计算学科的本质篇1

1计算思维的含义阐述

计算思维在本文中是指周以真老师定义的一个概念，是一种以计算科学为理论基础解决问题以及进行设计等行为运用的思维，是一种涵盖面极广的思维。另一种更易懂的解释为，将一个复杂问题通过转化简约等方式重新定义，使人们找到解决方法的思维；可通过分解来设计繁杂的系统；是运用适合的方法对问题建模随后处理的思维；是一种启发式的求解过程，是用以解决问题的科学思维方法。

计算思维可以由人或机器完成，通过建立一定的模型利用具体的算法完成原本复杂的问题。计算思维的本质是抽象以及自动化，抽象是以符号为表达方式，超时空性的，具有不同于数学科学和物理的复杂性，如堆栈和算法，并不是如数学中那样简单的数据相加组合，而是一种复杂的运算过程。抽象在计算思维中还需要现实的参与完成，所以就必须预估可能出现的错误，并了解处理问题的方法。计算思维还包含一个重要的问题就是抽象层次，这是一种通过层次了解复杂的方法，各层次间有着具体的联系，在执行某复杂机械系统时，通过各层次的建模来保证机械自动的运行。

周教授提出的计算思维具体有六个特点：

（1）计算思维不只是有关计算机的思维，而是一个思维概念，范围广博。

（2）是一种在社会中发挥主观能动性所必须的根本性的灵活技能。

（3）不是机器的，而是人类的解决问题的思维。

（4）计算思维涵盖着工程思维、数学思维等科学思维的内容和方法。

（5）不是创造出的一个物品，而是一种思想，是人们可以利用解决问题，相互交流的思维方式。

（6）计算思维是解决问题的重要途径，应当被所有的学科运用。

周教授最初提出计算思维时，获得了美教育界的积极响应，不久便提出计算思维融入计算机专业相关课程的提议，并专门对计算思维做了总结性的报告。英国教育界也对计算思维有着积极地相应，不只是计算机专业，各学科都对计算思维做了研究和讨论。值得一提的是，计算思维也是NSF重要基金项目的促成者，有着重要的意义。

2计算机科学与技术的方法论阐述

计算机科学技术的方法论是董荣胜和古天龙老师构建的方法论体系，主要研究对象是计算的性质特点及计算方法等。该方法论体系是以《计算作为一门学科》中计算学科的定义矩阵为理论基础的，这个定义矩阵具有高度的概括性，其本质也就是计算学科的本质。对于定义矩阵的要点把握，可以通过横向、纵向的具体内容来把握。横向的内容包括抽象和理论以及设计三方面的联系，是计算机方法论最关键的部分，是推动学科发展的力量。纵向的内容是分支学科中共通的反映计算学科的内容，是帮助人们认识计算学科以及利用方法论完成任务的重要助力。纵向各分支学科的关系主要有以下方面：

（1）各领域研究的内容部分一致。

（2）计算学科的具体内容在各分支中均有体现，各分支是计算总学科的体现。

通过计算机方法论学科的具体组成，除了语言的定义以外，还有形式化的定义。因此董教授和古教授又对增加了对方法论的定义又形成了“计算教育哲学”这门新的学科。此后董教授在教育领域不断推荐这种理论体系，并与古教授一起编写了相关的教材。二人合编的著作目前已在我国多所高校使用。不仅在国内，国外也有许多学者对计算机方法论有着浓厚的兴趣，不断有相关的会议召开讨论这一理论。

3计算机科学与技术的方法论和计算思维之关系探讨

计算思维和计算机科学与技术的方法论在研究内容上，与数学科学有着相同的地方。国内主要研究方法论，国外则主要研究计算思维。但与数学学科相比，方法论在研究理论的体系构件上，已经有已有的成果，在研究时也可以借鉴国外的许多优秀理论。计算思维与方法论虽然有着不同的研究角度，但都是对计算学科本质内容的研究，一个从思维角度研究计算学科一个从方法论角度研究计算学科。计算思维透过学科的思维本质进行研究，并能对其他学科产生影响，不仅是一种计算的思维，也是一种普遍的，有助于任何人完成任务的灵活思维方式，应成为新实际的必备技能。针对计算思维与其他学科的结合，很多学科的教师会有着对计算思维的疑问，对此有关的研究总结了适用于计算思维研究的问题特点：

