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導語:在計算機導論課程的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優秀范文,愿這些內容能夠啟發您的創作靈感,引領您探索更多的創作可能。

中圖分類號:TP434 文獻標識碼:A 文章編號:16727800(2013)002017203
0 引言
《計算機導論》是計算機科學與技術專業的一門基礎課程,是該專業的前驅課程和核心課程,是計算機專業完備知識體系的概述。國內許多高校在大一都開設了該課程, 然而不同高校在計算機導論教學內容上具有明顯的層次性,不同類型學校及學生具備的基礎知識差異性較大。在教學中發現,該專業學生對專業知識缺乏全面認識,沒有一個整體邏輯體系,學習能力、解決問題能力較差。隨著信息技術的發展、知識更新的加快、學科知識的交叉融合,為使學生更好地建立專業思想和學習方法,本文對《計算機導論》的教學內容進行了研究。
1 教學目標
不同類型、層次的高校培養目標各不相同,地方本科院校培養的是應用型技術人才,因此,應符合實際制定專業培養目標,把握計算機導論在應用型的專業培養目標中的定位,發揮計算機導論的“五導”作用:導知識、導方法、導思維、導意識、導職業。
計算機導論涉及的知識范圍大而廣,新生不可能掌握所有內容,尤其是具體理論及實現能力,教學目標應切合實際。在研究教材及調研基礎上提出了如下目標:①系統了解該專業的基本知識與技能和應用前景,為后續課程學習、發展奠定基礎;②新生面對一切既新鮮又充滿疑惑,應為其學習方向進行良好的引導,激發對專業的興趣;③培養學生的思維、團隊協作、創新及知識重建能力和探究精神;④認知計算機領域解決問題的一般技術方案,從理論上升到應用,注重綜合能力的提高,追蹤當前熱點課題和研究方向;⑤培養良好的職業素養和習慣,了解就業崗位的特性,具備改善就業的能力。
2 教學內容
計算機導論課程構建是計算機教育面臨的一個重大問題,教學內容應以全局的視野將知識進行整體串聯,學科框架、課程知識、重要知識點、實踐能力及相互邏輯聯系向學生講明白透徹,深刻理解計算機對人類社會的推動作用, 培養學生的認知能力,樹立科學的方法論,達到教育目標。
2.1 教材內容與特點
目前各高校計算機導論教材版本多種多樣,基本都是依據CCC2002中相關內容和精神,或參照ACM和IEEECC2005編寫,主要介紹計算機系統、程序設計語言、軟件工程等專業的入門知識。主要特點是:
(1)課程以專業課為一章構成。將基礎知識、計算機組成原理、操作系統、計算機網絡、軟件工程等各為一章節進行編寫,專業課縮合拼湊成教材,沒有邏輯體系。
(2)將“計算機基礎”教材的內容添加進去。沒有把握計算機導論的專業基礎性質,與課程要求不符。
(3)強調理論、實踐少,知識與實驗教材內容更新滯后;前沿理論和新技術涉及少、更新慢。
(4)有的側重廣度,強調對計算機和計算機科學的廣泛理解;有的側重深度,以程序設計為主線并解決問題,強調計算機編程;有的則兼顧廣度和深度,強調廣度的中心主題,深度貫穿于廣度之間。
(5)以科普體裁體例編寫。與傳統教材不同,它采取通俗的文字,以普通故事或典型問題等方式介紹。
2.2 教學內容構建
計算機導論課程比較抽象,教學內容構建沒有統一的規范。教材的選擇不應拘于某種標準,應通過比較選取一本主要教材,輔以參考教材,優化整合教學內容,合理進行課堂設計。采取72學時進行教學,教學內容構建采取理論―實驗―實踐相結合的模式,用自頂向下的方法設計,以高屋建瓴的方式提出課題,再追求細節,結合教學實踐,在學生反饋的基礎上進行充實、改進,確定課程教學內容。
(1)理論教學內容。計算機導論理論內容包括:①計算機基礎知識。主要有計算機產生和發展、計算機系統、數據編碼和存儲、馮?諾依曼模型、計算機體系結構與數據組織、多核技術、計算機應用領域等;②計算學科。主要有計算機學科定義、計算學科劃分、知識體系、教學計劃與課程體系的核心內容、計算機產業與創新;③操作系統與網絡計算。主要有操作系統體系結構、通信與組網、網絡協議、安全、網格計算等;④程序設計語言。主要有程序概念、程序設計方法、數據基本結構、算法與復雜性、語言實現等;⑤數據庫。主要有模型與信息系統、數據庫系統、關系數據庫與設計、數據挖掘等;⑥軟件工程。主要有軟件工程學科、軟件開發模型、設計方法、測試與文檔編制等;⑦智能系統與人工智能。主要有智能與機器、知識與推理、語言處理、智能計算等;⑧圖形學與可視化計算。主要有圖形學、圖形系統、虛擬現實技術、人機交互與設計、多媒體技術;⑨離散結構與數值計算。主要有集合論、代數結構、圖論、數值計算、高性能計算、數學建模與計算機模擬等;⑩社會和職業道德。主要有計算機與道德、職業方向等。
(2)實驗教學內容。開設實驗教學內容是必不可少的,實驗教學內容要突出專業課程特色,針對大一學生,需編寫實驗指導書,并對原理進一步講解,通過豐富實例,從實驗向實踐過渡。理論教學與實驗教學可以靈活進行,包括內容與實驗順序。設計的實驗如下:①計算機部件認識與組裝,網絡硬件,組網與環境配置;②安裝虛擬機,在虛擬機上安裝操作系統與驅動程序,操作物理磁盤上的文件;進程調度、進程管理實驗;基于Windows的網絡通信驗證程序;③信息安全實驗,比如以流行的殺毒軟件為實例;④程序設計實驗(開發平臺與語言環境)、數據結構實驗等。主要包括數據操作,理解指令系統的組成,掌握機器指令的格式,理解程序的執行過程;結構化程序設計,熟悉程序結構,掌握C語言編寫的方法;加深理解遞歸及迭代的概念,掌握用C語言編寫遞歸及迭代程序的方法;算法綜合練習,熟悉結構化程序設計在算法中的應用;理解二分查找法的思想;⑤數據庫實驗:建立數據庫程序、數據庫編程;⑥軟件開發過程;⑦計算機圖形繪制與動畫制作;⑧設計網頁、構建簡單的網站、操作數據庫表等內容,認識HTML。
3 教學方法
計算機導論的特點及在計算機專業中承擔的角色,決定了在教學中需要采取多種靈活的教學方法。課程對授課的教師自身素質和專業能力有更高的要求,需對計算機科學發展、學科特點、知識結構等有一個整體把握,需長期從事一線教學科研工作的經驗體會,以教學目標為基礎深化教學方式,對學生進行更好的引導,理清思路,轉變學習觀念與方法。
(1)基于知識背景的教學方法。在教學過程中將講授的知識與其背景結合起來,使學生具有探求知識的欲望,為其提供更為廣闊的想象與思維空間,有利于培養學生的學科思維和學科意識。
(2)問題式教學方法。通過提出問題引導學生思索。例如,計算機學科的基本問題哥尼斯堡七橋問題引入圖論, 梵天塔問題引入遞歸、算法復雜性問題等,將問題抽象形式化,通過數學方法來解決。
(3)專題式教學方法。涉及到計算機專業的核心課程知識,可由不同的老師做專題講座。建議在有條件的情況下由學科帶頭人或骨干教師擔任主講,并使用多種教學手段進行教學。該方法可將密切聯系的課程進行整合,體現教師的專業性,獲得系統性的知識,打破以往孤立的授課方式。
(4)團隊式教學方法。課堂上將學生分成小組,按小組展開相關問題討論,對一些問題進行大膽的探討,使學生既融入學習氛圍,又培養了團隊意識。課后充分利用網絡平臺教學,建立輕松的學習環境。
(5)實驗教學主要以演示、模擬為主,演示具有代表性的實驗。有的實驗并不要求學生會做出來,通過觀察來激發學生思考,使學生更好地領會和理解相關的理論知識并在實驗中體會。實行分層次的實驗教學,對基礎較好的學生提出更高的要求,同時對基礎差的學生也是一個促進帶動。
4 考核方式
課程的考核方式是檢查教學效果的基本手段,反過來又促使教學的改進。計算機導論課程重在“導”,強調總體上的理解,而不是試圖要對每一個知識點都詳細講解,因此,應建立多元的課程考核方式,改變過去那種依賴“平時成績+考試成績”的模式。適應培養應用型人才目標,加大平時成績(60%)的考核力度,如問題式教學時的課堂表現、資料收集與整理、團隊教學參與情況及總結報告、實驗操作技能等;考試成績(30%);學習該課程后個人總結及未來規劃(10%)。在多元考核體系下使學生自主的參與進來,提高了學習的積極性,既輕松學習,又培養了各方面的能力,取得了良好的效果。
5 結語
《計算機導論》是一門基礎課程,但在教學上卻是一個難點。本文結合我校的實際情況,根據計算機導論課程的特點及教學中問題的反饋,在教學目標、教學內容及方式上進行了一定的探索和實踐。從學生反映來看,普遍認為新的教學方法能有助于更好地吸收課程知識,在學習該課程后對計算機專業有了一個宏觀的認識,改變了過去被動式的學習方式。
參考文獻:
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【關鍵詞】物聯網工程導論 計算機專業 專業擴展
近些年來計算機專業畢業生存在“就業難”的現象,很大一部分畢業生就業不是在自己的專業方向,另一方面相關的企業招不足需要的人才,存在著供需結構性失衡。國內外各類涉計算機專業的高校和學術團體都在積極探索計算機專業人才培養模式的改革,但由于受傳統教育思想以及教學計劃和本專業理論體系的影響,制訂的專業教學計劃仍然沒有脫離原課程體系的框架,既要培養學生較強的實踐能力,又要有完整的知識體系,使得一些理論深、難度大的課程在教學計劃中仍占有較大的比重,一些應用性較強新興發展的課程難以全面進入教學計劃。這樣一來造成了既沒有達到讓學生理論扎實又沒有培養好熟練的實踐能力,從而出現了一方面社會對計算機專業人才的大量需求,而另一方面大量的計算機專業的畢業生無法找到在本專業工作的機會。同時大學的各個專業都把計算機課程列為基礎課程,計算機專業畢業生不再具有多大的專業優勢。這些都對計算機專業的發展構成了挑戰。
一、計算機專業面臨的挑戰
隨著我國高等院校的數量逐年增加,在校生總數達到前所未有的數量,設有計算機專業的學校已經從20世紀60年代的50余所發展到今天的近千所,建立軟件專業的學校600多所。除了計算機系(學院)外,很多學校還建立了軟件職業學院、網絡學院、信息工程學院等院系。隨著信息技術在各行業的應用,極大地推動了人們學習計算機技術的熱情,同時也給計算機專業帶來巨大的挑戰,信息技術的全球化,使得各國紛紛在信息產業的各個方面搶占技術制高點,謀劃布局新的技術創新點。挑戰催生動力,創新獲得優勢。在此形勢下,迫使我們努力思考:計算機專業如何改變以適應發展帶來的挑戰?
