时间：2022-04-19 17:54:58
序论：在您撰写计算机科学导论论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
论文摘要：计算科学主要讲述了一种科学的思想方法，计算科学的基本概念、基本知识它的发展主线、学科分支、还有计算科学的特点、发展规律和趋势。
引言：随着存储程序式通用电子计算机在上世纪40年代的诞生，和计算科学的快速发展以及取得的大量成果。计算科学这一学科也也应运而生。《计算科学导论》 正如此书的名字，此书很好的诠释了计算科学这一学科，并且指导了我们应如何去学好这一学科。使得我们收获颇多。并且让我深深的反思了我的大学生活。正如赵老师书中所讲的：“计算科学是年轻人的科学，一旦你选择了计算科学作为你为之奋斗的专业类领域，就等于你选择了一条布满荆棘的道路。一个有志于从事计算科学研究与开发的学生，必须在大学几年的学习中，打下坚实的基础，才有可能在将来学科的高速发展中，或在计算机产品的开发和快速更新换代中有所作为。
什么是计算科学和它的来历
计算科学主要是对描述和变换信息的算法过程，包括其理论、分析、设计、效率分析、实现和应用的系统研究。全部计算科学的基本问题是，什么能（有效的）自动运行，什么不能（有效的）自动运行。本科学来源于对数理逻辑、计算模型、算法理论、自动计算机器的研究，形成于20世纪30年代的后期。
随着存储程序式通用电子计算机在上世纪40年代的诞生，人类使用自动计算装置代替人的人工计算和手工劳动的梦想成为现实。计算科学的快速发展以也取得大量成果，计算科学这一学科也也应运而生。
计算科学的发展
a、首先先介绍图灵机
图灵机的发明打开了现代计算机的大门和发展之路。图灵机通过一条两端可无限延长的袋子，一个读写头和一组控制读写头的（控制器）组成它有一个状态集和符号集，而此符号集一般只使用0和1两个符号。而就是这个简洁的结构和运行原理隐含了存储程序的原始思想，深刻的揭示了现代通用电子数字计算机的核心内容。现在通用的计算机是电子数字计算机，而电子数字计算机的发展是建立在图灵机的基础之上。他的二进制思想使计算机的制作的简化成只需两个稳定态的元器件。这在今后的计算机制作上无论是二极管或集成电路上都显示了明显的优越性。
b、计算机带动的计算学科
1946年随着现代意义上的电子数字计算机ENIAC的诞生。掀起了社会快速发展的崭新一页。计算机工作和运行就摆在了人们的面前。
1、计算机语言
我们要用计算机求解一个问题，必须事先编好程序。因此就出现了最早的机器指令和汇编语言。20世纪50年代后，计算机的发展步入了实用化的阶段。然而，在最初的应用中，人们普遍感到使用机器指令编制程序不仅效率低下，而且十分别扭，也不利于交流和软件维护，复杂程序查找错误尤其困难，因此，软件开发急需一种高级的类似于自然语言那样的程序设计语言。1952年，第一个程序设计语言Short Code出现。两年后，Fortran问世。作为一种面向科学计算的高级程序设计语言，Fortran的最大功绩在于牢固地树立了高级语言的地位，并使之成为世界通用的程序设计语言。Algol60的诞生是计算机语言的研究成为一门科学的标志。该语言的文本中提出了一整套的新概念，如变量的类型说明和作用域规则、过程的递归性及参数传递机制等。而且，它是第一个用严格的语法规则——巴科斯范式（BNF）定义语言文法的高级语言。还有用于支持结构化程序设计的PASCAL语言，适合于军队各方面应用的大型通用程序设计语言ADA，支持并发程序设计的MODULA-2，支持逻辑程序设计的PROLOG语言，支持人工智能程序设计的LISP语言，支持面积对象程序变换的SMALLTALK、C等。
2、计算机系统和软件开发方法
现代意义上的计算机绝不是一个简单的计算机了而也包括了软件（系统软件、应用软件）。各种各样的软件使得计算机的用途大大增强。而软件开发也成为了一个重要课题和发展方向。软件开发的理论基础即是计算模型。随着计算机网络、分布式处理和多媒体的发展。在各种高级程序设计语言中增加并发机构以支持分布式程序设计，在语言中通过扩展绘图子程序以支持计算机图形学程序设计在程序设计语言中已非常的流行。之后，在模数/数模转换等接口技术和数据库技术的支持下，通过扩展高级语言的程序库又实现了多媒体程序设计的构想。进入20世纪90年代之后，并行计算机和分布式大规模异质计算机网络的发展又将并行程序设计语言、并行编译程序、并行操作系统、并行与分布式数据库系统等试行软件的开发的关键技术依然与高级语言和计算模型密切相关，如各种并行、并发程序设计语言，进程代数，PETRI网等，它们正是软件开发方法和技术的研究中支持不同阶段软件开发的程序设计语言和支持这些软件开发方法和技术的理论基础----计算模型
3、计算机图形学
在计算机的硬件的迅速发展中。随着它的存储容量的增大，也掀起了计算机的巨大改革。计算机图形学、图像处理技术的发展，促使图形化界面的出现。计算机图形学是使用计算机辅助产生图形并对图形进行处理的科学。并由此推动了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助信息处理、计算机辅助测试（CAT）等方向的发展。图形化界面的出现，彻底改变了在一个黑色的DOS窗口前敲代码输入控制命令的时代。同时也成就了一个伟大的公司Microsoft 。
4、计算机网络
随着用户迫切需要实现不同计算机上的软硬件和信息资源共享。网络就在我们的需求中诞生了。网络的发展和信息资源的交换使每台计算都变成了网络计算机。这也促进计算机的发展和广泛应用。
计算机学科的主线及发展方向
围绕着学科基本问题而展开的大量具体研究，形成学科发展的主流方向与学科发展主线和学科自身的知识组织结构。计算学科内容按照基础理论、基本开发技术、应用以及他们与硬件设备联系的紧密程度分成三个层面：
1、计算科学应用层
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，计划可视化，科学计算机等计算机应用的各个方向。
2、计算科学的专业基础层
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、电子计算机系统基础。
3、计算科学的基础层
它包括计算科学的数学理论，高等逻辑等内容。其中计算的数学理论涵盖可计算性与计算复杂性理论形式语言与计算机理论等。
计算机的网络的发展及网络安全
(1)计算机网络与病毒
一个现代计算机被定义为包含存储器、处理器、功能部件、互联网络、汇编程序、 编译程序、操作系统、外部设备、通信通道等内容的系统。
通过上面定义，我们发现互联网络也被加入到计算机当中。说明了网络的重要以及普及性。21世纪是信息时代。信息已成为一种重要的战略资。信息科学成为最活跃的领域之一，信息技术改变着人们的生活方式。现在互联网络已经广泛应用于科研、教育、企业生产、与经营管理、信息服务等各个方面。全世界的互联网Internet 正在爆炸性的扩大，已经成为覆盖全球的信息基础设施之一。
因为互联网的快速发展与应用，我们各行各业都在使用计算机。信息安全也显得格外重要。而随着计算机网络的发展，计算机网络系统的安全受到严重的挑战，来自计算机病毒和黑客的攻击及其他方面的威胁也越来越大。其中计算机病毒更是很难根治的主要威胁之一。计算机病毒给我们带来的负面影响和损失是刻骨铭心的，譬如1999年爆发的CIH病毒以及2003年元月的蠕虫王病毒等都给广大用户带来巨大的损失。
我们想更好的让计算机为我们服务，我们就必须很好的利用它，利用网络。同时我们也应该建立起自己的防护措施，以抵抗外来信息的侵入，保护我们的信息不受攻击和破坏。
( 2 )计算机病毒及它的防范措施：
计算机病毒是一组通过复制自身来感染其它软件的程序。当程序运行时，嵌入的病毒也随之运行并感染其它程序。一些病毒不带有恶意攻击性编码，但更多的病毒携带毒码，一旦被事先设定好的环境激发，即可感染和破坏。
、病毒的入侵方式
