時(shí)間:2023-09-14 17:39:10
導(dǎo)語(yǔ):在云計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的撰寫旅程中,學(xué)習(xí)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(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞:云計(jì)算;就業(yè)信息服務(wù);Hadoop;SaaS
中圖分類號(hào):TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.010
0 引言
高校畢業(yè)生逐年增加,國(guó)內(nèi)就業(yè)形勢(shì)嚴(yán)峻。政府、高校、用人單位和家庭都從不同的角度高度關(guān)注就業(yè)工作,就業(yè)信息化服務(wù)的建設(shè)刻不容緩。
云計(jì)算技術(shù)具有高效、可靠、高可擴(kuò)展性和易用性的特征,被很多領(lǐng)域廣泛的使用。本文討論的內(nèi)容是如何將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到就業(yè)信息化服務(wù)中,從而高效率、高質(zhì)量的做好就業(yè)服務(wù)工作。
Hadoop是由Apache開源組織提供的分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)框架,能夠有效的解決海量數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)和分布計(jì)算,是云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用層面很好的解決方案。
1 高校就業(yè)信息系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
高校就業(yè)管理信息研究和應(yīng)用已經(jīng)開展了很長(zhǎng)時(shí)間,現(xiàn)在幾乎所有高校都建立了就業(yè)信息管理系統(tǒng)或者平臺(tái),但是這些系統(tǒng)存在以下幾方面問題:第一,系統(tǒng)側(cè)重畢業(yè)生和就業(yè)信息管理,或者只是學(xué)生管理信息系統(tǒng)的一部分,缺乏服務(wù)機(jī)制,無(wú)法實(shí)現(xiàn)學(xué)生、教師和用人單位的聯(lián)動(dòng)。第二,系統(tǒng)資源利用率低,系統(tǒng)運(yùn)行效率低、安全可靠性和可擴(kuò)展性差,給學(xué)生數(shù)據(jù)安全帶來(lái)很大的隱患。第三,系統(tǒng)數(shù)據(jù)利用率低,多數(shù)集中在簡(jiǎn)單的查詢,很難獲得有益的知識(shí),提供決策服務(wù)。第四,系統(tǒng)缺乏個(gè)性化定制,很難適應(yīng)當(dāng)前就業(yè)工作不斷調(diào)整的需要。
2 構(gòu)建基于云計(jì)算的高校就業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)
本文從三個(gè)方面論述如何構(gòu)建基于云計(jì)算的高校就業(yè)信息服務(wù)平臺(tái):一是,如何構(gòu)建就業(yè)信息云服務(wù)平臺(tái),為政府、學(xué)生、高校和用人單位等用戶提供服務(wù)。二是,構(gòu)建基于云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)平臺(tái),提高資源利用率,使系統(tǒng)高效可靠,并且具有高可擴(kuò)展性。三是,利用云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行并行、高效、可靠的數(shù)據(jù)處理,最后將平臺(tái)的數(shù)據(jù)服務(wù)提供給用戶。
2.1 構(gòu)建高校就業(yè)云服務(wù)平臺(tái)
根據(jù)提供服務(wù)資源的類型,云服務(wù)被分為三個(gè)類別:SaaS(軟件即服務(wù))、PaaS(平臺(tái)即服務(wù))、IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))。
高校就業(yè)信息云服務(wù)平臺(tái)采用SaaS模式,通過瀏覽器和移動(dòng)終端將軟件作為云服務(wù)提供給所需用戶。用戶無(wú)需購(gòu)買軟件和維護(hù)軟件,用戶根據(jù)業(yè)務(wù)需求購(gòu)買相應(yīng)的云服務(wù),云服務(wù)提供商管理相關(guān)軟件并實(shí)施軟件的維護(hù)。這種方式大大降低用戶在軟件購(gòu)買和維護(hù)上人力和物力的開支。高校就業(yè)信息云服務(wù)平臺(tái)自底向上分別是“云數(shù)據(jù)層”、“數(shù)據(jù)服務(wù)層”、“業(yè)務(wù)服務(wù)層”、“云服務(wù)層”和“應(yīng)用層”,每層之間采用松耦合,提供相互訪問的接口,用戶不必關(guān)注層內(nèi)部邏輯,平臺(tái)架構(gòu)如圖l所示。
(1)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層
