时间：2023-12-13 14:51:07
关键词 计算构建哲学
1 引言
计算学科的飞速发展，改变着人们的生活、工作、学习和交流方式。计算意味着什么？计算学科意味着什么？这些都成为哲学工作者和从事计算机研究、开发的人员必须面对的重大的元问题。建构计算学科根本问题的理论框架，形成计算学科的元理论――计算学科中的哲学问题就成为当务之急。“计算学科中的哲学问题”的提出是在计算机日益成为人们生活重要组成部分时，从哲学的层面对计算机文化现象与计算学科的重新定位和反思。
2 计算学科中的哲学问题提出的客观依据
2.1 计算学科的发展要求从哲学高度对计算学科进行理论阐释
计算学科包括算法理论、分析、设计、效率、实现和应用的系统的研究。全部计算学科的基本问题是，什么能（有效地）自动进行，什么不能（有效地）自动进行，它来源于对数理逻辑、计算模型、算法理论、自动计算机器的研究，形成于20世纪30年代后期。经过几十年的发展，计算学科业已形成了一个庞大的知识体系。主要体现在三大层面：
（1）计算学科的应用层。它包括人工智能应用与系统，信息、管理与决策系统，移动计算、计算可视化、科学计算等计算机应用的各个方向。
（2）计算学科的专业基础层。它是为应用层提供技术和环境的一个层面，包括软件开发方法学、计算机网络与通信技术、程序设计科学、计算机体系结构和电子计算机系统基础。
（3）计算学科的基础层。它包括计算的数学理论、高等逻辑等内容。
还有支撑这三个层面的理工科基础科目，包括物理学（主要是电子技术科学）和基础数学（含离散数学）等。
从计算学科这一庞大知识体系中不难发现，它欠缺计算学科中的哲学问题支撑。计算学科的进一步发展需要从哲学层面对计算学科中的根本问题、重大问题进行理论阐述、分析和评价。因而提出计算学科中的哲学问题就成为计算学科发展的必然趋势。
2.2 计算教育的现状催化计算学科中的哲学问题
ACM和IEEE/CS是美国在计算教育研究领域最有影响的组织。在1989年ACM提交的《Computing as a Discipline》报告中，它不仅第一次规定了计算学科的定义，回答了计算学科中长期以来一直争论的一些问题，更重要的在于它为计算教育创建了一个“新的思想方法”（a new way of thinking），这种“新的思想方法”是对计算教育科学几十年来的概括和总结，也是美国ACM和IEEE/CS联合发表的《Computing Curricula 1991》报告（简称CC91）以及《Computing Curricula 2001》报告（简称CC2001）的基本指导思想，其实这种“新的思想方法”的实质就是计算学科中的哲学问题的内容。
在国内是结合我国的实际情况进行研究，以ACM和IEEE/CS的报告为依据进行分析研究的。中国计算机学会教育委员会和全国高等学校计算机教育研究会组织了“Computing as a Discipline”以及“CC91”的系列研讨活动，对CC2001进行跟踪研究，并分别推出中国“计算机学科教学计划1993”和《中国计算机科学与技术学科教程2002》，提出和完善了具有哲学性质的核心概念的思想。
然而，所有这一切关于计算学科的研究还停留在计算学科方法论层面，没有进一步站在哲学的高度，从新的视角，实现计算机和哲学的有机结合。
3 构建计算学科中哲学问题的现实意义
3.1 计算学科中的哲学问题有助于计算学科的发展
（1）计算学科中的哲学问题有助于确立正确的思想原则，把握正确的研究方向
计算学科中的哲学问题及其方法论是在科学哲学和一般科学技术方法论的指导下建立的，它直接面对和服务于计算学科的认识过程，使人们对计算学科的认识逻辑化、程序化、理性化和具体化，它有助于我们在计算学科的研究中确立正确的思想原则，把握正确的研究方向。
（2）计算学科中的哲学问题有助于计算学科的建设和人才培养
学科建设和培养高素质人才，是一个永恒的话题。计算学科中的哲学问题有助于解决这个问题。计算学科中的哲学问题从学科的核心概念、学科的形态、学科的根本问题、学科的方法等方面出发，深刻地揭示了计算学科的本质，提升对计算学科的认识，从而有助于计算学科的建设。计算学科中的哲学问题对培养计算专业人才也有重要作用。它可以提高抽象思维能力和逻辑思维能力，培养发现问题、解决问题的素质，掌握正确的思维方法，加速其成才。
3.2 计算学科中的哲学问题提供一种独特的研究领域和创新方法
（1）计算学科中的哲学问题代表一个独立的研究领域
计算方法、概念、工具和技术已经开发出来了，而且在许多哲学领域得到了应用，这才是它的迷人之所在。再就是以模型为基础的科学哲学、科学哲学的计算方法论等以阐释科学知识的方法论为目的的领域；最后还有成为当今社会的“显学”的计算伦理学、人工伦理学等哲学问题。
（2）计算学科中的哲学问题能为哲学话题提供一种创新的方法
计算正在改变着哲学家理解那些哲学基础和概念的方式，计算学科中的哲学问题也为哲学提供了令人难以置信的丰富观念，为哲学探究准备新颖的主题、方法和模式提供新的哲学范式，为传统的哲学活动带来了新的机遇和挑战。
4 构建计算学科中哲学问题的基本框架
4.1 计算学科中哲学问题的定义
计算学科中的哲学问题，是个很古老的话题，但在思想史上，成为独立的研究领域却是非常晚的事。计算学科中的哲学问题是从哲学高度对计算学科的重要问题、根本问题进行理论分析、阐释和评价的。它像数学哲学一样，是一种元理论方法。它具有哲学方法论的批判功能。因而计算学科中的哲学问题可以定义为批判性研究的哲学领域，它涉及到计算的概念、本质和基本原理以及对计算学科方法论的提炼和应用，目的是为计算学科的概念基础提供系统论证，从而建立新的理论框架。
4.2 计算学科中哲学问题的基本框架
它包括四个层次和七大方面。
（1）四个层次
①寻求统一计算理论，是计算学科中哲学问题研究纲领的“硬核”。其基本问题就是对计算本质进行反思；同时对计算学科的发展和应用进行分析、解释和评价，重点关注计算学科发展的未来走向。
②创新。其主要目的是为各种计算理论提供哲学方法。创新是计算学科中的哲学最具特色的，也是使计算学科中的哲学问题得以在哲学殿堂确立地位的关键所在。
③体系。利用计算的概念、方法、工具和技术来对传统和新的问题进行建模、阐释和提供解决方案，为上述创新目标的各个分支提炼理论分析框架。
④方法论。这一目标属于传统的科学哲学，它以创新为基础，对计算学科及其相关学科中的概念、方法和理论进行系统梳理，为其提供元理论分析框架。
（2）七大方面
计算学科中的哲学问题除四大层次外，还应包括以下七大方面。
①计算学科的本质探讨。包括：计算是不是一门学科？学科的本质是什么，学科的根本问题是什么？核心是什么？等等。
②计算学科的思维方式。使用计算机解决问题的过程基本上是模拟人类大脑解题的过程，因此有必要分析人类是如何解决问题的，以及在解决问题的过程中人类是如何进行思维活动的。
③计算学科的基本问题、重大问题和未来走向。基本问题是反映计算学科本质的，能对计算学科各分支领域中的核心问题所具有的共性进行高度概括。重大问题是计算学科中的重要的理论模型的瓶颈问题及其未来走向。
④计算学科的创新及其素质要求。计算学科的创新，就是要围绕计算学科的基本问题、重大问题、走向问题、热点问题以及阻障问题进行理性分析、深入探讨和哲学评价，以期推动计算学科的可持续发展。由此就提出对从事计算职业人员的素质要求的研究。
⑤计算学科的方法论分析。计算学科方法论是关于计算领域认识和实践过程中的一般方法的含义、性质、特点、内在联系和变化发展的系统研究。
⑥计算学科的价值原则、伦理原则。价值原则和伦理原则是指对从事计算职业的人员的价值观要求以及道德规范的研究。
⑦计算学科重大成果的哲学分析。如人工智能的哲学问题，现实世界与虚拟空间的哲学问题，语言与知识、信息与内容、形式语言和超文本理论的哲学问题等。
5 小结
计算学科中哲学问题的重点是计算学科的本质探讨，如寻求统一的计算理论，对计算本质的理论反思等。计算学科中的哲学问题的难点是创新，是利用计算的概念、方法、工具和技术来对传统和新的问题进行建模、阐释和提供解决方案，为上述创新目标的各个分支提炼理论分析框架以及计算学科发展中的重大问题的哲学分析等。（本文获“2005年全国青年教师计算机教育优秀论文评比”三等奖）
参考文献
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关键词：计算机 改革 能力 实践
《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》指出“：加快现代民办本科教育体系建设，深化产教融合、校企合作，培养高素质劳动者和技能型人才”。 民办本科教育的核心任务是培养高素质技能型人才，民办本科教育面临新的发展机遇，在全球信息化时代，民办本科院校开设了计算机应用课程，如何提高民办本科学生计算机应用能力，是值得关注的课题。
一、民办本科计算机基础教学存在的不足
1.所学专业与社会需求脱节
随着民办本科计算机地飞快发展，每一个民办本科院校都开设计算机基础课程，社会对计算机人才的需求量很大，信息技术的发展，计算机技术不断更新，要求计算机基础知识不断更新，民办本科院校计算机基础课程内容，知识滞后，不能满足用人单位的需求，民办本科院校注重计算机学科的系统性，减少了学生在校学习时间，但计算机课程没有减少，造成学生对计算机基础知识掌握不牢，不能熟练基本的计算机操作技能，学生参加工作后，需要入职培训，才能完成工作任务，民办本科院校培养实用人才的优势无法体现出来。
2.民办本科院校计算机专业教学模式陈旧
民办本科计算机专业教学，以学生培养技术性应用性的人才为目标，课程体系的构建注重实用性，以培养学生的岗位能力为特点，教学内容要突出课程标准的要求。很多民办本科院校在实际教学中，仍然沿用传统的教学模式，缺乏自己的特色，教师注重知识灌输，不了解用人单位的需要，课程的设置和教材的选择与实际技术要求不符，学生所学知识与市场需要脱节，用于计算机专业的费用不够，学生实习条件不好，学生不能通过实习和实训真正得到锻炼，生源质量不是很高，学生学习积极性不足，给用人单位留下不好的印象。
二、民办本科计算机基础课程的教学改革措施
1.重视实践教学
民办本科院校有一定的实践教学环境，但不具备人才培养的全部环境，经验要在实践中积累，在实践中获得技术和管理经验，实践教学弥补了学校教育的不足，通过实践教学，形成人才培养的特色模式，提高学生的实际应用能力，扩大了就业范围，收到良好的办学效益，把课堂教学和实践相结合，把学生学习的知识应用到实际中，提高学生的实际操作能力，加强上机实践教学，提高学生的创新意识，提高分析解决问题的能力，改变只注重理论学习的做法。计算机课程具有较强的实践性，在教学中，坚持理论与实践相结合，实践教学与理论教学同步，通过上机操作，加深对理论知识的理解，及时发现学习中出现的问题，保证上机实习课的比例，有针对性的对学生训练，保证教学质量。
2.现代化教学手段的运用
多媒体辅助教学应用于民办本科计算机应用专业的教学，根据教学内容和对象的特点，在教学过程中，合理设计运用现代教学媒体，师生共同参与教学全过程。多媒体教学生动形象、趣味性强，形式新颖、内容丰富，能够激发学生的学习兴趣，培养学生的思维能力，简化教学过程，提高教学效率。计算机课程与其他课程不同，教学内容难以用语言描述，借助计算机辅助教学，能起到事半功倍的效果。鼓励教师使用现代化教学手段，营造愉悦的学习气氛，优化教学过程，课堂教学灵活多样，丰富多彩，扩大认知领域，扩大教学规模，有利于提高教学质量。
3.加强教师队伍建设
