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计算机论文全文(5篇)

计算机论文

第1篇:计算机论文范文

一、计算机病毒的主要特点

1.计算机病毒的可执行性

计算机病毒其实和其他的相关运行程序大同小异,都是一种编好的运行程序。知识病毒运行时会对其他的软件程序造成破坏,并且寄生在相关的程序当中,所以一般情况下他享有一定的特殊权利。

2.计算机病毒的传播性

传播性是计算机病毒的最主要特征,也是他们最明显的破坏作用体现。计算机病毒程序一般都通过网络进行数据的传播,病毒程序代码一但侵蚀到一个计算机系统当中,就会不断地衍生和蔓延,进行不断的自我繁殖,造成不可估量的影响。

3.计算机病毒的潜伏性

一个精巧的计算机病毒程序,进入系统之后很难被用户察觉,有的可以寄生几个月之久,甚至几年。所以当病毒进行传播的时候,也很难被发现。

4.计算机病毒程序的可触发性

计算机病毒潜伏在系统当中,一旦运行相关的程序就会让计算机病毒程序发挥作用,影响到这个计算机用户群。

5.计算机病毒的破坏性和主动性。计算机病毒一旦被感染就会对系统造成与运行上的影响,最终导致整个系统坍塌。即使我们不去运行,病毒自身对系统也带有主动破坏的作用,不管采取什么保护的措施,都不能改变病毒的攻击,所以说,很多时候对病毒的防御知识一种手段,对于那些针对性很强的病毒,很多的防御措施都显得无效。

二、计算机病毒的相关技术分析

无线接入方式。通过无线系统,将计算机病毒传播到相关的计算机系统之内,可谓是计算机病毒的最佳传播途径,技术难度也相对较大。一般情况下都是通过无线的路由设备,进行有效的接收和发射,让计算机用户受到感染。还可以通过无线协议输入和输出,发射相关的病毒代码,混乱计算机的无线接受设备或者网络。一旦病毒进入无线传输系统之后,都会寻找对方的信息保护最薄弱的地方侵入,让病毒程序保存到该目录下。

作者:杨洋

第二篇

1计算机病毒的分类

1)按计算机病毒的破坏性分为:良性计算机病毒和恶性计算机病毒;良性计算机病毒侵入计算机只会造成部分信息出现错乱;恶性计算机病毒不仅破坏计算机系统,更改计算机用户重要的信息数据,还可能会对计算机硬件设备造成损害,导致计算机系统无法运行,处于瘫痪状态。

2)按计算机病毒的传染方式分为:引导型病毒、文件型病毒和混合型病毒。引导型病毒主要传染OS启动程序及感染磁盘引导扇区;文件型病毒通常传染磁盘上的可执行文件,用户在使用潜伏有病毒的文件时,驻留在内存内的病毒伺机传染文件或者直接传染文件。这类病毒的显著特点是附着在正常程序文件内,从程序文件外表根本发现不了。混合型病毒所最大的特征就是传染文件以及传播误引导区。

3)按计算机病毒运行环境分类分为:DOS病毒、Windows病毒和宏病毒。DOS病毒运行在MS_DOS操作系统和兼容性操作系统中,Windows病毒是一种能够在需要Windowas9x上运行的32位病毒。现阶段内出现了一种的新型病毒为宏病毒,主要是通过宏所实现的。此种新型病毒与以往病毒之间存在的最大差距为:此种病毒不单单能在Windowas环境中运行,在Office系统中也能同样运行。

2计算机病毒的传播途径

1)能够在计算机硬件传播。比如计算机的专用ASIC芯片和硬盘等。虽然病毒通过这种方式传播病毒比较少见,但一旦通过这种方式传播病毒将会对计算机造成极大的破坏,截至目前市面上还未有专业的检测软件能够查杀该病毒。

2)以计算机移动存储为媒介进行传播。光盘、U盘、磁带等都是所谓的移动设备。现阶段内软盘以及光盘是最为常用的移动存储媒介。所以说,此两种方式也是计算机病毒主要的传播途径。