（1）问题的表述要清晰，对于此问题解决后能从中得到的好处，必须要清楚。

（2）解决某一问题的方案以及问题解决带来的进步要能够测试。

（3）所研究的问题能够分成不同的层次和步骤完成。这样有利于通过一小步的完成看到相关的进步。

计算机科学技术方法论是对学科构建的理论体系的相关研究，是研究一门学科理论进化过程的。在体系构建过程中，利用一般的方法论结合着计算学科的基本概念，由理论到实际的构建体系。在体系的框架完成之后，再填入具体的实质内容。关于理论体系中内容的填充，注意的方面主要有两点：一是学科有着深刻的理解，能划分其概念；二是分析了解计算学科发展的一般规律。计算机科学技术的方法论一般利用例证来解决学科的问题，为学习者未来的事业之路打下良好的基础。方法论的基本概念主要有抽象以及理论设计，这也是方法论教学中最容易教授的概念。科学与研究掌握计算机方法论则有利于在其指导下有条不紊地展开研究。

综上所述，计算思维和方法论虽然各有自己的研究对象与研究特色，但二者之间有着很强的关联性，二者相互补充相互提高，对于学生和研究者来说，培养计算思维，利用方法论，对于学习和研究都是非常有益的。

参考文献：

[1]WingJM.ComputationalThinking.CommunicationsoftheACM，2006，49（3）.

[2]中国计算机科学与技术教程2002研究组.中国计算机科学与技术学科教程2002.北京：清华大学出版社，2002[3]周以真.计算思维.中国计算机学会通讯，2007，3（11）.

[4]王飞跃.从计算思维到计算文化.中国计算机学会通讯.2007，3（11）.

[5]董荣胜.向学术界推荐一个认知计算学科的工具――计算机科学与技术方法论（大会报告）.上海：新世纪计算机教育及CC2001研讨会，2001.7.

计算学科的本质篇2

【关键字】大学计算机；计算机基础课；教学效益；途径

学习和掌握计算机基础知识、基本技能，是现代大学生必备的基本素质。而高校计算机基础课，学生的关注度不高，思想上不重视，导致学生的计算机能力弱，容易形成竞争力缺陷。为避免大学生误入陷阱，我们有必要研究提高计算机基础课程教学质量的主要途径。

一、当前大学计算机基础课的教学现状

1.1理论学习缺乏兴趣，实践操作不够重视

调查发现，学生对计算机理论课的满意度，只有20%左右，对实践课的满意度达到60%，而真正能够掌握扎实理论和娴熟的操作技能的人，只点10%左右。通过对学生的访谈，大多数学生认为基础理论，在参加工作后，根本用不上，更有用的是那些具体的软件操作技巧。但是，大多数学生今后不可能专门从事某些特殊软件的工作，社会需要的是“通才”，没有扎实的基础知识，怎么培养通才呢？

1.2专业课得到重视，文化基础课被边缘化

人文学科和理工学科，本是一家人，只是由于专业化培养的分工需要，被人为的割裂了。现代大学的理工科，在计划专业课程的同时，也兼顾到了人文学科的培升。但是，由于学生学习的时间毕竟有限，文化课与专业课在时间分配上往往易产生冲突，大多数理工学校师生都会有意无意地紧抓专业教学，而忽视文化基础，这导致文化学科被边缘化，使学生的专业化学习脱离文化根基，变得缺乏韵味。

1.3教学模式传统守旧，无法调动学生积极性

很多教师的创新动力不足，喜欢因循守旧，在课堂上采用与其他学科类似的传统方法进行教学，而不去深入研究计算机学科的独特之处，因而难以采取最适合本学科的教学方法。所以，在课堂上经常可以发现这样的现象：老师卖力地讲解，学生却听得云里雾里、昏昏欲睡。

二、提高大学计算机基础课教学质量的对策

2.1改变教学模式，利用多媒体开展教学活动

学生之所以对计算机理论课不感兴趣，是因为理论课大多比较抽象，通过讲述的方式，容易形成理解障碍。而多媒体技术将呆板、抽象的文字，转化成生动的图形、图像及声音，这就实现了多种感官的综合刺激，非常有利于学生兴趣的激发，并降低学生的学习难度。调查发现，九成以上的学生更喜欢讲授、演示、训练三结合的教学方式。

2.2组织专家团队对计算机基础课教学作指导

针对部分教师长期惯性教学所形成的思想僵化，部分教师业务水平低下等问题，学校可以组织教学指导服务专家团队，有计划、有步骤地对计算机基础课教师进行业务提升的指导和培训。此外，还可以聘请有实践经验的企事业单位人员来兼职上课，使学校的专业培养活动与用人单位的需求建立联结点，开展以就业为导向的计算机教学。在学校内部，教师之间、师生之间、生生之间，都可以组织研究小团体，通过交流、分享、合作来促进学校计算机基础课教学的整体水平提升。

