范亞隆

摘 要：計算機科學與技術方法論是關于計算領域認識和實踐過程中一般方法及其性質、特點、內在聯(lián)系和變化發(fā)展的系統(tǒng)研究。它是計算認知領域的一個理論體系，是我們認知計算技術的一個有效工具和方法。

關鍵詞：計算機；科學與技術；方法論

在計算領域中認識指的是抽象過程（感性認識）和理論過程（理性認識），實踐指的是學科中的設計過程。抽象、理論和設計是具有方法論意義的三個過程，這三個過程是科學技術方法論中最重要的研究內容。從認識論的角度來看，學科的基本內容包含在抽象、理論和設計三個過程（或形態(tài)）之中，不僅如此，也正是因為它們之間的相互作用，促進了學科的發(fā)展。

一、計算學科中的抽象、理論和設計及其內在聯(lián)系

方法論在層次上有哲學方法論、一般科學技術方法論、具體科學技術方法論之分，它們相互依存、互為作用。在一般科學技術方法論中，抽象、理論和設計是其研究的主要內容。以下我們以一般科學技術方法論為指導，闡述計算學科中的抽象、理論和設計內容。

（一）學科的抽象形態(tài)

在科學技術方法論中， 科學抽象是指在思維中對同類事物去除其現(xiàn)象的、次要的方面，抽取其共同的、主要的方面，從而做到從個別中把握一般，從現(xiàn)象中把握本質的認知過程和思維方法?？茖W抽象的成果有：科學概念、科學符號、思想模型等內容。

“Computing as a discipline”報告認為：理論、抽象和設計是我們從事本領域工作的三種主要形態(tài)（Paradigm），或稱文化方式，它提供了我們定義學科的條件。第一個學科形態(tài)是抽象（按方法論研究的習慣，我們將報告中理論和抽象原來的次序對調），抽象源于實驗科學。按客觀現(xiàn)象的研究過程，抽象形態(tài)包括以下四個步驟的內容：形成假設；建造模型并做出預測；設計實驗并收集數據；對結果進行分析。

（二）學科的理論形態(tài)

科學認識由感性階段上升為理性階段，就形成了科學理論，科學理論是經過實踐檢驗的系統(tǒng)化了的科學知識體系，它是由科學概念、科學原理以及對這些概念、原理的理論論證所組成的體系。

在計算學科中， 第二種學科形態(tài)是理論，理論源于數學。按統(tǒng)一的合理的理論發(fā)展過程，理論形態(tài)包含以下四個步驟的內容：表述研究對象的特征（定義和公理）；假設對象之間的基本性質和對象之間可能存在的關系（定理）；確定這些關系是否為真（證明）；結論和解釋。

（三）學科的設計形態(tài)

在計算學科中， 第三個形態(tài)是設計，設計源于工程。按為解決某個問題而實現(xiàn)系統(tǒng)或裝置的過程來看，設計形態(tài)包含以下四個步驟的內容：需求分析；建立規(guī)格說明；設計并實現(xiàn)該系統(tǒng)；對系統(tǒng)進行測試與分析。

設計、抽象和理論三個形態(tài)針對具體的研究領域均起作用，在具體研究中，就是要在其理論的指導下，運用其抽象工具進行各種設計工作，最終的成果將是計算機的軟硬件系統(tǒng)及其相關資料（如，需求說明、規(guī)格說明和設計與實現(xiàn)方法說明等）。

設計形態(tài)（技術方法）和抽象、理論二個形態(tài)（科學方法）具有許多共同的方面。這是因為，設計作為變革、控制和利用自然界的手段，必須以對自然規(guī)律的認識為前提（可以是科學形態(tài)的認識，也可以是經驗形態(tài)的認識）；設計要達到變革、控制和利用自然界的目的，必須創(chuàng)造出相應的人工系統(tǒng)和人工條件，還必須認識自然規(guī)律在這些人工系統(tǒng)中和人工條件下的具體表現(xiàn)形式。所以，科學認識方法（抽象、理論二個形態(tài)），對具有設計形態(tài)的技術研究和技術開發(fā)是有作用的。但是設計形態(tài)畢竟還有其不同于抽象形態(tài)和理論形態(tài)的特點。其中最主要的是設計形態(tài)有更強的實踐性；其次，設計形態(tài)具有更強的社會性；第三，設計形態(tài)具有更強的綜合性。

二、三個學科形態(tài)的內在聯(lián)系

理論是數學的根本：應用數學家們認為，科學的進展都是建立在數學基礎上的。抽象（建模）是自然科學的根本：科學家們認為，科學的進展過程主要是通過形成假說，然后系統(tǒng)地按照建模過程對假說進行驗證和確認取得的。類似地，設計是工程的根本：工程師們認為，工程的進展主要是通過提出問題，并系統(tǒng)地按照設計過程，用建立模型而加以解決的。許多有關數學、科學和工程相對優(yōu)劣的爭論都隱含的基于抽象、理論和設計三個過程中某一個更為更根本的假設。

“Computing as a discipline”報告認為，更詳細的研究揭示出：在計算學科中，“三個過程”是錯綜復雜地纏繞在一起的，以至于把任何一個作為根本都是不合理的。

當專家們把注意力集中于“三個過程”誰更為根本的時候，學科方法論中的關鍵問題—抽象、理論和設計三個過程的相互作用被忽視了。不僅如此，在一定程度上還轉移了我們的視線，削弱了我們對報告本質的理解，以致“CC2001”任務組不得不承認，與報告密切相關的“CC1991”計劃的執(zhí)行并沒有達到預期的效果。

“Computing as a discipline”報告的實質是學科方法論的思想，其關鍵問題是—抽象、理論和設計三個過程的相互作用的問題，正是因為它們之間的相互作用，促進了學科的發(fā)展。

參考文獻：

[1]趙致琢.關于計算機科學與技術認知問題的研究簡報（Ⅰ，Ⅱ）.計算機研究與發(fā)展.2001，38（1）：1-15.

[2]王浩.數理邏輯通俗講話.科學出版社，1983.