关于计算机类的创新想法(6篇)
时间：2024-03-07
时间：2024-03-07
关键词：计算机美术；素材；组合
中图分类号：J01文献标识码：A文章编号：1009-8631（2011）01-0136-01
一、引言
计算机美术是一门新兴的边缘学科，它是计算机技术与传统美术相结合而产生的一门新型交叉型学科，可以说，计算机美术的出现是符合电影、电视对特效技术的实际需要的。由于以计算机作为依托，因此计算机美术的发展与计算机技术的发展息息相关，它利用一些专门的软件在电脑上制作、编辑物件，从而形成视频动画或静止图像。由于计算机美术的发展时间尚短，因此还没有形成系统、规范的操作方法和设计模式，很多人在对其进行应用的过程中都因为没有掌握合适的方法而不能得到应有的效果。为此，本文从计算机美术设计中的素材优化实用方面对如何做好计算机美术设计进行说明。
二、如何实现计算机美术设计中素材的优化实用
在利用计算机进行美术设计的过程中有两个主要环节，即素材的选用和素材的组合，只有对这两个环节都加以注意才能充分发挥素材的重要作用，创造出理想的作品。
（一）对素材的选择
1.要把设计意图作为选择艺术作品的基础
合理地引用艺术素材在作品设计中很关键，因为设计者的设计思想和设计理念都是通过引用艺术作品来实现的。真实反映现实是摄影作品的最大功用，因此，如果要保持一种设计的写实风格，采取引用摄影作品的方法是最好的手段。但是，完全单一地引用一幅摄影作品在现实创作过程中也很少见，在后期必须对其进行加工和编辑，把艺术作品融入到创作中去，这样就可以达到既写实又不照搬的目的，同时也能更好地体现设计者的创作意图。
在对传统手工绘画的引用中，又有两种情况：即素描和着色。当设计意图确定后，要依据创作意图来选择合适素材。素材选用的是否正确会在很大程度上影响作品的精彩与否，甚至成功与否，它的意义还体现在能否正确表达设计师的创意。
2.引用素材时应当注意的问题
对于普通图画、相片、字体之类的普通素材，在引用上比较自由，后期创作空间也很大，甚至还可以对它们进行自由组合来使创作意图得到充分表达。但是在对艺术作品的引用上却有很严格的限制，由于艺术作品都有自己独特的风格，对这些艺术作品进行编辑、修改，稍有不慎就会造成“画虎不成反类犬”的结果，因此，在引用艺术作品时，要尽可能放大被引用对象，注意到其中的每一个细节，精确地进行选取，把他们拷贝到新图像中去。
设计风格总是受到艺术作品风格的影响，因此，在实际创作中，艺术作品的风格往往处于主导地位，其他元素处于附属的地位，它们要协调和配合好艺术作品，不能让处于主体地位的艺术作品去适应其他元素的风格。
（二）对素材进行合理的组织
选择了合适的素材之后就该对素材进行合理的组合了，对这些素材的有机结合是创作中的关键性环节。
首先，科学的观察方法是我们正确认识事物的基础，因此，在看待事物时一定要注意科学的观察方法，因为我们所要表现的东西都来自我们的视觉经验，要想准确表达一样东西前提是对这个东西看的准确。养成仔细观察的习惯对创造出一个好的作品是极为重要的。
电脑美术和电脑绘画都是对多种元素进行合理组合，从而形成整个画面。如果一幅画面均衡、有序并且富有节奏韵律的作品，我们会觉得它很有美感，反之则会觉得它很丑。因此，各种元素的合理组合很重要，元素的主次位置一定要排列好，一个好的经营位置可以给作品增光添彩，位置经营的不好则会导致作品失色。
想象力和创造力是艺术的灵魂，但想象力和创造力不是凭空出现的，它们来自于对现实的体验，因此，在素材合理组织的过程中，还必须运用自己丰富的想象力，为作品增光添彩。另外，还要注意各个元素之间的相互作用，例如色调搭配之类的。
三、结语
在利用计算机进行美术设计的过程中有两个主要环节，即素材的选用和素材的组合。只有对这两个环节都加以注意才能创造出理想的作品，优化使用素材。
参考文献：
[1]蒋罗生.电脑美术基础[M].北京：中国电力出版社，2008.1.
[2]李慧.浅谈美术设计与计算机技术的应用[J]．湖北广播电视大学学报，2009（3）：98-99.
