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計(jì)算機(jī)導(dǎo)論學(xué)習(xí)報(bào)告范文第1篇

摘要：“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”是計(jì)算機(jī)各專業(yè)本科的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)的重要性是不言而喻的。針對(duì)近年來在大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)中開展的“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程的現(xiàn)狀，結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，本文就“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”的教學(xué)方式和方法做初步探討。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；計(jì)算學(xué)科；課程構(gòu)建；導(dǎo)引

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)者要學(xué)習(xí)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是入門課。應(yīng)該就學(xué)科特點(diǎn)、學(xué)科形態(tài)、歷史淵源、發(fā)展變化、典型方法、學(xué)科知識(shí)組織結(jié)構(gòu)和分類體系、各年級(jí)課程的重點(diǎn)，以及如何認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)，學(xué)好計(jì)算機(jī)科學(xué)等問題從科學(xué)哲學(xué)和高級(jí)科普的角度去回答學(xué)生的疑問，因而起到后續(xù)課程導(dǎo)引的作用，從而讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有一個(gè)全面的初步了解，并為深入學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)學(xué)科的各專業(yè)課奠定“以全局指導(dǎo)局部”的基礎(chǔ)。

但是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展日新月異，新方法、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。因此很難找到一本與時(shí)俱進(jìn)的教材，既滿足學(xué)生的理論課需求，又滿足實(shí)踐課需求。同時(shí)傳統(tǒng)教學(xué)模式中有些內(nèi)容已不適應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)的要求，需要進(jìn)行變革，針對(duì)上述情況，筆者對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行探討自己的看法。

2存在問題

通過大三、大四學(xué)生調(diào)查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)問及你對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科的體系結(jié)構(gòu)怎么理解？80%的學(xué)生對(duì)此問題回答模棱兩可，筆者對(duì)這種現(xiàn)狀震驚了。相當(dāng)一部分學(xué)生對(duì)計(jì)算科學(xué)缺乏比較全面的認(rèn)識(shí)，科學(xué)思維能力、創(chuàng)新能力、工程知識(shí)、分析和解決實(shí)際問題的工作能力較差，一些學(xué)生經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)后還沒有建立起一些專業(yè)學(xué)習(xí)的方法，甚至有些同學(xué)認(rèn)為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)就是熟練掌握電腦的基本操作，而對(duì)于一些理論方面的知識(shí)缺乏興趣。這樣必然導(dǎo)致學(xué)生在以后的專業(yè)學(xué)習(xí)和自我學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)方面出現(xiàn)很大的障礙。究其以上情況，教與學(xué)的目前狀況值得我們深思了。

鑒于存在以上的現(xiàn)象，誠(chéng)然與學(xué)生本身的學(xué)習(xí)能力、態(tài)度、興趣有關(guān)，但另一方面對(duì)“計(jì)算機(jī)算計(jì)導(dǎo)論”這門課程的內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)要求以及對(duì)教師的要求等都發(fā)起了挑戰(zhàn)，如何解決這門入門課程對(duì)學(xué)生、后續(xù)課程的引導(dǎo)作用，是目前亟待解決的問題。

3教學(xué)目標(biāo)

多年來，在計(jì)算機(jī)專業(yè)教育中，對(duì)該課程應(yīng)達(dá)到怎樣的教學(xué)目標(biāo)問題一直沒有定論，這也就給從事該課程教學(xué)的教師帶來了一些難度和偏差。由于學(xué)生個(gè)體的差異，如對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)程度的不同，導(dǎo)致他們對(duì)該課程的需求、興趣不同，因此就有可能在教學(xué)過程中增加或刪減一些內(nèi)容，而實(shí)際上，內(nèi)容的增加或刪減的根本原因就在于沒有課程目標(biāo)的約束。1989年1月，ACM攻關(guān)組在《ACM通訊》雜志上發(fā)表了計(jì)算教育史上具有里程碑意義的報(bào)告――《計(jì)算作為一門學(xué)科》，該報(bào)告明確要求《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程要以嚴(yán)密的方式將學(xué)生引入計(jì)算學(xué)科中各個(gè)富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。2001年12月，ACM 和IEEE - CS任務(wù)組提交的CC2001 (Computing Curricula 2001)報(bào)告更進(jìn)一步指出，該課程應(yīng)能讓學(xué)生了解計(jì)算學(xué)科中那些富有智慧的核心思想 。我們從這個(gè)意義上出發(fā)來看，既然本課程是計(jì)算專業(yè)的最先開設(shè)的課程，它應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)是：(1)激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)學(xué)科的興趣；(2)充分展示計(jì)算領(lǐng)域能做什么，但不去深究怎么做；(3)能揭示計(jì)算領(lǐng)域的歷史及其發(fā)展?fàn)顩r；(4)能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科全局觀及隨著學(xué)科的發(fā)展不斷更新知識(shí)的意識(shí)；(5)能讓學(xué)生了解該專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具有的基本知識(shí)和技能，以及在該領(lǐng)域工作應(yīng)有的職業(yè)道德和應(yīng)遵守的法律準(zhǔn)則。

4教學(xué)內(nèi)容

近年來，雖然很多高等學(xué)校開設(shè)了“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課，但要區(qū)別計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生與非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生在培養(yǎng)目標(biāo)和方向上的不同，；還要明確課程內(nèi)容設(shè)置目的，作為計(jì)算機(jī)方向的入門課程，應(yīng)把握教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度。按照“CCC2002教程”的描述，按照上述對(duì)內(nèi)容的描述，“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程的內(nèi)容可分為下列幾大部分：

(1) 計(jì)算機(jī)學(xué)科概述，包括學(xué)科的背景、發(fā)展歷程、名稱的來歷等；

(2) 對(duì)計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的描述，包括計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展，馮?諾伊曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的基本組成，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展等；

(3) 對(duì)軟件知識(shí)的描述，包括軟件的分類、程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想、算法與算法分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與操作系統(tǒng)的基本知識(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件工程；

(4) 對(duì)通信與網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的描述，主要介紹數(shù)據(jù)通信的基本概念和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，包括網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通信的基本方法和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全和管理知識(shí)；

(5) 人與計(jì)算機(jī)，包括人機(jī)交互知識(shí)、人工智能技術(shù)的研究領(lǐng)域及取得的主要成果、人腦與電腦的關(guān)系；

(6) 計(jì)算機(jī)和社會(huì)，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)專業(yè)與社會(huì)的關(guān)系、知識(shí)產(chǎn)權(quán)與職業(yè)道德等；

(7) 學(xué)科的未來，在每一部分中穿插介紹計(jì)算機(jī)發(fā)展史上著名的事件、公司、人物、產(chǎn)品，我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程，使學(xué)生全面了解本學(xué)科。

5教材選擇

5.1適當(dāng)補(bǔ)充新的信息

在課程內(nèi)容的選擇上，既要有基礎(chǔ)性又必須有先進(jìn)性。既然計(jì)算機(jī)導(dǎo)論是一門正規(guī)的基礎(chǔ)課程，課程內(nèi)容就不能帶有隨意性。課程的性質(zhì)和目的也決定了不僅要向?qū)W生介紹計(jì)算機(jī)的感性知識(shí)，還要介紹計(jì)算機(jī)的理性知識(shí)，即要“領(lǐng)進(jìn)門”，又要“送一程”，所以課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性是十分重要的，這一部分內(nèi)容應(yīng)該相對(duì)穩(wěn)定。 但是計(jì)算機(jī)導(dǎo)論又是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和軟件的更新?lián)Q代十分迅速，如果授課內(nèi)容陳舊、膚淺，不但學(xué)生會(huì)失去學(xué)習(xí)的興趣，而且上機(jī)實(shí)習(xí)也會(huì)遇到障礙(找不到過時(shí)版本的軟件)，所以課程內(nèi)容必須“吐故納新”，要適當(dāng)介紹一些計(jì)算機(jī)技術(shù)的新知識(shí)和一些流行的優(yōu)秀軟件，使課程內(nèi)容始終保持先進(jìn)性。 所以不僅教學(xué)大綱要不斷修訂，而且教材也要及時(shí)更新。

5.2防止兩個(gè)傾向

在計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課的內(nèi)容選擇上還要防止兩個(gè)傾向:一個(gè)是過于簡(jiǎn)單，另一個(gè)是過于復(fù)雜。 如果課程內(nèi)容簡(jiǎn)單化，降低要求，就容易把這門課降格為社會(huì)上一般的計(jì)算機(jī)操作培訓(xùn)班。 把計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育系列課程的第一門課程混同于計(jì)算機(jī)掃盲，是對(duì)該課程采取實(shí)用主義態(tài)度的結(jié)果，也是對(duì)課程性質(zhì)和任務(wù)的一種誤解。 反之，如果課程內(nèi)容復(fù)雜化，一再加碼，就會(huì)把這門課提升到計(jì)算機(jī)原理課的水平，學(xué)生聽不懂，吃了夾生飯，會(huì)給后續(xù)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)造成障礙，同樣也會(huì)使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)“望而卻步”。