民办本科教育是我国经济建设的重要支柱，国家要大力发展高等民办本科教育，而民办本科教育的发展需要一支高素质师资队伍，教师资源直接影响学校的综合办学实力，民办本科教师资源的配置制约了民办本科教育的可持续发展，影响了民办本科的教育教学质量，民办本科教育具有开放性和职业性，加强校企合作模式下的师资队伍建设是人才培养的根本出发点，完善创新用人机制，建设高素质专业师资队伍，适应社会需求，优化教师结构，实现校企人力资源共享，培养“双师型”教师队伍，提高教师的专业技能水平。民办本科院校人才的竞争就是实力的竞争，高素质的教师队伍是人才竞争的核心。改变民办本科院校师资队伍技能单一的局面，激发教师的创新能力，多层次多角度地培养技能人才，采用“请进来、走出去”的方法，对教师进行培训，进行专业市场调研，改进教学方法，修订教学计划，为社会培养出掌握最新技术工艺的人才，根据学生在上岗实习中出现的问题，调整教学内容，提高教学效果。
总之，民办本科教育与社会经济的发展密切相关，大力发展民办本科教育，是促进社会充分就业，推进我国工业化、现代化发展的必然要求，是实现由人力资源大国向人力资源强国转变的重要途径。把握计算机基础课程的特点，灵活运用教学方法，培养学生勇于思考、善于创新的意识，注重学生操作能力的培养，提高民办本科院校计算机基础课程教学工作质量。
参考文献
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[3]基于三方联动的计算机应用技术专业改革探索田启明Proceedings of 2010 National Vocational Education of Communications and Information Technology Conference （2010 NVCIC） 2010-12-04
摘要：本文首先提出计算机专业学生应达到的专业素质要求，然后论述了目前计算机专业教育中存在的缺陷，以及为弥补这些缺陷需要在专业教育中引入人文素质教育的必要性，最后提出了培养计算机专业学生人文素质的几条途径。
关键词：计算机专业教育；人文教育；素质教育
中图分类号：G642
文献标识码：B
计算机学科来源于对数理逻辑、计算模型、算法理论、自动计算机器的研究，这样的学科特点容易使学生误以为在计算机专业学习的内容中不需要加强人文素质的训练。然而人文素质的缺乏，将直接导致学生综合素质的低下，即使掌握了计算机科学的全部知识，个人发展仍是不完善、不协调的，将来也难以成为适应现代社会和行业挑战的合格IT人才。下面笔者就在计算机专业教育中引入人文素质教育的问题谈谈自己的见解和体会。
1 计算机专业学生的专业素质要求
我国的计算机专业起源于上世纪50年代末期的“计算装置与仪器”和“计算数学”，在计算机学科发展的初期，数学、电子学、高级语言和程序设计是支撑学科发展的主要专业基础知识；到70年代末期，形成“计算机及应用”和“计算机软件”专业，数据结构与算法、计算机原理、基本逻辑、编译技术、操作系统、高级语言与程序设计、数据库系统原理等不断成熟并形成完整的体系，成为了学科的主要专业基础知识。从20世纪80年代开始，随着学科的深入发展，并行技术、分布计算、网络技术、软件工程等开始成为人们关注的内容，直到1994年，这个学科被称为“计算机科学与技术”。
从这门学科的发展历史可以看到，计算机专业教育的教育模式和内容随着时代的进步一直在改革和发展，顺应计算机行业的发展要求，计算机专业的学生应该具备以下专业素质：
(1) 需要极强的逻辑思维和分析能力。计算机学科的三个基本学科形态是理论、抽象、设计，这些在计算机专业课程的学习中会得到充分的体现，因此要学好计算机专业，学生需要锻炼自己的逻辑分析和抽象思维能力。
(2) 需要严谨求实的科学精神。计算机科学具有客观性、严密性和精确性，学生在学习的过程中只有抱着严谨治学、实事求是的科学态度，才有可能把握这门学科的实旨。
(3) 需要不囿陈见的创新精神。
(4) 需要相互协作的团队精神。无论是从事软件开发，还是进行科学研究，个人的能力是有限的，除了具备扎实的专业功底和诚实的敬业精神，以大局为重、与他人进行顺利的专业交流和沟通也是必不可少的。
2 当前计算机专业学生的素质缺陷
当前的计算机专业学生普遍存在以下素质缺陷：
(1) 缺乏专业热情
很多学生在刚开始专业学习时就很不适应枯燥的理论演绎和缜密的逻辑推理，沉重的课程负担更是让很多学生失去了对专业的兴趣和热情。缺乏专业热情已成为了学生学好专业的绊脚石，面对专业，没有斗志、没有激情，学习是被动的，没有主动的汲取和探究，不可能迸发出智慧的火花，这种学习在当时是没有成效的，长久看也是不能受用的。
(2) 专业能力不过硬
很多计算机专业毕业的大学生走上工作岗位后，既不能动手又不能动口，大事做不来，小事又不做，业绩平平，无所作为，其主要原因之一，就是专业能力太弱，根本不能独挡一面。这些学生在学校学习期间就没能够培养良好的专业能力，毫无“专长”可言，出了校门后，不能适应社会环境和实际工作的需要。
(3) 个人发展不完善
很多计算机专业的学生在走上工作岗位之后，发现教育并没有就使他们能够很好地适应社会和工作，主要表现为：不能对自己进行准确地定位，缺乏敬业精神，甚至缺少职业道德，如不负责任地频繁跳槽；缺少积极的生活态度；不善于与人交流沟通；知识面狭窄，欠缺社会、道德伦理、文史、环境生态等知识；缺乏严谨求实的科学态度和勇于探索的进取精神。
3 计算机专业教育必须辅以人文素质教育
由于计算机学科的特点，计算机专业的学生在努力学习专业知识和训练专业能力的同时往往忽略了个人素质的培养，这使得相当一部分学生成为了缺乏专业素质和职业精神的“单条腿走路者”。他们无法将自己的专业知识转化为专业力量贡献给社会，也无法在现有的技术上进一步创新开拓。现实生活中黑客的不断侵袭、计算机病毒的肆虐、黄色网站的出没，都无一不警醒我们：这些人能够掌握计算机技术，他们的智商是勿庸置疑的，但他们低下的道德水平、淡漠的社会责任感以及畸形发展的个人成就感，又使得人们要质疑教育的成败。在已经历了半个世纪发展的计算机专业教育中出现这些不和谐音，正与学生人文素质的缺乏直接相关。
计算机专业教育需要辅以人文素质教育。人文素质教育传授的不仅是一套知识体系，而且还是一种精神。人文素质教育通过文化、艺术、道德伦理等知识提高学生的人文素养，进而潜移默化培养学生的人文精神，即执着地追求理想世界和理想人格，追求个人自身的完善，谋求个性解放，坚持理性，反对迷信和盲从。当学生个人的伦理观、人生观、世界观和价值观不断改正和升华后，在从事专业学习、专业研究和专业实践时，无论处于顺境或逆境、遇到成功或挫折，他们都会抱着健康积极的态度，选择正确有益的方式去对待。
4 培养人文素质的途径
如何在看似枯燥、机械的计算机专业教育中融合人文素质教育呢？这对专业教育的教学安排、教学内容以及教学方式都是一个极大的挑战，需要改变思想、更新观念，在传统教学模式的基础上做到更丰富、更灵活、更多变。
(1) 在教学过程中传达计算机文化的内涵
计算机文化是指由于计算机的发展和广泛应用而带来的文化特质、文化丛和文化系统的形态变化。任何一门科学知识的产生和发展都离不开一定的社会背景，更离不开科学家们的执着追求，科学在创造物质文明的同时也创造了精神文明，计算机科学也不例外，因此在计算机知识的教学内容中并不乏人文精神内涵，教师应该充分挖掘专业课本中的人文内涵，向学生充分展示计算机科学的“0-1”魅力，引领学生看到的不应只是印刷在书本上的理论知识，还要让学生领略更广领域里和更深程度上的计算机科学文化，充分调动学生的专业学习热情和兴趣，培养学生对科学的执着追求精神。
要将计算机知识置于“文化”的背景下进行讲学，教师自身应该具有较高的计算机文化素养，教师要热爱这门学科，拥有广博的计算机知识，有自己的眼光和见解，教学才会具有影响力和感染力，才会让学生对计算机科学知识产生向往，学生才会采取主动的和多渠道的方式获取知识，这样的学习才是有效和深刻的。
(2) 培养学生自学和质疑的习惯
计算机科学发展迅猛，新知识、新技术层出不穷，学生学习计算机知识绝对不能只限于课堂和课本。面对计算机行业内不断涌现的新变化以及市面上五花八门的专业书籍，学生必须具备自主学习的能力，充分学习课本和课堂以外的专业知识。
同时，一直在不断地更新和发展的计算机理论和技术，也说明了不断发现问题和解决问题的必要性。因此，学生在学习中要善于思考，要带着问题学习，而不是死记硬背、全盘接受，这样才能有疑问，然后在学习中寻找解决疑问的方法，解决了疑问，这样的学习就有突破，知识的掌握就能上一个层次。因此在平时的教学中教师要教会学生思维，教会学生质疑，鼓励学生大胆提问，激励学生自己解决问题。培养学生自学和质疑的习惯，有助于提高学生独立处理问题和分析问题的能力，有助于启迪学生的创造思维，培养学生的创新精神。
(3) 在实践课程中培养学生的人文素质
计算机专业教育中的实践课程是对学生运用所学知识解决实际问题能力的训练，在实验中学生通常会遇到困难和失败，这时教师应该鼓励学生积极接受困难的考验，并引导学生排除实验中出现的错误，这样既提高了学生分析和解决实际问题的能力，又锻炼了学生百折不挠的顽强毅力。
学生的创新意识也可以在实践课程的训练中得到培养。教师可以多安排些灵活多变的实验内容，以研究的态度引导学生分析问题，积极鼓励学生发挥个人的聪明才智去大胆创新，得出各人不同的实验方法。对于一些好的创新和实验成果进行评分和展示，以激发学生的创新热情。
此外，教师还可以安排学生分组完成实验内容，同一组的每个学生既分工明确，又互相协作，大家在交流与合作中共同完成实验任务，使学生在学生时代就树立团队意识，培养与他人沟通交流、合作协调的能力。
(4) 改进人文学科课程的教学方法
人文学科课程的教学要坚决摒弃简单的“灌输”、“说教”和“训导”的方式。因为人文知识所期待的并不只是简单的掌握和应用，而是期望能够引起学生真正的关注和反思。因此，有效的教学方法应该是“讨论”、“实践”和“反省”。在讨论中，讨论各方的立场得以展现，在实践中感受人文素质和人文精神的价值，在反省中发现内心的矛盾与冲突。只有这样，人文课程的教学才能够克服抽象和空洞无力的弊端，人文知识才能从“专业的知识”变成“一般的知识”，才能从学生记忆的负担变成滋养学生心灵和人性的“维他命”。
5 结语
在专业课教学中融入人文素质教育，培养学生的人文精神，提高学生的综合素质，是当今教育发展的要求。计算机科学不断发展变化，只有具有高综合素质的专业人才才能满足社会的需求，这就需要计算机从业人员具有完善的自身素质：积极向上的生活态度、善于合作沟通、高度的专业热情、扎实的专业基础、严谨求实的科学态度和勇于探索的创新精神，这一切都离不开人文素质的培养。
参考文献
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江苏理工学院是一所应用型本科大学，现有四个计算机类专业(简称计算机专业)，即计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术和网络工程。这些专业每年毕业学生约96%走上就业岗位。从2009届开始，麦可思数据有限公司每年都对本校毕业半年后的本科生进行培养质量跟踪调查，并且形成相应的社会需求与培养质量年度报告，其数据显示：计算机类专业毕业生主要进入软件开发行业，从事计算机应用系统的软硬件开发、测试、系统运行维护等工作，而且约86.9%的学生就业各类IT (Information Technology，信息技术)企业(民营企业/个体/中外合资/外资/独资/国有企业)。[1-4]学生来源和毕业去向的现实情况决定了本校计算机类应用型人才的培养定位，如何培养企业需求的高级应用人才是当下和未来一段时间内提升计算机类专业的培养质量和学生就业竞争力的核心问题。为此计算机专业的教育工作者对本专业教育特点要有高度的认识，要深入了解用人单位对人才的实际需求，要随时掌握计算机应届毕业生的就业真实需求，要在全面分析大学教育教学规律的基础上创新一种适合计算机类专业学生成长、成才、具有发展潜力的科学培养模式，要精心设计一套理论与实践相结合、专业和素质培养相结合、校园文化与企业文化相融合、身体健康与心理健康教育相结合的课程体系，要进一步精心规划相应的教学实施计划并且落到实处。
