時間:2023-12-06 11:09:51
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇對信息與計算科學的認識范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
JeannetteWing指出,計算思維能力是人們在閱讀、寫作、算數基本思維能力以外的一種思維能力。閱讀、寫作、算數其實就是系統思維的組成:語言、數學和邏輯。系統思維是通過感知、注意、記憶、分析、解決問題等自然思維能力學習語言、數學、邏輯形成的系統思維能力。在系統思維的三個組成部分之上,通過知識思維中的計算思維內容的學習形成了以計算思維形式為本質的系統思維層面的計算思維。JeannetteWing認為科學正在積極應用計算方法、計算手段、計算思維推進科學具體學科的發展,特別是在生物學領域。計算機和計算機科學與科學結合不僅僅是使用計算方法、計算手段、計算思維促進科學的發展,而是正在給科學帶來一場深刻的進化。
計算認知正在成為傳統思維語言認知、數學認知、邏輯認知之后的第四個認知成分;計算機正在成為傳統思維語言認知、數學認知、邏輯認知的大腦認知器官之后的第四個認知器官。感覺器官的感覺能力自400年前的科學革命以來,已經有了來自科學、技術方面的許多延伸。認知器官的認知能力自20世紀40年代產生的計算機和20世紀60年代產生的計算機科學以來,也已經有了質量和數量的延伸。在21世紀,計算機和計算機科學帶來的認知能力的延伸正在給相容邏輯維度上的認識論的知識系統和信息系統帶來科學的變化。計算機和計算機科學延伸了感知、注意、記憶、分析、解決問題的自然思維,以計算機和計算機科學為內容的計算認知和計算思維增加了語言、數學、邏輯的系統思維維度。自然思維的延伸和系統思維維度的增加正在引起科學知識系統的深刻變化。新型科學不斷形成,人們習慣和熟悉的科學正在成為同計算科學結合形成的新型科學的子集。
2教育學中的計算思維與計算思維的教育
2012年9月11日至12日,在英國曼徹斯特舉行的英國學習技術協會(AssociationforLearningTechnology,ALT)的年會上,AaronSloman作了“什么是計算思維?誰需要計算思維?為什么需要計算思維?計算思維可以學習嗎?計算思維可以教嗎?”的演講。JeannetteWing提出計算機科學的計算思維概念之后不到十年的時間,愛爾蘭的國立愛爾蘭大學(NationalUniversityofIreland)梅努斯分校的計算機科學系便設立了計算思維的本科教育,有完整的大綱和課程設置。這個本科教育大綱和課程設置直接回答了AaronSloman演講中5個問題的后兩個問題:計算思維可以學習,計算思維可以教授。國立愛爾蘭大學計算機科學系這個專業的目標是集成和統一計算機科學、數學和哲學,課程是從現有的計算機科學課程、數學課程和哲學課程中挑選、重新組合形成的一個課程集合。從知識系統的角度看,沒有一門新的課程屬于計算思維課程。
計算思維是一個橫跨思維和知識的涉及多個學科的組合概念,從事計算機相關工作的專家和學者率先感覺到了計算思維的存在,并從自己熟悉的眼前的第一步開始進入計算思維這個領域。對計算思維在不同學科的不同認識和描述并不影響人們對計算思維的感知和在教育中對計算思維的培養。對計算思維本質的認識已經超出了計算機科學的范圍,但這并不影響在計算機科學領域對計算思維規律的認識和在教育學領域對計算思維的培養。關鍵是要在計算機科學領域認識計算思維,要在教育學領域應用計算思維進行計算思維的培養,對計算思維的觀察必須從科學哲學和哲學的角度出發。計算思維的教育主要在計算機科學計算思維和計算機應用計算機思維領域,通過計算機科學知識系統和計算機應用知識系統的教學和學習進行。計算機科學從20世紀60年代成為獨立學科以來已經有完整的知識系統和相應的教育體制。計算機科學的知識體系也在發展變化中,有關計算思維的課程也在甄別和抽象形式化的過程中。人們都知道認識論中有認識主體、認識客體、知識系統三個基本組成部分。對于計算思維來說,認識的主體是人的大腦中認識計算思維所需要的智力和思維能力,認識的客體是客觀存在的計算思維,認識結果的知識系統是計算思維知識系統。同一般清晰可見的認識對象的認識主體、認識客體、知識系統分別是三個獨立的系統不同,計算思維的認識主體、認識客體、知識系統三個系統之間相互交織、關系重疊。原因是計算思維既是認識的主體,又是認識的客體,同時還是認識結果的知識系統。
3計算機大賽中的計算思維能力培養
目前,對于如何在大學的計算機課程中培養學生的計算思維能力,國內學者已提出了一些很好的構想。陳國良院士認為大學第一門計算機基礎課程是計算思維培養的一個關鍵。哈爾濱工業大學的戰德臣教授認為,大學第一門計算機基礎課程必須強化思維性教學改革,強調可實現思維的教授與培養。浙江大學的何銘欽教授等在對九校聯盟(C9)聯合聲明的解讀中提出,一方面要突出相應領域問題求解的核心思路和基本方法,另一方面要通過小規模的應用系統設計與實現,使學生領悟應用系統級的問題求解方式。因此計算思維能力的培養不僅僅局限于大學的計算機課程,更應貫穿于計算機課程的課程設計、計算機大賽等綜合實踐活動中,通過應用系統的設計與實現逐步啟發和培養學生的計算思維能力。計算機設計大賽是大學生綜合運用計算機知識和計算思維的一個創新實踐活動,大賽作品本身就是計算機知識和計算思維應用的表現。學生通過對具體問題進行理論建模和工程實施,不但運用了計算機知識和計算思維,同時拓展了計算機知識,增強了計算思維能力。大賽內容包括軟件應用與開發、微課(課件制作)、數字媒體設計、中華優秀傳統文化微電影、中華民族文化元素、動漫游戲創意設計、軟件服務外包及計算機音樂創作8大類別。從問題求解的角度來看,每一類作品都需要對現實世界的具體應用問題進行抽象和模型化,并通過計算機硬件平臺來展現。通過講解這些實際問題的解決思路,可以培養學生運用計算機知識進行問題求解的計算思維。完成作品的過程涉及從作品策劃、構思、設計到開發、的各個階段,大賽作品是由設計者通過計算機模型化出來的虛擬世界,展示了設計者如何利用計算機科學的知識、方法和模型進行問題求解、系統設計和人類行為理解的整個計算思維過程。學生在作品的設計開發過程中,逐步培養了運用計算機科學的知識、方法和模型進行抽象、自動化的計算思維能力。
在指導學生參賽的過程中,教師通過大賽引導學生主動參與知識的學習,在實踐活動中有意識地逐步培養學生個人的計算思維。數據庫、計算機網絡、程序設計的基本概念、原理和方法都體現著計算機科學家的計算思維,在指導教師有意識地引導和系統規劃下,學生通過學習和應用數據庫、計算機網絡和程序設計,能夠了解計算的方法和模型,建立起利用計算機求解問題的基本思路,站在計算思維的高度觀察和處理問題,從而改變舊的思維方式和工作方式,有意識地培養計算思維。例如,在大賽作品的設計中,關注點分離是控制和解決復雜問題的一種思維方法,該方法先將復雜問題進行合理的分解,再分別研究問題的不同側面(關注點),最后綜合得到整體的解決方案,在計算機科學中的典型表現即“分而治之”。在數據庫設計、龐雜的數據管理和數據庫應用開發中,經常采用“分而治之”的思想。數據庫設計采用軟件工程的思想,自頂向下將設計任務劃分為多個階段,每個階段有各自相對獨立的任務,相鄰階段又互相聯系、互相承接,共同完成整個設計任務;面對復雜的數據管理和維護任務,也進一步分解為數據恢復、并發控制、數據完整性和安全性的保護、數據庫的運行維護等多個子任務,由不同的子系統負責,并相互協作保護數據在運行過程中的正確性和有效性;在進行基于數據庫的應用開發中,模塊化是最常用的最有代表性的一個分解方法。這些數據庫的知識點都充分體現了計算思維的方法。信息化教學為大學生提供了豐富的學習資源:微課、優秀大賽作品和計算思維專題,創設環境,鼓勵大學生通過自主學習、探究學習,培養計算思維能力。我們在大賽活動中充分尊重學生的主體性,通過教學方法的改革和對學生主觀能動性的開發,創建了以培養計算思維為核心的協作學習、研究性學習模式。指導教師把計算模型、算法、并行計算、云計算這些計算思維的思想融入到計算機大賽活動中,與專業課程的知識點緊密銜接起來,進行深入細致的實例分析,使學生不再覺得計算思維是懸空抽象的概念,而是實實在在的思維方法,從而真正做到了教學與科研的互補與相互促進。