高校信息服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)主要包含學(xué)生數(shù)據(jù)、用人單位數(shù)據(jù)和高校相關(guān)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)是作為平臺(tái)的基礎(chǔ)。為了提供便捷、高效、可靠的數(shù)據(jù)訪問,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層采用云存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn),后面會(huì)詳細(xì)論述。
(2)數(shù)據(jù)服務(wù)層
數(shù)據(jù)服務(wù)層建立專門進(jìn)行云數(shù)據(jù)層訪問的接口程序,用戶通過webservice或者API進(jìn)行加密數(shù)據(jù)的訪問,數(shù)據(jù)的具體存儲(chǔ)對(duì)用戶是透明的,這也有效的提高數(shù)據(jù)安全性,并且為數(shù)據(jù)的擴(kuò)展提供基礎(chǔ)。
(3)業(yè)務(wù)管理層
業(yè)務(wù)服務(wù)層包括高校信息服務(wù)平臺(tái)所有業(yè)務(wù),具體包括應(yīng)聘招聘、就業(yè)指導(dǎo)、畢業(yè)生困難幫扶、創(chuàng)業(yè)等服務(wù)內(nèi)容,這些業(yè)務(wù)服務(wù)于政府、用人單位、高校、學(xué)生和社會(huì)等不用的用戶。由于就業(yè)工作隨著時(shí)間的推移會(huì)受到就業(yè)形勢(shì)、政策等很多因素影響,從而導(dǎo)致就業(yè)工作業(yè)務(wù)和用戶發(fā)生不斷變化,所以就業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)業(yè)務(wù)服務(wù)層要具備高擴(kuò)展性。基于以上的要求,我們構(gòu)建了業(yè)務(wù)服務(wù)控制臺(tái),業(yè)務(wù)服務(wù)被設(shè)計(jì)為可插拔式,每項(xiàng)業(yè)務(wù)可以被掛載在控制臺(tái),或者從控制臺(tái)被卸載,也可以設(shè)定業(yè)務(wù)接口、執(zhí)行業(yè)務(wù)升級(jí)操作等服務(wù)。
(4)云服務(wù)層
云服務(wù)層將業(yè)務(wù)服務(wù)層的內(nèi)容以應(yīng)用接口的方式提供給應(yīng)用層,提供的方式是為業(yè)務(wù)服務(wù)層建立API接口和webservice接口。應(yīng)用層可以通過編程的方式調(diào)用業(yè)務(wù)接口,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)訪問。
設(shè)定中文信息處理和語(yǔ)音識(shí)別接口,用戶可以通過輸入中文關(guān)鍵字或者語(yǔ)音調(diào)用業(yè)務(wù),在應(yīng)用層和業(yè)務(wù)層之間建立更加友好的數(shù)據(jù)傳送,也為移動(dòng)終端用戶提供更加便捷的操作方式。
(5)應(yīng)用層
應(yīng)用層直接面向?qū)嶋H用戶,實(shí)現(xiàn)就業(yè)信息云服務(wù)平臺(tái)不同類型的用戶圖形界面,從而能夠適應(yīng)不同用戶的不同需求。用戶既可以通過個(gè)人電腦上的瀏覽器訪問獲得云服務(wù)、也可以使用智能移動(dòng)終端的應(yīng)用程序或者微問云服務(wù)。
2.2 建立基于Hadoop的云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
高校就業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行支持,而且數(shù)據(jù)逐年增加。利用云存儲(chǔ)技術(shù)主要解決快速、高效的處理海量數(shù)據(jù),從而達(dá)到易擴(kuò)展、低成本、易管理、高效和安全的設(shè)計(jì)原則。Hadoop軟件框架的HDFS(分布式文件系統(tǒng))提供了具備高擴(kuò)展性、高容錯(cuò)性、高可靠性、高效等特點(diǎn),并且可以部署在低廉的硬件上,從而降低成本。基于以上內(nèi)容,高校就業(yè)服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通過HDFS分布式存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ),Hadoop的具體部署如圖2所示。
2.3 建立基于Hadoop的數(shù)據(jù)服務(wù)
數(shù)據(jù)服務(wù)是就業(yè)信息云服務(wù)平臺(tái)重要的業(yè)務(wù),用戶需要了解學(xué)生年齡、民族等數(shù)據(jù)分布,需要了解就業(yè)數(shù)據(jù)分布,需要了解用人單位人才需求分布,需要了解就業(yè)數(shù)據(jù)內(nèi)部和外部存在的各種聯(lián)系。數(shù)據(jù)服務(wù)從海量數(shù)據(jù)的計(jì)算中獲得,利用云計(jì)算技術(shù)能夠高效、低成本的解決計(jì)算問題,Hadoop為云計(jì)算提供了有效的解決方案,它提供了MapReduee模型,這個(gè)模型解決了傳統(tǒng)并行計(jì)算在易編程性上的瓶頸,程序員可以更容易的開發(fā)分布式并行計(jì)算程序。MapReduce同HDFS一樣采用一個(gè)主控節(jié)點(diǎn)和多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的架構(gòu),如圖1所示。將大規(guī)模數(shù)據(jù)集分成多個(gè)小數(shù)據(jù)集,然后這些數(shù)據(jù)集分給多個(gè)map節(jié)點(diǎn)進(jìn)行并行處理產(chǎn)生中間結(jié)果,最后在reduce階段對(duì)這些結(jié)果匯總,得到最終結(jié)果。
