计算学科的本质范文

时间:2023-12-04 18:07:28

导语:如何才能写好一篇计算学科的本质,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

计算学科的本质

篇1

关键词:中职;计算机;生本教学

生本教学的核心理念是教师要高度尊重学生,教学要全面依靠学生,在教学过程中,教师应充分调动学生的积极性,激发他们的自信心,发挥他们的主观能动性,让学生学会自主学习。中职生普遍存在文化基础偏低,学习缺乏主动性等现象,生本教学能扬长避短,激发中职生的学习热情,使他们提高主动学习的能力,从而实现自主发展、全面发展和持续发展。

一、分好学习小组,选好小组长

小组合作学习是生本教学得以实现的重要途径,在教学过程中,教师要根据学生的学习成绩、性格特点和个性特长等因素均衡地分组,使小组的每位成员都可以充分发挥自己的潜能,完成学习任务。学习小组课后仍是一个整体,小组成员共同搜集资料、交流学习情况,完成课后学习任务。每个小组推选一名专业技能比较突出的学生,带动和指导小组成员进行自学,提高小组整体的积极性。

为了使小组长配合教师做好每项工作,在计算机教学中,教师要对小组长进行必要的培训,比如辅导小组长观察每个成员的爱好、特长和能力;组织小组成员融洽相处、精诚合作;辅导组员合理分工、查找资料,使用一些软件工具等。小组长在整个学习过程中应能勇于承担责任,引导并督促每位成员完成学习任务。在教学过程中,教师要对小组的学习进度、合作程度和情绪状态有清楚的了解,并训练学生倾听、表达、讨论、评价和合作的技巧,以避免小组合作学习流于形式。

二、布置前置作业,明确学习任务

生本教学的原则是先做后学,先学后教,以学定教,设计并利用前置作业是其中重要的一环。前置作业应具有导向、铺垫和引导作用,不仅能为课堂教学打下一定的基础,而且能促进学生养成自主学习的能力。学生通过完成前置作业能学到更多的课外知识,开阔视野,拓展知识面。教师若能在课堂上充分利用前置作业,不仅可以丰富教学内容,还可以最大程度地体现学生自主学习的能动性。

前置作业的布置应根据每节课的教学内容和本班的学生情况而定,教师在布置前置作业前,要深入钻研教材,掌握本节课的重点、难点,了解学生的兴趣、爱好,结合假节日或一些趣味话题确定前置作业。比如,学习Word排版时,正好是母亲节,为了使学生学会感恩,笔者以“感恩母亲”为排版内容,要求学生以小组为单位制作一张贺卡。首先,上课前几天布置好前置作业,小组长分工,每位学生完成相应的任务。然后,上课当天,以小组为单位开展教学,小组代表演示和简述小组成员制作的作品。接着,全体学生对各小组的作品进行评价,并提出建议。最后,教师综合大家的建议进行点评。这样不仅使学生明确了当前的学习任务,积极性得以发挥,而且更好地掌握了排版技术。

三、展示作品,积极讨论

分组合作与讨论既有利于学生主动参与,使每个学生都有充分表现自我的机会,又有利于学生之间的多向交流,学会学习别人的优点和长处,培养学生的协作意识和集体精神。因此,在生本教学中,教师可以根据教材及课堂教学的实际情况,布置一些综合性比较强的任务给学生,再适当地组织学生讨论,在讨论中寻求解决方法,集众人智慧助自己发展。教师在引导过程中,还应善于激发学生的探讨兴趣,及时修正讨论的方向,保证小组讨论的内容是积极有效的。

比如,在进行《环保》海报设计教学时,首先让每个学生设计好自己的《环保》海报作品。接着,各成员在小组内部展示自己的作品,并互相讨论,指出对方作品的优缺点,给予适当建议,及时对作品进行修改,在创意和效果方面更臻完美。以往的课堂教学,学生一般要在教师提问时,才有机会发言,但课堂时间有限,发言人数较少,而且发言的压力感也较强,因此,很多学生都很害怕课堂发言。在小组讨论中,学生不仅可以获得小组的帮助,而且激发了参与探究的激情,教师只是进行实时的点拨和引导,学生在课堂中发挥了主体地位。分组合作学习的实施,使得课堂时间在不变的情况下,学生发言机会大大增加,学生不再是被动地等待教师提问,而是积极主动地发言。在同龄人之间,较少有权威影响和压力感,学生一般都能畅所欲言,即使是面对全班同学的发言,由于经过小组讨论,学生准备充分,所以发言的学生也较少有压力感。因而,学生的参与意识也不断增强,学生在课堂上的参与度大大提高,主体地位得到充分体现。

四、多鼓励学生,增强自信心

生本教学提倡一切为了学生,关注每一位学生的发展,教师在教学过程中,应及时地表扬和鼓励学生。笔者刚开始进行生本教学改革时,课堂教学效果不太理想,学生第一次上台的讲解也存在很多不足之处,这个时候学生最需要的就是教师的肯定和鼓励。当学生鼓足勇气把讨论结果展示出来时,教师应予以表扬,这对学生来说是无形的鼓励。即使学生已经习惯了生本教学,能自然地走上讲台,展示自己的学习成果,教师的鼓励仍然不能少,因为这是对学生学习的肯定,能使学生保持学习的热情。

平时学生在讨论过程中,难免会出现这样那样的错误,这就要求教师耐心地加以指导,而不是对学生大声斥责,甚至羞辱嘲笑,以避免学生产生恐惧或者厌学心理。教师要用积极的力量、向上的力量去影响、感染或制约学生,用自己的态度、情感去影响学生。所以在进行生本教学过程中,教师要体谅学生的错误,并巧妙地引导,鼓励学生继续努力,使他们树立自信心,积极对待自己的错误。例如,在上《“感恩母亲”主题排版设计》一课时,有学生在台上进行演示时,插入一幅图片出现乱码,其他学生突然哄堂大笑,这时笔者对这一突发事件进行了机智处理,鼓励学生大胆尝试,最后成功完成了操作,取得了很好的教学效果。

总之,在生本教学中,教育教学的真正主体是学生,以往主要依靠教师的教,转变为主要依靠学生的学,教师的作用和价值体现在最大程度地调动学生的内在积极性,组织学生自主学习,这样的课堂教学能真正使教育回归本质,提高中职计算机课程的教学质量。

(作者单位:江门市蓬江区杜阮华侨中学)

参考文献:

[1]人民教育编辑部. 人民教育“生本教育”专辑[C]. 北京:中国教育报刊出版社,2009.

篇2

1、工程项目成本核算的分析

1.1 加强项目成本审计调查,提高项目工程成本真实性

1.1.1 明确项目工程成本审计调查目的

其目的是:维护工程成本管理制度和国家有关财务支出规定,强化内部管理,加强成本核算,保证项目工程成本核算真实正确、完整,消除工程成本不实的隐患,寻求降低成本的新途径。

1.1.2 完善项目工程成本审计调查内容

项目工程施工具有规模大、内容多、消耗大、周期长、涉及面广的特点,这些特点必然造成项目工程成本费用核算的复杂性。审计调查时主要看工程项目实际成本支出的核算、分配、结转是否合法、合规、合理;工程预算成本收入和实际成本支出的口径是否一致;属于项目成本开支的期间费用(如管理费、间接费)的核算是否合理,有否乱摊乱挤项目成本。

1.2 加强项目成本核算管理,提高经济效益

1.2.1 建立规范、统一、标准的责权相利结合的成本管理体制

施工项目是以项目经理为核心的相对独立的经济实体,项目经理是项目成本管理主体的核心领导,对成本管理体系中的每个部门、每个人的工作职责和范围要进行明确的界定;赋予相应的权利,以充分有效地履行职责;

在责任支配下完成工作任务后,需要用一定物质奖励去刺激,彻底打破过去那种干好干坏一个样,干多干少一个样的格局。这样层层落实,逐级负责,使项目成本管理工作做到责权利无空白,无重叠,事事有人管,责任有人担,杜绝了推倭扯皮,一切有章可循,有据可查,使项目的成本管理工作形成一个完整的成本管理体系,便于形成责权利相结合的成本管理体制,便于调动职工的积极性和主动性。

1.2.2 强化经济观念,树立全员经济意识

施工企业必须加大宣传力度,树立全员经济意识。首先要统一思想认识,从项目管理人员到普通施工人员要进行经济教育,灌输经济意识,把一切为了效益的意识深深地刻在每个职工的脑海里,使每一位职工都能把工程成本管理工作放在主要位置。

1.2.3 完善成本管理办法

每一个工程项目都有其自身的特点,要根据工程项目本身的特点,制定有针对性的项目成本管理办法,如项目质量成本管理办法、工期成本管理办法、项目招投标管理办法、合同评审管理办法、材料使用控制办法等管理办法。这些管理办法应是责任到人、切实可行的具有较强操作性的办法,使项目的成本控制有法可依,有章可循,有据可查。

1.2.4 工程项目的现场管理

工程的现场管理要点主要有以下几方面,一是以控制成本为目的的人、机、料的管理;二是严格按照质量体系的要求对现场进行全过程管理,以保证工程的质量。三是工程现场要做好以下记录,以确保各项工作的可追溯性。(1)是人、机、料的消耗和管理记录;(2)是管材、设备的进货检验记录。

1.2.5 组织培训,提高专业人员的素质

应组织工程成本核算的培训,调动工程的各级人员当家理财的积极性,讲一下如何才能做好工程成本核算,真实的反应工程的成本和盈亏情况,进一步全面推行工程成本核算。

2、工程项目预控机制的分析

2.1 规范操作流程

制定相关办法;做好开工前的准备工作;编制项目责任预算;建立项目内部责任体系;分解责任预算;进行责任成本核算;进行效绩评价。

2.2 处理好两个层次的经济关系

项目责任成本预控机制要长期有效地实施,除了有一套完善的保障措施外,还必须处理好两个层面的经济关系,用经济利益这一内在的驱动力促使每一个层面都主动地、自觉地去控制成本。

2.2.1 处理好工程与项目部的经济利益关系

工程与项目部之间的经济利益关系可用一个等式表达:项目合同总额=项目责任预算总额+工程费用上交额。该表达式恒等,但等式两边的金额是不断调整和变化的,工程必须及时地调整项目责任预算,并及时调整项目的上交款指标,实事求是地反映项目的成本变动状况。因此,建立责任预算的动态管理制度是处理工程和项目部经济利益关系的关键。

2.2.2 处理好项目部与各责任中心的经济利益关系

项目部与各责任中心之间的经济利益关系也可用一个等式表达:项目责任预算总额=各责任中心责任预算之和+项目经理调控基金。

2.3 完善相关配套措施

篇3

随着计算机的诞生和计算机科学技术的发展,计算技术作为现代技术的标志,已成为世界各国许多经济增长的主要动力,计算领域也已成为一个极其活跃的领域。计算学科正以令人惊异的速度发展,并大大延伸到传统的计算机科学的边界之外,成为一门范围极为宽广的学科,人们对计算学科的认识,已从知识层面上升到了方法论的高度[1]。

1989年1月,美国计算机学会(简称ACM)和美国电气和电子工程师学会计算机分会(简称IEEE-CS)联合攻关组在《ACM通讯》杂志上刊登了他们历经4年的研究成果——“作为学科的计算科学”的报告[2]。该报告围绕计算机的主要现象,从学科的三个基本形态,即理论、抽象和设计入手,结合科学与工程科学两大学科门类的基本特征,完成了计算学科的“存在性”证明,首次给出了计算学科的定义,为“计算”作为学科及其以后的发展奠定了基础。如今,计算已不再是一个一般意义上的概念,它已成为“各门科学研究的一种基本视角、观念和方法,并上升为一种具有世界观和方法论特征的哲学范畴”[3]。在长期的社会生产实践中,计算科学的内涵与外延从学科的角度得到进一步诠释,ACM和IEEE-CS以及计算机界关于计算学科认知问题的研究不断取得重要成果,其中,CC1991(“计算学科教程1991计划”的简称)和CC2001(“计算学科教程2001计划”的简称)报告为计算学科建立了现代课程体系。随着计算科学的不断发展,其课程体系也在不断完善,2004年11月,ACM、AIS和IEEE-CS又联合公布了新的计算学科教程CC2004,文[4]对该课程体系做了分析与思考。