2.3建立科学合理的教育教学业绩考评体系

只有科学合理的评价体系建立起来了，才能真正调动老师工作的积极性，才能促使他们认真备课、认真上课，认真开展教研教改，才能不断提高教学的质量。什么样的考评体系才是最科学、最有激励性的呢？首先，目标和任务应当既具有可达成性，又具有一定的挑战性，使教育者通过努力有实现目标的预期。其次，考评者应当坚持公平、公正和客观、真实，并应当避免关联人员的影响，使考评过程令人信服。再次，对考评结果的运用，应体现奖优罚劣、奖勤罚懒的导向，使教师的工作积极性以及创造潜能被充分地激发出来，从而创造出更好的工作业绩。

2.4以人为本，倡导实践并创新的计算机教育

任何教育最终都要落实到人的发展上，只有促进人的全面发展的教育才是真正的优质教育。在大学里，我们更应当注重引导学生用批判的眼光看问题，用质疑的精神进行实践探究，在探究过程中获得科学的方法，习得创新的技能，甚至获得开创性的新发现。计算机基础课教学，就是让学生通过理论学习和实践操作，掌握收集、鉴别、分析、归纳等能力，形成借助计算机进行创新式工作的专业素养。

计算学科的本质篇3

“双师型”、“复合型”人才培养模式是职技高师院校所特有的,培养目标是具有双师型素质的合格教师和应用型高级人才,毕业生既具备从事教育教学工作的基本素质和能力,又具备较扎实的行业知识及过硬的行业实践能力,并使之在培养职业教育人才的过程中达到师范性、专业性和技术性的融合。

近几年,为提升我国信息化技术水平在国际市场中的竞争力,国家十分重视发展电子信息等高新技术产业,对计算机专业技能性人才的需求提出了更高的要求。吉林工程技术师范学院计算机科学与技术专业自成立以来,以其独具特色的人才培养目标、专业课程体系,培养了许多计算机专业技能强、教学经验丰富的双师型人才。

二、计算机科学与技术专业人才培养目标

根据国家对培养实用型、复合型及国际化计算机人才的要求,结合我国计算机人才的社会需求,确立了计算机专业人才培养目标为:培养掌握计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,具有一定的教学理论和教学技能、方法,掌握教学过程的基本规律,具备从师任教的能力,能在中等专业技术学校进行计算机教育的教师和其他教育工作者。学生毕业后可在进行软件规划、设计与开发及应用的相关企业、事业单位或政府机关等从事计算机软件规划、咨询、监理、生产、软件技术研发、以及软件应用系统维护等方面技术工作。

通过上述培养目标的确立,我们确定了计算机双师型人才培养的重点为:培养学生具备扎实的计算机专业知识与工作技能;强化师范性特色,突出师范教育职业技能培养。

三、构建适用于职技高师计算机专业人才培养的课程体系

课程体系建设是高校教学改革的核心和关键,课程是实施专业人才培养的主要载体,必须按照学生的认知规律、能力培养规律和素质形成规律科学地组合在一起,形成富有职技高师教育特色的计算机专业教学计划。为此,我院制订了详细的计算机科学与技术专业人才培养教学计划,具体内容及特色如下:

(一)科学分解计算机专业双师型人才的素质指标,组建取向明确、科学分布的模块化课程群

职技高师计算机专业学生的人才素质指标可分解为思想品德素质、基本能力素质、师范素质和专业技能素质,并以此组建相应的思想品德素质课程群、基本能力素质课程群、师范素质课程群和专业技能素质课程群。具体素质课程群、包含主干课程及总学时、总学分(如表一所示)。

(二)课程体系的构建要体现以就业为导向、能力培养为本位

为此2006年我院创办了“软件工程”和“网络工程”两个本科专业方向,并制定了相应的培养目标,确定了与专业培养目标对应的职业核心能力:软件工程方向主要包含软件需求、软件设计、软件构造、软件测试、软件维护、软件配置管理、软件工程管理、软件工程过程、软件工程工具和方法、软件质量10个知识领域;网络工程方向主要包含网络基本应用、网络工程、网络管理和网络程序开发4个知识领域,因此,所制定的课程计划要体现并突出与这些核心能力相关的知识领域。

我们围绕培养职业核心能力来设置课程,考虑到人才市场需求的变化性,将主干课程分为方向必修课和方向选修课,其中方向必修课主要是反映各专业方向核心能力的课程,方向选修课是为了适应就业岗位要求的变化设置的课程,学生可根据自己的职业生涯发展规划和人才市场需求情况来进行选修课程,具体课程设置(详见表二)。