二、物聯網技術給計算機專業發展帶來的新機遇
物聯網的概念是在1999年提出的。IOT(The Internet Things)也就是“物物相連的網絡”。“物聯網”是在“互聯網”的基礎上,將其用戶端延伸和擴展到任何物品和物品之間,進行信息交換和通信的一種網絡。通過射頻識別、紅外感應、全球定位系統、激光掃描、各種傳感器等信息感知設備,按照設定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息傳輸、計算、處理、知識挖掘,以實現智能識別、定位、跟蹤、監控和管理,達到對物理世界實時感知控制、實時管理和科學決策的目的,實現人與人、人與物、物與物之間的信息交互和無縫連接。
物聯網技術作為我國國家新型戰略產業的一項支撐技術,相關的研究活動和產業應用已經成為企業研究應用的一個熱點。各高校也積極設置、建設相關的專業,“物聯網工程”、“物聯網技術”、“物聯網應用”、“傳感網技術”、“智能電網”等涉物聯網的相關專業應運而生,同時還有很多的院校正在積極籌備和申請進入這個行列。
物聯網技術涉及的原有專業非常多,有計算機,電子、傳感器,自動化,自動控制、通信等等,還有相關的行業應用特點,使得物聯網技術成為一個涵蓋面廣,應用廣泛的一個大領域。而計算機專業20多年的發展使得其變成了一個常規專業,基本上90%以上的院校都有計算機相關專業,99%以上的院校都有計算機課程。計算機專業的畢業生風光不再了,生源萎縮了,計算機專業如何在物聯網大發展的形勢下,進行創新獲得新的生機與活力。需要將計算機專業特點和物聯網的知識體系聯系起來,找準自身定位,立足學生的長遠發展,進行課程創新,教學計劃更新。物聯網工程導論是一門物聯網技術的導入課,以宏觀的應用視角對物聯網技術的特點、發展、應用、展望進行論述,可以作為計算機專業的一個擴展,為進入物聯網研究作導入。
三、物聯網工程導論的課程特色
物聯網工程導論課程的綜合性強。作為典型的交叉學科,物聯網工程導論涉及的概念、原理、技術眾多,涉及計算機、通訊、電子、自動化的多個學科,具有很強的綜合性。其理論體系中很多應用原理都牽涉到復雜的學科聯系,很多概念也較宏觀 ,這在教學上對教師的知識面要求很高。
但在強調物聯網工程導論的融合背景的同時,應該看到它又是一門理論和應用關系十分密切的綜合性很強的課程 , 與計算機技術有著密不可分的聯系,具有較強的實踐性。要求學生不僅應該知道課程所涉及內容的來源和背景 , 掌握該課程的基礎知識和基本技能 , 同時還要求學生能夠應用所學理論通過設計編程實現,比如在課程中學習的多種編碼方法,都需要編程實現。
于此同時,物聯網工程導論課程內容與很多計算機專業課有著緊密的聯系,如互聯網絡、傳感器、自動控制、數據挖掘等內容,它的發展具有深厚的信息技術基礎,廣泛應用于工業、農業、安保、智能家居、軍事等領域。物聯網不是互聯網的簡單接入和應用,它將催生很多具有“計算、通信、控制、協同和自治”特征的智能設備和應用,必將引發計算機、網絡與信息技術在更大范圍更多領域更深層次的應用,帶動廣泛的學科交叉與融合,為計算機與信息技術的研究與發展提供更大的空間。
四、教學方法研究與設計
(一)強調學科背景,激發學習興趣
物聯網工程導論課程中運用了大量的計算機知識以及廣泛的應用前景,有眾多現實的應用例子,接受起來比較容易。很容易通過現實例子和應用展望激起學生的學習興趣。此外,由于物聯網工程導論所闡述的內容基本都是宏觀概念,部分學生在學習的過程中,會下意識地覺得物聯網太大,是搞科學研究人員學習的內容,對就業沒有什么太大的作用。這勢必會影響到學生正常的學習態度,從而影響整個課程的學習效果。
因此,我們設計在第一次課時,結合物聯網的學科特點以及與計算機的聯系,強調隨著通信和網絡技術的發展 , 人類已進入了信息化的社會, 大學生需要具有全面信息觀念和較好的信息處理能力,物聯網工程導論正是信息技術發展的前言。因此 , 學好這門課程就顯得尤為必要和重要,從而讓學好這門課程成為大學生自覺的行動。
(二)因材施教,打通學科聯系
物聯網工程導論目前主要是針對計算機相關專業大三的學生開設,此時的學生電路、數據結構等課程已于大二上全部學習結束,與物聯網工程導論同時開設的是一些專業課程,如網絡工程、信息系統等。如果這時過于強調物聯網工程導論中的理論知識,一方面,由于學生對理論課程的學習早已結束,部分知識已經淡忘,另一方面,剛開始接觸計算機的專業課程,興趣難免轉移。為此,針對學生特點,對授課內容做了如下調整:
首先由于物聯網工程導論涉及的內容很多、邏輯性很強,必須合理地篩選授課內容。在側重基本概念、基本原理和基本方法原則指導下,重點講授基礎的或者帶有普遍意義的知識點。在教學的過程中注意將授課內容與計算機學科聯系,如算法對程序設計的作用,施工技術對網絡性能的影響等。
其次強調概念、理論的物理意義,聯系應用以培養學習興趣。由于本課程的理論是通過多門學科交叉而來的,過度關注理論往往會使得學生感覺抽象、枯燥,漸漸造成學習興趣的下降。針對這種情況,應在保證基本概念以及簡單理論說明的前提下,淡化學科區分和界限,強調融合應用。同時增加課堂演示性實驗和課后實驗環節來保證學生對課程知識的理解。
(三)創新教學手段,培養學生職業技能
著名《學會生存》一書中指出:教育既有培養創造精神的力量,也有壓抑創造精神的力量,這就說明了教學方法,對學生的學習效果的重要性。為此在物聯網工程導論的授課過程中,除了采用傳統的老師講,學生聽的授課方式,更注重發揮學生的主體作用,采用了自主學習、課堂討論、小組研究、企業參觀等手段。
如:對于RFID模塊開發,首先由授課老師開發一個案例進行演示講解,進行學生分組,布置開發作業在課后進行分析開發,然后再在課堂上分組上臺進行展示解說 , 并讓下面的同學提出問題 , 在互動的過程中加深對該RFID模塊開發的理解,最后布置課后實踐,要求學生全部會簡單開發。通過自學、討論、實踐三個環節,使得學生們的學習熱情很高, 紛紛花大力氣查閱相關資料,積極討論,學生的積極性得到空前激發,對所學內容有了較深的理解。
五、結束語
物聯網工程導論是物聯網專業的一門基礎課程,也是最近幾年快速發展的一個課程,筆者從計算機專業的特點以及物聯網的快速發展的現狀,分析了該課程的特點,從教學內容,教學方法、教學手段、學生職業能力培養、學生創業能力等方面闡述了自己的思考體會,期望能對計算機專業的發展做一些專業擴展,使計算機專業的學科建設適應社會對信息化的需求。
參考文獻:
[1]吳功宜,等.物聯網工程導論[M].北京:機械工業出版社,2012.