随着信息技术行业人才需求的与日俱增,世界上绝大多数高等院校均设立了计算科学或与之相关的专业,国内的高等院校也不例外。为了有效地推行国内的计算机科学与技术教育,同时又能与国际接轨,中国计算机科学与技术学科教程研究组于2002年提出了“中国计算机科学与技术学科教程2002”(ChinaComputingCurricula2002,简称CCC2002)[5],该教程从计算机学科教学计划的发展、计算机学科的定义、计算机学科本科生能力培养、计算机学科知识体系演变、计算机学科课程体系结构、计算机学科课程的教学计划与组织方法等方面全面阐述了计算机科学与技术学科知识与课程体系的外延与内涵,进一步明确了新形势下计算机科学与技术学科本科生能力与素质培养的基本要求,为国内高校计算机科学与技术学科制定培养方案和形成具有自身特色的课程体系提供了指南,对中国高校计算机科学与技术学科教育的改革和发展具有重要的参考价值和积极的推动作用。CCC2002给出了中国计算学科课程体系的描述,但如何围绕这一课程体系概括的知识领域和知识点来组织知识内容仍然具有随机性,特别是在幅员辽阔、经济和文化发展水平存在地区差异的中国,这种随机性尤为突出。因此,我们必须深入分析CCC2002的特点,理解其精神实质,根据地区的特点和各高校自身发展的水平与特色合理选择或组织各类课程的教学内容,积极开展教学改革,不断强化课程建设,只有这样,才能为课程目标的实现建立良好基础。

2CCC2002的基本特点

CCC2002的特点在于,它既有对国外研究成果的借鉴,又融合了国内计算机科学与技术学科教育研究成果;由体系到课程,自顶向下进行课程体系设置,按基础课程(包含部分核心知识单元)、主干课程(包含大部分核心知识单元)、特色课程(发挥各校特长,培养学生个性,体现地区特色),提出了课程分级实施策略;指出在知识领域、知识单元、知识点的描述及核心课程的设计方面,应充分体现“课程体系设计组织与学生能力培养和素质提高密切相关”的理念。CCC2002强调教学过程中实践的重要性,同时又要注重创新精神和能力的培养。值得一提的是,该教程提倡研究型教学,进一步明确了教学向教育转变的重要思想。

在CC2002教程的引导下,国内从事计算机科学与技术学科教育的广大学者对计算机科学与技术学科教育的诸多问题,如培养计划、课程设置、教学类型、教学计划、教学实施、实践设计、教学评价等进行了广泛而有益的探讨[6,7,8,9],并根据学科体系要求,编写出版了一大批教材,丰富了计算学科课程体系教材建设的内容,推动了计算学科课程教学改革的进程。然而,一个不容忽视的现象是,虽然我们一直都在强调课程与教学的目的是提高学生的综合素质,但是究竟什么是当代学生经过学科课程教育应当具有的综合素质,仍然是一个值得探讨和研究的问题。就目前国内较为普遍存在的教育理念而言,近代课程与教学理论凯洛夫(N.A.Kaiipob)的“捷径主义”思想仍旧占据着主导地位,受这一思想的影响,教材内容通常比较“经典”,教学过程各个环节围绕这些经过验证的、可靠的和基本成型的知识而进行,至于这些知识的形成与发展却少有问津。所谓“捷径主义”认为“学生学习的是科学上可靠的知识而不负有发现真理的任务,走的是教师引导的捷径而避免前人在历史上曾走过的弯路”[10]。虽然这一思想“发扬了传统教学论的优点,纠正了适用主义教育忽视系统知识偏向”,在目前高校教育的某些方面仍然具有积极作用,但就总体而言,它与CCC2002倡导的研究型教学、教学向教育转变理念有不相协调的方面。因此,高校计算学科课程教学内容的改革理当受到人们的关注。

3基于知识与知识背景的课程教学

随着教育理念的不断更新,教育教改研究与实践的不断发展,人们已越来越清楚地认识到学生实践与创新能力培养的重要性,越来越注重学生在知识点掌握基础上知识结构的形成,越来越感受到学生关于学科综合素养的内涵,在理工学科课程体系中引入越来越多的与学科有关的人文科学的内容,可以说是适应时代要求和发展的一种进步,是教学向教育转变的一种必然。然而,要真正做到教学向教育转变,仍然有许多值得研究和探索的工作要去完成。其中,如何根据计算学科教程描述的学科知识领域、知识单元和知识点,在教材或教学过程的知识内容安排与讲授过程中,打破传统方式,在现有基础上推陈出新,就是一项非常有意义的工作。我们是否可以做这样一种尝试,在课程知识的组织与传授过程中,把知识的来源即知识产生的背景有机地融入其中,使之成为教材内容的一部分或补充,让学生在学习课程知识的同时,了解知识的背景和来源,更多地知晓与学科知识有关的人和事,更深地理解知识的内涵,更好地把握知识的运用与发展趋势,使学生在学习、理解和掌握知识的同时,学科意识和学科素养得到培养与发展。这样的做法无疑是有益的但却并非易事,有大量值得研究和探索的课题和实践活动,其中以教学内容改革为先导的课程教学改革将成为学科教育改革的主要内容,它涉及教育理念的更新、教学方式与方法的运用,教学组织形式的变化、教学评价体系的构建等等,同时对教师队伍的知识结构也将产生新的要求。它不仅要求人们具备学科知识,而且还要有学科思想史和学科方法论的知识。因此在学科教育中应该有更多的教育工作者关注科学和学科思想史研究。就计算学科而言,计算学科思想史研究是基于背景知识计算学科课程教学改革的基础。

3.1计算科学思想史研究

现代计算科学在理论和应用方面取得的伟大成绩,是人类长期从事社会生产实践的结果,是无数致力于计算科学研究与实践的工作者们共同智慧的结晶。计算科学是整个科学体系的一个重要组成部分,是研究计算知识、计算理论及其应用的科学,是关于计算学科知识体系和与之相关领域知识及其相互间关系的总和。而计算科学思想史则是研究计算科学的形成与发展过程的科学,其研究的目的在于通过对计算科学发展过程中各个事实、各种现象和思想的分析,总结计算科学的历史经验,揭示计算科学的发展规律,促进计算科学的发展。计算科学思想史的研究对象并非计算科学本身,它是以哲学、历史学的观点和方法来分析计算科学的发展历史。

作为一门科学,计算科学思想史研究有其自身的理论体系,这一理论体系涉及计算科学、工程学、哲学、历史学、心理学、社会科学等诸多学科领域的知识。计算科学思想史是以计算科学理论与实践的形成与发展为基础,以辩证唯物主义和历史唯物主义为指导,以科学思想史研究的基本原理为依据,分析人类历史上计算科学重要成果和重要学术理论的诞生过程,其思想与方法的形成过程以及它们的科学与哲学意义。计算科学思想史研究将随着计算科学的发展和人类进一步的发明与发现而不断变化并日趋完善,是一门极富发展性的科学。文[11]中,作者对计算科学思想史研究的特点、内容、方法等问题进行了探讨。

3.2基于知识背景的课程教学

所谓基于知识的课程教学就是把学科知识与知识背景有机结合,使之成为课程教学内容的统一体进行施教与学习的过程。其教学目的是让学生在了解和掌握学科知识的同时,了解知识产生的背景,感知知识背后隐藏的思想与方法,为学生提供更为广阔的想象与思维空间,培养学生的学科意识,提高学生学科文化水平。

知识背景的内容可以是对知识产生过程的叙述,也可以是对学科知识未来发展前景的展望;可以是直接的背景知识,如与学科知识有关的知识进程、事件、理论、思想方法和人物等,也可以是与学科密切关联的相关学科的知识;可以是正史中真实的故事,也可以是传说和轶事;可以是知识成功应用的经典,也可以是正在实践中的探索。

知识背景组织形式可以采用课程设置的方法整体阐述学科的形成与发展以及思想与方法,如计算机科学与技术导论、计算机科学与技术方法论等;也可以是针对具体课程的知识背景叙述,如关于课程的导论、绪论、前言等;还可以是关于课程单元知识背景的描述,如每个章节的前序、引导等;甚至可以是涉及知识点的知识背景,如有关概念的形成,概念与概念之间的关联等等。

把知识背景作为课程教材的内容,或在教学过程中适当地介绍与课程知识相关的知识背景,在目前高校的计算学科课程建设和课程教学中或多或少地受到人们的关注并加以应用,但这并非真正意义上的基于背景知识的课程教学。从基于课程知识的教学到基于知识与知识背景有机统一的课程教学,并非一门计算学科导论所能解决的问题,它涉及整个计算学科课程内容的组织,课程教学计划安排,课程教学模式设计,课程教学方法运用,课程教学评价机制建立等一系列与课程建设和课程改革有关问题的研究、探索与实践,是一项需要广大的计算学科以及相关学科的教育工作者共同参与和共同努力才能够有效实施并不断取得进展的系统工程项目。

如果说基于知识的计算学科课程教学是围绕计算科学的知识体系及其发展过程中不断取得的最新成果而进行的知识与技能传授,那么基于背景知识的课程教学则是在此基础上的学科意识培养和学科素养教育,至少有以下几个方面的作用。

(1)将有利于学生对课程知识学习兴趣的提高

教育心理学认为,学习兴趣是指人们探究事物的心理倾向和获得知识的原动力。古今中外的教育学家们对在教学过程中培养和激发学生的学习兴趣都是极为重视。中国古代教育大师孔子说:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”德国近代教育家第斯多惠(F.A.W.Diesterweg)在其倡导的“全人教育”理念中就阐述了教育的任务主要是发展学习者自身的能动性思想,认为:“我们的教育艺术不在于传授本领,而在于激励、唤醒、鼓舞。”瑞士现代著名心理学家皮亚杰(J.Piaget)更加强调个体在认知生长过程中的积极作用,并明确指出:“所有智力方面的工作都依赖于兴趣。”由此可见,学习兴趣是学生学习的情感意向和动力,是学习积极性和自觉性的核心,在全面推行以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育的今天,培养学生学习兴趣尤为重要。

影响学生学习兴趣的因素很多,如教学方法、教学手段、教学风格、教学态度、教学评价等等,其中教学内容的组织安排也不失为一重要因素。教学实践结果表明,学生对“知识背景”感兴趣的程度要比对“知识”本身更高。因此,如果能够在课程教学内容编排中将与课程知识有关的人物、事件以及相关的理论与方法实例有机的融入其中,就能够在教学的实施过程中不断地“激励”和“唤醒”学生的学习兴趣,并通过兴趣的延伸,使学生在不知不觉中获取并掌握知识。

(2)将有利于学生对课程学习知识内容的理解

学生对知识的认识、理解和掌握过程,应遵循人们认识客观世界的一般规律,即是一个从感性认识到理性认识的过程。感性认识是人们通过感官与认知事物接触而形成的关于事物生动和直接的映像,包括事物的具体特性、表面现象、各个片面及其外部的联系等;理性认识是人们在感性认识的基础上,进行抽象和概括而形成的对认知事物的本质和内部联系的认识,通常有概念、判断和推理三种基本形式。

在课程学习过程中,我们往往会强调对概念的理解,对知识点的掌握等,这样的认知应属理性认识范畴。基于知识的课程教学内容组织通常是按照概念的引入、概念到概念、例题分析、实际应用举例,习题练习等步骤顺序进行,而课程内容的选择通常是经过实践检验或严格论证的知识的精华部分,是已经上升为理性认识的产物。让学生在对认识的事物尚不具备“自然经验”和“社会经验”的基础上,去“理性”地把握事物的本质,只能是“填压式”的知识灌输,于是在我们的课程教学中就有了许多“先记忆再慢慢理解”的东西。基于背景知识的课程教学将经过提炼的前人对事物认识的自然经验和社会经验呈现在学生面前,在一定程度上可以弥补学生在对事物感性认识方面的不足,帮助学生更好地理解和掌握课程的学习内容。

(3)将有利于学生对课程知识体系的把握

在高等教育中,学科领域的知识体系通常是以课程体系来描述的,而课程的知识体系是由课程涵盖的知识主题及其相互间的关系来刻画的。基于知识的课程教学往往只注重课程知识主题或知识点的教学而忽略课程之间、主题之间、知识点之间内在联系的阐述,使得学生在学习过程产生难以知识联想,对知识的认识是“只见树木,不见森林”。例如,很少有学生能够将平面中的“点”、集合论中的“集合”、命题逻辑中的“命题”等概念统一进行思考的,也很少有学生能够准确地回答在线性代数课程中学习向量空间和向量运算真正目的等等。基于知识背景课程教学的目的之一,就是通过知识背景的阐述,将课程知识的初始本质及其相互间的关系呈现出来,为学生营造知识联想与知识探究的学习情境,更加全面地把握课程的知识体系。

(4)将有利于学生创新能力培养与提高

******指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。”而“教育是知识创新、传播和应用的主要基地。也是培养创新精神和创新人才的摇篮。”因此,在实施素质教育过程中,着力培养学生的创新精神与创新能力应成为我国教育改革和发展的当务之急。CCC2002竭力倡导的研究型教学以及教学向教育转变的根本目的之一,就是要在学科课程教育过程中,不断强化学生创新素质的培养。创新的过程是知识综合运用与发展的过程,对知识体系的全面掌握是创新的基础。创新能力培养受到教学内容和教学方法的影响。基于课程知识的教学通常以传授知识为主,教学方法也以课堂讲授为主,这种教学往往使学生思维固化,知识活力得不到发挥,很大程度上影响了学生创新能力的发展。而基于知识背景的课程教学不仅能够大力开发学生的想象力和直觉思维,拓宽学生的学科视野,同时还能够有效地运用案例教学、活动教学、讨论教学、探索性学习等各种方法,促进学生个性发展,使学生独立思考、批判思维、严密分析、从不同视角看问题等多方面能力得到培养和提高。