目前,檢察機關不同程度地使用了計算機作為辦公或辦案的工具,但是應用水平普遍不高,大部分是單項應用,系統的標準化、通用性和易用性都較低,與檢察業務聯系不緊密、聯網功能和保密功能不理想。產生這種情況的一個重要原因是我們對計算機檢察信息系統缺乏一個科學、正確和統一的認識。這直接影響了檢察機關計算機信息系統的建設工作。究竟什么是計算機檢察信息系統,這一點在理論上和實際工作中都沒有精確的定義,而檢察機關在不斷改革發展,計算機技術特別是網絡技術也在飛速發展,這一概念的內涵也在隨之相應豐富和變化。本人認為,計算機檢察信息系統是檢察業務系統與以計算機技術為核心的信息技術相結合的產物,是管理科學與系統科學在檢察系統中的具體應用。從不同的學科角度來認識計算機檢察信息系統會有不同的側重。
一方面,從檢察業務系統的角度看,計算機檢察信息系統是采用計算機及網絡技術對原有檢察業務工作進行的改進、提高和發展,對檢察工作相關信息進行收集、加工、處理、存貯、傳輸、綜合分析,以便更加準確、高效、方便地服務于檢察工作。是用信息科學和管理科學的方法對現有檢察工作流程及機構設置進行科學分析,并在此基礎上建立的一套計算機輔助系統。計算機檢察信息系統絕不僅僅是有幾臺電腦處理一般文書或者建立一個局域網就做到的。目前很多檢察機關對計算機檢察信息系統的認識仍停留在非常膚淺的水平上,對現有檢察業務沒有形成系統科學的認識,只注重業務工作的具體事務,不注重從信息科學的角度分析問題。事實上,檢察機關作為國家法律監督部門,其職能的實現不僅具有嚴格的法律程序和很強的政策性,而且檢察機關內部與外部的信息流轉具有內在的規定性,具有一般信息系統的基本特點。用系統科學的方法分析計算機檢察信息系統是當前檢察機關開展計算機應用工作所急需樹立的基本觀點。對這一問題的種種錯誤認識直接導致了系統開發工作和應用推廣工作的困難。比如有的單位領導雖然很重視計算機應用工作,但往往直接要求技術部門實現某一具體的功能,而沒有系統的規劃,結果不僅應用成果難以聯網,而且標準化和規范化都很低,甚至存在嚴重的安全隱患。有的同志甚至把辦公自動化與檢察信息系統相混淆。一般認為,廣義的辦公自動化系統包含計算機檢察信息系統,檢察信息系統是辦公自動化系統的一個子系統;狹義的辦公自動化系統僅指以文書處理為核心的辦文系統。
本人認為,計算機檢察信息系統的內容包括與檢察機關相關的辦公及業務處理的全過程,具體包括案件管理、文書處理、人事管理、設備管理、檔案管理、行政財務管理等子系統,各子系統均具有統計、檢索、共享、聯網等功能特性。其中案件管理子系統是核心內容,與其他子系統有機聯系。根據檢察工作的發展情況,還應逐步增加預防信息管理系統。檢察業務是計算機檢察信息系統的核心,計算機只是工具,過分依賴技術設備或者輕視技術手段的看法都是不可取的。只有用系統的觀點認識計算機檢察信息系統,才能從根本上改變以往檢察機關開展計算機及網絡應用工作的被動局面,徹底跳出不斷開發不斷否定以及重硬件不重軟件、硬件不斷更新卻一直不夠用、軟件不停開發卻一直不好用的怪圈。
檢察機關的工作具有嚴格的法律程序,具有信息處理的連續性、網絡性、保密性等特點。機構設置在相對穩定的同時也在不斷改革發展之中。只有用系統科學和管理科學的方法認識檢察工作,才能有效建立高效靈活適應變化的計算機檢察信息系統。對現有檢察工作特別是業務工作進行科學抽象、綜合分析,是正確理解計算機檢察信息系統的前提。由于對檢察工作缺乏系統科學和管理科學以及信息科學方面的認識,所以我們在建立計算機檢察信息系統時會不自覺地把這項工作簡單地認為是使用計算機的幾項功能,從而造成計算機應用工作難以形成系統化、網絡化,甚至造成局部效率提高了,整體效率反而降低的結果。
另一方面,從計算機及網絡技術的角度看,計算機檢察信息系統是以計算機技術為核心的信息技術在檢察工作中的具體應用。
利用計算機進行信息處理是計算機的重要應用方面,隨著網絡技術的飛速發展,網絡化已經成為計算機信息系統的基本特征。計算機及網絡技術的廣泛應用,正在深刻影響著社會生活的各個方面。計算機及網絡技術的功能早已超出了數值計算、控制、設計等傳統應用領域,與各行業的結合使得傳統行業的運轉模式發生深刻的變化。計算機及網絡技術在檢察機關的應用,不僅是發揮一般性的文字處理功能,更重要的是發揮出計算機及網絡技術的自動化、網絡化、智能化等功能。計算機檢察信息系統是綜合了軟件工程、數據庫、局域網與廣域網、信息安全技術、多媒體技術等多種技術而在檢察工作中的系統化應用,是計算機應用技術的新領域,檢察工作的特點直接影響著計算機應用技術的具體實現。檢察機關具有不同于其他部門的特點,工作具有法定的程序,不僅系統信息具有很強的保密要求,而且系統內部的實現過程甚至開發過程都有很強的保密要求,這在開展計算機應用工作時,對計算機應用開發人員提出了新的要求。所以在系統開發時,對各開發階段的管理控制具有其特殊性。從計算機及網絡技術的角度正確認識計算機檢察信息系統對于成功地建立計算機檢察信息系統是致關重要的。
二。如何開發計算機檢察信息系統
開發計算機檢察信息系統的工作涉及面很廣,是一項復雜的系統工程。這里主要就當前普遍存在的幾個突出問題進行分析:
1.正確認識,科學規劃。對計算機檢察信息系統的內容和特點要有正確全面的認識,不僅檢察機關的領導和技術部門要有正確認識,廣大干警也要對計算機檢察信息系統有充分的認識。對建立計算機檢察信息系統后,檢察工作的新情況新要求要有足夠的準備。
對計算機檢察信息系統既要長遠規劃,又要具有動態性,用發展的眼光辯證地對待規劃。一個好的規劃對順利建立和運用計算機檢察信息系統有著長遠的影響。規劃工作包括系統建設的各個方面,對將來可能發生的變化要有足夠的適應性。要避免因檢察機關的人員調整而影響系統建設。建設計算機檢察信息系統不僅是一個技術性的工作,這項工作在一定程度上反映出檢察工作的政策傾向。應盡量減少因個人喜好對規劃工作的影響。
對于計算機檢察信息系統的建設周期,要統籌規劃,既與正常的檢察工作相適應,又要立足長遠,避免短期行為。
2.重在應用。這是檢驗計算機檢察信息系統質量的唯一標準,要避免過份強調技術的先進性,也要避免不尊重技術的傾向或者形式化的建設。技術工作不是形象工程,也不是門面工作。計算機檢察信息系統的效果最終要通過實際應用來檢驗。檢察機關廣大干警對檢察業務很熟,但對技術系統的運用能力相對較弱。是否易用、實用在很大程度上影響系統的實施和推廣。技術人員對此要有足夠的認識,避免單純從技術的觀點處理問題。
3.經濟適中,適當超前。計算機檢察信息系統是一項投資較大的系統工程。包括硬件費用、軟件費用、網絡費用、管理及培訓費用。不僅有建設費用,而且有運行費用及維護費用。檢察機關經費普遍比較緊張,不可能只選擇最先進的設備及開發運行方式,另一方面,計算機及網絡技術飛速發展,檢察工作也在不斷改革,也沒有必要設想建立一個一勞永逸的系統。條件好的單位可以盡量選擇生命周期長的硬件、軟件及運行方式。運行方式要盡量超前,但設備配置要逐步增加。根據信息技術的發展規律,硬件每半年就出現一代新產品,同時價格在不斷下降。所以在選型上要適當超前,配備時分步實施。
4.合理組織和管理開發隊伍。計算機檢察信息系統的開發涉及到檢察工作的方方面面以及計算機技術的多個領域,根據檢察機關的實際情況,基層檢察院最好由檢察長全面負責計算機檢察信息系統的建設工作,以便在重大問題上協調、把關、及時決策。由檢察機關各職能部門的業務骨干、技術部門的專業人員、專業開發單位的人員共同組成開發組。各類人員既有側重,又相互配合。其中參與開發的檢察干警和技術人員可以由區級檢察院和市級檢察院共同組成。
不能把技術部門變成軟件開發部門,盡管有些基層檢察院具有相當強的開發實力,但完全由檢察系統內部的技術人員開發存在一系列問題,技術斷升級、人員培訓及系統維護等都是專業性系統性的工作,如果完全由技術部門進行開發,技術人員的精力及主要工作重點將發生變化,出現其他一系列問題。目前一些條件好的檢察院已經逐步把檢察機關部分后勤服務等工作交由社會化服務機構進行,以便使檢察干警更好地履行法律監督職能及其他檢察工作。檢察技術部門也應在職能定位上逐步達到有關法律要求,不能把檢察技術部門當成單純的技術開發部門。
發揮技術與檢察業務兩用人才的作用是成功的關鍵,要讓他們參加全部開發過程的工作。目前有相當一部分基層檢察院的技術部門領導只懂法律知識、不懂技術知識,不能以行政職務級別的高低當作技術水平的高低。破除權威迷信,不懂技術的同志更容易迷信權威,這些現象現在在機關單位仍相當普遍。要充分發揮技術與檢察業務兩用人才的積極性、主動性和創造性。技術與檢察業務兩用人才不是檢察業務人員學習一點計算機知識或者計算機技術人員知道一些法律知識就夠的,而是要精通檢察業務的同時精通計算機及網絡技術。開發系統不同于對系統的簡單使用,要具備專業水準和開拓創新能力才行。不僅要懂技術理論和檢察理論,更要懂檢察實務和計算機應用技術。技術與檢察業務兩用人才是檢察機關的保貴財富,一定要充分發揮他們的作用,人盡其才。
