發(fā)布時間：2023-03-22 17:40:01
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的生物科學(xué)專業(yè)導(dǎo)論論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：非生物類專業(yè)；生命科學(xué)導(dǎo)論；教學(xué)改革
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）17-0073-02
聯(lián)合國教科文組織21世紀(jì)教育委員會報告強(qiáng)調(diào)教育必須是完整的教育，只有完整的教育才能培養(yǎng)更多具有完善知識結(jié)構(gòu)、滿足科學(xué)創(chuàng)新、符合社會發(fā)展需要的高素質(zhì)人才[1]。生命科學(xué)教育是素質(zhì)教育的重要方面，2005年教育部高校生物科學(xué)與工程教學(xué)指導(dǎo)委員會制定了非生物學(xué)類專業(yè)生物學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求，建議非生物類專業(yè)學(xué)生生物學(xué)普及教育的核心課程為《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程[2]。但是，生命科學(xué)的研究內(nèi)容涉及面寬，對教與學(xué)都是一種挑戰(zhàn)，如何在教學(xué)組織、教學(xué)體系優(yōu)化和教學(xué)過程綜合化等方面開展《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程教學(xué)是目前教育領(lǐng)域內(nèi)面臨的主要難點。因此，作者對非生物類專業(yè)學(xué)生生命科學(xué)素質(zhì)教育進(jìn)行了一定的探索與研究，結(jié)合幾年來對非生物類專業(yè)學(xué)生進(jìn)行《生命科學(xué)導(dǎo)論》講授的體會和感受，談幾點認(rèn)識。
一、開設(shè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程的重要性
《生命科學(xué)導(dǎo)論》是面向高校非生物類專業(yè)學(xué)生的一門綜合性教育課程，旨在促進(jìn)大學(xué)生不斷提高對現(xiàn)代生命科技的認(rèn)識，激起對生命科學(xué)熱點問題的興趣，加深對科學(xué)交叉、滲透、融合的理解，激發(fā)探索和創(chuàng)造激情，樹立正確的自然觀、世界觀和價值觀，增強(qiáng)社會責(zé)任感和社會適應(yīng)能力。隨著生命科學(xué)的發(fā)展，《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程開設(shè)是非生物類專業(yè)人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容，逐步改變著高?；A(chǔ)教學(xué)的結(jié)構(gòu)體系。2002年國家教育部專門發(fā)文件積極促進(jìn)非生物學(xué)專業(yè)本科生生物教學(xué)的實施，要求具有“國家生命科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)基地”的高校必須面對全校非生物學(xué)專業(yè)本科生開設(shè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程，以培養(yǎng)交叉學(xué)科的研究人才，促進(jìn)學(xué)生將專業(yè)知識與生命科學(xué)知識結(jié)合，產(chǎn)生新思路，開拓新領(lǐng)域，也為了提高本科生的綜合素質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生的健康與環(huán)保意識[3，4]。所以，對非生物類專業(yè)學(xué)生開設(shè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程具有積極的意義。
目前，全國很多院校對非生物類專業(yè)學(xué)生開設(shè)了《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程相關(guān)的生物學(xué)素質(zhì)教育課程[3，5-7]，課程性質(zhì)多樣化，在教學(xué)計劃實施中充分體現(xiàn)了非生物類專業(yè)教學(xué)的特色。我校結(jié)合實際情況也對非生物類專業(yè)學(xué)生開設(shè)了《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程，制訂了具體的教學(xué)要求，使學(xué)生掌握生命科學(xué)與技術(shù)的基本常識、了解該學(xué)科的主要領(lǐng)域和進(jìn)展，培養(yǎng)學(xué)生具備基本的生命科學(xué)素養(yǎng)。
二、教學(xué)內(nèi)容的改革