3)通过网络进行传播。随着网路信息技术的发展,虽然有效缩短了时空距离,给社会经济发展及生活带来诸多的便利,但同时网络也为病毒搭建了新的传播平台和通道。通常计算机病毒潜伏在正常文件内,如果计算机用户将这种文件通过网络发送给另外一个用户,那么用户接受带有病毒的文件后将会对该用户的计算机造成破坏。比如破坏用户计算机重要文件、数据和系统等。

4)随着现代通信技术的发展,通信系统和无线通道也成为了病毒点对点传播的途径。

3计算机病毒的防范措施

基于计算机病毒传播途径较多,所以计算机用户在使用计算机时要积极采取相关的病毒防范措施,尽可能地减少或者避免计算机病毒侵入计算机系统对计算机造成破坏。比如数据、文件丢失、篡改,重要隐私信息泄露等,给自己带来不必要的损失。就计算机病毒的防范措施而言笔者将进行简单的探讨,具体如下:

1)正确选择软件。为了避免病毒侵入电脑对系统、数据、资料造成破坏,最有效最直接的方法就是不给病毒侵入计算机的机会。可通过正规途径购买正版软件,不使用盗版软件等方式。同时对于所有准备使用的光盘或者U盘等进行病毒检测查杀;不要随便打开运行电子邮件的附件。

2)重要文件数据需要定期进行拷贝备份。计算机内部重要数据用户需要一段时间内需要进行拷贝备份,所备份的资料为重要数据、文件等等。这样才能降低病毒入侵后对于计算机出现的损失。

3)定期检查电脑。计算机病毒传播途径及种类多,危害性大,尤其是像CIH病毒对主板BOIS芯片、硬盘数据破坏性大,一旦病毒侵入将给用户带来极大损失,所以用户应定期主动查杀病毒。

4)及时升级杀毒软件,提高防范能力。及时升级计算机杀毒软件是提高计算机防病毒能力的重要手段。用户应使用目前市面上技术比较成熟的杀毒软件,定期对杀毒软件进行升级、更新。使计算机始终在杀毒软件的监测下不给病毒有可乘之机。

4结束语

第2篇:计算机论文范文

(一)教学内容陈旧

从20世纪90年代开始,计算机基础课程的教学内容几乎是一成不变的,主要由以下几个模块组成,Windows操作系统、word文字处理、Excel电子表格、PowerPoint演示文稿、计算机基础知识、计算机网络基础几部分,几乎所有的计算机基础教材都是千篇一律。随着时间的推移,期间变更只是软件版本。而且,演变至今,很多学校对于计算机基础的教学几乎已经演变成office办公软件工具的培训。但即便如此,在“办公软件应用”的教学过程中,学生完成的也只是“照猫画虎”的过程,学生只知道如何使用软件,却从不清楚如何运用软件工具去解决问题,不具备信息处理的能力。

(二)教学课时过少

由于高职培养目标是培养具备一定管理能力的高技能应用型人才,对于理论的学习要求是实用、够用即可,不要求深入研究,重点培养的是学生的实际动手操作能力。而在制定人才培养方案时,将大量课时用于专业课的实践训练,大幅度削减公共课、理论课的课时。由于计算机公共基础课程被不断地弱化,课时越来越少,例如笔者所在学校,计算机基础课程的教学课时只有36课时,其中包括实践训练18课时,因此,需要在18课时内将所有的理论知识点全部讲解透彻,给所有任课老师出了个难题。

(三)教学方法老套

面对信息技术基础层次不一的学生,上课老师仍然采用一成不变的传统教学方法,由教师为主,学生为辅,采取“满堂灌”的方式,直接导致学生昏昏欲睡,对上课毫无兴趣;教师自身又感觉到心力交瘁,教学内容无法按时完成,教学效果非常差。

(四)考试不能反映学生能力

根据笔者调查,大部分学校采取以证代考方式,即参加全国计算机等级考试一级MSOffice考试,考试通过即视为计算机基础课程考试通过。采取此种方式的考试有以下三个弊端。

