導語：如何才能寫好一篇計算機科學的研究方向，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：案例導向 計算機導論 教學方法

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0166-01

《計算機導論》是高等學校計算機科學與技術相關專業本科新生的首門必修專業課，也是學生學習其它計算機專業知識的先導課。該課程擔負著系統、全面地介紹計算機科學技術基礎知識，培養學生學習計算機的興趣和熱情，提高學生綜合素質和創新能力的重任[1]。通過對《計算機導論》課程的學習，學生對計算機專業的所學內容有了全局的、概貌性的認識，為以后各門專業課程的學習奠定了基礎[2]。同時，該課程也是對新生的一次具體而詳盡的專業思想教育[3]。目前，《計算機導論》課程教學中存在著教學方法和教學手段落后等問題，對其進行改革和完善非常必要。

1 教學目標與內容

《計算機導論》課程的教學目標是使學生通過對本課程的學習了解計算機系統的基礎知識，掌握基本的計算機操作技術，培養學生對計算機專業的學習興趣，理解學習計算機專業主干課程的重要性，了解職業前景與職業要求，力求使學生對計算機專業及其后續課程的學習有一個整體上的認識，為今后在各自的專業中對計算機的使用打下堅實的基礎。

《計算機導論》是將計算機基礎理論與應用操作相結合的課程，其中教學內容要緊密聯系教學目標，重視對學生綜合素質培養的要求，將理論知識和實踐操作相結合。雖然其課程內容涉及到計算機科學的各個方面，但重點描繪體系框架，奠定知識基礎，為今后的深入學習做好準備。具體來說，該課程主要講述計算機的基礎知識、計算機硬件系統、計算機軟件系統、數據通信與計算機網絡、數據表示方法等方面的內容。

2 教學中存在的問題

《計算機導論》課程涉及的知識面廣，且大部分是學生首次接觸到的內容，教學中容易使學生感覺學習的內容抽象，過程枯燥，進而影響其學習的積極性，以至達不到良好的教學效果。究其原因有以下幾點。

（1）傳統教學方式和理念缺乏創新。當前的《計算機導論》課程教學以知識的傳授為主，學生往往只能被動地接收教學信息。教學中沒有結合本課程的特點進行教學手段的創新，同時也缺少對學生學習能力的培養。落后的教學方式和理念，不但無法實現教學目標，也會對今后其它計算機專業課程的學習帶來不利影響。

（2）沒有結合學生的不同起點進行教學。《計算機導論》課程教授的對象是剛剛邁入大學校園的新生，由于進入大學前所接受的教育環境不一樣，學生對計算機的認識程度也參差不齊，如果仍然采取傳統的課堂講授方法，將很難達到預期的教學效果。

（3）教學中多媒體技術的應用水平較低。當前，多媒體技術在課堂教學中被廣泛采用，通過對圖文聲像的綜合展示，提高了課堂教學的效率。但是我們也應該看到，大部分多媒體課件采用PPT模版制作，內容設計流于形式，交互性不佳，無法實現師生雙向的溝通，從而使得學生缺乏學習的主動性和積極性。

（4）實驗與理論教學脫節。某些地方將《計算機導論》實驗課與《計算機基礎》公共課實驗歸為一類，只練習基本的Windows和Office軟件操作，這和《計算機導論》的理論教學內容存在嚴重脫節，使得學生所學的理論內容無法得到有效的操作實踐。

3 案例導向的教學方法

在《計算機導論》的課堂教學中，傳統教學方法通常先提出概念，然后再對其進行解釋說明，無法對每個問題進行深入系統的講解，對教學內容的深度和廣度都難以把握，容易使計算機知識的介紹成為各自獨立、互不相關的內容。要改變這種現狀，可以選擇采用案例導向的方法來組織教學。

案例導向的教學方法是指根據教學目標的要求，組織學生通過實際案例的分析、討論和操作實踐，指導學生綜合各方面知識來分析和解決實際問題的自主探究性學習方法。在《計算機導論》的課程中采用案例導向的教學方法，能夠產生良好的教學效果，具體有以下幾個方面。

（1）能培養學生采用創新思維解決問題的能力。教師應盡可能選擇與學生的學習生活關系密切的案例，例如通過組裝學生個人電腦的案例來讓學生了解計算機硬件系統，能夠加深學生對所學計算機相關知識的理解和掌握。案例的討論分析不是要得到一個標準答案，恰恰相反，這里并沒有所謂的標準答案，學生可以從實際應用的角度全面而熟練地掌握所學知識，進一步提高解決實際問題的能力。

（2）能培養學生對所學計算機專業課程的整體認識度。通過將計算機領域的多種知識融合入案例，可以讓學生在進入相關專業課學習之前對整個教學體系有一個全面的認識，了解它們之間的關聯與作用，系統地掌握計算機科學與技術方法論，并將其貫穿于大學四年的專業課學習當中，從而真正實現《計算機導論》課程的教學目標。

（3）能有效提高學生的學習興趣和積極性。在案例導向的教學方法中，教師是組織者，學生是參與者，課堂教學過程變成一項師生共同參與交互的有趣活動。通過對案例的講解與分析，學生會自然而然地開始自主的學習與探究。在交互式的教學活動中所產生的強烈興趣能夠使學生比在采用傳統教學法的課堂上更加積極和認真，從而提高教學效果。

4 結語

《計算機導論》是高校計算機科學與技術專業的先導必修課，對于培養學生對計算機的興趣，提高學生的綜合創新能力起到重要作用。針對當前《計算機導論》課程教學中存在的教學方法及手段落后的問題，采用案例導向的教學方法對其進行改革和完善，在實際教學中可以取得良好的效果。

參考文獻

[1] 孫兆豪，黃文艷.“計算機科學導論”雙語教學的探討和改革[J].計算機教育，2008（5）：11-13.

篇2

【關鍵詞】計算機；應用型人才；培養模式；問題；改進

計算機科學類應用型人才培養模式應當突出人才培養的應用型、技術型、創新型特色，強調采用最新的計算機技術平臺和先進的教學手段，培養具備優秀的職業素質、扎實的計算機專業理論知識、良好的計算機軟硬件設計與實現能力、交流與組織協調能力、國際競爭參與能力和創新能力的計算機科學專業應用型技術人才。然而，在計算機科學類人才培養模式中，不同程度地存在一些問題，需要研究改進。

一、應用型計算機科學類人才培養模式存在問題

（一）課程體系與社會現實脫節。傳統教育模式過分強調理論知識傳承的系統與完整，而忽視實踐能力和創新能力的培養，這樣的人才培養模式與社會對應用型人才的需求產生嚴重脫節。計算機科學技術的快速發展，新的技術不斷出現，以學科為本位的學術化課程結構和教學形式更是難以適應本科應用型人才的培養。作為高等學校的計算機科學類專業的人才培養模式也應該不斷進行改革修訂，以適應社會對計算機科學類多樣性人才的需求。既要重視理論知識教學，更要突出實踐環節教學；突出基礎理論教學的應用部分，培養學生獨立分析和解決問題的能力；專業核心課程強調專業基礎性，努力拓寬學生的專業知識；專業方向課程，按學科方向劃分模塊，結合地方產業結構對人才的需求，加大實踐實驗環節比例，強化動手能力、應用能力。

（二）實踐教學環節弱化。現行教學模式是重視系統理論知識的講授，而輕視實踐教學環節；強調對基礎理論知識教學，對應用性較強的專業課程重視不足。因此，開展應用型人才培養，必須在學生的教育教學模式上進行改革，要根據學生特點研究教育教學方法，激發學生的主體意識，促進學生成才。結合地方產業結構對人才的需求，加大實踐實驗環節比例，強化動手能力、應用能力。改變以系統知識傳授為核心的傳統教學模式，研究參與式、啟發式、討論式等教學互動型模式，探討案例教學法、實地考察法、項目訓練法和雙語教學法等教學模式。

（三）學生應用能力不強。造成計算機科學類人才緊缺與高校計算機類專業就業率下滑的矛盾，主要原因是當前高等院校在人才培養目標的定位上缺乏清晰定位，人才培養模式落后于社會經濟的發展需求。培養的人才在知識基礎、能力水平和專業素質要求上基本相同，趨向于理論型。研究型人才培養；在人才培養規格、層次和類型上區分度不高，缺乏特色；各種層次的大學培養目標差別很小，致使全國同一專業培養目標基本相同，從而導致人才培養在整體結構上“千校一面”。上述情況在計算機科學類人才培養方面表現為：重點高校、普通高校，高職類人才培養模式大同小異，重視理論教學，忽視實踐應用，難以滿足國家和地方經濟發展需求。

二、改進應用型計算機科學類人才培養的建議

應用性人才的培養主要是根據社會對人才的需求，調整人才培養的課程體系和教學模式。加強學校和IT企業之間的交流與合作，開展以應用性為特色的課程、教材、基地等方面的校企合作建設，保證人才培養的先進性。如何實現企業實習和專業實訓各環節緊密結合，如何加強應用型師資隊伍的建設，是核心問題。

（一）建立應用型人才培養課程體系。大學計算機科學與技術專業的課程體系中，整個培養過程可以分為三個部分：通識課程教育、專業課程教育、專業技能教育。通用課程是指通識教育課程，主要由一些素質類課程和工具類課程組成，重點是培養計算機應用人才應該具備的基本素質和基本能力。專業教育課程又稱專業基礎課程，主要是由專業原理性知識構成的課程。其中包含軟件基礎課程群、硬件基礎課程群、理論基礎課程群、智能基礎課程群等。專業技能教育是學生必須掌握的本專業社會所需要的技能、技術等應用能力。可以根據社會對計算機科學類人才的不同需求設置不同專業方向，滿足學生的不同需求，學生選修課程時可以跨專業方向學習自己感興趣的課程。這樣新的人才培養課程體系，兼顧計算機科學類課程的完整知識架構，也充分考慮了社會對計算機科學類人才的需求。

（二）加強實踐教學的研究與落實。根據課程教學內容，每一門專業課程要設置綜合性實驗和課程設計。針對課程模塊群，設置復雜的綜合性設計，綜合運用多門課程的知識來完成。專業實習能夠使學生直接接觸專業的生產實踐活動，讓學生在真實的工作環境中綜合而創造性地運用所學的知識和技能來完成具體的工作任務。改革畢業實習和實習實訓的要求，增加學生掌握的知識與IT企業對人才需求的銜接，全面加強學生綜合運用專業技能的實踐能力。

（三）加強應用型教學師資隊伍建設。通過校企合作培養，了解企業對應用型人才的需求，探索學校培養人才和企業使用人才的無縫對接方式。加強學校和IT企業之間的交流與合作、開展以應用型為特色的專業、課程、教材、基地等方面的建設研究；切換教師的雙重角色，建立雙師制――通過教師進IT企業鍛煉、聘請企業技術人員作為兼職教師等方式，保持人才培養的靈活性；突出教師對專業應用能力的掌握，把理論、技術及應用結合起來，培養社會最緊需的應用型人才。

參考文獻

[1] 潘海妹.計算機應用基礎教學改革初探[J].裝備制造技術，2012（2）.

