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高校的計算機應用專業從上個世紀90年代的熱門與緊俏到日前的招生與就業困難，其中的變化很值得我們教育工作者作深刻的反思。長期以來，高職院校計算機應用專業以一專多能的專業定位培養計算機方面的人才，這種人才培養模式最終導致計算機應用專業舉步維艱。以浙江東方職業技術學院為例，學院的計算機應用專業畢業生中有近90%的學生畢業后沒有從事計算機行業，絕大多數畢業生走上社會后需通過其他的社會實踐或學習才能獲得工作。學校的生源質量及人數也都在下滑，學院計算機應用專業的招生從早期的3個班直降到1個班?？梢娪嬎銠C應用專業的發展形勢將越來越嚴峻。
1 計算機應用專業發展困難的原因
1.1 社會發展的必然
計算機應用專業最初熱門的主要原因是大家都認為計算機是門高科技的學科，對其崇拜，都去追寵，然而隨著社會的飛速發展及計算機軟硬件的不斷升級更新，計算機已經不像早期那樣神秘，現在的計算機就像電視一樣走進了普通老百姓家，計算機的操作也十分簡單，于是報考計算機應用專業的學生便隨之減少。
1.2 計算機應用專業的專業定位問題
當前很多高職院校都開設計算機應用專業，他們制定的計算機應用專業的人才培養目標是讓學生有扎實的計算專業提供論文寫作和寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net機基礎知識，有較強的計算機辦公自動化應用、數據庫等常用軟件應用、網絡基本應用等能力，畢業后能夠在企事業單位相關部門從事計算機辦公自動化和計算機軟件應用等相關工作，其核心思想是一專多能。
這種專業定位在早期的確合理，同時高校用這樣的專業定位為國家培養了很多計算機方面的人才，不過這種專業定位所帶來的隱患在當時并沒有顯現出來。首先，上世紀90年代人學畢業生實現分配制，所以沒有就業難的問題；其次，當時信息化水平不高，很多企事業單位和政府機關只用計算機進行打字、復印等比較簡單的工作，計算機應用專業的畢業生分配到單位后，體現不出個人能力的好與壞，這種假象迷惑了很多人。
現在這種一專多能思想專業定位所存在的問題已顯現出來，具體表現在以下幾方面。
（1）為了多能，專業課程開設過多，但由于課時總量的限制，每門課程只能講到一定的程度，并不能深入進去。
（2）學生掌握的知識多而膚淺，很難達到學以致用的目標。
（3）專業課程理論過多、過舊，與社會需求相差甚遠，平時實踐類課時少且遠離社會實際應用，學生所掌握的操作技能不能達到企業用工需求，最終導致學生就業困難。
（4）學校的學生成績測定方式存在問題，現在還有很多高職院校對學生的成績評定局限在一紙試卷上，考查學生的實際動手能力不夠。
上述問題給學生帶來的不利影響主要表現在兩個方面：
（1）隨著市場經濟條件下的競爭日趨激烈，國有企業與私營企業用工的條件越來越現實，他們需要上崗就能工作的員工，招聘會上的常見詞“有工作經驗”是最好的體現。這對于那些在學校里學了很多計算機專業知識但缺少職業性的動手能力的畢業生來說是不小的打擊。
（2）計算機的工具特性使計算機在社會上的應用呈現多樣化趨勢，現在很多職業要求是既要懂計算機，還要懂其他相關知識。對于那些僅學習計算機應用但水平不高的畢業生來說，找份滿意的工作相當困難。溫州地區的一些計算機專業的工作崗位，如平面設計師和網頁設計師的職業，公司希望招聘美工好的員工，對于那些PS，CORELDRAW，網頁三劍客等應用軟件操作非常熟悉的畢業生來說，他們還要去學習美工方面的知識。
1.3 計算機專業的學生素質下降
隨著高校的擴招，其生源素質也逐漸下降。學生的英語和數學知識掌握不夠，學習計算機的深層知識困難較大，最終導致很多畢業生走出校門后，感覺到自己處在一種高不成低不就的位置上，很難實現就業。浙江東專業提供論文寫作和寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net方職業技術學院目前的計算機應用專業2007級的3個班中，高考分數基本都在350分以下。還有部分學生是從職高通過學校的自主招生上來的，他們在職高基本沒有學習英語和數學，升到高職院校學習，感覺知識跟不上，最后發展到學不下去，不想學的程度。
2 計算機應用專業發展之路
2.1 拆分細化，社會發展的必然選擇
針對目前的社會需求，應該把計算機應用專業拆分和細化，把早期的一專多能思想改變成一專一能的思想，可以把計算機應用專業拆分成一些生命力更強的專業。如企業辦公自動化（MIS，信息管理方向）、企業Ⅵ設計（平面設計方向）、Internet管理與維護（計算機網絡技術方向）、企業網絡安全（計算機網絡技術方向）、WEB設計與開發（軟件技術方向）、數據庫應用開發（軟件技術方向）、計算機輔助設計（印刷，模具設計，服裝設計等方向）等。目前在國內許多高職院校的計算機專業設置中已經開始朝這個方向邁進，下面是對一些高職院校的縱向和橫向分析：
溫州職業技術學院2006—2009年計算機相關專業變化情況詳見表1。從表中可清晰看出溫州職業技術學院近幾年從計算機應用專業中分離出計算機信息管理，電子商務，計算機網絡技術，計算機多媒體技術等專業。
浙江省其他主要高職院校計算機應用專業分離情況詳見表4，其中杭州職業技術學院分離了計算機多媒體技術和軟件技術。寧波職業技術學院設置了動漫設計與制作專業、計算機網絡技術專業、軟件技術專業等新專業。金華職業技術學院設置了電子商務、通信網絡與設備、樓宇智能化工程技術、計算機網絡技術、軟件技術。在新專業中，最明顯的從計算機應用專業中細分出來專業就是樓宇智能化工程技術，該專業是計算機應用專業中的網絡工程方向應用。
從全國部分示范性高職院校計算機專業設置情況詳見表5，該表列舉了我國幾所非常著名的高職示范性院校，其中深圳職業技術學院在計算機應用專業基礎上分離出計算機輔助設計與制造、計算機網絡技術、計算機信息管理、軟件技術專業。蕪湖職業技術學院在計算機應用專業基礎上分離出網絡系統管理、計算機網絡技術專業。武漢職業技術學院在計算機應用專業基礎上分離出計算機網絡、軟件技術、信息管理、游戲軟件、IBM軟件測試、IT智能樓宇，值得一提的是 該校新專業中的游戲軟件、IBM軟件測試、IT智能樓宇專業都是面向某種具體應用的專業，這些專業具有很好的前景。
2.2 培養方式必須堅持以職業為導向，走工學結合之路