法国南部拉斯科洞穴岩画至今已有一万五千年历史，欧洲先民在岩画上留下的巨大的彩色野牛攻敌图依然使人惊心动魄；非洲东南部加坎斯伯洞穴岩画经过了约九千年的风霜，非洲先民描绘的集体使用弓箭的狩猎场面和白衣妇人的舞蹈姿态仍在召唤后人的加入。
科学的参与性、实践性与艺术的思想性、情感性是人所共见的事实。然而，艺术家们对科学实践的探求和科学家们对社会人生的思考是在科学和艺术的创造中更值得我们关注的现象。
自公元前3500年苏美尔人在泥版上书写象形文字以来，生存与思考成了有文字记载的人类文明史的主线。从西方的泥板书、羊皮纸到东方的甲骨文、青铜器，生存状态的改变、科学技术的进步与人类记录思想、保存思想的不懈追求始终联系在一起。埃及金字塔是科学也是艺术；悉尼歌剧院是艺术又是科学。苹果砸出的牛顿地心引力是由生存状态引发的科学思考；罗丹的雕塑精品《思想者》是对科学思考的艺术提炼。
科学家与艺术家是人类文明的代表，他们都关注人类的生存状态。在使命感、责任感的强烈驱动下，科学家和艺术家们所表现的共同点是他们的创新意识。所不同的是：科学家们更多地是通过自己的实践行为直接参与和推动改变外部世界和人类生存状态的过程--研究生命起源、探索外层空间就是这种追求的体现；而艺术家们对人类生存状态表现更多地是强烈的爱憎感情和深刻的哲学思考，他们内心情感的积淀和爆发通常是各种艺术创作源泉之所在--对现实的批判和对理想的追求是大师们作品的共同主题。
深处音乐殿堂的交响乐出现于十八世纪后半叶。交响乐以其内容深刻、结构完美，能够表现复杂而变化多样的思想感情，被认为代表了人类音乐思维的最高成就。而由铜管乐器组、木管乐器组、弦乐器组和打击乐器组构成的，能够演奏交响乐的管弦乐队则是十八世纪声学和乐器制造技术水平的最高体现。
摄影艺术和电影艺术均诞生于十九世纪，是基于科学家对光学原理的深刻理解。在二十世纪发展过程中，有声电影、彩、立体电影、宽银幕电影、球幕电影等形式的不断出现，更是把艺术创作与科学进步融为一体。当然，艺术家们不仅仅是接受科学成果，他们的艺术创作也在某种程度上推动着科学技术的进步和发展。法国电影大师梅里爱1902年在电影《月球旅行记》中，利用现代蒙太奇手法和特技手段讲述了一个科学家登月探险的故事。虽然银幕上的科学家显得那样幼稚，类似炮弹的登月工具显得那样拙劣，但这毕竟是第一次把人类登月的愿望付诸行动的尝试，尽管这种尝试是在银幕上。我们很难说1969年美国宇航员阿姆斯特朗等人登上月球的行动不是这种努力的延续。
1905年爱因斯坦提出的相对论，揭示了空间、时间、物质和运动之间的内在联系。他的相对时空观不仅为科学认识世界提供了思想武器，也为艺术家对现实世界的思考和反馈提供了理论依据。作为科学家的爱因斯坦从小学习小提琴，并经常与身为出色钢琴家的母亲一起演二重奏。爱因斯坦的传记作者巴内什?霍夫曼写道：爱因斯坦的深刻本质藏在他的质朴个性之中；而他的科学本质藏在他的艺术性之中--他对美的非凡感觉。毕加索的分析立体主义油画作品，把对象分解后重新装配组合，在一个平面上同时表现人物的正面、侧面和斜侧面，在一定程度上是从艺术创作的角度印证了爱因斯坦科学理论中的相对空间概念。
从某种意义上说，艺术家和科学家的共通点是人性的流露。毕加索的大型油画《战争》与《和平》用的是分析立体主义手法，表现的却是人类最直白的呼声；爱因斯坦是最早认识到原子分裂可能释放出可怕的毁灭性力量的科学家之一，他又是战后积极呼吁废除所有核武器的和平斗士。正是有了这样一个共通的基点，人类才得以生存，社会才得以发展。
今天，人类已经走到了二十一世纪。二十世纪末，美国麻省理工学院媒体实验室主任尼格拉庞地的《数字化生存》一书给人类的生存与思考打上了新的时代烙印。当人们用计算机、多媒体、互联网等数字化元素重新构建我们的生存环境时，数字化生存与人性化思考就成了当代科学家与艺术家们所必须关照的共同主题。
计算机出现于二十世纪四十年代。计算机是科学技术进步的产物，然而，一般人可能不太注意，从计算机诞生的第一天起，科学家们就思考着在计算机的数字化内核中融入人性化元素。从纯数字化的汇编语言到以英语为基本指令的高级编程语言的发展，是计算机与人对话的成功尝试；从占据一栋楼的大型主机到可放在办公桌面上的个人计算机的出现，是计算机与普通人交往的开始。
