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關(guān)鍵詞:交叉學(xué)科;跨學(xué)科;計(jì)算神經(jīng)科學(xué);人工智能;研究生培養(yǎng)
文章編號(hào):1672-5913(2013)18-0001-05
中圖分類號(hào):G642
1 背景
科學(xué)史上,許多重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)都產(chǎn)生在不同學(xué)科的碰撞和融合中。在自然科學(xué)領(lǐng)域,許多偉大的科學(xué)家都有著復(fù)雜的學(xué)科背景,20世紀(jì)1/3的諾貝爾獲獎(jiǎng)項(xiàng)目出現(xiàn)在交叉科學(xué)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)學(xué)科里很多大科學(xué)家也都有著交叉學(xué)科的背景,如計(jì)算機(jī)之父馮·諾伊曼其實(shí)是個(gè)數(shù)學(xué)家,在經(jīng)濟(jì)、量子力學(xué)及幾乎所有數(shù)學(xué)領(lǐng)域都作出過重大貢獻(xiàn),他提出的計(jì)算機(jī)二進(jìn)制表達(dá)正是得益于其敏銳的數(shù)學(xué)洞察力。清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系張鈸院士多次在公開講座中提到,經(jīng)他統(tǒng)計(jì),自1966年美國計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)(ACM)設(shè)立圖靈獎(jiǎng)以來一直到2012年,60個(gè)獲獎(jiǎng)?wù)咧?/3的人都有數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等理科專業(yè)背景,甚至還有政治等人文科學(xué)背景;相反,純粹是計(jì)算機(jī)專業(yè)或相近專業(yè)如電子學(xué)、無線電學(xué)等背景出身的人并不多。由此可見,熟練掌握其他學(xué)科的知識(shí)對(duì)于在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域作出重要貢獻(xiàn)大有裨益。
高校培養(yǎng)交叉學(xué)科人才,一是要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)不同學(xué)科的課程,二是開設(shè)一些本身就是多學(xué)科交叉的課程。國內(nèi)高校已經(jīng)做了大量嘗試,也收到了不錯(cuò)的效果。2013年,《計(jì)算機(jī)教育》雜志專門策劃了跨學(xué)科教學(xué)專題,對(duì)國內(nèi)跨學(xué)科教學(xué)的實(shí)踐情況進(jìn)行報(bào)道。很多高校的一線教學(xué)人員都報(bào)告了他們?cè)诮徊鎸W(xué)科教育方面的構(gòu)想或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)。
計(jì)算神經(jīng)科學(xué)是一門新興學(xué)科,對(duì)于促進(jìn)腦科學(xué)、信息科學(xué)尤其是人工智能等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。2010年3月23-25日,中國科學(xué)院、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)的知名學(xué)者齊聚北京,舉行第367次香山科學(xué)會(huì)議,主題為“神經(jīng)信息學(xué)與計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的前沿問題”。與會(huì)專家探討了計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的國內(nèi)外發(fā)展情況,指出該學(xué)科在國內(nèi)外都還發(fā)展不成熟,我們應(yīng)抓住機(jī)遇建立一流的計(jì)算神經(jīng)科學(xué)。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo),除了加大科研資助和鼓勵(lì)科研創(chuàng)新外,優(yōu)質(zhì)的課程教學(xué)必不可少。鑒于計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的多學(xué)科交叉特點(diǎn),許多專業(yè)都可以嘗試進(jìn)行這方面的教學(xué),包括醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、計(jì)算機(jī)、電子,自動(dòng)化等,筆者將論述計(jì)算神經(jīng)科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的關(guān)系以及開設(shè)該課程所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
2 計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的特點(diǎn)及其與計(jì)算機(jī)科學(xué)的關(guān)系
借助飛速發(fā)展的現(xiàn)代科技,人類已經(jīng)能夠上天入地,但是對(duì)于腦的認(rèn)識(shí)卻十分有限。諾貝爾獎(jiǎng)得主克里克(Crick)說過:“對(duì)我們?nèi)藖碚f,在科學(xué)研究中沒有比研究自己的腦更重要的了。我們對(duì)整個(gè)世界的認(rèn)識(shí)都有賴于它。”認(rèn)識(shí)人腦的工作機(jī)理有兩方面的意義,一是促進(jìn)神經(jīng)疾病診療技術(shù)的發(fā)展,二是提高人工智能的水平。
誠如艾薩克·阿西莫夫(Issac Asimov)所言,“人腦是我們所知道的最復(fù)雜的組織”。它有大約1011個(gè)神經(jīng)元,而平均每個(gè)神經(jīng)元要與103~104個(gè)神經(jīng)元相連。雖然這些數(shù)字現(xiàn)在看來并非很大(能存儲(chǔ)1T=1012Byte的硬盤在市場上已經(jīng)很普遍),但問題是計(jì)算機(jī)硬件是我們事先按一定規(guī)則構(gòu)建的系統(tǒng),我們對(duì)于它每一部分的結(jié)構(gòu)與功能都非常清楚,而人腦卻是一個(gè)黑箱。想象一下讓一臺(tái)計(jì)算機(jī)穿越回唐朝,讓那個(gè)時(shí)代的人們了解這臺(tái)計(jì)算機(jī)的工作原理是一件多么不可想象的事情。
幸運(yùn)的是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,實(shí)驗(yàn)手段正發(fā)生著翻天覆地的變革,我們面對(duì)的黑箱正在慢慢變灰。通過這些實(shí)驗(yàn)手段,我們可以觀察到“箱子”的部分內(nèi)部。然而,只看到大腦內(nèi)部的一些的結(jié)構(gòu)和它們之間的關(guān)系遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。唐朝人打開計(jì)算機(jī)主機(jī)蓋,能看到主板、CPU、內(nèi)存條甚至一些精細(xì)的電子元件,但這對(duì)于他們完全理解計(jì)算機(jī)的工作原理還差很遠(yuǎn)。他們需要綜合各種技術(shù)手段得到計(jì)算機(jī)內(nèi)部情況,從硬件問的相互連接關(guān)系推斷出馮·諾伊曼設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)及發(fā)展變化,從軟件的功能推斷出算法邏輯,從二進(jìn)制代碼推斷出可讀代碼。要得到這些結(jié)果,只有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是不夠的,還必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,從蛛絲馬跡中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和原則。人腦就好比一臺(tái)唐朝人眼中的計(jì)算機(jī)。計(jì)算神經(jīng)科學(xué)就是一門試圖通過理論分析和建模計(jì)算的方式理解腦工作原理的學(xué)科。
計(jì)算神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的形成始于1988年,Seinowski、Koch和Churchland在Science雜志上發(fā)表了計(jì)算神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的“宣言”。從廣義上講,只要是通過建模、仿真等手段對(duì)神經(jīng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行定量分析的,都屬于計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的范疇。近年來,由于實(shí)驗(yàn)技術(shù)的革新和腦科學(xué)研究的蓬勃發(fā)展,這方面的研究早已不局限于生物、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科,很多其他學(xué)科的研究人員以各種方式參與到腦科學(xué)的研究中,包括數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)、電子、材料等,他們將該學(xué)科中的一些定量計(jì)算理論引入神經(jīng)科學(xué)并據(jù)此研究腦科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。
國外許多著名高校都設(shè)有計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的研究中心或相應(yīng)專業(yè),包括MIT:CSAIL-ArtificialIntelligence Group;Stanford University:Center forMind,Brain and Compution;Harvard University:Mind/Brain/Behavior Program;CMU/University ofPittsburg:Center for the Neural Basis Of Cognition:University College London:Gatsby ComputationalNeuroscience Unit;Columbia University:BionetGroup。這其中大多數(shù)都有信息科學(xué)類院系的參與,如MIT的Artificial Intelligence Group就是在計(jì)算機(jī)與人工智能實(shí)驗(yàn)室下的一個(gè)組,而Stanford University 的Center for Mind,Brain andComputation由計(jì)算機(jī)系、電子系、語言系、神經(jīng)生物系、心理系以及神經(jīng)科學(xué)研究所的教授組成。計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一些杰出學(xué)者也參與了計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的研究,包括MIT的David Marr和Tomaso Poggio,CMU的Tom Mitchell,Caltech的Pietro Perona,Stanford Universit),的Fei-Fei Li等。這里還不包括大量的以計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子工程等為教育背景但主要活躍在神經(jīng)生理學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等傳統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者。
一方面,計(jì)算機(jī)科學(xué)及其相近領(lǐng)域的研究人員對(duì)神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的貢獻(xiàn)越來越大,已經(jīng)成為腦科學(xué)研究中一支不可忽視的力量;另一方面,神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的研究進(jìn)展對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的某些方面起到很大的推動(dòng)作用。例如,近年來在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域非常熱門的深度學(xué)習(xí)(Deep Learning),在很大程度上受到大腦感覺系統(tǒng)層次化結(jié)構(gòu)的啟發(fā),見圖1。其中,圖1(a)為大腦視覺皮層各區(qū)域的位置及信息處理通道,圖1(b)為深度學(xué)習(xí)的框架。
3 面向計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生開設(shè)計(jì)算神經(jīng)科學(xué)課程的機(jī)遇和挑戰(zhàn)
相對(duì)于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)等專業(yè),面向計(jì)算機(jī)專業(yè)的研究生開設(shè)計(jì)算神經(jīng)科學(xué)課程相對(duì)容易。這是因?yàn)橥ㄟ^本科階段的培養(yǎng),計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生在理論證明、邏輯推斷、數(shù)據(jù)分析等方面的基礎(chǔ)更扎實(shí),他們接受醫(yī)學(xué)、生物、心理學(xué)等學(xué)科的知識(shí)相對(duì)容易;但反過來,讓那些習(xí)慣了生理和心理實(shí)驗(yàn)的學(xué)生接受一些計(jì)算理論方面的知識(shí)則相對(duì)困難。而相對(duì)于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等理科專業(yè),計(jì)算機(jī)專業(yè)的研究生在模型實(shí)現(xiàn)方面有優(yōu)勢。這是因?yàn)楝F(xiàn)在很多計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的模型都涉及大規(guī)模計(jì)算,扎實(shí)的編程基礎(chǔ)使得他們?cè)谔幚磉@類問題上更加得心應(yīng)手。這些是面向計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生開設(shè)計(jì)算神經(jīng)科學(xué)課程的機(jī)遇。然而我們面臨的挑戰(zhàn)更大,主要包括兩個(gè)方面,論述如下。
3.1 課程定位的挑戰(zhàn)
通過調(diào)查一些國外著名大學(xué)開設(shè)的計(jì)算神經(jīng)科學(xué)課程,我們可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)課程的立足點(diǎn)都是“理解腦”,以揭開大腦的秘密為目的,而且無論該課程是神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)或相關(guān)院系開設(shè)的(如Baylor College ofMedicine神經(jīng)科學(xué)系的課程Theoretical Neuroscience-Learning,Perception,Cognition,MIT腦與認(rèn)知科學(xué)系的課程Inlroduction to Computational Neuroscience),還是交叉學(xué)科中心開設(shè)的(如UniversityCollege London Gatsby ComputationalNeuroscience Unit的課程ComputationalPerception and Scene Analysis),甚至是一些計(jì)算機(jī)類院系開設(shè)的(如CMU計(jì)算機(jī)系的課程Computational Perception),都是這樣。
如果在國內(nèi)高校面向計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)計(jì)算神經(jīng)科學(xué)課程,將課程目標(biāo)定位于“理解腦”,會(huì)存在一定的現(xiàn)實(shí)困難。國外著名高校非常注重基礎(chǔ)研究和交叉學(xué)科研究,經(jīng)過多年的發(fā)展,他們培養(yǎng)的研究生已經(jīng)形成了學(xué)習(xí)其他學(xué)科知識(shí)的習(xí)慣,但國內(nèi)研究生在選修課程方面則顯得更加功利一些,只選修那些目前對(duì)自己有用的課程。對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生而言,修一門有關(guān)理解大腦工作機(jī)理的課程顯得比較怪異,這與他們將來從事的IT工作似乎風(fēng)馬牛不相及;為此,我們一方面需要從課程體制、培養(yǎng)計(jì)劃等方面引導(dǎo)學(xué)生重視基礎(chǔ)學(xué)科和交叉學(xué)科的課程,另一方面還需要考慮在現(xiàn)階段如何通過課程定位吸引計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生選修相關(guān)課程。