在是否聘請專業開發單位的問題上,一直存在幾種不同的看法。我認為,各單位的情況不同,不能一概而論。只要能夠組成上面所述的開發組就可以。至于聘請專業開發單位是否就一定有技術保證、一定會帶來保密、后續服務等問題,這些都要具體分析。各種開發人員的構成方式都存在優缺點,關鍵是要樹立系統科學的觀點,對開發工作采取正確的管理方法,而不要在具體形式上過分糾纏。
有人認為直接購買商品化的軟件系統是最簡便高效的方式,我認為這種看法并不正確。一方面,基層檢察院的機購設置與職能劃分不盡一致,商品化的軟件系統在具有通用性的同時必然缺少針對性,甚至好看不適用。另一方面,軟件只是計算機檢察信息系統的一部分內容,計算機檢察信息系統不僅包括軟件,還包括硬件、網絡、相應的管理制度、人員配備、與上下級的聯網等內容。商品化的軟件系統可以作為局部子系統,但不能代替整個計算機檢察信息系統的建設工作。比如可以適當選用閱文系統軟件,人事管理軟件。要注意現成商品化軟件與整個系統的接口問題、數據一致性與數據冗余問題,在網絡環境下,還要特別注意對軟件系統進行安全性檢驗。如何有效檢驗目標程序在網絡環境中的安全性是目前計算機安全領域的一項新課題。直接購買商品化的軟件系統在一定時期內或某個具體應用項目上是可行的,但不能過分依賴商品化軟件系統。事實上,我們只有在財務系統等少數幾項標準化較強的領域較好地發揮了商品化的軟件系統的作用。
5.嚴格遵循軟件工程的方法
在軟件開發階段要嚴格遵循軟件工程的方法。按照軟件生存周期各階段的要求進行工作。經過系統分析、軟件項目計劃、需求分析、軟件設計、編碼、軟件測試和軟件維護幾個步驟。不論系統規模的大小,都應在開發建設過程中嚴格遵循軟件工程的方法,這不僅有利于開發工作,更有利于維護升級工作和系統文檔管理,既可以有效保證系統質量,還能減低因人員變動、環境變化引起的系統改變的工作量。
目前,檢察機關不同程度地使用了計算機作為辦公或辦案的工具,但是應用水平普遍不高,大部分是單項應用,系統的標準化、通用性和易用性都較低,與檢察業務聯系不緊密、聯網功能和保密功能不理想。產生這種情況的一個重要原因是我們對計算機檢察信息系統缺乏一個科學、正確和統一的認識。這直接影響了檢察機關計算機信息系統的建設工作。究竟什么是計算機檢察信息系統,這一點在理論上和實際工作中都沒有精確的定義,而檢察機關在不斷改革發展,計算機技術特別是網絡技術也在飛速發展,這一概念的內涵也在隨之相應豐富和變化。本人認為,計算機檢察信息系統是檢察業務系統與以計算機技術為核心的信息技術相結合的產物,是管理科學與系統科學在檢察系統中的具體應用。從不同的學科角度來認識計算機檢察信息系統會有不同的側重。
一方面,從檢察業務系統的角度看,計算機檢察信息系統是采用計算機及網絡技術對原有檢察業務工作進行的改進、提高和發展,對檢察工作相關信息進行收集、加工、處理、存貯、傳輸、綜合分析,以便更加準確、高效、方便地服務于檢察工作。是用信息科學和管理科學的方法對現有檢察工作流程及機構設置進行科學分析,并在此基礎上建立的一套計算機輔助系統。計算機檢察信息系統絕不僅僅是有幾臺電腦處理一般文書或者建立一個局域網就做到的。目前很多檢察機關對計算機檢察信息系統的認識仍停留在非常膚淺的水平上,對現有檢察業務沒有形成系統科學的認識,只注重業務工作的具體事務,不注重從信息科學的角度分析問題。事實上,檢察機關作為國家法律監督部門,其職能的實現不僅具有嚴格的法律程序和很強的政策性,而且檢察機關內部與外部的信息流轉具有內在的規定性,具有一般信息系統的基本特點。用系統科學的方法分析計算機檢察信息系統是當前檢察機關開展計算機應用工作所急需樹立的基本觀點。對這一問題的種種錯誤認識直接導致了系統開發工作和應用推廣工作的困難。比如有的單位領導雖然很重視計算機應用工作,但往往直接要求技術部門實現某一具體的功能,而沒有系統的規劃,結果不僅應用成果難以聯網,而且標準化和規范化都很低,甚至存在嚴重的安全隱患。有的同志甚至把辦公自動化與檢察信息系統相混淆。一般認為,廣義的辦公自動化系統包含計算機檢察信息系統,檢察信息系統是辦公自動化系統的一個子系統;狹義的辦公自動化系統僅指以文書處理為核心的辦文系統。
本人認為,計算機檢察信息系統的內容包括與檢察機關相關的辦公及業務處理的全過程,具體包括案件管理、文書處理、人事管理、設備管理、檔案管理、行政財務管理等子系統,各子系統均具有統計、檢索、共享、聯網等功能特性。其中案件管理子系統是核心內容,與其他子系統有機聯系。根據檢察工作的發展情況,還應逐步增加預防信息管理系統。檢察業務是計算機檢察信息系統的核心,計算機只是工具,過分依賴技術設備或者輕視技術手段的看法都是不可取的。只有用系統的觀點認識計算機檢察信息系統,才能從根本上改變以往檢察機關開展計算機及網絡應用工作的被動局面,徹底跳出不斷開發不斷否定以及重硬件不重軟件、硬件不斷更新卻一直不夠用、軟件不停開發卻一直不好用的怪圈。
檢察機關的工作具有嚴格的法律程序,具有信息處理的連續性、網絡性、保密性等特點。機構設置在相對穩定的同時也在不斷改革發展之中。只有用系統科學和管理科學的方法認識檢察工作,才能有效建立高效靈活適應變化的計算機檢察信息系統。對現有檢察工作特別是業務工作進行科學抽象、綜合分析,是正確理解計算機檢察信息系統的前提。由于對檢察工作缺乏系統科學和管理科學以及信息科學方面的認識,所以我們在建立計算機檢察信息系統時會不自覺地把這項工作簡單地認為是使用計算機的幾項功能,從而造成計算機應用工作難以形成系統化、網絡化,甚至造成局部效率提高了,整體效率反而降低的結果。
另一方面,從計算機及網絡技術的角度看,計算機檢察信息系統是以計算機技術為核心的信息技術在檢察工作中的具體應用。
利用計算機進行信息處理是計算機的重要應用方面,隨著網絡技術的飛速發展,網絡化已經成為計算機信息系統的基本特征。計算機及網絡技術的廣泛應用,正在深刻影響著社會生活的各個方面。計算機及網絡技術的功能早已超出了數值計算、控制、設計等傳統應用領域,與各行業的結合使得傳統行業的運轉模式發生深刻的變化。計算機及網絡技術在檢察機關的應用,不僅是發揮一般性的文字處理功能,更重要的是發揮出計算機及網絡技術的自動化、網絡化、智能化等功能。計算機檢察信息系統是綜合了軟件工程、數據庫、局域網與廣域網、信息安全技術、多媒體技術等多種技術而在檢察工作中的系統化應用,是計算機應用技術的新領域,檢察工作的特點直接影響著計算機應用技術的具體實現。檢察機關具有不同于其他部門的特點,工作具有法定的程序,不僅系統信息具有很強的保密要求,而且系統內部的實現過程甚至開發過程都有很強的保密要求,這在開展計算機應用工作時,對計算機應用開發人員提出了新的要求。所以在系統開發時,對各開發階段的管理控制具有其特殊性。從計算機及網絡技術的角度正確認識計算機檢察信息系統對于成功地建立計算機檢察信息系統是致關重要的。
二。如何開發計算機檢察信息系統
開發計算機檢察信息系統的工作涉及面很廣,是一項復雜的系統工程。這里主要就當前普遍存在的幾個突出問題進行分析:
1.正確認識,科學規劃。對計算機檢察信息系統的內容和特點要有正確全面的認識,不僅檢察機關的領導和技術部門要有正確認識,廣大干警也要對計算機檢察信息系統有充分的認識。對建立計算機檢察信息系統后,檢察工作的新情況新要求要有足夠的準備。
對計算機檢察信息系統既要長遠規劃,又要具有動態性,用發展的眼光辯證地對待規劃。一個好的規劃對順利建立和運用計算機檢察信息系統有著長遠的影響。規劃工作包括系統建設的各個方面,對將來可能發生的變化要有足夠的適應性。要避免因檢察機關的人員調整而影響系統建設。建設計算機檢察信息系統不僅是一個技術性的工作,這項工作在一定程度上反映出檢察工作的政策傾向。應盡量減少因個人喜好對規劃工作的影響。
對于計算機檢察信息系統的建設周期,要統籌規劃,既與正常的檢察工作相適應,又要立足長遠,避免短期行為。
2.重在應用。這是檢驗計算機檢察信息系統質量的唯一標準,要避免過份強調技術的先進性,也要避免不尊重技術的傾向或者形式化的建設。技術工作不是形象工程,也不是門面工作。計算機檢察信息系統的效果最終要通過實際應用來檢驗。檢察機關廣大干警對檢察業務很熟,但對技術系統的運用能力相對較弱。是否易用、實用在很大程度上影響系統的實施和推廣。技術人員對此要有足夠的認識,避免單純從技術的觀點處理問題。
3.經濟適中,適當超前。計算機檢察信息系統是一項投資較大的系統工程。包括硬件費用、軟件費用、網絡費用、管理及培訓費用。不僅有建設費用,而且有運行費用及維護費用。檢察機關經費普遍比較緊張,不可能只選擇最先進的設備及開發運行方式,另一方面,計算機及網絡技術飛速發展,檢察工作也在不斷改革,也沒有必要設想建立一個一勞永逸的系統。條件好的單位可以盡量選擇生命周期長的硬件、軟件及運行方式。運行方式要盡量超前,但設備配置要逐步增加。根據信息技術的發展規律,硬件每半年就出現一代新產品,同時價格在不斷下降。所以在選型上要適當超前,配備時分步實施。
