对计算机学科的认识论文精选(九篇)

第1篇：对计算机学科的认识论文范文

摘要：本文分析了“计算机科学与技术导论”课程的重要性，讨论了该课程的教学内容选择、教材选择和师资状况等方面的问题，提出了相应的解决办法。

关键词：计算机科学与技术；计算机科学与技术导论；教学目标；教学内容

中图分类号：G642

文献标识码：B

1“计算机科学与技术导论”课程分析

为了帮助初入计算机专业学科学习的新生了解这个学科，使其顺利完成学业，绝大多数高校在大一开设了“计算机科学与技术导论”课程(以下简称“导论”)。目前，导论课程已经成为许多高校的一门专业基础课程。该课程虽然不是重点课程，但教学内容十分重要，它起着引导大一新生正确认识和学习学科知识的重任。

1.1基本目标

学生因为不了解整个计算机学科而需要学习，因为初入计算机专业学科而需要导学。如果“导论”课程是大学四年主要专业(基础)课程的简洁压缩版，百科全书式的全面阐述，那么对于不具备基础知识的新生而言，不仅理解困难，而且也很难真正掌握。

考虑到大一新生专业基础知识有限，导论课程教学的基本目标应该是让学生通过少量的学时数的学习，初步了解计算机科学与技术学科的定义、学术范畴、特点和概貌，激发学生对本专业的兴趣，帮助并引导学生用正确的方式方法去认识和学习学科专业知识，而不在于学生具体学到了哪些专业知识，更不能成为重点课程。

1.2基本教学内容

长期以来，“计算机科学与技术导论”课程的教学内容一直是个有争论的问题。我们认为，该课程的教学内容首先应该是如何认知学科，然后是如何导学。

教学内容主要以科学办学思想为基础，系统介绍在培养计算机科学与技术一级学科创新人才与高素质专业技术人才的过程中，如何来认识计算机科学与技术，如何来学习计算机科学与技术。

教学的重点是全面贯彻科学哲学的思想方法，以新历史主义的观点，首先通俗地简要介绍计算机科学与技术一级学科范围内的一些最重要的基本概念，然后围绕计算机科学与技术学科的定义、特点、历史渊源、发展变化、发展潮流等内容，系统阐述学科范型的内容，介绍如何认识整个学科的思想方法，如何学习这个学科的思想方法和学习的方式方法。

2课程建设设想

由于刚入学的新生所具备的专业基础知识有限，因此，只要通过18个学时使学生能够对整个计算机学科有一个正确的初步认识，而且能够用正确的方法、有兴趣地学习计算机学科的专业课程，教学目的就达到了。

2.1教学内容选择

本课程的学时不宜太多，以18学时为宜。学时越多，讲的内容就越深入，学生就越弄不明白，因为学生不具备必要的专业基础知识。因此授课学时要恰到好处，要保证授课以高级科普的方式进行，要防止导论课程冲淡大一更重要的基础课程的学习。

教学内容的选择是课程建设的关键，基本教学内容选择如表1所示。

在较短的有限时间内，课程教学要突出重点，将计算机学科发展的来龙去脉、历史渊源、课程分类与内容介绍等比较容易自学的内容留给学生自学掌握，将重点集中在基本概念、发展特点、内在规律、教育思想和理念方面，不对具体的专业知识作深入解释，而是更多地注重结合发生在我们身边的实例和常理，传达科学的思想方法。

2.2教材选择

董荣胜、古天龙编著的《计算机科学与技术方法论》从学科形态、方法论的角度对计算机学科涉及的知识体系做了全面的介绍，是一本很好的“导论”课程教学参考书，学生读这本书对促进学生的专业课学习有很大的帮助。

厦门大学赵致琢教授编写的《计算科学导论》站在科学哲学的角度，采用高级科普的形式去认知和导学计算机科学与技术，介绍了计算机科学的基本概念和基本知识，计算科学的意义、内容和方法，计算科学教学计划与课程体系，是一本很好的“导论”课程教材。但第五章布尔代数基础的内容，应在离散数学课程中学习。

机械工业出版社出版，Behrouz A.Forouzan著，刘艺等译的《计算机科学导论》在很好地兼顾了学科广度和主题深度的同时，充分体现了计算机科学的历史背景、发展历程和新技术趋势。全书从数据操作到计算理论，向学生展示了计算机专业各主要学科的概览知识，使学生能够对计算机科学形成大局观。全书强调基本概念而非数学模型和技术细节，使学生能广泛掌握本学科的基础知识，为今后深入学习其他计算机专业课程打下基础。这本教材深入浅出、图文并茂，善于引发学生的学习兴趣，且习题丰富。我们选择了这本书作为教材，同时以上述两本教材作为参考书。

2.3师资状况

由于“计算机科学与技术导论”课程涉及到计算机一级学科几乎所有的方面，而且具备一定的深度，加上初入大学的新生基础知识有限，要求授课教师必须具备相当宽度和深度的知识，在授课时还要多举一些日常生活中的例子，做到深入浅出地讲解，因此本课程应该由长期在第一线从事科学研究和教学的专家承担。

作为教师，最难的事情就是把深奥的知识通俗易懂地介绍给学生。选择高水平的专家担任“导论”课程的主讲教师，不仅仅在于他们能够深入浅出地讲解课程的内容，更重要的是可以将自己多年来科学研究的心得和体会通过简明扼要的实例传达给学生。

当然，要达到上述较高的师资水平，目前国内绝大多数学校是有困难的，原因是我国大多数高等学校创办计算机科学类专业时，是在师资力量不足的基础上匆忙上马的，而国内学科专业人才的培养已经在较低的层次上发展了多年，一大批专业毕业生和非专业毕业生已经进入大学并担任专业教师多年，旧的认识和教学模式已经形成习惯，改革维艰。目前的师资状况已经暴露出过去我们在学科教育中普遍实施的专才教育的弊端，因此通才教育是我国学科专业本科和研究生教育的必然选择，也是当务之急。

参考文献

[1] 董荣胜,古天龙. 计算机科学与技术方法论[M]. 北京:人民邮电出版社,2002.

[2] Behrouz A.Forouzan著. 刘艺,段立,钟维亚译. 计算机科学导论[M]. 北京:机械工业出版社,2004.

第2篇：对计算机学科的认识论文范文

关键词：计算机；基础教育；重要性

当前计算机教育的目的，主要是培养学习者的专用信息技术和素养，在时代的推动下，计算机教育改革也随之不断深入，传统的不适应信息时展的教学观点、教学方法、教学内容等问题在计算教育中不断凸现出来。未来计算教育应该如何发展，是我们当前需要迫切解决的问题。我们要不断学习，认真思考分析谈谈自己对计算机教育重要性的理解。

1计算机的基本功能

计算机教育就是为了提高学生的计算机应用能力，掌握好计算机的各项功能，充分的将计算机技术应用的学习和工作中，将学生培养成社会有用的人，以适应现实社会的选择。计算机技术在生活与工作中密不可分，其最基本的功能有以下几方面：

1.1查阅文献资料

对教育学科的研究，必须进行资料搜集和翻阅，传统的手工方式会花费较大的时间和精力。在计算机技术快速发展的今天，计算机将是一个非常有用的工具。计算机可以利用自身的存储资源如光盘进行查找资料的工作，这样可以节省大量的时间，达到事半功倍的效果。同时计算机网络资源也是丰富的资源库，我们可以直接在网络上搜集有关的科学研究资料。网络搜索操作简单、方便，为教学科学的研究提供了大量的资料。

1.2具有强大的调查分析功能

计算机在统计数据方面有非常广泛的运用，目前有很多的教育科学研究者都会选择使用计算机来统计分析数据。现在很多领域的研究，大多是采用网络计算的方式，网络计算是一种分布计算，很适合分析数据。计算机的功能越来越强大，不在局限于计算功能，由此应用计算机可以促进教学科学的研究。计算机通过对数据资料的描述统计和推断统计，帮助教育科学研究者得到显示研究对象各因素间的相互关系的数据报告，同时还能将统计对象的数量关系通过图表显示出来，进行定量研究，最后获取精确的分析结果。

1.3强大的文字处理功能

计算机还具有强大的文字处理功能，任何形式的文字写作都可以利用计算机来完成。应用计算机文字处理功能，便于对文件、资料的整理和修改，并且可以有效的节约时间。计算机数据库系统软件，对教学科学研究的管理具有指导意义，可以使信息资料管理井然有序，并且可以简化工程程序，缩小工作量，从而促进科学教育研究工作的顺利进行。计算机还可以对文字资料进行搜索、查找和替换，这样更便于研究工作者快速、有效的对文字进行处理。

2计算机教育重要性的认识

计算机教育是一门理论与实践相结合的课程，在教学过程中有多种教学形式，主要的有理论课、上机课和课外实践课3种。计算机教育需要理论联系实际，两者相辅相成，以理论为基础，以实践为手段，实现计算机教育的目的。以下主要谈谈笔者对计算机教育重要性的认识。

由于现代社会环境的变化，人们的人生观、价值观都发生了重大的改变，尤其是处于学生时代，对任何事物都充满了好奇心，但是对事物的认知能力有限，所以对于计算机教育的认识不正确或者有偏差，教师应该正确引导学生正确认识计算机教育。随着计算机的普及，计算机已经进入每一个家庭和生活，多数学生对计算机都有一定的接触。但是学生对计算机技术的认识仅仅停留在网上聊天、玩游戏、发邮件等层次的理解上，没有真正意义上认识现代社会生活学习工作中计算机技术的重要作用和强大功能。同时每一个学生对计算机的认识有一定的差异，理解也不尽相同，教师必须从实际出发摸清学生的差异，从而因材施教，对不同层次的学生给予不同的教育和指导，禁止―刀切的教育方式。

避免计算机教育过程中，出现严重的分化，部分计算机基础水平较高的学生会认为上课没有意义，打消积极学习的兴趣，相反计算机基础水平较差的学生听不动，产生学习的抵触心理，从而导致计算机教育效果差。加之我国应试教育模式，计算机教育不是升学考试的科目，不被学生、家长和教师重视，错误的认为其教育没有考试科目重要，只要简单的学习就可以。面对当前计算机教育的实际情况，应该提高高校教师以及学生和家长对计算机教育重要性的认识。

3对计算机教育重要性的认识

3.1学校要认识计算机教育的重要性

作为学校要改变传统观以应试教育为中心的教育理念，增强对计算机教育课程的重视，加大对计算机课程的安排，多安排实践课，促进学生对计算机技术的应用。同时学校要适应社会对人才的需求和培养要求，不断的转变计算机教育的观念。

3.2教师要多方面兼顾

学校要从计算机教育的实际出发，从学生的实际出发，结合学生和学校的教学水平和教学设施，多层次加强教学力度，不仅保持基础理论知识的有效传授，并且加强对学生学习兴趣和爱好的培养。教师要与学生积极沟通，共同分析计算机课程内容，思考计算机应用的重要性。重点是培养学生自主学习的能力，尽量减少老师的讲述，促进学生自己思考和应用。