計算機專業提供論文寫作和寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net的工具性決定了計算機必然成為其他職業的附屬技能。隨著高職高專教育的不斷發展，計算機文化已經融入到各個專業的教學過程中。故在平時的教學中要以職業為導向進行教學。如企業辦公自動化專業，除了要講授OA的相關軟件，還應該講企業管理，企業的信息化，業務流程等專業知識。
走工學結合之路是大勢所趨，工學結合教育模式的最大特點就是以職業為導向，以提高學生的實際工作能力目的。該模式使學生在學習過程中理論聯系實際，提高其理論學習的積極性.同時讓學生真正走進企業，為將來的就業打下堅實的基礎，但以職業為導向，走工學結合之路只能暫時解決計算機應用專業發展上的困難，因為社會發展的大趨勢不可違背，計算機應用專業被拆分細化是歷史的必然選擇。
3 結語
由于社會的發展以及對計算機應用新的需求，計算機應用專業一專多能的專業定位已經失去了生命力，計算機應用專業必然會在未來的幾年內消失，取而代之的是社會上需求廣，生命力更強的從計算機應用專業中拆分和細化出來的更多新專業。我們在對高職院校計算機應用專業發展的問題研究上還存在著一些不足，如當前高職院校計算機應用專業學生就業情況分析，對高職院校計算機應用專業招生計劃及報到率沒有詳細數據對比分析。為了更好地研究高職院校計算機應用專業的發展之路，今后的工作將對以上問題進行詳細研究。
參考文獻：
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關鍵詞：信息與計算機 啟發 動手 多媒體
中圖分類號： TP316 文獻標識碼： A
在重慶市教委高職高專專業目錄中，“信息和計算科學”成為熱門專業學科。該專業的培養方向為企業和單位培養和輸送計算機專業技術人才和操作員，滿足社會人才市場的需求。怎么樣把這專業辦好，辦活，,我們計算機教育工作者為之探索的問題。隨著數字信息化技術的突飛猛進的發展，信息和計算科學更新迅速，招生面廣大，就業市場對此專業學生的需求，對管理工作者來說一方面是機遇，另一方面是挑戰。要辦好此專業，最重要的就是強化計算機專業基礎學科教學,充分發揮信息化優勢。
信息和計算機相對來說是新興專業，我們教育工作者都在不懈探索當中，在教學實踐中積累經驗，在橫向教研中獲取最新迅息,師資也需要接受繼續教育以適應更新軟件的應用和不同領域的監控操作，學校的實力水平，教材的選擇很多因素的組合，此專業畢業生中在企業或事業單位的就業情況的回饋信息。林林總總的情況都必須考慮到位?？偨Y出以下幾點急待解決的問題第一：信息與計算機的專業特色不明顯。造成了學生在學校畢業后就業方向不明了，體現不出專業技能。第二： 沒做到信息和計算機專業的完美融合，傾向計算機專業。沒有體現信息產業的更新性，跟不上日新月異的IT技術。 第三：在選擇教材時沒科學認真研究，應注重教材的實用性和操作性，理論深度適中，讓學生學以致用，把科知識和技能真正用在以后就業的工作中。 第四：機房建設有待加強，此專業教師專業素質和職業素養的有待提升。
我校從開設計算機專業擴展為信息與計算機系，已十幾年，輸送了大批該專業的學生到大中小企業就業。通過這些年的教學和管理實踐、科技鉆研和高校教育工作者們橫向交流，形成了先進的教學理念和總結出一些教學經驗。我就信息和計算專業教學管理過程中出現的教學問題、教學理念、教學策略等方面的內容闡述自己新的觀點。
第一、強化計算機專業基礎學科教學,充分發揮信息化優勢
信息和計算機科學專業是信息科學、計算機科學、運籌是由信息科學、計算科學、運籌科學相互滲透融合而成的新興專業，培養學生們具備熟練應用計算機，計算機語言，應用工具和實用軟件的基礎操作技能和簡單編程能力；訓練學生具有良好運籌具有思維能力,掌握現代信息和計算科學理論知識、傳輸操作技能的技術人員或技術工人，涉足廣告業，企事業計算機管理以及設計，計算機信息工程領域。在教學過程中培訓學生良好的邏輯思維能力,嫻熟的操作能力以及拓展思維創新時尚的設計能力。
第二、課堂教法設計新穎，注重互動,運用啟發式教學
子曰：“不憤不啟，不悱不發?！备鶕虒W原理，啟發教法應用在教學實踐中，教師作為主導，,以學生為主體,采用知識講解演示和學生反復操作以及教師提問學生回答，以及主題討論、演講等教學方法,課堂設計新穎，教師組織嚴密，充滿活力,讓理論知識靈動起來，學生掌握起來更輕松，扭轉傳統的填鴨式教學，采納先進的教學理念和措施?！吨芤住は缔o上》：“引而伸之，觸類而長之，天下之能事畢矣也?！眴l學生找思考問題的切入點，培養嚴密分析問題的能力，具有創新思維， 融會貫通“。在考查課程中，不一定要出紙制試題考試，也可以請每位同學演示或演講，同學在競賽中獲得學習動力和興趣，搜集更新資料，精益求精，激起他們的求知欲，同時也會主動地收集查詢信息。鍛煉和提高他們在實際工作中解決新問題的能力。
第三、借助多媒體教學突顯信息優勢的教學措施
傳統的教學模式已經不能適應現代的計算機課程，要突顯信息優勢，必定以文字、圖形、圖像、聲音、影視和動畫等形式展示。通過多媒體的承載以視覺，聽覺，感覺的多種形式沖擊學生大腦?，F代信息的媒體Medium的優點就是時效性，音畫性，立體性，讓操作過程更加靈動有趣。多媒體教學是新穎的教學手段，切合了信息時效的優勢，豐富的教學資源和優良的教學環境。如Word2003,Photoshop,CAD,平面設計和FLASH課程，都離不開多媒體教學,教師精心制作PPT課件，把抽象的知識變得栩栩如生，學生通過大量的實例反復演示和操作，很容易掌握操作要點，有利于突出重點、化解難點,深入淺出得講解知識。
第四、重點抓好上機實踐環節,培養嫻熟手法及提高創作設計能力
在信息和計算機專業課程中，理論和實踐是相輔相成密不可分的，教師在引入講授理論知識的前提下，從就業方向來看，必須更注重培養學生的動手能力，操作手法。例如《Photoshop》課程就是操作性很強的課程，在每次上機課之前，要求學生必須預習操作相關章節，明確上機目的和要求，先做一個畫面大概效果圖。在上機過程中，學生一人一臺電腦，教師指導學生圍繞操作主題，修改畫面，使之清新，時尚，顏色結構諧調，做到學生每人一臺機器,獨立操作,力求教師檢查指導每個同學的作品，及時指出學生的缺欠和錯誤，第一時間修改，讓學生反復操作，使之掌握。隨著學校的發展，強加了機房硬件建設和輔導人員素質的提高，為加強學生的動手能力提供了優良的設備和環境。
教學科研并進，加強教師隊伍專業素質的提高。