關(guān)鍵詞:云計(jì)算;計(jì)算機(jī)基礎(chǔ);教學(xué)研究;教學(xué)模式;協(xié)作平臺(tái)
中圖分類號(hào):G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2016)24-0166-03
目前,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程不僅是計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課目,也是非計(jì)算機(jī)專業(yè)必修公共課的重要組成部分,為其他后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定必備的基礎(chǔ),在提升學(xué)生綜合素質(zhì),培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才方面發(fā)揮著重要作用。因此,保障和提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量在整個(gè)教學(xué)中具有重大意義。不同的教學(xué)理念、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略及教學(xué)活動(dòng),構(gòu)成了不同的教學(xué)模式。教學(xué)模式既是一種穩(wěn)定且簡(jiǎn)明的教學(xué)結(jié)構(gòu)理論框架,又包含著具體可操作的教學(xué)活動(dòng)方式,指導(dǎo)人們從整體上探討和加強(qiáng)教學(xué)設(shè)計(jì)、研究教學(xué)過程的優(yōu)化組合。
而近年來(lái)發(fā)展迅速的云計(jì)算技術(shù),能為用戶提供按需分配的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力及應(yīng)用服務(wù)能力,云計(jì)算所具有的一些特征,如:分布式計(jì)算、良好的管理性、靈活高效、易擴(kuò)展性、人性化、按時(shí)付費(fèi)等都為基于云計(jì)算的學(xué)習(xí)提供了良好技術(shù)支持,從而可以更有效地提升教學(xué)質(zhì)量。
1 計(jì)算機(jī)課程的現(xiàn)狀
1.1 學(xué)生上課積極性不高,影響課堂教學(xué)效果
課堂教學(xué)目前依然是大學(xué)生獲取知識(shí)的主要途徑,課堂教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)習(xí)的效果。而學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性則是影響課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的最根本原因,有些任課教師由于缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、使用教學(xué)方法不當(dāng),或者由于課前沒有認(rèn)真鉆研教材、吃透授課內(nèi)容,使得課堂上有限時(shí)間內(nèi)很可能不能準(zhǔn)確地講授教學(xué)內(nèi)容、突出教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)和難點(diǎn),授課內(nèi)容平淡、乏味,則會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。而學(xué)生個(gè)體水平差異也是影響課堂整體教學(xué)質(zhì)量和效果的一個(gè)因素。由于每個(gè)學(xué)生個(gè)體的基礎(chǔ)和能力的差異也可能導(dǎo)致對(duì)教師講授同一內(nèi)容的興趣、理解的不一致,從而也會(huì)影響整個(gè)課堂的教學(xué)效果。
1.2 學(xué)生缺乏創(chuàng)新意識(shí),實(shí)踐能力較差
實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是課堂教學(xué)的延伸與拓展,但由于學(xué)時(shí)、條件等的限制,有些課程不夠重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊膊幻鞔_,大部分學(xué)生喜歡做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),而對(duì)做設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)的能力和興趣稍差,不利于創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1.3 考核方式不合理,不能真實(shí)檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)際能力
課程考核是檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效果的有效手段。但由于課程考核方式單一、不夠靈活,不管課程專業(yè)性質(zhì),在學(xué)期末使用期末考試試卷檢驗(yàn)教師的教學(xué)水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,這種卷面考試方式只能檢驗(yàn)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的情況,不能真實(shí)反映學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。