3.3改变教师教育理念

计算机教育的关键是教师必须具备新的理念，从而才能改变学生的创新能力。教师必须正确的认识到，教育不仅仅是学习和教育学生的一种工具，更是培养学生自主学习知识的一种方式。教师可以引导学生自主学习，在学习过程中引导学生自主思考不断拓展自己的创造力和思维力。

3.4提高学生和家长对计算机教育的重视度

由于部分家长认为计算机课程不属于升学考试科目，所以在一定程度上制约了学生对计算机的学习。学生如果明确学习计算机的重要性之后，在学习的过程中会更加的用心。改变了被动学习，并且可以自主的获取知识，并加以分析和运用。由此可见，学生和家长的正确认识是培养学生自我学习能力的必要条件。教师要多与家长沟通，进一步积极配合教师的教学。例如课外家长可以适当的允许学生使用电脑，增加学生对计算机的运用，并且要鼓励学生大胆发表自己观点和意见，长期形成一个自主学习的心理。在教学过程中，教师可以充分结合教育内容和学生兴趣，进一步调动学生自主学习的热情。

第3篇：对计算机学科的认识论文范文

关键词：中职院校 计算机基础教学 创新能力 培养

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）01-0226-01

前言：创新是教育发展终极目标，计算机基础在各个教育阶段中的应用具有重大的现实意义。随着教育体制不断改革，计算机基础教育逐渐成为教育中的重点。社会逐渐趋向于科技化，计算机基础教育是科技教育的基础工程，而实现科技强国的重要方式就是在教育中培养创新能力。基于此，本文就中职院校计算机基础教育进行分析，研究其在学校教育中的创新能力培养。

一、计算机基础教学在中职院校中应用特点

首先计算机基础教学具有实践性强的特点，中职院校计算机基础教学与其它学科有较大的不同，其它学科理论性较强，学生在接收大量的理论知识后不能得到及时的实践练习，导致知识理解不能深入。而计算基础教学则不同，其教学过程就是在实践中总结出理论知识，理论在得以深化的过程中，实现了理论知识与实践相结合。其次，中职院校计算机基础教学在学生学习的过程中应用范围比较广泛，学生在学习中能够迅速掌握理论知识，在知识的树立运用中实现创新。科技不断发展，学科之间实现了知识的相互渗透，计算机基础学科能够在各个学科之间实现相互连通，应用领域比较广泛[1]。

二、中职院校计算机基础教学存在的问题

1.学生对理论知识不感兴趣

由于中职院校学生都属于未成年阶段，学生对于新鲜事物都比较好奇，在实际的计算机基础教学中，只是急于实际操作，而忽视了对理论知识的掌握。计算机基础课程教学中，如果学生不能将理论知识掌握牢固，即使实际练习次数再多也不能实现融会贯通。中职院校学生不能对理论知识进行认真学习，当在实际操作中遇到麻烦时，学生不能通过理论经验来解决问题，而只有教师引导学生将计算机基础教学的理论知识掌握牢固，才能实现举一反三。

2.教学模式单一，不能提升学习积极性

中职院校在教学模式上受到传统教学模式影响比较严重，在实际教学中不能将形式进行创新。由于中职院校学会在入学时的成绩比较低，学生的文化程度不高，因此在学习中自觉性以及课堂表现上的积极性比较差。而计算机基础与其它课程教学相比，形式上比较复杂，因此，在教学时不能激发学生在课堂上的积极性。因而导致课堂教学教学不显著[2]。

三、中职院校计算机基础教学中对学生创新能力培养对策

1.改变计算机基础教学理念

培养学生的创新能力，是计算机基础教学的最终目标。在中职院校中对于人才的培养，创新教育不可缺少。计算机基础教学与社会科技发展息息相关，科技发展需要以创新为推动力，因此，实现计算机基础教育的创新，需要从中职院校教学理念上入手，对教育理念进行创新。在计算机基础教学中，学生的创新动力与能力养成来源于对知识学习的兴趣，也就是说兴趣引导知识创新。因此，在实际的计算机基础教育中，应该注重以兴趣教学模式引导学生在知识学习中有所思考，实现学习创新[3]。

2.创新教学模式

在我国中职院校教学中，无论是计算基础教学还是其他技术类的教学科目中，传统的教学模式依然存在，并在很大程度上束缚了学生的思想创新。社会发展需要以技术创新为依托，为了顺应时展，创新型的教学模式应该倡导教师与学生在课堂上的沟通与互动。在教学形式上，可以通过网络教育、多媒体教育等多种方式，培养学生的创新能力。传统的课堂教学中，教师是课堂上的主体，忽视了学生个性化发展，因此，在创新模式下的计算机基础教学中，教师应注意引导与启发学生思考问题，并在课堂上开展计算机基础知识竞赛，实现学生之间的小组合作[4]。

3.以“翻转课堂”模式提升学生创新能力

提升中职院校学生的创新能力，是教育体制改革的重点内容。在计算机基础教学中，教学模式单一是制约着学生发散思维的主要因素，因此，从教学模式上入手，采取相应的措施，实现学生创新能力的提升。在中职院校中采取“翻转课堂”模式，以科技信息技术为依托，变革计算机基础教学模式。首先，教师在课程学习论坛中学习章节内容，以小视频的方式，将要学习的内容进行高度概括，学生通过对小视频中的内容进行自学，然后在课堂上与教师讨论，最终实现教学目的。例如，教师在每一节课前，向学生抛出一个计算机设计题目，给学生思考与研讨的时间，让学生们来自己动手制作网页，然后进行小组作品竞赛，并给予作品创新能力突出的学生以鼓励。

4.创新学生知识结构

中职院校学生知识结构比较单一，因此在学习创新上的能力比较弱，要想提升学生的创新能力，需要不断的培养学生的认知结构中，在此环节中，教学方法是关键。实践性是中职院校计算机基础课程教学中的一大特色，因此，我们要结合计算机基础教育教学的特点，通过激发学生创新意识、提高学习积极性的方式。例如，进行计算机基础知识逻辑性教学中，以数进制转换为例，学生在心中形成了十进制和二进制转换的规则认知之后，才能够对八进制、十六机制的规则进行掌握。因此，在计算机基础教学中，应该充分重视学生原有知识的认知水平，然后进行教学设计，并注重培养学生良好的认知结构。

结论：综上所述，本文以创新理念为指导思想，提出了计算机基础课程创新教学的策略。计算机基础课程教学的意义在于创新。那么如何培养中职院校学生的创新能力，是摆在身处教育第一线的计算机基础教学教师面前的难题。同时创新能力培养也是教育界最为重视的课题之一。

参考文献

[1]谭浩强.面向计算机应用与科学思维能力培养――关于计算机基础教育深化改革的思考[J].计算机教育，2014，07：4-8.

[2]杨朝霞，李玉龙.基于创新能力培养的分类分层次计算机基础实践教学体系[J].计算机教育，2011，17：50-55+66.

第4篇：对计算机学科的认识论文范文

关键词：计算机导论；计算思维；课程改革；自由文理；团队教学

0 引言

针对国内外计算机教育发展的新动向，教育部高等学校计算机专业教学指导分委员会联合中国计算机学会教育专业委员会、全国高等学校计算机教育研究会，特别就计算思维能力的培养问题形成几点认识。计算机专业教育应该在计算思维能力培养中做出表率，将系统化计算思维能力的培养贯穿在计算机专业的教育中。计算机导论是计算机专业的一门先导必修课程，是作为计算机专业学生进入大学后的第一门专业课程，其主要作用可以归纳为“五导”：导知识、导方法、导思维、导意识和导职业。我们认为“导思维”是首要的，也是最为核心的，同时也是最难做到的，“导思维”在引导培养学生计算思维能力的过程中，可以很好地、潜移默化地达到其他4项引导作用。

如何建立计算思维能力的培养要求、实施途径、评测规范与方法一直是当前计算机教育者从事计算思维研究的一项重要课题。我们结合教学团队多年的经验积累，依据计算思维的本质和特征及计算机导论课程的构建目的，从教学内容、教学理念、教学方法及教学评价等方面探讨如何在计算思维驱动下对计算机导论课程进行一系列的改革和探索。

1 计算思维与计算机导论

计算思维（Computational Thinking），笼统地讲，是指受过良好训练的计算机科学工作者面对问题所习惯采用的思维方法，体现为在过去半个多世纪以来成就计算机和信息技术辉煌发展过程中行之有效的若干分析问题与解决问题的典型手段与途径。其具体内涵在近年来发表的文献资料中均有丰富论述。而有关计算机导论课程的构建问题，在1989年ACM攻关组所提交的“计算作为一门学科”（Computing as a discipline）报告中认为，该课程要培养学生面向学科的思维能力，使学生领会学科的力量，以及从事本学科工作的价值所在。报告希望该课程能用类似于数学那样严密的方式将学生引入到计算学科各个富有挑战性的领域之中。

2008年6月在网上公布的ACM对CC2001（CS2001）进行的中期审查报告（CS2001 Imerim Review）（草案）中，开始将美国卡内基·梅隆大学计算机科学系教授周以真（Jeannette M.wing）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。

综上所述，计算机导论这门课程不是解决对计算机功能的工具性认识问题，而是要对学生进行专业引导和思维引导，应该以面向计算学科的思维能力，也即计算思维能力的培养为核心。学生如果有了良好的计算思维品质，不管环境、知识需求如何变化，都可以灵活应变，从而为今后的专业学习以及走上工作岗位打好坚实的基础。

2 计算思维驱动下的课程改革

2.1 学目标，灵活教学内容

美国卡内基·梅隆大学周以真教授认为：计算思维是运用计算机科学的基本概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维一大特征是数学和工程思维的互补与融合。计算机科学在本质上源自数学思维，其形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维，基本计算设备的限制迫使计算机学家必须计算性地思考，不能只是数学性地思考。所以计算思维的研究存在多维性，它紧密地同数学、科学和工程结合在一起。另一方面，计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人和机器去执行，在求解问题时必须从人的认知、心理、思维活动和学科发展角度去入手，故存在研究角度的多态性。

因此，计算思维多维、多态的复杂特征决定了计算机导论课程当前培养方案的多样性与差异性。当今计算机的理论和技术发展太快，新的知识大约每两年就会增长一倍，教材根本无法实现实时地对新知识、新技术进行跟进。因此，我们主张教材为辅，“导思维”为主的原则，在统一的数学目标指导下灵活课程的讲授内容，留给教师和学生最大的思考空间。没有了教材的“束缚”，教师有了更多的掌控空间，学生也不会因教科书而将概念固定化，更不会出现临考抱“教材”的现象。

我们确定计算机导论课程的教学目标是：在学生建立计算机专业学科知识体系框架的同时激发学生的学习兴趣及学习的主动性，培养学生的计算思维能力、洞察问题及解决问题的能力，为后续学习相关专业课程、参与创新课题等打下坚实的基础。在教学内容的划分和安排上，由于课时有限，我们主张理论教学内容在划分上尽可能地简单分明，前后知识可以很好地呼应起来，这样更有利于知识点的系统化，不会因为章节庞杂、知识点太多而导致学生难于消化。为此将课程的讲授内容简单划分成3大部分：

