计算科学它的意义课件

计算科学它的意义11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。——希腊12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。——托马斯13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事情。——弗劳德14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克计算科学它的意义计算科学它的意义11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。——希腊12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。——托马斯13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事情。——弗劳德14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克第三章计算科学:它的意义、内容和方法先介绍三个基本术语,它们是科学、技术和工程。科学是关于自然、社会和思维的发展与变化规律的知识体系。技术是泛指根据生产实践经验和科学原理而发展形成的各种工艺操作方法、技能和技巧。工程是指将科学原理应用到工农业生产部门中去而形成的各门学科的总称。3.1什么是计算科学?计算科学是对描述和变换信息的算法过程,包括其理论、分析、设计、效率分析、实现和应用的系统的研究。全部计算科学的基本问题是,什么能(有效地)自动进行,什么不能(有效地)自动进行。本学科来源于对数理逻辑、计算模型、算法理论、自动计算机器的研究,形成于本世纪30年代后期。现在,计算已成为继理论、实验之后的第三种科学形态。3.2学科的基本问题个学科如果没有问题需要解决,这个学科的生命就结束了。每一个学科在发展的不同时期,都存在一些基本问题和重大问题,它们的解决推动了学科持续的发展。那么,哪些是计算科学学科发展的重大问题和基本问题呢?重大问题是比较容易理解的,而且,相对于不同时期,重大问题既是相对的,也是比较多的。例如,学科发展早期提出的什么是可计算与不可计算的概念,50年代末60年代初提出的高级程序设计语言的形式化描述问题,60年代末70年代初提出的操作系统中的并发控制问题,等等。然而,在学科经历了几十年的发展后,当我们今天以科学哲学的观点回顾历史的进程,系统总结学科的内容时,可以发现:如同数学等一些基础学科一样,在学科各个分支学随着社会的进步，科学技术的突飞猛进，我们农村小学也相继配置了“电子白板”，使农村小学的学生与城里的学生一样享受到了优质教学资源。交互式教学媒体作为一种新技术、新工具、新的教学平台，它能更好地优化我们的课堂教学，优化课程的教学设计，提高学生的学习效率……下面我就谈谈交互式教学媒体在农村小学课堂中的应用：1.运用交互式教学媒体，丰富教学内容和信息量在以往用课件授课的过程中，教师要走到主控台前操作计算机，机械地把课件内容展示给学生，教学过程显得不流畅，学生往往不能像预想的那样积极主动地参与到教师精心设计的活动环节中去，课堂教学似乎失去了活力的源头。而用交互式教学媒体授课的过程中，教师只需在白板上点击需要的工具或图标，既可实现所需要的操作，又为教师提供了一个书写板书的空白区域。由于交互式教学媒体系统与各种软件能很好地兼容，其自带资源库中存放有各学科的图片、活动挂图、音像资料、学科工具等，教师可以灵活方便地引用所需的信息资源和教学软件，极大地丰富了教学信息。2.运用互式教学媒体，活跃课堂气氛3.运用交互式教学媒体，强化重点、突破难点交互式教学媒体中的某些工具，例如放大、批注、聚光灯、屏幕捕获等，可以对具体的细节内容进行放大、标注、聚光灯照射、截取图像等，引起了学生的关注，贴近教学需求。白板的拉幕动能、隐藏功能可以一次又一次地刺激学生回答问题，从而使知识和概念在演示中更加清晰明了，拓展了学生思考问题的角度和方式。通过充分调用交互式教学媒体的这些功能，教师可设计丰富的教学活动；通过对比、归纳、突出、梳理、回放等形式的应用，教师可帮助学生理解、建构知识。