摘要:本文在深入分析國內外素材的基礎上,指出了計算學科導論教學過程中存在的問題和局限性,認真地分析并給出了課程的定位與教學指導思想,提出了教改的方向、目標和方法,著重探討了該課程如何融合人文素質教育。經實踐,取得了非常好的教學效果。
關鍵詞:計算學科;導論;人文教育;教學改革
任何一門學科或專業(yè),都含有豐富的人文內容和特質,都可以進行人文教育,使學生在學習中感受到美的熏陶與生命力量的提升。在計算學科導論的教學過程中,以一種什么樣的意義來揭示該學科,就幫助學生設置了一個學習的方向。方向不同,學生在從事學習過程中進行的心理活動不同,學習的結果也不同。對知識,學生會記憶性地學;對技能,學生會模仿地學;對能力方面,學生會思維地學;對倫理方面,學生還會體驗地學。無論如何,教學過程中的引導作用是非常明顯也是極其重要的。
一、計算學科導論教學存在的問題與分析
多年來,通過對計算學科導論的關注,以及查閱大量的國內外的教材,在教學內容的定位、組織與設計方面,我們可以歸納和總結出國內外高校對本課程的處理方法,大體上可分為以下幾類:
(1)高層次抽象。也就是用高度抽象的理論模型來刻畫計算機及計算的本質問題,其特點是層次高,系統(tǒng)性強,且融抽象性與科學性于一體。這種教材質量較高,但對于本科生來說,難度較大,不易掌握。
(2)“濃縮”+“拼盤”。將本學科的主干課程,如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結構、軟件工程、數(shù)庫系統(tǒng)、計算機網絡等“濃縮”起來,獨立成章,然后合成一個“拼盤”。其特點是內容廣而散、概念多而雜、理論深而不透,學生很難理解與掌握。此外,還存在以下幾個問題:教學目的不明確;教師講授到什么程度,學生學到什么程度,對這個“度”的把握非常困難;與后續(xù)課程內容重復等。
(3)實用主義。主要體現(xiàn)在以操作為主的入門教育,教學內容類似于非計算機專業(yè)的《計算機文化基礎》,其特點是學生容易掌握,也可提高學生的操作技能,但卻失去了“導論”課程的本質屬性,學生對整個計算學科很難有所認識和把握。
(4)其他。比如以某種具體語言為主,介紹程序設計的基本概念和方法。這些內容對計算機專業(yè)的學生來說是必需的,但不宜作為“導論”課程來講授。
二、課程的定位與教學指導思想
作為“導論”課程,計算學科導論到底要達到什么目的?起什么作用?以及如何定位?確實應該進行冷靜、理智地加以分析。
首先,在定位方面,我們必須意識到以下幾點:一是該課程為計算機專業(yè)的入門課程,不可能也沒有必要在該課程中介紹過多的理論、方法、技術、概念和術語;二是要站在學科的高度給學生“指點江山”,使學生對計算學科有一個比較清醒的認識;三是要激發(fā)學生的學習興趣和對職業(yè)的熱情,使學生受到較好的人文精神的熏陶,真正成為社會的有用之才。鑒于此,我們認為該課程在專業(yè)知識的傳授方面應該起一種“承前啟后”的作用,這里所謂的“承前”一是讓學生了解本學科的發(fā)展過程以及前輩們所做的貢獻,二是了解計算學科的本質問題;而所謂“啟后”一是介紹本學科的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢,二是讓學生了解應該掌握哪些知識,應該具備什么樣的知識結構和能力。
其次,在教學目標方面,可以歸納為:了解本學科的發(fā)展史及其發(fā)展趨勢,能從中獲得必要的啟示;從理論模型的層次上掌握計算及計算機的本質問題;了解本學科的知識結構及其相互之間的關系,掌握正確的學習方法;激發(fā)學生的學習興趣;從整體上提高學生對本學科的認識水平;通過大量的事例和素材,在輕松愉快的氛圍中給學生以人文精神的熏陶。