(三)强化实践教学体系,努力实现师范性、专业性和技术性相统一

实践环节课程体系的制定,需要强化实践技能训练,与职技高师的办学特色相一致,实现师范性、专业性和技术性相统一。对专业的一些主干课程,设置了课程设计或实训,突出课程的综合技能培养;同时增加了认知实践、专业实践、科研实践等环节;针对教学技能训练则开设了微格教学和教育实习。

四、结束语

计算学科的本质篇4

关键词：企业；会计核算；成本核算

中图分类号：F275文献识别码：A文章编号：1001-828X（2015）015-000-01

当前，我国的社会经济快速发展，全球化趋势也逐渐增强，使得我国企业发展面临着良好的发展机遇，但同时也面临着严峻的挑战。企业要在激烈的市场竞争中占有一席之地，就应努力提高自身的竞争力。会计成本核算是企业管理中十分重要的内容，将直接影响到企业的生产以及经济效益，进而影响企业的市场竞争力，因此应积极采取措施促进企业会计成本核算。

一、企业会计核算中成本核算的现状

1.没有科学合理的成本核算理念

当前企业的生产方式发生了变化，生产产品的时间逐渐缩短，企业制造成本消耗也逐渐降低，但是目前我国企业的会计成本核算依旧使用传统的方式，工作的主要精力还集中在产品的生产制造上，企业的真实成本不能有效地反映。而且企业对企业内的无形资产重视程度不够，不能及时的调整和处理无形资产，也没有反映在账面上，使得这些无形资产的成本消耗在生产经营中被冲销[1]，不利于企业无形资产的成本核算。

2.成本核算的内容不全面

目前企业的资产管理计量不科学，企业的会计核算人员不能对土地、自然资产等进行科学准确的计量，资产负债中并没有这些记录。但是这些资产都是属于企业控制的，科学合理的管理能够使企业实现良好的经济效益。但是目前不全面的成本核算使得企业的经济利益受到了严重的损失。同时当前科学技术、信息资源也是企业的重要资产，这些资产的消耗也应计入到企业的成本构成中，但实际上这些资产都被纳入到企业的管理费用中，不能适应成本核算的实际含义。

3.成本核算方法不科学

传统的企业成本核算方式已经不能满足当前企业发展的实际需要，企业管理人员依旧注重经济效益的实现，成本核算被忽视。传统的企业成本核算方式严重制约了企业成本核算工作的全面开展，使企业的经济效益受到了损失，不利于企业竞争力的提升。企业应根据自身的实际情况选择合适的成本核算方法。目前企业使用的主要核算方法有分步法和品种法。成本核算中分批法的使用比较少，成本核算时的随意性比较强，成本核算人员对核算方法了解不够全面，不能明确生产经营中的复杂性，还有些成本核算人员利用自己的职权私自调整成本以谋取个人利益[2]，使企业的会计成本信息不真实，不利于企业经营决策的制定。

二、企业会计核算中成本核算的有效对策

1.树立正确的成本核算理念

企业管理中，企业会计成本核算是十分重要的组成部分，对于促进企业经济发展，强化自身竞争力具有十分重要的作用。企业应树立正确的成本核算理念，在企业的经营管理中实现良好的成本核算，应将企业成本核算的理念落实到企业的生产经营中，要求企业的会计以及管理人员都积极参与到成本核算中。做好成本核算的宣传工作，强化企业的纳税意识，能够根据相关的会计准则以及法律规范进行成本核算，明确成本核算对于促进企业发展的重要意义。做好企业的管理工作，实现企业成本核算管理与经营管理有机结合，科学全面的分析产品价值链[3]，实现企业内部以及外部的全面成本控制，使企业的生产成本降低，提高企业的经济效益。

2.实现全面的成本核算

在企业进行成本核算时，要保证成本核算的科学全面，将企业的无形资产归入到企业的成本核算中，保证企业成本核算的完整。做好企业无形资产的分类，不同的无形资产使用不同的入账方式，使企业产品成本中包含无形资产的价值，由于知识等无形资产是可以重复使用的，并且更新的速度比较快，因此可以进行弹性摊销，在对环境成本进行核算时，也需要将环境成本纳入到成本核算中，并添加绿色成本项目的部分，强化企业的环保意识，促进企业实现良好、和谐的发展。成本核算时，需要明确资本化的环境成本支出，重点监督控制不会增加企业经济效益、环境罚款等。

