計(jì)算機(jī)導(dǎo)論有關(guān)的論文范文(2)
計(jì)算機(jī)導(dǎo)論有關(guān)的論文范文
計(jì)算機(jī)導(dǎo)論有關(guān)的論文范文篇二
《面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)》
摘要：內(nèi)容寬泛是計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)中的難點(diǎn)。文章提出借助面向?qū)ο笏枷氲膬?yōu)勢，將計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程內(nèi)容分成5個(gè)相互聯(lián)系的對象，每個(gè)對象有各自的屬性和行為，內(nèi)容涵蓋計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的主要知識點(diǎn)。進(jìn)一步闡述如何從邏輯上將教學(xué)內(nèi)容組織起來，從人的認(rèn)識規(guī)律入手講解新知識，使大一新生易于接受，并能建立完整的學(xué)科知識體系。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論;課程教學(xué);面向?qū)ο?/p>
計(jì)算機(jī)導(dǎo)論是計(jì)算機(jī)專業(yè)的入門課程，也是計(jì)算機(jī)專業(yè)完整知識體系的緒論。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教學(xué)目的，是讓大一新生了解計(jì)算機(jī)專業(yè)知識能解決什么問題，應(yīng)該學(xué)什么、如何學(xué)，同時(shí)激發(fā)學(xué)生對計(jì)算機(jī)專業(yè)的興趣，并幫助他們更好地步入后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。
目前計(jì)算機(jī)導(dǎo)論相關(guān)的教材，大都是概括地講授計(jì)算機(jī)學(xué)科主要課程的基本內(nèi)容和應(yīng)用，并介紹這些課程相互之間內(nèi)在聯(lián)系，使學(xué)生對計(jì)算機(jī)學(xué)科的理論基礎(chǔ)、重要應(yīng)用有一個(gè)基本的了解。國外教材的內(nèi)容與我國教材差別較大，主要由于學(xué)生的背景和現(xiàn)狀不同，并不適合目前大學(xué)生的實(shí)際情況。國內(nèi)教材內(nèi)容和課程的教學(xué)目的是吻合的，但普遍存在的一個(gè)問題是，大一新生在學(xué)習(xí)這門課的過程中，感覺教學(xué)內(nèi)容過于分散，把握不住重點(diǎn)，很難理解老師講的“是什么”;而且在學(xué)完這門課程后，也并沒有明顯的收獲感，即使每節(jié)課都聽瞳了，最后也像什么也沒有學(xué)到一樣。教學(xué)中存在這樣的問題，一方面是和計(jì)算機(jī)導(dǎo)論這門課程的性質(zhì)和特點(diǎn)相關(guān)，它本來就是介紹計(jì)算機(jī)學(xué)科整體課程體系的，知識點(diǎn)當(dāng)然會很多，很分散，大學(xué)一年級的學(xué)生沒有專業(yè)知識的基礎(chǔ)，不能很好地把知識點(diǎn)聯(lián)系起來，從而造成學(xué)習(xí)困難;另一方面，教師的教學(xué)方式也會產(chǎn)生一定的影響，如果按照傳統(tǒng)的教材內(nèi)容列表進(jìn)行講授，仍然擺脫不了每章就是對主干課程的簡介這種教學(xué)模式，結(jié)果還是晦澀難懂。目前有許多關(guān)于計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的討論，近年來還提出了以計(jì)算思維為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)內(nèi)容改革，這些都推動了計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)的發(fā)展。
課程的性質(zhì)和特點(diǎn)是先天的，可以改變的是教學(xué)思維和教學(xué)方式。從以往教材內(nèi)容和相應(yīng)的教學(xué)過程來看，計(jì)算機(jī)導(dǎo)論這門課往往缺乏邏輯性，因?yàn)槠渲械拿恳徽聦?yīng)一門或幾門專業(yè)課程，在教學(xué)過程中常常是圍繞后續(xù)課程講解，即計(jì)算機(jī)專業(yè)有什么樣的后續(xù)課程，計(jì)算機(jī)導(dǎo)論就有什么內(nèi)容的章節(jié)，這樣就難免把該課程講成各門課程的簡介。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程是對計(jì)算機(jī)學(xué)科的介紹，不依賴于后續(xù)開設(shè)的課程，在邏輯關(guān)系上應(yīng)該先有導(dǎo)論課程，后續(xù)課程要圍繞導(dǎo)論課程展開，而不是相反。因此，需要對計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的教學(xué)思維進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這門課程是計(jì)算機(jī)“科學(xué)”的導(dǎo)論，而不是計(jì)算機(jī)“課程”的導(dǎo)論。
