试论大学计算机课程的方法论取向

1、    试论“大学计算机”课程的方法论取向    摘要：“大学计算机”课程的方法论能力培养是高等教育人才综合素质和创新能力总体发展目标的具体体现。其方法论属性的效用在拓展学科研究方法体系、丰富和深化学科研究范畴、变革学科发展模式等方面均表现出无可替代的作用。因此，统整“大学计算机”课程的工具性和方法论属性、统整“大学计算机”课程在“技”与“能”形成方面的规律、统整“大学计算机”课程沿革中的批判性与继承性的知识体系特征是课程改革的核心问题。关键词：大学计算机，课程改革，方法论，计算思维“大学计算机”课程教学是以培养大学生综合素质和创新能力、培养复合型创新人

2、才为目标的1。如何理解综合素质和创新能力培养在“大学计算机”课程中的体现，事实上这应当是一个方向性问题。是单纯从工具论属性理解计算机教育还是以方法论属性加以理解，会形成截然不同的课程建设导向和建设方案，同时也必将导致截然不同的结果。一、问题的提出20世纪90年代初，计算机课程作为公共必修课进入各高校非计算机专业的教学计划，标志着计算机科学与技术学科的工具性属性为我国高等教育人才培养所接纳。20多年来，其研究和应用的领域以及参与学习和研究的人数已远非昔日可比。计算机教育作为信息时代不可或缺的工具在高等教育人才培养方面承担着极其重要的作用。但是与此同时，我们也发现，计算机“无所不能”的功效性使人们

3、，包括相当一些教育教学工作者和管理者，产生了一个挥之不去的观念，那就是“工具论”观念。“工具论”观念的逻辑就是：“计算机”是工具，而“大学计算机”课程就是“学习使用计算机”，所以“大学计算机”课程也是工具；于是乎，“计算机科学与技术学科”就是工具学科。在“工具论”的笼罩下，计算机课程的内容过多关注操作技术，如各种图、文、表、页（网页）等应用处理软件的操作，操作成为计算机课堂的独角戏。应当指出，工具性并不等于工具论，其根本区别在于：工具论将计算机课程教学理解为因为计算机科学与技术具有工具性，所以计算机课程的目标就是教会学生使用这个工具，仅此而已。这就导致了一个又一个的悖论的出现。如；发展导致灭亡

4、，发展越快灭亡越快。学会使用工具，实用主义的观点就是学会使用我认为有用的工具，用不上的不学；功利主义的观点就是要用最少的时间和最少的精力学会使用这些工具，能少学就少学，能不学就不学。显然，随着技术水平的提升，高难度、高复杂性的功能已经由极其简单的操作所实现，计算机课程的操作性统治了全部知识体系，其教与学在这种反馈作用下变得越来越不重要了。又如：渗透导致解体。信息技术与课程整合的提法原本是一些有良好愿望的学者为了尽快将先进技术融于各个学科以有效发挥其作用，但到头来却变成一个谁整合谁的伪命题，甚至还有将计算机课程知识整合到学科课程中进行教学，而取消计算机课程的提法和做法。知识领域被误读，师资水平提

5、高得不到正视。一个工具论的错误观念导致的困境越陷越深。当前，我们不能不认识到；在人才培养的综合素质和创新能力总体目标之下，如何理解计算机课程的属性取向？要再不厘清该概念，大学计算机教育将进退维谷。二、“大学计算机”课程的方法论属性及其意义方法论作为关于方法的理论、原理和学说，其作用对象是整个研究方法体系，而不是一个个具体的研究方法2。它是在反思和批判方法的效用的基础上，归纳提炼出的原理。哲学层次的方法论适用于一切具体科学，具有普遍的意义，唯物辩证法作为哲学层次的方法论具有唯一的、不可替代的统治地位。现代科学发展形成了各个学科自身的、具体的、专门的学科方法论，用以解决本学科的特殊问题。介于二者之

6、间的，就是能够反映客观世界某个侧面，但带有普遍意义的一般科学方法论。如数学就具有一般科学方法论的意义，尽管数学最初仅仅在部分具体学科中起到方法论的作用，但是由于数学及其方法普遍适用于任何一门其他科学，从而成为指导自然科学、社会科学、思维科学等一切科学不可缺少的方法。“大学计算机”课程的背景学“计算机科学与技术”是一个新兴的学科，从理论上的图灵机到现在的计算机仅有百年，但其对各个学科的普遍的方法论意义绝不低于其自身的工具性意义。计算机科学与技术对人类最大的贡献就在于它能够在生产、工作、学习和生活中，影响人们的行动、思想和方法。实现这种意愿的思想基础绝不是狭隘的工具论，也不是单纯的技术主义。计算机