1.对中职生源的学生来说,他们在中职阶段已经通过全国计算机等级考试一级MSOffice的考试,因此,他们可以免考,直接导致逃课现象非常严重。

2.对普通高中生而言,由于计算机基础较差,需要经过36课时的学习后参加全国计算机等级考试一级MSOffice的考试,学生的压力比较大,经常有学生需要经过几次考试才能通过。

3.运用等级考试代替课程考试,对于该课程的考核没有过程性考核,教师在管理学生时没有主动权,因此,造成教学秩序差,教师挫败感强烈。

二、高职计算机基础课程改革的措施

(一)教学内容改革

1.理论部分。通过从第一台计算机的产生到如今的超级本,让学生了解计算机技术的发展,培养学生基本的信息素养。智能卡在信息时代,每个人都有一些卡,如二代身份证、银联卡、校园一卡能、公交一卡通等。通过本教学单元的学习,使学生深入了解身边的智能卡种类、用途以及工作原理。目前,智能手机已经成为人们爱不释手的IT用品,它把通信、计算机及网络功能集于一身,具有很强的数据处理能力。通过本教学单元的学习,学生可以掌握智能手机的硬件构成、软件运用以及智能手机的安全保障;在生活节奏快、上网需求高的今天,平板电脑已经成为人们不可或缺的一种电子设备。本教学单元主要介绍平板电脑的硬件系统、软件系统以及其应用。在智能手机与平板电脑快速发展的形式之一,Wintel推出超级本。本教学单元主要介绍超级本的产生背景、硬件系统、软件系统以及其应用。物联网在军事、农业、智能家电、物流等领域应用非常广泛,应主要介绍物联网的体系结构、识别与感知技术(条形码、二维码、RFID技术、传感器技术)、物联网的应用等内容。

2.实践部分。实践部分内容主要由Word文字处理、Excel电子表格、PowerPoint演示文稿、网络搜索引擎等组成。这部分内容主要由学生实践操作完成,教师只要负责指导即可,学生需要根据样稿独立自主完成,以此培养计算思维能力、独立操作能力。

(二)教学方法改革

翻转课堂教学中教师与学生的角色发生了根本性的变化,学生是主动内化知识的自主学习者,教师是学生学习的指导者、资源的提供者、课堂活动的组织者,负责个别化指导和答疑解惑。翻转课堂很好地解决了计算机基础课程课时不够、学生计算机基础层次不一的难题,使学生能自我调节学习步骤,极大地提高了学生学习的兴趣,教学效果显著提高。

(三)考核方式改革

第3篇:计算机论文范文

有关计算思维的认识和理解对广大的计算机基础课教师是一个循序渐近的过程。有关计算思维的一些例子都是一些和计算机处理问题相关的思维方法。新的计算机基础教育侧重点应当是对这些方法的介绍,并能够让学生深入的理解这些思维的方法,从而培养学生能灵活应用这种思维方法去创造性的解决一些实际的问题。这样的培养目标,和教育理念,更多注重的是思维技能的训练,学生通过计算机基础课程,接触计算机,并利用计算机完成一些任务,这些都只是让学生进行计算思维训练的一种手段,我们的目标是让大学生形成良好的计算思维方面的能力。当然这并不是说推翻现有的计算机基础教育的框架,现有的计算机基础教育框架仍然很重要,比如,学生仍需要掌握一些计算机软件的使用方法,仍然需要去了解什么是计算机程序设计语言,以及能够去设计一些简单的计算机程序。但这些是培养学生计算思维能力的手段,不应当再是目标了。具体的计算思维能力包括如下例子:

(1)通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个困难的问题阐释成如何求解它的思维方法

(2)采用抽象和分解的方法来控制庞杂的任务或进行巨型复杂系统的设计

(3)利用启发式推理寻求解答,即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法。等等,这些都属于计算思维能力的范畴。由上面的例子可以看出,计算思维能力的培养是一个巨大的,艰难的任务。许多的思维能力的培养和训练已深入到了计算机科学的前沿。但是,通过计算机基础教育的学习,应当让学生能够了解、并理解计算思维的思考方法,计算思维能力的养成不是一朝一夕能够实现的,需要伴随着人们的不断学习才能养成的技能。

