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計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)科評估范文第1篇

關(guān)鍵詞:美國;計算機;基礎(chǔ)課程;教學(xué)大綱

2009年11月,作為國家示范教學(xué)實驗中心建設(shè)工作的一部分,國內(nèi)高校計算機教學(xué)單位組團,對美國中部幾所大學(xué)的計算機教育情況進行了考察。本文對美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校(UIUC)和伊利諾伊理工學(xué)院(IIT)的計算機基礎(chǔ)教育和美國大學(xué)非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)教育的指導(dǎo)方針進行介紹和探討。

伊利諾伊大學(xué)香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign,UIUC)成立于1867年,學(xué)科專業(yè)設(shè)置齊全,共有近200個專業(yè),最好的學(xué)科是工程和商科,還有農(nóng)學(xué)院、法學(xué)院、教育學(xué)院、航空學(xué)院、工程學(xué)院、通信學(xué)院、獸醫(yī)學(xué)院、藝術(shù)學(xué)院、勞資關(guān)

系學(xué)院、企業(yè)管理學(xué)院、社會研究學(xué)院、人類學(xué)院、化學(xué)和化工學(xué)院、人文和家庭研究學(xué)院、應(yīng)用科學(xué)生命學(xué)院、哲學(xué)和理學(xué)院等20多所學(xué)院[1]。

UIUC的計算機科學(xué)系創(chuàng)建于1972年,經(jīng)歷30多年的發(fā)展,一直雄居全美前5名,僅次于Stanford、Berkeley、MIT和CMU[1]。UIUC的計算機科學(xué)(CS,Computer Science)課程體系規(guī)劃基本成形于1986年,并在此后的20多年間不斷完善。目前有57位教員(Faculty)[2],承擔(dān)著全部本科教學(xué)和科研工作。CS本科課程設(shè)置特點為廣、深結(jié)合,理論、實踐結(jié)合。課程覆蓋計算機理論、設(shè)計和應(yīng)用等領(lǐng)域[3]。

伊利諾伊理工學(xué)院(IIT)始創(chuàng)于1890年,坐落于芝加哥,是一所同時重視科學(xué)和工程學(xué)的學(xué)府,是美國知名的三大理工院校之一,下設(shè)7個學(xué)院和1個研究中心,即阿默工程學(xué)院(Armour College of Engineering)、芝加哥肯特法學(xué)院(Chicago-Kent College of Law)、建筑學(xué)院、文理學(xué)院、設(shè)計學(xué)院、心理學(xué)院、斯圖爾特商學(xué)院(Stuart School of Business)和職業(yè)發(fā)展中心[4]。IIT的CS系目前有16位教員,承擔(dān)著計算機本科教學(xué)和科研工作。

1計算機專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)的特點

分類的計算機基礎(chǔ)課是美國大學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的主要特色,不同類型的計算機基礎(chǔ)課分別面向計算機專業(yè)、理工科專業(yè)和非理工專業(yè)。其中,根據(jù)美國本科教育的特點,計算機專業(yè)的基礎(chǔ)課有非常顯著的針對性。非計算機專業(yè)的計算機基礎(chǔ)課設(shè)計也很耐人尋味。

美國的計算機基礎(chǔ)課一般有兩門,在UIUC分別是CS100 Freshman Orientation(新生指導(dǎo),1學(xué)分)和CS 125 Intro to Computer Science(計算機科學(xué)導(dǎo)論,4學(xué)分) [5]。在IIT分別是CS100 Introduction to Professions (職業(yè)生涯介紹,2學(xué)分)和CS201- Accelerated Introduction to Computer Science(簡明計算機科學(xué)導(dǎo)論,4學(xué)分)[6]。

面向新生開設(shè)的CS100類課程不僅課時較少,內(nèi)容也比較簡單,在國內(nèi)高校中較為少見。例如,IIT的CS100課程“作為一種(從事計算機)科學(xué)和工程職業(yè)介紹,闡述應(yīng)用(計算機)工程和科學(xué)解決問題的過程,強調(diào)跨學(xué)科和國際化解決問題并需要評估計算、金融和社會制約因素下的解決方案[7]。”學(xué)習(xí)目標(biāo)定位在使學(xué)生“理解計算機科學(xué)基本概念,包括計算歷史、二進制計算/邏輯/程序轉(zhuǎn)換、算法、計算機體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等;展示使用偽代碼解決基本問題,如排序和遞歸;與計算機科學(xué)職業(yè)生涯有關(guān)的職業(yè)操守(ACM Ethics Code);利用圖書館資源研究和撰寫計算機科學(xué)技術(shù)的研究論文;創(chuàng)建并進行計算機科學(xué)理論的教學(xué)演示或計算機科學(xué)技術(shù)銷售演示[7]。”

這類課程在美國大學(xué)是非常有意義的。許多選擇計算機為職業(yè)方向的本科新生對計算機專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)課程和職業(yè)生涯并沒有真正了解,而這門課程就可以幫助這些學(xué)生了解計算機專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和就業(yè)前景,然后再作決定。不少學(xué)生學(xué)完這門課后,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實與自己想象的完全不同,就可以盡快轉(zhuǎn)到其他專業(yè)。另一種情況則相反,一些沒有專業(yè)方向的本科生(美國大學(xué)允許大學(xué)生沒有專業(yè)方向,但需要輔修若干小專業(yè))在選修了這門課程后,可能將計算機作為自己的主修或輔修專業(yè)。

UIUC的CS125計算機科學(xué)導(dǎo)論是以Java語言為主的編程入門課,涵蓋了一些算法的內(nèi)容,介紹與解決計算問題有關(guān)的基本概念和基本技術(shù),此外還有與之配套的實驗課[2],擬作為計算機科學(xué)專業(yè)的第一門課程。該課程與我們國內(nèi)多計算機專業(yè)開設(shè)的第一門計算機課程有共同之處。

2非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)指導(dǎo)方針

美國大學(xué)的非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)的指導(dǎo)方針出自美國國家科學(xué)研究委員會 (National Research Council,NRC)1999年出版的報告《Being Fluent with Information Technology》[8]。在報告中,該委員會將現(xiàn)代高等教育中受教育者的計算機或信息技術(shù)應(yīng)用能力分別定義為智力性能力、信息技術(shù)的概念和信息技術(shù)技能3個方面,每個方面包含10項內(nèi)容,共30項。

這3個方面的具體內(nèi)容如下:

1)Intellectual capabilities(智力性能力,指在復(fù)雜和支撐性環(huán)境中應(yīng)用信息技術(shù))。

(1)Engage in sustained reasoning(持續(xù)運用推理能力)。

(2)Manage complexity(管理復(fù)雜性)。

(3)Test a solution(測試解決方案)。

(4)Manage problems in faulty solutions(在失敗的解決方案中尋找并解決問題)。

(5)Organize and navigate information structures and evaluate information(組織和導(dǎo)出信息結(jié)構(gòu)并評估信息)。

(6)Collaborate(合作)。

(7)Communicate to other audiences(與他人溝通)。

(8)Expect the unexpected(準(zhǔn)備好應(yīng)對預(yù)料之外、情理之中的情況)。

(9)Anticipate changing technologies(預(yù)見技術(shù)的變化)。

(10)Thinking about information technology abstractly (關(guān)于信息技術(shù)的抽象思維)。

2)Information technology concepts(信息技術(shù)的概念)。

(1)Computers(計算機)。

(2)Information systems(信息系統(tǒng))。

(3)Networks(網(wǎng)絡(luò))。

(4)Digital representations of information(信息的數(shù)字化表達)。

計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)科評估范文第2篇

人類社會進入了一個信息的新時代，以計算機為基礎(chǔ)的信息技術(shù)滲透到社會的各個領(lǐng)域，圍繞計算機的應(yīng)用與技術(shù)正在快速地發(fā)展和變化。高等院校作為輸送高素質(zhì)現(xiàn)代人才的搖籃，面對計算機技術(shù)日新月異的變化，局限于傳統(tǒng)教育模式的弊端，我國高校計算機教育正在面臨巨大挑戰(zhàn)，需要借鑒國際上，特別是發(fā)達國家的教育經(jīng)驗，以適應(yīng)社會對人才的需求。

英國的高等教育歷史悠久，起源于700多年前，無論是科研還是畢業(yè)生的質(zhì)量在世界上均享有盛譽。20世紀(jì)80年代后期，為了適應(yīng)經(jīng)濟與社會發(fā)展，迎接21世紀(jì)的挑戰(zhàn)，英國政府和教育界人士就高等教育的發(fā)展方向展開了激烈的討論，英國政府發(fā)表了《90年代英國高等教育的發(fā)展》綠皮書，綠皮書強調(diào)高等教育應(yīng)為國民經(jīng)濟服務(wù)，英國大多數(shù)大學(xué)都同業(yè)界保持著密切的聯(lián)系。

由于計算機技術(shù)的快速發(fā)展，激起了信息產(chǎn)業(yè)革命，為了滿足工業(yè)和科研的需求，大學(xué)計算機教育處于英國教育改革的前沿。計算機科學(xué)是一門多學(xué)科交叉的學(xué)科，具有很強的理論性和實踐性，而且，與其他學(xué)科相比，它的一個顯著特點是快速的變化性，需要不斷更新和改革大學(xué)計算機的課程、教學(xué)內(nèi)容以及培養(yǎng)方式。在英國傳統(tǒng)文化的影響下，英國大學(xué)追求自治，形成了自由而嚴謹?shù)娘L(fēng)尚，大學(xué)有獨立的自我管理機構(gòu)，有權(quán)設(shè)置不同課程和教育評估體系，為了適應(yīng)就業(yè)市場對人才的需要，英國的大學(xué)計算機教育緊密反映了當(dāng)今工業(yè)以及科研的需求。

盡管近年來我國大學(xué)計算機教育取得很大的發(fā)展，相對于西方發(fā)達國家，仍具有一定滯后性，需要借鑒發(fā)達國家的教育經(jīng)驗，提高計算機教育質(zhì)量水平。本文根據(jù)筆者在英國大學(xué)學(xué)習(xí)和工作的經(jīng)歷和感受，著重從課程設(shè)置、學(xué)科建設(shè)和學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)等方面，以個人的視角分析英國一些大學(xué)的計算機教育特點，并結(jié)合在國內(nèi)大學(xué)計算機教育的經(jīng)驗，探討計算機教育改革的一些問題。

2 自主、靈活的課程設(shè)置

2.1 英國大學(xué)計算機課程設(shè)置簡介

計算機科學(xué)是一個多學(xué)科交叉的學(xué)科，工程和數(shù)學(xué)是其根本，同時與其他學(xué)科有廣泛的聯(lián)系。例如，硬件設(shè)計與電子學(xué)和電子工程緊密相關(guān)，芯片制造與固體物理相關(guān)，而用于構(gòu)造、分析和軟件驗證的形式化方法更多地與數(shù)學(xué)相關(guān)。而且，計算機及其應(yīng)用的理論與實踐相關(guān)的各個課程還在繼續(xù)演化，這意味著計算機課程選擇具有較大的廣泛性，特別是當(dāng)今計算機科學(xué)技術(shù)正在快速變化發(fā)展，如何選擇與當(dāng)今工業(yè)和科研發(fā)展相適應(yīng)的課程尤為困難。