關鍵詞:計算機基礎課程;原理;優化
一、整體性原理
整體性原理是系統論最基本的原理,揭示了要素和系統的關系。在教育領域,教師、學生、課程(基礎課程和專業課程)、學習環境、教學目標(基礎能力和專業能力)等要素構成了一個微觀的教育系統,各要素必須融于系統之中,成為一個整體。
就計算機基礎課程及專業課程教學而言,如何將其有機地融合為一個整體,可以從教學內容、教學方法、教學目標等方面進行融合。以旅游管理專業為例,Excel的公式使用是計算機基礎課程的教學目標之一,而統計旅游數據報表、旅游資費核算等是相關專業及企業崗位要求學生達成的專業技能。因此在計算機課程中融入專業知識,將計算機能力和專業能力的培養有機地結合起來,才能提高教學效率。
二、相關性原理
系統論中常常用“有機關聯性”來強調各個要素之間的相互關聯、相互作用。整個系統的運轉依靠各個要素的協調工作,如果某一個部件發生故障,整個系統的功能就會下降。同樣的,如果各個要素之間沒有有機的聯系,也不能發揮系統的整體優勢。
在微觀的教育系統中,教師根據教學目標(崗位需求)設計教學內容,并通過基礎課程和專業課程的形式,培養學生的綜合素質和職業能力。在這里只探討計算機基礎課程和專業課程之間的關系。南京旅游職業學院的馬衛等老師做了一項關于旅游從業人員計算機技能要求的調查,從調查數據中看出,行業軟件、Office辦公軟件、操作系統維護排在前三位。現在Office辦公軟件、操作系統已經納入計算機基礎課程培養目標中,遺憾的是行業軟件(如酒店信息管理系統等)的教學卻游離在外。這些行業軟件的講解通常是以專業課程形式單獨開設的,教師的講授很少深入到具體的計算機應用層面,更多的是理論知識的講解,實踐課大多流于形式。這種計算機基礎課程與專業課程的割裂狀態,造成了師資浪費和學生知識脫節的狀況,因此加強專業課程與計算機基礎課程的互通及聯系是改善課程教學情況、提高旅游專業學生從業能力的迫切需要。
三、有序性原理
系統論的有序性原理揭示了系統結構與功能的關系。系統的有序性通過結構來體現,包括空間排列的有序性和時間排列的有序性兩方面。
系統的有序性主要從功能方面來理解,就是說要素的組合排列形式要盡量適應功能的需要。教育的本質是一種動態的實踐活動,改變現有教學結構,可以提高教學效果,如在教學實踐和教學內容方面,重新規劃計算機課程和專業課程的教學,在計算機課中融入專業知識,在專業課中培養計算機技能。
現在大部分旅游高職院校,計算機基礎課程通常只在大一年級開設,大多數專業課程包括與計算機技能相關的專業課程在大二及以上年級開設,比如酒店信息管理系統等。從時間和內容上看存在一定的斷層現象。以旅游專業為例,面向專業需求開設相關的計算機課程示例如下:
第一階段注重基礎技能的培養,所有旅游專業學生在專業需求方面要求掌握文字處理、數據圖表、報表生成、收發郵件、信息收集等日常辦公技能,可開設的計算機課程包括操作系統、Word、Excel、Powerpoint、電子郵件、搜索引擎等,具體工作任務如旅游簡報制作、旅游景區介紹、收發郵件等。
第二階段偏重專業技能的培養,根據不同的專業需求開設不同的計算機課程。如旅游管理、酒店管理、旅行社等專業,要求重點掌握行業軟件的使用,可開設的計算機課程有Excel高階運用、數據庫、酒店信息管理系統、旅行社信息管理系統等,具體工作任務如旅游收益統計、員工工資管理;景區開發、旅游工藝品設計、城市園林等專業,要求重點掌握圖像編輯軟件,可開設的計算機課程有Photoshop、3D等,具體工作任務如景區圖片處理、旅游工藝品制作、園林制圖;旅游營銷等專業,要求重點掌握旅游電子商務、廣告宣傳,可開設的計算機課程有網頁制作、電子商務等,具體工作任務如旅游主題網站制作、旅游產品網絡營銷。
四、最優化原理
系統論追尋的最終目標是最優化。最優化是指系統內部與條件的相互作用,可以在一定條件下使得該系統最大限度地接近某一客觀標準,實現最優。最優化的形式,包括系統結構最優、運動過程最優、功能最優等。
傳統教學過于強調按照學科或專業進行分科組織教學,系統論教學強調用系統方法研究教學系統中各個要素之間的本質聯系,使各要素有機結合,共同完成教學系統的功能,以達到最優目標。把計算機技術作為一種工具融進專業課程的學習,可以促進學生在某一知識范圍或專業領域的學習。在某種程度上說教育系統的最優化可用教學目標的達成和學生職業能力的提高相結合作為評價標準,在這個標準下制訂教學方案,爭取最優結果。
參考文獻:
了解計算機導論課,在從“導論”來看,其主要的內容是對學生學習計算機專業時能夠長時間的進行指導。在學習的過程中使學生理解本專業各門課程的意義,以及所有課程之間的關系。“計算機導論”屬于計算機專業的一門先導專業的基礎課程,這門課程中的主線是對計算機與技術領域的基本知識、基本理論以及基本的技術方法的研究。由于計算機專業越來越受關注,因此在高職院校計算機的專業教學中,“計算機導論課”是計算機專業的最基礎的;理論課程,學習這門課程是為了培養學生從事計算機崗位工作的基本能力,在學習時對計算機專業的課程設置以及課程安排有逐步的了解,為以后學習本專業能夠提供良好的基礎。因此,在計算機專業中,開設“計算機導論”課十分的有必要。
1、 計算機導論課的現狀分析
通過對高職院校計算機專業的了解,在一些理工科的院校,對于計算機專業基本上是利用數學的模型來進行學習的,本專業具有一定的抽象性和科學性。在學習的過程中,要根據學生的實際情況進行具體的課程設置,剛開始的時候學生在學習中會遇到難度大、不能掌握、學習有困難的現象。通過分析,在高職院校對于本專業開設有兩種情況:以操作為主的入門教育,可能會開設一些例如:計算機文化基礎“等課程,雖然學生很容易了解,但是這就失去了,對于計算機導論的目的;對于本專業進行系統的教學,涉及多方面的理論、概念等,這時候由于內容太多、太雜,這就給學生在學習時帶來誤解,造成學習困難的思想,影響對計算機專業的學習。
2、 教學進行改革
對于計算機專業的學習,提倡的是:“以應用為目的,理論夠用為度“的思路,本專業強調的是:采用大量的教學案例,對教學的內容進行整體的優化,全面的改革在結構和內容上,倡導的是針對性和實用性的特點。在學習的過程中,不斷的更新計算機專業的技術要領,獲得更多的新知識。
在學習計算機專業的時候,我們將本專業的課程分為理論與實踐兩部分,對于理論的學習,是為了強化:導論,通過學生上機具體的操作,培養學生的動手能力,培養血紅色呢個實際應用的能力,將基礎的專業課程的基礎知識不斷的完善,由于計算機專業的各個學科的信息量比較大,學科之間發展的速度快。因此,該課程涉及的內容十分的豐富,所安排的理論課程要與計算機發展相吻合,了解計算機的基礎知識、各種應用的軟件、對于軟件的設計、編程、數據庫的應用、多媒體的應用,以及了解計算機網絡安全等。課程內容的安排主要是為了滿足應用技能做鋪墊。
在計算機的課程安排上,還要注重對于兩大能力的完善。計算機操作能力和應用軟件的使用能力,這兩種能力結合計算機的理論知識,針對高職院校的教學宗旨,強調技能,來逐步的培養學生的兩大能力,為學生奠定一定的計算機應用能力,關鍵是把技能放在:計算機硬件的系統組成、對于Windows操作系統上、應用軟件的使用等,完善對計算機的教學改革。
3、 教學內容的設計
在學習的過程中,開設“計算機導論“是為了培養學生的學習興趣以及對于本專業的研究。因此在教學的內容設計上要更加突出。在課程的安排上:了解的方面有:裸機:重點掌握基本的組成以及應用的工作原理;常用軟件:對于Windows以及應用軟件的使用;數據庫應用,各個軟件工程的系統開發問題;高級語言的編程問題;多媒體的了解,如何去處理音頻、視頻、文字效果以及數據壓縮的技術了解;Internet的應用,掌握計算機的基礎知識以及局域網的設置等;了解計算機網絡的安全,信息安全的必要性了解。
在學習時,教師創建的是1+2的教學體系:其中“1”指:學習理論知識,“2”指:操作能力和應用能力。計算機專業理論部分的學習內容包括了解計算機的發展史,學習計算機硬件和軟件知識;對于數據庫的應用;各個軟件的工程以及應用;高級語言的編程;多媒體技術;網絡應用以及計算機的安全問題。實踐部分的內容是:對辦公軟件的從操作,Word.Excel以及PPT的基本操作;數據庫ACCESS的操作,Internet的基本操作以及多媒體的技術操作等。這些屬于計算機專業的實踐部分,來加強專業人員的技術要領。
4、 教學方法以及教材建設改革
在高職院校的教學方法中,要不斷的進行更新,采用不同的方式來組織教學,因材施教,根據學生自身的掌握情況,具體的實施教學方式,這樣有助于激發學生的學習興趣,通過構建知識的結構來強調學科之間的關系,在教學中,教師要給學生提供不同的學習方法和學習指導,引導學生多元化的進行學習。針對計算機專業的課程設置,來加強學生對課程的了解,掌握基本的硬件和軟件知識,在授課的時候借助多媒體和CAI技術,活躍課堂的氣氛,提高學生的學習興趣,在學習的過程中,將理論與實際的操作融入到具體的生活中去,對于日程生活中的計算機應用進行模擬操作,以便學生更好的掌握計算機應用。
在計算機的教學中,加強對教材的建設十分有必要,合適的教材能夠推動教學的發展。要根據高職院校學生的具體情況編制適合的教材,力求知識新穎、簡單易懂,這樣能夠優化教材的課程編制。給學生提供好的教材資料,提高高職院校的教學目的。此外,進行教學活動時,離不開教材,教材是實施教學的基礎。好的教材能夠有效的推動教學的發展,因此,在教材的編寫方面,盡可能的以計算機導論作為校本教材,力求通俗簡明、求知創新,實施課程以優化教材為主。
結束語
對于學生綜合能力的培養,高職計算機導論課程是計算機課程的基礎,在教學的過程中,應該適應時展的需求,從多個方面進行改革,為學生構建起學習的平臺,讓學生在積極性、主動性及創造性得以發揮,從而提高教學的效率。
參考文獻
[1]李春奇.高職程序設計課程中生活實例教學法的探討[J].電腦知識與技術,2010(20).