(5)将有利于学生学科文化素养的提高

科学技术的发展导致学科和专业的发展,使得分科教育成为目前我国高校人才培养体制的主流。分科教育很显然是为了造就专门人才,但狭窄的专门训练往往不利于培养学生的创新意识和创造力。在经历了长期的教育实践之后,人们已认识到分科教育在某些方面的严重不足,提出了新形势下“通才教育”观念,并以某些高校作为试点开展“大类培养”教学模式的实践与探索。如今的社会是信息社会,对IT本科生的知识结构提出了新的要求,除了要求他们掌握专业知识外,还要求他们具有数学、物理及相关领域知识,更有人文社会科学知识的要求,既能够适应专业的变化和拓展,又要有敏锐的专业拓展意识。总而言之,现代人才培养过程更加强调的是学科素养,它涵盖了对学科知识的掌握,对学科过程与方法论的认识和对学科的理解与情感。正如专家指出的那样,在人才教育与培养过程中,“大多数人真正需要的是领会科学的精神、掌握学科的方法、树立恰如其分的科学形象,以便在这个科学时智地对待科学、对待社会、对待生活。”[12]如果我们将这样的理念带入学科教育过程就不难发现,仅仅靠基于知识的课程教学是无法实现这一要求的,而基于知识背景的课程教学至少可以从两个方面弥补其不足:首先,基于知识背景的课程教学以发展和进化的观点反映学科知识进程,能够有效地避免课本知识的“神圣化”与“教条化”,将批判与继承的有机统一贯穿学生知识获取过程;其次,基于知识背景的课程教学以学科与相关学科分支领域知识相互联系的思想展现学科知识内容,能够有效地克服对学科知识掌握的“孤立性”和“片面性”,是学生的学科意识与学科素养得到进一步培养与提高。

4结束语

计算学科不只是简单的一些课程汇总,而是一个庞大的知识体系,它对人类社会的发展与进步有着重要而深刻的影响。目前,全国几乎所有高校都开设了计算机专业,有些计算的概念和知识还下放到了中小学课程之中。在此情形之下,如何构建我国计算科学的教育体系,培养什么样的信息技术人才,如何让全社会更深刻地认识计算科学的内涵,更全面了解计算科学的发展规律无疑是一件十分有意义的工作。基于背景知识的课程教学是一种理念、思想和方法,也是一种实践,虽然它不是一个什么新的提法,已或多或少地被人们认识并加以应用,但总体上仍然未形成一种趋势。基于知识背景的课程教学应有它的理论体系、方法体系和实施体系,这些都是需要研究、探讨和实践的,可能还需要一个较长的过程。然而,当我们面对计算学科教育改革中出现的种种问题和在计算学科人才培养中面临的种种困惑时,首先应该想到的是作为计算科学的教育工作者应当作些什么。

参考文献:

[1]董荣胜,古天龙.计算机科学技术与方法论[M].北京:人民邮电出版社,2002.

[2]DenningPJ,municationsoftheACM[J].1989,Vol.32(1).

[3]郝宁湘.计算:一个新的哲学范畴[J].哲学动态,2000,(11).

[4]蔡启先.CC2004计算学科教程体系分析与思考[J].高等工程教育研究,2006,(5):77-81.

[5]黄国兴等.中国计算机科学与技术学科教程2002[M].北京:清华大学出版社,2002.

[6]周世平.CCC2002教学计划实施环节的探讨[J].计算机教育,2004,(8):56-58.

[7]索剑.“计算机科学与技术导论”教学与思考[J].计算机教育,2005,(1):40-41.

篇4

关键词:研究范型;思维方式;朴素计算思维;狭义计算思维;广义计算思维;能力培养

从2002年8月笔者第一次在《中国计算机科学与技术学科教程2002》中使用“计算思维”这个词描述计算机科学与技术专业人才的四大专业基本能力之一[1],到现在已经有十余年了,后来又在编著的教材中谈到计算思维能力的培养[2-5]。其间,美国的周以真教授2006年3月在COMMUNICATIONS OF THE ACM上发表了Computational Thinking一文[6](王飞跃等曾将此文翻译介绍给国内读者),之后又有一些学者就计算思维发表了有关研究结果[7,8]。后来人们发现,Seymour Papert早在1996年就提出了计算思维[9]。近几年来,我国有一大批学者开始跟进研究,特别是在教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会的带领下,在我国非计算机专业计算机课程教育领域开展了颇具声势的研究与实践,对计算思维及其培养有了一些认识,取得了一些成果[10]。2012年1月30日-2月3日,2006-2010教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会联合全国高等学校计算机教育研究会和中国计算机学会教育专业委员会召开了一次主任(理事长)扩大会议,就计算思维等多个问题进行了研究,形成了“积极研究和推进计算思维能力的培养”的基本意见[11]。总体上看,人们对计算思维的认识以及如何进行计算思维能力的培养还处于相对初始的阶段,很多问题还有待进一步的研究和实践。本文将计算思维作为一种与计算机及其特有的问题求解紧密相关的思维形式,并将人们根据自己工作和生活的需要,在不同的层面上利用这种思维方法去解决问题,定义为具有计算思维能力。基于此,本文从“能力培养”及其不同要求的角度出发,将计算思维分为朴素的计算思维、狭义的计算思维和广义的计算思维,以描述不同人群对计算思维能力培养的各自侧重。

一、作为重要基础之计算思维

计算思维中的“计算”是广义的计算。随着信息化的全面推进,“计算机”变得无处不在、无事不用,网络(包括物联网等)延伸到各个角落,加上数据积累的简单化、容易化,使计算思维成为人们认识和解决问题的重要思维方式之一[11]。一个人若不具备计算思维能力,将在从业竞争中处于劣势;一个国家若不使广大受教育者得到计算思维能力的培养,在激烈竞争的国际环境中将不可能引领而处于落后地位。计算思维能力,不仅是计算机专业人员应该具备的能力,而且也是所有受教育者应该具备的能力。计算思维能力,也不简单类比于数学思维、艺术思维等人们可能追求的素质,它蕴含着一整套解决一般问题的方法与技术。

那么,计算思维为什么这么重要呢?特别是在教育中,为什么要强调进行计算思维能力培养呢?

首先,探索与创新的未来性以及知识的无限性,决定了教育,特别是本科教育的基础性特征。笔者认为,知识基础、能力基础是人才培养中必须强调的两大基础,而且在培养过程中,二者相辅相成。其中知识是载体,通过对知识及其发现,特别是知识发现过程中大师们的思维的学习,培养学生的思维能力以及具体化后的探索未知的能力。所谓思维,按照一般的说法,就是在表象、概念的基础上进行分析、综合、判断、推理等认识活动的过程,是人类特有的一种精神活动以及管理。也可以说是大脑对具体事物或用文字表述的概念进行接收、加工等,表示大脑运动的状态。由此可见,思维能力对一个人来说是非常重要的,特别是对于“能力导向”的教育来说,强化思维能力的培养是必须的。同时,思维必须基于一定的对象,而知识及其表示作为“对象”具有重要地位。

其次,计算范型作为人类社会的“三大科学研究范型”之一决定了计算思维的重要性。第一是理论范型。理论范型以理论的演绎、推理为主要研究形式,主要是逻辑思维,其典型代表为数学学科。所以其思维形式又被称为数学思维。第二为实验范型。实验范型以实验、观察、数据收集、分析、归纳为主要研究形式,主要是实证思维,其典型代表为物理学科和化学学科。所以,在国际工程教育标准中,将数学和自然科学作为工程教育的重要基础[12,13]。第三就是计算范型。计算范型以利用计算技术通过构建(系统)进行问题求解为主要研究形式,人们将此思维方式称为计算思维,以计算学科(通常称为计算机学科)为代表。实际上,计算思维方式很早就有了,只是在电子计算机出现后,计算思维逐渐被认识和强化,特别是随着计算技术的迅速发展和功能的快速增强,计算思维的重要性在近几年凸显出来,使得计算机类课程成为与数学、物理并列的,实施(思维)能力培养的大学基础课的趋势逐渐被广大的教育工作者看清。顺便需要提到的是,计算机技术的发展,为数据的搜集和利用提供了基础,基于此,有人提出了与三大范型并列的第四大范型——数据范型,并认为该范型的主要思维方式是“数据思维”[14]。数据范型针对P级以上规模的“大数据”处理。由于该范型采用的基本方式仍然是计算,所以,作者认为,这种范型即使存在,目前还很难独立。各研究范型对应的思维方式如表1所示。

表1 与研究范型对应的思维方式

思维方式 呈现的基本对象 采用的基本方式

逻辑思维

(数学思维) 符号、定义、公式、公理、定理 演绎、推理

实证思维 定义、定律(规律)、现象、实验、定理 设计、再现、模拟、观察、归纳、分析

计算思维 符号、算法(程序)、模型、系统 抽象(离散化、符号化、模型化)、自动计算(程序化)

数据思维 大数据(无结构、半结构、巨大规模) 计算(统计、分布、并行)

再次,由于今天的计算(机)系统已经具有非常强大的计算能力,成为更方便的计算工具,有了无处不在的更广泛的适应,使得“计算”早已从基本的科学计算,并经过狭义的数据处理阶段,发展到了无所不在的阶段。而且在可以预见的将来,会发挥更大作用。这要求人们必须提升基本观念和思维方式,必须在更多的时候想到、更有效地利用计算思维方法。这种使用和意识既可以是直接的(问题求解方法和手段等),也可以是间接的(问题求解的思想和意识等)。不过,同时也要注意,对计算思维方法的学习,就像数学专业和非数学专业学数学的追求不同,计算机科学和其他的计算机类专业也不同,而非计算机专业就更不同了。忽略了这一点,就会降低教育的效率,而且还难以获得教育的效果。这与大学教育强调“厚基础”,但对不同的人来说,“厚基础”要求的维度和厚度不同是一样的。

二、朴素的计算思维

朴素的计算思维可以说是“计算机科学之计算思维”,以面向计算机科学学科人群的研究、开发活动为主,包括了计算思维最基础和最本质的内容。

计算思维起源于计算机科学家们在研究和利用计算机进行问题求解过程中常用的思考问题的方法,体现为在过去半个多世纪以来成就计算机和信息技术辉煌发展过程中行之有效的若干分析问题与解决问题的典型手段与途径[11]。

事实上,基于对应于高电平和低电平的0、1所构成的呈离散型变化的基本状态,计算机表达和进行问题求解具有一种特有的方式,这使得计算机科学家需要一种相应的思维方式。这种需求在早期的计算机专业教育中已经逐渐被认识并被在教学中努力落实。早年的计算机类专业,特别是软件专业的毕业生,所从事的工作多是基础性的,按照目前的观点,其问题空间多属于基础分支学科。那时候,大家明显地感觉到,计算机专业的学生走进大学后,为了适应问题的计算机求解,需要建立一种不同的思维方式,这种不同表现为以下4个方面:

(1)问题需要用符号表示,求解过程需要通过符号(及其值)的变换来实现(Symbolizing);

(2)问题的求解过程是“一步步地”(Step by Step);

(3)从简单问题求解到复杂问题求解的系统设计与实现,都需要有包括执行逻辑在内的计划和设计(Planning and Designing);

(4)因此,系统在设计阶段,就需要在设计者的头脑中先“运行”起来(Running in the Mind)。

人们还确信,要在教育中更好地体现“计算机源于数学和电子学”是非常必要的。其实,基本问题的计算机求解建立在高度抽象的基础上。构建一个恰当的物理符号系统并对此系统实施变换是计算机科学家进行问题求解的基本手段。计算机问题求解的“可行性”限定了从问题抽象开始到根据适当理论的指导进行设计和实现的科学实践过程,而“可行性”所需要的“形式化”后呈现的符号表示及其处理过程的“机械化”和“离散特性”,确定了计算机科学学科进行问题求解的重要特征。数学的形式化描述以及严密的表达和计算,决定了数学作为计算学科的重要基础和工具。所以,具有悠久历史的数学,在一定程度上提供了这方面教育的基本载体,使得数学特别是离散数学在这类目标定位下的计算机专业的教育中占有十分重要的地位。即使到了现在,所有追求计算机科学素养、强调基础分支学科特征的专业点的教育,依然保留着这一传统。