一、计算机学科专业教育的快速变革
计算机学科是研究计算机的设计、制造和应用的学科，它包括计算机科学与计算机技术两方面的内容，二者相辅相成、互为作用又高度融合，理论与实践紧密结合，体现了较强的科学性与工程性。随着计算机科学与技术、计算机网络及其应用的飞速发展，计算机学科逐步成为基础技术学科的同时，其新技术的应用空前广泛，给人们的工作和生活提供了更多新的方式，带来更大的便利。这些巨大的发展与变化，使得计算机类专业所涉及的内容更宽广、更丰富，计算机本科专业的学生要掌握计算机科学知识，同时也要掌握不断发展变化的计算机技术，二者缺一不可，更为重要的是还要掌握应用计算机技术的技能，为成为计算机工程师打下扎实的基础。[5]体现在专业培养方案中，就是要具备理论、实验、实训、实习、设计相结合的人才培养模式、课程体系及其相应的教学内容，而且还要体现培养学生更好地适应社会发展与自身发展需要的理念和能力。
二、IT产业的特殊发展
一个企业培养一位本科生毕业生成为技术能手是要付出比较大的代价的，而与计算机专业密切相关的IT(Information Technology，信息技术)行业，是一个知识密集型、发展速度快、新热点不断涌现、技术更新快、人才价值超值的特殊的行业群体。由于IT技术更新快，在IT行业就职的人才出于自身知识技能提升与发展需要，也由于IT产业总体上人才紧缺，加之一些流动可能会实现待遇的不断提高，使得IT产业呈现出频繁的人才流动现象。[6]出于成本和效益的关系考虑，企业在招聘新员工时，将招聘对象定位于有1到2年IT项目经验的应聘者身上。这就导致以培养IT产业所需的应用型人才的高校必须要面对现实，适应IT产业这种特殊的人才需求形式。首先要打破原有的不适应发展需要的精英式的人才培养模式，即3.5年理论学习+0.5年实习和毕业设计的模式;其次要制订一套理论与实践有机结合，知识、能力和素质培养有机结合，校园文化与企业文化相融合，身体健康与心理健康教育相结合的课程体系;同时还要规划好以不变应万变的四年培养计划。
三、计算机专业毕业生的就业需求
目前计算机专业应届毕业生就业具有四个最明显的需求特征，一是时间特征，二是能力特征，三是素质特征，四是经验特征。
1.时间特征
中国大学应届毕业生的就业招聘一般集中在秋季和春季，一年两次。具体的月份是10、11月份和3、4月份，这两个时候校园招聘会比较集中，企业也会在这个时候集中招聘，一般优秀毕业生会在秋季招聘会时拿到几家公司的录用通知。但因为要考虑考研、毕业设计等因素，春季还会有一次招聘高峰。
对于每个去应聘的应届毕业生，首先应该有个目标，即知道自己想做什么，能做什么，只有这样他才能在招聘过程中瞄中适合自己的岗位去竞聘进而取得成功。而“能做什么”恰恰就是高等教育大众化阶段应用型大学应该深刻思考和应该教给学生的东西。
2.能力特征
IT企业对毕业生的要求主要包括三个方面，即一定的专业基础知识，较强的学习能力和开发能力，而学习能力和开发能力又是培养学生成才的难点和关键所在，这是摆在高校尤其是应用型本科大学计算机专业教育工作者面前的重要课题和艰巨任务。
3.素质特征
IT行业计算机企业对人才素质需求主要体现在四个方面，即具有较强的责任心、对计算机产品开发和维护充满热情、有团队精神、对所从事的事业充满信心。
较强的责任心表现为能自觉把工作做好，在工作中能吃苦耐劳，并且经受得起挫折的考验。
对计算机产品开发和维护等工作充满热情指的是，对待工作和任务能够全身心投入，积极思考，努力克服困难，争取最大成功。
计算机工作如大型软件研发等特别强调团队精神，也就是说这样的工作要求一个团队中的所有成员必须要有很强的合作意识，只有大家齐心协力、共同努力，才可能将这样的软件研发项目完成并做好。
要成就一番事业，身处其中的每个人必须要有坚定的信心，要持之以恒、脚踏实地、潜心钻研。
以上人才素质要求对高等学校人才培养提出了更大的挑战，意味着高等学校在教育教学过程中，除了传授知识、培养能力，还要进行全方位的素质教育。
4.经验特征
IT企业人才频繁流动的现象导致企业对计算机专业毕业生提出了具有一定工作经验的要求，这对学校而言是更大的挑战。
四、人才培养模式的改革
企业对应届毕业生知识、能力、素质、经验等方面的高标准要求，促使我们必须要解放思想，深入调查研究，对“3.5+0.5”的精英教育模式进行大胆改革。为此从2009年开始，江苏理工学院在试点的基础上对计算机相关专业的人才培养现状进行了详细分析，进而和企业深入合作，全面实施了“3+1”的人才培养模式，即在大学第1-3学年主要培养奠定学生的学科专业理论基础和训练学生的专业基本技能，第四学年主要以就业为导向，兼顾考研，以培养企业工程师基本能力和素养为目标，综合训练学生的技术开发能力，培养学生的实际项目开发经验，以企业文化熏陶和职场要求指导为核心培养学生的企业精神，有效提升学生的就业竞争力。[7]
“3+1”模式对应的计算机专业的课程体系由四大模块组成，即通识教育课程、学科专业基础课程、专业课程和集中实践教学环节(见图1)。
通识教育是高等教育的组成部分，是所有大学生都应该接受的非专业性教育，学校通过设置相应的课程，旨在培养学生成为积极参与社会生活的、有社会责任感的、全面发展的社会的人和国家的公民，它是一种广泛的、非专业性的、非功利性的基本知识、技能和态度的教育。[8]通识教育以培养学生的综合素质为目标，具体包括思想政治类课程、大学英语、体育、军训和军事理论等课程。
学科专业基础教育是高等教育的核心部分，旨在通过一组学科主干课程和专业主干课程的学习给学生建立较为完整的学科专业知识体系，奠定学生的学科专业基础，培养学生的专业素养。
专业课程旨在从深度和广度上拓展学生的专业知识面，以适应学科专业知识、技术和应用快速发展的要求，满足学生个性化发展需要。
计算机学科包括科学与技术两个方面，所以计算机专业具有较强的科学性和工程性，在计算机人才的培养过程中表现为理论性和实践性紧密结合的显著特征。[5]尤其是以培养应用型的计算机人才为主的高等学校，实践性环节更显重要，旨在培养学生的专业核心技能、综合实践能力和企业工程师所要求的基本素质。在人才培养方案中集中性的实践教学环节由计算机基本技能训练、金工实习、计算机组装与维修、专业见习、以单一课程或者课程群为单位的课程设计、专业综合实训、毕业设计等组成。这些实践环节与学科专业基础课程和专业课程内的实验以及第二课堂(学科竞赛、创新创业活动等)构成了由专业基础实践能力训练、专业核心技术能力训练、专业技术综合应用训练和拓展能力训练组成的实践教学体系。
该实践教学体系具体体现为由“点”、“线”到“面”再到“体”的渐进式的实践过程。其中“点”是指课程内实验，“线”是指单一课程的课程设计，“面”是指多门课程综合的课程设计，“体”主要是指以企业项目实训和企业员工综合素质培养为目标的专业综合实训和毕业设计。这样的教学安排和有效实施使学生既具有较扎实的学科专业基础，也具有企业所需要的工程能力和素质，将计算机专业的学科知识体系和工程应用开发能力的培养有机结合起来，使学生既具有较高的就业竞争力，也具有较强的发展潜力。
专业综合实训安排在大四第一学期，实训周期为18周，这个环节由学校和IT行业多家合作企业根据人才市场实际需求，共同制订实训方案，灵活设置实训项目，动态调整实训内容，可以充分满足用人单位需求和学生个性发展需求;大四第二学期，学生在专业综合实训的基础上双向选择应聘到企业专业对口岗位进行带薪实习，同时在学校和企业双导师制的指导下完成毕业设计，最后高质量就业。
五、结语
“3+1”模式的改革，为江苏理工学院培养高水平、有特色的计算机专业应用型人才搭建了广阔的平台，开辟了远大的发展空间，在此基础上，已逐步形成了以培养计算机卓越工程师为目标的人才培养方案、课程体系，教学内容也在随着计算机科学与技术的发展而作出相应的调整。整个培养课程体系具有符合教育部本科专业培养基本要求、紧跟计算机技术发展速度、以质量保障为核心、以学生的实际收获为导向、校企文化互动、连接教育与就业、兼顾考研需求、实施方便灵活，同时满足学生个性发展需求等特点。也就是说学生通过第一学年至第三学年的课程学习，培养和提高基本素质，构建完整的学科专业知识体系;第四学年的专业综合实训和计算机发展新技术、企业文化密切联系，社会需要的实践能力，在专业综合实训阶段得到进一步训练和提高;在毕业设计阶段学生在企业进行顶岗实习，进而达到大学教育和就业、学校培养和社会需求的无缝对接。
“3+1”的人才培养模式和相应的课程体系实现了计算机学科专业知识体系培养和新技术工程应用能力训练的有机结合。通过这种模式，近五年来，本校计算机专业的人才培养质量和就业质量得到逐年提升，为地方经济建设和社会发展培养和输送了一批企业所需的计算机工程应用型人才，包括：售前工程师(推荐计算机软硬件解决方案的专业人才)、研发工程师(解决计算机难题的技术人才)、软件开发工程师(在管理规范、框架下编写计算机代码的技术人才)、软件实施工程师(在用户现场了解用户需求，把握计算机项目进度的技术人才)、软件测试工程师(进行计算机软件质量控制的专业人才)、系统运行维护工程师(保障计算机软硬件系统正常运行的技术人才)等。麦可思数据有限公司近年来的报告数据显示，本校计算机专业的就业率和就业竞争力在全校名列前茅，非失业率、平均收入、基本工作能力、就业满意度等主要指标高于江苏省非“211”本科院校平均水平。
关键词：模拟；仿真；算法危机
1 引言
目前，人类社会已处于信息时代。“信息革命”已全面兴起。人类社会已从“数值计算”转入全面的“问题求解”。人类正逐步把信息过程移植到计算机系统中进行，从而产生“信息管理”、“信息工程”、“信息交换”等分支科学的需要。对于迅速扩大“问题求解”范围来说，现存的计算机功能严重不足，缺少“智能”。缺少智能的“计算机科学”已无法概括信息科学的全部内容。广义的信息科学正在形成，AI是广义信息科学的核心。自古以来人们对于与智能有关的问题就很感兴趣，只不过在计算机问世之前，没有任何工具研究智能的本质。AI出现在1956年夏天，美国东北部的新罕布什尔州的达特玛斯大学。10人组成的研究小组历时2个月之久的会议。会议内容是如何利用计算机在数学、物理学、神经学、心理学、电子工程学等方面模拟人类智能行为的学术问题。可见人工智能学科的出现与计算机的问世密不可分。
2 “数据处理”与“知识处理”
科学技术的研究过去只有两种方法，即理论研究和科学试验。计算机的诞生和应用使科学技术的研究出现了第三种方法，即“计算”、“模拟”和“仿真”。新的科学方法极大地推动了科学技术的发展，其中包括对各门学科的促进，而且使科学技术领域出现了“计算机科学与技术”，也派生了一些其他科学分支。
计算机产生巨大影响的根源在于其巨大的信息处理能力。从应用的角度分析，信息处理分为两个阶段：
第一阶段，数值计算、文件处理和数据管理等。这些应用都有明确算法，这一阶段的特征可以称为“数据处理”阶段。它显示出对许多学科现代化的催化剂作用，跨越了许多不可逾越的“计算”鸿沟，使许多不可解的问题迎刃而“解”。
第二阶段，重点是逻辑与符号处理，目标是使计算机具有较强的处理能力。这一阶段的特点是“知识处理”，即迈入了AI的新领域。
从“数据处理”到“知识处理”既有其渐进发展的一面，更有其飞跃的一面。知识处理有的有算法，这是渐进性质的发展；对于难找到算法的知识处理问题，计算机则不能有效处理。克服算法危机，这是对AI的期待。
科学技术的发展是探索未知的过程，也是不断创造新工具的过程。探索未知的新工具，从而使更多难题获得更有效的解决。
3 人类认知的进展
推动整个科学技术发展最本质的因素是人类的认识和认知。而人类认识的发展是在与人类认识工具的发展相互作用下共同前进的。计算机使人类探索事务的信息成为可能。人工智能、认知科学等进展，提高了人类认知过程效率。人类认识的进展主要体现在以下几方面：
(1)人类认识重心的转移。从认识客体到认识主客体关系，进而深入到认识主体本身；
