计算机科学范文

计算机科学篇1

  理论研究http://科学既有深厚的科学意义，又具备丰富的应用功能，是最基本的计算机科学的组成部分，在国际上一直很受重视，但在国内却是大家不太了解的领域。

据了解，从1998年成立至今，微软亚洲研究院已经确立了五大研究方向，涵盖多媒体、数字娱乐、用户界面、无线及网络技术和互联网搜索与挖掘等领域。本次成立的理论研究组将与原有的五个研究组平行运作，为他们提供理论方面的支持，帮助他们进一步拓展研究的深度和广度。

首先，先谈谈关于计算科学与计算机发展。

第一，计算的本质以及远古的计算工具。抽象地说, 所谓计算, 就是从一个符号串f变换成另一个符号串g。比如说，从符号串12+3变换成15就是一个加法计算。如果符号串f是x2，而符号串g是2x，从f到g的计算就是微分。定理证明也是如此,令f表示一组公理和推导规则,令g是一个定理, 那么从f到g的一系列变换就是定理g的证明。从这个角度看,文字翻译也是计算,如f代表一个英文句子, 而g为含意相同的中文句子, 那么从f到g就是把英文翻译成中文。这些变换间有什么共同点？为什么把它们都叫做计算？因为它们都是从己知符号(串) 开始, 一步一步地改变符号(串) , 经过有限步骤, 最后得到一个满足预先规定的符号(串) 的变换过程。

从类型上讲, 计算主要有两大类:：数值计算和符号推导。随着数学的不断发展, 还可能出现新的计算类型。早在公元前5世纪,中国人已开始用算筹作为计算工具,并在公元前3世纪得到普遍的采用,一直沿用了二千年。同时还把算法口诀化,从而加快了计算速度。

第二，近代计算系统与电动计算机和电子计算机。近代的科学发展促进了计算工具的发展:在1614年,对数被发明以后,乘除运算可以化为加减运算,对数计算尺便是依据这一特点来设计。1620年,冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1850年,曼南在计算尺上装上光标,因此而受到当时科学工作者,特别是工程技术人员广泛采用。机械式计算器是与计算尺同时出现的,是计算工具上的一大发明。帕斯卡于1642年发明了帕斯卡加法器。在1671年,莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算器,是长1米的大盒子。自此以后,经过人们在这方面多年的研究,特别是经过托马斯、奥德内尔等人的改良后,出现了多种多样的手摇计算器, 并风行全世界。

20世纪初,电子管的出现,使计算器的改革有了新的发展,美国宾夕法尼亚大学和有关单位在1946年制成了第一台电子计算机。电子计算机的出现和发展,使人类进入了一个全新的时代。它是20世纪最伟大的发明之一,也当之无愧地被认为是迄今为止由科学和技术所创造的最具影响力的现代工具。

第三，摩尔定律与计算的极限。人类是否可以将电子计算机的运算速度永无止境地提升?传统计算机计算能力的提高有没有极限?对此问题,学者们在进行严密论证后给出了否定的答案。如果电子计算机的计算能力无限提高,最终地球上所有的能量将转换为计算的结果——造成熵的降低,这种向低熵方向无限发展的运动被哲学界认为是禁止的, 因此, 传统电子计算机的计算能力必有上限。

而以ibm研究中心朗道(r.landauer)为代表的理论科学家认为到21世纪30年代,芯片内导线的宽度将窄到纳米尺度(1纳米=10-9米), 此时,导线内运动的电子将不再遵循经典物理规律——牛顿力学沿导线运行,而是按照量子力学的规律表现出奇特的“电子乱窜”的现象,从而导致芯片无法正常工作;同样,芯片中晶体管的体积小到一定临界尺寸(约5纳米)后,晶体管也将受到量子效应干扰而呈现出奇特的反常效应。所有的美妙都是彼此联系和有意义的

第四，量子计算系统。量子计算最初思想的提出可以追溯到20世纪80年代。物理学家费曼richardp.feynman曾试图用传统的电子计算机模拟量子力学对象的行为。他遇到一个问题:量子力学系统的行为通常是难以理解同时也是难以求解的。以光的干涉现象为例,在干涉过程中,相互作用的光子每增加一个,有可能发生的情况就会多出一倍,也就是问题的规模呈指数级增加。模拟这样的实验所需的计算量实在太大了,不过,在费曼眼里,这却恰恰提供一个契机。因此,只要在计算机运行的过程中,允许它在真实的量子力学对象上完成实验,并把实验结果整合到计算中去,就可以获得远远超出传统计算机的运算速度。

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  量子计算的出现,则彻底打破了这种认识与创新规律。它建立在对量子力学实验的在现实世界的不可计算性。试图利用一个实验来代替一系列复杂的大量运算。电子计算机和互联网的出现,大大加强了人类整体的科研能力,那么,量子计算系统的产生,会给人类整体带来更加强大的科研能力和思考能力。不仅如此, 量子计算系统会更加深刻的揭示计算的本质, 把人类对计算本质的认识从牛顿世界中扩充到量子世界中。

再次，关于理论计算机科学研究提速

据了解，从1998年成立至今，微软亚洲研究院已经确立了五大研究方向，涵盖多媒体、数字娱乐、用户界面、无线及网络技术和互联网搜索与挖掘等领域。本次成立的理论研究组将与原有的五个研究组平行运作，为他们提供理论方面的支持，帮助他们进一步拓展研究的深度和广度。

第一，理论研究科学深厚的科学意义和具备丰富的应用功能。理论研究科学既有深厚的科学意义，又具备丰富的应用功能，是最基本的计算机科学的组成部分，在国际上一直很受重视，但在国内却是大家不太了解的领域。直到2004年,计算机理论学界大师姚期智从任教多年的普林斯顿大学回归清华大学时，才算刚刚起步。

微软亚洲研究院院长沈向洋认为，理论研究组的意义在于，从科研角度来讲，理论相当于底层的基础支撑，丰富的、有深度的、坚实的理论资源将使基础研发走得更快更远。他表示，对于微软亚洲研究院来说，促进地区整体科研实力的提高是其使命之一。理论研究组的成立，除了为研究院其他组的研究以及微软产品的研发做好坚实的理论储备，进一步促进研究院的发展和创新外，还希望能和清华大学等科研院所一道促进理论计算机科学在中国的研究与发展。

第二，理论计算机科学研究的机会与挑战。理论计算机科学怎样才能够做出一些突破性的研究，让中国信息科学的研究更上一层楼，姚期智院士举了两个例子：

其一点，有些问题是效率问题，譬如互联网的搜索就能得益于理论计算机科学的发展。互联网是一个很大的图形，在这个图形里面所做的事情，基本上是理论计算机科学里面所包含的问题，如果能在算法上进行改进的话，就能在科学、时间、商业上取得非常大的效果，从而发挥强大的效益。

另一点，有些问题，不单是效率问题，而是能不能够做到的问题。譬如安全，在过去30年的研究里，大家公认的在信息安全、网络安全方面，没有一个好的理论框架和基础，不可能做到绝对安全，完全避免黑客的攻击。因此，必须在理论发展的基础上去保证各种信息的安全。