归纳起来,从特点上看,计算机科学以形式化为描述手段,以抽象思维和逻辑思维为主要思维方式;从表现形式上看,以符号为问题的表现形式,以符号变换作为问题求解途径。这些进一步体现了作为基础和基本形式的“程序”的非物理特征,正是这种非物理特征,决定了计算机科学这一基础分支学科的基本教育原理是抽象第一。所以通过抽象以获得问题及其求解的形式化描述是实现(电子计算机)计算的基本要求:

(1)抽象(Abstraction)是对事物的性质、状态及其变化过程(规律)实行符号化描述。

(2)追求符号化为特征的形式化,形成对象及其变换的抽象表示,而系统状态及其有效运行,要求这种形式化具有有穷描述(Finite Description),并要求具有“可计算(Computable)”的复杂度。

(3)作为抽象的较高境界,使用模型化(Modeling)方法,建立抽象水平较高的适当模型,然后依据抽象模型实现计算机表示和处理。

(4)通过抽象,实现对一类事务(问题)的系统描述,以保证计算对该类事务(问题)的有效性(Validity),即需要将思维从实例(Instance)计算推进到类(Category)计算。所以,计算机科学的根本问题是什么能被有效地自动计算(Automation)。这些都基于计算机问题表示的数字化和问题求解过程的机械化。

计算机科学问题求解的基本形式和活动包括:算法、程序、执行、基本机器构建、系统构建、模型计算、类计算、形式化证明、处理过程中各类工具与(各层次)系统的利用,表现出来表示(Representation)的形式化以及执行的离散化(Discrete)和程序化(Program)。其基本系统涉及过程(Procedure)和算法(Algorithm)的描述与实现,要求在构造性(Construction)上满足有穷描述(Finite Description),要具有确定性(Deterministic)和能行性(Feasibility)。对于复杂系统,需要逐层虚拟得到各层(抽象)系统,而随着虚拟系统向外延伸,会越来越多地失去计算机科学这种基础分支学科的特征。同时,在其设计与实现中,包括工程设计与实现中,沉淀出一系列优秀的思想和方法,而且工具性特色逐渐明显化,甚至趋于更重要的地位。

《高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》给出了计算思维能力的9个能力点[5,15]:问题的符号表示(Symbolic Problem)、问题求解过程的符号表示(Symbolic Problem Solving Process)、逻辑思维(Logical Thinking)、抽象思维(Abstract Thinking)、形式化证明(Formal Proof)、建立模型(Modeling)、实现类计算(Implement Category Computing)、实现模型计算(Implement Modeling Computing)、利用计算机技术 (Develop solutions with Computer)。前8个能力点和第9个的一部分属于朴素计算思维。

《形式语言与自动机理论教学参考书》给出了正则文法和有穷状态自动机共5种模型等价转换的典型模型计算[3],如下图所示。实际上,在计算机类专业的课程中,类似的例子还很多。如:编译中的LR分析器的构造、数据库系统中的基本运算、操作系统中的进程管理等。

正则语言表示模型等价转换的计算图示

作为朴素计算思维能力最基本的,也是难度最大的模型计算能力的培养,可以从数学分析、离散数学(研究基本运算系统)再到形式语言与自动机理论(研究基本计算系统),构成一个梯级训练系统,引导学生把运算范围从实数域扩展到抽象集合域,同时将计算从单一具体的实例计算迁移到一般的形式化的类计算和模型计算。作为另一条线,从程序设计、数据结构与算法再到编译原理、操作系统等,还可以进一步地培养学生计算的规划和实现能力。

既然瞄准的是计算思维能力的培养,就必须在教学中强调思想和方法的研习,更好地体现“专业技术基础课”的特征,不能将它们当成普通的“专业课”,甚至这些课程还要当作“思维体操”课——在课堂上,由教师领着做,在课后由学生自己进行练习。

三、狭义的计算思维

狭义的计算思维是指“计算学科之计算思维”,以面向计算机专业人群的生产、生活等活动为主。

泛泛地讲,狭义的计算思维是基于“计算机”以及以计算机为核心的系统的研究、设计、开发、利用活动中所需要的一种适应计算机自动计算的“思维方式”,使人机的功能在互补中得到大力提升。从这个意义上讲,计算机相关的很多“东西”都可以被“计算思维”一词涵盖。主要有:

最基本的问题描述方法——符号化、模型化;

最主要的思维方法——抽象思维、逻辑思维;

最基础的实现形式——程序、算法、问题表示(包括数据结构)、系统实现、操作工具……;

最典型的问题求解过程——问题、形式化描述、计算机化;

最基本的问题求解方法——方法论意义上的核心概念、典型方法。

我们可以用两种说法来描述,即“按照适应计算机求解问题的基本描述和思维方式考虑问题(构建计算系统、开发相适应的技术)的描述及求解”,或者“采用适应计算机求解问题的基本方式和有效方法考虑问题(构建计算系统、开发相适应的技术)的求解(描述、分析、构建)”。这里突出的是“如何使计算机和以计算机为核心的系统具有更强的工作能力,并开发更方便的使用技术”。在研究、设计、开发、利用四类活动中,以研究、设计为主,开发中主要指计算机专业本身所涉及的基本计算机系统、基本应用系统的开发,而利用则仅指专业活动中的利用。

狭义的计算思维除了包括朴素计算思维的内容外,还包括以下内容。

(1)计算学科方法论意义上的核心概念:抽象层次、概念和形式模型、一致性和完备性、大问题复杂性、效率、折中与决策、绑定、演化、重用、安全性、按空间排序、按时间排序;

(2)相关的典型数学方法:强调用数学语言表达事务的状态、关系和过程,经推导形成解释和判断,呈现高度抽象、高精确、具有普遍意义的基本特征。具体方法包括公理化方法、递归、归纳和迭代等构造性方法、模型化等;

(3)相关的典型系统科学方法:其核心是将对象看成一个整体,思维对应于适当抽象级别,力争系统的整体优化。一般原则是整体性、动态、最优化、模型化。具体方法包括结构化方法、OO方法、黑箱方法、功能模拟方法、信息分析方法、自底向上、自顶向下、分治法、模块化、逐步求精等。

还包括其他一些更具体的方法。例如:约简、转化、仿真,递归、归纳、迭代,调度、并行、串行,抽象、建模、分解、归并,规划、分层、虚拟、嵌入,保护、冗余、容错、纠错、系统恢复,启发、学习、进化,可视化、示例等。

这些内容的教学必须植根于计算学科相应的知识体系,以这些知识为载体,通过研究性教学,实现教师在对问题的研究中教,学生在对未知的探索中学。引导学生学习问题求解和知识发现过程中大师们的思维,使他们有效地掌握这些典型的方法。

四、广义的计算思维

计算机早已走出计算学科,甚至与其他学科形成新的学科。例如,社会计算、计算物理、计算化学、计算生物学等等。计算思维也随之走出计算学科。所以,广义的计算思维是指“走出计算学科之计算思维”。适应更大范围的广大人群的研究、生产、生活活动,甚至追求在人脑和电脑的有效结合中取长补短,以获得更强大的问题求解能力。

我们同样可以用两种说法加以描述:“有效利用计算机(工具)、相关思想、方法和技术以及计算环境和资源,以增强能力,提高效率”,或者“有效地利用计算技术进行问题求解,包括在科学研究与系统实现中有效地利用计算学科典型的思想与方法进行问题求解”。这里突出的是计算机不仅作为工具,还可以有效利用相适应的意识、思想、方法、技术、环境和资源等。

在研究、设计、开发、利用四类活动中,以利用为主,然后依次为开发、设计、研究。特别是对不同专业的人来说,这四类活动涉及的具体对象是不同的,它们与专业紧密相关,关键是意识、思想、方法、技术、工具、环境、资源等。

广义的计算思维包括狭义的计算思维,狭义的计算思维包括朴素的计算思维。表2给出了他们之间的包含关系。必须强调,从“朴素”到“广义”,对不同类型的人群,在原有的内容被逐渐淡化的过程中,新内容被添加进来。所以,对计算机类专业以外的人群如何进行计算思维能力的培养,是一个有待深入研究的问题,可以说是任重而道远。多年来,非计算机专业的计算机教育以学习基本知识、掌握基本工具为核心要求,一般不是很有意识地强调计算思维能力的培养。如何在十分有限的学时中使学生既掌握必要的工具,也让计算思维诸要素融入他们的能力结构中,更好地帮助他们建立计算机问题求解意识,是对非计算机专业的计算机教育的挑战[11]。

目前来看,由于培养基本目标和问题空间的巨大差异,对哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学、艺术学等不同学科门类的学生的教育来说,其基本的知识载体应该是不同的;即使在基本的知识载体相同的情况下,课程的教学追求和重点也应该不同。载体的选择可以基于多年来的教学实践,但这些载体如何被有效利用,则是一个比较新的问题。例如,程序设计课程是一门普遍开设的课程,对计算思维能力培养具有重要作用。著名的世界计算机大师Edsgar Dijkstra 1976年就曾经撰写过一本名为《程序设计的教学就是思维方法的教学》(The Teaching of Programming i.e. the Teaching of Thinking)的专著[16]。在这之前他还曾经说过:“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯,从而也将深刻地影响着我们的思维能力。”但是,如何把程序设计课程开设成有效进行计算思维能力培养的课程,不少学校做了很有成效的工作,但从总体而言,还有很大的差距。

表2 计算思维包含关系

广义计算思维 狭义计算思维 朴素计算思维 形式化、模型化、程序化;抽象思维,逻辑思维 适应计算机科学家 适应计算机科技工作者 在各类问题的求解中,有意识地使用计算机科学家们采用的思想、方法、技术及工具,甚至环境,不仅包括思考,还包括更一般的活动 适应包括科技工作者在内的广大人群

方法论(核心概念、典型方法),算法思维、系统、分层虚拟

意识、思想、方法、技术、工具、环境、资源等不限于思考问题时的全方位、全周期的利用

五、计算思维能力培养概要

计算思维是一种思维方法,计算思维能力是指人们运用计算思维方法进行思考的能力,它们是两个不同的概念,常常被人混淆。实际上,我们不是培养计算思维(方法),而是通过引导人们学习、掌握这种思维方法,有效地将其用于问题的求解,以达到培养他们的计算思维能力之目的。

基本认识是:计算思维能力的培养,不是一朝一夕、一年两年可以完成的,需要一个长期的过程,而且在这个过程中需要不断研究、不断实践、不断积累,不断提高。这从高等数学、大学物理、大学化学教育的认识与实践就可以看出来。其实,能力培养的长期性就决定了“思维能力”培养的长期性。由于计算思维源于计算学科,虽然计算机专业的计算思维能力培养还需要从思想观念、师资队伍、教学内容、教学方法等方面更主动地采取有效措施以提升教育效果,但在过去几十年的人才培养实践中,在这方面积累了很多经验,其中部分内容是可以在更广的范围内借鉴的。

对于广大人群(站在使用的角度,不用考虑电子电路等)来说,符号、程序、算法是计算机技术的基础,是理解和实现计算机问题求解的基础;而系统不同层次的抽象和虚拟,技术的不断更新,要求掌握新的内容;计算学科最基本的方法可以作为计算思维能力培养中要掌握、理解、了解的方法,全面掌握不太容易,特别是对非计算机专业的人而言,有必要从中选择一些“大众化”的内容。

无论是哪一部分人,他们的计算思维能力的培养,都需要从建立相应的意识开始:

(1)建立“计算”的基本意识。要相信,计算(机)技术可以增强人们的“能力”;使用机械化的方法进行问题求解(抽象描述与思维,离散、机械可执行)有其独特的优势。

(2)了解“计算”的基本功能。软件系统、硬件系统、应用系统(含嵌入式系统、网络、物联网等各类计算系统,为人们的生产、生活)提供了不同的手段,要知道它们能干什么,不能干什么,擅长干什么,不擅长干什么,优势是什么,劣势是什么。

(3)掌握“计算”的基本方法。在计算学科的发展中,有很多有效的问题求解方法,例如递归、归纳、折中、重用、嵌入、并行、模块化、自顶向下、自底向上、逐步求精以及问题标志与处理模式等,他们不仅在计算学科中有效,而且在其他学科的问题求解中同样可以被有效地应用。

(4)会用“计算”的基本工具。使用有效的工具能够获得事半功倍的效果。计算学科中,不仅可以使用软硬件工具与系统以及各类语言(汇编、高级语言、命令),而且通过抽象表示,选用和设计有效算法及其思想,通过不同载体上程序的实现,甚至系统集成,也许可以更好地解决问题。

(5)具备“计算”的基本能力。结合专业,从意识、思想、方法、技术、工具、环境、资源等多渠道、多途径高效地解决问题。

此目标的实现,需要构建恰当的课程体系,确定相应的课程教学目标,并在教学中真正将知识作为载体,实现思想、方法的传授,让课程教学涵盖完整的教学内容体系。具体还请读者参阅文献中更详细的论述[17]。

参考文献:

[1] 中国计算机科学与技术学科教程2002研究小组. 中国计算机科学与技术学科教程2002(China Computing Curricula2002)[M]. 北京:清华大学出版社,2002.

