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计算机科学技术论文范文1
2:吉林省森工集团信息化发展前景与规划.
3: 吉林省林业设计院网络中心网络改造与发展规划.
4: 吉林省林业系统生态信息高速公路构建课题.
二、论文撰写与设计研究的目的:
吉林省的林业分布十分广泛,以长白山系为主要脉络的山地广泛分布各种森林资源,而作为林业及林业环境的发展,林业生态信息则是一个更为庞大的系统,快捷,准确,合理,系统的采集,处理,分析,存储这些信息是摆在我们面前的十分现实的问题.在信息交流的这个世界中,信息好比货物,我们需要将这些货物(信息)进行合理的处理,其中以硬件为主的计算机网络系统是这些货物(信息)交流的"公路"和"处理厂",我做这个题目,就是要为它画出一条"公路"和若干"处理方法"的蓝图.
由于森工集团这样的特定企业,其一,它是一个统一管理的企业,具有集团化的特点,网络的构建具有统一性.其二,它又在地理上是一个分散的企业,网络点也具有分散性.然而,分散中还具有集中的特点,它的网络系统的设计就应该是板块化的.从信息的角度来讲,信息的种类多,各种信息的采集传输处理角度也不尽相同,我们在设计的过程中不仅要考虑硬件的地域布局,也要考虑软件平台的配合.
没有最好,只有更好;更新观念,大步向前.我相信,在导师的精心指导下,经过我的努力,我将为它们创造出一条平坦,宽阔的"高速公路".
1,论文(设计)研究的对象:
拟订以吉林省林业系统为地理模型,以林业网络综合服务为基本需求,以网络拓扑结构为设计方向,以软件整合为应用方法,开发设计一套完整的基于集散集团企业的企业网络系统.
2,论文(设计)研究预期达到目标:
通过设计,论文的撰写,预期达到网络设计全面化,软件整合合理化,网络性能最优化,资金应用最低化,工程周期最短化的目标.
3,论文(设计)研究的内容:
一),主要问题:
设计解决网络地域规范与现有网络资源的利用和开发.
设计解决集中单位的网络统一部署.
设计解决多类型网络的接口部署.
设计解决分散网络用户的接入问题.
设计解决远程瘦用户网络分散点的性能价格合理化问题.
设计解决具有针对性的输入设备的自动化信息采集问题.
合理部署网络服务中心的网络平衡.
优化网络服务系统,营造合理的网络平台.
网络安全问题.
10,基本应用软件整合问题.
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二),论文(设计)包含的部分:
1,地理模型与网络模型的整合.
2,企业内部集中部门网络设计.
3,企业内部分散单元网络设计——总体分散.
4,企业内部分散单元网络设计——远程结点.
5,企业内部分散单元网络设计——移动结点.
6,企业网络窗口(企业外信息交流)设计.
7,企业网络中心,服务平台的设计.
8,企业网络基本应用软件结构设计.
9,企业网络特定终端接点设计.
10,企业网络整合设计.
5,论文(设计)的实验方法及理由:
由于设计的过程并不是工程的施工过程,在设计过程中详尽的去现场建设肯定有很大的难度,也不是十分可行的,那么我们在设计的阶段就应该进行仿真试验和科学计算.第一步,通过小型网络测试软件平台,第二步,构建多个小型网络搭建全局网络模拟环境,第三步,构建干扰源利用小型网络集总仿真测试.
6,论文(设计)实施安排表:
1.论文(设计)阶段第一周次:相关理论的学习研究,阅读参考文献资料,制订课题研究的实施方案,准备试验用网络硬件和软件形成试验程序表及试验细则.
2.论文(设计)阶段第二周次:开始第一轮实验,进行小型网络构建试验,模拟网络服务中心,模拟区域板块,模拟远程及移动网络.
3.论文(设计)阶段第三周次:进行接口模拟试验,测试软件应用平台,完善课题研究方案.
4.论文(设计)阶段第四周次:完成第一轮实验,提交中期成果(实验报告1).
5.论文(设计)阶段第五周次:进行第二轮实验,模拟环境(干扰仿真)实验,提交实验报告2.
6.论文(设计)阶段第六周次:完成结题报告,形成论文.
三,论文(设计)实施工具及参考资料:
小型网络环境,模拟干扰环境,软件平台.