未来可能会从两个方面解决摩尔定律的极限问题：一方面是计算机的硬件，譬如说量子计算机；另一方面是计算机的软件。

综上所述，如果观察历http://史,会发现人类文明不断增多的“发现”已经构成了我们理解世界的“公理”,人们的公理系统在不断的增大,随着该系统的不断增大,人们认清并解决了许多问题。人类的认识模式似乎符合下面的规律：“计算工具不断发展-整体思维能力的不断增强-公理系统的不断扩大-旧的神谕被解决-新的神谕不断产生”不断循环。

计算机科学篇2

随着科学技术日新月异的发展，现代社会对计算机的依赖已经越来越明显，而计算机应用能力也已成为用人单位考核毕业生综合素质的一项重要的标准。中学计算机基础教学改革，提高该课程的教学质量对计算机教育质量工程有着非常重要的意义，改进教学方法，提高教学效果刻不容缓。

一、改进课堂教学方法是提高教学质量的一个重要环节

（1）在教学手段上，充分利用现代教育技术，以弥补传统教学的不足，从而优化课堂教学。以下就如何改进课堂教学方法，提高计算机文化基础教学质量，并在此基础上更有效地开展计算机教育，促进学生素质和创新能力的培养。

（2）课堂教学强调“教师与学生双主体、双向互动”，贯彻“精讲多练，实验指导”的教学策略。教学是师生共同参与的双边活动，是“人-人”对话系统，不是“人-机”系统，每位教师和学生都可以是一个信息的接收者和输出者。接收和输出的过程，包含了输入、存储、变换、输出、反馈和控制的过程。这里的反馈很重要，反馈指的是课堂观察、双向对话。所谓“精讲”，就是在教学中不是面面俱到，而是主要讲清课程的要点和基础知识，教会学生学习的方法，更多的具体内容让学生自学。所谓“多练”，即让学生多上机操作，其目的是从培养学生的操作技能入手，让学生多动手、多动脑，提高操作的准确性本文由收集整理、迅速性、灵活性和协调性。对于文化基础课程由于内容相对比较浅显，容易使大家产生不学也会的错觉，从而对学习的内容没有兴趣或欲望，那学生必然采用的是马虎对付的手段，且教学效果必然是劳而无获。针对课程的特点可以让学生联系实际去做一些案例，在做的过程中体会自己知识的不足，从而激发他们的学习动力，促进学生进行有“目的”的学习。

（3）创设问题情境，激发学生学习兴趣。为学生提供丰富多彩的学习情境，由学生发现或老师提出相关问题，诱发学生的思维。问题是思维的起源，课堂上的思考、探究、讨论等教学活动，都是围绕着问题而进行的，没有问题的情境教学是不存在的。教师在教学过程中，要在对教材内容的把握中深入地挖掘其创新因素，积极地为学生创设学习情境，使学生能够在丰富多彩的情境中，通过相互学习、讨论，自己去探索、寻找解题技巧。这样，既锻炼了思维能力，又培养了探索精神，同时活跃了课堂气氛，真正体现了以学生为主体，教师为主导的教学思想。

（4）体验成功，让学生主动参与。当前在我们的教学中，基础性实验比重过大，综合性、设计性实验比重相对较少。通过一些最基本、简单的基础类实验，让学生熟练掌握计算机实验的基本方法，培养学生计算机的基本技能，养成严谨、认真的实验习惯和实事求是的科学作风，为后继实验奠定一个良好的基础，培养学生认真预习、积极思维、既动手又动脑的素质和能力。对于涉及一些综合性较强、涉及面较广、难度较大的综合类实验和设计类实验，主要培养学生综合运用计算机实验及其他课程中所学知识的能力，培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，建立初步的科研能力，为今后从事相关的工作打下良好的基础。

二、现行计算机基础课教学的主要内容：windows+office

通常我们在计算机基础课程教学的开始，总要谈论三个问题：计算机能干什么？我们学什么？怎么学？狭义的答案是：计算机无所不能；我们学windows和office；上机。接着是尽可能多地电脑演示，以此来升华学生对电脑知识的学习兴趣。

因为windows时代，计算机操作技术的学习早已不是那么困难，再也无须死记硬背那么多的命令和格式，只需用一个手指点击鼠标，利用菜单就可以打开一个又一个窗口并在窗口中得到五彩斑斓的世界。可是，这个过程却很

难通过传统的方法用粉笔在黑板上来讲明白。

单就操作系统来说，从windows3.2到windows95的飞跃，从windows95到windows98的进化，从windows98到windows2000的换代，以及从windows2000到windowsxp的“体验”，都使“黑板+粉笔”的教学方式陷于绝境。但总有必要尽可能地把最新的知识和技能传授给学生。例如学了windows95，还要讲讲internetexplorer和windows98、学了office97还要谈谈frontpage和office2000，学了word，不能不说我们的民族软件wps，学了windows98，还要欣赏一下已成为pc操作系统主流的windows2000和windowsxp等等，还要把各种最新的流行软件及其应用介绍给学生，如此这般来全面激发学生学习和使用电脑的乐趣，教给学生学习电脑知识的方法，同时也使学生在课堂上所学的知识和本领不至于那么快地“过时”和“淘汰”。另一方面，过去曾经有不少在《计算机应用基础》课中学了wps并考试得了高分的大学生及研究生当毕业找工作打印简历时竟因电脑中装的是word而一筹莫展，类似的事情似乎比比皆是、无休无止，这说明了我们在计算机基础教育中存在的一个更重要的桎梏和盲点：计算机文化素质问题。所以，在计算机基础课程的教学过程中着意培养和提高学生的计算机文化素质和数字化生存的质量才是一项最根本的任务。

实践证明，现行计算机基础课程的主要内容windows和office，尤其是今天的windows95/98+office97、或者windows2000+office2000或者windowsxp+officexp完全可以由学生自己通过学习软件（如《开天辟地》、《万事无忧》、《畅通无阻》、《得心应手》、《电脑总动员》等等）甚至通过教学网络更甚至internet来自学掌握，而且这也是华山一条路了。

（二）计算机基础课程教学的紧要课题：从技术教育向素质教

转化鉴于计算机科技遵循“每18个月更换一代”飞速发展的事实以及全球互联网时代日新月异的网络文化的进步，在计算机基础课程的教学过程中，时刻注意计算机文化素质的教育，着力培养学生对计算机科学的新思想、新知识、新技术的理解和自学的能力，以使学生能够利用计算机来大大提高自己的学习效率及工作效率，甚至用计算机来实现自己的理想；着力培养学生在互联网时代的伦理精神以及信仰，构成了计算机基础教育的根本目标。

