摘 要：本文主要讨论了中等教育中计算机科学/ 信息学的教学问题，就现代高中计算机课程展开讨论，此课程提案被美国计算机研究会批准。其宗旨是在计算机文化课程中增加信息学的基本内容，并作为大学非计算机专业学生的基础课程。最后讨论了如何将计算机做为工具教授信息学的问题，并不是将计算机做为研究的对象。

简 介

信息学影响着当今文化社会的每一个方面。为了确保我们的学生发展成为有知识有文化的人才，需要在初中课程中增加信息学的内容。信息学的教学方法应该与理科课程的教学方法相似：即运用实验，模型，分析和基本概念的探究方法讲授信息学。

一、什么是信息世界

高中的学生在生物课上要学习生物知识。学习细胞知识；简单的组织器官知识；及人是如何成长的和生命周期等知识，直到学习较高深的生物学知识，了解基因知识以后，意识到生物对生态系统的影响及自己在整个生态系统中的地位作用。从此，他们可能不再学习生物学知识，但他们是具有生物学知识的人。在以后的生活工作中，他们完全可以理解新闻媒介上的有关生物的最新发明等。并且他们懂得该如何做，以减少对自然环境的破坏。物理、化学的学习也是同样的。 信息学是一门新领域。在网络化计算机发明以前，所有获得信息的通道都受到严格控制。所有信息都贮存在书、杂志、照片等媒介上。好象许多艺术作品散落在世界各地的博物馆里一样。有些做为文档贮存在国家保管室里，如果某人想得到某个信息，他首先要慢慢查询，再复制或借阅，最后再还回。在新的信息社会里，我们可以直接获得信息，不需要中间媒介。同时可以对许多文献做新的研究、复制、改变或生产新的信息。这样，我们的社会就不只是一个可观察、可学习的社会，还是一个可复制、可参与的社会。

二、我们需要了解哪些信息学知识

许多国家将计算机文化或信息学知识做为初中课程。例如中国、日本、俄罗斯、英国、荷兰、马来西亚还有其他一些国家的学生都学习计算机知识。最近联合国教科文组织颁发了“中学信息学课程”大纲，指导各国计算机课程。在美国计算机研究会颁发：“ACM现代高中计算机课程”，它要求：计算机课程不能只讲计算机文化而是要与化学、生物、物理等其他理科一样纳入到学校课程中去。ACM主要集中在以下六个方面：

1．算法

2．编程语言

3．计算机结构

4．操作系统与用户支持系统

5．社会、道德与计算机学科的发展脉络

6．应用

ACM还要求学校可根据自己的具体情况对某一部分做深入的学习。下面对这六部分内容分别做一具体讨论：

（一）算法

算法已经被发明和使用了几个世纪。随着可编程计算机的出现，算法成为一门独立的学科。算法主要是描述运算的过程。其基本方法已被许多科学家、财务工作者、医生、工程人员及各行各业的人们使用。如：重复、决定、压缩、初始值等算法；输入、结果输出、对过程的描述等。当用算法描述某一过程时，学生必须仔细考虑算法的可能性，用确切定义的语言表达各种指令。通过算法的学习，可以促进逻辑推理能力并为其它学科的学习打下基础。

算法的另一个特征是复杂性。在运算中有许多时间复杂性和空间复杂性问题。当然用算法来描述也难以处理。当我们解释一个较难解决的概念时，可以通过算法找许多办法。学生开始理解扩大计算机规模及增加运算速度的必要性，看到解决问题的方法及计算机对我们这个世界的影响。

学习这门课程的第三个方面是抽象与压缩问题。计算机系统是非常复杂的，它们组成的每一层次（从硬件到软件的不同层次）都给用户提供了不同的功能，并在计算机内部存贮许多实现不同功能的具体算法。计算机本身这种解决问题的抽象的策略，可以用来解决我们日常生活中遇到的复杂的问题。

算法是一种运算技巧，如：语言，流程图，传递，密码，图形等也可以用于日常生活的各个方面。

（二）程序语言

每一位计算机用户都应该学会至少一种与计算机交流的方法，这种交流方法可以是应用软件，如：数据库，电子表格，字处理，系统软件等，也可以是一个为用户设计的菜单形式的软件，如：旅馆登记程序；飞机预订程序等。也可以直接学习高级语言，如：C语言；Pascal; Fratran; C++等。不学习基本的编程规则，如：程序语言；编译过程；语言的压缩等，用户很难理解计算机的工作性质，也不可能利用计算机很好的完成自己的工作，也难以学会使用新的应用软件。通过对计算机内部工作的理解，用户可得到计算机系统的认可；通过对编译过程的了解，用户可以理解为什么每一指令都必须百分之百的正确；计算机如何将错误命令进行编译等过程。

（三）计算机结构

对计算机语言的理解与对计算机结构的理解是密切联系的。在日常生活中有许多与计算机结构类似的地方，如：输入/输出设备；CPU；存贮数据与信息的存贮器的结构等。一个大饭店的厨房很象计算机的CPU，菜单存贮在纸上或厨师的脑子里，配料作为数据，服务员送进来点菜命令或带出结果。又如设计一个羊毛套衫的编织款式，就是CPU执行一个程序，它包括毛衣针，手和眼睛，它的输入是一个线团，输出是一件套衫。

为了让学生理解计算机的指令，可以用计算机进行数据编码。学生必须学习计算机显示数据的各种方法，从二进位制（BIT）和字节（BYTE）开始学习信息的组成成分，学习计算机如何进行字节的编译。这点很重要，因为学生已经熟悉了许多编码系统：如古代的象形文字到现代的字母及语言表达系统、阿拉伯数字及罗马数字、电话号码、地址及邮政编码，所有商品上的条形码、交通信号、机场信号等都具有了不同目的与意义。通过学习计算机描述数据的不同方法，学生可以学到描述方法。