6教學(xué)方法的探討

6.1教學(xué)融入“故事性、趣味性、啟迪性”

“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程的教學(xué)會(huì)涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的很多人和事物，如果將一味地將一些枯燥的知識(shí)簡(jiǎn)單的傳授給學(xué)生，學(xué)生的接受能力和興趣并不能達(dá)到理想的效果，把涉及到的專業(yè)術(shù)語知識(shí)等所關(guān)聯(lián)的到人物事件講述成一個(gè)個(gè)生動(dòng)的故事，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過他們的成功與貢獻(xiàn)來啟迪我們的學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)專業(yè)認(rèn)識(shí)。比如講到計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)時(shí)，就會(huì)提到馮諾依曼，他的人生經(jīng)歷，事件發(fā)展背景；講到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)就會(huì)提到，美蘇爭(zhēng)霸等重大事件；比如講到人工智能方面可以引出“深藍(lán)大戰(zhàn)”。這樣集故事性、趣味性、啟迪性結(jié)合古板的知識(shí)讓學(xué)生充滿興趣開拓自己的知識(shí)面。

6.2直觀的教學(xué)法

比如，當(dāng)涉及到一些硬件知識(shí)時(shí)候，教師可以在課堂一邊拿著一些硬件部件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解。在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓學(xué)生親自動(dòng)手來實(shí)踐課堂教學(xué)的理論知識(shí)，比如進(jìn)行硬件組裝，讓學(xué)生通過真實(shí)地觸摸硬件的元器件及產(chǎn)品來加深他們對(duì)知識(shí)的理解；再如，當(dāng)講到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)知識(shí)時(shí)，就可以到實(shí)驗(yàn)室去，讓學(xué)生從專業(yè)的角度來學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的組成。這種感性的教學(xué)方法能帶給學(xué)生直接的專業(yè)學(xué)習(xí)體驗(yàn)以及更新穎的感觀認(rèn)識(shí)。

6.3善用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)教學(xué)法

采用這種技術(shù)不僅能使大一學(xué)生有了上課耳目一新的感覺，更重要的是它能在有限的課堂時(shí)間里帶來更多的信息量：

(1) 在講到硬件的一些基礎(chǔ)知識(shí)，可以用視頻展現(xiàn)整個(gè)說要講解的相關(guān)知識(shí)的視頻過程。

(2) 在講解到操作系統(tǒng)等軟件進(jìn)行操作時(shí)，可以用視頻展現(xiàn)操作系統(tǒng)的安裝過程，然后再帶學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，進(jìn)一步鞏固課堂教學(xué)。

(3) 在講到一些抽象的基本原理時(shí)，如在講解到CPU的工作原理時(shí)，可以用制作的Flash小動(dòng)畫展現(xiàn)CPU的工作原理。

6.4語言表述具體化

因?yàn)橛?jì)算學(xué)科中抽象性的內(nèi)容較多，所以教師在授課過程中，如果語言表述不通俗易懂的話，抽象性越高，學(xué)生會(huì)在剛剛了解一個(gè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，再盡全力去理解這晦澀的專業(yè)術(shù)語等抽象的表達(dá)，這樣學(xué)生陷入一個(gè)惡性循環(huán)中，就會(huì)有云里霧里的感覺，聽課效果肯定會(huì)受影響。

6.5精講多練是授課的重要方法

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)和利用計(jì)算機(jī)去解決實(shí)際問題的能力，以及培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和較快接受新技術(shù)、新方法的能力。這些能力單靠課堂教學(xué)是培養(yǎng)不出來的，而要靠大量的上機(jī)實(shí)踐。 因此，計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課應(yīng)由“以教師為中心”向“在教師指導(dǎo)下學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為主”轉(zhuǎn)移，正確的指導(dǎo)和大量的上機(jī)實(shí)踐是學(xué)好這門課的基本保證。課程性質(zhì)的定位也決定了必須采用精講多練的授課形式。精講應(yīng)該是不得不講時(shí)才講。現(xiàn)代教育思想在強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)主體的同時(shí)并不忽視教師的主導(dǎo)作用。教師要精選重點(diǎn)和難點(diǎn)詳細(xì)講解，使剛?cè)氪髮W(xué)的新生在陌生的學(xué)習(xí)對(duì)象面前不至于束手無策，但也要給學(xué)生留有足夠的時(shí)間和空間，使他們能夠充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

6.6對(duì)授課教師的要求

“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程作為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的入門課程，內(nèi)容廣泛且與后續(xù)課程關(guān)系密切，因此講授起來有一定難度，本課程要求教師必須站在學(xué)科的高度看問題，將復(fù)雜的、抽象的內(nèi)容簡(jiǎn)單化、形象化，因此對(duì)教師的要求很高。“良好的開端是成功的一半”，但也有“萬事開頭難”，授課教師不僅要有極大的熱情，能夠帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更要對(duì)本學(xué)科有全面了解，要變傳統(tǒng)的知識(shí)型教學(xué)為研究型教學(xué)，選擇適當(dāng)?shù)闹R(shí)為載體，通過對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講授，讓學(xué)生學(xué)會(huì)思維。這就需要教師自身先把知識(shí)“嚼出味兒”，然后再在課堂上使學(xué)生形成科學(xué)的思維習(xí)慣，掌握有效的學(xué)習(xí)方法。教師還應(yīng)該根據(jù)自己所在學(xué)校對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)定位、根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，有機(jī)地組織和確定課程內(nèi)容，把握教學(xué)計(jì)劃的總體安排，強(qiáng)化能力培養(yǎng)的意識(shí)，使學(xué)生能通過對(duì)學(xué)科的理解和認(rèn)知進(jìn)入學(xué)科領(lǐng)域。

“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課的每一個(gè)環(huán)節(jié)勢(shì)必影響著計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，這值得我們每一位從事這方面工作的人們?nèi)リP(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002研究組. 中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2002.

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論學(xué)習(xí)報(bào)告范文第2篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：TP434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16727800（2013）002017203

0 引言

《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，是該專業(yè)的前驅(qū)課程和核心課程，是計(jì)算機(jī)專業(yè)完備知識(shí)體系的概述。國(guó)內(nèi)許多高校在大一都開設(shè)了該課程， 然而不同高校在計(jì)算機(jī)導(dǎo)論教學(xué)內(nèi)容上具有明顯的層次性，不同類型學(xué)校及學(xué)生具備的基礎(chǔ)知識(shí)差異性較大。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，該專業(yè)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)缺乏全面認(rèn)識(shí)，沒有一個(gè)整體邏輯體系，學(xué)習(xí)能力、解決問題能力較差。隨著信息技術(shù)的發(fā)展、知識(shí)更新的加快、學(xué)科知識(shí)的交叉融合，為使學(xué)生更好地建立專業(yè)思想和學(xué)習(xí)方法，本文對(duì)《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了研究。

1 教學(xué)目標(biāo)

不同類型、層次的高校培養(yǎng)目標(biāo)各不相同，地方本科院校培養(yǎng)的是應(yīng)用型技術(shù)人才，因此，應(yīng)符合實(shí)際制定專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，把握計(jì)算機(jī)導(dǎo)論在應(yīng)用型的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中的定位，發(fā)揮計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的“五導(dǎo)”作用：導(dǎo)知識(shí)、導(dǎo)方法、導(dǎo)思維、導(dǎo)意識(shí)、導(dǎo)職業(yè)。

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論涉及的知識(shí)范圍大而廣，新生不可能掌握所有內(nèi)容，尤其是具體理論及實(shí)現(xiàn)能力，教學(xué)目標(biāo)應(yīng)切合實(shí)際。在研究教材及調(diào)研基礎(chǔ)上提出了如下目標(biāo)：①系統(tǒng)了解該專業(yè)的基本知識(shí)與技能和應(yīng)用前景，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)、發(fā)展奠定基礎(chǔ)；②新生面對(duì)一切既新鮮又充滿疑惑，應(yīng)為其學(xué)習(xí)方向進(jìn)行良好的引導(dǎo)，激發(fā)對(duì)專業(yè)的興趣；③培養(yǎng)學(xué)生的思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新及知識(shí)重建能力和探究精神；④認(rèn)知計(jì)算機(jī)領(lǐng)域解決問題的一般技術(shù)方案，從理論上升到應(yīng)用，注重綜合能力的提高，追蹤當(dāng)前熱點(diǎn)課題和研究方向；⑤培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)和習(xí)慣，了解就業(yè)崗位的特性，具備改善就業(yè)的能力。