教學經驗在不斷總結不斷交流學習中總結點點滴滴出來的，是建設信息計算機專業教學水平的衡量標準。科研和教學是齊頭并進，相互促進的。科研論文是各個教師在教學過程中遇到的不同問題，和不同的解決問題的方法的共享文字，百花爭艷的見解和實踐措施,通過教學交流會展示出來，增長教學研究學術水平。 另外選定適合學生水平和實用性的教材和課件，以課為本，以效為本，以人為本。.依托教學大綱和實際需要，為師生教學應用而編選的材料。主要要求適合學生水平，實用意義的教科書、講義、講授提綱等。
“其用志不專，探索不精，聞見不博，攻習不久而能得圣賢之意者，無有也?！保虼嗽谶@專業教學領域里必須孜孜不倦地探索研究。以上五點是我在多年教學管理和教學實踐中個人教學心得,有待于在今后的教學實踐中進一步改進和完善。
參考文獻
[1]吳鋼.淺論信息和計算科學的專業建設和改革摘要:教育教學探究專輯(一)[J.高等理科教育,2007摘要:
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筆者從事計算機英語課程教學多年，在以前的論文中也曾對學生學不好專英的原因進行過研究。簡而言之，不外乎該課程比較乏味、理論性比較強，課本中的英語科技說明文理解起來難度過大，實用性不強等。為了提高教學效果，筆者陸續在《計算機專業英語》及其他專業英語課程教學實踐中，針對以上問題，在教學過程、考核方法上都做了大幅度的調整，收到了較好的效果。
2、教學改革的具體方法
《計算機專業英語》中的主要內容應囊括所有計算機技術的內容，主要有HistoryandFutureofComputers、OrganizationofComputers、DataStructure、OperatingSystem、SoftwareEngineer-ing、ProgrammingLanguages、TheInternet、DatabaseManage-ment、Multimedia。首先在選擇教材上，不能使用特別困難的教材——本來課程就很復雜了，如若用難度過大的教材，讓學生望而生畏，就非常不好。教材難度適中即可。本學期我在五個平行授課班級中都實施了教學改革。教學改革的具體方法如下：緊扣大綱，把課程內容分為九個單元，根據重難點來劃分課時。每個單元的內容相對獨立。在每個單元的內部，把課堂內容劃分為以下四個部分：
2.1課文內容的講解。鑒于課文內容基本上都是本單元內容的專業科技說明文，在講解的時候應特別注意聯系學生學習過的內容，把學習過的知識點進行梳理，引領他們更好地理解內容、溫故知新。
2.2針對本單元的內容，找出合適的聽力資源，做一次聽力材料?，F在的大學生，聽力環節其實是普遍比較薄弱的。那么，每個單元做一次聽力，雖然不能從數量上取勝，那么在質量上就應當注意。但和實用英語的聽力材料不同的是，應當選取和計算機專業相關的材料，如果選取的材料能和本單元的內容相吻合就更好了。比如，OrganizationofComputers這一個單元里，我找的聽力材料就是關于某硬件設備壞了需要維修的一個小對話。學生們剛剛學習過硬件設備的說法，那么，在這里就很容易能聽出是哪個部件出了問題——很容易就能提高他們的注意力，提高他們在課堂的成就感和滿足感。
2.3針對本單元的內容，布置本單元的課堂任務。本課程是一門面向應用的、具有很強的實踐性與綜合性的課程。通過理論教學和任務環節的訓練，以完成一個個具體的任務為線索，把教學內容巧妙地隱含在每個任務之中。在完成任務時，也鞏固了理論基礎。理論聯系實際，提高學生學習興趣和效率。比如在DataStructure這個單元中，我布置的任務有以下兩個：（1）講解兩種主要的數據結構（備選的數據結構有列表、鏈表、堆、樹、數組、棧等）；（2）情景對話：關于學習數據結構中的經驗交流。學生需要提前準備好材料，在課堂上來進行表演。通過這兩個任務的選擇性完成，學生在準備和表演的過程中，可以對其中任意一個內容的理解都比只是聽講來得更深刻更有體會。而且，開口說英語也可以有效改善“啞巴英語”的現象。既鞏固了所學內容，又鍛煉了口語，一舉兩得。
2.4給學生布置一些課外閱讀的材料，內容和本單元課程緊密相關，但難度可以降低一些。以學生自己閱讀理解為主，為保證效果，需要針對閱讀材料，提出問題，讓學生回答。潛移默化地使他們養成閱讀的習慣。
3、考試方法改革的具體措施本次考試方法改革中，采用過程考核的方式，最主要的有兩種形式：
3.1單詞和句子的聽寫，兩個單元一次，共四至五次成績，其平均分作為平時成績。這樣讓學生把功夫用在平時，掌握大綱要求的專業詞匯?？梢员苊鈱W生到期末狂背單詞，考完試立刻忘光的現象，真正擴大學生的專業詞匯量。
3.2在班級內部以5—8人一組，在教學時間內根據教學大綱將課程內容分成九個任務，即上文中提到的課堂任務。每個小組自選四個任務完成。根據學生每一次任務的難易程度、完成情況和工作態度，制定不同的分值，給出成績。每位同學的期末成績即以這四至五次任務的平均分組成。
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關鍵詞：研究型大學；計算機專業；學科建設；人才培養
2009年8月，筆者在國家留學基金委的資助下來到美國佛蒙特大學(University of Vermont)訪問。該校是美國知名的公立研究性大學，在美國U.S.News & World Report雜志2010年全美最好的大學排名中位列公立大學(總計500所以上)第39位，是近期排名提升最快的大學之一。與眾多世界知名大學相比，佛蒙特大學僅擁有9867名本科生、1384名研究生及1300余位教職員工(uvm.edu/about_uvm)。筆者訪問的計算機系擁有研究系列教師10余人，另有專職教學人員若干名。雖然規模較小，但在一些研究領域卻具有重要的國際影響力。由于該校情況與我國很多重點大學類似(資源相對緊缺，經費并不是十分充裕)，因此對國內眾多的重點大學計算機系有很好的借鑒意義。
1 本科教學
與其他美國大學一樣，佛蒙特大學計算機系實行的是純粹的學分制管理模式，任何本科生只要取得預定學分，即可順利畢業。這種模式的好處較多。首先，學生可以跨年級選課，大一學生可以選修大三甚至研究生課程。由于跨年級的緣故，學生可能缺乏某些基礎知識，就要自學補充，提高了自學能力。其次，教師沒有考試通過率的壓力。由于學生畢業沒有年限約束，任何未通過的課程均可以反復注冊學習(每次需要重新繳費)，不存在國內的未及格學分達到多少就要退學的規定。因此教師的平時測驗和考試都可以自行掌握難度，不用擔心因為通過率而受到外界(學生、教學管理機構等)影響。