（三）计算机基础课程教学的新尝试：计算机文化概论

计算机科学篇3

计算机科学与技术是什么在当前的社会背景下，信息技术产业已成为现代社会的支柱。而计算机科学与技术是信息产业的核心和灵魂，是国民经济和社会发展的基础，对社会生活和生产各个领域的支撑和带动力持续增强，在国民经济中的地位不断提升。学习计算机科学与技术专业，就是掌握计算机硬件、软件、网络、理论和技术。 学什么 开设的主要课程有：信息技术基础与计算机导论、高级语言程序设计（C++）、面向对象程序设计（JAVA）、离散数学、算法与数据结构、数字逻辑与数字系统设计、数据库原理、计算机组成原理、汇编语言程序设计、编译技术、计算机网络、操作系统、计算机系统结构、接口与通信技术、UNIX/LINUX体系及编程、电力信息化与信息安全、嵌入式系统、人工智能及应用等。 做什么 毕业生可在中国移动、中国联通等国有企业以及中国航空工业集团公司、中国航天科技集团、中国航天科工集团、中国电子科技集团等企事业单位，朗迅、贝尔、西门子、摩根斯坦利等外资企业，华为、中兴、恒生电子、阿里巴巴、联创、百度等民营企业从事计算机软、硬件系统及其应用的研究、设计、开发和系统维护等工作，或者在政府部门、电力系统、科研机构、高等院校等事业单位从事计算机科学与技术学科领域的研究、教学、开发、管理工作。 软件工程是什么 软件工程是以计算机科学的理论和技术知识为基础，面向实际应用的需求，研究采用工程化的开发方法、工具和管理原则研制高质量软件的学科。随着计算机应用范围的不断扩大，其中的软件系统变得越来越庞大和越来越复杂。在现代社会中，软件应用于多个方面。典型的软件比如有电子邮件，嵌入式系统，人机界面，办公套件，操作系统，编译器，数据库，游戏等。同时，各个行业几乎都有计算机软件的应用，比如工业，农业，银行，航空，政府部门等。随着信息化的不断深入，这些应用促进了经济和社会的发展，使得人们的工作更加高效，同时提高了生活质量。 学什么 本专业的主要课程有：信息技术基础与计算机导论、高级语言程序设计（C++）、面向对象程序设计（JA-VA）、离散数学、数字逻辑、计算机组成与结构、微机原理与汇编语言程序设计、算法与数据结构、操作系统原理、计算机网络、编译技术、数据库原理、面向对象技术与UML、软件工程、软件体系结构、软件测试、软件项目管理、电力信息化及信息安全等。做什么毕业生可从事各级各类企事业单位的办公自动化处理、计算机安装与维护、网页制作、计算机网络和专业服务器的维护管理和开发工作、动态商务网站开发与管理、软件测试与开发及计算机相关设备的商品贸易等方面的有关工作。 可就业单位包括摩托罗拉、贝尔、西门子等外资企业，华为、中兴、阿里巴巴、苏宁电器等国内著名企业，中国移动、中国联通等国有企业以及国防院所等。 网络工程是什么 网络工程专业培养的人才具有扎实的自然科学基础、较好的人文社会科学基础和外语综合能力；能系统地掌握计算机网和通信网技术领域的基本理论、基本知识；掌握各类网络系统的组网、规划、设计、评价的理论、方法与技术；获得计算机软硬件和网络与通信系统的设计、开发及应用方面良好的工程实践训练，特别是应获得较大型网络工程开发的初步训练；本专业是专门为网络领域人才市场供不应求的迫切需要而设置的专业。 学什么 开设的主要课程有：高级语言程序设计、计算机科学概论、计算机网络、离散数学、面向对象程序设计、电路与电子技术、计算机组成与体系结构、数据结构、软件工程、操作系统、数据库、数字通信原理、分布式计算技术、嵌入式系统、网络工程与网络管理、网络信息检索、高性能计算技术、密码学与网络安全等。 做什么 毕业生可在研究机构、政府机关、高等院校、企事业单位从事计算机网络系统教学、科研、应用系统开发、系统管理，以及计算机网络系统规划、设计、施工、维护、计算机软、硬件产业开发等方面的工作，还可继续深造攻读硕士。本专业有持续和广泛的人才需求。 信息安全是什么 网络是一个虚拟而又实际存在的世界，在这个虚拟世界里，账号和密码可能被盗、私人资料可能被窃或破坏、聊天和邮件内容可能被监听、甚至整个计算机完全被黑客控制；在国家安全和军事领域存在更可怕的危险，秘密资料被窃取、军事系统被入侵、攻击甚至破坏等现象都有可能会出现。 信息安全专业就是为解决此类问题而开设。 信息安全能够保证信息的完整性、可用性、保密性和可靠性。信息安全专业涉及计算机科学、网络技术、通信技术、密码技术、安全技术等领域；确保网络硬件、软件及数据不受偶然或恶意地破坏、更改、泄露，使系统连续可靠正常地运行。 学什么 本专业培养学生系统掌握包括网络及网络安全、信息系统安全、计算机平台安全、计算机应用软件开发等信息安全理论与信息安全工程的较宽基本理论、基础知识和基本技能。培养的学生具备信息安全领域方面的理论知识和综合技术，能从事信息安全技术研究、安全硬软件系统研发、信息系统安全评估与分析等方面工作的高层次、高素质的复合型和创新型科学研究和工程技术人才。 开设的主要课程包括信息安全导论、程序设计语言、计算机组成原理、汇编语言与微机原理、嵌入式系统、数据结构、算法设计与分析、离散数学、计算数论、信息论与编码理论、信息安全基础、信息安全实验课程、计算机密码学、信息安全工程与管理、操作系统、计算机网络与TCP/IP、数据库原理与安全、计算机网络安全、信息隐藏、入侵检测、计算机病毒等。#p#分页标题#e# 做什么 毕业生可在朗迅、贝尔、西门子、摩根斯坦利、趋势科技等外资企业，华为、中兴、阿里巴巴、千橡、富士通、苏宁电器等民营企业，中国移动、中国联通等国有企业以及中国航空工业集团公司、中国航天科技集团、中国航天科工集团、中国电子科技集团等国防院所从事信息安全方面的科学研究、开发应用，或在政府部门、高校等事业单位从事管理或教学工作。 物联网工程是什么 “物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。 物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，按约定的协议，与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。 物联网是以感知为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，达到现实世界和信息虚拟世界完美统一。在未来的日子里，物联网就像水和电一样触手可及，人们的工作和生活也无时无刻离不开物联网。物联网技术在社会各行各业有广泛的需求和应用前景，例如自然灾害检测与预防、环境监测、交通物流、城市管理、医疗护理等。

计算机科学篇4

关键词：计算科学；计算工具；图灵模型；量子计算

1 远古的计算工具

人们从开始产生计算之日, 便不断寻求能方便进行和加速计算的工具。因此，计算和计算工具是息息相关的。

早在公元前5世纪，中国人已开始用算筹作为计算工具，并在公元前3世纪得到普遍的采用，一直沿用了二千年。后来, 人们发明了算盘，并在15世纪得到普遍采用，取代了算筹。它是在算筹基础上发明的，比算筹更加方便实用，同时还把算法口诀化，从而加快了计算速度。

2 近代计算系统

近代的科学发展促进了计算工具的发展：在1614年，对数被发明以后, 乘除运算可以化为加减运算，对数计算尺便是依据这一特点来设计。1620年，冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1850年，曼南在计算尺上装上光标，因此而受到当时科学工作者, 特别是工程技术人员广泛采用。机械式计算器是与计算尺同时出现的，是计算工具上的一大发明。帕斯卡于1642年发明了帕斯卡加法器。在1671年，莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算器，是长1米的大盒子。自此以后，经过人们在这方面多年的研究，特别是经过托马斯、奥德内尔等人的改良后，出现了多种多样的手摇计算器，并风行全世界。