7、科学与技术与其他学科最大的不同就是突破了学科范式的限制，渗透各个学科乃至于推向其前沿，走向范式多元化，没有哪个学科有如此广泛的研究领域和实践范畴。其方法论意义可以体现在如下几个方面；（1）拓展其他学科的研究方法体系。不同学科所形成的科学研究方法在学科自身发展的推动下迅速发展，自然科学研究的主流研究方法范式一一实证研究的量化数据处理在计算机科学与技术的支持下，采用各种技术和手段，并发展出一整套形式语言理论、编译理论、检验理论以及优化理论。而人文社会科学研究的主流研究方法范式思辨研究的质性分析，从文本分析到语义分析、语料分析，计算机科学与技术将原本只有人工才能分析的复杂内容形式化、程序化和机器化。

8、由于研究者群体开展研究活动时所遵从的一系列规范的结构性组合是针对“问题域”本身的，当工具和技术所承载的方法论属性渗透进来后，它将超越学科疆域的研究“规则和框架”，成为跨学科的研究范式。比如，实证主义研究方法范式是物理学、生物学、地理学等自然科学的主流研究方法，在方法论理论推动下，它也成为经济学、教育学、心理学等社会科学的主流研究方法，形成跨越了现代学科划分界限而横贯于多个学科之间的普遍的研究方法体系。正是由于研究成员掌握了共有的方法范式才组成了科学共同体，尽管这些成员在其他方面是各不相同的3。（2）丰富和深化其他学科的研究范畴。计算机科学与技术作为发展最快的学科开创了信息时代，其方法论特性直接

9、渗透和影响到一些学科，并延伸到各个基础研究领域。例如计算数学是研究如何用计算机解决各种数学问题的科学，它的学科方向是提出和研究求解各种数学问题的高效而稳定的算法，主要研究与各类科学计算和工程计算相关的计算方法，对各种算法及其应用进行理论和数值分析，设计和研究用数值模拟方法来代替某些耗资巨大甚至是难以实现的实验，研制专用或通用科学工程应用软件和数值软件等。计算数学与其他领域交叉渗透，形成了诸如计算力学、计算物理、计算化学、计算生物学等一批交叉学科，在自然科学、社会科学、工程技术及国民经济的各个领域取得了广泛的研究成果。此外，在高校学科专业设置中可以看到一些与计算机科学与技术学科具有共同的学科基础

10、课程设置的学科专业，如：信息管理与信息系统、电子信息科学与技术、教育技术学以及通信工程、信息工程等都单独开设“程序设计”、“数据结构”和“离散数学”等计算机专业课程。这些计算机相关专业的研究大都包含设计、应用、开发、管理等范畴。更重要的是随着计算机科学与技术学科的发展，这些学科的研究前沿也在不断拓展，例如当前移动技术日趋成熟带来的就是移动学习、远程学习理论的新进展。（3）改变了各个学科的发展模式。由于学科知识体系的有机关联，计算机科学与技术在理论和实践上的成果带来了相关学科的活跃与繁荣。自20世纪初物理学革命以后，各门科学都有了突飞猛进的发展。方法论在科学知识中的比重日益提高，方法论对科学发展

11、的作用也日趋显著。这是和科学发展的时代特点密不可分的。体现在：首先，随着人类对自然科学和人文社会科学研究的广泛、深入，科学研究中直观性的程度在减少，抽象化的程度在提高，逻辑思维方法高度发展。其次，科学的进一步分化和综合产生了一些新兴学科和边缘学科，促使科学研究的整体性和综合性增强，系统理论等具有方法论意义的新学科也不断产生。再次，现代科学发现了一系列原有科学理论体系不能解释和说明的新的事实，出现了一些佯谬，破坏了科学体系已有原则和思维前后逻辑的一贯性和严密性，产生了现代科学范畴体系的许多带有根本性的变化，同时也促使逻辑方法向前发展。此外，科学研究课题的复杂性、综合性在日益加强，随之而来的科学研

12、究手段日益复杂、精密，科学研究日益成为集体的、综合的事业。由此产生了科学研究课题的各个不同方面、不同层次的相互配合、相互协调，从而也产生了协调科学研究不同方面和不同层次的方法论进展。三、“大学计算机”课程工具性与方法论属性的统整意义“大学计算机”程总体目标的实际内涵和具体体现应当是通过计算机科学与技术的工具性与方法论属性的统整（而不是对立）来实现综合素质和创新能力的培养。具体体现为： 1.操作与思维的统整“大学计算机”作为公共必修课程，为各个学科培养掌握计算机科学技术的人才，仅仅注重操作技术无疑是不够的，应当将计算机科学与技术中方法论层面的原理与思维规律应用于教学的内容、方法及其各个活动环节之

13、中。李廉教授指出，自然问题和社会问题自身的内部就蕴含丰富的属于计算的演化规律，这些演化规律伴随着物质的变换，能量的变换以及信息的变换。因此正确提取这些信息变换，并通过恰当的方式表达出来，使之成为能够利用计算机处理的形式，这就是基于计算思维概念的解决自然问题和社会问题的基本原理和方法论4。关于操作与思维的统整范式就是“计算思维”。当计算思维真正融入人类活动的整体时，它作为一个问题解决的有效工具，人人都应当掌握，处处都会被使用。自然，它应当有效地融入我们每一堂课之中5。在大学计算机教育中同样也是处处存在的，不应当理解为有数据计算的就是，没有计算的就不是；程序语言设计就是，应用工具软件的操作就不是；