1.面向?qū)ο蠼虒W(xué)思想
面向?qū)ο笫且环N重要的分析方法，它將現(xiàn)實(shí)世界的事物抽象成對象，通過對現(xiàn)實(shí)世界的抽象與建模，幫助人們對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)知與理解。在面向?qū)ο笏枷胫?，世界是由各種具有自身運(yùn)動規(guī)律和內(nèi)部狀態(tài)的對象所組成的，不同對象之間的相互作用和通訊構(gòu)成了完整的現(xiàn)實(shí)世界。因此，應(yīng)當(dāng)按照現(xiàn)實(shí)世界的本來面貌理解世界，通過對象及其相互關(guān)系反映世界。采用人類在認(rèn)識客觀世界的過程中普遍運(yùn)用的思維方法，可以直觀、自然地描述客觀世界中的事物，更符合人們的認(rèn)識習(xí)慣和客觀規(guī)律。
面向?qū)ο笏枷胧侨祟愖匀坏恼J(rèn)識過程，針對計(jì)算機(jī)專業(yè)知識體系，通過自然的方式去了解相關(guān)的內(nèi)容，是合適的選擇。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論是大學(xué)新生入學(xué)以來的一門新課程，面向?qū)ο蠓治龇椒ǚ先藗冋J(rèn)識新事物的規(guī)律，因此采用面向?qū)ο笏枷胫v授計(jì)算機(jī)導(dǎo)論，符合新生認(rèn)識“計(jì)算機(jī)科學(xué)”這一新事物的規(guī)律。首先，面向?qū)ο蠓治龇椒◤?qiáng)調(diào)各個(gè)對象之間的關(guān)系，而不必了解對象內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制，適合讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)導(dǎo)論中各部分內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系，而不必深入了解其詳細(xì)內(nèi)容，符合計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教學(xué)特點(diǎn)。此外，將面向?qū)ο笏枷胍胗?jì)算機(jī)導(dǎo)論中，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的面向?qū)ο笏季S方式，為以后程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)奠定思維基礎(chǔ)。
2.計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程中的對象
將面向?qū)ο笏枷胍胗?jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教學(xué)，核心問題是如何將本課程的教學(xué)內(nèi)容合理的劃分為互相聯(lián)系的對象，從而使學(xué)生能夠更加容易理解計(jì)算機(jī)科學(xué)。為此，根據(jù)該課程的性質(zhì)和特點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)科“什么能被有效的自動計(jì)算”的根本問題，將計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教學(xué)內(nèi)容抽象為以下幾個(gè)對象：計(jì)算機(jī)學(xué)科，計(jì)算機(jī)，計(jì)算，數(shù)據(jù)與信息，網(wǎng)絡(luò)。首先通過“計(jì)算機(jī)學(xué)科”介紹本專業(yè)的相關(guān)領(lǐng)域，然后介紹“計(jì)算機(jī)”是什么，怎么工作，進(jìn)一步說明計(jì)算機(jī)如何“計(jì)算”，之后是計(jì)算機(jī)計(jì)算的對象――“數(shù)據(jù)與信息”及其相關(guān)的屬性知識，最后是多個(gè)計(jì)算機(jī)的互聯(lián)構(gòu)成計(jì)算機(jī)“網(wǎng)絡(luò)”對象，涉及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程內(nèi)容對象關(guān)系如圖1所示。
2.1計(jì)算機(jī)學(xué)科