3 电动计算机

英国的巴贝奇于1834年，设计了一部完全程序控制的分析机，可惜碍于当时的机械技术限制而没有制成，但已包含了现代计算的基本思想和主要的组成部分了。此后，由于电力技术有了很大的发展,电动式计算器便慢慢取代以人工为动力的计算器。1941年，德国的楚泽采用了继电器，制成了第一部过程控制计算器，实现了100多年前巴贝奇的理想。

4 电子计算机

20世纪初，电子管的出现，使计算器的改革有了新的发展，美国宾夕法尼亚大学和有关单位在1946年制成了第一台电子计算机。电子计算机的出现和发展，使人类进入了一个全新的时代。它是20世纪最伟大的发明之一，也当之无愧地被认为是迄今为止由科学和技术所创造的最具影响力的现代工具。

在电子计算机和信息技术高速发展过程中，因特尔公司的创始人之一戈登・摩尔对电子计算机产业所依赖的半导体技术的发展作出预言：半导体芯片的集成度将每两年翻一番，这种奇迹般的发展速度被公认为“摩尔定律”。

5 “摩尔定律”与“计算的极限”

人类是否可以将电子计算机的运算速度永无止境地提升？传统计算机计算能力的提高有没有极限？对此问题，学者们在进行严密论证后给出了否定的答案。如果电子计算机的计算能力无限提高，最终地球上所有的能量将转换为计算的结果――造成熵的降低，这种向低熵方向无限发展的运动被哲学界认为是禁止的，因此，传统电子计算机的计算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道为代表的理论科学家认为到21世纪30年代，芯片内导线的宽度将窄到纳米尺度(1纳米=10-9米)，此时， 导线内运动的电子将不再遵循经典物理规律――牛顿力学沿导线运行，而是按照量子力学的规律表现出奇特的“电子乱窜”的现象, 从而导致芯片无法正常工作：同样，芯片中晶体管的体积小到一定临界尺寸(约5纳米)后，晶体管也将受到量子效应干扰而呈现出奇特的反常效应。

哲学家和科学家对此问题的看法十分一致：摩尔定律不久将不再适用。也就是说， 电子计算机计算能力飞速发展的可喜景象很可能在21世纪前30年内终止。著名科学家，哈佛大学终身教授威尔逊(EdwardO.Wilson)指出：“科学代表着一个时代最为大胆的猜想(形而上学)。它纯粹是人为的。但我们相信, 通过追寻“梦想―发现―解释―梦想”的不断循环，我们可以开拓一个个新领域，世界最终会变得越来越清晰，我们最终会了解宇宙的奥妙。所有的美妙都是彼此联系和有意义的量子计算系统

量子计算最初思想的提出可以追溯到20世纪80年代。物理学家费曼RichardP.Feynman曾试图用传统的电子计算机模拟量子力学对象的行为。

在费曼设想的启发下，1985年英国牛津大学教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理学定律推导出一种超越传统的计算概念的方法即推导出更强的丘奇――图灵论题。费曼指出使用量子计算机时，不需要考虑计算是如何实现的, 即把计算看作由“神谕”来实现的：这类计算在量子计算中被称为“神谕”(Oracle)。种种迹象表明：量子计算在一些特定的计算领域内确实比传统计算更强。目前，就是将全世界的所有大大小小的电子计算机全部利用起来来计算上面的这个1024位整数的质因子分解问题，大约需要28万年，这已经远远超过了人类所能够等待的时间。而且，分解的难度随着整数位数的增多指数级增大，也就是说如果要分解2048位的整数，所需要的时间已经远远超过宇宙现有的年龄。而利用一台量子计算机， 我们只需要大约40分钟的时间就可以分解1024位的整数了。

6 量子计算中的神谕

人类的计算工具，从木棍、石头到算盘, 经过电子管计算机，晶体管计算机，到现在的电子计算机，再到量子计算。笔者发现这其中的过程让人思考：首先是人们发现用石头或者棍棒可以帮助人们进行计算，随后，人们发明了算盘, 来帮助人们进行计算。当人们发现不仅人手可以搬动“算珠”，机器也可以用来搬动“算珠”，而且效率更高, 速度更快。随后，人们用继电器替代了纯机械，最后人们用电子代替了继电器。就在人们改进计算工具的同时，数学家们开始对计算的本质展开了研究，图灵机模型告诉了人们答案。

量子计算的出现，则彻底打破了这种认识与创新规律。它建立在对量子力学实验的在现实世界的不可计算性。试图利用一个实验来代替一系列复杂的大量运算。可以说。这是一种革命性的思考与解决问题的方式。

7 “神谕”的挑战与人类自身的回应

计算机科学篇5

 

主要栏目：

算法研究，图形与图象，计算机网络，神经网络，仿真技术研究，人工智能，研究与实现，试题选载与博士论文摘要

 

投稿要求：

1. 主题明确、文字精练、语句通顺、数据可靠；请自留底稿。

2. 标题、作者单位、摘要、关键词采用中英文间隔行文；请注明是否基金资助项目论文(注明项目名称和编号) ，并注明文章中图法分类号。务必附上第一作者简历(姓名、性别、出生年月、学位、职称、研究方向) 、通信地址、联系电话和Email ，其中通信地址需提供英文翻译。

3. 作者在投稿时须注明是否是CCF 会员(高级会员、普通会员、学生会员) ,若是会员,请注明会员号。

4. 来稿请用WORD软件编辑，格式为A4 ， 40 行×40 列，通栏排版，字体为5 号宋体。

5. 稿中图形绘制要求工整、清晰、紧凑，尺寸要尽量小，图中文字用6 号宋体加粗，线为0. 5 磅。

6. 每篇文章格式要求:1 引言； 正文；最后是结束语。引言和结束语中尽量不用图和表。附录应放参考文献之后，参考文献限已公开发表的。参考文献格式:

· 序号作者. 书名[M] . 出版社所在地:出版社,出版年代.

· 序号作者. 文章名[J ] . 期刊名,年代,卷号(期号) :起止页码.

· 序号作者. 博士论文名: [ Ph D Thesis ] [D] . 出处,年代.

· 作者须全部列齐,其它各项用全称,ht tp 参考文献必须给出具体超文本名及文献上网时间或下载时间。

· 序号作者. 文章名[C]//会议名称,年代:起止页码.

计算机科学篇6

关键词：计算机教育；计算机科学技术；应用；概况

作为我国计算机教育体系的主要内容，计算机科学技术在培养学生计算机知识及能力中具有至关重要的作用，并影响着我国信息技术的应用与发展。随着课程改革的不断深入，计算机科学技术在计算机教育中占据的位置也越来越重要，为有效提升学生计算机操作能力，教师应在分析计算机基础教学特点的基础上，选用科学有效的教学方法进行教学，才能达到良好的教学效率。

一、计算机科学技术的概况

计算机教育包括计算机科学与工程专业人才、计算机应用人才的培养，计算机知识向社会的普及和计算机在教育中的应用。计算机教育一词有两重含义：以计算机为教学内容；以计算机为教育辅助工具。计算机科学与技术，主要学习计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基础知识和基本技能与方法，接受从事计算机应用开发和研究能力的基本训练等。