[2] 蒋宗礼,姜守旭. 形式语言与自动机理论[M]. 北京:清华大学出版社,2003.

[3] 蒋宗礼. 形式语言与自动机理论教学参考书[M]. 北京:清华大学出版社,2003.

[4] 蒋宗礼,姜守旭. 编译原理[M]. 北京:高等教育出版社,2010.

[5] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养[M]. 北京:机械工业出版社,2010.

[6] Jeannette M. Wing. Computational Thinking [J]. COMMUNICATIONS OF THE ACM, 2006, Vol. 49(3): 33-35.

[7] Peter B. Henderson, Thomas J. Cortina, Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J]. Proc. of SIGCSE’07.

[8] Committee for the Workshops on Computational Thinking. Report of a Workshop on the Scope and Nature of Computational Thinking [J]. National Research Council, 2010.

[9] Seymour Papert. An Exploration in the Space of Mathematics Educations[J]. International Journal of Computers for Mathematical Learning, 1996, Vol.1: 95-123.

[10] 李廉. 计算思维——概念与挑战[J]. 中国大学教学,2012(1):7-12.

[11] 李晓明,蒋宗礼等. 积极研究和推进计算思维能力的培养[J]. 计算机教育,2012(5):1.

[12] 中国工程教育认证协会(筹)秘书处. 工程教育认证指南[Z]. 2013.

[13] 中国工程教育认证协会(筹)秘书处编译. 国际工程联盟教育协议[Z]. 2013.

[14] Tony Hey,Stewart Tansley,Kristin Tolle. 第四范式:数据密集型科学发现[M]. 北京:科学出版社,2012.

[15] 蒋宗礼. 计算机类专业人才专业能力的构成与培养[J]. 中国大学教学,2011(10):11-14.

[16] 吴鹤龄,崔林. ACM图灵奖(1966-2011)——纪念图灵百年诞辰(第四版)[M]. 北京:高等教育出版社,2012.

[17] 蒋宗礼. 建设国家精品资源共享课 提高人才培养质量[J]. 中国大学教学, 2013(1):13-16.

(上接第23页)

3.正确认识精品资源共享课

最后需要强调的是,国家级精品资源共享课固然重要,但它不可能完全取代各高校的课堂教学,其作用是为高校教师、学生提供共享资源,供其学习、借鉴、参考。因为大学教学不仅仅是传授知识,更重要的是培养人才,培养学生各方面的能力、塑造其健全高尚的人格、感受不同高校的校园文化氛围,是教与学的互动、领略不同教授魅力的过程。在可预见的未来,课堂教学仍会是我国高等教育培养人才的主要方

式之一,因而各高校还应不断加强各自课程的建设,提高课堂教学效果。

参考文献:

篇5

【关键词】计算思维;计算思维能力;课程设计

计算思维(ComputationalThinking)概念的风靡,肇始于2006年卡内基•梅隆大学计算机科学系主任周以真(JeannetteM.Wing)的界定:“计算思维是一种运用计算机科学基本概念求解问题,设计系统和理解人类行为的方式,涵盖了计算机科学领域广度的一系列思维工具”。她指出,计算思维是每个人的基本技能,不仅仅属于计算机科学家。我们应当使每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和算术,还要学会计算思维,犹如印刷出版促进3R的普及,计算和计算机也以类似的正反馈促进了计算思维的传播。她认为,这种思维在不久的将来,会成为每一个人的技能组合,而不仅仅限于科学家,普适计算之于今天就如计算思维之于明天,而普适计算是已成为之日现实的昨日之梦,而计算思维就是明日之现实。作为一种解决问题的方法,计算思维可以提供一种能够广泛应用于工作、学习和生活中的组织和分析问题的新视角;同时,它可以连结计算机科学与其他学科知识领域,提高人们对计算能力和局限性的理解。21世纪是知识经济与信息技术高速发展的时代,计算机早已走出计算学科,甚至与其他学科形成新的学科。例如,社会计算、计算物理、计算化学、计算生物学等等。计算思维也随之走出计算学科。所以,广义的计算思维是指“走出计算学科之计算思维”。适应更大范围的广大人群的研究、生产、生活活动,甚至追求在人脑和电脑的有效结合中取长补短,以获得更强大的问题求解能力。随着数字化进程的不断推进,社会信息化程度进一步提高,计算思维的应用越来越广泛,必须像“阅读,写作,算术”一样普及,成为人类学习知识和应用知识的基本组成和基本技能。

一、计算思维能力培养现状

信息技术环境的变迁与学生素质的提高,对中小学信息技术教育提出了挑战,各国政府纷纷推出基础教育改革政策,以适应信息时代社会与人类自身发展的需要。从各个国家的教育改革中发现英国、美国等国家均已认识到技术应用取向信息技术课程的落后性,开始积极推动项目计划,将“计算科学”纳入中小学学科体系。数字素养与计算思维能力培养成为中小学信息技术教育的新趋势。2000年以来,我国已经初步形成了以信息技术课程为主干的中小学信息技术教育体系。信息技术教育硬件条件逐步改善,教研队伍整体素质与能力持续增强,学生信息技术基础不断提升,为计算思维教育在中小学信息技术课程的开展奠定了基础。因此我们致力于探讨出一套适用于中小学生计算思维培养的课程方案,采用边设计边教学的模式,随时根据学生反馈的学习效果调整课程进度和内容。

二、计算思维能力的校本课程开发

目前我国的中小学计算机教育主要偏向于应用,较少涉及计算思维的培养,涉及计算思维的培养仅仅面向极少数的信息学奥赛选手,计算思维是计算机科学的本质核心,更是一种解决问题的能力,它应该像语文、数学一样向中小学生普及,而不应仅仅是局限于信息学奥赛课程中。编程是培养计算思维能力的有效途径之一,乔布斯曾说过:“人人都应该学习编程,因为它教会你如何思考”。前美国总统奥巴马在任期间也号召所有美国人都应该学习编程,并发起“编程一小时”的运动,旨在让全美小学生开始学习编程。因此本研究致力于开发一套可以让大多数学生接受的计算思维入门课程,若采用信息学奥赛课程内容,直接采取编程教学,效果肯定差强人意,于是我们设计了一套课程方案,面向小学高年级对计算机有兴趣的学生开设校本课程,在我们的课程设计内容中没有枯燥的信息学奥赛的编程语言的教学,让学生从生活中的问题出发,思考问题,观察问题,探讨方法,最终解决问题。在不知不觉中,理解并践行着计算思维过程。下面是我们课程设计的框架与结构、内容的编排依据及选取问题时的考量。

1.框架与结构

我们的校本课程的内容以10个专题展开教学:计数与进制、进制的应用、找数值规律、找图形规律、逻辑、逻辑判定应用、循环的应用、随机思维、统计类思维、排列组合。根据11-13岁的认知发展规律,及已有知识经验,以与程序设计中常用的数学知识为主线,引导学生分析问题、解决问题、总结问题,不断生成并强化计算思维的思考过程与思考习惯。第一个专题为计数与进制,计数是我们了解计算思维的第一步,也是每一个人从会说话起,家长就会教他们如何计数,关于进制,生活中的数学主要是采用十进制,但是同时也不乏其它进制,如:7进制(一周7天)、12进制(1年12个月),24进制(一天24小时)等等。通过本专题的学习让学生从本质理解进制与数字的关系。第二个专题为进制的应用,通过学习进制的转换,深入理解生活中的种种进制的意义,了解二进制与计算机的关系,并可以学会如何巧妙利用进制解决实际问题(如天平放砝码问题)。第三个专题为找数值规律,引导学生学会观察现象、发现规律,进而总结出数学表达式来表示数值之间的规律,是培养抽象逻辑思维的重要环节,更是计算思维的基础。如:通项公式、递推式的表达,让学生学会精准的表达发现的规律,为今后学习精准表达自己的思维打基础。第四个专题为找图形规律,在学生学会了找数值规律的基础上,再引入观察图形规律,加入方向感的锻炼,还有“重复”的概念,通过平台和LOGO语言,让学生学会通过简单命令,绘制图形。第五个专题为逻辑,生活中处处充满选择,让学生理解选择过程实际是做逻辑判断的过程,并学会“与”、“或”、“非”的用法,让学生理解逻辑思维过程,是计算思维的重要组成部分。第六个专题是逻辑判定应用,理解了逻辑思维过程,就可以运用它来解决问题,如:判定数字关系、判定闰年、判断质数问题、甚至一些更为复杂的问题。第七个专题是循环及其应用。人类最不擅长做枯燥乏味、又一成不变的事情,在一定的重复次数后,我们做事情的正确的就得不到保障。这正是人类与计算机最大的区别,计算机最擅长做重复的事情,而且保证无论重复多少次,都可以完成的跟第一次一样的效果。所以我们要学会让计算机帮助我们做这类事情,循环思维的核心,其实是使复杂的问题简单化,在前几节内容的基础上,学生已经学会了观察现象,归纳总结、进行逻辑判断,通过循环的学习,引导学生将循环的过程分析为两点:重复的次数,重复的内容。分析清楚这两个关键点,再复杂的循环情况,都化简为清晰的步骤。第八个专题是统计类思维:学会了循环解决问题之后,我们可以对较多的数据进行统计,如统计个数、求平均值、找最大值、最小值、求总和,还可以对不同的数据进行分类汇总等,做一些更为复杂的事情,在处理的过程中用到的都是计算思维。第九个专题为随机思维,它是经典又奇妙的计算思维之一,它的基础用途是可以用来产生随机数进而解决随机发牌等类似的问题,它的高级用途跟概率问题相关联,如通过随机数求圆周率π,还有经典的高尔顿钉板。第十个专题是排列组合问题。在实际生活中常遇到这样的问题,就是要把一些事物排在一起,构成一列,计算有多少种排法,这就是排列问题。同样的在日常生活中也有很多“分组”问题,例如,在体育比赛中,把参赛队分为几个组(这时分在同一组中的队友之间的位置顺序并不重要),这种“分组”问题,就是传说中的组合问题。以上内容大纲的设置,是从学生实际学习能力角度出发,只需学生具备基本的四则运算、乘方等数学基础知识和日常生活中的基本逻辑判断即可。

2.内容的编排

课程内容从遇到的问题出发,分析问题,发现问题的本质,选择、设计相应的算法,通过程序设计语言的使用来编写程序,最终实现问题的解决。在整个程序设计的过程中,问题的解决是按照一定的步骤,一定的思维方式和方法来进行的,其中正体现了计算思维的应用过程。

3.选取的问题

问题来自自然科学、社会科学、?工程技术和日常学习与生活等各个方面,特别注意精选反映人类文明成果和能够激发学生学习兴趣的例子和问题,如:远古的结绳记事、、历史上狄青将军利用概率问题鼓舞士气等等,力求用例子和问题内在的神秘感、创造性和独特力量吸引学生的参与,用例子和问题所蕴藏的艺术感、文化性、道德责任打动学生的心灵,使教材体现技术、人文、生活三位一体,让学生在学到知识与技术的同时,也受到人文精神的熏陶。

三、课程设计实施过程遇到的问题及反思

我们根据自己设计的教材,展开了教学实验,采用校本课的形式,每周一次,学生为小学五年级、六年级有兴趣的学生,课程设计的初衷就是为了培养更多学生接受计算思维,所以我们先从一部分学生开始实验教学,寻求可以普遍展开教学的合适教材及方法。根据我们目前设计的十个专题,展开教学实验的过程中,从学生对自己课后总结中,可以得出他们在接触计算思维过程中,第一节课对他们来说冲击感最大,陌生感较强,但随着接下来的学习,逐渐适应了计算思维的思考方式。但是我们认为在知识体系的建立过程中,还存在很多不足的地方,需要有更完善的知识体系,如何寻求数学基础知识与计算思维的关系,建构更加合理的知识体系结构。此外,在教学实施过程中,练习的设计也需要有更强的趣味性、知识性,才能吸引更多得学生的学习兴趣,从而深入对计算思维的了解学习。课堂评价方面也还需深入研究,除了作业评价,考试评价外,如何评价学生的思考过程更是一大难点,目前我们采用让学生自己做总结,他们每节课听懂了哪些,理解了什么,这是一种质性评价,如何制定科学合理的质性评价衡量标准,也还需要进一步研究。

参考文献:

[1]蒋宗礼.计算思维之我见[J].中国大学教学.2013

[2]牟琴,谭良.计算思维的研究及其进展[J].计算机科学.2011

[3]谢忠新,曹杨璐.中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法[J].中国电化教育.2015