關鍵詞:計算機導論;知識引導;方法引導;思維引導;意識引導;職業引導
在國際上,最有影響的計算機專業教學計劃當屬美國電氣電子工程師學會計算機協會(IEEE-CS)和美國計算機學會(ACM)在各個時期聯合的“計算教程”。1991年,IEEE-CS/ACM聯合了“計算教程1991(Computing Curricula 1991,簡稱CC1991)”。之后,又陸續了CC2001、CC2004和CC2005。
自CC1991后,我國計算機教育界就開始跟蹤分析工作。CC2001推出后,中國計算機學會教育專委會等學術團體的專家在參考CC2001的基礎上,在2002年出版了研究成果《中國計算機科學與技術學科教程2002》。在廣泛調研我國不同類型的高等學校和不同類型的IT企業的基礎上,并借鑒CC2004,教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會2006年編制并出版了《高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規范(試行)》。
上述文獻不僅對我國各高等學校計算機專業教學計劃的制定產生了重要影響,且均把計算機導論列為核心課程之一,作為計算機專業學生進入大學后的第一門專業課程。簡單地說,計算機導論的主要作用就是“五導”:導知識、導方法、導思維、導意識、導職業。
1導知識
按照教學計劃,雖然中小學要開設信息技術課程。但是,由于受重視程度、教學時間、實驗設備等因素的限制,學生在進入大學前所了解的計算機知識很少,大多數同學只是會一些Windows、Word等常用軟件的簡單操作。進入大學后,對于學習計算機專業的學生來說,在學習具體的專業課程之前,先從總體上了解和掌握一些基本的計算機專業知識,對于降低學習后續專業課程的難度、提高學習質量非常必要。
計算機導論的一個重要作用就是讓學生了解和掌握計算機基本知識,建立專業知識體系框架。把計算機導論作為第一門專業課程,實際上是一種面向學科的廣度優先的入門模式,這是一種理想的模式[1]。這種模式有兩個優點,一是能夠盡早使學生建立知識體系框架,有利于提高后續課程的學習質量;二是能夠盡早讓學生概要了解將要學習的后續課程的主要內容與作用,增強學習的目的性,有利于提高學生的學習興趣和學習主動性。
當然,這種教學模式要達到預期目的,需要選取合適的教學內容以及適合大學新生的計算機專業知識背景與理解能力的教學方法。我們選定的教學內容是計算機發展簡史、計算機專業知識體系、計算機組成知識、操作系統知識、計算機網絡知識、程序設計知識、軟件開發知識、計算機系統安全知識與職業道德、計算機領域的典型問題、計算機學科方法論等內容[2]。內容的介紹和講解要努力做到廣、淺、新、易、趣、思[3]:計算機專業引導性課程要包括計算機專業知識體系的各主要方面;對每一部分內容的介紹應從宏觀層面上進行,不宜深入,保持在高級科普的層次;要能反映計算機科學技術和產品的最新發展,使學生了解相關概念和術語的基本含義及新型電子產品的基本原理和功能;內容的敘述和講解要深入淺出、形象生動、通俗易懂,要適合一年級大學生的知識背景和對計算機知識的理解能力與思維方式;通過計算機導論課程,培養學生對計算機專業的興趣;在介紹一些基本的專業知識的基礎上,引導學生思考一些問題,為學好后續課程奠定基礎。
2導方法
大學新生入學后,一時還不適應大學的學習生活,雖然各學校都安排入學專業教育,但由于時間太短,效果不明顯。計算機導論作為新生入學后計算機專業的第一門專業課,教師不僅要向學生介紹一些計算機的基本知識,更需要在學習方法上給予適當的引導,指導學生盡快適應大學的學習方式。
中學時,學生的時間排得滿滿的,上課、早自習、晚自習、考試,學生幾乎沒有自己支配的時間。學生習慣由學校安排學習時間、由老師實施灌輸式教學。學生能做的就是按學校安排的時間,聽老師講課,完成老師留的作業,答老師發的考卷。由于學時充裕,高中老師能夠把教材上的內容講解得非常透徹,老師講完后,學生不用看書就可以做作業,而作業大多是有明確解題步驟和唯一答案的“剛性”作業。
到了大學,學生除了上課(包括實驗課)外,自由支配的時間多于上課時間。由于學時緊張,老師很難充分講解課堂上的全部教學內容,學生需要認真閱讀教材(甚至于教材上都沒有說清楚,需要查閱其他的參考書),一些作業是沒有明確答案的“柔性”作業,需要學生深入思考后給出自己的答案。作為工科的計算機專業,實踐環節至關重要,很多知識只有通過實踐才能真正理解和掌握。
相對于中學,計算機專業大學學習的特點就是:認真讀書、深入思考、勤于實踐。在聽老師講課的基礎上,一定要認真閱讀教材和參考書,要有個人深入理性的思考,還要重視實踐環節的學習。只有這樣,才能學好計算機專業。
在計算機導論教學中,教師要結合知識進行講授,引導學生轉變學習方法,盡快適應大學的學習方式。教師一方面要向學生講清楚大學學習特點,使學生從思想上主動適應大學學習方式;另一方面要設置適當的有大學特點的練習,使學生在練習中適應大學學習方式,如讀書報告、專題討論、小型制作等。
3導思維
計算思維(Computational Thinking)是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類行為,它包括了涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[4]。簡單說,計算思維是一種基于現代計算機求解實際問題的思維方式。在計算機得到廣泛應用的今天,各個領域的專業人員都需要培養計算思維,計算機領域的專業人員更應注重計算思維的培養。
文獻[4]給出的計算思維有幾個要點:1)計算思維采用了抽象和分解來迎戰龐雜的任務或者設計巨大復雜的系統;2)計算思維利用啟發式推理來尋求解答,就是在不確定情況下的規劃、學習和調度;3)計算思維是數學思維和工程思維的互補與融合;4)計算思維是概念化,不是程序化,不只是能為計算機編程,還要求在抽象的多個層次上思維。
在計算機導論課程中,教師要通過介紹程序設計、算法設計、計算機領域的典型問題、計算機學科中的數學方法與系統科學方法等內容來引導學生初步建立計算思維,為日后逐步建立起良好的計算思維奠定基礎。
4導意識
教育部在教高[2007]2號文件中明確提出要求:努力提高大學生的學習能力、創新能力、實踐能力、交流能力和社會適應能力[5]。應該說,在中學階段,由于高考競爭激烈,絕大數學生把可用時間全部用在了學習知識上,用在了完成各種各樣的作業題、模擬題和考試題上,無暇顧及到綜合素質與綜合能力的培養。進入大學,有了時間和機會,學生要有意識地培養和提高自身的綜合素質與綜合能力。
學習能力:這里主要是指自學能力。中小學主要是按照學校的安排學習,以接受教師的知識傳授為主。進入大學后,要有意識地培養自主安排學習計劃、自主獲取知識的能力,不僅要從課堂上學習知識,還要通過課后的讀書、思考和實踐等環節提高自學能力。
創新能力:創新就是用新思想、新方法和新技術解決現實中遇到的各種問題。良好的創新意識和創新能力是有效解決經濟和社會發展中面臨的各種挑戰,并在競爭中占先取勝的關鍵因素。作為大學生,要特別注重創新能力的培養。
實踐能力:實踐能力就是用所學知識分析和解決實際問題的能力,作為工科的計算機專業學生,更要注重實踐能力,課程實驗、課程設計、專業實習、科研訓練、科技競賽等環節都有助于提高實踐能力。
交流能力:在現代社會,作為計算機專業的大學生,無論畢業后直接就業,還是繼續深造攻讀碩士博士學位,總是要在一個團隊中工作和學習,與團隊內外人員的溝通交流對于高質量地完成自己所承擔的開發或研究工作至關重要。
社會適應能力:要樹立科學的世界觀和人生觀,要通過社會實踐等方式積極地認識社會、適應社會,把自己所學知識與社會中需要解決的實際問題相結合,為社會服務。面對順境或逆境具有較強的自我調整能力,既不為一時的成功而沾沾自喜,也不為一時的挫折而灰心喪氣,要有戰勝一切困難的勇氣和信心。
當然,并不是說,通過計算機導論一門課程的學習就能培養學生上述所有能力,而是通過計算機導論課程,引導學生樹立這樣一種意識:創新意識、實踐意識和綜合素質意識。有了這種意識,學生就會在后續的課程學習和實際活動中注重上述能力的訓練與培養,4年之后,大學畢業時就能具備較強的學習能力、創新能力、實踐能力、交流能力和社會適應能力,這無論對于繼續讀研深造和直接就業,都是非常必要的。
5導職業