2 云計(jì)算的特點(diǎn)
云計(jì)算是將計(jì)算任務(wù)分布在眾多計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池,即“云”上,而用戶可以動(dòng)態(tài)申請(qǐng)部分資源和信息服務(wù),它是并行計(jì)算、分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)格技術(shù)的融合發(fā)展。目前,云計(jì)算還沒有公認(rèn)的定義,中國(guó)云計(jì)算專家劉鵬教授認(rèn)為:“云計(jì)算(cloud computing)就是通過網(wǎng)絡(luò)提供可伸縮的廉價(jià)的分布式計(jì)算的能力”,其主要特點(diǎn)可以表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
2.1動(dòng)態(tài)資源分配
動(dòng)態(tài)資源包括不同的物理資源和虛擬資源,“云”的規(guī)模可以動(dòng)態(tài)伸縮,當(dāng)用戶提出一個(gè)請(qǐng)求時(shí),可通過增加可用資源的方式來(lái)滿足用戶的需求,當(dāng)用戶使用結(jié)束后,申請(qǐng)的這部分資源又可以重新釋放到資源池中,為其他用戶再利用。由于這種資源的使用方式是可以重復(fù)進(jìn)行的,因而可以大大提高資源的利用率。
2.2 自助化服務(wù)用戶的需求
當(dāng)用戶有新需求時(shí),即可通過云計(jì)算提供的自助化資源服務(wù)滿足需求,而且,云計(jì)算還可以通過提供給用戶一系列的自助服務(wù)選項(xiàng)來(lái)滿足某些用戶的特殊需求。
2.3以互聯(lián)網(wǎng)為中心
云計(jì)算是一種基于web的服務(wù),以網(wǎng)絡(luò)化的方式組織和聚合計(jì)算與通信資源,云計(jì)算中心基本都是采用服務(wù)器集群作為數(shù)據(jù)處理平臺(tái),云的構(gòu)件和云的總體結(jié)構(gòu)都是由網(wǎng)絡(luò)連接,并存在于網(wǎng)絡(luò)中,而且給用戶提供的各種服務(wù)也分布在網(wǎng)絡(luò)上。用戶可以利用電腦,筆記本,手機(jī)等不同終端設(shè)備進(jìn)入網(wǎng)絡(luò),通過標(biāo)準(zhǔn)接口和應(yīng)用程序,隨時(shí)隨地訪問云計(jì)算提供的各種服務(wù)。
2.4服務(wù)可以被量化
云計(jì)算作為一種新的計(jì)算模式,力圖改變傳統(tǒng)的計(jì)算資源的占有和使用方式,以虛擬化的方式為用戶提供可以縮減或擴(kuò)展規(guī)模的計(jì)算資源,針對(duì)不同的服務(wù)需求,可以自動(dòng)配置、自動(dòng)分配、自動(dòng)優(yōu)化計(jì)算資源,在管理、調(diào)度、整合和監(jiān)測(cè)資源的基礎(chǔ)上,可以對(duì)用戶使用的資源進(jìn)行計(jì)量,是一種按需服務(wù),按量計(jì)費(fèi)的服務(wù)模式,因而極大地方便用戶,并節(jié)省了用戶的軟硬件采購(gòu)費(fèi)用。
2.5資源的整合和透明
云計(jì)算可以將資源整合形成資源池,包括處理、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和其他基本的計(jì)算資源,所有資源可以被統(tǒng)一管理和調(diào)度使用,用戶無(wú)需管理和控制任何云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施,無(wú)需了解內(nèi)部結(jié)構(gòu),但可以按照自己的需求配置和運(yùn)行操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序等軟件,擁有操作系統(tǒng)的選擇、存儲(chǔ)空間、以及某些網(wǎng)絡(luò)組件的控制權(quán)來(lái)滿足自己的需求。
3 云計(jì)算在輔助教學(xué)中的應(yīng)用
云計(jì)算通過融合數(shù)據(jù)中心的虛擬化、終端的智能化等使用戶可以隨時(shí)、隨地、按需獲取服務(wù),云計(jì)算正全方位地影響著教育中所涉及的各個(gè)環(huán)節(jié),主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
3.1 豐富的網(wǎng)絡(luò)資源
基于開放標(biāo)準(zhǔn)和云計(jì)算服務(wù)為基礎(chǔ),云計(jì)算提供了以互聯(lián)網(wǎng)為中心的安全、快速和便利的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算服務(wù)。用戶可以通過建立的豐富的虛擬資源庫(kù),查找自己所需的資源,并可將自己的資源上傳和分享,因而可以極大地提高資源的利用率。而網(wǎng)絡(luò)中豐富的學(xué)習(xí)資源,也極大地激發(fā)著學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 網(wǎng)絡(luò)資源與傳統(tǒng)資源的充分而有效的結(jié)合,可以有效地提高課堂教與學(xué)的效率。而且,由于大部分的資源都在“云端”,學(xué)校在將計(jì)算機(jī)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)之后,也可以花更少的錢來(lái)獲得“云”上的各種資源,甚至有些資源還是完全免費(fèi)的,因而可以節(jié)省大量的用于采購(gòu)、升級(jí)和維護(hù)資源的成本花費(fèi),為學(xué)校減輕負(fù)擔(dān)。
