进入“棋盘”下半场的计算机教育改革

王娟

（湖南涉外经济学院信息科学与工程学院，郴州 410014）

进入“棋盘”下半场的计算机教育改革

王娟

（湖南涉外经济学院信息科学与工程学院，郴州 410014）

0　引言

有关“棋盘”下半场的故事来自于一个古老的传说：很早以前国际象棋的发明者得到了国王的一个奖励允诺。国王许诺只要发明家需要什么，他都能满足。于是发明者提出：希望国王能送给他大米。国王微微一笑，满口答应了。发明家说他要在棋盘的第一个格子放一粒大米，第二个放两粒，第三个放四粒，以此类推，每一格的大米数是前一格的两倍。在棋盘的上半场，大米堆并不是很离谱，在经过32个格子后，得到了40亿粒大米，相当于一大片耕地的产量。可是进入棋盘的下半场后，大米的数量多得不可思议，堆起来比珠穆朗玛峰还要高。棋盘的下半场数量的增长远远超过线性增长，彻底超出了我们的预期［1］。

《与机器赛跑》的作者预言，人类的计算机技术发展已经进入了“棋盘”的下半场，计算机的发展按照摩尔定律所言：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。虽然2013年后，晶体管数量密度预计只会每三年翻一番，但是计算机的高速发展已经出现了人类与机器竞争工作的现象。可惜这是一场人类赢不了的比赛，最后计算机一定会取代大多数人类的工作。因此，我们必须学会与计算机协作并发挥人类的特长，才能真正掌握我们的未来。

高校的计算机教育与计算机发展接轨已迫在眉睫。世界各大高校也顺应趋势进行着各种变革。通过查阅哈佛大学（世界排名第一）、牛津大学（世界排名第四）和剑桥大学（世界排名第三）的计算机课程发现，这些一流大学对计算机科学（Computer Science）的重视程度是超乎想象的。

1　哈佛大学计算机课程现状

哈佛大学开设核心课程，所谓“核心课程”，就是本科生的基础课，学生必须选出几门作为必修课。“核心课程”的目的，就是让学生们在开始研究树木之前，能够先看一眼森林。最好能够把这个森林地图印在大脑上，这样再走到细小的道路上时，也不会迷路。

哈佛的“核心课程”分成七个板块：外国文化、历史学、文学和艺术、道德伦理、定量推理、科学和社会分析。计算机学科则属于科学分支当中的必修和选修课程部分。

查询哈佛大学本科 （Undergraduate）课程目录（Course Catalog）可以发现：与计算机科学（Computer Science）有关的课程就有131个结果。如图1所示。

在这些数量众多的计算机课程中，有近1/3是计算机基础类的课程。这些课程不仅理科、工科学生可以选学，人文学科的学生同样可以学习。

图1　

下面就简单介绍几门所有学生都可以选学的公共计算机课程：

（1）计算机科学1-计算机学科大思维

图2　

课程描述：本课程主要介绍计算机学科中最重要的发现，在计算机科学中的知识范式。此课程为很少或以前没有计算机学习背景的学生设计。使用高、低级编程语言探索解决问题；提出了一种计算机系统集成视图方式；通过编译器和GUI设计开关电路。检查相关理论和实践的局限性。通过说明软件不可靠和侵犯隐私提出了软件无法解决的棘手的计算问题以及社会和伦理困境等问题。

（2）计算机科学50-计算机科学概论

图3　

课程描述：介绍计算机科学的智能企业和编程的艺术。本课程教导学生如何思考算法并有效地解决问题。主题包括抽象、算法、数据结构、封装、资源管理、安全、软件工程、和web开发。语言包括C、PHP和JavaScript +SQL，CSS和HTML。问题集的灵感来自真实的生物学领域、密码学、金融、取证和游戏。使用集中器和无集中器的设计，学生可以没有编程经验。

此外，哈佛大学还开设了计算机硬件、软件和计算机网络等常规计算机课程，而课程的内容都融入了最前沿的科技创新，每年根据学科的进展增加和修改内容。

通过以上介绍我们可以感受到，世界第一大学的魅力所在。就是无论你在学校学习什么专业，我们都必须构架各种学科的框架。使得学生在学习的过程中不会迷失。

2　牛津大学有关计算机课程的描述

牛津大学在大学生选修课程描述中这样说道：

计算机科学是关于深层次理解计算机系统和网络的学科。计算机及其运行的程序是有史以来人类最复杂的产品；如何有效地设计、使用它们提出了巨大的挑战。面临这些挑战的目标是：计算机科学作为一个实践的学科，如何解决以下基本问题：