（1）介绍计算学科各领域的发展史及前沿，揭示各主要领域的基本规律及相互之间的内在联系；认识当前社会和职业问题等。

（2）介绍计算机学科中的经典科学问题，初步认识和理解抽象、理论和设计3种学科形态。

（3）讲解计算机学科中的核心概念（如算法、数据结构、程序、软件、硬件、信息表示等），探讨研究学科中的数学方法和系统科学方法，培养计算思维能力。

在讲授过程中，我们借助精心制作的多媒体课件，结合授课内容和计算思维的培养目标，随时有针对性地调整和丰富自己的讲授内容。例如，讲解计算机学科各领域的发展史时，通过引荐吴军老师的《浪潮之巅》，让学生对整个信息产业有个整体了解，明鉴信息技术之兴衰和发展；而王伟老师的《计算机科学前沿技术》则系统展示了计算机学科各领域中令人激动的前沿技术，揭示未来计算机的发展方向，很好地体现了计算思维及其重要性。

2.2 主张自由文理教育，突显学生主体

作为国家建设未来的栋梁，需要的不是仅有技能的人才，重要的是有思想、精神、独立思考能力和良好的身体。技能是容易学的，但一个人的素养和教养不是一蹴而就就能培养的。大学教育的目的应该在于培养学生终身学习的能力，比如阅读、写作、计算思维，而不是一时的某项职业技能。如果学生进入大学仅是为了将来的饭碗，那必然会羁绊他的头脑，抑制他的求知欲。所以大学的专业学习需从“学什么”（内容）转到“如何学”（过程），将“导思维”放置课程建设的首位。

我们主张自由文理（Liberal Arts）的教学理念，力争引导一种自由的环境，激起学生主动学习的欲望，成为真正热爱学习的人，即在没有外界利益驱使下仍然在学习的人。对于自由的学生，他们的时间，他们的大脑和心灵在学习的时刻才真正受他们自己所支配，这样的学习过程才可能专注且快乐。

在教学中，我们坚持以学生为本，打破传统的教师讲学生听的单向模式，在课堂上采用提问式教学，注意引发学生学习的动机；严格地遵循计算机学科的发展规律，定期给出具有一定挑战性的课题，通过分组合作的方式，以师生间讨论、辩论的形式，自律地学习获取知识的方法及分析问题的原则；利用平时的小论文，引导学生收集资料，增强自我学习的能力，建立抽象立体的概念；通过对科学大师的解读沉淀一种学者的尊严和对真理的敬重和向往，培养学生的社会责任心。

2.3 遵从螺旋式组织方式，提升学生思维

若将教学比作爬山，通常的教学习惯是一口气从山下直线攻顶，而布鲁纳在《教育过程》中所提出的螺旋式课程（Spiral curriculum）则是绕着山转，在相同的角度看到的风景虽然都一样，但每次绕回来时的高度不同，能看到的广度和深度都不一样。等到达山顶时学生不仅对山有具体认知，也能掌握四周环境全面性的关联知识。计算机导论课程几乎涵盖了计算机领域所有的理论、技术和研究课题，内容太过广泛，若前后不能很好地呼应起来，学生往往会因孤立地学习太多的知识点而导致前面学的内容到后面就忘记了，理解起来也相对困难。对于计算机科学这样一个有机的、庞大的学科体系，教师应该引发学生对计算机学科知识结构的理解，精熟其基本原则、原理，以此产生类化的能力，而不是零碎概念、知识点的描述。

我们在课程实施中，遵循螺旋式课程的组织方式。首先结合教学团队多年的教学经验和团队成员之间的合作讨论对课程知识进行合理的结构化；然后从学生认知发展角度出发，沿认知发展的动作表象、形象表象、符号表象3个阶段来组织课程内容。讲授内容如2.1节所述，知识点在组织安排上前后呼应，螺旋式地扩展和加深，直至复杂、抽象的现代知识领域；最后在教学过程中我们采用合理的教学方式和紧密相连的学习节目来配合教学过程。比如教学中我们注重学习情境的安排，在讲授算法时，注重引导学生感受其产生背景，摸索过程，走过什么道路，不同阶段产生什么改变，将来的发展趋势是什么，它还可以做什么改进等。引导学生主动参与学习活动，提供学生更多自行探索的机会，最终实现将“知识个人化”。为使学生站在同一角度看到更大的广度和深度，我们主张采用团队教学制。计算机学科发展迅速，应用领域广，学科交叉和渗透十分突出，而计算机学科教师掌握和积累知识的广度是有限的，往往限于个别研究方向，为了提高学生的学习兴趣，拓展学生的思维和视野，在不同的知识领域会组织邀请相应有所“专”的教师来讲授，这样可以发挥团队互补优势，实现对学生全方位的指导，收到良好的人本教育的效果。

2.4 采用分级评价手段，有效监管教学过程

计算思维能力的培养是一个长期的过程，学习和思维不是彼此独立的，是紧密而互补地联系在一起的。所以为了内化学生的计算思维能力，我们必须有效监管整个教学过程，对每个个体在不同的教学环节中的表现做出正确评价，这样才可以实施因材施教，兼顾那些因各种原因而落后的学生。

我们采用螺旋式教学法，非常注重引导学生课前进行预习。在讲授新内容之前，我们要求学生课前收集相应的材料加以了解，课堂上通过实施提问式教学，引导学生积极讨论，同时依据学生参与情况及时做出相应的评价，对未准备的学生要给予相应惩罚，并在下次课中加重对其进行考察。相应地，在平时作业中我们不会布置常识性的题目，而是根据授课内容布置一些能够引发思考、对计算机学科整体认知有帮助的题目，这样就避免了作业抄袭的现象，增加了学生主动思考的机会，教师也可及时捕获学生思维能力的变化，调整和改进后续的讲解内容。

我们所采用的团队教学制为实施团队合作式学习提供了很好的平台。在整个课程结束后，教学团队中的每个成员会给出一些具有挑战性和合作性的题目，学生根据自身对学科分支的理解和把握情况来挑选导师，在导师的牵头引领下开展以小组为单位的研究型学习。学生最终需按照要求提交论文或报告，并在小组内通过上台演讲的方式进行答辩，最终以个人和小组的共同表现综合给出评定。

期末考试是课程教学的最后环节，也是整个评价的最后一部分。为了与课程“导思维”的目的一致，我们与平时授课和作业结合起来，在大量减少客观性的、死记硬背式题目后，增加大量探讨性的、主观性题目，给予学生足够的思考空间。这样一方面在某种程度上减少考场作弊的机会，另一方面也能够更好地检验学生对计算机学科整体认识的程度。

第5篇：对计算机学科的认识论文范文

摘 要：本文分析了计算学科课程教学计划CCC2002的特点，并从计算机科学与技术方法论的角度探讨了基于知识背景开展计算学科课程教育的基本思想，另外还研究了计算科学思想史研究与基于知识背景计算学科课程教学的关系，同时在课程内容设置、教学组织实施、学生学科素养与能力培养等方面阐述了基于知识背景课程教学对计算机课程教学改革产生的重要影响。

关键词：CCC2002;课程教学;计算科学;科学史

1、引言

随着计算机的诞生和计算机科学技术的发展，计算技术作为现代技术的标志，已成为世界各国许多经济增长的主要动力，计算领域也已成为一个极其活跃的领域。计算学科正以令人惊异的速度发展，并大大延伸到传统的计算机科学的边界之外，成为一门范围极为宽广的学科，人们对计算学科的认识，已从知识层面上升到了方法论的高度[1]。

1989年1月，美国计算机学会(简称ACM)和美国电气和电子工程师学会计算机分会(简称IEEE-CS)联合攻关组在《ACM通讯》杂志上刊登了他们历经4年的研究成果——“作为学科的计算科学”的报告[2]。该报告围绕计算机的主要现象，从学科的三个基本形态，即理论、抽象和设计入手，结合科学与工程科学两大学科门类的基本特征，完成了计算学科的“存在性”证明，首次给出了计算学科的定义，为“计算”作为学科及其以后的发展奠定了基础。如今，计算已不再是一个一般意义上的概念，它已成为“各门科学研究的一种基本视角、观念和方法，并上升为一种具有世界观和方法论特征的哲学范畴”[3]。在长期的社会生产实践中，计算科学的内涵与外延从学科的角度得到进一步诠释，ACM和IEEE-CS以及计算机界关于计算学科认知问题的研究不断取得重要成果，其中， CC1991(“计算学科教程1991计划”的简称)和CC2001(“计算学科教程2001计划”的简称)报告为计算学科建立了现代课程体系。随着计算科学的不断发展，其课程体系也在不断完善，2004年11月，ACM、AIS和IEEE-CS又联合公布了新的计算学科教程CC2004，文[4]对该课程体系做了分析与思考。

随着信息技术行业人才需求的与日俱增，世界上绝大多数高等院校均设立了计算科学或与之相关的专业，国内的高等院校也不例外。为了有效地推行国内的计算机科学与技术教育，同时又能与国际接轨，中国计算机科学与技术学科教程研究组于2002年提出了“中国计算机科学与技术学科教程2002”(China Computing Curricula 2002，简称CCC2002)[5]，该教程从计算机学科教学计划的发展、计算机学科的定义、计算机学科本科生能力培养、计算机学科知识体系演变、计算机学科课程体系结构、计算机学科课程的教学计划与组织方法等方面全面阐述了计算机科学与技术学科知识与课程体系的外延与内涵，进一步明确了新形势下计算机科学与技术学科本科生能力与素质培养的基本要求，为国内高校计算机科学与技术学科制定培养方案和形成具有自身特色的课程体系提供了指南，对中国高校计算机科学与技术学科教育的改革和发展具有重要的参考价值和积极的推动作用。CCC2002给出了中国计算学科课程体系的描述，但如何围绕这一课程体系概括的知识领域和知识点来组织知识内容仍然具有随机性，特别是在幅员辽阔、经济和文化发展水平存在地区差异的中国，这种随机性尤为突出。因此，我们必须深入分析CCC2002的特点，理解其精神实质，根据地区的特点和各高校自身发展的水平与特色合理选择或组织各类课程的教学内容，积极开展教学改革，不断强化课程建设，只有这样，才能为课程目标的实现建立良好基础。

2、CCC2002的基本特点

CCC2002的特点在于，它既有对国外研究成果的借鉴，又融合了国内计算机科学与技术学科教育研究成果;由体系到课程，自顶向下进行课程体系设置，按基础课程(包含部分核心知识单元)、主干课程(包含大部分核心知识单元)、特色课程(发挥各校特长，培养学生个性，体现地区特色)，提出了课程分级实施策略;指出在知识领域、知识单元、知识点的描述及核心课程的设计方面，应充分体现“课程体系设计组织与学生能力培养和素质提高密切相关”的理念。CCC2002强调教学过程中实践的重要性，同时又要注重创新精神和能力的培养。值得一提的是，该教程提倡研究型教学，进一步明确了教学向教育转变的重要思想。

