计算机发展史不仅包含计算机技术革新的历史,也有产业发展中企业营销管理的历史,还有技术进步对社会发展推动的历史。下面是我给大家推荐的,希望大家喜欢! 篇一 《关于开设计算机发展史选修课的思考》 摘要:为使学生对计算机科学技术与产业发展历程有整体的认知,形成科学的思想方法和研究方法,并进一步培养学生不断创新的科学精神、严谨的科学态度以及产业发展的大局观念,文章归纳计算机发展史在学生培养中的多方面作用,阐述在计算机专业本科教育中开设计算机发展史选修课的必要性,并就开设计算机发展史选修课的内容、形式和方法提出初步建议。 关键词:计算机发展史;计算机教学;选修课;创新教育;素质教育 1、我国计算机人才培养现状 经过50年的发展,特别是近10年,我国的计算机教育事业已经取得了巨大进步。计算机专业的本科生招生已经达到10多万人,占工科本科生总人数的。计算机专业的快速发展,为我国资讯科技和资讯产业的发展创造了重要条件。随着计算机技术的日新月异和经济全球化的进一步加深,我国的计算机产业和计算机教育面临着新的机遇和挑战。一方面,大批高校计算机专业培养模式严重“同质化”,出现了大量计算机类毕业生就业困难的现象;另一方面,计算机产业发展急需的各类高阶创新人才却又极端缺乏。 与计算机产业发达国家相比,我国的计算机产业规模大但是创新性不强,大量的企业正处于吸收和利用先进国家的技术和模式的阶段。在过去的20年,由于发达国家的计算机企业对中国的市场环境还不够熟悉,本地化工作做得不好,我国有一批优秀的计算机企业如联想、腾讯、淘宝等脱颖而出。但是随着我国产业环境不断地融入国际经济体系中,这样的本土化优势愈来愈不明显,把国外的优秀技术和管理模式直接拿来应用的方法越来越行不通。各类媒体和行业人士都不断地追问为何中国不能诞生谷歌、苹果这样极富创新性的企业,为何不能原创性地发明谷歌地图、iPhone手机这样极具标志意义的创新性产品,为何中国不能诞生出行业的创新性领军人才,为何美国总是能够主导计算机产业的升级换代?为了在未来的全球化产业格局中占领一席之地,我国的计算机产业急需形成一批能开发原创性产品的计算机类企业。这就需要计算机教育能够培养出优秀的、具有创新精神的毕业生,使他们能够成为产业的旗手,创新团队的领导者。 面对计算机本科教育的“结构性失衡”问题,国内不少教育工作者提出了大量的意见和建议。例如,效法欧美的先进经验,增强学科的宽度,加强人文社会科学课程体系化建设,突出实践课程的重要性,开设灵活的跨学科必修课以满足多样性需求等。文章主要讨论在计算机相关类本科专业中开设计算机发展史的相关课程的必要性,以培养学生的创新精神和产业发展的巨集观意识,为计算机产业创新领导人才的培养奠定一些知识和观念基础。 2、计算机发展史对学生培养的作用 培养学生的创新精神 科技史教育的核心内容是了解科技发展的历程与科技发展的内在规律,认识科技与社会、经济与文化发展的相互关系,揭示其中所蕴含的科学精神、科学思想和科学方法。因此,科技史实际上是思想史。在计算机专业本科生中开设计算机发展史课程,形式上是将人类关于计算机历次发展所遇到的经验教训传授给学生,实质上是将计算机发展的创新思想潜移默化给学生。计算机产业的发展可谓“各领 *** 三五年”,面对产业变化,唯有创新,唯有不断寻找人的需求和计算机技术的新结合点,才能在急剧的产业变化中发展起来。 开拓学生的巨集观视野 在计算机发展的短短60余年中,各类新技术层出不穷,产业发展日新月异,各类计算机和资讯科技公司的兴衰成败此起彼伏。计算机发展史融合了国际各类新技术发展的趋势和动态,计算机与人类社会的紧密结合,计算机技术与各类学科的交叉融合等各方面的知识和经验教训。计算机发展史不仅包含计算机技术革新的历史,也有产业发展中企业营销管理的历史,还有技术进步对社会发展推动的历史。因此,计算机发展史的学习,能够使学生在单纯的计算机专业课学习中放眼整个计算机产业和人类社会的发展,从而培养学生长远而开阔的巨集观视野。也就是说,这会使学生懂得所学知识在产业和社会发展中的地位和作用,从而跳出理论和技术的小范畴,从大的巨集观背景中理解计算机技术和产业。 提高学生的综合素质 计算机出现的时间虽然不长,但产业发展却极为迅速,经历了多次更新换代,相应的资讯产业也出现了多次兴衰转变。计算机发展史所包含的内容并不单薄,反而十分丰富。随着计算机及相关技术逐步深入社会生活,计算机几乎已和人类社会的所有学科发生了密切的联络。作为科技史的重要组成部分,计算机发展史无疑能够对学生的素质培养起到积极的作用。 激发学生的学习兴趣 计算机发展史的故事性、趣味性很强,学生听起来会津津有味。而计算机发展史中所涉及的各类计算机发展的案例和知识,又能使学生产生很强的代入感,从而激发学生努力学习计算机专业知识的兴趣。 3、计算机发展史选修课的内容、形式和方法 内容安排 计算机发展史课程的内容安排应该贯彻人物、技术、企业、产业4条主线。由于计算机技术及产业发展的速度非常快,课程内容也要不断更新,大约需要每3年更新一次,特别是最近10年的技术和产业方面的内容要占到1/4~1/3的篇幅。需要指出的是,内容选取要突出产业和技术史,简略科学史。题材可以多样化,甚至诸如企业的管理形式、技术的演进过程、天才人物的杰出成就等都可以选取为课程内容。 这是由于,计算机专业作为一门工科专业,要更多地突出其工科技术背景,从而使学生具有浓厚的工科技术思维,毕业就能从事产业环境下的创造性工作。 人物主线主要讲对计算机技术和产业发展做出重大贡献的标志性人物,选取大约10~20名学术界和产业界的人物。学术界的人物要选取在思想上做出过重大创新的人,同时该人物的生平要具有一些传奇色彩或引人思考的经历故事,例如冯·诺依曼和高纳德。产业界的人物要选取对电脑科学与技术的发展产生过重大影响的人,包括在企业界的重要领袖人物,例如乔布斯和马云。这样安排内容,学生的代人感就会很强,从而激励学生奋发努力成为学术界或产业界的领袖人物。 技术主线主要讲计算机和资讯科技的重大技术革新,也包括计算机技术在其他应用领域中的技术革新,例如滑鼠、计算机网路、计算机图形、物联网等。在介绍这部分内容时,应突出每次技术诞生的背景、作用和思想,使学生能够懂得技术创新离不开思想的创新,技术创新要以推动社会发展为目的。 企业主线主要讲那些适应了技术变革和社会发展需要或采用了先进管理方法,从而成长为大企业的案例,可以选取10个左右的知名企业或科研单位。案例中要突出创新成就伟业的观念,要对企业的成功和失败的原因加以分析。例如IBM、苹果***可以和乔布斯合并来讲***、谷歌等。以IBM为例,不仅要讲其如何不断地突破计算限制,突出其技术不断突破的创新动力,从而为产业和社会带来的变革,其发展史几乎就是半个计算机产业史,还要讲它在市场开拓方面的失误,失去了市场机会,重点分析其为什么能够成功,为什么会失败,使学生明白创新的重要性,特别要明白创新的目的是要能够适应人类社会的需求和产业发展的条件。再例如讲苹果公司时,可以讲其紧紧抓住了社会对个人电脑的巨大需求的历史性机遇,并不断创新出适应人们喜好的各种杰出产品,最终成为一个伟大的公司。此外,还要讲苹果因为管理不善和战略误判导致了一段时间的发展低谷,由于后来乔布斯的重新回归,以娱乐元素和技术创新相结合,重新获得了iPhone、iPad等产品的巨大成功。在讲授苹果案例的过程中,要激发学生思考,并突出讲授技术革新和人类社会需求相结合的创新,是企业不断进步的源动力之一。 产业主线主要介绍计算机和资讯科技产业的重大变革,例如,个人电脑、网际网路、无线网、电子商务、物联网、云端计算等。重点是通过对产业变革所带来的社会影响进行分析,启发学生理解技术和产业变革的关系,以及产业变革和社会需求的关系。 