2 教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程構(gòu)建是計(jì)算機(jī)教育面臨的一個(gè)重大問題，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以全局的視野將知識(shí)進(jìn)行整體串聯(lián)，學(xué)科框架、課程知識(shí)、重要知識(shí)點(diǎn)、實(shí)踐能力及相互邏輯聯(lián)系向?qū)W生講明白透徹，深刻理解計(jì)算機(jī)對(duì)人類社會(huì)的推動(dòng)作用， 培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力，樹立科學(xué)的方法論，達(dá)到教育目標(biāo)。

2.1 教材內(nèi)容與特點(diǎn)

目前各高校計(jì)算機(jī)導(dǎo)論教材版本多種多樣，基本都是依據(jù)CCC2002中相關(guān)內(nèi)容和精神，或參照ACM和IEEECC2005編寫，主要介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)語言、軟件工程等專業(yè)的入門知識(shí)。主要特點(diǎn)是：

（1）課程以專業(yè)課為一章構(gòu)成。將基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程等各為一章節(jié)進(jìn)行編寫，專業(yè)課縮合拼湊成教材，沒有邏輯體系。

（2）將“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教材的內(nèi)容添加進(jìn)去。沒有把握計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的專業(yè)基礎(chǔ)性質(zhì)，與課程要求不符。

（3）強(qiáng)調(diào)理論、實(shí)踐少，知識(shí)與實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容更新滯后；前沿理論和新技術(shù)涉及少、更新慢。

（4）有的側(cè)重廣度，強(qiáng)調(diào)對(duì)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的廣泛理解；有的側(cè)重深度，以程序設(shè)計(jì)為主線并解決問題，強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)編程；有的則兼顧廣度和深度，強(qiáng)調(diào)廣度的中心主題，深度貫穿于廣度之間。

（5）以科普體裁體例編寫。與傳統(tǒng)教材不同，它采取通俗的文字，以普通故事或典型問題等方式介紹。

2.2 教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程比較抽象，教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建沒有統(tǒng)一的規(guī)范。教材的選擇不應(yīng)拘于某種標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)通過比較選取一本主要教材，輔以參考教材，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，合理進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)。采取72學(xué)時(shí)進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建采取理論―實(shí)驗(yàn)―實(shí)踐相結(jié)合的模式，用自頂向下的方法設(shè)計(jì)，以高屋建瓴的方式提出課題，再追求細(xì)節(jié)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，在學(xué)生反饋的基礎(chǔ)上進(jìn)行充實(shí)、改進(jìn)，確定課程教學(xué)內(nèi)容。

（1）理論教學(xué)內(nèi)容。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論理論內(nèi)容包括：①計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)。主要有計(jì)算機(jī)產(chǎn)生和發(fā)展、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)編碼和存儲(chǔ)、馮?諾依曼模型、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)組織、多核技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域等；②計(jì)算學(xué)科。主要有計(jì)算機(jī)學(xué)科定義、計(jì)算學(xué)科劃分、知識(shí)體系、教學(xué)計(jì)劃與課程體系的核心內(nèi)容、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)與創(chuàng)新；③操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算。主要有操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、通信與組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、安全、網(wǎng)格計(jì)算等；④程序設(shè)計(jì)語言。主要有程序概念、程序設(shè)計(jì)方法、數(shù)據(jù)基本結(jié)構(gòu)、算法與復(fù)雜性、語言實(shí)現(xiàn)等；⑤數(shù)據(jù)庫(kù)。主要有模型與信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)與設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘等；⑥軟件工程。主要有軟件工程學(xué)科、軟件開發(fā)模型、設(shè)計(jì)方法、測(cè)試與文檔編制等；⑦智能系統(tǒng)與人工智能。主要有智能與機(jī)器、知識(shí)與推理、語言處理、智能計(jì)算等；⑧圖形學(xué)與可視化計(jì)算。主要有圖形學(xué)、圖形系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人機(jī)交互與設(shè)計(jì)、多媒體技術(shù)；⑨離散結(jié)構(gòu)與數(shù)值計(jì)算。主要有集合論、代數(shù)結(jié)構(gòu)、圖論、數(shù)值計(jì)算、高性能計(jì)算、數(shù)學(xué)建模與計(jì)算機(jī)模擬等；⑩社會(huì)和職業(yè)道德。主要有計(jì)算機(jī)與道德、職業(yè)方向等。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。開設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容是必不可少的，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容要突出專業(yè)課程特色，針對(duì)大一學(xué)生，需編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，并對(duì)原理進(jìn)一步講解，通過豐富實(shí)例，從實(shí)驗(yàn)向?qū)嵺`過渡。理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以靈活進(jìn)行，包括內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)順序。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)如下：①計(jì)算機(jī)部件認(rèn)識(shí)與組裝，網(wǎng)絡(luò)硬件，組網(wǎng)與環(huán)境配置；②安裝虛擬機(jī)，在虛擬機(jī)上安裝操作系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)程序，操作物理磁盤上的文件；進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程管理實(shí)驗(yàn)；基于Windows的網(wǎng)絡(luò)通信驗(yàn)證程序；③信息安全實(shí)驗(yàn)，比如以流行的殺毒軟件為實(shí)例；④程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（開發(fā)平臺(tái)與語言環(huán)境）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)等。主要包括數(shù)據(jù)操作，理解指令系統(tǒng)的組成，掌握機(jī)器指令的格式，理解程序的執(zhí)行過程；結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，熟悉程序結(jié)構(gòu)，掌握C語言編寫的方法；加深理解遞歸及迭代的概念，掌握用C語言編寫遞歸及迭代程序的方法；算法綜合練習(xí)，熟悉結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)在算法中的應(yīng)用；理解二分查找法的思想；⑤數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)：建立數(shù)據(jù)庫(kù)程序、數(shù)據(jù)庫(kù)編程；⑥軟件開發(fā)過程；⑦計(jì)算機(jī)圖形繪制與動(dòng)畫制作；⑧設(shè)計(jì)網(wǎng)頁(yè)、構(gòu)建簡(jiǎn)單的網(wǎng)站、操作數(shù)據(jù)庫(kù)表等內(nèi)容，認(rèn)識(shí)HTML。

3 教學(xué)方法

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的特點(diǎn)及在計(jì)算機(jī)專業(yè)中承擔(dān)的角色，決定了在教學(xué)中需要采取多種靈活的教學(xué)方法。課程對(duì)授課的教師自身素質(zhì)和專業(yè)能力有更高的要求，需對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展、學(xué)科特點(diǎn)、知識(shí)結(jié)構(gòu)等有一個(gè)整體把握，需長(zhǎng)期從事一線教學(xué)科研工作的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，以教學(xué)目標(biāo)為基礎(chǔ)深化教學(xué)方式，對(duì)學(xué)生進(jìn)行更好的引導(dǎo)，理清思路，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念與方法。

（1）基于知識(shí)背景的教學(xué)方法。在教學(xué)過程中將講授的知識(shí)與其背景結(jié)合起來，使學(xué)生具有探求知識(shí)的欲望，為其提供更為廣闊的想象與思維空間，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科思維和學(xué)科意識(shí)。

（2）問題式教學(xué)方法。通過提出問題引導(dǎo)學(xué)生思索。例如，計(jì)算機(jī)學(xué)科的基本問題哥尼斯堡七橋問題引入圖論， 梵天塔問題引入遞歸、算法復(fù)雜性問題等，將問題抽象形式化，通過數(shù)學(xué)方法來解決。

（3）專題式教學(xué)方法。涉及到計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程知識(shí)，可由不同的老師做專題講座。建議在有條件的情況下由學(xué)科帶頭人或骨干教師擔(dān)任主講，并使用多種教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)。該方法可將密切聯(lián)系的課程進(jìn)行整合，體現(xiàn)教師的專業(yè)性，獲得系統(tǒng)性的知識(shí)，打破以往孤立的授課方式。

（4）團(tuán)隊(duì)式教學(xué)方法。課堂上將學(xué)生分成小組，按小組展開相關(guān)問題討論，對(duì)一些問題進(jìn)行大膽的探討，使學(xué)生既融入學(xué)習(xí)氛圍，又培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí)。課后充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)，建立輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（5）實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以演示、模擬為主，演示具有代表性的實(shí)驗(yàn)。有的實(shí)驗(yàn)并不要求學(xué)生會(huì)做出來，通過觀察來激發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)和理解相關(guān)的理論知識(shí)并在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)。實(shí)行分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)基礎(chǔ)較好的學(xué)生提出更高的要求，同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)差的學(xué)生也是一個(gè)促進(jìn)帶動(dòng)。