个人计算机的早期操作系统需要用户记忆DOS指令，苹果公司发明的图形界面使没有学过操作系统的用户也能使用计算机。键盘曾经是计算机输入的唯一途径，道格拉斯?恩格巴特发明的鼠标却用一个按键动作完成了人机交互的复杂过程。计算机表现的纯文本信息过于单调，立体声和动态视频在计算机信息处理中的应用使人的感官得到了充分的满足。语音识别、远程登录、动态交互、人工智能等，这些与计算机技术相关的科学进步实际上反映的是科学家们在数字化生存中最直接的人性化思考。
富有感情的艺术家们是人性化的代表。在二十世纪的艺术殿堂中我们却常常看到艺术家们的数字化生存方式。
电子音乐是现代电子技术和音乐艺术的结合。以电子振荡为发声原理的电子琴和电子合成器具有以物理发声为基础的传统乐器不可比拟的长处。电子合成器不但能模拟传统乐器和自然界音响，而且能合成自然界不存在的音响。电子计算机音乐的出现使音乐家的创作空间更为拓展，他们可以将音乐的速度、力度、节奏、和声风格、曲式结构按自己的愿望编成计算机程序输入计算机，实现创作和演奏。截止2001年4月，在网上设有自己主页、有姓名可考的电脑音乐人有1105人之多。目前在世界范围内专业化电子音乐、社会化电子音乐和家庭化电子音乐已经成为音乐艺术创作中不可或缺的有机组成部分。
电脑美术是从计算机界面设计中逐渐分离出来的一个独立艺术门类。早期的电脑美术作者多为从事计算机图象处理或略有色彩和造型基础的计算机软件人员。他们与计算机的天然缘分和工作需求使早期的电脑美术作品带有明显的实用目的。计算机界面、书籍装帧、设计效果图是最常见的样例。随着专业美术人员计算机水平的提高和介入，电脑美术才真正出现了以艺术创作为目的的作品。近年来，世界各地每年都有国际性的计算机美术作品展示和学术研讨会举行。网上的电脑艺术虚拟展览会更是电脑美术领域的专利。当笔者在因特网上输?quot;DigitalGraphics"作关键词查找站点时，著名的搜寻网站雅虎反馈了801个站点。从这些网站展示的大量作品中，你除了看到表现计算机长处的线条、色彩、拼接和变形处理的创作手法外，艺术家们将计算机表现能力与传统油画甚至中国画技法结合的作品，已可达到乱真的程度。
计算机交互媒体艺术的出现是艺术家们数字化生存的高级阶段。从二维平面到三维动画，从视觉艺术到视听交互，从虚拟现实空间到可以由用户选取交互点的虚实结合的交互媒体--计算机技术的每一步发展，都为艺术家们提供了更为广阔的创作空间。交互媒体艺术的集中表现是在电子游戏领域。2001年3月，第16届世界游戏开发者大会在美国硅谷附近的圣何塞举行，会议的主题是关于"电子游戏中的人工智能生命"。所有在计算机行业工作的人都知道一个奇怪的事实：最新的计算机软硬件技术一定是在游戏领域最先应用。在电子游戏的创作和开发过程中，计算机科学的最新发展与艺术家的无边想象力得到了完美的结合。声音、光影、色彩与无数个三维模型一起构成了许多令儿童和成人都为之疯狂的生动场景。人们在虚拟世界中赛车、探险、打斗，身不由己地扮演一个有着数字生命的角色去与他人交往，去构建新的社区，甚至去创建你自己的帝国。
可以想见，随着计算机在日常生活中的普及与在艺术领域的广泛应用，艺术家的数字化生存与科学家的人性化思考将是未来社会的突出主题。
二十世纪七十年代中期，当个人计算机刚刚从实验室走向公众的时候，美国电影《未来世界》就给我们展现了缺乏人性化的数字化发展将给人类社会带来怎样的灾难。1984年，从没使用过电脑的加拿大小说家威廉?吉普森在作品《神经漫游者》中，第一次提出了当时科学家们还未能描述的网络虚拟空间的概念。在作品中，作家担心的不是网络空间是否能够形成，而是在融合现实世界和虚拟空间的网络社会中人性的挑战和争斗。
生存与思考是人生的基本状态，数字化生存与人性化思考则揭示了人生基本状态中现实的矛盾与对立。我们相信，艺术家的数字化生存与科学家的人性化思考将为消除生存矛盾、推动社会发展起到不可替代的决定作用。
参考书目：
1,AHistoryofMassCommunication,byIrvingFang,Boston:FocalPress,1997.
2,UnderstandingHypermedia2000,byBobCotton&RichardOliver,London:PhaidonPress,1997.
3,TheSoftEdge,byPaulLevinson,NewYork:Routledge,1998.