1．无线电方式。主要是通过无线电把病毒码发射到对方电子系统中。此方式是计算机病毒注入的最佳方式，同时技术难度也最大。可能的途径有：①直接向对方电子系统的无线电接收器或设备发射，使接收器对其进行处理并把病毒传染到目标机上。②冒充合法无线传输数据。根据得到的或使用标准的无线电传输协议和数据格式，发射病毒码，使之能够混在合法传输信号中，进入接收器，进而进人信息网络。③寻找对方信息系统保护最差的地方进行病毒注放。通过对方未保护的数据链路，将病毒传染到被保护的链路或目标中。
2．“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件（如芯片）和软件中，然后把此硬件和软件直接或间接交付给对方，使病毒直接传染给对方电子系统，在需要时将其激活，达到攻击目的。这种攻击方法十分隐蔽，即使芯片或组件被彻底检查，也很难保证其没有其他特殊功能。目前，我国很多计算机组件依赖进口，困此，很容易受到芯片的攻击。
3．后门攻击方式。后门，是计算机安全系统中的一个小洞，由软件设计师或维护人发明，允许知道其存在的人绕过正常安全防护措施进入系统。攻击后门的形式有许多种，如控制电磁脉冲可将病毒注入目标系统。计算机入侵者就常通过后门进行攻击，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在这样的后门。
4．数据控制链侵入方式。随着因特网技术的广泛应用，使计算机病毒通过计算机系统的数据控制链侵入成为可能。使用远程修改技术，可以很容易地改变数据控制链的正常路径。
病毒攻击的防范的对策
1．建立有效的计算机病毒防护体系。有效的计算机病毒防护体系应包括多个防护层。一是访问控制层；二是病毒检测层；三是病毒遏制层；四是病毒清除层；五是系统恢复层；六是应急计划层。上述六层计算机防护体系，须有有效的硬件和软件技术的支持，如安全设计及规范操作。
2．严把收硬件安全关。国家的机密信息系统所用设备和系列产品，应建立自己的生产企业，实现计算机的国产化、系列化；对引进的计算机系统要在进行安全性检查后才能启用，以预防和限制计算机病毒伺机入侵。
3．防止电磁辐射和电磁泄露。采取电磁屏蔽的方法，阻断电磁波辐射，这样，不仅可以达到防止计算机信息泄露的目的，而且可以防止“电磁辐射式”病毒的攻击。
4．加强计算机应急反应分队建设。应成立自动化系统安全支援分队，以解决计算机防御性的有关问题。
很多公司都有因为电脑被入侵而遭受严重经济损失的惨痛经历，不少普通用户也未能避免电脑被破坏的厄运，造成如此大损失的并不一定都是技术高超的入侵者所为，小小的字符串带给我们的损失已经太多。因此，如果你是数据库程序开发人员、如果你是系统级应用程序开发人员、如果你是高级计算机用户、如果你是论坛管理人员......请密切注意有关字符漏洞以及其他各类漏洞的最新消息及其补丁，及时在你的程序中写入防范最新字符漏洞攻击的安全检查代码并为你的系统安装最新的补丁会让你远离字符带来的危险。经常杀毒，注意外来设备在计算机上的使用和计算机对外网的链接。也可以大大有效的避免计算机被攻击。
总结
在学了计算科学导论之后，让我更深入的了解了我将来要从事的学科。计算科学导论指导着我们该怎么学习计算机。让我更清楚的知道我们信息安全专业的方向。正如计算科学这座大楼一样，在不断的成长。信息安全也必将随着网络的进一步发展而更多的被人们重视。总之学习了这门课之后让我受益匪浅，也知道自己应该好好努力，争取在自己的专业领域上有所成就。
参考文献
1、《计算科学导论》（第三版），赵志琢著 ，科学出版社2004版
2、《计算机病毒分析与对抗》 傅建明 彭国军 张焕国编著武汉大学出版社2004版
3、《计算机应用于基础》（第三版） 丁爱萍 著 西安电子科技大学出版社 2006版
4、《软件工程》 萨莫维尔 著 机械工业出版社
关键词：计算学科；导论；人文教育；教学改革
任何一门学科或专业，都含有丰富的人文内容和特质，都可以进行人文教育，使学生在学习中感受到美的熏陶与生命力量的提升。在计算学科导论的教学过程中，以一种什么样的意义来揭示该学科，就帮助学生设置了一个学习的方向。方向不同，学生在从事学习过程中进行的心理活动不同，学习的结果也不同。对知识，学生会记忆性地学；对技能，学生会模仿地学；对能力方面，学生会思维地学；对伦理方面，学生还会体验地学。无论如何，教学过程中的引导作用是非常明显也是极其重要的。
一、计算学科导论教学存在的问题与分析
多年来，通过对计算学科导论的关注，以及查阅大量的国内外的教材，在教学内容的定位、组织与设计方面，我们可以归纳和总结出国内外高校对本课程的处理方法，大体上可分为以下几类：
(1)高层次抽象。也就是用高度抽象的理论模型来刻画计算机及计算的本质问题，其特点是层次高，系统性强，且融抽象性与科学性于一体。这种教材质量较高，但对于本科生来说，难度较大，不易掌握。
(2）“浓缩”+“拼盘”。将本学科的主干课程，如操作系统、数据结构、软件工程、数库系统、计算机网络等“浓缩”起来，独立成章，然后合成一个“拼盘”。其特点是内容广而散、概念多而杂、理论深而不透，学生很难理解与掌握。此外，还存在以下几个问题：教学目的不明确；教师讲授到什么程度，学生学到什么程度，对这个“度”的把握非常困难；与后续课程内容重复等。
(3)实用主义。主要体现在以操作为主的入门教育，教学内容类似于非计算机专业的《计算机文化基础》，其特点是学生容易掌握，也可提高学生的操作技能，但却失去了“导论”课程的本质属性，学生对整个计算学科很难有所认识和把握。
(4)其他。比如以某种具体语言为主，介绍程序设计的基本概念和方法。这些内容对计算机专业的学生来说是必需的，但不宜作为“导论”课程来讲授。
二、课程的定位与教学指导思想
作为“导论”课程，计算学科导论到底要达到什么目的？起什么作用？以及如何定位？确实应该进行冷静、理智地加以分析。
首先，在定位方面，我们必须意识到以下几点：一是该课程为计算机专业的入门课程，不可能也没有必要在该课程中介绍过多的理论、方法、技术、概念和术语；二是要站在学科的高度给学生“指点江山”，使学生对计算学科有一个比较清醒的认识；三是要激发学生的学习兴趣和对职业的热情，使学生受到较好的人文精神的熏陶，真正成为社会的有用之才。鉴于此，我们认为该课程在专业知识的传授方面应该起一种“承前启后”的作用，这里所谓的“承前”一是让学生了解本学科的发展过程以及前辈们所做的贡献，二是了解计算学科的本质问题；而所谓“启后”一是介绍本学科的现状及其发展趋势，二是让学生了解应该掌握哪些知识，应该具备什么样的知识结构和能力。
其次，在教学目标方面，可以归纳为：了解本学科的发展史及其发展趋势，能从中获得必要的启示；从理论模型的层次上掌握计算及计算机的本质问题；了解本学科的知识结构及其相互之间的关系，掌握正确的学习方法；激发学生的学习兴趣；从整体上提高学生对本学科的认识水平；通过大量的事例和素材，在轻松愉快的氛围中给学生以人文精神的熏陶。
因此，我们认为计算学科导论应该体现出以下几个方面的指导思想：努力强化“导论”二字，贯彻以“发展沿革、计算模型、兴趣驱动、知识架构、学习导向、人文熏陶”为方针的教学指导思想。在“发展沿革”方面，主要强调两方面的知识。一是计算学科的发展史；二是计算学科发展过程中的局限性及其带给人们的启示。“计算模型”是描述如何在计算机中完成计算的一种概念性方法，不涉及硬件和软件细节，从抽象以及方法论的层次上揭示计算及计算机的本质特性。“兴趣驱动”的目的在于激发学生学习本学科的内在的、强烈的本能冲动；“知识架构”侧重于介绍本学科的知识结构及其相互之间的关系。“学习导向”着重讨论本学科的特点、规律以及学习方法。“人文熏陶”着重培养学生良好的人文精神，使学生成为健全的、高尚的、具有高度责任感和“大爱”的社会有用之才。
三、课程教学中的人文素质教育
1.计算学科发展史