4 考核方式

課程的考核方式是檢查教學(xué)效果的基本手段，反過來又促使教學(xué)的改進(jìn)。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程重在“導(dǎo)”，強(qiáng)調(diào)總體上的理解，而不是試圖要對(duì)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都詳細(xì)講解，因此，應(yīng)建立多元的課程考核方式，改變過去那種依賴“平時(shí)成績(jī)+考試成績(jī)”的模式。適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用型人才目標(biāo)，加大平時(shí)成績(jī)（60%）的考核力度，如問題式教學(xué)時(shí)的課堂表現(xiàn)、資料收集與整理、團(tuán)隊(duì)教學(xué)參與情況及總結(jié)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作技能等；考試成績(jī)（30%）；學(xué)習(xí)該課程后個(gè)人總結(jié)及未來規(guī)劃（10%）。在多元考核體系下使學(xué)生自主的參與進(jìn)來，提高了學(xué)習(xí)的積極性，既輕松學(xué)習(xí)，又培養(yǎng)了各方面的能力，取得了良好的效果。

5 結(jié)語

《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》是一門基礎(chǔ)課程，但在教學(xué)上卻是一個(gè)難點(diǎn)。本文結(jié)合我校的實(shí)際情況，根據(jù)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的特點(diǎn)及教學(xué)中問題的反饋，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容及方式上進(jìn)行了一定的探索和實(shí)踐。從學(xué)生反映來看，普遍認(rèn)為新的教學(xué)方法能有助于更好地吸收課程知識(shí)，在學(xué)習(xí)該課程后對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)有了一個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)，改變了過去被動(dòng)式的學(xué)習(xí)方式。

參考文獻(xiàn)：

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計(jì)算機(jī)導(dǎo)論學(xué)習(xí)報(bào)告范文第3篇

    計(jì)算機(jī)工程是涉及現(xiàn)代計(jì)算系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制設(shè)備的軟硬件設(shè)計(jì)、制造、操作的科學(xué)與技術(shù),建立在計(jì)算、數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程學(xué)的基礎(chǔ)上,主要研究計(jì)算機(jī)處理器、多處理器通訊設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)器體系,著重研究硬件設(shè)計(jì)以及與軟件和操作系統(tǒng)的交互性能,如嵌入式系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)與大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)。絕大多數(shù)美國(guó)學(xué)校的電氣工程和計(jì)算機(jī)工程是在一個(gè)系,除數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)外,課程體系主要包括計(jì)算機(jī)科學(xué)和電氣工程等學(xué)科的相關(guān)課程、設(shè)計(jì)和構(gòu)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)軟硬件課程。培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具備從事計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作的能力,或具備基于計(jì)算機(jī)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、應(yīng)用和集成工作的能力,具有扎實(shí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論、良好的科學(xué)素質(zhì)和工程實(shí)踐能力,包括良好的團(tuán)隊(duì)合作和人際交流溝通能力[5]。下面主要介紹美國(guó)這4所大學(xué)的計(jì)算機(jī)工程課程設(shè)置情況。

    1.1UIUC計(jì)算機(jī)工程專業(yè)本科課程設(shè)置

    UIUC計(jì)算機(jī)工程專業(yè)學(xué)生需要修滿128個(gè)學(xué)分,這些課程分為如下7大類:1)科學(xué)基礎(chǔ)與數(shù)學(xué)課程(31學(xué)分),包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)在內(nèi)的10門課程。2)計(jì)算機(jī)工程核心課程(34學(xué)分),這些課程重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域的基本概念、基本原理、基本實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù),共有10門課程。3)專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程(6學(xué)分),包括離散數(shù)學(xué)和概率、工程應(yīng)用兩門數(shù)學(xué)課程。4)寫作課程(4學(xué)分),1門寫作原理課程,主要講授研究報(bào)告的寫作方法。5)專業(yè)技術(shù)選修課(23學(xué)分),其中1門必須選自計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)技術(shù)選修課程之外的課程,其他必須均選自計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)技術(shù)選修課程。這些課程強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐中用到的主要分析方法和設(shè)計(jì)原則。6)社會(huì)科學(xué)與人文科學(xué)課程(18學(xué)分),這些課程被工學(xué)院認(rèn)可并滿足學(xué)校對(duì)學(xué)生社會(huì)科學(xué)與人文科學(xué)課程通識(shí)教育的要求。7)自由選修課程(12學(xué)分),這些幾乎沒有限制的選修課可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)任何領(lǐng)域的知識(shí)。學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)工程專業(yè)深入學(xué)習(xí)課程,也可以學(xué)習(xí)生物工程、技術(shù)管理或語言等課程。

    1.2普度大學(xué)計(jì)算機(jī)工程專業(yè)本科課程設(shè)置

    普度大學(xué)計(jì)算機(jī)工程專業(yè)學(xué)生需要修滿125個(gè)學(xué)分,這些課程分為如下6大類:1)通識(shí)教育課程(24~25學(xué)分),包括6~7學(xué)分的兩門交流技巧課程和18個(gè)學(xué)分的社會(huì)與人文學(xué)科選修課程。2)數(shù)學(xué)課程(21~22學(xué)分),數(shù)學(xué)課程有兩種套餐,各6門課,學(xué)生可以根據(jù)自己的情況任選一種。3)科學(xué)基礎(chǔ)課程(18~19學(xué)分),包括物理、化學(xué)、生物及面向?qū)ο缶幊痰?門課程。4)工程基礎(chǔ)課程(7學(xué)分),包括工程導(dǎo)論兩門課程及計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)以外學(xué)科的工程學(xué)科選修課1門。5)計(jì)算機(jī)工程專業(yè)課程(49學(xué)分),包括32~33學(xué)分的13門計(jì)算機(jī)工程專業(yè)核心課程;兩門共計(jì)1學(xué)分的研討課程;2門3~4學(xué)分的高級(jí)設(shè)計(jì)課程;2門8學(xué)分的研究生課程;1~2門計(jì)算機(jī)專業(yè)選修課程,使計(jì)算機(jī)工程專業(yè)課程總學(xué)分達(dá)到49學(xué)分。6)任選課程(4~6學(xué)分),根據(jù)輔修要求或個(gè)人興趣,任選課程可以從理學(xué)院或文理學(xué)院中適合工科學(xué)生的數(shù)學(xué)、科學(xué)課程中選擇,目的是使總學(xué)分達(dá)到125學(xué)分。

    1.3伊利諾伊理工學(xué)院計(jì)算機(jī)工程專業(yè)本科課程設(shè)置

    IIT計(jì)算機(jī)工程專業(yè)學(xué)生需要修滿130~134個(gè)學(xué)分,這些課程分為如下3大類:1)限選課程(109學(xué)分),學(xué)分分配如下:計(jì)算機(jī)工程專業(yè)限選課程47學(xué)分,包括計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)兩類課程;數(shù)學(xué)限選課程24學(xué)分;物理限選課程11學(xué)分;化學(xué)限選課程3學(xué)分;工程科學(xué)限選課程3學(xué)分;社會(huì)科學(xué)與人文學(xué)科限選課程21學(xué)分。2)選修課程(15~19學(xué)分),包括專業(yè)選修課程9~12學(xué)分,其中含1門硬件設(shè)計(jì)選修課;科學(xué)選修課程3學(xué)分。3)跨專業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目課程(6學(xué)分),包括IPROI跨專業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目I和IPROII跨專業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目II兩門課程。