[4]任友群.数字土著何以可能?[J].中国电化教育.2016

[5]朱鸣华,赵铭伟,赵晶,林鸿飞.计算机基础教学中计算思维能力培养的探讨[J].中国大学教学.2012

篇6

关键词:珠算教学 教学方法 技能

珠算在中国有着悠久的历史,因此,在珠算方面,中国积累了丰富的经验。当前,随着科学技术的不断发展,我们在发展高、新技术的同时,需要加大发展珠算科技的力度,进而不断提高人民的科学文化素质。

1 “一课之计在于绪”

正如古语所说:“一年之计在于春,一日之计在于晨。那么“一课之计”在于什么?“在于绪!”随着计算机的不断普及,有的学生认为:在先进性方面,算盘难以企及计算机,跟计算机相比,算盘迟早要被抛弃,对于计算机来说,珠算早已没有学习的必要了。另外,有的学生觉得打算盘枯燥乏味,根本提不起兴趣来。在这里,对珠算进行积极的引导,对于学好珠算格外重要。

1.1 珠算的起源和发展史,通过对上述内容进行讲述,珠算作为中国的第五大发明,是中国优秀传统文化的重要组成部分,这一点在一定程度上需要让学生有个明确的认识,我们作为中华民族的炎黄子孙需要引以为荣。我们的职责就是将珠算这一优秀的文化遗产世代相传。

1.2 珠算的功能和功效。①教育功能。正确、迅速、高效、规范、准确这是珠算教学过程中,对珠算的基本要求。通常情况下,形象、具体是珠算教学的基本特点,通过珠动,计算在脑海中不断闪耀、转化,在一定程度上使得脑、手、眼得以并用。可以说,在培养学生思维的敏捷性,以及坚强的毅力和意志等方面,珠算发挥着重要的作用。②启智功能。脑、眼、手在进行珠算练习时得以并用,学生的动作力度在一定程度上得以巩固和强化,进而使得脑神经的活动频率大大提高,同时学生的注意力、观察力、记忆能力等,因快速地记数、认数、计算等得到培养和强化,进而在一定程度上,对于激发学生的情绪、强化其意志、提高其分析判断能力具有重要的作用。③健身功效。在珠算练习过程中,珠动带动心动,十指联心,心动就是动脑的反映,在这种情况下,人的衰老随着动脑的不断增加可以有所延缓。

2 以尝试为指导坚持知能并重

在尝试理论的指导下,注入式的传统珠算教学模式被打破,进而在一定程度上,对于学生尝试性练习和操作进行积极的鼓励。敢于尝试在新时代的历史条件下,是人才必须具备的基本素质。钱伟长曾说:“我们要培养中华民族的朝气,这个朝气就是不断的创新。”珠算作为一项基本的技能,学生只有花费大量的时间,通过不断的练习,进而在一定程度上才能提升这项技能。有些人可能会认为:珠算练习花费的时间过多,在一定程度上将会对其它学科的学习产生不利影响。为此,在进行珠算练习时,教师需要讲授其科学的练习方法,同时需要明确珠算练习不会对其它学科的学习产生影响。对于学习方法来说,如果不当在一定程度上会对整个学习成绩造成影响。对于学习时间,教师需要教会学生进行科学、合理地安排。为此,在对珠算进行课外练习时,学生必须认真练习,提高练习的注意力。但是,珠算练习的时间要适当。例如,有的学生珠算练习的时间过长,这种长时间的珠算练习方法往往不能产生较好的学习效果,同时其他学科的学习还会受到一定程度的影响。事实证明,如果某个学生的珠算成绩比较好,那么这名学生的其它文化课的成绩也会比较优秀。通常情况下,一定的教学理论需要与相应的教学方法相一致。在现代珠算教学中,尝试教学通常情况下就是较好的教学方法。采用尝试理论对珠算教学进行相应的指导,变革传统的注入式教学模式,使教学模式在一定程度上得以创新和发展,进而将传授知识与能力培养进行统一,主要表现在:①从简单地传授珠算知识,在授知识的同时,不断向培养能力和发展智力转变。②对传统的教师讲,学生听的模式进行完善,并逐步向学生在教师的指导下先练,然后教师再讲转变。③从学生被动的听和死记硬背,逐渐转变为主动探索、摸索规律,最终解决问题。④从珠算技术教育为主,逐渐转变为技术教育与思维训练相结合的教育模式。

例如,在进行加法运算练习过程中,针对加2、加3、加4的指法动作最容易出现混淆的现象,在进行测试前,先让学生进行234的连加,对其进行积极的引导。对于2、3、4连加来说,通过重复相加,其和都是9的倍数。在计算过程中,如果出现错误的结果,学生自己就可以寻找原因,是不是习惯性的错误?还是心算与指法的不协调?对于加法中容易出错的原因,组织学生进行相互磋商,各抒己见。比较典型的有:将334与344混淆,或者将667与677的和数算错。

3 采用愉快教学法

在进行珠算教学时,对学生的情绪进行调节,使学生处于“乐学”的状态。在教学过程中,教师通过对教学中的认知系统进行操纵,进而在一定程度上激发学生的快乐兴趣情绪实现寓教于乐。通常情况下,对于客观事物来说,满足一个人需要,在一定程度上影响并决定这个人的情绪极性,如果能够满足其需要,那么就产生正情绪;反之,就产生负情绪。

3.1 低起点,多台阶。向社会输送技能型、应用型、实践型的人才这是职业学校发展的根本,同时也是自身的职责,进而在一定程度上不断巩固和强化学生的动手能力。对于财经专业的学生来说,练就一手好珠算这是最基本的要求,同时还要具备懂账理财的能力。在珠算教学过程中,在较少的课时内,要求学生掌握加减乘除四则运算的计算方法,教师需要面向全体学生进行教学设计,构建各种学习情境,因为,只有在一定的教学情景中,才能进行相应的学习。现代心理学研究证明:学生的学习效率在良好的环境氛围中,可以大大提高。学生进行自主式学习,在教师的积极引导下,以及在这种情境氛围的熏陶感染下,在一定程度上使学生保持愿学、乐学的状态。所以,结合职高学生学习时间短、基础差的特点,需要对教学内容进行选择,通过科学的教学方法,对于教学内容进行合理安排,按照由浅入深、逐步提高的方式进行稳扎稳打。

3.2 精讲解,重示范。在教学过程中,珠算教学与其它学科相比存在本质的区别,对于学习珠算来说,掌握计算方法并不难,但是,要达到稳、准、快的技能水平,需要在整个课堂教学中贯穿“精讲解,重示范”。通常情况下,精讲就是结合实际的教学内容,选择科学合理的教学方法对重点、难点等进行讲解,重点精讲要领。同时,在教学过程中,教师需要将直观性与启发性进行融合。对教学目标进行明确,点中要害,讲深讲透教材内容。在对教材内容进行全面掌握的基础上,通过总结经验,对教学方法进行创新和改进,教给学生最好的珠算方法,进而在一定程度上使学生保持持久的兴趣,达到乐学的目的。

4 采用激励教学法

在珠算教学时,通过某种刺激对学生进行鼓励,使之产生指向一定目标的巨大的心理动力。采取最佳的方案和措施,激发学生的学习动机,使其付出行动,这是进行目标激励的目的所在。因此,在珠算教学中,通过采取激励教学法,进而不断提升教学效果。

4.1 关怀激励。教师需要在学习、生活中,给予学生关心和爱护,解决学生生活、学习中遇到的问题,进而激发他们学习的积极性和主动性。由于学生个体之间存在一定的差异,所以,在悟性、技能、自觉性等方面都比较差的学生,在各个班级都会存在。自卑感普遍存在于这一部分学生当中,进而在一定程度上导致这些学生丧失了学习珠算的信心。这时,教师需对学生进行循循善诱,消除学生的不安和恐惧心理。

4.2 目标激励。教师进行珠算教学时,需要根据学生的实际情况,为其设立相应的学习目标,进而在一定程度上不断激发学生学习的欲望,培养其不断进取的精神。

4.3 表率激励。在珠算教学过程中,为了在班级内形成一种良好的学习氛围,使学生互相激励,进而共同完成学习任务。为此教师需要树立一些典型和榜样,进而在一定程度上为班级营造良好的学习气氛。

4.4 竞赛激励。在珠算教学过程中,经常组织一些比赛、测验、晋级等活动,进而激发学生的斗志,使学生对珠算产生兴趣和爱好,培养他们良好的学习态度。

综上所述,在珠算教学过程中,教师通过采取科学合理的教学方法,不断提高学生对珠算学习的认识,进而帮助学生转变学习的态度,不断激发学生学习珠算的积极性和主动性,使其掌握科学、合理的算法,不断提高学生的珠算技能水平,最终提升教学效果。

参考文献:

[1]杨丽.珠算技术在高职会计技能中的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011(02).

篇7

关键词:高中,计算机,信息技术,有效教学

中图分类号:G712 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2016)16-327-01

信息技术学科(即计算机课程),与其他学科不同,它是集知识和技能为一体的课程,它要求高中生在学习的过程中既要学好理论知识,又要掌握实际的操作技能。而信息技术教育最终的学习目的是希望学生能应用信息技术作为学习的手段,而想达到这一目标,首先就要求学生要有扎实的基础知识和熟练的操作应用的能力,因此,在教学中,对学生基础知识与操作能力的培养是信息技术能力培养最起码的要求。由此看出,信息技术教育从本质上说是一门动手性、实践性很强的学科。而现在高中阶段的计算机教育正在蓬勃发展,并不断加快教育改革的步伐,教师们也在不断探索有效的教学方法,希望利用现代化的教学手段,来提高学生们的计算机的知识水平与实践动手能力,达到提高未来建设者的科学文化素质、能力、科技意识的最终目的,这是高中信息技术教育的根本任务。

一、提高高中计算机教学有效性的基本方法

高中计算机教育被许多人误认为只是简单的电脑课,没有严格的考核标准,在高中,计算机只是选修课,在高考指挥棒的作用下,虽然重要,但还是沦为边缘学科,学生们在学习的过程中,没有升学的压力,把他当成娱乐课,在课上学生对课本知识不感兴趣,希望老师不用讲课,学生们只希望上网聊天、看电影等行为。所以导致大部分高中生毫无基础可言,所以提高教师计算机教学的有效性很重要。以下提出关于如何提高高中计算机教学有效性的一些方法:

1、规范强调课堂纪律,明确学习目的

首先,教师在教学的过程中要重视对课堂纪律的管理,俗语说:无规矩不成方圆,良好的开头是成功的一半,因此,教师要以严格的电脑管理制度为良好的教学秩序作保障,做到奖罚分明,重在教育。在课堂上,教师对出现了违纪现象的学生,要让他们充分意识到自己做错了,就要改正。有了规范严格的奖惩制度,也就有了威信,那么学生的自觉性也会得到增强,抓好了课堂纪律,课堂教学也就能很顺利的开展了。

其次,就是要让学生明确计算机课的学习目的,教师要为学生树立对信息技术教育的正确认识:(1)告诉学生计算机不光可以用来玩,还能用来学习,它可以帮助其他学科的成绩得到提高。(2)要让学生知道在以后的学习和工作中可能都离不开电脑,所以对计算机的基础知识一定要认真学习。(3)通过世界首富盖茨的故事,通过真实的例子,让学生知道学好计算机的重要性。通过这些让学生明确学习计算机的目的,当学生的学习不盲目时,才有利于提高学生们的学校兴趣和效率。

2、教师要合理的使用多媒体电子教室的软件

作为信息技术教师,对多媒体电子教室比较熟悉,所以在课堂上要合理的使用广播、监控、写生演示、黑屏锁定、作业提交、重启与关机等功能,这些对于提高教学质量有很大的帮助。在上课之前,用有吸引力的flas引起学生的注意力,这样学生就能很快的安静下来,课堂纪律也就好抓了,并且还能开阔学生的视野,并激发他们的学习兴趣。

在上课的过程中,教师要努力营造民主、和谐的气氛。对于简单的内容,可以让个别的学生操作演示,其他的同学跟着学。在学生操作的过程中,多鼓励学生和欣赏学生,关注每一位学生的发展,这样有利于教师了解学生掌握知识的程度,同时还能让学生专心致志,让不会的学生能像海绵吸水一样汲取知识,也能让学生更加积极主动地进行思考。最终培养学生自主学习的能力。

3、合理安排时间,注重个别辅导、做到因材施教

信息技术教学不同于其他学科教学的一个突出特点是学生动手操作量大,而高中生可能由于接触计算机的时间少,而导致基础差,如果教师在授课的过程中,只追求进度,不给学生充足的练习时间,一味地要求学生一个操作接一个操作的快速练习,那就会使学生当时好像掌握了但是课后可能会全部忘记的结果。想让学生在短时间内掌握主要知识已经很难,更不用说根据教学大纲的进度进行授课了。教师想要学生学到真正的知识,其实数量不重要,关键在于质量。因此,学生的课堂练习时间要安排充足,并向学生强调要珍惜有限的课堂练习,敢于尝试,同时教师应对学生的操作给出及时的评价和指导,这样才能提高课堂效率。