英國大學(xué)自主性的教育體制特點使得英國計算機課程設(shè)置具有很大的靈活性和多樣性，英國的大學(xué)由于不同的教育傳統(tǒng)和研究特色，盡管同樣是計算機專業(yè)，而在課程設(shè)置上有很大的不同。為了了解英國大學(xué)計算機課程體系特點，下面主要以劍橋大學(xué)(University of Cambridge)、愛丁堡大學(xué)(University of Edinburgh)和利茲大學(xué)(University of Leeds)為例，主要介紹其本科的課程設(shè)置特點。因為，本科階段的教育是高等教育的基礎(chǔ)，本科計算機課程體系是培養(yǎng)高級計算機人才的核心基礎(chǔ)。英國的本科有3年學(xué)制和4年學(xué)制（一般英格蘭本科是3年學(xué)制，而蘇格蘭是4年），但課程涵蓋了非常廣泛的范圍。

劍橋大學(xué)的自然科學(xué)在世界上享有盛譽，它的計算機課程設(shè)置也反映它的研究特色。在劍橋大學(xué)的學(xué)生可以選擇3年的計算機課程學(xué)習(xí)，也可選擇先學(xué)習(xí)一年的計算機課程，接下來的2年學(xué)習(xí)其他自然科學(xué)，或者先學(xué)習(xí)一年的數(shù)學(xué)課程，再學(xué)習(xí)計算機課程。這一點與國內(nèi)很不相同，國內(nèi)學(xué)生一般不能跨專業(yè)選擇課程。劍橋大學(xué)的計算機學(xué)位課程劃分為3個部分（Part IA, Part IB 和Part II）, 不同體系體現(xiàn)了不同的特色。前兩個部分強調(diào)在計算機科學(xué)領(lǐng)域的扎實基礎(chǔ)，而在后一個部分是專門深入的學(xué)習(xí)。第1、2年的基礎(chǔ)課程涵蓋了計算機科學(xué)基礎(chǔ)理論和實踐課程，包括：面向?qū)ο笳Z言Java、操作系統(tǒng)、離散數(shù)學(xué)、密碼學(xué)分析、算法、數(shù)字電子學(xué)、有限自動機、軟件設(shè)計和專業(yè)實踐等，其中數(shù)字電子學(xué)包括數(shù)字組件和電路基礎(chǔ)。同時，學(xué)生還需選擇一些面向自然科學(xué)的數(shù)學(xué)課程，以及自然科學(xué)課程，例如，化學(xué)、物理、地質(zhì)學(xué)、進化與行為,以及有機生理學(xué)等。而第2年的課程主要是計算機專業(yè)核心技術(shù)與理論課程，例如，實踐課程包括計算機設(shè)計、數(shù)字通訊、編譯器構(gòu)造和圖形學(xué)等；理論課程包括語義學(xué)、邏輯與證明和計算復(fù)雜性等。第3年的課程主要是專業(yè)性很強的課程，學(xué)生根據(jù)興趣和需求，選擇偏向工程、理論或者應(yīng)用方面的有針對性的課程學(xué)習(xí)。劍橋大學(xué)的學(xué)生生源較好，并且由于在自然科學(xué)研究的優(yōu)勢，計算機課程設(shè)置體現(xiàn)了多學(xué)科交叉和基礎(chǔ)性特色。

在愛丁堡大學(xué)，計算機科學(xué)是信息科學(xué)的一個部分，涵蓋人工智能和認知科學(xué)。愛丁堡大學(xué)的計算機學(xué)位課程均由從事相關(guān)領(lǐng)域研究的專家執(zhí)教，愛丁堡大學(xué)在計算機理論研究方面擁有很高聲譽，課程設(shè)置很大程度上反映了該校的研究特色。愛丁堡大學(xué)屬于蘇格蘭體制，本科是4年學(xué)制，在第1、2年主要學(xué)習(xí)信息科學(xué)的課程和相關(guān)數(shù)學(xué)課程，第3年選擇核心技術(shù)和理論課程，保證具有廣泛的基礎(chǔ)專業(yè)知識，最后一年完成畢業(yè)設(shè)計和專門課程學(xué)習(xí)。第1、2年主要包括數(shù)學(xué)、信息科學(xué)和計算機的基礎(chǔ)課程，如：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、計算機系統(tǒng)、軟件工程、有限自動機、語言處理和一些基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程等。第3年是一些計算機專業(yè)相關(guān)課程，學(xué)生可選課程相當(dāng)廣泛，包括：算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、可計算性和復(fù)雜性、語言語義學(xué)與實現(xiàn)、計算機設(shè)計、計算機體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、企業(yè)計算、基于對象和組件的軟件工程、計算機安全、編譯技術(shù)、計算機通訊和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。而最后一年的課程是與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的和提高性的課程，可選的課程主要包括高級數(shù)據(jù)庫、高級編程語言、計算復(fù)雜性、計算機代數(shù)、計算機圖形、計算機網(wǎng)絡(luò)、分布式系統(tǒng)、嵌入式軟件、形式編程語言語義學(xué)、人機接口、模型與仿真、并行體系結(jié)構(gòu)、并行編程語言和系統(tǒng)、軟件體系結(jié)構(gòu)、過程和管理、系統(tǒng)級集成實踐、類型和編程語言和可視化等。從這些課程設(shè)置體現(xiàn)出愛丁堡大學(xué)很強的計算機特色，課程覆蓋面廣泛而深入，反映了當(dāng)前計算機科學(xué)研究發(fā)展。

利茲大學(xué)的計算機在分布式系統(tǒng)和人工智能方面的研究力量較強，同時與產(chǎn)業(yè)界有著密切的聯(lián)系，課程設(shè)置也體現(xiàn)它的特色。利茲大學(xué)的計算機本科是3年學(xué)制，也可另加1年的社會實踐。第1、2年的核心基礎(chǔ)課體現(xiàn)了計算機專業(yè)性和它的研究特色，包括編程語言、計算機系統(tǒng)、分析與建模、計算數(shù)學(xué)、計算導(dǎo)論、系統(tǒng)工程、軟件工程、知識管理、人工智能、信息學(xué)、分布式系統(tǒng)構(gòu)建、人與計算和專家系統(tǒng)等。另外，高年級的選修課程主要涵蓋具有特色的研究方向，體現(xiàn)出很強的專業(yè)性，如離散與優(yōu)化、復(fù)雜性理論和逼近算法、計算機視覺、自然語言處理、知識表示與推理、生物計算、科學(xué)計算、高級計算機圖形學(xué)等。這些課程基本上是與計算機直接相關(guān)的課程，課程設(shè)置盡量適應(yīng)產(chǎn)業(yè)和科研的需求。

計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)科評估范文第3篇

關(guān)鍵詞：計算機大師；創(chuàng)新；成才；因素

電子計算機是人類20世紀(jì)的偉大發(fā)明，是迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用的重大科技成果。它給人類帶來了快速、便捷、強大、廉價、可靠、豐富多彩的計算工具；它擴展了計算的方式和內(nèi)涵，將計算滲透到人類社會的各個領(lǐng)域；它帶來了嶄新的計算機文化、計算機產(chǎn)業(yè)、計算機學(xué)科和數(shù)以千萬計的從業(yè)人員。進入21世紀(jì)，用高密度廉價芯片和各種軟件“武裝”起來的計算機與網(wǎng)絡(luò)、多媒體、多種傳感器連接，逐步構(gòu)成了與現(xiàn)實世界對應(yīng)的世界范圍的網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境，使人類社會進入了知識經(jīng)濟和信息化的新時代。2012年是圖靈誕辰100周年，回顧計算機發(fā)展成就，緬懷計算機大師們的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)歷程，從中找出規(guī)律和啟迪，對于深化計算機教育教學(xué)改革、培養(yǎng)創(chuàng)新性人才具有深遠的現(xiàn)實意義。

一、榮獲圖靈獎和先驅(qū)獎的大師們

為表彰對計算機事業(yè)作出重大貢獻的科學(xué)家和工程師，1966年ACM設(shè)ACM圖靈獎，1966-2011年共有 58人獲圖靈獎。1980年IEEE/CS設(shè)計算機先驅(qū)獎，1980-2000年共有108人獲計算機先驅(qū)獎。

仔細分析獲獎的內(nèi)容和獲獎?wù)呙麊慰梢悦黠@感到，ACM圖靈獎的范圍是計算機科學(xué)，側(cè)重理論、概念、軟件、算法、方法學(xué)；IEEE/CS計算機先驅(qū)獎的范圍是計算機工程，側(cè)重計算機系統(tǒng)、實現(xiàn)技術(shù)、設(shè)備、產(chǎn)品。計算機科學(xué)為計算機工程提供理論基礎(chǔ)，計算機工程和應(yīng)用技術(shù)深深地影響著計算機科學(xué)的發(fā)展。計算機科學(xué)與計算機工程的領(lǐng)域范圍可參照CC2004報告提供的示意圖，如圖1所示[1，2]。

圖1 （a）計算機科學(xué)學(xué)科范圍

圖1 （b）計算機工程學(xué)科范圍

ACM圖靈獎涉及的主要內(nèi)容有：程序設(shè)計語言概念、操作系統(tǒng)原理、算法設(shè)計和復(fù)雜性、人工智能、數(shù)據(jù)庫、圖形學(xué)、數(shù)值和符號計算等。其獎勵對象主要是計算機科學(xué)家，如：從事ALGOL60語言的佩利、諾爾，F(xiàn)ORTRAN語言、巴克斯范式BNF和函數(shù)式程序設(shè)計語言FP的發(fā)明人巴克斯，PASCAL語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的發(fā)明人沃思，C/UNIX的發(fā)明人丹尼斯·里奇和湯普森，面向?qū)ο笳Z言SMALLTAK80的發(fā)明人艾倫等程

序設(shè)計語言大師；從事計算機科學(xué)理論的狄克斯特拉、克努特、庫克、卡普布盧姆、伯努利、姚期智等；從事人工智能和數(shù)據(jù)庫的明斯基、麥卡錫、西蒙、費根鮑姆、巴赫曼、科德、格雷等。

IEEE/CS計算機先驅(qū)獎涉及的主要內(nèi)容有：具體的計算機系統(tǒng)、具體的器件和外設(shè)；具體的程序設(shè)計語言及編譯器、應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)編碼和算法等。其獎勵對象主要是計算機工程師，如：研制第一臺程序自動計算機的艾肯，研制第一臺電子計算機ENIVAC的?？颂?、莫奇利，研制第一臺存儲程序計算機的威爾克斯，研制第一臺存儲程序并行計算機Whirlwind的艾弗萊特，發(fā)明集成電路的基爾比、諾伊斯，提出RISK體系結(jié)構(gòu)的科克，研制IBM360通用系列計算機的布魯克斯、伊萬斯，研制PDP和VAX系列小型機的貝爾，研制面向大規(guī)模科學(xué)計算超級計算機的克雷，鼠標(biāo)器發(fā)明者恩格爾巴特，研制個人計算機和視窗系統(tǒng)的霍夫、蘭普森、薩克爾，Internet基礎(chǔ)通信協(xié)議TCP/IP發(fā)明者凱恩，等等。

