中国教育

　　3．四大专业基本能力的82个能力点

　　计算机类专业的从业人员的四大专业基本能力可以分成13个方面82个能力点，这82个能力点中，有一大部分来自CC2005，我们按照四大专业基本能力进行了归类，如表2所示。我们参照美国同行们在CC2005中的描述，将这些能力点按照不同的专业方向给出了基本要求。这些基本要求分成6级，分别用0~5表示：0：表示不要求；1：表示基本了解有关要求和做法；2：表示了解有关要求和做法；3：表示理解有关要求和做法；4：表示基本具备相应的能力；5：表示较好地具备相应的能力。见表2。

表2 专业能力构成及要求

　　每一个能力点都有相应的含义、作用和培养要求。例如，表2中的第一个能力点“问题的符号表示(Symbolic Problem)”就是要把实际问题用符号表达出来，需要定义（面向设计）和掌握（面向使用）符号的内涵与实际意义。问题的符号表示是计算思维的基础，是基于计算机进行问题求解的基础工作。符号表示分为问题的基本符号表示和问题的模型表示。

　　问题的基本符号表示主要指用符号描述处理对象的状态。计算机处理的基本数据形式是数字，问题数字化表示的前提是符号化，这决定了计算机问题求解的基本需求是要用符号表示所要求解的问题。实际上，程序中的各种变量，甚至运算符都是最基本的符号表示。由于数学正是由于其在问题的符号表示方面的特质，使得它对计算学科具有特别的支撑。再考虑计算机问题求解的离散特征，使得以符号运算为基本特征的离散数学又成为本专业学习的重要内容。

　　问题的模型表示是在基本符号表示基础上的进一步提升，是通过建立相应模型实现给定问题的描述。通常要求有问题中事务状态的符号表示、状态之间联系的符号表示、状态的变换关系的符号表示等。模型的建立为一类问题的求解奠定基础。关于模型表示，可以参见“建立模型”。

　　计算学科的特点是形式化、抽象和逻辑，其问题求解的表现形式是符号和符号变换，符号作为计算机问题表达的基本形式，而符号变换作为问题求解的基本途径。这一点在计算学科的基础分支学科中表现得十分突出。所以，具备问题的符号表示能力是实现计算机问题求解的基本能力。符号及其符号变换所决定的程序的非物理特征，也就决定了计算学科的基础分支学科抽象第一的基本教育原理。抽象是问题的符号表示的基本手段。

　　学生学习问题的符号表示可以追溯到很早以前，虽然如此，面向计算机进行问题求解而考虑相应的符号表示则有更高的要求。为了培养学生的计算机问题求解能力，“程序设计”是计算机专业学生的必修课程，通常设置在第一个学期中。在该课程中，学生需要学习如何将一个问题及其求解表示成“计算机规定的形式”，这也是学生实现从常规的思维向计算思维转变的开始。在这里，学生学习如何用各种各样的以符号形式出现的“变量”表示问题，并用他们的变换表示问题的求解。这个看似简单的问题，实际上涉及思维方式的变化，正是因为这一点，使得“变量”这个最简单、最基本的概念对初学者来说非常不易掌握。一旦完成思维方式的转换，掌握了这种“表示”，一切就会变得很自然了。

　　学生在具备问题的基本符号表示能力后，需要进一步学习问题的模型表示，为最终摆脱实例计算，实现类计算打下思想和技术基础。问题的符号表示从计算机的实例计算开始，到类计算，一直扮演着最基本的角色，特别是在类计算的“模型计算”中，更是最基本的要求。所以，学生不仅需要能够用简单变量（基本符号）表达简单问题，还要能够用它们构建更复杂的结构，以表达更复杂的问题（包括系统的状态）。