4.合理組織和管理開發隊伍。計算機檢察信息系統的開發涉及到檢察工作的方方面面以及計算機技術的多個領域,根據檢察機關的實際情況,基層檢察院最好由檢察長全面負責計算機檢察信息系統的建設工作,以便在重大問題上協調、把關、及時決策。由檢察機關各職能部門的業務骨干、技術部門的專業人員、專業開發單位的人員共同組成開發組。各類人員既有側重,又相互配合。其中參與開發的檢察干警和技術人員可以由區級檢察院和市級檢察院共同組成。
不能把技術部門變成軟件開發部門,盡管有些基層檢察院具有相當強的開發實力,但完全由檢察系統內部的技術人員開發存在一系列問題,技術斷升級、人員培訓及系統維護等都是專業性系統性的工作,如果完全由技術部門進行開發,技術人員的精力及主要工作重點將發生變化,出現其他一系列問題。目前一些條件好的檢察院已經逐步把檢察機關部分后勤服務等工作交由社會化服務機構進行,以便使檢察干警更好地履行法律監督職能及其他檢察工作。檢察技術部門也應在職能定位上逐步達到有關法律要求,不能把檢察技術部門當成單純的技術開發部門。
發揮技術與檢察業務兩用人才的作用是成功的關鍵,要讓他們參加全部開發過程的工作。目前有相當一部分基層檢察院的技術部門領導只懂法律知識、不懂技術知識,不能以行政職務級別的高低當作技術水平的高低。破除權威迷信,不懂技術的同志更容易迷信權威,這些現象現在在機關單位仍相當普遍。要充分發揮技術與檢察業務兩用人才的積極性、主動性和創造性。技術與檢察業務兩用人才不是檢察業務人員學習一點計算機知識或者計算機技術人員知道一些法律知識就夠的,而是要精通檢察業務的同時精通計算機及網絡技術。開發系統不同于對系統的簡單使用,要具備專業水準和開拓創新能力才行。不僅要懂技術理論和檢察理論,更要懂檢察實務和計算機應用技術。技術與檢察業務兩用人才是檢察機關的保貴財富,一定要充分發揮他們的作用,人盡其才。
在是否聘請專業開發單位的問題上,一直存在幾種不同的看法。我認為,各單位的情況不同,不能一概而論。只要能夠組成上面所述的開發組就可以。至于聘請專業開發單位是否就一定有技術保證、一定會帶來保密、后續服務等問題,這些都要具體分析。各種開發人員的構成方式都存在優缺點,關鍵是要樹立系統科學的觀點,對開發工作采取正確的管理方法,而不要在具體形式上過分糾纏。
有人認為直接購買商品化的軟件系統是最簡便高效的方式,我認為這種看法并不正確。一方面,基層檢察院的機購設置與職能劃分不盡一致,商品化的軟件系統在具有通用性的同時必然缺少針對性,甚至好看不適用。另一方面,軟件只是計算機檢察信息系統的一部分內容,計算機檢察信息系統不僅包括軟件,還包括硬件、網絡、相應的管理制度、人員配備、與上下級的聯網等內容。商品化的軟件系統可以作為局部子系統,但不能代替整個計算機檢察信息系統的建設工作。比如可以適當選用閱文系統軟件,人事管理軟件。要注意現成商品化軟件與整個系統的接口問題、數據一致性與數據冗余問題,在網絡環境下,還要特別注意對軟件系統進行安全性檢驗。如何有效檢驗目標程序在網絡環境中的安全性是目前計算機安全領域的一項新課題。直接購買商品化的軟件系統在一定時期內或某個具體應用項目上是可行的,但不能過分依賴商品化軟件系統。事實上,我們只有在財務系統等少數幾項標準化較強的領域較好地發揮了商品化的軟件系統的作用。
5.嚴格遵循軟件工程的方法
當前,以計算機技術和網絡技術為主的信息技術正全面而深刻地影響著世界經濟和社會發展的進程,先進的信息技術推動著國家經濟和社會的發展.因此,信息技術的發展水平、教育水平和應用水平的高低,已經成為推動和制約社會發展的重要標志。眾所周知,計算機科學既是一個知識更新快,新技術、新器件和新方法不斷涌現的科學,又是一門實踐性應用性很強的學科,計算機的應用已滲透到社會的各行各業和各個領域,而且任何一個計算機應用都會在中學生中普及和開展計算機科學與技術教學是適應社會的需求,也是21世紀對人才的基本要求。如何保證教學質量,培養學生的技術能力,是每一位教育者研究的方向和命題。但是,從現實中,不難看出,開展這項教學工作還存在一些問題,解決問題成為教師深入研究并不斷改進、制定最佳方案的根由,筆者認為,唯有此,才能不斷提高中學生的信息技術能力和教師自身的專業水平。
一、存在問題
(一)傳統教學模式與現代計算機學的實踐教學模式的矛盾。多數學校的授課教師由于受到應試傳統教育模式的影響,在計算機授課的過程中往往按照傳統的應試教育方法進行授課,這樣一來計算機的課程很難對學生有吸引力,即使現在很多學校有了自己的多媒體教室、計算機機房,但是計算機科學的發展瞬息萬變,很難滿足學生知識的個性化需求。
(二)應試教育的局限性導致,很多重要性考試的科目中計算機課程的分值幾乎為零。由于計算機的科技知識瞬間性,很多學校對計算機課程安排相對較少。大部分學校認為,和其它教學科目相比,計算機科目課程相對不太重要,課程安排不僅時間短,而且教材內容呆板,長期不變,不能及時更新,直接影響到中學生的信息技術教育。
(三)教學內容陳舊,教學方法落后。在教學內容、課程體系和培養模式上存在問題.難以滿足計算機行業應用的需要。
(四)壓縮計算機信息與技術課程,教學時間不充足。學生上計算機信息與技術是一種游戲心態,不重視,不進取。
(五)教育經費投入不足。教學設備數量少、質量差,尤其是硬件設備更差,并且實驗設備更新緩慢,教育設施缺乏,學生難以得到較先進的綜合型訓練。
(六)教師學歷層次、職稱結構不合理,教學水平相對偏低。
二、對策
(一)學校方面要認識到重要性。面對計算機科學與技術教學存在的問題,首先學校要有統一的認識,認識到本門學科的重要性,從而在制定總體教學計劃時,綜合考慮到計算機科學與技術課的授課時間,解決硬件問題,配備齊全計算機,并能夠將其納入到必考學科之中,引起教師的重視和學生心中的重要性。要通過培訓等,讓計算機科學與技術教學的教師定期出外培訓學習,提高專業水平,適應教育的需要,滿足學生的需求。
(二)教師要認識到教學的重要性
1.教師的認識帶動學生的認知。針對不少學生學習計算機課程目的不明確以及初中計算機課程不受重視這一問題,教師應該首先明確計算機課程的重要性,無論是對于教師自己,還是學生,都要明確計算機學習已經成為現代社會的必需?,F代科技迅速發展,知識總量以前所未有的速度增加,計算機技術是現代信息科學技術的基礎,是現代信息社會的主要技術之一,它已被廣泛應用于社會的各個領域,對人類社會的進步與發展產生了重大而深遠的影響,正在并將繼續改變人類的學習方式、工作方式和生活方式。因此,計算機已經成為人們日常工作和學習中的必備工具,計算機能力也成為衡量一個人綜合素質的重要指標。中學計算機教育是一項面向未來的現代化教育,是中小學素質教育的重要內容。計算機課程將逐步成為中小學的一門獨立的知識性與技能性相結合的基礎性學科,并為學生適應現代信息社會中的學習、工作和生活方式打下必要的基礎。因此,初中教師要從思想上首先重視計算機教育,認真備課,在日常教學中多進行教法研究與教學交流,以促進初中計算機教學效果的提高。
中圖分類號:G642
文獻標識碼:A
1引言
密碼學能有效保障信息的機密性、認證性、完整性和不可否認性,是信息安全的核心技術之一,為信息安全提供了深刻的理論依據和豐富的應用實踐基礎。目前各大高校已為信息安全專業、計算機科學與技術、通信工程和信息與計算科學專業的本科生或研究生開設了密碼學課程,如北京大學、上海交通大學、哈爾濱工業大學、武漢大學、西安電子科技大學、電子科技大學等,也有一些教研[1-4]。然而,對于更多的高校,密碼學課程的教學卻處于探索階段。
公立函館未來大學(Future University-Hakodate)位于日本北海道函館市龜田中野町,始建于2000年,是一所以信息科學為特色的公立大學。該校有兩大學院(系統信息科學研究科和系統信息科學專業)和三學部(信息建筑學科、復雜系統學科和系統信息科學部)。學校研究與教育涵蓋了以硬件為中心的計算機科學、認知科學、信息系統設計與復雜系統。雖建校不久,但該校的密碼學學科卻取得了驕人的成績,在高木剛(Tsuyoshi Takagi)教授的帶領下,在雙線性配對運算方向已到達國際先進水平。筆者在公立函館未來大學從事博士后研究期間,旁聽了高木剛教授面向計算機專業碩士生開始的密碼學課程,并和他交流了教學經驗及學術思想,感觸頗深。本文就該校密碼學課程設置與教學方法進行了描述和討論。
2密碼學課程的特點
作為信息安全和其他信息科學類專業的一門專業基礎課,密碼學課程具有以下特點[4]:
(1) 作用和地位十分重要。密碼學是實現保密通信和信息系統安全的主要技術手段和工具,信息安全的保密性、認證性、完整性和不可否認性等屬性都需要用密碼學的工具來完成。隨著計算機和計算機網絡在軍事、政務、金融、商業等部門的廣泛應用,社會對計算機的依賴越來越大,如果計算機系統的安全受到破壞,將導致社會的混亂并造成巨大損失。因此,確保計算機系統的安全已成為世人關注的社會問題并成為信息科學的熱點研究領域。密碼技術是信息安全的關鍵技術之一,幾乎所有的信息安全技術都應用到密碼技術。
(2) 覆蓋的內容多,涉及的數學知識多。由于發展歷史較長和研究問題的特殊性質,密碼學從基礎理論到實用算法,形成的內容和分支較多。例如,數字簽名體制就分為簽名體制、盲簽名體制、環簽名體制、群簽名體制等10余種簽名體制。同時,密碼學還涉及較多的數學知識,如數論、抽象代數、概率論、組合數學、計算復雜性和信息論等方面的知識。
(3) 與其他學科聯系廣泛。密碼學與其他學科具有廣泛聯系,這些學科包括應用數學、通信、計算機科學、信息處理等。從應用數學的角度看,密碼學是數論、抽象代數等理論的一種應用;從通信的角度看,密碼學是實現保密通信的一種技術手段;從計算機科學的角度看,密碼學是數據安全、計算機安全和網絡安全的研究內容;從信息處理的角度看,密碼是信息處理的一種形式。密碼學的研究內容決定了它的交叉性和廣泛性,這使得人們能從不同方面去研究密碼學,從而推動密碼學學科的不斷發展。各種數學和其他學科研究的新成果也會很快地應用于密碼學當中,例如基于橢圓曲線的加密和簽名方法、量子密碼和數字水印等。
(4) 實踐性很強。密碼學的研究目的就是解決實際生活當中的信息安全問題,例如提供保密性、認證性、完整性和不可否認性,這些屬性是信息社會中不可或缺的重要屬性,它們隨著計算機的普及,借助于密碼學的各種算法得以實現。因此,密碼學是一門實踐性很強的課程。只有理論聯系實際,才能把這門課程學好。
3密碼學課程教學內容的設置
公立函館未來大學的密碼學課程分為以下幾部分:
(1) 數學基礎:該部分講述整除、同余、模運算、歐幾里得算法、擴展的歐幾里得算法、歐拉函數、群、環、域和概率論等的基本概念。該部分的教學目的是使學生對密碼學所需的數學知識有個大概的了解,為以后的學習打下基礎。
(2) 密碼學基本概念:該部分講述密碼學的歷史、加密和隱私概念、密碼學的目標、攻擊模型、密碼協議和可證明安全性等。該部分的教學目的是使學生對密碼學有個總體的認識,為以后的學習打下基礎。
(3) 對稱密碼體制:該部分講述了流密碼和分組密碼體制。流密碼只是介紹了一些基本概念。分組密碼是本章的重點,主要講述了DES、AES和分組密碼的工作模式。該部分的教學目的是使學生對對稱密碼體制,尤其是分組密碼體制有深刻的認識,了解分組密碼設計原理和特點。
(4) 公鑰密碼體制:該部分講述公鑰密碼體制的概念、RSA公鑰密碼體制、ElGamal公鑰密碼體制、Rabin公鑰密碼體制、基于橢圓曲線的密碼體制和基于身份的密碼體制。該部分的教學目的是使學生對公鑰密碼體制有個深刻的理解,了解公鑰密碼體制與對稱密碼體制的區別。
(5) 數字簽名:該部分講述數字簽名的基本概念、RSA數字簽名、ElGamal數字簽名、數字簽名標準DSS、群簽名、簽名、盲簽名和環簽名等。該部分的教學目的是使學生掌握常用的數字簽名體制,掌握數字簽名體制的設計原理和特點,對特殊的數字簽名,如群簽名、簽名、盲簽名和環簽名有個初步的認識。
(6)Hash函數:該部分講述Hash函數的基本概念、MD5、SHA、基于分組密碼的Hash函數和Hash函數的應用。該部分的教學目的是使學生掌握Hash函數的設計原理和要求,對MD5和SHA兩種重要Hash函數有個深刻理解。
(7) 密碼協議:該部分講述密鑰分配和密鑰交換、認證體制、零知識證明、電子選舉和電子現金等。該部分的教學目的是使學生對密碼應用有深刻的理解,對如何根據應用環境設計密碼協議有個基本的認識。
(8) 可證明安全性:該部分講述公鑰密碼和數字簽名的可證明安全性。包括公鑰加密體制的安全性概念、數字簽名體制的安全性概念、隨機預言模型、RSA-OAEP等。該部分的教學目的是使學生對可證明安全性知識有個初步認識,能夠對公鑰加密體制和數字簽名體制進行形式化證明。
4密碼學課程的教學方法
通過筆者在公立函館未來大學密碼學課程的學習,總結出如下教學方法:
(1) 注重數學知識的講解。學習密碼學需要用到很多數學知識,教師在教學中很重視數學知識的傳授,在第一章中專門講授了密碼學需要的數學知識。此外,教師在講授其他章節內容時也常常介紹一些數學知識,如在講授RSA算法時講授了模運算和復雜性理論。
(2) 注重講清各部分的區別與聯系,以便于學生掌握和記憶。密碼學課程涉及到很多概念,這些概念很難記憶。教師在教學中注重講解各種概念的區別與聯系,如對稱密碼體制和公鑰密碼體制的區別和聯系、公鑰加密體制和數字簽名體制的區別和聯系、分組密碼體制和流密碼體制的區別和聯系。通過這些講解,學生掌握和理解這些知識就容易多了。
(3) 注意講述歷史知識,激發學生興趣。密碼學涉及到很多有趣的歷史知識。在講授密碼的起源時,教師介紹了公元前五世紀斯巴達人使用的一種叫“天書”(Skytale)的器械。它用一根木棍,將羊皮條緊緊纏在木棒上,密信自上而下寫在羊皮條上,然后將羊皮條解開送出,只有把羊皮條重新纏在一根同樣直徑的木棍上,才能把密信的內容讀出來――這是最早的一種移位密碼。在講解公鑰密碼概念時,他們講解了Diffie和Hellman這兩位公鑰密碼開創者的生平,并將這兩位學者的照片給學生看。通過這些歷史知識的講解,學生對密碼學產生了濃厚的興趣。
(4) 注重與科研工作相結合。教師在教學中很注重與科研工作相結合。他們常常講到自己的科研項目與經歷,也常常將最新的研究成果帶到課堂,將最新的論文發給學生研讀,使學生對最新的研究方向有個初步認識。
(5) 注重總體理解。某些密碼學算法涉及的步驟很多,理解比較困難。如DES就涉及到了16輪變換,每輪都有置換和代換運算。教師在介紹該算法時注重總體算法的把握,先讓學生對該算法有個總體的認識,然后再講述每一步驟的詳細算法。
5結束語
本文介紹了日本公立函館未來大學面向計算機專業碩士生開設的密碼學課程的具體情況,包括課程內容設置與教學特點。希望能對我國密碼學課程有一定的啟發。
參考文獻:
[1] 沈瑛,鄭河榮. 密碼學課程的設計與實踐[J]. 溫州職業技術學院學報,2003,3(3):76-77.
[2] 段桂華,楊路明. 基于組件技術的密碼學理論與技術實驗教學方法[J]. 北京電子科技學院學報,2006,14(1):44-46.
[3] 丁勇. 信息與計算科學專業密碼學教學研究[J]. 桂林電子科技大學學報,2008,28(2):131-133.
[4] 李夢東. 密碼學課程設置與教學方法探究[J]. 北京電子科技學院學報,2007,15(3):61-66.
The Course Design of Cryptology and Its Teaching Method at Future University-Hakodate
LIFa-gen
(School of Computer Science and Engineering, University of Electronic Science and
【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674—4810(2012)16—0130—02
一 導論
2011年教育部最新修訂版《全日制義務教育數學課程標準》在其基本理念部分明確提出,現代信息技術已對數學教育方式產生重大的影響,初中數學課程設計應將其作為強有力的工具并充分運用。數學實驗作為基于計算機和軟件技術發展起來的新的教學手段,正是信息技術輔助數學教學的理想工具。初中數學教學中,將一部分內容(如函數、幾何和概率統計等),組織成數學實驗課的形式,不僅可以提高學生實踐和參與數學活動的積極性,同時更是培養學生創新意識,提高自主探索能力的有效方式。
二 計算機輔助數學實驗:一種新的學習方式
自20世紀40年代計算機在數學邏輯的基礎上被創立起,之后整個計算機科學的歷史就是數學與之不斷融合、相互促進的歷史。數學是計算機科學的核心,而計算機技術又反過來推動數學的發展:計算圓周率、證明四色定理等不一而足,兩者聯系之緊密甚至超過了數學與自然科學。計算機科學的許多奠基性工作由數學家完成,如被稱作計算機科學之父的馮諾依曼(J. von Neumann)與圖靈(A. M. Turing)。在許多高等院校的建制中,數學與計算機科學隸屬于同一個院系。
