對(duì)信息與計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)

1、. 對(duì)信息與計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí) 1引言 在來(lái)大學(xué)前，我一直很疑惑，我既不想成為一名數(shù)學(xué)家，又不想從事于數(shù)學(xué)有關(guān)的科學(xué)研究，那在大學(xué)中學(xué)習(xí)那么多的數(shù)學(xué)知識(shí)是為什么呢？帶著這個(gè)疑惑，我來(lái)到了三大，在老師的專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論課上我找到了答案。了解到到，原來(lái)信息與計(jì)算科學(xué)是在數(shù)學(xué)和電子科學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，以信息技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)為研究對(duì)象的一門(mén)新興學(xué)科。它以培養(yǎng)學(xué)生具有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)思維能力，掌握信息與計(jì)算科學(xué)基礎(chǔ)理論、方法與技能，受到科學(xué)研究的訓(xùn)練，能解決信息技術(shù)和科學(xué)與工程計(jì)算中的實(shí)際問(wèn)題的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才為目的，既是一門(mén)理論性很強(qiáng)的學(xué)科，又是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。明白了，數(shù)學(xué)教學(xué)是實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維方式

2、的數(shù)學(xué)化和培養(yǎng)數(shù)學(xué)素養(yǎng)最便捷、可靠的途徑，而思維的數(shù)學(xué)化和良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和工作很重要2我的認(rèn)識(shí) 在專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論的學(xué)習(xí)中，我們了解到在大學(xué)的通才教育觀下，第一流的人才應(yīng)該具備下列三個(gè)條件：具有高尚的品德和良好的人文素養(yǎng)；具有堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和深厚的功底；富有創(chuàng)新意識(shí)，具有科學(xué)的思想方法。 而作為一個(gè)理科人才，我們應(yīng)具備有一個(gè)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，一套科學(xué)的方法和一套科學(xué)的程序，即能建立在對(duì)于事物性質(zhì)、特點(diǎn)和事物發(fā)展與變化規(guī)律的深入的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)之上；尋找、建立，或引用、發(fā)展解決這個(gè)問(wèn)題的一套科學(xué)的方法，制定實(shí)際解決問(wèn)題的一套科學(xué)的程序，確定第一步做什么，怎么做，第二步做什么，怎么做，確定每一步怎么檢

3、驗(yàn)，出了問(wèn)題怎么處理，等等。 同時(shí)專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論的學(xué)習(xí)也讓我明白到信息與計(jì)算科學(xué)是當(dāng)今科學(xué)前沿領(lǐng)域，是除理論研究與實(shí)驗(yàn)以外的第三種科學(xué)研究手段，是我國(guó)科技發(fā)展規(guī)劃中的重要學(xué)科，該專(zhuān)業(yè)以計(jì)算科學(xué)，信息科學(xué)，控制科學(xué)和運(yùn)籌科學(xué)為培養(yǎng)方向，以科學(xué)與工程計(jì)算，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形學(xué)與圖像處理，多媒體技術(shù)與計(jì)算的可視化，大規(guī)模信息存儲(chǔ)與處理，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等為研究對(duì)象。 高等學(xué)校計(jì)算科學(xué)本科專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)計(jì)算科學(xué)學(xué)科發(fā)展，國(guó)家社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步事業(yè)實(shí)際需要，德、智、體、美全面發(fā)展，具有良好的科學(xué)素養(yǎng)和文化修養(yǎng)，系統(tǒng)地、較好地掌握理工科公共基礎(chǔ)知識(shí)，較好地掌握本學(xué)科基本概念、基本原理、基本方法、基本技術(shù)等基礎(chǔ)（理論）知

4、識(shí)；理論聯(lián)系實(shí)際，受到良好的計(jì)算科學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)與技能等實(shí)踐能力的基本訓(xùn)練，受到科學(xué)研究與實(shí)際應(yīng)用初步訓(xùn)練的計(jì)算科學(xué)專(zhuān)門(mén)人才。 它要求學(xué)生系統(tǒng)地掌握信息與計(jì)算科學(xué)的基本理論，基本知識(shí)和基本技能與方法，受到良好的基礎(chǔ)理論，應(yīng)用方法和開(kāi)發(fā)技能的初步訓(xùn)練；具有較強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)和程序分析能力；能解決工程，經(jīng)濟(jì)管理中的一般數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等實(shí)際問(wèn)題。在畢業(yè)后適宜到科研部門(mén)和高、中等學(xué)校從事科學(xué)研究和教學(xué)工作；適宜到計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)、重要部門(mén)、以及相近學(xué)科的有關(guān)單位從事計(jì)算科學(xué)開(kāi)發(fā)研究、應(yīng)用與管理等工作；可以繼續(xù)攻讀計(jì)算科學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的碩士學(xué)位 因此，要想成為信息與計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)的人才，我們必須實(shí)現(xiàn)思維方式的