3.2 師資力量的挑戰(zhàn)
交叉學(xué)科課程的講授對(duì)授課教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了更高的要求,授課教師需要具有交叉學(xué)科的研究背景,這樣才能把學(xué)科前沿看得更清楚,把問題講得更透徹,但這通常不是一件容易的事,對(duì)于計(jì)算神經(jīng)科學(xué)這一學(xué)科跨度非常大的交叉學(xué)科而言更是這樣。國內(nèi)這一學(xué)科目前還處于萌芽階段,從事相關(guān)研究的學(xué)者相對(duì)較少,零散地分布在各自院校的不同院系,而且無論是在哪個(gè)院系,他們都是少數(shù)派。師資力量的不足已經(jīng)成為制約計(jì)算神經(jīng)科學(xué)在國內(nèi)高校和科研院所發(fā)展的主要因素之一。
4 應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的措施
4.1 準(zhǔn)確進(jìn)行課程定位
為了使學(xué)生更容易接受計(jì)算神經(jīng)科學(xué)這一課程,我們首先需要給這一學(xué)科下一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩x。從狹義上講,我們建議將計(jì)算神經(jīng)科學(xué)定義為神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)和人工智能的交叉學(xué)科,三者之間的關(guān)系如圖2所示。人工智能是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)專業(yè)方向(這里的人工智能包含機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等各種智能計(jì)算的理論與方法),是計(jì)算機(jī)科學(xué)與神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)產(chǎn)生交叉的主要領(lǐng)域。相對(duì)于計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的廣義定義,這一定義拉近了其與計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的心理距離。
針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生,該課程定位不能只是“理解腦”,還要強(qiáng)調(diào)“利用腦”,教師需要向?qū)W生強(qiáng)調(diào):一方面人工智能為神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)提供研究的工具,另一方面后兩者的發(fā)展又反過來促進(jìn)人工智能等信息領(lǐng)域的技術(shù)革新。學(xué)生理解了這一點(diǎn),選修這一課程的積極性才會(huì)提高。計(jì)算神經(jīng)科學(xué)在計(jì)算機(jī)專業(yè)內(nèi)并不是一門孤立的課程,它其實(shí)要用到很多概率論、線性代數(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別等領(lǐng)域的知識(shí),與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、計(jì)算機(jī)視覺等學(xué)科有著緊密的聯(lián)系。計(jì)算神經(jīng)科學(xué)與清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系一些專業(yè)課程之間的關(guān)系如圖3所示,其中箭頭表示課程間的支持關(guān)系。
4.2 有效提高師資力量
一方面,我們要鼓勵(lì)教師進(jìn)行計(jì)算神經(jīng)科學(xué)這一交叉學(xué)科領(lǐng)域的研究,培養(yǎng)該領(lǐng)域的杰出學(xué)者或從國外全職引進(jìn)一批這樣的學(xué)者,這是解決師資力量不足的根本之道。如果在全職引進(jìn)人才方面有困難,可以通過國家的各種引智計(jì)劃引進(jìn)一批短期工作的學(xué)者,讓他們開設(shè)計(jì)算神經(jīng)科學(xué)方面相關(guān)課程,以便有志于此方面教學(xué)科研的本地教師參與學(xué)習(xí),最終實(shí)現(xiàn)課程的本土移植。
另一方面,我們也可嘗試讓多個(gè)專業(yè)的教師同時(shí)講授這門課程。教師一起確定教學(xué)大綱,分工合作,各自講授涉及自己專業(yè)的那一部分內(nèi)容并適當(dāng)向神經(jīng)科學(xué)靠攏。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是較容易找到合適的教師并且每名教師不用花太多精力學(xué)習(xí)其他領(lǐng)域的知識(shí),缺點(diǎn)是內(nèi)容會(huì)比較散,難以形成一個(gè)有機(jī)整體,更麻煩的是教師如果不專門從事計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的研究,那么對(duì)于某些知識(shí)點(diǎn)則難以講透;因此這項(xiàng)措施只是權(quán)宜之計(jì),一旦條件成熟,我們還是建議由從事計(jì)算神經(jīng)科學(xué)研究的教師授課。
5 教學(xué)內(nèi)容的選擇
由于計(jì)算神經(jīng)科學(xué)是一門交叉學(xué)科,涉及的知識(shí)點(diǎn)較多并且分布在很多學(xué)科里,因此要求學(xué)生將這些學(xué)科的課程全部學(xué)完后再學(xué)這門課程,顯然不現(xiàn)實(shí)也不必要。另外,將所有計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的知識(shí)點(diǎn)都在課堂上講解一遍也不現(xiàn)實(shí),這就涉及教學(xué)內(nèi)容的選擇問題。
5.1 教學(xué)內(nèi)容精而新
“精”強(qiáng)調(diào)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的篩選,有兩個(gè)原則:一是重要的基礎(chǔ)知識(shí)必須講到,這些基礎(chǔ)知識(shí)包括神經(jīng)科學(xué)、數(shù)學(xué)、信息論、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的與計(jì)算神經(jīng)科學(xué)密切相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),這樣培養(yǎng)出的學(xué)生才能舉一反三;二是挑選有代表性的專題,如神經(jīng)元模型、有監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)等,把每個(gè)專題講深入了,才能讓學(xué)生體會(huì)到這一學(xué)科的常規(guī)研究思路和方法,培養(yǎng)學(xué)生將來從事相關(guān)研究工作的能力。
“新”強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的時(shí)效性。一個(gè)尷尬的事實(shí)是現(xiàn)在真正稱得上計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的教材很少,筆者認(rèn)為最經(jīng)典的教材要數(shù)Peter Dayan和LarryAbbott主編的Theoretical Neuroscience,該教材由MIT出版社于2001年出版。這本教材內(nèi)容很豐富,基本覆蓋計(jì)算神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)所有的大方向,缺點(diǎn)是內(nèi)容比較陳舊。計(jì)算神經(jīng)科學(xué)近年來發(fā)展迅速,大量的經(jīng)典工作都沒有包含在該教材中。該教材若作為研究生課程教材顯然不合適,因此教師必須總結(jié)近年來該領(lǐng)域的一些重要進(jìn)展,如在頂級(jí)期刊(如Nature、Science等)上挑選一些重要研究成果并將這些內(nèi)容歸納到自己的講義中。
5.2 教學(xué)內(nèi)容向計(jì)算機(jī)科學(xué)傾斜
教師在教學(xué)過程中不僅要強(qiáng)調(diào)揭開腦的奧秘,還要強(qiáng)調(diào)這些奧秘對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)的意義和作用。一方面挑選一些能讓計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)揮重要作用和計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生體現(xiàn)優(yōu)勢的內(nèi)容,如神經(jīng)信號(hào)處理和人機(jī)接口,因?yàn)檫@些需要用到較多的模式識(shí)別技術(shù);另一方面強(qiáng)調(diào)為我所用,挑選一些對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)有用的內(nèi)容,如稀疏編碼、深度學(xué)習(xí)等在機(jī)器學(xué)習(xí)和模式識(shí)別領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注的話題。
6 結(jié)語
計(jì)算神經(jīng)科學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科,為了響應(yīng)在國內(nèi)建立一流計(jì)算神經(jīng)科學(xué)的號(hào)召,對(duì)于科研和教學(xué)我們都不能忽視。目前國內(nèi)有能力開設(shè)計(jì)算神經(jīng)科學(xué)課程的學(xué)校還不多,即使有也只集中在醫(yī)學(xué)、心理學(xué)等院系,其定位一般側(cè)重于“理解腦”。長此以往,國內(nèi)對(duì)于腦科學(xué)的研究將面臨跛腳走路的尷尬境地,因?yàn)槟X科學(xué)研究的另一任務(wù)——提高人工智能的水平將被忽略,因此在工科院系尤其是信息科學(xué)相關(guān)院系開設(shè)計(jì)算神經(jīng)科學(xué)方面的課程非常有必要。研究型高校應(yīng)抓住機(jī)遇,從政策上鼓勵(lì)工科院系開設(shè)相關(guān)課程,這對(duì)于國內(nèi)學(xué)術(shù)界從容應(yīng)對(duì)腦科學(xué)革命這一挑戰(zhàn)具有重要意義。
參考文獻(xiàn):
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[4]羅嘉慶,周世杰,跨學(xué)科課程教學(xué)研究與案例[J],計(jì)算機(jī)教育,2013(1):11-13
二、研究方向
經(jīng)過50余年的發(fā)展,本所建立了完善的科研創(chuàng)新體系,形成了包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及軟件、網(wǎng)絡(luò)與通信、數(shù)控與先進(jìn)制造、工業(yè)過程自動(dòng)控制等研究方向。本所設(shè)有“高檔數(shù)控國家工程研究中心”、“開放式數(shù)控系統(tǒng)支撐技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)”、“遼寧省數(shù)控控制總線技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室(國家地方聯(lián)合共建)”、“遼寧省環(huán)境污染監(jiān)控信息工程技術(shù)研究中心”、“遼寧省IP通信工程技術(shù)研究中心” 及“遼寧省遠(yuǎn)程健康醫(yī)療工程技術(shù)研究中心”等多個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。本所在先進(jìn)制造、電力能源、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、環(huán)保安全和醫(yī)療衛(wèi)生等多個(gè)領(lǐng)域碩果累,為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步做出開拓性貢獻(xiàn)。
三、學(xué)科點(diǎn)與招生條件
關(guān)鍵詞:科技創(chuàng)新人才;人才培養(yǎng)模式;教學(xué)模式;工程訓(xùn)練
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)15-0151-02
加強(qiáng)素質(zhì)教育,倡導(dǎo)創(chuàng)新精神,構(gòu)建大學(xué)生創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式,是當(dāng)代高等教育和大學(xué)發(fā)展的必然選擇。培養(yǎng)時(shí)代需要的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才已成為我國高等教育一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略任務(wù)。如何更新教育觀念,改革現(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,是高等教育的一項(xiàng)重要研究課題。在大眾化高等教育背景下,如何以新的教學(xué)體系和方式,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力是當(dāng)前高等學(xué)校亟待解決的問題。
一、創(chuàng)新基地建設(shè)方案
1.指導(dǎo)思想。堅(jiān)持“創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、開放、競爭”的發(fā)展思路,踐行“以人為本,質(zhì)量在先,特色創(chuàng)優(yōu)”的培養(yǎng)方針,充分利用學(xué)院、科研院所以及對(duì)口企業(yè)的人才資源和技術(shù)優(yōu)勢,構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研合作與學(xué)、工結(jié)合的人才培養(yǎng)模式,充分挖掘和發(fā)揮大學(xué)生的創(chuàng)新潛能,為優(yōu)秀創(chuàng)新人才脫穎而出提供平等競爭、健康活潑的創(chuàng)新氛圍,努力培育大學(xué)生的創(chuàng)新拔尖人才。