生活在21世紀的人,對數學與信息科學之間的聯系有更為深刻的體會。中學生在學校學習基礎數學知識,同時學習信息科學,用Excel處理數據,用幾何畫板作三角形的全等變換,用Visual Basic編寫一元二次方程程序,兩門學科同時為對方服務。對于學生而言,從小學教育之后進入初中,在直觀的認識上數學與信息科學便是相伴而來。當他們升入高中、大學乃至工作以后,繼續使用數學的時候,大多的情況是用Office軟件處理表格和繪制函數,用Mathematica推導微積分,用Matlab做矩陣運算,用R語言作統計應用,用有限元軟件進行工程數值模擬。新世紀中學生所面臨的事實是,數學與信息科學的融合是自始至終,并且再沒有彼此分割的可能。
因此,新時期的教育者必將不能滿足于簡單地將一些多媒體技術引入教室,而必須從更深層次發掘數學與信息技術的內在聯系,一方面,為了讓學生能對將來的應用技術有更充分的準備;另一方面,借助于計算機工具,為學生提供動手實踐、增進學習數學興趣的平臺。正如新課程標準中所指出的:“有效的數學學習活動不能單純地依賴模仿與記憶?!睂W生學習數學的內容是現實而有意義的,絕不是空泛的。學習初中數學時,學生應當能從生活中得到抽象或從知識經驗中找到基礎。否則,認知過程便會有一個階梯缺失,造成難以逾越的障礙。此時,幫助學生進行自主探索、獲取更廣泛的數學活動經驗的角色便應由教師來完成。數學實驗正是教師提供給學生發揮主體精神、做數學學習主人翁的理想舞臺。數學是思維的藝術,計算機為之提供了動手的可能。傳統的教師板書學生抄筆記的教學方式變革為教師提出問題學生在數學實驗中解決問題,由此數學經驗也得到了豐富。
數學實驗在許多大學中都已是十分成熟的課程,將其引入初中教學尚是全新的嘗試。通過精心的課程安排,完全可以不必借助于超出中學教學范疇的大型計算軟件而從計算機核心的數值處理和圖形能力出發,便能設計出高質量的數學實驗課,正如計算機的使用淡化了花哨的計算技巧而使本質和樸素的數學思想得到彰顯一樣。
三 計算機輔助實驗:獲取數學經驗與認識數學本質——以概率實驗為例
數學概念的形成是高度抽象的結果,這就意味著數學概念并不一定能從現實的具體的存在中得到經驗;即或存在于生活經驗,也常常不是直觀的,認識它們需要辨析和洞察。初中數學所涉及的是數學的基礎性概念,如何幫助學生從本質上理解其定義是教師所關心的問題。本文以概率為例介紹計算機輔助實驗對概念學習的幫助。
概率統計是數學的重要分支,在現代社會的各行各業都有廣泛的應用。企業需要概率統計人才對市場和消費者行為作調研分析,為經營決策提供建議;工廠需要概率統計監控產品質量,優化生產流程。雖然概率統計與生活息息相關,但卻不如四邊形等概念那樣易于從生活經驗中抽象出來。
課本對概率概念的引入是從重復投擲硬幣與骰子這兩個學生可以直接接觸的事物入手的,先介紹什么是隨機事件,繼而用大量重復實驗中事件A的頻率在某個常數p附近,來定義事件A的概率為p。不難發現,這個定義本身就是實驗性的。硬幣投擲是數學史上最廣為人知的實驗之一,操作簡單而意義卻深刻。除了在課堂上組織學生分組投擲硬幣并記錄結果之外,此次實驗與探究課還可以設計為上機實驗。
實驗1:創建一個N個步長的循環,每一步利用計算機生成一個0~1之間的隨機數x,當得到的x滿足0
數變量Q加1。循環結束,計算投擲結果正面頻率 與反面
頻率 。令N分別等于5,10,20,50,100,1000,10000,
重復實驗,記錄每次的頻率。
一、前言
計算機輔助教學的研究有一定的歷史發展,但是高校中的研究一直處于較為緩慢的發展狀況。首先是因為高校的教學投入有一定的限制,所以呈現出的硬件條件不能滿足發展的需要,缺乏對現成教學軟件的認識等都是較為主要的原因。另外也有對計算機應用了解較少而導致的誤解,使得計算機與大學專業教學的開發使用無法在實踐中發揮應該具有的價值。
二、計算機在大學生物科學研究中的現狀
生物科學的空前發展決定著大學生物科學課程必將面臨著一系列科學的變革,當下的生物科學知識類別空前復雜,專業研究更加深入,成果信息也在不斷隨著社會發展更新。大學生在生物科學教育中迫切需要解決的問題是如何更好地掌握整個生物科學的知識體系,了解到科學研究的成果,在主動把握專業方向的過程中,擁有生物科學研究和應用的技術與能力。目前,計算機在高校中的普及程度已經有了飛躍般的發展,但是計算機在教學上的應用還是會被誤解成較為復雜的程序設計,以及具體的操作程序會非常復雜。計算機的應用實際上是對老師的講解起一定的輔助作用,所以最終的課程教學依舊離不開老師,于是在推行過程中認為其存在的價值與付出的成本無法平衡,于是領導的認識不足便也成為阻礙其發展的又一層阻力。計算機網絡在教學中的應用有利于直接與用戶端建立聯系,用戶在人際互動的使用中,獲取相應的知識信息,所以實際上對教學內容的重視程度不僅不減,還能提高傳達知識信息的多樣化展現方式。當下的教學手段應用較為廣泛的是幻燈片等,因為制作較為簡單,成本低廉,對使用的技能要求也較低,所以長期占據使用功能的重要地位。但是在使用過程中,也表現出不易儲存、對使用技能的要求較低且形式單調等問題,學生如果在制造等方面的能力欠缺,便不能主動參與其中,所以對學生的能力要求實際上是進一步的加大。計算機在教學過程中大量應用的好處就是,可以基本上取代和彌補傳統教學手段以及課堂教學的不足,大大豐富教學內容的同時,加快知識更新換代的速度。
三、計算機在大學生物科學研究中的應用
根據當下高校在實踐中的應用方式分析,由于硬件設施尚有欠缺等,計算機在生物科學教學活動中發揮的作用主要有以下幾點:
1.信息的處理
計算機的信息來源主要是計算機自身存儲的信息資料,通過各種存儲器對外接收的設備或者是終端及網絡在拓寬人們視線的過程中,搜集到的各種教學科研的信息。其中可能是使用者自身存儲的整理過的文檔或者是圖片等,也有可能是實驗中利用其他存儲裝置產生的圖文等,這些都是在教學過程中可以使用的材料。許多網站上有專門為生物科學教學科研服務的信息,在講述理論知識的過程中,可以利用視頻等,不僅可以促進學生對于理論的認識,也可以使得學生更好的進入情景中獲得知識。特別是在高校的教學過程中,利用計算機可以拓展學生的閱讀資料,實現各個學校之間的信息交流,對整個國家的教育都是有力的推動。
2.編寫電子教案
生物科學的學科教學要結合時代的發展,因為研究的成果都在日新月異的飛速發展,所以相應的要求也會不斷變化,生物科學專業的學生需要將自己的內容進行不斷地更新。傳統的教學方式中,教室都是利用筆和紙對教學提綱的記錄和設計,所以一旦觀點發生變化,進行修改等都非常麻煩,不僅費時間還費精力。但是利用計算機進行教學,就可以將教學的資料進行數字化存儲,不斷的修改也容易簡單。在進行課程陳述的時候,也可以將回執的圖片等利用幻燈片等形式進行播放,便于學生了解到教學的意義,也可以使得學生明白整個教學的具體安排,提前做好規劃,保持教案的體系完整性,也使得教案發揮更大的價值。
3.課堂的教學方式
計算機在生物科學教學中應用,表現最為明顯的便是課堂教學方式。一般進行教學的應該是專門的教學軟件,但是當下部分教學軟件依舊在不斷完善的過程中,制作或者是獲得一份完整的課件是一件非常困難的事情,適合課堂教學的高質量的軟件制作所需要的人才也存在一定的限制,所以利用計算機進行基本的小課件等制作還是有著明顯的意義的。
4.實踐的具體模擬
生物科學中的大量研究都需要對研究對象進行長期的觀察,觀察整個研究的生命活動的全過程。但是可能只有實驗者才有機會看見整個過程的神奇之處,也使得傳統的教學中學生缺乏代入的情景,學習興趣較低。利用計算機網絡進行教學,可以將整個生產活動進行再現,如“活動”的研究對象植株的生長、血液的循環以及物質的新陳代謝等,都可以利用計算機進行一定的再現,方便學生可以自己觀察實驗過程中的變化,明白生物科學研究中的有趣之處。在記錄研究數據的過程中,也可以利用計算機網絡對分子的專業等進行研究,讓學生理解和接受,利用計算機繪制出的數據統計圖等也更加生動直觀,對于后期的數據分析和研究都有著非常重要的意義。
四、結束語
綜上所述,自動化教學在教育界的普及是教學隨著時展的重要表現,也可以縮短教學的時間,提高整個教學的效率和學生學習的質量,擴大教學的容量,方便知識的擴充和更新,刺激學習者多角度獲得教學成果。當今時代是知識信息的時代,新概念以及新技術等都層出不窮,只有通過計算機技術才能在短時間內對這些事物做出回應,引導著現代教學手段變革的方向。
參考文獻:
[1]孫緒華.計算機在大學生物科學教學中的應用[J].高等農業教育,2016(9):48-51.
[2]孫緒華.CAI在大學生物科學類課程教學中的應用思考[J].高等理科教育,2016(2).
[3]張銘.高校生物學專業計算機應用教學的探討[C].中國生理學會第三屆計算機在生理學教學.科研中的應用學術研討會,2012.
[4]趙麗嬌,鐘儒剛,甄巖.計算化學軟件在大學有機化學教學中的應用[J].計算機與應用化學,2017,25(8):001035-1037.