進入大學,學生選定了所學專業,有了一個初步的職業和人生規劃。“凡事,預則立,不預則廢。”只有明確的奮斗目標才能使學習更具目的性和主動性。現在的大學生,在高中階段學習都很努力,除了有教師和家長的監督、鼓勵外,一個重要的因素就是有一個非常明確的目標:考大學。進入大學后,一少部分同學失去了努力的目標,覺得考研也好、就業也罷,都還是比較遙遠的事情,有了放松一下的心理和行動,導致學習上用功不夠,學習成績不理想,甚至于不能正常畢業。
計算機導論課程,結合教授學生計算機專業的基本知識和思維方法,引導學生初步確定自己的職業規劃,這個規劃也許會隨著時間的推移有所調整,但有一個規劃總比沒有要強。有志于繼續攻讀碩士、博士學位的學生,在掌握基本的理論知識和實踐技能的基礎上,要特別注重理論知識的深入學習和理論創新能力的提高,多用一些時間讀書和思考。考慮大學畢業后直接就業的學生,在掌握基本的理論知識和實踐技能的基礎上,要特別注重實踐能力和應用創新能力的提高,多用一些時間從事實際項目的開發和實驗。現在,各學校都開設了比較多的選修課程,提供了良好的實驗實習場地,就是為學生進行個性化發展創造條件。
6結語
計算機導論課程的重要作用在于引導,引導學生學習計算機專業的基本知識,引導學生盡快適應大學學習方式,引導學生初步建立計算思維,引導學生樹立綜合素質培養意識,引導學生進行合理的職業規劃。通過不斷更新教學理念和改進教學方法,充分發揮計算機導論的上述“五導”作用,為學生學好后續專業課程,成為高素質的大學畢業生打好基礎。
參考文獻:
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[4] J M Wing. Computational Thinkong[J]. Communications of ACM,2006,49(3):33-35.
[5] 教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見[S]. 教高[2007]2號文件.
Teaching Method Reform of Introduction to Computer Science and Its Five Guidance Roles in Undergraduate Teaching
YUAN Fang, WANG Bing, LI Jimin, ZHANG Ming
( College of Mathematics and Computer Science, Hebei University, Baoding 071002, China)
關鍵詞:電氣工程專業;課程體系;課程設置;專業方向
一、基本情況
伊利諾伊大學香檳分校在2013年《美國新聞和世界報導》(US News and World Report,簡稱USNews)電氣/電子/通信(Electrical / Electronic / Communications)專業本科排名中名列第4[1],綜合排名第46[2],在校本科生3萬。該校的電氣與計算機工程系(Department of Electrical and Computer Engineering,ECE系)下設兩個專業,電氣工程(Electrical Engineering,EE)和計算機工程(Computer Engineering,CompE)。兩個專業涵蓋了7個專業方向,如表1所示。由此看出,伊利諾伊大學的專業口徑非常寬,EE專業既包含強電領域也包含弱電領域,弱電領域包括了信息大類多個專業方向,它們幾乎對應國內高校不同的院系。伊利諾伊大學香檳分校實際上反映了美國大部分高校EE專業劃分的特點。
以下主要介紹EE專業的課程設置情況,分析過程以華中科技大學相關專業2010年培養方案情況為對照,便于了解中美兩國高校的差異。
二、課程體系分析
1. 分類課程要求
由表2分類課程要求看出,伊利諾伊大學畢業學分要求為128分[3],基礎科學、數學和人文社科等通識教育課程有56學分,占總學分43.8%,而華中科技大學畢業學分要求為182分,超過伊利諾伊大學42%,即使除去英語、政治等相關課程的學分,還是高出伊利諾伊大學不少。目前國內大學本科畢業學分要求超過美國高校是較普遍的現象。華中科技大學通識教育課程占總學分的42.3%,與伊利諾伊大學相近。
2. 專業課程要求
專業必修課和限選課如表3所示。可以看出,伊利諾伊大學的專業必修課數量略多于限選課,如果考慮20學分的專業任選課要求(見表2),那么必修課學分與選修課(含限選)學分基本相當,學生選課的自由度比較大。專業課的總學分約為67分。
反觀華中科技大學,必修課數量遠遠超過限選(5門)和任選(2門)課。必修課為93學分,專業課總學分約為105分。顯然,學生自主選課的余地遠小于伊利諾伊大學,這種狀況在國內其他高校也較為普遍。專業課總學分要求超過伊利諾伊大學近57%。
從表3所列課程看出,伊利諾伊大學的專業必修課都是電氣、信息學科非常基礎的課程。實際上5選3的限選課也都是很基礎的課程,并且至少能覆蓋3個專業方向。不僅如此,還明確提出了6學分非本系的專業課程要求(見表2),體現了該校對本科生寬廣知識面的培養要求,這也是美國高校的普遍特點,使畢業生有更好的社會適應性。而華中科技大學的專業必修課更多地反映了通信與信息專業特征,專業要求更“專”。這是國內高校與美國高校在專業設置上的差異導致的必然結果。
根據伊利諾伊大學香檳分校EE專業典型的學習流程[4]可知,表3中的課程關系如圖1所示。由此看出,EE專業課程從ECE110開始,其后主要有兩條相關度較高的課程路線:(1)ECE110 ECE190 ECE290 ECE385和ECE391;(2)ECE110 ECE210 ECE329、ECE313等。前一條主要是數字系統和計算機軟、硬件的相關內容;后一條主要是信號處理方法、場與波、工程應用概率及電子電路等相關內容。ECE110是EE專業的導論課,也是該專業的基礎平臺課程。頂層的5門課是5選3限選課,第6學期才開始學習這些針對不同專業方向的課程。
另外,ECE340半導體器件課程的基礎主要是物理等相關知識,所以不需要ECE110作為前提。ECE 445是四年級的一個設計項目實驗課程。
3. 典型課程介紹
這里僅對伊利諾伊大學的其中7門EE專業核心必修課和限選課做簡要介紹。
(1)ECE 110 電氣與計算機工程導論(Introduction to Electrical & Computer Engineering)。該課程在第二學期開設,為4學分必修課,不僅有隨課實驗,而且更重要。課程的教學目標是激發學生對專業學習的興趣,使他們較早接觸到電氣元件及它們在系統中的應用,并通過分析和設計提高學生解決問題的技能。課程綜合介紹電氣和計算機工程中精選出的基本概念和基本原理,涉及電路、電磁學、通信、電子學、控制、計算等知識。實驗和講課重點放在設計與實現一個自主移動小車的項目上。
課程主要內容:緒論;直流電路;電磁鐵,直流電機;二極管、三極管;傳感器、反饋和控制;數字邏輯;脈寬調制和通信;基本計算機組成。
實驗內容:實驗儀器設備;I-V 特性,KVL/KCL;小車電機;二極管及二極管電路;三極管;簡單的導航電路;調試;分叉循跡導航;脈寬調制;子電路合成(系統集成)。
特點:很特別的專業導論課程。內容龐雜,涉及很寬的知識面,體現了寬口徑,大平臺特點。實驗是先實現系統的各個子單元,最后再合成完整的小車系統。
(2)ECE 190計算系統導論(Introduction to Computing Systems)。第三學期開課,4學分必修課,有隨課實驗。教學目標是提供計算機基本組成以及編程的基本概念,為后續相關課程打下基礎。主要內容為計算機中數的表示;C語言的基本概念;數字電路:門電路,組合邏輯,存儲器,時序邏輯,時鐘;LC-3(Little Machine 3)微機馮諾依曼模型(最原始的處理器),包含其構成實現方式,機器指令,匯編指令,匯編程序設計,I/O基本原理,堆棧;C語言的原理,深入到實現機理,而不僅僅是如何使用C語言;數值計算導論;現代
計算機發展新技術簡介(發展趨勢)。配有5個上機實驗。使用教材:Yale N. Patt and Sanjay J. Patel, Introduction to Computing Systems: from bits and gates to C and beyond, 2nd Edition, McGraw-Hill, 2003.