吴企渊《计算机网络》.
郑纪蛟《计算机网络》.
陈济彪 丹青 等 《计算机局域网与企业网》.
christian huitema 《因特网路由技术》.
[美]othmar kyas 《网络安全技术——风险分析,策略与防火墙》.
其他相关设备,软件的说明书.
1、论文(设计)的创新点:
努力实现网络资源的全面应用,摆脱将单纯的网络硬件设计为企业网络设计的模式,大胆实践将软件部署与硬件设计阶段相整合的网络设计方法.
题目可行性说明及预期成果:
计算机科学技术论文范文2
比如动态美观的文字、图形、图表、视频、音频、颜色等直观效果，丰富、生动的表现形式从各个角度刺激了学生的感官，加快对所学内容的理解和记忆，进而提高学生的学习兴趣，集中学生注意力，进一步充分调动学生的学习主动性和积极性。同时，教师对计算机的操作过程，其实就是学生对现代信息技术的一个了解和学习过程，学生会逐渐产生会对现代技术学习的兴趣和愿望，无形中提高了学生的现代信息技术的素养，培养了现代信息技术的能力。
2从教师角度来看，计算机技术的应用
成为教师进行教育教学的首选手段，给教师带来了诸多便利，能将灵活多变的教学方式展现在学生面前，使课堂组织变得游刃有余，能张能驰，并节省了大量的板书时间。同时，网络技术在课堂上的应用大大丰富了学生多方面的知识，开阔了视野。而且在教学过程中教师无形地向学生传播了现代信息技术的相关知识和使用技巧，直接培养了学生学习、搜集、处理信息的能力。
3从多方面克服计算机应用技术可能带来的负面影响，使计算机技术更科学地为课堂教学服务
计算机技术的应用给课堂教学提供有利条件，优越性非常显著，但如果不能科学有效的应用计算机技术，难免会给教学带来负面影响，因此在课堂中教师应对以下几个方面加以重视。
3.1课堂节奏的把握成为教学效果好与坏的关键。计算机技术的应用在课堂中能大大增加教学内容，如果教师一味的追求课堂快节奏，多内容，并忽视黑板的功能，仅靠键盘鼠标来操作教学，那么计算机技术的应用只是使课堂由原来的“人工填鸭式”变为“机器填鸭式”，因此，适当把握课堂内容含量及多种教学方式的灵活运用，才能让学生保持清晰的思维，跟上老师的节拍，提高课堂效率。
3.2计算机技术的应用到课堂中后，如多媒体教学能把抽象的知识变得形象，直观，一目了然，提高学生对知识的理解，特别是在理工科教学中，加强图像的直观演示设计确实更能发挥学生的空间想象能力。但是多媒体教学一般是先把内容输入电脑，做成即T之类的课件，这在一定程度上降低了教学方法的灵活性，使课堂变得呆板，针对这一问题，教师应不断的丰富自己的知识，提高教学能力和应变能力，充分做好课前准备，要有预见性，对课堂中可能出现的问题做好应对工作，而且教师应针对学科的不同、教学内容的不同灵活设计合理的教学方式，做到胸有成竹，把课堂教学完全掌控在自己手中。
3.3课堂中计算机技术的引入会引起学生对计算机的好奇心和神秘感，特别在相会偏远的地方，有的学生会找时间下到网吧去尝试，稍有不慎部分学生可能对计算机产生不全面的认识，甚至通过网络结交不良朋友，沉迷于网络游戏，对学习失去兴趣，后果不堪设想，因此教师在利用计算机技术进行课堂内容讲述时，更应该引导学生树立正确的科学信息观念，合理使用计算机技术，并加强实践能力的培养，使计算机技术真正成为教师教学、学生学习的好工具。
计算机科学技术论文范文3
数学是科学之母。一门学科之是否成为科学，决定于该学科的问题描述是否能化归为数学。工程技术属于应用科学范畴，工程技术问题通过建立数学模型与数学产生直接联系。数学问题的分析解通常是极难得到的，因此必须归结为数值计算问题。例如：人造飞船的轨道研究、汽车耐撞性问题研究、大型桥梁设计、天气预报等都必须数值求解。数值计算方法作为研究数学问题的近似求解方法的课程，既有一般类数学课程理论上的抽象性和严谨性，又有工科类课程的实用性和实验性特征，是一门理论性和实践性都很强的学科。该课程理论涉及面广、方法应用性强、内容丰富，再加上随着计算机技术的飞速发展，优秀数学软件层出不穷，数值计算方法更能与计算机相结合，适应科学发展的需要，现已成为各高校大部分理工科专业的必修课程。在数值计算方法的教学过程中，笔者发现了很多问题。本文对其中的部分问题进行了分析，并提出了几点教学改革建议。