在這些計算機大師中，佩利、巴克斯、狄克斯特拉、克努特、沃思、里奇、湯普森等人既獲得圖靈獎又獲得先驅(qū)獎，表明他們的工作在理論和工程兩方面都具有重要意義。

其實，還有一類計算機大師對計算機事業(yè)發(fā)展功不可沒，即計算機企業(yè)家，如IBM公司的沃森、Intel公司的莫爾、微軟公司的比爾·蓋茨、Apple公司的喬布斯等。如果沒有他們的創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)，計算機的發(fā)展不會有今天的成就。他們了解市場需求和計算機發(fā)展的最新成就，根據(jù)社會各種需求發(fā)展計算機技術(shù)，知人善任組織開發(fā)團隊，開發(fā)各類用戶想要的或還沒有想到的計算機產(chǎn)品。他們熟悉市場運作和相關(guān)的法律法規(guī)、善于企業(yè)經(jīng)營和管理，為企業(yè)和計算機的發(fā)展籌集資金、招募人員、購置設(shè)備、開展科學(xué)研究和營造工作環(huán)境。他們靠良好的產(chǎn)品質(zhì)量和信譽為客戶服務(wù)，并在此過程中不斷壯大自身企業(yè)的實力、擴大業(yè)務(wù)范圍，同時還承擔(dān)發(fā)展過程帶來的各種風(fēng)險，為社會提供就業(yè)機會和創(chuàng)造財富。Apple公司、IBM公司、微軟公司、Intel公司已成為和石油、汽車、電信、銀行等傳統(tǒng)大型企業(yè)并駕齊驅(qū)的新興企業(yè)，2012年分別列為“財富”500強企業(yè)排名的第55位、57位、119位、173位。計算機企業(yè)家理應(yīng)是計算機大師的重要組成部分，培養(yǎng)計算機企業(yè)家也是計算機及相關(guān)學(xué)科的一項重要任務(wù)。

計算機大師可能是科學(xué)家、工程師、教授、企業(yè)家，他們的分工如圖2所示。需要指出的是，同一位計算機大師可能身兼數(shù)職，承擔(dān)一種或幾種“角色”，他們可能既是科學(xué)家又是工程師，又是教授；或既是工程師，又是教授；或既是工程師，又是企業(yè)家，等等。這為人才的流動、理論與實踐結(jié)合、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合提供了人力資源，創(chuàng)造了基本條件。

圖2 計算機大師的工作領(lǐng)域

二、計算機大師的創(chuàng)新

創(chuàng)新是計算機大師共有的品質(zhì)和追求，是計算機大師成才的重要途徑。創(chuàng)新給人類社會帶來了新興的計算機學(xué)科、巨大的計算機產(chǎn)業(yè)、豐富的計算機產(chǎn)品、廣泛的計算機應(yīng)用，同時也造就了一代又一代的計算機大師。計算機領(lǐng)域的創(chuàng)新可分為理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新和學(xué)科創(chuàng)新。

計算機理論創(chuàng)新為計算機的發(fā)展和應(yīng)用指明方向，提供新理論、新方法和新工具。其成果的主要形式是論文、專著，主要“角色”是科學(xué)家，如前面提到的計算機語言大師佩利、巴克斯、沃思，計算機理論大師狄克斯特拉、克努特，人工智能大師麥卡錫、西蒙、費根鮑姆等。

計算機技術(shù)創(chuàng)新為計算機的發(fā)展和應(yīng)用提供新技術(shù)、新材料、新器件、新的系統(tǒng)架構(gòu)、高效的方法和實用的工具，開發(fā)新的產(chǎn)品。其成果的主要形式是產(chǎn)品、專利、論文，主要“角色”是工程師，如著名計算機設(shè)計師埃克特、莫奇利、威爾克斯、布魯克斯、貝爾、克雷、薩克爾、凱恩等。

計算機產(chǎn)品創(chuàng)新為社會提供豐富多彩的、質(zhì)優(yōu)價廉的、用戶滿意的各種類型、各種層次的計算機產(chǎn)品。其成果的主要形式是產(chǎn)品和服務(wù)，主要“角色”是企業(yè)家、工程師。例如，莫爾領(lǐng)導(dǎo)的Intel公司按照莫爾定律的預(yù)測不斷提供各種類型的計算機CPU芯片，沃森領(lǐng)導(dǎo)的IBM公司半個多世紀(jì)以來不斷提供先進的系列計算機和多種外部設(shè)備，比爾·蓋茨領(lǐng)導(dǎo)的微軟公司不斷提供的Windows操作系統(tǒng)和Office辦公軟件等，喬布斯領(lǐng)導(dǎo)的Apple公司為全球廣大用戶提供人見人愛的Macintosh、iPAD等系列產(chǎn)品。財富雜志評選20世紀(jì)最后25年具有劃時代意義的40項發(fā)明，Intel公司的微處理器芯片和Apple公司的Macintosh兩項電子產(chǎn)品榜上有名。

計算機學(xué)科建設(shè)和創(chuàng)新主要在大學(xué)的計算機系（所）進行。從莫克利1946年夏在莫爾學(xué)院舉辦為期6周的“電子數(shù)字計算機設(shè)計理論與技術(shù)”培訓(xùn)班，到1956年佩利在卡內(nèi)基理工學(xué)院建立計算中心、為大學(xué)生講授程序設(shè)計課程，計算機科學(xué)教育逐步形成，計算機課程體系逐步完善。進而卡內(nèi)基理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)等陸續(xù)成立計算機系，到20世紀(jì)60年代初計算機學(xué)科已經(jīng)形成。ACM和IEEE/CS分別建立計算機科學(xué)和計算機工程的教育委員會，組織制訂推薦教育計劃。計算機科學(xué)研究、人才培養(yǎng)、師資隊伍建設(shè)、實驗環(huán)境建設(shè)等迅速發(fā)展。50多年來計算機學(xué)科范圍不斷擴展、內(nèi)容不斷豐富，逐步由一個新興的學(xué)科發(fā)展成為一個擁有計算機科學(xué)、計算機工程、軟件工程、信息系統(tǒng)、信息技術(shù)等子學(xué)科的成熟學(xué)科。計算機學(xué)科在計算機科研、人才培養(yǎng)、社會服務(wù)等方面做出了巨大貢獻，產(chǎn)生了廣泛的影響。計算機學(xué)科成果的主要形式是人才、論文、專利、新設(shè)備等，主要“角色”是教授?？▋?nèi)基·梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)等著名大學(xué)的計算機系在學(xué)科建設(shè)上已形成自身的傳統(tǒng)和優(yōu)勢。

理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新和學(xué)科創(chuàng)新相互依賴，相互促進，共同發(fā)展成就了計算機事業(yè)的輝煌，造就了一代又一代的計算機大師。準(zhǔn)確把握四類計算機創(chuàng)新的特點和規(guī)律是計算機學(xué)科與企業(yè)創(chuàng)新、發(fā)展和評估的基礎(chǔ)。

三、計算機大師成才的主要因素

我們常說做好一件事，內(nèi)因（主觀因素）是根據(jù)，外因（客觀因素）是條件，外因通過內(nèi)因起作用。大師們的創(chuàng)新成果取決于內(nèi)因和外因，取決于主觀和客觀兩方面的因素及主觀因素與客觀因素的結(jié)合。學(xué)師們的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)歷程發(fā)現(xiàn)，主觀因素主要包括勤奮、興趣、能力；客觀因素主要包括學(xué)術(shù)環(huán)境、社會環(huán)境等。主觀因素與客觀因素結(jié)合往往產(chǎn)生創(chuàng)新的激情、創(chuàng)新的過程和創(chuàng)新的成果。

1.成才的主觀因素

天才出于勤奮，任何創(chuàng)新都需要勤奮的學(xué)習(xí)和工作。佩利有一名言“一切名詞都可以變?yōu)閯釉~”，即通過自身的努力，一定能實現(xiàn)自己的目標(biāo)。勤奮是做好一切工作的基礎(chǔ)，計算機大師們都有勤奮好學(xué)、基礎(chǔ)厚、能力強的共同特點。

興趣是人們對某項事物或?qū)崿F(xiàn)某個“創(chuàng)意”、“夢想”的態(tài)度。創(chuàng)新源于興趣，源于對新事物的敏銳，需要探索的欲望。興趣的養(yǎng)成是長期形成的，20世紀(jì)40年代從事計算機硬件的計算機科學(xué)家，少年時代幾乎都喜愛物理或電氣，多數(shù)都有組裝收音機或無線電收發(fā)報機的興趣和經(jīng)歷；從事計算機軟件和算法的科學(xué)家，少年時代幾乎都喜歡數(shù)學(xué)。大師們對某一事物或創(chuàng)意產(chǎn)生濃厚興趣會激發(fā)出巨大的動力，去追求、去奮斗，必要時甚至做出巨大的犧牲。?？颂?4歲放棄攻讀博士學(xué)位的機會轉(zhuǎn)而擔(dān)任ENIAC總設(shè)計師的故事，里奇和湯普森利用業(yè)余時間使用陳舊的PDP計算機開發(fā)UNIX操作系統(tǒng)和C語言的故事，喬布斯在車庫中艱苦創(chuàng)業(yè)開發(fā)Apple的故事等，早已成為人們廣為流傳的佳話。

實現(xiàn)一個創(chuàng)意、一個夢想只有興趣是不夠的，還需要掌握和運用求解問題的知識、經(jīng)驗和技能，具備必要的獲取信息和學(xué)習(xí)的能力，語言和口頭的表達、交流能力，必要的組織、協(xié)調(diào)和社會活動能力等。善于不斷提出問題和解決問題的能力是計算機大師們成功的關(guān)鍵。能力源于理論學(xué)習(xí)和實踐經(jīng)驗。計算機大師們不論在學(xué)?；蛟诠ぷ鲘徫欢际智趭^好學(xué)，從事計算機理論研究的科學(xué)家和教授大多在國際名牌大學(xué)接受過良好的高等教育，并獲得博士學(xué)位。如佩利是麻省理工學(xué)院數(shù)學(xué)博士，威爾克斯是劍橋大學(xué)物理學(xué)博士，明斯基和麥卡錫是普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)博士，沃思是美國加州大學(xué)伯克利分校博士，艾倫·凱是猶他大學(xué)博士，等等。從事計算機開發(fā)（無論是硬件還是軟件）的學(xué)者們，幾乎都有在企業(yè)開發(fā)計算機的實際經(jīng)驗。如佩利在MIT、CMU從事計算機教育之前，曾在世界第一臺存儲程序并行計算機“旋風(fēng)”上，從事三年多半自動地面防空系統(tǒng)SAGE的程序設(shè)計和數(shù)據(jù)處理的工作，后到普渡大學(xué)建立計算中心并開發(fā)計算機語言的內(nèi)部變換器IT，在此基礎(chǔ)上開發(fā)代數(shù)語言Algol；貝爾既是DEC公司 PDP和VAX系列小型機的總設(shè)計師，又是CMU計算機系的教授，等等。

