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1、对信息与计算科学专业的认识1 引言 在来大学前，我一直很疑惑，我既不想成为一名数学家, 又不想从事于数学有关 的科学研究,那在大学中学习那么多的数学知识是为什么呢？带着这个疑惑，我来到了三大, 在老师的专业导论课上我找到了答案。了解到到,原来信息与计算科学是在数学和电子科学 基础上发展起来,以信息技术和计算技术的数学基础为研究对象的一门新兴学科。它以培养 学生具有良好的数学基础和数学思维能力，掌握信息与计算科学基础理论、方法与技能，受 到科学研究的训练，能解决信息技术和科学与工程计算中的实际问题的高级专门人才为目 的，既是一门理论性很强的学科，又是一门实践性很强的学科。明白了，数学教学是实现学
2、 生思维方式的数学化和培养数学素养最便捷、可靠的途径，而思维的数学化和良好的数学素 养对我们以后的学习和工作很重要2 我的认识 在专业导论的学习中，我们了解到在大学的通才教育观下,第一流的人才应 该具备下列三个条件：具有高尚的品德和良好的人文素养；具有坚实的专业基础和深厚 的功底;富有创新意识，具有科学的思想方法。而作为一个理科人才，我们应具备有一个 科学的认识,一套科学的方法和一套科学的程序,即能建立在对于事物性质、特点和事物发展 与变化规律的深入的认识基础之上;寻找、建立，或引用、发展解决这个问题的一套科学的方 法，制定实际解决问题的一套科学的程序，确定第一步做什么，怎么做，第二步做什么，
3、怎 么做，确定每一步怎么检验，出了问题怎么处理，等等。同时专业导论的学习也让我 明白到信息与计算科学是当今科学前沿领域，是除理论研究与实验以外的第三种科学研究手 段，是我国科技发展规划中的重要学科，该专业以计算科学，信息科学，控制科学和运筹科学 为培养方向，以科学与工程计算，计算机图形学与图形学与图像处理，多媒体技术与计算的 可视化，大规模信息存储与处理，计算机辅助设计等为研究对象。 高等学校计算科学本科 专业培养适应计算科学学科发展，国家社会发展与进步事业实际需要，德、智、体、美全面 发展，具有良好的科学素养和文化修养，系统地、较好地掌握理工科公共基础知识，较好地 掌握本学科基本概念、基本原
4、理、基本方法、基本技术等基础（理论）知识；理论联系实际， 受到良好的计算科学基本实验技术与技能等实践能力的基本训练，受到科学研究与实际应用 初步训练的计算科学专门人才. 它要求学生系统地掌握信息与计算科学的基本理论，基本知 识和基本技能与方法，受到良好的基础理论，应用方法和开发技能的初步训练；具有较强的 程序设计和程序分析能力；能解决工程，经济管理中的一般数学模型和计算机应用等实际问 题。在毕业后适宜到科研部门和高、中等学校从事科学研究和教学工作；适宜到计算机产业、 重要部门、以及相近学科的有关单位从事计算科学开发研究、应用与管理等工作；可以继续 攻读计算科学及其相关学科的硕士学位 因此，要想
5、成为信息与计算科学专业的人才，我们 必须实现思维方式的数学化和培养良好的数学素养。 所谓思维方式的数学化是指从普通人 的思维方式转向数学家工作的思维方式。在科学界，数学家的思维方式与其它学科的学者很 不相同。他们认识客观事物，对客观事物的观察和分析，一般并不直接关心事物的物理、化 学、生物学等特性，而是通过对事物的抽象，运用特殊的符号或语言系统，研究事物在空间 中的数量关系、位置关系、结构关系和变换规律，研究具有共同抽象概念、性质的一类事物 的某些内在规律，以此指导人们从一个侧面去认识事物。逻辑是严格数学论证和科学论证的 主要工具，而数理逻辑则是从数学的角度为数学研究乃至科学研究提供了科学推理
6、的逻辑基 础.由于数学对客观事物规律的描述是建立在严格而又抽象的符号推演的基础之上，因而使 得数学家工作的思维方式与其它学科很不一样.大多数数学家是经过严格的数学训练实现思 维方式数学化的，但要将这种思维方式上升为系统的理性思维方式，则主要取决于人们的数理逻辑或形式逻辑的修养.下面举一例子说明思维方式的数学化的重要性：例：给定一个字符串长度不超过m的 集合，请将集合中的每一个字符串反转一下（或称调个个儿）。例如，对字符串abc,就是求 cba。注意，除最终的输出外不允许使用输入/输出操作。我们提供了两种描述与计算问题 的解法,可能还有更好的解法。显然,由于解题过程思想方法的不同，数学表述也不同
7、。计算 机执行运算操作时的“机械、死板、严格、精密”的特性是数学与计算科学建立天然联系的主 要内在原因.计算理论业已表明，理论上,凡是可以由计算机处理的问题，包括问题描述和处 理过程，均可以数学化或形式化，即用数学符号系统来描述；反之，凡是可以用以离散数学 为代表的构造性数学描述的问题及其处理过程,只要论域是有穷的，或虽论域为无穷但存在 有穷表示，也一定能够用计算机来处理。至于现实是否能行则取决于计算复杂性和实际需要 的计算时间和空间。 由此可以看出学习数学对计算科学专业工作者的重要性。今天，虽然 许多人能够完成大量计算机应用的任务而并不需要很多的数学训练,但这不等于说计算科学 不需要高深的数