4,BeingDigital,byNicholasNegroponte,NewYork:VintageBooks,1996.
5,Movie-MadeAmerica,byRobertSklar,NewYork:VintageBooks,1990.
6,HistoryofArt,byH.W.Janson&AnthonyF.Janson,Boston:HarryNAbrams,1999.
7,TheNewCollegeEncyclopediaofMusic,byF.Harrison&JackWestrup,NewYork:W.W.Norton&Company,1981.
8,Neuromancer,byWilliamGibson,NewYork:AceBooks,1995.
关键词：计算机图形图像设计；视觉传达设计；关系研究
中图分类号：TP391.41
将计算机技术应用到图形图像设计领域发起于上世纪80年代的欧美国家，并且随着计算机科技的快速发展，电脑制图对许多人来说不再是一件新鲜事，计算机制图技术得到广泛普及与应用[1]。正所谓“过犹不及”，长时间以来人们过度关注计算机制图技术，甚至完全将其当做一种工具，从而导致图形图像设计基本原则被忽视，致使计算机设计的图形图像缺乏艺术创新型，难以满足人类的视觉要求[2]。对此，相关学者开始尝试将计算机图形设计与视觉传达设计结合起来，并取得显著成效。本文即在此背景下展开研究，具体结果如下：
1基本概念分析
要想了解计算机图像图形设计与视觉传达设计之间的关系，我们需要了解两者的基本概念，具体如下：
1.1计算机图形图像设计的概念
所谓计算机图形图像设计，顾名思义，是指利用计算机技术设计制作图形图像的过程。计算机图形图像技术是随计算机技术发展而兴起的新技术，相比于传统的图形图像设计工作，它极大的解放了设计家的双手，有效减少了设计家双手的劳动，促使其有更多的时间和精力思考新的创意灵感。
另外，相比于手工制图，计算机软件更为精密，同时设计软件所提供的色彩、线条更为丰富，从而使制图者有更多选择余地。同时，相比于传统制图，计算机制图不需要长时间的美术基础训练，并且随着技术的发展，操作更加简单，适合初学者使用。
1.2视觉传达设计
1.2.1传达。在分析视觉传达设计前，我们需要先搞清楚什么是传达？传达是事物之间的一种共通现象，广泛存在于人类、自然界生物、机械等事物之间[3]。相比于其他事物之间的传达，人类之间的传达需要借助各种符号，因此我们可以将人类传达分为语言传达与非语言传达[4]。
语言传达，顾名思义，是指人类通过语言符号传递信息的现象，由于语言是人类最开始也是最常用的沟通方式，因此常被人类用来传达抽象概念。非语言传达是指语言传达之外的人类所采用的传达信息的方式，非语言传达主要通过视觉与听觉传递信息，而其中涉及范围最广的是视觉传达。
1.2.2视觉传达设计。视觉传达设计是指需要通过视觉传达各种信息的设计。例如：人们通过视觉观察绘画作品的大小、形状、色泽等可以得到作者想要表达的信息，并且画家通过改变以上因素就可以传达出不同的信息。视觉传达设计的内容为：各种标志、文字、图形以及符号等；传达媒体为：电视、广播、杂志、报纸以及网络平台等；传达面向的群体为：社会中不同身份的受众。
2计算机图形图像设计与视觉传达设计的异同点分析
2.1两者不同点分析
虽然有关计算机图形图像设计与视觉传达设计结合的研究方兴未艾，但是从根本上来说，两者之间存在较多的不同点。我们只有准确把握两者的差距，才能够更好的将两者融合起来。总结来看，两者之间的不同点主要存在于历史背景、设计任务、培训方法、创作方法等几个方面。
2.1.1两者的历史背景不同。如前文所说，计算机图形图像设计是随着计算机技术的发展而兴起的，因此该技术形成并兴起于上世纪末与本世纪初。而且进入新世纪后，随着计算机运行速度、存储容量、结构以及网络通信的完善，计算机图形图形设计进入了全新的发展时期，基本实现了与打印机、多媒体、绘图仪等设备的组合使用，从而使得计算机图形图像设计的范围得到拓展，逐渐从二维领域进入到三维领域。
相比于计算机图形图像设计，视觉传达设计的出现较早，其形成于上世纪40年代，第二次世界大战之后。此时人类社会迎来一个发展的新高峰，商品经济流通速度越来越快、流通范围越来越广。尤其是广告业的快速发展使得绘画与广告紧密的结合在一起，从而改变了传统的传达方法，使得视觉传达方式在人类社会中的地位越来越重要。此时，人类对视觉传达的需要促使了视觉传达设计的兴起与发展。