计算机科学技术具有一系列特点，诸如技术密集、知识密集、应用面广、更新速度快等。因此计算机教育对于学科发展、人才培养、促进应用、推广普及等具有特殊重要性。①计算机行业，特别是它的软件工程部分，是一个脑力劳动高度密集的领域，因此对高级专业人才的需求量特别大，对培养专业人才的质和量两方面都有很高的要求。②计算机应用几乎渗透到社会生活和经济活动的所有方面，这赋予计算机教育以极为广泛的社会性，因此向各行各业普及计算机专业知识成为它的一项重要任务。③计算机科学技术的发展日新月异，计算机教育面临不断扩展专业领域、更新专业知识的繁重任务，也加强了继续教育的迫切性。④计算机专业知识的学习日益成为其他专业教育不可缺少的组成部分，对于促进其他专业的革新有着重要的作用。⑤计算机作为教育过程现代化的有力工具正对普遍的教育方法产生深刻的影响。

二、计算机教育中计算机科学技术的应用

1、网络化教学

我们学校已经基于计算机网络建立了完善的教学管理系统，这给我校的教学带来了一场新的革命，其应用方面及其广泛，其中以计算机网络和多媒体为基础的多媒体网络教室的建立，通过各种形式的信息媒体技术，将声音、图像和视频等信息集成在一起，上传到网络上，使得不在同一空间时间段的教师和学生通过网络随时相互联系，从而完成课程教学任务，给课堂教学带来了极大的方便。

计算机科学技术在教学过程中的应用，可以满足学生的学习需要。在同一时间段内，使用计算机网络进行教学活动，与传统教学十分相似，但是没有固定的教学场所，该教学方式有利于保证教学课程的进度安排，有利于师生之间的讨论交流，保证教学计划按时完成，所谓异步学习主要是指老师和学生不在同一时间段内进行学习，学生自由掌握学习时间，在课后的学习过程中，通过计算机网络发送电子邮件与教师探讨学习中遇到的问题等方面，而教师将解答的问题可以通过网络发给学生，或通过公告栏向全体同学，从而可以对学生有针对性的进行辅导。一般来说，计算机网络教学通常采用异步学习方式，因此更侧重学生的自主学习，要求学生必须具有良好的自制力和主动性，积极的参加师生学习讨论，自己制定严格的学习计划，充分利用教师的指导、同学的合作和网络上的各种资源完成学习；而在教学过程中，教师主要的工作则是为学生提供完整的学习资料，提供及时有效的学习指导，组织学生间互动合作与讨论活动。

2、促进教学改革深化

作为现代的先进的信息传输与处理手段，国外称计算机为电脑，因为它在各种设备中最近似于人脑，可以模拟人脑的某些简单的功能。计算机的特点与教学过程在本质上是相通的。由于微型计算机的出现和普及，计算机辅助教学已经成为国外教育科学研究的重点项目之一。日本数学教学研究会于1987年提交中日数学交流研讨会的论文，多是围绕计算辅助教学这一课题的研究成果。内容涉及小学、中学和大学的数学教学，可见其重视程度。1985年，在美国召开的世界计算机教育会议上，除了研究计算机知识的普及教育之外，着重交流、研究了计算机在教育教学中的各种应用。表明这已经是国际社会教育界共同关心的热题。

另一方面，根据现代科学技术发展对人才的需求和反映这些需求的现代教学理论，对原有的、“传统的”教学内容、教学方法与教学理论进行考察分析，对面向未来的教学改革提出了一些带有方向性的课题。

3、提高学生学习兴趣

“兴趣是最好的老师”这句名言是许多科学家和教育家都早已指出的。所以如何提高学生的学习兴趣，是我们当前进行教学改革着力探索的重要课题之一。一种区分传统教学与现代以至未来教学的看法是：传统教学论强调教师的教，强调教法；现代教学论强调学生的学，强调学法，教学过程中学生是学习的主体，教学的目的是让学生学会、学好。而影响教学目标的主要因素是学生的学习动机和兴趣，这是学生学习的动力。激发学生的学习兴趣有许多途径。计算机科学技术在计算机教学中的应用，可为提高学生学习兴趣提供新的途径。

三、结束语

综上所述，随着计算机网络和通信技术的高速发展和大规模普及应用，基于计算机科学技术的教学逐渐在教育领域被广泛的采用。因此随着教育事业的发展，计算机科学与教育学两门学科的融合成为众多研究者的重点，因此在未来若干年之内，计算机科学网络教学必将成为新的教学模式的主要发展方向。

参考文献

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[3] 黄朝有. 基于网络教学模式的计算机教育改革探讨[J]. 信息安全与技术. 2011（Z1）

计算机科学篇7

关键词：计算机科学技术；计算机教育；教学理念；实践教学

引 言

计算机最初应用在军事领域，后来，由于其应用的潜能被挖掘，应用的优势凸现出来，因此，计算机开始走进人们生活和学习的多个领域中。近年来，计算机技术被广泛的应用到课堂教学中去，实践证明具有良好的发展前景。计算机的教学应用，可以将课堂上无法实现的科学实验像学生展示出来，也可以讲难以理解的抽象理论具体的反映出来，无论是针对文科的课件展示，还是针对理科的实验测定，都一定程度的激发了学生的学习热情，活跃了课堂的学习氛围，成为当今课堂的主要授课手段之一。

1、计算机科学技术在计算机教育中应用的意义

计算机在教学中的应用领域广，基本上可以用于课堂的教学活动管理，比如进行多媒体的课堂监控；同时学生可以利用计算机完成必要的学习任务，比如说电子作业的提交，便于教师的批阅能够提高教师的工作效率，提升教学的整体进度；最后利用计算机检验某些教学思想及教学活动，使其成为一个教学的工具软件对于计算机教育也具有非同寻常的意义。

2、计算机科学技术作为教学工具在计算机教育中的应用

教学的目的就是培养学生的综合素质，这是素质教育的基本核心。对于学生的教学活动要努力提高学生的学习成绩，这就离不开班主任老师和学校领导的大力管理。针对学生的管理比较复杂，既有课堂的纪律管理，又有课下的素质管理，还包括对学生的班级活动细则的管理等等。传统的管理模式需要教师进行抽查和跟踪，不仅对学生产生了厌烦心理，而且也影响了老师的日常授课。自从计算机技术引进之后，就有力的缓解了这一不足。计算机技术可以实现对于学校学生活动的全程监控，教师可以根据在线观测或者是调取录像来对学生的行为进行观察。同时计算机考试测验软件能够提高教师品卷的客观性，真正的做到公平公正的教学和检测。网上阅卷和评分系统，能够提高教师的批阅效率，也能够避免教师的舞弊行为，这种评卷手段对于大型联考和中、高考来说利用价值很大。

2.1 多媒体教学工作中交互式的计算机技术应用多媒体的交互式应用是计算机科学技术应用的一个重要的方面。随着计算机技术的发展，教学资源越来越丰富，校园网络的形成，网上知识库的极大丰富，以及各种计算机教学课件的出现都为提高教学管理提供了有利的条件。教师为了更好的实现教学过程，完成教学任务，应该在实践的多媒体教学中总结经验和进行技术创新，提高计算机应用的形式。

