最近呼吁擴大美國學(xué)校的計算機科學(xué)教育機會。隨著教育界關(guān)注這一挑戰(zhàn)，數(shù)學(xué)教育與計算機科學(xué)之間的關(guān)系無疑正在引起人們的關(guān)注。這種關(guān)系可能是一個有爭議的話題。

這場辯論的一部分源于對什么構(gòu)成“強大的數(shù)學(xué)背景”的不同看法。對于某些人來說，它獲得了數(shù)學(xué)博士學(xué)位。對于其他人來說，它能夠從心理上解決多步方程。

數(shù)學(xué)對計算機科學(xué)至關(guān)重要的4個原因

但是，還有另一種方法可以確定強大的數(shù)學(xué)背景：具有抽象推理，批判性思維和邏輯推理的能力-一種數(shù)學(xué)思維方式。在這方面，數(shù)學(xué)的強大背景對于計算機科學(xué)的成功至關(guān)重要。

1.數(shù)學(xué)通過抽象語言教授理解和交流。

計算機編程具有其自己的語言，這些語言非常抽象。使用語法，必須通過標點符號，符號和單個單詞表示特定的過程，命令和視覺效果。對于沒有經(jīng)驗用抽象語言進行思考或交流的人來說，學(xué)習(xí)編程語言可能會很恐怖。

但是，抽象編程語言與學(xué)生在數(shù)學(xué)課上學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)語言非常相似。從簡單的等式到復(fù)雜的數(shù)學(xué)表示，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)都可以教會學(xué)生閱讀，理解，表達思想以及與抽象語言進行交流的藝術(shù)。

當然，數(shù)學(xué)語言和計算機編程語言并不完全相同。但是，使用任何抽象語言的經(jīng)驗都會給新手計算機科學(xué)家?guī)韮?yōu)勢。

2.數(shù)學(xué)教授如何使用算法。

算法是技術(shù)領(lǐng)域中最受關(guān)注的術(shù)語之一。簡而言之，算法是將某種過程抽象為某種形式，該過程可以重復(fù)，以不同方式實現(xiàn)并應(yīng)用于新問題。

這個詞在計算機科學(xué)中可能會更頻繁地使用，但是大多數(shù)學(xué)生首先在數(shù)學(xué)中使用算法。例如，考慮一個像5 + x = 7的方程。學(xué)生學(xué)會通過從和中減去已知的求和來找到未知的求和。這是一種算法-學(xué)生可以快速學(xué)習(xí)如何應(yīng)用新問題并以不同方式實施。

3.數(shù)學(xué)教學(xué)生如何分析他們的工作。

在一天的編程過程中，任何計算機科學(xué)家都可以保證會犯一個錯誤。因此，程序員必須知道如何評估問題，分析其工作并修復(fù)錯誤。

數(shù)學(xué)是學(xué)生以這種方式分析自己的作品的少數(shù)學(xué)科之一。一個學(xué)生可能會回答一個數(shù)學(xué)問題(小狗和小貓在一起的重量是多少?)，意識到他們的答案是不合理的(231磅)，并分析自己的過程以理解錯誤以及如何糾正錯誤(也許他們忘記了從盎司轉(zhuǎn)換為磅)。簡而言之，數(shù)學(xué)為學(xué)生修復(fù)錯誤做好了準備。

4.除了一般技能，計算機科學(xué)仍然涉及很多數(shù)學(xué)。

除了對計算機科學(xué)重要的通用技能外，事實和數(shù)學(xué)指標也很重要。隨著計算機編程與我們的世界互動越來越多，通過數(shù)學(xué)對世界進行精確建模的重要性日益增長。

例如，要制造自動駕駛汽車，必須對用于編程其轉(zhuǎn)彎，加速度以及與其他汽車的可接受距離的方程進行編程。

成為計算機科學(xué)家需要大量的數(shù)學(xué)知識和技能。更重要的是，計算機科學(xué)的成功需要具有數(shù)學(xué)思維能力。那么，為什么有必要談?wù)摂?shù)學(xué)如何幫助新興的計算機科學(xué)家為他們的學(xué)術(shù)職業(yè)做好準備呢?

一種更有效的數(shù)學(xué)教育方法

扎實的數(shù)學(xué)背景可以培養(yǎng)上述所有技能。不幸的是，正如美國目前所教的那樣，數(shù)學(xué)教育并不總是能為其學(xué)生培養(yǎng)強大的數(shù)學(xué)背景。許多數(shù)學(xué)課程都專注于公式的死記硬背。這些課程忽略了構(gòu)建批判性思維和邏輯推理的能力，這些知識和邏輯推理可以幫助學(xué)生將來的數(shù)學(xué)課程和計算機科學(xué)職業(yè)發(fā)展。

數(shù)學(xué)教育已開始在培養(yǎng)學(xué)生的思維能力(而不是背誦)方面出現(xiàn)一些有希望的運動。例如，Reasoning Mind創(chuàng)建了數(shù)學(xué)教育軟件，該軟件可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)全面的數(shù)學(xué)課程，并根據(jù)個人的長處和短處進行調(diào)整。它的課程可幫助他們發(fā)展必要的思維能力，以解決簡單的問題，然后再挑戰(zhàn)他們應(yīng)對更棘手的問題，建立批判性思維和解決問題的能力。

另一個很好的例子是Oracle Academy，這是一個免費程序，使學(xué)生可以通過參與學(xué)習(xí)機會(包括黑客馬拉松，學(xué)生研討會甚至是全球氣象站項目)來建立基本的計算機科學(xué)技能。使用基于項目的學(xué)習(xí)方法，Oracle Academy的課程使學(xué)生擺脫了死記硬背，并使他們成為批判性思考者和問題解決者。

Eureka Math是另一套有用的資源，其中包含一整套綜合的數(shù)學(xué)課程。它的任務(wù)是通過將數(shù)學(xué)與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來，從而建立學(xué)生的信心，從而確保學(xué)生接受內(nèi)容豐富的教育。

此外，教育性非營利性“ 目的地想象力”課程提供了STEM(科學(xué)，技術(shù)，工程和數(shù)學(xué))領(lǐng)域的課程，以教給學(xué)生創(chuàng)新的過程，并賦予他們在學(xué)校，事業(yè)和其他方面取得成功所需的技能。

很多時候，學(xué)生被允許在不理解數(shù)學(xué)為什么重要的情況下放棄數(shù)學(xué)。我們希望我們的學(xué)生成長為一般的計算機科學(xué)和STEM職業(yè)的下一個領(lǐng)導(dǎo)者。但是，我們需要認識到，只要我們在對學(xué)生進行數(shù)學(xué)教育方面有所作為，就會丟失方程式的重要組成部分。