2.1.2两者设计任务不同。从设计作品的特性来看，计算机图形图像设计的作品主要是立体的、三维的以及动态的，因此其设计任务就是将原本的平面、二维、静止等作品转变成为立体、三维、动态作品。
而视觉传达设计的作品主要是通过视觉传达向受众传递作者想要表达的信息，因此作品的形式并不固定，只要能准确表达信息即可。因此，视觉传达设计的任务主要是树立形象、传递思想、说服受众，同时视觉传达设计还肩负着传递艺术美感的任务。
2.1.3两者培训方法不同。计算机图形图像设计是依靠计算机技术进行的工作，因此初学者掌握相关的计算机软件技术十分必要。因此，图形图像设计的培训方法主要是训练初学者了解并熟练使用计算机平面图形软件、三维软件，掌握排版印刷、视频编辑等技术。另外，训练初学者掌握一定的作品设计知识也是图形图像设计的主要任务。
由于世界传达设计的主要任务是向受众传达信息、传递美感，因此视觉传达设计工作需要用到广告学、美术学、传播学、设计学等多种知识。因此，在对初学者进行视觉传达设计培训时，要想初学者灌输工艺美术史、广告通论、设计史等学科的理论知识[5]；同时，还要训练出初学者掌握广告设计、产品包装、装帧等必要技能。
2.1.4两者创作方法不同。计算机图形图像设计的创作主要依赖于各种设计软件，因此设计师在创作时只要能够熟练掌握各种软件技术，合理搭配形体与色彩、装饰与视觉美、静与动、立体与空间，就能创作出一幅比较完美的作品。
视觉传达设计的创作还比较倾向于美术作品创作，因此在创作时设计师首先要从绘画技法的角度调整点、线、面、色彩、光线、形体等方面的关系，从而准确将自身思想融入到作品中，进而实现形和意、象征与象的结合。
2.2两者的相同点分析
计算机图形图像设计与视觉传达设计最主要的共同点是：两者都属于艺术作品。因此，从这一角度来说，两者之间存在重叠的共同领域，例如：两者的教育培训都设计到了平面设计、色彩、素面等专业知识。
同时，两者都是运用文化符号与受众进行沟通并传递信息；并且，两种作品的设计都需要设计师进行创新思考，都必须要充满创意；另外，两者在进行创作时都需要考虑美术作品创作的各种要素以及创作原则。
3结束语
计算机图形图像设计与视觉传达设计的结合是未来的发展潮流，符合21实际的发展要求，能够充分体现计算机技术与艺术的完美结合[6]。而在分析两者基本概念的基础上，对两者的异同点进行探讨，可以为两者的应用结合提供理论参考，进而更好的推动二者的发展。
参考文献：
[1]张金龙.计算机图形图像设计与视觉传达设计研究[J].吉林广播电视大学学报，2013（01）：117-118.
[2]袁志翔.计算机图形图像设计与视觉传达设计探微[J].现代装饰（理论），2013（02）：173.
[3]邵玉兰，赵昕.关于计算机图形图像设计与视觉传达设计的分析[J].信息与电脑（理论版），2013（03）：45-46.
[4]范丽萍.计算机图形图像设计与视觉传达设计[J].电脑编程技巧与维护，2012（04）：83-84.
[5]龚良彩.计算机图形图像设计与视觉传达设计[J].计算机光盘软件与应用，2012（10）：181.
摘要：本文分析了计算学科课程教学计划CCC2002的特点，并从计算机科学与技术方法论的角度探讨了基于知识背景开展计算学科课程教育的基本思想，另外还研究了计算科学思想史研究与基于知识背景计算学科课程教学的关系，同时在课程内容设置、教学组织实施、学生学科素养与能力培养等方面阐述了基于知识背景课程教学对计算机课程教学改革产生的重要影响。
关键词：CCC2002；课程教学；计算科学；科学史
中图分类号：G642文献标识码：B
1引言
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。
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ComputerCoursesTeachingandTheComputingScienceHistoryResearch
ZHANGXiao-ru,ZHANGZai-yue
(SchoolofElectronicsandInformation,JiangsuUniversityofSci.&Tech.,Jiangsu,Zhenjing,212003.)