8、学，原因是仅凭直觉和经验就能顺利处理的那些问题，不仅说明了这些问题 是足够简单的，而且还由于科学家和工程师们所做的大量前期工作使得其中一些原来困难的 问题在前人工作的基础上已变得较为容易.当然,在这些足够简单的问题中有许多问题的处理 工作在性质上本不属于计算科学专业在社会分工中确定的范畴，它们大都属于计算机具体应 用（应归属各具体学科）的范畴，而不属于计算机应用（指计算机应用于各学科的共性技术 研究）的范畴。对非计算科学专业从事计算机具体应用的人员来说，数学也许并不重要，他 们只需要懂得怎样使用各种计算机软硬件资源，如编译程序、操作系统、数据库管理系统、 有关的硬件接口、各种软件工具和应用软件
9、程序包的使用就可以了,但对计算科学专业人员， 没有坚实的数学基础，就不可能从事较高起点的，而且是其它学科专业人员不能胜任的计算 科学专业技术工作，特别是那些需要专业人员自己寻找解决问题的途径、理论、方法和技术 的问题。由此可见思维过程的数学化对计算科学专业人员的重要性。通过数学教学途径来实 现学生思维方式的数学化是最便捷、可靠的途径。 所谓科学素养是指一个人参加人类的智 力活动所必须具备的科学概念、知识水平和对智力活动过程的理解能力.在日常生活中，科 学素养反映在人们对感兴趣的事情充满好奇心，能够理解事情、发现问题、提出问题、参与 讨论、解决问题或找到解决问题的途径和方法。在所从事的专业工作中
10、,科学素养反映在人 们对自己的工作具有创造性和较高的学术深度，安照科学规律办事，不满足已经取得的成就. 要培养学生良好的科学素养，就必须在教学中特别注重贯彻正确的思想方法。正确的思想方 法不是一个人与生俱来的，也不是从天上掉下来的，它只能来源于学生的实践.对每一个大 学计算科学专业的学生来说,正确的思想方法只能在科学的基本原理、原则的基础上，在教 与学的过程中，在理论与实践相结合的教学活动中，通过从具体到抽象，从抽象到具体的反 复学习、思考、练习、实践和体会,由自己总结得到。我们提倡的是：一个对问题的正确的思想认识，一组解决问题的科学方法,一套严密的操作程序。一个人按照这样一种 思想方法开展工
11、作,实际上也就是初步具备了科学的态度和正确的思想方法，处理问题的结 果也常常比较好，这也是一个人是否具有良好的科学素养的重要标志之一. 同时，科学素养 也包含着一个人的科学精神,表现在具有实事求是的科学态度，脚踏实地的工作作风，平常 而又良好的心态与科学道德,坚持和维护真理的秉性，献身人类进步事业的精神 而当通过数 学教育，使我们真正具有数学素养与良好数学思维时，我们的计算科学专业能力的具体能力 就会体现出来：阅读、理解科学技术文献上的新知识，特别是用数学形式表述的科学论文、 技术报告的内容，能够较快地掌握新知识; 计算机实际操作，工具的使用，以及软硬件实 验应用操作的能力;硬件设计、数字逻辑
12、系统设计及其实现、维修的能力；软件设计、 算法设计、程序设计、程序证明的能力 在前人工作的基础上，提出新思想、新概念、新 方法、新技术、新理论，并加以数学论证，或通过设计与实验验证的能力。 3我的思考 因 此，我们在面对数学学习时,不应太片面地认为以后不需要用到数学知识就轻视数学学习， 而是应该以培养自己思维的数学化和良好的数学素养为目标，重视数学学科的学习. 我认为 在学习数学学科时候，首先，我们要注意不要阅读太多的参考资料，因为大一的新生不具备 使用多种版本学习资料的能力. 其次，最重要的是，我们要深入学习我们专业所开设的课程, 并在此基础上把自己培养成一个具有创新能力的人才。可能有人认为
13、一个人读的书越多，思 想受到的束缚也可能越多，创新也就变得越困难，这似乎是一个矛盾。但其实这是错误的, 因为创新不等于异想天开，它是建立在对问题深刻理解的基础上的，某些人由于太多读书而 受到书本的束缚从而失去创新能力，只是因为他并没有真正深入，而不能说明创新与深入学 习有矛盾。在这里强调一下：深入不在于博学.深入需要把所学的知识整合到自己的思维系 统和知识结构中,从而融入思想。如果没有自己的思想体系,只一味地接受知识，必然使头脑 杂乱，失去创新能力。 最后，在学习过程中，我们可能会发现在大学学习中，具体的知识 即使很难，也是容易学习的。学习新知识可能比发现新知识更容易。但我们要明白学习具体 的
14、知识是基础，更重要的是学习科学的思想方法.如果一个人能够将所学知识进行系统的整 理，从具体的领域知识中归纳、提炼、总结出科学的方法，特别是科学的思想方法，这正体 现了理解科学和人的科学素养。创新要靠科学素养和理解科学，靠科学的思想方法。有了科 学的思想方法，我们就能够有针对性地在今后的学习和工作中，对于认识的对象进行多层次、 多视角、全方位、立体地进行审视和观察，运用已经掌握的知识和科学的方式方法展开工作， 在深入中依靠科学的思想方法摆脱教条的束缚，有针对性地探索前进,而不是盲目发展。科 学的发展存在着外延和内涵两种发展方式.当学科处于发展早期时，由于人们对该领域的具 体知识了解甚少，往往只能采用外延方式。但是,谁具备好的基础和科学的素养,谁就更容易 转入内涵发展方式。 其实，很感谢专业导论课的开设的，因为这门课除了让我深入了解自 己专业的有关知识,让我能对自己未来的四年学习做出一定的规划外，让我明白到学习一种 东西，不应仅是学习它的内容，而是应该深入探索它的思想，总结出学习它的科学思想方法， 深入了解它的外延与内涵.