由于計算機大師們科研和教學(xué)、理論和實踐結(jié)合緊密解決問題能力強，因此一人可勝任多種“行當(dāng)”。程序設(shè)計語言大師不僅能設(shè)計程序設(shè)計語言，還能組織編寫編譯器。這樣的人到高等學(xué)校教課自然既可以講程序設(shè)計語言又可以講編譯原理和技術(shù)；計算機系統(tǒng)設(shè)計師不僅能設(shè)計計算機系統(tǒng)，熟悉計算機器件和電路設(shè)計，而且數(shù)學(xué)、物理功底深厚，到高等學(xué)校授課、帶實驗、編寫教材、指導(dǎo)研究生得心應(yīng)手。

創(chuàng)新需要不怕失敗的毅力，需要有敢于挑戰(zhàn)權(quán)威和傳統(tǒng)觀念的勇氣，否則創(chuàng)新的“夢想”是不可能實現(xiàn)的。如巴克斯在IBM公司提出FORTRAN語言和編譯器的創(chuàng)意時，招到IBM公司顧問、著名計算機專家馮·諾依曼的反對。馮·諾依曼認為，巴克斯的想法不現(xiàn)實，沒有實際意義。但巴克斯在IBM公司赫德的支持下頑強地堅持下來，發(fā)明了FORTRAN語言，并于1957年研制出IBM704計算機FORTRAN語言編譯器。

2.成才的客觀因素

成才的客觀因素包括學(xué)術(shù)環(huán)境和社會環(huán)境。

學(xué)術(shù)環(huán)境包括科學(xué)技術(shù)水平、研究試驗條件、學(xué)術(shù)帶頭人和團隊、研究經(jīng)費等。高水平的學(xué)術(shù)環(huán)境應(yīng)處于科技前沿，遇到和需要解決的學(xué)術(shù)問題具有重大的理論或?qū)嵺`價值，這樣才能激起人們的創(chuàng)新欲望和興趣。計算機發(fā)展不同時期從事的不同類型的創(chuàng)新活動對學(xué)術(shù)環(huán)境的要求有很大差異。一般說來，處于理論概念階段的創(chuàng)新對資源的要求低一些，一個人或幾個人在繼承和借鑒前人工作成果的基礎(chǔ)上即可完成，這樣的創(chuàng)新有一定的風(fēng)險，可能成功也可能失敗，比較適合大學(xué)或小型公司。如早期的計算機研制多在大學(xué)，其中概念創(chuàng)新、科學(xué)試驗是主要工作。而計算機產(chǎn)品創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、質(zhì)量保證、售后服務(wù)對資源的要求就比較高了。

創(chuàng)新的社會環(huán)境包括支持創(chuàng)新、鼓勵創(chuàng)新，尊重知識、尊重人才、尊重知識產(chǎn)權(quán)。要營造學(xué)術(shù)自由、包容的氛圍，這里關(guān)鍵是注重真才實學(xué)、重視實際效果，評價機制要務(wù)實、不求全責(zé)備，要適應(yīng)創(chuàng)新人才的成長規(guī)律。計算機創(chuàng)新成果的價值最終應(yīng)體現(xiàn)在計算機產(chǎn)品和服務(wù)上，必須接受社會和市場檢驗。學(xué)術(shù)成果的評價和市場檢驗的結(jié)果最終應(yīng)該一致。只有這樣計算機創(chuàng)新才能有生命力，才能推動技術(shù)和社會進步，得到社會的廣泛支持。

社會應(yīng)為企業(yè)和學(xué)校之間的人才流動創(chuàng)造條件，使學(xué)校、研究機構(gòu)、企業(yè)間的人員自由流動形成常態(tài)，自然形成產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的局面。

計算機大師們的共同特點是國際化。他們有國際化的視野，能廣泛進行國際合作和交流，大多數(shù)人都有在幾個國際一流大學(xué)、一流企業(yè)學(xué)習(xí)工作的經(jīng)歷。他們積極參與國際一流課題或計算機項目的研發(fā)，與國際一流的計算機大師們合作，站在巨人的肩膀上進行科技創(chuàng)新。取得的成果廣為人知，在國際學(xué)術(shù)界快速取得反響，及時得到推廣和應(yīng)用。20世紀(jì)60年代前后由ACM程序設(shè)計語言專家組與歐洲專家組聯(lián)合開發(fā)程序設(shè)計算法語言Algol60的過程就是很好的例證。參加Algol60研究工作的科學(xué)家后來都成為程序設(shè)計語言領(lǐng)域的知名專家。

四、計算機大師的成才路

1972年佩利在北京中美計算機學(xué)術(shù)交流時曾經(jīng)講過：“知識不是寶貝，把他藏起來怕被人偷去。知識是種子，播到各處發(fā)芽、生長、開花、結(jié)果?！币虼耍嬎銠C大師們十分重視學(xué)術(shù)交流和人員流動。

一個大型項目的成功往往培養(yǎng)出一批計算機大師。ENIAC研制成功后涌現(xiàn)出?？颂?、莫奇利、儒科夫、赫斯基、杰弗里·朱、伯克斯等。他們后來分別成為研制UNIVAC計算機、SWAC計算機、AVIDAC計算機的總設(shè)計師。人才流動為這些計算機的研制成功發(fā)揮了重要作用，也為人才的成長創(chuàng)造了條件。

1946年在莫爾學(xué)院舉辦的計算機培訓(xùn)班，開啟了計算機培訓(xùn)的先河。威爾克斯、阿里克山等參加了培訓(xùn)，馮·諾依曼等人也到莫爾學(xué)院調(diào)研和交流。他們結(jié)合自身的工作將ENIAC的成功經(jīng)驗和改進意見用于UNIVAC、EDSAC、MARK1、IAS、Whirlwind等計算機的開發(fā)，不僅促進了計算機性能的提高，也促進了劍橋大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)、麻省理工學(xué)院、普林斯頓大學(xué)的計算機人才培養(yǎng)和科學(xué)研究，為計算機課程建設(shè)、專業(yè)建設(shè)打下了基礎(chǔ)，促進了蘭德公司等企業(yè)的計算機業(yè)務(wù)的發(fā)展，如圖3所示。

發(fā)揮優(yōu)勢，“只做只有你才能做的事”，這是狄克斯特拉給年輕科技工作者的忠告，也是他從事科學(xué)研究的切身體會。計算機大師們?yōu)榱藢崿F(xiàn)自己的“創(chuàng)意”和“夢想”，往往主動適時地調(diào)整工作崗位。他們在一項工作完成時，便立即到企業(yè)、學(xué)校和科研機構(gòu)尋找適合自己下一步的工作，有時甚至自己開一個小公司，發(fā)揮自身的最大潛能。

利用顯示屏和鼠標(biāo)開發(fā)新型人機交互界面的Alto系統(tǒng)在施樂公司研制成功后，施樂公司沒能把這一重大技術(shù)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。研制Alto系統(tǒng)的技術(shù)骨干艾倫·凱到Apple公司工作，薩克爾、蘭普森先后到DEC公司、微軟公司工作。通過人才流動，把人機交互的視窗技術(shù)普及到Apple、Windows等產(chǎn)品中，推動了視窗技術(shù)、個人計算機的創(chuàng)新與發(fā)展。

計算機科學(xué)家、計算機工程師和企業(yè)家的成才路如圖4和5所示。

圖3 ENIAC項目的輻射作用

圖4 計算機科學(xué)家的成才路 圖5 計算機工程師和企業(yè)家的成才路

五、信息時代我國培養(yǎng)計算（機）創(chuàng)新性人才的機遇和挑戰(zhàn)

計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)科評估范文第4篇

 

1.1從“人工智能”到人機系統(tǒng)

 

Wiener的“控制論”和錢學(xué)森的“工程控制論”是人們研制較為簡單的系統(tǒng)，且系統(tǒng)運行的環(huán)境也不復(fù)雜情況下的一面旗幟。

 

1956年，在美國Dartmouth舉行的一個信息科學(xué)大會上，J.McCarthy和H.Simon倡議開展人類思維活動規(guī)律的研究，并給予其“人工智能”(ArtificialIntelligence)的命名。人工智能主要研究用人工的方法和技術(shù)來模仿、延伸及擴展人的智能，從而實現(xiàn)機器智能。迄今為止，這一方向雖然已取得了不少成就，如博弈、自動定理證明、模式識別、自然語言理解、自動編程和專家系統(tǒng)等，但是，傳統(tǒng)的人工智能在方法論上以符號推理為中心，企圖用機器來實現(xiàn)人類的思維活動。所以，許多年來的研究雖然取得了一些成就，但距離人工智能提出的目標(biāo)還有很大距離。

 

近三十年來，人工智能進展緩慢。1979年，H.L.Dreyfus《計算機不能做什么?》一書的副標(biāo)題就是“人工智能的極限”提出了人工智能存在不可逾越的障礙。緊接著，以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的“計算智能”和Brooks的反應(yīng)式結(jié)構(gòu)(“沒有表示”、“沒有推理”的系統(tǒng))給傳統(tǒng)的符號智能帶來了巨大沖擊。特別是日本提出的“第五代計算機”并沒有達到預(yù)期的目標(biāo)，僅以實現(xiàn)一個“人機對弈”而告終，這些事實都促使人們對“智能”(或“人工智能”)要有一個重新的認識。對人工智能四十年的研究進行反思，使人們從科學(xué)概念上明白了以往不自覺地企圖用機器解決一切問題的局限性，并試圖從科學(xué)觀念、研究目標(biāo)和方法論上打開思路，以重新認識，尋求新的途徑。

 

另一方面，四十年來，特別是從最近二十多年科學(xué)技術(shù)的發(fā)展來看，在當(dāng)前的信息社會中，信息技術(shù)是立國之本，信息化的進一步發(fā)展必然走向“智能化”因此，以“智能”為核心的技術(shù)是至關(guān)重要的。從兩次海灣戰(zhàn)爭以及其他局部戰(zhàn)爭，我們可以十分清楚地看出，今后的戰(zhàn)爭是人——機結(jié)合的智能系統(tǒng)之間的對抗，而智能技術(shù)將會覆蓋幾乎所有的工程技術(shù)領(lǐng)域。

 

