計(jì)算機(jī)文化

魏　寧

信息技術(shù)課程在此次基礎(chǔ)教育課程改革中被明確定位于技術(shù)課程。那么,作為信息技術(shù)課程中的技術(shù)主要包含哪些內(nèi)容呢?針對(duì)這些內(nèi)容,教師最欠缺的是什么呢?通過(guò)閱讀什么樣的書(shū)籍可以提升教師的技術(shù)素養(yǎng)呢?

首先,信息技術(shù)自身的范圍十分寬泛,但是當(dāng)前在信息技術(shù)課程中,技術(shù)的主要體現(xiàn)仍是計(jì)算機(jī)技術(shù)。以課程內(nèi)容為例,必修課程部分中的計(jì)算機(jī)技術(shù)具體包括:網(wǎng)絡(luò)信息檢索、文字處理軟件、圖表處理軟件、多媒體素材加工軟件、多媒體著作軟件、網(wǎng)頁(yè)制作軟件、智能信息處理工具軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)等。選修課程部分,包括算法與程序設(shè)計(jì)、多媒體技術(shù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、人工智能初步在內(nèi)的5大模塊全部為計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)。換句話說(shuō),計(jì)算機(jī)技術(shù)仍是信息技術(shù)課程的“骨架”,這就要求教師對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)必須有深入的了解,這也是信息技術(shù)教師的基本功。

當(dāng)前,很多專家和一線教師在反思信息技術(shù)教師自身時(shí),都指出,信息技術(shù)教師素質(zhì)急待提高。從學(xué)科大背景看,由于信息技術(shù)教師的來(lái)源漸趨多元化,如相當(dāng)數(shù)量的信息技術(shù)教師不是計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè),導(dǎo)致信息技術(shù)教師在計(jì)算機(jī)專業(yè)素養(yǎng)上有降低的趨勢(shì)。這在一般的應(yīng)用軟件教學(xué)上尚可應(yīng)付,但新課程對(duì)于信息技術(shù)教師顯然提出了更高的要求,除了在內(nèi)容上從廣度到深度均有所拓展外,還特別需要教師對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)本身有深入的理解,這樣才能在教學(xué)中使學(xué)生在操作基礎(chǔ)上具備遷移能力。因此,對(duì)于信息技術(shù)課程中的技術(shù)內(nèi)容,當(dāng)前教師最欠缺的就是技術(shù)的專業(yè)理解能力,即站在計(jì)算機(jī)科學(xué)的高度理解計(jì)算機(jī)操作背后的深層含義,從而準(zhǔn)確解讀技術(shù)的內(nèi)涵。

通過(guò)閱讀可以提升教師的計(jì)算機(jī)專業(yè)素養(yǎng)嗎?在當(dāng)前浩如煙海的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)類書(shū)籍中,閱讀什么樣的著作有助于彌補(bǔ)前述的不足呢?筆者認(rèn)為,應(yīng)該閱讀計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)方面的經(jīng)典著作。在這方面,下列書(shū)籍站在計(jì)算機(jī)科學(xué)的高度,以專業(yè)的術(shù)語(yǔ)、形象的闡述和精巧的案例,帶給教師們閱讀經(jīng)典的享受。

《計(jì)算機(jī)文化》在內(nèi)容上既體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)的廣度,又兼顧了相關(guān)主題的深度,同時(shí)緊跟當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)(從本書(shū)已更新到第10版就可以看出這一點(diǎn))。此外,本書(shū)特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),為教師打下堅(jiān)實(shí)的計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ),并能對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣?！队?jì)算機(jī)導(dǎo)論》、《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》、《計(jì)算機(jī)科學(xué)概論》(筆者推薦兩本同名著作)都是計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的基礎(chǔ)讀物,由美國(guó)一流計(jì)算機(jī)專家撰寫(xiě),深入淺出,引人入勝,絕無(wú)一般教科書(shū)的枯燥和晦澀,非常適合非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員閱讀。書(shū)中穿插了大量的人物傳記、歷史回顧,與技術(shù)有關(guān)的道德問(wèn)題以及技術(shù)的最新發(fā)展信息等內(nèi)容。

如果說(shuō)上面5部著作是計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)方面的經(jīng)典著作,適合廣大信息技術(shù)教師提升自身計(jì)算機(jī)專業(yè)素養(yǎng)的話,那么由著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家、圖靈獎(jiǎng)獲得者唐納德·克努特(中文名高德納)撰寫(xiě)的《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》毫無(wú)疑問(wèn)是計(jì)算機(jī)科學(xué)理論與技術(shù)的經(jīng)典巨著,可供對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)有濃厚興趣和一定基礎(chǔ)的教師閱讀。這部數(shù)百萬(wàn)字的多卷本被稱為“計(jì)算機(jī)的圣經(jīng)”,發(fā)行量創(chuàng)造了計(jì)算機(jī)類圖書(shū)的最高記錄。在1999年《美國(guó)科學(xué)家》雜志的“塑造20世紀(jì)科學(xué)的100本書(shū)”一文中,將《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》列為20世紀(jì)最有影響力的12部科學(xué)專著之一。