2.建設(shè)方案。(1)電子商務(wù)科技創(chuàng)新平臺(tái)。依托搭建的創(chuàng)新平臺(tái),培養(yǎng)大學(xué)生在電子商務(wù)應(yīng)用、電子商務(wù)安全等方面的創(chuàng)新和研發(fā)能力,開展電子商務(wù)領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng),主要科技創(chuàng)新方向?yàn)椋孩匐娮由虅?wù)交易安全技術(shù),包括數(shù)字認(rèn)證技術(shù)及實(shí)現(xiàn)、生物認(rèn)證與智能卡技術(shù)、電子支付安全技術(shù);②電子商務(wù)應(yīng)用策略,包括電子商務(wù)網(wǎng)站建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)賣場規(guī)劃、品牌推廣和網(wǎng)絡(luò)廣告、客戶關(guān)系管理和銷售組織、電子政務(wù)技術(shù)及服務(wù);③企業(yè)信息門戶EIP,包括聚合式移動(dòng)電子商務(wù)平臺(tái)、企業(yè)信息綜合集成。(2)嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新平臺(tái)。培訓(xùn)與引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)掌握常用單片機(jī)、ARM開發(fā)板等相關(guān)理論知識(shí),并進(jìn)行理論設(shè)計(jì)、軟件仿真驗(yàn)證等工作,著重培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念,培養(yǎng)學(xué)生利用單片機(jī)、ARM開發(fā)板等進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的能力。(3)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)漫創(chuàng)新平臺(tái)。培養(yǎng)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)科技制作、動(dòng)漫游戲制作、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)制作、數(shù)字內(nèi)容安全技術(shù)等方面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力??萍紕?chuàng)新方向?yàn)椋壕W(wǎng)站設(shè)計(jì)制作維護(hù)、主機(jī)和網(wǎng)站安全服鍘Windows Mobile應(yīng)用程序開發(fā)、數(shù)字化動(dòng)畫及視頻制作、手機(jī)游戲和網(wǎng)絡(luò)游戲創(chuàng)作、數(shù)字認(rèn)證技術(shù)、數(shù)字版權(quán)保護(hù)加密封裝系統(tǒng)、在線多媒體數(shù)字內(nèi)容版權(quán)控制。(4)企業(yè)信息化創(chuàng)新平臺(tái)。依托搭建的企業(yè)信息化創(chuàng)新平臺(tái),培養(yǎng)學(xué)生在企業(yè)信息化方面的創(chuàng)新和研發(fā)能力,開展企業(yè)信息化領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng),為企業(yè)提供從管理咨詢、軟件開發(fā)、設(shè)備采購、系統(tǒng)集成到技術(shù)服務(wù)的全方位解決方案。創(chuàng)新方向?yàn)椋壕W(wǎng)絡(luò)化制造調(diào)度管理、企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)、決策支持系統(tǒng)、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)、企業(yè)應(yīng)用集成技術(shù)、智能制造執(zhí)行系統(tǒng)、服務(wù)科學(xué)與企業(yè)集成、裝備制造業(yè)信息化及自動(dòng)控制、復(fù)雜生產(chǎn)過程智能優(yōu)化調(diào)度。(5)網(wǎng)絡(luò)工程創(chuàng)新平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)工程創(chuàng)新基地培養(yǎng)擁有良好的職業(yè)道德,具備創(chuàng)新精神,能進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)組建與管理、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)安全防護(hù)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營維護(hù)工作的科學(xué)研究與工程技術(shù)人才。開展相關(guān)網(wǎng)絡(luò)集成方案設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)等項(xiàng)目的創(chuàng)新研究和創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。創(chuàng)新研究包括網(wǎng)絡(luò)及軟硬件系統(tǒng)集成方案設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)與信息安全防護(hù)培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與維護(hù)培訓(xùn)、企業(yè)OA系統(tǒng)研發(fā)、B/S的企業(yè)電子商務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
二、創(chuàng)新基地教學(xué)模式
1.教學(xué)方案。課程教學(xué)以學(xué)生的自主性、探索性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),以工程(專題、項(xiàng)目)訓(xùn)練為主線,以團(tuán)隊(duì)(小組)學(xué)習(xí)為中心,以任務(wù)目標(biāo)為使命,以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主題,以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目的,采用類似科研小組(科學(xué)研究及實(shí)踐)的方法,有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。課堂教學(xué)以“理論課―實(shí)踐課―討論課”三位一體的教學(xué)模式進(jìn)行:“理論課”(或課程專題講座)由該課程經(jīng)驗(yàn)豐富的資深教師負(fù)責(zé),對(duì)課程從高層面、宏觀角度進(jìn)行講授和概括;“實(shí)踐課”由輔導(dǎo)教師負(fù)責(zé),小班進(jìn)行,每位教師輔導(dǎo)學(xué)生不超過20人,提高輔導(dǎo)效率;“討論課”可由研究生組織,由學(xué)生對(duì)某一(某幾個(gè))專題進(jìn)行討論,研究生負(fù)責(zé)引導(dǎo),解決學(xué)生細(xì)節(jié)方面的問題。三者相互補(bǔ)充,每次“理論課”都輔以“實(shí)踐課”進(jìn)行練習(xí),每次“實(shí)踐課”都輔以“討論課”進(jìn)行細(xì)化。
2.工程實(shí)訓(xùn)方案。(1)基本工程訓(xùn)練,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要核心課程結(jié)束后,一般都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)或?qū)n}訓(xùn)練,該環(huán)節(jié)以工程實(shí)踐為基礎(chǔ),對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)編程知識(shí)和能力進(jìn)行的訓(xùn)練,以達(dá)到對(duì)每個(gè)學(xué)生實(shí)現(xiàn)綜合工程實(shí)訓(xùn)的目的?;竟こ逃?xùn)練選擇較為簡單的實(shí)際工程項(xiàng)目(或經(jīng)過適當(dāng)?shù)男薷模┳鳛轫?xiàng)目原型,著重訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案中的需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分,盡可能讓學(xué)生走出校門進(jìn)行需求調(diào)研,鍛煉學(xué)生與社會(huì)接觸的能力。學(xué)生自己組織方案論證,組織設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià),教師適當(dāng)參與。通過基本工程訓(xùn)練,使學(xué)生能夠掌握核心課程知識(shí)及其相互聯(lián)系,掌握核心課程的相互聯(lián)系及在工程中的交叉應(yīng)用,達(dá)到掌握基本專業(yè)知識(shí)的目的。(2)自主工程訓(xùn)練為了滿足學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)的需求,提供給學(xué)生大量的工程案例作為自主訓(xùn)練的實(shí)例。每個(gè)實(shí)例包括核心部分(功能需求、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù))和輔助部分(實(shí)現(xiàn)提示、核心代碼等)。輔助部分給出不同層次水平的提示,供不同層次的學(xué)生自主學(xué)習(xí)參考。同時(shí),構(gòu)建了相應(yīng)的自主學(xué)習(xí)輔導(dǎo)體系,比如定期舉行相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域的講座、項(xiàng)目輔導(dǎo)等,為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供保障。(3)實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練。實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練采用自愿、公開、公平的原則,以自主工程訓(xùn)練為平臺(tái),選拔創(chuàng)新訓(xùn)練核心學(xué)生。根據(jù)自主、自愿原則由核心學(xué)生輔以其他學(xué)生組成創(chuàng)新訓(xùn)練小組,以“大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃”、“ITAT程序設(shè)計(jì)大賽”、“ACM程序設(shè)計(jì)大賽”、“挑戰(zhàn)杯”等競賽為平臺(tái),進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)。(4)產(chǎn)學(xué)研綜合訓(xùn)練,人才的培養(yǎng)是為了社會(huì)服務(wù),因此需要重視社會(huì)、企業(yè)在人才培養(yǎng)中的作用。課題組利用學(xué)校的實(shí)習(xí)基地進(jìn)行了“產(chǎn)學(xué)研綜合訓(xùn)練”的探索,與企業(yè)聯(lián)合,充分發(fā)揮企業(yè)在人才培養(yǎng)中的作用。工程訓(xùn)練環(huán)節(jié)通過提供大量的實(shí)際工程案例,訓(xùn)練學(xué)生解決復(fù)雜實(shí)際問題的能力,實(shí)現(xiàn)對(duì)課程知識(shí)的綜合訓(xùn)練。在該環(huán)節(jié)中,學(xué)生可以選擇多樣化的訓(xùn)練模式,選擇適合自己的訓(xùn)練題目,最終實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。
3.科技創(chuàng)新模式。學(xué)生進(jìn)行三個(gè)步驟的訓(xùn)練,最后達(dá)到或?qū)崿F(xiàn)科技創(chuàng)新活動(dòng)。(1)專業(yè)技能訓(xùn)練,學(xué)生完成每門專業(yè)課程學(xué)習(xí)后,進(jìn)行相應(yīng)課程的專業(yè)技能訓(xùn)練,加深對(duì)該課程知識(shí)的理解,完成該環(huán)節(jié)訓(xùn)練的學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)本專業(yè)知識(shí)的初步應(yīng)用,解決本專業(yè)的一般性問題。(2)實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練,進(jìn)行過部分(或全部)專業(yè)技能訓(xùn)練的學(xué)生,可以進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。該環(huán)節(jié)中,學(xué)生主要通過“ACM程序設(shè)計(jì)大賽”、“電子設(shè)計(jì)大賽”、“挑戰(zhàn)杯”、“ITAT就業(yè)技能大賽”、“大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃”等競賽或?qū)嵺`活動(dòng)進(jìn)行初步創(chuàng)新活動(dòng)。通過該環(huán)節(jié)訓(xùn)練,學(xué)生可以達(dá)到利用初步創(chuàng)新活動(dòng)解決簡單實(shí)際問題的能力。(3)綜合創(chuàng)新訓(xùn)練,完成專業(yè)技能訓(xùn)練和實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練后的學(xué)生進(jìn)入綜合創(chuàng)新訓(xùn)練環(huán)節(jié)。學(xué)生可以選擇在校內(nèi)科技創(chuàng)新平臺(tái)、校外科技創(chuàng)新平臺(tái)、科研服務(wù)平臺(tái)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)等進(jìn)行綜合創(chuàng)新訓(xùn)練。通過該環(huán)節(jié)訓(xùn)練,學(xué)生可以達(dá)到利用創(chuàng)新活動(dòng)解決復(fù)雜實(shí)際問題的能力。
三、結(jié)論
(1)實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練平臺(tái)和綜合創(chuàng)新訓(xùn)練平臺(tái)資源有待進(jìn)一步開發(fā),還需進(jìn)一步提升校外科技創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的深度與廣度,還需探索新的產(chǎn)學(xué)研合作模式。(2)基于科技創(chuàng)新平臺(tái)的教學(xué)模式的教學(xué)效果有待進(jìn)一步驗(yàn)證,并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整。(3)科技創(chuàng)新基地的教師輔導(dǎo)制度還需要進(jìn)一步完善、健全。在今后的工作中,將進(jìn)一步對(duì)這些問題進(jìn)行研究和探索,以進(jìn)一步提高科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程;微課教學(xué);實(shí)踐能力
中圖分類號(hào):G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)19-0185-02
一、引言
《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。課程涉及計(jì)算機(jī)、通信、電子等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,理論性強(qiáng),概念抽象。同時(shí),課程對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力提出了較高的要求。目前,對(duì)該課程的教學(xué),很多高校仍采用傳統(tǒng)的以知識(shí)傳授為主的教學(xué)方式,輔助以模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)。從實(shí)踐效果看,這種方式難以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。
二、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程實(shí)踐能力培養(yǎng)存在的問題
1.理論知識(shí)抽象,理論掌握難以深入?!队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》主要內(nèi)容以比較成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主,系統(tǒng)地向?qū)W生講授有關(guān)概念、原理和應(yīng)用技術(shù)。通常按照計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)依次分析各層功能及協(xié)議的工作原理,從而使學(xué)生形成對(duì)網(wǎng)絡(luò)各層及網(wǎng)絡(luò)體系的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。但是這些理論內(nèi)容較為抽象、枯燥,很難通過理論講清楚,學(xué)生很難通過理論知識(shí)來形象地構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型,從而出現(xiàn)學(xué)其而不知其所用的問題,影響最終的學(xué)習(xí)效果。
2.操作環(huán)節(jié)欠缺,實(shí)踐能力培養(yǎng)不足。目前,受傳統(tǒng)教學(xué)模式影響,《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》實(shí)踐教學(xué)部分大多依靠普通的課堂教學(xué)或者實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施。學(xué)生在理論教學(xué)環(huán)境中接受實(shí)踐訓(xùn)練,難以產(chǎn)生真實(shí)環(huán)境所帶來的特殊感受,且操作遺忘率高,難以體現(xiàn)學(xué)習(xí)自主性,教學(xué)效果不好。同時(shí),學(xué)校為學(xué)生提供的用以進(jìn)行專業(yè)實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不能滿足教學(xué)需要,而且因?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)展很快,新型設(shè)備不斷推出,受經(jīng)費(fèi)影響,學(xué)校也很難追隨網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)展的步伐,不斷購置新型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,導(dǎo)致實(shí)踐能力培養(yǎng)的環(huán)境與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展,以及學(xué)生就業(yè)技能培養(yǎng)需求的差距不斷拉大,無法幫助學(xué)生構(gòu)建完備的實(shí)踐技能體系。