通过学习数据与信息（包括声音、图形、录音和录象）的不同描述方法，通过学习不同方式之间的相互转换，学生对我们这个世界有了更深的理解，如：录像的译码、声音的译码、电信号网络上的数据传输，复制及编辑数据的能力，产生声音和图形的能力，组织数据形成远距离交互式知识的能力。

（四）操作系统和用户的维护

计算机用户的主要障碍是学习与这个特殊系统进行交流的语言。计算机用户每天都要问这样一个问题“我使用MAC没问题，为什么不能使用PC？”。但是如果学生理解了与计算机通讯的不同介面及输入/ 输出装备,当他们知道了数据在计算机内部的存贮以后，计算机系统的神秘的面纱就揭开了。所有的计算机都具有相同的基本功能，而且用户介面只是其中一个方面，即用户可以使用的一个特殊设备，对这点的理解很重要。

学生应当理解操作系统是所有计算机系统资源的管理者。它保证我们想做的每件事情都井井有条，它将信息按顺序组织起来，保证我们提出的每项合理要求都得到正确的反应。当然在日常生活中我们熟悉与之相似的事情，如：学生由教师管理，校长管理，督学管理，学校委员会管理直至州课程委员会监管。

同时学生还应该学会如何与另一计算机网络通讯，使用不同的联网设备可以使学生不但理解计算机的功能，还可以理解计算机的危害。

（五）社会、道德及行业的发展脉络

今天计算机影响了我们生活的各个方面，计算机可以记录商业往来数据、医学的检测及治疗结果、教育成就、人口普查的数据、股票市场的数据及银行交易的所有数据；它可以让我们与千里之外的朋友对话、看到木星的照片、向海底或月球上发射机器人。计算机对通信及商业贸易方式的影响可以与印刷技术的发明对人类的影响相比拟。

计算机使用规模及范围的增长带来了以前没遇到过的法律与道德问题。即使是非计算机用户也应当意识到错误使用计算机记录的潜在危险。当安装一个计算机系统的同时，就要意识到面临着以下危险：病毒、软件缺陷、系统安全性的破坏及错误。美国社会现在正在实施一个新的法律保护计算机用户的权利，软件作者的权利及保护存贮在数据库里的公民个人的数据等。

当今社会面临的另一个问题是平等问题。有钱社会通过使用计算机越来越先进，而落后的没有教育的人们越来越落后。富的学校可以给学生提供许多不同型号的计算机；贫穷的学校正在为进入电脑世界而苦苦挣扎。我们应该让每一个中学的学生都考虑这些问题，寻找解决问题的办法，以确定将来的共同目标。

（六）应用

ACM报告中要求所有的学生学会至少两类应用软件。通过学习更多的有效的工具，学生可以更深入的理解计算机的功能。电子表格程序可以计算某一公式的值，计算机统计软件可以用图形显示许多信息，如果熟练掌握还可以用统计软件生成动画并解方程。

学生还应该学会为了解决某一问题而将几个应用软件连接起来的方法，如：在数据库中建立数据文件，用这个文件建立电子表格、画数据图，拷贝用字处理作的图形，这样的练习可以巩固所有关于数据的知识。不同应用软件的区别就只在编译过程。在教学中主要目的是计算机文化，学习一些应用软件是为了学习计算机科学的基础。

（七）其它项目

学生要想更深入的理解计算机对我们日常生活的影响，还应当看一些计算机解决实际问题的实例。教师应该有热心教会学生一些计算机的特殊使用方法，如：学生可以用计算机作曲，发挥想象过程；探索作图程序、甚至可以编一小段作图程序；可以利用计算机发声并进行发声的比较，或进行压缩算法的学习与比较等。

三、关于教法的问题

计算机特别是融合了声音、图形、文本、录像与一体的超媒体系统，具有连接选择各个研究途径的多媒体技术，改变了许多知识的教学。许多学生学习某一课题是通过建立他们自己的多媒体指导系统进行的。如果在一个教育计算机交流会上浏览一下，你会被各种适合于教师、学生的教学方式所征服。 向学生教授信息学课程，那么需要仔细考虑教法、课程内容及这门课所用的教学软件。

学习计算机结构时，可以让学生看到各种设备的模型，如：利用输入设备进行信息输入，检验存贮器；观察运算器的加法或逻辑运算，观察程序是如何执行的。观察当某些磁道、命令或输入有错时，计算机如何处理。计算机内部的这个过程是很复杂的，学生很难想象和理解这个过程。当学习算法时，可以在黑板上显示各种不同的状态或让学生自己操纵一个计算机模型。当学习算法的复杂特性时，学生可以利用工具如：记录的方法进行记时，收集时间数据，并用电子表格程序进行处理并显示结果。多媒体可以生动的显示各种信息，引导学生学习计算机历史，显示不同年代解决问题的不同方法，显示图形等。它可以帮助理解在过去这几十年间计算机行业的迅猛发展。它可以把一个简单的语言认知系统变成一个很有趣的游戏，例如神经中枢系统及其信号传递的动态显示，可以让学生通过编程方法使其图形生动化，连续显示计算过程。另外我们还可以用图形来显示某一特定数据、不同的文件及文件的连接，及对已知问题的处理过程等。

总之在计算机教学中，计算机的概念、应用及计算机技术应成为教学的主要内容。

 

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