人物、技术、企业、产业这4条主线是相辅相成的,并不是割裂的。领袖人物往往是技术创新的带动或推广人物,企业的成长也依赖于领袖人物的带领来实施对技术的创新。而这些创新,无不是在产业创新的大背景下完成的。最终的目标都是顺应了社会发展的潮流,满足了人与社会的需求。因此不能完全分开来讲,而是要在内容上相互呼应甚至共用一个案例。最终使学生能够理解整个计算机发展史对创新的各方面要求,为将来成长为创新性人才做好思想准备。 形式安排 计算机发展史选修课不同于专业课程,不是教会学生如何掌握一门知识,也不同于目前计算机专业教学中一些课程的个别理论或技术的回顾,不是让学生仅对计算机发展中的个别问题有个简单的了解,而是让学生通过对计算机发展史中各种变革的思考,启发他们的创造性思维,开拓他们的视野。因此其教学形式要灵活多样化,一方面要尽可能的少占用专业课程宝贵的授课时间,另一方面要寓教于乐,富于启发性。笔者建议对计算机发展史选修课的形式安排如下: ①安排10~20课时,通过对人物、技术、企业、产业的讲解,重点阐述计算机产业发展史中的30~40个关键问题,启发学生思考。 ②在大四上学期开设。学生对计算机专业各方面知识基本掌握,此时开始计算机发展史课程正好开阔视野、启发思维、激发创新动力。随后在毕业设计中发挥积极性、主动性,寻找有价值的课题去练习。 ③可不开设固定的课程,在教师的引导下,让学生发挥主动性自发组织、自发蒐集题材交流讨论。 ④充分利用影片、图片、网路等电子资源来丰富案例,可放在网站上供学生自行浏览学习并交流讨论。 ⑤建议多个学校联合开设课程,共享资源库。 ⑥尽量利用课外活动进行,如辩论赛、讲座等。 教学方法 由于计算机发展史选修课的目的是为了启发学生思考、激发创造性思维,因此教学方法主要采用案例教学和问题驱动式的方法。我们可以借鉴MBA的课程形式,突出趣味性、辨析性、启发性。课堂内容要让学生独立分析历次案例的成功经验和失败教训,使学生对当前产业界的形势有个总体的把握,启发学生对当前产业界形势进行思考。 4、结语 文章所提到的计算机发展史,其实更应该是计算机创新史,旨在通过对计算机发展阶段的各类创新案例进行分析,开拓学生视野,启发学生进行创新性思考,激发学生的创新动力。但是对创新性人才的培养,仅仅靠计算机发展史还是不够的,需要结合其他课程和实践,综合性的培养才能使学生真正成为创新性人才。 点选下页还有更多>>>
计算机(computer)俗称电脑,是现代一种用于高速计算的电子计算机器,可以进行数值计算,又可以进行逻辑计算,还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。下面给大家带来一些关于计算机的发展历史,希望对大家有所帮助。
一.发展历史
计算工具的演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段,例如从“结绳记事”中的绳结到算筹、算盘计算尺、机械计算机等。它们在不同的历史时期发挥了各自的历史作用,同时也启发了现代电子计算机的研制思想。
1889年,美国科学家赫尔曼·何乐礼研制出以电力为基础的电动制表机,用以储存计算资料。
1930年,美国科学家范内瓦·布什造出世界上首台模拟电子计算机。
1946年2月14日,由美国军方定制的世界上第一台电子计算机“电子数字积分计算机”(ENIAC Electronic Numerical And Calculator)在美国宾夕法尼亚大学问世了。ENIAC(中文名:埃尼阿克)是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的,这台计算器使用了17840支电子管,大小为80英尺×8英尺,重达28t(吨),功耗为170kW,其运算速度为每秒5000次的加法运算,造价约为487000美元。ENIAC的问世具有划时代的意义,表明电子计算机时代的到来。在以后60多年里,计算机技术以惊人的速度发展,没有任何一门技术的性能价格比能在30年内增长6个数量级。
第1代:电子管数字机(1946—1958年)
硬件方面,逻辑元件采用的是真空电子管,主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯;外存储器采用的是磁带。软件方面采用的是机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。
缺点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般为每秒数千次至数万次)、价格昂贵,但为以后的计算机发展奠定了基础。
第2代:晶体管数字机(1958—1964年)
软件方面的 操作系统 、高级语言及其编译程序应用领域以科学计算和事务处理为主,并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高(一般为每秒数10万次,可高达300万次)、性能比第1代计算机有很大的提高。
第3代:集成电路数字机(1964—1970年)
硬件方面,逻辑元件采用中、小规模集成电路(MSI、SSI),主存储器仍采用磁芯。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计 方法 。特点是速度更快(一般为每秒数百万次至数千万次),而且可靠性有了显著提高,价格进一步下降,产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。
第4代:大规模集成电路计算机(1970年至今)
硬件方面,逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路(LSI和VLSI)。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生,开创了微型计算机的新时代。应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。
由于集成技术的发展,半导体芯片的集成度更高,每块芯片可容纳数万乃至数百万个晶体管,并且可以把运算器和控制器都集中在一个芯片上、从而出现了微处理器,并且可以用微处理器和大规模、超大规模集成电路组装成微型计算机,就是我们常说的微电脑或PC机。微型计算机体积小,价格便宜,使用方便,但它的功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。另一方面,利用大规模、超大规模集成电路制造的各种逻辑芯片,已经制成了体积并不很大,但运算速度可达一亿甚至几十亿次的巨型计算机。我国继1983年研制成功每秒运算一亿次的银河Ⅰ这型巨型机以后,又于1993年研制成功每秒运算十亿次的银河Ⅱ型通用并行巨型计算机。这一时期还产生了新一代的程序设计语言以及数据库管理系统和网络软件等。
随着物理元、器件的变化,不仅计算机主机经历了更新换代,它的外部设备也在不断地变革。比如外存储器,由最初的阴极射线显示管发展到磁芯、磁鼓,以后又发展为通用的磁盘,现又出现了体积更小、容量更大、速度更快的只读光盘(CD—ROM)。
二.主要特点
运算速度快:计算机内部电路组成,可以高速准确地完成各种算术运算。当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次,微机也可达每秒亿次以上,使大量复杂的科学计算问题得以解决。例如:卫星轨道的计算、大型水坝的计算、24小时天气算需要几年甚至几十年,而在现代社会里,用计算机只需几分钟就可完成。