特點:涉及數字電路、計算機組成原理、C語言三門課程的內容,軟硬件結合緊密,C語言的學習不再“虛”。是一門比較綜合的課程。
(3)ECE 290 計算機工程I(Computer Engineering I)。第四學期開課,3學分必修課,有隨課實驗。教學目標是培養設計和分析組合及時序邏輯網絡(電路)的能力,了解計算機組成原理。主要內容包括信息的表示;開關代數;組合網絡分析與設計;時序網絡分析與設計;二進制算術運算及算術邏輯單元;計算機組成和機器語言編程;輸入輸出;控制與設計。配有7個硬件描述語言仿真實驗。使用教材:Mano & Kime, Logic and Computer Design Fundamentals, Prentice-Hall, 1997.
特點:大部分內容類似國內數電課程,但延伸至計算機組成。與ECE190有部分重疊內容,但不同的是重點放在硬件設計上。
(4)ECE 385 數字系統實驗(Digital Systems Laboratory)。第五學期開課,2學分必修實驗課。教學目標是培養學生對包括作為控制器使用的微計算機在內的數字系統的設計、構建和調試能力。實驗內容包括組合邏輯電路;存儲單元;競爭冒險;電路(電氣)特性(負載、延時等);簡單組合網絡(加法器、多路器等);簡單時序網絡(計數器、移位寄存器等);同步和異步時序機;處理器和控制器;作為控制器使用的微處理器設計。既有單獨的實驗,又有大型的項目設計實驗。課程的前半部分使用標準TTL芯片、導線和實驗板進行實驗,后半部分使用CAD工具和VHDL進行FPGA實驗。使用教材與ECE 290相同。
特點:從最基本的觸發器實驗到最后的設計項目均以數字系統(計算機)為目標,傳統的數字電路已融入數字系統中。既有傳統硬件實現又有可編程器件實現。
(5)ECE 210 模擬信號處理(Analog Signal Processing)。第四學期開課,4學分必修課,有隨課實驗。教學目標是運用數學工具分析和設計信號處理系統,最后獲得對調幅無線接收機透徹的理解能力和設計簡單濾波器的能力。內容包括信號和信號處理系統例子;模擬線性時不變系統;電路和線性系統;直流電路分析回顧:KCL、KVL、受控源;電容器和電感器元件;運算放大器電路;通過線性常系數微分方程表征和求解LSI系統;復數和復變量函數;阻抗、相量和正弦穩態;頻率響應和多頻率電路;傅立葉級數;傅立葉變換;調幅無線接收機;卷積;沖激和沖激響應;采樣定理和數字信號處理概述;穩定性;拉斯變換和傳遞函數;微分方程的拉斯變換求解;微分方程解的通式;有源濾波器設計。配有5個實驗,包括調幅超外差接收機的實現。使用教材:E. Kudeki and D. C. Munson, Analog Signals and Systems, Prentice Hall, 2008。
特點:是第1門數學特征明顯的ECE專業核心課程。以ECE110課程中電路概念及分析為基礎開始課程學習,然后進展到傅立葉和拉普拉斯變換等更抽象的世界。課程的學習很大程度上依賴于數學基礎(微積分和微分方程)。課程以電路、模電的基本電路和調幅無線接收機的物理系統為依托,完成理論和方法的學習。內容涉及電路、信號與系統、模電等知識,也是一門較綜合的課程。
(6)ECE 391 計算機系統工程(Computer Systems Engineering)。第五學期及以后開課,3學分限選課。教學目標是為進一步學習計算機系統工程獲得解決問題所需的編程技能。課程介紹現代計算系統發展的核心概念,重點放在系統軟件上,學習如何實現硬件之間、硬件與應用程序之間,以及應用程序之間的相互作用。同時包括輸入輸出的語義、同步、中斷、多任務、虛擬化等內容。
特點:類似于操作系統課程,含有x86匯編的內容。
(7)ECE 342 電子電路(Electronic Circuits)。第六學期及以后開課,3學分限選課。介紹模擬和數字集成電路的設計。內容包括基本電路分析;二極管;三極管;邏輯電路;放大器電路。使用教材:A. Sedra and K. Smith, Microelectronic Circuits, 6th ed., Oxford University Press, 2010。
特點:重點在電路原理設計上,而非版圖設計。大部分內容與我們的模電課相近,但包含少量門電路。
4. 課程設置特點
通過上述課程介紹得知,伊利諾伊大學香檳分校EE專業課程設置有以下幾個特點:
(1)寬口徑、分層次的課程體系。如果將華中科技大學(也是目前國內高校的普遍情況)開設的電路、模電、數電、微機原理、軟件編程(C語言)和信號與系統等課程稱為傳統課程體系,那么可以看出,一方面,伊利諾伊大學EE專業入門性質的一些基礎課程不按傳統知識縱向的邏輯性和系統性構建,而是突破傳統知識的自身體系,以橫向聯合方式構建。如ECE110、ECE210、ECE190、ECE290等課程,它們在內容上與傳統課程的關系如表4所示。其中前三門課程內容都涉及3門以上傳統課程的知識,如ECE210涉及電路、模電和信號與系統3門傳統課程的相關知識,ECE110課程中甚至還涉及電磁學、通信和控制等領域的知識。這樣設置的課程,知識構成不再是單一的、割裂的,而是連通的、綜合的,為實際應用系統的設計建立了良好的知識架構,更加符合學習者知識構建的需要,也更符合工程應用型人才培養的要求。另一方面,將傳統課程內容拆分到不同課程中,在不同課程中實現知識的層次遞進。如電路和模電知識在ECE110和ECE210課程中的遞進,數電和微機原理知識在ECE110、ECE190和ECE290課程中的遞進。這種分層遞進的方式更加符合認知規律。另外也容易將過深、過專的內容分解到專業方向選修課中,便于在有限的時間內真正落實寬口徑、重基礎的培養方案。
當然,這種課程設置的缺點就是有些知識的學習達不到傳統課程內容的深度或廣度。例如,雖然ECE110和ECE210兩門課都涉及模電知識,但未達到傳統模電課程的深度和廣度。還有電路理論課程也有類似的問題。為了解決這類問題,伊利諾伊大學后續開設了相應的限選課,如ECE342,以彌補之前的不足。對這一問題的處理實際上反映了更高層面的問題,即哪些知識對本科生來說是更重要的。但也有些是相反的,例如數電知識在課程中反而更深更廣了。
(2)頗具特色的專業導論課。ECE110是大學第二學期開設的電氣與計算機工程專業導論課,與我們泛泛而談的專業導論課有本質的區別。該課程配有專門的實驗項目,課程圍繞項目展開,最終要求學生完成一個具有自主循跡移動功能的小車系統。實際上麻省理工學院和密歇根大學安娜堡分校也有類似的專業導論課程。
該導論課以一個具體的實際項目為背景,進行相關知識的學習,因此課程內容涉及很寬的知識面。學生不僅要了解相關知識,而且還要對其有一定深度的掌握,才能順利完成實際項目。該課程使學生在一年級后就能對本專業基本知識構成和應用有了較深刻的認識,可以大大激發他們學習專業知識的興趣,同時較早使學生體驗實際工程項目設計、開發、實現的全過程,踐行了基于問題的學習方法,對學生分析問題、解決問題能力的提高大有裨益,優點非常突出。當然,開設這樣的專業導論課具有較高難度。
(3)理論與實踐緊密結合。除了不少課程配有實驗外,ECE210課程表現更為突出。該課程名稱為“模擬信號處理”,課程內容涉及電路理論、信號與系統和模電知識。與傳統的信號與系統課程不同,該課程有很強的具體物理系統支撐。理論與實際相結合,理論不再那么抽象。當然數學知識是它的前提。
(4)軟件與硬件緊密結合。ECE190課程名稱為“計算系統導論”,也是非常特別的課程。既不是傳統的C語言課,也不是微機原理,更不是數電課程。課程內容涉及數電、計算機組成原理、C語言三門傳統課程的有關知識。C語言內容占比略大,但重點不在語言本身,而是強調計算系統的構成及實現原理,即關注的是計算機實現的本質問題。課程的軟硬件結合緊密。后續課程ECE290計算機工程I則是傳統數電課程向計算機組成原理的延伸,更注重計算機的硬件實現。
