计算机文化

魏　宁

信息技术课程在此次基础教育课程改革中被明确定位于技术课程。那么,作为信息技术课程中的技术主要包含哪些内容呢?针对这些内容,教师最欠缺的是什么呢?通过阅读什么样的书籍可以提升教师的技术素养呢?

首先,信息技术自身的范围十分宽泛,但是当前在信息技术课程中,技术的主要体现仍是计算机技术。以课程内容为例,必修课程部分中的计算机技术具体包括:网络信息检索、文字处理软件、图表处理软件、多媒体素材加工软件、多媒体著作软件、网页制作软件、智能信息处理工具软件、数据库应用系统等。选修课程部分,包括算法与程序设计、多媒体技术应用、网络技术应用、数据管理技术、人工智能初步在内的5大模块全部为计算机技术的学习。换句话说,计算机技术仍是信息技术课程的“骨架”,这就要求教师对于计算机技术必须有深入的了解,这也是信息技术教师的基本功。

当前,很多专家和一线教师在反思信息技术教师自身时,都指出,信息技术教师素质急待提高。从学科大背景看,由于信息技术教师的来源渐趋多元化,如相当数量的信息技术教师不是计算机专业毕业,导致信息技术教师在计算机专业素养上有降低的趋势。这在一般的应用软件教学上尚可应付,但新课程对于信息技术教师显然提出了更高的要求,除了在内容上从广度到深度均有所拓展外,还特别需要教师对于计算机技术本身有深入的理解,这样才能在教学中使学生在操作基础上具备迁移能力。因此,对于信息技术课程中的技术内容,当前教师最欠缺的就是技术的专业理解能力,即站在计算机科学的高度理解计算机操作背后的深层含义,从而准确解读技术的内涵。

通过阅读可以提升教师的计算机专业素养吗?在当前浩如烟海的计算机科学技术类书籍中,阅读什么样的著作有助于弥补前述的不足呢?笔者认为,应该阅读计算机科学技术方面的经典著作。在这方面,下列书籍站在计算机科学的高度,以专业的术语、形象的阐述和精巧的案例,带给教师们阅读经典的享受。

《计算机文化》在内容上既体现了计算机科学的广度,又兼顾了相关主题的深度,同时紧跟当前的技术发展趋势(从本书已更新到第10版就可以看出这一点)。此外,本书特别强调计算机基础知识,为教师打下坚实的计算机专业基础,并能对计算机科学产生浓厚的兴趣。《计算机导论》、《计算机科学导论》、《计算机科学概论》(笔者推荐两本同名著作)都是计算机科学方面的基础读物,由美国一流计算机专家撰写,深入浅出,引人入胜,绝无一般教科书的枯燥和晦涩,非常适合非计算机专业人员阅读。书中穿插了大量的人物传记、历史回顾,与技术有关的道德问题以及技术的最新发展信息等内容。

如果说上面5部著作是计算机科学基础方面的经典著作,适合广大信息技术教师提升自身计算机专业素养的话,那么由著名计算机科学家、图灵奖获得者唐纳德·克努特(中文名高德纳)撰写的《计算机程序设计艺术》毫无疑问是计算机科学理论与技术的经典巨著,可供对计算机科学技术有浓厚兴趣和一定基础的教师阅读。这部数百万字的多卷本被称为“计算机的圣经”,发行量创造了计算机类图书的最高记录。在1999年《美国科学家》杂志的“塑造20世纪科学的100本书”一文中,将《计算机程序设计艺术》列为20世纪最有影响力的12部科学专著之一。

导读——[美] 佛罗赞,[美] 莫沙拉夫 著

《计算机科学导论》北京:机械工业出版社,2009

《计算机科学导论》是基于美国计算机学会(ACM)推荐的CSO课程设计的,可以称作一本“百科全书式的计算机专业入门读物”,内容涉及计算机科学的方方面面。本书的特点是强调概念而不是数学模型和技术细节;通过大量的图片、图表和演示来加深读者对内容的理解;通过范例讲解概念和相关的数学模型;通过关键术语、小结和联系帮助读者学习和复习。

笔者认为,本书的以下章节特别对信息技术教师深入理解课程相关内容有所帮助。

第1章。绪论:本章首先阐述了什么是计算机,并探索和计算机直接相关的一些问题。从计算机科学视角出发,将计算机看成一个图灵模型,从而在数学和哲学上对计算机给予原始界定,继而阐明了当今的计算机是如何建立在冯·诺依曼模型基础上的,接着详细介绍了计算机的历史。

第5章。计算机组成:本章站在计算机科学的高度,讲解了计算机的组成,从一台简单假想的计算机如何完成基本的算术或逻辑运算开始,到计算机的三大类(或子系统)组成部件——中央处理单元(CPU)、主存储器和输入/输出子系统以及如何将这些子系统组成一台计算机都给出了详细的介绍。本章特别有助于教师形成关于计算机的严谨、科学的概念。

第6章。计算机网络:本章详细介绍了网络标准、物理结构和网络分类,区分了网络中一些易混淆的概念。本章同样有助于教师科学概念的形成。

第7章。操作系统:在计算机操作的学习中,操作系统是学生首先面对的。但大部分教师对于操作系统缺乏深入的理解,这样就无法弄懂每一个Windows操作背后的真正含义。本章对操作系统给予了深刻的解读,这也是计算机软件的基础,对于众多计算机操作的学习都具有指导意义。

第8章。算法&第9章。程序设计语言:这两章内容可以针对选修部分的“算法与程序设计”,算法是计算机课程中最难的内容之一,本书结合UML或伪代码编写算法解决问题,通过大量示例使读者理解算法和程序设计语言。

第14章。数据库:数据库的内容除了在信息技术课程选修部分设置单独模块“数据管理技术”以外,在必修部分也有所体现。重点讲解了数据库和数据库管理系统(DBMS),给出了相关的定义、体系结构、基本原理和操作等。

第18章。人工智能:本章对人工智能(AI)进行了简单的介绍。主要包括人工智能简史和定义,人工智能中的重要领域——知识表示、专家系统以及在图像处理和语言分析两个领域中人工智能是如何来模仿人类行为的。本章对教师了解人工智能的基本知识很有益处。

本书体现其严谨的科学性之处还包括:每章最后都附有推荐读物,可供教师进行相关内容的拓展阅读,此外还给出了关键术语的中英文对照表述,对名词的出处、来源做了尽可能规范的解释。全书最后还给出了8个附录,对于教师查找相关信息提供了帮助。