计算精确度高:科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展,需要高度精确的计算。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标,是与计算机的精确计算分不开的。一般计算机可以有十几位甚至几十位(二进制)有效数字,计算精度可由千分之几到百万分之几,是任何计算工具所望尘莫及的。
逻辑运算能力强:计算机不仅能进行精确计算,还具有逻辑运算功能,能对信息进行比较和判断。计算机能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来,并能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。
存储容量大:计算机内部的存储器具有记忆特性,可以存储大量的信息,这些信息,不仅包括各类数据信息,还包括加工这些数据的程序。
自动化程度高:由于计算机具有存储记忆能力和逻辑判断能力,所以人们可以将预先编好的程序组纳入计算机内存,在程序控制下,计算机可以连续、自动地工作,不需要人的干预。
性价比高:几乎每家每户都会有电脑,越来越普遍化、大众化,21世纪电脑必将成为每家每户不可缺少的电器之一。计算机发展很迅速,有台式的还有 笔记本 。
三.主要分类
超级计算机
通常是指由数百数千甚至更多的处理器(机)组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。超级计算机拥有最强的并行计算能力,主要用于科学计算。在气象、军事、能源、航天、探矿等领域承担大规模、高速度的计算任务。在结构上,虽然超级计算机和服务器都可能是多处理器系统,二者并无实质区别,但是现代超级计算机较多采用集群系统,更注重浮点运算的性能,可看着是一种专注于科学计算的高性能服务器,而且价格非常昂贵。
网络计算机
1、服务器
专指某些高性能计算机,能通过网络,对外提供服务。相对于普通电脑来说,稳定性、安全性、性能等方面都要求更高,因此在CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通电脑有所不同。服务器是网络的节点,存储、处理网络上80%的数据、信息,在网络中起到举足轻重的作用。它们是为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机,其高性能主要表高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。服务器的构成与普通电脑类似,也有处理器、硬盘、内存、系统总线等,但因为它是针对具体的网络应用特别制定的,因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。服务器主要有网络服务器(DNS、DHCP)、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器、邮件服务器、文件服务器等。
2、工作站
是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础,主要面向专业应用领域,具备强大的数据运算与图形、图像处理能力,为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。工作站最突出的特点是具有很强的图形交换能力,因此在图形图像领域特别是计算机辅助设计领域得到了迅速应用。典型产品有美国Sun公司的Sun系列工作站。
无盘工作站是指无软盘、无硬盘、无光驱连入局域网的计算机。在网络系统中,把工作站端使用的操作系统和应用软件被全部放在服务器上,系统管理员只要完成服务器上的管理和维护,软件的升级和安装也只需要配置一次后,则整个网络中的所有计算机就都可以使用新软件。所以无盘工作站具有节省费用、系统的安全性高、易管理性和易维护性等优点,这对网络管理员来说具有很大的吸引力。
无盘工作站的工作原理是由网卡的启动芯片(Boot ROM)以不同的形式向服务器发出启动请求号,服务器收到后,根据不同的机制,向工作站发送启动数据,工作站下载完启动数据后,系统控制权由Boot ROM转到内存中的某些特定区域,并引导操作系统。
根据不同的启动机制,比较常用无盘工作站可分为RPL 和PXE。RPL 为Remote Initial Program Load 的缩写,此技术常用于Windows95 中。PXE 是RPL 的升级品,它是Preboot Execution Environment的缩写。两者不同之处在于RPL 是静态路由,而PXE 是动态路由,其通信协议采用TCP/IP,实现了与Internet 连接高效而可靠,它常用于Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP中 。
3、集线器
集线器(HUB)是一种共享介质的网络设备,它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网,HUB 本身不能识别目的地址。集线器上的所有端口争用一个共享信道的宽带,因此随着网络节点数量的增加,数据传输量的增大,每节点的可用带宽将随之减少。另外,集线器采用广播的形式传输数据,即向所有端口传送数据。如当同一局域网内的A 主机给B 主机传输数据时,数据包在以HUB 为架构的网络上是以广播方式传输的,对网络上所有节点同时发送同一信息,然后再由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。其实接收数据的一般来说只有一个终端节点,而对所有节点都发送,在这种方式下,很容易造成网络堵塞,而且绝大部分数据流量是无效的,这样就造成整个网络数据传输效率相当低。另一方面由于所发送的数据包每个节点都能侦听到,容易给网络带来一些不安全隐患。
4、交换机
交换机(Switch)是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备,它是集线器的升级换代产品,外观上与集线器非常相似,其作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别:集线器采用的是共享带宽的工作方式,而交换机采用的是独享带宽方式。即交换机上的所有端口均有独享的信道带宽,以保证每个端口上数据的快速有效传输,交换机为用户提供的是独占的、点对点的连接,数据包只被发送到目的端口,而不会向所有端口发送, 其它 节点很难侦听到所发送的信息,这样在机器很多或数据量很大时,不容易造成网络堵塞,也确保了数据传输安全,同时大大的提高了传输效率,两者的差别就比较明显了。
5、路由器
路由器(Router)是一种负责寻径的网络设备,它在互联网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信。路由器用于连接多个逻辑上分开的网络,为用户提供最佳的通信路径,路由器利用路由表为数据传输选择路径,路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单,路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径,路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径。路由器是产生于交换机之后,就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系,并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能向路由转发数据包的不足。