(2)认识方法的改变。从直观的笼统的认识，到分门别类地分析，进而到对物质世界的整体化、系统化的认识；
【关键词】高校；计算机教育；优化
一、引言
随着计算机技术的飞速发展和与其他学科领域的结合度越来越高，作为高校非计算机专业的毕业生，在掌握计算机基础理论知识的基础上，还要能够熟练运用计算机知识解决实际应用问题。要具备良好的计算机综合素质，包括计算机自学能力和创新能力，而不是停留在课堂所学计算机知识范围内。这就对高校计算机教育提出了更高的要求和挑战。目前，高校在非计算机专业计算机教育的问题主要存在以下几个方面：
首先在表现在对计算机课程的认识上，由于学生是非计算机专业，相对本专业课程来说，没有予以足够的重视。多数学生认为与本专业关联性不大，学习计算机只是为了考级获取证书或应付院校期末考试，只学与等级考试或期末考试相关的部分就行了，没有意识到信息化社会对计算机应用能力的需求不断提高。因此，计算机基础理论知识和能力仅限于课堂老师所教的内容。另外，一些院校或部门本身对计算机基础教育没有充分的重视，或是过度重视学生计算机等级考试的过级率，使得教师进行教学过程中在一定程度上忽视了对学生计算机综合素质和实际应用能力的培养，而将重点放在了等级考试中的重点、难点的讲解上。这些认识误区，影响了计算机基础教育的发展。
在教学方式上，由于我国计算机教育起步较晚，计算机教育的发展程度与当地经济环境和教育水平有很大关系。高校的学生来自全国各地，有的学生在中学阶段就已经开始接触计算机，入学时能够熟练掌握计算机基本操作，有的学生则很少接触计算机甚至不知道什么是计算机，使得学生起点参差不齐[1]。另外，虽然我国计算机教育起步晚，但计算机技术的更新发展却日新月异，如果仍然采用传统的计算机教学方式，一方面会导致计算机基础较差的学生会因为内容难而丧失学习信心，另一方面也会使有一定计算机基础的学生因不能满足学习需求或因内容简单而忽视计算机的学习。
在课程设置上，许多高校对计算机教育的理论讲授和实验操作能够根据学科特点和教学要求合理调配课时比例，但是这些实践操作往往仅针对相应的理论部分知识，是跟学生所学专业割裂开的，而学生知识结构较为单一，不能在所学专业和计算机应用方面搭建起桥梁，缺乏融合。这就导致在以后的工作或科研中不能将所学的计算机知识应用到解决专业问题的实践中，不利于学生综合素质的培养。
二、非计算机专业计算机教育策略优化方案
首先，教学内容结合专业知识与时俱进。当今社会信息化发展与计算机结合的非常密切，需要综合、创新型人才，面对种类繁多的计算机教材，高校应选用与学科之间融合度较高的教材。同时根据才人培养目标和学科专业特点，组织强大的教师队伍，对教学内容进行编排修订。教学内容修订由计算机本专业教师根据当今计算机新技术的发展状况更新补充到教材中，由其他学科教师将专业内容融入实例应用中，形成以计算机科学技术为主线，多学科交叉为特色的新“教材”[2]。这样既满足了不同起点的学生对计算机知识的学习需求，又能激发学习兴趣和学习自主性，通过和专业学科的衔接，学生可以更深入掌握和了解计算机知识在专业方面的应用，拓展专业认知度。比如我校在讲授计算机基础中“演示文稿”部分的时候，临床医学专业的效果演示选用人体解剖学图片，口腔医学专业则用牙髓的图片做演示。
第二，采用多元化教学，以实践案例任务为驱动，引导学生进行自主学习。由于计算机课时有限而计算机技术更新速度较快，传统的静态教学无法跟上技术更新速度，这就对高校培养学生计算机综合素质提出了挑战，对此，高校在进行计算机理论基础知识讲授和基本实验课程操作基础上，可以利用校园网络建立一个有关计算机技术的网站交流平台，教师除了可以将课程视频或课程疑难、重点的分析总结与学生分享，也可以转载最新的计算机技术知识及计算机在专业方向的最新应用技术，使学生了解专业领域内的新技术和新动向。最重要的是，教师可以通过网站向学生布置课后拓展作业，一方面使学生在完成作业过程中逐渐掌握课程要求的知识技能，同时通过对网站计算机技术资料的阅读学习达到培养学生自主学习[3]能力的目的。比如我校在校园网中开设“教育技术研究”专栏，通过这个平台，各专业教师可以在上面获取新的计算机技术应用到多媒体教学中，学生也可以根据自己的兴趣，有选择性的学习技术知识。这中有意识的自主学习能力对学生综合能力培养和以后进行工作研究有深远意义。
第三，提高教师综合素质。目前高校的教学体系中，教师是重要的教学主体。在传授知识和引导学生自主学习中至关重要，尤其体现着计算机教学上，计算机教师在教学中需要严密的逻辑性、较强的抽象思维能力和良好的语言表达。如果教师本身专业素养不足或者综合素质不强，不能生动的表述教学内容，很容易造成学生兴趣丧失，严重影响教学质量，违背计算机教育的教学目标。对此，我们可以从两方面来提升教师综合素质：第一，鼓励教师科研活动和进修学习，提高自身专业素养。其二，多与其他学科教师进行交流沟通，了解学生专业动向和计算机在专业方面的新应用和新技术，将学科知识融入计算机教学中。
三、结束语
随着信息化社会的不断发展，计算机技术与各领域的融合度不断提高，高校计算机教育工作任重道远。如何紧密结合不同专业领域知识、如何培养永续型学习的综合素质人才，解决这些问题不仅要对当前计算机教育教学手段、课程内容进行改革，还需进一步加强教师的综合素质培养。不仅要传授学生当前的计算机技术知识，还要培养学生有意识的自主学习能力。只有这样，才能不断为社会培养适应信息化发展的实用型人才。
参考文献
[1]丁海燕，李莉莉，邱莎.高校计算机基础教学创新与思索[J].计算机教育，2010（10）.
[2]殷昱煜.王铮当前高校计算机教学存在的突出问题及解决对策探讨[J].电子制作，2013（6）.
作者简介：
关键词：计算科学 计算工具 DNA计算
1 计算的本质
计算的本质是什么？应该说人类对其已经有了一个基本的清晰的认识：计算就是依据一定的法则对有关符号串的变换过程。一切可计算的函数都是递归函数。抽象地说，计算的本质就是递归。它是一种可一步一步进行的符号串变换操作。也就是从己知符号( 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。至于这种符号变换的操作方式如何，以及符号的载体或其外在表现形式如何，都不是本质性的东西，无不处于一种不断变革或进化的过程之中。它们在本质上是等价的、一致的, 即二者是密切关联的, 可以相互转化, 具有共同的计算本质。符号可以用一组竹棍表征、用一组算珠表征、用一组字母表征，也可以用齿轮表征、还可以分子表征、电子表征等等。不同表征下的符号变换有着不同的操作方式，甚至同一种表征下的符号变换都可以有不同的操作方式。在此，计算本质的统一性与计算方式的多样性得到了深刻的体现。我们相信，随着科学技术和数学的不断发展，计算方式的多样性还会有新的表现。还可能出现新的计算类型。
2 古代的计算方式
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, 相对于后来的机器计算方式，这些计算的方式均可归结为“手工计算方式”，其特点是用手工操作符号，实施符号的变换——摆排竹棍或书写符号。它在公元前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,从而加快了计算速度。
3 近代计算系统的发展
近代的科学发展促进了计算工具的发展: 在1 6 1 4 年, 当年18岁的法国数学家帕斯卡尔从机械时钟得到启示——齿轮也能计数，成功地制作了一台齿轮传动的八位加法计算机。这使人类计算方式、计算技术进入了一个新的阶段。1 6 2 0 年, 冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1 8 5 0 年, 曼南在计算尺上装上光标,受到当时科学工作者广泛采用。1642 年帕斯卡发明了帕斯卡加法器。1671 年,莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算器。自此以后, 经过人们在这方面多年的艰辛努力,出现了各式各样的手摇计算器, 英国的巴贝奇于1 8 3 4 年, 设计了一部完全程序控制的分析机,包含了现代计算的基本思想和主要的组成部分了。此后,电动式计算器慢慢取代以人工为动力的计算器。1 9 4 1 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1 0 0 多年前巴贝奇的理想。
4 电子计算机
2 0 世纪初, 电子管的出现, 使计算器的改革有了新的发展,在1 9 4 6 年成功地研制出了世界上第一台电子计算机。使人类进入了一个全新的时代。这时计算表现为一种物理性质的机械的操作过程。但是，无论是手工计算还是机器计算，其计算方式——操作的基本动作都是一种物理性质的符号变换，具体是由“加”和“减”这种基本动作构成的。二者的区别就在于前者是手工的，后者是自动的
5 “摩尔定律”与“计算的极限”
在电子计算机和信息技术高速发展过程中，芯片的集成度和电子计算机的计算速度飞速发展, 而价格却不断降低。这种奇迹般的发展速度被公认为“摩尔定律”。然而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。摩尔定律不久将不再适用。
6 DNA计算系统
科学代表着一个时代最为大胆的猜想。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, 如今出现的DNA计算便有了更大的本质性的变化。计算不再是一种物理性质的符号变换，而是一种化学性质的符号变换，即不再是物理性质的‘“加”、“减”操作，而是化学性质的切割和粘贴、插入和删除。这种计算方式的变革是前所未有的，具有划时代的意义。它将彻底改变计算机硬件的性质，改变计算机基本的运作方式，其意义将是极为深远的。
DNA计算最初思想的提出可以追溯到1994年11月,美国计算机科学家 L．阿德勒曼（L．Adleman）在《科学》上公布了DNA计算机的理论，并成功的运用DNA计算机解决了一个有向哈密尔顿路径问题[1]。这一成果迅速在国际上产生了巨大反响[2]，一些人相信，DNA计算蕴含的理念可使计算的方式产生“进化”。
理论上DNA计算机具有现代电子计算机同样的计算能力，但它具有的巨大潜力（功能）却是电子计算机不可比拟的：DNA计算机运算速度极快，其几天的运算量就相当于计算机问世以来世界上所有计算机的总运算量；它的贮存容量非常大，1立方分米的DNA溶液可以存储1万亿亿位二进制的数据，超过目前所有计算机的存储容量；它的能量消耗只有一台普通计算机的十亿分之一。如此优越的分子计算机当然是激动人心的。然而它离开发、实际应用还有相当的距离，尚有许多现实的技术性问题需要去解决，如生物操作的困难。尽管DNA计算机面对着许许多多的质疑，但它的提出者阿德勒曼教授依然是极其乐观的，在他看来，提出DNA计算机并不就是要与电子计算机竞争。在计算本质上，它同人类有史以来的一切计算都是等价的、一致的。这就是说，DNA计算也是一种递归计算。这一结论有着重要的数学意义。它使人们认识了DNA计算的本质；相信它所蕴涵的理念可以使计算的方式发生进化。
7 总结
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DNA计算。
我们发展计算工具在不断进化、不断加强。而DNA计算系统的产生, 将会给人类整体带来更加强大的科研能力和思考能力,更加深刻的揭 示计算的本质。也许许多困扰人类的问题, 将会随着DNA计算机工具的发展而得到解决, 并会给人类文明带来更加深刻的影响。
参考资料
[1] M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputation and Quantum Information[M].Cambridge University Press,2000.