5、數(shù)學(xué)化和培養(yǎng)良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。 所謂思維方式的數(shù)學(xué)化是指從普通人的思維方式轉(zhuǎn)向數(shù)學(xué)家工作的思維方式。在科學(xué)界，數(shù)學(xué)家的思維方式與其它學(xué)科的學(xué)者很不相同。他們認(rèn)識(shí)客觀事物，對(duì)客觀事物的觀察和分析，一般并不直接關(guān)心事物的物理、化學(xué)、生物學(xué)等特性，而是通過(guò)對(duì)事物的抽象，運(yùn)用特殊的符號(hào)或語(yǔ)言系統(tǒng)，研究事物在空間中的數(shù)量關(guān)系、位置關(guān)系、結(jié)構(gòu)關(guān)系和變換規(guī)律，研究具有共同抽象概念、性質(zhì)的一類(lèi)事物的某些內(nèi)在規(guī)律，以此指導(dǎo)人們從一個(gè)側(cè)面去認(rèn)識(shí)事物。邏輯是嚴(yán)格數(shù)學(xué)論證和科學(xué)論證的主要工具，而數(shù)理邏輯則是從數(shù)學(xué)的角度為數(shù)學(xué)研究乃至科學(xué)研究提供了科學(xué)推理的邏輯基礎(chǔ)。由于數(shù)學(xué)對(duì)客觀事物規(guī)律的描述是建立在嚴(yán)格而又抽象的符號(hào)

6、推演的基礎(chǔ)之上，因而使得數(shù)學(xué)家工作的思維方式與其它學(xué)科很不一樣。大多數(shù)數(shù)學(xué)家是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)思維方式數(shù)學(xué)化的，但要將這種思維方式上升為系統(tǒng)的理性思維方式，則主要取決于人們的數(shù)理邏輯或形式邏輯的修養(yǎng)。 下面舉一例子說(shuō)明思維方式的數(shù)學(xué)化的重要性： 例: 給定一個(gè)字符串長(zhǎng)度不超過(guò)m的集合，請(qǐng)將集合中的每一個(gè)字符串反轉(zhuǎn)一下（或稱(chēng)調(diào)個(gè)個(gè)兒）。例如，對(duì)字符串a(chǎn)bc，就是求cba。注意，除最終的輸出外不允許使用輸入/輸出操作。 我們提供了兩種描述與計(jì)算問(wèn)題的解法，可能還有更好的解法。顯然，由于解題過(guò)程思想方法的不同，數(shù)學(xué)表述也不同。計(jì)算機(jī)執(zhí)行運(yùn)算操作時(shí)的“機(jī)械、死板、嚴(yán)格、精密”的特性是數(shù)學(xué)與計(jì)算科

7、學(xué)建立天然聯(lián)系的主要內(nèi)在原因。計(jì)算理論業(yè)已表明，理論上，凡是可以由計(jì)算機(jī)處理的問(wèn)題，包括問(wèn)題描述和處理過(guò)程，均可以數(shù)學(xué)化或形式化，即用數(shù)學(xué)符號(hào)系統(tǒng)來(lái)描述；反之，凡是可以用以離散數(shù)學(xué)為代表的構(gòu)造性數(shù)學(xué)描述的問(wèn)題及其處理過(guò)程，只要論域是有窮的，或雖論域?yàn)闊o(wú)窮但存在有窮表示，也一定能夠用計(jì)算機(jī)來(lái)處理。至于現(xiàn)實(shí)是否能行則取決于計(jì)算復(fù)雜性和實(shí)際需要的計(jì)算時(shí)間和空間。 由此可以看出學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)對(duì)計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)工作者的重要性。今天，雖然許多人能夠完成大量計(jì)算機(jī)應(yīng)用的任務(wù)而并不需要很多的數(shù)學(xué)訓(xùn)練，但這不等于說(shuō)計(jì)算科學(xué)不需要高深的數(shù)學(xué)，原因是僅憑直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)就能順利處理的那些問(wèn)題，不僅說(shuō)明了這些問(wèn)題是足夠簡(jiǎn)單的，而且還