知识的传授不能脱离知识的背景以及知识产生、发展的历史。只有这样，才能促使学生更深刻地理解知识，了解知识的来龙去脉；才能促进学生把外在的知识内化为自身精神构架的有机成分。历史的发展过程，无不反映着辩证思维的过程。通过对史实的分析、综合形成概念，再运用概念进行判断、推理，可以获得对历史发展的规律性的认识。只有学习和熟悉历史，深刻地认识过去，才能更加自觉和正确地把握现实与未来。对于大学生来说，可以提高他们的文化素养，可以培养他们的创新思维和实践能力，也可以让他们学会怎样做人等。
2.历史人物的事迹与成就
在计算学科的发展史上，涌现出一大批杰出的学者和专家。他们的奋斗经历、挫折和成功、团结与协作、百折不挠的惊人毅力、爱国主义和国际主义精神以及他们创造性的智慧，都蕴涵着丰厚的人文精神。如阿兰•图灵（Alan Turing，1912-1954）年仅23岁就被选为剑桥大学国王学院院士，在量子力学、概率论等领域都做了许多开创性的工作，他对计算学科的重要贡献在于提出了有限状态自动机（即图灵机）以及“图灵测试”。人们为了纪念这位伟大的科学家，将计算机界的最高奖定名为“图灵奖”。
又如计算机之父──冯•诺依曼（John Von Neumann，1903－1957）在格论、连续几何、理论物理、原子能和经济学等领域都做过重要的工作。冯•诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工 作。
3.业界公司的兴衰与成败
短短的几十年里，计算机界诞生了许多富有传奇色彩的、实力雄厚的跨国公司，这些公司的管理理念、经营策略、企业文化、技术路线、成功与失败的经验教训等，蕴涵着丰富的人文精神。自1975年微软公司创立以来，在短短的几十年里，比尔•盖茨创造了一个又一个现代神话。到1999年7月16日，微软公司的股票市值已突破5000亿美元的大关，而当时世界上只有8个国家的经济规模超过了5000亿美元。比尔•盖茨的成功，验证了一条经济学的基本规律：如果市场起飞，那些恰好在起飞点进入市场的人，将会获得超过一般数学期望值的投资回报。英特尔(Intel)公司是美国最大的独立半导体制造商,成立于1968年8月。该公司为何能在短短的40年里创造辉煌？除了雄厚的科研、技术以外，注重新产品开发、强化质量意识、全力营造和谐的企业文化、出色的营销沟通能力对英特尔的发展功不可没。
创造神话的公司还有很多，比如IBM，HP，Yahoo，APPLE……这些公司的成败与兴衰的背后，有很多曲折、感人的故事，从这些故事里，人们可以获取很多智慧、经验、教训、感悟，对从业者来说，没有比这更宝贵的精神财富了。
4.学习兴趣的激发与培养
“兴趣驱动”的目的在于激发学生学习本学科的内在的、强烈的本能冲动。学习兴趣是学生对学习活动或学习对象产生的积极探究的认识倾向。当一个学生对某门课程发生浓厚的、稳定的兴趣时，学习这门课程就有了内在的、持久的动力，这种内因的作用能充分调动学生学习的积极性、主动性。
对于计算学科，如何提高学生的学习兴趣，我们认为有几条途径。一是通过直观、形象的手段（如多媒体CAI）展示计算学科的经典应用，如科学计算、天气预报、导弹制导、CAD等，让学生切实感受到计算学科给人类所带来的震撼人心的变革；二是介绍计算学科未来引人的美好前景及其对人类生活的影响；三是实事求是地告诉学生计算学科尚存许多需要解决的问题，在某种程度上也可激发学生的热情和创造力。
5.社会责任感
社会责任感是人对社会和他人负责的心理体验。社会责任感一旦确立，就会成为性格心理的组成部分，就具有稳定性，使人能自觉、主动、积极地尽职尽责。因此，在人文素质教育中，除了引导学生学什么、怎么学以外，还应该在学生的人格培养上多下工夫。其中重要的一条就是要引导学生关注现实，立足现实，从时展与社会进步的高度来把握个人的前途和命运。社会责任感的培养可以从三个方面着手：第一，让学生了解所学理论的社会价值；第二，介绍与学科有关的优秀历史人物，激发学生树立崇高的正义感与社会责任感；第三，介绍学科与当前民众利益的密切关系，激发学生献身于造福人类与社会伟大事业的热情。
作者单位：广西工学院
参考文献：
[1]石茵译.计算机科学导论[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003:15.
[2]杨跃民.高校人文教育:问题与建议[J].理论探讨,2005,(6):140-142.
[关键词]信息与计算科学；案例；建模；计算；开发
[中图分类号] G420 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）08-0017-03
一、前言
课程建设是专业建设中的重要组成部分，专业导论课往往在第一学年开设，是学生了解专业、建立专业概念和专业认同的重要课程，对学生的专业学习和发展有着重要的引领和指导作用。[1] [2] [3]
信息与计算科学专业是信息科学、计算科学、运筹与控制、计算机及应用等学科交叉而形成的专业，往往设置为理科专业。多种学科知识的交叉渗透，加上因专业名称的望文生义，使学生容易产生简单的认识――“信息与计算科学专业是数学与计算机结合的专业”。这样笼统的认识可能会导致学生认为该专业“要么学数学，要么学计算机”，至于“怎么结合”搞不清，不重视专业的其他重要方面，甚至连信息与计算科学的专业特点和核心竞争力也模糊不清。
关于信息与计算科学专业课程体系建设的论述已有很多，然而关于该专业大导论课程的研究还不多见。针对上述存在的种种问题，本文认为信息与计算科学专业设置专业导论课程是极为必要的，而且在课程体系中应作为独立的重要一环。因为作为信息与计算科学（信计）专业的导论课程，需要回答的问题多且必要：信计专业培养什么样的人才？什么是信计专业？信计的核心竞争力是什么？如何实现？信息处理、应用开发中有哪些数学知识？信息挖掘、信息安全与算法设计的联系如何？建模能力如何铸就？计算分析能力怎样打造？就业岗位对信计的现实要求有哪些？等等。
信计专业导论课的开设需要对信计专业的发展历史，专业的研究应用进展和前沿有深入、广泛的了解，通过精选教学内容，使教学内容形成体系，以达到解决学生关切问题、培养学生专业思想、建立学生专业认同、激发学生专业学习兴趣的教学目标。教学过程中典型的教学案例对学习兴趣的提高有明显的促进作用，在专业学习中能够激发学生对专业的兴趣，促进学生对专业的理解，特别是有利于学生加深对专业的宏观认识以及对专业的一些具体方向的感性认识。本文将结合教学典型案例深入剖析信息与计算科学专业导论教学中需要解决的问题。
二、信息与计算科学的直观印象
信息与计算科学作为交叉学科，和其他一些专业的易混淆性，使得我们必须首先回答什么是信息与计算科学专业，更为紧要的是在大一阶段应该如何从直观的角度来阐述它。我们知道，随着现代信息计算科学技术的发展，上班考勤甚至上课考勤都有系列的产品可供选择，常见的考勤机为指纹考勤机器――这是一个很典型的利用信息与计算科学知识和方法进行应用开发的产品。在教学中，类似的案例可以体现信息与计算科学专业各学科之间的交叉渗透，为学生提供直观的专业认识印象，具体阐述如下。
1.利用该例阐述科技应用开发中，信息与计算科学专业知识的使用流程和涉及的课程知识。指纹考勤机首先要采集被识别人的指纹信息，并以此作为样本；预处理后把样本信息存储为向量或数据，通过建立样本的特征提取模型，进行特征提取；之后输入建立的识别模型，对待识别的指纹进行计算识别；接下来是针对硬件的编程实现和测试，最后再植入匹配的设备或者网络传入后台系统，完成系统测试，投入使用。由于建立特征提取模型和识别模型的方法很多，快速计算的方法选择有所不同，这涉及信息与计算科学中许多数学基础知识和数学建模方法等。总的来说，考勤机的工作流程可以归纳为5步：（1）信息采集和预处理；（2）特征提取和识别模型；（3）识别、计算分析；（4）编程实现；（5）植入硬件。分别讲述其中各个环节可涉及的专业课程：信息采集和预处理可涉及高等代数、概率统计等课程；特征提取和识别模型可涉及高等代数、数学分析、概率统计、运筹优化、数学建模等课程；识别、计算分析涉及高等代数、数学分析、运筹优化、数值分析等课程；编程实现可涉及程序设计语言、算法设计、软件开发测试，等等。这样结合专业课程知识与应用实例的详细讲解，易于让学生了解信息与计算科学专业知识的应用流程，使学生对信息与计算科学专业知识有直观的认识。