4、教师要灵活运用有效的教学模式和教学方法,精心上好每一节课

在教学过程中,教师如果总是采用单一的教学模式、教学方式,在短时间内可能会取得不错的效果,但是长期下去,学生便会慢慢失去兴趣,在课堂上就算学生认真上课,但课堂气氛也会死气沉沉的。为此,设计一些形式新颖并且引人入胜的教学情境是十分有必要的。

二、总结

在信息技术教学中,教师要注意将理论与实践知识相结合,利用好一切有力的资源和适当的教学模式、教学方法,让学生在教师的指导下,放松、自主有趣的完成学习任务。虽然计算机课程的开设也会产生一些问题,例如,学生会沉迷电脑游戏,但是计算机对现代人的作用综合来说是利大于弊的,因此,教师要善于引导学生正确的使用计算机。

参考文献:

[1]. 蔡金枝.谈谈高中计算机有效教学[J]教育界:基础教育研究,2015,(6):191-191

篇8

关键词:小学数学;素质培养;思维逻辑;教育观念

学科素质的培养要求小学老师具备正确学科素质的认识,从思想中提高认识,从行为上付诸实际行动,对现有的教育体系进行合理范围内的调整,循序渐进的对课程安排进行新的规划,在了解小学生学习特点的同时,进行教学任务的补充和完善。

一、培养小学生科学素质的重要性

(一)数学科学的学科素养。学科素养是对学生综合素质的全面发展以及对学科本身的新发现、新建设。这一重要策略将改变过去的教学方式,即不再以课堂、教学为主,学生的考试成绩也不再是唯一对“优秀学生”的评判标准,这样的应试教育将在今后的教学痕迹中逐渐淡化,“学科素质”的培养理念将进一步走向教学舞台。教学体制的改革将是推陈出新的,在学科建设不断加强的同时,以“人”的发展为最终目的的教学体系,才是适合小学生未来发展的方向。

(二)学科素质的培养方向。学科培养不是一蹴而就的,需要经过时间的打磨和考验。他不仅要求学生具备一定的数学知识能力,更重要的是在实际的工作学习生活中,将所掌握到的技能合理的运用,解决实际问题,这才是学科培养最主要的作用。

在这个自我完善的过程中,也必然锻炼了学生的学习能力,包括对问题的怀疑精神,探索理念,以及逻辑分析能力和总结问题的能力。这些能力的培养是形成良好的数学科学素养的必经程序。素质培养也将有效的检测出个人在学习中所展现出来的优秀品质,使小学生在学习、生活中,多方面的现实自我的认知。

二、数学科学素养培养存在的误区

数学科学素养是近年引出的新观念,需要老师、学生、家长多方面的配合,不断的完善在教学培养中出现的新问题,从而推进教学方法方式的改革,寻找更加有效的教学方案。

(一)教师自身对科学素养的认知度低。传统的教学理念经过千百年的传承,根深蒂固,这是难以改变的现实。绝大多数的教师仍然难改以往的教学思路,照本宣科式的教学仍为主流。在短时期内想要改变这一现状,并不是一件容易的事情。很多老师缺乏在教育理念上的创新,固守着原本的授课方式,而不采取新兴的教育方法。由于自身对数学科学素养的不支持和不理解,成为改革道路上的重要阻碍。

(二)科学素养的培育路径不健全。科学素养的培育路径是改革的核心和观念。如何正确的引导和完善路径,使同学们能够饶有兴趣的加入到学科素质的培养,这需要通过不断的尝试去挖掘、分析其中的隐藏因素。首先,要研究的就是小学生的心理特征,根据他们现有的思维去扩展、猜测,努力的引导学生勇于且善于表达自己的观点。在这个积极探索的过程中,摆正自己的位置,寻找有趣、丰富的课堂内容,从而吸引更多的学生对学习产生浓厚的兴趣。

三、小学生科学素养的形成条件

任何事情的形成和发展都是积累的过程,是量变到质变的以此历史性的突破。笔者认为,需要从以下几个方面进行。首先,加强小学生对数学科学的理解和认识。只有在兴趣的推动下,才能主动的去探索和发现学科之美。建立和学科间的默契度,在这样的情感下,数学学科的素养培训才显得更有意义。其次,在这样的过程中,必然会产生不同程度的困难,只有坚持不懈的钻研,才能攻克一道道难关,才能在实践的过程中产生新的理论,突破已有的经验,提高数学的学习技巧,最终形成良好的学习能力和学习方式。

四、小学生科学素养的实现方式

数学学科素质的培养对老师的要求逐渐提高,不仅需要他们具备过硬的学科知识、理论,还需要他们格外的重视学生的心理变化,以及学生对教学方式的接受程度。因此,建立良好的师生关系是学科素养实现的重要途径之一。

(一)数学的感知方式的提升。不同的学科有不同的入门技巧,和语文、英语等学科相比,数学具有很强的逻辑性,如何理解数学存在的意义,让小学生喜欢数学这门深奥且复杂的学科是我们要做的第一步。对于小学生而言,感知力是通过外界的接触而来的。教师需要通过对现实存在的现象进行本质分析,从而加强学生对数学的认识。感知力是一种辅助教学的手段,客观存在是最容易理解的,例如对图形的计算学习,可以通过现实生活中的事物加强学生的兴趣。

(二)思维、逻辑方式的拓展。学科教师对教学内容的准备是思维、逻辑建立的关键因素。由于数学学科自身的特殊性,知识点的连贯性,难易程度都对学生的学习产生重要的影响。教学内容的安排应该考虑到学生的接受度以及对他们思维能力是否产生跨越性,举一反三固然重要,但是逻辑能力的培养需要老师耐心的引导,能力的形成是在不断学习的过程中掌握的。

篇9

关键词:分层教学;阶段性考核;计算思维;抽象分解

中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)10-2299-02

随着信息科学技术的飞速发展和军队对人才专业素质及信息素养要求的不断提高,军队院校人才培养方案被重新规划定位,基础学科课程标准也被要求与时俱进,能够更加精准的体现人才培养目的。

微机原理课程不仅是本院某专业士官层次必修课,也是本科电子类、自动化相关专业开设的硬件基础主要组成部分。其主要任务是使学员从理论和实践的层面掌握现代微型计算机的基本组成、工作原理及典型接口技术,建立微机系统的整体概念,使学员具有运用现代微机技术进行软、硬件开发的初步能力[1],逐步培养分析、解决实际问题的能力和创新意识。但本门课程信息量大、内容抽象难懂等特点使其成为学员反映最难学课程之一,如何在有限的学时里,使本门课程达到良好的教学效果并通过学习使学员具备相应能力,一直是本门课程改革的目标。

近年来“计算思维”概念的提出既有利于以类比形式开展教学,也有利于特定学科知识的拓展与深化[2],计算思维中倡导的抽象与分解、关注分离、启发推理、协调同步、并行处理等与微机原理中技术紧密相关,将计算思维的理念与微机原理课程相结合,不仅可以降低该课程学习难度,提高学员学习兴趣和教学效率,使学员掌握微机系统核心原理与设计方法,而且通过学习过程以及多元教学方法激发学员计算思维能力,提高学习能力,促进终身学习,为学员今后利用计算机处理信息,更好地适应工作岗位奠定基础。

1 微机原理课程教学现状及存在问题

“微机原理”课程是电子类专业最重要的基础课之一。不仅理论性强,而且还具有较强的工程实践特征。目前高校开设的微机原理课程普遍存在以下问题:

1)课程自身信息量大,知识点较多,兼顾软硬件两个方面,内容抽象,学生难于理解掌握,加之课时压缩、实验室资源有限等原因,使学员对课程的学习和理解上具有一定难度。

2)微机原理课程是一门不断发展的科学,涵盖的新应用领域、新技术也不断涌现。而实际课堂授课内容往往滞后于实际应用,容易造成教学和实际的脱节。

2 微机原理课程教学改革

2.1 创新教学方法

“微机原理”课程内容抽象难理解,因此教师如何采用高效率的教学方法,调动学员学习的主动性和积极性非常重要。

针对课程的硬件、软件和接口三部分内容,采用不同的教学方法。硬件部分和指令部分由于知识点众多,有些概念比较抽象,主要借助多媒体、网络等辅助教学,激发和吸引学员兴趣;软件部分主要采用“案例式教学”,摈弃对指令格式及用法的枯燥记忆,而是通过有所指向编程实例像学员展示汇编语言指令的魅力;接口部分则以典型接口应用实验为主体,制定详细任务及步骤规划,以完成实验任务为目标,通过实践体验使学员具备相应能力。

根据内容灵活应用启发式、互动式、讨论式等多种教学方法对于活跃课堂气氛,提高教学效率起到积极作用。

2.2 课程考核方式改革

考核方式不仅能调动学生学习主动性和积极性,而且也是检验教学效果,保证教学质量的重要措施,传统考试中笔试主导的考试模式,不能体现学员创新与实践能力,所以改革考核方式应更注重过程考核,以学生真正掌握知识为根本任务,注重学习过程和对学员的综合素质与能力的培养。“微机原理”课程的考核方法要遵循:“理论与实践相结合、能力与素质齐开放”的原则,具体考核措施包含以下三个方面:

1)闭卷笔试。弱化传统笔试占主导的思想,减少笔试在总成绩中的比例。做为结课考核,从全局考察学员技能性知识的掌握情况;题型的设置方面,适当增加分析题和设计题比例,考核学员应用所学解决问题能力。

2)平时成绩考核。平时成绩是对学习过程的一种量化体现,有效地避免了学员临时抱佛脚的侥幸心理。平时成绩主要包括课堂问答成绩、习题作业完成情况。为了促进养成预习和复习的习惯,提高学员学习的积极性,教员通过课堂授课,增加与学员互动,鼓励学员回答,答错或不知道的学员不处罚,而对能正确回答问题的学员会适当增加他们的平时成绩以资鼓励。

3)阶段性考核。根据课程内容划分知识模块,利用答疑辅导的时间,鼓励学员对前一阶段某一知识模块做总结,架构知识体系,总结知识要点,由教员针对总结的知识点出题并组织小型模拟考试,答题正确率达到90%即为合格。阶段性考核重点在于促进学员自主学习,更利于培养学员自主学习能力。

3 微机原理课程与计算思维培养的关系

3.1 计算思维内涵

作为计算机学科发展的自然产物,计算思维(Computational Thinking)这一概念在2006年由美国卡内基梅隆大学周以真(Jeannette M. Wing)教授提出。她认为,计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为[3]。计算思维最根本的内容,即其本质(Essence)是抽象(Abstraction)和自动化(Automation)。

计算思维本身是人类科学思维固有的活动过程,它汲取了问题解决所采用的一般数学思维方法,现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般工程思维方法,以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。计算思维建立在计算过程的能力和限制之上,由人通过机器执行,计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计,更简单一点说,计算思维就是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个看似困难的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题的方法[3]。

3.2 微机原理与计算思维培养之间的关系

计算思维不仅反映了计算机学科本质的特征和核心的方法,也反映了计算机学科的三个不同领域(理论、设计、实现)。因此,培养基于计算机解题思路和方法的计算思维能力十分必要,这也是当前计算机教育研究的重要课题。如何在现代计算机教育中引入计算思维或者说学科形态如何体现计算思维的方式成为目前计算学科最大的问题,笔者认为核心是要转变教育观念,所有对课程的教学改革都要围绕着新的教学理念,切实将计算思维融入到课程教学中,潜移默化地培养学员思维能力、学习能力和研究能力。

微机原理课程包含硬件、软件、接口应用三大部分,与计算思维涵盖的理论、实践、设计相得益彰,无论是从知识体系架构的连贯性、完整性,还是学习知识点的方式方法上,都用到了计算思维,用计算思维的方式深入理解和学习微机原理中的汇编语言、CPU 结构原理,存储器扩展、并/ 串行口扩展、总线等重要内容,对于后续开设的课程如“单片机原理与接口”、“计算机控制”、“可编程控制器PLC”、“DSP 数字信号处理”奠定扎实基础。

4 微机原理教学改革中计算思维的培养

4.1 基于计算思维的教学过程

教员对原有教材再开发,即在原有课程中选择适当的内容设置课题,对内容拓展或深化,教员在开展教学过程中运用基于计算思维的方法,将教与学的过程有机地连接起来,使学员能够自觉利用计算思维方法( 递归,关注点分析,抽象和分解,保护、冗余、容错、纠错和恢复,学习和调度等)达到学习目标,当学员掌握了知识点,懂得如何运用计算思维的方法之后,再通过反思评价自己的学习过程和学习方法,自主建构属于自己学习的框架和方式[4],也就培养了学员计算思维能力,具体教学过程的实施步骤如下:

1)有的放矢。以某个知识模块为研究对象,通过计算思维的方法来获取或应用,由实践建构自己的知识结构。

2)确立课题。师生针对课题开展分析论证,深入挖掘课题内涵及可行性,共同确立研究课题。

3)团结协作。以自愿结合兼顾优势互补的原则组建课题研究小组,成员明确职责,分工协作。

4)研究方案。成员要以计算思维方法为前提,结合本小组的课题制定研究方案,在保证研究活动的连续性和明确化的前提下,合理分工,各负其责。

5)实施方案。将确定的研究方案具体落实。教员在整个过程中的作用是在偏重计算思维培养的思路下研究方法的指导和科学态度与精神的渗透和示范。

6)形成结论。课题小组通过研究学习将结果进行汇总,从中找出规律性的东西,得出结论,给出建议。

7)评价交流。将研究成果以小论文、多媒体演示、实验报告等不同的形式提交或展示出来。并对研究过程中用到的研究方法、研究成果、得失体验感受等进行全方位的总结, 以获得更深一步的理性认识,完善认知结构。

4.2 计算思维导向的课堂教学设计

将抽象分解、启发推理等计算思维的理念引入微机原理教学的课堂设计,可以简化问题,使学员获取知识从点到面,深入理解和记忆。以寻址方式内容的讲解为例,顺藤摸瓜, 从面到点逐个解密.首先提出疑问: 为什么要有寻址方式呢? ,根据先验知识,微机工作总是对”数”操作,而”数”在哪里?可以提问学员,让他们来回答, ”数”可能在不同的地方,要找到他们,要根据地址来寻觅,所以就有了”寻址方式”,“面”就被首先提出来了。进一步引导学员,具体”数”在哪些地方呢?可能在指令中,所以“立即数寻址”、可能存放在通用寄存器中,所以就是“寄存器寻址”、也可能存放在存储器中,那么就是“存储器寻址”,至此“线”也给出来了,有了“面”和“线”,教员进一步引导, 在存储器中的 “数”必定有个存放的地址吧? 按照之前存储器存取数,先找到段基址,然后确定偏移地址就能确定在存储器中地址,由于“数”的存放地址的表达有很多种方式,因此,“存储器寻址”就引申到其他具体寻址方式,如“寄存器间接寻址”、“相对寻址”、“变址寻址”等,至此“点”也给出,纵观“面”、“线”、“点”一气呵成,顺藤摸瓜,学员既明白了寻址的概念和用途,也明白了各种寻址之间的联系和区别[5]。学员对这部分内容更容易理解和记忆。

将计算思维引入课堂教学设计不仅需要教员对内容非常熟悉,而且对知识结构有着系统把握。既要能站着全局高度,指引解决问题的思路、步骤和方法, 以突出教学内容的重点,帮助学员树立系统的概念,又要能启发引导学员寻求解决问题途径,深入细节、逐步探索。

5 结束语

微机原理课程教学融入计算思维的元素,不仅指明了课程的教学目标,提高了教学效率,而且对培养军事人才创新思维能力、综合实践能力都起到了积极的作用。随着融入计算思维的新教学体系的逐步完善,教学不再是枯燥的讲授,晦涩的抽象,而是帮助学员打开思维空间,激发探索求解欲望的金钥匙。

参考文献:

[1] 焦纯,卢虹冰,等.论“微机原理与接口技术”的课程设置和改革[J].价值工程,210-211.

[2] 李晓明,蒋宗礼,王志英,等.积极研究和推进计算思维能力的培养[J].计算机教育,2012(5):1.

[3] Wing J Computational Thinking[J].Communication of the ACM.2006.49(3):33-35.

篇10

理解和应用,在数学学习和教学中至关重要,其重要性远远超过了我们意识到的程度。如何理解数学总述,围绕如何理解数学和如何做数学理解(也即数学阅读),针对初等数学,主要包括如何理解数学:即数学是什么、有什么用、如何用;如何理解数:即数字、代数、计算是什么、有什么用、如何用;如何理解形:即图形、几何、证明是什么、有什么用、如何用;如何理解分析:统计、函数、微积分是什么、有什么用、如何用。

数学到底是什么?为什么人们纷纷反映数学难学、难教、难用?

2014年国家公布招生考试方案消息后,在互联网上曾掀起一股热潮:让数学滚出高考。很多人抱怨,学了十几年数学,到头来只有买菜时用得上。

事实上,这些难题一直困扰着我国的数学教育,是我国数学教育中的普遍难题,在数学教育中几乎成了望而却步的高山峻岭。数学学习与教学之难之尴尬,与英语学习与教学之难之尴尬,成为我国基础教育乃至高等教育中的两座困难大山。要拔掉这座困难之山,可能就需要先把这三个问题搞清楚。

是不是所有国家、所有人学习数学和数学教学都这么困难呢?显然不是。看看世界数学史上的那些灿若群星的数学家、看看古希腊时期数学发现等,我们就知道数学与其他学科和技艺一样,并没有什么特殊难度,而且在一定程度上学习的难度要低于语言之外的其他学科。我们再看看欧美主要国家,他们的学生学习数学从来没有像我们的学生学习数学这么困难过,学习数学对美国和欧洲的孩子们而言,比学习其他学科反而容易――这是不是有点意外?超出了我们平时的

常识?

若干年前轰动全国的《素质教育在美国》、《高考在美国》的作者黄全愈博士是我的好友。黄博士不是数学专业,而且似乎数学能力很一般,他的妻子陈彤女士也不是数学专业,然而他们的儿子矿矿刚开始数学虽然不太好,但到了小学三四年级,矿矿开始自学数学,小学毕业前自学完了高中数学。矿矿学习数学的经历曾轰动一时。我曾经仔细问过黄全愈博士,矿矿自学数学困难不?是不是孩子的数学天分高?黄博士说:NO!矿矿的数学天分应该一般;他自学数学快乐得很,而且学得很快,至少比其他学科快得多。黄老师的话我信服,而且我自己就是从小学一路自学数学过来的,我很少听老师的数学课,但看了很多数学方面的书。那么,为何数学教育和数学学习在我国这么困难、在绝大多数学生和教师那里成为学习、教学困难之山呢?

其实这问题也很简单,只要试图回答清楚三个问题,看看回答的过程和结果就知道原因了:什么是数学?组成数学的最基本要素是什么?学习数学有啥用?

我们再回想一下,我们可以经常阅读各种书籍,唯独不阅读数学。而且甚至于一提数学阅读,很多人就说:数学怎么阅读?!数学是阅读的吗?如果再问学数学有啥用?如果大家诚实,就会说:算数、测量用。这显然不是数学的全部吧?

由此,一个基本的事实就暴露出来:我们竟然不了解、不理解、不会用数学。换句话说,我们对数学竟然缺乏基本的认知、理解和应用。数学的存在、意义和价值,我们竟然所知甚少。而我们对除外语和数学之外的其他学科,却不是如此。

数学,对我国绝大多数人而言,实际上就是:算数和图形;换言之,数学就是中国铁器时代之前的算数和画图;数学不是古希腊数学和源自古埃及、古阿拉伯、古希腊的近现代数学,而是中国数学――算术和图形。

数学学习与教学困难的基本原因就暴露出来了。

对学习现代数学而言,我们缺乏最基本的历史和文化、认知和理解。数学,不是中国算术和图形;算术和图形只是组成数学的原始的基本的部分原材料。近现代数学,对我国而言,是舶来品,完全的舶来品,这就如英语一样。换句话说,我们按照中国数学文化和思想来学习现代数学,此路不通。如果按照现代数学本身学习和教学,那我们缺乏必需的基本资源和路径――历史、文化,认知、理解。这里指的是现代数学本身的历史、文化和认知、理解方法,而非中国数学的历史、文化和认知、理解方法。

数学,对我们而言为何那么难以了解和理解?因为我们的数学学习和教学中缺乏最基本的土壤和空气――现代数学的历史、文化和思想;数学,对我们而言为何那么难以学习和应用?因为我们的数学学习和教学中缺乏最基本的营养和氧气――现代数学的思维、方法和实践。我们现在学习、教学的课本、课标等,属于现代数学中的初等数学,而初等数学就是古希腊数学至16世纪的数学。这是西方的数学史,当然也是西方的数学文化。我国的数学教育,非但不教授西方数学史和文化,而且是用中国古代近代数学史和文化来替代。――其恶果不言而喻。

我们学习的数学为何抽象、苦涩、难懂?!脱离了史实和事实的符号世界,岂能不抽象、难懂和苦涩?如何理解数学,从以上文字中,相信大家已有感触:必须拿起古希腊数学史、近现代数学史;重回古希腊、西方近现代文化,尤其是数学文化;找回数学史实和事实。

如何理解和应用数学?让我们重回数学史、文化、思维、方法产生的时空,一步步走到现代文明,建构数学感知、认知、探知的思维和方法。

数学(mathematics),是研究数量、结构、变化、空间以及信息等概念的一门学科。数学在人类历史发展和社会生活中发挥着不可替代的作用,也是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具。

数学(汉语拼音:shùxué;希腊语:μαθηματικ;英语:Mathematics),源自于古希腊语的μθημα,其有学习、学问、科学之意。古希腊学者视其为哲学之起点,“学问的基础”。在中国古代,“数学”叫作算术,又称算学,后改为数学。中国古代的算术是六艺之一(六艺中称为“数”)。请注意:西方古代数学的原意,是学问、哲学的起点、学问的基础。而中国古代数学则是算术、算学两者,有天壤之别。

数学起源于人类很具体、具象的生存、生活与生产的需求,人类对生存、生活和生产所必须和必需的、有兴趣的、好奇的物和事,需要认知和理解,也需要区分与解释。这是数学产生的根本源头、动力和目的。那么,为什么对物和事的认知和理解以及区分与解释,就产生了数学呢?这取决于人类是如何认知和理解(区分和解释)物(食物、器物等)和事(人与人之间、人与物之间等发生的关系和变化),是人类生存、生活、生产所必须面对和所必需认知、理解及区分、解释的。比如,原始人类活着的每一天,必须面对各种食物、使用各种器物,必须面对各种事务(关系和变化)。面对的同时,首先是必须认知和理解各种食物、器物、事务,还必须面对向同伴或其他人做指示、区分和解释。人类对物和事的认知,首先是辨认“是什么”、“怎么吃或用”等,由此逐渐产生了标记、表示和表达――由“记物、记事”需求造成了文字的产生和发展;其次是辨认“有多少”、“有多大”等,由此逐渐产生了多少、多大等标记、表示和表达由“计物、计事”需求造就了数字和图形的产生和发展。

人类对物和事的理解,首先是区分和数量、测量。区分物和事,是基于对其形状、形式的辨认,由此产生了象形、会意等;而对物和事的准确理解,则导致了进行数量和测量。随着人类接触和使用的事和物范围及深度增大,对物和事的认知和理解逐步扩展和加深,导致“记物、记事”与“计物、计事”开始融合,分类、比较、分拆、组合逐步产生并形成思维方法。由分类、比较的扩展和深化,归纳意识和方法产生并发展;由分拆、组合的扩展和深化,推理意识和方法产生并发展。

随着人类认识和理解,以及表达和解释的发展,由对物、事的“分类+比较”思维逐步产生了定义、概念;由“分类+比较”+“分拆+组合”产生了以概念为基础的推理――形式逻辑出现。由对物、事的追求彻底分类、比较,分类法和分类规则的出现,导致归纳法的深度发展。同时,因为对必然和或然的感知积累,也分别导致了对因果律和统计律的追求,这也是出现逻辑和统计(归纳)的原因之一。总之,数学的起源和初始并不抽象;数学的对象、方法、规则等也不抽象。人类的所谓抽象,本质是去形象、形状、形式化,以特征和指代来表征物、事;也是要大量、简洁的标示、表示和表达目的、方法和规则的需要。由此,是因为字系、数系、形系、方法系、规则的发展,导致数学逐步远离了具象(形象、形状、形式),而走向了抽象(特征、指代、指事)等。

乘法与除法,其实质是:基数与序数之间的运算而我国数学不讲这个,只做还原为加减法和格式律,这是有问题的,比如:乘法,实质是:基础×序数,也即,个数与位置之间的关系和加合而除法,实质是分配法:基数分配给序数――个数分配给位置数学,其基本要素就是:数、形、规则。

在数学基础研究上,有三种基本研究――可以视作三种基本规则:直观、逻辑、形式。换句话说,类似“1+1=2”这种,一般而言,必须符合直观、逻辑、形式规则,才能被认同。所谓直观,可以理解成:符合人类的感知和经验;所谓逻辑,也就是形式逻辑了――大前提、小前提、结论;所谓形式,即抽象结构,构造直观就如两点确定一条直线。逻辑也能理解,就是直观难理解。其实直观最好理解。直观,你可以看成是事实或实物或存在。