交换机、路由器是一台特殊的网络计算机,它的硬件基础CPU、存储器和接口,软件基础是网络互联操作系统IOS。
交换机、路由器和PC机一样,有中央处理单元CPU,而且不同的交换机、路由器,其CPU一般也不相同,CPU是交换机、路由器的处理中心。
内存是交换机、路由器存储信息和数据的地方,CISCO交换机、路由器有以下几种内存组件:
ROM(Read Only Memory)存储交换机、路由器加电自检(POST:Power-On Self-Test)、启动程序(Bootstrap Program)和部分或全部的IOS。交换机、路由器中的ROM是可擦写的,所以IOS是可以升级的。
RAM(Random Access Memory)与PC机上的随机存储器相似,提供临时信息的存储,同时保存着当前的路由表和配置信息。
NVRAM(Nonvolatile Random Access Memory)存储交换机、路由器的启动配置文件。NVRAM是可擦写的,可将交换机、路由器的配置信息拷贝到NVRAM中。
FLASH闪存,是可擦写的,也可编程,用于存储CISCO IOS的其它版本,用于对交换机、路由器的IOS进行升级。
接口用作将交换机、路由器连接到网络,可以分为局域网接口和广域网接口两种。由于交换机、路由器型号的不同,接口数目和类型也不尽一样。常见的接口主要有以下几种:
高速同步串口,可连接DDN,帧中继(Frame Relay),,PSTN(模拟电话线路)。
同步/异步串口,可用软件将端口设置为同步工作方式。
AUI端口,即粗缆口。一般需要外接转换器(AUI-RJ45),连接10/100Base-T以太网络。
ISDN端口,可以连接ISDN网络(2B+D),可作为局域网接入Internet 之用。
AUX端口,该端口为异步端口,主要用于远程配置,也可用于拔号备份,可与MODEM连接。支持硬件流控制(Hardware Flow Control)。
Console端口,该端口为异步端口,主要连接终端或运行终端仿真程序的计算机,在本地配置交换机、路由器。不支持硬件流控制。
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★ 计算机的学习心得
★ 计算机调研报告范文3篇
1:计算机语言之父:尼盖德 10日,计算机编程语言的先驱克里斯汀·尼盖德死于心脏病,享年75岁。尼盖德帮助因特网奠下了基础,为计算机业做出了巨大贡献。据挪威媒体报道,尼盖德11日在挪威首都奥斯陆逝世。 尼盖德是奥斯陆大学的教授,因为发展了Simula编程语言,为MS-DOS和因特网打下了基础而享誉国际。克里斯汀·尼盖德于1926年在奥斯陆出生,1956年毕业于奥斯陆大学并取得数学硕士学位,此后致力于计算机计算与编程研究。 1961年~1967年,尼盖德在挪威计算机中心工作,参与开发了面向对象的编程语言。因为表现出色,2001年,尼盖德和同事奥尔·约安·达尔获得了2001年A.M.图灵机奖及其它多个奖项。当时为尼盖德颁奖的计算机协会认为他们的工作为Java,C++等编程语言在个人电脑和家庭娱乐装置的广泛应用扫清了道路,“他们的工作使软件系统的设计和编程发生了基本改变,可循环使用的、可靠的、可升级的软件也因此得以面世 世纪发现·从图灵机到冯·诺依曼机 英国科学家艾伦·图灵1937年发表著名的《论应用于解决问题的可计算数字》一文。文中提出思考原理计算机——图灵机的概念,推进了计算机理论的发展。1945年图灵到英国国家物理研究所工作,并开始设计自动计算机。1950年,图灵发表题为《计算机能思考吗?》的论文,设计了著名的图灵测验,通过问答来测试计算机是否具有同人类相等的智力。 图灵提出了一种抽象计算模型,用来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器、一条可无限伸延的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。这个在概念上如此简单的机器,理论上却可以计算任何直观可计算的函数。图灵机作为计算机的理论模型,在有关计算机和计算复杂性的研究方面得到广泛应用。 计算机是人类制造出来的信息加工工具。如果说人类制造的其他工具是人类双手的延伸,那么计算机作为代替人脑进行信息加工的工具,则可以说是人类大脑的延伸。最初真正制造出来的计算机是用来解决数值计算问题的。二次大战后期,当时为军事目的进行的一系列破译密码和弹道计算工作,越来越复杂。大量的数据、复杂的计算公式,即使使用电动机械计算器也要耗费相当的人力和时间。在这种背景下,人们开始研制电子计算机。 世界上第一台计算机“科洛萨斯”诞生于英国,“科洛萨斯”计算机是1943年3月开始研制的,当时研制“科洛萨斯”计算机的主要目的是破译经德国“洛伦茨”加密机加密过的密码。使用其他手段破译这种密码需要6至8个星期,而使用‘科洛萨斯’计算机则仅需6至8小时。1944年1月10日,“科洛萨斯”计算机开始运行。自它投入使用后,德军大量高级军事机密很快被破译,盟军如虎添翼。“科洛萨斯”比美国的ENIAC计算机问世早两年多,在二战期间破译了大量德军机密,战争结束后,它被秘密销毁了,故不为人所了解。 尽管第一台电子计算机诞生于英国,但英国没有抓住由计算机引发的技术和产业革命的机遇。相比之下,美国抓住了这一历史机遇,鼓励发展计算机技术和产业,从而崛起了一大批计算机产业巨头,大大促进了美国综合国力的发展。1944年美国国防部门组织了有莫奇利和埃克脱领导的ENIAC计算机的研究小组,当时在普林斯顿大学工作的现代计算机的奠基者美籍匈牙利数学家冯·诺依曼也参加了者像研究工作。1946年研究工作获得成功,制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC。这台用18000只电子管组成的计算机,尽管体积庞大,耗电量惊人,功能有限,但是确实起了节约人力节省时间的作用,而且开辟了一个计算机科学技术的新纪元。这也许连制造它的科学家们也是始料不及的。 最早的计算机尽管功能有限,和现代计算机有很大的差别,但是它已具备了现代计算机的基本部分,那就是运算器、控制器和存储器。 运算器就象算盘,用来进行数值运算和逻辑运算,并获得计算结果。而控制器就象机算机的司令部,指挥着计算机各个部分的工作,它的指挥是靠发出一系列控制信号完成的。 计算机的程序、数据、以及在运算中产生的中间结果以及最后结果都要有个存储的地方,这就是计算机的第三个部件——存储器。 计算机是自动进行计算的,自动计算的根据就是存储于计算机中的程序。现代的计算机都是存储程序计算机,又叫冯·诺依曼机,这是因为存储程序的概念是冯·诺依曼提出的。人们按照要解决的问题的数学描述,用计算机能接受的“语言”编制成程序,输入并存储于计算机,计算机就能按人的意图,自动地高速地完成运算并输出结果。程序要为计算机提供要运算的数据、运算的顺序、进行何种运算等等。 微电子技术的产生使计算机的发展又有了新的机遇,它使计算机小型化成为可能。微电子技术的发展可以追溯到晶体管的出现。1947年美国电报电话公司的贝尔实验室的三位学家巴丁、不赖顿和肖克莱制成第一支晶体管,开始了以晶体管代替电子管的时代。 晶体管的出现可以说是集成电路出台的序幕。晶体管出现后,一些科学家发现,把电路元器件和连线像制造晶体管那样做在一块硅片上可实现电路的小型化。