关键词：多元思维；计算思维；计算机基础教学；创新能力
1.正确认识和理解计算思维的概念
要将计算思维思想引入医学类计算机基础系列课程教学过程中，首先要思考这些问题：计算思维的真正内涵是什么？计算思维与理论思维、实验思维的关系怎样？在教学过程中怎样运用计算思维思想？过去已有的教学方法与计算思维的关系是什么？
根据周以真教授对计算思维的定义，计算思维是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了计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维最根本的内容即其本质是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）。计算思维中的抽象超越物理的时空观并完全用符号表示，其中数字抽象只是一类特例。
人类认识世界和改造世界的两种思维形式是理论（数学）思维和实验（工程）思维。理论思维以推理和演绎为特征，以数学学科为代表。实验思维以观察和总结自然规律为特征，以物理学科为代表。计算思维是不是可以与上述两种思维形式相提并论？这还有待研究。从学科的角度看，计算思维以设计和构造为特征，能解决许多工程问题。笔者认为至少目前还不能把计算思维的思维形式提高到等同于理论思维和实验思维的高度，它还要获得众多学科的共识。
单从计算机科学与技术学科来说，计算思维思想在一定范围内源于理论思维和实验思维，或者说在一定范围内是理论思维和实验思维的延续，能在理论思维和实验思维的基础上解决实际问题，也就是能够解决过去理论思维和实验思维方法还没有解决的问题，在学科范围内发展理论思维和实验思维。这一点可以通过列举许多计算机科学与技术学科的成果证明：许多问题是理论思维和实验思维方法解决不了的问题，而使用计算机思维方法（计算机技术）就能解决。例如，符号积分和定理证明结果说明仅有数学科学而没有计算机技术是不能完全解决问题的；人类正常基因图谱的构造同样不能仅仅依赖于实验思维方法，而要依靠计算机技术完成。这正是计算思维的方法让计算机科学与技术学科展示了其求解问题的魅力。也许有人会认为解决这些问题的思想方法还是理论思维或实验思维的思想方法，只是使用了计算机这个高速运算的现代化工具。不错，计算思维思想方法可以借用过去已经存在的科学方法，但毕竟它以设计和构造为特征，这样的特征突出了计算思维思想的存在价值。
计算思维思想从理论高度上解析了计算机科学与技术学科是一门计算的学问（什么是可计算的？怎样计算？）。计算机科学与技术学科不仅仅是编程，也不仅仅是工具，重要的是它包含了包括编程在内的解决实际问题的科学思想与方法，因此计算机科学与技术学科的教师不能只是单纯教会学生使用计算机，而是要教授一种（定义为计算思维）新的思维方法，培养学生利用计算机技术认识和改造世界的创新能力。
计算思维思想的内容包括抽象和分解、递归、推理、约简、嵌入、转化、仿真、建模、利用海量数据等。这些内容的表达形式有的是在理论思维和实验思维活动中就有，还有一些是因为有了计算机技术才出现。无论是哪一种，我们要做的就是将这些内容以程序化的方式表达出来，最终解决问题。对于这些问题的解决，如果有方法，而人类自身的计算能力不一定能解决，那么只能依靠计算机。
在教学过程中，教与学涉及两类人群，教要有方法，学要有悟性。我们现在主要关注教的问题，也就是教学方法，而将计算思维思想引入教学过程，就是改进教学方法。在过去的教学活动中，我们的教学方法或多或少地运用了抽象和分解、递归、推理、转化、仿真、建模等方法，这些思维方法当然可以沿用，此外我们还要使用计算机技术出现之后才有的方法。计算思维只是一种形式的思维方法。我们在实际工作中提倡多元思维，能解决问题的方法就是好方法。计算思维的方法将是我们在教学过程中主要运用的思维方法。
2.将计算思维思想引入医学类计算机基础系列课程中的方法
医学类计算机基础系列课程包括大学计算机、程序设计语言、数据库应用、多媒体技术、医学图像处理、医学信息系统与医学信息决策等。课程设置目标是通过系列课程的教学，培养医学生将计算机技术应用在其专业领域的能力和创新能力。
以医学生最初开设的两门课程（大学计算机和程序设计语言）为例，计算思维的思想方法无处不在。在过去的教学实践中，不少的教学方法都运用了计算思维的思想方法。当然，我们也将引入过去没有融入课程的计算思维思想。
2.1在大学计算机课程教学中需要加强的思维训练
（1）对于当今的大学生，我们应该教授算法与数据、算法方法等内容，让学生理解计算机解决问题的能力。算法方法包括抽象、递归、推理、转化、仿真、建模、利用海量数据等。
（2）对于海量数据，我们可以通过存储与挖掘思想方法的教学，教会学生通过对海量数据的分析、加工处理、挖掘，找出新的数学模型（建模），产生新的经济增长点。这就是从量变中找出质变的线索。