鑒于非生物類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)層次參差不齊，不同專業(yè)的學(xué)生對生物學(xué)知識的需求也不盡相同[4，8，9]，我們對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精選、整合，針對不同專業(yè)的學(xué)生設(shè)計了不同的教學(xué)內(nèi)容。面向文科學(xué)生時，采用講座形式組織教學(xué)內(nèi)容，主要以生命科學(xué)的熱點問題和發(fā)展方向為主，結(jié)合介紹基礎(chǔ)知識，使學(xué)生獲得必要的現(xiàn)代生命科學(xué)基礎(chǔ)知識，了解現(xiàn)代生命科學(xué)的新發(fā)展及其與人文科學(xué)交叉的趨勢，幫助學(xué)生樹立正確的現(xiàn)代生命科學(xué)觀，參與社會發(fā)展的決策。面向理工科學(xué)生時，教學(xué)內(nèi)容側(cè)重學(xué)科交叉意識的培養(yǎng)，采用系統(tǒng)講授、部分自學(xué)的教學(xué)方式，以生命科學(xué)系統(tǒng)知識為主線，同時介紹生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的最新進(jìn)展，使學(xué)生理解、認(rèn)識一些生命現(xiàn)象和過程，啟迪學(xué)生的跨學(xué)科創(chuàng)新思維。
另外，學(xué)生對部分教學(xué)內(nèi)容缺乏興趣，如分類、形態(tài)、結(jié)構(gòu)等生物學(xué)專業(yè)知識，因此提倡一些“開放性”內(nèi)容由學(xué)生自學(xué)，激發(fā)學(xué)生思考與自學(xué)。同時，在教學(xué)過程中也應(yīng)加強(qiáng)教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，如組織學(xué)生參觀生物標(biāo)本館、生物園地等基地，以開拓學(xué)生視野，加深學(xué)生對理論知識的理解。
三、立體化教材的建設(shè)
根據(jù)多年的教學(xué)實踐及其他高校相關(guān)方面的經(jīng)驗，編寫了適合非生物類專業(yè)學(xué)生的教材《現(xiàn)代生命科學(xué)導(dǎo)論》。主要包括生命的物質(zhì)基礎(chǔ)、生命的新陳代謝、細(xì)胞與細(xì)胞工程、生物體內(nèi)的信號和傳遞、人體的防御系統(tǒng)、遺傳及其分子基礎(chǔ)、豐富多彩的生命世界、生物與環(huán)境、生物技術(shù)的發(fā)展與倫理問題等內(nèi)容，從不同角度對生命科學(xué)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的介紹，體現(xiàn)了知識的系統(tǒng)性和科學(xué)性。
本教材具有以下特點：（1）考慮到非生物學(xué)類專業(yè)學(xué)生的生物學(xué)基礎(chǔ)較淺，內(nèi)容編排由淺入深，力求形象生動、通俗易懂，可啟發(fā)學(xué)生思維，開闊思路。（2）從適合非生物專業(yè)文、理工類學(xué)生的教學(xué)理念與教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，選擇以生命基本特征為主線，以生命活動的重要方面為主題，綜合性地介紹生命本質(zhì)，同時以生命科學(xué)的熱點理論、應(yīng)用和問題為切入點，采取專題綜述、論證、探究等多種形式，在不同層次上啟發(fā)學(xué)生自主探索的興趣和開展深入思考。（3）在各章節(jié)內(nèi)容后附上思考練習(xí)題，便于學(xué)生鞏固知識，加深理解。
四、多元化的考試方式
考試是測評學(xué)生掌握知識能力的必要手段之一，好的考試方式不僅能夠客觀全面地評價學(xué)生，且有助于提高教學(xué)效果。因此，我們增加了過程評價和發(fā)展性評價等多元化學(xué)生成績評定方法，以利于促使學(xué)生注重自身整體能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)提高[2]。通常采用平時考核（如專題演講報告、課堂討論和考勤等）、撰寫課程論文和期末理論考試相結(jié)合的方式，不但評價了學(xué)生參與教學(xué)活動的態(tài)度、完成作業(yè)的質(zhì)量，又考查了學(xué)生對知識的了解和掌握程度，同時多元化的考試方式也增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減輕了學(xué)生的思想壓力，且避免了少數(shù)學(xué)生平時不學(xué)習(xí)，通過考前突擊準(zhǔn)備獲得較高分?jǐn)?shù)，導(dǎo)致課程成績不合理的情況發(fā)生[10]。
總之，為了提高非生物類專業(yè)學(xué)生的生命科學(xué)素質(zhì)，在非生物類專業(yè)開設(shè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程是新時期高等教育發(fā)展的需要，是歷史的必然。我們在改革、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等基礎(chǔ)上，建立了本校非生物類專業(yè)《生命科學(xué)導(dǎo)論》課程的教學(xué)體系，以期完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)科學(xué)的思維能力，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)科間的交叉點，為今后的跨學(xué)科學(xué)習(xí)、研究奠定基礎(chǔ)，從而促進(jìn)科學(xué)研究更好、更快的發(fā)展。