在CC2002教程的引导下，国内从事计算机科学与技术学科教育的广大学者对计算机科学与技术学科教育的诸多问题，如培养计划、课程设置、教学类型、教学计划、教学实施、实践设计、教学评价等进行了广泛而有益的探讨[6,7,8,9]，并根据学科体系要求，编写出版了一大批教材，丰富了计算学科课程体系教材建设的内容，推动了计算学科课程教学改革的进程。然而，一个不容忽视的现象是，虽然我们一直都在强调课程与教学的目的是提高学生的综合素质，但是究竟什么是当代学生经过学科课程教育应当具有的综合素质，仍然是一个值得探讨和研究的问题。就目前国内较为普遍存在的教育理念而言，近代课程与教学理论凯洛夫(N.A.Kaiipob)的“捷径主义”思想仍旧占据着主导地位，受这一思想的影响，教材内容通常比较“经典”，教学过程各个环节围绕这些经过验证的、可靠的和基本成型的知识而进行，至于这些知识的形成与发展却少有问津。所谓“捷径主义”认为“学生学习的是科学上可靠的知识而不负有发现真理的任务，走的是教师引导的捷径而避免前人在历史上曾走过的弯路”[10]。虽然这一思想“发扬了传统教学论的优点，纠正了适用主义教育忽视系统知识偏向”，在目前高校教育的某些方面仍然具有积极作用，但就总体而言，它与CCC2002倡导的研究型教学、教学向教育转变理念有不相协调的方面。因此，高校计算学科课程教学内容的改革理当受到人们的关注。

3、基于知识与知识背景的课程教学

随着教育理念的不断更新，教育教改研究与实践的不断发展，人们已越来越清楚地认识到学生实践与创新能力培养的重要性，越来越注重学生在知识点掌握基础上知识结构的形成，越来越感受到学生关于学科综合素养的内涵，在理工学科课程体系中引入越来越多的与学科有关的人文科学的内容，可以说是适应时代要求和发展的一种进步，是教学向教育转变的一种必然。然而，要真正做到教学向教育转变，仍然有许多值得研究和探索的工作要去完成。其中，如何根据计算学科教程描述的学科知识领域、知识单元和知识点，在教材或教学过程的知识内容安排与讲授过程中，打破传统方式，在现有基础上推陈出新，就是一项非常有意义的工作。我们是否可以做这样一种尝试，在课程知识的组织与传授过程中，把知识的来源即知识产生的背景有机地融入其中，使之成为教材内容的一部分或补充，让学生在学习课程知识的同时，了解知识的背景和来源，更多地知晓与学科知识有关的人和事，更深地理解知识的内涵，更好地把握知识的运用与发展趋势，使学生在学习、理解和掌握知识的同时，学科意识和学科素养得到培养与发展。这样的做法无疑是有益的但却并非易事，有大量值得研究和探索的课题和实践活动，其中以教学内容改革为先导的课程教学改革将成为学科教育改革的主要内容，它涉及教育理念的更新、教学方式与方法的运用，教学组织形式的变化、教学评价体系的构建等等，同时对教师队伍的知识结构也将产生新的要求。它不仅要求人们具备学科知识，而且还要有学科思想史和学科方法论的知识。因此在学科教育中应该有更多的教育工作者关注科学和学科思想史研究。就计算学科而言，计算学科思想史研究是基于背景知识计算学科课程教学改革的基础。

3.1 计算科学思想史研究

现代计算科学在理论和应用方面取得的伟大成绩，是人类长期从事社会生产实践的结果，是无数致力于计算科学研究与实践的工作者们共同智慧的结晶。计算科学是整个科学体系的一个重要组成部分，是研究计算知识、计算理论及其应用的科学，是关于计算学科知识体系和与之相关领域知识及其相互间关系的总和。而计算科学思想史则是研究计算科学的形成与发展过程的科学，其研究的目的在于通过对计算科学发展过程中各个事实、各种现象和思想的分析，总结计算科学的历史经验，揭示计算科学的发展规律，促进计算科学的发展。计算科学思想史的研究对象并非计算科学本身，它是以哲学、历史学的观点和方法来分析计算科学的发展历史。

作为一门科学，计算科学思想史研究有其自身的理论体系，这一理论体系涉及计算科学、工程学、哲学、历史学、心理学、社会科学等诸多学科领域的知识。计算科学思想史是以计算科学理论与实践的形成与发展为基础，以辩证唯物主义和历史唯物主义为指导，以科学思想史研究的基本原理为依据，分析人类历史上计算科学重要成果和重要学术理论的诞生过程，其思想与方法的形成过程以及它们的科学与哲学意义。计算科学思想史研究将随着计算科学的发展和人类进一步的发明与发现而不断变化并日趋完善，是一门极富发展性的科学。文[11]中，作者对计算科学思想史研究的特点、内容、方法等问题进行了探讨。

3.2 基于知识背景的课程教学

所谓基于知识的课程教学就是把学科知识与知识背景有机结合，使之成为课程教学内容的统一体进行施教与学习的过程。其教学目的是让学生在了解和掌握学科知识的同时，了解知识产生的背景，感知知识背后隐藏的思想与方法，为学生提供更为广阔的想象与思维空间，培养学生的学科意识，提高学生学科文化水平。

知识背景的内容可以是对知识产生过程的叙述，也可以是对学科知识未来发展前景的展望;可以是直接的背景知识，如与学科知识有关的知识进程、事件、理论、思想方法和人物等，也可以是与学科密切关联的相关学科的知识;可以是正史中真实的故事，也可以是传说和轶事;可以是知识成功应用的经典，也可以是正在实践中的探索。

知识背景组织形式可以采用课程设置的方法整体阐述学科的形成与发展以及思想与方法，如计算机科学与技术导论、计算机科学与技术方法论等;也可以是针对具体课程的知识背景叙述，如关于课程的导论、绪论、前言等;还可以是关于课程单元知识背景的描述，如每个章节的前序、引导等;甚至可以是涉及知识点的知识背景，如有关概念的形成，概念与概念之间的关联等等。

把知识背景作为课程教材的内容，或在教学过程中适当地介绍与课程知识相关的知识背景，在目前高校的计算学科课程建设和课程教学中或多或少地受到人们的关注并加以应用，但这并非真正意义上的基于背景知识的课程教学。从基于课程知识的教学到基于知识与知识背景有机统一的课程教学，并非一门计算学科导论所能解决的问题，它涉及整个计算学科课程内容的组织，课程教学计划安排，课程教学模式设计，课程教学方法运用，课程教学评价机制建立等一系列与课程建设和课程改革有关问题的研究、探索与实践，是一项需要广大的计算学科以及相关学科的教育工作者共同参与和共同努力才能够有效实施并不断取得进展的系统工程项目。

如果说基于知识的计算学科课程教学是围绕计算科学的知识体系及其发展过程中不断取得的最新成果而进行的知识与技能传授，那么基于背景知识的课程教学则是在此基础上的学科意识培养和学科素养教育，至少有以下几个方面的作用。

(1) 将有利于学生对课程知识学习兴趣的提高

教育心理学认为，学习兴趣是指人们探究事物的心理倾向和获得知识的原动力。古今中外的教育学家们对在教学过程中培养和激发学生的学习兴趣都是极为重视。中国古代教育大师孔子说：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”德国近代教育家第斯多惠(F.A.W. Diesterweg)在其倡导的“全人教育”理念中就阐述了教育的任 务主要是发展学习者自身的能动性思想，认为：“我们的教育艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞。”瑞士现代著名心理学家皮亚杰(J.Piaget)更加强调个体在认知生长过程中的积极作用，并明确指出：“所有智力方面的工作都依赖于兴趣。”由此可见，学习兴趣是学生学习的情感意向和动力，是学习积极性和自觉性的核心，在全面推行以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育的今天，培养学生学习兴趣尤为重要。

影响学生学习兴趣的因素很多，如教学方法、教学手段、教学风格、教学态度、教学评价等等，其中教学内容的组织安排也不失为一重要因素。教学实践结果表明，学生对“知识背景”感兴趣的程度要比对“知识”本身更高。因此，如果能够在课程教学内容编排中将与课程知识有关的人物、事件以及相关的理论与方法实例有机的融入其中，就能够在教学的实施过程中不断地“激励”和“唤醒”学生的学习兴趣，并通过兴趣的延伸，使学生在不知不觉中获取并掌握知识。

(2) 将有利于学生对课程学习知识内容的理解

学生对知识的认识、理解和掌握过程，应遵循人们认识客观世界的一般规律，即是一个从感性认识到理性认识的过程。感性认识是人们通过感官与认知事物接触而形成的关于事物生动和直接的映像，包括事物的具体特性、表面现象、各个片面及其外部的联系等;理性认识是人们在感性认识的基础上，进行抽象和概括而形成的对认知事物的本质和内部联系的认识，通常有概念、判断和推理三种基本形式。在课程学习过程中，我们往往会强调对概念的理解，对知识点的掌握等，这样的认知应属理性认识范畴。基于知识的课程教学内容组织通常是按照概念的引入、概念到概念、例题分析、实际应用举例，习题练习等步骤顺序进行，而课程内容的选择通常是经过实践检验或严格论证的知识的精华部分，是已经上升为理性认识的产物。让学生在对认识的事物尚不具备“自然经验”和“社会经验”的基础上，去“理性”地把握事物的本质，只能是“填压式”的知识灌输，于是在我们的课程教学中就有了许多“先记忆再慢慢理解”的东西。基于背景知识的课程教学将经过提炼的前人对事物认识的自然经验和社会经验呈现在学生面前，在一定程度上可以弥补学生在对事物感性认识方面的不足，帮助学生更好地理解和掌握课程的学习内容。

(3) 将有利于学生对课程知识体系的把握

在高等教育中，学科领域的知识体系通常是以课程体系来描述的，而课程的知识体系是由课程涵盖的知识主题及其相互间的关系来刻画的。基于知识的课程教学往往只注重课程知识主题或知识点的教学而忽略课程之间、主题之间、知识点之间内在联系的阐述，使得学生在学习过程产生难以知识联想，对知识的认识是“只见树木，不见森林”。例如，很少有学生能够将平面中的“点”、集合论中的“集合”、命题逻辑中的“命题”等概念统一进行思考的，也很少有学生能够准确地回答在线性代数课程中学习向量空间和向量运算真正目的等等。基于知识背景课程教学的目的之一，就是通过知识背景的阐述，将课程知识的初始本质及其相互间的关系呈现出来，为学生营造知识联想与知识探究的学习情境，更加全面地把握课程的知识体系。

(4) 将有利于学生创新能力培养与提高

江泽民指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。”而“教育是知识创新、传播和应用的主要基地。也是培养创新精神和创新人才的摇篮。”因此，在实施素质教育过程中，着力培养学生的创新精神与创新能力应成为我国教育改革和发展的当务之急。CCC2002竭力倡导的研究型教学以及教学向教育转变的根本目的之一，就是要在学科课程教育过程中，不断强化学生创新素质的培养。创新的过程是知识综合运用与发展的过程，对知识体系的全面掌握是创新的基础。创新能力培养受到教学内容和教学方法的影响。基于课程知识的教学通常以传授知识为主，教学方法也以课堂讲授为主，这种教学往往使学生思维固化，知识活力得不到发挥，很大程度上影响了学生创新能力的发展。而基于知识背景的课程教学不仅能够大力开发学生的想象力和直觉思维，拓宽学生的学科视野，同时还能够有效地运用案例教学、活动教学、讨论教学、探索性学习等各种方法，促进学生个性发展，使学生独立思考、批判思维、严密分析、从不同视角看问题等多方面能力得到培养和提高。