    1.4西北大學(xué)計(jì)算機(jī)工程專業(yè)本科課程設(shè)置

    西北大學(xué)計(jì)算機(jī)工程專業(yè)學(xué)生需要修48門課程,這些課程分為如下7類:1)通用工程方法、數(shù)學(xué)、科學(xué)基礎(chǔ)課程(15門),必修計(jì)算方法與線性代數(shù)GenEng205-1、線性代數(shù)與力學(xué)GenEng205-2、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4門通用工程方法課程;必修微積分(I)MATH220,微積分(II)MATH224,微積分(III)MATH230及多元積分與矢量微積分MATH234四門數(shù)學(xué)課程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3兩門科學(xué)基礎(chǔ)課程;從McCormick工學(xué)院科學(xué)基礎(chǔ)課程中任選其他2門課程;另外必修IDEA106-1工程設(shè)計(jì)與交流(I)、IIDEA106-2工程設(shè)計(jì)與交流(II)兩門工程設(shè)計(jì)和交流課程。2)工程基礎(chǔ)課程(5門),必修4門,包括EECS202電氣工程導(dǎo)論、EECS203計(jì)算機(jī)工程導(dǎo)論、EECS211編程基礎(chǔ)(C++)、EECS302概率系統(tǒng)與隨機(jī)信號(hào),并從McCormick工學(xué)院工程基礎(chǔ)課程熱電力學(xué)、系統(tǒng)工程與分析、材料科學(xué)和流體與固體中任選1門。3)交流與社科人文學(xué)科課程(8門),選修GenCmn102演講或GenCmn103課程的其中1門,另外選修7門滿足McCormick工學(xué)院要求的社科人文學(xué)科課程。4)專業(yè)核心課程(5門),必修EECS205計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)、EECS303高級(jí)數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)、EECS361計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、EECS311數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)管理和EECS343電路基礎(chǔ)這5門課程。5)技術(shù)選修課程(10門),西北大學(xué)計(jì)算機(jī)工程專業(yè)分高性能計(jì)算、VLSI與CAD、嵌入式系統(tǒng)和算法設(shè)計(jì)與軟件系統(tǒng)4個(gè)方向,每個(gè)方向開設(shè)若干門技術(shù)課程,每個(gè)學(xué)生必須在這4個(gè)方向中選修5門課;從專業(yè)基礎(chǔ)課程EECS213計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論、EECS222信號(hào)與系統(tǒng)基礎(chǔ)、EECS223固態(tài)工程基礎(chǔ)、EECS224電磁場(chǎng)與光學(xué)基礎(chǔ)、EECS225電子學(xué)基礎(chǔ)5門課中根據(jù)學(xué)習(xí)方向選修2門;剩下3門從計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、數(shù)學(xué)、科學(xué)基礎(chǔ)等課程中選修,如可以是生物學(xué)BIOL210-1,2,3和化學(xué)原理CHEM210-1,2,3課程,也可以經(jīng)申請(qǐng)同意選修相關(guān)計(jì)算機(jī)工程研究生課程。6)自由選修課程(5門),共修5門,學(xué)生可以根據(jù)自身情況和興趣愛好自由選修。若從未學(xué)習(xí)過任何計(jì)算機(jī)編程語言,建議其中1門選修編程入門(Python)EECS110課程。7)高級(jí)項(xiàng)目課程(1門),至少在微處理器系統(tǒng)項(xiàng)目EECS347-1、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)項(xiàng)目EECS362和VLSI設(shè)計(jì)項(xiàng)目EECS3923門課中選修1門。

    24所大學(xué)計(jì)算機(jī)工程課程設(shè)置特色

    4所大學(xué)計(jì)算機(jī)工程本科專業(yè)的課程設(shè)置都通過美國(guó)工程教育認(rèn)證機(jī)構(gòu)ABET的EC2000指標(biāo)體系認(rèn)證,有如下特點(diǎn):

    1)注重基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),在貫徹通識(shí)教育中培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。基礎(chǔ)知識(shí)直接決定學(xué)生未來的發(fā)展?jié)摿7-8],而基礎(chǔ)知識(shí)的掌握通常是通過通識(shí)教育實(shí)現(xiàn)的。與我國(guó)高校通識(shí)教育不同的是,這4所美國(guó)大學(xué)按照各種完整的項(xiàng)目組織基礎(chǔ)知識(shí),讓學(xué)生在基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)中形成各種能力。他們還特別重視人際溝通能力的培養(yǎng)和學(xué)生對(duì)廣泛深入的人文社科知識(shí)的理解,使所有工科學(xué)生在數(shù)學(xué)、物理、信息、物質(zhì)、生命、技術(shù)和能源科學(xué)方面及人文社科方面打下廣泛的基礎(chǔ)。這種比知識(shí)更重要的能力是學(xué)生取之不盡、用之不竭的資源。普度大學(xué)第一年的工程基礎(chǔ)培養(yǎng)及UIUC第一年的計(jì)算機(jī)工程訓(xùn)練從一開始就圍繞能力培養(yǎng),使學(xué)生能更好地理解和應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)。

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論學(xué)習(xí)報(bào)告范文第4篇

關(guān)鍵詞：人工智能；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1　引言

人工智能(AI)是二十世紀(jì)五十年代后期興起的利用計(jì)算機(jī)模擬人類智能活動(dòng)去求解問題的學(xué)科，與空間技術(shù)、原子能技術(shù)一起被譽(yù)為二十世紀(jì)三大科學(xué)技術(shù)成就，目前廣泛應(yīng)用于專家系統(tǒng)、機(jī)器翻譯、語音識(shí)別、文字識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器人、電子游戲等方面，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以及許多高新技術(shù)產(chǎn)品中的核心技術(shù)。

為了適應(yīng)人工智能技術(shù)日益廣泛的需要，國(guó)內(nèi)外高校普遍開設(shè)了“人工智能”方面的課程，特別是作為計(jì)算機(jī)方面專業(yè)的核心課程之一。我校自從1993年開始為自動(dòng)化專業(yè)本科生開設(shè)“智能控制”選修課，1996年為自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等專業(yè)本科生開設(shè)“人工智能導(dǎo)論”、“人工智能及其應(yīng)用”課程。目前，我校軟件學(xué)院、信息學(xué)院、機(jī)電學(xué)院都開設(shè)了“人工智能導(dǎo)論”課程，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)字媒體技術(shù)、自動(dòng)化、機(jī)械制造與自動(dòng)化等許多專業(yè)本科生的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是面向包括人文社科等全校所有專業(yè)的公選課之一，其目的是使學(xué)生了解人工智能的基本概念和基本原理，初步學(xué)習(xí)和掌握人工智能的基本技術(shù)和前沿內(nèi)容，拓寬知識(shí)面，啟發(fā)思路，為學(xué)生提供最基本的人工智能技術(shù)和有關(guān)問題的入門性知識(shí)，提高學(xué)生應(yīng)用開發(fā)軟件的能力和水平，為今后在相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用奠定更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，建設(shè)好“人工智能導(dǎo)論”課程具有重要意義和很廣的受益面。

由于人工智能是交叉學(xué)科，涉及面廣、內(nèi)容抽象、不易理解，學(xué)生往往有望而生畏的感覺，在教學(xué)過程中，老師教、學(xué)生學(xué)都比較吃力。為了更好地實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)目標(biāo)，提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，協(xié)調(diào)好教與學(xué)的雙邊關(guān)系，使學(xué)生由望而生畏的感覺，變?yōu)橛杏糜腥さ母杏X，根據(jù)已有人工智能課程在教學(xué)與實(shí)踐方面的經(jīng)驗(yàn)和方法，結(jié)合“人工智能導(dǎo)論”課程的近幾年教學(xué)實(shí)踐，對(duì)課程的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方式等方面進(jìn)行了探索總結(jié)。

2　調(diào)整與優(yōu)化教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容

“人工智能導(dǎo)論”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)字媒體技術(shù)、自動(dòng)化、機(jī)械制造與自動(dòng)化等許多專業(yè)本科生的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是面向包括人文社科等全校所有專業(yè)的公選課之一，其研究領(lǐng)域及內(nèi)容十分豐富，涉及的基礎(chǔ)面廣。因此如何選好教學(xué)內(nèi)容，既能使學(xué)生了解本領(lǐng)域的概貌，又能適合學(xué)生的基礎(chǔ)，便于他們?cè)谟邢薜臅r(shí)間完成學(xué)習(xí)任務(wù)，是一件重要而又困難的事情。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，人工智能學(xué)科又有了新的發(fā)展。為了及時(shí)反映人工智能研究和學(xué)科的最新進(jìn)展，我們修訂了“人工智能導(dǎo)論”的教學(xué)大綱，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化和更新，極大充實(shí)了各個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)容。我們確定的教學(xué)內(nèi)容主要分為三部分：第1部分為概論，介紹人工智能的基本概念、基本內(nèi)容、主要研究領(lǐng)域及發(fā)展過程；第2部分是知識(shí)表示，推理和搜索技術(shù)，討論幾種常用的知識(shí)表示方法、推理技術(shù)(包括確定性推理方法和不確定推理方法)和搜索求解策略；第3部分是人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域，包括專家系統(tǒng)、自然語言理解、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等的基本概念和方法等。其中第2部分是基礎(chǔ)理論，是人工智能的重要基礎(chǔ)，應(yīng)該循序?qū)W習(xí)。第3部分是人工智能的應(yīng)用，由于每個(gè)研究?jī)?nèi)容都相對(duì)獨(dú)立、自成體系且有其專門的學(xué)術(shù)著作研究、熱點(diǎn)，因此針對(duì)高等院校的本專科生來說，不必循序?qū)W習(xí)，而且結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)可以選擇其中幾個(gè)研究領(lǐng)域。例如對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生來說，可以選擇專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等，同時(shí)可增加在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，包括專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和進(jìn)化控制等熱點(diǎn)：而對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)來說，可以選擇專家系統(tǒng)、自然語言理解、機(jī)器學(xué)習(xí)等，并輔以動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)、語音識(shí)別系統(tǒng)、智能機(jī)器人等實(shí)例。總之就是要把握課程性質(zhì)和教學(xué)目的，調(diào)整本課程教學(xué)體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生以有限的時(shí)間學(xué)到人工智能的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法。