3.2 云計(jì)算為學(xué)生提供協(xié)作平臺(tái)
“云計(jì)算”的核心就是協(xié)作平臺(tái),以往的傳統(tǒng)教學(xué)大多是教師在課堂上教什么,學(xué)生則在教室這一局限的學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)什么。而云計(jì)算則會(huì)把學(xué)生當(dāng)做中心,在云計(jì)算強(qiáng)大平臺(tái)的幫助下,能為學(xué)生提供更多的資源,而學(xué)生也可以有更多的選擇,可以根據(jù)自己的興趣,選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容。云計(jì)算通過把數(shù)據(jù)系統(tǒng)整合起來(lái)進(jìn)行研究和分析,把有利的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)用,不利的數(shù)據(jù)盡量拋出,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中真正感受到了“取其精華,去其糟粕”的靈活性。
同時(shí)在云計(jì)算的學(xué)習(xí)平臺(tái)上,學(xué)生在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中扮演的角色也在悄悄地發(fā)生著改變,由原先的以“聽講”為主的被動(dòng)學(xué)習(xí),變成了以“探究”為主的主動(dòng)學(xué)習(xí),極大地提升了學(xué)習(xí)的效率,豐富了自己的認(rèn)知領(lǐng)域,更加體現(xiàn)了個(gè)性化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)。
3.3 豐富課堂教學(xué)內(nèi)容
傳統(tǒng)的教學(xué)是在一個(gè)相對(duì)封閉環(huán)境中教師和學(xué)生面對(duì)面的交流,而云計(jì)算則打破了這一限制,學(xué)生可以通過手機(jī)、筆記本等移動(dòng)終端設(shè)備,隨時(shí)、隨地進(jìn)行學(xué)習(xí),對(duì)教師而言,也可以隨時(shí)、隨地利用云上更多的資源來(lái)豐富教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)由于空間、時(shí)間等的局限性,因而在同一時(shí)間、同一場(chǎng)所下的教學(xué)只能采用統(tǒng)一的方式,不能很好地照顧到不同層次的學(xué)生水平,而云計(jì)算技術(shù)在豐富課堂教學(xué)內(nèi)容的同時(shí),可以有針對(duì)地對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化的指導(dǎo),隨時(shí)記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程,并對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)反饋、及時(shí)解決,真正做到了個(gè)性化學(xué)習(xí),通過隨時(shí)隨地地交流,也有助于開展探索性和研究型課程,提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力。
3.4基于云計(jì)算教學(xué)模式的創(chuàng)新
教學(xué)模式是指基于一定的教學(xué)思想,在成熟的教學(xué)理論的指導(dǎo)下一系列教學(xué)活動(dòng)的總稱。云技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)著教學(xué)模式的繼續(xù)演化。云計(jì)算為構(gòu)建教育服務(wù)平臺(tái)提供了有效的技術(shù)支撐和充足的服務(wù)保障,開放式網(wǎng)絡(luò)、豐富的云資源、隨時(shí)隨地地移動(dòng)學(xué)習(xí),帶來(lái)了以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體、教學(xué)內(nèi)容可定制、教學(xué)形式靈活多變的教學(xué)形式,學(xué)習(xí)過程中的交互性、協(xié)作性和自主性通過云服務(wù)都得到了很好的體現(xiàn)。
3.5提升教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)
傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下教師在整個(gè)教學(xué)過程中起著重要作用,但由于云計(jì)算技術(shù)的涌入,使得教師的地位受到了一定的沖擊,教師轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動(dòng)的協(xié)調(diào)者和引導(dǎo)者,師生可以隨時(shí)隨地地進(jìn)行教學(xué)活動(dòng),可以在“云端”進(jìn)行各種探索性活動(dòng),針對(duì)不同學(xué)習(xí)者構(gòu)建個(gè)性化的教學(xué)環(huán)境,而教師則通過靈活方便的“云端”資源,通過海量信息的檢索來(lái)提升自己的業(yè)務(wù)能力和專業(yè)發(fā)展,也可隨時(shí)將自己的研究成果、問題需求通過云教育平臺(tái)共享,有助于教學(xué)水平的提高,進(jìn)而提升整個(gè)教學(xué)質(zhì)量。