培養學生的信息能力、提高學生的信息素養是信息技術教育的根本目標。信息技術教育是一種以培養學生信息能力,提高學生的信息素養為目標的學科教育。信息技術教育的教學目標應包括以下的三個方面:
1.對信息科學的理解
通過信息技術、信息科學的基本理論和方法的學習,學生應能深入地理解各種信息手段的我,深入理解各種信息技術的基本原理和具體方法,能對給定的信息進行適當的處理,并能對各種信息的活用進行評價和完善。
對信息科學的理解不是單純理論上的,知識內容上的理解。應能通過信息科學的理論,指導信息活用時合理地選擇信息手段和信息處理的方法,并能對它們進行有效地評價,用以完善信息活用和信息處理的過程。以信息科學的理解是信息活用的基礎和條件,沒有對信息科學的基本理解,不可能實現有效的信息活用。對信息活用的評價和完善是指導信息科學基礎學習的重要根據。
2.信息活用的實踐能力
信息活用的實踐能力是指對于給定的課題、目的、問題,能合理地使用一定的信息手段,對必要的信息,自主地或與人協同地進行收集、分析、處理和創造,并能根據情況,信息、傳遞信息。信息活用的實踐能力是以信息技術的方法解決問題的能力。
我們曾經碰到過這樣的問題。為了求解某一問題,進行某種決策,需要大量地收集信息、理解信息、分析信息,并將有關的信息送入計算機,以一定的處理軟件對信息進行處理,最后,根據處理的結果,作出相應的決策。這是一種以信息技術求解問題的過程。在根據處理的結果決策問題時,發現這種決策與邏輯的分析,與以其它方法進行決策的結果相矛盾。經過反復評價、研討,發現基于計算機處理的決策是錯誤的。顯然,計算機的操作、軟件的使用方法是完全正確的,產生錯誤的原因在信息的收集、信息的理解和信息的分析。
3.對信息、信息社會的認識,態度與參與
對信息、信息社會的認識和態度包括對信息社會的認識;對信息在信息社會中的作用、對人們生活的影響的認識;對信息的情感、對信息的道德與倫理、對信息的責任與態度以及信息安全與信息犯罪的認識與態度。
在信息技術教育中,應處理好幾個關系:
(1)基本知識、基本理論的學習與技能的掌握
信息技術課程的學習必須涉及大量機器的操作,軟件的使用,有些人甚至認為信息技術就是機器和軟件的操作技術,這是一種錯覺。各種機器的操作、軟件的使用,應基于一定的理論指導下予以選用。信息技術教育中,應特別重視基本知識、基本理論的學習,應在一定理論的指導下去選擇,去完成一定的具體操作。沒有一定的理論知識的學習,就不可能對操作的結果進行有效的評價,就不可能完善具體的操作過程。某種操作技能只有在一下的理論指導下才能發揮作用。
(2)解決問題能力的培養與對機器、軟件操作能力的訓練
信息技術教育中,我們特別重視信息活用能力的培養,即以信息技術的方法解決問題的能力的培養。為了解決問題,需要使用計算機,需要使用一定的軟件,這些只是解決問題的工具,我們不能以工具的操作代替解決問題能力的培養。在解決問題過程中,如何分析問題,如何根據問題的分析去尋求解決問題的算法,如何評價與完善解決問題的過程比工具的掌握更為重要。工具的使用是在解決問題算法的指導下進行的。信息活用能力的培養中,與具體機器、軟件操作能力相比較,應更注重分析問題、解決問題能力的培養。
(3)完成任務與驅動知識的學習
信息技術教育中應彩任務驅動的方法實現信息科學知識的學習,實現信息活用能力的培養。在信息技術教育中,我們表應只看到任務的完成,不看是否驅動了知識的學習。任務驅動是信息技術課程的一種學習方法,這是一種問題解決式、發現式學習的方法,讓學生在求解問題的過程中去探索知識,發現知識。任務驅動是讓學生在完成任務的過程中,去探索、去發現有關的信息科學的知識。如果不在完成任務的過程中注重知識的學習、掌握,這一次的任務完成了,下一次同樣的任務可能完成不了,因為他沒有將任務的完成變為一種在一定理論指導下的自覺行為。任務驅動中,既要完成任務,更要注意通過完成任務應驅動的知識學習。
一、計算主義視角簡介
對于意識的認識是長久以來一直困擾人們的問題。意識的本質究竟是什么?意識的運行機制是什么?這些問題一直沒有解決。無論是哲學,心理學,自然科學,都為解決意識問題進行了深刻而持久的研究。隨著科技手段的進步,意識問題的自然科學研究取向逐漸成為主流,而其中,計算主義的研究取向,是認知科學研究最基本的方向。
計算主義取向是伴隨著當代計算機科學迅猛發展而出現的一種新的研究范式,計算主義的基本思想是將意識、心智的本質以及行為與計算機程序進行類比,提出“認知的本質就是計算”這樣的基本假說,當前信息、算法和計算這些計算主義的基本概念已成為當前理解人的生命及意識本質的重要概念。[1]
這種思潮,隨著人工智能、生物信息學、量子計算、元胞自動機理論等的產生和發展,開始廣泛的滲透到各個科學領域,繼而發展為一種哲幾乎遍及所有科學和哲學領域的超范式,即構成物質世界的基本要素是計算或信息流,世界的全部內容是信息從一個部分傳遞到另一個部分的過程。
計算主義實際上已經滲透到宇宙學、物理學、生物學乃至經濟學和社會科學等諸多領域。計算或者算法不僅成為人們認識自然、生命、思維和社會的一種普適的觀念和方法,而且成為一種新的世界觀。[2]
科技傳播是基于傳播學而集中研究科學技術傳播的學科,以計算主義的視角,對科技傳播進行認識和研究,在一定程度上,可以拓展和加深對科技傳播的最根本的理解。
二、科技傳播的四個要素
傳播是人類社會廣泛存在的現象,可以說,自人類出現,傳播就一直存在于人類社會之中。傳播現象也許是人類認識索要面對的最為復雜的對象之一。以傳播為研究對象的傳播學是20世紀出現的社會科學,傳播學的研究范圍十分廣泛,經過多年發展,傳播相關的歷史研究,心理學研究,社會學研究,乃至傳播方式的物理學研究以及上升到哲學高度的語言哲學研究等,與傳播相關的領域的研究幾乎已經面面俱到,而科技傳播的研究因為局限于傳播科技知識,較人類的一般傳播要簡單一些,雖然科技傳播具有不同于傳播學研究領域的特殊性,但是作為一種傳播的過程,傳播學的基本理論還是適用的。
人類的傳播是一種交流和交換信息的行為。一個基本的傳播過程由傳播者、傳播內容、傳播渠道與傳播媒體和受傳者四個要素構成。[3]信息在四要素之中的傳遞,構成了一個傳播的過程。對這四大要素的分析是認識、理解和研究科技傳播活動和科技傳播現象的出發點。而如果要做一個最根本的認識,需要先對信息進行解讀。
在人類的社會傳播過程中,信息是符號和意義的統一體。符號簡要的說,是信息的外在形式和物質載體,而意義本身是抽象和無形的,但可以通過如語言及其他符號得到表達和傳遞,一個符號和其攜帶的意義構成信息。人類最基本和最主要的符號,就是語言。
語言是一套完整和較完善的符號體系。在計算主義的視角下,可以這樣認為,語言的符號體系是一種人類意識可以理解的算法,人類實際上通過這樣一種算法,來理解和處理信息所包含的意義。而只有在這樣一種人類可以理解的算法內,意義才得以存在。比如一個徹底陌生的自然物,我們不妨利用數學的方式定義為x,對于人類而言,在認識它的形狀和與外界的作用之前,它毫無意義,而認識它并認識它與外界的作用,實際上經歷了將這些關系編譯為人類可以理解的形式,比如,稱之為“費米子凝聚態”,這不僅是一個單純的符號,這個符號承載了對應物的信息,也就是人類對它的認識。這個過程發生的,可以說是人類建立了一套算法,來認知這個東西。同樣的,所有的信息,只有經過人類可理解的算法處理之后,才具有對人類而言的意義。為什么經過這樣的過程,信息就可以被理解?傳播學中,認為語言的理解是一種語義契約,基于這種達成的共識,語言得以被普遍理解。這其實可以理解為一種算法。可以借用計算機領域的一個常見術語,格式化。在計算機中,硬盤經過格式化才能作系統識別,這一過程,與人類的認知過程有些類似。
那么,傳播的四個要素,分別在這種理解中是怎樣的呢?
傳播者是指信息的提供者,亦即向受眾傳播信息的一方。在科技傳播中,傳播者的地位極其特殊,尤其是科技知識最初的發現或發明者,這個角色的特殊在于,他首先使對本對人類毫無意義的東西,進入到人類的可理解的范圍中,也可以說,是建立了一種新的算法,將信息進行了編碼。
科技傳播中的傳播者一般分為兩種基本類型,職業化的傳播者和非職業化的傳播者。本文認為,傳播者可以分為兩種,傳播內容的首創者和首創者之外的傳播者。二者的區別將在后面闡述。
傳播內容是流動在科技傳播過程中的科技知識信息。在本文中可以理解為包含了科技知識意義的算法。
傳播渠道與傳播媒體涉及到傳播的具體過程和傳播媒介,實際上,是可以認為是信息的等價變換,后文將闡述。
受傳者又稱為受眾,是與傳播者相對的信息接受者。受傳者最重要的特點是學習能力。在本文的語境中,學習能力是指解碼的能力,通過對符號的解碼,得到符號所攜帶的意義。
一個科技傳播的過程,具體是怎樣發生的呢?
三、科學傳播的模式
對于傳播的模式,在傳播學史上,學者們曾建立了很多種模式。但這些模式都是基于上述四個要素的。本文結合拉斯韋爾的5w模式、奧斯古德與施拉姆的循環模式和賴利夫婦的系統模式提出一種稍作改進的模式,見圖1。
最初的傳播者將沒有意義的信息進行編碼,也就是從無意義進入到人類語言中,使之變為在人類的語言契約下能夠理解的形式,這一過程實際是一中算法的等價變換,換句話說,這些信息的意義,也就在于傳播者進行了怎樣的編碼。
在語義契約的約束下,傳播內容傳遞給了受眾,如果受眾繼續傳播,那么他就是其他傳播者,所謂的職業傳播者,也就是專職負責再次傳遞信息的受眾,他們的信息來源于最初的傳播者。受眾在接觸到信息后,實際上是用語義契約進行了一個解碼,提取了其中的意義。[4]而其他傳播者可以將接受到的信息原封不動的傳播出去,但是,由于他們的專業背景,認識能力,和理解程度,尤其是職業傳播者,面對特定的受眾,通常會將接受的信息進行新的編碼,再次傳播。所謂新的編碼并沒有脫離語義契約。語言系統是一個復雜的系統。由于人們的教育程度,認識能力,專業領域的區別,往往趨向于形成在語義契約內的子系統。比如一個經濟學者和一個化學學者,他們雖然都處于一個大的語義契約下,但是由于專業原因,對于對方專業領域的信息往往接觸不多,這使得他們的專業相對封閉。那么,經濟學者們要了解某一項化學成果,往往需要進行多次的編碼解碼,使最初的專業化的信息變得能夠被他們容易的理解。
這個傳播的過程是如此繼續下去的,直到受眾不再傳播。當然,這里的受眾和其他傳播者,并不是指單一的個體,而是符合定義的人或組織的集合。
傳播的媒介,是得到傳播學著重研究的領域,媒介起到一個信息傳遞中介的作用,信息無論是以文字還是聲音還是圖像的形式得到傳播,其目的是使最初的信息能夠有效的傳播,但是,從最初的信息到媒介所包含的信息再到受眾接收到攜帶信息的媒介,這一個過程需要經過多次的解碼和編碼,由于傳播者和受眾的原因,信息也許會發生變化,其含義與最初的含義可能不同,如何確保信息的失真度最低,是科學傳播研究的問題之一。[5]
四、總結
上述分析著重強調了在科技傳播中編碼和解碼的重要作用。從計算主義的視角,對科技傳播中“科技知識信息通過跨越時空的擴散而在不同個性間實現知識共享”[4]這樣一個最核心的研究內容進行了簡單的分析。通過上述分析,可以看到,由于科技研究事業相對于人類社會來說,是相對較小和相對封閉的系統,即使是科技研究事業內部,不同領域和專業也相對封閉,這使得科技傳播的過程,需要更多的努力才能成為有效的傳播,在本文的語境中,也就是需要更多的算法的變換或編碼解碼的過程。本文試圖從最根本的層次上分析知識、信息、共享、傳播這些概念的含義,以及在科技傳播過程中它們的意義,雖然可能這種努力現在還是有些粗糙和簡陋,但是在科技傳播研究的方法上,希望能夠提供一種新的角度。
參考文獻:
[1]李西林,霍涌泉.當前意識研究的自然科學取向及其意義[J].東南大學學報(哲學社會科學版).2007(01).