2.计算机基础教育中计算思维能力培养途径探讨

之前已提到,计算思维能力的培养并不是完全打破现有的计算机基础教育的课程体系,而是通过现有的课程体系,引导学生思考计算的本质,了解计算机在解决一些实际问题的时候所采用的思想和方法等。所以,在计算机的基础教学中,融入计算思维,主要是教学方法、教学理念的改革,和教学的内容变更关系并不是非常大。当然,也可能需要在教学内容中适当变更,比如增加计算的本质,可计算性理论等内容。但这些内容的引入,在计算机基础教育中不应当是重点。在教学过程中,从解决问题的角度出发,强调解决问题的方法、思路,而不是仅仅教会学生如何解决问题,引发学生的深入思考,使学生从计算的角度理解问题,从而培养学生的计算思维能力。深入到具体的教学过程中,计算思维不是内容和工具的改变,而是教学方式、理念的改变。这首先需要教师从更高的层次看待问题,引导学生深入的思考。计算思维能力的培养,是让学生学会如何运用计算机科学的基础概念进行问题求解与分析。这要求学生对一些原理性的概念有深入的理解,所以可能需要适当的增加一些教学内容,在原有课程体系的基础之上,扩展一些教学内容。扩展的这些内容主要是帮助学生更深入的思考下去。可以在计算机基础教学中适当增加计算机语言教学,在程序设计课程中强调与计算思维能力有关的数据结构和算法实现。但应当注意,计算思维能力的培养,绝不仅仅是培养学生的程序设计能力,计算思维是概念化,而不是程序化,要像计算机科学家那样去思维,意味着远远不止能为计算机编程,还要求能够在抽象的多个层次上思维。在现代的计算机基础教学中,需要教师做恰当的引导,让学生自觉地去学习、思考。例如,在所有的计算机基础教学中,都会介绍到计算机使用二进制来表示信息,如数、字符等等,一般而言,如果教师只是单纯的讲解这些内容,学生们对此有个大概的认识,但不太可能引起普通学生对这些信息如何使用二进制表示的兴趣。如果引入相应的例子,就可能会引导起学生的兴趣和思考。比如,在1991年的海湾战争中,有一枚爱国者导弹并未能成功拦截飞毛腿导弹,造成美军的伤亡。如果提示学生,之所以出现这样的问题,原因就在于爱国者导弹系统的内置时钟出现了问题,和计算机用二进制数来表示浮点数产生的误差有关,这肯定会引起学生的兴趣,学生们就会对计算机如何表示浮点数产生兴趣,引导学生去阅读相关的表示标准,如此一来,学生独立思考、学习的兴趣会大大的增加。在这一过程中,教学的内容并没有实质上的大变化,但对于教师的要求显然是提高了很多。教师能不能以高的角度去引导学生是非常重要的。

3.大学计算机基础教育的方案

在教学实践中,计算机基础教育,首先训练的还是学生应用计算机的基本技能,在学生掌握了基本技能之上,培养学生在遇到问题以后,熟练运用基本技能解决问题的应用能力,在这些基础之上,逐步使得学生深入思考,提高学生的信息素养,从而引起学生在计算思维能力方面的逐步形成。教学内容仍然分为基础理论教学与实践教学两个部分。其中,基础理论教学部分可以根据学生所学专业的不同分为不同的部分。具体的一些教学安排和现有的计算机基础教学安排差别并不大,因为笔者认为,计算思维的培养着重在于教师如何引导,教学的内容并不是能力培养的主导因素。具体的课程安排以及课时设置,可以根据不同高校的实际情况进行。其中实践教学部分当中的扩展实验的设计,需要教师能较好的把握:既不能设计的太简单,太简单不能促进学生思考、动手,也不能设计的太难,太难,学生往往有挫败感,失去学习思考的兴趣。