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摘要：生物信息學(xué)是較新的交叉學(xué)科，大部分文獻(xiàn)資料都是英文的，對學(xué)生的專業(yè)英Z能力要求較高，僅靠開幾門課遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。應(yīng)用驅(qū)動的生物信息學(xué)專業(yè)英語教學(xué)體系在大學(xué)英語和專業(yè)英語課程的基礎(chǔ)上，以應(yīng)用為驅(qū)動和引導(dǎo)，以網(wǎng)絡(luò)資源查詢、專業(yè)軟件使用及專業(yè)文獻(xiàn)資料的閱讀及寫作為核心內(nèi)容，使學(xué)生在課程設(shè)計、綜合實驗及科研等實踐過程中提高專業(yè)英語水平，收到了良好的效果。
關(guān)鍵詞：應(yīng)用驅(qū)動；生物信息學(xué)；專業(yè)英語
中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）21-0232-02
一、前言
生物信息學(xué)是近年新興的一門交叉學(xué)科，其研究內(nèi)容包含了生物信息的獲取、處理、儲存、分發(fā)、分析和解釋等在內(nèi)的所有方面，它綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)的各種工具，來闡明和理解大量數(shù)據(jù)所包含的生物學(xué)意義（張春霆，2000）。與其他的生物學(xué)專業(yè)一樣，該專業(yè)要求學(xué)生掌握基本的專業(yè)英語閱讀和寫作能力；同時，由于是新興專業(yè)，其大部分專業(yè)資料，包括專業(yè)網(wǎng)絡(luò)資源、常用軟件和文獻(xiàn)資料等大都是英文，并且對生物學(xué)、計算機(jī)及數(shù)學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)英語詞匯都有一定要求，因此，生物信息學(xué)專業(yè)對于專業(yè)英語的要求比其他專業(yè)更高一些。近年，人們陸續(xù)提出將任務(wù)或項目驅(qū)動教學(xué)法（周冬菊等，2011）、CBI（Content-based Instruction）專業(yè)英語教學(xué)法（智慧，2011）等應(yīng)用于生物類專業(yè)英語教學(xué)，并強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)資源和應(yīng)用（劉進(jìn)平等，2011，2013）以及科研文獻(xiàn)（方強(qiáng)&趙威，2014）等在生物類專業(yè)英語教學(xué)中的作用。重慶郵電大學(xué)生物信息學(xué)院生物信息學(xué)本科專業(yè)通過總結(jié)不同的教學(xué)方法，結(jié)合生物信息學(xué)專業(yè)自身的特點，系統(tǒng)地提出了應(yīng)用驅(qū)動的生物信息學(xué)專業(yè)英語教學(xué)體系，并收到了良好的教學(xué)效果。
二、體系構(gòu)成
應(yīng)用驅(qū)動的生物信息學(xué)專業(yè)英語教學(xué)體系由兩部分組成：①基礎(chǔ)部分，包括大學(xué)英語和生物信息學(xué)專業(yè)英語；②應(yīng)用部分，包括雙語教學(xué)課程、生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源、生物學(xué)軟件及專業(yè)文獻(xiàn)資料閱讀及寫作。內(nèi)容由淺到深，從基礎(chǔ)教學(xué)逐步過渡到專業(yè)應(yīng)用。整個體系以應(yīng)用為驅(qū)動和向?qū)?，其核心?nèi)容是網(wǎng)絡(luò)資源查詢、專業(yè)軟件使用及專業(yè)文獻(xiàn)資料的閱讀及寫作，其形式主要為課程設(shè)計、綜合實驗及學(xué)生課外科研。
1.大學(xué)英語。大學(xué)英語教學(xué)分為基礎(chǔ)階段和應(yīng)用提高階段（田志環(huán)，2008），大學(xué)英語是基礎(chǔ)階段的主要英語教學(xué)形式，在高中階段語法學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，鞏固提高學(xué)生的英語聽、說、讀、寫能力，為后面的應(yīng)用階段英語教學(xué)奠定基礎(chǔ)。
