式、多手段的教育方式，以及充分利用现代计算机网络、多媒体技术、系统仿真技术和虚拟技术等先进技术手段。

四、西华大学工业工程复合型创新人才的培养模式

1.指导思想和培养目标

我校工业工程专业所在的机械工程与自动化学院，早在1993年就开始了当时国家教育部的教研教改课题，产生了名为《拓宽专业口径、培养机电复合型人才》的教学成果。之后，又在1996年开展了国家教委“地方院校面向21世纪人才培养模式研究与改革实践”的课题，产生了名为《宽口径、厚基础、分类人才培养》的教学成果。我校IE专业复合型人才培养模式的研究与改革实践，就是在上述基础上进行的，其中分析了IE人才需求的特征及IE学科发展趋势，结合了我校和我院的自身条件。通过六年的艰辛努力，IE专业建设获得了较快的发展，在改革实践上取得了一定的成效，工业工程复合型创新人才培养模式己现端倪。

通过大量调查我们感到，IE专业人才培养模式改革必须要解决一个现实问题:企业对IE人才的需求以及毕业生的就业去向都具有多样性。因此，我们改革模式所培养的IE毕业生，应当具有较大的就业空间和较强的创业能力。这已成为我校IE专业人才培养模式改革的指导思想。事实上，IE人才在企业内所扮演的角色已日趋多元化，现在的IE专业学生,将会成为企业某一方面（如生产效率、质量监控、资源整合、客户关系、企业诊断等）的管理专家；成为推动企业流程再造，基于精益设计、及时制造、并行工程或新产品远程开发组织的高级协调者；也可能成为制定企业战略规划、重大问题决策的核心成员；少数学生还会成为企业高管或企业家。因此，我校IE专业确立了“宽口径，厚基础，重素质，扬个性，求创新”的育人理念；确定了“懂工程、会管理”的专业培养目标。

2.“合格＋拓展”要求和“平台＋模块”体系

上述指导思想和培养目标必须体现在人才培养计划中。在我校实行全面学分制管理的环境下，我们按“合格＋拓展”的要求，用“平台十模块”的结构体系，精细制定人才培养计划，该计划最低毕业学分及理论教学和实践教学的学分分配如图1。

图中实践性环节不包含理论课程教学中的实验和上机。其中，公共选修（其它选修）有10学分，可在全校的范围内选择；学科基础选修有18学分，包括工程技术、经济管理、计算机技术等模块；专业选修有8学分，包括企业现场管理、企业信息化管理、企业运营理和企业诊断与咨询等四个模块；实践环节的选修主要体现在课程设计上，有6学分（6周），包括计算辅助管理、产品营销方案设计、市场调研与预测、产品开发、工艺工装设计和产品结构原理设计等模块。学生可按照自己的特长、爱好及社会需要等，选择不同模块。鼓励学生在某些能力上有特殊的发展和创新。

培养计划是实现复合型创新人才培养的基本手段。由公共基础平台、学科基础平台和专业核心平台、专业或专业方向模块三个不同层次构成，相互联系、逐层递进。公共基础平台包括外语、数学、体育、政治理论、计算机等公共基础课。学科基础平台包括：①机械工程类知识—工程制图、机械工程基础、机械制造技术基础等；②经济管理类知识—管理学原理、会计学、市场营销学、工程经济学等；③计算机类的知识—管理信息系统、企业资源计划ERP、数字化管理等。专业核心平台包括运筹学、系统工程学、应用统计学、人因工程、基础工业工程、生产计划与控制、设施规划与物流、质量管理与可靠性。专业或专业方向有四个模块供学生选择。

由上可见，必修课程及必修实践环节用来保证学生达到毕业的“合格”要求。在此基础上，用选修课程及选修实践环节来综合提升知识、能力和素质，以实现“拓展”要求。这两种要求都贯穿在四年学习的整个过程中，嵌入在基础、学科基础、专业教学及其相应实践环节四个方面。“平台”保证人才的基本规格和全面发展的共性要求，体现宽口径、厚基础，“模块”体现专业不同方向人才的分类培养，特别是选修模块体现个性原则。个性发展是能力和素质教育的重要部分，也是现代教育模式与传统教育模式的重要区别。

3.改革实践的主要经验

第一，课程体系整合优化

IE的课程设置不是机械专业和管理专业课程的简单拼盘和叠加，也不是两个专业浓缩学时的平行学习，而是将其有机整融合，相互渗透，符合内在逻辑规律。同时围绕人才培养目标，进行课程体系的结构优化和内容优化。结构优化以“平台十模块”来体现。内容优化包括三个方面：以计算机、外语及专业能力培养“不断线”为代表的纵向优化；以基于整合的必修课系列化、选修课模块化所表征的横向优化；以及专业核心课程的特色化。