4.运用交互式教学媒体，改进教学方法当今时代，科学技术日新月异，信息技术不断发展，交互式教学媒体为课堂教学提供了广阔的空间。在课堂教学中，运用交互式教学媒体，极大地改进了教学方法，推动了课程教学与信息资源的有机结合。它不仅提高了教师的教育技术能力和运用能力，而且还能通过网络去搜集所需的教学资源。如展示许多与教学内容有关的优质资源，这样就能极大地满足学生多元化和个性化的学习需求，提高学生的信息素养和创新能力。5.运用交互式教学媒体，实现人机互动交互式教学媒体为我们农村小学的新课程改革提供了一种新型的教学互动平台。我们农村教师利用白板以更感性、更直接的方式授课，能使学生更加积极地参与到教学过程中，大大地提高了师生互动的机会，缩短了城乡学校之间的距离，使农村的学生享受到了和城里学生一样的待遇。交互式教学媒体犹如天边冉冉升起的启明星，它照亮了我们农村课堂教学的天空，激发了学生学习的兴趣，营造了宽松、和谐、愉悦的学习环境，让课堂充满生命气息，课堂教学因“黑板”变“白板”而更精彩。一、题的回顾英语学习策略问题可追溯到20世纪70年代,当时世界外语教学的研究从如何“教”转移到如何“学”上。Rubin于1975年率先描述了英语学习成功者的学习策略及其特征后,从学生的角度研究如何学习英语日益增多。Rubin、Oxford、Ellis以及文秋芳等的研究成果指出:语言学习策略本身并没有明显的好坏之分,它们的成效高低要看学习者使用的是否恰当;而学习成功者能够选择对解决问题最合适的策略,并灵活地根据实际情形加以调整且善于监测这些策略的有效程度。恰当使用学习策略,提高外语学习效果,培养其自主学习的能力已成为时代的要求。因此,笔者在此就是要对还未引起许多农村教师足够重视和研究的英语学习策略培训问题进行研究和探讨,促使学生通过恰当使用英语学习策略,提高英语学习效果,培养学生自主学习的能力。二、研究的起因1.在教学过程中,经常发现部分学生英语学习有困难,他们智能正常但因某些原因造成英语学习有障碍、达不到教学大纲和教材所规定的基本要求,即所谓的英语学习困难生,到底是什么原因造成了这些英语学习困难生呢?2.《全日制义务教育普通高级中学英语课程标准》(中华人民共和国教育部,2001)建议:中学英语教学须加强对学生学习策略的指导,为他们终身学习奠定基础(P23)。《新课标》明确规定:“使学生养成良好的学习习惯和形成有效的学习策略,是英语课程的重要任务之一。”(P1)(1)在整个学习过程中,学生是一个积极主动的参与者,是学习的主体。(2)学习英语需要勤学苦练,另一方面勤学苦练需要讲求策略和方法,才能勤学有成、苦练有果。英语学习策略的作用就是使学习者把时间和精力科学地加以使用,使英语学习不仅是有效劳动,而且是高效劳动。三、研究的目的笔者进行此项研究的目的,就是希望能通过问卷调查和访谈,了解造成英语学习困难的原因,总结出一些培训学生英语学习策略的好的、有价值的、可供其他教师参考的建议。四、理论来源1.BernardWeiner的归因理论(AttributionTheory)所谓归因,是指人们把自己所感知到的成功和失败归咎于某种原因。将人们主要的归因分为四种:能力、努力、运气和任务程度。能力高低和努力程度为内部原因,任务难易和运气好坏为外部原因。(刘学惠,2000;P33)2.Oxford(1990)将策略(strategy)定义为“specificactionstakenbythelearnertomakelearningeasier,faster,moreenjoyable,moreself-directed,moreeffective,andmoretransferabletonewsituations”(P8)根据Oxford的看法,文秋芳认为策略即指学生为学好英语所采取的一系列行动。五、如何进行研究本次问卷调查采用了面谈加问卷调查的方法,一般来说,班主任所教的科目学生学得要用心些,为此,笔者选取了自己所教并担任班主任的初二(5)班,共59个学生。问卷题目主要围绕教育部制订的《英语课程标准》(实验稿)有关学习策略(五级)(适用于初中生)的四个方面:认知策略、调控策略、交际策略和资源策略,共设计了29个选择题,其中涉及认知策略11项,调控策略8项,交际策略6项,资源策略4项。