另外，在選擇和確定教學(xué)內(nèi)容時(shí)必須兼顧基礎(chǔ)知識(shí)和新興技術(shù)，注意與相關(guān)課程(如離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、概率論、自動(dòng)控制原理、Matlab系統(tǒng)仿真、面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)等)的鏈接，密切理論與實(shí)際的關(guān)系，通過課堂講授和課外訓(xùn)練，注意學(xué)生能力培養(yǎng)，提高他們的學(xué)習(xí)效果和整體素質(zhì)。

3　加強(qiáng)課程立體化建設(shè)和系列教材研究

在課程的立體化建設(shè)中，教材充當(dāng)了地基的角色，所有的課程內(nèi)容安排，無不體現(xiàn)出以教材為基本，以教材為模板。所以本著基礎(chǔ)、實(shí)用的原則，我們先后編著出版了《人工智能及其應(yīng)用》課程教材導(dǎo)論部分概括性強(qiáng)，引人入勝；基礎(chǔ)部分系統(tǒng)全面，敘述深入淺出，循序漸進(jìn)；應(yīng)用部分密切理論與實(shí)際關(guān)系，典型形象。其中第二版在第一版的基礎(chǔ)上，增加了證據(jù)理論、模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論的一些典型應(yīng)用，使學(xué)生能夠更深入地理解和應(yīng)用這些理論；另一方面，又新增了自然語言理解及其應(yīng)用內(nèi)容，以適應(yīng)目前計(jì)算機(jī)翻譯、人機(jī)自然語言交互等技術(shù)日益廣泛應(yīng)用的需要。系列教材適應(yīng)了人工智能導(dǎo)論新課程開設(shè)的需要，反映了人工智能學(xué)科的發(fā)展，為人工智能課程確立了基本框架，發(fā)揮了重要作用。系列教材的問世不僅解決了本校“人工智能導(dǎo)論”課程教學(xué)用書的問題，而且也被各兄弟院校普遍采用，促進(jìn)了該課程的普遍開設(shè)，推動(dòng)人工智能學(xué)科的發(fā)展。

為了配合教材第二版的教學(xué)和自學(xué)，在已有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)成果積累的基礎(chǔ)上，制作了高質(zhì)量的教學(xué)課件和完整的教學(xué)視頻錄像，并刻錄成光盤隨書供讀者使用；同時(shí)又研究與開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)課程(http：//)，以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，促進(jìn)本課程的教學(xué)改革。

包括主教材、電子教案、教學(xué)視頻錄像、網(wǎng)絡(luò)課程及教學(xué)資料庫(kù)等在內(nèi)的課程立體化建設(shè)符合二十一世紀(jì)高校教學(xué)的要求，支持教師提高教學(xué)手段現(xiàn)代化的水平，更貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

4　改革與創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)方法

在“人工智能導(dǎo)論”課程教學(xué)的過程中，我們積極探索教學(xué)新路，經(jīng)過數(shù)年辛勤試驗(yàn)，結(jié)合蔡自興教授等對(duì)人工智能課程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程的教學(xué)模式和教學(xué)方法進(jìn)行了如下一些的改革與創(chuàng)新。

(1)通過多種途徑激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

“興趣是最好的老師”，“人工智能導(dǎo)論”課程的學(xué)習(xí)效果，直接受到學(xué)生興趣和參與意識(shí)的影響。由于這是一門導(dǎo)論性前沿課程，一般來說，學(xué)生開始學(xué)習(xí)興趣很大。但是，當(dāng)一些學(xué)生開始接觸到抽象概念和算法時(shí)，往往感到不易接受。我們通過各種途徑和方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，鼓勵(lì)學(xué)生參與課堂討 論、布置讀書報(bào)告和課外實(shí)驗(yàn)、以問題為導(dǎo)向的啟發(fā)式教學(xué)、專題討論／辯論等形式。特別，我們精心組織和準(zhǔn)備了模糊控制技術(shù)及其應(yīng)用、智能機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用、智能交通、BCI(腦機(jī)交互接口)等專題，以及智能調(diào)度軟件、語音識(shí)別系統(tǒng)、動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)、足球機(jī)器人比賽、機(jī)器人軌跡跟蹤、倒立擺的智能控制等課內(nèi)演示，使學(xué)生擴(kuò)大了眼界，增加了感性知識(shí)，達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的與效果。

(2)面向問題的啟發(fā)式教學(xué)

人工智能中的許多問題，有的似是而非，有的引人入勝。在教學(xué)中，有意識(shí)的提出相關(guān)問題，提請(qǐng)學(xué)生思考，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的猜想和解決方案。然后逐步進(jìn)入教材中的解決方案，啟發(fā)學(xué)生求解這些問題，并進(jìn)行分析和比較，從而強(qiáng)化了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)意識(shí)和參與意識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如，在講到比較抽象的“遺傳算法”時(shí)，提出“遺傳算法如何用于優(yōu)化計(jì)算?”這一問題。針對(duì)該問題，先從“達(dá)爾文的生物進(jìn)化論”入手，討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用；然后通過一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，從特殊到一般地啟發(fā)學(xué)生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實(shí)現(xiàn)，最終讓學(xué)生與教師一起導(dǎo)出遺傳算法用于優(yōu)化計(jì)算的基本步驟。這樣，學(xué)生不但從中學(xué)習(xí)了遺傳算法，而且得到一次邏輯思維的訓(xùn)練，取得很好的教學(xué)效果。

(3)課堂辯論與交互式教學(xué)

組織課堂辯論，討論的議題包括人工智能的應(yīng)用前景和其他比較等有爭(zhēng)議的問題。學(xué)生對(duì)這些問題展開了激烈的爭(zhēng)論，激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能，明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)。例如，為了加深學(xué)生對(duì)智能機(jī)器人內(nèi)涵的理解，我們組織了“機(jī)器智能能否超過人類智能”的辯論會(huì)。會(huì)前正反雙方結(jié)合本課程內(nèi)容及其相關(guān)知識(shí)，認(rèn)真進(jìn)行準(zhǔn)備；辯論會(huì)上正反雙方唇槍舌戰(zhàn)，激烈爭(zhēng)辯，氣氛熱烈。辯論后，學(xué)生余意未盡，討論熱情不減。無論是哪一方獲勝，都達(dá)到了預(yù)期的效果。教學(xué)中我們還注意采用了多種交互式策略，如課堂上教師提問可鼓勵(lì)或指定學(xué)生提問，也可由學(xué)生自由地就某個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行主題發(fā)言后老師點(diǎn)評(píng)等。

(4)個(gè)性化學(xué)習(xí)與因材施教

在本課程教學(xué)過程中注意對(duì)學(xué)生因材施教和個(gè)性化教學(xué)。例如，通過組織學(xué)生進(jìn)行讀書報(bào)告的形式，鼓勵(lì)學(xué)生從多方面、多角度考慮問題，多提新穎思想，有意識(shí)地鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生探討比較深層的內(nèi)容，并輔導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生將其成果以科技論文和發(fā)表文章的形式轉(zhuǎn)化為成果。又如，在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，注意要求學(xué)習(xí)有余力和興趣的學(xué)生選作部分探索性、創(chuàng)新性的功課和實(shí)驗(yàn)(選學(xué)內(nèi)容，如模糊控制器的設(shè)計(jì)、進(jìn)化控制等)，從而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮個(gè)性優(yōu)勢(shì)，達(dá)到因材施教的目的。同時(shí)注意分析學(xué)習(xí)較差的學(xué)生的具體困難，進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)。

(5)多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的使用

本課程在PPT演示文稿和網(wǎng)絡(luò)課程上，采用了大量的多媒體表現(xiàn)形式，如視頻、動(dòng)畫、聲音和圖像等。目的在于使得人工智能抽象的知識(shí)形象化，便于學(xué)生理解。例如，課內(nèi)讓學(xué)生在線觀看涂曉媛博士的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫“人工魚”的錄像片段、人工生命Floy中生命智能體在環(huán)境中不斷的適應(yīng)進(jìn)化構(gòu)成演示等，有助于加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，促進(jìn)教學(xué)水平的提高，激發(fā)了學(xué)生對(duì)課程的興趣，使學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)得到增強(qiáng)。此外，隨教材附贈(zèng)的教學(xué)光盤和開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)課程(http：//)提供了學(xué)生課外自學(xué)用的高質(zhì)量的電子課件、完整的教學(xué)視頻錄像、豐富的實(shí)驗(yàn)和案例資料等，以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