2.2 远程通信、网络技术在教育中的作用在高校的教育工作中，远程通信和网络技术的应用已经开始发挥巨大的教学作用。这种技术就是将现代通信的计算机技术及网络技术，还有多媒体技术等为基础，再结合计算机的交互性和网络的分布性，让远程的教育信息服务做得更为广泛。事实上，这种做法已经引起了世界的教育工作者的重视，而且也已经充分在教育过程中加以体现。国内外的远程教学模式的利用范围逐渐的在扩大，技术也日臻成熟，我们补课否认教学过程需要教师和学生的互动，但是远程教育模式的提出，将直接转换所有的交流为简洁的语言沟通。多媒体教学的优势就是可以利用一切对于教学有力的因素，进行仿真的模拟训练，例如学生对于语文知识的学习，可以通过多媒体放映的声音和影视等图片，置身于作者或者是文章的年代背景中去，在调动学生的学习积极性的同时，也相对的提高了对于知识的理解和吸收能力。目前的远程教育模式之所以能够有着广阔的发展空间，这与其自身的优势密切相关，因为学生也可以根据自己的学习能力和知识的吸收效果，灵活的把握教学的进度，这样可以满足不同的学习能力学生的学习成绩的提高。

3、计算机科学技术在教育工作中应用的展望

要想提高计算机科学技术在传统教育模式中的应用范围，加强其广度和深度，那么就要积极的进行创新。现在的进算计技术在教学环境中的应用知识体现在以上叙述的三个简单的领域，尚有大片的利用空白，等待相关人员的开发，实践已经证明：计算机技术必将推动教学的发展，具有广阔的发展前景。

3.1 提高教学过程中对于学习环境的控制能力在学习的过程中，学生在特定的内容领域进行探索与检验，并且不断建立推测性的理论，并积极寻求解决的方法，很多的学生在这个过程中进行了思维勇和采用计算机来加强学生对于学习内容的认知程度，学生可以自己动手搜集相关的学习材料和学习信息，然后运用到实际的学习当中去，这是对学生的一个能力的培养，能够在过程中强化学生对知识的深层次理解。

3.2 建立以学生为中心的超媒体教学模式所谓超媒体，就是让学生在交互学习的过程中，采用计算机技术作为技术支持，并且加强了参与的能力，而且在提供多种形式的信息应用中，利用这种能力可以有助于创建以学生为中心的多媒体教学学习环境。可以通过教师的方向性的引导，充分实现新型教育模式下学生的主体地位，学生在教学实践中不断的培养自己发现问题、解决问题和动手实践的能力改变传统的被动的知识灌输，为主动地知识的参与和渴望获得。

计算机的在教学的应用还不够完善，仍旧存在发展和钻研的领域，只有充分的调动计算机的应用性能，使其真正的融入到教学的环境当中去，才能提高整体的素质教育质量，提高学生的学习成绩、调动学生的学习热情、提高学生的动手实践能力，进而为国家的发展提供大量的科学技术人才。而人才的培养能够促进计算机技术的完善以及与课堂教育的完美结合。因此二者紧密相连、相辅相成。相关的技术人员必须致力于计算机技术在教学领域中应用的研发。

参考文献

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[2]常初芳.国际科技教育进展.科学出版社，2002.

[3]邹富汉.大学学习生活导论.西北工业大学出版社，2000.

计算机科学篇8

关键词：ccc2002；课程教学；计算科学；科学史

1 引言

随着计算机的诞生和计算机科学技术的发展，计算技术作为现代技术的标志，已成为世界各国许多经济增长的主要动力，计算领域也已成为一个极其活跃的领域。计算学科正以令人惊异的速度发展，并大大延伸到传统的计算机科学的边界之外，成为一门范围极为宽广的学科，人们对计算学科的认识，已从知识层面上升到了方法论的高度[1]。

1989年1月，美国计算机学会(简称acm)和美国电气和电子工程师学会计算机分会(简称ieee-cs)联合攻关组在《acm通讯》杂志上刊登了他们历经4年的研究成果——“作为学科的计算科学”的报告[2]。该报告围绕计算机的主要现象，从学科的三个基本形态，即理论、抽象和设计入手，结合科学与工程科学两大学科门类的基本特征，完成了计算学科的“存在性”证明，首次给出了计算学科的定义，为“计算”作为学科及其以后的发展奠定了基础。如今，计算已不再是一个一般意义上的概念，它已成为“各门科学研究的一种基本视角、观念和方法，并上升为一种具有世界观和方法论特征的哲学范畴”[3]。在长期的社会生产实践中，计算科学的内涵与外延从学科的角度得到进一步诠释，acm和ieee-cs以及计算机界关于计算学科认知问题的研究不断取得重要成果，其中， cc1991(“计算学科教程1991计划”的简称)和cc2001(“计算学科教程2001计划”的简称)报告为计算学科建立了现代课程体系。随着计算科学的不断发展，其课程体系也在不断完善，2004年11月，acm、ais和ieee-cs又联合公布了新的计算学科教程cc2004，文[4]对该课程体系做了分析与思考。

随着信息技术行业人才需求的与日俱增，世界上绝大多数高等院校均设立了计算科学或与之相关的专业，国内的高等院校也不例外。为了有效地推行国内的计算机科学与技术教育，同时又能与国际接轨，中国计算机科学与技术学科教程研究组于2002年提出了“中国计算机科学与技术学科教程2002”(china computing curricula 2002，简称ccc2002)[5]，该教程从计算机学科教学计划的发展、计算机学科的定义、计算机学科本科生能力培养、计算机学科知识体系演变、计算机学科课程体系结构、计算机学科课程的教学计划与组织方法等方面全面阐述了计算机科学与技术学科知识与课程体系的外延与内涵，进一步明确了新形势下计算机科学与技术学科本科生能力与素质培养的基本要求，为国内高校计算机科学与技术学科制定培养方案和形成具有自身特色的课程体系提供了指南，对中国高校计算机科学与技术学科教育的改革和发展具有重要的参考价值和积极的推动作用。ccc2002给出了中国计算学科课程体系的描述，但如何围绕这一课程体系概括的知识领域和知识点来组织知识内容仍然具有随机性，特别是在幅员辽阔、经济和文化发展水平存在地区差异的中国，这种随机性尤为突出。因此，我们必须深入分析ccc2002的特点，理解其精神实质，根据地区的特点和各高校自身发展的水平与特色合理选择或组织各类课程的教学内容，积极开展教学改革，不断强化课程建设，只有这样，才能为课程目标的实现建立良好基础。

2 ccc2002的基本特点

ccc2002的特点在于，它既有对国外研究成果的借鉴，又融合了国内计算机科学与技术学科教育研究成果；由体系到课程，自顶向下进行课程体系设置，按基础课程(包含部分核心知识单元)、主干课程(包含大部分核心知识单元)、特色课程(发挥各校特长，培养学生个性，体现地区特色)，提出了课程分级实施策略；指出在知识领域、知识单元、知识点的描述及核心课程的设计方面，应充分体现“课程体系设计组织与学生能力培养和素质提高密切相关”的理念。ccc2002强调教学过程中实践的重要性，同时又要注重创新精神和能力的培养。值得一提的是，该教程提倡研究型教学，进一步明确了教学向教育转变的重要思想。

