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摘要：计算机教育是一个严谨教育学科体系，如图1所示，简称为计算科学体系。计算信息流贯穿其中，深刻体现计算科学教育理念，计算科学教育实施计算信息流混合教学模式，将强化沿着计算信息流生成过程，完成学生对计算概念、计算过程和计算体系认知过程，体验计算思维感觉，潜移默化养成计算思维习惯。现代社会进入数据化时代，信息流贯穿于社会各个层面、各个方面，信息流蕴含自然发展规律，促成社会融为一个整体：信息流社会。计算教育信息流必然、也必将与社会信息流发生密切深刻的交互关系[1]。计算科学教育实施计算信息流混合教学模式，紧密贴近信息流社会发展大趋势，伴随社会计算思维认知体系建立，完成信息处理高阶创新人才培养，满足社会的需求。
关键词：计算语句;计算信息流；计算科学体系；混合式教学模式
1引言
计算机教育是一个严谨教育学科体系，有其内在自然发生、发展规律，客观上存在计算机教学信息流，潜能地运用计算思维模式，指导教学过程，提高教学效率。沿着这条教学信息流，贯穿教学理念，融合社会需求，建立混合式教学过程[2-4]。贯穿计算机教育信息流混合式教育模式，孕育计算信息流，潜移默化培养学生计算思维概念、建立计算信息流思维方式和科学计算能力。学生养成计算思维习惯，将敏锐地认知社会应用项目，感知信息流存在，捕获信息流对象类型、形态及数据结构形式，分析并把握应用问题信息运动规律，建立项目开发模型。最终，为应用问题开发建立软件开发平台，生成科学可计算的计算信息流，就成为评价计算机教学信息流混合模式品质的评判标准，高质量信息流将助力高阶创新人才培养教学平台。计算机教育科学性体现于信息流，建立怎样信息流表达我们对计算机教育的认知水平，归根结底反映我们计算科学的认知水平。高效计算机教育信息流深度融入客观世界，辨识数据信息流的可计算性，建立对应计算信息流，将推动客观世界数据化，以利于社会智能化深度发展；学生利用计算思维过程，建立计算信息流思维习惯，提高学生深入认识客观世界能力，将提高混合式模型效果，以利于“高阶性、创新性、挑战度”（简称“两性一度”）人才培养。本文强调计算机教学信息流混合教学模式，不只是施加于计算科学体系如图1中的整体，而是图1每个模块也各自实施信息流混合教学模式，专题分析计算信息流基本概念、形式表示和生成模型，并最终回归到整体信息流混合教学模式，完成生成计算信息流可计算性评估，以利于“两性一度”人才培养。
2计算信息流
计算信息流是一个计算语句系列，计算语句表达一条计算指令，每条指令由三维计算基因(操作，数据地址，寄存）合成。三维计算基因孕育计算思维认知概念，计算信息流体现计算思维认知过程，计算思维融入社会，凝聚成计算思维认知哲学，由图灵计算理论发展为计算科学体系（图1）。图1体现计算机教学理念，展现了计算机教学信息流，描述了计算信息流发生和发展过程。计算机教学信息流沿途通过混合式教学模式，沿着图1模块，逐步展开，计算信息流的观点将逐步成型深化，计算信息流的认知感将深入学生思维体系，形成计算信息流感性认识，潜移默化养成计算思维习惯，以利于高阶创新人才的培养。计算信息流硬体系统，就是计算机系统。计算机系统模块是计算科学体系物质基础，计算信息流运行载体，软件工程模块是计算信息流软体模块，导致软件科学发生发展，形成软件科学世界观，促使现代社会软件事业喷发，以致计算信息流成为贯穿互联网洪流，加速现代社会深入迈向数据化，日趋信息科学化。计算机系统是计算信息流实时运行，计算处理的硬体环境。该系统基于计算基因二元细胞硬件，组装多类基本构件：运算模块，中央控制组件（指令寄存器译码器）、数字存储器和接口模块。计算基因硬化成计算基因模具，即计算单位硬化模具，意味着计数单位规格化、模具化，数据信息、指令信息和地址信息格式也必然规格化，按规定的二进制位字长组装。