[2] 曹慶旭.基于工作過程導向的《計算機應用基礎》課程教學改革的探索與實踐[J].中國成人教育，2009（13）.

[3] 謝延紅.C語言程序設計公共課教學模式改革與實踐[J].計算機時代，2010（11）.

篇3

關鍵詞：計算科學 計算機科研 計算工具

理論研究科學既有深厚的科學意義，又具備豐富的應用功能，是最基本的計算機科學的組成部分，在國際上一直很受重視，但在國內卻是大家不太了解的領域。

據了解，從1998年成立至今，微軟亞洲研究院已經確立了五大研究方向，涵蓋多媒體、數字娛樂、用戶界面、無線及網絡技術和互聯網搜索與挖掘等領域。本次成立的理論研究組將與原有的五個研究組平行運作，為他們提供理論方面的支持，幫助他們進一步拓展研究的深度和廣度。

首先，先談談關于計算科學與計算機發展。

第一，計算的本質以及遠古的計算工具。抽象地說, 所謂計算, 就是從一個符號串f變換成另一個符號串g。比如說，從符號串12+3變換成15就是一個加法計算。如果符號串f是x2，而符號串g是2x，從f到g的計算就是微分。定理證明也是如此,令f表示一組公理和推導規則,令g是一個定理, 那么從f到g的一系列變換就是定理g的證明。從這個角度看,文字翻譯也是計算,如f代表一個英文句子, 而g為含意相同的中文句子, 那么從f到g就是把英文翻譯成中文。這些變換間有什么共同點？為什么把它們都叫做計算？因為它們都是從己知符號(串) 開始, 一步一步地改變符號(串) , 經過有限步驟, 最后得到一個滿足預先規定的符號(串) 的變換過程。

從類型上講, 計算主要有兩大類:：數值計算和符號推導。隨著數學的不斷發展, 還可能出現新的計算類型。早在公元前5世紀,中國人已開始用算籌作為計算工具,并在公元前3世紀得到普遍的采用,一直沿用了二千年。同時還把算法口訣化,從而加快了計算速度。

第二，近代計算系統與電動計算機和電子計算機。近代的科學發展促進了計算工具的發展:在1614年,對數被發明以后,乘除運算可以化為加減運算,對數計算尺便是依據這一特點來設計。1620年,岡特最先利用對數計算尺來計算乘除。1850年,曼南在計算尺上裝上光標,因此而受到當時科學工作者,特別是工程技術人員廣泛采用。機械式計算器是與計算尺同時出現的,是計算工具上的一大發明。帕斯卡于1642年發明了帕斯卡加法器。在1671年,萊布尼茨發明了一種能作四則運算的手搖計算器,是長1米的大盒子。自此以后,經過人們在這方面多年的研究,特別是經過托馬斯、奧德內爾等人的改良后,出現了多種多樣的手搖計算器, 并風行全世界。

20世紀初,電子管的出現,使計算器的改革有了新的發展,美國賓夕法尼亞大學和有關單位在1946年制成了第一臺電子計算機。電子計算機的出現和發展,使人類進入了一個全新的時代。它是20世紀最偉大的發明之一,也當之無愧地被認為是迄今為止由科學和技術所創造的最具影響力的現代工具。

第三，摩爾定律與計算的極限。人類是否可以將電子計算機的運算速度永無止境地提升?傳統計算機計算能力的提高有沒有極限?對此問題,學者們在進行嚴密論證后給出了否定的答案。如果電子計算機的計算能力無限提高,最終地球上所有的能量將轉換為計算的結果――造成熵的降低,這種向低熵方向無限發展的運動被哲學界認為是禁止的, 因此, 傳統電子計算機的計算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)為代表的理論科學家認為到21世紀30年代,芯片內導線的寬度將窄到納米尺度(1納米=10-9米), 此時,導線內運動的電子將不再遵循經典物理規律――牛頓力學沿導線運行,而是按照量子力學的規律表現出奇特的“電子亂竄”的現象,從而導致芯片無法正常工作;同樣,芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米)后,晶體管也將受到量子效應干擾而呈現出奇特的反常效應。所有的美妙都是彼此聯系和有意義的

第四，量子計算系統。量子計算最初思想的提出可以追溯到20世紀80年代。物理學家費曼RichardP.Feynman曾試圖用傳統的電子計算機模擬量子力學對象的行為。他遇到一個問題:量子力學系統的行為通常是難以理解同時也是難以求解的。以光的干涉現象為例,在干涉過程中,相互作用的光子每增加一個,有可能發生的情況就會多出一倍,也就是問題的規模呈指數級增加。模擬這樣的實驗所需的計算量實在太大了,不過,在費曼眼里,這卻恰恰提供一個契機。因此,只要在計算機運行的過程中,允許它在真實的量子力學對象上完成實驗,并把實驗結果整合到計算中去,就可以獲得遠遠超出傳統計算機的運算速度。

量子計算的出現,則徹底打破了這種認識與創新規律。它建立在對量子力學實驗的在現實世界的不可計算性。試圖利用一個實驗來代替一系列復雜的大量運算。電子計算機和互聯網的出現,大大加強了人類整體的科研能力,那么,量子計算系統的產生,會給人類整體帶來更加強大的科研能力和思考能力。不僅如此, 量子計算系統會更加深刻的揭示計算的本質, 把人類對計算本質的認識從牛頓世界中擴充到量子世界中。

再次，關于理論計算機科學研究提速

據了解，從1998年成立至今，微軟亞洲研究院已經確立了五大研究方向，涵蓋多媒體、數字娛樂、用戶界面、無線及網絡技術和互聯網搜索與挖掘等領域。本次成立的理論研究組將與原有的五個研究組平行運作，為他們提供理論方面的支持，幫助他們進一步拓展研究的深度和廣度。

第一，理論研究科學深厚的科學意義和具備豐富的應用功能。理論研究科學既有深厚的科學意義，又具備豐富的應用功能，是最基本的計算機科學的組成部分，在國際上一直很受重視，但在國內卻是大家不太了解的領域。直到2004年,計算機理論學界大師姚期智從任教多年的普林斯頓大學回歸清華大學時，才算剛剛起步。

微軟亞洲研究院院長沈向洋認為，理論研究組的意義在于，從科研角度來講，理論相當于底層的基礎支撐，豐富的、有深度的、堅實的理論資源將使基礎研發走得更快更遠。他表示，對于微軟亞洲研究院來說，促進地區整體科研實力的提高是其使命之一。理論研究組的成立，除了為研究院其他組的研究以及微軟產品的研發做好堅實的理論儲備，進一步促進研究院的發展和創新外，還希望能和清華大學等科研院所一道促進理論計算機科學在中國的研究與發展。

第二，理論計算機科學研究的機會與挑戰。理論計算機科學怎樣才能夠做出一些突破性的研究，讓中國信息科學的研究更上一層樓，姚期智院士舉了兩個例子：

其一點，有些問題是效率問題，譬如互聯網的搜索就能得益于理論計算機科學的發展。互聯網是一個很大的圖形，在這個圖形里面所做的事情，基本上是理論計算機科學里面所包含的問題，如果能在算法上進行改進的話，就能在科學、時間、商業上取得非常大的效果，從而發揮強大的效益。

另一點，有些問題，不單是效率問題，而是能不能夠做到的問題。譬如安全，在過去30年的研究里，大家公認的在信息安全、網絡安全方面，沒有一個好的理論框架和基礎，不可能做到絕對安全，完全避免黑客的攻擊。因此，必須在理論發展的基礎上去保證各種信息的安全。

未來可能會從兩個方面解決摩爾定律的極限問題：一方面是計算機的硬件，譬如說量子計算機；另一方面是計算機的軟件。

綜上所述，如果觀察歷史,會發現人類文明不斷增多的“發現”已經構成了我們理解世界的“公理”,人們的公理系統在不斷的增大,隨著該系統的不斷增大,人們認清并解決了許多問題。人類的認識模式似乎符合下面的規律：“計算工具不斷發展-整體思維能力的不斷增強-公理系統的不斷擴大-舊的神諭被解決-新的神諭不斷產生”不斷循環。

無論量子計算的本質是否被發現,也不會妨礙量子計算時代的到來。量子計算是計算科學本身的一次新的革命,也許許多困擾人類的問題,將會隨著量子計算機工具的發展而得到解決,它將“計算科學”從牛頓時代引向量子時代,并會給人類文明帶來更加深刻的影響。如果我們用最好的方法，寫的軟件程序能夠比現在更有效率的話，計算能力本身就會幫我們做許多現在無法做到的事情。

參考文獻：

[1]M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputation and Quantum Information[M].Cambridge University Press.

篇4

關鍵詞：計算機科學；應用；領域分析

中圖分類號：G623文獻標識碼： A

前言

伴隨計算機科學的快速發展，其廣泛應用于較多行業領域，生產制造以及科學研究整體水平逐步變成反映國家科技含量的重要標準。計算機科學不但有效提升了社會生產效率以及工作質量，同時全面推進我國向著發達強大的方向進一步發展。基于其影響到我國的快速發展計劃，為此對計算機科學的現代化應用研究尤為必要。主要目標在于可明確該項技術在社會現代化建設發展進程中發揮的作用，進而科學應用于未來研究開發項目中，最終可令人們明確其發展現狀并深化研究，推進科學技術的不斷發展與提升。當前，社會已經邁入了高速發展時期，人們在注重質量的基礎上也在追求提升生產效率。毋庸置疑，計算機科學在較多行業承擔重要角色，其現代化應用研究持續推進各行業發展迎來了春天。然而基于我國國情決定，仍舊處在初級發展時期，計算機科學為一類高端新型的手段，因而在我國發展階段中包含一定缺陷，并會受到阻礙影響。該類問題對我國現代化社會建設發展形成抑制作用，因此需要我們有效應對處理。

一、計算機科學應用領域的現狀

受到特殊的歷史因素影響，我國的經濟和科技起步較晚，西方國家經過工業革命，進入到工業時期，我國還處于自然經濟階段，而西方國家通過科技革命進入信息時代，我國才發展自己的工業，因此現在我國使用的計算機設備和技術，基本都是國外的公司開發的，近些年隨著國家的重視，出臺了一些優惠政策，鼓勵和扶持我國計算機產業的發展。由于計算機的使用，可以在很大程度上提高工作的效率，對于企業用戶來說，具有非常重要的作用，對于個人用戶來說，計算機可以極大的豐富人們的業余生活，近些年互聯網的應用，進一步促進了計算機的應用，據最新的統計調查表明，我國的網民數量已經超過了6億，從中可以看出，我國計算機用戶的數量非常多。為了更好的使用計算機科學，很多企業都進行了相應的改革，一些企業甚至提出了無紙化辦公的理念，很多人相信，在不久的將來，這個理念就可以實現，但是通過實際的調查發現，由于我國使用計算機的時間較短，對計算機科學的研究較少，在使用過程中依然存在一些問題，影響了計算機的應用效果。