導(dǎo)讀——[美] 佛羅贊,[美] 莫沙拉夫 著

《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009

《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》是基于美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(ACM)推薦的CSO課程設(shè)計(jì)的,可以稱作一本“百科全書(shū)式的計(jì)算機(jī)專業(yè)入門(mén)讀物”,內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)的方方面面。本書(shū)的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)概念而不是數(shù)學(xué)模型和技術(shù)細(xì)節(jié);通過(guò)大量的圖片、圖表和演示來(lái)加深讀者對(duì)內(nèi)容的理解;通過(guò)范例講解概念和相關(guān)的數(shù)學(xué)模型;通過(guò)關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)、小結(jié)和聯(lián)系幫助讀者學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)。

筆者認(rèn)為,本書(shū)的以下章節(jié)特別對(duì)信息技術(shù)教師深入理解課程相關(guān)內(nèi)容有所幫助。

第1章。緒論:本章首先闡述了什么是計(jì)算機(jī),并探索和計(jì)算機(jī)直接相關(guān)的一些問(wèn)題。從計(jì)算機(jī)科學(xué)視角出發(fā),將計(jì)算機(jī)看成一個(gè)圖靈模型,從而在數(shù)學(xué)和哲學(xué)上對(duì)計(jì)算機(jī)給予原始界定,繼而闡明了當(dāng)今的計(jì)算機(jī)是如何建立在馮·諾依曼模型基礎(chǔ)上的,接著詳細(xì)介紹了計(jì)算機(jī)的歷史。

第5章。計(jì)算機(jī)組成:本章站在計(jì)算機(jī)科學(xué)的高度,講解了計(jì)算機(jī)的組成,從一臺(tái)簡(jiǎn)單假想的計(jì)算機(jī)如何完成基本的算術(shù)或邏輯運(yùn)算開(kāi)始,到計(jì)算機(jī)的三大類(或子系統(tǒng))組成部件——中央處理單元(CPU)、主存儲(chǔ)器和輸入/輸出子系統(tǒng)以及如何將這些子系統(tǒng)組成一臺(tái)計(jì)算機(jī)都給出了詳細(xì)的介紹。本章特別有助于教師形成關(guān)于計(jì)算機(jī)的嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的概念。

第6章。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò):本章詳細(xì)介紹了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、物理結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)分類,區(qū)分了網(wǎng)絡(luò)中一些易混淆的概念。本章同樣有助于教師科學(xué)概念的形成。

第7章。操作系統(tǒng):在計(jì)算機(jī)操作的學(xué)習(xí)中,操作系統(tǒng)是學(xué)生首先面對(duì)的。但大部分教師對(duì)于操作系統(tǒng)缺乏深入的理解,這樣就無(wú)法弄懂每一個(gè)Windows操作背后的真正含義。本章對(duì)操作系統(tǒng)給予了深刻的解讀,這也是計(jì)算機(jī)軟件的基礎(chǔ),對(duì)于眾多計(jì)算機(jī)操作的學(xué)習(xí)都具有指導(dǎo)意義。

第8章。算法&第9章。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言:這兩章內(nèi)容可以針對(duì)選修部分的“算法與程序設(shè)計(jì)”,算法是計(jì)算機(jī)課程中最難的內(nèi)容之一,本書(shū)結(jié)合UML或偽代碼編寫(xiě)算法解決問(wèn)題,通過(guò)大量示例使讀者理解算法和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

第14章。數(shù)據(jù)庫(kù):數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容除了在信息技術(shù)課程選修部分設(shè)置單獨(dú)模塊“數(shù)據(jù)管理技術(shù)”以外,在必修部分也有所體現(xiàn)。重點(diǎn)講解了數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS),給出了相關(guān)的定義、體系結(jié)構(gòu)、基本原理和操作等。

第18章。人工智能:本章對(duì)人工智能(AI)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。主要包括人工智能簡(jiǎn)史和定義,人工智能中的重要領(lǐng)域——知識(shí)表示、專家系統(tǒng)以及在圖像處理和語(yǔ)言分析兩個(gè)領(lǐng)域中人工智能是如何來(lái)模仿人類行為的。本章對(duì)教師了解人工智能的基本知識(shí)很有益處。

本書(shū)體現(xiàn)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性之處還包括:每章最后都附有推薦讀物,可供教師進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的拓展閱讀,此外還給出了關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)的中英文對(duì)照表述,對(duì)名詞的出處、來(lái)源做了盡可能規(guī)范的解釋。全書(shū)最后還給出了8個(gè)附錄,對(duì)于教師查找相關(guān)信息提供了幫助。