2.利用该例阐述科技应用开发中，信息与计算科学中各个学科的交叉渗透。如前所述，由于一个产品的开发可能涉及的知识点很多，可采取的模型方法也是多种多样，这些知识之间的应用就会有交叉。例如，特征提取、识别模型的建立有可能用到信息处理的数学基础，这时又需要考虑该模型是否能设计出快速的计算方法来满足实际计算速度的要求；识别模型的实现最后需要计算机编程来完成，这又涉及合适的模型、快速的算法和良好的程序设计之间的协调融合。当然，完整的产品设计还需要考虑到采集设备的精度、程序植入等其他学科的知识。这样讲解，学生就会对信息与计算科学知识的交叉有较为宏观的认识。
3.启发学生对信息与计算科学中的相关问题进行思考。
（1）指纹样本信息采集是很微妙的事，如果当采集一个样本的次数太多，超出了很多人的承受范围，比如一个手指的指纹采集超过了三次，这样产品的便利性、应用性和竞争力就值得怀疑了。因为通常情况下，我们很自然的认为事不过三为好。那么，如何以最少的采集次数达到要求的识别效果？这就是值得考虑的问题。
（2）如何提高产品的识别效果（正确识别率），提升产品质量，这除了与团队的专业知识相关以外，还与获取知识的能力有很大关系。例如能不能利用已有的专业知识积累从现有的国内文献中获取最新的技术信息，能不能利用国外的技术文献，等等。这些都是由典型案例所延伸出的值得思考的问题。这些问题有利于开拓思路，使学生对将来的工作和研究研发空间充满期待。
三、信息与计算科学专业的核心竞争力
信息与计算科学是由多个学科专业合并和综合而来的，其重视基础能力，培养能解决实际中信息与科学工程计算应用问题的宽口径专业人才。考虑到专业的名称与计算机、信息工程等专业有相似之处，专业导论课程需要阐明该专业与其他专业，特别是一些计算机科学专业、信息工程专业和数学与应用数学专业之间的区别。因此，信息与计算科学专业课程的核心是什么？专业人才的核心竞争力是什么？这两个问题是无法回避的。针对这些问题，除了上述案例，图像（信息）的压缩处理也是一个很直观的例子。利用图像压缩，可以给学生展示压缩编码技术、压缩的算法、软件开发等，这涉及信息编码、密码学、算法设计能力、应用开发能力等。结合这些案例，我们信息与计算科学专业并不是单纯的涉及数学基础课程、建模能力、算法设计或者计算机科学其中的某一方面，它的核心竞争力在于“数学基础与建模能力、计算分析与算法设计、程序语言与应用开发”这三者的有机融合。单单讲某个方面还不足以称之为专业的核心竞争力。因为专业人才的定位是解决信息与科学工程计算的应用问题，这些实际问题本身与这三方面多有紧密的联系，单强调某一方面或重视某一模块容易和上述一些类似名称的专业混淆。因而，与这三方面相关的数学基础课程有数学分析、高等代数、解析几何、微分方程、概率统计等；与这三方面相关的一些专业课程需要凝聚成为专业的核心课程，如数值分析、离散数学、程序语言、数学建模等。
四、信息处理、应用开发中的数学知识
信息与计算科学专业的大一新生对就读该专业充满了憧憬。他们能发现数学基础的老三样（数分、高代、解几）但看不到信息和计算的影子，看不出专业的特征和特色，这就需要专业导论课程加以引导。选取信息处理和应用开发中的相关案例来阐述数学基础知识在解决这些问题中的重要作用，可以使学生对数学基础知识与实际科学工程问题有直观的印象，这对学生下决心打好基础，投入前期课程学习有着重要的作用。如选择图像处理中的修补算法、游戏开发中愤怒的小鸟的技术含量为讲述案例，则这些应用案例就可结合数学基础知识来阐述。
1.图像处理中的修补算法。图形图像的基本处理分析方法，如傅里叶分析可选择进行更为全面的介绍，介绍其在工程领域、数字信号处理、医学领域的广泛应用。这样来看，大一开始学习的分析类课程作为专业的基础课程确实是名符其实。图像图像处理的修补涉及优化模型和优化算法、算法的复杂性等，而这些基本的模型形式――在一定约束要求的前提下，求目标函数的极小值，容易使学生对开始学的分析课程的导数与极值、矩阵等基本知识联系起来。
2.愤怒的小鸟的技术含量。应用开发形式多种多样，游戏开发是一种有趣生动的开发过程，许多游戏开发又与数学基础知识有紧密联系。因此，选取其中的典型案例进行介绍，容易激发学生的学习兴趣，促进学生对数学知识在应用开发中作用的理解。如该例涉及的物体碰撞检测和连续碰撞检测与向量及运算、旋转矩阵、线性变换等数学基础知识，可以由此进一步介绍物体的移动、壁障和寻路等游戏开发中常见的智能化算法，这些都将和许多基础知识紧密结合。
五、信息挖掘与算法设计
信息与计算科学专业人才应具有处理实际中信息与科学工程计算问题的能力。当前大数据处理涉及的信息挖掘的相关内容，与信计专业有天然的联系，特别是挖掘目标的设置、隐含信息的挖掘模型的建立和使用、模型的求解、算法性能分析等，与信息与计算科学中的计算能力、建模能力、程序设计等核心能力模块要求相连。这方面的热点案例很多，如可选阿里巴巴大数据竞赛、2012年和2015年深圳杯全国大学生数学建模夏令营B题进行展示，其中阿里巴巴大数据竞赛可联系到机器学习算法等。讲述这些典型的热点应用案例，对学生了解专业课程和专业的内涵有重要的指导作用。
综上，通过梳理信息与计算科学专业导论教学中一些需要澄清的问题，根据教学实践，从典型案例的视角对这些问题设置的必要性和解决方式进行了分析和探讨，剖析了这对于促进学生对专业内涵的总体把握、了解专业应用领域、品味专业学习价值的有益作用。
[ 参 考 文 献 ]
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关键词：计算机科学导论；教学方法；考核方式
《计算机科学导论》课程是计算机专业的引导性课程，为计算机专业的新生提供了关于该专业学科的入门介绍。使学生能够全面掌握计算机的基础知识，并了解该专业的学生在该领域工作应具有的职业道德和应遵守的法律准则。《计算机科学导论》课程在大一第一个学期开设，新生虽然具有计算机的基本使用能力，但在计算机理论知识上的专业性不够，大部分的知识对新生来说都是第一次接触。如果一味地想把如此广的知识介绍给学生，理解上的难度会影响他们学习的积极性，效果并不好。根据该课程近几年的教学实践，笔者总结出了教学中存在的一些问题，并对教学内容的选取、教学方法和考核方式给出思考。
教学中存在的问题
计算机科学导论的教学内容虽然相对浅显，但是涵盖的知识面很广，几乎包括计算机领域所有的理论知识，应用技术、热点研究问题等。在授课中不仅要把基本的概念介绍清楚，还要对最新的专业动态有所介绍。在教学过程中主要存在以下几个问题。
1.合适教材难以选择
我国的计算机科学导论教材非常多，按其内容主要有以下三种：一、内容为计算机各种办公软件的使用，使学生具有使用计算机的初步能力，和非计算机专业开设的《大学计算机文化基础》课程等同[1]；二、将计算机专业学生大学四年要学的专业核心课程进行了浓缩，内容涉及面广；三、计算机和计算的本质属性用高度抽象的数学模型来刻画[2]，内容进行系统化、形式化的概括。由于目前中小学已开始开设了相关的课程，新生都具有不同程度的使用计算机的能力。所以选择第一种教材对于计算机专业的学生会过于简单，失去“专业引导”课程的本质属性；第二种教材在广度和深度上是比较难以把握的；第三种教材过于抽象，教师难讲，一般院校的学生难以理解。再加之计算机科学技术和应用技术的发展变化非常快[3]，可谓日新月异，许多教材内容的更新速度严重滞后。
2.理论教学过于复杂