（3）在操作系统的教学中，Windows对于CPU的管理实际上是串行运算和并行运算的实践。计算机的并行运算能力可以突破常规限制，解决过去解决不了的问题。现代超级计算机的运算能力充分体现了并行运算算法的作用。
（4）操作系统功能的共性抽象问题。多数大学计算机基础课程都会介绍Windows的使用，即文件复制、移动、删除、换名等功能。在教学中，我们不能把自己变成Microsoft公司的产品推介人，正确的做法是抽象出所有操作系统功能的共性，让学生理解所有操作系统从功能上讲基本相同，只是实现形式不同。我们从教学过程作出总结：操作系统提供给用户的功能是用户能够对“对象”进行新建、复制、移动、换名、删除、显示文件内容等操作，其中的对象指文件或文件夹。通过学习Windows，学生就能掌握操作系统的功能共性，无师自通地使用其他操作系统。
（5）网络与通信内容的教学能够让学生了解如何共享信息资源以及计算机如何改变世界并拉近人们之间的距离，学会从众多的医学类数据库中查找、筛选出所需信息。
（6）在Office、Flash、Photoshop、网页制作等应用软件教学中，介绍应用软件的功能只是一个方面，更重要的是对软件应用目标、通用进行归纳。这就要求教师以自己的体会和语言讲解清楚，而不是向学生灌输书本知识。
（7）对于医学类大学生来说，大学计算机课程还要融入医学专业知识，教师需要将计算机技术应用于医学专业的案例传授给学生，让其尽早接触计算机医学应用，同时引入医学类信息表达形式如DICOM标准以及医学数据库和医学信息系统等。这对一名从事医学类大学计算机课程教学的教师提出了更高要求，教师需要适当地掌握医学专业知识。
2.2在程序设计课程教学中需要加强的思维训练
（1）在程序设计课程的教学过程中，以程序语句语法为重点讲授课程内容是不明智的。程序设计课程的教学目标不只是让学生学会用某种程序设计语言写出能够让编译程序通过的应用程序代码，更重要的是学会解决问题的思想方法，这就是计算思维。如果教师在讲授程序设计课程时，把教学重点放在某种语言的语句语法上，按我们过去的说法是教学方法不当，没有抓住重点；按计算思维的说法则是教师自身还没有悟出科学解决问题的思想方法。对于一个工程问题，如果有如何建立数学模型的思路，那么不用某种程序设计语言也能用自然语言画出解决问题的流程框图；有的问题用数学、工程方法解决不了，可以换个思路；对同一个问题，则要研究有多少种解决问题的方案，哪一种方案最优。
（2）程序设计语言模型问题。任何一门程序设计语言能解决数学模型化的一切工程问题。在教学过程中，我们总结出图1所示的程序设计语言模型，这是任何程序设计语言都需遵守的模型，源于人类的自然语言。对于一个初涉程序设计的人来说，有了这个语言模型，就有了一个参照对象（自身生活中学习人类自然语言的模型），对于其学习程序设计语言有很大帮助，这实际上是计算思维中的抽象方法。没有计算思维概念的提出，我们也能总结出程序设计语言模型图，实际上程序设计语言模型的概念出现在计算思维概念之前。
（3）医药类院校要不要开设程序设计课程的问题。过去几十年，有人主张医药类院校不用开设程序设计课程，到现在为止，还有人这样认为。进一步，有人说在程序设计课程中，是否要引入计算思维的思想？或者说，能看懂他人的程序就不错了，不需要自己编写程序。笔者的见解是在医药类院校需要开设程序设计课程，实际上，近十年来绝大多数院校都开设了程序设计课程；在程序设计课程中应该引入计算思维思想，医药类院校学生也应该学会编写程序，因为学会编写程序的过程，实际上是培养解决问题思路的过程。
由此可见，计算思维的概念诞生时间不长，但其思维方式的运用很早就有。国内计算机基础系列课程教学的发展历程，实际上是一个自觉与不自觉地实践计算思维观的过程。无论是过去的思维方法，还是现在补充的新思维方法，我们要做的就是将计算思维思想引入课程教学，完善计算机基础系列课程教学方法。此外，教师不能只教学生怎样做，还要告诉学生这样做的道理。
3.把握契机，做好医学类计算机基础系列课程建设
医学类计算机基础系列课程的建设包括课程教学体系、教学大纲、教学资源、教学过程实践诸多方面，其中包括教学基本要求等的教学体系构建方案已由上一届教学指导委员会制定。我们现在的工作是在教学基本要求的指导下，根据教学指导委员会课题医药类大学生计算机应用能力培养优化研究及医药类大学计算机基础系列课程建设与改革的要求，做好教学大纲、教学用书、教学资源、教学过程实践各个环节的工作。其中，最重要的工作是在课程建设过程中引入计算思维思想，改革课程内容与教学方法，做好课程教学工作。教师需要具备必要的交叉学科研究基础知识，才能教好课程，更好地培养学生的创新能力。