與美國的本科教學相比，圍內的教學改革尚未完全到位。盡管很多高校實施的是學分學年制，但實際上還是學年制。學生的白由度小，對未通過學分的控制導致很多學生考試后找老師“要分數”及最后的所謂“清考”現象。特別是在目前班級規模普遍較大的情況下，為了確保通過率，在實際操作中不得不降低教學要求。
2 研究生培養
2.1 課程強度高
在佛蒙特大學，選課十分自由，本科生可以選修研究生的課程，而研究生可以跨院系選課。由于擔任助教可以免去當年學費(每門課程按照學分不同，學費多在一千多美元)，因此研究生大多愿意在第一年主動承擔一兩門課程的助教工作，這在一定程度上緩解了師資不足的問題。該校計算機系的研究生課程信息量非常大，往往一次75分鐘的課程涵蓋了大量內容，這就要求學生在課后查閱大量的文獻作為補充。以人工智能課程為例，該課關于函數式語言LISP的介紹僅有一課時，10多頁幻燈片。而課后練習要求學生自行查找下載LISP，根據要求完成一個小型自然語言處理的作業。網上能找到的LISP開發環境有10多種，其中僅Emacs LISP的完全手冊就有800多頁，快速入門手冊都有200多頁，這就要求研究生要在短時間內掌握大量新知識，并靈活運用。這種大信息量的高強度訓練為將來的科研和實驗奠定了良好基礎。
而在國內，高校對研究生的教學關注度普遍低于本科。以教學改革項目為例，主要也集中在本科課程。近年來，鑒于大學生就業的嚴峻形勢，不少學生將讀研作為逃避就業壓力的手段，使碩士研究生存在“泛本科”化趨勢。研究生招生規模的擴張使國內很多研究生課程也采取大班教學模式，一門課上百人的規模也不少見，課程的“含金量”不足。
2.2 管理模式靈活
佛蒙特大學計算機系每年碩士研究生的數量在20名以內，博士生只有若干名，但每年發表大量高水平論文。該系每位研究生均有固定辦公室，系里統一配備計算機和軟件。由于就業與畢業論文質量息息相關，同時部分研究生的獎學金由導師提供，工作進展是否順利將直接關系下一年度獎學金的情況，因此研究生均很自覺，心無旁騖地從事研究工作。這不僅可以限制導師的招生人數和質量，還能確保研究生努力工作。由于每位學生每年的獎學金高達數萬美元，因此導師招收研究生時十分小心，精挑細選。在科研團隊方面，除了每周的討論班外，每位導師還要安排與自己研究生的單獨會面，一般每人半個小時到一個小時。在會上，每位研究生要向導師匯報工作進度、困難及自己的設想，如果一周沒有做什么工作，見面時就有很大壓力，因此切實地推進了學生工作。
與此類似，我國的很多重點大學也要求導師為研究生提供獎學金，但是存在一些問題。首先，獎學金多在研究生入學階段一次性支付，導致無法在讀研過程中對學生進行有效約束。研究生一旦入學，導師就得千方百計保證其順利畢業，這種壓力的不對等增加了研究生管理的困難。其次，高校系統提供獎學金的額度相對較少，可能出現導師大量招生的情況。當學生數量超過一定額度時，難免就會出現“放羊”現象。在科研團隊方面，現在討論班制度已經在國內推廣開來，但每周導師與學生的單獨會面制度還有待建立。當然，這一切還依賴于研究生培養機制的配套建設，如果一位導師指導過多研究生，客觀上就難以分配單獨會面時間。
2.3 培養過程嚴格控制
在佛蒙特大學，只有經過嚴格篩選的學生才有資格攻讀博士，這些博士生經過課程學習后進入學術研究階段。每位學生在與導師協商過程中選擇畢業論文的方向，學校提前一周以上公示博士論文的開題報告題目及摘要，任何感興趣的師生均可以參加該開題會。博士生的開題報告由專門的學術委員會評價，該委員會通常由5位教授構成。每次開題時，博士生首先介紹該方向的研究現狀、待研究的問題、自己的研究思路及取得的初步研究成果。其后是自由提問時間，現場的聽眾均可以就自己感興趣的問題提問。最后非學術委員會的聽眾退出會議室，由學術委員會專門提問并決定開題報告是否通過。每位博士生的開題報告通常耗時3個小時左右，一些未能順利通過的博士生就直接轉為碩士畢業。最后的博士論文答辯程序更加嚴密，需要專門的外審和現場答辯。
目前，國內的高校也普遍推行開題和中期考核制度，然而執行的嚴格程度與美國高校還有一定差距。我們每位學生的開題時間往往在半小時至一小時之間，提問通常只占一小部分時間。而中期考核的約束力尚弱，絕大多數博士生都可以輕松通過考核。
3 學術研究
3.1 局部突破
佛蒙特大學計算機系的研究基本凝練在3個方向：數據挖掘、 分布式系統、演化與基于智能體計算。每個方向的研究都具有很強的影響力。以數據挖掘方向為例，該系教授曾經連續兩屆擔任國際頂級雜志IEEE Transaction on Knowledge and Data Engineering(TKDE)主編，并主辦了Knowledge and Information System(KAIS)雜志。該系的數據挖掘課題組吸引了多名教授的近10名學生參加，每年在國際頂級會議KDD和ICDM及著名雜志均有大量高水平成果發表。這一研究組是國際公認的高水平課題組，其成果被世界眾多學者競相引用。將有限的資源集中在幾個領域，是該系研究獲得同行矚目的關鍵原因。
在凝練研究方向方面，國內很多大學存在研究領域全面開花、四處出擊、多而不強等問題，往往一個中等規模的計算機系卻力圖做到“軟硬”兼施，各個領域都有人做但又缺乏有國際影響力的成果，因此還亟待提高。
3.2 跨學科交叉
在佛蒙特大學計算機系，每一個主要研究方向都與本校其他院系建立了較為緊密的聯系。比如數據挖掘方向的研究人員與該校生物醫學專業建立了良好關系，雙方在生物醫學數據挖掘和預測方面有實質性合作，聯合申請NSF的項目，并共同完成課題。該系的跨院系交叉貫穿了整個項目執行期間，包括課題選擇、申請、研究及論文撰寫等，形成了良性循環。
這種合作模式值得國內高校借鑒。目前我們一些院系的跨學科合作主要停留在項目申請階段，一旦項目申請成功就各干各的，缺乏貫穿整個項目的精誠合作。
3.3 研究目標單純
佛蒙特大學計算機系教授并不承攬來自企業的信息管理系統類項目，而主要專注于國家層面的學術研究課題(包括國家自然基金、國防部項目等)。在美國，來自企業的信息管理類課題通常是通過院系尋找合適的兼職學生，并以獎學金形式支付相應的報酬。這種模式較好地將大學與企業(或者商業研究機構)的角色分配清楚了。大學主要從事理論基礎層面的前沿探索，而應用技術開發則由企業承擔，同時科研經費與教授收入的水平關聯程度也較小。教授獲得國家縱向課題后，除院系提取管理費外，剩余的經費主要支付研究生獎學金。在這種體制下，教授更加專心于科研，在經費足以維持研究的情況下，不用為項目疲于奔命。