[2]Lila Kari． DNA Computing： Arrival of Biological Mathematics［J］． The Mathematical Intelligencer．1997（2）．
关键词：计算工具；图灵模型；量子计算；哥德尔不完备定理；神谕
一、引言与计算的产生
在人类社会的早期时代，加减乘除的概念就被人们所认识到。随着人类文明的发展和技术的进步，对求方程的解，求函数的微分和积分等概念也纳入了计算的范畴。伴随人类生产活动的不断增加，人们对计算的要求也越来越大，计算工具也再不断的改进。
二、远古的计算工具
人们开始产生计算之日，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。因此源用至今，并流传到海外，成为一种国际性的计算工具。
三、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所广泛采用。
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。
四、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所限制而没有制成，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，制成了第一部通用过程控制计算器，实现了100多年前巴贝奇的理想。
五、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，并由于二次大战的迫切的军事需要，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器。
电子计算机的出现和发展，让人类进入了一个全新的时代。它极大影响了经济社会发展，并彻底改变了人们的生活。电子计算机是二十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(godon moore) 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。事实证明，自二十世纪60 年代以后的数十年内，芯片的集成度和电子计算机的计算速度实际是每十八个月就翻一番，而价格却随之降低一倍。这种奇迹般的发展速率被公认为“摩尔定律”。
六、 “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二十一世纪三十年代，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二十一世纪前三十年内终止。
著名科学家，哈佛大学终身教授威尔逊(edward o. 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。”
这段话成为许多科学家的座右铭，给人以启示。科学需要梦想，甚至需要形而上的猜想。科学的预言有时在哲学看来有着形而上学的味道。而在人类面临着计算科学的最大难题——计算的极限到来之时，dna计算和量子计算为实现人类的这个梦想铺开了宏伟蓝图。
七、dna计算系统
1994年11月，美国计算机科学家阿德勒曼(l.adleman)在美国《科学》上公布dna计算机的理论，并成功运用dna计算机解决了一个有向哈密顿路径问题[7]。 dna计算机的提出，产生于这样一个发现，即生物与数学的相似性：(1)生物体异常复杂的结构是对由dna序列表示的初始信息执行简单操作(复制、剪接)的结果；(2)可计算函数f(ω)的结果可以通过在ω上执行一系列基本的简单函数而获得。
阿德勒曼不仅意识到这两个过程的相似性，而且意识到可以利用生物过程来模拟数学过程。更确切地说是，dna串可用于表示信息，酶可用于模拟简单的计算。这是因为：首先，dna是由称作核昔酸的一些单元组成，这些核昔酸随着附在其上的化学组或基的不同而不同。共有四种基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，分别用a、g、c、t表示。单链dna可以看作是由符号a、g、c、t组成的字符串。从数学上讲，这意味着可以用一个含有四个字符的字符集∑ =a、g、c、t来为信息编码(电子计算机仅使用0和1这两个数字)。其次，dna序列上的一些简单操作需要酶的协助，不同的酶发挥不同的作用。起作用的有四种酶：限制性内切酶，主要功能是切开包含限制性位点的双链dna；dna连接酶，它主要是把一个dna链的端点同另一个链连接在一起；dna聚合酶，它的功能包括dna的复制与促进dna的合成；外切酶，它可以有选择地破坏双链或单链dna分子。正是基于这四种酶的协作实现了dna计算。
dna计算与电子计算机完全不同，它的计算单元是装在试管培养液中的dna长链。通过控制试管的温度和向试管中投放反应物，来进行计算。
八、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[11]：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。
因为另一方面，量子力学系统的行为也具有良好的可预测性：在干涉实验中，只要给定初始条件，就可以推测出屏幕上影子的形状。费曼推断认为如果算出干涉实验中发生的现象需要大量的计算，那么搭建这样一个实验，测量其结果，就恰好相当于完成了一个复杂的计算。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。
在费曼设想的启发下，1985年英国牛津大学教授多伊奇david deutsch 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[15]。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）。
有种种迹象表明：量子计算至少在一些特定的计算领域内确实比传统计算更强，例如，现代信息安全技术的安全性在很大程度上依赖于把一个大整数（如1024 位的十进制数) 分解为两个质数的乘积的难度。这个问题是一个典型的“困难问题”，困难的原因是目前在传统电子计算机上还没有找到一种有效的办法将这种计算快速地进行。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2046 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。
更重要的是，量子计算从本质上说是可逆的，朗道证明了可逆计算可以不消耗资源———也就是说，量子计算的运算速度可以不违背熵持续增加原理而无限增加。从这个例子我们可以直觉地认为量子计算在处理大规模计算问题时优越性是十分明显的，但目前还没法用数学证明这一点。
九、计算的本质
在人类文明的早期，人们就认识到“加减”这些计算活动，以及它们的重要性。随着，计算工具的不断改进，人们的“计算”本身的也不断的加深了解。到后来开方、求方程的解、求微分求积分也被纳入进计算的范畴。
“什么是计算？”问题一直到20世纪30年，才由哥德尔（k.godel，1906-1978），丘奇(a.church，1903-1995)，图灵(a.m.tui-ing，1912-1954)等数学家 的工作，人们才弄清楚什么是计算的本质，以及什么是可计算的，什么是不可计算的等根本性问题。
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。数值计算包括实数和函数的加减乘除、幕运算、开方运算、方程的求解等。符号推导包括代数与各种函数的恒等式、不等式的证明，几何命题的证明等。但无论是数值计算还是符号推导，它们在本质上是等价的、一致的，即二者是密切关联的，可以相互转化，具有共同的计算本质。随着数学的不断发展，还可能出现新的计算类型。
随着计算机日益广泛而深刻的运用，计算这个原本专门的数学概念已经泛化到了人类的整个知识领域，并上升为一种极为普适的科学概念和哲学概念，成为人们认识事物、研究问题的一种新视角、新观念和新方法。
十、“计算主义”的兴起
随着计算工具的发展，一些哲学家和科学家开始从计算的视角审视世界，科学家们不仅发现大脑和生命系统可被视作计算系统 ，而且发现整个世界事实上就是一个计算系统。当康韦证明细胞自动机与图灵机等价时 ，就有人开始把整个宇宙看作是计算机。因为特定配置的细胞自动机原则上能模拟任何真实的过程。如果真是这样，那么 ，我们便可以设想一种细胞自动机，它能模拟整个宇宙。实际上，我们完全可以把宇宙看作是一个三维的细胞自动机。基本粒子或其它什么层次的物质实体可以看作是这个细胞自动机格点上的物质状态 ，支配它们运动变化的规律可以看作是它们的行为规则。在这些规则的作用下基本粒子发生各种变化，从而导致宇宙的演化。
总之，计算或算法的观念在当今已经渗透到宇宙学、物理学、生物学乃至经济学和社会科学等诸多领域。计算已不仅成为人们认识自然、生命、思维和社会的一种普适的观念和方法 ，而且成为一种新的世界观。一些学者认为：不仅生命和思维的本质是计算，自然事件的本质也是计算。
十一、量子计算中的神谕
人类的计算工具，从木棍、石头到算盘，经过机械计算器，电器计算机，到现代的电子计算机，再到dna计算机和量子计算。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”，机器可以用来搬动“算珠”，而且效率更高，速度更快的时候，人们自然想到利用机器来搬动算珠，诞生了机械计算设备。
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。
电子计算机后，人们改变了思路，即：到自然界中去发现那些符合图灵模型的现象，例如dna分子链的自我复制现象。dna分子提供了agct四种碱基，相当于电子计算机中的2进制的0和1。dna自我复制的机制，非常接近电子计算机的的模型——图灵机模型。
可以说，dna计算机是基于图灵机的先进计算方式。但是它始终不能突破图灵机的极限。即：在牛顿经典物理学下“确定世界”的计算模型。
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。
应为在此之前，所有计算均是模拟一个快速的“算盘”，即使是最先进电子计算机cpu内部，64位的寄存器(register)，也是等价于一个有着64根轴的二进制算盘。在dna计算中，这种情况稍微复杂一点，可视为atcg四种碱基所构成的拥有上百万根轴，每根轴上有四个珠的“超级算盘”，尽管它的体积小到可以放在一根试管中。
量子计算则完全不同，对于量子计算的核心部件，类似与古代希腊世界中的“神谕”，没有人弄清楚神谕内部的机理，却对“神谕”内部产生的结果深信不疑。人们可以把它当作一个黑盒子，人们通过输入，可以得到输出，但是对于黑盒子内部发生了什么和为什么这样发生确并不知道。
十二、“神谕”的本质与哥德尔不完备性
量子计算在信息的承载体上与经典计算毫无区别:它同样利用二进制比特——称为量子比特——来进行运算。但是，量子力学的一个十分“反直觉”的奇特现象铸就了量子比特与传统比特的天壤之别。一个量子比特不仅仅可以表示信息“0”和“1”，还出人意料地可以表示一种“0”和“1”的叠加状态。
我们可以清晰地看到量子计算的神奇以及它不同于经典计算之处。那么，为什么量子计算会显示出如此奇怪的性质呢? 这些性质又有什么本质的物理原因呢[12]? 遗憾的是，迄今为止，科学家们还在为这些神奇的量子现象的本质而进行探索，答案不得而知。
人们对量子计算本质的无知来自于人们对量子世界内部的本质的认识还不统一。但这并不妨碍人们把量子计算最为超级计算机的想法。虽然它带有强烈的工具主义倾向。
量子计算的科学研究依然在继续，然而，对量子计算和量子力学本身的哲学研究却已经显示出人类的无奈和无助。也许，世界本身就是一个整体，我们仅仅从细处着眼永远无法看到导致整体变化的内因。
哥德尔不完备性定理告诉我们，任何一个足够强的一致的公理系统的完备性是不可证明的，而它的完备性的不可证明是可以证明的。