既然完全基于機器的符號推理(也包括其他的智能方法)不能達到實現(xiàn)人的思維的目的，那么有沒有其他道路可循?這是人們都很關(guān)心的問題。解決這個問題要從兩方面著手。一方面，需要腦科學(xué)、認知科學(xué)等一些研究人的智慧的基礎(chǔ)學(xué)科繼續(xù)研究人的思維規(guī)律一一這也是人類永遠的追求。雖然目前還不能做到這一點，但人們總是在不遺余力、一步一步地向著這一目標(biāo)前進。當(dāng)然，這也是人類社會發(fā)展賦予智能學(xué)科的一個任務(wù)，這就是智能科學(xué)的目標(biāo)。另一方面，社會生產(chǎn)、生活、科技、軍事各個方面又提出了層出不窮的需求，迫切要求設(shè)備、系統(tǒng)、工程要“智能化”而現(xiàn)在尚沒有真正能模擬人的智慧的計算機,因此計算機還不能代替人。解決這個問題只有從兩方面入手，一方面實事求是，盡量開拓、發(fā)展當(dāng)前的計算機科學(xué)技術(shù)，使計算機盡可能多地幫助人做工作;另一方面，盡可能把人的智慧包含到系統(tǒng)中去，人要起主導(dǎo)作用，但要充分發(fā)揮計算機科學(xué)與技術(shù)的優(yōu)勢，創(chuàng)造出最有“智能”的人機結(jié)合系統(tǒng)。

 

具體來說，人機結(jié)合的系統(tǒng)就是將人作為一個組成部分包括到系統(tǒng)之中，并能清楚地區(qū)分出哪些工作應(yīng)該由人完成，哪些工作應(yīng)該由機器完成。在運行過程中，當(dāng)進行到需要人完成的工作時，系統(tǒng)就將工作交給人;而當(dāng)需要機器完成時，就將任務(wù)轉(zhuǎn)交給機器，最終構(gòu)成一套和諧的、協(xié)調(diào)的、高效的運行機制，以保證系統(tǒng)目標(biāo)的實現(xiàn)。

 

1.2“智能”學(xué)科的三個層次

 

根據(jù)研究任務(wù)的不同，智能科學(xué)技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容可以劃分為智能科學(xué)、智能技術(shù)、智能工程三個層次。

 

(1)智能科學(xué)(IntelligenceScience)

 

這是基礎(chǔ)研究的層次，它的主要任務(wù)是研究人的智慧，建立人機結(jié)合系統(tǒng)的理論，并用其模擬人的智慧。智能科學(xué)主要包括腦科學(xué)、思維科學(xué)、認知科學(xué)等在內(nèi)的基礎(chǔ)學(xué)科。

 

思維科學(xué)著重研究人的思維規(guī)律，也就是研究人是如何思維的，這種研究的目的是為了給人工智能提供基礎(chǔ)，也就是告訴計算機要模擬什么。而認知科學(xué)則是研究人的認識，也就是人是如何認識事物的，并將其擴展去研究動物的智能。

 

智能科學(xué)的成果將是整個智能科技發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。

 

(2)智能技術(shù)(IntelligenceTechnology)

 

在智能科學(xué)的框架內(nèi)創(chuàng)建人機結(jié)合的智能系統(tǒng)，需要有合適的方法、工具和技術(shù)，這就是智能技術(shù)。

 

信息的本質(zhì)是知識，而知識是構(gòu)成智能的基礎(chǔ)。因此，信息化發(fā)展必然走向智能化。

 

(3)智能工程(IntelligenceEngineering)

 

用智能科學(xué)的理念和思想，充分運用智能技術(shù)工具去創(chuàng)建各種應(yīng)用系統(tǒng)，這就是智能工程?！爸悄芑睂嵸|(zhì)上就是智能工程實現(xiàn)的過程和歸宿。智能工程是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)和社會發(fā)展的前沿陣地，特別是高技術(shù)發(fā)展的核心動力之一。同時，它也是當(dāng)前新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向、開發(fā)策略和顯著標(biāo)志。

 

2無處不在的智能科技

 

2.1前沿高技術(shù)是智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動力和源泉

 

智能科學(xué)技術(shù)是一個融合計算機、人工智能、模式識別等研究領(lǐng)域的交叉性學(xué)科，這些前沿高技術(shù)也是當(dāng)前智能科學(xué)發(fā)展的動力和源泉。

 

在所有系統(tǒng)中，體現(xiàn)智能行為的工具和載體就是計算機。所以，計算機科學(xué)很自然地成為智能科學(xué)發(fā)展最重要的支撐點和原動力之一。

 

以符號推理為基礎(chǔ)的人工智能方法和以人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)為代表的計算智能方法仍然是當(dāng)前智能技術(shù)的重要組成部分。它們從不同的途徑和方法進行問題求解，在搜索、規(guī)劃、學(xué)習(xí)等各類問題中取得了相當(dāng)有價值的成果。

 

模式識別是人類智能的一種體現(xiàn)。“模式”是一個極為廣泛的概念，如圖像、圖形、文字、語言都是一種“模式”。按Zadeh的定義，“模式識別”是一種從“模式”出發(fā)的一種非線性映射，它是一種技術(shù)，可以用來實現(xiàn)人類智慧的一部分功能，如文字識別(認字)、語言的說與聽等。模式識別的目的是將對象進行分類，可以是圖像、信號波形式或者任何可測量且需要分類的對象。模式識別在工業(yè)自動化以及信息處理和檢索中變得日益重要，這種趨勢把模式識別推向工程應(yīng)用研究的高級階段。在大多數(shù)機器智能系統(tǒng)中，模式識別是用于決策的主要部分。

 

模式識別技術(shù)在各種工程實際系統(tǒng)中大量存在。機器視覺的主要技術(shù)基礎(chǔ)就是模式識別;OCR(光學(xué)字符識別)是模式識別的另一個重要應(yīng)用，它是識別文字字符信息的很主要的手段;計算機輔助診斷也是另一個重要的應(yīng)用，多種醫(yī)學(xué)圖像處理已成為當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)的一個熱點;語言識別當(dāng)然是模式識別另一個研究和應(yīng)用的熱點。其他如指紋識別，以及其他生物器官的識別、簽名認證、文本檢索、表情和手勢識別，都是很有趣的研究領(lǐng)域，也是用來開發(fā)人機結(jié)合智能系統(tǒng)的很有價值的技術(shù)。

 

當(dāng)前，對復(fù)雜智能系統(tǒng)進行研究的核心是解決人與機器的結(jié)合問題，也就是人作為系統(tǒng)的一個組成部分參與到系統(tǒng)的運行中，系統(tǒng)功能中也應(yīng)體現(xiàn)出人的一部分作用。人與機器的結(jié)合有兩個層次，一是人作為一個成員，綜合到系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)中;一是人和機器的結(jié)合通過某個“人機界面”來實現(xiàn)。當(dāng)然，這種界面不僅僅是目前計算機普通采用的圖標(biāo)界面，而是包含了模式識別這類涉及感知方面問題的廣義的人機界面。這是當(dāng)前十分活躍的一個研究領(lǐng)域，最有代表性的包括多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(VirtualReality)技術(shù)。

 

2.2現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和復(fù)雜工程急需智能科學(xué)技術(shù)

 

隨著社會的發(fā)展，人類在生產(chǎn)、生活等各個方面也不斷提出新的需求，因此現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不斷壯大，并日趨復(fù)雜?，F(xiàn)在，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和復(fù)雜工程急需智能科學(xué)技術(shù)，一批已經(jīng)在發(fā)揮重要作用的技術(shù)如下：

 

*智能自動化和控制技術(shù)生產(chǎn)過程監(jiān)控、產(chǎn)品自動檢測和質(zhì)量控制、工藝參數(shù)的優(yōu)化和自動設(shè)定、故障自動診斷的報警等;

 

*智能CAD復(fù)雜工程的優(yōu)化設(shè)計智能儀表對工藝參數(shù)的自動分析、監(jiān)測、報警和調(diào)整;

 

智能交通紅綠燈管理、基于GPS與電子地圖的定位與導(dǎo)航、安全監(jiān)控、車流自動疏導(dǎo)等;

 

*智能仿真技術(shù)，這是大型復(fù)雜工程設(shè)計不可缺少的手段。

 

2.3智能科技是現(xiàn)代軍事科技(包括航天領(lǐng)域)最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一

 

智能科技是現(xiàn)代軍事科技最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。近代科技發(fā)展的歷史表明，軍事的需求總是科技創(chuàng)新的最大動力之一，“以軍帶民”是一般規(guī)律。軍用技術(shù)輻射和帶動國民經(jīng)濟是一條促進社會經(jīng)濟發(fā)展十分有效的途徑。因此，軍事科技(包括航天領(lǐng)域)也是應(yīng)用智能技術(shù)最多的領(lǐng)域之一。

 

未來戰(zhàn)爭的重要武器——無人作戰(zhàn)平臺(無人機、無人戰(zhàn)車、自主水下機器人、機器人士兵等)的自動導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、自動避障、目標(biāo)識別、自動駕駛和其他自主控制技術(shù)等都是智能技術(shù)的典型應(yīng)用。以無人機為例，它是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中掌握制空權(quán)的重要手段，在近年來的幾次局部戰(zhàn)爭中都發(fā)揮了很大作用，例如它可以進行偵察，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后引導(dǎo)有人飛機實行攻擊，并對攻擊效果進行評估。

 

在地面軍用機器人中，智能技術(shù)也發(fā)揮著重要作用。

 

地面軍用機器人不僅可以在平時幫助人類排除炸彈，完成要地保安任務(wù)，還可以在戰(zhàn)時代替士兵執(zhí)行掃雷、偵察和攻擊等各種任務(wù)。例如，美國的ALV是一種高水平的陸地自主軍用機器人，它采用各種智能技術(shù)來實現(xiàn)自主操作。ALV裝有高級彩色攝像機(視覺)，用以識別道路，同時還配備有陣列激光測距儀，用以識別障礙;它可以根據(jù)道路場景規(guī)劃行車路徑，避免碰撞，躲避障礙，實現(xiàn)公路上的自動駕駛，行車速度可達60千米/小時。除此之外，車上還可裝載各種儀器，以完成不同的偵察任務(wù)。

 

防爆(暴)機器人是機器人發(fā)揮威力的另一重要領(lǐng)域。暴徒、爆炸、火災(zāi)以及其他災(zāi)害都是非常危險的環(huán)境，因此用機器人去處理是減少危險、提高成功率的有效途徑。在反恐斗爭中，有針對性地研制這類機器人，是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

 

航天領(lǐng)域綜合展現(xiàn)了最高水平的智能科技，人造衛(wèi)星、航天器和各種太空探測器是當(dāng)代高水平智能技術(shù)的綜合體現(xiàn)。在2004年初，在火星成功著陸的火星探測機器人是最有說服力的例子之一。

 

2.4為人類生活服務(wù)是智能科技發(fā)展的廣闊天地

 

為人類生活服務(wù)是科技的重要方向。隨著人類生活水平的不斷提高，生活質(zhì)量也需要不斷改善，服務(wù)要求更周到，做到方便、舒適、節(jié)約、安全，更具人性化。這種需要也為智能科技的發(fā)展增添了新的活力。

 

具有一定智能的機器人代替人做服務(wù)工作是一種發(fā)展趨勢，這也是智能技術(shù)為人類服務(wù)最有代表性的事件之一。

 

這類機器人的典型例子有：可以自動完成清掃任務(wù)和自動充電的清掃機器人;能輔助醫(yī)生進行外科手術(shù)的醫(yī)療機器人;能為病人服務(wù)的機器人護士;可在家中進行巡視、監(jiān)測潛在危險情況并適時報警的家庭保安機器人;用于照顧老、病、殘的服務(wù)機器人等。