二、計算機科學應用包含的問題

當前，我國計算機科學現代化應用探究階段中存在的問題主要包含下述幾個方面。首先較多應用計算機的單位沒能真正明確合理的應用措施，包含漏用、亂用問題。例如工作人員基于對計算機應用管理手段掌握的不牢固、不熟練，令較多控制設施以及計算機內部程序受到了不良損壞。另外，還欠缺相應的法律管理以及文明監督工作條例，形成了較多機密信息被不良盜用的問題，令社會危害大大增加。例如，黑客應用計算機病毒入侵商業電腦之中，進而對社會穩定性形成了破壞影響。計算機科學的飛速發展引起了網絡時代的發展革命，同時也為不法分子創造了可乘之機。例如一些網絡即時通訊工具被不法分子利用，令受騙上當的案例屢見不鮮，大眾財富安全不良受損。當前仍舊沒能創建形成行業的科學發展系統，而是顯現出較為混亂的應用探究格局。例如當前我國計算機開發研究類別多樣，同時應用探究市場極為龐大，構成了各自單獨的競爭發展態勢，很明顯該現象對行業統一發展極為不利，無法構成優質的發展建設環境。

三、提高計算機科學應用效果的措施

（1）、使用先進的軟件

從前面的分析可以看出，使用軟件的情況，可以在很大程度上影響計算機應用的效果，尤其是隨著計算機應用領域的增加，在不同的領域中，所采用的軟件具有很大的差異，在這種背景下，采用具有相應功能的先進軟件，可以極大的提高應用的效果，如在實際的機械設計中，采用一些CAD等設計軟件，就可以在計算機中操作，與傳統的紙質畫圖相比，設計的效率要提高很多。通過實際的調查可以知道，根據實際應用的需要，每個軟件公司都會針對性的推出一些軟件，不同軟件都具有自身的特點，在實際應用的過程中，采用不同的軟件，應用的效果也具有一定的差異，但是一些先進的軟件，需要付費購買后才能使用，因此很多企業出于成本上的考慮，會選擇一些功能較少的免費軟件，在很大程度上影響了應用的效果。

（2）、提高操作人員的素質

影響計算機科學應用效果的因素主要有兩個，分別是計算機自身的性能，以及操作人員的素質，如果操作人員能夠具有足夠的專業素質，必然能夠提高應用的效果，但是通過實際的調查可以知道，受到我國教育水平的限制，操作人員自身的水平較低，尤其是一些傳統的企業，人員沒有受到最新的教育，無法正常的操作計算機。要想很好的解決這個問題，在招聘新的員工時，應該提高相應的標準，對于一些老員工，可以采取定期培訓的方式，通過系統的組織員工學習，來提高其自身的素質，在實際的學習過程中，應該聘請一些具有實踐經驗的老員工來講解，在講解理論知識的同時，可以拿出一些實際的軟件，演示工作中如何操作軟件，這樣才能夠最大程度上提高計算機科學應用的效果。

四、結語

總而言之，在計算機科學的應用過程中，人們的生活發生著天翻地覆的改變。而我國受到特殊的歷史因素影響，計算機應用的時間較短，計算機科學的水平較低。為推進計算機科學的全面發展，我們只有針對其應用狀況、現實特征，制定科學有效的實踐工作策略，明確未來發展研究方向。要想提高我國自身的計算機研究水平，必須對其應用的領域和應用效果進行分析，隨著近年來計算機軟件的發展，根據不同領域的需要，人們針對性的開發了具有相應功能的軟件，如果操作人員能夠具有足夠的專業素質，同時采用性能先進的軟件，就可以極大的提高應用的效果。

參考文獻

[1]馬忠鋒，計算機應用的現狀與計算機的發展趨勢[J].黑龍江科技信息，2011(07)：78

[2]何穩，高曉莉，秦磊，賈瑞剛.計算機科學前沿熱點及發展趨勢[J].中國集體經濟，2011(22)：170

[3]余江，淺談我國計算機應用發展的回顧與展望[J].信息與電腦(理論版)，2010(04)：194

[4]梁超燕.計算機網絡在經濟建設中的作用[J].中國新技術新產品,2011(10).

篇5

一、信息技術相關專業實踐教學的目前現狀

信息技術相關專業課程的實驗內容相對基礎，各門課程的綜合型實驗數量不多，單門課程的實驗相對獨立，學生的實踐教學環節的專業知識面相對狹窄。通常包括硬件設計、軟件設計、系統開發等幾個方面。目前，高校中“軟件的學生不懂硬件，硬件的學生對軟件不屑”這一現象特別突出。打破常規的實踐教學理念，將相關專業的實踐課程進行協同教學改革，多方共同參與同一個綜合實踐項目。為了進行信息技術相關專業實踐教學綜合改革，我們對信息技術專業各實踐教學進行了相關性分析，這種綜合教學改革是非常可行的。如表1。

二、多專業協同實踐教學改革的內容

多專業協同實踐教學改革以信息技術最新發展方向為切入點。目前，嵌入式系統、物聯網、3D打印技術、機器人等相關課程，都涉及硬件、軟件及系統，相關項目也是非常多，這些課程實踐教學內容也非常豐富，適合引入到實踐教學中。如圖1，嵌入式系統設計的項目中，硬件層中包含主板電路板設計，嵌入式微處理器、存儲器（SDRAM、Flash等）選擇，接口芯片的選擇，CPLD/FPGA設計等，就構成了一個嵌入式核心控制模塊。在這部分的設計中，與電子信息工程和自動化控制專業的一些課程相關，比如：電路設計與仿真、單片機與接口技術、傳感器技術、嵌入式系統開發、CPLD/FPGA設計、硬件測試技術等。硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層，它將系統上層軟件與底層硬件分離開來，使系統的底層驅動程序與硬件無關。該層一般包含相關底層硬件的初始化、數據的輸入/輸出操作和硬件設備的配置功能。系統軟件層由實時多任務操作系統、文件系統、圖形用戶接口、網絡系統及通用組件模塊組成。這部分內容主要包括：BootLoader的移植、操作系統的選擇與裁剪等，這部分與自動控制底層設計有很大的關系，對于硬件知識需要一定的了解。同時，也與計算機科學與技術和軟件專業的課程相關，比如：操作系統、數據結構、編程語言等。應用軟件層設計部分，主要是基于嵌入式硬件系統和嵌入式操作系統之上開發的應用程序。相關的應用軟件一般包括管理系統、控制系統、監控系統、圖形界面、游戲、網絡程序等。這部分項目設計與計算機科學與技術、軟件工程、自動控制等專業相關，相關的課程有：軟件工程、算法分析與設計、軟件測試技術、語言開發、數據庫技術、計算機網絡等。

三、結束語

高校是培養創新創業型人才的綜合平臺，結合課程體系改革、實踐基地創建等工作促進信息技術創新型人才的培養。加強實踐教學有利于創新人才的培養，實踐教學改革是高校教學改革的一個重要組成部分。通過信息技術相關專業協同實踐教學，有利于培養學生的對信息技術軟件、硬件及系統的項目整體意識，有利于培養學生的協助精神，有利于培養學生的系統級項目研發能力。

作者:王振華 洪泓 張玉清 單位:中國地質大學

參考文獻：

[1]何紅旗,常瑞,張有為,等.計算機硬件類課程實踐教學的困境與思考[J].計算機教育,2016,(2).

[2]王志英,周興社,袁春風,等.計算機專業學生系統能力培養和系統課程體系設置研究[J].計算機教育,2013,(09).

[3]溫柳英,馮丹,王世元.計算機硬件類實驗教學改革探索[J].實驗科學與技術,2011,(01).

[4]盛建倫,鞏玉璽,劉淑霞,等.計算機專業硬件基礎課程實驗教學體系的研究[J].實驗室研究與探索,2013,(10).

篇6

關鍵詞計算機；科學與技術；發展趨勢

中圖分類號TP3 文獻標識碼A 文章編號1674-6708（2016）159-0085-03

計算機科學與技術是當前社會各界高度關注的內容，不僅許多盈利性企事業單位對計算機科學與技術的關注度較高，一些社會團體也迫切需要通過計算機科學與技術進行發展環境的改良，因此，很多社會團隊都加強了對計算機科學與技術的關注。

1分析計算機科學與技術發展趨勢的重要意義

電子計算機的出現很大程度上改變了20世紀40年代以來的人類生活狀態，早在計算機技術誕生之初，人類就已經進入了信息化時代。當前，計算機技術廣泛存在與人類社會的各個領域，能夠使用計算機技術對原有的工作形態進行替代，就能夠很大程度上提升計算機技術的應用水平[1]。在當前計算機技術不斷發展完善的時代背景下，計算機技術下一步該如何發展是社會各界高度關注的問題。總的來看，計算機設備的發展趨勢必須同人類的發展需要相適應，既要保證計算機的服務性能逐步提高，也要保證計算機的使用便捷程度越來于強，還要使計算機技術能夠在更加廣闊的范圍內對人類生活形成積極影響，因此，在計算機技術發展速度較快的情況下，對計算機科學和技術的發展趨勢進行研究，是提升計算機技術發展質量的重要工作。

2當前計算機科學與技術的發展現狀

2.1計算機科學與技術很大程度上提高了社會發展質量

隨著計算機科學與技術的快速發展，我國社會的很多領域使用計算機設備進行了工作方式的改良，并取得了良好的效果[2]。目前，電子計算機是我國公民生活的必備物品，不僅在具備盈利性質的工作領域需要進行計算機的操作，在生活休閑領域也很大程度上需要依靠計算機技術進行生活水平的提升。因此，將計算機技術更好的應用于生活的各個領域，可以使人們的生活質量得到較大的提高。另外，計算機科學技術的發展使得很多工作環境得到了改變，僅僅在計算機運行速度的提高方面，許多公司大量資料的管理效率和管理質量就得到了較大程度的增強。另外，計算機科學技術的發展也使得我國社會的精神娛樂活動得到了較大程度的改良，目前，電子游戲已經廣泛的存在于人們生活的各個領域，并很大程度上改善著人們的精神娛樂生活。在計算機科學技術不斷發展的背景下，社會各界對計算機科學技術的改良獲得了較大程度的認同，人們在計算機的影響下轉變了生活的方式，使得社會的精神文明等級不斷的得到發展完善。另外，計算機技術在人性化建設方面處于較高的等級，很多新興技術不僅對一些社會事業進行了工作效率的改良，也從人類生活習慣的角度出發，對提升人類生活質量的機制進行了構建，使得當前社會的人們更加喜愛使用計算機技術進行生活水平的提升。計算機設備的整體體積較小，在運行的過程中也具有較為便捷的特點，因此，計算機技術在提升人們生活便捷性的同時，不會為人們的生活帶來較大的負擔。計算機技術長期以來處于較快的發展階段，早在70年前，計算機就已經誕生，最初的計算機設備尚且需要通過電子管技術進行基礎性運作，但是，在短短幾十年的發展過程中，計算機設備不僅很大程度上縮小的體積，也使得計算機的運行效率得到了較大程度的提高，計算機的功能也更加豐富多樣，因此，在計算機科學與技術已經較為成熟的背景下，計算機設備在我國社會發揮了較為重要的積極影響。

