计算机科学基础课程论文

计算机科学基础课程论文

1现代教育中计算机科学技术的应用

现代教育对计算机科学技术的应用较普遍，具体表现在以下几点。

1.1学生预习环节

与传统教学模式相比，应用计算机科学技术可有效解决学生预习的盲目性与随意性。

即课前，教师可指出学习的重难点及课前预习的目标，同时教师可以展示课前预习课件的

方式来评价学生的课前预习效果，以帮助学生了解学习过程需要解决的难点，由此增强课

前备课的目的性，并有效引导学生理解教学内容及拓展知识面。

1.2课堂教学环节

课堂教学环节对计算机辅助教学手段的应用，对提高教学内容的直观性与生动性及丰

富课堂教学的方法与手段具有重要作用。例如，课堂教学环节对多媒体技术的应用，使计

算机成功取代传统的教学工具——黑板，如此可使教师省去繁琐的板书工作，从而实现课

堂教学效率的提高。与此同时，计算机科学技术的应用可帮助教师制作出极具吸引力及形

式多样的教学课件，且可设置开放性的问题，由此引导学生开展自主性及探究性的学习活动，从而为学生营造出极具参与性及吸引力的学习环境，以维护学习过程学生的主体地位。

1.3远程教学过程

计算机科学技术的应用使现代教育免受教学时间及教学空间的束缚，因此能为各类求

学人群提供开放且平等的学习机会，同时开放性教学及远程教育逐渐兴起。现代远程开放

教育模式允许求学者不受时间、空间、年龄及办学规模的束缚而开展自主式的学习活动，

如教师把制作好的网络课程上传至教育网站，以便求学者结合自身学习需求进行相关课程

的学习，同时求学者亦可就疑惑点与专家或教师进行在线交流。此外，教师可借助视频传

输技术对求学者进行远程的实时性指导或建立在线答疑系统，以强化教育活动过程师生的

交流，从而方便教师就学生的个性特点开展更具目的性的教学管理活动。

1.4多媒体课堂教学过程

多媒体课堂由计算机、数据存储设备、多媒体音频输入设备及控制软件组成，具体以

传统的课堂教学为基础，采用计算机科学技术与传统媒体技术相结合的方式，满足现代教

育的教学要求，如多媒体课堂教学过程，教师不仅可对教学过程进行优化，亦可就学生的

个性特点实施专项指导，以提高教学评价的工作效率及现代教育的效用。

2结语

尽管计算机科学技术的应用对现代教育的促进作用显而易见，但具体实践过程，务必

要主要下列事项：提高计算机科学技术的时效性，以免误入形式主义的困境;强化人机交

流的同时，切记不可小觑师生面对面交流及教师面对面指导学生的重要性;教师“教”法

革新的同时，也应引导学生“学”法的同步革新，以强化课件的交互性;多媒体课件材料

的制作务必做到“内外美”相结合，切忌过分强调华丽的外表，而忽视课件内容的合理性，以满足现代教育的需要。

1计算机科学技术现状

1.1计算机科学技术在生活中应用广泛

在这个信息化时代，计算机网络作为人们社会生活的重要部分，已经进入千家万户。

人们不用出门就可以通过计算机了解国内外新闻、天气预报资讯、股市行情、世界地图、

收发电子邮件、检索信息等;不用逛街就可以通过互联网中的购物网站买到喜欢的东西;通

过计算机可以与相隔较远的朋友在线聊天、视频聊天等，加强人们之间的交流和沟通，促

进友谊;人们可以通过计算机网络订购飞机票、火车票等，节省排队时间;教师可以通过计

算机科学技术实现对学生的在线授课，更及时、更方便;动漫工作者可以使用计算机科学

技术制作动漫;政府机关也可以通过计算机科学技术建立城市网站，及时了解市民反映的

问题，通过计算机与各个行业的工作人员在线交流;很多企业使用计算机来处理大量数据

和信息，代替传统的人工处理，提高工作效率。计算机科学技术潜移默化的影响着人们的

生产、工作和学习。

1.2计算机科学技术更加智能化和专业化

计算机科学技术的快速发展和广泛应用，推动了集成电路、微电子和半导体晶体管的

发展，计算机科学技术更加智能化和专业化。计算机能根据使用对象的不同个体需要进行

