《计算学科系统导论》系列路线图

以下内容是我对整个计算学科体系的整体认知，它的形成受祁亨年老师的《计算机导论》（第一版）影响。

一、 路线图

 

                                  计算学科知识体系路线图

对路线图的说明：

如果用一个现实的事物来比喻，那就是整个计算学科体系就是一个只有三层楼板和两个支柱的一个建筑框架，即图中绿线左边的部分，三条黄色的横线表示三层楼板，最下方的黄线下方的那条比黄线更长的表示地面，两个红色的矩形垂直于三个黄色楼板的就是这个建筑框架的支柱，支柱落于地面以下的部分自然就是地基部分。

三层框架左边的支柱表达的是程序（计算操作）的意涵，而右边的支柱则表达了数据（信息）的意涵从左到右的蓝色操作箭头，表达了程序对数据的操作关系。这里左边的三层分表代表了计算学科程序形态的机器层，操作系统层和编译层，右边的三层则代表了与之对应的数据数据形态，从上到下的蓝色包含箭头，指出了这两组内容在其组内的包含关系，地面以下是硬件的电子逻辑。最后，图中穿越绿色分隔线的蓝色箭头，表达了将计算学科体系知识应用于实践时所要借助的软件工程的知识内容。

真是“一图胜万言”，这么简单的一个框架图，就啰嗦了上面两段话。对上面这些关系更为精炼的表达可以用这四句话表达。

二、 几句话

1、正如“爱情是文学作品永恒的主题”一样，计算学科永恒的主题是“程序操作数据”（上图中的左、右支柱之间的关系）。

2、编译器是生产程序的程序（第三层楼板）。

3、操作系统是管理程序（也包括硬件资源）的程序（第二层楼板）。

4、CPU是执行软件的硬件（第一层楼板）。

以上这四句看似废话的句子，揭示了计算学科体系内部主要内容之间的本质联系，特别是第一句话居于主导地位，它统摄后面的三句话表达的含义。

三、写作的模式

据说文学小说的写法有一百多种模式，而技术文章的表达方式则相对单一（枯燥）、严谨，为了让读者感到有趣，又不失技术文章的严谨要求。我考虑将随笔的正文部分按照我们人类远古祖先狩猎的流程来进行，这个流程的步骤大概是这么几步：

1、 先挖一个坑

1+、再挖深点

2、 （猎物）掉下去（到坑里）

2+、（动物凶猛）再补一棍

3、 获取（猎物）

再结合国外很多翻译著作的做法。在正文的前面，加上一句点题的名言警句，东施效颦一下，以显得“高大上”。

四、教学体会

如何切实做到“深入浅出”我讲授这门课程的最大心得，在有限的时间约束下，能够用形象、浅显的表述，揭示计算机系统体系主要的内容的实质，是对讲授者的巨大挑战。正文的第一部分（先挖一个坑）一般安排一个我认为做形象比喻的故事、寓言……等易于形象理解的内容，如果比喻的示例多，在其后会多加一个部分（再挖深点）；正文的第二部分（掉下去）则是借助第一部分的比喻，叙述计算体系相应部分的知识（常常是一个具体的系统结构），与第一部分一样，如果讲授的主题较长，需要延展，在这里也会多加一个部分（动物凶猛，再补一棍）；第三部分（获取）则是对第二部分用系统理论的观点表述的知识，进行一个总结，引导读者上升到系统的理论视角，去理解学习内容的本质。

这种叙述模式是基于我以前的教学模式，我现在用原始人狩猎这样一个流程来表达它。在我具体的教学实践中，这个流程的第一和第二部分做得较好，而第三部分做得就差强人意了，现在反思主要存在两点缺陷：第一，教学时间紧张，没有足够的时间完成流程的第三步；第二，学生的系统理论知识薄弱，缺乏系统思维能力（现实中很多人可能也是如此）。

我本人在学生时代就学习了系统科学理论，从此它就成为我的知识体系之中的元知识。系统科学理论作为洞见事物的犀利工具，可以让我们的思维迅速直达事物的本质，抓住问题的核心。我将在博客中补充这部分知识，其主要内容是转载许国志先生的《系统科学》一书的基本内容，另外，加入一些我个人对这些内容的理解，随笔标题的形式仿照网上的一些做法。这部分随笔作为《计算学科系统导论》系列的辅助内容，会尽快优先发出。