8、由于科學(xué)家和工程師們所做的大量前期工作使得其中一些原來(lái)困難的問(wèn)題在前人工作的基礎(chǔ)上已變得較為容易。當(dāng)然，在這些足夠簡(jiǎn)單的問(wèn)題中有許多問(wèn)題的處理工作在性質(zhì)上本不屬于計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)在社會(huì)分工中確定的范疇，它們大都屬于計(jì)算機(jī)具體應(yīng)用（應(yīng)歸屬各具體學(xué)科）的范疇，而不屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用（指計(jì)算機(jī)應(yīng)用于各學(xué)科的共性技術(shù)研究）的范疇。對(duì)非計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)從事計(jì)算機(jī)具體應(yīng)用的人員來(lái)說(shuō)，數(shù)學(xué)也許并不重要，他們只需要懂得怎樣使用各種計(jì)算機(jī)軟硬件資源，如編譯程序、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、有關(guān)的硬件接口、各種軟件工具和應(yīng)用軟件程序包的使用就可以了，但對(duì)計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)人員，沒(méi)有堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，就不可能從事較高起點(diǎn)的，而且是其它學(xué)

9、科專(zhuān)業(yè)人員不能勝任的計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作，特別是那些需要專(zhuān)業(yè)人員自己尋找解決問(wèn)題的途徑、理論、方法和技術(shù)的問(wèn)題。由此可見(jiàn)思維過(guò)程的數(shù)學(xué)化對(duì)計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)人員的重要性。通過(guò)數(shù)學(xué)教學(xué)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維方式的數(shù)學(xué)化是最便捷、可靠的途徑。 所謂科學(xué)素養(yǎng)是指一個(gè)人參加人類(lèi)的智力活動(dòng)所必須具備的科學(xué)概念、知識(shí)水平和對(duì)智力活動(dòng)過(guò)程的理解能力。在日常生活中，科學(xué)素養(yǎng)反映在人們對(duì)感興趣的事情充滿(mǎn)好奇心，能夠理解事情、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、參與討論、解決問(wèn)題或找到解決問(wèn)題的途徑和方法。在所從事的專(zhuān)業(yè)工作中，科學(xué)素養(yǎng)反映在人們對(duì)自己的工作具有創(chuàng)造性和較高的學(xué)術(shù)深度，安照科學(xué)規(guī)律辦事，不滿(mǎn)足已經(jīng)取得的成就。要培養(yǎng)學(xué)生良好

10、的科學(xué)素養(yǎng)，就必須在教學(xué)中特別注重貫徹正確的思想方法。正確的思想方法不是一個(gè)人與生俱來(lái)的，也不是從天上掉下來(lái)的，它只能來(lái)源于學(xué)生的實(shí)踐。對(duì)每一個(gè)大學(xué)計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，正確的思想方法只能在科學(xué)的基本原理、原則的基礎(chǔ)上，在教與學(xué)的過(guò)程中，在理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)活動(dòng)中，通過(guò)從具體到抽象，從抽象到具體的反復(fù)學(xué)習(xí)、思考、練習(xí)、實(shí)踐和體會(huì)，由自己總結(jié)得到。 我們提倡的是：一個(gè)對(duì)問(wèn)題的正確的思想認(rèn)識(shí)，一組解決問(wèn)題的科學(xué)方法，一套嚴(yán)密的操作程序。一個(gè)人按照這樣一種思想方法開(kāi)展工作，實(shí)際上也就是初步具備了科學(xué)的態(tài)度和正確的思想方法，處理問(wèn)題的結(jié)果也常常比較好，這也是一個(gè)人是否具有良好的科學(xué)素養(yǎng)的重要標(biāo)志