4.问题

第4篇:计算机论文范文

(一)网络化

计算机网络技术的迅速发展,使得网络在计算机控制系统的应用更加深入,应用规模也发生了变化,使得一般回路控制系统的特点在网络化过程中产生了质的改变,机械制造业企业也在逐步使用网络化的控制系统,网络技术的现场应用改变了这一局面,它能够让仪器之间实现通讯。此种技术变革与控制系统原有的网络结构结合起来,实现了从最底层的任务控制到高层任务结构和调度的优化,各类仪器是网络化控制系统的最小单元,他们在数字化基础上实现了网络化,现场总线控制系统正是由这些数字化的仪器单元加上智能化和可自治性的现场设备单元构成,实现了互连设备间、系统间的信息传送与沟通。现场总线系统就可以通过各个具体单元独立完成自己的任务,最后通过网络进行所有任务的协调和组织,最后实现预定的控制任务。

(二)扁平化

在实际应用中,不同厂家的产品交互性差,这是由于不同厂家计算机控制系统本身的网络结构和数据结构是封装起来的,接口的协议和结构存在差异性,造成总线系统的不稳定。控制系统会根据功能单元和实际网络分布将网络划分成不同的层次,各个层次通过计算机这个媒介进行交互和通讯,层次直接是不允许直接通讯的,受到计算机设备的限制。机械企业网络技术的应用和发展,其通讯能力和规模不断扩大,分布式控制系统中难以实现的网络连接可以在一个贯穿的环境中实现,现场总线技术中网络能力的实现带来了现场智能设备和仪器的网络化,这种网络化也让计算机控制系统底层功能相互连接起来,现场网络技术扩展性比以前强大很多,容纳更多的设备,这些设备可以归属不同的回路控制系统。总的来说,计算机控制系统总体分为企业内部网络和现场级网络,企业内部网络的功能主要是整体控制和调度,具有基本决策,系统任务调度,管理数据和处理相关数据,以及管理网关系统。每个子系统的整体调整和优化都交给企业内部网络来整体管理,这方面管理者进行总体规划和及时调整工作。而现场级网络的任务就是负责具体设备单元和仪表单元的工作。两个网络共同形成计算机控制系统,机械制造流水线中,所有管理和调度都交给内部网络,领导可以随时查验和调整作业进度,而纠错、显示、记录,现场控制的监视以及故障诊断和处理等工作由下一层级负责,使得整个控制系统具有统一性和规范性,两层网络各自处理自己的事情,不会因为任务太多出现混乱甚至系统失控。

二、基于计算机的机械控制系统数据处理流程

基于计算机的机械控制系统数据处理过程可以用流程图来描述,流程图就是描述信息传播过程的,可以把抽象的过程具体化。计算机网络时代,技术是一个企业的生命力,计算机控制系统可以让企业同时进行总体调度优化,管理和现场具体问题的控制管理。在实际生产过程中,设备单元的工作和人的管理活动都需要信息技术的支持,能够让企业大幅度提高作业效率和可持续发展能力,适应于当前激烈的竞争环境。对于控制系统数据处理单元的工作方法和结构,面对不同的数据结构可以选用不同的处理办法,优化软件和硬件的配置可以有针对性的选取不同的数据进行处理,这样才能够高效率的处理数据,减少工作人员的劳动强度和计算机的耗损,第一,计算机可以采用单道处理,多道处理器和交互式处理器对数据进行处理。第二,采用脱离方式或者联机方式处理数据。第三,可以采用分布式算法或者集中式,并行思想的理念处理数据。第四,计算机也可以选择分批次,实时,分阶段的方式处理数据,这也需要对于数据进行合理的划分,防止不合理数据的产生。数据处理是基于计算机的机械控制系统必须具备的能力,主要包括对于来源数据的分析和处理,做出与之相符合的具体操作方式,具备简单的智能化和学习能力。计算机控制系统的应用十分广泛,其中十分重要的功能就是数据处理,大数据和物联网的发展要求计算机能够对海量数据进行处理,并得到有益的信息,物联网每时每刻都在产生信息,计算机也要及时的处理,并通过计算机控制系统将信息进行归纳总结,提供给使用者更好的建议。近年来,机械行业一直在进行各个生产环节的智能化,模具的设计制作,高标准零部件的设计制造,还有各个零部件的组装,一个个全自动化的生产线开始运营,计算机每天都在完成海量的控制信息发送,接收和计算。计算机控制系统所处理的数据大多是生产环节产生的图像和信号信息,整个处理过程十分复杂,图像和信号都要经过计算机系统翻译成可以被自身识别的机器码,然后再经过计算机相关算法的加工,最后把处理结果传达给终端控制系统发出不同指令让机械设备完成,这种自动化的控制过程给大规模机械制造提供了基础,人们正日益享受到这种技术带来的利益,汽车,自行车,电视,冰箱等机械化产品越来越便宜,这都是计算机控制系统通过对数据的处理才能够完成相关作业。基于计算机的机械控制系统数据处理的过程主要分为八个方面,首先是数据的采集,通过计算机系统直接或者间接的获取到数据,然后将自然数据或者认为输入的数据进行转化,使得计算机控制系统能够识别,这些转化后的机器语言会进行再一次编码和分组,按照控制系统本身的要求分为不同的部分,传输到不同模块和组织,子功能模块会根据接收的信息按照预设的算法进行计算和分析,得到客户所期望的信息。最后会在不同的网络空间存储这些有价值的信息。而客户只需要查询计算机控制系统就知道产品的序列号,批号,各个零部件的标准等等有价值的信息,减少了数据整理时间,厂家可以专心于产品设计。