14、理论和工程就是，技术、工具和服务就不是；面对抽象问题的是，面对具体问题的就不是。当今时代的“大学计算机”课程不可能回到二三十年前的状态，只讲一门basic语言或fortran程序设计，当今的计算机应用已经站在了巨人的肩膀上，就要看得更远，应当从各种形态的问题入手发现操作中的思维问题，发现计算思维的方法论层面的思想、根本技能和求解途径。甚至发现计算机之外的思维规律。例如；程序设计确实是有效的计算思维训练载体。然而，不直接编写程序是不是就不能感受到计算思维的存在？我们可以看到无论是复杂的智能型软件还是简单的工具型软件，都具有程序的基本特点。在操作、开发和理解工具软件的过程中，完全可以把融合于其中的

15、程序设计思想还原出来，间接地获得计算思维教育所需要的素材。重要的是内涵，而非形式。2.“技”与“能”的统整“大学计算机”课程注重学习者计算机应用技能的培养，这通常被误解为操作技巧的传授，将一些有限范围之内的所谓“应知应会”的操作讲授一遍，练习一遍，谓之技能培养。按照发生认识论的观点，“技”和“能”并非同一层面的性质。尽管二者共同指向都是问题解决，但是相异之处在于：“技”是两个维度构成的，即模式识别和程序性操作，其基础是建立在经验上的。前者是将问题快速分类，同时与主体知识库中的某些已知知识匹配，后者是按照固定的模式进行操作。其指向是具体问题本身，而不泛化到其他问题，目标是快速识别，快速操作，以提

16、高效率。面对陌生问题则无“技”可施。“能”是在问题解决过程中的自我把握和监控。使问题解决的主体尽快处在最有利的状态上，从不认识到认识，从不熟悉到熟悉，从不能把握到能够把握。其基础是建立在经验的内化上的。由于其指向是问题解决主体自身，而不是具体问题；故问题可以被泛化。其主要策略是迁移、类比、关联和归纳规律。其面对的更多的是陌生问题中的普遍现象。“大学计算机”课程教学中关于“技”的知识点是显性的，而关于“能”的知识点是隐含的，没有教师的点化或激活，后者是难以被学习者内化的。同样，“大学计算机”课程中的工具属性是显而易见的，可操作的；而方法论属性则并不显见，不易操作，没有关键操作点。但是，规律蕴含于

17、现象之中，二者不可以割裂，是包含关系，不是互斥关系，需要教与学有关的人，师与生去主动发现、积极探究。3.批判性与继承性的统整如前所述，方法论是在反思和批判方法的效用的基础上，归纳提炼出的原理。科学的发展经历了否定之否定的过程，库恩认为：科学发展是通过常规科学和科学革命的交替发展来实现的。科学革命则是范式的取代。新理论如果没有关于自然界信念的破坏性变化是很难兴起的6。“大学计算机”课程经历了20多年的发展沿革，不断通过批判性更新着宗旨理念和知识结构。例如：第三届世界计算机大会提出“程序设计是第二文化”，形成了计算机课程观的文化性主题。第四届世界计算机大会则从实用主义出发给工具论以一定的地位。而近

18、年来人们对计算机教育的方法论理解纠正了计算机课程工具论的狭隘观念。这正表明了计算机教育的生命力所在，在否定自我、批判自我中成长。“大学计算机”课程理念自始至终渗透着批判性思想和意识。与此同时，我们还应当看到，批判性并非学科理念的最高境界。在指出原有理念思想的局限性的同时，不能不看到其有意义的一面。在建立新的范式的同时必定要保留原有范式中有意义、有价值的一面。看到原有范式中的意义和局限，即使认为是错误的概念，在新的条件、环境、价值观解释下成为有意义、有价值的，也可以将其统整到新的结构中。后现代主义知识观认为：知识不是客观的、普遍的和中立的，而是具有文化取向、境遇取向和价值取向的7。知识传授作为“

19、大学计算机”课程的第一职能必将反映知识的上述属性。例如：文化性与工具性同样来源于实践，二者有对立的一面，同样也有统一的一面。在现在的工具软件窗口中，图形用户界面的按钮、菜单、对话框部件，甚至鼠标指针的形态都是以图形或动画的形式表现。人们在实践中逐渐提炼出一种新的计算机操作语言图形化语言。运用图形化语言可以快速解释软件窗口操作部件和提示信息的图形含义，比如“等待”、“单击”、“拖曳”和“旋转”等操作。图形化语言把程序本意还原成操作方法，把专业还原为通俗，既弱化了操作命令的记忆，又淡化了操作者的文化差异，同时还为操作者提供了足够的想象空间，成为人机交流语言，既是一种新型文化，又是一种操作规范8。因此了解计算机科学与技术在各个时期背景的不同取向，扬弃原有知识体系，继承其中方法论的灵魂，就可以从狭隘工