具体内容,此处略。六、对策与建议1.学生们只有把英语学习的目的与自己全部生活的目标联系起来、统一起来,才能把英语学习真正作为自己生活的一个组成部分,才能真正主动地、积极地学习。幼儿学习母语效率非常之高原因就在于那是其自身的生活需要、发展需要,扩大个人与社会和大千世界联系的需要,而且中学生还具备比幼儿智力高的优势。2.学生们要明确自己学英语的目标:学好英语可以认识世界、走向世界;学习英语的表层价值是掌握新的交际工具,而其深层价值是增添新的思维方式,提高思维能力;英语学习成功的重要条件之一,就是坚强的意志和必胜的决心和信心,这也是一个人开拓生活、谋求发展所应具备的重要修养;英语在现代社会生活中已成为工作、学习和日常生活的重要工具。3.从改变学习习惯入手。学习策略一般都渗透在一个人的日常行为习惯之中,所以我们进行学习的主要障碍是不良的学习习惯,改变习惯就是提高学习策略水平。4.树立自信,坚信“你开口,就成功”。这也是“疯狂英语”在初学者中受欢迎的原因。5.经常对学习进步情况和策略的成效进行反思,并及时做出调整,在一件事情上做成功了,就有了新的模式,今后就会照该模式做下去;对自己用过的学习方法进行反思,如读课文时,记有生词的句子,这个方法就比独立记生词好。七、结论综上所述,我们发现能够努力培养良好的英语学习策略的学生就是英语能力较强的学生。因此,我们只有让学生知道学习策略、熟悉学习策略、运用适合自己的学习策略,才能让学生由“要我学”变成“我要学”,改进学生的学习,提高教学质量;才能更有效地促进教师的教;也才能让学生获得终身受用的东西――掌握获取知识的策略。第三章计算科学:它的意义、内容和方法先介绍三个基本术语,它们是科学、技术和工程。科学是关于自然、社会和思维的发展与变化规律的知识体系。技术是泛指根据生产实践经验和科学原理而发展形成的各种工艺操作方法、技能和技巧。工程是指将科学原理应用到工农业生产部门中去而形成的各门学科的总称。3.1什么是计算科学?计算科学是对描述和变换信息的算法过程,包括其理论、分析、设计、效率分析、实现和应用的系统的研究。全部计算科学的基本问题是,什么能(有效地)自动进行,什么不能(有效地)自动进行。本学科来源于对数理逻辑、计算模型、算法理论、自动计算机器的研究,形成于本世纪30年代后期。现在,计算已成为继理论、实验之后的第三种科学形态。3.2学科的基本问题个学科如果没有问题需要解决,这个学科的生命就结束了。每一个学科在发展的不同时期,都存在一些基本问题和重大问题,它们的解决推动了学科持续的发展。那么,哪些是计算科学学科发展的重大问题和基本问题呢?重大问题是比较容易理解的,而且,相对于不同时期,重大问题既是相对的,也是比较多的。例如,学科发展早期提出的什么是可计算与不可计算的概念,50年代末60年代初提出的高级程序设计语言的形式化描述问题,60年代末70年代初提出的操作系统中的并发控制问题,等等。然而,在学科经历了几十年的发展后,当我们今天以科学哲学的观点回顾历史的进程,系统总结学科的内容时,可以发现:如同数学等一些基础学科一样,在学科各个分支学科方向的发展进程中,不断地出现了一些在表现形式上虽然不同,但在科学哲学的解释下本质上是相同或相近的问题,即学科研究与发展普遍关心的基本问题。这些基本问题主要有如下三个(1)计算的平台与环境问题(2)计算过程的能行操作与效率问题(3)计算的正确性问题在学科发展的历程中,不断地追求制造出各种新型计算机系统,拓展和提高计算机的应用领域和应用水平这样两个目标,围绕学科的三个基本问题使学科的发展形成了三条相对独立的主线,形成了许多相对独立的分支学科和研究方向。同时,我们也注意到,在学科的发展过程中,不同时期,围绕着学科的一些重大问题和基本问题,若干方向便构成了所谓的主流方向,由主流方向又形成了学科的发展主线计算的平台与环境问题是不难理解的。历史上,为了实现自动计算,人们首先想到了要发明和制造自动计算机器,不仅要从理论上提供计算的平台—观察和描述计算起点,或者证明问题本身不可解,而且要实际制造出针对各种待处理问题特点和要求的自动计算机器。进一步,从广义的计算的概念出发,计算的平台在使用上还必须比较方便,于是派生出计算环境的概念。