三、基于计算机的机械控制系统实际应用分析

基于计算机的机械控制系统在机械行业有着广泛应用,例如工业数据采集系统,直接数字控制系统,监督计算机控制系统,分级控制系统和现场总线控制系统等。这些应用不同程度地改变工业生产的面貌。过去我国钢铁制造业许多工艺都需要人的参与,而且钢铁的产量一直无法提高,自动化控制技术的引入彻底改变的了钢铁等工业生产的模式,自动化调节代替了人的经验,许多危险的生产方式改由机械来自动执行,大大提高了员工的安全,同时也提高了企业的业绩。对于机械行业的安全生产现状,安全自动控制技术的发展也十分迅速,这也是机械控制系统的实际应用,但是许多中小型企业缺少资金引进安全控制系统,仍有一部分工人时刻受到生命威胁。基于计算机的机械控制系统的实际应用可以大大减少安全事故的发生,减少社会矛盾,对于企业可以增加生产效率和利润。因此,要合理的评价计算机控制系统,企业在具体需求时要选用安全有效的控制系统产品,而评价系统质量,可以从以下几个方面进行,充分考虑系统本身采用的架构,设计的控制算法和各种设计功能是否达标,企业在选取产品时,要进行合理的尝试,可以试运行一段时间,期间要求厂商技术人员跟随记录生产情况,检验各个模块是否达到生产要求。一般而言机械控制系统各个回路对于实时性都有一定要求,而机械生产至关重要的就是系统的可靠性,包括系统自身的使用率,无故障时间,系统总体故障率还有相关性能方面的参数,这样都是重要的选用标准,同时机械控制系统要能够随时进行扩展,现场网络系统能够随时接入一些设备单元和仪器单元。

四、结束语

第5篇:计算机论文范文

随着计算机科学的飞速发展,目前计算机的使用已经深入到社会的各个领域,人们希望能够更好地借助计算机完成工作,尤其是在科学研究领域,科研人员更迫切希望计算机为其研究开辟新的思路和方法。计算思维的提出是通过突出计算机处理问题的特性,引导人们从理论的角度理解计算机的行为,以便更好地使用它。然而关于计算思维这个概念,计算机学界一直存在着争议,主要以ACM的前任会长PeterJDenning和2003年图灵奖获得者PeterNaur为代表。“计算思维”(ComputationalThinking)的争议,关键在于对“计算”(Computation)一词的理解。什么是计算?目前没有明确唯一的定义,但一般的理解是,计算可看做一种信息状态到另一种信息状态的转变过程,其中包含信息的传递和变化。比如,在计算机程序设计里,一组输入到一组输出,其中的变化过程就是计算。然而在生物学领域有个著名的中心法则,即DNA→RNA→蛋白质,现代分子生物学研究表明,DNA、RNA、蛋白质都是由其编码序列决定的,它们之间的变换存在着信息的传递,科学家们认为这也是一种计算。周以真教授关于计算思维的定义,显然是将计算限定在计算机科学领域,这样是否会导致人们对计算认识的局限甚至是误解?Denning教授指出:“计算思维并不是计算机科学唯一和独有的特征,如果不谨慎地认识和看待它,将会把人们引向思维的陷阱”。同时,他认为计算作为信息的处理过程,在自然界中是无处不在的,计算机的计算只是众多计算中的一种形式。计算机可以帮助人们完成很多任务,导致人们对它寄予过高的期望,周以真教授认为应该将计算思维变成常识。但是,这种美好的愿望忽略了一个基本的事实——计算机本身的局限性。