3.6優(yōu)化教與學(xué)
不同學(xué)科由于自身的特點(diǎn)使得在教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)內(nèi)容的安排上有特殊的要求,而學(xué)習(xí)者本身的受教育程度、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)能力、理解力、性格等的不同,也導(dǎo)致了每個(gè)人的差異化學(xué)習(xí)。云計(jì)算技術(shù)則可以滿足學(xué)習(xí)者的不同學(xué)習(xí)需求,可以針對(duì)不同學(xué)科的特點(diǎn),根據(jù)每個(gè)學(xué)習(xí)者的知識(shí)水平來(lái)安排相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容,制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃,選擇適合的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行學(xué)習(xí),也使得教師可以有針對(duì)性指導(dǎo)每個(gè)學(xué)習(xí)者,提高學(xué)習(xí)效率的同時(shí)也提升了學(xué)習(xí)者的自學(xué)能力和辨識(shí)能力,優(yōu)化了教學(xué)的整個(gè)教學(xué)過程。
3.7有助于提升教學(xué)管理的效率
在“云端”上存儲(chǔ)著大量的教育信息資源,由于云計(jì)算的跨平臺(tái)特性,使得各類學(xué)校都可以通過云計(jì)算平臺(tái)來(lái)獲取自己所需的資源,并可隨時(shí)分享自己的資源,共享和開放,使得一方面提高了資源的利用率,另一方面也可加強(qiáng)學(xué)校內(nèi)部的管理和科研協(xié)作。通過云平臺(tái),可以快捷、方便地傳遞信息,降低了管理的成本,教育的理念和途徑也都悄然地發(fā)生著變化管理的效率也隨之可以大幅提升。
4 小結(jié)
通過云計(jì)算技術(shù)的運(yùn)用,使我們的教育領(lǐng)域有了創(chuàng)新的發(fā)展。它使得我們的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)更加方便,更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷成熟,在國(guó)家大力加快信息化進(jìn)程的大背景下,云計(jì)算在高校的教學(xué)中將會(huì)有極大的應(yīng)用前景。
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1.1學(xué)分制教學(xué)定義
有別于傳統(tǒng)的導(dǎo)師制、班建制教學(xué)模式,學(xué)分制教學(xué)指的是學(xué)生自由選課、選老師,以老師教學(xué)指導(dǎo)為輔助,完成學(xué)分或獲得績(jī)點(diǎn)以達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)模式。這種模式充分體現(xiàn)了以學(xué)生為本,因材施教的教學(xué)原則和公平教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。充分考慮了學(xué)生的興趣、能力差異,可以讓學(xué)生結(jié)合自己的實(shí)際情況自主選擇最合適的老師、實(shí)驗(yàn)手段、實(shí)驗(yàn)進(jìn)度等。
1.2學(xué)分制教學(xué)優(yōu)點(diǎn)
1.2.1教學(xué)計(jì)劃的良好彈性學(xué)分制教學(xué)是學(xué)生自主選課的模式,這使得教學(xué)計(jì)劃有較大的時(shí)間彈性和選課彈性,學(xué)生不用被硬性規(guī)定強(qiáng)制上某一堂課,可以根據(jù)自己的實(shí)際情況,如能力和興趣等安排自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃和教學(xué)老師。不僅激發(fā)了學(xué)生的積極主動(dòng)性還有利于挖掘?qū)W生的潛能。
1.2.2提高老師教學(xué)質(zhì)量這種自主選課制度使得對(duì)老師的評(píng)價(jià)更公開、公正化,以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式老師不必?fù)?dān)心沒有學(xué)生來(lái)上課,因此有的老師甚至幾十年教學(xué)方法都沒有改變,而在學(xué)分制模式上可以將選課的學(xué)生人數(shù)作為對(duì)老師教學(xué)評(píng)價(jià)的一個(gè)指標(biāo),這有利于提升教師教學(xué)質(zhì)量。
1.2.3整合教育資源,避免高校亂收費(fèi)通過學(xué)生自主選課,使得學(xué)生對(duì)一些內(nèi)容重復(fù)的課程可以選擇不學(xué),避免了教育資源的浪費(fèi),同時(shí)學(xué)分制的明碼收費(fèi)規(guī)范了高校收費(fèi)行為,在一定程度上克服了學(xué)校亂收費(fèi)的現(xiàn)象。