据此,不难看出,理论研究中提出的各种计算模型,各种实际的计算机系统各种高级程序设计语言,各种计算机体系结构,各种软件开发工具与环境,编译程序与操作系统,数据库系统等都是围绕这一基本问题发展而来的,其内容实质可归结为计算的模型问题,也就是说,这个基本问题实际上关心的是计算问题在理论上是否能行的问题。当然,这里所说的计算模型是广义的。之一。一个问题在判明为可计算的性质后,从具体解决这个问题着眼,必须按照能行可构造的特点与要求,给出实际解决该问题的一步一步的具体操作,同时还必须确保这样一种过程的开销成本是我们能够承受的。围绕这一问题,学科发展了大量与之相关的研究内容与分支学科方向。例如,数值与非数值计算方法,算法设计与分析,结构化程序设计技术与效率分析,以计算机部件为背景的集成电路技术,密码学与快速算法,演化计算,数字系统逻辑设计,程序设计方法学(程序推导与程序变换技术),自动布线,RISC技术,人工智能的逻辑基础等分支学科的内容都是围绕这一基本问题展开、发展而形成的。显然,计算操作的能行与效率问题也涉及到了计算模型的问题,但是,这里所说的计算模型既包括类似于具有状态转换特征的那一类计算模型,也包括数学建摸这类计算模型。不难看出,这基本问题的核心是算法问题。这也辅助说明了在计算科学发展的早期,当计算的平台与环境、计算的正确性问题尚不突出时,为什么学术界将本学科看成是算法的学问。计算的正确性是任何计算工作都不能回避的问题,特别是使用自动计算机器进行的各种计算。一个计算问题在给出了能行操作序列并解决了其效率问题之后,必须确保计算的正确性,否则,计算是无意义的,也是容易产生不利影响的围绕这一基本问题,长期以来,学科发展了一些相关的分支学科与研究方向,例如,算法理论(数值与非数值算法设计的理论基础),程序理论(程序设计方法学),程序设计语言的语义学,进程代数与分布式事件代数,程序测试技术电路测试技术,软件工程技术(形式化的软件开发方法学),计算语言学,容错理论与技术,Petri网理论,CSP理论,CCS理论,分布式网络协议等都是针对为解决这一基本问题而发展形成的。今天,计算的正确性问题常常归结为各种语言的语义问题,这也从一个侧面提示了计算的正确性问题可以归结为语义学问题,揭示了语义学在整个学科中的重要地位上述基本问题普遍出现在学科的各个分支学科和研究方向之中,是学科研究与发展中经常面对而又必须解决的问题。循着这一线索,我们不难看出,整个学科正是在围绕这些基本问题和不同时期重大问题而展开的研究与发展中形成了学科的发展主线与主流方向。3.3计算科学发展主线从科学哲学的角度,将计算科学的学科内容按照基础理论、基本开发技术、应用以及它们与硬件设备联系的紧密程度可分成三个层面。第一层面是计算科学的应用层,它包括人工智能应用与系统,信息、管理与决策系统,移动计算、计算可视化、科学计算等计算机应用的各个方向。其中,人工智能应用与系统涵盖人工智能,机器人,神经元计算,知识工程,自然语言处理与机器翻译,自动推理等方向;信息、管理与决策系统涵盖数据库设计与数据管理技术,数据表示与存储(包括多媒体技术),数据与信息检索,管理信息系统,计算机辅助系统,决策系统等方向;计算可视化涵盖计算机图形学,计算几何,模式识别与图像处理等方向;第二层面是计算科学的专业基础层,它是为应用层提供技术和环境的一个层面,包括软件开发方法学,计算机网络与通信技术,程序设计科学,计算机体系结构,电子计算机系统基础。其中,软件开发方法学涵盖顺序、并行与分布式软件开发方法学,如软件工程技术,软件开发工具和环境等方向;计算机网络与通信技术涵盖计算机网络互联技术,数据通信技术,以及信息保密与安全技术等方向;程序设计科学涵盖数据结构技术,数值与符号计算,算法设计与分析(包括并行与分布式算法设计与分析),程序设计语言,程序设计语言的文法与语义(指程序设计语言的文法与语义描述),程序设计方法学,程序理论等方向;电子计算机系统基础涵盖数字逻辑技术,计算机组成原理,故障诊断与器件测试技术,操作系统,编译技术,数据库系统实现技术,容错技术等方向;第三层面是计算科学的基础层,它包括计算的数学理论,高等逻辑等内容。其中,计算的数学理论涵盖可计算性(递归论)与计