目前，我國的縱向經費存在一定的“重設備、輕人力”現象。在計算機科學領域，多數情況是設備(個人計算機及網絡設備)十分廉價，而最需要花錢的是人力成本。在國內的很多大學，許多教授為了支付研究生的獎學金及必要生活補貼，不得不承攬大量的應用開發類課題，在一定程度上違背了大學的學術探索宗旨。
4 結語
本文主要介紹了佛蒙特大學在資源不夠充裕的情況下采用出色的管理模式，在教學安排、研究生培養和學術研究組織方而取得的不俗成績。我國正在制定《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》，希望在未來十年左右的時間建成若干國際一流大學。就計算機學科而言，盡管國家的投入持續增加，但與發達國家相比，資源仍顯不足。佛蒙特大學的發展模式對我國高校發展具有很好的參考價值，希望本文能夠起到拋磚引玉的作用。
參考文獻：
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一、當前計算機基礎教學存在的問題
陶行知先生是中國教育史上一位偉大的人民教育家，他說：“與其把學生當天津鴨兒填入一些零碎的知識，不如給他們幾把鑰匙，使他們可以自動去開發文化的金庫和宇宙之寶藏”。
“填鴨式”教育在今天的學校教育中仍是一個普遍存在的問題。教師在教學過程中往往忽視了“做”，對學生“滿堂灌”，導致學生對所學的知識只知其然，而不知其所以然，更別說將知識靈活應用了。為了考試過關，學生往往臨時抱佛教，死記硬背。所謂“教師講，學生聽，堂上記筆記，課后抄筆記，一切為考試，考后全忘記”。什么自學能力、生活能力、創新力，全都無暇顧及。這樣做，學生很容易產生厭學情緒，導致事與愿違。
計算機基礎是一門實踐性很強的課程，課程內容與實際生活密切相關。但現實是，相當一部分學生對學習計算機基礎課不太感興趣。我覺得這與當前的應試教育、教育內容脫離生活、教學方法不切合學生思想認識等這些原因是緊密相關的。
二、陶行知的生活教育理論
陶行知先生創立的“生活教育”學說，集中了古今中外教育家的思想精華，奠定了我國教育改革和發展的思想基礎。不僅在他所處的時代起了積極作用，對于今天的教育仍然有非常好的指導意義。
在陶行知生活教育理論中，“在生活里找教育，為生活而教育”的觀念相當明確，他說：“沒有生活做中心的教育是死的教育，沒有生活做中心的學校是死的學校，沒有生活做中心的書本是死的書本”。教育這個社會現象，起源本文由收集整理于生活，生活是教育的中心，教育應為社會生活服務，在改造社會生活中發揮最大的作用。
生活教育由“生活即教育”、“社會即學校”、“教學做合一”三大原理所組成。“生活即教育”強調教育決不能脫離生活，教育目的、內容和方法，都不能脫離現實社會生活的需要； “社會即學校”是指學校要與社會密切相聯系，擴大學校對社會的積極影響；“教學做合一”實際上是知行合一， 把單純傳授知識，死教書、死讀書的教學轉移到培養學生的生活力和創造力的軌道上來。實行啟發式教學，注重培養學生分析問題、解決問題的能力和創新能力。
三、陶行知生活教育理論在計算機基礎教學中的應用
隨著技術的發展，如今計算機在生活中、工作中應用廣泛。計算機基礎課程實踐性強，如果教學跟生活脫離實際，教育出來的學生就會空有理論知識而沒有動手能力，這樣的人才是不能適應現代化的需要的。
因此，生活教育理論對指導計算機教學改革同樣有十分重要的意義。運用陶行知“生活教育”理論實施生活化教學，將教學活動置于真實的生活背景之中，激發學生學習的興趣，將教學的目的要求轉化為學生的內在需要，讓他們在生活中學習，在學習中更好地生活，發展學生的多元智能，培養學生的生活能力、創新能力。
如何將生活與計算機基礎教學相結合呢？下面是我的一些實踐經驗。
1.改變教學目的，激發學習興趣
學校要求學生要通過計算機一級考試。于是上課時，往往會給學生強調考取計算機等級證書的重要作用，期末考試的重要。而忽視了教學的主要目的不是考試，而是教會學生將計算機知識靈活應用到生活、工作中。改變教學目的，老師才會擺脫教材的束縛，在教學中不是簡單地教會學生這個工具，而是靈活地應用知識，去解決生活、工作中的問題。上課時多給學生展示往屆學生的優秀作品。這些優美的作品不僅可以激發學生學習這門課的興趣，增加他們對學好這門課的信心。同時讓他們從心里意識到這門課程是非常有趣的，對生活和工作也非常有幫助。
2.改變教學方法，將計算機知識應用于生活、工作
教學內容的選擇要注意給學生一定的創造空間，這樣才能真正使計算機成為他們的一個應用工具，而不是成為他們考試的負擔。在教學過程中，可以經常給學生布置一些跟日常生活相關的工作任務，下面舉幾個例子。
比如計算機的進制轉換，內容比較枯燥，而且對大多數非計算機專業的學生來說，感覺學完就是應付考試，沒什么很大作用。因此在課堂上，我提出“我能準確猜出每個同學的年齡”，一下子就引起了學生的興趣。然后我講解了二進制、十進制的知識，簡單介紹了操作系統中“計算器”這個工具的進制轉換功能，學生很快就掌握了其中的竅門。通過這樣的活動，將理論的知識轉化為生活中的技巧。
學習office辦公軟件時，更加可以跟生活、工作很密切的結合起來了。比如母親節就要來臨的時候，我要求學生利用所學過的知識給母親設計一張節日賀卡。在五一節的時候，我開展“五一節電子小報設計比賽”。在學習到powerpoint軟件時，那時剛好遇上“2008年奧運會福娃”的推出，因此我布置的作業是設計演示文稿，向大家介紹“2008年奧運會福娃”。這些練習都有很大的自由度，可以充分發揮學生的創新能力、設計能力。
也可以結合學生的實際需要開設一些教學內容。如給學生布置設計個人簡歷、排版畢業論文等這樣的實驗題目。學生每一年都要進行一次綜合測評，涉及到大量的計算，學生往往用計算器來計算，效率慢又容易出錯。通過excel的計算功能，讓學生對全班的綜合測評表進行計算、統計分析工作。這樣的實例還有很多，其實在教學的每一個環節，都可以跟學生日常生活結合起來。這樣的教學，一方面，激發了學習興趣，另一方面是讓學到的計算機知識能學有所用，讓他們體會到學懂計算機，真的對生活工作有幫助。
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關鍵詞：計算機圖形學；科學思維；學科結構；教學改革；教學方法
0 引言
大學的主要任務是培養人才，特別是培養創新人才。培養創新人才的基本途徑與方法有課程教學、參與科學研究與項目開發、對外學術交流等。然而傳統本科課程教學多注重傳授學科的系統理論等專業知識，不重視對知識產生原因、方法的介紹，如忽視思考解決學科基本問題的具體過程等，這會造成課程教學傳授知識與科學研究相脫節，導致學生的知識結構產生缺陷，不利于他們將來從事創新等研究工作。為配合計算機圖形學課程的教學改革，根據計算機圖形學課程的特點，筆者提出一種面向科學思維的教學新方法，它能有效彌補傳統本科課程教學的不足。