目前的计算机是以图灵机为基本模型,Naur教授在Computingversushumanthinking一文中论证了这种计算机并不能描述人的思维,它只是描述现实世界的一种形式。这种观点从根本上说明了当前计算机在处理信息能力上的局限性。当然,我们不能预测计算机以后能否完全描述和模拟人的思维,但是在目前的架构下是不能实现的。计算机虽然能帮助我们解决很多现实的问题,但不能期望它是万能的,我们要了解目前计算机科学的研究边界。Naur教授的研究还表明,图灵模型不足以描述人的智能,如何使机器具有人的智能,可能还需要从不同的角度去研究,比如生物学的角度或非数字的形式。上述两位教授提出的质疑,实质上是计算思维定义的延伸,即计算不能仅指计算机科学范畴内的计算,目前计算机科学的基础概念也不足以描述所有的计算。计算思维的定义是从目前计算机科学所处的水平和角度提出的概念,这个概念可以概括当前计算机工作的特点,但如果作为一种思维方式进行推广,可能会在某种程度上限制人们的思维。从另一个角度看,计算思维概念的提出具有非常积极的意义,它从一定程度上简明扼要地指出了计算机科学的核心和本质问题,为其他科学领域的研究人员深入学习和理解计算机科学提供了很好的目标与方向。综上所述,计算思维目前还是一个处于研究和探索的定义或概念,有待发展和完善,因此,我们在将此概念运用到大学计算机基础教学改革中时,应注意此概念涵盖的范围。

2计算思维与大学计算机基础教学改革

在当前的信息化社会中,计算机作为信息处理的主要工具已成为人们生活、学习和工作必不可少的帮手,因此,在各个层次的教育中,计算机基础教育都是非常必要的。但是,在以往计算机教学的过程中,不论是教学方法还是教学内容都存在着“狭义工具论”的问题,即仅把计算机作为工具,产生的后果是,学生只能机械地操作计算机而不能灵活地使用计算机解决问题。从另一个角度看,工具论的教学思维导致了计算机基础教学思想不明确,老师和学生热衷于追逐新技术、新方法,多年的计算机基础教育并没有形成稳定的课程知识体系和科学的课程知识结构,这都是教学中亟待改革的弊端。把计算思维引入计算机基础教学改革的研究即是针对这一弊端提出的解决思路。计算思维强调运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及行为理解,正好指明了计算机基础教育不应只停留在工具使用层面,而应深入地培养学生运用计算机科学解决问题的能力。然而,如何才能培养学生的计算思维能力?计算思维不能只是抽象的概念,我们需深入思考一下计算思维的内涵,再结合计算机基础教学的实际对其进行全面的分析。我们知道一种思维的形成不是通过一两门课程的学习就能构建起来的。具体到计算思维,按照其定义,计算思维是运用计算机学科的基础概念进行问题求解的,而计算机学科求解问题通常有3个过程:①理论(数学);②抽象(模型);③设计(工程)。具备这3个过程的计算机基础知识课程至少包括离散数学、算法分析理论、计算机组成原理、数据结构、程序设计方法学以及至少一种程序设计语言。目前,我国的大学计算机基础教学属于公共基础课程,其课时和教学内容都很有限,一般在1~3个学期内完成,每个学期开设一门计算机相关课程,大概总学时不会超过200学时。如果按照上文的方式引入以计算思维为主的教学,其课时至少要翻一倍,且这种调整涉及所有专业,其可行性有待商榷。况且,课程的深度与难度也不是所有专业的学生都能适应的。因此,通过大幅增加教学内容和加深教学难度的方式来培养计算思维,其实施难度较大。怎样才能将计算思维的理念有效地运用到大学计算机基础教学中去呢?计算思维涵盖的内容非常广泛,如果笼统地强调计算思维能力的培养,在教学实践中难以落实。