2.專業(yè)英語課程。生物信息學(xué)專業(yè)英語課程是基礎(chǔ)階段到應(yīng)用提高階段的過渡，其教材根據(jù)本專業(yè)的特點采用自編教材，內(nèi)容除生物信息相關(guān)內(nèi)容外，還兼顧生物、計算機(jī)和數(shù)學(xué)（主要是概率統(tǒng)計）等領(lǐng)域。生物信息學(xué)專業(yè)英語課程內(nèi)容分三個層次：專業(yè)英語，主要是理科專業(yè)英語的特點，常用句型；生物類專業(yè)英語，主要是了解生物學(xué)專業(yè)名詞的構(gòu)詞特點及熟悉常見生物學(xué)專業(yè)名詞；生物信息學(xué)專業(yè)英語，了解生物信息學(xué)常見的研究領(lǐng)域，熟悉生物信息學(xué)專業(yè)詞匯。內(nèi)容從一般到特殊，學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)初步了解生物信息學(xué)專業(yè)英語的特點，掌握基本的專業(yè)詞匯。
3.雙語教學(xué)專業(yè)課。生物信息學(xué)專業(yè)的雙語課程是整個專業(yè)英語教學(xué)體系的核心，是學(xué)生掌握專業(yè)英語詞匯的主要途徑。雙語課程包括分子生物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、Perl程序設(shè)計等，其教材采用國外原版教材（影印版），教師上課幻燈片主要用英語，講解用英語+漢語，配合學(xué)生的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，在掌握專業(yè)知識的同時，熟悉生物信息學(xué)專業(yè)詞匯，提高專業(yè)英語閱讀能力。
4.網(wǎng)絡(luò)資源。隨著生物信息學(xué)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上英文的生物信息學(xué)資源也越來越多，主要包括生物學(xué)數(shù)據(jù)庫、多媒體生物信息學(xué)資料（如新一代測序儀介紹等）及公開課視頻資料。網(wǎng)絡(luò)生物數(shù)據(jù)庫如GenBank、UniProt、Ensembl、Pfam、PDB等包含了大量的生物學(xué)數(shù)據(jù)及分析工具，內(nèi)容系統(tǒng)完整，更新速度快，是生物科研工作者的寶庫，同時也是生物信息學(xué)專業(yè)英語學(xué)習(xí)的寶貴資源。這些數(shù)據(jù)庫的幫助頁面有詳細(xì)的資源介紹及使用方法說明，若能仔細(xì)閱讀，在學(xué)習(xí)這些網(wǎng)絡(luò)資源的同時，專業(yè)英語能力也會有極大的提高。另外，網(wǎng)絡(luò)上的很多公開課，如亞利桑那大學(xué)的“生物多樣性”、可汗學(xué)院的“生物學(xué)”及“概率”、麻省理工學(xué)院的“生物學(xué)導(dǎo)論”等，都是很好的在線學(xué)習(xí)資源。
5.生物信息學(xué)軟件。生物信息學(xué)領(lǐng)域很多常用的軟件，如序列比對軟件BLAST、FAST、TeeCoffee、ClustalW/X系統(tǒng)發(fā)育分析軟件MEGA、PAUP、PHYLIP、PAML，新一代測序數(shù)據(jù)分析軟件Velvet、SOAP、Bowtie、BWA等及其他生物信息學(xué)領(lǐng)域的很多軟件的界面及幫助文檔都是英文，在掌握使用這些軟件的同時，也可以熟悉相關(guān)領(lǐng)域的英文專業(yè)詞匯。
6.專業(yè)文獻(xiàn)資料閱讀。在學(xué)生的生物信息學(xué)課程設(shè)計、生物信息學(xué)綜合實驗、畢業(yè)設(shè)計、科研班及創(chuàng)新實驗等課程及活動中，需要閱讀適量的英文文獻(xiàn)。在前面掌握了一定量的專業(yè)詞匯的基礎(chǔ)上，通過英文文獻(xiàn)資料的閱讀，進(jìn)一步提高了學(xué)生的專業(yè)英語閱讀水平，并初步掌握生物信息學(xué)專業(yè)英語寫作的基本要求，對于學(xué)生以后的研究生階段的學(xué)習(xí)或?qū)I(yè)相關(guān)工作奠定了專業(yè)英語基礎(chǔ)。
三、教學(xué)效果
專業(yè)英語學(xué)習(xí)的最終目的是應(yīng)用，主要包括專業(yè)英語文獻(xiàn)資料的閱讀及論文寫作，因此，對于教學(xué)效果也主要從閱讀和寫作兩方面進(jìn)行評價。
1.專業(yè)英語閱讀。經(jīng)過幾年系統(tǒng)的專業(yè)英語學(xué)習(xí)，學(xué)生從入學(xué)時覺得專業(yè)英語神秘莫測，看到英文資料就跳過，到畢業(yè)時能比較順利地閱讀專業(yè)文獻(xiàn)資料，查詢GenBank等英文專業(yè)數(shù)據(jù)庫，也不再害怕使用英文界面的專業(yè)軟件。
2.專業(yè)英語寫作。在專業(yè)英語閱讀能力提高的基礎(chǔ)上，學(xué)生的專業(yè)英語寫作能力也有了較大提高。尤其是科研班的同學(xué)，基本上可以用英語將自己的科研工作總結(jié)成論文初稿，畢業(yè)論文中的英文摘要也較少出現(xiàn)語法和拼寫錯誤。
經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)，學(xué)生生物信息學(xué)專業(yè)英語的閱讀和寫作能力都有了較大提高，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和工作打下了良好的基礎(chǔ)。
四、結(jié)語