2.2計算機科學技術發展引發了一些社會問題

雖然計算機技術是20世紀人類的一項偉大發明，但是，計算機科學與技術的發展還是對人類社會構成了一定的負面影響。計算機技術帶來的安全性問題就是計算機技術的主要負面影響之一[3]。例如，計算機網絡病毒的出現使得很多計算機設備遭受了嚴重的威脅，而一些對計算機技術形成依賴的產業，一旦受到計算機病毒的威脅，將很容易出現產業發展質量受損，進而導致很多社會事務不能按照既定的方案進行實現。另外，計算機技術具有較強的復雜性，一旦技術當中的某一細節出現錯誤，將會在很短的時間內將問題進行擴展，使更多的計算機設備受到不良影響，因此，計算機設備在技術層面的漏洞存在較大的脆弱性，如果遭到網絡病毒等因素的影響，將會在很大的社會范圍內產生不良影響。

2.3計算機科學技術正處在規范方案的完善階段

良好的規劃設計是提升計算機科學技術發展質量的重要因素，目前，我國的計算機科學技術發展規劃方案正處在快速完善的階段。我國的計算機技術發展方案科學的進行了重要等級的劃分，首先，計算機技術需要讓步于公共安全事務，任何高科技手段只有在正義的掌握之中才能更好的為人類服務。因此，我國的計算機科學技術需要首先服務于國防事業和公安事業，促進我國社會的公平正義，使我國公民生活在更加安全和諧的環境當中。另外，計算機技術需要服務于關系到國計民生的重大事業當中，尤其在我國經濟發展的重要領域，目前已經加強了對計算機科學技術的關注，并對計算機科學技術的發展方案進行了完善，使得我國經濟的發展可以得到技術層面的保障，提升我國社會的和諧等級。另外，我國很多規劃機構對計算機技術的突出價值進行了分析，并對計算機不同性能的社會影響進行了全面的研究，根據當前我國社會發展的需要，對計算機技術的后續發展方案進行了科學的設計，使計算機設備可以更好的結合現有的各項功能提升社會服務等級。另外，我國在計算機軟件和硬件開發領域已經進行了高水平的規劃設計，使計算機技術的發展能夠借助世界范圍內的技術發展情況進行技術應用水平的提升，使計算機技術能夠更大程度上提升對社會的積極影響力。

3計算機科學與技術的主要發展趨勢

3.1巨型計算機的發展和使用

首先，進行計算機科學技術研究的人員，需要加強對計算機的優勢分析，充分了解到計算機技術的高效便捷是計算機技術的主要優勢，并從在這一思維出發，對計算機技術的具體發展路徑進行科學的規劃。要將巨型計算機作為提升計算機技術社會價值的重要研究方向，巨型計算機相比于普通計算機具有更加強大的運算能力，能夠在短時間內對大量的信息數據進行處理，并保證處理的準確性。巨型計算機還擁有較強的信息儲存功能，在保證信息資源儲存安全性和完整性的同時，不會使存儲設備占據較大的體積空間，使巨型計算機能夠更好的使用于檔案管理等涉及到較大信息資源的領域。目前，已經掌握的巨型計算機技術已經可以在一秒的時間內進行百億次以上的運算，因此，巨型計算機完全可以勝任藝術領域和尖端科技領域的信息存儲工作。另外，巨型計算機的內存容量較大，能夠保持在百兆字節以上，因此，巨型計算機在氣相領域和地質領域能夠得到較為廣泛的應用。巨型計算機的發展正處于快速階段，大量的市場需求使得巨型計算機的技術研發獲得了大量的利益驅動，因此，巨型計算機的發展必定在短時間內替代傳統形式的計算機，并在許多重要的社會領域發揮建設性作用。另外，巨型計算機技術的發展也會很大程度上帶動傳統計算機技術的發展，使更大社會范圍內的事業得到計算機技術的支持。

3.2智能型計算機的發展和使用

目前，智能型計算機的技術正處在快速發展的過程中，智能型計算機最突出的優勢是具備平行處理技術，因此，智能型計算機不僅能夠對傳統計算機的優勢進行保留，還能夠在相同的時間內對多個信息指令進行高效的處理。另外，智能型計算機擁有較強的數據分析能力，能夠在固定的時間內使用多個信息處理機制對信息資源實施高效處置，使信息資源的處理效率能夠實現成倍增長。另外，智能型計算機雖然進行多種信息資源的操作，但是，并不會由于信息處理渠道的增加而產生數據處理時間的延長。因此，智能型計算機目前已經受到了我國尖端科技領域的高度重視，并且將智能型計算機的技術使用于復雜信息資源的管理領域，使大量的信息資源可以更加高質量的完成推演和分析，降低尖端科技領域的信息管理成本。另外，智能型計算機在常規服務方面具有較強的人性化特點，因為智能型計算機的設計理念方面同人類大腦有著較為相似的設計意圖，使得現有的智能型計算機的服務性能更加貼近人類生活和發展的需求，因此智能型計算機相比于普通形式的計算機擁有較強的人性化特點，在人性化需求較為強烈的社會環境中，依然具備較大的發展空間。

3.3量子計算機的發展和使用

量子計算機科學的運用了量子力學的科學原理對計算機的應用技術進行了改良，使得計算機在處理大量信息資源的過程中能夠表現得更加高效。另外，量子計算機在信息處理方面也具有較強的性能，由于量子力學理論在技術層面可以進行逆向處理，使得量子計算機可以在物理裝置的協同之下進行信息儲存機制的完善。因此，量子計算機在進行大量信息資源儲存的過程中，需要根據物理裝置的特點進行計算機造作性能的提高，因此，量子計算機可以結合技術的研制需要，對技術發展的過程進行細化處理，結合信息儲存功能的需求，對已經掌握的技術進行信息存儲層面的在開發，使量子計算機能夠豐富信息資源的儲存形式，實現對大量信息資源的高水平處理。當前，已經掌握的量子計算機技術，可以高質量的進行激光脈沖的控制，使激光脈沖具備較強的靈活性特點。另外，量子計算機可以使用現有技術對鏈狀分子進行深度控制，并使現有的鏈狀分子能夠按照計算機服務的需要進行重新組合，并保證量子計算機能夠通過開關裝置更好的進行聚合物的處理，提升聚合物的移動頻率。另外，量子計算機在技術層面具有量子理論的一些優勢，可以通過量子的疊加效益進行計算機存儲機制的完善，使計算機的信息總存儲量可以得到擴展。量子計算機當前的信息存儲效率已經較常規計算機設備高出十幾億倍，并且能夠保證信息存儲的安全性。

3.4光子計算機的發展和使用

計算機設備在進行基礎性信息資源處理的過程中，大多使用電子形式進行儲存機制的構建，而光子計算機的出現，使得光子技術替代了電子技術，在計算機應用領域起到了較好的作用。例如，光子計算機傳遞信息不再需要使用實體導線進行電子資源的連通，只需要使用光子技術對信息實施傳遞，使信息資源能夠更大程度上提升傳遞的便捷性。另外，信息資源的運算也是決定計算機設備使用性能的重要因素，光子計算機在進行信息運算的過程中，可以利用光子技術對現代化信息運算模式進行操作，使光運算的優勢可以得到更大程度的發揮。光子計算機可以將計算機當前處理的信息，以不同形式的光波進行處理，并通過波長的合理控制實現表現質量的提升，使光運算技術能夠在更加快速的模式下進行信息資源的處理，因此，光子計算機受到了信息技術領域尤其是計算機技術領域的充分重視，目前正處于快速成熟的階段。

3.5納米計算機的發展和使用

納米計算機屬于技術等級較高的計算機，目前在我國一些社會領域并沒有得到普及，但在我國尖端科技領域已經得到了廣泛的應用。納米計算機不僅擁有納米技術的一系列優勢，也能夠良好的整合傳統計算機的一系列優勢，因此，納米計算機在技術層面能夠實現新老技術的科學整合。此外，納米計算機能夠很好的進行納米元件的使用，使納米計算機可以保證以較小的體積對豐富的信息資源進行處理，因此，納米計算機在現實操作的過程中有著較強的便捷性特點。另外，在納米技術不斷完善的背景下，納米計算機的技術正處在快速變革的過程中，目前，很多納米計算機在導電性能方面已經具備了較為理想的性能。在進行納米計算機芯片使用的過程中，納米元件越來越多的受到了技術團隊的關注，而傳統計算機在進行硬件調整改造的過程中，也將納米技術使用于中央控制器和信息傳感裝置等多個方面。另外，納米計算機在進行信息處理的過程中，可以將大量信息計算設備的功能利用芯片裝置進行儲存，使計算機的各項技術成果可以構成一個整體的系統。在納米計算機的硬件設施當中，芯片所占的體積較小，但納米計算機由于納米技術的使用，能夠在增強信息處理質量方面比傳統形式的計算機更具優勢，因此，納米技術是提升納米計算機實用價值的重要技術，必定在未來的納米計算機發展過程中發揮關鍵性作用。

4結論

深入的研究計算機科學與技術的發展現狀，并對計算機科學與技術的重要意義進行分析，可以使社會各界更加清楚計算機的發展意義和發展必要性，因此，對計算機的發展趨勢實施科學分析，是提升計算機科學與技術發展水平的重要工作。

參考文獻

[1]張瑞.計算機科學與技術的發展趨勢探析[J].制造業自化，2010（8）：237-240.

[2]陸楓，金海.計算機本科專業教學改革趨勢及其啟示——兼談華中科技大學計算機科學與技術學院的教改經驗[J].高等工程教育研究，2014（5）：180-186.