新生非常渴望专业知识，计算机专业的新生对第一学期开设的计算机科学导论课程抱有很大的期望。教师希望通过讲授该课程给学生初步建立整个学科的框架，指明计算机专业学习的方向，激发他们的学习兴趣。但是把如数据结构，操作系统，数据库系统，编译原理等专业课浓缩为一章进行叙述[4]，叙述方式上又较少考虑新生的知识背景和理解能力。理论教学中勉强把计算机科学系统知识精装到学生的知识结构中[5]，不断出现的新概念、新理论和新知识使学生难以真正理解，又要求他们在短期内消化吸收，这样不但起不到很好的专业引导，反而使学生对计算机的学习望而生畏。
3.实验内容与理论教学相对独立
本课程配有相应的实验内容，但一般是以Windows操作系统和常用办公软件的操作为主，与理论教学相对独立。
4.考核方式传统化
对学生来说，最熟悉的考试方式是闭卷考试，这种考试方式注重对知识的记忆、理解和应用。在大学学习期间，很多课程没有单元测试、期中考试，采取的是直接的期末考试。学生到了期末死记硬背搞突击，平时很少去细细思索所学内容。本课程不只是介绍一些计算机专业的知识，更应该引导学生思考相关的一些问题。
教学的几点思考
1.教材内容和补充新信息相结合
教材的内容对基本知识介绍得比较全面，但为了提高教学质量和教学的有效性，在教学内容上教师需要适当地选择一些专业领域的新知识进行补充，如计算机技术和产品的最新发展、新成果、未来发展趋势等[6]。学生在掌握计算机基本知识的基础上对专业新知识有所了解，紧跟时代的新发展，与学生实际生活中接触到的产品和概念有所共鸣，这样可以激发他们学习本专业知识的兴趣。
2.构建启发式教学模式
传统的教学模式是非常封闭的，教师讲解学生听课，两者的交流比较少。学生的这种被动局面制约了他们学习主动性的发挥。启发式教学模式就是让学生的学习方式从被动变为主动。教师在对基础知识的介绍过程中，根据相应的知识点设置相关问题，对学生进行分组选择相应问题；进行前期的文献查找，撰写论文培训后，让学生自己去查阅相关资料，提炼内容，形成一份综合的材料，并在课堂上讲解给同学们；教师及时对学生所讲内容进行总结评述。把课堂的某些时间让学生掌控，教学中充分调动教师和学生的交流，在问题中探讨学习，在参与中掌握相关知识。在这个过程中让学生学会检索文献，整理资料，初步阅读计算机专业文献等；鼓励学生从问题出发，去钻研去思考，逐步训练专业的创新能力；在团队中学会合作；锻炼学生的表达能力；提高办公软件的使用能力；培养学生专业自信心；充分发挥学生的主动性。
3.适当增加理论教学的实验
Windows操作系统和常用办公软件的操作这些操作技能需掌握，但课堂上讲到的有些内容最好配合相应的实践，给学生实实在在的接触，这样能使理论教学的效果更理想。
4.改变考核方式
大学的课程在考核上一般采取期末考试成绩和平时成绩相结合的方法。计算机导论课程内容多，授课中若不采取传统的教学方式，而是结合专题讲座、学生参与教学的方式，该课程的部分考核可以在教学过程中完成。例如，可采取分组合作课题和独立选题论文相结合的考核形式。分组合作课题在授课中完成，学生按所在分组，分工合作完成相关课题，上台讲演，并通过各小组之间的评比给出相应成绩，这项成绩在教学中完成；独立选题论文，学生自主选取与计算机领域相关的选题，以论文形式上交，培养学生独立思考能力，这项考核在结课后一定时间内完成。两者结合，不增加学生记忆的压力，又给了学生充分的自。
结束语
《计算机科学导论》课程在专业知识整体介绍的同时要激发学生学习本专业的兴趣，发挥学生学习的主动性。课程难度和广度不容易把握，教师要不断更新教学内容，改进教学方法，使《计算机科学导论》课程真正起到引导的作用。
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摘要：本文结合“计算机科学导论”课程双语教学的实践，探讨了双语教学在计算机本科生教学中四年不断线的必要性和意义，分析了对双语教学的效果怀疑的内在原因，提出了实施计算机双语教学不断线的课程体系。
关键词：双语教学；计算机科学导论；国际化；课程体系
中图分类号：G642
文献标识码：B
1引言
近年来，双语教学在全国各高等院校开展得如火如荼，同时也积累了一定的经验。然而，我国高校双语教学的开展也存在着很多问题，甚至有些学校对双语教学的效果产生怀疑。本文结合“计算机科学导论”(以下简称“导论”)双语教学的实践，探讨构建计算机双语教学的课程体系的必要性和意义，提出构建计算机双语教学课程体系的设想。
2目前双语教学的三种模式
严武军将双语教学划分为简单渗透型、穿插型和全外语讲授型三种模式，但他并未研究教材和授课语言在双语教学中的作用。实践证明，合适的教材是双语教学实现最佳效果的一个重要因素。因此，我们根据教材和授课语言，将目前高校中的双语教学分为以下三种模式：
中文教材，英文课件，英文授课。这种模式类似于上述的简单渗透型。国内培养的教师容易采用这种双语教学模式，他们用英语和PowerPoint等软件做出课件，在讲课时注重概念的解释。但这种教学很难将目前国际上的学科进展和知识更新有机地结合起来。
英文教材，英文课件，中英文混合授课。这种模式类似于上述的穿插型模式。在英语国家有一定工作和学习经历的教师往往采用这种形式，使学生一步进入英语和汉语混合的教学环境，也弥补了现实中全英语授课学生听不懂的缺陷。但这种双语教学不利于学生用英语理解专业知识能力的有效提高。
英文教材，英文课件，英文授课。这种模式类似于上述的全外语讲授型双语教学模式。在英语国家学习和工作多年然后回国的学者容易采用这种双语教学模式，他们甚至将自己在国外使用的英文教材和讲稿直接应用到国内的双语教学中。在这种模式下，学生一步到位进入英语的教学环境，但由于中文在大学校园里占统治地位，学生遇到一点学习困难，听不懂、学不会，便会开始抱怨。这可能也是双语教学在有些高校难以为继的一个原因。
应该指出，不管是严武军的双语教学模式还是我们提出的模式都忽略了互联网上的信息资源对双语教学的影响。实际上，在“导论”的双语教学中，我们充分利用了互联网上的信息资源来制作英文课件，将国际上“导论”的有关最新进展有机地加入到课件和双语教学中，并深深体会到充分利用网络上的信息资源将真正缩短我们在教学上与英语国家的差距。
3双语教学的若干问题及探讨
首先，学生听不懂是一种正常现象，但学生必须听下去。实际上，双语教学课程的开设不仅要求教师更多地投入，对学生也有同样的要求。这种投入首先要求学生有充足的时间。大一属于从高中到大学的过渡阶段，一般所开课程相对较少，学生课余时间比较宽裕；同时这一时期学生考级、考研、就业的压力较小，相对于高年级学生有更多的精力可以投入到双语教学课程的学习之中。
另一突出的问题是双语教学因人而设，教学计划制定时并没有把双语教学纳入统一的系统发展中，虽然丁学钧等研究了计算机专业双语教学系统模式，并做了一定的实践。因此，在这种因人而设的双语教学中，学生不能系统地用双语学习计算机科学和技术学科的相关知识，高校也不能真正有效地建立双语教学的教师队伍。正是如此，近两年双语教学正在我们校级教学改革项目的申请中逐渐消失，这也可看作人们对双语教学效果怀疑的直接后果。同时，这也可看作是没有建立计算机双语教学体系的直接后果。
第三个突出的问题是原版教材和中文教材的关系。既然是双语，那么就应该合理地同时使用原版教材和中文教材，使二者互为辅助和补充。例如，在“导论”的双语教学中，我们以中文教材的内容体系作为选择英文教材和通过互联网选取国际上最新的教学资源的基础，参考了10本原版或影印版英文教材和1本中文教材。实际上，目前我国双语教学教材的建设还没有形成一个完整的体系，部分课程的教材还处于探索阶段。实践证明，没有完整的计算机双语教学的课程体系的建立，我国双语教学教材的建设也就很难形成一个完整的体系。
4构建计算机双语教学课程体系的必要性和重要性
改革开放以来，我国的计算机业得到了惊人的发展。但也不得不承认，计算机的技术和知识基本上来自以英文为载体的媒介(含书籍)，我们的教材基本上是对这些媒介内容的加工和处理。同时，计算机专业的本科生在学学英语时，很少接触大量的专业词汇。例如，我们的一些一年级计算机专业学生不知道“Object-oriented programming”，虽然他们已学了C++ 程序设计语言。而且，大部分编程软件都是用英语编写的，这给学生更好的利用软件带来一定的困难。因此，及时实施计算机双语教学，以便让学生直接学习当代以英文为载体的计算机技术和知识是必要的。