因此,我們認為計算學科導論應該體現(xiàn)出以下幾個方面的指導思想:努力強化“導論”二字,貫徹以“發(fā)展沿革、計算模型、興趣驅動、知識架構、學習導向、人文熏陶”為方針的教學指導思想。在“發(fā)展沿革”方面,主要強調兩方面的知識。一是計算學科的發(fā)展史;二是計算學科發(fā)展過程中的局限性及其帶給人們的啟示?!坝嬎隳P汀笔敲枋鋈绾卧谟嬎銠C中完成計算的一種概念性方法,不涉及硬件和軟件細節(jié),從抽象以及方法論的層次上揭示計算及計算機的本質特性。“興趣驅動”的目的在于激發(fā)學生學習本學科的內在的、強烈的本能沖動;“知識架構”側重于介紹本學科的知識結構及其相互之間的關系?!皩W習導向”著重討論本學科的特點、規(guī)律以及學習方法?!叭宋难铡敝嘏囵B(yǎng)學生良好的人文精神,使學生成為健全的、高尚的、具有高度責任感和“大愛”的社會有用之才。
三、課程教學中的人文素質教育
1.計算學科發(fā)展史
知識的傳授不能脫離知識的背景以及知識產生、發(fā)展的歷史。只有這樣,才能促使學生更深刻地理解知識,了解知識的來龍去脈;才能促進學生把外在的知識內化為自身精神構架的有機成分。歷史的發(fā)展過程,無不反映著辯證思維的過程。通過對史實的分析、綜合形成概念,再運用概念進行判斷、推理,可以獲得對歷史發(fā)展的規(guī)律性的認識。只有學習和熟悉歷史,深刻地認識過去,才能更加自覺和正確地把握現(xiàn)實與未來。對于大學生來說,可以提高他們的文化素養(yǎng),可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力,也可以讓他們學會怎樣做人等。
2.歷史人物的事跡與成就
在計算學科的發(fā)展史上,涌現(xiàn)出一大批杰出的學者和專家。他們的奮斗經歷、挫折和成功、團結與協(xié)作、百折不撓的驚人毅力、愛國主義和國際主義精神以及他們創(chuàng)造性的智慧,都蘊涵著豐厚的人文精神。如阿蘭?圖靈(Alan Turing,1912-1954)年僅23歲就被選為劍橋大學國王學院院士,在量子力學、概率論等領域都做了許多開創(chuàng)性的工作,他對計算學科的重要貢獻在于提出了有限狀態(tài)自動機(即圖靈機)以及“圖靈測試”。人們?yōu)榱思o念這位偉大的科學家,將計算機界的最高獎定名為“圖靈獎”。
又如計算機之父──馮?諾依曼(John Von Neumann,1903-1957)在格論、連續(xù)幾何、理論物理、原子能和經濟學等領域都做過重要的工作。馮?諾依曼對人類的最大貢獻是對計算機科學、計算機技術和數(shù)值分析的開拓性工?作。
3.業(yè)界公司的興衰與成敗
短短的幾十年里,計算機界誕生了許多富有傳奇色彩的、實力雄厚的跨國公司,這些公司的管理理念、經營策略、企業(yè)文化、技術路線、成功與失敗的經驗教訓等,蘊涵著豐富的人文精神。自1975年微軟公司創(chuàng)立以來,在短短的幾十年里,比爾?蓋茨創(chuàng)造了一個又一個現(xiàn)代神話。到1999年7月16日,微軟公司的股票市值已突破5000億美元的大關,而當時世界上只有8個國家的經濟規(guī)模超過了5000億美元。比爾?蓋茨的成功,驗證了一條經濟學的基本規(guī)律:如果市場起飛,那些恰好在起飛點進入市場的人,將會獲得超過一般數(shù)學期望值的投資回報。英特爾(Intel)公司是美國最大的獨立半導體