3.采用科学的成本核算方法

为了实现科学的成本核算，企业应采用合理的成本核算方法，促进会计成本核算水平和质量的提升。企业的会计成本核算方法有很多种，如分步法、品种法、分批法等，企业应根据自身发展的实际情况选择合适的会计成本核算方法，还可以将多种成本核算方法进行重新组合，实现综合利用，促进会计成本核算效果和质量的提升。当前社会经济快速发展，企业为了强化会计成本核算的效果，还应不断创新成本核算的方法，保证会计成本核算更加科学、规范。强化基础性的企业成本核算，保证企业会计成本核算方法更加专业化。

4.提高成本核算人员的素质能力

在企业的会计成本核算中，会计核算人员是成本核算的主要人员，会计核算人员的素质能力将在一定程度上影响着企业会计成本核算的质量和效果。因此为了实现科学全面的会计成本核算，就应努力提高会计核算人员的素质能力，建立高素质的会计核算队伍。企业在招聘会计核算人员时要更加规范，制定科学的人才招聘选拨制度以及考核机制，保证人才的高水平。并组织企业的会计核算人员进行学习培训，强化他们的专业知识和业务能力，提升职业道德和责任意识，使会计核算人员具有一定的归属感。企业还应建立完善的激励机制，提高会计核算人员的工作积极性和主动性，能够认真的进行会计成本核算，保证企业会计核算工作的顺利完成。

三、结束语

科学的会计成本核算能够减少企业的成本支出，提高企业的经济效益，企业应加强对会计成本核算的认识和重视程度，树立正确的成本核算理念，明确成本核算的内容以及方法，强化会计核算人员的素质能力，使企业的会计成本核算落实到具体的工作中，保证企业经济效益的实现，强化企业竞争力。

计算学科的本质篇5

关键词：计算机专业；人才培养；对策途径

计算机科学技术是研究计算机的设计与制造和利用计算机进行信息获取、表示、储存、处理、控制等的理论、原则、方法和技术的学科。计算机应用的迅速普及对计算机专业教育提出了严峻的挑战，即如何保持专业教育的特点和优势，培养计算机专业人才。

一、明确专业人才培养目标

计算机科学技术是一门科学性与工程性并重的学科。当前计算机专业教学改革的目标是，培养适应性强、专业基础宽、综合能力强、整体素质高的人才。

（1）适应性强。对于计算机专业的高质量人才培养，笔者认为应对准“信息技术”的发展目标，因为以计算机为核心的信息技术体现了下一世纪科技发展的趋势。计算机教育要努力适应信息技术的发展，为我国建设培养计算机科学和工程技术的骨干人才。

（2）专业基础宽。信息技术是当代高技术的前导领域和新技术革命的核心。信息技术渗透到高技术的各个方面，是高技术的主要支撑与主导性技术。显然，专业目标若不突破原有的专业界定，学生掌握的知识面过窄，就不利于他们知识的迁移和扩展，也就不能满足社会对信息化信息人才的需求。

（3）综合能力强。学员不但应有扎实的基础、合理的知识结构和良好的素质，还应有良好的能力结构。他们应对新事物具有敏感性和适应性，对学习的知识具有综合应用能力和创新能力，具有独立的提出问题、分析问题、解决问题的能力，自动开拓获取新知识的能力，与别人合作共事的协同工作能力和组织能力，面向挑战参与竞争的能力。

（4）整体素质高。行业观念逐步取代职业观念，计划分配制度正在改变。这就要求我们在课程体系结构和教学内容上突出基础性、综合性以及科学与人文并重的思想就非常重要。加强人文和道德素质、身体和心理素质的培养，是他们能否为社会建设充分发挥聪明才智的关键。

二、建立面向知识、能力、素质的培养模式

知识、能力和素质是辩证统一的，健全的教育应将知识的传授、能力的培养和素质的提高有机地结合起来，使三者融合于一体，使受教育者的知识、能力和素质协调地发展，完善人格，发挥特长，在推动社会持续发展的同时，也推动个人的持续发展。

1．基础学习阶段。基础阶段的培养方案要以“拓宽基础教育，改善知识结构，重视综合素质”为原则，加强教学计划的通用性，保证自然科学基础、军事理论、人文社会科学、管理科学等学科教学；加强外语、计算机应用能力的培养；重视军体、艺术类教育的合理规划。这一阶段课程以全校公共基础课和技术基础课为主，计算机专业在一年级拟安排综合性强、质量高的“信息科学技术概论”课，由研究生导师联合开设。

2．提高学习阶段。在提高学习阶段要进一步拓宽专业基础，加强对课程结构、实践环节、论文训练等方面统筹规划。在这一阶段计算机专业按照“信息”类初步设置了五个系列的具有较宽覆盖面的专业基础“平台课程”：电工与电子，计算机，通信，控制，信号与系统。其中，计算机系列课包含了高级语言与程序设计、数据结构、微机原理、计算机网络原理和软件工程。