該體系以應(yīng)用為導(dǎo)向，從基礎(chǔ)到應(yīng)用，由易到難，主要培養(yǎng)學(xué)生的生物信息學(xué)專業(yè)英語閱讀能力，兼顧專業(yè)英語寫作訓(xùn)練，取得了較好的效果。英語的學(xué)習(xí)是一個積累與逐步提高的過程，專業(yè)英語更是如此，尤其是專業(yè)詞匯的積累需要大量的閱讀與寫作實踐。因此，要使學(xué)生學(xué)好專業(yè)英語，僅靠開幾門課是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。學(xué)生通過課程設(shè)計及生物信息學(xué)綜合實驗等應(yīng)用性課程及課外科研活動，在掌握了專業(yè)知識的同時提高了專業(yè)英語閱讀和寫作能力，為進(jìn)一步深造打下基礎(chǔ)。
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依個人之見，計算機(jī)依據(jù)用途可以分為三大類：第一類為高端技術(shù)應(yīng)用，是科技工作者和大學(xué)計算機(jī)專業(yè)研究人員，通過不懈的研究創(chuàng)新，推出更新的科技成果產(chǎn)品；第二類是普通應(yīng)用，人們把它作為一種高效率的工具，在工作和生活的各種應(yīng)用環(huán)境中大量使用；第三類是玩具，在當(dāng)今這個信息社會中，更為壯觀的是全球的人都把計算機(jī)當(dāng)做一個高級的智能玩具，用來娛樂、游戲。
研究高端科學(xué)技術(shù)的人們，不僅要懂得電子計算機(jī)是如何工作的，而且還要知道它是如何制造出來的，要了解它從一個幾十噸重的龐然大物變成今天的筆記本電腦的演變過程；把它當(dāng)工具使用的人，則只要了解電子計算機(jī)的基礎(chǔ)知識，學(xué)會編制程序的方法，就能得心應(yīng)手地開展自已應(yīng)用領(lǐng)域的工作，沒有必要去過問它是怎樣造出來的；把電腦當(dāng)作玩具者，則只要知道計算機(jī)的操作命令就行了。當(dāng)然興趣不一樣，玩的方法也就各有特色。科技產(chǎn)品、工具、玩具只是人們在各自使用范圍內(nèi)對計算機(jī)的不同理解，但它顯現(xiàn)出來的本質(zhì)仍然是一臺不折不扣的電子計算機(jī)。
鑒于電子計算機(jī)與人們是如此親密無間，電子計算機(jī)也就必然從高端科技演變成為人們的基礎(chǔ)知識。2006年3月，曾任美國卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)(CMU)計算機(jī)科學(xué)系主任，現(xiàn)任美國基金會(MSP)計算機(jī)和信息科學(xué)與工程部(CISE)主任的周以真Jearmette M.Wing教授，在美國計算機(jī)權(quán)威刊物《Communicatons of the ACM》上，首次提出了計算思維的觀念。計算思維這一觀念提出后，立即得到美國教育界的廣泛支持，并引起了歐洲的極大關(guān)注。2007年9月19日，歐洲科學(xué)界、工業(yè)界和政府的一些領(lǐng)導(dǎo)者還在布魯塞爾皇家科學(xué)院召開了一次名為“思維科學(xué)――歐洲的下一個政策挑戰(zhàn)”的會議。
在國內(nèi)，為了緊跟國際學(xué)術(shù)動態(tài)，推動教學(xué)理念的更新，全國高等學(xué)校計算機(jī)教育研究會早在2003年10月31日，就在桂林電子工業(yè)學(xué)院主辦了全國“計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論”專題學(xué)術(shù)研討會，在熱烈的討論中，也萌發(fā)了計算思維的理念。本次會議有來自全國百余所高校的150余位代表參會，還吸引了哲學(xué)界、物理學(xué)界的學(xué)者參加，討論中不僅有相同的觀點共識，也有對立的論點交鋒，會議開得熱烈、成功。大會收到論文100余篇，其中64篇由核心刊物《計算機(jī)科學(xué)》雜志專輯發(fā)表。
5年之后的2008年10月31日，全國高等學(xué)校計算機(jī)教育研究會又在桂林電子科技大學(xué)召開了“計算思維與計算機(jī)導(dǎo)論”專題研討會，探討了科學(xué)思維與科學(xué)方法在計算機(jī)學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新中的作用。來自全國80多所高校，包括70多位計算機(jī)學(xué)院院長、主管教學(xué)的副院長在內(nèi)的近百名專家出席了會議。在本次會議上，桂林電子科技大學(xué)董榮勝教授、武漢大學(xué)費(fèi)定舟教授、國防科大李婷婷博士、著名計算機(jī)教育家蘇運(yùn)霖教授、中國人民大學(xué)趙總寬教授等分別就有關(guān)計算思維與計算機(jī)導(dǎo)論、計算思維與計算機(jī)方法論、哲學(xué)思維、計算思維及科技創(chuàng)新、歷史上重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新中蘊(yùn)含的計算思維、中國古代科學(xué)中蘊(yùn)含的計算思維――算法化思想、計算思維在各學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用、計算思維在計算機(jī)學(xué)科各門課程中講授的經(jīng)驗和體會等內(nèi)容作了大會報告，探討了在教學(xué)過程中如何以課程為載體講授面向?qū)W科的思維方法，以及這種講授對國家科學(xué)與教育事業(yè)發(fā)展的作用等。