(7)理論與實(shí)踐結(jié)合

在教學(xué)內(nèi)容安排上，注意理論聯(lián)系實(shí)際，適時(shí)布置一些人工智能實(shí)驗(yàn)給學(xué)生進(jìn)行課外練習(xí)。設(shè)計(jì)的課外實(shí)驗(yàn)包括產(chǎn)生式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，歸結(jié)反演實(shí)驗(yàn)，主觀Bayes推理網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，A搜索實(shí)驗(yàn)，以及基于Maltab工具箱的模糊控制位置跟蹤系統(tǒng)、兩車追趕模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別仿真、遺傳算法優(yōu)化計(jì)算等實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)踐和參與，保持學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生對(duì)人工智能基本概念和難點(diǎn)的理解，掌握基本方法和技術(shù)，為從事智能系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)打下基礎(chǔ)，從而達(dá)到教學(xué)目的。例如，我們組織學(xué)生參觀我們的研究生綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，觀看機(jī)器人臂取物、倒立擺控制、語音識(shí)別軟件、指紋識(shí)別軟件、智能調(diào)度軟件等演示，密切理論與實(shí)際的關(guān)系。

我們?cè)诮虒W(xué)改革實(shí)踐中探索的這些教學(xué)方法，有利于充分激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，有利于鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維，有利于多方位培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

5　運(yùn)用多樣化的教學(xué)手段和考核方式

5.1　多樣化的教學(xué)手段

采用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，構(gòu)筑“人工智能導(dǎo)論”課程的現(xiàn)代教學(xué)模式，是本課程的主要特點(diǎn)之一。教學(xué)過程中采用了多媒體教學(xué)課件和網(wǎng)絡(luò)課程相結(jié)合的方法，充分利用多媒體的豐富表現(xiàn)形式，利用網(wǎng)絡(luò)課程的交互性、情景化等，進(jìn)行教學(xué)。采用的方法包括：

(1)抽象知識(shí)內(nèi)容的多媒體表示

通過動(dòng)畫和視頻來演示抽象的概念、算法和過程，包括機(jī)器人軌跡跟蹤、機(jī)器人臂取物、足球機(jī)器人比賽、倒立擺控制、“人工魚”等錄像片段，以及智能調(diào)度軟件、語音識(shí)別系統(tǒng)、指紋識(shí)別系統(tǒng)、動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)等軟件演示。

(2)通過PPT撰寫教案

精心編制PPT，組織好課件內(nèi)容，做到圖文并茂，提綱挈領(lǐng)，便于學(xué)生理解，便于教師講授。

(3)開發(fā)與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)課程

“人工智能導(dǎo)論”網(wǎng)絡(luò)課程較好的實(shí)現(xiàn)了交互性、在一定程度上實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)過程的情景化。在交互性方面，通過網(wǎng)絡(luò)課程的課堂練習(xí)和章節(jié)練習(xí)，評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并給學(xué)生提出學(xué)習(xí)建議。在情景化方面，采用了在線答疑形式，使得學(xué)習(xí)過程豐富有趣。

(4)先進(jìn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的觀摩與演示

利用我們的研究成果等有利條件，有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行成果演示(包括智能調(diào)度軟件、語音識(shí)別系統(tǒng)、指紋識(shí)別系統(tǒng)、動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)等軟件)，使學(xué)生知道學(xué)了有用，而且很有用，很有趣，很有意義，從而進(jìn)一步誘導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固了課堂所學(xué)知識(shí)，提高了教學(xué)質(zhì)量。

教學(xué)效果通過上述先進(jìn)的現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，不僅極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，而且也取得很好的實(shí)際教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

5.2　作業(yè)、考試等教改舉措

(1)改革作業(yè)方式與方法

改變過去那種單純的書面習(xí)題作業(yè)，發(fā)展成為必須交給教師評(píng)閱的書面家庭作業(yè)、不必交給教師的課外思考題目、口頭布置的思考題或閱讀材料以及大型作業(yè)等。其中上交作業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，教師批閱后的作業(yè)也通過網(wǎng)絡(luò)返回給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)呈交和返回的網(wǎng)絡(luò)化。

(2)改革考試方式與方法

如何對(duì)本課程的考試方式進(jìn)行改革一直是我們探索的問題。我們綜合考慮課堂出勤情況(10％)、平時(shí)正式作業(yè)成績(jī)(20％)和期末課程考試(70％)，進(jìn)行綜合評(píng)分。期末考試有時(shí)采用綜合試題考試，出幾個(gè)大題目讓學(xué)生選擇其中幾個(gè)進(jìn)行開卷筆試，當(dāng)面交卷后評(píng)分；有時(shí)采用課外開卷論文結(jié)合或口試面試。最近，我們還對(duì)部分學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)或?qū)嶋H問題提問等進(jìn)行考核。我們正進(jìn)一步改革、試驗(yàn)和探索，使考試成為衡量與培養(yǎng)創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和提高課程教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論學(xué)習(xí)報(bào)告范文第5篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;通識(shí)教育;計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）40-0276-03

一、計(jì)算思維提出的意義

計(jì)算思維和計(jì)算問題關(guān)系密切，美國(guó)在2005年6月，通過一份報(bào)告《計(jì)算科學(xué)：確保美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力》中明確闡述了計(jì)算科學(xué)的重要性，提出計(jì)算科學(xué)中的先進(jìn)技術(shù)可以在經(jīng)濟(jì)以及其他的前沿研究中發(fā)揮重要作用[1]，21世紀(jì)科學(xué)研究中的難題可以通過計(jì)算找到相應(yīng)的解決辦法。2007年美國(guó)科學(xué)基金會(huì)啟動(dòng)了“大學(xué)計(jì)算教育振興的途徑”計(jì)劃，投入巨資進(jìn)行美國(guó)計(jì)算教育的改革。美國(guó)政府開始實(shí)行CPATH計(jì)劃進(jìn)一步宣傳了計(jì)算思維在社會(huì)生活各領(lǐng)域以及人才培養(yǎng)中的重要作用，在高等教育中提出了具體的以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的課程改革[2，3]。2008年，美國(guó)麻省理工學(xué)院還向全球開放公開課程《計(jì)算科學(xué)與編程導(dǎo)論》，重點(diǎn)講解計(jì)算思維訓(xùn)練，讓全球的讀者都可以自由免費(fèi)學(xué)習(xí)計(jì)算思維的本質(zhì)。

在我國(guó)近幾年也有越來越多的學(xué)者和機(jī)構(gòu)開始認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維的重要性，并開展了相關(guān)的研究。全國(guó)高等教育學(xué)校2008年中國(guó)計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)在召開了“計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”專題學(xué)術(shù)研討會(huì)，探討了在中國(guó)高等學(xué)校中開展計(jì)算思維能力培養(yǎng)的研究。2010年7月，中國(guó)的“常青藤”學(xué)校發(fā)表了《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，提出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程應(yīng)該以計(jì)算思維為核心[4]。

新生的事物出現(xiàn)還是需要一個(gè)普及的過程，目前多數(shù)高校教師對(duì)于計(jì)算思維價(jià)值的認(rèn)識(shí)和重視程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此培養(yǎng)計(jì)算思維的實(shí)踐也甚少。針對(duì)這個(gè)問題本文探討計(jì)算思維在科學(xué)研究、哲學(xué)方法論以及人才培養(yǎng)等方面的價(jià)值，提出在計(jì)算機(jī)通識(shí)教育中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的教學(xué)改革措施，使非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生像具備讀、寫、算能力一樣，具備計(jì)算思維的普適能力。

二、計(jì)算思維的定義及解讀

2006年周以真教授的《Computational Thinking》給出了計(jì)算思維系統(tǒng)定義，在國(guó)際上被廣泛認(rèn)同。計(jì)算思維涉及運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)并理解人類行為。計(jì)算思維涵蓋反映了計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣泛性的一系列思維活動(dòng)。強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維是所有人必需具備的基本技能，在閱讀、寫作及算術(shù)之外，應(yīng)將計(jì)算思維添加到每個(gè)孩子解析能力之中。周以真從多個(gè)角度給出了計(jì)算思維的細(xì)致描述[5]。具備計(jì)算思維能力，是在信息化社會(huì)中創(chuàng)新的需要。各領(lǐng)域中的科學(xué)研究都需要有高效思維的正確引導(dǎo)，要培養(yǎng)出具有創(chuàng)造性的人才，我們?cè)谒枷敕椒ㄉ暇捅仨氈匾曀季S能力的培養(yǎng)，讓學(xué)習(xí)者運(yùn)用高效的思維去思考。