三、微課教學(xué)應(yīng)用于《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的優(yōu)勢
微課是基于網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)及信息處理技術(shù),將“課”微處理化形成了一段短小生動(dòng)展示并陳述、解決一個(gè)核心重點(diǎn)問題的教學(xué)音視頻。將微課教學(xué)應(yīng)用于《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程,不僅是課堂教學(xué)的有效補(bǔ)充,還適合移動(dòng)學(xué)習(xí)時(shí)代知識(shí)的傳播,也適合學(xué)習(xí)者個(gè)性化、深度學(xué)習(xí)的需求,并且對(duì)教師的專業(yè)發(fā)展具有長遠(yuǎn)的作用和意義。
1.時(shí)間短、內(nèi)容精、容量小、易傳播,適合學(xué)生自主化學(xué)習(xí)。教學(xué)視頻是微課的核心組成內(nèi)容,時(shí)長一般為5~8分鐘左右,最長不宜超過10分鐘。相對(duì)于較寬泛的傳統(tǒng)課堂,微課突出了課堂教學(xué)中某個(gè)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)內(nèi)容。相對(duì)于傳統(tǒng)一節(jié)課要完成的復(fù)雜教學(xué)內(nèi)容,微課內(nèi)容更加精簡。微課視頻及配套輔助資源一般在幾十兆左右,視頻格式以支持網(wǎng)絡(luò)在線播放的rm、wmv、flv等流媒體格式為主,可流暢地在線觀摩,也可靈活方便地下載保存到筆記本電腦、手機(jī)、MP4等終端設(shè)備,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí),適合學(xué)生自主化學(xué)習(xí)。
2.可為學(xué)習(xí)者提供豐富的學(xué)習(xí)資源。微課的提供者可以來自本校教師,教師在教學(xué)過程中將學(xué)生難以理解的內(nèi)容制作成微課給學(xué)生,為學(xué)生提供學(xué)習(xí)資源?;ヂ?lián)網(wǎng)上還有許多其他教師制作的微課,學(xué)生也可以下載。此外,在互聯(lián)網(wǎng)上,許多從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作的工程技術(shù)人員也制作了許多小視頻,比如水晶頭的連接、網(wǎng)絡(luò)配置等方面的內(nèi)容也可以當(dāng)做微課來使用。
3.可有效彌補(bǔ)師資數(shù)量不足、教學(xué)質(zhì)量不高的問題。長期以來,優(yōu)秀教師始終是最寶貴的教學(xué)資源,是影響教學(xué)質(zhì)量的核心因素。而受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響,優(yōu)質(zhì)師資資源的受眾只是小部分,這也是一些優(yōu)秀教師的課爆滿的根本原因。優(yōu)質(zhì)師資資源的價(jià)值沒有得到更大的發(fā)揮,影響了《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提升,也造成了極大的浪費(fèi)。利用微課,可以組織優(yōu)秀教師將《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程中的核心知識(shí)點(diǎn)制作成微課,可以擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)師資資源的受眾,有利于教學(xué)質(zhì)量的提升。
4.有利于構(gòu)建教師成長進(jìn)步的新途徑。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展速度很快,教師必須不斷學(xué)習(xí)新技術(shù),才能跟上技術(shù)前沿。同時(shí),《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教師還應(yīng)具備豐富的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下,教師也提高這兩方面的能力是比較困難的。利用微課,對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)與教研方法進(jìn)行革新,突破傳統(tǒng)的聽評(píng)課模式,可以推動(dòng)教師專業(yè)素質(zhì)的發(fā)展。一方面,通過微課的制作,可以使教師全面梳理《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的知識(shí)點(diǎn),增強(qiáng)對(duì)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)問題的理解。另一方面,為了制作好微課,教師需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì),教學(xué)重點(diǎn)的把握以及課程的講述等方面,不斷地進(jìn)行反思,將理論與實(shí)踐融會(huì)貫通,才能讓學(xué)生在掌握理論的同時(shí)學(xué)習(xí)到主流和先進(jìn)的實(shí)用技術(shù),達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。
四、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程微課教學(xué)設(shè)計(jì)原則
1.清晰定位原則。微課教學(xué)設(shè)計(jì)必須有清晰的定位,這樣制作的微課才有更強(qiáng)的針對(duì)性。教師需要清楚微課受眾的情況,需要了解的知識(shí)點(diǎn)是什么,關(guān)注的問題是什么,才能準(zhǔn)確確定微課內(nèi)容。同時(shí),微課教學(xué)應(yīng)定位為對(duì)一些上課沒聽懂的同學(xué)進(jìn)行課后的解惑輔導(dǎo),而不是代替課堂教學(xué)。就是說,微課制作不能像課堂上講解新知識(shí)一樣,它應(yīng)是解惑而非授業(yè)。教師應(yīng)以此為基點(diǎn)構(gòu)思《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》微課的設(shè)計(jì)。
2.突出重點(diǎn)原則。微課時(shí)間短,不可能像課堂視頻一樣講授一個(gè)完整的單元,只能是針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或者某道習(xí)題或某個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)講解。《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》微課內(nèi)容的選取,應(yīng)側(cè)重于兩類:一是重點(diǎn)、難點(diǎn)、理論知識(shí)點(diǎn),即針對(duì)學(xué)習(xí)過程中存在困惑,或者學(xué)生自己看不明白的地方,制作微課進(jìn)行講解或引導(dǎo)學(xué)生完成認(rèn)知過程。二是實(shí)踐操作知識(shí)點(diǎn)。《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程有很多實(shí)踐性知識(shí)點(diǎn),對(duì)于學(xué)生而言,不具備進(jìn)行課后實(shí)踐的條件,而這些內(nèi)容又非常重要,對(duì)于提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力具有關(guān)鍵意義。
3.多媒體呈現(xiàn)原則。在傳統(tǒng)課堂上,教師與學(xué)生面對(duì)面,可以與學(xué)生之間有神態(tài)和眼神的交流,微課只是視頻,更容易使學(xué)生產(chǎn)生疲倦感。因此,制作微課需要特別注意吸引學(xué)生的注意力,需要多使用多媒體,提升學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力,保持學(xué)習(xí)興趣。具體而言,要做到動(dòng)靜結(jié)合,給人以動(dòng)態(tài)感、空間感。要注重圖文并茂,增強(qiáng)表現(xiàn)親和力,要注重顏色搭配,通常除了黑色和白色外,最多搭配3種顏色??傊?,要利用好多媒體技術(shù)吸引學(xué)生的注意力。
五、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程微課教學(xué)設(shè)計(jì)
1.教學(xué)目標(biāo)――生成和提高實(shí)踐能力。教學(xué)目標(biāo)即明確教學(xué)是為培養(yǎng)什么類型人才而服務(wù)的。準(zhǔn)確的教學(xué)目標(biāo)是《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程微課教學(xué)設(shè)計(jì)成敗的首要因素。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)目標(biāo)可分為三個(gè)層次,分別為網(wǎng)絡(luò)基本應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)管理員或網(wǎng)絡(luò)工程師、網(wǎng)絡(luò)相關(guān)科學(xué)研究。著眼實(shí)踐能力的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)目標(biāo)應(yīng)以第二層次為主要目標(biāo),著力培養(yǎng)學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)集成、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)編程等知識(shí)和技能,并對(duì)其中一項(xiàng)或若干項(xiàng)有所專長,可以勝任如網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)、架設(shè)各種服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)軟硬件產(chǎn)品的開發(fā)等工作,使其成為基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高,可以直接解決實(shí)際問題的應(yīng)用型人才。
2.教學(xué)內(nèi)容――圍繞重難點(diǎn)問題確定。要緊扣培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力提出的需求,客觀分析影響學(xué)生實(shí)踐能力生成的難點(diǎn),結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平,接受知識(shí)能力的高低,突出專業(yè)技能培養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生的核心技能。按照《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的實(shí)際構(gòu)成,可制作以下教學(xué)內(nèi)容的微課:網(wǎng)絡(luò)組建,包括局域網(wǎng)組建、無線局域網(wǎng)組建、城域網(wǎng)組建、廣域網(wǎng)組建等微課。網(wǎng)絡(luò)互連,包括LAN-LAN互連、LAN-WLAN網(wǎng)互連、WLAN-WLAN網(wǎng)互連、LAN-WAN-LAN網(wǎng)互連、WAN-WAN網(wǎng)互連等微課。網(wǎng)絡(luò)規(guī)化設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)施工,包括做網(wǎng)線、布線、安裝網(wǎng)卡、安裝模塊與設(shè)備等,安裝各種系統(tǒng)軟件、管理軟件及系統(tǒng)配置等微課。
3.教學(xué)手段――合理運(yùn)用媒體技術(shù)。微課媒體技術(shù),通常包括課堂實(shí)錄型視頻和內(nèi)容演示型視頻兩種。對(duì)于《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程中知識(shí)較抽象、難理解,如分組交換、IP多播、TCP與UDP等理論知識(shí),可使用課堂實(shí)錄型視頻,在講授過程中,將之與日常生活進(jìn)行類比,加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中一些復(fù)雜工作原理,如分組交換、IP層分組轉(zhuǎn)發(fā)、RIP工作原理、滑動(dòng)窗口機(jī)制、TCP連接管理等知識(shí)應(yīng)采用多媒體演示教學(xué)制作微課。對(duì)于實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以內(nèi)容演示型視頻為主制作微課。一方面,直接拍攝網(wǎng)線制作、網(wǎng)絡(luò)布線、網(wǎng)卡安裝、模塊安裝與設(shè)備調(diào)試等視頻內(nèi)容制作微課。另一方面,利用Packet Tracer等軟件錄制IP地址劃分、域名規(guī)劃、IP地址分配等知識(shí)點(diǎn)的示范教學(xué),提高微課教學(xué)的效益。
六、結(jié)論
提高學(xué)生實(shí)踐能力是《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)的必然要求。本文提出利用微課教學(xué)提高學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng),研究了《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程微課教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則,提出了《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程微課教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題,希望可以給《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》教學(xué)提供一些參考。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:應(yīng)用型 算法分析與設(shè)計(jì) 教學(xué)方法
近年來,計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)已在人們的工作、生活、休閑等各方面有著越來越廣泛的應(yīng)用,這使得社會(huì)對(duì)大學(xué)教育中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力提出了更高要求。
青島農(nóng)業(yè)大學(xué)是一所以農(nóng)業(yè)和生物類學(xué)科為優(yōu)勢和特色的多科性省屬大學(xué)[1],為培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生較強(qiáng)的就業(yè)競爭力和可持續(xù)發(fā)展的潛力,提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量,適應(yīng)高等教育大眾化形勢和社會(huì)發(fā)展需要,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及軟件外包本科專業(yè)高素質(zhì)、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的辦學(xué)定位,該院制定了“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)、突出個(gè)性發(fā)展”的人才培養(yǎng)目標(biāo)[2]。
該文分析了計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)中《算法分析與設(shè)計(jì)》課程教學(xué)及課程建設(shè)中存在的主要問題,并且提出了幾點(diǎn)基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)原則的教學(xué)改革策略,為農(nóng)業(yè)類院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供參考。