這兩次會議的核心宗旨是期望促使我國計算機(jī)教育界的同行們要更新思維，盡快適應(yīng)計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)生的根本性變革。
2008年6月29日至7月14日，中國國家科學(xué)基金委員會組織了計算機(jī)科學(xué)代表團(tuán)，訪問了美國的lO所大學(xué)和美國國家科學(xué)基金會。訪問成員對“計算思維”有了更強(qiáng)烈的感受：中國工程院院士、國家自然科學(xué)基金委員會副主任、清華大學(xué)孫家廣教授說：“最具有基礎(chǔ)性和長期性的思想是‘計算思維’。這也給中國計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的學(xué)科建設(shè)工作提供了很好的參考”。中國計算機(jī)學(xué)會理事、國家自然科學(xué)基金委員會信息科學(xué)部二處(計算機(jī)學(xué)科)處長劉克教授說：“在大學(xué)中推進(jìn)‘計算思維’這一基本理念的教育與傳播工作也非常必要”。中國計算機(jī)學(xué)會高級會員、2007年中國計算機(jī)學(xué)會王選獎獲得者、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研究員徐志偉總工程師說：“‘計算思維’就本人了解而言，這可能是近十年來最具有基礎(chǔ)性、長期性的學(xué)術(shù)思想。這個思想由美國國家科學(xué)基金會主管計算機(jī)與信息科學(xué)與工程學(xué)部的副主任珍妮特?文(Jeannette Wing)博士提出。簡言之：計算思維是一種本質(zhì)的、所有人都必須具備的思維方式，就像識字、做算術(shù)一樣；任務(wù)是在2050年以前，讓地球上每一個公民都具備‘計算思維’能力。換句話說，以前要‘掃盲’，是掃‘文盲’，在21世紀(jì)，要掃‘計算機(jī)盲’。當(dāng)然，要做到這點，必須說清楚什么是計算思維?！彼终f：“計算思維這一思想也部分地給出了初步理論，可用于解釋為什么美國正在發(fā)生各種學(xué)科、教育、科研活動和機(jī)構(gòu)變革的實踐。這也給中國計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的學(xué)科建設(shè)工作提供了一個很好的參考。這個思想還應(yīng)該更正面地理解，即計算思維的普及可以從科學(xué)界、研究界開始，給予科技人員一種新的視角和思維方式。”徐志偉總工程師最后總結(jié)說：“計算使人們能夠發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新CDI(Cyber Enabled Discovery and Innovation)，是實現(xiàn)計算思維的第一個美國國家科學(xué)基金會的重大計劃。它的目的是，通過計算思維的創(chuàng)新和進(jìn)步(包括概念、方法、模型、算法、工具和系統(tǒng)等)，對科學(xué)與工程領(lǐng)域產(chǎn)生新理解、新模式，創(chuàng)造革命性的研究成果?！?/p>
從以上這些論述來看，在2050年以前，要讓地球上每一個公民都具備“計算思維”能力，要掃“計算機(jī)盲”。因此，應(yīng)把計算思維看成是一種本質(zhì)的、所有人都必須具備的思維方式。國際上已經(jīng)在大聲疾呼了，我們中國的計算機(jī)教育工作者豈能坐視不理，我們應(yīng)該結(jié)合國情，奮起直追!
2010年7月19日至20日，北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京大學(xué)、中國科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)九所知名高校在西安交通大學(xué)舉辦了“C9高校聯(lián)盟計算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會”。教育部高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會主任陳國良院士親臨大會，作了“計算思維能力培養(yǎng)研究”的報告，并主持了該專題的討論，各有關(guān)高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)負(fù)責(zé)人 及骨干教師出席了大會。經(jīng)大會研究討論后就增強(qiáng)大學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)發(fā)表了“C9高校聯(lián)盟計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明”。這是個好兆頭，作為全國高等學(xué)校計算機(jī)教育研究會，我們在表示積極支持的前提下，還要力爭在促進(jìn)建立“計算思維”的觀念上作出貢獻(xiàn)。
那么，什么是計算思維?