從學(xué)科的高度對計(jì)算機(jī)科學(xué)進(jìn)行介紹，讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)專業(yè)研究領(lǐng)域，相關(guān)的核心課程，應(yīng)用方向等。根據(jù)百度文庫的解釋，計(jì)算機(jī)學(xué)科是研究計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息獲取、表示、存儲、處理控制等的理論、方法和技術(shù)的學(xué)科。一級學(xué)科計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)主要有以下幾個(gè)研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)理論，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)軟件，網(wǎng)絡(luò)，人工智能，計(jì)算機(jī)應(yīng)用，其中每個(gè)研究方向又有更詳細(xì)的分類。針對每個(gè)研究方向，通過實(shí)例簡單介紹研究內(nèi)容和應(yīng)用領(lǐng)域，使學(xué)生有一個(gè)大概的學(xué)科知識框架。根據(jù)具體面向的學(xué)生所學(xué)專業(yè)，將其劃分到相應(yīng)的學(xué)科方向，進(jìn)一步明確本方向的研究領(lǐng)域和應(yīng)用前景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。引入計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域的典型問題，如漢諾塔游戲、哲學(xué)家共餐問題以及圖靈測試問題等等，讓學(xué)生感受到計(jì)算機(jī)學(xué)科的科學(xué)性和趣味性。另外，根據(jù)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，適當(dāng)介紹學(xué)科領(lǐng)域前沿，比如當(dāng)前芯片的集成密度、最高的網(wǎng)絡(luò)速度、人工智能的發(fā)展水平等，更能促進(jìn)大一新生對本學(xué)科發(fā)展的向往與探索。
2.2計(jì)算機(jī)
作為硬件實(shí)體，計(jì)算機(jī)的概念應(yīng)該在教學(xué)開始階段就要介紹清楚。計(jì)算機(jī)是個(gè)什么東西?首先，從概念上介紹計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展簡史，從簡單的計(jì)算工具到電子計(jì)算機(jī)所經(jīng)歷的發(fā)展過程，以及計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢。然后解釋計(jì)算機(jī)的類型，包括大型機(jī)、微型機(jī)、單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)等分類及其應(yīng)用領(lǐng)域，并結(jié)合實(shí)際案例加以說明。 基于面向?qū)ο笏枷?，確定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)對象的屬性和行為，其屬性包括數(shù)學(xué)屬性和物理屬性;行為有自動運(yùn)行、計(jì)算和處理數(shù)據(jù)。數(shù)學(xué)屬性主要包括數(shù)制、算術(shù)和邏輯運(yùn)算;物理屬性指的是計(jì)算機(jī)的硬件基礎(chǔ)，主要是元器件、邏輯門。通過硬件實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制的狀態(tài)、二進(jìn)制的邏輯和算術(shù)運(yùn)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)指令控制。在這些數(shù)學(xué)和物理屬性的基礎(chǔ)上，引入存儲程序和操作系統(tǒng)的概念，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自動運(yùn)行行為，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理。
在“計(jì)算機(jī)對象”內(nèi)，將數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、硬件組成、工作原理、操作系統(tǒng)、程序和數(shù)據(jù)各部分內(nèi)容有機(jī)地組合起來。在邏輯上將各個(gè)部分串起來有助于新生理解“計(jì)算機(jī)對象”的整體。計(jì)算機(jī)對象的這些構(gòu)成里面，每個(gè)子對象又可以通過面向?qū)ο蟮乃枷胱鬟M(jìn)一步的解剖，說明這些子對象的屬性和行為，真正以符合認(rèn)識規(guī)律的面向?qū)ο笏枷脒M(jìn)行計(jì)算機(jī)知識的講解。
2.3計(jì)算
