首页 -> 2008年第8期
以能力培养为导向 提高计算学科教育教学水平
作者：蒋宗礼
机化”的问题求解习惯，推进从“实例计算”到“类计算”和“模型计算”的跨越；增强理论结合实际能力，获得更多的“顶峰体验”。
当然，要想使课程教学达到教育的目的，必须将课程的内容从简单的知识传授扩展到相关的思想、方法探讨。因此，作者认为，学科教育内容体系除了含有知识外，还应该包括(学科)方法学和技术。
四、理论与实践相结合
计算学科抽象、理论、设计三种形态确定了其理工结合、科学性与工程性并重、理论与实践并举、构造性和抽象逻辑性并存的基本特征。特别是以形式化作为描述手段，最基本的“程序”的非物理特征，使得抽象和逻辑成为其基本思考问题的方式(抽象思维和逻辑思维是计算思维的重要方面)，表现为以符号作为问题的表达形式，以符号的变换作为问题求解的途径。所以抽象、理论、设计又可看成本学科问题求解的三个过程，进一步表明了理论与实践相结合对本学科的特殊意义。
虽然计算学科还是一个以技术为主的学科，但是其问题求解中的抽象特征所要求的高水平的计算思维能力，决定了它对从业者较强理论基础的要求。实际上，在现代化社会中，只有理论指导下的实践，才是高水平的实践，否则绝大多数只能是低水平的重复。我们说，理论可以使你“站到巨人的肩膀上”，拥有一个“智慧的脑”；而实践就是要用智慧的脑，练就一双灵巧的手，开创一个新世界作。人类大约用20万年学会使用轮子，而只用5 000年学会用蒸汽推动轮子的科技发展史正说明了这一点。
计算学科作为当今高速发展的学科，掌握适当的理论，在理论的指导下进行理性的实践才是成功的保障。其基础分支学科更是拥有“抽象第一”的基本教育原理。在那里，发现问题、分析问题、抽象问题、表达问题、解决问题的过程中呈现出符号及其离散变换的基本特征，使得理论指导下的实践更为重要。只有这样，才能符合本科教育走内涵发展的道路，培养学生可持续发展能力的基本要求；只有这样，才能避免在本科教育中出现“产品教育”。
然而，只关注理论将会走向问题的另一面，它会使得理论变成空中楼阁。对学生来说，还会阻碍其真正地掌握理论知识。所以就教育教学的指导思想来说，要把“我们教了学生什么”，改成“学生学到了什么”，再进一步地提升到“学生会做什么”。强调理论与实际相结合，也有利于促进教育教学向深层发展。作者认为，目前部分学生实践能力差的原因并不只是教学中重视理论而忽略了实践，而是一些人没有掌握基本的理论，或者说他们根本就没有学会，所以就不知道要实践什么，怎么实践。
要想强化学生理论与实践相结合的能力，就必须形成较完备的实践教学体系，也就是说，要将实践教学体系作为一个系统来构建。同时强调，实践教学计划只能是整个教学计划的一部分，是与理论教学体系有机结合的、相对独立的完整体系。只有这样，才能使实践教学与理论教学相得益彰，通过对典型问题求解的探索与体验，协调实现学生基本学科能力的培养。
五、实施能力培养
用“能力”作为培养目标的描述元素是很重要的，特别是要注意体现这些能力在绝大多数毕业生身上的体现，而不是理想的、理念上的，更不是“知识导向”的。CC2005(Computing Curricula 2005)给出了计算学科不同方向上11方面59种能力要求。包括算法能力(4)、应用程序能力(6)、计算机程序设计能力(6)、硬件与设备能力(7)、人机界面能力(3)、信息系统能力(5)、rr资源计划能力(5)、网络与通信能力(8)、通过集成开发系统能力(6)、信息管理能力(7)、智能系统能力(2)。其中括号中的数字表示相应方面的几个具体能力。例如，计算机程序设计能力包括6种具体能力：小规模程序设计、大规模程序设计、系统程序设计、开发新的软件系统、创建安全系统、管理安全项目。在给出这些能力的同时，CC2005还按照0、1、2、3、4、5给出了不同方向对相应能力的要求程度。例如，对“小规模程序设计”，计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术、信息系统方向的要求依次是：5、5、5、3、3，而这5个方向对“大规模程序设计”的要求则依次是4、3、5、2、2。
59种能力的刻画，比归纳成计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统的认知、设计和开发利用能力(简称为系统能力)等4种基本学科能力要细很多。4种能力是更高层面上的归纳，在基本教育理念和教学实施上具有一定的引导性，模糊性较强：而59种能力，特别是以“权重”的方式从量上给出了描述，更准确、具体，也更便于教师在教学过程中落实。但由于其维数较多，加上人们思想上关于能力刻画的模糊性习惯，初时掌握起来困难一些。
无论如何刻画，都要求在教育教学过程中去实现。需要在设计课程内容时将知识作为能力培养的“载体”，教学中努力利用知识的“载体属性”，通过在课堂上与学生一起探索知识及其发现，向学生传授思想、方法。这就是研究型教学。在这里，教学活动变成师生双方共同的研究活动。教师授课模拟“精化后”的、更理性的知识发现过程。通过再现“知识的发现过程中大师的创新思维”来启发学生，引导学生学习研究，学习其思想、方法。学生则通过与教师一同“亲历”知识的创新过程和大师们的理性思维来感受“顶峰体验”，在学习知识的同时，从中吸取更丰富的营养。体验大师们的人格、品德魅力。
责任编辑：文和平
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