在cc2002教程的引导下，国内从事计算机科学与技术学科教育的广大学者对计算机科学与技术学科教育的诸多问题，如培养计划、课程设置、教学类型、教学计划、教学实施、实践设计、教学评价等进行了广泛而有益的探讨[6,7,8,9]，并根据学科体系要求，编写出版了一大批教材，丰富了计算学科课程体系教材建设的内容，推动了计算学科课程教学改革的进程。然而，一个不容忽视的现象是，虽然我们一直都在强调课程与教学的目的是提高学生的综合素质，但是究竟什么是当代学生经过学科课程教育应当具有的综合素质，仍然是一个值得探讨和研究的问题。就目前国内较为普遍存在的教育理念而言，近代课程与教学理论凯洛夫(n.a.kaiipob)的“捷径主义”思想仍旧占据着主导地位，受这一思想的影响，教材内容通常比较“经典”，教学过程各个环节围绕这些经过验证的、可靠的和基本成型的知识而进行，至于这些知识的形成与发展却少有问津。所谓“捷径主义”认为“学生学习的是科学上可靠的知识而不负有发现真理的任务，走的是教师引导的捷径而避免前人在历史上曾走过的弯路”[10]。虽然这一思想“发扬了传统教学论的优点，纠正了适用主义教育忽视系统知识偏向”，在目前高校教育的某些方面仍然具有积极作用，但就总体而言，它与ccc2002倡导的研究型教学、教学向教育转变理念有不相协调的方面。因此，高校计算学科课程教学内容的改革理当受到人们的关注。

3 基于知识与知识背景的课程教学

随着教育理念的不断更新，教育教改研究与实践的不断发展，人们已越来越清楚地认识到学生实践与创新能力培养的重要性，越来越注重学生在知识点掌握基础上知识结构的形成，越来越感受到学生关于学科综合素养的内涵，在理工学科课程体系中引入越来越多的与学科有关的人文科学的内容，可以说是适应时代要求和发展的一种进步，是教学向教育转变的一种必然。然而，要真正做到教学向教育转变，仍然有许多值得研究和探索的工作要去完成。其中，如何根据计算学科教程描述的学科知识领域、知识单元和知识点，在教材或教学过程的知识内容安排与讲授过程中，打破传统方式，在现有基础上推陈出新，就是一项非常有意义的工作。我们是否可以做这样一种尝试，在课程知识的组织与传授过程中，把知识的来源即知识产生的背景有机地融入其中，使之成为教材内容的一部分或补充，让学生在学习课程知识的同时，了解知识的背景和来源，更多地知晓与学科知识有关的人和事，更深地理解知识的内涵，更好地把握知识的运用与发展趋势，使学生在学习、理解和掌握知识的同时，学科意识和学科素养得到培养与发展。这样的做法无疑是有益的但却并非易事，有大量值得研究和探索的课题和实践活动，其中以教学内容改革为先导的课程教学改革将成为学科教育改革的主要内容，它涉及教育理念的更新、教学方式与方法的运用，教学组织形式的变化、教学评价体系的构建等等，同时对教师队伍的知识结构也将产生新的要求。它不仅要求人们具备学科知识，而且还要有学科思想史和学科方法论的知识。因此在学科教育中应该有更多的教育工作者关注科学和学科思想史研究。就计算学科而言，计算学科思想史研究是基于背景知识计算学科课程教学改革的基础。

3.1 计算科学思想史研究

现代计算科学在理论和应用方面取得的伟大成绩，是人类长期从事社会生产实践的结果，是无数致力于计算科学研究与实践的工作者们共同智慧的结晶。计算科学是整个科学体系的一个重要组成部分，是研究计算知识、计算理论及其应用的科学，是关于计算学科知识体系和与之相关领域知识及其相互间关系的总和。而计算科学思想史则是研究计算科学的形成与发展过程的科学，其研究的目的在于通过对计算科学发展过程中各个事实、各种现象和思想的分析，总结计算科学的历史经验，揭示计算科学的发展规律，促进计算科学的发展。计算科学思想史的研究对象并非计算科学本身，它是以哲学、历史学的观点和方法来分析计算科学的发展历史。

作为一门科学，计算科学思想史研究有其自身的理论体系，这一理论体系涉及计算科学、工程学、哲学、历史学、心理学、社会科学等诸多学科领域的知识。计算科学思想史是以计算科学理论与实践的形成与发展为基础，以辩证唯物主义和历史唯物主义为指导，以科学思想史研究的基本原理为依据，分析人类历史上计算科学重要成果和重要学术理论的诞生过程，其思想与方法的形成过程以及它们的科学与哲学意义。计算科学思想史研究将随着计算科学的发展和人类进一步的发明与发现而不断变化并日趋完善，是一门极富发展性的科学。文[11]中，作者对计算科学思想史研究的特点、内容、方法等问题进行了探讨。

3.2 基于知识背景的课程教学

所谓基于知识的课程教学就是把学科知识与知识背景有机结合，使之成为课程教学内容的统一体进行施教与学习的过程。其教学目的是让学生在了解和掌握学科知识的同时，了解知识产生的背景，感知知识背后隐藏的思想与方法，为学生提供更为广阔的想象与思维空间，培养学生的学科意识，提高学生学科文化水平。

知识背景的内容可以是对知识产生过程的叙述，也可以是对学科知识未来发展前景的展望；可以是直接的背景知识，如与学科知识有关的知识进程、事件、理论、思想方法和人物等，也可以是与学科密切关联的相关学科的知识；可以是正史中真实的故事，也可以是传说和轶事；可以是知识成功应用的经典，也可以是正在实践中的探索。

知识背景组织形式可以采用课程设置的方法整体阐述学科的形成与发展以及思想与方法，如计算机科学与技术导论、计算机科学与技术方法论等；也可以是针对具体课程的知识背景叙述，如关于课程的导论、绪论、前言等；还可以是关于课程单元知识背景的描述，如每个章节的前序、引导等；甚至可以是涉及知识点的知识背景，如有关概念的形成，概念与概念之间的关联等等。

把知识背景作为课程教材的内容，或在教学过程中适当地介绍与课程知识相关的知识背景，在目前高校的计算学科课程建设和课程教学中或多或少地受到人们的关注并加以应用，但这并非真正意义上的基于背景知识的课程教学。从基于课程知识的教学到基于知识与知识背景有机统一的课程教学，并非一门计算学科导论所能解决的问题，它涉及整个计算学科课程内容的组织，课程教学计划安排，课程教学模式设计，课程教学方法运用，课程教学评价机制建立等一系列与课程建设和课程改革有关问题的研究、探索与实践，是一项需要广大的计算学科以及相关学科的教育工作者共同参与和共同努力才能够有效实施并不断取得进展的系统工程项目。

如果说基于知识的计算学科课程教学是围绕计算科学的知识体系及其发展过程中不断取得的最新成果而进行的知识与技能传授，那么基于背景知识的课程教学则是在此基础上的学科意识培养和学科素养教育，至少有以下几个方面的作用。

(1) 将有利于学生对课程知识学习兴趣的提高

教育心理学认为，学习兴趣是指人们探究事物的心理倾向和获得知识的原动力。古今中外的教育学家们对在教学过程中培养和激发学生的学习兴趣都是极为重视。中国古代教育大师孔子说：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”德国近代教育家第斯多惠(f.a.w. diesterweg)在其倡导的“全人教育”理念中就阐述了教育的任 务主要是发展学习者自身的能动性思想，认为：“我们的教育艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞。”瑞士现代著名心理学家皮亚杰(j.piaget)更加强调个体在认知生长过程中的积极作用，并明确指出：“所有智力方面的工作都依赖于兴趣。”由此可见，学习兴趣是学生学习的情感意向和动力，是学习积极性和自觉性的核心，在全面推行以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育的今天，培养学生学习兴趣尤为重要。