(5) 将有利于学生学科文化素养的提高

科学技术的发展导致学科和专业的发展，使得分科教育成为目前我国高校人才培养体制的主流。分科教育很显然是为了造就专门人才，但狭窄的专门训练往往不利于培养学生的创新意识和创造力。在经历了长期的教育实践之后，人们已认识到分科教育在某些方面的严重不足，提出了新形势下“通才教育”观念，并以某些高校作为试点开展 “大类培养”教学模式的实践与探索。如今的社会是信息社会，对IT本科生的知识结构提出了新的要求，除了要求他们掌握专业知识外，还要求他们具有数学、物理及相关领域知识，更有人文社会科学知识的要求，既能够适应专业的变化和拓展，又要有敏锐的专业拓展意识。总而言之，现代人才培养过程更加强调的是学科素养，它涵盖了对学科知识的掌握，对学科过程与方法论的认识和对学科的理解与情感。正如专家指出的那样，在人才教育与培养过程中，“大多数人真正需要的是领会科学的精神、掌握学科的方法、树立恰如其分的科学形象，以便在这个科学时智地对待科学、对待社会、对待生活。”[12]如果我们将这样的理念带入学科教育过程就不难发现，仅仅靠基于知识的课程教学是无法实现这一要求的，而基于知识背景的课程教学至少可以从两个方面弥补其不足：首先，基于知识背景的课程教学以发展和进化的观点反映学科知识进程，能够有效地避免课本知识的“神圣化”与“教条化”，将批判与继承的有机统一贯穿学生知识获取过程;其次，基于知识背景的课程教学以学科与相关学科分支领域知识相互联系的思想展现学科知识内容，能够有效地克服对学科知识掌握的“孤立性”和“片面性”，是学生的学科意识与学科素养得到进一步培养与提高。

4、结束语

计算学科不只是简单的一些课程汇总，而是一个庞大的知识体系，它对人类社会的发展与进步有着重要而深刻的影响。目前，全国几乎所有高校都开设了计算机专业，有些计算的概念和知识还下放到了中小学课程之中。在此情形之下，如何构建我国计算科学的教育体系，培养什么样的信息技术人才，如何让全社会更深刻地认识计算科学的内涵，更全面了解计算科学的发展规律无疑是一件十分有意义的工作。基于背景知识的课程教学是一种理念、思想和方法，也是一种实践，虽然它不是一个什么新的提法，已或多或少地被人们认识并加以应用，但总体上仍然未形成一种趋势。基于知识背景的课程教学应有它的理论体系、方法体系和实施体系，这些都是需要研究、探讨和实践的，可能还需要一个较长的过程。然而，当我们面对计算学科教育改革中出现的种种问题和在计算学科人才培养中面临的种种困惑时，首先应该想到的是作为计算科学的教育工作者应当作些什么。

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Abstract It is analysed in this paper the characteristic of the Chinese Computing Curricula 2002, and discussed from the view point of the methodology of the computer science the basic thought of the computing curricula teaching based on the knowledge background. Meanwhile, it is also exposited the important effect of the computing science history research to the computer courses teaching based on the knowledge background.

第6篇：对计算机学科的认识论文范文

关键词 中专 计算机 基础教育

中图分类号：G64 文献标识码：A

计算机基础教育是中专学校中非常重要的一项工作，计算机的普遍使用，给中专的计算机基础教育带来很大的压力。在中专的计算机基础教育上还存在一些问题，中专学校要制定合理有效的措施，来加强中专计算机的基础教育。本篇文章主要通过对中专计算机基础教育中的不足进行详细分析，就如何做好中专计算机的基础教育给予相关策略。

1计算机文化的含义分析

计算机文化是指利用一些规则和符合来表现知识实体，将所有传输和记录这种知识实体的媒体集合起来的一种文化。计算机的知识实体主要有三大部分组成，一是计算机和网络信息技术的理论知识，这是学习计算机的基础。二是计算机运行和网络存在的相关原理，这是掌握计算机知识的渠道。三是计算机和网络运行的相关技术，通过学习相关技术，才能够在实践中加强对计算机的操作。计算机文化和其他文化具有许多不同之处，主要表现在以下特征上：（1）工具性特征。随着计算机技术和网络信息技术的发展，计算机技术在各行各业上普遍使用，计算机的使用对人们的工作生活带来很大的便利，是现代社会特别实用的一个工具。（2）渗透扩散特性。计算机的渗透扩散特性是区分其他文化的一个比较显著的特征，在很多科技发明上都离不开计算机技术的应用，故具有很强的渗透扩散特性。（3）信息可驾驭性。在计算机文化当中，能够将一些相关的信息集合起来，就构成一种文化，这正是计算机文化信息驾驭的特征。（4）其他特性。计算机文化除了具有上述特性之外还具有资源的共享特性、不断创造性等，资源共享特性是指通过计算机网络，不同的人可以获取相同的信息资源，不断创造性是指计算机在不断发展的过程中不断创新，创造的文化又能够促进计算机文化的发展。

2中专计算机基础教育中存在的不足分析

2.1过分强调理论知识，缺少实践操作练习

在很多中专学校中，虽然开设了关于计算机的基础教育课程，但是在中专学校中普遍存在的问题教师过分的重视理论教学，缺少对计算机的实际操作练习。中专学校学生的计算机文化知识不高，单纯的理论知识教学已不能够让学生认识到计算机的精华，很多学生对学习计算机知识的兴趣不断降低，最终导致计算机的教学质量不断降低，不利于学生的学习。中专学校安排的计算机课程比较少，单纯的靠学理论知识不利于学生对计算机技术的掌握，不利于学生在以后工作岗位上的发展。受传统教学观念和教学方式的影响，教师的教学模式不能够充分调动学生学习的积极性，教师的教学质量和学生的学习效率不高。

2.2计算机教育内容不符合当今社会的发展要求

虽然很多中专学生具有与计算机相关的证书，但是中专学生在进入工作岗位之后，才发现自己学的计算机在很多工作中是没有用的，不利于中专学生的就业。很多中专学校设置的计算机课程和社会需求不相匹配，即使学生在校学习的很好，在毕业之后也不能够将学到的计算机知识应用到工作岗位上。现代计算机技术发展的越来越快，很多中专学校的教材一直使用一个版本的教材，教材的落后不能让学生接触先进的计算机知识，导致中专毕业学生不能够满足现代社会的发展需求。

3中专计算机基础教育中产生问题的原因分析

3.1课程设置不合理

中专学校特别重视学生的专业技能，缺乏对学生基础计算机教育的重视。在对学生进行计算机基础教育时，设置的理论课程比较多，实践操作课程比较少，导致中专的基础计算机教育出现很多问题。中专选择的计算机教材大多数讲的都是一些理论知识，内容上缺乏有效的案例，也没有与教材相配套的计算机实践操作，这种只学理论知识，缺乏实践操作的计算机教学模式不能够满足现代学生的发展需要，教学质量和教学效果都很低。由于中专学校缺少对计算机教育的重视，没有提供足够的资金来建设完善的计算机教学设施，所以给学生安排的操作课程比较少，不利于培养学生的动手实践能力，同时缺乏对学生创造力和探究能力的培养，阻碍了中专学生全面健康的发展。

3.2缺乏完善的教师人才队伍

产生中专基础计算机教学质量比较差的一个重要原因是计算机教师的专业水平不高，不能够教给学生符合社会发展的先进计算机知识。在中专学校很多的计算机教师年龄比较大，并且这些教师是其他科目的临时兼职教师，这些教师并没有系统学习过计算机知识，没有及时掌握现在先进的计算机知识，不利于学生对计算机知识的学习。很多计算机教师受传统教学方式的影响，教学方式比较单调，缺乏创新，不能够充分调动学生学习的积极性，降低了学生学习的效率。还有一些教师上课不负责任，教学内容比较少，学生在课堂上学到的计算机知识不多。

3.3学生没有学习计算机的兴趣

学生对计算机学习的兴趣对中专计算机基础教育的质量有着非常重要的影响，中专学生本身的综合素质比较差，没有学习的积极性，同样对学习计算机缺乏兴趣。很多学生缺乏对计算机的认识，认为计算机学不学都一样，在计算机课堂上不认真听教师讲课，学生的学习效率比较低。教师的教学方式也影响着学生学习计算机知识的兴趣，很多学生认为计算机课堂上中比较枯燥，课堂氛围不活跃，很多学生认为计算机课堂没有意思，从而学习计算机的兴趣不断下降。

3.4缺乏与市场结合

随着现代科学技术的不断发展，计算机技术不断更新，要想学生在学习计算机之后能够很好的适应现代社会的发展需求，中专学校要加强对计算机市场的调查研究，但是中专学校没有将计算机市场中先进计算机知识引进中专学校的计算机教学当中。就业市场对学生计算机的要求不同，中专学校学生学习的计算机知识不能够满足现代社会就业市场的要求，导致很多学生在毕业之后找不到工作。学校要根据市场的需求，有针对性的对学生进行计算机知识教学，这样才能够让学生更好地适应社会的发展。

4做好中专计算机基础教育工作的相关策略

4.1合理设置教学课程

中专学校要加强对计算机基础教育工作的重视，合理安排教学课程，既要安排相应的理论课程，又要加强对操作课程的安排，这样才能够提高学生的动手能力，有利于学生以后的发展。中专学校要加大对计算机教学设施的建设，给学生提供实践操作的环境，帮助学生更好的学习计算机知识。在教学内容上教师要通过讲解教学案例，让学生在例子当中学习相关的计算机知识，这样更利于学生自己的实践操作。例如在学生学习软硬件的组成时，教师在给学生传授理论知识之后，学生还是不能够认识和识别软硬件的组成部分，教师可以带领学生进行实践操作，在计算机实验室内将损坏的计算机分解，对计算机的部件介绍给学生，这样就更容易让学生学好计算机知识。

4.2加强中专学校的师资队伍建设

中专学校要想从根本上加强学生的计算机基础教育工作，就需要加强中专学校的师资队伍建设。学校要制定要严格的任职考核制度，要求任职人员既要有专业的计算机理论知识，后还具有熟练的计算机操作技术，只有满足中专学校考核要求的专业计算机人才才能够到学校任职。定期对学校计算机教师进行培训，通过引进先进的计算机知识来提高中专计算机教师的理论知识和技术水平。中专学校要加强对教师的教学评估，对不合格的教师给予罚款或是辞退的处罚，对教学质量优秀的教师给予一定的物资奖励，这样可以提高教师的责任意识和教学积极性。同时还要加强计算机教师的思想政治教育，培养教师的爱岗敬业精神，加强教师的责任意识，从而不断提高计算机的教学质量。