2高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀
在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入學(xué)分制的教學(xué)模式確實(shí)在相當(dāng)程度上提高了教學(xué)質(zhì)量并提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性,但仍然存在著一些問題和不足,具體表現(xiàn)在以下方面。
2.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視程度不夠
一直以來(lái)國(guó)人的教學(xué)模式就是重視理論輕視實(shí)踐,很多同學(xué)覺得只要理論考試通過了就沒什么問題了,這就導(dǎo)致了一大批高分低能,很多學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)理論成竹在胸,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)卻只能望洋興嘆,這和老師、學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度不夠有很大關(guān)系。
2.2教學(xué)內(nèi)容、方法單一
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置的項(xiàng)目幾年甚至十幾年都沒有變化改進(jìn)過,教學(xué)方法不僅單一而且模式化,在很大程度上限制了學(xué)生的想象和操作創(chuàng)新,久而久之,學(xué)生自然對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)失去了興趣,學(xué)起來(lái)感覺枯燥無(wú)味。
2.3教學(xué)管理和評(píng)價(jià)機(jī)制不健全
學(xué)分制教學(xué)模式的特征決定了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室需常開,以滿足學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室的需要和學(xué)習(xí)要求,這就使得實(shí)驗(yàn)室的管理變得很困難,上一班次的學(xué)生損壞計(jì)算機(jī)設(shè)備后影響下一班次學(xué)生的繼續(xù)學(xué)習(xí),無(wú)法有效找出損壞設(shè)備者。同時(shí)學(xué)分制下的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂紀(jì)律松散,很大程度上依賴于老師的主觀判斷,沒有一個(gè)客觀的考核和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。
3計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略
學(xué)分制下高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略是以學(xué)生為中心,以教育部教學(xué)目標(biāo)和社會(huì)需求為兩個(gè)基本點(diǎn),以計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及方法的改革為手段,以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理和教學(xué)評(píng)價(jià)體系的建設(shè)為保障搭建基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)并探索創(chuàng)新出新的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。其中云計(jì)算技術(shù)是學(xué)分制下高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略的支撐。云計(jì)算技術(shù)指的是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按需、易擴(kuò)展的方法獲得需要的服務(wù)和資源信息。簡(jiǎn)單來(lái)說,就是一種對(duì)信息資源和服務(wù)的交互使用模式,這種模式不僅資源利用效率高,而且管理簡(jiǎn)單,系統(tǒng)反應(yīng)快速。其具體應(yīng)用是將校內(nèi)外的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源集中化,使其虛擬、自動(dòng)、數(shù)據(jù)化面向?qū)W生、社會(huì)或其他學(xué)校。實(shí)現(xiàn)整個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)、資源、數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、計(jì)算和分析。該計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)能夠使學(xué)生按照自己個(gè)體差異和特長(zhǎng)選擇教學(xué)進(jìn)度和技術(shù)支持,同時(shí)還包含了實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核和學(xué)分考評(píng)管理等部分。