3．毕业实习和论文工作阶段。通过实习，了解计算机应用现状和系统各部件功能，通过到科研院所的参观学习了解各种软件的性能、开发水平和开发途径。论文工作（毕业设计）是训练学员工程基本能力、培养创新意识和创新能力极为重要的环节。这一阶段实行培养计划和教研室课题相结合的原则，鼓励学员以“团队”方式进行。

三、构建新型专业课程体系

课程体系改革本着“厚、宽、交”的原则设计课程体系，从专业的形成、技术发展的高度建设精干的核心课程。要规划新的专业课程体系，必须把计算机学科发展和21世纪对计算机人才的知识、能力、素质的要求作为有机的整体来统筹考虑，确定课程体系的四个模块：

第一模块是公共基础和人文社科课（数学、物理、政治、军事、经济、法律、人文社科、体育）。这是要充分保证和加强的一个基本模块，对加强学员的文化素质教育，培养学员可持续学习的能力具有重要的作用。

第二个模块是工程技术基础课（文献、电工电子、计算机数学、硬件系列、信号与系统）。这个模块的课程要注重交叉学科的综合基础，统筹规划具有较宽覆盖面的信息类“平台课”，强化通识教育。对计算机硬、软件基础课程，耍根据计算机科学技术的发展趋势，更新课程内容，突出基础性。

第三个模块是专业课。这部分课程对应二级学科（计算机应用）专业方向，应突出前沿性，但知识面不能过窄，要提炼出基础性和原理性的内容重组课程，归并精简课程门类。

第四个模块是实习与研究。安排计算机硬件、计算机软件和计算机应用三个课程设计，安排4周部队实习，10周毕业设计。对所有的课程都强调“精讲多练”，减少课内学时，增加实验和设计环节。同时鼓励教员结合科研课题，提取适合本科生的训练题目，为学员提供一个发挥学习潜力，培养创新能力的学术环境。

四、改革专业教学内容

计算机专业课程教学应从整体优化的角度进行课程体系教学内容及方法改革，方向是“加强基础，注重素质，突出能力”。

1．加强基础。保证公共基础课学时占四年总学时的50％以上，并优化课程设置。基础需要一定的广度，需要相邻相关学科的知识；也要一定的深度，以便了解学科的思想脉络和治学方法精髓。

2．注重素质。一个高层次人才，需要有强烈的社会责任感，具有科学精神，实事求是、刻苦的工作作风，团结精神和协同工作能力，积极进取的创新精神。为此，应着力提高学员全面素质，包括：语言文学修养、文学艺术、伦理道德修养、文明礼仪修养、历史哲学修养；思想政治素质、业务素质、文化素质、身体心理素质；以及社会道德、责任、风险、专利等传统学科以外的内容。

3．突出能力。计算机专业课程教学中应注重培养计算机专业学员的以下几种能力：抽象逻辑思维能力；系统性的思维能力；错误诊断能力；信息检索能力；自学能力；良好的外语阅读能力；创新能力。

计算学科的本质篇6

GeologicalEngineeringSpecializationTeachingoftheComputationMethod

WangXinjian1ShenDajun2

（1.NorthchinaUniv.ofwaterresourceandElectricpower，ZhengzhouHenan，450011，China；

2.YangshanCo.LtdoftheChinaGoldGroup.LongnanGansu，746400，China）

Abstract：professionalteachingreformofthiscourseismainlydividedintotheinnovationsof？theteachingstaffincludingtwoways，classroomtheory，andexperimentalcontentandsoon.Somespecializationeffectivemeasuresabouttheerror，nonlineariterationandthefinitedifferencemethodforsolvingtheseepagefieldofarelistedindetails.Thismethodisaffectiveprovedbymanyyears'teachingpractice.

KeyWords：ComputationalMethods；GeologicalEngineering；TeachingResearch；Seepage；FiniteDifferenceMethod

近年来，计算机技术的普及，使得数值计算方法在地质工程专业领域得到广泛的应用，成为解决复杂工程地质问题的有力工具，再以地质定性分析相结合，可有效解决很多地质工程问题。而数值计算方法又是关于很多数值计算软件的最基本的知识。开设并教好这门课将有利于为本科生利用和开发数值计算软件，并有效解决工程地质问题打下坚实的理论基础。