 

總而言之，只要有需要的地方，就有可能是機器人可以服務(wù)的地方。

 

3對"智能科學(xué)與技術(shù)〃專業(yè)架構(gòu)的思考

 

從上面列舉的很少一部分實例，我們已經(jīng)可以看出當(dāng)前智能科技的發(fā)展?fàn)顩r。它無處不在、發(fā)展迅猛、功效卓著，已經(jīng)成為當(dāng)前科技發(fā)展不可缺少的部分。它是許多重大工程的支撐，引領(lǐng)許多傳統(tǒng)領(lǐng)域向現(xiàn)代化方向發(fā)展，是當(dāng)代前沿高技術(shù)發(fā)展的重要方向。

 

另一方面，計算機科學(xué)、信息科學(xué)、控制科學(xué)等學(xué)科的進步，也極大地促進了智能科技的快速發(fā)展，智能化科技已經(jīng)展現(xiàn)出一幕幕誘人的場景?？萍及l(fā)展的根本是人才，“智能科學(xué)與技術(shù)”大學(xué)本科專業(yè)已經(jīng)成功設(shè)立，邁出了培養(yǎng)高層次人才的關(guān)鍵一步，這必將推動我國的智能科技更快地向前發(fā)展。

 

目前，追溯各個設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)學(xué)校的本源，可以發(fā)現(xiàn)各校之間差別甚大。有的學(xué)校的“人工智能”專業(yè)從計算機科學(xué)延伸而來，有的則來自控制科學(xué)和控制工程，還有的由信息科學(xué)的其他分支演變而來。在歸屬方面，有的學(xué)校將其歸于理科，而有的學(xué)校則將其納入工程學(xué)科。此外，設(shè)置該專業(yè)的行政學(xué)院亦有所區(qū)別，不同學(xué)校的智能學(xué)科分別隸屬于各類學(xué)院。這種現(xiàn)象正好說明“智能科學(xué)與技術(shù)”這一學(xué)科發(fā)展的多源性，學(xué)科發(fā)展的空間大，應(yīng)用需求面廣。

 

另一方面，面對這樣一個蓬勃發(fā)展、涉及面極廣的新興學(xué)科，如果培養(yǎng)各層次的人才，高校教育應(yīng)該有一個怎樣的架構(gòu)，已經(jīng)成為一個不可回避的問題擺在我們面前。解決好這個問題，就可能推動學(xué)科和人才培養(yǎng)順利發(fā)展。從學(xué)科發(fā)展的多源性和應(yīng)用面的廣譜性來看，智能學(xué)科不可能作為另一個學(xué)科的二級學(xué)科來發(fā)展。從學(xué)科的性質(zhì)來說，“智能科學(xué)與技術(shù)”應(yīng)該建立一級學(xué)科的架構(gòu)。根據(jù)我國教育體制的結(jié)構(gòu)以及多層次人才培養(yǎng)的需求，可以設(shè)想如下架構(gòu)。

 

“智能科學(xué)與技術(shù)”作為一級學(xué)科，設(shè)一級學(xué)科博士點，根據(jù)各個學(xué)校的不同情況，將其分別歸屬為理學(xué)或工學(xué)。對于不同的歸屬，該專業(yè)在培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方式上應(yīng)有所區(qū)別，理學(xué)應(yīng)偏重基礎(chǔ)研究，而工學(xué)則應(yīng)注重技術(shù)和工程。一級學(xué)科下設(shè)若干個二級學(xué)科，二級學(xué)科設(shè)碩士點和博士點。二級學(xué)科的設(shè)置需要更進一步考慮學(xué)科發(fā)展的多源性以及延拓應(yīng)用的專業(yè)性，梳理分類，并結(jié)合現(xiàn)實的需要與可能，經(jīng)過充分的討論后來決定，這是多層次架構(gòu)中最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。

 

以上架構(gòu)屬于人才培養(yǎng)架構(gòu)的高層次，即研究生培養(yǎng)階段。目前，更有現(xiàn)實意義的是解決本科階段培養(yǎng)中的問題?，F(xiàn)在，多所高校招收了“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的本科學(xué)生，并開始有畢業(yè)生走向社會，因此正是總結(jié)經(jīng)驗，走向新的發(fā)展階段的時機。本科教育是學(xué)科發(fā)展的根本，有了本科基礎(chǔ)，各層次人才培養(yǎng)就有了基礎(chǔ)，高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)就有了希望。由于“人工智能”學(xué)科的多源性，各個學(xué)校的培養(yǎng)方案有不少差別，有的按理學(xué)，有的按工學(xué)。按照國家的教育體制和社會需求，按理學(xué)或工學(xué)適當(dāng)規(guī)范本科教學(xué)方案，對當(dāng)前推進“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的健康發(fā)展是非常重要的。

計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)科評估范文第5篇

中小學(xué)信息技術(shù)課程可以追溯到20世紀(jì)50年代的計算機教育。近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以及人們對技術(shù)與社會關(guān)系認識的深入，它逐漸演變?yōu)橐粋€目標(biāo)多元、內(nèi)容豐富、方法多樣的現(xiàn)代教育領(lǐng)域，成為許多國家中小學(xué)的基礎(chǔ)教育課程?？疾靽鴥?nèi)外信息技術(shù)課程的發(fā)展歷程，它大體經(jīng)歷了“面向?qū)W科知識”、“面向?qū)W科工具”和“面向?qū)W科思維”的課程開發(fā)取向，每種開發(fā)取向也表現(xiàn)出不同的課程特征。

1.面向?qū)W科知識的信息技術(shù)課程

以學(xué)科邏輯為根據(jù)、圍繞知識結(jié)構(gòu)組織起來的學(xué)習(xí)內(nèi)容體系，即為面向?qū)W科知識的課程組織。20世紀(jì)70年代末，微型計算機的快速普及引發(fā)了教育學(xué)界的廣泛關(guān)注，為占得信息化社會發(fā)展的先機，世界發(fā)達國家紛紛開設(shè)中小學(xué)計算機課程，程序設(shè)計成為當(dāng)時計算機教育的主要內(nèi)容。1981年，前蘇聯(lián)計算機教育學(xué)家葉爾肖夫(A.P.Ershov)在第三屆世界計算機教育應(yīng)用大會上作了《程序設(shè)計———第二文化》的報告，提出了“程序設(shè)計文化”的觀點，他認為“是否具有編排與執(zhí)行自己工作的程序的能力是人們能不能有效完成各種任務(wù)的關(guān)鍵?，F(xiàn)代人除了傳統(tǒng)的讀、寫、算能力以外，還應(yīng)該具有一種可以與之相比擬的程序設(shè)計能力”。該觀點反映出計算機程序?qū)W習(xí)的理念：希望學(xué)生通過程序原理的學(xué)習(xí)，了解計算機知識，掌握計算機操作過程，以適應(yīng)計算機時代的生活。受程序設(shè)計觀念的影響，我國中小學(xué)計算機教育初期也將“發(fā)展學(xué)生程序設(shè)計技能”作為主要教育目標(biāo)。設(shè)計了掌握基本的BASIC語言，并初步具備讀、寫程序和上機調(diào)試的學(xué)習(xí)內(nèi)容。從實施過程來看，程序設(shè)計課程為青少年創(chuàng)造了接觸和了解計算機的機會，推動了計算機文化的普及。但是，從學(xué)生心理發(fā)展和學(xué)習(xí)過程來看，脫離了具體生活情境、忽視學(xué)生自身學(xué)習(xí)特點、抽象地向?qū)W生灌輸計算機程序知識，無疑也是對青少年身心成長的一種摧殘。此外，面對不斷變化的信息化世界，計算機課程并不是要把每位學(xué)生培養(yǎng)成程序設(shè)計專家，而是希望學(xué)生能夠具有信息技術(shù)學(xué)科的思維方式，正確理解計算機、人與社會的關(guān)系。因此，如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、發(fā)展學(xué)生獨特的學(xué)科思維就成為信息技術(shù)課程設(shè)計所面對的新挑戰(zhàn)。

2.面向?qū)W科工具的信息技術(shù)課程

20世紀(jì)80年代，計算機操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件日趨成熟，一些數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如Dbase）、電子報表系統(tǒng)（如Visculc）、文字處理系統(tǒng)（如WordStar）開始安裝到微型計算機上，越來越多非專業(yè)的人員開始從事計算機應(yīng)用工作。社會對計算機應(yīng)用的現(xiàn)實需求促使中小學(xué)計算機教育從“程序設(shè)計”向“工具應(yīng)用”轉(zhuǎn)型，學(xué)習(xí)內(nèi)容從前期的BASIC程序設(shè)計發(fā)展為計算機基礎(chǔ)知識、計算機基本操作與使用、計算機常用軟件介紹、計算機對現(xiàn)代社會的應(yīng)用等主要內(nèi)容。例如，美國東田納西州大學(xué)科爾教授在第四屆計算機教育應(yīng)用大會上發(fā)表的《面向職員的計算機課程》中將計算機教育的目標(biāo)界定為應(yīng)用者能夠在自己的教學(xué)科研、管理服務(wù)中把計算機作為一種有效的工具使用，其教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該包括文字處理、電子報表處理、數(shù)據(jù)庫、圖像處理等應(yīng)用軟件的使用。這種“技術(shù)學(xué)以致用”的觀點有著其存在的合理性，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機，特別是對即將畢業(yè)尋找工作的高年級學(xué)生來說，他們也非常希望學(xué)習(xí)一些實用的操作技能。但是從教育發(fā)展來看，基礎(chǔ)教育畢竟不能等同于社會職業(yè)教育，其最主要的任務(wù)還應(yīng)是促進學(xué)生綜合素質(zhì)的全面發(fā)展。事實上，如果過于強調(diào)信息技能操練，忽視信息技術(shù)本身所特有的解決問題的思維方法與應(yīng)用策略，隨著信息工具的快速發(fā)展，“當(dāng)學(xué)生離開學(xué)校進入社會之前，他們所學(xué)的工具技能就已經(jīng)落后于信息化社會的現(xiàn)實需要了”。