二、教学过程中存在的问题
以笔者所在的机械工程专业为例，起初该课程为学科选修课，选课学生少，且其中大部分是为了凑学分而来的，学习兴趣不高在所难免。后来学科培养计划改变，该课程归入专业必修课，选课学生数量增加了，但是学习热情还是不高。究其原因，主要有以下几点：
1.课程对数学基础要求较高。本课程主要解决以下几大类问题：非线性方程求根、线性代数方程组求解、矩阵特征值与特征向量的数值解法、插值与拟合、函数最佳逼近、数值微分与积分、常微分方程初值问题的求解等。需要先修的数学课程包括高等数学、线性代数等。学生只有掌握这些课程中的基本内容，才能学好数值计算方法课程。而这几门课程均是难度较大的数学课程，学生的掌握程度本来就不好，甚至学过后已经忘记。由于同时要学习其他机械专业课程，学生不愿再花大量的时间和精力去学习或复习相关的数学知识，特别是本来就对数学不感兴趣的学生。所以在课程学习中，学生就会陷入“听不懂，听不懂就没兴趣，没兴趣就不想听课，不听课就不懂”这样一个死循环。
2.教学课时的限制。该课程的内容覆盖很广，如“插值方法”这一章，就算法而言就有Lagrange插值、Aitken插值、Nevile插值、差分与差商形式Newton插值、Hermite插值、分段低次插值、三次样条插值、B-样条插值等。然而，总学时设置仅为32学时。即使不面面俱到，挑选几种典型的插值方法讲解，也需要花费不少时间。因此，教师的课堂时间主要用来讲解各问题相关算法的理论推导和算法设计，几乎没有帮学生回顾相关数学知识的时间，且在课堂内也没有时间及时将理论运用于具体问题。学生觉得这是一门纯数学课，枯燥无味又难懂，没有学习兴趣。
3.没有与计算机很好结合。数值计算方法的一大特点是面向计算机。一个好的数值算法要通过程序设计在计算机上实现，要求用最简练的语言、最快的速度、最少的存储空间来实现某种计算结果。要达到上述要求，要求教师和学生既要掌握数值计算算法，又要能熟悉并熟练使用计算机语言。而现在的课堂教学重点大都侧重在理论讲解上，没有很好地结合计算机编程，学生把这门课当成了数学课来上；且学生在课外也没有将课堂上学到的算法付诸于计算机上实现。导致该门课程理论与实践严重脱节，达不到预期的教学效果和教学目的。
三、如何提高课程的趣味性
综合上述教学中出现的问题，要想教好这门课、使学生学到知识，最重要的是要提高课程本身的趣味性。“兴趣是最好的老师”，学生有了兴趣，才会有学习的热情，才会把精力付诸于课程学习上。那么关键问题是如何提高该课程的趣味性，主要从下面几点出发。
1.结合专业特点，从实际出发，合理安排课时和教学内容。由于课时有限，而且授课对象主要是机械这样的工科类专业的本科生，课程的主要目的是培养学生具有机械工程工作所需的数学能力，培养学生用数学的思想方法分析问题、解决问题的意识和能力，并为后续的工作和学习打下良好基础。那么教师在安排课时要懂得取舍，选择与机械专业紧密相关的内容讲解，课程主要浓缩为如下几个主要内容：非线性方程的求解、线性方程组的求解、插值与拟合、数值微分与积分、常微分方程数值求解。而每个内容应该针对其中的经典算法进行讲解。如非线性方程的求解，只需就二分法、简单迭代法、Newton迭代法进行详细讲解，其他算法如弦割法、简单Newton法等只需简单提及即可；常微分方程的数值解法，只需对Euler法和Runge-Kutta方法详细讲解，其他内容略讲即可。例如非线性方程求解中，判断迭代法收敛的充分条件，复杂的证明过程可以略去不讲。这样一来，教学课时和内容安排合理，整堂课就不会全在枯燥无味的数学定理推导中度过，即使数学基础不是很好的学生也能掌握并运用。而且学生能运用定理判断一种迭代法是否收敛，本身也会获得一定程度的满足感和自信心，而学习兴趣也可以在这之上建立起来。