根据学生专业的特点以及对计算机知识需求的层次不同,教师可以将计算思维能力进一步分解与细化,实现在不同层次上培养学生的计算思维能力。计算思维能力由浅到深可分为3个层次:操作能力、信息处理能力、问题求解能力。操作能力是指运用计算机应用程序的能力,非计算机专业的学生使用计算机解决实际问题,只有在熟练操作机器的基础上才可能进一步了解机器。操作能力是计算思维最基本的内容。计算机的操作系统众多,应用程序更是成千上万,操作能力的培养关键是能够举一反三,培养学生的自学能力。这个阶段的学习应以上机训练为主,学生学习若干个应用程序的使用,并自学几个应用程序,达到自行掌握应用程序的能力。信息处理能力是指主动运用计算机存储、传输、管理和处理各类信息的能力。在这个层次,我们首先应该让学生掌握计算机硬件结构、数制编码、网络基础、数据库基础等基本问题,注重培养学生从信息处理的角度理解并应用这些知识,引导他们以计算机学科的眼光看待和处理生活中的信息,培养学生主动运用计算机进行信息处理的能力。问题求解能力是指运用计算机求解实际问题的能力,即将实际问题化为计算机能够求解的方式。对于非计算机专业的学生,我们主要通过讲授程序设计语言让他们理解和运用计算机求解问题的方式,培养他们发现问题的能力,发现计算机与自身专业的结合点。

3从知识教学向思维教学转变

计算机基础教学的传统教学模式以老师为主体,将计算机的相关知识传授给学生,先讲基础理论知识,再教相关软件的应用,这是典型的知识教学模式。知识教学侧重于学习现成的知识结论、技巧和方法,忽视了学科基本方法和基本精神的培养与训练,这也正是造成计算机基础教学种种弊端的根源。思维教学强调在教学环节中对学生进行思维的训练。美国心理学和教育学专家RobertJSternberg指出:思维教学的核心理念是培养聪明的学习者,教师不仅要教会学生如何解决问题,也要教会他们发现值得解决的问题。以往的教学重视如何将知识与技能传授给学生,学生被动接受,并没有主动思考。思维教学强调以问题为核心,问题可以是老师提出的问题也可以是学生提出的问题。教学模式主要以“提出问题—分析问题—解决问题”为主,辅以理论知识的介绍。在问题的提出、分析、解答过程中需要学生参与,极大地调动了学生的积极性;在思考的过程中由老师引导学生进行思维训练。发现问题需要有实践做基础,因此,思维教学中创设情境是非常必要的。大学计算机基础教学可以依据思维教学理论制定相应的思维教学实施步骤。在讲授操作系统这个知识模块时,教师往往一开始就是讲操作系统的原理、特征与分类等基础知识,学生一般难以接受,尤其不能理解进程、并发、虚拟等概念,更别说提出自己感兴趣的问题了。然而,思维教学模式先创设情境,从现在学生熟悉的智能手机入手,再教学生使用Windows操作系统,让学生了解操作系统的作用。在初步了解的前提下,适当地提出问题:操作系统怎么进行设备管理?为什么“死机”的情况下,可以通过结束任务或进程恢复机器?任务管理器管理的是什么?学生在使用的过程中也会提出很多他们感兴趣的问题。教师在对这些问题进行分析和解答的过程中,将操作系统的基础知识传授给学生。整个学习过程里,学生不仅学到了操作系统是什么,怎么运行,也了解了操作系统为什么这么做,从而培养了从计算思维的视角认识和理解操作系统的能力。

4结语