[2]李建會.從計算的觀點看[J].哲學研究2004(03).
[3]翟杰全.科技傳播研究與其基本方向[J].科學管理研究.1999(06).
[4]翟杰全.讓科技跨越時空[M].北京理工大學出版社.2002.
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)10-0008-02
信息與計算數學專業是高校本科數學類專業,其專業培養目標是具有良好的數學基礎和計算機技能的綜合型人才。實際上,不同的高校對專業的定位還可以有很大的自由度來創建自身的特色。不管主要方向是以培養研究型人才還是應用型人才為主,信息與計算科學不應是理論數學與計算機操作的拼盤,而應在科學計算方法設計上充分發揮數理邏輯思想的優勢。教師在專業模塊課程建設上應重視這一點。
一 計算機專業學生與信息與計算機專業學生的比較
信息與計算科學專業有很大一部分畢業生走向了與IT行業相關的工作崗位。有人說,信息與計算科學專業本科生就業是在搶計算機專業的飯碗,其實不然。從就業崗位情況上看,至少表面上信息與計算科學的畢業生確實與計算機類專業的畢業生一樣,從事計算機軟件開發等工作的較多,但是若干年以后會發現,他們的發展方向有所區別,他們的工作能力特長是不一樣的。我所執教的杭州電子科技大學是一所以電子信息為特色的普通高校,因擔任數學建模課程以及全國競賽的指導工作,我有機會認識和了解一些來自我們學校數學、通信、電子信息、計算機軟件與計算機技術、信息安全、財經和管理類的學生。他們都是所在學院成績優秀的大二、大三的本科生。在研究如何利用數學方法解決大數據的實際應用問題時,我發現大二學生已經具備了一些具有專業性的特色差異:將計算機類專業學生與信息與計算科學專業的學生作比較發現:計算機類學生思路很活躍,搜索現代科技學術成果能力較強,重視一種方法的計算實現,具有較強的編程能力。他們比較注重計算結果的好壞,也比較喜歡拿程序作為研究成果,對數學方法原理的理解往往不夠深入,算法選擇的隨機性較大。而信息與計算科學專業的學生由于大規模數據計算實現能力的訓練不足,面臨著長無所用的問題。得益于基礎數學邏輯思維訓練,信息與計算科學專業學生數學方法的邏輯表述強于計算機類學生,更注重于解決問題方法的合理性和數學方法本身的質量,但是能把比較復雜的算法編程實現的學生很少,對于數據存儲與讀取方法、算法設計技巧往往缺少足夠的了解。也就是說,該拿的學分都拿了,學了不一定真正理解,也不會應用。而事實是,掌握計算實現能力的學生有能力解決實際問題,而只有解決問題的思路卻無法實現計算的學生,沒有別人的合作無法完成一個能解決大數據問題的算法實現。
二 信息與計算科學專業建設應重視算法設計能力培養
信息與計算科學專業究竟要培育什么樣的專業特色?畢業生將從事的研究或應用領域在什么方向?不同類別的學??梢愿鶕陨項l件來設計自己的專業特色。在大規模數據處理已成為通信、商業、交通管理、軍事等領域的必要手段的今天,快速、有效的算法設計方法研究及計算實現凸顯了算法在現代社會經濟發展中的重要位置。我們從算法設計能力培養對信息與計算科學專業建設的相關性、社會效益與可行性等方面,來討論專業建設在這一方面的必要性與現實意義。
1.專業相關性
強化算法設計能力可以使數學方法與現代計算工具的使用有效結合,這一目標與信息與計算科學專業的培養目標完全一致。算法設計能力的提升不僅僅有利于培養數學方法在科學計算方向的應用型人才,以研究算法效能為目標的人才培養也是一個值得建設的專業模塊。
2.專業特長認知
算法設計能力培養有利于提升信息與計算科學專業學生對專業定位的認知度。了解自己專業的特點與長處,明確自己的努力目標,可以對自己的發展建立一個適合于自身條件的規劃,有利于激發學生潛在的學習熱情。應讓我們的教育對象真正認識到所學專業是現代社會有用和有很大發展空間的專業,有了正確的認識和定位,才能激發學生主動學習和研究的興趣和動力。
3.科學計算是信息與計算科學專業的特色方向
強化算法設計訓練可以促使數學理論到生產實踐問題計算實現的有效結合,大數據綜合問題的計算方法設計與實現研究可以加深學生對計算機計算原理的認識和理解,從而激發科學計算方法的研究興趣。有效的算法設計訓練能使信息與計算科學專業的研究方向多元化,學生的軟件開發能力也更具備數學專業的特色與潛在優勢。在專業模塊課程設置中,加強算法設計的理論與實踐可以使專業理論課程與實踐課程結合得更加緊密,從而更有效地實現專業培養目標。
4.社會效益
現代社會處于國際化大市場、大信息環境,不管是通信、交通、生產、管理還是軍事及安全部門都需要能及時處理大量錯綜復雜的各類數據,提煉有用的信息與情報,并依此做出正確的判斷與決策的計算機人才。從社會需求角度看,當前許多企業及行政管理機構的市場分析、經營管理與決策都需要大量這方面的人才。高校輸出符合社會需求的畢業生將對高校的就業以及所產生的社會效益都將產生積極作用。從一些優秀畢業生的反饋情況來看,與證券業或銀行以及IT行業相關工作的畢業生中,有相當一部分從事計算機算法研究有關的工作。
5.可行性
目前全國設立信息與計算科學專業的高校多數都有計算機類專業,只要制訂培養計劃的學校相關部門以及分院真正認識到算法設計在專業建設的必要性。我們通過師資培訓以及增進數學專業與計算機專業的師資融合與交流,隨著計算機的普及,強化編程實現訓練的實驗條件已經充分具備。
從已經畢業工作若干年的畢業生發展情況來看,很多在工作崗位上表現得十分出色,有從事投資與證券分析、電子商務網搜索算法設計、金融行業風險評估管理、市場分析與生產管理方面的各種工作的畢業生來自信息與計算科學專業。我們的專業特質和潛在能力有待于社會發現,是因為這些優秀人才在社會上的影響力還沒有形成規模。有很多單位提出要我們推薦一些數學能力與計算機編程都比較強、不經過培訓就可以直接上崗的畢業生,我們發現這方面的社會需求缺口很大,有些IT行業對算法設計能力有比較高的要求,甚至帶著算法設計試卷到學校招聘。
經過我們對專業課程設置和實踐環節系統的加強,以及增加一些必要和有效的訓練,相信信息與計算科學專業會辦得更有質量,不僅僅是幫助本科生直接就業,對于進入研究生學習階段的學生來說,良好的算法設計能力對于進一步研究數學的現代計算方法也是必不可少的。當畢業生在社會各行業和部門起到主導作用時,信息與計算科學專業將獲得社會的普遍認可。從培養應用型人才的角度考慮,在理論課程與實踐環節中強化信息與計算科學專業算法設計訓練作為專業特色切合專業培養目標,操作上可行,同時符合社會需求和廣大學生的利益。
三 實踐課程要從基礎抓起
信息與計算科學專業設立至今經歷了時間的檢驗,培養目標大框架是教育部制定的,學校的課程設置雖各有所側重,但基礎數學課程和計算機語言都得到了普遍重視。問題是計算機編程實現能力在學生中的差異往往超過其他任何理論課程。不少學生計算機語言課程考試成績不差,但不能真正獨立完成編程和計算實現。我們的教法是傳統課堂講解,作業和考試幾乎都是在紙上。俗話說:“萬事開頭難。”我們缺少在學生剛剛接觸計算機語言時給予操作上的必要指導,或在最初需要實踐指導時教學環境沒有及時跟上,現實存在的課程體系分工太明確,理論課歸理論課,實踐課就是實踐課,缺少一種過渡過程的訓練和氛圍。像福州大學將數學與計算機合在一起設立學院是相當有遠見的,該校數學專業的本科畢業生在社會上就很受歡迎。
杭州電子科技大學信息與計算科學教研室除專業實驗室正常實驗教學活動外,還成立了一個攀峰工作室,由若干年輕教師負責在課外對學生進行一對一的計算機編程技術、圖像處理、統計數據分析等傳幫帶工作,這一項工作已經開展了許多年,教師的付出是巨大的,學生受益面很大,學生還可以再帶學生,一年級第二學期開始跟隨攀峰工作室的老師直到畢業的三年多時間,這些學生群體在就業方面很受歡迎,工作后個人發展空間比較大。
當前高校理工科類專業普遍重視數學基礎的背景下,數學專業的不少學生卻對專業前景比較悲觀,在普通高校,一些學生們感覺數學難學,認為自己不是做研究的料,而計算機應用能力又比不上計算機專業的,不知道自己將來可以做什么。信息與計算科學專業的學生應充分利用自身良好的數學背景,在新生入學階段學會基礎的計算機編程技術,對算法設計與分析有一個感性的認識,培養對計算科學的研究興趣,從而提升對信息與計算科學專業的認知度。正確的專業認知能激發學生的學習興趣,確立個人的努力方向和奮斗目標,在本科階段打下良好的研究基礎,為今后的發展做好準備。從長遠的角度看,強化算法設計能力不但有利于提升信息與計算科學專業本科畢業生的就業競爭力,更有利于拓寬將來的職業發展空間。