一些悲观的科学家和哲学家认为：我们科学研究所依赖的各种公理系统是无法证明完备的，即现实世界的有些现象是无法被已有定律和规律来揭示，人们努力地试图用这些已经发现的公理和规律去解释量子计算、量子力学，去解释自然和宇宙是不可行的。科学家们一直在努力解释量子世界的本质，但也应该清醒，这些努力有可能最终是失败的。而这些失败恰恰证明了哥德尔不完备性定理的正确性。所以他们认为人类是无法认识某些规律的，一些迷题永远是个迷。
十三、“神谕”的挑战与人类自身的回应
笔者的观点与上述不同，人类的思考能力，随着工具的不断进化而不断加强，尽管在远古时期，有些智者的思考能力已经远远超越了他们的时代，但是，在整体上，人类的思维能力和解决问题的能力是随着经济和科技的进步而不断加强。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，并最终解决困扰当今时代的量子“神谕”。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。
哥德尔的不完备性并不能组织人类对未知事物的新发现，如果观察历史，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。
也许那时会出现新的“神谕”，而“神谕”的出现对人类来说并不是负面的，而是对人类整体思维能力和认识能力的一次挑战。并将刺激着人类对宇宙和自身的更深刻认识。
无论量子计算的本质是否被发现，也不会妨碍量子计算时代的到来。量子计算是计算科学本身的一次新的革命，也许许多困扰人类的问题，将会随着量子计算机工具的发展而得到解决，它将“计算科学”从牛顿时代引向量子时代，并会给人类文明带来更加深刻的影响。
参考文献
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[13] k.gdel, “on formally undecidable propositions of principia mathematica and relatedsystems” , new york: dover publications , inc., 1961 (translated)
1计算机专业对专业素质的基本要求
计算机学科具有较强的理论性，但是并不代表学生只需要熟练掌握和运用专业知识，还必须具备如下素质:第一，具备较强的逻辑分析能力。理论、抽象和设计是计算机专业的3大基本形态，并且能够在专业课程的学习中充分体现出来，所以，要成为高素质的计算机专业人才，就必须不断培养和提升自身的逻辑分析和抽象思维能力。第二，实事求是的科学态度和严谨的科学精神。严密性、精确性和客观性是计算机学科的主要特点，在专业学习的过程中，要始终保持严谨治学的态度，这样才能真正领悟计算机学科的宗旨。第三，具备较强的创新能力。计算机技术的更新换代较快，只有不断革除旧弊，敢于创新，才能满足时展的需求。第四，具备良好的团结合作精神。不管是研发计算机软件，还是进行深入的科学探究，单凭个人的能力是无法完成的，这就需要学生不仅要具备扎实的基础知识，还要有全局眼光，和他人开展交流与沟通，激发智慧。
2当前计算机专业学生素质存在的问题
2．1专业学习热情不高
由于计算机的专业知识具有较强的专业性、理论性和抽象性，导致很多学生无法适应枯燥、单调的逻辑推理和演绎，再加上课程任务较重，很容易让他们逐渐丧失专业学习的兴趣和热情。目前，这一问题普遍存在，已经严重影响了计算机教学的质量，阻碍了计算机专业人才的培养。
2．2缺乏过硬的专业知识
目前，很多计算机专业的学生在参加工作时，根本无法胜任岗位对其专业技术的要求。究其原因，最根本的就是他们缺乏过硬的专业技术，综合能力低下，无法满足社会环境和实际工作对专业人才的需求。
2．3个人发展不协调
这一问题主要表现在如下几方面:第一，不能对自己进行准确的定位，缺乏爱岗敬业的精神，甚至缺乏基本的职业道德，不负责任地辞职、跳槽等。第二啊，缺乏积极向上的生活态度，得过且过。同时，不善于和其他人交流，难以适应社会生活。第三，知识面比较狭窄，缺乏道德伦理、人文科学等知识，也缺乏严谨审慎的科学态度。
3计算机专业教学中人文素质教育的应用方法
3．1正确认识人文素质教育的作用
广大计算机专业教育工作者，要从思想上转变，充分认识到人文素质教育在其中的重要作用。因为人文素质教育在传授知识之外，还传达着一种精神。它通过传授道德伦理以及文化艺术等方面的知识，来培养学生的人文素养和人文精神，不断追求理想的人格，完善自身，以此来达到个性解放，坚决反对封建迷信和盲目崇拜，坚持科学的世界观。在学生的价值观、人生观和世界观不断升华的过程中，不管身处于何种环境，都能保持健康积极的态度，选择正确的方式来处理。
3．2充分挖掘教材中的人文精神
计算机专业课程的教学过程中，蕴藏着丰富的人文主义精神内涵，需要计算机教师将其充分挖掘出来，并和专业内容进行有机结合，在教学的过程中自然的融入其中，传授给学生，对其潜移默化。这种人文素质教育能够加深学生对所学知识的认知和体会，具有较强的说服力和感染力。例如，在讲解《计算机组成原理》这一内容时，其结构的核心就是存储程序和控制理论。教师可以将被誉为“计算机之父”的冯•诺依曼的探索精神，以及他对数学以及计算机理论方面的伟大贡献贯穿在这一理论的讲解中，这样不仅可以提高学生的学习兴趣，还可以培养学生对科学的探索精神。
3．3在实验课教学培养学生的人文素质
在计算机专业教学当中，实验教学是必不可少的一部分，对于培养学生的人文素质具有非常重要的作用。在计算机专业的实验教学中，可以让学生反复调试每一个实验，让他们在经历挫折和失败之后，获得成功的喜悦，帮助他们建立健全的心理素质，养成百折不挠的精神。例如，在进行程序设计等实验课程时，部分同学辛苦地编辑了一大段程序，但是在运行的过程中发现，改程序并不符合实际情况，或者经常提示错误，就很容易产生沮丧等不良情绪，无心继续，等待其他人提供现成的源程序。此时，就需要教师对学生进行鼓励，指导他们去一一排除程序中出现的各种错误。这样不仅可以提高学生对问题的分析和解决能力，还能够培养他们的毅力。除了上述措施之外，要在计算机专业教学中融入人文素质教育，还可以在教学的过程中培养学生团结协作的合作精神。因为在科学研究中，不仅需要学生具备良好的个人素质，还要具备较强的合作、协调能力。例如，在《计算机组成原理》的课程设计中，可以采用分组的方式，每组3名成员，最后的成绩采用小组和成员的考核制度，既可以培养学生协同合作、荣辱与共的团队精神，又可以避免小组中个别成员不劳而获的弊端。
作者:杨雪 余敏 单位:长江职业学院
参考文献:
［1］张瑛．艺术院校计算机教学与人文素质教育的融合［J］．辽宁工业大学学报(社会科学版)，2016，19(02):125～127．
［2］靳清贤，杨清香．理工专业教学中的人文素质教育思考与探讨［J］．广州化工，2016，27(07):225～226．
【关键词】农村学校；信息技术课程；教学现状；发展建议
前言
“信息技术课程教育即计算机学科教育”不同于“信息技术教育”， 信息技术学科教育是工具，是资源和环境，知、行、情三者的交互，目的是学会运用计算机、学会使用计算机的方法和技能；而信息技术教育与信息技术学科教育比较，具有较强的综合性，它涉及众多的边缘和基础科学。信息技术教育本身就不具备严格意义上的所谓计算机学科性，它兼有基础文化课程、劳动技术教育和职业教育的特点，也兼有学科课程、综合课程和活动课程的特点。计算机是21世纪高度信息化的主要物质承担者和技术支持者，没有计算机及其网络技术，就没有当今社会的高度信息化。针对我校的实际情况，对计算机学科教学方面的现状问题作以下分析，并根据学校自身特点提出一些发展建议，希望对推动该学科的发展有一定作用。
一、我校信息技术课程存在的问题
（一）学校信息技术硬件设施建设滞后，计算机配备跟不上
目前，我校里虽然建立了计算机教室和多媒体，但只限于中学部，小学部基点校仍旧没有配备，而中学部计算机数量还达不到每生一机的要求，有的班级体上课仍有一些班级的学生是2人共用一台计算机，这就不利于教师的教学。
（二）学校管理体制不健全，学校缺乏一套对教师进行科学评价的体系
学校管理者对信息技术学科教育的重视程度不足，当前我校的计算机还处于普及阶段，计算机教育的水平也相对落后。同时，对信息技术学科教育重要性的重视只是停留在口头上，一方面强调其重要性，另一方面迫于应试教育的压力，削减计算机教育的教学总量，为了提高升学率，不断挤占信息技术教育课时，致使信息技术教育滞后于整个素质教育的发展。管理者对信息技术的发展掌握不足，就会导致在计算机教学中存在一些问题，这些因素就制约着我校计算机教学的发展。我校计算机课程属于“豆芽学科”，与音、体、美一样是教师的附属补充课，无法和语、数、外学科相比，从而导致教师教学的随意性和无序性，授课系统性和实用性较差，教师自行其事，缺乏有序性和连贯性。
（三）信息技术课程仍以应试教育为主，难以创新
以“考试”为主导的教学是应试教育最显著的特征，由于目前计算机课程还不是一门独立的基础性学科，加上学校管理的信息意识比较淡薄，以及教学条件的不足，计算机教学未能在课程设置中占重要地位，教师的教学活动基本还停留在书本讲授的传统教学模式上，主要针对期末的抽考进行教学。有相当多的学生对计算机课程的重要性认识不够，缺乏学习动机，只爱好游戏、聊天及看一些与学习无关的东西。
（四）教学考核方式老套、理论和实践脱节
信息技术课程是一门以实践为主的学科只有在实践中反复运用所学知识，才能真正达到计算机教学的目的。当前信息技术课程考试形式主要是期末抽考，还没有其他的考核方式，这就在教学存在理论脱离实践的现象，很多学生理论考试成绩非常好，由于上机时间不足，在实际操作中的效果就比较差。
二、我校信息技术课程的发展建议
由于计算机是21世纪高度信息化的主要物质承担者和技术支持者，没有计算机及其网络技术，就没有当今社会的高度信息化。因此，本人根据以上情况和学校实际工作出发，提出以下建议，争取为我校的信息技术教学工作尽自己一点绵薄之力。
（一）让素质教育成为信息技术课程教学的导航
信息技术课程教育的根本任务是普及计算机知识和技能，提高青少年的现代信息素质，使计算机技能更好的服务于的生活和学习，最终要培养学生对计算机和信息技术的观察能力、记忆能力、操作能力、分析和解决问题的能力。计算机素质教育首先要培养创造性思维，所谓创造性思维，指的是人在创造活动中或者在需要创造性解决问题情境中表现出来的有创见的思维，它的显著特点是能够提供新颖独创而又有价值的思维成果。另外，要优化思维品质。计算机是一门操作性很强的学科，学习过程是一个培养思维和毅力的过程。
（二）多渠道提高计算机学科教师的思想意识和业务水平
教育行政部门可以组织多种培训方式，提高计算机教师的思想意识和应用水平，提高教师计算机知识技能的水平，积极转化教师的态度，积极开展计算机教科研活动，提高教师创新能力。教师可以通过交流、讨论等方式，开设软件设计、网页制作、动漫设计、编程训练等，在轻松的环境中将自己的创新能力得到最大限度的发挥。
（三）学校管理者应转变观念、加强完善信息技术课程的教学管理体系
学校要建立信息技术课程教学的规范体系，加强学科的常规管理和评估工作，将计算机教师的业绩纳入到考核体系中来，在常规教学检查中要给予充分的体现，以调动教师的教学积极性和主动性，确保教学效果。加强教师的学科培训，掌握学科最新进展与教育理论。
（四）教师个人应努力提高自己的思想素质和业务水平
在上级各部门的指导下，教师要积极参加学习，努力提高自己的思想素质和业务水平，全身心地投入到信息技术课程的教学和科研中去，从而推动我校乃至我县信息技术教学工作的发展。
三、结束语
希望通过各级部门和学校领导的共同努力，大大加快我校信息技术教育的投入和发展，及时在信息技术课程方面建立一套适合我校发展的管理体系、教学研究体系和评价体系，以促进我校信息技术学教育教学工作的健康发展。
参考文献：
[1] 何克抗.现代教育技术[M].北京：北京师范大学出版社，1998.
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[3] 何克抗.计算机应用基础[M]，北京：高等教育出版社，2000.
