今天小編給大家?guī)�來了大學(xué)計(jì)算機(jī)素質(zhì)教育分析，有需要的小伙伴一起來參考一下吧，希望能給大家?guī)�來幫助�?/p>

摘要：21世紀(jì)以來，信息革命的浪潮席卷全球，信息技術(shù)全面普及。計(jì)算機(jī)教育是衡量國(guó)家綜合技術(shù)實(shí)力的重要方面，大學(xué)計(jì)算機(jī)素質(zhì)教育十分重要。本文以計(jì)算科學(xué)的發(fā)展為視角，對(duì)計(jì)算科學(xué)的發(fā)展變化進(jìn)行了分析和研究，并圍繞計(jì)算科學(xué)和計(jì)算機(jī)思維培養(yǎng)，為大學(xué)計(jì)算機(jī)素質(zhì)教育建設(shè)提供了建議。

我國(guó)素質(zhì)教育的重視是在20世紀(jì)80年代，素質(zhì)教育受先天遺傳性和后天學(xué)習(xí)的影響，素質(zhì)教育是在長(zhǎng)期教育影響下的，行程的穩(wěn)定的、長(zhǎng)期的心理特征和品質(zhì)[1]。素質(zhì)教育有著生理層面、社會(huì)層面和心理層面的內(nèi)涵。計(jì)算機(jī)教育的目的是讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)，熟悉互聯(lián)網(wǎng)和使用計(jì)算機(jī)，把計(jì)算機(jī)作為工具，把計(jì)算思維作為處理方式，以解決不同專業(yè)的問題的方法和手段[2]。目前，我國(guó)大學(xué)計(jì)算機(jī)教育的導(dǎo)向“工具論”影響較大[3]，教育重點(diǎn)放在了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操和應(yīng)用能力，而缺乏對(duì)計(jì)算本質(zhì)的理解，以及獨(dú)立自主的、長(zhǎng)期的計(jì)算思維培養(yǎng)。大學(xué)計(jì)算機(jī)教育應(yīng)該讓學(xué)生理解人類社會(huì)科學(xué)與計(jì)算機(jī)發(fā)展的關(guān)系，理論思想與實(shí)踐相互促進(jìn)，從計(jì)算之美中讓學(xué)生發(fā)掘興趣。以期達(dá)到對(duì)學(xué)生計(jì)算思維方式的改善、對(duì)追求科學(xué)精神的興趣以及對(duì)高尚人格的追求。

一計(jì)算科學(xué)

科學(xué)是對(duì)事實(shí)的整理，從整理中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并作出相應(yīng)的結(jié)論，從而推動(dòng)人類社會(huì)的進(jìn)步。科學(xué)家們將科學(xué)分為了三個(gè)方面：自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)與思維科學(xué)，而理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算思維是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的三個(gè)重要支撐。理論科學(xué)的主要特征是演繹和推理，代表為數(shù)學(xué)科學(xué)。實(shí)驗(yàn)科學(xué)的主要特征是對(duì)自然規(guī)律的觀察和總結(jié)，其中物理學(xué)作為代表。計(jì)算科學(xué)的主要特征是設(shè)計(jì)和構(gòu)造，其中代表為計(jì)算科學(xué)[4]。