英语在计算机专业中的学习和应用是一个渐进过程，学生不可能通过一门课程的双语教学就能达到“能够阅读本课程所涉及的的专业知识与技能的英语文献资料，而且能够用英语口语和书面的形式，采用符合国际惯例的方式处理和交流与本课程有关的专业事务和信息”。从这一点来看，有必要建立计算机双语教学课程体系，将双语教学课程从一入学开始安排，然后每个学期逐渐展开，以形成一个初期打基础、间接动力推动到后期高层次、直接兴趣推动的连贯的、完善的双语教学体系。
张萍等老师对生物系和物理系实施的双语教学的调查表明，连续两个学期开设双语教学课程的学生的进步显著。赵艳红和邵定宏在探讨计算机专业课程双语教学时也注意到计算机专业双语教学应具有连贯性，贯穿于学生的整个受教育过程，并建议“可以有计划有选择地从大学一年级开始，每学期开设一到两门采用双语教学的专业基础课程。低年级双语教学的重点放在英文教材的使用上，逐步实行课堂中英文讲授。专业课鼓励教师学生采用英文教材，双语教学课程中逐步增加全英文讲授比例”。他们也建议程序的开发环境应是英文的操作界面，尽可能不使用汉化后的开发工具。
5建设计算机双语教学课程体系的构想
科学合理的双语教学课程体系是成功实施双语教学和培养“面向世界”人才的根本保障，也是建立一支高质量的双语教学师资队伍的必要条件，它还是建设双语教学教材完整体系的必要前提。因此，讨论如何科学合理的建设计算机双语教学课程体系对于发展我国高校的计算机双语教学是很有意义的。
一般来讲，科学合理的双语教学课程体系必须考虑其与计算机本专业其他课程的关联性和衔接性，同时又要避免学科内容的无效重复，不能像计算机专业外语那样。具体来说，计算机双语教学课程体系首先应贯彻教育部2001年《关于加强高等学校本科教学工作，提高教学质量的若干意见》中关于双语教学的精神。这一文件颁布已七年了，计算机双语教学的课程应达到所开课程的10％。这意味着计算机双语教学课程体系至少包含4门计算机课程的双语教学，如果在计算机本科生的四年的教学计划中，每年能够至少开设一门计算机课程的双语教学，就基本上实现了“双语教学不断线”的思想。
目前大多计算机教学课程体系由公共必修课、专业必修课、专业选修课和公共选修课组成。因此，计算机专业双语教学课程体系应涵盖专业必修课和专业选修课。而且，双语教学课程应覆盖本科生大学四年的每个学年，我们的计算机双语课程教学体系至少应包括在一年级开设的“计算机科学导论”，在二年级开设的一门程序设计语言，例如“Java 程序设计”，在三年级开设的“软件工程”和在四年级开设的“人工智能”。其中两门是必修课，两门是选修课。
选择上述课程作为计算机教学课程体系的一部分，不仅吸收了国内同行的双语教学经验，而且基于下列考虑：
(1) 凡是国内教材与国外英文原版教材具有较高内容一致性的课程；或者，课程所用的国内教材基本上是国外英文原版教材的子集，均可较容易地用于双语教学。“Java程序设计”、“软件工程”和“人工智能”属于这种情况。
(2) “计算机科学导论”是计算机本科生一年级的入门性课程，计算机专业的双语教学应从这里开始。如果说计算机的学习应该“从娃娃开始”，那么计算机专业的双语教学应该从“导论”开始。
(3) 我们已成功地实施了“计算机科学导论”和“Java程序设计”的双语教学。本文的第一作者曾实施“人工智能”的双语教学。
我们还将实施“软件工程”的双语教学，因为“软件工程”双语教学的成功将有利于学生提高他们用双语直接了解掌握最新软件工程的原理、思想、技术和方法的能力，改善他们在软件开发中的合作和团队精神，促进我国软件工业的国际化。
同时，我们的计算机双语教学课程体系还包括“算法和数据结构”和“数据库系统原理”两门课程，使之达到“用双语授课课程课时达到该课程课时的50%以上”， 因此，我们的计算机双语教学课程体系就包括了高等学校计算机科学专业方向15门核心课程中的6门课程。
最后，我们将在本科生的四年级开设三门双语教学选修课程“电子商务”、“数据挖掘和数据仓库”和“Web智能和工程”，学生可选修其中一门。同时我们要求学生在做毕业论文时必须阅读和引用1～2本英文著作，2～3篇英文期刊论文，3～5篇国际会议论文集论文。这可看作是为学生将来用英语发表研究成果所做的必要训练。
6结束语
本文探讨了目前双语教学的三种模式，讨论与构建双语教学课程体系有关的若干问题，研究构建计算机双语教学的课程体系的必要性和重要性，并探讨了如何建设计算机双语教学的课程体系。建立完善的计算机双语教学的课程体系仍然是一个长期而困难的教育目标，也是一个巨大而复杂的教学系统工程，在实现这一目标的过程中，还有无数的问题等待解决。我们应加大引进所需原版教材的种类，更需建立一支能够实施计算机双语教学课程体系的高质量教师队伍。
7致谢
本文得到河北师范大学校第八批教学改革项目的部分支持。作者衷心感谢河北师范大学的支持。没有他们的支持和帮助，“计算机科学导论”的双语教学就不能在河北师范大学顺利实施。本文中的某些思想、方法和策略就不可能浮现。
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【关键词】课程改革；计算思维；任务驱动
0 引言
1989年，ACM攻关组提交了著名的“计算作为一门学科”报告，报告认为，“计算机导论”课程要培养学生面向科学的思维能力，是学生领会学科的力量，以及从事本学科工作的价值所在[1]。2001年，CC2001将计算机学科划分为计算机科学、计算机工程、软件工程、信息工程、信息技术五个分支[2]。2005年，CC2005进一步指出，该课程的关键是课程的结构设计问题，ACM和IEEE-CS分别为这五个分支学科设计了相对独立的课程体系，要求“计算机导论”课程应该以面向计算学科的思维能力，即计算思维能力的培养为核心，为学生的大学课程打好基础[3]。2002年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推出了《中国计算机科学与技术学科教程2002》（China Computing Curricula 2002，简称CCC2002），阐明了计算机科学与技术学科的教育思想，对学科的定义、学科方法论、学科知识体系和内容、教学计划制定以及课程组织方法、毕业生应具备的能力等方面做了系统全面设计，并将计算机科学与技术学科的知识体系结构组织成知识领域、知识单元和知识点三个层次，其中知识领域是知识体系结构的最高层次，共14个领域，下设132个知识单元[4]。
目前，我国国内的学科分支及课程体系一直沿用CC2005和CCC2002，“计算机导论”设计5个知识领域，涵盖12个核心知识单元，分别是信息技术史、程序设计语言概论、软件工具和环境、语言翻译简介、人机交互基础、软件演化、通信与网络、信息技术的社会环境、职业责任和道德责任、基于计算机的系统的风险和责任、知识产权、隐私权和公民自由。
“计算机导论”是一门计算机专业的引导性课程，开设在学生第一学年的第一个学期。本课程教学目标是：通过本课程学习，要求学生了解计算机科学的基本概念、计算机系统的组成、数据表示方法学和数据加工表示方法等，最终对本专业各个学科的核心内容、各个学科的关联有全面、概要的认识，为后续的专业学习奠定入门的基础。同时，“计算机导论”该课程也是一次对学生具体而详尽的专业思想教育，对学生的专业学习具有启蒙作用。因此，依托学科课程体系，对《计算机导论》课程进行改革，优化课程内容、打造精英团队、改进教学方法，培养学生计算思维和实践能力非常重要。
1 课程教学存在的问题
从计算机学科体系发展背景、计算机导论课程大纲设计、计算机专业的计算机导论实际教学效果等方面分析，计算机导论课程建设主要存在以下问题。
1.1 课程意义认识不足