周以真教授指出：“計算思維代表著一種普遍的認(rèn)識和一類普適的技能，每一個人，而不僅僅是計算機(jī)科學(xué)家，都應(yīng)熱心于它的學(xué)習(xí)和應(yīng)用?！彼终f：“計算思維是每個人的基本技能，不僅僅是計算機(jī)科學(xué)家。我們應(yīng)當(dāng)使每個孩子在培養(yǎng)解析能力時不僅掌握閱讀、寫作和算術(shù)(Reading Writing and Arithmetic――3R)，還要學(xué)會計算思維。”
中國科學(xué)院計算所李國杰院士說：“計算思維運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為，它選擇合適的方式陳述一個問題、對一個問題的相關(guān)方面建模，并用最有效的辦法實現(xiàn)問題求解?！崩顕茉菏窟€認(rèn)為，計算機(jī)科學(xué)本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維和工程思維。然而，計算思維遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是為計算機(jī)編程，它是抽象的多個層次上的思維，與“讀寫能力”一樣，是人類的基本思維方式。他強(qiáng)調(diào)，“計算思維是每個人的基本技能，不僅僅屬于計算機(jī)科學(xué)家。”他建議，在培養(yǎng)孩子們的解析能力時，不僅要求其學(xué)會閱讀、寫作和算術(shù)，還要學(xué)會計算思維。
因此，我們可以這樣來認(rèn)識計算思維：計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念來進(jìn)行問題的求解、系統(tǒng)的設(shè)計以及人類行為的理解等，它包括了涵蓋計算機(jī)科學(xué)廣度的一系列思維活動。計算思維是一種本質(zhì)的、所有人都必須具備的思維方式，就像閱讀、寫字、做算術(shù)一樣，成為人們最基礎(chǔ)、最普遍、最適用和不可缺少的基礎(chǔ)思維方式。
計算思維的普及可以從科學(xué)界、研究界開始做起，它能給科技人員一種新的視覺和思維方式。
在大學(xué)里推進(jìn)計算思維這一基本理念的教育和傳播工作是十分必要的，建議面向所有專業(yè)的大學(xué)新生開一門“怎么像計算機(jī)科學(xué)家一樣思維”的課程。還應(yīng)當(dāng)讓沒有進(jìn)入大學(xué)之前的學(xué)生接觸計算的方法和模型。要培養(yǎng)具有“計算思維”能力的中國計算機(jī)本科大學(xué)生，就需要制定出具有“計算思維”能力特色的教學(xué)計劃。因此，對我國現(xiàn)行教學(xué)計劃的創(chuàng)新改革已經(jīng)到了刻不容緩的時候了。我國計算機(jī)教育界同行已經(jīng)在審時度勢地審定和修改現(xiàn)行的教學(xué)計劃，發(fā)掘新特色，尋找新亮點。
在全民中有計劃、有步驟地進(jìn)行計算思維觀念的宣傳和普及工作，也應(yīng)當(dāng)提上議事日程。美國人已經(jīng)提出，在2050年以前，要讓地球上每一個公民都具備“計算思維”能力，要掃“計算機(jī)盲”。因此，應(yīng)該把計算思維看成是一種本質(zhì)的、所有人都必須具備的思維方式，激發(fā)人們對計算機(jī)領(lǐng)域科學(xué)探索的興趣，使計算思維成為一種常識。周以真教授說，“我特別需要抓住尚未進(jìn)入大學(xué)之前的聽眾，包括教師、父母和學(xué)生，向他們傳送下面兩個信息：智力上的挑戰(zhàn)和引人入勝的科學(xué)問題依舊亟待理解和解決。這些問題的解答僅僅受限于我們自己的好奇心和創(chuàng)造力?！?/p>
結(jié)論應(yīng)當(dāng)是：當(dāng)計算思維面向所有的人，所有的地方，真正融入人類活動的整體，不再表現(xiàn)為一種顯式哲學(xué)的時候，計算思維就將成為一種現(xiàn)實。
綜上所述，不妨把計算思維看成是“基礎(chǔ)的回歸”，把學(xué)習(xí)計算機(jī)科學(xué)看成像學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)或英語一樣的基礎(chǔ)知識。主修數(shù)學(xué)或英語的人，可以從事各種各樣的職業(yè)。主修計算機(jī)科學(xué)的人，當(dāng)然也可以從事各種各樣的職業(yè)，比如，一個人在主修計算機(jī)科學(xué)以后，可以直接從事醫(yī)學(xué)、法律、商業(yè)、政治以及任何類型的科學(xué)和工程職業(yè)，甚至藝術(shù)工作。也就是說，在原來的數(shù)、理、化、天、生、物六大基礎(chǔ)學(xué)科的基礎(chǔ)上，加上計算機(jī)科學(xué)而成為七大基礎(chǔ)學(xué)科。
這里還要闡明幾個概念：
計算思維是概念化，而不是程序化。因為計算機(jī)科學(xué)不只是為計算機(jī)編制程序，而是要像計算機(jī)科學(xué)家那樣去思維，進(jìn)而要求在抽象的多個層次上思維。
計算思維是人的思維，是人類求解問題的一條途徑。計算機(jī)的思維方式也決不是要人類像計算機(jī)那樣去思考。計算機(jī)的工作非常機(jī)械、枯燥、沉悶，人類則聰穎并富有想象力，是人類創(chuàng)造了計算機(jī)，給計算機(jī)賦以智能和激情。當(dāng)人類為自己配置了計算機(jī)系統(tǒng)，人類就能夠用自己的智慧來解決那些在計算時代之前不敢嘗試的問題，進(jìn)而實現(xiàn)“只有想不到，沒有做不到”的境界。