通過對伊利諾伊大學香檳分校EE專業課程體系及典型課程的分析研究,并與華中科技大學相關專業的課程體系加以對比,得到以下結論:該校EE專業口徑寬泛,專業課程設置注重基礎和知識面的寬廣度;知識橫向聯合、分層遞進的課程體系有助于學生對知識綜合應用能力的提高;開設的突破傳統教育觀念的專業導論課,使學生更早地對所學專業有清晰的認識,并為學生工程實踐能力培養奠定了基礎。選修課(含限選)學分與必修課學分基本持平,與國內高校相比,學生自由選課的余地大很多,本科畢業學分要求遠低于國內高校。
參考文獻:
電子信息工程專業主要學電子科學與技術、信息與通信工程、計算機科學與技術、信號與系統、數字信號處理、信息安全導論、電磁場理論、自動控制原理、感測技術等。
電子信息工程專業主干課程:電路理論系列課程、計算機技術系列課程、信息理論與編碼、信號與系統、數字信號處理、信息安全導論、電磁場理論、自動控制原理、感測技術等。主要實踐性教學環節包括課程實驗、計算機上機訓練、課程設計、生產實習、畢業設計等。
(來源:文章屋網 )
關鍵詞:軟件工程;課程體系;雙語教學
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
目前,在軟件工程專業的雙語教學實踐中普遍存在一些困惑。首先,對什么是雙語教學認識不清。從學校到授課老師都不清楚到底什么是雙語教學,外語要表達到怎么樣的程度才算是雙語。其次,對適合采用雙語教學的課程不明確。每種課程的課程性質、教學方式等是否適合雙語教學需要慎重考慮,否則只會適得其反。再次,認為雙語教學是立竿見影的事情。雙語教學的成功涉及到很多環節,比如優秀的教材、教師的外語水平和學生的接受能力等等,想要在一個雙語課程項目通常三年以內的建設周期完成真的很難。
1軟件工程專業雙語課程設置
南京郵電大學計算機學院軟件工程專業的課程體系是在ACM和IEEE/CS聯合推出的CC2005/SE2004的基礎上提出了一種強調系統認識的課程體系,我們重新構造了部分軟件基礎課程,加強學生對于計算機系統的系統級認識和對于工程化軟件開發方法的認識,簡化了計算機科學核心課程的數量,既有利于學生學習的有效性程度,又有利于學生對知識的掌握程度。改進后的核心課程設置方案如圖1所示,核心思想概括為三條線索,如圖中虛線所示,分別為軟件工程核心課程、計算機基礎及模塊課程,程序與算法設計課程。
該課程體系主要有以下幾個特色:
(1) 新增設入門課程:軟件工程導論。建立完整的計算概念以及軟件工程的基本概念。建設一門新課程:計算機組織結構。建立計算機軟硬件系統的系統級認識。它以硬件環境為主,操作系統為輔,關注系統軟件的構造技術。
(2) 從計算機科學專業繼承來的重要核心課程3門。包括面向對象程序設計、數據結構與算法分析與設計。改建三門新計算機科學與技術專業的原有課程:操作系統、計算機通信、數據庫系統。操作系統課程以小型的嵌入式操作系統為核心,培養學生嵌入式系統及應用的開發能力。計算機通信課程強調網絡軟硬件系統的系統級認識,培養學生局域網與廣域網的組網能力和網絡環境下的軟件開發能力。數據庫系統課程強調利用網絡環境下的關系數據庫設計和開發數據庫應用系統,培養學生數據庫管理與信息系統的應用開發能力。
(3) 建設3門軟件工程專業核心必修課程以及多門選修課程:以統一建模語言,軟件開發方法和軟件項目管理三門為核心必修,輔以形式化方法、人機交互技術、軟件測試、軟件體系結構等多門軟件工程專業選修課程。
該課程體系徹底拋棄原有計算機學科所依托的電子類課程,包括電子電路、數字電路等,同時加強與現有的計算機科學與技術專業課程的區分度。增強了多層次的雙語訓練,在核心課程中將軟件工程導論、軟件工程、統一建模語言和網絡應用開發設置為雙語授課,如圖1中的灰色部分所示。在綜合實踐性選修課程中訓練學生實踐能力,融合SE2004推薦的工程經濟學、團隊動力與溝通、軟件工程職業實踐等教學內容。
2雙語教學的三個關鍵問題
2.1雙語課程的定位
如前所述,我們將軟件工程導論、軟件工程、統一建模語言和網絡應用開發四門課程設置為雙語授課,形成一個層次化的、連續的雙語教學環節。在這幾門課程的教學實踐中我們發現,要想最大程度地發揮雙語教學的功效,必須處理好下列問題。
課程的目標定位:四門雙語課程各自的課程定位并不一樣。軟件工程導論課程是一門引導性的課程,課程的教學目標是使得學生對軟件工程專業所依托的信息技術行業形成一些基本的感性認識。課程側重與大信息技術學科的概念性認識。軟件工程課程是一門專業基礎課,課程的教學目標是使得學生掌握軟件工程專業領域中的基本原理、方法、技術和應用。課程側重于軟件工程的理論學習。統一建模語言是一門專業必修課程,課程的教學目標是使得學生掌握使用UML語言進行軟件項目的分析與設計。課程側重于軟件工程的關鍵技術實踐。網絡應用開發以目前發展最迅速的Web應用開發為主要內容,課程目標是使得學生的軟件開發與實際需求緊密集合。課程側重于軟件開發的整體項目實踐。四門課程分布與整個教學計劃的不同階段中,使得學生的雙語訓練能保持一個比較適當的強度和節奏。
教學模式選擇:對處于不同教學階段的課程采用不同的雙語教學比例。根據學生的英文學習能力,逐步提高英文授課所占比例,在閱讀的基礎上理解和把握專業知識。在軟件工程專業的四門雙語課程中,軟件工程導論和網絡應用開發的課程內容相對于大一和大四的學生而言更比較容易接受,因此偏向于沉浸式的外語教學;而軟件工程和統一建模語言相對而言專業術語更多,內容比較晦澀,因此更多偏向于過渡式的外語教學。同時,我們還在一門課程的不同教學內容上采用不同的雙語教學比例,集中主要時間段講解專業理論知識和實踐環節,避免在教學過程中花費過多的精力講解英文本身,從而出現本末倒置的現象。
與基礎英語、專業英語的關系:基礎英語是通過不斷擴大詞匯量和學習語法,加強讀、寫、聽和說的能力以便掌握英語這門語言。專業英語則是在基礎英語學習完畢后,集中學習專業詞匯以便于學生在將來的專業研究中可以輕松閱讀本專業英文文獻。雙語教學正是用英語來理解和解決專業問題,它體現對英語的應用,在應用中來加強英語學習。所以雙語教學不是以學習語言為主要目標,而是以應用語言為主要目標。
2.2教材的選擇
教材的選擇很大程度上決定著雙語教學課程的教學效果,在多次雙語教學實踐活動,我們總結出以下幾點經驗。
各門課程的教材:精選原版教材,重視專業內容建設。優先選擇國外軟件工程專家專著類英文原版教材,內容方面要相對涵蓋較廣,教材內容與實踐工程結合緊密。其中符合我們課程體系的軟件工程導論原版教材較為少見,因此我們自編教材,在計算機科學導論原版教材的基礎上增加軟件工程專業中最基礎的概念。軟件工程課程的教材我們選用了Ian Sommerville編著的Software Engineering(8th Edition),該教材經過多輪建設,內容相對成熟。統一建模語言的教材我們選用了Mark Priestley編著的Practical object-oriented design with UML (second edition)。這兩本教材均有對應的中譯本,也方便部分英文欠佳的學生選為參考書。網絡應用開發Robert Sebesta編著的Programming The World Wide Web。
教學內容的取舍:由于國內外高等教育教學模式的差異,原版英文教材往往并不能很好的適應我國的大學教育,同時教學學時的約束也使得我們經常需要對原版教材的教學內容進行一定的取舍,通常我們將教材中的一些高級課題布置為學生的課外作業。
輔助材料的選取:為了對原版教材進行一定的補充,同時也為了達到更好的教學效果,我們要求教師選取一些輔助材料,比如印刷講義、教學錄像、多媒體課件、教學網站、參考網絡資源等等。調查顯示講義的教學效果最為明顯,通常這種90%左右英文,10%中文注釋的講義既能濃縮教學內容,又能很好的調動學生的學習積極性。
2.3教學方式的改革