4.3创新教学方式，提高学习积极性

中专的计算机教师要不断创新教学方式，培养学生学习计算机的兴趣，这样才能够提高学生学习计算机的效率，促进学生更好的发展。例如教师可以采用模块化的教学方式，将计算机应用基础的内容分块进行讲解，可以分为基础理论知识学习部分、系统的操作部分、办公软件操作部分、网络信息技术部分、多媒体应用部分，通过分这几个模块来教学，能够让学生掌握计算机的理论知识，促进学生对计算机实际操作技术的掌握，对学生以后的发展具有重要作用。教师在教学过程中还可以通过给学生设计案例教学，帮助学生学习相关的理论知识和技术，同时给学生在课下布置任务，根据课上所讲的案例让学生制作类似的案例，通过这种任务驱动的教学模式更有利于培养学生的创造力和探究能力，有利于促进学生全面健康的发展。

4.4做好社会调研，提高学生社会适应能力

面对中专计算机与社会实际需求不相符合的现象，中专学校的相关教师要做好社会调研，分析各行各业对计算机技术的需求，及时掌握先进的计算机技术。中专学校可以根据调查结果，及时根据计算机技术更新，更换适合社会发展需求的计算机教材。通过对不同行业计算机人才的分析，对中专不同专业的学生进行与其专业配套的计算机知识和技术培训，这样才能够让中专学生在毕业之后更好的适应工作岗位，提高就业的竞争力。

5结束语

做好中专计算机基础教育工作对中专学生的发展具有非常重要的作用，面对中专计算机基础教育工作中出现的问题，中专学校要制定科学合理的措施，来制定合理有效的计算机课程，引进专业的计算机教师，加强中专学校的师资队伍建设，教师要不断创新计算机的教学方式，来提高学生学习的积极性和教学质量，最后，加强对社会计算机人才需求的调查研究，有针对性的对中专学生进行计算机教育，这样才能够更好的促进学生的发展。

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第7篇：对计算机学科的认识论文范文

【关键词】计算机模型；科学教育；研究进展

【中图分类号】G40-057

【文献标识码】A

【论文编号】1009-8097（2013）02-0120-07

一 计算机模型及其建模工具

模型是人们对客观事物、现象、事件、过程或系统的简约化、抽象化表征。计算机模型是以计算机为媒介，应用特定的工具（程序、软件、建模环境）可视化、简约化地呈现数据、现象（尤其是对象的抽象成分、因果关系以及随时间演变的复杂系统），从而描述、解释、预测现象。图1、图2呈现的是两个计算机模型实例。“理想气体”是由美国西北大学Uri Wilensky教授开发的系列NetLogo模型之一，“光电效应”是由美国科罗拉多大学PhET项目组开发的系列仿真实验之一。每个模型的界面包含现象、变量、控制、数据、符号等内容。它们从宏观、微观、符号、图形层面表征物质的性质、现象、变化。通过设置、改变计算机模型中的参数，可以观测不同条件下的现象，从而把握、预测事物的性质、变化规律。人们还可以根据需要，改编程序语言，修改模型。计算机模型可存储于硬盘、光盘、网络服务器等介质中，因而人们可以自由复制或下载。由于计算机模型相对于物理模型具有独特的优势，近年来被广泛运用于科学研究、生产生活及学校教育中。

基于计算机建模的技术丰富多样，包括数据库、语义网络、电子表格、专家系统、系统及种群动态工具、可教人和直接操作环境、可视化工具、超媒体、结构化计算机会议等。不同领域、不同目的，建模的工具通常有所差别。科学教育中，计算机模型主要表现为可视化模型、仿真、动画、系统、图形、关系等形式，目前国外比较流行的建模工具（或环境）有eChem、Genetics Construction Kit、Model-It、NetLogo、PhET、Pedagogica，Stella，Thinker tool，Molecular Workbench、4M：Chem等，这些技术有各自的特点和侧重。

二 科学教育中计算机模型研究若干课题

自上世纪90年代，国外学者广泛运用计算机模型于科学教育中，相关研究十分繁荣，主要涉及如下几个方面：

1 基于计算机模型的学习研究

（1）计算机模型与多重表征

表征是学习的核心。Johnstone认为，无论是物理、化学还是生物，都建立在三重表征之上，存在思维三角（图3）；科学家可以畅行于三角之间，然而学生常常搁浅在宏观一角，这造成了科学学习困难。计算机模型充分整合宏观、微观、符号层面信息，呈现同一现象不同层面的表征以及不同表征之间的相互联系、作用，从而有效促进学生建构事物的多重表征及其联系。

Wu等以eChem为主要建模工具（图4），在11年级化学课中开展教学实验研究。结果发现，在实施6个星期的研究后，学生的化学表征学习得以实质性提高。绝大多数学生在宏观、微观水平能很好地掌握有关概念知识，深刻理解相关表征和化学概念；学生在表征转换题目上的得分明显高于其他题目，表明学生在不同的表征之间相互转换的能力得到显著提高；积极参与模型学习的学生花更多时间讨论化学表征背后的相关概念，对物质性质、结构、概念等相关知识的理解更精确，对化学表征的理解更深刻。Wu等强调，计算机模型对学生化学学习具有累积性、长效性的影响。

Williamson研究表明，计算机动态模拟比静态图片更能提高学生对信息的深刻编码，同时激活形象和语义双重编码，有助学生形成关于现象的动态心智模型；而仅观察透视图或粉笔绘制图，学生难以建立对现象的充分理解以及形成物质微粒性的心智表征，而仅仅停留在宏观现象的认识上。Snir等开发、实施了物质微粒性计算机模型工具的教学研究。他们发现，学生对物质的宏观理解和微观理解是相辅相成的，计算机模型工具能够帮助中学生持久地内化物质的微粒观，同时增强了对科学模型的理解。

Ardac和Akaygun对59名九年级学生进行实验研究，实验组学生除了常规教学还接受基于媒体的教学，该教学突出强调宏观、微观和符号的同时三重表征。研究表明，媒体教学组学习成绩明显优于常规组，他们更容易在分子层面表征物质。随后，Ardac和Akaygun比较了56名八年级学生关于化学变化三种教学条件下（动态一个体、动态一全班、静态一全班）的学习效果。结果发现，动态视觉表征组的成绩显著高于静态视觉表征组，个体学生动态视觉学习组分子表征成绩优于以全班性动态视觉学习组和静态一全班学习组。作者建议，当向学生呈现分子表征时，尽可能运用动态视觉方式。

计算机模型之所以能促进学习表征，Wu以“烷烃”表征为例，作如下解释。学生在理解化学表征时，需要形成解释、转译和心智转换操作。由于化学表征既有形象性、又有抽象性特征，学生要建立对化学表征的充分理解、获得表征技能需要具有牢固的概念化知识与视觉空间能力。根据Paivio（1991，1986）的“双重编码”理论，Wu提出了表征学习需要建立涉及可视化和概念化信息的三重基本认知联结（如图5）：（a）外界所呈现的信息与个体内部表征的信息之间建立表征联结，如将“烷烃是一种碳氢化合物，它们只含单键”（外部刺激）与“如果碳原子数为n，那么氢原子数是2n+2”（个体言语表征）之间建立联系（联系1）；（b）外界所呈现的可视化信息与个体内部表征的信息之间建立表征性联系，如将（可视化刺激） 与烷烃的心智图像（可视化表征）之间建立联系（联系2）；（c）可视化系统与概念化系统之间的对照联结（联系3）。在化学表征过程中，学生需要激活上述一个或多个联结。例如，要将化学式转译为物质结构，学生需要提取有关可视化和概念化信息，激活化学键与分子形状之间的联结。计算机模型可以为学生充分提供可视化刺激，强化不同信息之间的相互联结，增强学生的表征理解与转换能力。

（2）计算机模型与概念学习

概念形成与发展是科学学习的重要组成部分。大量研究表明，计算机模型能有效促进学生科学概念的理解，转变错误概念、模糊观念。例如，Russell等运用4M：CHEM在500名大学生中实施研究。该模型整合了宏观现象、微粒运动及有关图形、图表、化学符号、方程式等内容。结果显示，学生在后测中化学成绩显著提高；56%的学生（前测中则只有32%）能对科学概念（“化学平衡体系”）进行准确的描述和定义；学生在错误概念题上的得分从前测的0.5减少到后测的0.2。Ozmen等整合了计算机微观动画模拟与概念转变学习材料，研究它们对学生化学键模糊概念矫正的影响。他们总共设计了16个计算机模型和7份概念转变学习材料，在11年级展开准实验研究，发现在化学键概念后测中实验组学生的成绩显著高于控制组，而前测中两者没有显著差异。Ozmen等指出，整合计算机模型与概念转变学习材料的教学方法，能有效促进学生对化学概念的理解和模糊观念的矫正。

Vosniadout从心智模型视角解释了计算机模型促进概念转变的内在机制。形成心智模型是人类认知的最基本特征，人类通过建构心智模型来认识、理解世界。心智模型对概念发展和转变具有重要意义，强烈、实质性的概念转变需要心智模型的根本重构。心智模型的转变是学生科学概念转变3种主要形式之一。心智模型（内部模型，即人头脑中的模型）和外部模型（物质世界中的模型）之间是动态、相辅相成的关系。心智模型是外部模型的基础，外部模型反过来制约、规定心智模型，提供概念转变的意义。计算机模型可以使学生的心智模型与外部模型发生耦合。一方面，计算机模型帮助学生连接现象与模型，内化、建构、精致或重构心智模型；另一方面，学生的心智模型可以通过计算机模型进行外化、表达；在双向互动过程中，促进概念的理解和转变。

（3）计算机模型与建模学习

近年来，越来越多学者意识到模型与建模对学生科学学习的重要意义，各国现行科学教育（课程）标准突出强调学生对科学模型的理解和运用。与此同时，大量研究证实基于计算机模型的学习和教学能有效发展学生模型理解与建模技能。例如，Fretz等研究发现，建模工具（Model-It）作为支架能有效支持学生完成绝大多数建模活动，促进建模技能的发展。Snir、Smith和Raz开发了物质微粒性计算机模型，该模型包含了4个窗口：（a）化学实验，即实验模拟，提供宏观现象；（b）问题与思考，设计一些问题要求学生回答，旨在引发学生对宏观现象的思考；（c）模型，提供不同模型，它们分别从不同视角解释同一现象，学生可以比较、选择自己更为满意的微观解释模型；（d）模型探索，允许学生用所选择的具体模型来探索现象，检验自己的想法与假设。该研究表明，这些计算机模型不仅帮助学生内化物质微粒性假设，同时帮助学生建立“一个好的模型可以在更大范围上解释事实，而非仅展示某个现象”的认识论观点。Sins等进一步研究发现，学生对计算机模型、建模的认识论理解（即模型的性质、模型的目的、建模过程以及模型的评估）与思维深加工具有显著正相关，而与思维浅加工显著负相关。

Taylor认为计算机运用于教育主要有两种模式：指导一训练模式、工具一探究模式；前者是计算机控制教学内容，计算机用来呈现有关事实信息、训练学生；后者是学生控制学习环境、内容，计算机作为一种工具让学生探究计算机屏幕上所展现的世界。计算机建模环境偏向后者，可以充分给学生提供机会探究模型工具上所展现的现象、特征以及背后所隐含的科学模型与概念，更重要的是理解科学模型的本质以及训练建模的基本技能。