3.面向?qū)W科思維的信息技術(shù)課程

面向?qū)W科思維的課程設(shè)計強調(diào)學(xué)科知識與學(xué)科思維（DisciplinaryThinking）發(fā)展的結(jié)合，其目的是幫助學(xué)習(xí)者在知識學(xué)習(xí)的過程中形成獨特的學(xué)科思維方式，全面理解生活中的世界。近年來，信息技術(shù)的革新推動了全球信息化的發(fā)展。隨之，大眾傳媒擺脫了傳統(tǒng)的單向、線性、控制的信息傳播模式，進化為多元、互動、開放的信息化環(huán)境。信息受眾也從被動的“接受者”成為信息“者”。在此充滿新奇、變幻乃至誘惑的信息環(huán)境中，中小學(xué)信息技術(shù)課程就不應(yīng)局限于信息知識掌握和信息技能操練上，甚至也不應(yīng)停留于生活問題的解決上，而是更需要幫助青少年用信息技術(shù)學(xué)科思維方式理解信息世界，正確認識技術(shù)、個人、社會的內(nèi)在關(guān)系，發(fā)揮信息技術(shù)的積極因素。多元智能專家霍化德•加德納教授(Gardner,H.)在對學(xué)生多元智能發(fā)展研究中指出，“只限于學(xué)科知識（Subject-Matter）的學(xué)習(xí)雖然可以暫時增加學(xué)生的信息量，但過于強調(diào)知識記憶也會導(dǎo)致學(xué)生喪失解釋新問題的能力，這就需要尋求一種新的教育設(shè)計方式，即面向?qū)W科思維”。美國教育技術(shù)協(xié)會在《學(xué)生教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的修訂版中就反映了信息技術(shù)學(xué)科思維的理念，增加了“批判性思考”和“數(shù)字化公民”的指標(biāo)，指出學(xué)生要批判性地選擇工具和資源，理解與技術(shù)相關(guān)的人、文化、社會的相關(guān)問題，安全、合法、負責(zé)任地使用信息和技術(shù)。面向?qū)W生思維發(fā)展的信息技術(shù)課程擺脫了“純技術(shù)”教育的狹隘觀念，從社會生態(tài)學(xué)的視角來理解信息環(huán)境中各要素的關(guān)系，希冀幫助青少年在“學(xué)技術(shù)”、“用技術(shù)”的基礎(chǔ)上，能夠從現(xiàn)實情境中，批判性地認識技術(shù)變革給信息環(huán)境帶來的整體影響，并應(yīng)用學(xué)科思維解決信息生活中的現(xiàn)實問題。綜上可看出，信息技術(shù)課程開發(fā)的三種取向并不是截然對立的，而是隨著研究者對信息技術(shù)課程認識的深入，從一個階段向另一個階段的發(fā)展。面向?qū)W科思維的信息技術(shù)課程是在繼承信息知識、技術(shù)工具課程取向的基礎(chǔ)上，關(guān)注學(xué)生內(nèi)在思維發(fā)展，希望學(xué)生能夠像“信息技術(shù)學(xué)科專家”那樣深刻地思考信息化世界。

二、信息技術(shù)課程的學(xué)科思維：本質(zhì)與特征

加涅（RobertMillsGagne）在認知心理學(xué)研究中將認識領(lǐng)域的學(xué)習(xí)結(jié)果分為三大類，即言語信息、智力技能和認知策略。其中，認識策略是指學(xué)生學(xué)習(xí)后形成的對內(nèi)控制能力，以及調(diào)控認知活動的特殊認知技能，是學(xué)生內(nèi)在價值的學(xué)習(xí)結(jié)果。就學(xué)科教育而言，其認知領(lǐng)域的教育意義既體現(xiàn)在外顯的知識與技術(shù)學(xué)習(xí)方面，也反映在內(nèi)隱的認識策略學(xué)習(xí)上。因此，信息技術(shù)課程在合理安排信息知識與技能、強調(diào)學(xué)生信息技術(shù)解決問題的應(yīng)用行為時，更需要關(guān)注學(xué)生利用信息技術(shù)處理問題的內(nèi)在思維發(fā)展，形成利用信息技術(shù)認識世界的獨特思維方式，即計算思維、設(shè)計思維和批判性思維。

1.信息技術(shù)課程需關(guān)注學(xué)生的計算思維

算法是應(yīng)用于計算機中產(chǎn)生特定結(jié)果的一種精確、系統(tǒng)的方法。從技術(shù)實現(xiàn)來看，它直接體現(xiàn)著計算機解決問題的方法與過程。近年來，隨著信息技術(shù)工具的普及與推廣，算法思想已廣泛滲透于人們的日常生活、工作與學(xué)習(xí)之中。2006年，卡耐基梅隆大學(xué)周以真教授（JeannetteM.Wing）在計算機科學(xué)協(xié)會（ACM）年會報告中，明確提出發(fā)展學(xué)習(xí)者以算法為核心的計算思維（ComputationThinking），她認為“信息化社會的思維方式應(yīng)是涵蓋了計算機科學(xué)領(lǐng)域中所采用的最廣泛的心理工具，是對問題解決、系統(tǒng)設(shè)計、人類行為理解的綜合能力反映。發(fā)展學(xué)生計算思維就是要‘像計算機科學(xué)家’那樣去思考信息化問題。當(dāng)然，這些問題絕不只是應(yīng)用于計算機科學(xué)領(lǐng)域，它適合信息技術(shù)所滲透的每一個角落。”顯然，高度信息化社會的思維方式已超越了傳統(tǒng)計算機環(huán)境中“為計算而思維（ThinkingforComputing）”的學(xué)術(shù)觀念，而是將其放在信息化社會大背景下進行研究，形成“用計算而思維（ThinkingwithComputing）”的數(shù)字化生存的普適理念，以“算法”為核心的、關(guān)注人機互動的計算思維已成為信息化社會中處理問題的一種重要思維方式。2011年美國計算機科學(xué)教師協(xié)會（CSTA）研制的《中小學(xué)計算機課程標(biāo)準(zhǔn)》和2012年英國學(xué)校計算課程工作小組（ComputingatSchoolWorkingGroup，CAS）研制的《學(xué)校計算機和信息技術(shù)課程》都將計算思維作為課程的核心內(nèi)容。發(fā)展學(xué)生“數(shù)據(jù)抽象、模型建構(gòu)、回歸驗證、數(shù)字實現(xiàn)”的計算思維方式、提高學(xué)生利用信息技術(shù)解決問題的能力是信息技術(shù)課程的一種重要的內(nèi)在價值。

2.信息技術(shù)課程需關(guān)注學(xué)生的設(shè)計思維

“設(shè)計”是一種創(chuàng)造性的規(guī)劃活動，其目的是為事件、過程、服務(wù)以及在整個活動周期中所構(gòu)成的系統(tǒng)建立一個高效的組織方式。西蒙（Simon）在《人工科學(xué)》中分析了“設(shè)計科學(xué)”的內(nèi)容體系，認為設(shè)計不僅是技術(shù)教育的專業(yè)要素，更應(yīng)是每個知書識字的人的核心素養(yǎng)。1990年，馬奇（March.S）和史密斯(Smith.G)等人在西蒙理論的基礎(chǔ)上系統(tǒng)闡述了設(shè)計科學(xué)的“概念、結(jié)構(gòu)、模型與方法”，強調(diào)設(shè)計者要通過建立行為、形成知識、使用知識、評價知識來實現(xiàn)設(shè)計，并突出說明“構(gòu)造與評價”作為設(shè)計科學(xué)特有的活動與思維方式。由此可見，設(shè)計思維（DesignThinking）正是設(shè)計者經(jīng)過相應(yīng)的設(shè)計活動或?qū)W習(xí)相應(yīng)的設(shè)計知識后，所具備的擅長于設(shè)計的專業(yè)技巧，是一種特殊的思維形式，表現(xiàn)在處理問題上包括有“現(xiàn)象分析”、“問題識別”、“事實表征”、“概念產(chǎn)生”、“方案形成”、“方案評價”的過程。從表現(xiàn)形式來看，設(shè)計思維更強調(diào)通過形象化、結(jié)構(gòu)性的方式來表示設(shè)計進程中的模糊屬性，以此來明確所需設(shè)計的作品和研究過程的方案。如今，隨著越來越多的信息技術(shù)應(yīng)用于人們的生存空間，怎樣區(qū)分復(fù)雜的信息現(xiàn)象、如何基于現(xiàn)實需要合理選擇技術(shù)工具，怎樣制定與驗證應(yīng)用信息技術(shù)解決問題的可行方案，這都是對信息化社會成員設(shè)計思維的考查。通過信息技術(shù)課程發(fā)展學(xué)生的設(shè)計思維，也就有益于學(xué)生將所學(xué)習(xí)的信息知識與技能遷移于解決實際的設(shè)計問題之中。

3.信息技術(shù)課程需關(guān)注學(xué)生的批判思維

所謂“批判思維（CriticalThinking）”是指人們對于某種事物、現(xiàn)象和主張能發(fā)現(xiàn)其問題所在，根據(jù)特有的思維邏輯作出的理性思考。早在20世紀(jì)初，美國哲學(xué)家約翰•杜威(JohnDewey)就在對個體反思研究的基礎(chǔ)上概述了“批判思維”的概念，認為它是反思過程中所表現(xiàn)出來的解決問題的思考方式。1990年，范西昂（PeterFacione）等人開展了“批判思維特征”的研究，研究報告指出，“個體批判思維的培養(yǎng)并不完全在于是否知道一個批判思維的概念，最主要的還應(yīng)該是明確批判思維的度量標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)性特征。基于此，他們提出了‘澄清意義、分析論證、評估證據(jù)、推理判斷’的批判思維分析維度和真實情境下合理運用批判思維的‘心智習(xí)慣（MentalHabit）’”。近年來，青少年接觸信息技術(shù)和媒體信息的頻度和時間迅速增長，也引發(fā)了“迷戀電視”、“沉迷網(wǎng)絡(luò)”等嚴峻的社會問題。媒體文化研究者波茲曼（NeilPostman）就曾尖銳地指出“教育的目的本應(yīng)是讓學(xué)生們擺脫現(xiàn)實的奴役，學(xué)會獨立地思考。然而，紛繁復(fù)雜的媒介信息卻使得年輕人正竭力朝著相反的方向努力———為適應(yīng)現(xiàn)實而改變自己，失去獨立思考的意識”。因此，青少年缺少了對信息及信息工具的批判意識與分析能力，將個人陷于信息技術(shù)固有的程序控制之中，也就很有可能成為信息技術(shù)的“奴隸”，為技術(shù)所“異化”。2008年，國際教育技術(shù)協(xié)會（ISTE）分析了學(xué)生使用信息技術(shù)工具中的現(xiàn)實問題，重新修訂“面向?qū)W生的教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（NETS•S）”，將批判思維作為一項重要內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，明確提出要“發(fā)展學(xué)生批判思維的技能，引導(dǎo)學(xué)生合理地使用數(shù)字化工具和資源作出信息選擇與判斷，解決具體問題”。因此，發(fā)展學(xué)生的批判思維，提高學(xué)生對信息應(yīng)用的自控能力是中小學(xué)信息科技教育的內(nèi)在價值之一。

三、面向?qū)W科思維的信息技術(shù)課程設(shè)計：框架與結(jié)構(gòu)

面向?qū)W科思維的課程設(shè)計是知識技能學(xué)習(xí)與應(yīng)用情境的結(jié)合，它不僅關(guān)注學(xué)生需要學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容，同樣也引導(dǎo)學(xué)生理解為什么要學(xué)這些內(nèi)容、怎樣學(xué)習(xí)這些內(nèi)容以及如何用這些內(nèi)容進行專業(yè)交流，即發(fā)展學(xué)生“了解學(xué)科專業(yè)的基本目的，理解學(xué)科專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)、掌握學(xué)科專業(yè)的探究方法、懂得學(xué)科專業(yè)的交流方式”等四項基本能力。由此可見，面向?qū)W科思維的信息技術(shù)課程設(shè)計與開發(fā)，既不能脫離“知識”而孤立地談“學(xué)科思維”，也不能忽視“學(xué)科方法”講普遍性的“思維方式”，而是在綜合分析學(xué)科結(jié)構(gòu)、學(xué)生特點、社會需要的基礎(chǔ)上，對學(xué)科課程的學(xué)習(xí)緣由、知識內(nèi)容、探究方法和交流方式進行一體化的架構(gòu)。