1 研究現(xiàn)狀
有關(guān)《算法分析與設(shè)計(jì)》課程教學(xué)方法研究,眾多研究者根據(jù)自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)做了相關(guān)研究[2-4]。楊波等研究了計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的算法分析與設(shè)計(jì)課程的教學(xué)研究;楊春明等研究了競賽模式下的教學(xué)實(shí)踐探索;張巖等研究了任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在算法分析與設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用;等研究了“三化一體”教學(xué)方法在算法分析與設(shè)計(jì)課程教學(xué)中的應(yīng)用。
2 《算法分析與設(shè)計(jì)》課程教學(xué)過程存在問題
《算法分析與設(shè)計(jì)》課程是提高學(xué)生計(jì)算機(jī)水平和應(yīng)用能力的專業(yè)課,是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的必修課程,使學(xué)生在已掌握用一種計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,掌握算法的基本設(shè)計(jì)方法,以及算法的實(shí)現(xiàn),在今后的學(xué)習(xí)和工作中,更有效地利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)人才要求的不斷提高,《算法分析與設(shè)計(jì)》課程的傳統(tǒng)教學(xué)方式呈現(xiàn)出的弊端也愈來愈明顯,主要表現(xiàn)在:重理論,輕應(yīng)用,重教學(xué)的嚴(yán)密推理,輕設(shè)計(jì)的實(shí)際意義,而且,沒有反映出具有廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)成果,已不能很好地適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要。所以,教學(xué)方法與手段改革勢在必行。
2.1 教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源等不能滿足專業(yè)應(yīng)用需求
現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和課程體系缺少結(jié)合行業(yè)與項(xiàng)目的實(shí)用性的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,造成教學(xué)與行業(yè)脫軌,不能完全適應(yīng)社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求,還需要科學(xué)合理地進(jìn)行整合。
2.2 教學(xué)方法和考核手段等有待創(chuàng)新
近年來,雖然課堂教學(xué)采用了多媒體教學(xué)方法,在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解方面取得了較好的效果,但由于理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)等環(huán)節(jié)不能有效結(jié)合,導(dǎo)致學(xué)生χ識(shí)的掌握大打折扣,因此,還需要加強(qiáng)對(duì)教學(xué)方法的創(chuàng)新。另外,該院的計(jì)算機(jī)專業(yè)的理論教學(xué)學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí),每周分別安排2節(jié)理論,期間間隔時(shí)間太長,根據(jù)人類記憶曲線規(guī)律,學(xué)生容易遺忘,又不能及時(shí)實(shí)踐,導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。
2.3 實(shí)踐部分題目單一,缺乏創(chuàng)新
《算法分析與設(shè)計(jì)》課程實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)是為了培養(yǎng)具有較強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的綜合應(yīng)用型人才,但目前實(shí)驗(yàn)大綱的內(nèi)容多為驗(yàn)證性題目,忽視了應(yīng)用性、設(shè)計(jì)性以及綜合性訓(xùn)練,導(dǎo)致學(xué)生一直處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài),欠缺激情,也無法深入、全面思考自己學(xué)習(xí)的知識(shí),在實(shí)際應(yīng)用過程中有效提高自身水平,也不符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)際要求。
2.4 考核方式單一,具有局限性
目前該課程的考核方式,主要采用理論+上機(jī)考試+考勤的方式,其中理論占70%,上機(jī)考試占20%,考勤占10%。理論考試采用課程結(jié)束后閉卷考試,考核內(nèi)容為課程教學(xué)中涉及的各個(gè)理論知識(shí)點(diǎn)。上機(jī)考試所占比重較小,勢必導(dǎo)致學(xué)生精力投入較少。
2.5 與應(yīng)用型人才培養(yǎng)相匹配的師資力量有待于加強(qiáng)
算法課程是一門專業(yè)課,專業(yè)性強(qiáng)、理論程度深、實(shí)踐性強(qiáng)。根據(jù)該課程設(shè)計(jì)思路,對(duì)主講教師的專業(yè)功底及教學(xué)方法等方面都提出很高的要求,而現(xiàn)有主講教師存在知識(shí)與技能或這或那的短邊約束,學(xué)歷、職稱和技能都有很大的提升空間。
2.6 針對(duì)不同專業(yè)的教學(xué)存在“一刀切”現(xiàn)象
該院開設(shè)算法課程的有計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè),還有校企合作的軟件外包專業(yè),目前的教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)安排相同,沒有區(qū)分不同專業(yè)學(xué)生對(duì)于課程不同程度的要求,無法做到因材施教。
3 思路與策略
針對(duì)目前教學(xué)過程中存在的問題,結(jié)合目前正在進(jìn)行的課程建設(shè)項(xiàng)目,對(duì)算法課程的教學(xué)方法及思路進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
3.1 建立和完善教學(xué)資源,建立網(wǎng)絡(luò)一體化教學(xué)資源體系
根據(jù)教學(xué)需求,需要研制開發(fā)適合于應(yīng)用拓展型本科生基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)資源。主要包括:課程標(biāo)準(zhǔn)(含知識(shí)與方法體系、基本應(yīng)用技能、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)和實(shí)施規(guī)范等)、主體教材、案例與實(shí)踐(實(shí)驗(yàn))教程、擴(kuò)展性閱讀資料、教師教學(xué)指南、學(xué)生學(xué)習(xí)指南、練習(xí)題庫、測試題庫等。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),提供給學(xué)生全面的教學(xué)資料,提高課下學(xué)習(xí)的興趣。
同時(shí)有條件也可以建立該課程的專屬網(wǎng)站,主要包括用戶管理、資源管理、教學(xué)管理、自主學(xué)習(xí)、專題研究、實(shí)驗(yàn)示范、教學(xué)評(píng)價(jià)及網(wǎng)上交流等主要模塊。
3.2 改革教學(xué)方法,深化教學(xué)改革
課堂教學(xué)中重視教學(xué)方式、教學(xué)手段的現(xiàn)代化和多樣化,在理論教學(xué)過程中,充分運(yùn)用現(xiàn)代化、多媒體教學(xué)手段,采用案例式、互動(dòng)式、啟發(fā)式教學(xué),強(qiáng)化理論知識(shí)的學(xué)習(xí)效果。在實(shí)踐中總結(jié)出符合按分級(jí)教學(xué)培養(yǎng)所需要的課程教學(xué)結(jié)構(gòu)模式和教學(xué)要求方案。另外充分利用網(wǎng)絡(luò),開設(shè)網(wǎng)上教學(xué)交流平臺(tái),通過學(xué)術(shù)講座、師生研討等途徑,扎實(shí)學(xué)生理論知識(shí),擴(kuò)大學(xué)生的學(xué)術(shù)視野。
教學(xué)改革是學(xué)校各項(xiàng)改革的核心,也是提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證。為了培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、創(chuàng)新能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、適應(yīng)21世紀(jì)社會(huì)發(fā)展需要的新型人才,構(gòu)建了課堂教學(xué)、實(shí)踐活動(dòng)、科學(xué)研究三位一體的培養(yǎng)模式,同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)算法的興趣,強(qiáng)化建模能力的綜合培養(yǎng),鼓勵(lì)學(xué)生參加各類算法設(shè)計(jì)競賽,鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的研究課題。
3.3 重構(gòu)實(shí)驗(yàn)題目,改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
《算法分析與設(shè)計(jì)》實(shí)踐課程需要學(xué)生深入理解算法的基本概念和基本理論基礎(chǔ)上,指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐,來培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
實(shí)踐教學(xué)的實(shí)驗(yàn)題目不僅應(yīng)該具備驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),還應(yīng)該包括創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)等,還可設(shè)置自選題目,來滿足不同專業(yè)、不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,體現(xiàn)專業(yè)教學(xué)改革的應(yīng)用性、實(shí)踐性和操作性。
3.4 采用多元化的考核方式,強(qiáng)調(diào)考核學(xué)生的應(yīng)用能力
教學(xué)的是否成功除了倚賴教學(xué)方式和內(nèi)容,也取決于課程考核方式,這決定了被教育者投入精力的程度。傳統(tǒng)教學(xué)中往往非常注重理論考試成績,忽略實(shí)踐部分的考核。
隨著教學(xué)模式朝著“強(qiáng)調(diào)實(shí)踐突出應(yīng)用”方向的改變,課程的考核方式也應(yīng)該采用更加科學(xué)的方式,從過去單純對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的考核轉(zhuǎn)向知識(shí)與能力并重,如加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐應(yīng)用能力的考評(píng)。改革考核方式,從過去單一的期末閉卷考試轉(zhuǎn)向增加平時(shí)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力考試與考核的內(nèi)容。上機(jī)考試也在課程結(jié)束后,專門安排考試時(shí)間(擬定為2 h),學(xué)生在指定機(jī)房,根據(jù)現(xiàn)場公布的上機(jī)考試要求答題。如此,注重考核學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力以及實(shí)際應(yīng)用能力,從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。
3.5 建設(shè)一支教學(xué)水平過硬的合格師資隊(duì)伍
要培養(yǎng)合格應(yīng)用型人才,一定要打造一支思想素質(zhì)好,業(yè)務(wù)能力強(qiáng),職稱結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)及學(xué)歷結(jié)構(gòu)合理的師資隊(duì)伍,具體措施包括:努力提高教師的業(yè)務(wù)水平,改善師資結(jié)構(gòu)。將采取各種有效措施,進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)隊(duì)伍結(jié)構(gòu),完善學(xué)科人才梯隊(duì),建設(shè)相得益彰的學(xué)術(shù)隊(duì)伍;加教研型、應(yīng)用型教師的培養(yǎng),鼓勵(lì)教師進(jìn)行教學(xué)改革的實(shí)踐探討。鼓勵(lì)教師在教學(xué)領(lǐng)域里大膽改革創(chuàng)新,爭取出一批高水平、獲獎(jiǎng)層次高的教學(xué)成果。建立健全教師進(jìn)修、訪學(xué)、培訓(xùn)、兼職制度,條件允許,有針對(duì)性的在職進(jìn)修、訪學(xué)及國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流等或者高層次人才引進(jìn)。
3.6 針對(duì)不同專業(yè),建立多層次的教學(xué)體系
為了更好地滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求,課程教學(xué)過程中需要結(jié)合不同專業(yè)、不同系別以及不同層次教學(xué)對(duì)象因材施教,安排不同的教學(xué)內(nèi)容,實(shí)施不同的教學(xué)模式,采用不同的考核方式。
4 結(jié)語
綜上所述,《算法設(shè)計(jì)與分析》課程教學(xué)改革圍繞“應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色名校建設(shè)工程”中人才培養(yǎng)的總體目標(biāo),堅(jiān)持“知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的原則,拓寬基礎(chǔ)、增強(qiáng)適應(yīng)性,處理好基礎(chǔ)課程與專業(yè)教學(xué)的關(guān)系,打破舊的傳統(tǒng)教學(xué)模式,適應(yīng)新的課程體系要求。建立符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和知識(shí)結(jié)構(gòu)的課程體系、課程內(nèi)容,以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)及創(chuàng)新能力為整體建設(shè)目標(biāo),素質(zhì)教育貫徹到課程建設(shè)之中,形成符合現(xiàn)代教育規(guī)律、體現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求并具有鮮明特色的教學(xué)研究和改革成果,實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程設(shè)置與社會(huì)實(shí)際需要有機(jī)結(jié)合,使學(xué)生具有扎實(shí)的理論知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐技能和全面發(fā)展的綜合素質(zhì),拓寬學(xué)生的就業(yè)渠道,為計(jì)算機(jī)學(xué)科長遠(yuǎn)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]陳龍猛.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)[J].計(jì)算機(jī)教育,2010(14):53-55.
[2]曲德祥.關(guān)于實(shí)踐教學(xué)中算法設(shè)計(jì)與分析課程的研究及應(yīng)用[J].信息技術(shù)與信息化,2012(1):61-63.