篇7

關鍵詞:計算機科學與技術;研究生教育;創新能力;培養模式

根據2002―2010年我國學位與研究生教育發展的總體目標,到2010年,全國在校研究生總數將達到碩士生120萬,博士生15萬,中國將成為名副其實的研究生教育大國[1-2]。國家的信息化進程,帶動了對計算機技術應用人才的需求,計算機技術應用人才需求量每年增加100萬[3]。

研究生教育是我國培養高層次人才的主要途徑,已成為我國社會發展和經濟建設的人才資源庫,而研究生創新能力的培養已成為計算機技術人才教育的核心所在。針對浙江省區域經濟的創新驅動和產業集聚等特征,近年來,浙江工業大學計算機科學與技術學院與機械工程學院進行了研究生聯合指導培養方式的探索,依托浙江區域經濟產學研合作,與中國科學院遙感研究所、地理研究所、美國辛辛那提大學、比利時魯汶工程技術學院、瑞典布萊金厄工學院、IBM公司、杭州國家軟件基地、杭州國家動畫基地、杭州國家數字娛樂產業基地、公安部第三研究所等在科研和聯合培養研究生方面開展合作,結合計算機專業研究生培養的特點,提出了研究生創新能力的培養理念,進行了研究生創新能力教育模式實踐探索,把提高研究生教育質量放在首位,努力培養能夠引領、推動浙江乃至全國經濟和社會發展的計算機技術精英人才。

1創新意識與創新思維

常順英研究員將研究生的創造性定義為:能夠產生獨特的、現實的、有社會價值產品的多種能力與優良人格特征的整合[4]。它包括研究者的創新意識、創造性思維、創造性想象、創造性人格等,其中創造性思維是創造性的核心因素。沒有創造性思維就產生不了創造性活動,更談不上創造性成果,所以創造性的培養,關鍵在于創新意識,創造性思維的培養。

創新思維是為解決實踐問題而進行的具有社會價值的新穎而獨特的思維活動。或者說,創新思維是以新穎獨特的方式對已有信息進行加工、改造、重組從而獲得有效創意的思維活動和方法,是一種不同于他人的批判性思維方式。研究生有了創新意識,才能抓住創新機會,啟動創新思維。在培養研究生創新思維過程中,還應注重獨立性思維品質的訓練,如愛因斯坦所言:“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。因為解決問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已,而提出新的問題,卻需要有創造性的想像力,而且標志著科學的真正進步。”可見,在科技研究活動中,研究生要敢于懷疑,敢于提出研究問題及解決問題的方法。

2計算機科學與技術專業研究生教育

2.1計算機科學與技術專業設置

浙江工業大學計算機科學與技術專業以培養德智體全面發展,具有堅實的計算機科學與技術的基礎理論、知識全面的計算機高級應用型人才為培養目標[5]。主要研究方向有軟件開發環境與軟件中間件技術,多媒體技術與虛擬現實,電子商務技術,智能技術與應用及制造業信息化。研究生通過專業學習,具備計算機硬件、軟件和應用技術的專門知識,深入了解計算機領域的研究現狀和發展趨勢,具有獨立從事科學研究、工程技術開發的能力,有嚴謹求實的科學態度和創新精神,能夠研究和解決與本學科有關的科學和技術問題。

2.2研究生創新能力的現狀

計算機科學與技術專業在讀研究生生源主要為應屆生。應屆生是從學校到學校,大多數人較少直接參加科研實踐,缺乏生產和科研實踐經驗,研究目標不明確,不具備獨立從事科研工作的能力,更談不上創新能力。很多研究生還是用本科階段的學習方法,習慣于接受、掌握現有的知識和在固定的框架中思考問題,缺乏獨立思考能力和創新思維。

導致研究生創新能力低下的原因是多方面的。首先,中國傳統應試教育影響研究生創新能力教育。在教學和科研過程中,往往顯示出因循守舊的保守思想,喜歡以既定的、現存的規則來解釋新的現象,而不擅長通過新的現象來思考原有規則存在的不合理性,并且通過思考與實踐來它。其次,研究生教育階段學科專業狹窄,學科之間的交流、滲透很少,出現所謂的“隔行如隔山”。其結果往往限制了學生的視野,縮小了研究生想象的空間和相互借鑒的機會。再次,研究生教育對研究生個性釋放的誘導不足,從培養方案到教學方法和科研過程,研究生能獨立從事研究的機會不多,這必然會束縛研究生創新能力的發展。因此,對研究生創新能力的培養成為迫在眉睫的任務。

3研究生創新能力培養模式

研究生創新能力的培養是一個系統工程。培養研究生的科研創新能力需要一個合理的培養過程。計算機科學與技術專業根據專業特點,主要從培養計劃、課堂教學、專題研討、企業實踐、跨學科研究生指導進行研究生創新能力培養模式的探索。

3.1個性化培養計劃

在研究生的培養過程中,需要一個多樣的、有利于學術個性成長的環境。個性化的培養計劃是研究生創新能力培養的有利保障。個性化的培養計劃是導師與研究生共同制定的,每個學生都有自己的教學計劃。計算機科學與技術專業在課程設置上,設置了必修課和選修課,在教學大綱上列出多部相關教材及學科前沿著作等,使研究生和導師在教學計劃的制定上有更多的選擇余地,制定出更加適合自己的培養計劃。同時針對沒有工作經歷的研究生,可設置企業實踐必修環節,研究生利用假期時間完成。導師在指導研究生的過程中,既要對個性化研究生培養計劃的實施進行監督、檢查,更加重要的是要對學生進行引導,發現并培養學生的創新能力。

研究生個性培養計劃中,第一學年主要完成相關課程必修學位課和選修課的理論學習,學會創新科學思維及方法。第二學年是關鍵的一年,主在通過大量文獻閱讀、企業實踐、廣泛收集資料,熟悉本專業領域的國內外研究動態;在導師指導下,擬定研究課題,進行課題的研究工作。在這一年中,專業導師團隊要負責嚴格的選題把關和中期考核篩選。中期篩選考核包括學位課和選修課學分及科研實踐能力是否達標,學位論文的選題是否具有原始創新性等,合格者進入第三學年的學位論文研究工作,不合格者要終止學習可肄業處理。學位論文研究階段是培養研究生創新能力的關鍵階段。

3.2研討性教學過程

筆者作為博士生和訪問學者在香港城市大學、香港浸會大學、德國漢堡大學等國際性較強的高校進行學習和交流,期間主講了計算機三維視覺,指導了多門智能技術相關課程,也旁聽了國外教授主講的人工智能等研究生課程,發現許多專業課程沒有統一的教材,但有大量的參考書目。學生上課前必須先瀏覽該課程的課程網站,了解上課內容和下載相關資料。課堂上,主講教授經常先以一個典型案例(常為最新的研究論文)說明知識點,再留出時間與學生討論,學生基本上是帶著問題來,再帶著新問題跑圖書館或上網學習。這種教學方法針對案例問題展開學習與討論,著眼于發展研究生的創造力以及解決問題的能力,使學生在討論中獲得知識,創造性地提出新的解決問題的辦法。這種研討會形式的教學過程給了我們啟示,為了培養研究生創新能力,我們導師把培養學生的創新意識和創新能力作為課堂教學的主旨,刪除部分內容陳舊的研究生課程,引進反映學科新技術、新成果,反映專業領域熱點和研究進展的教學內容。課堂教學不僅注重啟發研究生思維,引導研究生積極思考,參與討論,還要求研究生就自己感興趣的課題進行自我課堂教學,學生當老師,充分調動學生的研究熱情。同時根據課程特點,增加自主設計的實驗課程。這種創造性教學活動,不僅營造寬松的學術研討氛圍,而且使學生們在良好的學術氛圍中,互相學習,共同提高。幾年來的教學實踐表明,這種教學方式能夠發揮學生的主動性,激發其創新性思維,培養學生的創新精神和實踐研究能力,強化學生創新意識及創新能力的培養。

3.3多樣化專題討論

計算機科學與技術專業研究生多來自不同專業,如機械制造、自動化控制。在研究生學習階段,在對本專業,本領域內的理論全面掌握的基礎上,引入計算機科學技術進行專業研究。對每一位研究生而言,其他同學的研究都是新的研究領域。為此,結合本學科的研究方向,學科定期組織專題講座會。專題討論會相當于為學生提供一個交流平臺,來自不同專業的研究生在這一平臺內分享學習成果、探討問題、分享學習資源,營造良好活躍的學習氣氛。研究生經過獨立思考后提出的創新課題是否具有創新性和可行性,在討論會中提出來,導師和同學一起研究討論。一方面加深研究生對課題的理解認識,另一方面從不同角度審視和思考問題,提高學生研究問題和解決問題的能力。

3.4企業實踐選題

隨著科學技術的進步,計算機應用已經滲透到各行各業,這為計算機科學與技術專業研究生提供了大量企業實踐平臺。低年級研究生利用假期到軟件公司、企業工作實習,將理論學習應用到實踐,同時通過實踐,了解目前技術瓶頸,從中提煉出研究課題。學生所選的課題為公司企業研發實踐中存在的實際問題,學生通過到企業實踐,不僅可以培養獨立工作能力、分析解決問題能力、創新能力,而且又可以解決企業運作過程中的實際問題。所培養的研究生具有獨特的創新工作能力和團隊合作精神,深受企業歡迎,有的研究生畢業后就留在公司工作,實現了學習與工作的無縫連接。經過幾年的實踐,我校建立了一批穩定的研究生實踐基地。

3.5研究生導師團隊

研究生導師在研究生培養全過程中始終處于主導地位,導師個人的學術水平、研究能力對其研究生的創新能力培養起著至關重要的作用。為了適應新興學科、交叉學科研究生創新能力的培養,在實踐中,我們以導師團隊方式指導學生。團隊中的導師來自不同學科,有不同的學術研究背景,主要導師都有國外留學或訪問研究的經歷,有著豐富的研究生指導經驗。

導師團隊內的研究生如有學術上的問題,可以咨詢導師團隊的其他導師,尋求問題的研究方案,團隊導師對學生的研究問題給予必要的指導。導師團隊定期交流,討論研究生學習進展,交換指導意見。導師以團隊方式指導研究生,是一種集體意識和團隊合作精神的體現,能夠準確把握學科發展的脈絡。這種方式,一方面避免導師個人學術水平、知識面、時間安排等方面的局限性,影響研究生創新能力的培養;另一方面,充分發揮團隊合作精神,準確把握學科發展的前沿動態,拓寬研究生創新思維,讓研究生更加主動關注其他領域的知識創新,為科研創新奠定基礎。

4結語

本文結合國內外學校在相關研究生培養方面的特點和優勢,分析了計算機科學與技術專業學生的培養方法,進行研究生創新能力培養模式的實踐探索。在內容上,主要從培養計劃、課堂教學、專題研討、企業實踐和研究生導師隊伍建設等方面進行了探討。

創新才能進步｡我國的學生在總體上基礎扎實,但創新能力較弱;計劃內的課程成績較好,但主動研究的積極性不高。研究生作為我國從事科學技術研究的最具活力的人才隊伍,所具有的實際創新意識和創新能力,事關國家和民族在今后國際上的興衰和地位｡高校的教育工作者應該對研究生創新能力的培養引起高度重視并投入相應的精力,切實做好研究生創新能力培養工作。

參考文獻:

[1] 侯建國. 研究生教育工作應堅持創新求變[J]. 學位與研究生教育,2008(11):1-3.