1.樹立科學(xué)、技術(shù)與社會（STS）三元課程觀

科學(xué)技術(shù)革命引發(fā)了生產(chǎn)工具的變革，同樣也使得整個“科學(xué)范式(Paradigms)”發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)換。在此過程中，如果人們?nèi)鄙倭藢θ恕⒖茖W(xué)技術(shù)、社會一致性的思考，忽視技術(shù)生態(tài)“范式”的重新建構(gòu)，就很有可能會引發(fā)人類生存環(huán)境的潛在危機。當(dāng)前，社會存在的青少年“網(wǎng)絡(luò)上癮”、“沉迷手機”等社會問題，也時時提醒著信息技術(shù)課程設(shè)計者“不僅要關(guān)注信息知識與技能的學(xué)習(xí)，也要幫助學(xué)生理解技術(shù)本身與社會發(fā)展的內(nèi)在關(guān)系，通過批判性思維技能分析信息現(xiàn)象，作出合理決定，解決信息化問題”。STS課程觀以綜合、多樣化的方式描述科學(xué)技術(shù)與社會的關(guān)系，將學(xué)生的個人生活、科學(xué)技術(shù)和社會發(fā)展有機結(jié)合起來，實現(xiàn)人、科學(xué)技術(shù)和社會的一體化教育。正如亞格爾（R.E.Yager）指出的那樣：STS教育為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)提供了一個真實的社會情境，其中既包含了各個理論上的認識，也融入了其他方面的許多因素，其課程理念本身也就具備發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造性的教學(xué)環(huán)境特點。因此，承擔(dān)著培養(yǎng)數(shù)字化公民的中小學(xué)信息技術(shù)課程就需要樹立STS的科學(xué)課程觀，從而實現(xiàn)知識學(xué)習(xí)、技能掌握、思維發(fā)展的統(tǒng)一。

2.融合原理、方法與工具三類知識

一門充分發(fā)展的學(xué)科課程應(yīng)有其獨特的核心概念、邏輯結(jié)構(gòu)和表達方式，以此反映學(xué)科課程的本體價值。中小學(xué)信息技術(shù)作為一門基礎(chǔ)性課程，同樣需要明晰知識結(jié)構(gòu)，辨清邏輯關(guān)系，融合課程本身所固有的原理、方法、工具三類知識。2008年，俄羅斯聯(lián)邦教育部重新修訂中小學(xué)“信息與信息交流技術(shù)”課程標(biāo)準(zhǔn)，從信息過程、信息技術(shù)和信息對象等三個方面構(gòu)建知識體系。其中，信息過程的內(nèi)容包括信息表征、信息傳輸、信息加工等；信息技術(shù)的內(nèi)容涵蓋信息交流技術(shù)主要設(shè)備的原理特征、評價指標(biāo)、應(yīng)用過程與方法等；信息對象的創(chuàng)建與處理的內(nèi)容包括多媒體信息化數(shù)字化、數(shù)據(jù)庫、編程和建模等，以此構(gòu)成課程的知識技能體系，突出“計算（Computing）”在本學(xué)科的核心地位。再如，華盛頓大學(xué)LawrenceSnyder教授按照美國國家自然科學(xué)基金會研發(fā)的“通曉信息技術(shù)（BeingFluentwithInformationTechnology）”的內(nèi)容要求，從信息技術(shù)技能、算法和數(shù)字化信息、數(shù)據(jù)和信息、程序設(shè)計等四個方面分析信息技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，將計算機和網(wǎng)絡(luò)原理知識、應(yīng)用方法和工具特征融合到知識體系之中，發(fā)展學(xué)生的信息通曉能力?？梢?，當(dāng)前無論國外教育研究部門還是專家學(xué)者，都希望通過對信息技術(shù)的原理、方法與工具三類知識的融合，構(gòu)建信息科技課程內(nèi)容體系，明確核心概念，理順要素關(guān)系，通過引導(dǎo)學(xué)生理解信息技術(shù)學(xué)科的本體價值，發(fā)展學(xué)生獨特的信息技術(shù)思維方式。

3.滲透信息技術(shù)學(xué)科方法與探究過程

學(xué)科課程的本質(zhì)特征既取決于它特有的學(xué)科邏輯體系，也表現(xiàn)在它獨特的研究方法和話語體系。斯卡特金（M.H.CKATKNH）在對學(xué)科結(jié)構(gòu)的研究中指出，“科學(xué)的學(xué)科課程既要包括重要的學(xué)科事實、概念、法則、理論，也要反映出它探究方法、認知活動的邏輯操作和思維方式”。中小學(xué)信息技術(shù)課程同樣需要幫助學(xué)生了解信息技術(shù)學(xué)科的話語體系和探究方法，引導(dǎo)學(xué)生能夠用信息技術(shù)的學(xué)科方法和研究過程去理解信息現(xiàn)象，思考信息問題。1990年，艾森堡（MikeEisenberg）和博克曼（BobBerkowitz）博士在對信息技術(shù)探究過程和應(yīng)用方法中發(fā)現(xiàn)信息能力不同于技術(shù)工具的操作技能，如果缺少了應(yīng)用方法與策略的學(xué)習(xí)，這些特定的技能也不能為學(xué)生提供不同情形下的技術(shù)應(yīng)用遷移，也就無法實現(xiàn)問題的解決。據(jù)此，他們開發(fā)出發(fā)展學(xué)生批判思維和設(shè)計思維的信息問題解決的Big6技能方案，將信息能力的發(fā)展貫穿于任務(wù)確定、策略分析、信息檢索與獲取、信息應(yīng)用、信息生成、過程與結(jié)果評價的學(xué)習(xí)過程中。2013年，英國教育部對中小學(xué)信息技術(shù)課程進行了改革，將“計算思維”和“設(shè)計思維”的發(fā)展作為信息技術(shù)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵過程，要求學(xué)生通過“交流”與“合作”的方式，體驗利用信息技術(shù)獲取、分析、判斷、加工、綜合、創(chuàng)新、信息的過程，引導(dǎo)學(xué)生嘗試使用“結(jié)構(gòu)分析”、“模型設(shè)計”、“程序開發(fā)”和“調(diào)試完善”的學(xué)科方法進行信息交流。顯然，這種具有學(xué)科特征的、調(diào)控思維的過程與方法，也正是我國當(dāng)前課程改革非?？粗氐膶W(xué)習(xí)目標(biāo)。

四、面向?qū)W科思維的課程開發(fā)：高中信息技術(shù)課程的重構(gòu)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，我國高中信息技術(shù)課程得以建立與實施，同樣隨著信息技術(shù)應(yīng)用的“傻瓜化”和“日?；?rdquo;，信息技術(shù)課程也面臨著重重困惑。一方面信息技術(shù)工具的普及提高了學(xué)生的信息技術(shù)應(yīng)用能力，另一方面機械的操作練習(xí)也限制了學(xué)生對信息技術(shù)課程本質(zhì)特征的理解。實現(xiàn)知識技能與方法過程的統(tǒng)一，發(fā)展學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科的思維能力，就成為信息技術(shù)課程重構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.建立信息技術(shù)學(xué)科思維的表現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)

表現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)（PerformanceStandards）解釋了在一定學(xué)習(xí)水平層次上學(xué)生應(yīng)表現(xiàn)出來的行為特征，是一種可操作性的、具有等級特征的標(biāo)準(zhǔn)體系。從應(yīng)用效能來看，它既可以把抽象的學(xué)習(xí)目標(biāo)細化為可操作性的具體要點，也可以表述這些具體要點之間的相互關(guān)系，保持學(xué)習(xí)目標(biāo)的整體特征。在面向?qū)W科思維的課程設(shè)計中，為了能明確學(xué)科思維的具體學(xué)習(xí)結(jié)果，知道學(xué)習(xí)結(jié)束后所應(yīng)具備的信息技術(shù)的學(xué)科能力，就有必要建立與之相對應(yīng)的表現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)。例如，美國計算機教師協(xié)會（CSTA）制定的“學(xué)校計算機課程標(biāo)準(zhǔn)”，建議10年級學(xué)生要能夠“聚焦于真實世界問題，應(yīng)用計算思維和批判思維完成解決問題的方案，通過信息技術(shù)工具實現(xiàn)這些方案”。為了達到這種學(xué)科思維的要求，他們制定了與之相對應(yīng)的表現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)：分辨利用計算科學(xué)能處理的、難處理的、不能處理的問題；對于難以解決的問題，能夠解釋啟發(fā)式算法（HeuristicAlgorithms）的近似方案；批判性地檢測分類算法，并執(zhí)行原算法；通過模型和模擬分析數(shù)據(jù)來確認方案?？梢?，建立一套清晰、具有可操作性的信息技術(shù)學(xué)科思維的表現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)，既有利于師生對學(xué)科思維的理解，也便于組織教學(xué)內(nèi)容，有針對性地開展教學(xué)。如同CSTA研究報告所言，“面向計算思維的計算機教育的表現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)，不僅明確了對教師和學(xué)生教與學(xué)的期望，也建立了一個根本的等級體系，影響著教育管理者怎樣選擇、分配和利用教學(xué)資源。”

2.設(shè)計與表現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)相一致的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)框架

學(xué)科思維之所以能對學(xué)科規(guī)律作出間接的、概括的反映，一定程度上在于它是以學(xué)習(xí)者自身的知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)的。沒有足夠的知識經(jīng)驗，學(xué)科思維也難以很好地發(fā)揮作用。信息技術(shù)課程的重構(gòu)也需要按照信息技術(shù)科學(xué)的內(nèi)在邏輯體系和學(xué)科思維的表現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)建構(gòu)與之相對應(yīng)的知識結(jié)構(gòu)和內(nèi)容框架。2012年，英國計算課程工作小組從“語言、機器、計算；數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)表示、信息交流與合作；抽象與設(shè)計；寬泛的計算情境”等方面構(gòu)建計算（Computing）學(xué)習(xí)的知識框架。近年來，無論國外的專家學(xué)者還是教育研究部門，在中小學(xué)信息技術(shù)課程建構(gòu)過程中都開始關(guān)注信息技術(shù)的本體內(nèi)容，并將此貫穿于課程設(shè)計之中。借鑒國際先進研究成果和國內(nèi)經(jīng)驗，筆者通過分析信息技術(shù)自身的原理、方法和工具特征，梳理了其中的核心概念和內(nèi)在關(guān)系，從計算、通信、控制等三個領(lǐng)域建構(gòu)了促進高中學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科思維發(fā)展的知識結(jié)構(gòu)框架，將此融合于學(xué)科活動情境之中，為學(xué)生提供了解決信息問題的知識支撐。

3.組織信息技術(shù)學(xué)科思維遷移的教學(xué)活動