随着中学阶段信息技术课程的普及，学生对网络资源获取日益增多的社会环境下，一些学生和教师对“计算机导论”课程的地位认识不足。学生将“计算机导论”课程与“计算机应用基础”课程混为一谈，在教学管理过程中，学生对大量的专业名词感觉枯燥，理解困难，学生的学习积极性不高，处于被动接受状态，缺乏自主学习和创新意识。学生学完后感觉不到这门课程的意义，没有起到为后续课程打基础的作用。
1.2 教师对计算机导论课程内容理解不够，教学内容简单化
“计算机导论”课程信息量大，教师很难做到每个章节分配合理，重难点掌握恰当，没有潜移默化的培养学生的学习思维，不能很好地帮助学生系统的认识计算机学科体系结构。教师在面临繁多的学科体系要求下，很难贯彻执行计算机学科体系的核心思想，在教学内容上只是对核心内容进行简化和压缩，生搬硬套教学大纲，完成基本的教学要求。
1.3 教学方式陈旧
在信息化高速发展的环境下，学生习惯了依赖网络、依赖手机电脑，这时，教师还采用传统的教学方法，只是简单的将黑板的“人灌”简单的改成了PPT的“电灌”，学生还是被动地接受，课堂气氛沉闷，学生没有激情，教学效果不理想。
2 课程改革的思路
2.1 依托学科课程体系，以培养学生计算思维为向导构建课程的教学大纲
计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。基于计算思维的教学，是指通过建立一种合适的体系，以培养创新型人才为目标，激励、引导和帮助学生主动发现问题、分析问题和解决问题。在课程教学是以教师为主导、学生为主体的“探究”过程，在教学过程中运用计算思维的方法获取知识、训练技能、培养能力、发展个性[5]。
2006年3月，美国卡内基・梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国计算机权威期刊Communications of the ACM杂志上给出，并定义的计算思维（Computational Thinking）。周教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。2008年6月，ACM在网上公布的对CS2001（CC2001）进行中期审查的报告（CS2001 Interim Review）（草案），开始将美国卡内基・梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授倡导的“计算思维”与“计算机导论”课程绑定在一起，并明确要求该课程讲授计算思维的本质。根据ACM和IEEE-CS的要求，“计算机导论”课程应该以面向计算学科的思维能力，即计算思维能力的培养为核心，为学生将来的大学课程打好基础[6]。
“计算机导论”在课程大纲设计中，依托学科课程体系，以培养学生计算思维为向导，力求以严密的方式将学生引入计算学科各个富有挑战性的领域之中，为学生正确认知计算学科提供方法，为学生今后深入学习计算机的课程做铺垫。下面列出“计算机导论”课程教学大纲。如表1所示。
如表1所述，“计算机导论”课程的课程大纲中包含了学科的宏大视野和学科各分支领域具有的共性的核心概念、数学方法、系统科学方法、社会与问题，要求学生理解计算思维，认识学科形态，培养专业基础素质。课程大纲体现了在不断地提出问题、解决问题的过程中，加强学生运用计算思维进行问题求解能力的训练以及逻辑思维能力的培养，结合专业特色，将计算思维应用到各个专业问题的解决方法中去。
2.2 教学内容模块化，以培养学生实践能力为目的改变教学表现形式
依据3.1中构建的课程大纲，将“计算机导论”的所有教学内容分模块以不同的课堂形式表现。下面列出分模块的“计算机导论”教学内容及教学表现形式。如表2所示。
2.3 打造可持续发展、创新型的教学团队
“计算机导论”需要解决的主要问题是让学生了解学科发展历史，学科最新发展方向，职业基本行为规范和学科所要学习的内容，因此需要教师能够融会贯通的对“计算机导论”所设计的计算机学科知识进行系统的讲解，并能够跟踪学科的科研动态，了解目前的重大科研成果，通过对前沿科学内容的讲解，开拓学生的视野。因此，“计算机导论”教师团队的教师必须教学经验丰富，“计算机导论”中所涉及的知识映射的单门课程需要有循环教学2-3遍的教学经验，能够非常清楚后续各课程之间的衔接关系，准确地把握各类课程的引导性内容和重要性内容，在教学过程中潜移默化的培养学生的计算思维能力。
教学团队由教学经验丰富的教学型专业人员担任课程负责人，以中、青年骨干教师为主体，形成由教授、副教授、讲师、助教组成梯次合理的队伍。教学团队中有教学效果优秀、教学经验丰富的名师。
课程负责人熟悉各个教学环节教育改革趋势，能够协调和凝聚团队成员的力量，实现优势互补，指导团队成员在课程建设、教材建设、教学内容、教学方法和手段或实验、实践教学等方面的教育教学改革中取得成果。
“计算机导论”教师团队的教师要求掌握各种课堂技巧，根据不同的章节内容特色，灵活运用各种教学方法，用通俗易懂的语言描述繁杂的专业内容，调动课堂氛围，激发学生学习“计算机导论”的兴趣，让学生正确认识本门课程的重要性。
教学团队成员要求具有创新性思维，在间教学过程中进行专业学术探讨与论争、教学方法交流、教学经验沟通等，产生教学实践改革的创新思考，并在教学实践中逐渐实施，形成通过教学团队成员的创新精神来促进课程发展和培养具有创新意识教师的良性循环。
2.4 合理利用网络资源，创造交互式课堂
根据上文所描述的模块化的教学内容和教学形式，在课堂教学过程中，以学生为中心，采用理论、实践（2：1）的形式组织课堂教学。理论课堂以讲解基本理论知识为重点，帮助学生运用学科数学思想梳清整个学科脉络，建立系统化的认知模型。实践课堂以“任务驱动”的形式组织教学，以团队小组的形式进行考核。课堂教学方式是：①教师引导组长运用关注点的计算思维指导组内的分工，将一个复杂的题目演变成一系列的子模块；②各组员定期交流各自完成的情况，对于过程中遇到的问题；③教师引导学生运用计算思维的方法进行抽象、分析；④通过网络等各种途径进行自主检索、探究、思考、讨论；⑤最终形成问题的求解思路；⑥在学生完成任务后，教师引导学生进行知识的归纳和总结，并演示、讲解和答辩相结合进行总结评价，加深学生对知识体系的理解。通过这种课堂组织方式，激发学生的求知欲，改变学生由被动学习为主动获取知识，提高学生的学习主动性。
随着互联网的普及和学生对计算机技术的应用，学生可以通过互联网去使用优质的教育资源，不再单纯地依赖授课老师去教授知识。而课堂和老师的角色则发生了变化。老师更多的责任是去理解学生的问题和引导学生去运用知识。1/3的时间课程教学中，除去需要用实验验证计算机学科中的一些核心概念和学科形态外，如：计算机的体系结构在最新的计算机产品中的应用问题，第三次数学危机，职业道德，计算机未来的形态等问题均可以采用“任务驱动”的形式授课。学生需要课前根据老师布置的范围了解和学习相关的知识，形成小组总结性文字，老师需要根据学生的实际水平和课前学习效果组织课堂讨论，引导学生计算思维的方式构建学科脉络，拓展学科视野。
理论教学与任务驱动实践教学有机结合，充分调动了学生的学习积极性，促进了学对知识的理解，训练了学生的计算思维，培养了学生的创造力。
3 小结
论文通过对“计算机导论”课程的课程大纲梳理、教学团队建设、教学方法改革，在当前“计算机导论”教学中注入了新的思路，体现了以培养学生实践能力的教育思想。
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《计算机导论》课程是对计算机专业做个绪论性的介绍，主要目的是让学生对计算机的历史发展、知识体系及学习方法有个总体了解，激发学生的学习兴趣和学习主动性。对《计算机导论》双语课程的内容和特点、教学条件、教学方法等作了详细的阐述，提出了创新点并指出了下一步研究的方向。
关键词：
计算机导论；课程；双语
中图分类号：
F49
文献标识码：A
文章编号：16723198（2014）06017202
1 引言