第二，培养方式能力化

充分利用学分制和选修课程模块化，为学生能力培养和个性发展提供更大的空间。我校IE专业的高职称教师全部具有在国有、合资或民营中型企业从事实际管理或技术的工作经历，所以在教学中积极采用启发讨论、学生主讲、案例分析等多种形式，还要求每个学生使用相应工具软件完成相关实验、课程大作业、开卷考试和各种设计。能力是通过“训练”而不是知识传授培养出来的，所以培养计划中强化了实践环节，在低年级设有认识实习1周，金工实习2周；高年级设有生产实习4周，必修课程设计8周，选修课程设计6周，毕业设计14周。在选修课程设计和毕业设计中充分尊重学生的自主选择。有的学生甚至在课程大作业中就选择了亲友所在企业需要解决的问题，或通过网上所调查的案例，既有理论分析又有软件计算和绘图。这表明，尊重学生的自主选择，可以充分调动学生的主动性，让学生表现出年青人活跃的思想，创新的愿望和潜能。

第三，培养计划动态化

随着社会的发展和科学技术知识不断的更新，培养计划应做出相应调整；对IE专业的前沿知识，应对某些必修课特别是选修课的内容进行实时调整和更新。

第四，学生学习主动化

通过各种方式，让学生明确学校、教师、学生三者的关系，明确自己在学习中的地位和作用。大学的任务，是为学生健康发展提供最佳组配的智能、道德和物质环境，包括教师、图书资料、计算机及网络、实验设备、校风和校园文化等等。在“教”与“学”这对矛盾中，学生处于主导地位，上大学是为培养自己适应快速变化社会的知识、能力与素质，以在国家、企业和个人的发展中保持成功，教师只是学校提供的条件之一。在某种意义上，学生树立这种观点并产生积极效果，是人才培养模式改革所要解决的根本问题。

4.改革效果

目前，我校工业工程专业毕业生已有三届，每届毕业生就业率都在95%以上。毕业生去向以企业为主，特别是沿海发达地区的独资或合资企业，另外有政府、银行、学校和部队等单位。不少毕业生积极工作在企业生产第一线，很快就适应了企业的要求，有的已走上技术或管理的重要岗位。据用人单位和校友网反馈的信息，我校IE毕业生普遍受到欢迎，很多用人单位每年都指定要我校的IE毕业生。

五、结束语

篇9

 

0 引言

 

1986年联合国教科文组织提出“数学为大众”的口号，倡导进行“大众数学”教育，即人人学习和使用有用的数学，让数学走进大众，使各类不同层次的学生都有相应的提高，使数学成为一种使人人都终身受益的文化力量[1]。另一方面，随着高校的不断扩招，我国目前已进入“大众教育”阶段。在中国高等教育大众化背景下，独立学院已成为“大众本科教育”的重要承载体和生力军，是高等教育体系中的重要组成部分。在这种形势下，独立学院的教学，尤其是基础学科中数学课程的教学，其传统的应试型教学模式已不再适应当今社会对人才的要求，必须以提高学生数学应用的能力为导向作出相应的改革和创新。

 

1 数学课程改革与创新的必要性

 

1.1 当前高校数学教育面临的形势 近代数学的飞速发展使高校数学的面貌发生了根本变化，在理论上更加抽象，方法上更加综合。新的数学分支层出不穷，而且相互交叉、相互渗透。另一方面数学的理论、方法已渗透到自然科学和社会科学的各个领域。出现了众多的交叉学科。大量新的数学方法被有效地应用于科学研究、工业生产、行政管理甚至人们的日常生活之中。数学的发展也推进了计算机技术的飞速发展，使计算机广泛被使用。计算机软件包的使用大大提高了数据处理和数字计算的速度。这些都冲破了传统观念和传统方法，改变了人们对高等数学知识的需求和使用。总之，新的形势就是数学变得更深刻了，更有用了，更能用了。

 