[2] 陳子辰,許為民,林偉連,等. 新世紀研究生素質教育研究[G]//謝桂華. 學位與研究生教育研究新進展. 北京:高等教育出版社,2006(6):170-189.

[3] 劉學民. 加大創新力度 再創學科輝煌:關于高等院校計算機學科專業設置及創新改革的研究[C]. 第二屆中國計算機教育與發展學術研討會,2008:116-118.

[4] 常順英,林彤. 研究生創新意識和創新能力的培養[J]. 北京理工大學學報:社會科學版,2006(10):106-109.

[5] 2009 年計算機科學與技術專業全日制專業學位培養方案[EB/OL]. [2009-09-11]. / articleContent.do?articleId=459.

Research and Practice for Development of Postgraduate Innovation Ability

CHEN Sheng-yong1, YAO Chun-yan2, XU Xin-li1, WANG Ming-huan2, PENG Wei2

(1.College of Computer Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China;

2.College of Mechanical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

篇8

關鍵詞：數值分析；教學方法；實踐

作者簡介：黃文芝（1978-），女，湖北武漢人，武漢工程大學計算機科學與工程學院，講師；張蕾（1982-），女，湖北武漢人，武漢工程大學計算機科學與工程學院，講師。（湖北 武漢 430073）

基金項目：本文系武漢工程大學青年科學基金項目（項目編號：Q201107）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）05-0039-02

“數值分析”也稱計算方法，它與計算工具發展密切相關。計算方法是數學的一個組成部分，很多方法都與當時的數學家名字相聯系，如牛頓插值公式，方程求根的牛頓法，解線性方程組的高斯消去法，多項式求值的秦九韶算法，計算積分的辛普森公式等，這表明計算方法就是數學的一部分，它沒有形成單獨的學科分支。而計算機出現以后，計算方法迅速發展并形成數學科學的一個獨立分支――計算數學。這說明了計算方法與計算機的密切聯系，以及在計算機研究領域的重要性。并且數值分析在計算機相關領域應用比較廣泛，比如在數學建模中，在圖像處理中，在信號處理中等都會用到數值分析中相關的一些知識。這些都說明“數值分析”是計算機專業學生的一門核心專業基礎課程。

“數值分析”課程的教學內容主要包括三部分，一部分是插值擬合，一部分是方程和方程組求解，另外一部分是常微分方程初值問題數值解。而數值積分也是在插值的基礎進行，故筆者把它歸為插值擬合部分。這些內容看上去都是以前學過的知識，積分是在高等數學里學過的，而方程和方程組求解更是中學就重點講解過的知識，學生剛開始接觸這門課的時候會和以前所學的純數學學習的思想結合起來。通過“數值分析”課程的教學，培養學生用計算機解決問題的能力，并且為后續階段的專業課程打下基礎。

筆者是計算機科學與技術專業的一名老師，使用的教材是清華大學出版的李慶揚等編的《數值分析》，本文就當前“數值分析”課程在計算機科學與技術專業教學中存在的一些問題和教學方法、教學模式等方面進行討論，其目的在于改進教學方法和手段，提高學生興趣和教學效果。

一、“數值分析”課程教學中存在的問題

1.數學理論強，公式繁多冗長，學生學習興趣不高

“數值分析”是數學的一部分，具有與其他數學課程一樣的理論性強的特點，但“數值分析”又還有一些和以往學生所學各類數學課程不同的特點。首先，“數值分析”研究的是計算算法，用計算機來解決問題，以前學生學習數學課程大都是從理論學習到作業聯系，涉及的知識邏輯推理的特性比較強，并且以往研究的大多數都是連續的，這種研究對象的差異使得學生不能很快接受，思想不能很快轉變過來。其次，“數值分析”比以往所學的數學課程的公式更加繁多，更加冗長，比如解線性方程組，如果用以前的知識，學生都會解，但現在解線性方程組不僅僅是要得出結果，更重要的是解線性方程組的算法以及它的實現，這就涉及到至少4個公式，而我們要弄清楚了這些公式的來歷才能通過編程實現這個算法，這也是學生不感興趣的主要原因。

另外，由于學生對數學課程以及對數學公式的害怕，對“數值分析”這門課程的重要性認識不足，當學生學習遇到困難時，容易失去學習興趣，從而放棄學習。雖然“數值分析”是計算機科學與技術專業的基礎課，是大多數課程的基礎，但學生還不能理會到“數值分析”這門課程對以后課程的重要性，對于大三的學生來說他們現在所學的課程還沒能很好地得到應用，而對他們比較實際的用處――找工作也沒有顯現出比較重要的作用，因而學生會在潛意識里無視這門課，在課程學習遇到困難的情況下，他們往往會選擇放棄學習。

2.知識點多，信息量大，掌握困難

這門課的知識點比較多，信息量比較大，對于理學的學生來說該課程學時比較多，但筆者承擔的“數值分析”課程的學時是48學時，并且完全是講授部分，然而相對于課程所包含的大量內容，這些學時數遠遠不夠，比如函數逼近與快速傅里葉變換，它涉及到范數，賦范線性空間，歐氏空間，三角插值等許多概念，想讓學生在規定的學時數內真正掌握這些概念比較困難，尤其是對計算機科學專業的學生而言。因為理學院的學生學過實變函數、泛函分析，所以理解這些概念就略顯容易些。

3.重理論，輕實踐

當前“數值分析”課程教學過程中，仍然存在理論與實踐脫離的現象，雖然這門課實踐比較重要，但鑒于課時的安排，大多數教師只能按書本知識來講，學生聽，學生沒理解理論的用處，沒能立刻就在實踐中體現出來，因此使得很多學生只是為了考試而學習，為了學習而學習，不知道它的作用，考完就還給老師。這樣他們也只獲得了知識的皮毛，而沒有抓住知識的精髓和實質。

二、“數值分析”課程教學方法淺談

1.強調課程的重要性，提高學生的學習興趣

為了讓學生正確對待這門課，應該讓學生充分認識到“數值分析”課程在計算機科學與技術專業中的重要性。在組織教學的過程中，可以安排一些有實踐經驗的學生介紹經驗（這樣學生更好理解，更容易相信，更實際），聯系具體的研究方向，給出簡單的例子，論述“數值分析”在計算機科學與技術專業方向中的應用，讓學生切實感受到“數值分析”課程是后續課程學習的基礎，應用比較廣泛。另外，在教學中教師還必須聯系實際，在課程中穿插一些有實際應用意義的例子，比如現在很多數學建模就用到“數值分析”的內容，可以就里面簡單的例子引用一個。這樣讓學生了解到“數值分析”不是空洞抽象的理論，而是能夠解決實際問題的工具，通過這些方法，使學生逐步樹立“數值分析”比較有用，應該學好“數值分析”課程的觀念。

然而僅有應該學好該課程的觀念還不夠，還應該從各個方面提高學生學習的興趣，興趣是最好的老師，只有有了興趣，學生才會真正自主去學習，而不是被動的，為了考試而學習。如何讓枯燥的課程變得生動有趣是值得研究的問題。在實際教學過程中，可以采用學生自己講解，學生之間互相提問等方法，另外也可以編一些小程序，演示計算機解題的過程，這樣讓學生體會到雖然計算機的功能比較強大，還是需要人腦來控制，靈魂還是人。這樣能使學生在整個課題中能主動思考，而不是被動接收。

2.合理取舍教學內容，把握全局，突出重點

“數值分析”課程所涉及的內容非常豐富，但現在課時有限，因此合理取舍教學內容非常重要，應該在有限的學時內，讓學生掌握比較重要的理論方法，比如根據學生專業的特點，可以將主要的教學時間安排在講解誤差分析，插值，數值積分，方程和方程組的解法上面。在矩陣特征值計算方面，有時間的條件下可以簡單介紹思想方法，而對于常微分方程初值問題的數值解可以舍去，因為本專業的學生沒有學常微分方程，所以對常微分方程初值問題的數值解會無法理解。

3.合理使用多種教學方法和手段

傳統的“黑板+粉筆”的教學模式對數學課程的教學非常重要，通過板書學生可以了解教師處理問題的思維過程，然而鑒于“數值分析”的特點，又不能完全用傳統的教學模式，因為“數值分析”課程中有大量的矩陣和公式，如果單純使用“黑板+粉筆”，黑板無法板書完整，如果擦掉原先板書的內容又無法把前后聯系起來講解，而使用多媒體就可以解決這一問題。另外，有條件的學校可以把上課安排到有投影的機房，在講解算法時教師可以演示一些程序，學生學起來就不會覺得完全是在聽數學課了。因為是計算機專業的學生，這樣和他們的聯系更緊密些，他們也可以通過編程來實現算法。

4.強調理論聯系實踐，培養解決問題的能力

“數值分析”這門課重點講授的是算法，而學生如果沒有很好的實踐，對這些算法的應用只能停留在死記硬背上，這不是學習的目的。本來計算機專業也應該突出學生的動手能力，所以對講授的每個算法都應盡可能讓學生編程來實現，這樣一來可以鞏固學生學到的知識，二來也可以讓學生明白這門課不是單純的數學課，而是和實際聯系比較緊密的一門課。當然要實現每個算法都編程，在所授課的學時內是無法完成的，這樣就要鼓勵學生自己主動去編程，可以采取一些獎勵的措施，比如對編程完成比較好的學生可以適當提高平時成績等。學生自己主動的學習有利于提高其學習興趣，開發學生智力，培養學生解決問題的能力，從而提高學生的綜合素質。

三、總結

隨著計算機的廣泛應用，“數值分析”課程作為計算機科學與技術的一門專業基礎課程，在學生學習和工作中越來越重要，因此“數值分析”課程教學也應該不斷更新知識結構，豐富教學內容，改進教學手段，以提高學生學習興趣，提高教學質量，培養學習的能力，從而為后續課程的學習和將來的工作打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]李慶揚,王能超,易大義.數值分析[M].北京:清華大學出版社,2009.