在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，廣義的計(jì)算概念也包括數(shù)據(jù)處理等方面，當(dāng)然首先是要理解一般的算術(shù)運(yùn)算過程。從計(jì)算機(jī)講到計(jì)算是自然的事情，在“計(jì)算機(jī)對象”中已經(jīng)有了計(jì)算的基礎(chǔ)，即數(shù)學(xué)理論和硬件實(shí)現(xiàn)，而復(fù)雜的計(jì)算是如何實(shí)現(xiàn)的?理解“計(jì)算”對象，首先是計(jì)算的屬性，包括所使用的語言和復(fù)雜度;其次是計(jì)算的行為，有計(jì)算過程和實(shí)現(xiàn)方法。圍繞計(jì)算機(jī)如何進(jìn)行“計(jì)算”的問題進(jìn)行講解，所涉及的知識點(diǎn)有程序設(shè)計(jì)、編程語言，算法、編譯等。
計(jì)算的任務(wù)是人給出的，即要完成什么，怎樣完成，這就需要人和計(jì)算機(jī)交流的“語言”――程序設(shè)計(jì)語言。程序設(shè)計(jì)語言又可以分為高級語言和低級語言，以及各自的進(jìn)一步分類等等。為了解決復(fù)雜的計(jì)算，需要專門學(xué)習(xí)算法的知識，關(guān)系到計(jì)算的復(fù)雜性問題，并介紹典型的幾個(gè)算法，如遞歸，循環(huán)等。采用某種高級語言編寫的程序，可以告訴計(jì)算機(jī)干什么，而計(jì)算機(jī)對語言內(nèi)容的理解和執(zhí)行過程，涉及編譯的知識。這樣，就圍繞“計(jì)算”這個(gè)對象，將語言、程序、算法、編譯等知識點(diǎn)，有條理的展現(xiàn)在學(xué)生面前，而且讓初學(xué)者對計(jì)算機(jī)的計(jì)算過程有個(gè)宏觀的認(rèn)識。
此外，讓學(xué)生進(jìn)一步加深理解計(jì)算機(jī)的計(jì)算過程，引入“計(jì)算思維”的概念，計(jì)算思維是以計(jì)算機(jī)解決問題的方式去思考，像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣考慮計(jì)算問題，這也是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域從業(yè)者需要具備的思維方法。結(jié)合一些典型的數(shù)學(xué)運(yùn)算如開方，來加深對計(jì)算機(jī)解題方法和計(jì)算思維的理解。
2.4數(shù)據(jù)與信息
在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)是被計(jì)算的對象，也是初學(xué)者最容易想到和問到的問題，即計(jì)算機(jī)中“數(shù)據(jù)”是什么樣子的?列舉最常見的數(shù)據(jù)對象實(shí)例，并將現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)分類為子對象，包括數(shù)字、字符、漢字，聲音，圖像，視頻等。要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先得設(shè)法對它進(jìn)行描述和表示，讓計(jì)算機(jī)能夠理解并加以處理。因此，首先要對數(shù)據(jù)對象及其子對象進(jìn)行屬性的描述，包括編碼、采樣、量化等，而無論什么數(shù)據(jù)對象，在計(jì)算機(jī)中都要轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制，而且所有內(nèi)容均保存在文件中，文件有各種類型和名稱。結(jié)合不同的數(shù)據(jù)形式，讓學(xué)生了解現(xiàn)實(shí)世界如何表示成二進(jìn)制形式，是數(shù)據(jù)處理中首先要解決的問題。
在了解數(shù)據(jù)及其子對象屬性的基礎(chǔ)上，介紹數(shù)據(jù)對象的行為，包括存儲組織和常用辦公數(shù)據(jù)的處理。數(shù)據(jù)存儲組織中一個(gè)重要的知識就是數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫也是數(shù)據(jù)的子對象，可以為學(xué)生解釋眾多數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)去哪兒了。首先是數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)理論，然后結(jié)合數(shù)據(jù)庫實(shí)例展示一些主要的操作，使學(xué)生對數(shù)據(jù)庫有個(gè)感性認(rèn)識。進(jìn)一步說明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)庫中的作用和重要性，著重強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念，以及程序、算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，對所學(xué)的知識做一個(gè)邏輯上的鏈接。常用辦公軟件如WPS或Office，是數(shù)據(jù)處理的實(shí)例，結(jié)合數(shù)據(jù)對象的概念，簡單介紹其常用功能，并通過適當(dāng)?shù)膶?shí)踐練習(xí)提高計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力。