1 面向科學思維教學方法的基本要求
常見典型的教學方法有：結構主義的教學方法、建構主義的教學方法、問題（任務）驅動教學方法等。這3種方法各有其優缺點，一個好的教學方法最好能全面綜合這3種方法的優點。面向科學思維的教學方法要求把思考問題的方法、系統分析與綜合的方法、科學研究的工作方法、查找資料與抽象的方法等知識產生的方法引入課程教學中，有效講解學科專業知識是根據發展需求、通過研究各種問題產生的；專業理論體系或與其學科結構是由多項研究成果形成的，這些知識是科學研究與科學思維產生的結果。
結構主義、建構主義與面向科學思維教學方法的異同點見表1。
2 確立計算機圖形學課程的教學內容與教學模式
2.1 傳統計算機圖形學課程教學改革的原因
2013年以前，國內外傳統計算機圖形學課程教學以講授圖形標準（顯卡驅動與顯示圖形等子程序的集合）或CAD為主。這種CAD與計算機圖形學（即圖形標準）學科的劃分有問題，它只便于圖形標準的硬件實現，卻因基本概念不全導致這兩者均不能獨立講清三維真實感圖形的自動生成原理以及計算機程序設計的基本規律，更不能總結計算機圖形學的研發成果與發展規律，不能滿足計算機圖形學學科建設發展需求。
2.2 用系統分析與綜合的方法確立計算機圖形學課程的教學內容
2.2.1 系統分析：從理論上確立實現計算機圖形學課程目標的發展路線圖
本課程目標是用計算機程序自動生成類似人眼觀察世界獲得的觀察圖像（亦為學科研究的基本問題，它適合作為建構主義教學方法要求的教學環境需求問題）。為此至少要完成3個子任務：①掌握三維圖形的生成原理；②掌握生成三維動畫等圖形的程序設計；③理順新課程教學內容與圖形標準、CAD的相互關系。
1）第一個任務的實現方法。
照相機生成照片遵循光線傳播生成三維圖形這一物理原理，計算機生成所有三維圖形（包括光線跟蹤算法、輻射度算法、投影、多邊形填充、紋理映射、陰影算法、圖像融合算法與二維直線的生成等）也應遵循該原理。這是本課程知識理論體系的完備性與一致性的基本要求，它決定了計算機圖形學的學種性質與教學定位。
2）第二個任務的實現方法。
用輻射度和光線跟蹤算法生成的三維真實感圖形等程序，是一類典型的顯示圖形的計算機仿真應用程序。故計算機圖形學的編程實現既遵循計算機仿真的基本原理，也遵循計算機程序設計的基本規律。
計算機仿真遵循系統（決定被仿真對象的范圍與其行為特性）、建模（用數學模型描述仿真實驗對象）、仿真算法（計算機通過執行該仿真算法，進行仿真實驗）與評估（檢驗仿真實驗的結果是否與應用需求保持一致）這一基本原理。
計算機程序設計應遵循計算理論可計算性的實現前提對程序設計的規范要求：①待解問題被模型與系統形式化方法所描述；②這種描述要轉換成算法；③算法要有合理的復雜度。
這里，形式化描述指用數學符號、邏輯符號與流程圖描述并要求保持邏輯上的一致性。系統的概念被本文定義為軟件系統：它按解決問題的系統流程要求，編程實現數個模型描述數據與命令的輸入、存儲管理、運算處理、輸出顯示4個過程，能直接達到自動運行軟件的設定目標并具有完整動態結構的綜合程序。軟件系統的概念是國內傳統計算機核心課程教學缺失的重要概念。
故三維圖形學的教學內容，主要用3組數學模型描述可視物體、燈光、照相機物理模型的物理特性（如用幾何模型、材質模型與紋理模型描述可視物體；用光線幾何模型、顏色模型、照明模型、輻射度算法和光線跟蹤算法等描述點光源；根據類照相機的觀察參數，用陰影算法、圖像融合等算法描述照相機模型；對光線跟蹤算法，應重構照相機模型）；在物理仿真、數學建模與軟件系統概念的指引下，編程構建三維圖形軟件系統，實現三維圖形的自動顯示。物體運動與變形、燈光變幻、照相機運動可形成計算機動畫。計算機游戲是用人機交互的操作方式并通過實時動畫與聲音有效描述具有智能行為能力的人（或動物）的多種社會實踐活動。
3）第三個任務的實現方法。
計算機動畫包含了傳統圖形標準與CAD的原理，所以在課程最后，可講解圖形標準OpenGL的原理與編程使用方法。同時圖形標準是游戲軟件的基石，是現代計算機應用不可缺少的基本配置。
2.2.2 系統綜合：介紹圖形學的基本原理與動畫軟件的實現方法
這要求教師先查找資料、匯集前人發表解決以上問題的不同論文與教材（解決課程教學問題的先決條件），挑選材料編寫課程講義，詳細介紹完成該任務所需的基本原理與實現方法，講義試用成熟后再編著出版教材。
教材按以下思路組織：用二維圖形學構建軟件系統概念的教學，用三維圖形學構建三維圖形數學建模的教學（直接用三維圖形構建軟件系統概念的教學，會導致課程教學內容的復雜化）。在每章的開頭，均提出應思考并解決哪些問題才能達到本章的教學要求，加強訓練讀者思考問題的習慣。
學完本課程，學生要能勝任計算機動畫軟件的設計與編程實現等任務。
2.3 歸納計算機圖形學的學科結構
以上教學充分展示：由物理模型（化學模型、生物模型、社會發展需求模型等）數學模型（數據模型是數學模型的一種簡單特例，其編程操作主要是數據的存儲與檢索，以實現數據庫軟件。根據數學模型“曲高和寡”的原理得知，數據庫軟件是應用軟件中應用面最廣的一類軟件；或用離散數學的方法、判斷規則與判據或可編程實現的自然語言與功能等描述解決問題的過程與步驟；或用通信協議描述數據通信過程要遵循的規則、約定等要求，這是網絡通信編程的基礎）軟件的系統功能與結構用算法語言實現程序編碼并形成算法軟件測試評估等過程所確立程序設計的基本規律。程序設計這一規律，能被雷達的設計與制造過程所佐證，如通過物理實驗確立雷達原理用數學模型描述雷達的工作過程設計雷達系統的功能與結構用電子技術制造雷達設備做好的雷達要通過測試評估才能交付使用等。
由此能用理論（物理原理、建模、軟件系統、仿真、程序設計）、工具（OpenGL、Direct3D、著色語言、ACIS、WebGL、OpenCL、3D游戲引擎等）與應用（顯示圖形的應用程序，如3D動畫或CAD、地理信息系統（空間復雜性高而時間復雜性低）、游戲與虛擬現實系統（時間復雜性高而空間復雜性低））3個學科形態描述計算機圖形學的學科結構。
2.4 用科學研究的工作方法確立計算機圖形學課程的教學模式
（1）選題（發現問題）：找任務、了解用戶需求、檢索閱讀資料并提出問題。自由選題要確立研究問題的科學性、目標性、創新性和可行性，并找準課題的申報渠道。提出問題是對任務深入思考或科學研究的前提。如計算機圖形學的學科屬性與教學內容是否成熟，是此前國際計算機圖形學教育界多年關注的教學疑難問題。