●我们如何获取精确的方式，我们希望计算机系统做什么？

●我们应该相信电脑？我们可以在数学上证明计算机系统我们想要做什么吗？

●计算机能帮助我们建立模型和调查像地球气候这样的复杂系统、金融系统或是我们自己的身体吗？

●不同的计算机系统如何沟通和合作有效，它可靠吗？

●可以用电脑学会说英语，或者中文吗？

●计算机能做人类智慧所能做的一切吗？

●计算的极限是什么？量子计算机能扩展这些限制吗？

现在新兴的理论回答这些类型的问题，可以立即应用于设计新形式的电脑程序，网络和系统。这将改变科学、商业、文化和生活在21世纪的所有方方面面。

3　剑桥大学计算机课程描述

剑桥大学在大学生选修课程描述中这样说道：

什么是计算机科学 （CS）呢？（What is Computer Science？）

想知道魔方和数独的最佳方式是什么？计算机科学家喜欢拼图逻辑思维任务一样，这些毕竟，逻辑思维的最终体现是计算机。所以虽然主题叫“计算机科学”，它涉及的不仅仅是电脑或“它”。

我们认为CS作为信息的研究，现在处于现代社会的中心。计算机科学无处不在：它保证你的Facebook网页的访问量；道路交通流的优化；让我们合理地预测明天的天气；当你想使用你的手机保证有拨号音。计算机科学已经极大地改变我们生活的世界，和世界需求的计算机科学家创造未来。

不要以为CS是为那些想坐在电脑前，在黑暗的房间里度过他们的余生规划。CS在剑桥是人谁想要了解现代世界的作品，谁想影响它的未来。我们所教的技能是在这种需求，我们的毕业生都被宠坏的选择，当谈到工作提供了从本地和全球的产业。起薪高，在一定范围内的行业机会也很多，在我们中间的企业家，我们有更多的份额！

4　我国高校计算机课程各学期设置内容

通过以上世界顶级大学有关计算机学科的描述和计算机课程的学习内容，我们可以看出，计算机课程在大学基础教育中不仅要大幅度增加还要更深入的融合学习，只有这样才能顺应计算机技术发展的趋势。

由此我们有理由建议高校的所有专业和学科都必须将计算机课程增加到三到四个学期，各学期计算机课程安排如下：

表1　

应用一种计算机语言开发本专业领域的应用软件（如音乐专业可以尝试开发一种音乐处理软件或是音乐制作软件。）。

虽然看起来第二学年的计算机课程对于非计算机专业学生来说似乎有难度，但我们的目的并不是真的要按照计算机专业学生来要求他们，而是在这样的学习中更深入了解计算机学科如何与自己专业相结合。只有尝试过用计算机专业的眼光来开发，才能在更广阔的领域应用，也才能更深刻的了解计算机的应用。

通过了解斯坦福大学的网络计算机课程，可以发现美国大学的计算机软件开发课程不是计算机专业学生的专利。很多其他专业，甚至文科专业的学生也有选修。而且文科专业的学生经过一个学年的学习，也能开发出一些小游戏了。所以并不是学生能力的问题，很多时候是我们意识的问题。如果我们能摒弃这样的定式思维，用更加广阔的胸襟去看待计算机基础教学的改革，或许我们能够迎来更加辉煌的信息时代。

［1］Erik Brynjolfsson，Andrew McAfee.Race Against the Machine［M］.电子工业出版社，2014.9.

［2］冯博琴.计算机基础教育新阶段的教学改革与研究［J］.中国大学教育，2004.9：15.

［3］周冰，刘庆华.高等院校计算机公共课程教学改革研究［J］.科技信息，2009（27）：106.

Machine Running；Computer Education Reformation；University Computer Course

Computer Education Reformation in the Second Half of the"Board"

WANG Juan
（Hunan International Economics University，Chenzhou 410014）

1007-1423（2015）31-0035-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.31.009

王娟（1979-），女，湖南郴州人，硕士研究生，研究方向为计算机网络、计算机图形学

2015-10-09

2015-10-25

随着计算机技术的加速发展，计算机与经济社会的联系越来越紧密、越来越重要，未来计算机学科的重要性不言而喻。高校计算机课程的设置也应当顺应时代的发展，大幅增加计算机课程的广度及深度。加速改革计算机课程与各类学科的融合，迎接已经到来的信息大时代。

与机器赛跑；计算机教育改革；高校计算机课程

With the rapid development of computer technology，the connection between computer and economic society is becoming more and more closely，more and more important.The setting of computer course in colleges and universities should also conform to the development of the times，and greatly increase the breadth and depth of computer course.Accelerates the reformation of computer courses and the integration of various disciplines，the arrival of the era of information.