《计算机导论》（双语）课程从学科整体出发，综述性地、深入浅出地介绍计算机学科的有关知识与技能，起导向的作用。它是从事计算机专业学习学生的“引导图”，是对整个计算机学科有一个鸟瞰式的纵览。它没有先修课要求，也无直接的后续课，但它是所有后继专业基础课及专业课的基础。其目的是认识计算机学科的本质，对计算机学科的系统化和科学化进行阐述，并在这个过程中激发学生学习的兴趣。通过计算机基础知识的学习，掌握计算机软硬件基本使用方法，使学生对计算机的认识由感性的、功能的认识深入到内涵的、理论的认识。在学完本课程后，使学生掌握计算机技术所必须的所有核心概念和内容，并为后续的计算机技术课程学习打下坚实的基础。本课程的目标是对计算机专业做一个绪论性的介绍，不求深度优先，但求广度优先，主要目的是让学生对计算机的历史发展，知识体系及学习方法有一个总体的了解，激发学生的学习兴趣和学习主动性，为学生顺利完成大学的学习任务提供必要的专业认识基础。在教学中，主讲教师主要采用双语教学，让同学逐步提高计算机专业英语的听力和表达能力，熟悉计算机专业的英语术语，培养国际化的计算机专业人才。
2 教学内容和特点
作为导论性课程，本课程既介绍了计算机软硬系统的基础知识，同时也介绍了数据存储、软件工程、程序设计、人工智能以及算法等方面的知识内容。本课程尽可能地将最有用的信息综合起来提供给学生，因此，课程具有如下特点：覆盖面广，几乎包含了计算机科学和技术所涉及的所有核心概念和内容；弹性大，作为进入大学学习的一门导论性强、覆盖面广的专业基础课程，学生必然面临很多问题和难题，对各部分内容的把握不可能深入，为此需要在教学中灵活处理。但是最基本的要求是把握最基础、最核心的概念和技术。该课程定位是对计算机专业做一个绪论性的介绍，不求深度优先，但求广度优先，主要目的是让学生对计算机的历史发展，知识体系及学习方法有一个总体的了解，激发学生的学习兴趣和学习主动性，为学生顺利完成大学的学习任务提供必要的专业认识基础。主讲教师以科学的认识论和科学的方法论统领整个课程的教学，采取高级科普的深度定位和通俗流畅的语言和故事，向学生介绍整个学科的概貌和国内外的最新进展，帮助学生进行整个学科正确的认知与导学。
《计算机导论》课程是计算机专业一门重要的先导基础课程。该课程教学的两个基本目标和任务是认知与导学。在教学中，教师应该以科学的认识论和科学的方法论统领整个课程的教学，采取高级科普的深度定位和通俗流畅的语言和故事，向学生介绍整个学科的概貌和国内外的最新进展，帮助学生进行整个学科正确的认知与导学，为学生顺利完成大学的学习任务提供必要的专业认识基础，同时，给学生的学习留下大量的疑问和问题，为后续课程的教学留下“伏笔”，真正使导论课程的教学起到初步认知与正确导学的作用，能够引导和帮助学生按照学科专业的特点和要求来开展学习。计算机导论实验是计算机导论课程课内实验，通过实验，要求学生掌握计算机基本应用技能。
利用双语教学充分利用互联网上的信息资源和计算机科学导论的中英文教材深入浅出地介绍计算机的基础知识，计算机体系结构，操作系统，网络计算，程序设计与算法分析，信息系统，软件工程，图形学和可视化计算，智能系统，离散结构等。
3 教学条件
选用《Computer Science An Overview（计算机科学概论）》，（美）J. Glenn Brookshear著，人民邮电出版社，作为理论教材。同时提供学生一些参考书和一些网站。该教材是计算机科学导论课程的一本经典教材，全书对计算机科学做了精彩的百科全书式的全面阐述，全景式地展现了计算机科学的发展历程、现状及其新的技术发展趋势。教材首先介绍的是信息编码及计算机体系结构的基本原理；进而是操作系统和计算机网络的内容，接着探讨了算法、程序设计语言及软件开发，然后探索了数据结构和数据库方面的问题，通过图形讲述计算机技术的主要应用，涉及了人工智能，阐述了计算机抽象理论。教材在内容编排上遵循由具体到抽象推进这样一种很利于教学的顺序，每一个主题自然而然地引导出下一个主题。此外，书中还有大量的图、表和实例，增强了读者对知识的了解与把握。该教材既适合作为高等院校计算机以及相关专业本科生教材，也可以供有意在计算机方面发展的非计算机专业读者作为入门参考。
《计算机导论》（双语）课程是计算机专业一门基础课，历来得到学校及学院各方的关注和重视。我们制定了“以人为本”、“因材施教”、“教学互动”的教学方针，对《计算机导论》（双语）课程在教学内容、方法以及教学手段和考核方式等方面进行了大范围改革试验。采用整体、交互式教学模式，推广“以学生为中心”的教学方法，对课堂教学实践进行了个案分析和研究，观察了“任务型教学法”和“问题驱动法”在课堂教学活动中的实践效果。以上改革成果取得了良好的成效。学校图书馆有很多可利用的网络电子期刊和国内外几个大型的数据库，如：中国学术期刊全文库、中国博硕士学位论文全文库、Elsevier期刊全文库、Springerlink期刊全文库、LexisAcademic数据库、AIP&APS期刊全文库、IOP期刊全文库、国家科技图书文献中心、高校人文社会科学文献中心、中国知网总站（高等教育期刊）、中国知网总站（基础教育期刊）等。学院有自己的图书资料室，藏书丰富，有许多关于计算机专业的中外文图书和中外文期刊，资料室的管理人员具有高级职称，业务水平高，为教师的科研、教学提供了高质量、热情的服务。这些不仅确保了“计算机导论”课程教学任务的顺利实现，而且为学生的课外学习创造了宽舒的、有利的环境。目前该课程可以进行网络共享的教学资源有课程教学大纲、考试大纲、教学计划、习题集、电子教案、教学课件、参考文献等。利用多媒体教室，以英文电子讲义为主用双语讲授所涉及内容的基本观点、技术、理论和新概念，以有关章节的历史故事为主线将人，内容和实践统一到教学过程中。充分利用互联网获取最新的信息，技术和工具，并和学生同时分享。
4 教学方法
根据教学目标的需要和后继课程内容相关性，在原版教材中选择满足教学要求的教学内容实施教学，精心设计教学内容，并适当补充后继课程所需教学内容。在课堂教学的基础上，为学生指定了大量阅读资料（网上下载、资料室、电子图书馆、相关参考书），设计了大量的案例，布置了操作性强的项目设计。充分体现专业特色，在“知识够用”的前提下，强调技能的培养。建立课程内容更新机制，把枯燥的计算机理论转化具有实际意义案例教学。以调动学生积极性为核心，以模拟实践教学为主线，建立多渠道、获取式教学系统的教学方法体系。以多媒体教学为主线，建立多媒体课件、立体化教材、网上资源为一体的教学体系。教师通过班级QQ群相关教学资料和教学通知，学生可以登陆教学交互平台，阅读下载资料、掌握教学难点与重点，学生通过网络上交作业，教师批改完毕通过网络回传给学生。起到了良好的教学辅助作用。课前学生可以中文教材为基础进行预习，大致了解课堂教学的基本内容以及专业概念的母语表达；课上教师以英文电子讲义为主用双语讲授所涉及内容的基本观点、技术、理论和新概念；课后学生又可详读英文教材和推荐的英文网站将课上内容进一步扩展。通过指导学生进行课堂讨论等方式引导学生主动参与，提高学习兴趣与效果。在适当的时刻利用中文提示。双语教学的一个重要目的是让学生掌握专业词汇的中英文含义，由于采用英文原版教材，且课件以英文表达为主。为了让学生掌握专业词汇的中文含义，必须采用中文提示。中文提示采用两种方式：静态方式和动态方式，静态方式中两种语言同时呈现（为了吸引学生注意，采用两种不同颜色），动态方式则动过标注及动画的方式实现。过多的采用静态方式可能让学生麻木而疏于记忆，过多的采用纯英文表述可能让学生感到疲劳。我们在课件中采用静态和动态相结合的方式，对于特别难以理解以及难以表达的部分，还采用中英文混合讲解的方法，提高学生对专业知识的双语表达能力。将最新的研究成果带入课堂不仅可以开阔学生的眼界，也可以培养学生的创新思维。通过实验以及课程设计项目，一方面可以帮助学生理解方法的本质，另一方面可以培养学生解决实际问题的能力。通过案例培养学生的兴趣以及求解实际问题的能力。