2.对学生的计算机编程能力要求。该课程研究的是几大类数学问题的数值算法，懂得算法之后，一定要结合计算机进行编程实现。但本门课程又不是专门的计算机编程课程，且由于学时限制，课堂上不可能有多余的时间教授学生编程知识，因此该课程的先修课程还需要掌握一门计算机编程语言。现今的主流商用数学软件主要有如下几种：Matlab、Mathematica、Maple、MathCAD、C/C++、Fortran等，应选用一种熟悉或较易掌握的软件将各种算法进行计算机实现。另外，也可选用如Mathematica这类商用软件进行编程，该类软件界面简洁，语言简单，且功能也比较强大，自学便能很容易上手。
3.将数学理论与计算机相结合。在课堂上利用数学软件，绘制出直观的可视化图片，这样可以把课程中涉及的抽象原理、方法以及复杂的计算过程直观地呈现出来，使学生对相关算法有更直观和清楚的认识，更容易理解，同时也可加强学生运用数学软件进行编程计算的能力。如对非线性方程求根之前，先要找出有根区间，这时可以运用数学软件先画出函数曲线图，找出有根区间的大概位置，然后选择某一算法编程，观察根在迭代过程中的收敛性特征；又例如讲解最小二乘法拟合曲线时，可以运用数学软件将拟合出来的函数图与原函数表对比，可更加直观地理解插值和拟合函数中存在的误差。
4.课程中穿插实践环节，让学生参与到课堂中来。某一算法或某类问题讲解完后，应举出一些算例，让学生在课堂上分组讨论解决的办法，选择怎样的算法合适，怎么编程实现等。对于一些相对较简单的问题，可以请学生直接在课堂上编程求解并运行结果，然后一起讨论该结果的可靠性，或者对编程和运算过程中出现的问题怎么改正等。让所有的学生都参与到课堂中来，以提高学生学习的兴趣，而且同时能提高学生当场解决问题的能力、语言表达能力、计算机编程能力等。
5.课堂教学生动多样化。教学时应充分利用多媒体提高教学效果。如在PPT中增加声音、图像、动画等多种形式，在教学过程中形成多种感观刺激，使原来学生误解的枯燥、抽象的数学课直观化、形象化、生动化，充分激发学生的学习热情，从而大大地提高学生汲取知识的效率。另外，还可以将教学方式多样化，避免教师“满堂灌”、“唱独角戏”的尴尬局面出现。除教师讲解外，还可让学生一起参与到课堂中来，如分成小组讨论某个算法的优缺点，某个具体问题的解法，或采用小组竞赛模式，针对某一问题看谁的算法简洁、效率高、结果可靠等。
6.选择学生感兴趣的算例。算例的选择应有特点，或与学生专业相关，或与学生感兴趣的事物相关，而不应该是单纯的数学习题，应联系相关的背景或出处。如对于车辆专业的学生，讲述曲线拟合这部分内容时，可以计算汽车车身外形曲线轮廓线为例讲述曲线拟合的过程，那么可先给出一些典型车型的外形轮廓图，然后针对某款车型，给出其轮廓线上某些型值点的数据表。学生在看到丰富多彩的汽车图时，首先会感到眼前一亮，兴趣马上会提高，课堂气氛也会得到活跃，而曲线拟合的知识也能很容易领会。
四、总结
计算机科学技术论文范文4
论文参考文献的引用说明作者对前人研究成果的认可，在前人研究的基础上更深入的研究探讨，从而提出自己的观点，论证自己的学术论点。下面是学术参考网的小编整理的关于计算机论文英文参考文献，给大家在写作当中做个借鉴。
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计算机科学技术论文范文5
论文关键词：科学发展模式 计算机科学 改革
论文摘要：科学的发展模式是科学哲学所关注的核心问题之一。本文阐述库恩的经典的科学发展模式理论基础上对计算机科学的发展道路进行详尽的分析、说明，并给出了计算机科学继续发展要进行改革的必然性，最后给出计算机科学改革的几点建议。
本文主要介绍库恩的科学发展模式：前科学常规科学反常和危机科学革命新的常规科学，库恩的模式是以“范式”的变革为核心的。库恩的科学发展模式中，科学是在周期式的循环中发展，通过科学革命，从一个常规科学过渡到另一个常规科学。既有常规科学时期的一般知识累积的过程，又有科学革命时期的范式新旧更替的过程。