1.2 当前应用型高校数学课程存在的问题 ①课程设置死板，教学内容陈旧。目前应用型高等院校数学课程设置基本上还是老三篇：微积分、线性代数、概率论。这些几乎60年经久不变的内容基本上是数学专业学习内容的压缩。反映现代数学及应用的内容很少。②课程的教学方法落后，现代教学技术无用武之地。(这是和教学内容有关的，只教“老三篇”，用黑板和粉笔往往比使用多媒体的效果还佳。)课程多是片面强调数学的形式化、抽象性、严密性和逻辑性，强调推理和解题技巧，数学思想讲得少，数学课堂基本上是满堂灌，缺少数学应用的讲解和训练，基本上还是应试教育。教学没有和目前多种多样的数学软件包相联系。③课程教学效果的评价标准存在问题。教学效果的检查主要是看应试成绩，只看题做的如何，不考察对数学思想的理解能力和用数学方法与数学软件解决实际问题的能力。此外看考研的及格率。而考研的内容与对应用型本科生的要求并不完全符合，考研成绩的好坏不足以作为评价本科教育好坏的重要凭据。这一标准加重了应试教育产生的弊端。④没有因材施教。扩招以后，我国的高等教育从精英教育进入毛入学率达到30%以上的大众教育阶段。研究型高校依然“我行我素”始终在延续着精英教育，众多的应用型高等院校则成了大众教育的主要承载体。发生了根本改变的学生现状一方面与早应改变的教育内容、教育方法发生了激烈的冲突，另一方面又与精英教育的模式发生了激烈的冲突。各应用型高校本应重新找准各自的定位，根据学生情况发生的转变，改革旧的教育模式，制定新的教学内容、采用新的教学方法和考核方法。但是很可惜，绝大多数应用型高校没有顺利完成及时的再定位和改革，仍沿用原有的数学教育教学模式。教学的内容与精英教育时没有差别，甚至应试难度还有提高。这就使原本存在的数学教育上的问题雪上加霜。不能因材施教是其中的根本问题。

 

所以应用型高校与研究型高校在数学教育教学上相比更需要改革。独立学院属于应用型高校，其定位是培养应用型人才。在数学飞速发展的形势下，上述存在的问题在独立学院一应俱全，且更有甚者。因此，数学课程的改革和创新势在必行。

 

2 数学课程改革与创新的方向

 

2.1 “新三篇”的概念 北京工业大学耿丹学院提出应用型高校数学教学“新三篇”概念，即“基础数学”、“应用数学”和“数学建模”，为独立学院数学课程提供改革与创新的方向。不求知识的全面系统，但求理论知识和实践能力的最佳结合。适当降低传统“老三篇”中的理论推导和计算技巧，且增加应用性知识的比例，改变过去基础性过强而实践应用性偏弱的状况。

 

“基础数学”分两部分，第一部分为高等数学，第二部分为线性代数和概率统计。“老三篇”是现代数学的基础，其思想和精髓应作为课程内容。因为要介绍“应用数学”和“数学建模”，课时又不能大量增加，故“老三篇”就要压缩。其中《基础数学Ⅰ高等数学》一个学期，《基础数学Ⅱ线性代数与概率统计》一个学期。《基础数学Ⅰ高等数学》突出讲述微积分中的重要概念，如极限、微分、积分、级数和微分方程等;强调数学思想，如使用极限的思想研究函数的性质等，并注意以实际应用为导向。《基础数学Ⅱ线性代数与概率统计》中的线性代数主要讲述线性方程组的有关概念及应用;概率统计主要讲述一维随机变量及其应用和参数估计、假设检验、方差分析与回归分析的统计方法及思想。基础数学主要讲思想、讲概念和主要的结论及应用，通过简单的例子说明问题。

 

“应用数学”可包括差分方程、数值计算、运筹学、对策论、多目标决策、图论、模糊数学、灰色系统、神经网络等内容。让学生了解近现代应用数学的一些内容及应用的实例，拓展学生的视野，提高学生应用数学的意识。

 

“数学建模”以数学实验为教学形式，让学生掌握综合应用各种数学概念和方法，通过建立数学模型，结合数学软件等工具解决实际问题的一般方法。

 

“新三篇”课程的设置旨在培养学生对数学的感知，即数学是有用的，是能用的，同时培养学生利用所学的知识解决简单实际问题的能力。

 

2.2 淡化推导和计算技巧的原则 扩招以后，大批按原来精英教育的标准上不了大学的学生涌进应用型高校。应用型高校包括独立学院受教育的对象主要是即将进入社会的应用型人才，而不是数学上的创新人才。目前，独立学院数学课程的教学大多借鉴甚至照搬一本或二本院校的模式。但独立学院录取分数相对较低，学生的数学基础和抽象思维能力相对较差，照搬传统的培养“精英人才”的教育模式和教学方法必然不适合，结果是许多学生学不懂数学，大批学生数学不及格以致不能毕业成了很普遍的现象。结合学生状况及独立学院的培养目标，独立学院的数学教学应强调对体现学科思想的重要概念、结论的理解以及数学的应用。课程应淡化繁琐的理论推导和计算技巧，而将这一部分交由相关数学软件来实现。要把数学尽量变成让现在的学生容易接受的，简单又有乐趣的课程。因此“基础数学”课程教材在各章节内容的编排上，首先采用常规的、基础的例题介绍基本的知识点和简单的计算，而对复杂的、涉及较高计算技巧的问题，则直接运用一些数学软件来求解，这样学生可以从大量繁琐复杂的运算中解放出来，通过数学软件化解过难过繁的运算，使学生提高学习数学的兴趣，同时也使学生掌握了一种简单实用的计算软件。