關(guān)鍵詞:大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ);課程體系;實(shí)驗(yàn)課
一、引言
大學(xué)生的計(jì)算機(jī)能力培養(yǎng)是當(dāng)代大學(xué)生能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育的重要組成部分。目前,我國的大部分高校都開設(shè)了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)這門課程。這門課程的開設(shè)目的是為非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)的一門公共基礎(chǔ)課,課程旨在研究現(xiàn)有技術(shù)背景和社會(huì)需求下,如何培養(yǎng)大學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)來認(rèn)知和解決問題的能力,為學(xué)生熟悉信息化社會(huì)中的各項(xiàng)基本應(yīng)用、適應(yīng)未來的社會(huì)需要奠定良好的基礎(chǔ)。但是,隨著科技的發(fā)展,軟件、硬件的頻繁更新,以及全國各地的高中的師資力量分配的不夠均衡等原因,導(dǎo)致現(xiàn)在的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程并不能真正達(dá)到課程設(shè)置的初衷,在一定程度上并不能真正滿足學(xué)生對(duì)知識(shí)的需求及社會(huì)對(duì)人才的渴望。為了解決這一問題,本文嘗試從大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)課程體系的改革入手,探索新的大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課體系的建立,以使學(xué)生在有限的學(xué)習(xí)時(shí)間里取得最大的收獲。
二、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的現(xiàn)狀分析
(一)目前,我國高校普遍大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)普遍存在實(shí)驗(yàn)課緊跟理論課的節(jié)奏,沒有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課體系的問題大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科,內(nèi)容廣泛,包括中文錄入技巧、OFFICE辦公軟件的使用、圖像處理、動(dòng)畫制作、網(wǎng)頁制作、INTER-NET基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)安全等方面的知識(shí)。但是由于課時(shí)所限,現(xiàn)在這門課程普遍是以辦公軟件為主要講授對(duì)象,其他的方面只是略微講授一下,并沒有達(dá)到預(yù)期的效果。
(二)實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立,不夠綜合,不夠系統(tǒng)。學(xué)生學(xué)的許多知識(shí)不能夠融會(huì)貫通實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)這門課的普通問題,授課內(nèi)容的百分之九十都是需要通過大量的實(shí)驗(yàn)操作才能加深理論知識(shí)的理解、消化和吸收?,F(xiàn)實(shí)的情況是只有部分內(nèi)容進(jìn)行上機(jī)操作,其他的都沒有機(jī)會(huì)實(shí)踐。這樣就造成了學(xué)生為知識(shí)的理解不夠透徹,知識(shí)掌握不夠全面,不夠系統(tǒng)。
(三)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)操作的水平參差不齊,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的安排相對(duì)不夠合理,不能完全滿足學(xué)生的需求高校的學(xué)生來自全國各地高中,而全國各地的高中由于地域的差別等原因,師資力量也相差懸殊。有的學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)前對(duì)計(jì)算機(jī)的的基礎(chǔ)操作已經(jīng)爛熟于心了,而有的學(xué)生甚至都沒怎么接觸過計(jì)算機(jī),這樣導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課的進(jìn)程出現(xiàn)很大的差別。
三、構(gòu)建大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系的探索
(一)有目標(biāo)、有計(jì)劃地增加實(shí)驗(yàn)課在整個(gè)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系中的比重大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)際上是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,然而,許多高校在設(shè)置課程時(shí),往往將其分成理論課的實(shí)驗(yàn)課來上,這樣其實(shí)會(huì)一定程度地破壞很多知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性和連貫性。解決方法是減少理論課時(shí)數(shù),增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)?;蛘哒f,直接都改為實(shí)驗(yàn)室上課,學(xué)生在機(jī)器旁邊聽課邊實(shí)踐,效果要優(yōu)于理論加實(shí)驗(yàn)的方式。
(二)探索構(gòu)建系統(tǒng)的、完備的、獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課課程體系現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)課多是依附于理論課,內(nèi)容不夠系統(tǒng),知識(shí)相對(duì)獨(dú)立,不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合掌握。在新的實(shí)驗(yàn)課課程體系中從三方面解決上述的問題。首先,以辦工自動(dòng)化軟件知識(shí)為例,從知識(shí)層面上,將內(nèi)容系統(tǒng)化。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中,先以知識(shí)點(diǎn)為中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置,這是第一層次的實(shí)驗(yàn),如表格的操作;其次,在每個(gè)章節(jié)結(jié)束時(shí)以整個(gè)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)為中心設(shè)置初步綜合實(shí)驗(yàn),如圖文混排;第三,以整個(gè)軟件為中心,設(shè)置綜合實(shí)驗(yàn),如WORD綜合實(shí)驗(yàn);最后,將相關(guān)軟件相結(jié)合,設(shè)置跨軟件的實(shí)驗(yàn),如,在WORD中插入一幅圖片,而該圖片在插入前需使用PHOTOSHOP圖像處理軟件預(yù)先處理一下,等等此類的綜合實(shí)驗(yàn)。如此,學(xué)生可以在學(xué)習(xí)新的知識(shí)的同時(shí)對(duì)前面的知識(shí)有所回顧,以及對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)性有更深層次的理解。其次,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編排上需要調(diào)整,不要完全依附于理論課內(nèi)容的順序。在授課的過程中,由于課時(shí)的限制,有很多軟件不能細(xì)致的講授,但是并不代表這個(gè)軟件不重要,要想解決這個(gè)問題,可以通過合理地編排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,讓學(xué)生在課余時(shí)間完成,課堂老師認(rèn)真檢查,這樣就可以彌補(bǔ)課堂時(shí)間不足的問題。但是,這樣一來,就要求教師所編排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一定要具體、細(xì)致、步驟清晰,語言淺顯易懂,便于學(xué)生的理解和操作。同時(shí),要求為這種學(xué)習(xí)方式配置嚴(yán)格的考核方式,只有嚴(yán)格考核才能有效保證學(xué)生的課余學(xué)習(xí)的品質(zhì)。考核方式中可以將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為必做部分和選做部分,比如多媒體這一章,內(nèi)容包含音頻、視頻、圖像處理、動(dòng)畫等很多知識(shí),每個(gè)內(nèi)容其實(shí)都可以單獨(dú)成為一門課程來講解,為了讓學(xué)生的學(xué)習(xí)有針對(duì)性,可以將這些內(nèi)容劃分為必學(xué)和選學(xué)兩類,學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣來選擇相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來學(xué)習(xí)。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中可以更加了解自己在哪個(gè)方面的優(yōu)勢和興趣所在,以便為將來的選修課打下良好的基礎(chǔ)。在選修課中可以更加深入的學(xué)習(xí)這個(gè)學(xué)科,做到有的放矢,因材施教。最后,為了達(dá)到更好的教學(xué)效果,可以采取分層次教學(xué)的模式,針對(duì)學(xué)生不同的水平安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。由于學(xué)生入學(xué)前的計(jì)算機(jī)操作的水平參差不齊,相同的內(nèi)容對(duì)不同的學(xué)生肯定是不合時(shí)宜的,為了使學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)課堂的時(shí)間,可以把每次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)置為必做內(nèi)容和選做內(nèi)容并配合相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,讓學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際水平進(jìn)行自主選擇,給學(xué)生更多的選擇空間有助于學(xué)生的身心健康發(fā)展,同時(shí)可以最大程度地激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,最大程度發(fā)揮學(xué)生的潛力。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟和社會(huì)信息化的程度不斷加深的今天,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)只有從學(xué)生的實(shí)際需求出發(fā),從社會(huì)對(duì)人才的實(shí)際需要出發(fā),緊跟時(shí)代前進(jìn)的腳步,不斷更新理論教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式,不斷探索適合的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)體系,才能取得預(yù)期的教學(xué)效果,才能使學(xué)生適應(yīng)不斷發(fā)展的信息化社會(huì)的節(jié)奏。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù);教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法;應(yīng)用型人才培養(yǎng)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步與普及,社會(huì)對(duì)人們?cè)诠ぷ骱蜕钪械挠?jì)算機(jī)應(yīng)用水平要求越來越高[1],具備基本的計(jì)算機(jī)操作能力已經(jīng)不能很好地滿足本科生的學(xué)習(xí)和未來的工作需要。如何培養(yǎng)和提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)技能已經(jīng)成為高校應(yīng)用性人才培養(yǎng)[2-3]的重要課題。計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)課程的教學(xué)研究和實(shí)踐在計(jì)算機(jī)課程體系的建設(shè)和改革中起到重要作用,也將對(duì)本科生計(jì)算機(jī)實(shí)用技能培養(yǎng)起到關(guān)鍵性作用。
1 大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)用技能教學(xué)現(xiàn)狀
非計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生的計(jì)算機(jī)基本能力的教育一般采用2+X的方式,即2門計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課(計(jì)算機(jī)信息技術(shù)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ))和1門或多門與專業(yè)相關(guān)的計(jì)算機(jī)課程(如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)基礎(chǔ)等)。通過以上課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠掌握一定的計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),具備一定的計(jì)算機(jī)基本操作能力,但還不能很好地滿足行業(yè)應(yīng)用中對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)用技能方面的需求,例如,能夠使用操作系統(tǒng),但不能對(duì)其進(jìn)行有效維護(hù),防范病毒等安全技能缺乏;能夠利用網(wǎng)絡(luò)查閱資料,但不能很好的配置網(wǎng)絡(luò),常見網(wǎng)絡(luò)使用問題的處理能力不強(qiáng)等[4]。不同專業(yè)中普遍存在著專業(yè)能力強(qiáng),計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力弱的問題。
2 計(jì)算機(jī)實(shí)用技能培養(yǎng)模式的探索
為使學(xué)生具備今后工作中一些必要的計(jì)算機(jī)實(shí)用技能,如計(jì)算機(jī)組裝調(diào)試技能、計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)維護(hù)技能、小型局域網(wǎng)組建技能、網(wǎng)絡(luò)常見故障處理技能、常見軟件高級(jí)使用技能等,我們建立了大學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)用技能培養(yǎng)的機(jī)制。
2.1 實(shí)用技能課程教學(xué)現(xiàn)狀
我校本科教學(xué)對(duì)于一直未開設(shè)計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)課程,而本科生計(jì)算機(jī)能力培養(yǎng)又迫在眉睫。參考教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的意見暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求(試行)》中關(guān)于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)要求,并結(jié)合我校的辦學(xué)定位及應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo),我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)信息部從2009年下半年,專門為本部和大興兩校區(qū)學(xué)生開設(shè)了計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)全校公共選修課。學(xué)時(shí)為24+16學(xué)時(shí)。其中24學(xué)時(shí)為授課,16學(xué)時(shí)為實(shí)驗(yàn)上機(jī)?,F(xiàn)開課三個(gè)學(xué)期、六個(gè)班次。