于是,晶体管制造工业经过10年的发展后,1958年出现了第一块集成电路。 微电子技术的发展,集成电路的出现,首先引起了计算机技术的巨大变革。现代计算机多把运算器和控制器做在一起,叫微处理器,由于计算机的心脏——微处理器(计算机芯片)的集成化,使微型计算机应运尔生,并在70-80年代间得到迅速发展,特别是IBM PC个人计算机出现以后,打开了计算机普及的大门,促进了计算机在各行各业的应用,五六十年代,价格昂贵、体积庞大、耗电量惊人的计算机,只能在少数大型军事或科研设施中应用,今天由于采用了大规模集成电路,计算机已经进入普通的办公室和家庭。 标志集成电路水平的指标之一是集成度,即在一定尺寸的芯片上能做出多少个晶体管,从集成电路出现到今天,仅40余年,发展的速度却是惊人的,芯片越做越小,这对生产、生活的影响也是深远的。ENIAC计算机占地150平方米,重达30吨,耗电量几百瓦,其所完成的计算,今天高级一点的袖珍计算器皆可完成。这就是微电子技术和集成电路所创造的奇迹。 现状与前景 美国科学家最近指出,经过30多年的发展,计算机芯片的微型化已接近极限。计算机技术的进一步发展只能寄希望于全新的技术,如新材料、新的晶体管设计方法和分子层次的计算技术。 过去30多年来,半导体工业的发展基本上遵循穆尔法则,即安装在硅芯片上的晶体管数目每隔18个月就翻一番。芯片体积越来越小,包含的晶体管数目越来越多,蚀刻线宽越来越小;计算机的性能也因而越来越高,同时价格越来越低。但有人提出,这种发展趋势最多只能再持续10到15年的时间。 美国最大的芯片生产厂商英特尔公司的科学家保罗·A·帕坎最近在美国《科学》杂志上撰文说,穆尔法则(1965年提出的预测半导体能力将以几何速度增长的法则)也许在未来10年里就会遇到不可逾越的障碍:芯片的微型化已接近极限。人们尚未找到超越该极限的方法,一些科学家将其称之为“半导体产业面临的最大挑战”。 目前最先进的超大规模集成电路芯片制造技术所能达到的最小线宽约为微米,即一根头发的5%那样宽。晶体管里的绝缘层只有4到5个原子那样厚。日本将于2000年初开始批量生产线宽只有0. 13微米的芯片。预计这种芯片将在未来两年得到广泛应用。下一步是推出线宽0. 1微米的的芯片。帕坎说,在这样小的尺寸上,晶体管只能由不到100个原子构成。 芯片线宽小到一定程度后,线路与线路之间就会因靠得太近而容易互相干扰。而如果通过线路的电流微弱到只有几十个甚至几个电子,信号的背景噪声将大到不可忍受。尺寸进一步缩小,量子效应就会起作用,使传统的计算机理论完全失效。在这种情况下,科学家必须使用全新的材料、设计方法乃至运算理论,使半导体业和计算机业突破传统理论的极限,另辟蹊径寻求出路。 当前计算机发展的主流是什么呢?国内外比较一致的看法是 RISC RISC是精简指令系统计算机(Reduced Instruction Set Computer)的英文缩写。所谓指令系统计算机所能执行的操作命令的集合。程序最终要变成指令的序列,计算机能执行。计算机都有自己的指令系统,对于本机指令系统的指令,计算机能识别并执行,识别就是进行译码——把代表操作的二进制码变成操作所对应的控制信号,从而进行指令要求的操作。一般讲,计算机的指令系统约丰富,它的功能也约强。RISC系统将指令系统精简,使系统简单,目的在于减少指令的执行时间,提高计算机的处理速度。传统的计算机一般都是每次取一条指令,而RISC系统采用多发射结构,在同一时间发射多条指令,当然这必须增加芯片上的执行部件。 并行处理技术 并行处理技术也是提高计算机处理速度的重要方向,传统的计算机,一般只有一个中央处理器,中央处理器中执行的也只是一个程序,程序的执行是一条接一条地顺序进行,通过处理器反映程序的数据也是一个接一个的一串,所以叫串行执行指令。并行处理技术可在同一时间内多个处理器中执行多个相关的或独立的程序。目前并行处理系统分两种:一种具有4个、8个甚至32个处理器集合在一起的并行处理系统,或称多处理机系统;另一种是将100个以上的处理器集合在一起,组成大规模处理系统。这两种系统不仅是处理器数量多少之分,其内部互连方式、存储器连接方式、操作系统支持以及应用领域都有很大的不同。 曾经有一段时间,超级计算机是利用与普通计算机不同的材料制造的。最早的克雷1号计算机是利用安装在镀铜的液冷式电路板上的奇形怪状的芯片、通过手工方式制造的。而克雷2号计算机看起来更加奇怪,它在一个盛有液态碳氟化合物的浴器中翻腾着气泡———采用的是“人造血液”冷却。并行计算技术改变了所有这一切。现在,世界上速度最快的计算机是美国的“Asci Red”, 这台计算机的运算速度为每秒钟2·1万亿次,它就是利用与个人计算机和工作站相同的元件制造的,只不过超级计算机采用的元件较多而已,内部配置了9000块标准奔腾芯片。鉴于目前的技术潮流,有一点是千真万确的,那就是超级计算机与其它计算机的差别正在开始模糊。 至少在近期,这一趋势很明显将会继续下去。那么,哪些即将到来的技术有可能会扰乱计算技术的格局,从而引发下一次超级计算技术革命呢? 这样的技术至少有三种:光子计算机、生物计算机和量子计算机。它们能够成为现实的可能性都很小,但是由于它们具有引发革命的潜力,因此是值得进行研究的。 光子计算机 光子计算机可能是这三种新技术中最接近传统的一种。几十年来,这种技术已经得到了有限的应用,尤其是在军用信号处理方面。 在光子计算技术中,光能够像电一样传送信息,甚至传送效果更好,,光束在把信息从一地传送至另一地的效果要优于电,这也就是电话公司利用光缆进行远距离通信的缘故。光对通信十分有用的原因,在于它不会与周围环境发生相互影响,这是它与电不同的一点。两束光线可以神不知鬼不觉地互相穿透。光在长距离内传输要比电子信号快约100倍,光器件的能耗非常低。预计,光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000到10000倍。 令人遗憾的是,正是这种极端的独立性使得人们难以制造出一种全光子计算机,因为计算处理需要利用相互之间的影响。要想制造真正的光子计算机,就必须开发出光学晶体管,这样就可以用一条光束来开关另一条光束了。这样的装置已经存在,但是要制造具有适合的性能特征的光学晶体管,还需要仰仗材料科学领域的重大突破。 生物计算机 与光子计算技术相比,大规模生物计算技术实现起来更为困难,不过其潜力也更大。不妨设想一种大小像柚子,能够进行实时图像处理、语音识别及逻辑推理的超级计算机。这样的计算机已经存在:它们就是人脑。自本世纪70年代以来,人们开始研究生物计算机(也叫分子计算机),随着生物技术的稳步发展,我们将开始了解并操纵制造大脑的基因学机制。 生物计算机将具有比电子计算机和光学计算机更优异的性能。如果技术进步继续保持目前的速度,可以想像在一二十年之后,超级计算机将大量涌现。这听起来也许像科幻小说,但是实际上已经出现了这方面的实验。例如,硅片上长出排列特殊的神经元的“生物芯片”已被生产出来。 在另外一些实验室里,研究人员已经利用有关的数据对DNA的单链进行了编码,从而使这些单链能够在烧瓶中实施运算。这些生物计算实验离实用还很遥远,然而1958年时我们对集成电路的看法也不过如此。 量子计算机 量子力学是第三种有潜力创造超级计算革命的技术。这一概念比光子计算或生物计算的概念出现得晚,但是却具有更大的革命潜力。由于量子计算机利用了量子力学违反直觉的法则,它们的潜在运算速度将大大快于电子计算机。事实上,它们速度的提高差不多是没有止境的。一台具有5000个左右量子位的量子计算机可以在大约3 0秒内解决传统超级计算机需要100亿年才能解决的素数问题。 