改装、更新，对于有更高需求的用户可以专门定做计算机，用户可以根据使用环境的不同

选择台式计算机、笔记本计算机、掌上电脑和平板电脑等。计算机科学技术在其他特殊领

域也能发挥自己的优势，如智能化家用电器和智能手机，家庭式网络分布系统代替了传统

的单机操作系统，满足人们的生活需求。

1.3计算机的微处理器和纳米技术

微处理器能提高计算机的使用性能，缩小传统处理器芯片中的晶体管线宽和尺寸。利

用光刻技术，波长更短的曝光光源经过掩膜的曝光，将晶体管在硅片上制作的更精巧，将

晶体管导线制作的更细小。计算机科学技术的快速发展使计算机运算速度更快，体积更微型，操作更智能，传统的电子元件不能适应计算机的发展。纳米技术是一种用分子射程物

质和单个原子的毫微技术，可以研究0.1～100纳米范围内的材料应用和性质。计算机科

学技术中利用纳米技术，可以使计算机尺寸变小，解决运算速度和集成度的问题。

2计算机科学技术的未来发展

现如今，计算机科学技术的应用越来越广，人们对计算机科学技术的要求越来越高，

促使数学家和计算机学家们不断研究计算机科学技术，使计算机科学技术在各个领域、各

个行业发挥更大的作用，满足人们的不同需求。下面从DNA生物计算机、光计算机和量子

计算机三方面来探究计算机科学技术的发展前景。

2.1DNA生物计算机DNA生物计算机用生物蛋白质芯片代替传统的半导体硅芯片。1994年，美国科学家阿德勒曼率先提出关于生物计算机的设想。在计算机运算数据时，将生物DNA碱基序列作为信息编码载体，运用分子生物学技术和控制酶，改变DNA碱基序列，从

而反映信息，处理数据。这一设想增加了计算机操作方式，改变了传统的、单一的物理操

作性质，拓宽了人们对计算机的了解视野。DNA生物计算机元件密度比大脑神经元的密度

高100万倍，信息数据的传递速度也比人脑思维快100万倍，生物计算机的蛋白质芯片存

储量是传统计算机的10亿倍。2001年，以色列科学家研制出世界上第一台DNA生物计算机，体积较小，仅有一滴水的体积。2021年，英国生物信息研究院的科学家们使用DNA碱基序列对文学家莎士比亚154首作品的音乐文件格式和相关照片进行编制，增加了储存密度，使储存密度达到2.2PB/克1024TB=1PB，提高了人们对信息储存的认识，这一重大突

破使生物计算机的设想有望成为现实。

2.2光信号和光子计算机

光子计算机是一种由光子信号进行信息处理、信息存储、逻辑操作和数字运算的新型

计算机。集成光路是光子计算机的基本构成部件，包括核镜、透镜和激光器。光子计算机

和传统计算机相比较，有以下几点好处：

1光计算机的光子互联芯片集成密度更高。在高密度下，光子可以不受量子效应的影响，在自由空间将光子互联，就能提高芯片的集成密度。

2光子没有质量，不受介质干扰，可以在各种介质和真空中传播。

3光自身不带电荷，是一种电磁波，可以在自由空间中相互交叉传播，传播时各自不

发生干扰。

4光子在导线中的传播速度更快，是电子传播速度的1000倍，光计算机的运算速度比传统计算机更快。20世纪50年代末，科学家提出光计算机的设想，即利用光速完成计算

机运算和储存等工作。与芯片计算机相比较，光子计算机可以提高计算机运行速度。1896年，戴维•米勒首先研制出光开关，体型较小。1990年，贝尔实验室的光计算机工作计划

正式开启。根据元器件的不同，光子计算机可以分为全光学型计算机和光电混合型计算机。全光学型计算机比光电混合型计算机运算速度快，还可以对手势、图形、语言等进行合成

和识别。贝尔实验室已经成功研制出光电混合型计算机，采用的是混合型元器件。研发制

作全光学型计算机的重要工作就是研制晶体管，这种晶体管与现存的光学“晶体管”不同，它能用一条光线控制另一条光线。现存的光学“晶体管”体积较大较笨拙，满足不了全光

学型计算机的研发要求。

2.3量子理论计算机