关键词：人才培养方案；应用型；教学改革
作者简介：黄磊（1976-），女，湖南邵阳人，邵阳学院信息工程系，讲师；黄同成（1964-），男，湖南新邵人，邵阳学院信息工程系，教授。（湖南 邵阳 422004）
基金项目：本文系2009年湖南省普通高校省级教学团队项目“电气信息类专业基础教学团队项目”的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）01-0035-02
从世界上第一台电子计算机的诞生到现在，60余年的快速发展使得计算机学科有了很大的变化。计算机和通信技术十几年来迅速发展，中国也进入信息化社会。我国高等本科教育发展蓬勃，计算机科学与技术专业及其他计算机类相关专业的办学规模快速扩大，学生数量一度占到全国所有理工科总量的1/3。培养既具备专业素质又有学习能力的人才，制订科学合理的培养方案、设计有特色的教学计划十分重要。
一、 地方高校计算机科学与技术专业人才培养现状与信息社会人才需求趋势分析
1.培养现状分析
目前，开设计算机科学与技术专业的高等院校中除了几十所属于国家教育部直管以外，绝大部分是地方高等院校，在满足社会需求的同时地方高校计算机专业的人才培养面临着巨大挑战。
地方高校计算机专业培养方案没有各自的特色。专业培养方向涵盖太广而没有进行分类细化，导致了结构上的不合理。市场对计算机专业人才的需求量很大，但用人单位总是苦恼招不到合适的人才。
办学规模扩大和学生数量增加，教师特别是青年教师教学任务很重，时间和精力也有限，难以创造性地完成教学内容和任务。而市场反映计算机专业学生缺乏对专业知识的深度掌握，普遍看法是教师队伍专业素质有待提高，以满足信息社会高速发展的需要。
政府非常重视高校的建设和投入，软硬件设施与以往相比有了很大的改善和成就。如何利用好软硬件设施，加强实验及实践环节，设计高质量的实验，配备合格的实验指导人员，开展综合或系统的训练，培养动手能力强的学生才能真正见到办学成效。
2.人才需求趋势分析
信息化社会高速发展，计算机类人才的需求面是很广的，但也是呈金字塔结构，人才培养也应当是金字塔结构。
从长远利益考虑，需要一支计算机相关理论及核心技术的创新型、研究型队伍，即科学型人才。
国内外大部分IT企业主要是开发本企业产品（包括软件和硬件）以满足信息化需求，需要计算机工程型人才拥有独自或在大项目组中设计、构建和校验基于计算机的系统的技术与经验，这也有很大的需求量。
与此同时，信息化进程已经涉及到各行各业。企事业单位和国家信息系统的建设与运行是目前和今后采购、应用计算机软硬件产品的主流需求，这些用人单位需要高等学校培养大批信息化应用型人才。能从事信息化类型工作，同时又具备工程型人才素质及能力的人才应该是目前非常紧缺和抢手的专门人才。
实践表明，具备扎实的数学基础和科学思维品质并熟悉某一领域的本专业人才能很快适应该领域的工作，并且表现出很强的后劲。美国的股票、证券交易所的操盘手、分析员大多是从理科信息类毕业生中招聘，通过三个月左右的培训即能胜任工作，这说明该专业学生具有很宽的就业面和很强的适应性。从国内近几年的就业情况看，该专业毕业生呈现供不应求的局面。[1]
企业对员工的要求是要具备相当的学习能力，以学习能力为代表的发展潜力是企业最想要考察的重要素质之一。另外，实践动手能力、人际交往交流能力、团队协同工作能力、分析能力、应变性和适应能力也是很重要的。
总之，计算机信息技术人才在各行各业、各企事业单位信息化建设中担任着重要角色，和具体应用相比，他们更懂得计算机软硬件的功能和组成，更了解如何使用和维护计算机，使计算机能在各领域发挥最佳作用。
二、面向市场的计算机科学与技术专业应用型人才培养的改革与构思
目前在计算机学科（计算学科）教育方面最有代表性和影响力的工作依然是IEEE-CS和ACM组织的计算机教程（Computing Curricula）研究工作。从著名的Computing Curricula 1991到现在，国外计算机教育工作者的思路也出现了重大的转变。过去形成的课程设置报告曾经是试图将计算机科学、计算机工程和软件工程融合成一个统一的文件。这种做法在十几年前是可行的，但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。[2]
企业分工是很明确的，对人才的需求也是多层次的。就技术岗位而言既需要操作工人、技术员，也需要工程师。从某种程度来讲，地方高校要以培养本科应用型专门人才为根本任务，培养的学生不仅要有扎实的理论知识，更要有过硬的实践技能，以便更好地适应社会的需要。这就要求高等学校要转变办学理念，把为社会培养高素质应用型人才作为总体目标。作为高等教育工科类，其目标就是培养未来的工程师，必须重视实践性、应用性。面向市场的应用型人才培养以培养技术应用能力为主线，设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案；以“应用”为主旨构建课程体系和教学内容；实践教学强调技术应用能力和综合职业能力的培养。
综合分析和调研，计算机科学与技术专业应用型人才主要学习计算机科学与技术方面的基本理论和知识；具有工程实践应用和开发计算机系统的基本能力；对信息技术的效用、发展趋势有深入理解和评估能力，能根据不同组织、机构的需求选择和实施信息技术，有良好的组织管理和交流沟通能力，具有良好的外语运用能力，能适应技术进步和社会需求变化的高素质工程型应用人才。
有了更科学、更明确的专业定位和办学思路，接下来还要制订一系列改革措施加以保障。
1.深化教学改革，制订教学计划和构建课程体系
人才培养方案中的课程体系设置是培养目标和规格的具体体现。[3]在制订教学计划和构建课程体系时，既要根据社会和企业对本专业学生的用人需求变化做出快速准确的调整，又要坚持人才培养的多层次要求。必须贯彻我校提出的“基础扎实、实践能力强、综合素质高、具有创新意识”的主要目标，把知识传授转换为能力培养，把专业业务能力培养与素质培养相结合，把公共通识教育与专业教育相结合，把课内与课外相结合，把理论教学与实践实训相结合。新的培养方案既要继承旧版教学计划中的成功经验，也要体现新的特点，有必要的话还可以师范类和非师范类兼招培养，进一步扩大学生就业面。
结合我校教学计划的基本原则，可把本专业课程体系分为基础课程（含公共基础课、学科和专业基础课）、专业核心课程（专业必选课程）、专业提高课程（专业选修课程）三大模块，依此分类施教。从加强基础、分类培养的教育理念出发，参考专业规范的教育内容与知识体系，设计每一门课程的教学大纲。基础课程参照专业规范要求尽可能更新教学内容和方法，加强能反映本学科及专业发展潮流和最新趋势的内容，加强突出基础理论教学的应用和实践部分，培养学生独立分析和解决问题的能力，为日后专业技能的提高奠定坚实基础。专业核心课程强调专业基础性和本科教学的培养规格要求，主干课程涵盖知识体系中的核心知识单元，努力夯实学生的专业面和知识面，增强学生毕业进入社会的适应能力。专业提高课程则适应行业发展和变化，以扩大学生视野为目的设计课程内容，进一步加大实践和应用的比例，强化动手能力、应用能力，注重职业素质的培养。
2.进一步改革教学方法和考核方式，使人才培养更有效，人才考核更合理
探索面向市场培养工程应用型计算机人才的体制和机制，形成“以教师为主导，以学生为主体”以及“在教师指导下学生自主性学习”的基本教学模式；理论教学结合实践教学、案例教学；进一步开展书面考试和实践考核相结合的考核方式，多机制、多渠道、多途径提高计算机科学与技术专业学生的理论水平和实践能力。一方面可以通过校校合作借鉴其他学校的办学经验，引进优秀的课程教材、教学手段和考试方法，另一方面也可以通过校企合作导入相关专业提高课程，共同育人。
3.加强和完善实践教学体系，着力培养学生的实践应用能力
应用型人才培养模式的核心是培养学生的应用能力、创新能力和工程素养。[3]要以实践教学为根本、技能培养为宗旨，依托校内实验室和校外实践基地，培养和增强学生的实践能力。实践教学要贯穿整个学程，增加在人才培养方案中的比重，探索建立相对独立的实践教学体系。
要达到这个目标就必须大力加强和完善实践教学环节，建立多层次、综合性的实践教学体系。实践教学要注重针对性和应用性。程序设计是计算机科学与技术专业的基本功。除课内实验外，每学期都分别安排课程设计、专业实习、毕业设计等实践环节，培养学生灵活应用知识分析问题、解决问题的实际能力和创新能力。
另外，与生产型企业的产学研合作应该是人才培养的重要平台。学校、学院要充分利用当地或周边优秀企业资源，与它们建立互惠互利的合作关系，以产学研合作为龙头，强化学生的实践能力和技术创新能力培养，大力发展实习实训基地，使学生结合企业真实的开发项目充分消化、应用课堂所学的理论知识，逐步培养和提高学生的专业技能和职业素质。[4]为使学生能获得更好的实践成效，条件允许的学校还可以把学生的毕业实习和毕业设计委托合作企业配合完成。
4.开展课外科技活动和指导参加竞赛，拓宽学生的专业方向和知识面
开展各类课外科技文化活动和举办讲座，积极引导学生参与活动和听讲座，动员学生积极参与一些公开赛（诸如ACM大赛、数学建模大赛等），由带队老师指导参加。通过一系列的活动拓宽学生的专业方向和知识面，强化专业方向能力的培养。
三、 总结
人才培养方案的改革与实施是一项系统工程，要想获得预期的成效与学院管理、教学运行与管理、师资力量、软硬件条件和水平等多方面因素密不可分。随着计算机及信息技术类专业的迅速发展和教育教学改革的不断深化，根据人才市场的多样化和个性化需求，在人才培养方案实施中需要突出以下几点：强调工程技术及应用能力，构建品牌专业和优秀课程群；着重“教师为主导、学生为主体”的教学理念；着重学生综合素质及可持续发展能力和创新能力的培养。
参考文献：
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按照教育部的要求,分委员会的职责是组织和开展本专业教学领域的理论与实践研究,指导高等学校的学科专业建设、教材建设、教学改革、实训基地建设、实验室建设等工作,制定专业规范或教学质量标准,接受委托承担专业评估任务,接受委托承担本科专业设置的评审;组织师资培训、教学研讨和信息交流等工作,完成教育部委托的其它任务。围绕着这些要求,分委员会2006年4月21～22日在长沙召开主任会议,确定了任期5年内的工作。将总目标确定为:在4种力量的支持下,做好4件事情。这4种力量是:教育主管部门(教育部、各省市教育厅/局)、相关院系领导和广大一线教师、相关行业学会/协会/组织(如:中国计算机学会、全国高校计算机教育研究会、各省市计算机学会、计算机用户协会、软件行业协会、全国高校计算机系(院)主任(院长)论坛)和相关企业。4件事情是:宣传培训、分类试点、专业认证、完善规范。
在过去的3年半中,在各方的支持下,分委员会全体积极努力,开展了深入的研究、广泛的宣讲和培训、扎实的分类培养试点,以及稳步的专业认证试点。
1广泛的宣讲与培训
《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》(简称为《规范》)的研制汇集了全国计算机专业的大批教育教学专家,历时3年多。教育部对《规范》给予了高度的重视,一直关注并适时给予指导,于2006年6月24组织专家进行了评审。评审认为:“这些文件的起草是一项大规模深入的研究工作,对于我国计算机专业教育和基础教育具有针对性和创新性,对规范和蒋宗礼老师
发展我国高等学校计算机教育具有重要指导意义,是我国计算机教育改革的一项重大研究成果”。
《规范》于2006年9月正式出版发行,目前已经第三次印刷。根据2006年9月8日分委员会第一次全体会议的决定,全体委员根据分工,按照分委员会制作的标准讲稿,在全国范围内开展了广泛的宣讲,几乎覆盖所有的省会城市,部分省市的宣讲还进行过多次,受到了同行们的广泛热烈欢迎。经过2年多共计约70次的宣讲,至少5000余人次的一线教师和专业负责人直接听取了报告。在各校计算机专业明确基本方向和要求,修订教学计划中发挥了指导作用。
宣讲过程与部级精品课程、部级和省市级精品教材等优质资源的推广应用相结合,一批具有丰富教学经验和课程建设经验的一线教师直接与广大教师面对面,毫无保留地将自己的研究成果、经验、方法等拿出来和大家共享,有效地促进了计算机及其相关专业教学水平的提高。
2进一步深入研究
由于计算学科仍然是一个年轻的学科,其发展非常快,特别是在新技术、新系统以及广泛的应用方面,发展特别迅速。所以,该学科的一些分支学科逐渐形成并迅速丰富。为了应对这一局面,分委员会在《规范》的基础上,继续开展了一系列的研究。主要包括发展战略研究、高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程研究、高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范研究、高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案研究、计算机科学与技术专业能力培养研究。
2.1发展战略研究
作为延续,分委员会再次组成研究小组,继续从理念的层面开展专业发展战略的研究。希望“细化认识,升华观念,看得更加远一些”。希望从健康发展的专业特征入手,研究计算机科学与技术专业的未来发展方向,寻求“从专业出发”和“从学生出发”办专业的统一。
研究小组2008年4月正式成立,2008年7月2日召开了电话会议,就有关问题进行了讨论,2008年8月13日在山东大学威海分校召开研究会。该小组目前正具体就“关于‘分类培养’战略的进一步思考”、“关于计算机专业人才的社会需求”、“计算机专业毕业生去向分析”、“国外计算机专业办学情况概览”、“关于‘就业导向’办专业观念的辨析”等方面的问题进行了研究。
2.2公共核心知识体系与课程研究
这项研究是根据2006年11月18日分委会主任扩大会议的决定进行的,其目的是为了进一步提高《规范》的可操作性。希望通过这项研究,找出本专业有关方向的公共基础知识结构,构建适当的公共基础知识课程体系,为在公共平台为基础上构建课程体系提供参考,以适应目前许多学校以不同层次的平台为基本构架制定本科教育课程体系的需求,力求实现无论CS、CE、SE、IT中的哪一个方向,都能够比较方便地在这组课程的基础上进行扩充而得,同时也可以有效利用已有的优质资源,迅速提高本专业的整体办学水平。