眼下恰好有一项重要的用途适合这种貌似深奥的作业。通过对代表数据的代码进行加密,计算机数据得到保护。而解密的数学“钥匙”是以十分巨大的数字——一般长达250位——及其素数因子的形式出现的。这样的加密被认为是无法破译的,因为没有一台传统计算机能够在适当的时间里计算出如此巨大数字的素数因子。但是,至少在理论上,量子计算机可以轻易地处理这些素数加密方案。因此,量子计算机黑客将不仅能够轻而易举地获得常常出没于各种计算机网络(包括因特网)中的信用卡号码及其他个人信息,而且能够轻易获取政府及军方机密。这也正是某些奉行“宁为人先、莫落人后”这一原则的政府机构一直在投入巨资进行量子计算机研究的原因。 量子超级网络引擎 量子计算机将不大可能破坏因特网的完整性,不仅如此,它们到头来还可能给因特网带来巨大的好处。两年前,贝尔实验室的研究人员洛夫·格罗弗发现了用量子计算机处理我们许多人的一种日常事务的方法———搜寻隐藏在浩如烟海的庞大数据库内的某项信息。寻找数据库中的信息就像是在公文包里找东西一样。如果各不相同的量子位状态组合分别检索数据库不同的部分,那么其中的一种状态组合将会遭遇到所需查找的信息。 由于某些技术的限制,量子搜索所能带来的速度提高并没有预计的那么大,例如,如果要在1亿个地址中搜索某个地址,传统计算机需要进行大约5000万次尝试才能找到该地址;而量子计算机则需大约1万次尝试,不过这已经是很大的改善了,如果数据库增大的话,改善将会更大。此外,数据库搜索是一种十分基础的计算机任务,任何的改善都很可能对大批的应用产生影响。 迄今为止,很少有研究人员愿意预言量子计算机是否将会得到更为广泛的应用。尽管如此,总的趋势一直是喜人的。尽管许多物理学家————如果不是全部的话———一开始曾认为量子力学扑朔迷离的本性必定会消除实用量子计算技术面临的难以捉摸而又根深蒂固的障碍,但已经进行的深刻而广泛的理论研究却尚未能造就一台实实在在的机器。 那么,量子计算机的研究热潮到底意味着什么?计算技术的历史表明,总是先有硬件和软件的突破,然后才出现需要由它们解决的问题。或许,到我们需要检索那些用普通计算机耗时数月才能查完的庞大数据库时,量子计算机才将会真正开始投入运行。研究将能取代电子计算机的技术并非易事。毕竟,采用标准微处理器技术的并行计算机每隔几年都会有长足的进步。因此,任何要想取代它的技术必须极其出色。不过,计算技术领域的进步始终是十分迅速的,并且充满了意想不到的事情。对未来的预测从来都是靠不住的,事后看来,那些断言“此事不可行”的说法,才是最最愚蠢的。 除了超级计算机外,未来计算机还会在哪些方面进行发展呢? 多媒体技术 多媒体技术是进一步拓宽计算机应用领域的新兴技术。它是把文字、数据、图形、图像和声音等信息媒体作为一个集成体有计算机来处理,把计算机带入了一个声、文、图集成的应用领域。多媒体必须要有显示器、键盘、鼠标、操纵杆、视频录象带/盘、摄象机、输入/输出、电讯传送等多种外部设备。多媒体系统把计算机、家用电器、通信设备组成一个整体由计算机统一控制和管理。多媒体系统将对人类社会产生巨大的影响。 网络 当前的计算机系统多是连成网络的计算机系统。所谓网络,是指在地理上分散布置的多台独立计算机通过通信线路互连构成的系统。根据联网区域的大小,计算机网络可分成居域网和远程网。小至一个工厂的各个车间和办公室,大到跨洲隔洋都可构成计算机网。因特网将发展成为人类社会中一股看不见的强大力量--它悄无声息地向人们传递各种信息,以最快、最先进的手段方便人类的工作和生活。现在的因特网发展有将世界变成“地球村”的趋势。 专家认为PC机不会马上消失,而同时单功能或有限功能的终端设备(如手执电脑、智能电话)将挑战PC机作为计算机革新动力的地位。把因特网的接入和电子邮件的功能与有限的计算功能结合起来的“置顶式”计算机如网络电视将会很快流行开来。单功能的终端最终会变得更易应用 智能化计算机 我们对大脑的认识还很肤浅,但是使计算机智能化的工作绝不能等到人们对大脑有足够认识以后才开始。使计算机更聪明,从开始就是人们不断追求的目标。目前用计算机进行的辅助设计、翻译、检索、绘图、写作、下棋、机械作业等方面的发展,已经向计算机的智能化迈进了一步。随着计算机性能的不断提高,人工智能技术在徘徊了50年之后终于找到了露脸的机会,世界头号国际象棋大师卡斯帕罗夫向“深蓝”的俯首称臣,让人脑第一次尝到了在电脑面前失败的滋味。人类从来没有像今天这样深感忧惧,也从来没有像今天这样强烈地感受到认识自身的需要。 目前的计算机,多数是冯·诺依曼型计算机,它在认字、识图、听话及形象思维方面的功能特别差。为了使计算机更加人工智能化,科学家开始使计算机模拟人类大脑的功能,近年来,各先进国家注意开展人工神经网络的研究,向计算机的智能化迈出了重要的一步。 人工神经网络的特点和优越性,主要表现在三个方面:具有自学功能。六如实现图象识别时,只要线把许多不同的图象样板和对应的应识别的结果输入人工神经网络,网络就会通过自学功能,漫漫学会识别类似的图像。自学功能对于预测有特别重要的意义。预期未来的人工神经网络计算机将为人类提供同经济预测、市场预测、效益预测、其前途是很远大的。 具有联想储存功能。人的大脑是具有两厢功能的。如果有人和你提起你幼年的同学张某某。,你就会联想起张某某的许多事情。用人工神经网络的反馈网络就可以实现这种联想。 具有高速寻找优化解的能力。寻找一个复杂问题的优化解,往往需要很大的计算量,利用一个针对某问题而设计的反馈人工神经网络,发挥计算机的高速运算能力,可能很快找到优化解。 人工神经网络是未来为电子技术应用的新流域。智能计算机的构成,可能就是作为主机的冯·诺依曼机与作为智能外围的人工神经网络的结合。 人们普遍认为智能计算机将像穆尔定律(1965年提出的预测半导体能力将以几何速度增长的定律)的应验那样必然出现。提出这一定律的英特尔公司名誉董事长戈登·穆尔本人也同意这一看法,他认为:“硅智能将发展到很难将计算机和人区分开来的程度。”但是计算机智能不会到此为止。许多科学家断言,机器的智慧会迅速超过阿尔伯特·爱因斯坦和霍金的智慧之和。霍金认为,就像人类可以凭借其高超的捣弄数字的能力来设计计算机一样,智能机器将创造出性能更好的计算机。最迟到下个世纪中叶(而且很可能还要快得多),计算机的智能也许就会超出人类的理解能力。 世纪发现·从图灵机到冯·诺依曼机 英国科学家艾伦·图灵1937年发表著名的《论应用于解决问题的可计算数字》一文。文中提出思考原理计算机——图灵机的概念,推进了计算机理论的发展。1945年图灵到英国国家物理研究所工作,并开始设计自动计算机。1950年,图灵发表题为《计算机能思考吗?》的论文,设计了著名的图灵测验,通过问答来测试计算机是否具有同人类相等的智力。 图灵提出了一种抽象计算模型,用来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器、一条可无限伸延的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。这个在概念上如此简单的机器,理论上却可以计算任何直观可计算的函数。图灵机作为计算机的理论模型,在有关计算机和计算复杂性的研究方面得到广泛应用。 计算机是人类制造出来的信息加工工具。如果说人类制造的其他工具是人类双手的延伸,那么计算机作为代替人脑进行信息加工的工具,则可以说是人类大脑的延伸。最初真正制造出来的计算机是用来解决数值计算问题的。二次大战后期,当时为军事目的进行的一系列破译密码和弹道计算工作,越来越复杂。大量的数据、复杂的计算公式,即使使用电动机械计算器也要耗费相当的人力和时间。