影响学生学习兴趣的因素很多，如教学方法、教学手段、教学风格、教学态度、教学评价等等，其中教学内容的组织安排也不失为一重要因素。教学实践结果表明，学生对“知识背景”感兴趣的程度要比对“知识”本身更高。因此，如果能够在课程教学内容编排中将与课程知识有关的人物、事件以及相关的理论与方法实例有机的融入其中，就能够在教学的实施过程中不断地“激励”和“唤醒”学生的学习兴趣，并通过兴趣的延伸，使学生在不知不觉中获取并掌握知识。

(2) 将有利于学生对课程学习知识内容的理解

学生对知识的认识、理解和掌握过程，应遵循人们认识客观世界的一般规律，即是一个从感性认识到理性认识的过程。感性认识是人们通过感官与认知事物接触而形成的关于事物生动和直接的映像，包括事物的具体特性、表面现象、各个片面及其外部的联系等；理性认识是人们在感性认识的基础上，进行抽象和概括而形成的对认知事物的本质和内部联系的认识，通常有概念、判断和推理三种基本形式。在课程学习过程中，我们往往会强调对概念的理解，对知识点的掌握等，这样的认知应属理性认识范畴。基于知识的课程教学内容组织通常是按照概念的引入、概念到概念、例题分析、实际应用举例，习题练习等步骤顺序进行，而课程内容的选择通常是经过实践检验或严格论证的知识的精华部分，是已经上升为理性认识的产物。让学生在对认识的事物尚不具备“自然经验”和“社会经验”的基础上，去“理性”地把握事物的本质，只能是“填压式”的知识灌输，于是在我们的课程教学中就有了许多“先记忆再慢慢理解”的东西。基于背景知识的课程教学将经过提炼的前人对事物认识的自然经验和社会经验呈现在学生面前，在一定程度上可以弥补学生在对事物感性认识方面的不足，帮助学生更好地理解和掌握课程的学习内容。

(3) 将有利于学生对课程知识体系的把握

在高等教育中，学科领域的知识体系通常是以课程体系来描述的，而课程的知识体系是由课程涵盖的知识主题及其相互间的关系来刻画的。基于知识的课程教学往往只注重课程知识主题或知识点的教学而忽略课程之间、主题之间、知识点之间内在联系的阐述，使得学生在学习过程产生难以知识联想，对知识的认识是“只见树木，不见森林”。例如，很少有学生能够将平面中的“点”、集合论中的“集合”、命题逻辑中的“命题”等概念统一进行思考的，也很少有学生能够准确地回答在线性代数课程中学习向量空间和向量运算真正目的等等。基于知识背景课程教学的目的之一，就是通过知识背景的阐述，将课程知识的初始本质及其相互间的关系呈现出来，为学生营造知识联想与知识探究的学习情境，更加全面地把握课程的知识体系。

(4) 将有利于学生创新能力培养与提高

江泽民指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。”而“教育是知识创新、传播和应用的主要基地。也是培养创新精神和创新人才的摇篮。”因此，在实施素质教育过程中，着力培养学生的创新精神与创新能力应成为我国教育改革和发展的当务之急。ccc2002竭力倡导的研究型教学以及教学向教育转变的根本目的之一，就是要在学科课程教育过程中，不断强化学生创新素质的培养。创新的过程是知识综合运用与发展的过程，对知识体系的全面掌握是创新的基础。创新能力培养受到教学内容和教学方法的影响。基于课程知识的教学通常以传授知识为主，教学方法也以课堂讲授为主，这种教学往往使学生思维固化，知识活力得不到发挥，很大程度上影响了学生创新能力的发展。而基于知识背景的课程教学不仅能够大力开发学生的想象力和直觉思维，拓宽学生的学科视野，同时还能够有效地运用案例教学、活动教学、讨论教学、探索性学习等各种方法，促进学生个性发展，使学生独立思考、批判思维、严密分析、从不同视角看问题等多方面能力得到培养和提高。

(5) 将有利于学生学科文化素养的提高

科学技术的发展导致学科和专业的发展，使得分科教育成为目前我国高校人才培养体制的主流。分科教育很显然是为了造就专门人才，但狭窄的专门训练往往不利于培养学生的创新意识和创造力。在经历了长期的教育实践之后，人们已认识到分科教育在某些方面的严重不足，提出了新形势下“通才教育”观念，并以某些高校作为试点开展 “大类培养”教学模式的实践与探索。如今的社会是信息社会，对it本科生的知识结构提出了新的要求，除了要求他们掌握专业知识外，还要求他们具有数学、物理及相关领域知识，更有人文社会科学知识的要求，既能够适应专业的变化和拓展，又要有敏锐的专业拓展意识。总而言之，现代人才培养过程更加强调的是学科素养，它涵盖了对学科知识的掌握，对学科过程与方法论的认识和对学科的理解与情感。正如专家指出的那样，在人才教育与培养过程中，“大多数人真正需要的是领会科学的精神、掌握学科的方法、树立恰如其分的科学形象，以便在这个科学时智地对待科学、对待社会、对待生活。”[12]如果我们将这样的理念带入学科教育过程就不难发现，仅仅靠基于知识的课程教学是无法实现这一要求的，而基于知识背景的课程教学至少可以从两个方面弥补其不足：首先，基于知识背景的课程教学以发展和进化的观点反映学科知识进程，能够有效地避免课本知识的“神圣化”与“教条化”，将批判与继承的有机统一贯穿学生知识获取过程；其次，基于知识背景的课程教学以学科与相关学科分支领域知识相互联系的思想展现学科知识内容，能够有效地克服对学科知识掌握的“孤立性”和“片面性”，是学生的学科意识与学科素养得到进一步培养与提高。

4 结束语

计算学科不只是简单的一些课程汇总，而是一个庞大的知识体系，它对人类社会的发展与进步有着重要而深刻的影响。目前，全国几乎所有高校都开设了计算机专业，有些计算的概念和知识还下放到了中小学课程之中。在此情形之下，如何构建我国计算科学的教育体系，培养什么样的信息技术人才，如何让全社会更深刻地认识计算科学的内涵，更全面了解计算科学的发展规律无疑是一件十分有意义的工作。基于背景知识的课程教学是一种理念、思想和方法，也是一种实践，虽然它不是一个什么新的提法，已或多或少地被人们认识并加以应用，但总体上仍然未形成一种趋势。基于知识背景的课程教学应有它的理论体系、方法体系和实施体系，这些都是需要研究、探讨和实践的，可能还需要一个较长的过程。然而，当我们面对计算学科教育改革中出现的种种问题和在计算学科人才培养中面临的种种困惑时，首先应该想到的是作为计算科学的教育工作者应当作些什么。

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abstract it is analysed in this paper the characteristic of the chinese computing curricula 2002, and discussed from the view point of the methodology of the computer science the basic thought of the computing curricula teaching based on the knowledge background. meanwhile, it is also exposited the important effect of the computing science history research to the computer courses teaching based on the knowledge background.