数值计算方法在地质工程专业教学中存在的问题主要是教学内容纯粹数学化[1～3]，缺乏与地质工程专业相结合的应用，学生需要自己完成数学问题与专业知识的转化问题。同时导致专业学生不知道所学有何用处，减少了学习的兴趣和积极性。教师也往往是完全依据纯粹数学的教材，其中的例题习题绝大多数和高校的工程地质相差甚远，对地质工程应用到的数值计算方法的领域不甚了解，当然也就无法进一步引申，或者直接针对某个地质工程中的问题提出数值计算方法的解决手段。为了提高数值计算方法地质工程专业教学中的效果，针对以上教学中的问题，计算方法教学需要进行地质工程专业化。根据本人长期从事本学科的一线教学实践，这里从以下三个方面探讨计算方法教学专业化内容，也为可其他类似课程教学提供参考。

1教学人员的专业化

提高数值计算方法地质工程专业教学效果，更好服务于地质工程建设，需要与地质工程有较好的衔接，必须使教学人员地质工程专业化。教学人员不但要具有数值计算方法教学的扎实理论基础及技能技巧。还需要一定的地质工程专业知识。教学人员的专业化可以通过以下两个方面建设。

一是通过数学专业人员的地质工程专业化培训或者自我拓展。数学专业从事数值计算方法教学的人员可以参加地质工程的专业基本知识学习，了解地质工程中哪些领域、哪些问题用到数值计算方法相应内容。了解地质工程专业常用软件计算的基本原理及其对应的数值计算方法中内容，在课堂教学、作业中及试验中加以引导。

二是通过地质工程专业人员从事计算方法教学。随着我国人才培养的迅速提高，具有高学历人员的地质工程专业的教师越来越多。长期接受高等教育及从事科研活动，理工科高学历人员往往已经熟练掌握了数值计算方法基本知识或者已经能够熟练应用这些知识解决地质工程中的问题。同时高学历理工科教师的高等数学理论知识通过历届的入学考试得到了很大的提升，这些人员通过学习，能够很快熟悉掌握数值计算方法的教学内容。随着高校教学、科研与社会服务三项主要任务的完善，高校教学人员个人平均教学任务量相对下调，更有利于地质工程专业人员教师从事计算方法等专业限选之类的课程教学。

以上两方面的人员的相互专业化过程，还可以通过高校的‘教研室活动’进行交流，目前的高校教研室活动仅仅限于一个专业或者一个专业的方向人员进行教学与专业知识的交流。随着学科交叉日益加深，需要打破专业范围内交流的局限，根据教学任务及具体情况定期不定期举办不同学科不同院系间的教学专业知识的交流活动。增长不同专业教师与服务对象专业不一致的专业外知识，扩展他们的视野，利于教学专业化，对有效提高教学质量，明确教学目标具有很大的帮助。

2课堂教学内容的专业化

课堂教学内容的专业化是计算方法地质工程专业化的主要内容，是决定该课程的专业化程度及教学效果的主要因素。专业化教学与纯理论教学目的稍有不同，计算方法主要授课内容、教学重点及其对应的地质工程专业化教学的目的[4]有所不同，课堂教学内容的地质工程专业化还依赖于教材的专业化。具体体现在以下几个方面。

2.1理论教学内容的工程地质专业化

作为数值计算方法地质工程专业化教学的启发与引导，下面结合主要章节的内容对地质工程专业化教学加以阐述，仅起到抛砖引玉的作用。

（1）误差分析：譬如很多教材并不明确表明什么的工程情况下的误差分析。当然作为数值计算方法这门较为专业的基础课，也不可能涉及众多学科中的具体工程误差情况，而是直接切入主题，对于接触到地质工程专业还不甚深入的学生感觉不到它的用处和重要性。事实上这部分内容比较重要，即使在工程界也往往被忽略，比如运用成熟的软件计算工程地质问题常会出现失真，有时小变形量却远远超过应该的范围，很多计算失真就是由于实际问题与商业软件适应工程问题存在差异导致。学习前可以通过演示方法举出地质工程中进行数值计算时因误差而导致计算结果失败的例子。又如在利用数值计算软件计算边坡变形时，有时会出现了不合乎常理的巨大位移或者求解过程不收敛，很多情况就是误差累计导致的，在第一章举出这样的实例就能够让同学们知道计算方法是本专业息息相关，并产生学习兴趣，激发主动学习的动力，也利于帮助同学们明确学习目标。在讲解误差来源时，应该把很多的纯数学中的内容替换成工程地质及岩土工程中经常遇到的各种误差，对照关系可采用表1中所列。

结合表1可以进一步提出启发性问题，比如如何减少这些误差呢？这样提出问题可以有效激发学生主动求知欲望。在有效数字判别及计算方法设计一节中同样可以采用数值计算常用软件中对应问题加以专业化。