（4）计算机模型与科学探究

Geban等通过对200名九年级学生长达9周的计算机仿真实验研究，发现基于计算机的仿真实验及问题解决活动能显著提高学生的科学过程技能。de Jong和van Joolingen在大量文献研究基础上归纳出计算机模型能有效支持学生科学探究的5个方面：（a）提供科学探究所必需的学科背景知识；（b）支持猜想与假设的形成；（c）支持实验设计；（d）支持作出预测；（e）支持自我调节学习过程。Quintana等建构了支持科学探究活动的计算机模型支架性设计框架，该框架围绕科学探究过程的三个成分展开（即意义建构、过程管理、表达与反思），包含了模型任务、障碍、支架原则与策略、建模工具样例等要素。实践证明，该框架为如何运用计算机建模软件作为脚手架支持学习者科学探究活动提供了理论基础和方法论依据。不少学者研究了基于计算机模型（仿真）探究活动中学生的学习特征、影响因素。Lazonder等对55名大学新生进行基于计算机仿真科学探究活动的实验研究发现，对于前知识较为缺乏的学生，在探究活动之前及之中提供相关学科知识信息，有助于学生进行科学推理和科学知识的获得。Mulder等比较了基于计算机模型的探究性学习环境下两类建模进程，即模型序列进程（即一开始呈现理想模型，包含所有变量，变量关系逐渐深化，学生逐步建构完整、特殊模型）、模型精致进程（即随着建模进程逐个增加变量，学生从简单到复杂、低级到高级、单一到综合进行建模）。结果表明，计算机模型探究性学习环境下，模型进程方式有助于学生任务的完成、提高探究技能，其中模型序列进程优势更明显。可见，基于计算机模型的探究活动有助于学生获得科学知识、提高探究技能、发展科学过程与方法。

（5）计算机模型与认知发展

Ogbors提出，相当一部分人在逻辑、数学、抽象思维等方面十分欠缺，而计算机在某种程度上可以促进这些高级认知技能的发展。他以WordMake、LinkIt为主要工具，进一步证实了计算机模型有助于发展学生的定性推理（即利用对物体、事件的想象进行推理）、半定量推理能力。Pallant和Tinker以计算机建模环境Molecular Workbench和Pedagogica中的分子运动模型为主要工具研究学生微观水平的推理。研究发现，学生通过探究分子运动水平上的物质模型，可以较好地建构物质状态心智模型，精确地再现不同状态下物质微粒的排列情况，并进行原子间相互作用思维推理。Sins等研究揭示，计算机模型环境下学生要完成较为复杂的任务，需要进行深度认知活动，如建立观点之间的联系、寻找规律和原则、整合新信息与先前知识经验等，从而发展深刻思维加工能力。

2 基于计算机模型的教学研究

计算机模型在教学中的应用十分广泛，相关研究文献也相当丰富。Stieff以ConnectedChemistry为例，总结出计算机模型在化学课堂中的几种应用方式：（a）作为可视化工具用于教师演示和讨论；（b）作为实验仿真让学生进行实验；（c）作为反馈工具，用于家庭作业，让学生自学和问题解决；（d）模型修改、建模活动。PhET项目组所开发的仿真科学实验大量运用于实验室实验、家庭作业、可视化辅助、小组活动及演示中。Khan以化学平衡为例，提出了基于模型教学的五个原理：（a）基于已有心智模型对化学平衡作出预测：（b）在两个变量间建立关系；（c）提供背后机理的解释；（d）运用类比支持关于模型的解释；（e）评估初始模型；（f）修改模型。price等运用计算机模型于学生讨论活动，从“交际法”、“基于模型的共同建构法”两种理论视角提出了系列教学策略：现象观察-计算机仿真-极端案例-状态图形。每一策略包含若干“驱动”方式，如计算机仿真涉及向学生介绍计算机模型所代表的意义、使学生专注于计算机模型（如情境化、预测、强调、批判）。研究发现讨论和仿真的协同作用能提升学生的参与、促进理解以及思维推理。此外，Ozmen实证了计算机模型与概念转变学习材料相互整合的教学方法；Liu强调计算机模型与真实实验相结合的教学形式比单一教学（计算机模型或实验）更有效。Wei、Liu提出了基于计算机模型的形成性评价教学策略。

3 基于计算机模型的评价研究

随着计算机模型广泛运用于科学教学中，如何测量、评价学生基于计算机模型的学习效果则显得十分必要，然而目前这方面的研究较为欠缺。本文第一作者曾以Rasch测量理论为指导，开发了基于NetLogo模型的物质概念理解测验量表，包含3个理解水平，由15道选择题、3道开放题组成，这些题目针对作者基于NetLogo设计的“化学反应”模型。例如，“程序界面右侧的图形中，曲线的变化意味着_____。A.物理变化B.化学变化C.温度变化”（选择题）、“请用相应的文字及图画描述本活动中所发生的化学反应”（开放题）。学生先用10～15分钟操作计算机模型，然后独立回答问题，测试数据运用Rasch模型进行建模和分析。Liu等开发了10套计算机模型形成性评价量表，每个量表涉及三个维度（物质、能量、模型），包含24道等级选择题（即备选项高低不同的理解水平而非对错）、1道开放题。研究结果显示，这些量表具有良好的信效度，能有效揭示学生基于计算机模型的学习特征与发展规律。

4 基于计算机模型的教师研究

Stylianidou等曾对8位科学教师进行个案研究，发现教师还不能充分、自觉地运用信息工具于教学中，但他们面临的这些压力正日益增加；制约教师顺利实施教学改革的因素是多方面的，其中认识因素很重要；教师越是能充分意识到计算机建模在具体实施中以何种方式变革课程以及不同的因素如何影响教师的转变，他们就越能选择实施新的想法。Valanides等研究显示，小学职前教师进行基于计算机模型的学习与教学之后，能够十分清晰地认识到科学模型对科学教与学的重要意义，能正确建构科学模型，并积极利用它们作为教学支架应用于教学设计中；而在此之前，这些教师完全忽视了模型和建模在科学教学与学习中的作用；然而他们仍需要广泛学习以充分理解科学模型的建构过程。尽管教师意识到计算机模型对学生科学学习的作用，但他们关于模型、建模、计算机模型、教学法（PCK）以及技术的使用知识仍十分缺乏，这直接影响着计算机模型的教学成效；而教师这些方面的发展较为复杂和非线性，仅仅接触、意向是不够的，教师需要更多的体验、练习以及更深入地实践与反思。

三 启示

当今世界，科技飞速发展，现代信息技术正猛烈冲击、深刻变革着教育领域，成为人们获取和运用知识的重要途径。计算机模型与建模具有独特的教育意义，开辟了信息技术与学科教学整合的新范式，势将成为教育领域的一个重要趋势。中国这些方面的研究与实践仍显得相对滞后。现有文献仍主要集中在对国外计算机建模工具的介绍与评析，少有研究深入探讨这些计算机模型如何与学科教学整合以及该学习环境下多种教学要素的特质与规律。适合我国科学教学的计算机模型开发的讨论也并不多见。曾有机构开发了少数中学科学仿真实验，但并未得以充分推广、普及。无疑，国外先进的经验对我国相关领域研究具有重要启示。

1 计算机模型的设计应基于一定的理论与实证研究

D.H.乔纳森论及技术与学习的关系时强调，学习者不是从技术中获得知识，而是从思考中学习；应该将技术作为一种能够帮助学习者阐释和重组个人知识的思维工具，利用技术来帮助学习者更为有效的思考；教育者与其费尽心思分析如何让技术教得更好，不如考虑学生如何思考才能获得更富有意义的学习。因而，在开发、运用计算机模型时，应当把学生如何学习作为根本出发点和依据。本文述及的计算机模型及其相关研究，大都基于一定的学习、心理理论，如表征、概念形成与转变、心智模型、认知加工等。此外，要使计算机模型最大限度帮助学生学习，需要基于大量的实证研究。例如，PhET项目组建立了基于研究的设计思路，通过反复实践、评价、反馈、改进，使得仿真实验最大程度上达到课堂教学需求、体现教学价值。

2 开发优质的计算机模型需要多个领域专家的参与

事实上，一个完美的计算机模型是多种智慧的集合体，包括学科知识、学习科学、计算机技术、艺术、教学论等。纵观现今较为流行的计算机建模工具、平台或环境，其团队成员常常来自不同领域。例如NetLogo项目组包括课程开发者、认知科学家、学习与教学设计专家、程序员、学科人员、中小学教师、网络技术员、管理者等。不同领域人员可以从各个角度对计算机模型的设计、运用提供专业化支持，从而保证其科学、合理、美观、实效等。

3 教学中计算机模型的运用要注重适切性、实效性

计算机模型设计者往往基于不同的目的、立场进行设计，然而教学实际总是丰富多样甚至迥然不同的，体现在课程标准、教材内容、学生思维特点与水平、学习环境、教学条件等方面。因此，教师需要筛选、二次加工或者根据教学实际进行重新设计。有些现成的模型过于复杂、综合，教师要根据学生认知水平或教学需要把握好计算机模型的难度。一些建模工具会提供程序代码（如NetLogo、PhET），可以通过改编程序修改模型。由于计算机模型在我国起步较晚，现行大多数模型都是英文界面，如果要用于我国课堂中，需要进行翻译或者向学生提供中英文对照辅助材料。

第8篇：对计算机学科的认识论文范文

关键词： 计算思维；大学计算机基础；教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）01-0248-02

0 引言

“大学计算机基础”是目前国内高校非计算机专业的计算机教育公共基础课程。课程主要由理论知识讲授和操作技能训练两部分组成。理论教学主要包括：计算机软、硬件技术与网络技术的基本概念、计算机信息系统安全、数据库技术基础、程序设计与算法基础、多媒体技术基础等方面的内容。操作技能训练包括：Windows操作系统的一些基本操作和常用软件的使用，主要是Office办公自动化软件、网页制作软件及图像处理软件等。

2010年10月在“第六届大学计算机课程报告论坛”上，由中国科学技术大学陈国良院士提出将计算思维引入大学计算机基础教学，从此计算思维得到了国内计算机基础教育界的广泛重视。利用计算机基础教学来培养大学生的计算机思维能力，让学生学会利用计算思维去思考、解决问题，对提高计算机基础教学水平、培养优秀人才具有重要的意义。

1 计算思维的内容

美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授于2006年3月在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》上给出[1]，并定义的计算思维（Computational Thinking）是：运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为，它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[2]。这一概念深度概括和抽象，让人难以理解，同时周教授又把计算思维引伸成七大类方法。由于教学对象是非计算机专业学生，无论是概念还是进一步引伸，仍然显得晦涩难懂，对教学工作几乎不存在可操作性，需要探讨研究，力图重新规划成可以开展教学的问题。经过探讨分析，大家发现周以真教授对计算思维的论述涵盖了“意识、方法和本质”三个方面问题：