2006年12月研究小组成立,2007年4月底形成初稿,2007年6月中召开主任会议集中进行讨论和修改,在此基础上形成草案,全体委员中广泛地征求了意见,研究成果以《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》的形式于2007年9月由清华大学出版社正式出版。2008年10月增加了适当的内容后,以修订版的形式重印。
核心课程选取的原则是:涵盖4个方向的公共要求,实现在课程层面上对公共知识体系、专业培养公共要求和基本特征的体现;构成一个既照顾到学科,又照顾到专业的基础平台,使得人们能够方便地构建完整的、全局优化的专业教育课程体系;充分考虑学时的限制,按照总学时20%计算,将公共核心课程的总学时控制在500以内;用尽可能成熟的课程实现涵盖,而且这些课程可以体现学科教育的一些基本特点。
该知识体系共包括8个知识领域,含39个知识单元,共342个核心学时。其中,离散结构(DS)60核心学时、程序设计基础(PF)67核心学时、算法(AL)28核心学时、计算机体系结构与组织(AR)60核心学时、操作系统(OS)32核心学时、网络及其计算(NC)48核心学时、程序设计语言(PL)13核心学时、信息管理(IM)34核心学时。他们被涵盖在程序设计、离散数学、数据结构、计算机组成、计算机网络、操作系统、数据库系统等7门课程中,这些课程称为公共核心课程。
《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》包括8部分:第一部分介绍开展这项工作的背景;第二部分介绍各专业方向基本要求,包括:各专业方向的问题空间与知识取向、学生专业能力的培养、以及能力的详细描述;第三部分介绍公共核心课程选取的原则;第四部分给出这些课程所含的知识体系,称之为公共核心知识体系;第五部分给出了7门公共核心课程的大纲;第六部分给出公共核心课程对各个方面核心知识单元的覆盖分析;第七、八部分分别为示例和总结。
2.3实践教学体系与规范研究
这项研究是根据2007年7月19日教育部高等学校理工科教学指导委员会指导性专业规范研制工作会议要求,以及2007年6月16日主任会议和2007年10月13日第二次全体会议决定进行的。本研究根据强化学生理论结合实际能力的培养,进而更好地支撑学生基本专业能力培养的需要,依照《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》和《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》的总体要求,构建相应的实践教学体系。
实践体系包括课程实验、课程设计、专业实习和毕业设计。这里强调实践教学为总的教育目标服务,要与理论课程教学相结合,要考虑课程的教学目标,体现课程的特点,体现课程的内容要求和能力培养要求,与理论课程有机结合,构成有机整体,贯穿于人才培养的全过程。
理论教学与实践教学并举并重是一个基本原则。理论和实践相互结合,既重视理论传授,又重视实践引导,从培养创新意识、工程意识、工程兴趣、工程能力、或者社会实践能力出发,强调实验、实习、课程设计、社会调查、毕业设计(论文)等实践性教学环节进行整体、系统的优化设计,把基础教育阶段和专业教育阶段的实践教学有机衔接,使实践能力的训练构成一个体系协调实现学生对学科知识和方法的实践的体验、探索与应用。
追求实验体系的完备、相对稳定和开放,体现循序渐进的要求,既要有基础型的验证实验,还要有设计型和综合型的实验和实践环节;在规模上要有小、中、大,难度上要有低、中、高;在内容上,既要有基本要求,还要有更高要求,通过更高要求引导学生进行更深入地探讨,体现实验题目的开放性。另外,还要强调实践环节与实际的紧密结合。
从覆盖面来说,作为计算机科学与技术专业的实践教学体系,既要包含硬件方面的,又要包含软件方面的;既要包含基本算法方面的,又要包含系统构成方面的;既要包含基本系统的认知、设计与实现,又要包含应用系统的设计与实现;既要包含系统构建方面的,又要包含系统维护方面的;既要包含设计新系统方面的,又要包含改造老系统方面的。
从实验类型上来说,需要满足人们认知渐进的要求,要含有验证型的、设计型的、综合型的。要注意各种类型的实验中含有探讨性的内容。对综合型的实验,要尽量与“企业”相结合。
从规模上来说,要从小规模的开始,逐渐过渡到中规模、较大规模上。关于规模的度量,就程序来说大体上可以按行计。小规模的以十计,中规模的以百计,较大规模的以千计。包括课外的训练在内,从一年级到四年级,每年的实验和实践量折合成程序量,可依次大约为5000行、1万行、1万行、1.5万行。这样,通过四年的积累,可以达到4万行的程序量。作为最基本的要求,至少应该达到2万行。
研制出的《高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范》于2008年10月由清华大学出版社出版。其中包括程序设计基础、数据结构、操作系统、编译原理、计算机图形学、人工智能、软件工程、数据库系统、数字逻辑、计算机组成基础、计算机体系结构、嵌入式系统、计算机网络等13门课程的实验,数字逻辑、计算机原理、嵌入式系统、数据结构、操作系统、程序设计、软件工程、网络应用、网络工程等9个综合课程设计,以及对专业实习和毕业设计的要求。
2.4专业核心课程教学实施方案研究
为推动分类培养思想的落实,建设优质教学资源,解决现在相关课程建设中存在的问题,推进计算机科学与技术专业的科学办学进程,2008年3月,分委员会、中国计算机学会教育专业委员会和高等教育出版社决定联合开展“高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案”研究。该研究于2008年4月获得教育部的批准,作为教育部高等理工教育教学改革与实践项目之一立项。
该项研究根据《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》并考虑到“软件工程”的重要性,项目包括离散数学、程序设计基础、数据结构、计算机组成原理、操作系统、数据库、计算机网络、软件工程8门课程的教学实施方案的研制,探求在教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会的基本课程教学大纲下,如何面向科学型、工程型和应用型三类人才的培养需要,根据不同类型人才关注不同的学科形态、不同的问题空间、不同的根本问题,以知识为载体,瞄准专业能力的提高和专业素质的形成开展有效的教学活动,形成较系统地课程教学实施方案。同时对相应的教材建设提供一个指导性意见(方案),解决目前课程教学和教材建设中可能存在的趋同性、盲目性、孤立性,以及不完整、不合理交叉等问题,改变过分追求知识的全面性,忽略人才培养的适应性倾向,为计算机专业的教育教学能够瞄准基本目标,更科学有效地实施进行探索。
瞄准这一目标,按照科学型、工程型和应用型三类人才培养的需求,分别设计出上述8门课程的三种不同的教学实施方案。特别要指出的是,科学型以“计算机科学”专业方向为基本背景,工程型以“计算机工程”和“软件工程”专业方向为基本背景,应用型则以“信息技术”专业方向为基本背景。
考虑到这些课程虽然都是计算机科学与技术专业的核心课程,但它们却有着不同的特点和属性,所以在内容组织形式上我们没有苛求完全一致,而是依据一个基本框架,允许各门课程给出反映自身特点的内容。再者,教学实施方案要解决的问题涉及到方方面面,有的还是本学科尚未完全解决的问题,所以,很多内容都是探索性的,需要在实践中不断丰富、不断提高。其三,课程教学是与教师紧密相关的,甚至可以说大纲、教材只是一个框架和素材,课堂教学这部剧如何展开,还依赖于集导演和演员于一身的教师,所以给出的只是提示性的参考。
项目共有核心研究成员51人,来自32所高校和高等教育出版社,包括18门部级精品课程的负责人和主讲教师。《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》于2009年5月由高等教育出版社出版。
2.5专业能力培养研究
根据2008年11月1日分委员会第三次全体会议的决定,开展计算机科学与技术专业能力培养研究。2008年12月研究小组成立,将基本框架确定为研究专业基本能力的基本内容和计算机专业的核心课程(7门公共核心课程和软件工程课)对这些能力的培养实施。
专业能力培养的研究是一个极具挑战性的题目,这项研究旨在为如何将面向知识的教育转变为能力导向的教育做出基础性的探索。研究初步将计算机专业高级人才的专业基本能力包括计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力等4个方面。认为他们包含有丰富的内容,例如,计算思维能力包括:问题的符号表示、问题求解过程的符号表示、逻辑思维、抽象思维、形式化证明、建立模型、实现类计算、实现模型计算、利用计算机技术等,程序设计与实现能力主要包括:设计数字电路、实现数字电路、设计功能部件、设计芯片、对芯片进行程序设计、小型程序设计、大型程序设计、系统程序设计、实现智能系统等,系统能力分为系统的认知、分析、开发与应用能力,其中系统认知能力主要包括:基本系统软件使用、系统软件构成、基本的计算机硬件系统构成、网络系统的构成、硬件系统的性能、软件系统的性能、实验分析等。
首先要研究这些能力的内涵和描述,包括该书的作用描述、培养描述、培养中要注意的问题等。在这个基础上,以离散数学、程序设计基础、数据结构、计算机组成原理、操作系统、数据库、计算机网络、软件工程8门课程为基础,探讨课程教学如何在学生的专业能力的培养中发挥更有效的作用。
3办学试点
根据分委员会的工作安排,为了更有效地实施《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》,推动计算机科学与技术专业的改革,经过准备,于2007年正式启动办学试点工作。2007年6月16日发出了“关于征询实施‘计算机科学与技术专业规范’意向的函”。2008年3月25日,根据有关高校的申请,做出了“关于计算机科学与技术专业规范试点立项决定”,分成“地方院校计算机应用人才培养研究与试点”、“具有行业特色院校中计算机专业人才培养研究与试点”、“面向本科就业市场的计算机专业人才培养研究与试点”、“科学型与应用型兼顾的计算机专业人才培养研究与试点”4个课题开展试点工作。参加试点的学校有济南大学、武汉工程大学、宁夏大学、河北师范大学、上海海事大学、华中农业大学、西安邮电学院、长江大学、吉林化工学院、中国计量学院、黄冈师范学院、厦门大学、天津大学、河海大学。
2008年3月28日,分委员会向教育部高教司提交“关于计算机科学与技术专业规范试点工作立项的报告”。2008年4月8日,教育部高等教育司批准立项(“关于批准计算机科学与技术专业教学改革与实践项目立项的通知”教高司函z2008{71 号)。2008年4月18日在北京大学召开“推进计算机科学与技术专业科学办学试点工作会议”,重点讨论了有关计算机科学与技术专业科学办学试点工作,就试点工作做出了具体安排。2008年4月28日发出“关于制订计算机科学与技术专业试点实施计划的函”,要求各试点高校提交试点实施计划,并要求责任专家提供相应的咨询。
为了搞好这项工作,分委员会非常重视,曾多次召开会议进行研究。实际上这是一项特殊的工作,其特殊性就在于它是研究性的,而且研究中有许多要实施工作。例如:如何实现学生的分类培养?如何有效利用学校的环境和已有的基础开展实践活动?不同类型的学校,不同的试点目的,各有什么样的、多大的难度?在什么样的条件下可以比较顺利地参照规范进行办学,哪些条件下会有更多的困难?这些困难是否能够被克服?如何克服?这都是试点中值得具体研究的问题。即使在试点的具体做法上,又有很多值得探讨的问题。
4专业认证
为了积极推进计算机科学与技术专业的教学改革,配合教育部的工程教育专业认证工作,分委员会参加了计算机类专业的认证工作。2006年对山东大学、北京航空航天大学,2007年对哈尔滨工业大学、西安电子科技大学,2008年对复旦大学、华南理工大学进行了专业认证,取得的经验受到教育部的重视,先后两次在全国工程教育专业认证工作经验交流和培训会议上介绍经验,受到高度评价,还多次应邀参加全国工程教育专业认证专家委员会组织的文件修订等工作。
根据《全国工程教育专业认证专家委员会章程(暂行)》,开展工程教育专业认证的目标是:构建我国工程教育的质量监控体系,推进我国工程教育改革,进一步提高工程教育质量;建立与注册工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系,构建工程教育与企业界的联系机制,增强工程教育人才培养对产业发展的适应性;促进我国工程教育的国际互认,提升国际竞争力。可以说,其核心内容是构建工程教育的质量监控体系,推进工程教育改革,进一步提高工程教育质量。
认证要求从以下7个方面考察专业的办学状况:
(1) 专业目标。强调专业设置的合理性,培养目标和要求的合理性,强调它与社会需求和自身状况的符合度,以给目标的有效达成提供基础。
(2) 质量评价。分别以内部评价、社会评价两个方面分别从学校和用人单位的视角来评价专业的教学过程和教育教学的最终结果――毕业生,以促进教育教学工作的持续不断地改进。
(3) 课程体系。关注到课程设置的科学合理性,实践环节是否完善,是否满足要求。特别是密切关注作为“实践教学”重要部分的毕业设计或毕业论文,为了突出起见,这个环节被单列为一个“内涵”。
(4) 师资队伍。除了包括最基本的师资数量与结构外,还关注到了教师发展,通过关注这一点,来保证维持一个通过认证的专业的教学正常运行的最关键条件――师资的满足和不断改进愿望的实现。
(5) 支持条件。包括了除师资条件外的其余办学条件:教学经费、教学设施、图书资料、产学研结合。其中的“产学研结合”用来进一步促进教育教学与实践的紧密结合,进一步体现“工程教育”的特点和要求。
(6) 学生发展。包括招生、就业、学生指导。招生体现了学生的基础和社会声誉,就业体现了教育的结果和社会认可度,学生指导则要求学校为学生的发展提供更贴切的指导,以利于学生个性化的发展,充分发挥学生的擅长和他们的创造性。
(7) 管理制度。包括教学管理、质量控制两个方面的内涵,分别从管理制度的完善与执行、质量控制标准的设置与执行两个方面体现对培养合格毕业生的保证。
认证通过强调国际等效、能力培养导向、明确的培养目标定位、不断改进的机制来促进专业办学水平的提高。从目前完成的认证工作来看,计算机科学与技术专业开展的工程教育专业认证试点工作取得了良好的效果,对加速计算机科学与技术专业的建设,迅速改善专业结构,提高专业办学水平发挥了重要作用,同时也引起了各个办学单位的高度重视,这项工作的步伐有望加快。