（2）非线性方程求根：在岩土工程及地质工程领域，非线性问题很多。常见的如岩土体的本构关系，绝大多数情况下为非线性。此外非线性的迭代往往与最优解联系在一起。在常用的有限元及有限差分中的迭代更为广泛。此时如果专业基础知识可能有一定的局限性，可以在课程完成后，在偏微分放在最后一章中综合举例说明。由于应用面很广，所举例子只能局限在一定研究领域内。为使同学们比较清楚迭代背景，需要对计算领域稍加详细说明。结合我校水利工程强势学科，可举参考文献[5]中实例说明牛顿迭代法在堤坝集中渗漏探测中的应用。

（3）计算方法综合知识解地下水渗流问题。

工程中遇到的问题往往需要计算方法中多个章节知识才能解决，因而单独的取出一部分讲解可能学生会产生一些目的性的疑问。为了激发学生的学习兴趣，分步结合所学内容专业化教学也是很有必要的，但是应该明确最终解决的物理数学问题，逐步深入讲解，引导学生直至最终问题的解决。工程地质数值方法中的有限差分及有限元在解决水文地质及工程地质问题中得到了广泛应用。而这些方法几乎每一个重要步骤都涉及到了计算方法的重要内容。

渗流为工程地质与水文地质学科中的重要内容之一，有限差分法也是最早被用来求解渗流场分布的数值计算方法。其中涵盖了数值计算方法各主要章节的内容，也体现了数值计算的本质是工程地质数值法的基础知识。由于专业基础知识的不够丰富，进行有限差分法引入各章教学内容上可能很引起更多的疑问。因而需要从最简单的工程问题入手，比如引进渗流的一维问题。

①关于数值计算的离散――网格剖分：几何模型即为需要考虑几何形态，离散可以展现其计算方法中的离散化解决思想，并引入数值计算方法常用的步长及工程数值方法中的控制方程初始条件边界条件等术语。这里是将时间及空间分别离散化。

②利用微分中的差分代替微商办法处理微分问题：水头方程中的微商用差商代替，并舍去余项，代入方程原方程，并估计阶段误差。离散后的时间及空间步长都是常量。

③显式差分方程的求解：结合迭代法相关知识，建立地下水水流方程特殊形式的迭代格式。便于理解与计算，可引入无刚量参数得到控制方程，并计算各结点初始时刻水头值，利用差分方程计算各结点某时刻水头值；利用边界条件计算边界结点水头值；重复以上步骤，直到计算出拟计算的各个时刻的水头值。通过改变步长考查步长对计算结果的影响，步长太大会导致出现不合理的水头。可以取步长为一天进行试算，比较不同步长的计算结果，计算结果出现迭代不稳定。说明选取适当的步长是非常重要的。

2.2实验课教学的工程地质专业化

根据现有《计算方法》教材，实验教学内容大多数基于电子、物理等基础学科的工程问题，这些内容有的暗含了某些地质工程问题，是工程地质与水文地质问题的抽象化或者是数学化。因而同学们学起来就会感觉抽象并难以与具体工程问题相联系。借助于工程地质水文地质的实际问题开展计算方法的实验教学，不但使学生懂得了计算方法实验的重要性实用性，并且也进一步接触了专业知识领域，为了毕业设计及后续的数值计算软件课程的学习打下坚实的基础。

上述的地下水渗流问题，亦可以作为实验的内容之一。地质工程专业的计算方法实验课一般安排为4个学时，学时较短，而实验内较多。地质工程专业化实验需要结合具体工程实践进行，把各种实验内容尽量集于一两个案例是较好的选择。而工程实践也只有通过各章的知识才能解决。这里仅就方程组的迭代方法相关的内容的工程地质专业化实验做事例。

上述渗流问题的地下水头的求解的另一种方法是利用隐式迭代格式，并建立矩阵形式的方程组，求解可采用不同的方法进行试验，比如做矩阵分解，典型的是进行追赶法求解等等。这样既节省试验时间，又可有效达到工程地质专业化的教学目的，效果较好。

2.3课后作业的地质工程专业化

课后作业是巩固课堂教学内容的措施之一，现有教材课后作业同样存在内容过于基础，几乎没有地质工程方面的内容。地质工程专业化的作业需要从事地质工程水文地质的生产科研人员进行长期的筛选积累，收集及编写专业主要内容相关题目进行计算方法基本知识基本技能的训练。

同时还可以开展各式样的相关科研学术活动，比如参与相关教师的科研项目，组织反分析技术兴趣小组等途径深化计算方法实际应用。

3结语