1.1 计算思维意识 计算思维从古至今，无所不在。计算思维的内容在不断地拓展延伸。所以计算思维并不是一种新发明，而是人类早已存在的思维活动，是每个人都具备的一种技能。目前，计算思维与理论思维、实验思维一起已被公认为人类的三大科学思维。数学学科以推理和演绎来培养理论思维（即推理思维），物理学科以观察和总结自然规律来培养实验思维（又称实证思维），计算机学科以设计和构造来培养计算思维（又称构造思维）计算思维的案例在计算机基础教学中也是处处存在的。关键是人们如何把计算思维从无意识变为有意识，从被动变为主动地去解决各类问题。

1.2 计算思维方法 计算思维内容的核心是计算思维方法，周以真教授将其引伸为七大类方法。总而言之，可概括成两大类：一类是出自数学和工程的方法；另一类是出自独有的计算机科学方法。计算思维与计算方法彼此促进，彼此互补。计算思维方法是通过计算方法对计算思维研究取得的成果进行反复研究和吸收来丰富内容的。

在大学计算机基础课程中，几乎每一个定义都与计算思维方法相对应。例如，Cache是预置和缓存方法，多核处理器是并行处理方法。[3]在计算机应用课题中，每一个案例都是多种计算思维方法的集合。

1.3 计算思维的本质 计算思维的根本内容即其本质是“抽象化”和“自动化”。与数学和物理科学相比，计算思维中的抽象完全超越物理时空观，并完全用符号来表示。数学抽象的最大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性，而仅保留其量的关系和空间形式，而计算思维中的抽象化却不仅仅如此。不仅有形式化表示，而且表示还应具备有限性、程序性和机械性。

2 计算思维教学现状

①计算思维教学的无意识的。由于计算思维的研究不是很成熟，又因为计算机应用的根本是求解问题，而且问题求解的方法就是计算思维的方法，所以计算机基础教育者都在无意识、潜移默化地实行计算思维教学。②对培养计算思维能力的重要性缺乏认识。以前，人们普遍观点是计算思维是计算机应用能力之一，没有真正意识到它是人类的三大科学思维之一，是推动人类文明发展和科学进步的三大支柱之一，是21世纪人才必备的根本技能。所以，从某战略高度将计算思维从计算机应用能力中突显出来，作为学习者的一种基本技能来实施教学。③教学只注重技术与应用，却忽视了思维方法。由于开发软件或系统是计算机应用的最终目的，因此教学上只重视它们的开发过程和细节，而忽视了引导计算机应用的思维方法教学。因此计算机基础教学必然要将课程提升至思维教学的高度。

3 面向计算思维的教学改革策略

①开展计算思维教学是大学计算机基础课程原有内容的提高和优化，并不是颠覆。将计算思维与基础课程进行有机的结合，计算思维教学由无意识变有意识，由被动变主动，有消极变积极。②大学计算机基础应是综合“技能、知识和思维”三方面内容的课程。所有学生必须熟练掌握计算机的基本操作技能。以往在计算机基础教学中教师着重是知识讲解及传授，而忽视了计算思维的培养。今后教师需将课程内容的知识点重新整理，在传授理论知识的同时把计算思维方法直接传授给学生。并通过案例分析、课堂讨论等方式，来强化学生思维能力的培养，让学生掌握运用计算思维来求解问题的方法步骤。③训练计算思维的课程有很多，但是“大学计算机基础”是训练大学生计算思维的最佳课程，因为它是各类高校所有学生必修的课程。根据目前高校计算机基础教学普遍采用“1+X”或“2+X”的课程体系，我认为在开展计算思维教学中，关键是“大学计算机基础”，重点是“程序设计课程”，目的是“X门应用课程”。学生通过大学计算机基础课程的学习，应能在一个较高的层次上利用计算机、认识并处理计算机应用中可能出现的问题，并且能够将计算机科学中的一些理念、技术和方法有意识的借鉴、运用到各自的专业学习中。④我校作为应用型的高职高专院校，不能简单照搬本科高校的教学内容。而应把计算思维的理念融入到探究教学中，运用计算思维的方法来调动学生的主动性、合作性、发展性、创造性，提倡以学生为本，进而更好地发挥二者的效力，综合利用计算思维的教学策略，构建以教师为主导，学生为主体，以能力培养为目标的思维教学新意图。根据基于计算思维的探究教学方案，我们采用案例教学法学习计算机基础课程，从而通过探究计算思维来提高教学效果和培养学生思维能力。具体做法：1）通过挖掘课程教材，提出方案问题。2）运用计算思维的方法来启发学生思考。在这一步骤中，学生根据教师提出的问题，思考解决的方案。教师在课堂上发挥主导作用，运用计算思维方法来启发学生，帮助学生，引导学生。3）实时提供资源，帮助学生自主探究学习。4）提供协助，让学生小组协作运用计算思维解决问题。5）总结拓展。这一步的关键是教师对问题进行交流归纳，总结经验，拓展传递知识。学生运用所学方法讨论、反思、迁移知识。

参考文献：

[1]Jeannette putational Thinking[J]. Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35.

第9篇：对计算机学科的认识论文范文

学中普遍存在一些问题，为使这些问题得到有效地解决，本文提出了一些具体对策，以有利于中学计算机教学效果的提高和有利于中学

计算机教学的改革与发展。

关键词 中学 计算机教学 问题 对策

一、引言

随着计算机技术的发展，计算机课程成为中学课程体系的重要组成部分。但同时，由于计算机课程在中学还是一门新兴课程，这对中学计算机教育提出了许多新的要求，在一定程度上对中学计算机教学形成了前所未有的挑战。中学计算机教学旨在培养学生的创新精神和实践能力，以培养具有“计算机文化”素养的高技术综合性人才为己任。这要求在教学过程中，教师要注重学生创新能力和自主能力的提高。在课堂教育过程中，采用多种教学方法，提倡精讲多练，认真研究学生群体的差异性，充分发挥学生的创造性和想象力，形成互学互助的学习氛围，从而使学生在拥有成就感的愉悦中学习和提高自身的创新能力，进而形成终生学习的良好习惯。因此，要实现以上这些目的和任务，无疑给中学计算机教学提出了挑战，这既要求教师在教学过程中要注重学生创新能力的提高，同时，也要求学校要采用先进的的计算机教育方法提高计算机教学的质量和学生计算机的素质。对此，本文针对目前中学计算机教学中存在的一些主要问题，提出一些具体的对策，以为今后中学计算机课程教学提供一定的参考。

二、目前中学计算机教学存在的主要问题

纵观以往学校计算机教育模式，任课教师在教学中往往只注重知识的传授，学生是接受知识的被动者；教师注重“圈养”，而忽略“放生”，使得教师成为课堂的主体者，而忽略了学会僧的主体性；同时，任课教师很少注重学生的创新能力和创新精神的培养。尽管，以往的教学模式让学生在短时期的考试中取得了不错的成绩，但却在很大程度上给学生增加了很多的困惑与疲惫。学生往往知其然而不知其所以然，知道知识点却不知如何应用知识进行实践操作。由此可见，这种教育模式不能真正地提高学生的计算机素质，与学校计算机课程教学的初衷相背离。

当前中学计算机教学中存在一些问题，主要表现在以下几个方面：第一，任课教师的应付心理影响较重。计算机技术的教学应该成为培养中学生各种能力，而一些教师没有认真对待计算机技术的教学，将其仅仅看作单纯技能培养的一种需求，对学生计算机使用技能的考查结果并没有认真对待，这直接影响中学生对计算机学习的兴趣和成效。同时，许多学校对计算机课程的设置不到位，计算机教学的课时较少，而且理论教学是实践教学的比例不合理，这些都不利于计算机课程的教学效果和教学质量的提高。第二，在培养学生的方面比较忽视。实践证明，重理论轻实践的教学模式往往让雪上在课堂上显得云里雾里，对知识的记忆也牢固。而在实践教学时，许多学生就是打游戏、聊天的等，而未能真正地开发学生的思维、想象和创造等能力。第三，学生上机操作实践少。由于学校自身硬件设施缺乏，加上学校重视升学而忽视边缘学科的现象严重，导致学校在设置计算机上机操作的实践课时较少，使得学生没有充足的操作练，直接影响了学生的动手能力。

三、改进中学计算机教学中问题的主要对策

（一）提高计算机教师素质，改革传统教学摸式

计算机教师要培养学生熟练使用网络信息的能力，是社会对计算机教学提出的新要求。因此，这要求计算机教师自身要完成转变，必须随时了解当前计算机的发展和应用情况，及时更新自身的知识。除此之外，教师需要有比较探厚的人文素质．让学生充分形成应用计算机的文化意识。

与此同时，网络的发展对传统的教育形式提出了严峻的挑战。学生可以不必受学习的时间、地点和很多外在因素的影响。而教师不再是知识的灌输者，而是帮助学生建构知识的指导者和促进者。为了适应教学的要求，教师必须完成教育观念的转变，要勇于探索新的教学模式。在内容上，应充分考虑计算机基础的实用性，增强自身的再学习能力。教育理论的发展给教学方式提出了新的要求，教学不再是“填鸭式”的方式，而是“开放式”的方式。

（二）培养学生学习的兴趣，让学生拥有学习的主动权

学习兴趣是对学习活动产生的心理上的倾向，它具有稳定性和延续性等特征。学生的学习兴趣主要表现在他们有主动了解、探索的愿望，不怕困难，可以集中较长时间的注意力。在教学的过程中，教师应把握学生的兴奋点，充分调动学生的求知欲。其中，精心设计教学环节是关键。教师应从教学内容、教学方法等方面入手，认真研究教材和学生，引导学生，使其对对信息技术产生兴趣，激发学生的创新能力。

在教学实践中，教师应把学习的主动权交给学生，让学生在亲自品尝艰辛和乐趣，培养其独立操作能力。计算机课是实践性学科，在上机的过程中，学生可以进一步掌握计算机知识。在教学中，教师不要总是要求学生按部就班地解决同题，要让学生自己寻找解决的方法，把学习的主动权还给学生，让学生真正成为学习的主人。这对教师提出了更好的要求，在教学内容的设计和教学方式的改革方面就要求教师要有新观点，这样能激发其学习的主动性，这样才能达到事半功倍的效果．才能最大限度地实现开设该课程。

（三）坚持理论与实践相统一

计算机理论知识在信息技术这门学科中占有相当大的比例，学生掌握一定的计算机理论知识是非常必要的。但在理论教学的过程中应该突出重点，切忌学生完全脱离学生的社会实践的状态。教师应该使所教的理论知识密切联系实践，且能够指导实践，让学生在学习过程中体验到理论指导实践的可行性。在中学信息技术教育的过程中，基础理论教学必不可少，但必须加强教学的实践性。在条件许可的情况下，让学生尽可能多的进行上机实习，增强操作技能，使学生认识到实践的重要性，从而使所学的理论知识得到进一步巩固和深化。

除此之外，给学生布置个性化的作业。学生的个性差异，要求因材施教，分层次教学。教师要有的放夭的给学生提供多个作业项目，给学生选择的余地，充分发挥学生的特长。

参考文献：

[1]张敏.论中学计算机教学的有效方法[J].科海故事博览·科教创新,2011,2.