规定了数值定义格式、字长及其定义范围，可能得到的计算精度、运算速度和容量规模；对于非数值处理，也规定了非数字对象类型硬化格式，定格对象属性表达模式，必须遵循二进制字的表示格式。总之，随着硬化确定内存容量、数字长度、计算精确度和速度，也就确定了计算机计算解题能力，理论上，计算能力随着字长的增长而扩充。计算机内部世界，指令硬化模具，唯一认识并直接计算处理对象，即数字。数值计算是认识解密客观世界的基础，计算机系统具有无限的科学计算能力。但信息社会对象千姿百态、不胜枚举，不止有数字对象，计算机面向信息社会，也有非凡数据处理能力，关键在于现实世界对象必须数字化，如同数字一样，进入指令的硬化格式，接受指令的规范操作，计算机系统才能进入社会，发挥它的潜在功能。不论怎样的（非数字）对象，都具有表征自身特征的属性系列，对象属性系列抽象，定义对象类型，不同的对象可能具有不同的类型，类型形式化表示皆称谓为数据结构，如列表、二维甚至高维数组，成为规范的数据结构。计算语句书写成计算语言（如C++语言）格式，计算信息流按该语言格式，编辑计算程序文本，进入计算机系统运行，直至生成计算结果。计算语言实现人-机交互。不同的计算语言，对计算语句语法定义，计算文本书写格式虽然不尽相同，但都是计算机系统识别、实施计算处理的语言。或者说，只有计算语言书写的计算语句流才是可计算信息流。计算语言关于对象类型有严格形式语法定义，语句语法规则，计算程序文本格式，指导面向对象程序开发。不论怎样类型的对象，它们的形式表示慨称谓数据结构类型，如同数字类型一样，所在的存储地址则成为该对象编号，也如同数字一样，随着相应计算指令和结果寄存，成为完整的计算语句，或称计算信息。计算语句，成为机器认识接受的计算信息。计算语言具有这样的功能：在机器数字模具的基础上，纳入数据结构解析算法，建立数据结构类型硬件模具，解析数据结构实时处理，扩充机器硬件功能。面向社会，实时处理社会应用问题。
3计算信息流软体模型
计算信息流实质上即计算语句系列，系列长度称为系列规模，决定于应用问题的复杂性。构建计算信息流，必须经历两个阶段：1）创立计算公式或软体模型。2）设计计算算法。即或一般的应用问题，也难于直接呈现其计算信息流，复杂性越高越是如此。一般应用问题，它的主题Z和对象D属性S1,S2,…Sk表现为函数关系：Z=D（S1,S2,…Sk）（1）k视为Z抽象度，k值越大抽象度越高。软件工程模块（图1），教学理念构建应用问题计算信息流软体模型，形成计算信息流的形式逻辑系统。软件工程直接面对应用问题[5-6]，基于主题-对象属性函数关系式（1），设定问题虚拟环境，解析Z抽象度（属性个数），抽象度逐层递减，形成Z-对象属性树形形式逻辑系统，该系统底层即为属性节点。应用形式逻辑推理，确认Z-对象属性关系在虚拟环境实现合理性。自树形逻辑系统底层（属性层），逐层向上计算属性不同组合对Z部分函数值，形成对应部分真实环境，直至顶层Z形成Z-对象属性完全真实环境，这个过程则为（1）式递归计算过程，随着递归计算过程展开，最终形成（1）式函数计算语句系列，也就是树形逻辑系统，成为一般应用问题的软体模型，为应用问题应用软件开发平台和计算思维抽象模具。
4结语
计算教育体系（图1），体现计算思维科学自然规律，可计算性证明则体现计算思维最终原则，自始至终贯穿计算信息流发生发展形式逻辑规则，体现计算机教育高度科学性。计算信息流混合教学模式作用于图1，强调作用于整个计算机教育体系，不只是单个节点模块，一条可计算的计算信息流是在各个模块协同作用下形成的，既有计算机硬化模具、也有数据结构和计算语言形式化逻辑系统以及软件工程的软体模型和算法，综合成完整计算科学体系。计算信息流混合教学模式不仅有助面向应用问题[7-10]，生成计算信息流得到应用问题期望的计算结果，而且能培养学生形成计算思维概念，养成计算思维习惯，培养“两性一度”人才，满足信息社会发展需求。
作者：李晖 张华 单位：武汉大学 计算机学院