（2）分析問題：真實照片由照相機、可視物體與燈光3個主要因素決定，由此確立解決問題的方法。
（3）尋找解決問題的方法（提出假說）：首先用二維圖形建立軟件系統的概念；然后建立描述照相機、可視物體、燈光物理模型物理特性所需的數學模型，構建仿真光線在計算機場景與照相機模型中傳播，生成三維動畫圖形。
（4）做實驗解決問題（找尋證據支持假說）：針對建立的數學模型，選擇數據結構，設計算法，編寫程序源代碼并調試測試程序，構建三維圖形軟件系統，實現圖形的自動顯示。
（5）取得新成果（查新驗證）：改進學科的系統理論與基本方法，發表研究論文，推廣該研究成果或論證申報新開發項目，推動學科建設向前發展。當我們解決好計算機圖形學的教學問題時，就為撰寫本文并申報計算機圖形學國家規劃教材奠定了基礎。
由此構建程序設計教學的完整過程，并把程序設計拓展成科學研究工作方法的一種形式與組成部分。
該教學模式不僅把教學與科學研究兩個不同性質的學術過程結合在一起，還說明圍繞課程教學思考問題的訓練屬于科學研究領域思維活動的一種基本形式。
3 在課程教學過程中合理安排思考問題的訓練
教師在重點介紹、講解每個專題前，要考慮如何訓練學生根據學科的發展需求思考問題，這些問題是任務驅動教學法中各種問題的來源。
3.1 用二維圖形學構建軟件系統概念的教學
專題1：線段圖形的描述與生成?；締栴}：如何用數學的語言與方式（如描述函數）描述各種線段圖形的幾何形狀，以形成各種線段圖形的幾何模型？如何形成矢量漢字等子圖形高效率的描述方法？如何把這種描述函數轉換成算法，并根據其描述數據生成這些基本圖形？
專題2：實面積圖形的描述與生成。基本問題：用什么方法描述實面積圖形的幾何形狀，以形成各種實面積多邊形的幾何模型？如何利用顯示設備的繪圖功能生成實面積圖形？如何實現直線圖形邊緣的反走樣顯示？
專題3：圖形的基本運算?；締栴}：圖形運算的目的是什么？如何用幾何變換矩陣的方式描述圖形幾何模型的幾何變換？若用實面積多邊形的布爾運算構建新的復雜圖形的幾何模型，則布爾運算的數學基礎是什么？如何實現其布爾運算？
專題4：圖形的觀察運算。基本問題：如何把輸入到計算機中的圖形幾何模型描述數據，轉換成顯示設備坐標系中的圖形幾何模型描述數據？并調用圖形的生成算法顯示各種圖形的幾何形狀？
專題5：圖形數據與命令的輸入。基本問題：能用哪些方法把圖形模型描述數據與命令高效率地輸入到計算機中？如何利用輸入設備的數據輸入功能與顯示設備的圖形顯示功能，編程實現圖形數據的交互輸入？如何規劃應用程序中的人機交互設計問題？
專題6：圖形的數據結構。基本問題：圖形數學模型的種類與復雜、復合圖形的構建方法，這些對保存圖形幾何模型的描述數據提出了哪些動態管理上的要求？如何設計相應圖形的數據結構，才能有效地保存、管理存儲于計算機中的各種圖形描述數據（命令）？如何把圖形顯示區中的圖形描述數據編譯轉換成多種顯示設備能識別并運行的顯示指令代碼，以實現圖形的顯示？為編程實現各種圖形的自動顯示，需要確定編程處理圖形數據的基本流程和程序的功能與結構，以形成軟件系統的概念。
3.2 用三維圖形學構建數學建模的教學
專題7：照相機模型的建立與三維幾何圖形的顯示?；締栴}：如何用數學模型，特別是用矩陣的方法，描述照相機拍攝（投影顯示）三維直線圖形的物理過程？
專題8：平面物體幾何模型的構建與圖形顯示?；締栴}：如何用直線與平面函數描述平面物體的幾何形狀？如何記錄這種描述所形成的幾何模型數據？如何構建形狀復雜的平面幾何物體？如何顯示平面物體的幾何形狀與表面？
專題9：曲面物體幾何模型的構建基礎與線框模型圖形顯示?；締栴}：用什么方法描述曲面物體的幾何形狀并構建其幾何模型？如何顯示曲面物體的幾何形狀？
專題10：燈光模型的建立與光照物體的圖形顯示?；締栴}：如何用數學模型的方法描述燈光的物理特性？如何描述在燈光照射條件下幾何物體的可視物理特性？如何顯示光照效果的曲面物體的表面與幾何形狀？如何更有效地描述光線傳播的物理特性與變化規律？
學生按照這一思路進行選題，可考慮為實現像照片一樣自然景觀（如白光的薄膜干涉等現象）的圖像顯示，需研究哪些問題等，并發表其研究成果。課程教學內容成熟完整后，才便于界定計算機圖形學的學科內涵。
4 分析計算機專業主要課程的基本特點，提煉計算科學的學科結構
4.1 計算機教學此前無計算科學學科結構概念的原因分析
現有權威資料和維基百科、百度百科表明，此前國內外計算機教學均無計算科學學科結構這一重要概念。以下3點是導致這一現象存在的重要原因。
4.1.1 對計算工具的分類作用認識不足
盡管人們知道計算機是一種計算工具，計算機有廣泛的應用，計算機科學有自己的一套理論根據，但僅用“理論、工具與應用”很難全面概括計算科學的研究全貌與多項用途。事實上，計算機的系統工具對總結計算科學的學科結構非常重要。
計算機系統是一個能對編程實現的數學模型與邏輯模型，進行自動解算與推理的通用計算工具。這決定了程序設計在編程使用計算機上的重要性。
操作系統是對計算機的各種硬件資源與軟件資源進行程序管理，使計算機正常運行的系統工具軟件。同時，它能對用戶程序（命令）的輸入、存儲管理與自動運行提供服務（包括對通信進程進行有效監管控制），并用人機交互與圖形界面的方式記載這種用戶程序與命令操作的運行結果。
編譯系統是用高級語言編程必備的系統工具軟件，它可以把用戶用高級語言編寫的程序源代碼、編譯轉換成計算機能識別并自動執行的機器語言程序代碼。
算法語言是用戶為編程使用計算機的各種計算功能，用類自然語言的方式與計算機相互交流思想的符號表達工具。
這些計算工具本身沒有直接解決數學計算與邏輯推理等應用問題，該任務由編程解決。
這類計算工具是在實際應用過程中總結、提煉的結果，工具本身一般不直接解決最終的應用問題，這是工具的第一個特點。它的第二個特點是工具的制造具有遞歸性，即可用簡單工具制造復雜工具。它的第三個特點是專業復雜工具的制造方法與技術具有封閉性與隱蔽性，但這不影響他人對工具的操作使用；且其隱蔽、封閉性是工具使用方便、高效的主要原因。
軟件系統與計算工具等概念的形成，是用抽象的方法（從眾多事物中總結提煉出具有共同本質的特征、而舍棄其非本質的特征等內容）處理形成的結果。
4.1.2 傳統課程沒有講清計算機仿真的原理與計算機程序設計的基本規律