篇9

（大慶師范學院 計算機科學與信息技術學院，黑龍江 大慶 163712）

摘 要：根據應用型本科院校人才培養的特點，分析傳統數字邏輯課程教學中存在的問題，從教學內容、教學方式方法和實驗教學評價體系3個方面，提出數字邏輯課程的改革措施。

關鍵詞 ：應用型本科院校；數字邏輯；教學改革；EDA；Verilog HDL

基金項目：大慶師范學院青年基金項目（12ZR22）。

第一作者簡介：張丹，女，講師，研究方向為嵌入式系統、無線傳感器網絡，qhzd2005@163.com。

0 引 言

隨著計算機及電子等高新技術的發展，國內外企業對此類人才的需求日益增加，同時企業對學生的實踐創新能力有一定的要求，因此，高校的人才培養要在實踐創新能力方面下工夫。計算機科學與技術專業的核心課程主要有：電路原理、模擬電子技術、數字邏輯、計算機組成原理、微機原理與接口技術、單片機原理、計算機系統結構、計算機網絡原理、高級語言程序設計、匯編語言、數據結構、操作系統和編譯原理等。在這些課程中，硬件課程約占50%[1]。計算機科學與技術專業大致對應3個產業，分別是計算機硬件產業、計算機軟件產業和互聯網產品，可見計算機硬件課程的重要性。

數字邏輯是所有硬件課程的基礎課，具有較強的實踐性，其主要教學任務是使學生系統地學習計算機科學與技術專業所需的數字邏輯與數字集成電路的理論知識和技能，培養學生的數字系統分析和設計能力，培養學生動腦、動手和創新意識，為后續課程的學習打下牢固的硬件基礎，因此具有非常重要的作用[2]。

1 應用型人才培養的特點

在我國，高等學校培養的人才大致分為3種類型，分別是科學型、工程型和應用型，其主要區別在于人才培養目標不同。其中應用型人才承擔信息化建設的核心任務，掌握各類計算機軟件或硬件系統的功能和性能，善于集成和配置系統，有能力管理和維護復雜信息系統的運行[3]。在3種類型的人才需求中，應用型人才的需求比例是最大的，但是能夠直接滿足此要求的高校非常少，這就要求應用型本科院校及時改革課程，以適應社會的需求。

作為應用型人才培養的本科院校，我們主要培養具有創新意識和創新能力的應用型創新人才，學生應該直接面向企業、面向社會，學以致用。應用型本科院校的主要特點有：①承擔培養社會各種應用需求的人才的任務；②培養的人才不僅具有一定的理論基礎，同時具有一定的實踐操作能力、較強的創新意識和創新思維；③培養的人才要直接面向市場、面向企業實際發展需求，為地方經濟建設和行業發展服務。

2 傳統數字邏輯課程存在的問題

（1）對數字邏輯課程的重要性認識不足。很多高校認為計算機科學與技術專業主要是學習軟件，不重視硬件課程。數字邏輯課程是電子及計算機專業一門非常重要的專業基礎課，是計算機組成原理、單片機等后續課程的基礎，其實驗課應用性極強，可以充分鍛煉學生的動手能力。因此，應用型本科院校應該充分重視該門課程。

（2）教學內容與工程實際脫離。隨著EDA（electronic design automation）技術的飛速發展，基于FPGA（field programmable gate array）和CPLD（complex programmable logic device）等大規模可編程邏輯器件的數字系統設計技術已成為主流 [4]。目前市場上的大部分教材仍然按照傳統的方式編寫，以74系列中規模集成芯片為主要的電路設計實現方式，根本不提及EDA技術，個別教材即使有所涉及，也都是在教材的最后章節簡單介紹，使學生在畢業工作中很難適應工程實際。

（3）教學方法陳舊。數字邏輯課程的傳統教學方法基本采用“填鴨式”教學方法，一味地把教學內容灌輸給學生，實驗課仍然采用傳統的實驗臺，實驗方式仍然是固定的插拔式驗證性實驗。這樣不僅不能鍛煉學生自主學習的能力，而且不利于培養學生的創新能力。

3 計算機科學與技術專業數字邏輯課程的教學改革

3.1 教學內容的改革

高校應研究理論教學內容，結合學校應用型計算機工程人才的培養目標，研究國內外計算機科學與技術專業相關課程的教材及教學內容；研究課程之間教學內容的銜接，把后續課程所用知識點和數字邏輯課程相關內容聯系起來，選取合理的教學內容；將EDA技術貫穿課程的教學內容，形成數字邏輯課程獨具特色的課程內容體系及系列教材。在數字邏輯課程教學中，教師應重點講解基于EDA技術的數字電路的分析和設計方法，盡量弱化模塊內部的結構分析和設計；選用計算機組成原理和微機原理與接口技術等相關課程的實例以及生產生活中的實例作為電路設計的案例；通過對課程教學內容的整合、電路案例的設計,使數字邏輯教學更適應計算機科學與技術專業要求。

學校要積極研究實踐教學內容，編寫實踐教學教材，建立校內實習實訓基地。教師應在實驗教學中引入EDA技術，建立分層次的實驗教學體系，即以驗證性實驗為基礎，鞏固理論教學內容，強化實驗教學環節；加強設計性實驗教學，初步培養學生的創新思維；開展綜合性實驗教學，提高學生的實際應用創新能力。

以QuartusⅡ軟件仿真實驗方法做驗證性實驗，這樣普通的計算機機房可以作為數字邏輯的實驗室，同時還可以作為綜合性、設計性、創新性實驗的場所。QuartusⅡ自帶的仿真功能可以對系統的設計進行功能仿真和時序仿真，驗證正確后再下載到可編程邏輯器件中，減小了實驗器件的損耗[5]。

3.2 教學方式方法的改革

1）轉變教學觀念。

教育的主體是學生，教師應該轉變以教師為主體的教學觀念，在教學的過程中，以學生為主體，發現學生的真正需求，培養學生的積極性和主動性最終達到應用型人才培養的目的。

2）理論教學與實踐教學相結合。

數字邏輯是一門實踐性很強的課程。教師在講解完數字邏輯的基本概念、基本原理和方法等理論知識后，應該在實驗環節驗證這些基本理論，鞏固所學理論知識，達到學以致用的目的，同時可以激發學生的學習興趣，鍛煉動手能力。數字邏輯課程在日常生活中的應用很多，如交通信號燈、多數表決系統、數字電表、數字顯示系統、各種家用電器等，可以在實際的教學中引入日常生活中的實例，通過解決實際問題來激發學生對數字邏輯課程的興趣。

為了使學生能夠把學到的知識運用到實際的生產實踐中，培養學生的創新能力，學校從2007年起組織學生參加各類電子設計大賽。競賽的開展一般分為5個階段，分別為賽前動員、選拔測試、集中培訓、項目確定與完成和賽后總結。通過幾年的探索，學校逐步形成了“以競促教、競教結合”的教學模式，取得了優異的成績，在各類大賽中多次獲得省級、國家級獎項，充分激發了學生的積極性，鍛煉了學生的綜合應用能力和團隊協作精神，為學生今后的工作奠定了基礎[6]。圖1是計算機科學與技術專業歷年參賽學生的就業情況圖。

3）軟件和硬件知識相結合。

計算機科學與技術專業的學生編程能力普遍較強。針對這個特點，教師可以在課程講授過程中結合軟硬件，建立一個計算機系統的概念；運用現代企業應用比較多的硬件描述語言Verilog HDL編寫硬件電路，實現用軟件的方法設計硬件。Verilog HDL的語法規則類似于C語言，因此計算機科學與技術專業的學生上手比較快，Verilog HDL在IC行業近幾年使用率占95%，具有從門級到成品級設計能力。同時，可以將數字邏輯課程中一些難懂的硬件知識類比為容易理解的軟件問題。以4選1數據選擇器為例，可以說明基于EDA技術設計的基本方法。首先用Verilog HDL進行編程，設計4選1數據選擇器，通過編譯檢查語法是否出錯等，接下來仿真分析，進行功能和時序的驗證，最后下載到目標器件中。學校現在采用的是Cyclone Ⅱ系列的EP2C35F672C8的FPGA器件。圖2是利用Verilog HDL語言編寫的4選1數據選擇器的代碼，圖3是4選1數據選擇器的仿真時序圖。

4）課內實驗為基礎，綜合實驗為導向，課程設計為拓展。

通過課內基礎驗證性實驗教學，可以使學生掌握器件的基本原理，驗證理論知識，這個階段注重培養學生的基本技能。綜合實驗則是以培養系統設計、綜合創新能力為著眼點，使學生具有使用大規模集成電路和可編程邏輯器件進行設計的能力，主要采用EDA設計工具，設計并實現一個中小系統的能力。課程設計要求學生根據教師給出的題目或者自擬題目獨立做出設計方案，并對設計方案進行論證和評價；鼓勵學生進行全方位的思考和創新，培養學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力，培養學生團隊協作和創新的精神。

3.3 實驗教學評價體系的改革

數字邏輯課程是一門實踐性很強的課程，因此實驗教學的評價體系尤為重要，傳統的實驗教學評價通常以檢查學生的實驗報告為主要形式，不利于學生綜合素質的提高和創新能力的培養。因此，制定出合理的評價體系對激發學生的積極性和主動性、提高學習效果非常重要。此評價體系涉及學生實驗的各個環節，應充分考慮過程性考核。

該評價體系主要包括3個一級考核指標，分別為實驗態度、實驗操作和實驗結果與分析整理，每個一級考核指標下根據不同的實驗分別有若干個二級考核指標。一級指標和二級指標的分值體現了學生在實驗過程中的表現。

4 結 語

針對計算機科學與技術專業的特點，結合應用型本科院校人才培養的目標，我們對數字邏輯課程進行了全方位的教學改革，包括教學內容、教學方式方法和教學評價體系3個方面。通過教學實踐使學生養成了自主學習的能力，學習興趣得到大幅度提高，創新能力不斷增強。學生連續幾年參加各類電子設計大賽，取得多項省級、國家級獎項，就業情況也非常好。該課程已獲得校級精品課程榮譽稱號，并編寫教材兩部。課程組教師不斷提高自身素質，為應用型人才的培養奠定了一定的基礎。課程組將不斷努力，緊跟時代步伐，保證該課程在計算機科學與技術專業的人才培養中的地位。

參考文獻：

[1] 陳輝, 李敬兆, 詹林. 計算機專業硬件課程教學改革探索[J]. 計算機教育, 2014(5): 39-42.

[2] 黃麗薇, 徐玉昔, 曹誠偉. 基于創新意識和實踐能力培養的數字邏輯電路教學研究[J]. 課程教育研究, 2014(5): 223.

[3] 盛琳陽, 李麗萍. 應用型人才培養定位的計算機專業硬件課程教學改革[J]. 計算機教育, 2010(22): 39-42.

[4] 趙念強, 鮑可進. 基于EDA的數字邏輯電路設計課程改革[J]. 教學改革, 2013(2): 41-44.

[5] 王詩兵, 王中心, 李軍. 計算機專業“數字邏輯”課程的教學設計與實踐[J]. 計算機教育, 2012(24): 52-56.