一、前科学阶段。所谓前科学，就是尚未形成该学科“范式”的原始科学阶段。在计算机科学形成具体的理论科学之前，计算机科学当属于前科学阶段。在这一阶段中，机械计算机拓荒的时代，那些所谓的“计算机”都是基于机械运行方式，尽管有个别产品开始引入一些电学内容，却都是从属与机械的，还没有进入计算机的灵活：逻辑运算领域。
二、常规科学阶段。科学家们经过长期的研究和争论，形成了公认的“范式”，并依靠共同信仰的范式把大家统一为一个科学共同体。可以说，这一范式的形成，是前人不断摸索，不断进行理论研究，后人在前人的理论基础上，将理论与实践相结合的伟大成果。在此之后计算机科学已经形成了一套完整的理论体系，为后人继续对计算机进行科学研究提供指明了方向。也使得计算机科学傲然屹立于自然科学领域之中。为人们的生产，生活提供不可思意的帮助。
三、反常阶段。科学探索中新事物是层出不穷的，当科学家们发现了范式预期之外的新事物、新现象、新发现，用范式难以解释，这就是反常现象。反常的出现，推动更多科学家通过观察实验搜集更多的反常去证实反常。在当今社会我们可以清楚的看到，人们的需要不再是单纯的学会使用计算机，了解什么是计算机？而是如何使得人们再使用计算机时舒适，方便，如何使计算机更好的与其他学科结合，解决其他学科中的难题等等。计算机的研究者们应该将计算机的相关理论与其他学科的特点结合起来，深入研究。新技术革命的浪潮对计算机科学而言是挑战，也是机遇，计算机科学工作者应抓住机遇，不要囿于前人的学术观点，应大胆提出异议，促进计算机学理论的更新和革命。
四、危机阶段。当反常现象大量出现，并成为常规科学无法解决的难题时，人们开始怀疑范式，失去对范式的信任，科学共同体开始分化，这时才有可能打破旧范式的统治转向接受新范式。由于受旧范式支配的常规科学面临生死存亡的考验，反常势必导致危机。随着反常现象的不断出现，计算机的发展方向成为计算机工作者最为关心的问题。计算机以后究竟向着什么方向发展，计算机界还未形成同一的共识。有识之士认识到计算机只有向其他的学科渗透，与其他的学科相结合，才是计算机发展的唯一正确的道路，才能跟上时展的步伐。单纯的为了发展计算机而发展计算机已没有什么有意义的前景。为此，计算机工作者在危机面前必须树立坚定的信念，做大量艰巨而细致的工作，以迎接计算机科学革命的到来。
五、科学革命阶段。大规模，超大规模计算机的出现，是计算机科学与当时最先进的自然科学和社会科学相结合的产物，其所取得的成就对于计算机的以后发展起到非常重要的作用。我们今天所处的时代与大规模，超大规模计算机时代虽有不同，但也有很大的相似，我们拥有现代最科学的哲学—哲学的指导，自然科学飞速发展，各学科之间联系日益广泛。特别是近数十年来，自然科学在高度分化的基础上开始转向重新综合的趋势。现代系统论、信息论、控制论、协同学、耗散结构理论等边缘学科、综合学科理论的兴起，计算机领域中已由原有的计算机硬件向计算机软件，硬件的转变，同时“人工智能”，“通讯工程”等的出现，都为计算机科学革命提供可能和有利条件。
六、新常规科学阶段。科学革命以后，科学即转入新的常规科学，进入了在新范式指导下的渐进式发展。科学史就是常规科学和科学革命不断交替的过程，循环往复，永无止境。跟上了时代步伐的新的中医理论体系（新范式）会随着社会科学和自然科学的发展而不断地向前发展。这一新的理论是以现代语言描述的，因而容易被世界人民所接受，并因为其整体辩证的特色而广泛受到欢迎，且使这一学科本身蕴藏着无穷的发展潜力。新的计算机理论体系还会给未来社会科学和自然科学以反馈，产生深刻的影响，从而有助于未来社会科学和自然科学的发展。作为以实践应用为主要研究目标的计算机科学体系，在发展的过程中，也会找到与其他学科越来越多的交叉点和结合点，在相互取长补短，各自克服缺陷的前提下，经过各自一次又一次的科学革命，最终一定能够达到完全融合。