 

2.3 与数学软件相结合的原则 钱学森教授1989年就指出了计算机对数学教学的深刻影响，许多著名的科学家与数学家也都指出要培养一代创新人才必须在大学数学教学中运用计算机，计算机是数学教师的得力助手。随着数学的发展，数学软件将成为人们学习数学时必不可少的工具。独立学院更应该培养学生运用数学软件的能力，这将使学生在今后的工作中更得心应手。许多数学软件都具有强大而完备的计算功能，数学课程所涉及的绝大多数计算几乎都能通过数学软件来迅速求解，且大大提高了计算的速度。数学软件还能以更直观的方式向学生展现数学知识。如利用数学软件强大的图形绘制功能，在数学教材中可以绘制出丰富有趣的曲线和曲面，利用彩色的图形吸引学生的眼球，激发学生的兴趣，培养学生的空间想象能力;同时也使数学课程的内容表达得更全面、更直观、更清晰、更易懂，将重要而抽象的数学概念、原理、方法和思想等直观地呈现出来，加深学生对所学内容的印象，为学生对数学课程内容的学习提供了有益的帮助。“基础数学”课程应体现数学软件与数学内容的紧密结合。当然我们也必须十分注意，在教学过程中要避免学生过分地依赖数学软件，在基本理论和基本计算方法部分，利用黑板、粉笔进行教学，利用书面作业进行练习，比用计算机更为有效。关键是要做到两者恰当结合和相互促进，才能充分发挥数学软件对数学课程教学的促进作用。

 

2.4 课程教材的编写应体现数学实验的思想 通过数学实验可化解知识难点并进而引导学生进行相关的探索。

 

数学课程中涉及众多抽象的定义、定理，依靠逻辑而不是观测结果作为其真理的标准。但同时也不排斥使用观测、模拟的手段作为发现真理的手段[3]。学生借助计算机软件，在老师的指导下自己动手做实验，体验发现问题、解决问题的全过程。借助数学实验，让学生去探索、学习和发现数学规律，可充分调动学生学习的主动性，培养学生的创新意识，运用所学知识，建立数学模型，使用数学软件解决实际问题的，最终达到提高学生数学素质和综合能力的目的[4]。比如多元函数微积分学一直是非常重要而又非常难以掌握的部分，在介绍多元函数极值时，可先用数学软件画出函数①z=x2+y2;②z=-■;③z=xy的曲面图形，让学生分析三个函数在点P(0，0)的函数值与点P领域内其他点函数值的大小关系，再结合一元函数极值的概念，推广出二元函数极值的概念。为求二元函数极值，引导学生分析这三个函数在点

 

P(0，0)的偏导数得到求可疑极值点的方法，再用数学软件画出这三个函数在点P(0，0)附近的等高线引导学生分析总结出：在两个极值点附近，等高线是封闭的;非极值点附近，等高线不封闭。由此得到从图形上判断可疑的极值点是否为极值点的方法。最后再介绍一下极值点的充分条件定理，感兴趣的同学可以课后自学。让学生自己动手，在实验过程中去观察、发现数学规律，验证和巩固数学知识，领悟数学思想，找到解决问题的方法，而不再是老师的满堂灌，重塑了学生学习数学的信心，可以有效地提高学生的学习兴趣和动手能力。因此，“基础数学”课程结合数学实验也是舍去了繁琐、冗长的理论推导，认识一些重要的数学结论的好方法。

 

目前绝大多数学校虽然也都开设了数学实验课，但是一般都是在大学三年级单独开设，单独开设使得数学实验课程只能对传统的数学教学起到一定的补充作用，贡献不大。而在“基础数学”课程中融入数学实验，可以使数学实验成为数学教学中的常态。

 

不少人认为只有传统的数学教学才能训练和培养学生的抽象思维和形象思维能力，而在数学教学中借助数学实验将背离数学的本质，使学生失去了重要的数学训练机会。不可否认，现代计算工具的运用导致了部分心脑计算功能的退化而使人们更多的依赖于计算工具，但如果人的智能转向更高层次的开发，这部分的退化则并不是那么值得令人担忧[5]。事实上，学生运用数学知识解决实际问题的过程，能促进其对数学概念、定理的理解，在某种程度上加快了数学素质的形成。