由于雙語課程的特定教學需求,以及軟件工程專業的專業特色,需要訓練學生實踐能力,融合SE2004推薦的工程經濟學、團隊動力與溝通、軟件工程職業實踐等教學內容。因此在軟件工程專業雙語教學實踐中,我們進行了大量的教學實驗和改革,實踐表明這些改革有效的提高了教學效果,部分抑制了雙語教學本身所帶來的語言障礙。
(1) 增強團隊的鍛煉:通常在課程的開始階段讓學生自由結合為小組,互相交流并派代表用英語參與班級討論;在實驗中,要求學生以小組為單位自選題目,與指導教師研討最終完成小組任務。調動了學生的學習熱情,培養他們的協作精神。
(2) 采用案例式教學模式:典型的案例融合在教材中,新知識以案例形式引入,然后展開分析、建立理論、提出方法和工具,最后描述解答、討論其局限,這預示著對新理論和技術的下一輪解讀。案例式教學尤其適合軟件工程和統一建模語言課程中的軟件需求分析、多種軟件設計的權衡以及系統開發過程等教學內容。
(3) 提高解決問題的能力:在軟件工程導論和網絡應用開發課程中設置略微超前的科研課題或者軟件技術,僅僅給出課題名稱,要求學生分組共同搜索相關知識點,然后分析并解決實際問題。最后設置一定的討論和答辯等互動環節,既能提高學生的雙語表達能力,也能增強解決客觀現實問題的能力。
3雙語教學調查分析
為研究雙語教學的影響和效果,我們設計了一套“雙語課程教學問卷調查表”,包括教師素質、教學質量與內容、學習態度與影響、教材和綜述,以及問題和建議共30個選擇性科目,每個科目取值是1~5,表示“非常不滿意”到“完全滿意”。調查問卷反映了軟件工程專業雙語課程的問題主要體現在以下三點:(1)師資未能滿足雙語教學的需求:很多教師雖然在本專業內是專家,但是卻面臨較為嚴重的英語表達障礙。學生參加這樣的雙語課程很難產生融合型外語學習傾向和動機。(2)后進學生存在身份認同問題:部分英語基礎相對較差的理工科學生很難適應全英文的環境,課前預習和課后復習沒讀懂教材,從而導致他們喪失學習的信心和興趣。(3)雙語教材有待改進:目前大學雙語教學所用的教材主要采用的是國外原版教材的影印本。從實踐的結果來看,大多數學生認為教材太難,以至于教師不得要求學生同時購買對應的中文教材。
關鍵詞:校際協作;“計算機基礎”;資源共享
1“計算機基礎”課程資源背景
2012年3月,教育部了《教育信息化十年發展規劃(2011—2020年)》,教育信息化要起到對教育改革和發展支撐、引領的作用。標志著我國的教育發展逐步進入了內涵式發展,為了均衡教育資源,協作和共享資源是未來的教育教學趨勢。區域校際學校協作、共建教育資源,有利于加速信息化教學的實踐探索,推動信息化的建設與應用的創新機制。維克托邁爾舍恩伯格和肯尼思庫克耶在《與大數據同行—學習和教育的未來》[1-2]一書中提出:“未來的一切教學活動都將圍繞互聯網進行,教師在互聯網上教,學生在互聯網上學,信息在互聯網上流動,知識在互聯網上成型,線下的活動成為線上活動的補充與拓展。”在高校,學習“計算機基礎”課程的學生眾多,網絡教學平臺相應的教學資源相對較豐富。在廣東省的高校中,普遍采用了廣東省高等學校教學考試管理中心的“網絡自主學習平臺—高校版”的教學平臺進行線上授課、考試等。其是以知識點為中心、能力測試為手段,提供一個集學習、輔導、測試、評價、交流、知識沉淀等功能于一體的網絡課程學習平臺,學生通過網絡可以方便地登陸學習。但是,出于網絡安全管理的考慮,大多數學校的平臺站點只允許校園網訪問,有些高校的學生宿舍網絡不屬于校園網,這給自主學習帶來諸多不便。因此,有些學校的師生不愿意使用校園網的教學平臺,只在期末考試時采用考試系統。為了保證教育質量,在現有的條件下,需要探索利用多種網絡資源進行協作教學[3]。
2校際協作機制的研究
在歐美發達國家,校際協作學習在20世紀90年代就已經非常廣泛,在國內,2000年以后開展了協作共享的研究,主要由國家或省級教育行政、科研機構主導來進行。本課題主要是立足于肇慶市周邊地區的高等學校和開放大學,開展教學資源的協作與共享的研究。
2.1共建教研團隊,提高教學質量
在合作的學校中,選出一名老師擔任項目負責人,一般由相關課程的負責人擔任,共同制訂課題的研究內容、研究方案、參與研究的成員,參與成員的職稱比例、學緣結構和年齡結構合理,要體現骨干教師帶領青年教師一起進行立項研究。在課題研究中要注重團隊師資的培養,對團隊老師的培訓主要從以下幾方面進行:(1)“互聯網+”背景下先進教育理念的培訓。(2)“計算機基礎”教育課程改革通識培訓。(3)精品課程教學設計的培訓。(4)微課程制作的培訓。通過共建教學研究師資隊伍,提高教師的教育信息化水平,促進教師在“計算機基礎”方面的教學水平和研究能力的提高。
2.2教學資源共建共享
2.2.1協作建設在線精品課程網站,保障教學資源共享借助UOOC聯盟平臺,建設網頁版的精品資源共享課程,網站模塊包括基本介紹、章節目錄、考核標準、教學計劃等,各模塊的子模塊設計如下:(1)基本介紹,課程簡介、教學目標、教學方法、參考教材。(2)章節目錄,章節內容共11章,包含計算機概述、計算機中的數據、計算機系統組成、程序設計基礎、數據庫系統、計算機網絡、計算機網絡安全與道德法規、Windows7操作與應用、Office2010操作與應用和網頁設計與制作。(3)考核標準,采用自動組卷、閉卷機考的形式;線上計分標準,觀看視頻占10%,平時作業占10%,平時測驗點10%,期末閉卷機試占60%,網絡討論占5%,上課簽到占5%。其中每單個視頻的觀看進度大于90%才算完成,否則該視頻不計入已完成視頻個數;討論的評分標準為—2分/條,回復2分/條,加精5分/條,置頂5分/條,最高100分,再按權5%折算實際得分;在線的視頻學習和測驗類任務完成數在60%以上才能參加期末考試。(4)教學計劃,總課數為48課時,其中師生面授24課時,學生通過網絡自主學習24課時,具體分配如表1所示。
2.2.2協作建設微信訂閱號,拓展教學資源共享創建計算機導論學習訂閱號。訂閱號主要分3大模塊:精品課程、考試中心和學生作品。教師將教材中的重難點知識錄成微課,到公眾號,并將優秀學生的微課到微信訂閱號,培養學生的榮譽感,調動學生積極性。創建訂閱號的目的是鼓勵學生利用碎片時間學習。所謂碎時間,一般是指沒有安排任何工作或學習,未被計劃的時間。因為零星、無規律,所以被叫作碎片時間[4]。如果把每天的閑余時間能夠合理地運用起來也是一段不短的時間[5]。根據抽樣調查,廣東省的大學生手機擁有率在95%左右,其都有微信號。因此,計算機導論學習訂閱號的推文學習時間主要定位是鼓勵學生利用碎片時間進行學習。
2.3重視學習各環節,保證教學質量
新時期的本科教育教學要求“讓學生忙起來、讓教學活動起來、讓管理嚴起來”。校際協作資源的建設,為學生提供了更多的自主學習資源,保障了教學模式的改革,課改的試點班采用“自主、協作、探究”的模式,為了保證教學質量,要重視課前、課中、課后3個階段,主要工作如下:(1)課前準備。開學第一節課,將全班同學分成若干小組,根據教學進度表,將教學任務分配給小組,組長負責將知識點分配給每個成員。要求學生提前一周將課件發給教師,教師和學生共同討論,并提出修改意見,備課合格后才能上臺講課。學生自主學習的途徑有3種:在校園網內,可以使用廣東省教育中心教學平臺,在校園網外,可以通過計算機導論學習訂閱號和精品課程網站進行自主學習。(2)課堂上。教師是課程教學的導演兼主持人,每一節課都需要精心設計,有計劃地安排全體同學承擔主講角色,課堂上要關注每一位學生,積極調動學生的積極性,讓他們主動參與到課堂學習中;對上臺匯報自主學習的同學,教師要多用肯定、贊揚的語言評價學生,以此增強學生的自信心,同時,也需要指出不足,讓學生知道自己還有進步的空間。(3)課后。要提高教學質量,還要做好課后輔導工作,建議建立課程教學討論群,全體學生都加入群,學生有問題可以隨時在群里提問。同時,利用廣東省考試中心的教學平臺,作業給學生作為課后練習,及時反饋學生的學習情況。
3結語