2.5網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)對象是計(jì)算機(jī)對象的集合，即把多臺計(jì)算機(jī)連接起來就組成了網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)對象的屬性有類型、功能、組成和體系結(jié)構(gòu)。而網(wǎng)絡(luò)對象又可以包含兩個(gè)子對象即局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，介紹兩者的區(qū)別和聯(lián)系，讓大家理解生活中常用的兩個(gè)概念。網(wǎng)絡(luò)既然是由多臺計(jì)算機(jī)相互連接起來的，就要理解網(wǎng)絡(luò)的連接方法，即網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接入方式。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)連接的一種抽象，除了介紹常見的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)外，這種抽象的方式也是計(jì)算機(jī)專業(yè)在解決問題的時(shí)候經(jīng)常要用到的，結(jié)合實(shí)際的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使學(xué)生對將實(shí)際問題進(jìn)行抽象的理解有個(gè)初步的印象。通過智能手機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接體驗(yàn)，使學(xué)生了解各種網(wǎng)絡(luò)接入方式。
網(wǎng)絡(luò)對象的行為包括正常的行為和非正常的行為，正常的網(wǎng)絡(luò)行為即各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，從網(wǎng)絡(luò)通信和資源共享兩個(gè)方面進(jìn)行說明。其中網(wǎng)絡(luò)通信涉及IP地址、域名等知識，結(jié)合生活中常見的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，進(jìn)一步說明網(wǎng)絡(luò)通信的知識。資源共享則有數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)、信息檢索以及萬維網(wǎng)等。此外，結(jié)合日常應(yīng)用，列舉出近年來新興的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如電子商務(wù)、移動終端通信等等。而非正常的網(wǎng)絡(luò)行為有非法入侵、惡意軟件、網(wǎng)絡(luò)攻擊等，與之對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全知識有反病毒、反黑客、防火墻以及入侵檢測技術(shù)等，還有數(shù)據(jù)加密、安全認(rèn)證等相關(guān)的概念。通過介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對象的屬性和行為，將網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的知識進(jìn)行有邏輯的組織，使學(xué)生更好地理解和掌握相關(guān)的知識點(diǎn)。
3.結(jié)語
采用面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)導(dǎo)論教學(xué)，并不是重新設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容，而是將原來的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更加科學(xué)的歸整，根據(jù)提出的幾個(gè)“對象”將所有內(nèi)容做一個(gè)重新分組，使這些教學(xué)內(nèi)容都被包含在互相聯(lián)系的幾個(gè)“對象”中。這樣大一新生就能首先掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)所包含的幾個(gè)大的部分，然后每個(gè)部分又有哪些細(xì)節(jié)內(nèi)容，使他們能有一個(gè)總體的計(jì)算機(jī)學(xué)科框架知識。與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程類似，其他學(xué)科也可能存在同樣的問題，將學(xué)科自身的基本問題提煉成若干個(gè)典型的、互相聯(lián)系的“對象”，有利于學(xué)生理清本學(xué)科基本知識的脈絡(luò)。因此，基于面向?qū)ο笏枷氲膶?dǎo)論課程教學(xué)，對其他學(xué)科也有很好的借鑒意義。
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