2.2 實(shí)用技術(shù)課程教學(xué)研究
實(shí)用技術(shù)課程是一門新開課,其教學(xué)對(duì)象、教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)、教學(xué)方法、考核方式都值得進(jìn)行大量研究和探索。
基金項(xiàng)目:2009北京建筑工程學(xué)院教研項(xiàng)目(Y09-32)。
作者簡介:孫雷,女,實(shí)驗(yàn)師,研究方向?yàn)殡娮有畔⒓夹g(shù)。
2.2.1 教學(xué)對(duì)象分層次
1) 修過計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的全校學(xué)生。
計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)課程的教學(xué)是一門非零起點(diǎn)的課程,2009―2010年第一學(xué)期開設(shè)該課程后,教學(xué)對(duì)象為先修過計(jì)算機(jī)信息技術(shù)基礎(chǔ)的全校學(xué)生,課程性質(zhì)為全校公共選修課。學(xué)生經(jīng)過近一年多的大學(xué)計(jì)算機(jī)類課程學(xué)習(xí)和實(shí)踐,技術(shù)技能程度有較大差異,學(xué)生可以根據(jù)自身情況選擇是否選修該課程,對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)用技能和方法進(jìn)行進(jìn)一步的提高。
2) 通過計(jì)算機(jī)信息技術(shù)分級(jí)考試的一年級(jí)新生。
目前入學(xué)的大一新生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平,存在參差不齊的情況,有些學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用嫻熟,而有的學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用幾乎可以說是“零起點(diǎn)”。根據(jù)學(xué)生情況,計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平的差異主要表現(xiàn)在:
① 城市生源的應(yīng)用水平好于農(nóng)村生源;
② 男生的應(yīng)用水平好于女生;
③ 漢族學(xué)生的應(yīng)用水平好于少數(shù)民族學(xué)生。
造成上述情況的原因主要有以下兩個(gè)方面:
一是由于我國各地區(qū)初高中教育資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡,尤其是計(jì)算機(jī)教育受地區(qū)軟硬件環(huán)境條件和師資資源的限制,存在城鄉(xiāng)差別、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和落后地區(qū)的差別;
二是對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)興趣的差異導(dǎo)致男女生應(yīng)用水平的差異,尤其是在計(jì)算機(jī)硬件組裝、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面表現(xiàn)比較明顯。
為解決教學(xué)安排一刀切所帶來的弊端[1],計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)教研室打破新生入學(xué)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)基礎(chǔ)課程為必修課的限制,從2009―2010年第一學(xué)期起對(duì)大一入學(xué)新生進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平分級(jí)考試,達(dá)到計(jì)算機(jī)信息技術(shù)基礎(chǔ)課免修標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生即可免修該課程,轉(zhuǎn)而選修計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)課。選課學(xué)生情況如表1所示。
2.2.2 教學(xué)內(nèi)容分模塊
為解決高校計(jì)算機(jī)類課程普遍存在的教學(xué)內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展、理論與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)的問題,教學(xué)內(nèi)容應(yīng)做到:1)跟上計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)日新月異發(fā)展形勢,做到教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn);2)盡最大努力滿足我校應(yīng)用性人才培養(yǎng)對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的要求,做到理論與實(shí)踐相結(jié)合;3)貼近學(xué)生的未來工作和日常生活,使學(xué)生能學(xué)以致用、學(xué)有所用、真正受益[1]。
根據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)課程教學(xué)需要,參考其他同類高校對(duì)于該課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置,我們將教學(xué)內(nèi)容分為三大基本部分,如表2所示。
模塊名稱 模塊細(xì)化 教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)
計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)優(yōu)化 計(jì)算機(jī)硬件組裝調(diào)試 通過實(shí)踐操作要求每個(gè)層次學(xué)生均能獨(dú)立完成計(jì)算機(jī)硬件拆裝、并能解決選配、組裝過程中兼容性的問題,獨(dú)立完成排除計(jì)算機(jī)一般硬件故障,具有一定獨(dú)立解決問題的能力,同時(shí)熟悉當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展趨勢。
操作系統(tǒng)優(yōu)化 要求每個(gè)層次學(xué)生通過學(xué)習(xí)實(shí)踐掌握系統(tǒng)如何安裝、合理劃分、釋放硬盤空間以及合理調(diào)整硬件“屬性參數(shù)”;系統(tǒng)優(yōu)化、升級(jí)方法和工具,具有保證系統(tǒng)高效率工作的能力。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 網(wǎng)絡(luò)的配置與檢測 要求每個(gè)層次學(xué)生掌握網(wǎng)線及網(wǎng)絡(luò)接口的判別,個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)備參數(shù)的檢測方法,IP地址的配置方法,使用ping命令測試網(wǎng)絡(luò)通暢程度;常用雙絞線的制作和檢測方法。
網(wǎng)絡(luò)安全使用和常見故障排除 要求每個(gè)層次學(xué)生掌握檢查本機(jī)是否中毒及被入侵的簡單測試方法,常用殺毒軟件的介紹及配置,計(jì)算機(jī)中病毒后的常用解決方法;計(jì)算機(jī)無法聯(lián)網(wǎng)的可能原因及檢測方法,常見IE修復(fù)方法。
常用軟件應(yīng)用 Office高級(jí)應(yīng)用 通過貼近的工作學(xué)習(xí)需要的實(shí)例練習(xí),要求學(xué)生熟練掌握Word長文檔的處理,郵件合并和文檔修訂方法等;Excel中數(shù)據(jù)列表中復(fù)雜公式和函數(shù)應(yīng)用、復(fù)雜排序、高級(jí)篩選,分類匯總和數(shù)據(jù)透視表等數(shù)據(jù)處理方法。
多媒體軟件的使用 通過貼近生活的實(shí)例練習(xí),要求學(xué)生熟練掌握多媒體音頻、視頻、圖像處理、動(dòng)畫制作、攝錄像素材的獲取和簡單處理的方法;基本掌握Photoshop CS4和繪聲繪影等音視頻、圖像處理軟件的使用。
2.2.3 教學(xué)方法多樣化
實(shí)用技術(shù)課程的教學(xué)方法根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和課程實(shí)用性的特點(diǎn),采用講授法、小組討論法、啟發(fā)式教學(xué)法、實(shí)踐式教學(xué)法相結(jié)合等多種方法。實(shí)用技術(shù)的授課選擇在校公共機(jī)房進(jìn)行,打破理論授課和學(xué)生實(shí)踐的界限。課程教學(xué)過程注重理論基礎(chǔ)上的實(shí)際操作能力的培養(yǎng),實(shí)踐性強(qiáng),采用教學(xué)課件講授,結(jié)合實(shí)例進(jìn)行演示操作,大量采用實(shí)踐式教學(xué)方法;對(duì)關(guān)鍵性概念、涉及面廣的問題可輔以課堂小組討論的形式。
舉例來說,在計(jì)算機(jī)硬件組裝的教學(xué)中,我們采用項(xiàng)目教學(xué)法,以小組為學(xué)習(xí)單位,讓學(xué)生完成一個(gè)計(jì)算機(jī)選配設(shè)計(jì)、報(bào)價(jià)、性能評(píng)價(jià)的教學(xué)項(xiàng)目,使學(xué)生獲得計(jì)算機(jī)硬件部件相關(guān)知識(shí),具備選配與組裝的能力。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)部分教學(xué)中大量采用啟發(fā)式教學(xué)法,通過讓學(xué)生思考回答與解決一些常見的問題,如計(jì)算機(jī)無法訪問網(wǎng)絡(luò)的可能原因,有什么具體檢測方法,個(gè)人計(jì)算機(jī)是否中毒和被入侵,如何檢查和防范等問題,達(dá)到相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)。
常用軟件應(yīng)用部分采用現(xiàn)場化的教學(xué)手段,用大量貼近工作和生活實(shí)際的教學(xué)實(shí)例演示,教師在授課同時(shí),讓學(xué)生同步動(dòng)手實(shí)踐,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)Office辦公軟件、多媒體軟件等實(shí)用軟件部分教學(xué)內(nèi)容的理解,提高學(xué)生的動(dòng)手能力,同時(shí)對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行及時(shí)反饋。
總之,實(shí)用技術(shù)課程教學(xué)中,無論哪種教學(xué)方法均采用以學(xué)生為中心,學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),實(shí)踐貫穿整個(gè)教學(xué)過程的教學(xué)模式。這種模式有效調(diào)動(dòng)全體學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,使學(xué)生既掌握實(shí)踐技能,又掌握相關(guān)理論知識(shí),也有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、解決實(shí)際問題的能力。
2.2.4 考核方式客觀化
計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)課程一門實(shí)踐性強(qiáng)的選修課程,為客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的理論和技能,考核方式采用平時(shí)成績和期末考查成績綜合評(píng)價(jià)的方式,如圖1所示。其中學(xué)生的上機(jī)作業(yè)及實(shí)踐操作練習(xí)成績作為平時(shí)成績,占考核總成績的30%;期末考查采用閉卷方式進(jìn)行,占課程考核總成績的70%。期末考查試卷題目類型主要為客觀選擇題,涉及理論知識(shí)、問題解決和故障排除、軟件應(yīng)用命令、實(shí)例調(diào)試等方面,對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)、軟硬件應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)技巧等方面進(jìn)行考查。
2.3 教學(xué)效果與反饋
為了解學(xué)生對(duì)于本課程教學(xué)方法和內(nèi)容的建議和意見,以便對(duì)實(shí)用技術(shù)課程的教學(xué)效果進(jìn)行客觀評(píng)價(jià),對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行不斷改進(jìn),我們?cè)诿總€(gè)學(xué)期末的考查試卷中都附加了課程調(diào)查問卷。問卷主要調(diào)查學(xué)生在經(jīng)過一個(gè)學(xué)期實(shí)用技術(shù)課程學(xué)習(xí)后在計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、常用軟件應(yīng)用技術(shù)方面的收獲以及在大學(xué)期間還希望學(xué)習(xí)哪些計(jì)算機(jī)的實(shí)用技能?
圖1 課程考核方式
通過對(duì)三個(gè)學(xué)期、六個(gè)班次發(fā)出的227份調(diào)查問卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,我們發(fā)現(xiàn)97.5%的同學(xué)認(rèn)為通過該課程學(xué)習(xí),掌握了教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實(shí)用技術(shù)知識(shí)和技能,對(duì)日后工作和學(xué)習(xí)有所幫助;有部分同學(xué)對(duì)課程內(nèi)容提出了自己的建設(shè)性意見,如希望課程能增加Dreamweaver網(wǎng)頁制作、Flas制作、3DMax等實(shí)用軟件介紹,增加網(wǎng)絡(luò)部分實(shí)踐的課時(shí),等等。我們將根據(jù)學(xué)生需求,在日后的課程中通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)的合理化安排和調(diào)整,將實(shí)用技術(shù)課程真正建設(shè)成一門能夠提高學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用方法和操作技能、并緊緊貼近學(xué)生學(xué)習(xí)生活需要和未來工作崗位計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力需求的課程。
3 結(jié)語
計(jì)算機(jī)實(shí)用技能已經(jīng)成為高校本科學(xué)生適用未來工作崗位和當(dāng)代信息化生活的必備技能。通過對(duì)實(shí)用技術(shù)課程教學(xué)研究,以及三個(gè)學(xué)期六個(gè)班次的教學(xué)實(shí)踐,我們?nèi)〉昧肆己玫慕虒W(xué)效果。在未來的教學(xué)研究實(shí)踐中,我們將不斷進(jìn)行教學(xué)改革,更新教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)方法,力圖做到與時(shí)俱進(jìn),因材施教,使實(shí)用技術(shù)課程真正成為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)用技能有利工具。
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Research on Course Teaching of Computer Practical Skills
SUN Lei, ZHANG Kun
(School of Computer Science and Networks, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China)
Abstract: To meet the needs of university applied personnel training and improve the undergraduate computer practical skills, we analyse on the situation of college students’ practical skills of computer, and explore the methods to open the course of computer practical skills, which is used to enhance students’ practical skills training. Some effective research and practice about the practical technology course content, teaching objects, teaching methods are done.