根据课题要求，我们组织全国近20所医药类院校的计算机基础系列课程教师参与研究，组织建设医药类大学计算机、VB程序设计、数据库应用、药学计算、医学信息分析与决策5门课程。目前，我们已完成大部分教材、教学资源建设，正在参与研究如何开展课程教学实践，从各个院校反馈的教学实践情况看，师生反映良好。课题组教师认为融入计算思维思想后的教材、案例和其他教学资源确实改革了教学方法，提高了教学质量。学生则反映从课程中学到了思想方法，提高了应用计算机技术的能力。从考试成绩上看，学生提高了综合运用能力考试题型的得分率。
关键词：机器学习；计算机科学；学习机理；策略研究
随着计算机技术的飞速发展，人们尝试着使计算机具有和我们一样或类似的学习能力，从而产生了一个新的研究学科-机器学习。总体而言，机器学习是指令计算机通过对目标的识别，利用人类提供的现有知识来获取新知识和新技能，不断改善性能，实现自我完善。
1机器学习发展史
统计学习理论创始人之一的Vapnik将机器学习归结为如下四个阶段。
1.1学习机器的产生
第一个学习机器的模型是F.Rosenblatt在1962年提出的感知器。它借鉴了神经生理学领域中感知器的思想，将其模型表示为一个计算程序，并通过简单的实验说明了这个模型的结果可以进行推广和泛化。感知器通过给定的样本构造一条判断准则来区分不同类别的数据，因此可以用来解决模式识别问题。
1.2学习理论基础的创立
1968年，Vapnik和Chervonenkis提出VC维和VC熵来解决模式识别问题。利用这些概念学者发现了大数定律和关于收敛速率的非渐近界。1989年，Vapnik和Chervonenkis提出的经验风险最小化原则、正则化理论、解决密度估计问题的非参数方法，以及算法复杂度思想，都对学习理论的发展产生了深远的影响。
1.3神经网络的产生
1986年，LeCun和Rumelhart各自独立地提出了后向传播方法。该方法采用连续的Sigmoid逼近函数代替了感知器神经元中的不连续符号函数，使人们可用任何基于梯度的方法来逼近预期函数。它的出现标志着学习机器历史进入了一个新纪元。
1.4统计学习理论的创立
为了根本解决传统统计学理论中过学习等弊端，Vapnik于20世纪60-70年代创立了统计学习理论。与传统统计学相比，它是一种专门研究有限样本下机器学习规律的理论，不仅考虑了对渐近性能的要求，并且追求在有限信息下获得最优结果，在理论研究和实际应用中都取得了良好效果。
2机器学习策略分类
在众多机器学习策略中，可从不同角度，根据不同原则对其进行分类。本文按照分类原则提出的先后顺序以及所用推理策略的繁简程度将其分为以下两大类。
2.1传统策略
⑴机械式学习。该方法是一种最简单、原始，也最基本的学习策略。它通过记忆和评价外部环境所提供的信息达到学习的目的。学习系统要做的工作就是把经过评价所获取的知识存储到知识库中，求解问题时就从知识库中检索出相应的知识直接用来求解问题。
⑵指导式学习。该方法通过由外部环境向系统提供一般性的指示或建议，把它们具体地转换为细节知识并送入知识库。在学习过程中要反复对形成的知识进行评价，使系统的知识库不断完善。
⑶归纳学习。该方法应用归纳推理进行学习。归纳推理指从足够多的事例中归纳出一般性的知识，是一种从个别到一般的推理。常用的方法有枚举归纳、联想归纳、类比归纳、逆推理归纳和消除归纳等。
⑷类比学习。类比是人类认识世界的一种重要方法，也是诱导人们学习新事物、进行创造性思维的重要手段。类比学习就是通过对相似事物进行比较所进行的一种学习。
⑸基于解释的学习。该方法通过运用相关领域知识，对当前提供的实例进行分析，从而构造解释并产生相应知识。
2.2现代策略
⑴基于神经网络的学习。神经网络由神经元单元及其间带权重的连接组成，每个单元的状态由与其相连接其他单元的输入共同决定。该方法使用样本来训练网络，产生网络的内部表示，并用来识别新样本。
⑵基于统计学习理论的学习。Vapnik创立的统计学习理论针对有限样本统计问题建立了一套新的理论体系，不仅考虑了对渐近性能的要求，并且追求在有限的信息条件下获得最优的结果。其典型代表SVM，具有许多传统统计学方法不具备的优点。
⑶强化学习。该理论是在上世纪80年代，基于试错方法、动态规划和瞬时误差方法形成的。
⑷集成学习。该方法集成若干单分类器的分类结果来综合决定最终分类，可取得比单分类器更好的性能。其主要方法有Bagging、Boosting、Stacking、朴素贝叶斯集成、决策树集成、人工神经网络集成、K-近邻集成、在线集成等等。
⑸主动学习。该方法模拟人的学习过程，选择标记部分样例加入训练集，迭代提高分类器的泛化性能。
[参考文献]
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