在这种背景下,人们开始研制电子计算机。 世界上第一台计算机“科洛萨斯”诞生于英国,“科洛萨斯”计算机是1943年3月开始研制的,当时研制“科洛萨斯”计算机的主要目的是破译经德国“洛伦茨”加密机加密过的密码。使用其他手段破译这种密码需要6至8个星期,而使用‘科洛萨斯’计算机则仅需6至8小时。1944年1月10日,“科洛萨斯”计算机开始运行。自它投入使用后,德军大量高级军事机密很快被破译,盟军如虎添翼。“科洛萨斯”比美国的ENIAC计算机问世早两年多,在二战期间破译了大量德军机密,战争结束后,它被秘密销毁了,故不为人所了解。 尽管第一台电子计算机诞生于英国,但英国没有抓住由计算机引发的技术和产业革命的机遇。相比之下,美国抓住了这一历史机遇,鼓励发展计算机技术和产业,从而崛起了一大批计算机产业巨头,大大促进了美国综合国力的发展。1944年美国国防部门组织了有莫奇利和埃克脱领导的ENIAC计算机的研究小组,当时在普林斯顿大学工作的现代计算机的奠基者美籍匈牙利数学家冯·诺依曼也参加了者像研究工作。1946年研究工作获得成功,制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC。这台用18000只电子管组成的计算机,尽管体积庞大,耗电量惊人,功能有限,但是确实起了节约人力节省时间的作用,而且开辟了一个计算机科学技术的新纪元。这也许连制造它的科学家们也是始料不及的。 最早的计算机尽管功能有限,和现代计算机有很大的差别,但是它已具备了现代计算机的基本部分,那就是运算器、控制器和存储器。 运算器就象算盘,用来进行数值运算和逻辑运算,并获得计算结果。而控制器就象机算机的司令部,指挥着计算机各个部分的工作,它的指挥是靠发出一系列控制信号完成的。 计算机的程序、数据、以及在运算中产生的中间结果以及最后结果都要有个存储的地方,这就是计算机的第三个部件——存储器。 计算机是自动进行计算的,自动计算的根据就是存储于计算机中的程序。现代的计算机都是存储程序计算机,又叫冯·诺依曼机,这是因为存储程序的概念是冯·诺依曼提出的。人们按照要解决的问题的数学描述,用计算机能接受的“语言”编制成程序,输入并存储于计算机,计算机就能按人的意图,自动地高速地完成运算并输出结果。程序要为计算机提供要运算的数据、运算的顺序、进行何种运算等等。 微电子技术的产生使计算机的发展又有了新的机遇,它使计算机小型化成为可能。微电子技术的发展可以追溯到晶体管的出现。1947年美国电报电话公司的贝尔实验室的三位学家巴丁、不赖顿和肖克莱制成第一支晶体管,开始了以晶体管代替电子管的时代。 晶体管的出现可以说是集成电路出台的序幕。晶体管出现后,一些科学家发现,把电路元器件和连线像制造晶体管那样做在一块硅片上可实现电路的小型化。于是,晶体管制造工业经过10年的发展后,1958年出现了第一块集成电路。 微电子技术的发展,集成电路的出现,首先引起了计算机技术的巨大变革。现代计算机多把运算器和控制器做在一起,叫微处理器,由于计算机的心脏——微处理器(计算机芯片)的集成化,使微型计算机应运尔生,并在70-80年代间得到迅速发展,特别是IBM PC个人计算机出现以后,打开了计算机普及的大门,促进了计算机在各行各业的应用,五六十年代,价格昂贵、体积庞大、耗电量惊人的计算机,只能在少数大型军事或科研设施中应用,今天由于采用了大规模集成电路,计算机已经进入普通的办公室和家庭。 标志集成电路水平的指标之一是集成度,即在一定尺寸的芯片上能做出多少个晶体管,从集成电路出现到今天,仅40余年,发展的速度却是惊人的,芯片越做越小,这对生产、生活的影响也是深远的。ENIAC计算机占地150平方米,重达30吨,耗电量几百瓦,其所完成的计算,今天高级一点的袖珍计算器皆可完成。这就是微电子技术和集成电路所创造的奇迹。
1、首页2、提高学生实践能力【摘要】本文是精品学习网小编为您奉献的精编范文中等教育论文:试论中等职业学校计算机专业学生实践能力的培养,希望大家能够喜欢。【摘 要】 中等职业学校作为社会专业技能人才培养的摇篮,其对计算机专业学生的培养目标和培养措施会直接影响着学生的专业技能水平和实践能力。本文针对中等职业学校计算机专业教学现状和存在的问题进行了分析,并对以提高学生动手操作能力为目的的教学思路进行了探析和阐述。【关键词 】中等职业学校 计算机专业 教学 实践能力二十一世纪是信息化的社会,计算机和信息技术在各行业的普及使计算机专业人才的需求日益增加,尤其是具有较强实践能力的应用型人才更是计算机人才争夺的焦点。众所周知,我国工业技术相对较为落后,综合国力还有待提高,而这些主要不是由于科研水平的制约,而是因为科学技术向现实生产力转化的工作薄弱,大量科学研究流于文字。这与我国的教育观念有着密不可分的原因,只有将知识转化为能力才有用。为此,我们需要让我们的学生在学校里能学到真正有用的东西,不能让学生只会纸上谈兵,那么应该怎样才能增强学生的实践能力?如何让学生成为受社会欢迎的实用型人才?成为摆在职业教育面前一个难题。为了解决这个难题,各所职业学校进行教育体系改革,更新教学内容,以增强学生社会适应性。下面结合本人的教学实际,谈谈职业学校计算机教学中学生实践能力的培养。一、中等职业学校计算机专业实践教学目标的定位根据教育部制定的《23——27年教育振兴行动计划》中提出的,“大力发展职业教育,大量培养高素质的技能型人才,尤其是高技能人才”的规定,中等职业学校有责任为社会培养高素质的计算机专业技术应用型人才。所谓技术应用型人才不仅仅要具有一定的计算机理论修养,还应是具有较强的实践能力的应用型人才。因此,中等职业学校应注重培养计算机专业学生的动手操作能力。计算机专业学生的实践教学目标包括以下方面:将培养实践操作技能并且具有较强的知识运用能力和终身学习能力的人才作为教学目标。通过有效的课堂教学手段,培养具有良好的思想道德品质及综合修养,掌握较强的计算机专业理论知识和较强的动手实践能力的计算机专业人才。也就是要把培养适应信息化社会计算机人才需求、具有实践能力的应用型人才作为计算机课程教学的主要任务。在教学中采用 “以学生为中心,在实践中学习”的教学模式,注重学生解决问题能力的培养。使学生通过实践性学习,形成深层次的感性认知,突破教材内容及授课环境等因素的制约,通过实践是理论知识和应用技能融会贯通。为实现这一目标,中等职业学校计算机专业需改革传统的教学方法,构建科学的、合理的、创新的实践教学体系,提高实践性课程的比重。通过动手能力的培养来促进学生的观察能力、理解能力和综合运用所学知识分析并解决问题的能力,以适应社会对应用型计算机人才的需求。综上所述,合理的教学目标的定位,科学的授课模式的使用,对学生的能力开发都能起到积极的作用,也必将推动中职学校计算机专业课程的发展。二、中等职业学校计算机专业教学现状(一)课程设置中理论课程与实践课程比重不合理在任何学科的教学中,理论知识都是必不可少的内容。我国教育受应试教育的影响严重,偏重理论知识,忽视实践能力培养的现象由来已久,中等职业学校的计算机专业课程设置在一定程度也存在这一问题。计算机专业作为一门实践性较强的学科,过多的理论知识只能使教学更加晦涩难懂。同时,既和中职学生的学习基础是脱节,也和中等职业学校的人才培养目标及社会、用人单位的实际需求脱节。如计算机销售公司需要的是对计算机故障能熟练识别并排除的中高级人才,而不是对指令系统、逻辑电路等有深入研究的学者;广告公司需要的是能设计出有创意作品的学生,而不会要求其对数据结构有多深入的研究。因此,由于受课程体系影响出现了重视理论知识传授而学生实践能力不足的现状,自然就无法培养出适应社会和用人单位需要的应用型的人才。