既然计算机科学即将面临一场危机，我们就要想办法解决危机。要解决危机，必须进行革命，抛弃旧范式，建立新范式。要创建新范式，就需要批判精神与创造精神。对计算机科学进行革命，可从以下几个方面着手。首先要继续深化本学科的发展，向高层次，深层次发展。要对计算机科学进行实质性的深化发展。其次，要拓宽本学科的发展方向，建立新的发展方向，如现在新兴的人工智能，通讯工程等。最后，要加强同别的学科的联系，将计算机科学努力渗透到其他自然科学领域，才能使得计算机科学在自然科学日新月异的当今社会继续存在，发展，强大。
参考文献：
计算机科学技术论文范文6
关键词：计算；计算学科；计算机科学思维；计算思维；计算机思维
随着计算机科学技术的发展，计算领域已成为一个极其活跃的领域，计算学科也成为一门范围极为宽广的学科[1]。在此发展过程中产生的种种现象，在很大程度上改变了人们对世界的认识，有力地刺激了人文科学的发展，人们对认知科学的研究就是“以电子计算机的产生发展为物质、技术基础，以计算机与人脑相类比为前提的[2]”。我国著名科学家钱学森院士从近三十年电子计算机发展引起的新技术革命，两千多年逻辑学发展的经验教训，作为符号处理系统的计算机在智能方面存在的严重缺陷，尤其是人们在高级抽象思维领域，如辩证思维、形象思维、创造性思维尚缺乏研究等方面，对认知科学的发展进行了科学的分析。同时结合我国科学技术发展的现状和特点，提出了“思维学”的理念，给出了“思维科学”的研究框架、研究方向与基本道路，并在随后的一系列工作中进一步充实和完善了思维科学的理论与思想体系[3]。他指出：“现代科学技术的实践，正预示着更重大的变革――思维科学的出现。”“引出这项变革的是电子计算机”。而“推动思维科学研究的是计算机技术革命的需要[4]”。在钱学森的倡导下，自上世纪80年代起，面向新技术革命的思维科学研究愈来愈受到国内有关专家学者的关注与重视。
在计算机科学与技术领域，随着美国计算机学会(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)组成的联合攻关组于1988年底提交了“作为学科的计算科学”的报告[5]，计算学科的“存在性”得以证明。随后，CC1991报告和CC2001报告等相继出台，从学科的角度诠释了计算科学的内涵与外延，为计算学科建立了现代课程体系。在计算学科课程体系的本土化进程中，我国相关领域的专家学者们付出了艰辛努力，并取得实质性成果，于2002年提出了“中国计算机科学与技术学科教程2002”(China Computing Curricula 2002，简称CCC2002)[6]。在CC2002教程的引导下，针对计算机科学与技术学科教育方面的诸多问题，国内从事计算机科学与技术学科教育的广大工作者进行了广泛而有益的探讨[7-10]，大大丰富了计算学科课程体系建设的内容。在计算学科课程教育改革的进程中，如何培养既能熟练掌握计算机科学的知识与技能，又具有计算机科学学科意识和素养的人才问题，逐步成为人们关注的主要方面。
基金项目：本文受江苏省教育厅指导性计划项目“计算机思想史研究”(03KJD520028)及江苏科技大学高教项目“计算思维与创新教育”(GJKTY2009025)资助。
作者简介：张晓如(1963-)，女，教授，学士，研究方向为计算机应用教育、数据库；张再跃(1961-)，男，教授，博士，研究方向为可计算性理论与知识工程。
一个人的实践与创新能力与思维方式密切相关，与其他学科领域的科学家和工程技术人员等相比，计算机学科的专家学者们在思考问题、分析问题和解决问题方面也应有其独特的地方。正如计算大师Dijkstra所言：“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我们的思维能力[11]。”因此，当计算机与人们的生活联系越来越趋密切的形势下，研究与之相关的人类思维活动与思维方式便成为现代思维学科领域中一个十分重要的课题。我们不妨称此种思维为面向计算学科的思维。显然，面向计算学科的思维除了具有一般思维的特点外，还具有其自身的特性，而后者则是从事计算机科学研究的人员和计算机教育工作者们更为关心的。究竟什么是面向计算科学的思维？它的特点是什么？对面向计算学科的思维研究对计算学科的发展会产生哪些积极作用？这种思维能力是可以培养的吗？又如何培养呢？我们现行的计算机课程教学内容结构会因此而有所改变吗？