傳統計算科學的核心課程（計算機導論、計算機原理與系統結構、算法語言與數據結構、編譯系統與操作系統、軟件工程、離散數學、數據庫和計算機網絡）從未講清計算機程序設計的基本規律與計算機仿真的基本原理。學生往往通過課后大量的編程訓練，積累對計算機程序設計與計算機仿真的認識。這種程序設計經驗式教學培養模型，無助于學生總結并提煉計算科學的學科結構。相反，人們在算法語言與數據結構課程的教學上存在一些模糊認識。例如，算法語言是用一組語法規則與功能約定的一種符號標記系統，它讓人們掌握語言的符號約定、功能、特性以及用算法語句描述給定的數學計算與數據處理、邏輯判斷等――即其教學主要是完成程序的編碼訓練，由此形成算法；也為研制該語言的編譯系統做鋪墊。然而部分算法語言的教科書，只有一些算法驗證性應用實例，并把它們等同于計算機程序設計教學，這無助于初學者全面正確地掌握計算機程序設計的基本規律，因為學習算法語言后，他們還是沒有數據結構的概念。
數據結構是研究用程序編碼的方式，在計算機中有效實現多種類型數據的存儲組織（形成線性、非線性、網狀結構形式以及靜態或動態結構形式的數據存儲方法）、存儲管理、排序檢索與編程效率等任務的一門專業基礎課程。數據結構課程有很多計算復雜性的案例，是培訓人們掌握編程技巧的一種有效方法。因為編寫程序所采用的數據結構往往決定了算法的編碼實現方法，更重要的是，CPU是根據保存在內存各處程序代碼的邏輯次序、通過逐條讀取其指令代碼來完成用戶指定應用程序（或命令）的執行。如何規劃、設計、調度與管理內存的使用，這與數據的調度與管理原理類似，是數據結構討論的問題之一（常在操作系統課程中介紹解決該問題的方法。數據結構問題本質上屬計算機內存的動態、合理使用與管理問題）。而該課程中所謂抽象數據類型，是指在指定的數據集上定義對該數據元素進行多種加工等編程操作方法。這個數據集以及對其數據元素的加工方法（數據集與其加工方法均能遞歸定義），應來源于人們用數學的方法描述解決實際應用問題這一過程，該主次關系不能顛倒。沒有這些數據結構與程序編碼等基礎訓練，初學者很難規劃好一個軟件的系統功能與結構。
由于傳統的算法語言與數據結構課程教學無數學建模（它決定了解決多種應用問題算法的來源）與軟件系統的概念，故傳統的算法語言與數據結構課程沒有講清程序設計的基本規律。
4.1.3 傳統計算機課程存在教學問題
首先，傳統計算機圖形學課程存在教學問題，現已被本教學改革有效化解。
其次，軟件工程課程存在教學效果空洞抽象等困惑。若把新的計算機圖形學課程作為軟件工程課程的教學實習對象，可以有效解決該教學困惑。由于新的計算機圖形學課程可以講清程序設計的基本規律與計算機仿真的基本原理，這使軟件工程課程的教學從理論上能達到軟件全生命周期設計的教學目的。
第三，計算機導論與計算機基礎課程存在教學困惑。計算機導論應對計算學科發展的全貌作整體介紹，并理順計算學科與其他學科之間的關系，引導讀者根據自己的需求有效選擇學習不同的計算機專業知識。由于此前計算機課程存在以上問題，導致歷次獲國家級獎勵的計算機教學改革成果以通過有效載體進入課程教學，致使計算機課程教學體系仍然不夠成熟。這往往是行業外人士選修計算機課程的迷惑。因為自牛頓時代以來，用數學的語言描述自然科學取得的新進展，是各自然學科之間相互交流學術思想與成果的通用方法；然而目前其他自然科學工作者學習計算機后，卻無法順利地用計算工具的方法來表達其各自學科建設研究成果的數學模型等。這種計算機課程教學不便于計算機教育與其他自然科學教育進行對等有效的學術交流，并導致計算機基礎課程教學出現危機。另計算機教學無計算科學學科結構的概念，即人們沒有評判計算機導論教材好壞的客觀標準。計算機圖形學教學改革取得的新成果――發現計算科學學科結構的客觀存在，為重構計算機導論與計算機基礎課程提供了重要借鑒。
最后，計算機網絡課程存在不足。如該課程介紹網絡通信協議較多，卻較少介紹網絡通信工具的構建與編程使用方法，以及計算機網絡通信程序的編程實現，這不利于初學者承擔計算機網絡計算的重任。
4.2 借鑒計算機圖形學的教改成果。歸納計算科學的學科結構
傳統計算機核心課程缺少一門計算機的綜合運用課程，以總結并提煉計算機程序設計的基本規律與計算機仿真的基本原理。計算機圖形學課程可以很好地承擔這一重任。有了計算工具的概念與計算機圖形學課程后，可以重新分類、歸納已知計算機的多種應用。
成熟的計算機圖形學與傳統計算機核心課程的教學，使計算科學理論（即計算機的系統理論和專業知識。它需回答：什么能被工具有效地進行自動計算，用什么方法研究該命題并形成哪些結論、成熟的理論與發展方向；滿足何種條件的實物裝置能實現計算功能，計算裝置如何構造實現并使其正常運行、操作使用；可計算性的實現前提是什么，如何用該計算裝置實現這種自動計算，如何保證計算結果的正確性和計算裝置運行的安全穩定，該計算裝置有多強大的計算能力；計算理論與計算機專業各課程的關系等）、工具（算法語言、編譯系統、操作系統、計算機系統）與應用（數據存儲與檢索，數據計算、仿真、符號變換與推理，數據網絡通信，數據獲取、輸出表達與控制即多媒體）3個學科形態得到完整展現。它們是形成計算機專業多個發展方向（如殺毒與網絡防火墻、網絡存儲與查詢、網頁設計開發工具與網站建設、網絡瀏覽器，即時通信、流媒體與播放器、人工智能與專家系統、計算機嵌入式應用、計算機在通信與自動控制系統中的應用等）與綜合（如3D網絡游戲）或研發計算機硬件（計算機系統結構與CPU設計、計算機工程）的基礎。
因互聯網的應用，計算機網絡計算有網絡理論（在通信理論的支持下，如何可靠、快速、方便、安全地實現計算機信息描述數據的通信；網絡計算的理論基礎與基本規則是什么，如何利用網絡資源進行有效的傳輸與計算）、網絡工具（計算機與互聯網、路由器與交換機、調制解調器、Java、html語言、瀏覽器、Socket、遵循HLA標準的分布式實時仿真工具RTI、網絡游戲引擎）與網絡應用（如計算機數據通信與監管、電子商務、社交網站、網絡游戲、云計算、信息技術與信息系統、物聯網、大數據的應用等）。
圖1顯示了計算科學的學科結構。由計算機仿真的基本原理與可計算性的實現前提，可論證程序設計教學與計算機仿真教學的一致性。
故計算作為一門學科（招生專業）的根據是：①它有自己獨立的研究領域。即什么能被有效地用工具進行自動計算以及可靠、安全、快速地傳輸？②產生專業知識的方法。科學研究與科學思維是產生（創造）多種學科新知識的主要方法，這是研究生階段的主要學習任務。③由此形成的理論體系與其學科結構。這是本科生學習階段應掌握的專業知識。④傳授知識的法定機構與辦學條件。⑤廣泛的應用基礎。
5 結語