計算思維是數(shù)學(xué)思維和工程思維的互補(bǔ)與融合，和所有學(xué)科的形式化基礎(chǔ)都是建筑在數(shù)學(xué)之上一樣，計算機(jī)科學(xué)在本質(zhì)上也來源于數(shù)學(xué)思維。又由于人類建造的計算機(jī)系統(tǒng)是一個能夠與實際世界互動的系統(tǒng)，計算機(jī)科學(xué)在本質(zhì)上又來源于工程思維。由于基本的計算機(jī)系統(tǒng)受到的限制，迫使計算機(jī)科學(xué)家必須進(jìn)行計算性思考，不能只是單純地進(jìn)行數(shù)學(xué)思考，而要開拓視野，用構(gòu)建虛擬世界的自由來使人類能夠設(shè)計出超物理世界的各種系統(tǒng)。
計算思維是人類的思想活動，不是人造的物品，它不只是以人類生產(chǎn)的軟件、硬件等人造物的物理形式到處呈現(xiàn)并時刻融入人們的生活，更重要的是，它是人類用以接近求解問題、管理日常生活、建立與他人交流和互動的計算概念。因此，不能把計算機(jī)科學(xué)只等同于為計算機(jī)編制程序，也不能把主修計算機(jī)科學(xué)局限于狹窄的就業(yè)范圍，更不能認(rèn)為計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)研究已經(jīng)完成，只剩下工程實現(xiàn)的問題了。當(dāng)人們行動起來去改變這個領(lǐng)域的社會形象的時候，計算思維就是一個引導(dǎo)著計算機(jī)教育家、研究者和實踐者的宏大愿景了。
計算思維不僅是計算機(jī)科學(xué)家的思維，它已經(jīng)不局限于計算機(jī)領(lǐng)域，計算機(jī)科學(xué)家對各種學(xué)科都產(chǎn)生了興趣。例如，他們堅信生物學(xué)家能夠從計算思維中獲益，計算機(jī)科學(xué)也確實對生物科學(xué)作出極大貢獻(xiàn)，它不僅具有能夠從海量的序列數(shù)據(jù)中搜索尋找模式規(guī)律的本領(lǐng)，最終還能用體現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法(指計算抽象和方法)自身的功能方式來表示蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，計算生物學(xué)正在改變著生物學(xué)家的思考方式。類似的，計算博弈理論正在改變著經(jīng)濟(jì)學(xué)家的思考方式：納米計算正在改變著化學(xué)家的思考方式；量子計算正在改變著物理學(xué)家的思考方式。當(dāng)然，計算思維不僅僅限于科學(xué)家，計算思維應(yīng)該成為每個人的技能組合成分?？梢赃@樣認(rèn)為：普適計算之于今天就如計算思維之于明天。普適計算讓今天實現(xiàn)了昨天的夢想，而計算思維將是明天的現(xiàn)實。
計算思維是利用啟發(fā)式的推理尋求解答，它可以在不能確定的情況下進(jìn)行規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度。實質(zhì)上就是搜索、搜索、再搜索。
計算思維是利用海量數(shù)據(jù)來加快計算，在時間和空間之間，在處理能力和存儲容量之間進(jìn)行權(quán)衡。我們來看一些日常生活中的事例：當(dāng)你的孩子早晨去上學(xué)時，他把當(dāng)天所需的東西放進(jìn)背包，這就是“預(yù)置和緩存”；當(dāng)有人弄丟了自己的物品，你建議他沿著走過的路線去尋找，這就叫“回推”；在什么時候停止長期租用的物品而為自己買一個呢?這就是“在線算法”；在超市付費(fèi)時，你應(yīng)當(dāng)去排哪一個隊呢?這就是“多服務(wù)器系統(tǒng)”的性能模型；為什么停電時你的電話仍然可以用呢?這就是“失敗的無關(guān)性”和“設(shè)計的冗余性?！碑?dāng)計算思維真正滲透到每一個人的生活之中的時候，“預(yù)置和緩存”、“回推”、“在線算法”、“多服務(wù)器系統(tǒng)”、“失敗的無關(guān)性”和“設(shè)計的冗余性”等專業(yè)詞匯也就成為人們的日常語言了。
計算思維既然與人們的工作和生活如此密切相關(guān)，計算思維理所當(dāng)然地應(yīng)當(dāng)成為人類不可或缺的一種生存能力。當(dāng)今的信息社會已經(jīng)離不開計算機(jī)了，未來的社會一定更需要計算機(jī)來加速實現(xiàn)美好的愿景。從事計算機(jī)科學(xué)技術(shù)研究和計算機(jī)教育的同行們，我們有責(zé)任首先成為具有計算思維能力的先驅(qū)者和促進(jìn)者，大家首先要齊心協(xié)力地用計算思維的觀念和能力把自己武裝起來，再用自己的切身體會去培育更多的人們具有計算思維的觀念，再把計算思維的觀念提升到計算思維的能力。我堅信：通過大家的共同努力，一定能把國際上流行的“2050年全世界的每一個公民都應(yīng)具有計算思維能力”的預(yù)言變成現(xiàn)實!
參考文獻(xiàn)：
[1]Jeannette putational Thinking[J].Communications of the ACM，2006，49(3)：33－35.