（一）計(jì)算科學(xué)的歷史

康托爾集合論：計(jì)算機(jī)科學(xué)的形式化研究，起源于對(duì)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)研究，19世紀(jì)由德國(guó)數(shù)學(xué)家康托爾、狄德金等建立了實(shí)數(shù)理論，而且在實(shí)數(shù)理論的基礎(chǔ)上，建立起極限論的基本定理[5]。實(shí)數(shù)理論建立起了極限定理，試圖解決第二次數(shù)學(xué)危機(jī)�？低袪柤�合論把“無限”作為實(shí)體，有效的解決了亞里士多德提出的把“無限”作為一個(gè)不斷發(fā)展的但又不會(huì)完成的一個(gè)過程思想，讓“集合”可以表示復(fù)雜的數(shù)學(xué)概念，各種數(shù)學(xué)理論得到了快速的發(fā)展，從而奠定了集合論作為數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)地位。羅素悖論：1903年，英國(guó)數(shù)學(xué)家羅素提出了一個(gè)有趣的關(guān)于集合論的悖論“一切不包含自身的集合所形成的集合是否包含自身？”數(shù)學(xué)家們開始對(duì)集合的無限擴(kuò)張進(jìn)行了約束，從而完善了集合論的規(guī)定，建立系統(tǒng)規(guī)定，用來排除“羅素悖論”。形式判定與哥德爾不完備性：1900年，在德國(guó)數(shù)學(xué)家希爾伯特綱領(lǐng)中提出，形式判定完備性的命題，從形式的相容性證明系統(tǒng)的相容性，即通過尋找通用的形式邏輯系統(tǒng)，證明系統(tǒng)的完備性，其目的是為了消除羅素悖論。1931年，哥德爾指出關(guān)于形式系統(tǒng)的“不完備性定理”，該類形式系統(tǒng)是不存在的，證明了希爾伯特綱領(lǐng)的錯(cuò)誤。但是，“不完備性定理”說明機(jī)械過程不一定能解決全部的數(shù)學(xué)問題，從而誘發(fā)人們考慮可行性方向。問題可解性：科學(xué)家們受哥德爾的影響，20世紀(jì)初，數(shù)學(xué)家圖靈從一個(gè)數(shù)的計(jì)算的過程引入對(duì)計(jì)算本質(zhì)的研究，促進(jìn)了人們對(duì)計(jì)算的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。即問題可解性，從而將可計(jì)算性概念與機(jī)械程序的執(zhí)行過程統(tǒng)一起來，此即有名的圖靈計(jì)算模型。圖靈第一次把計(jì)算機(jī)和程序聯(lián)系起來，對(duì)計(jì)算科學(xué)和人工智能的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響[6]。

（二）計(jì)算的本質(zhì)

所謂計(jì)算，一般指運(yùn)用事先給定的法則將一組數(shù)值變換為另一組數(shù)值的過程。對(duì)于某類問題，如果能找到并確定一個(gè)法則，按照這個(gè)法則，當(dāng)給出這類問題中的任何一個(gè)確定的問題后，都能完全機(jī)械地通過有限步驟求出結(jié)果，則認(rèn)為這類問題是可以計(jì)算的。這個(gè)法則就是所說的算法，因而可計(jì)算的問題也可將其稱之為存在算法之問題。計(jì)算的本質(zhì)是獲得信息的一種過程。是人類分析問題所采用的方法。計(jì)算具有動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，它的靜態(tài)延伸是信息的獲得。它具有三個(gè)特點(diǎn)：計(jì)算手段的機(jī)械化；計(jì)算描述的形式化；計(jì)算過程的自動(dòng)化。計(jì)算科學(xué)的進(jìn)步推動(dòng)了科學(xué)影響的日益增大。

二計(jì)算思維

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算科學(xué)的重要性得到大家認(rèn)可。計(jì)算思維也引起了我國(guó)科學(xué)家的重視，陳國(guó)良院士在《計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育》報(bào)告中指出：計(jì)算機(jī)科學(xué)的本質(zhì)源于數(shù)學(xué)思維，形式化基礎(chǔ)來自數(shù)學(xué)。孫家廣院士計(jì)算思維是最具有長(zhǎng)期性和基礎(chǔ)性的思想。中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員徐志偉提出：計(jì)算思維是一般性的思維方式。科學(xué)思維包括三種思維方式：理論思維，源于數(shù)學(xué)，以定義、定理、證明為核心，支撐所有學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展；實(shí)驗(yàn)思維，源自于意大利科學(xué)家伽利略，借助物理設(shè)備分析數(shù)據(jù)，驗(yàn)證理論；計(jì)算思維，理論源于數(shù)學(xué)，在所有學(xué)科領(lǐng)域都有重要作用。計(jì)算思維是一種思維方法，可采用不同的途徑進(jìn)行問題處理。計(jì)算思維具有多個(gè)層面上的抽象，而非程序化的處理方式，具有發(fā)散化、概念化、抽象化的特點(diǎn)，它為人類的社會(huì)創(chuàng)造活動(dòng)提供了一種途徑，用計(jì)算思想來解決現(xiàn)實(shí)中的復(fù)雜計(jì)算問題。計(jì)算思維在各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中有著豐富的應(yīng)用，如生物領(lǐng)域中用結(jié)繩發(fā)模擬蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)；在化學(xué)領(lǐng)域?qū)⒌厍蚝痛髿鈱幽�擬成計(jì)算機(jī)；在經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域通過計(jì)算模擬股票漲跌；在社會(huì)學(xué)領(lǐng)域?qū)⑸疃葘W(xué)習(xí)應(yīng)用于搜索功能。計(jì)算思維和各個(gè)學(xué)科的融合，開辟了各學(xué)科的新的分支，為社會(huì)發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