(二)教师实践经验不足、教学模式陈旧计算机课的教学目标是使学生具有实际的动手能力,用人单位对于计算机专业学生的动手能力要求也很高。传统教学方式是以教师为中心,这种教学方法更多强调的是教师“如何教”,忽略了学生“如何学”,学生是被动地接受知识,不利于学生动手能力的培养。所以我们应该尽快转变教学思想,树立“以能力为主”的观念,将培养学生的实际动手能力为主。在传统教学方式的基础上,开展“以学生为中心,在实验与实践中学习”的教学方式,围绕“动”字展开教学活动,即教学主动、学习主动。使我们的学生学会学习、学会创新。教学大纲是教学工作的指导文件,我们在平时的教学中要以教学大纲为基础,但不能简单的按照大纲的要求安排教学工作,要依据教学大纲进行升华。既要符合工作的要求,又要符合教学规律、满足学生继续发展的需要。而针对实践能力培养这一目标所修订的教学大纲在内容、结构和功能上突出的是对学生通过学习应该获得的“成果”的描述,以及达到这些成果的标准,即学生掌握了什么,学到了什么。比如,在EXCEL、WORD这两门课程的教学中,我在教学大纲的基础上结合全国计算机等级考试的要求,新增加教学目标。经过这样修改后的教学大纲指导作用和可操作性大大加强,更加有利于教师对课程内容的整体把握。计算机专业是实践性较强的学科,只有教师具备了一定的计算机实践经验,才能突破理论知识局限,对学生的计算机操作给予指导。但事实的情况是,当前的中等职业学校计算机教师自身存在着理论能力较强,实践经验不足的缺点,中等职业学校因办学经费有限,往往对计算机教学的硬件系统配备不足,无法满足师生进行教学实践的要求。同时,多年的重理论轻实践的教学传统使计算机专业教师缺少提升实践操作能力的机会,因教学与应用的长期脱节,信息技术的飞速发展等都使教师的理论教学无法满足社会和行业的需求。教师只能充当知识的传授者,却不能充当实际操作能力的促进者。此外,中等职业学校教师还存在着教学模式和考核形式单一的问题。这样照本宣科式的教学难以充分调动学生的学习兴趣,使学生丧失了对计算机知识和技能的学习积极性。这些情况使得计算机专业的学生操作能力严重缺乏,造成了教学目标实现的严重困难。三、提高中等职业学校学生计算机实际操作能力的有效措施为了改变我国中等职业学校计算机专业学生操作能力和实践能力不足的现状,有必要进行以提高实践教学为目的的教学改革。具体措施需从以下方面进行:(一)进行计算机课程改革,加大实践教学力度影响中等职业学校学生计算机实践操作能力的症结在于计算机重理论轻实践的课程设置。因此,要改变这一现状,就需从课程设置方面实施计算机课程改革。应以培养应用型和实用型人才为目标,根据计算机领域市场、行业及用人单位的实际需求,增加实践课的教学内容和课时。削减理论知识在课程设置中的比重,通过改革考核和评价方法,将教学目标引向实践教学,变理论为主为实践为主。调整人才培养目标,培养出兼有较强理论素养和实践动手操作能力的高素质人才。如减少计算机组成原理理论教学,增加计算机组装与维修实训课时数;减少程序设计语言或应用软件命令的教学,增加如图像处理、网页设计等学生感兴趣又力所能及的课程。(二)提高教师专业素质和实践教学能力教师的计算机实践教学能力直接关系着学生的计算机动手操作能力。计算机专业的应用型人才需具备较强的实践能力和创新能力,需掌握现代化的信息技术。因此,中等职业学校应加快建设“应用型”教师队伍,中等职业学校计算机专业教师也应适应信息时代技术飞速发展的趋势,通过学习不断地更新知识,把握市场和信息技术发展的方向和最新信息。一方面计算机教师专业素质的提高要根据自身特点选择发展方向。随着计算机学科,没有谁能把计算机专业所有的内容都掌握住, 计算机专业技能逐步细化, 计算机专业课程也随之逐步细化,由此,让专业老师根据自身特长选择专业发展方向就显得十分重要,这对教师自身而言是教学专业生命的延续,对计算机专业学生的实践能力培养而言是提供了技术上的保证;另一方面中等职业学校应为教师提供机会进入相关行业或企事业单位,参与计算机应用软件和新产品的开发,参加对方举行的技术培训。利用其丰富的理论知识协助企事业单位进行信息技术改造和科技研究,实现学校与企业的资源共享与互惠互利,使教师提高实际操作经验的机会。一位教育学家这样说过:“没有兴趣的强制性学习,将会扼杀探求真理的欲望。”如果学生对所学的内容毫无兴趣,就不可能有积极的思维活动。由此可见,兴趣是培养学生实践能力的前提。因此,教师要设法激发学生的学习兴趣,只有学生在兴趣的驱动下学习,才能学得学得主动。在教学中,引入一些典型的案例进行教学,以激发学生的学习兴趣。从上好第一节课开始,打破先讲原理再讲应用的传统教学模式,将案例教学作为计算机理论教学的主要形式,先列举实际案例,在分析操作过程中让学生弄清原理,然后引导学生举一反三思考问题。随着课程教学的进行,案例难度逐渐上升,前后有一定的联系,但并不重复,让学生逐步深入,最终达到熟练掌握所有知识的目的。比如:我在讲EXCEL中的if函数嵌套时,首先充分利用案例,从函数的格式和功能出发,举例说明if函数的基本用法,然后进入函数的嵌套。函数的参数由2个增加到3个;函数的条件从满足一个条件到同时满足两个条件等。由浅入深,由易到难,这样既消除了学生对计算机课程的畏惧感,又提高了上课的趣味性,从而激发了学生的好奇心和求知欲,有利于实践能力的培养。本文导航1、首页2、提高学生实践能力(三)改革教学模式和评价方式,提高学生实践能力中等职业学校传统教学模式和终结性评价方式过多地限制了学生的动手操作能力,因此,要实现学生实践能力的提高,就必须改革计算机专业的教学模式和评价方式。应变“以教师为中心”的课堂教学方式为“以学生为中心”。变终结性评价方式为主为以过程性评价和终结性评价方式相结合的综合评价方式为主。在教学过程中,创造条件使学生独立操作或实践,将学生从满堂灌式的理论教学引向以锻炼学生动手能力为主的实践教学。例如在网页设计、动画制作等实践性、应用性都很强的课程中,可以采用项目教学法,将课程分解为若干个小项目,引导学生运用知识、原理、方法于项目的分析、规划与实施之中,在教学中模拟工作的环境,在活动中学会交流,学会沟通,在团队中能互相帮助,提高学生技术应用能力与职业实践能力。在评价方法上,从不同方向对学生进行量化考核,提高实践能力在考核内容中的比重和分值,同时多采用激励性评价,为学生的作品交流搭建平台,多让中职这些平时饱受挫折的学生享受学习的成功。为学生创造条件参加计算机技能考试,将技能等级考试结果列入课程评价体系,以促进学生学习的主动性和自觉性。四、 结束语中等职业学校计算机专业要培养适应信息化社会要求的技术应用型人才,提高学生动手操作能力是关键所在。提高学生的实践能力需要从合理设置课程、提高师资水平、优化教学模式、改革评价方式等方面入手,通过各方面的共同努力,根据计算机产业人才市场的发展要求,不断探索有效提高学生实践能力的教学方法,为社会和企事业单位培养更多的专业技术人才。总之,根据市场的需求,适应形势的发展,以“学生有一技之长”为主导,通过教学改革,不断改进教学方法,不断提高学生解决问题的能力,不断提高教学质量,是当前每一位教育工作者不懈追求的目标。【参考文献】[1] 刘荣. 高职《计算机应用基础》课程教学思考[J]. 考试周刊, 29,(42) .潘怀. 浅谈计算机教学中学生应用能力的培养[J]. 信息与电脑(理论版), 29,(9) .宋军营. 职业学校计算机实践性教学之我见[J]. 内江科技, 29,(8) .
计算机发展历程
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