三、計(jì)算思維對(duì)于科技創(chuàng)新的價(jià)值

對(duì)應(yīng)于自然科學(xué)領(lǐng)域的理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算三大科學(xué)的方法，同樣有三大科學(xué)的思維：理論思維、計(jì)算思維和實(shí)驗(yàn)思維。計(jì)算創(chuàng)新在人類科技發(fā)展史上占有異常重要的地位，歷史上有多位科學(xué)家因?yàn)樵谟?jì)算方面的成就而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。1982年的物理學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)都是計(jì)算技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用，證明科學(xué)計(jì)算在科學(xué)方法論中的重要地位。1985年得主豪普曼就憑借X光晶體結(jié)構(gòu)分析的方法摘得當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，同樣，1998年科恩與波普爾也是因?yàn)閷⒂?jì)算量子化學(xué)方法獲得了大獎(jiǎng)。

人類歷史上的許多重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)也與計(jì)算思維有關(guān)。19世紀(jì)海王星的發(fā)現(xiàn)就是通過計(jì)算得來的，在20世紀(jì)愛因斯坦的廣義相對(duì)論開創(chuàng)物理學(xué)的新紀(jì)元，充分體現(xiàn)計(jì)算思維對(duì)于科學(xué)史的貢獻(xiàn)。前人未能證明的“四色定理”也通過計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算得到了證明。

中國(guó)著名的“華―王方法”，有限元方法，及“吳方法”，也都是和計(jì)算相關(guān)的重大的科學(xué)創(chuàng)新[6]。

很多科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程充分說明了計(jì)算思維在科技創(chuàng)新中的重要價(jià)值。

四、計(jì)算思維的哲學(xué)價(jià)值

計(jì)算機(jī)科學(xué)家、圖靈獎(jiǎng)獲得者Edsger Dijkstra曾說：我們使用的工具影響著我們的思維方式及習(xí)慣，從而也將影響我們的思維力。思維的方式、方法是人類認(rèn)識(shí)論研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容，恩格斯說過：每一時(shí)代的理論思維，包括我們時(shí)代的理論思維，都是一種歷史的產(chǎn)物，在不同的時(shí)代具有不同的形式，并因而具有不同的內(nèi)容。所以，有關(guān)于思維的科學(xué)，和其他的任何科學(xué)是一樣，是一種歷史科學(xué)，是關(guān)于人的思維的歷史發(fā)展的科學(xué)[7]。

五、計(jì)算機(jī)的計(jì)算思維對(duì)于人才的培養(yǎng)價(jià)值

人才對(duì)于國(guó)家和企業(yè)的重要性是不言而喻的，高等學(xué)校的首要任務(wù)就是為國(guó)家培養(yǎng)合格的人才。衡量人才質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)有多種多樣，最重要的是解決實(shí)際問題的創(chuàng)新能力，而在計(jì)算機(jī)普及的現(xiàn)代社會(huì)中，利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的計(jì)算思維能力就顯得非常重要了。現(xiàn)代的合格人才應(yīng)該是能充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性能高效地解決實(shí)際問題，能根據(jù)實(shí)際問題的規(guī)模選擇合適的計(jì)算環(huán)境和算法，這就是計(jì)算思維能力的具體體現(xiàn)了。現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的問題用人工解決還是計(jì)算機(jī)輔助解決，即不同的計(jì)算環(huán)境采取的思路是有很大不同的;同樣用計(jì)算機(jī)輔助求解問題，問題的復(fù)雜程度不同，采用的算法也是截然不同的。因此面對(duì)問題解決的思路和效果就和決策人的計(jì)算思維相關(guān)了。計(jì)算思維不是獨(dú)立存在的，是融合在一個(gè)人的整體素質(zhì)中的，但是在高校的培養(yǎng)方案和課程設(shè)置中卻可以特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，確保提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，而計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)對(duì)此責(zé)無旁貸。

六、計(jì)算機(jī)通識(shí)教育課程中培養(yǎng)計(jì)算思維

計(jì)算思維本質(zhì)上是一種利用計(jì)算機(jī)去解決問題的思維方式，是基于不同計(jì)算環(huán)境的問題求解，而這和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)相吻合。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為各高校的通識(shí)教育課程，面向廣大的非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，不僅要擴(kuò)展學(xué)生的計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)面，更重要的是展示計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維方式。其核心目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)問題的能力，因此，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力是很順理成章的，也應(yīng)該作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，特別可以在大學(xué)的第一門計(jì)算機(jī)課程――《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課中著力培養(yǎng)計(jì)算思維。

目前由于對(duì)于《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)了“狹義工具論”的說法，甚至有人質(zhì)疑《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程開設(shè)的必要性。問題的產(chǎn)生可能是因?yàn)槎鄶?shù)《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)內(nèi)容偏重知識(shí)的介紹和流行軟件的使用方法，僅注重實(shí)用而沒有提升到計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維方式，即教學(xué)過程中僅將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)普通的工具使用，而并沒有重視計(jì)算機(jī)科學(xué)本身自有的思想方法、方式，導(dǎo)致學(xué)生感覺不到新知識(shí)而失去學(xué)習(xí)的興趣。因此，在《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》以及其他計(jì)算機(jī)通識(shí)課程教學(xué)課程中加強(qiáng)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)不僅關(guān)系到學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，也關(guān)系到《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程本身的出路，重新審視計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的定位，將計(jì)算思維能力培養(yǎng)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，是一個(gè)明智的選擇。

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程群一般包括《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》、《程序設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》和《計(jì)算方法》等，可以從多方面培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，包括涉及計(jì)算機(jī)基本原理的思維、應(yīng)用計(jì)算機(jī)的思維以及計(jì)算機(jī)和專業(yè)結(jié)合的思維等。從《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成和存儲(chǔ)程序的思想讓學(xué)生了解二進(jìn)制的存儲(chǔ)、0和1的思維、程序代碼和機(jī)器指令的思維、程序設(shè)計(jì)語言的思維和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的思維等。從《程序設(shè)計(jì)》語言中可以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于問題求解的算法的思維，例如問題約簡(jiǎn)、細(xì)化和仿真的思維，遞歸和并行的思維、預(yù)防、保護(hù)和啟發(fā)式推理的思維，在時(shí)間和空間之間、處理能力和存儲(chǔ)能力之間尋求平衡的思維等。讓學(xué)生為解決問題而主動(dòng)學(xué)習(xí)駕馭計(jì)算機(jī)硬件和軟件的方法，而不是為考試而被動(dòng)學(xué)習(xí)。計(jì)算思維是人類求解問題的一條途徑，使人類更好地借助計(jì)算機(jī)發(fā)揮強(qiáng)大的計(jì)算能力去解決各種需要大量計(jì)算的問題。

計(jì)算思維的培養(yǎng)可以貫穿于教學(xué)活動(dòng)的過程中，《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的基本教學(xué)內(nèi)容大部分可以保留，思維方式的培養(yǎng)可以滲透到每一教學(xué)環(huán)節(jié)中，例如課程實(shí)施中通過講解案例分析，讓學(xué)生感受思維方式對(duì)問題有效解決的影響，再通過實(shí)踐環(huán)節(jié)中問題的有效解決讓學(xué)生體驗(yàn)計(jì)算的愉悅，培養(yǎng)學(xué)生將現(xiàn)實(shí)問題轉(zhuǎn)化為可計(jì)算問題的思維習(xí)慣，訓(xùn)練學(xué)生針對(duì)問題規(guī)模選擇或發(fā)掘計(jì)算工具和算法的敏銳性，在教學(xué)過程和實(shí)踐過程培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為通識(shí)教育課程在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力方面應(yīng)該承擔(dān)更多的責(zé)任，特別應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面有所作為，更好地體現(xiàn)楊玉良所說的通識(shí)教育的特征：通識(shí)教育要同時(shí)傳遞科學(xué)精神和人文精神;要展現(xiàn)不同文化、不同學(xué)科的思維方式;要充分展示學(xué)術(shù)的魅力[8]。通識(shí)教育課程受眾面大，影響廣泛，認(rèn)真研究通識(shí)教育規(guī)律將對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量有深入的影響。現(xiàn)在已有幾所高校針對(duì)計(jì)算思維能力做了對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)，將大學(xué)生入學(xué)的第一門計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程改名為《計(jì)算思維導(dǎo)論》，從內(nèi)容到形式都聚焦在計(jì)算思維上，明確的為基礎(chǔ)課程的改革做了示范。希望更多的高校能認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維對(duì)于人才培養(yǎng)的價(jià)值，繼而在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)及計(jì)算機(jī)通識(shí)教育中開展計(jì)算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐。

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