1面向计算学科的思维
国内最早面向计算学科思维的研究文章是收集在2000年全国高等师范院校计算机教育研究会年会论文集上笔者的《谈谈计算机思维》[12]一文。当时的“计算机思维”意为“计算机科学思维”(Computer Science Thinking)，在随后关于面向计算科学的思维研究中，相继出现了“计算思维”(Computational Thinking)[13-14]与广义“计算机思维”(Computing Thinking)[21]等概念。这些概念虽然与“计算机”有关，但它们有一个共同特点，即它们都是关于人的思维。
1.1计算思维与计算机思维
“计算思维”的思考和研究在国内受到更多专家学者的关注与重视，要归功于全国高等学校计算机教育研究会于2008年10月31日至11月2日在桂林召开的一次专题学术研讨会，会议的主题是“探讨在教学过程中，如何以课程为载体讲授面向学科的思维方法，共同促进国家科学与教育事业的进步”。会议从8各方面征集论文，无不涉及“计算思维”。在会议提供的资料中，美国卡内基・梅隆大学计算机科学系主任周以真(Jeannette M.Wing)教授2006年3月发表在美国计算机权威杂志ACM会刊上的文章《计算思维》(Computational Thinking)[13-14]和王飞跃2007年3月发表在中国计算机学会通讯的文章《从计算思维到计算文化》[11]位居榜首。其中，王飞跃教授从计算机文化发展的高度对“计算思维”概念的提出和“计算思维”的研究与发展对计算科学的进步产生的深远影响给出了充分肯定。王飞跃教授在提及国内对“计算思维”研究和计算文化与计算思维联系方面的状况时指出，“在中文里，计算思维不是一个新名词，常被朦朦胧胧地使用，却一直没有被提到周教授所描述的高度广度，那样的新颖、明确、系统”。这一陈述虽然有一定的道理，但不完全正确。“计算思维”从命名的角度可以如是说，但就其作为面向计算机科学思维的概念与特征而言，无论从高度讲，还是从广度说，周以真教授的描述确有“新颖”之处，但在“明确”和“系统”方面，同本文作者在上世纪90年代末就提出的“计算机思维”的概念在主要方面是基本一致的，并可形成互补。特别指出的是，《谈谈计算机思维》在谈到计算机文化与计算机思维相互之间的联系时指出，“随着计算机科学的发展，‘计算机’已不再是一个单纯的计算工具的代名词，而是信息时代高新技术的象征。可以这样说，‘计算机’作为一种文化，已渗透到社会发展的各个领域，而使得生活在这一时期的人们的思维活动中或多或少地与‘计算机’这一概念相联系，研究与之相关的思维活动与思维方式，便成为现代思维科学领域中一个十分重要的课题[12]”。在此，我们可以把有关“计算思维”特征的陈述同有关“计算机思维”的陈述作一比较。
周以真教授在对计算思维的描述中首先指出，“计算思维是每个人的基本技能，不仅仅属于计算机科学家”，这一观点与《谈谈计算机思维》一文中提出的“计算机思维具有广泛性。计算机思维已不仅仅是计算机科学家所应具有的思维，而应是全民族所必须的”的观点是完全一致的。并且文中还强调，“只有这样，计算机科学的发展才能具有广泛的社会基础，才能使计算机科学真正服务于社会”。在总结计算思维的特征时，周以真教授从6个方面，以“是”与“不是”的对立统一作了阐述。
为了更好地挖掘计算机思维的内涵，更加清楚地了解与把握计算机思维与其他学科思维方式的联系与区别，我们对计算科学发展的过程进行了初步考察，提出了“计算科学思想史”研究的基本思想，并对计算科学思想史研究的特点、研究内容、研究方法进行了分析探讨[16]。同时结合现代计算机课程教育，提出了基于知识背景的计算机课程教学改革的基本构想[19]。我们深信，无论是对计算机思维的研究，还是对计算科学思想史的研究，都会对计算机教育的实践与发展产生重要影响。