11、之一。 同時(shí)，科學(xué)素養(yǎng)也包含著一個(gè)人的科學(xué)精神，表現(xiàn)在具有實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，腳踏實(shí)地的工作作風(fēng)，平常而又良好的心態(tài)與科學(xué)道德，堅(jiān)持和維護(hù)真理的秉性，獻(xiàn)身人類(lèi)進(jìn)步事業(yè)的精神 而當(dāng)通過(guò)數(shù)學(xué)教育，使我們真正具有數(shù)學(xué)素養(yǎng)與良好數(shù)學(xué)思維時(shí)，我們的計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)能力的具體能力就會(huì)體現(xiàn)出來(lái)： 閱讀、理解科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)上的新知識(shí)，特別是用數(shù)學(xué)形式表述的科學(xué)論文、技術(shù)報(bào)告的內(nèi)容，能夠較快地掌握新知識(shí)； 計(jì)算機(jī)實(shí)際操作，工具的使用，以及軟硬件實(shí)驗(yàn)應(yīng)用操作的能力； 硬件設(shè)計(jì)、數(shù)字邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)、維修的能力； 軟件設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、程序證明的能力； 在前人工作的基礎(chǔ)上，提出新思想、新概念、新方法、新技術(shù)、

12、新理論，并加以數(shù)學(xué)論證，或通過(guò)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的能力。 3我的思考 因此，我們?cè)诿鎸?duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)，不應(yīng)太片面地認(rèn)為以后不需要用到數(shù)學(xué)知識(shí)就輕視數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，而是應(yīng)該以培養(yǎng)自己思維的數(shù)學(xué)化和良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)，重視數(shù)學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)。 我認(rèn)為在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)學(xué)科時(shí)候，首先，我們要注意不要閱讀太多的參考資料，因?yàn)榇笠坏男律痪邆涫褂枚喾N版本學(xué)習(xí)資料的能力。 其次，最重要的是，我們要深入學(xué)習(xí)我們專(zhuān)業(yè)所開(kāi)設(shè)的課程，并在此基礎(chǔ)上把自己培養(yǎng)成一個(gè)具有創(chuàng)新能力的人才?？赡苡腥苏J(rèn)為一個(gè)人讀的書(shū)越多，思想受到的束縛也可能越多，創(chuàng)新也就變得越困難，這似乎是一個(gè)矛盾。但其實(shí)這是錯(cuò)誤的，因?yàn)閯?chuàng)新不等于異想天開(kāi)，它是建立在對(duì)問(wèn)題深刻理

13、解的基礎(chǔ)上的，某些人由于太多讀書(shū)而受到書(shū)本的束縛從而失去創(chuàng)新能力，只是因?yàn)樗](méi)有真正深入，而不能說(shuō)明創(chuàng)新與深入學(xué)習(xí)有矛盾。在這里強(qiáng)調(diào)一下：深入不在于博學(xué)。深入需要把所學(xué)的知識(shí)整合到自己的思維系統(tǒng)和知識(shí)結(jié)構(gòu)中，從而融入思想。如果沒(méi)有自己的思想體系，只一味地接受知識(shí)，必然使頭腦雜亂，失去創(chuàng)新能力。 最后，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)在大學(xué)學(xué)習(xí)中，具體的知識(shí)即使很難，也是容易學(xué)習(xí)的。學(xué)習(xí)新知識(shí)可能比發(fā)現(xiàn)新知識(shí)更容易。但我們要明白學(xué)習(xí)具體的知識(shí)是基礎(chǔ)，更重要的是學(xué)習(xí)科學(xué)的思想方法。如果一個(gè)人能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的整理，從具體的領(lǐng)域知識(shí)中歸納、提煉、總結(jié)出科學(xué)的方法，特別是科學(xué)的思想方法，這正體現(xiàn)了理解科學(xué)和人的科學(xué)素養(yǎng)。創(chuàng)新要靠科學(xué)素養(yǎng)和理解科學(xué)，靠科學(xué)的思想方法。有了科學(xué)的思想方法，我們就能夠有針對(duì)性地在今后的學(xué)習(xí)和工作中，對(duì)于認(rèn)識(shí)的對(duì)象進(jìn)行多層次、多視角、全方位、立體地進(jìn)行審視和觀察，運(yùn)用已經(jīng)掌握的知識(shí)和科學(xué)的方式方法展開(kāi)工作，在深入中依靠科學(xué)的思想方法擺脫教條的束縛，有針對(duì)性地探索前進(jìn)，而不是盲目發(fā)展?？茖W(xué)的發(fā)