三計(jì)算機(jī)素質(zhì)教育課程的構(gòu)建

目前，我國(guó)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程包括：“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類課程”、“算法與程序設(shè)計(jì)”、“信息處理與應(yīng)用基礎(chǔ)”等主要課程組成。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的目的是通過工具教學(xué)的基礎(chǔ)上掌握計(jì)算核心思想和方法，而不是將計(jì)算機(jī)課程濃縮到一點(diǎn)，各個(gè)課程設(shè)置相對(duì)獨(dú)立，忽略計(jì)算思想的融會(huì)貫通和利用思維方式有效的解決問題。本文在計(jì)算科學(xué)和計(jì)算思維的基礎(chǔ)上，對(duì)大學(xué)計(jì)算素質(zhì)教育提出下面幾點(diǎn)建議：

（一）計(jì)算機(jī)課程體系建設(shè)

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是重要的國(guó)家基礎(chǔ)課程。我們應(yīng)根據(jù)全新的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)理念，調(diào)整計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程模塊化，結(jié)合實(shí)際案例，抽象問題求解方法，將“問題分析與求解”的計(jì)算思想融入到基礎(chǔ)課程體系，采用遞進(jìn)式教學(xué)思想設(shè)置課程，引導(dǎo)學(xué)生以計(jì)算機(jī)為工具，融合到學(xué)生專業(yè)方向，解決專業(yè)問題。

（二）教學(xué)模式創(chuàng)新

計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本思維方式，通過該方式分析解決問題，開展創(chuàng)新型科研。計(jì)算機(jī)教學(xué)模式中，應(yīng)按學(xué)科類別靈活開展計(jì)算機(jī)教學(xué)策略，采用靈活的教學(xué)模式，如專題報(bào)告、研討會(huì)、定期交流等不斷提高學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生積極性，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)創(chuàng)新與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，豐富學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)境。

（三）教學(xué)方法改革

將數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等領(lǐng)域的經(jīng)典案例和計(jì)算科學(xué)、計(jì)算思維相融合，通過實(shí)際問題的解決，提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維和實(shí)際問題解決能力，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性。同時(shí)，采用圍點(diǎn)打援的教學(xué)方式，幫助學(xué)生輻射性學(xué)習(xí)，融合知識(shí)內(nèi)容，觸類旁通。從而讓學(xué)生理解計(jì)算思維源于實(shí)踐，從理論到實(shí)際，再?gòu)膶?shí)際到理論循環(huán)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生抽象能力。

（四）教學(xué)機(jī)制改革

教師評(píng)價(jià)機(jī)制是教學(xué)機(jī)制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，課程應(yīng)改變學(xué)生評(píng)價(jià)體系，將診斷性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，提高學(xué)生解決實(shí)際問題能力的評(píng)分比重，鼓勵(lì)學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，教師教學(xué)也是教學(xué)機(jī)制中的重要部分，對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)增加不同學(xué)科背景的專業(yè)從事計(jì)算機(jī)研究的教師進(jìn)行因材施教，使學(xué)生了解和掌握計(jì)算機(jī)在不同專業(yè)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用以及解決專業(yè)問題所涉及的計(jì)算思維和方法，將計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)與專業(yè)學(xué)習(xí)緊密結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)在專業(yè)應(yīng)用中的認(rèn)識(shí)。

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