2 “计算思维”研究现状
无论叫计算思维，还是称计算机思维，关键是要解决问题，即“如何让人们学会像计算机科学家一样去思考”。从总体看，计算思维的研究应包含计算思维研究的内涵和计算思维推广与应用的外延两个方面。周以真在给出“计算思维”概念后，进一步探讨了计算思维的本质，并指出计算思维将在各种行为方面影响每个人，这一点对我们的社会教育提出挑战，特别是少儿教育。在关于计算的思考中，我们需要理解不同类型的3个方面：科学、技术与社会。飞速发展的技术进步和巨大的社会需求迫使我们重新思考计算科学最基本的问题[20]。从周以真教授多次关于计算思维的论述中可以看出，其“计算思维”的概念是面向社会、面向教育和面向大众的。这也许是一种策略，为了能让更多的人关注并思考“计算思维”的问题，并将思考的结果应用于计算科学实践，以此促进计算科学的普及和发展。在对“计算思维”的深入研究过程中，郭喜凤教授等从工程化的角度对“计算思维”的内涵进行剖析[20]，以周以真面向大众的计算思维为基础，根据计算机科学与技术中的理论、技术、工程、工具、服务和应用等几个不同层面的思维特点，阐述了计算思维的工程化思想，将计算思维的概念加以推广并提出了计算机思维(Computing Thinking)工程化的层次结构，丰富了计算思维的研究内涵。董荣胜和古天龙教授从计算机科学与技术方法论的角度对计算思维研究的外延进行分析。“计算机科学与技术方法论是对计算领域认识和实践过程中一般方法及其性质、特点、内在联系和变化发展进行系统研究的学问。计算机科学与技术方法论是认知计算学科的方法和工具，也是计算学科认知领域的理论体系[21]”。在关于计算思维和计算机科学与技术方法论之间关系的论述中，董荣胜和古天龙教授在周以真教授工作的基础上，对计算思维的特征进一步加以阐述，从抽象与自动化两个方面，以具体的实例刻画了计算思维的本质，并介绍了国外关于计算思维研究的进展情况。在谈到计算思维与计算机方法论关系时，他们指出，“尽管计算思维与计算机方法论有着各自的研究内容与特色，但是，显而易见，它们的互补性很强，可以相互促进”。“计算机方法论可以对计算思维研究方面取得的成果进行再研究和吸收，最终丰富计算机方法论的内容；反过来，计算思维能力的培养也可以通过计算机方法论的学习得到更大的提高[22]”。这不是一个一般概念的问题，我们认为是计算思维研究的一个技术路线问题，只有把计算思维的研究同计算机科学与技术方法论有机地结合起来，计算思维才具有实际的意义和价值，计算机科学与技术的方法才能够获得进步。
3 “计算思维”研究内容
不管是周教授的计算思维(Computational Thinking)，或是郭教授的计算机思维(Computing Thinking)，还是计算机科学思维(Computer Science Thinking)，它们都有一个共同面向，即都是面向计算学科的思维；都有一个共同的出发点，即研究和探索面向计算学科的思维规律；都有一个共同的目标，即引导人们在解决有关计算学科及其应用领域问题时，能够运用正确的思维方法。计算学科是关于“计算”的学问，因此，计算思维的研究势必围绕解决所谓“计算问题”而展开。
3.1计算思维研究的基本问题
何谓计算思维？《谈谈计算机思维》一文对计算机思维的内容进行了概括，即人们有意识地将计算机用于生产、生活等各个领域的认识活动以及人们解决计算机问题的认识过程。一方面，它是指一种形式，这种形式表现为人们认识具体的计算机科学，或是应用计算机科学于其他科学、技术的过程中的辩证思维；另一方面，它是由计算机科学本身的特点及计算机作为认识世界的工具所决定的，它同样受到一般思维方式的限制[12]。周教授则将计算思维归纳为运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[13]。董教授等则从方法论的角度将计算思维定义为运用计算机科学的思想与方法进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[22]。
