教學當中的計算科學和計算機發展

劉廣田　劉景陽

摘 要：文章從計算的基本定義出發，先介紹與計算相關的歷史發展歷程，并且舉例進行論證。通過通俗易懂的例子指導教師的教學，教會學生如何更加快速的掌握相關只是要點，提高學習效率。接著，由計算帶動的計算工具的出現，使得人類的智慧發生了歷史性的轉折。計算工具的使用，引發了更多的計算的發明，應用于科學技術當中，極大的推動了人類的進步。人類發展初期算盤的使用，促進了電動計算器的產生，最后出現了隨處可見的計算機。計算機從剛開始的大體積、低效率，發展成為了我們今天看到的輕巧、運算高效的便攜式計算機。總的來看，文章形象生動的剖析了計算科學以及計算機的發展，為教學提供了很好的知道意見。

關鍵詞：計算的出現 計算工具的發明 計算機的運用

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-01

一、基礎的計算

我們用通俗一點的語言來描述計算的過程。日常生活當中的計算，就是將一個式子A變成另外的一個式子B的過程。可能有一點的抽象，我們通過一個簡單的例子來說明這個問題。例如說，2加1等于3，一個最基礎的加法運算就形象而且直觀的說明了什么是計算。稍微使用復雜一些的函數在來加深一下計算的理解。比如說，C是X的三次方，而D是3X。我們就講，將C轉變成D的過程就是高級計算。教師在授課當中，可以通過大量的例題論證來幫助學生理解計算的相關內容。

我們一般將計算分為易于理解的兩種。首先來講，第一種是指與數值相關聯的計算。而這其中又有一下的一些類型，比如說與實數相關聯的加減乘除以及函數的相關運算，指數運算等等。另外的一種就是與符號相關聯的運算。比如說，恒等式的求解證明，與幾何相關的一些證明問題等等。計算的奇妙之處在與二者在一定的條件之下是可以進行相互轉換的。計算的博大精深之處在于隨著社會的不斷進步以及人類對未來世界的探索鉆研，越來越多的計算正在被發掘。

二、早期計算當中的工具的使用

從遠古人類的誕生以來，計算就與人類的社會活動息息相關，可以說計算是人類不可或缺的一部分。談論到我國比較早的計算工具就要想到算籌了。公元前5世紀，我國歷史上早期的計算工具算籌出現，并且在接下來的2000多年里都給人們的生活產生了巨大的影響。現在，許多人提到計算也許會想到計算器，但是，在這之前，算盤的使用代表了我國歷史的文明符號。算盤的使用簡單快捷，易于更改，而且從今天的綠色生活來講，十分的環保，對于計算的效率來說也十分的快捷。也許你會聽到身邊的一些人有著驚人的計算速度，快速的計算方式就來源于算盤的設計原理。在教師的教學當中，可以培養學生使用算盤，這樣可以為后期心算的學習可以打下堅實的基礎。

三、近代科學當中的計算

隨著人類對科學的探索以及科學技術日新月異的發展，十七世紀早期，對數出現了。對數的出現，使得乘除法的運算轉化為加減法的運算成為可能。對數在計算的教學當中算是一個難點。學生很多的時候不理解怎么乘除法和加減法之間可以進行運算。教師可以先將對數原理講清楚，然后逐個剖析公式，因為對數的計算難點就在于公式的運用，學生要牢記公式。有些經常用到的公式教師要歸納總結，將公式放在一起對比之后，在加些習題進行課堂練習，學生應該很容易掌握。而一些特殊的、不常用的公式也要加入教學當中，多讓學生做習題，強化訓練。應為公式的使用的結合的，不是單一的，少一個公式的運用，計算就無法進行。其實，相比較而言，對數的運算掌握之后就十分簡單了，對數的基本就在于公式的運用，而不像函數一樣有太多種類的思路。

四、電動式計算器的發明

電動式計算器的出現是基于1834年英國的巴爾奇發明的程序式機器的設計。在此基礎之上隨著現代店里的發展，實現了電動計算器的構想。人類的計算工具的使用邁上了一個新的臺階。但是這其中的歷程是十分的艱辛的。這個過程經歷了整整一個世紀。我們使用一句古語來闡述這個過程：科學的一小步，將是人類的一大步。

五、電子計算機的出現

隨著現代科學技術的發展與進步，二十世紀初期電子管技術的發明為計算機的變革帶來了新的契機。眾所周知，1946年美國的賓夕法尼亞大學制造出了第一臺電子計算機。電子計算機的出現使得計算的發展發生了歷史性的變革。緊接著集成電路的出現為計算機的進步開辟了新的道路。電子化的不斷創新與發展成為了計算機發展的得力助手。計算機朝著越來越輕便，越來越高效率的方向發展。而且，價格方面也在降低，普通大眾都可以擁有一臺計算機。計算機的使用得到了普及，不論是企業辦公還是家庭自用都離不開計算機。計算機的不斷發展與進步，正在改變著人們的生活、工作。

綜上所述，計算的出現與計算機的普及極大的改變了人們的生活。這標志著科學技術的進步。人類在不斷的突破著自己的極限。這就意味著教師也要不斷的進行學習，武裝自己，才能更好的教學學生，將新的東西傳授給學生。

參考文獻

[1]M.A.NielsenandI.L.Chuang，QuantumComputation and Quantum Information[M].Cambridge University Press，2000.

[2]A.M.Turing.On computable numbers，with an application to the Entscheidungsproblem，Proc. Lond，1936（42）：230～265.

[3]Quantum Information Scienceand TechnologyQuIST program ver.2.0[J].Defense Advanced Research ProjectsAgency DARPA，2004，4endprint