 

2.5 数学建模思想的融入 数学的应用说到底就是运用数学的知识对实际问题进行数学建模。对于独立学院的学生来说，领会数学的有用性，学会使用数学知识解决实际问题应是数学课程教学的最重要的方面。在“基础数学”课程中应尽早融入数学建模思想，这样一方面有利于增加数学课程的趣味性，另一方面也能培养学生应用数学知识解决实际问题的意识。再结合“新三篇”中“数学建模”课程的开设，可以促使学生在实践、实习、毕业设计等实践环节中自觉地运用数学，提高学生应用数学的能力，有助于完成应用型人才的培养目标，提高应用型人才的综合素质;同时也将全面提高教师的教学水平和综合能力。

 

3 结语

 

为了符合培养应用型人才的办学目标，北京工业大学耿丹学院在数学课程教材的改革和创新方面做了可以借鉴的大胆尝试，已经完成了《基础数学Ⅰ高等数学》和《基础数学Ⅱ线性代数与概率统计》两本教材的编写。但要探索出一条适合目前数学发展的形势，适合人们对数学新的需求和利用，适合独立学院学生现状的数学教育之路，我们还需要不断研究，不断实践，不断总结……任重而道远。

篇10

据我所知，我校共有社团13个，经票选分别选出了一星级，二星级，三星级，四星级，五星级和新成立社团。社团总体分为两种类别：一是与自身专业相关的，比如说计算机专业的数据处理社;二是人文艺术类的，比如墨缘书法社，三人行社团，跆拳道社等。对于一所中职学校，同学们缺乏人文社会类学科知识的熏陶。而我校的社团组织在一定程度上弥补了这一方面的不足，比如墨缘书画社，话剧社，三人行社团等等。但是，由于社团本身的自由性决定了其成员及事务管理方面的复杂性。由于成员来自不同的院系、专业，入社团门槛低手续简单，没有严格的面试，势必造成社团人员的复杂多样;再者，每学年各社团都大量招新，直接导致每学年都有许多事物重新被交代和开始。由于社团的自由性，有许多成员不怎么重视社团的活动，导致社团活动经常无法正常开展。

据了解和观察以及亲身体会，我校各社团组织间差异明显。有的社团人员构成极其复杂，社团内事物也一团糟，完全违背社团组建的初衷;而有的社团有条不紊，可以举办全校性的活动，发展良好。综合起来，我校各社团或多或少存在以下问题：

一、资金不足

有些社团由于资金不足，无力承办中大型社团活动，只能小范围内活动，使整个社团失去发展的动力，渐渐门庭冷落，无人应和。

二、无固定活动场地

由于我校场地问题，有许多社团没有固定场地活动。教室本来就不多，空余的几乎找不到，每晚都有这样或那样的选修课，无疑给了社团很大的考验。

三、没有专业老师的指导

有许多社团都是带有专业学科知识的。没有老师的指导无法解决根本问题，也提不起学生的积极性。比如推拿社，舞美社等。这些专业性的社团，紧靠少数成员的兴趣爱好，根本不能长久。

这些问题极大地挫伤社团积发展的积极性及影响其正常活动的开展，使学生社团出现虎头蛇尾，甚至名存实亡半数社团自生自灭。目前大部分社团活动经费仅依靠收取有限的会费仅有少量的社团能开展经营活动或获得一些社会赞助。希望学校可以改变社团发展中的这些现象以解决社团发展的受限因素，使其健康的发展。

而对于社团的发展规划，我有如下几点建议：

一、社团内部应尽可能减少人动以维护社团的稳健发展。

一年一换届对于一个社团来说变动太大。据我了解，一般是大一学生做普通社员，大二学生担任副手，少数大三学生为正式负责人。以此为潜规律，每年换届。但每一换届必然带来社团发展方向的改变，在管理与执行上都有很大的差异，不利于社团的稳健发展。

二、社团应有明确的管理体制与奖惩淘汰制度以保持社团的活力与朝气。

社团在管理上优势难以避免存在个人因素，若无明确的奖惩淘汰制度就很难从根本上解决这些问题。

三、社团与社团之间应加强交流与合作以防固步自封。

目前为止，各社团很少有互相沟通合作的先例。我认为各社团间应，比如推拿社可以与书法社联合举办中国的传统活动，羽毛球社可以与篮球或其他体育专业性的社团联合举办体育活动等。毕竟合作与沟通可以增加社团平时单一活动的乐趣。

四、社团组织应多与学校沟通合作以共同促进学生生活与学习的美好发展。