Key words: computer practical skills; teaching content; teaching method; applied personnel training
(上接57頁)
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Opinions on Design of Composition Principle of Computer Course Teaching
LI Liping
(Institute of Computer Science and Information Engineering, Harbin Normal University, Harbin 150025, China)
本文所指的培訓(xùn)幫扶模式是從大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程所屬學(xué)科特點(diǎn)出發(fā),設(shè)計(jì)相對(duì)合理并具有針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容,以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式,在教師培訓(xùn)指導(dǎo)和學(xué)生之間幫扶操作完成教學(xué)任務(wù),達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力或邏輯思維能力的一種教學(xué)模式。該教學(xué)模式可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中互相幫助,取長補(bǔ)短,共同進(jìn)步。長期以來,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)模式一直都是各高校研究的熱點(diǎn),目前比較流行的教學(xué)模式有分層教學(xué)模式、模塊化教學(xué)模式、利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)協(xié)助教學(xué)模式等。根據(jù)我校實(shí)際情況,將培訓(xùn)幫扶模式與上述教學(xué)模式做以下比較分析:
(1)分層模式,該教學(xué)模式根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)程度、水平能力和學(xué)習(xí)興趣等方面的差異對(duì)學(xué)生進(jìn)行分層次教學(xué),把水平能力相似的學(xué)生集中在一個(gè)教學(xué)班,根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況制定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃,采用不同的教學(xué)大綱,使用有針對(duì)性的教學(xué)方法和手段,使學(xué)生在原有基礎(chǔ)上提高,達(dá)到分層教學(xué)的目的。以計(jì)算機(jī)非專業(yè)為例,從歷年我校學(xué)生的學(xué)習(xí)情況來看,每個(gè)班級(jí)對(duì)計(jì)算機(jī)操作熟練的學(xué)生畢竟是少數(shù),大部分學(xué)生都沒有超越熟練或是掌握的程度,如果對(duì)學(xué)生進(jìn)行分層教學(xué),雖然能夠提高教學(xué)質(zhì)量,但不一定利于專業(yè)的發(fā)展,畢竟計(jì)算機(jī)是基礎(chǔ)課,師資的配備也會(huì)因此而重建,會(huì)加大許多不必要的工作量,另外,同一個(gè)層次的學(xué)生來自不同的班級(jí),這樣不便于教學(xué)管理和考核標(biāo)準(zhǔn)的制定。相反,采用培訓(xùn)幫扶模式,不用分班,將少數(shù)操作熟練的同學(xué)挑出來幫助那些操作不熟練或是有問題的學(xué)生,讓他們合作學(xué)習(xí),共同進(jìn)步,既能提高教學(xué)質(zhì)量又能便于管理和考核。
(2)模塊式教學(xué),該教學(xué)模式最適合各專業(yè)教材資源的建設(shè)。培訓(xùn)幫扶模式在教學(xué)設(shè)計(jì)上可以借鑒該模式資源的配置方法,選擇有針對(duì)性的教學(xué)資源適應(yīng)各學(xué)科學(xué)生的教學(xué)和學(xué)習(xí)。
(3)網(wǎng)絡(luò)協(xié)助教學(xué),該教學(xué)模式確實(shí)很好,也應(yīng)該成為我校下一步針對(duì)部分專業(yè)實(shí)施建設(shè)的重點(diǎn),但就目前情況來看,由于大部分非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生,對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)狀況一知半解,面對(duì)面的教學(xué)還是有必要的,計(jì)算機(jī)技能的培訓(xùn)也是必不可少的。
2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)環(huán)節(jié)的培訓(xùn)幫扶模式構(gòu)建
2.1基于培訓(xùn)幫扶模式的課程設(shè)計(jì)
具體實(shí)施計(jì)劃:任課老師根據(jù)專業(yè)和學(xué)生愛好,設(shè)計(jì)相對(duì)合理的理論課程內(nèi)容,采用多媒體教學(xué),以講授、討論溝通和交流以及答疑解惑為主。實(shí)踐教學(xué)需在機(jī)房人機(jī)一對(duì)一操作,課程內(nèi)容以計(jì)算機(jī)等級(jí)考試內(nèi)容為主,由任課老師帶領(lǐng),幫扶組長協(xié)助輔導(dǎo),邊講邊練,同步完成教學(xué)任務(wù),掌握各知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。任課老師需布置課堂及課后作業(yè)并認(rèn)真批改登記,幫扶組長在完成自己作業(yè)的同時(shí),協(xié)助任課老師指導(dǎo)本小組同學(xué)按時(shí)完成作業(yè)并上交,必要時(shí)協(xié)助任課老師進(jìn)行作業(yè)情況登記及問題總結(jié)。任課教師利用錄制軟件錄制上機(jī)操作視頻供學(xué)生課后復(fù)習(xí)和指導(dǎo)。任課老師設(shè)計(jì)課程素質(zhì)拓展范圍,供學(xué)生選擇、參與設(shè)計(jì)和制作,以便進(jìn)一步提高??尚行苑治觯焊鶕?jù)專業(yè)的不同,對(duì)理論教學(xué)應(yīng)把握教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度。比如,音樂表演專業(yè),可以在理論的介紹上淺顯一點(diǎn),而電子類專業(yè),可以稍微深入一點(diǎn)。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),對(duì)于不同的專業(yè)課程設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)也可以不一樣。如,音樂表演專業(yè),應(yīng)側(cè)重動(dòng)手操作能力的培養(yǎng),可以開設(shè)辦公自動(dòng)化軟件、圖像處理、動(dòng)畫制作等課程,而電子類專業(yè)應(yīng)側(cè)重邏輯思維能力的培養(yǎng),可以開設(shè)一些語言類課程。
2.2幫扶組長的選擇及幫扶對(duì)象的分配
具體實(shí)施計(jì)劃:從班級(jí)實(shí)際情況出發(fā)選擇學(xué)習(xí)態(tài)度端正,對(duì)計(jì)算機(jī)操作相對(duì)熟練而又熱心學(xué)生工作的學(xué)生作為本班級(jí)的幫扶組長,一個(gè)班級(jí)按照學(xué)生比例不超過1/5,每個(gè)幫扶組長負(fù)責(zé)班級(jí)至少1~5個(gè)同學(xué)的學(xué)習(xí),幫扶組長與幫扶對(duì)象可以雙向選擇,在不能選擇的情況下由任課老師指定。每個(gè)幫扶組長在能正常履行職責(zé)的同時(shí),可以享受該門課程加分政策,不能履行職責(zé)的幫扶組長不能加分,并隨時(shí)撤換,但不影響正常的學(xué)習(xí)考核??尚行苑治觯嚎梢酝ㄟ^問卷或測驗(yàn)進(jìn)一步選擇。在能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)又有加分政策,成績好的同學(xué)會(huì)樂于當(dāng)小組長,而成績一般的同學(xué)希望能夠得到幫助而提高也會(huì)踴躍加入小組行列。
2.3幫扶組長的職責(zé)范圍
具體實(shí)施計(jì)劃:幫扶組長的職責(zé)范圍應(yīng)在選定幫扶組長之前就告知,幫扶組長在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)起到至關(guān)重要的作用,他是任課老師和學(xué)生之間溝通的橋梁,幫扶組長在完成正常的學(xué)習(xí)任務(wù)以外,在任課老師的引導(dǎo)和指導(dǎo)下完成一些教學(xué)活動(dòng)。理論和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),幫扶組長除了完成正常的學(xué)習(xí)任務(wù)外,可以幫助任課老師根據(jù)專業(yè)需要把握理論知識(shí)的深度和廣度,幫助任課老師輔導(dǎo)跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,具體表現(xiàn)在,作業(yè)的輔導(dǎo)和批改,問題的總結(jié)等。另外,幫扶組長還可以組織本小組同學(xué)參與各項(xiàng)素質(zhì)拓展學(xué)習(xí)。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞:匯編語言;教學(xué)方法;課程群
作者簡介:蘇林萍(1967-),女,河北定州人,華北電力大學(xué)控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院,副教授;徐茹枝(1966-),女,江西上饒人,華北電力大學(xué)控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院,副教授。(北京?102206)
中圖分類號(hào):G642?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A?????文章編號(hào):1007-0079(2012)24-0060-01匯編語言課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門基礎(chǔ)主干課程,該課程與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)密切相關(guān)。主要介紹80X86CPU的指令系統(tǒng)、尋址方式、工作原理。通過該課程的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生使用匯編語言編寫程序的能力。加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制的理解,為學(xué)生開發(fā)系統(tǒng)軟件和與硬件相關(guān)的軟件打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
一、匯編語言課程教學(xué)現(xiàn)狀分析
1.與計(jì)算機(jī)硬件相關(guān),課程難度大
匯編語言課程是以特定的計(jì)算機(jī)硬件為基礎(chǔ)的,現(xiàn)在我國高等學(xué)校中普遍以80X86CPU系列計(jì)算機(jī)作為教學(xué)模型。首先介紹80X86CPU的工作方式、指令系統(tǒng)、尋址方式等與硬件有關(guān)的知識(shí),然后講解匯編語言的編程方法和技巧,最后介紹系統(tǒng)輸入/輸出功能調(diào)用和有關(guān)文件的編程方法。匯編語言課程通常開設(shè)在大學(xué)的第三學(xué)期或第四學(xué)期,學(xué)生只有高級(jí)語言的基礎(chǔ),習(xí)慣于高級(jí)語言的自然表達(dá)形式。學(xué)生具備的計(jì)算機(jī)硬件的知識(shí)非常少,所以學(xué)習(xí)匯編語言課程時(shí)會(huì)感到非常困難,難于適應(yīng)復(fù)雜的低級(jí)語言。特別是在開始學(xué)習(xí)階段,許多學(xué)生經(jīng)常混淆寄存器、內(nèi)存,地址、內(nèi)容等基本概念。
2.課程內(nèi)容單一,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足
目前多數(shù)高校講授匯編語言課程的主要目標(biāo)是使學(xué)生掌握一種編程語言。因?yàn)閰R編語言比較難學(xué),如果在教學(xué)中單純強(qiáng)調(diào)掌握編程技術(shù),學(xué)生可能失去學(xué)習(xí)該課程的興趣。在匯編語言中既沒有分支語句也沒有循環(huán)語句,學(xué)生必須使用比較指令和條件轉(zhuǎn)移指令來構(gòu)造出分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。學(xué)生更愿意選擇易于理解和編寫程序的高級(jí)語言,如C、C++、JAVA等。不喜歡使用復(fù)雜的匯編語言來編寫程序。學(xué)生不了解匯編語言與其他課程的關(guān)系,只是把它當(dāng)作一門必須參加考試的課程對(duì)待。
二、匯編語言教學(xué)改革的思想和方法
1.明確課程的目標(biāo)
根據(jù)匯編語言教學(xué)大綱的要求,掌握一種基于硬件的匯編語言編程技術(shù)是課程的基本目標(biāo)和要求。在教學(xué)中可以將匯編語言與一種高級(jí)語言(如C語言)進(jìn)行比較,通過學(xué)習(xí)匯編語言使學(xué)生更深刻地理解高級(jí)語言的工作原理。例如C中數(shù)組是連續(xù)的存儲(chǔ)空間,相對(duì)于匯編語言中的寄存器相對(duì)尋址方式;C指針的概念在匯編中就是內(nèi)存單元的地址,是寄存器間接尋址方式;C函數(shù)中的參數(shù)傳遞,是用匯編語言中的堆棧段(STACK)實(shí)現(xiàn)的。前面提到的幾個(gè)問題是C語言課程中的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn),學(xué)生不易理解和掌握。通過匯編語言課程分析C語言中的這些問題,可以使學(xué)生從計(jì)算機(jī)的工作原理角度出發(fā)真正理解了C語言中的這些知識(shí),并且掌握了C語言編譯執(zhí)行的過程,知道高級(jí)語言中分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)在執(zhí)行時(shí)需要翻譯成一條一條的指令來完成。從計(jì)算機(jī)工作原理入手講解匯編語言可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)一門計(jì)算機(jī)語言的同時(shí)深入理解計(jì)算機(jī)的工作原理,這是在高級(jí)語言教學(xué)中很難實(shí)現(xiàn)的。
教師在開始上課時(shí),首先提出課程的目標(biāo)和要求,同時(shí)要告訴學(xué)生匯編語言課程是《計(jì)算機(jī)組成原理》、《計(jì)算機(jī)接口與通訊技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》、《單片機(jī)原理》等課程的先修課,學(xué)好本課程會(huì)為其他相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.課程群的建設(shè)
傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,每位教師更多關(guān)注本課程的內(nèi)容,很少考慮本課程對(duì)后續(xù)課程的影響以及課程之間的知識(shí)重復(fù)和交叉的問題。為了更好地培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的軟硬件綜合能力,將《計(jì)算機(jī)組成原理》、《匯編語言程序設(shè)計(jì)》及《計(jì)算機(jī)接口與通訊技術(shù)》三門課程納入到一個(gè)課程群來建設(shè)是十分必要的。建立基于軟硬件綜合能力培養(yǎng)的新教學(xué)體系和新實(shí)驗(yàn)?zāi)J?。首先,這三門課程從內(nèi)容上是相互關(guān)聯(lián)的,例如匯編語言與計(jì)算機(jī)組成原理中都涉及到指令系統(tǒng)和尋址方式的章節(jié),區(qū)別在于匯編語言是針對(duì)80X86CPU機(jī)型的,而計(jì)算機(jī)組成原理是不針對(duì)具體機(jī)型的。學(xué)生如果已經(jīng)完全掌握了匯編語言中的指令系統(tǒng)和尋址方式的概念,學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成原理時(shí)就易于理解和掌握該章節(jié)的內(nèi)容,教師也可以花費(fèi)較少的學(xué)時(shí)來完成該部分的教學(xué)。其次,這三門課程是相互影響的,例如在計(jì)算機(jī)接口課程的實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生需要使用匯編語言編寫接口程序。所以,匯編語言課程學(xué)習(xí)的好壞會(huì)直接影響到計(jì)算機(jī)組成原理和計(jì)算機(jī)接口課程的學(xué)習(xí)效果。
3.優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容
匯編語言課程中會(huì)用到二進(jìn)制、十六進(jìn)制、補(bǔ)碼等知識(shí),這些知識(shí)是先修課程信息技術(shù)基礎(chǔ)中的內(nèi)容。在匯編語言課程中可以將本課程中使用頻繁的補(bǔ)碼概念、數(shù)的溢出判斷等知識(shí)點(diǎn)強(qiáng)調(diào)說明,其他的內(nèi)容讓學(xué)生自己復(fù)習(xí),教師不必重復(fù)講解。
匯編語言指令多達(dá)幾百條,其中有的指令很少使用。所以在教學(xué)中要精心選取常用的指令,將功能相似的指令分組講解,選擇一組中某幾個(gè)指令詳細(xì)介紹指令的格式、功能和使用。在講解指令時(shí)教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)指令的方法,起到舉一反三的效果,當(dāng)學(xué)生今后遇到?jīng)]學(xué)過的指令時(shí)可以自主學(xué)習(xí)。如果將所有的指令集中講解,學(xué)生不易掌握。可以將指令分散到各個(gè)章節(jié)中,例如將比較指令和轉(zhuǎn)移指令分解到分支程序設(shè)計(jì)中,將串指令分解到循環(huán)程序設(shè)計(jì)中。指令要與程序相結(jié)合,讓學(xué)生在程序中學(xué)習(xí)指令、尋址方式和編程方法。
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CJFD)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