篇10

關鍵詞：離散數學；輻射作用；輻射體系；編譯原理；數據庫

中圖分類號：TP3-4

離散數學是現代數學的一個重要分支，也是計算機科學與技術的理論基礎，所以又稱為計算機數學[1]。離散數學研究離散量的結構及其相互關系，通過離散數學的學習，不但可以掌握離散結構的描述工具和方法，為后續課程的學習創造條件，而且可以提高抽象思維和邏輯推理能力，為將來參與創新性的研究與開發工作打下堅實的基礎。

離散數學課程所傳授的思想、方法與工具，廣泛地體現在計算機相關專業的諸領域，從科學計算到數據處理，從計算機科學理論基礎到計算機應用技術，從計算機軟件與理論到計算機硬件及體系結構，從人工智能到知識系統與工程，無不與離散數學密切相關。由于計算機本身是一個離散結構，它只能處理離散的或離散化了的對象及對象關系，因此，無論計算機科學理論本身，還是與計算機應用密切相關的現代科學的其它研究領域，都面臨著如何對離散結構進行數學建模的問題；當然，也需要考慮如何將已建立的離散數學模型進行計算機應用的問題。

隨著計算機專業研究生入學考試中專業課程統考的實行，很多高校的計算機專業對離散數學的教學投入開始縮減，減少課時，降低難度，避重就輕；學生也無法認識與理解離散數學在整個計算機專業課程體系中的重要性，致使離散數學的教學與學習在計算機專業越來越邊緣化。實際上，離散數學在各學科領域，特別在計算機相關專業領域有著廣泛的應用；離散數學是計算機專業許多專業基礎課程，如數據結構、操作系統、編譯原理、人工智能、數據庫系統原理、算法設計與分析、理論計算機科學基礎、軟件工程等必不可少的先行課程[2]。

作為計算機相關專業數學基礎的離散數學，對其它計算機專業基礎課程有很強的知識輻射作用。本文致力于從一些計算機專業基礎課內容中還原離散數學知識，從而體現離散數學核心內容在計算機專業系統知識中的輻射作用。通過對離散數學輻射作用的介紹，讓計算機相關專業的本科生重新認識到離散數學對計算機專業系統知識學習的重要性，從而提高本科生學習離散數學的興趣，重視自己數學理論基礎的鞏固和形式思維能力的培養。

1 離散數學輻射體系

離散數學是計算機及相關專業的一門核心課程，它不是一門純數學課程，而是計算機學科的專業基礎課程。離散數學是應計算機科學的發展而形成的一門交叉課程，主要內容涵蓋了計算機相關專業對數學的一些基本要求。廣義的離散數學主題包括集合論、數理邏輯、關系理論、圖論、代數結構、數論、信息論、組合數學等，甚至包含拓撲學、運籌學的內容。有些高校將除拓撲學、運籌學等內容外的主題分為三門課程，即集合論與圖論、代數結構與組合數學、數理邏輯。本文談到的離散數學內容只涉及到數理邏輯、關系理論、集合論、圖論以及代數結構。

離散數學課程與后續的計算機相關專業基礎課程有著千絲萬縷的聯系，對其它專業基礎課程的影響極其深遠，在很多計算機專業課程內容中都會涉及到離散數學知識。無論計算機軟件系列專業基礎課程，還是計算機硬件相關基礎課程，例如編譯原理、數據結構、數據庫、操作系統、軟件工程和計算機組成原理。本文選擇這六門計算機相關專業基礎課程來闡述離散數學在專業系統知識中的輻射作用，如圖1所示的離散數學輻射體系。

在圖1中，編譯原理的課程內容中就可以還原出全部的離散數學知識結構；數據庫的課程內容則可還原出離散數學內容中的關系理論、代數結構、集合論與圖論等內容；操作系統、軟件工程、數據結構和計算機組成原路中都有離散數學知識輻射的印跡。

2 離散數學輻射作用

2.1 編譯原理中的離散數學

編譯原理是計算機相關專業的一門重要專業基礎課[3]，旨在介紹編譯器構造的一般原理和基本方法，課程內容除了形式文法、有窮自動機等編譯原理所涉及的基礎知識外，其它內容基本上圍繞處理程序設計語言的編譯器應該具有的各功能模塊展開，包括詞法分析、語法分析、語法制導翻譯、中間代碼生成、存儲管理、代碼優化和目標代碼生成。

離散數學的數理邏輯中最重要的內容就是邏輯推理，由前提事實出發，采用相應的邏輯恒等式、永真蘊涵式、推理規則、推理方法等進行不停的推導演繹，最終得到想要的結論，這是一個嚴格的演繹分析過程。在編譯原理中，與這一演繹分析過程相對應的則是語法自上而下分析方法，即從形式文法的開始符號（前提）出發，利用文法規則產生式（永真蘊涵式），采用相應的推理方法（最左或最右推導），最終得到想要的句型或句子（結論）。在推理證明中還有一種常用的證明方法，那就是從要求證的最終結論出發，依次為其找到相應的邏輯恒等式、永真蘊涵式、推理規則等作為最終結論或中間結論的依據，即從結論出發追本溯源到前提事實，這是一種典型的歸納邏輯。在編譯原理的語法分析中，自底向上的語法分析方法則是歸納過程的代表，即從要得到的句型或句子出發，利用文法產生式規則和推理方法，進行不停的歸約，一直到開始符號或失敗至，這是一直明顯的歸納邏輯推理過程，對應最右推導。

在離散數學的關系理論中，等價關系尤為重要。而在編譯原理中，處處有等價原理輻射的痕跡，例如形式文法等價、有窮自動機等價、中間代碼表示形式等價等。在編譯原理的內容中，有關等價的部分還包括正規文法與正則表達式的等價性、正則表達式與有窮自動機的等價性、正規文法與有窮自動機的等價性。實際上，有窮自動機等價是進行非確定有窮自動機確定化、確定有窮自動機化簡的理論基礎。

編譯原理的很多內容中都使用了形式化技術，最典型的就是狀態圖刻畫有窮自動機、語法樹表示語法分析過程，當然在LL（1）文法FIRST集與FOLLOW集計算、算符優先文法的優先函數關系圖以及基本塊有向圖中都體現了離散數學的集合論與圖論。在編譯原理全部內容中都貫穿了符號串運算，符號串與其上的運算則構成了一個完整的代數系統。

2.2 數據庫中的離散數學

數據庫技術和系統已經成為信息基礎設施的核心技術和重要基礎，數據庫技術作為數據管理的最有效的手段，極大的促進了計算機應用的發展[4]。數據庫的數據模型中的關系模型就經典地體現了離散數學中的關系理論，尤其是關系模型中的參照完整性。數據庫概念模型描述中使用的實體-聯系模型（圖）更是生動地呈現了實體型之間的關系。在離散數學中，函數是一類特殊關系，而關系數據理論中的函數依賴則描述了關系模式屬性（集）之間的語義關聯。數據庫中的查詢處理與優化的理論基礎則是離散數學中等價原理，查詢被處理或優化前后在功能和語義上必須滿足等價關系。

與關系模型緊密相連的則是關系代數，這是一類典型的代數系統。關系數據結構是其運算對象，關系操作則是定義在關系上的具體運算，如選擇、投影、連接、除等，這些運算都滿足封閉性，關系操作的輸入與輸出則都是表示關系數據的集合，因此集合運算中的并、交、差、笛卡爾積等也是關系操作的一部分。關系數據模型中常用的SQL語言則是關系代數的一種具體實現，即一種具體的代數系統。

數據庫理論中被集合論與圖論輻射到的內容包括：（1）一個關系數據庫是關系模式（二維表）的集合；（2）一個關系模式（二維表）就是一個實體集，表中每一個就是一個具體的實體元素；（3）在概念世界中描述實體型以及實體型間關系的實體-聯系圖；（4）關系查詢處理與優化中的查詢樹。

2.3 其它課程中的離散數學

數據結構是計算機程序設計的重要理論技術基礎[5]，也是計算機存儲與組織數據的方式。數據結構是指相互之間存在一種或多種特定關系的數據元素的集合，因而，數據結構課程中很多具體的數據結構都是集合，如隊列、棧、線性表等。數據結構除描述集合中數據元素的特性外，還要刻畫集合中數據元素之間的關系，因此，一般認為，一個數據結構是由數據元素依據某種邏輯聯系組織起來的，對數據元素間邏輯關系的描述稱為數據的邏輯結構。數據結構課程內容中的樹、二叉樹以及圖等結構則是離散數學圖論內容的延續，基于圖結構的各種算法，如最短路徑、最小生成樹、關鍵路徑等，在離散數學和數據結構中都有不同深度的描述。

操作系統課程中的進程狀態圖為典型的圖論內容；操作系統在對進程等對象進行管理時，很多內容涉及到對象間關系，如死鎖中進程間時序上的先后關系；操作系統中很多算法都使用到了集合概念，如死鎖的解鎖算法等。離散數學的核心內容輻射到了操作系統的管理與控制中。

軟件工程最終的產物是軟件系統，既然是軟件系統，在進行軟件系統分析與設計時，不可避免要研究系統各部分之間的關系。在結構化分析方法中，有自頂而下和自底而上兩類分析方法，自頂而下對應數理邏輯中的演繹邏輯，而自底而上則表示數理邏輯中的歸納邏輯。軟件工程內容中同圖論有關的包括軟件開發模型、軟件模塊間關系表示、軟件測試等。

計算機組成原理作為計算機專業硬件方面的基礎課，在學生對計算機的認知方面有著舉足輕重的作用。計算機硬件的基礎組成單元“邏輯門”等以離散數學中的命題邏輯為基礎；計算機處理器的結構形式化等都離不開集合論與圖論的參與。實際上，在讓學生認知軟件與硬件的功能等價性時，則充分體現了軟硬件的邏輯等價原理。

3 結論

針對離散數學課程在計算機專業課程體系中越來越邊緣化的問題，本文以編譯原理、數據庫、數據結構、操作系統、軟件工程和計算機組成原理計算機專業基礎課為例，論述了離散數學在計算機專業綜合知識體系中的輻射作用，從而體現離散數學在計算機專業教育中的重要性和必要性。

參考文獻：

[1]傅彥，顧小豐，王慶先等.離散數學及其應用[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]耿素云，屈婉玲，王捍貧.離散數學教程[M].北京：北京大學出版社，2002.

[3]張素琴，呂映芝，蔣維杜等.編譯原理（第二版）[M].北京：清華大學出版社，2005.

[4]王珊，薩師煊.數據庫系統概論（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]嚴蔚敏，吳偉民.數據結構（C語言版）[M].北京：清華大學出版社，2011.

作者簡介：胡慧君（1976-），女，講師，研究方向：智能信息處理；劉茂福（1977-），男，教授，研究方向：自然語言處理。