4創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法
4.1模塊化設(shè)計(jì)任務(wù),整合實(shí)驗(yàn)課程
為了保證教學(xué)效果,老師必須在對(duì)教學(xué)內(nèi)容有一個(gè)很深的理解基礎(chǔ)上結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、興趣還有任務(wù)的實(shí)用性來(lái)設(shè)計(jì)任務(wù)。首先任務(wù)設(shè)計(jì)必須具有針對(duì)性,其根本目的還是要讓學(xué)生掌握信息技術(shù)的知識(shí),提高他們的技能,因此布置的任務(wù)必須緊緊圍繞教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo),然后通過校園網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)媒體提供給學(xué)生,讓學(xué)生在宿舍、學(xué)校機(jī)房都可以輕松運(yùn)行平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。
4.2改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,“任務(wù)驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)
任務(wù)驅(qū)動(dòng)法與傳統(tǒng)教育模式的區(qū)別在于它不是以知識(shí)點(diǎn)作為教學(xué)線索,而是以具體任務(wù)為導(dǎo)向。在具體教學(xué)過程中,老師通過設(shè)計(jì)出針對(duì)性強(qiáng)、趣味性強(qiáng)的任務(wù)給學(xué)生自己動(dòng)手完成,在這一過程中,老師不再是知識(shí)的傳播者而變成了教學(xué)的引導(dǎo)者,學(xué)生通過對(duì)任務(wù)的完成有效掌握了基礎(chǔ)知識(shí)和技能。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力,還能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的積極性,對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有很大的促進(jìn)作用。設(shè)計(jì)完任務(wù)后就需要學(xué)生自主學(xué)習(xí)了,學(xué)生需要一邊掌握理論知識(shí)一邊動(dòng)手操作,理論聯(lián)系實(shí)際才能提高計(jì)算機(jī)水平。學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成任務(wù),不意味著老師可以不作為,受學(xué)生基礎(chǔ)能力的制約,他們?cè)谕瓿扇蝿?wù)的過程中或多或少的都會(huì)遇到一些困難,老師應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行指導(dǎo),師生協(xié)作完成任務(wù),才能在最大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和技能水平。
4.3改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件,整合教學(xué)資源
高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果依賴于具體的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備建設(shè)和教學(xué)條件的改善。因此,高校必須增加對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的預(yù)算投入,引進(jìn)更多的實(shí)驗(yàn)新技術(shù)和新設(shè)備,為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利實(shí)施提供基礎(chǔ)保障。同時(shí),憑借高效的基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)與完善,將各高校、社會(huì)和個(gè)人有機(jī)地聯(lián)合起來(lái),虛擬化的提供平衡應(yīng)用程序,建立高校間合作伙伴關(guān)系。既能集中管理不同高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的服務(wù)器,提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的工作效率;也能最大限度地整合計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室資源,提高資源的使用效率,滿足學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)需求。
4.4健全計(jì)算機(jī)管理制度
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以利用學(xué)號(hào)作為身份標(biāo)識(shí)和密碼,不僅能夠?qū)?shí)驗(yàn)教學(xué)排課和學(xué)生選課沖突進(jìn)行提示,保證教學(xué)秩序的正常,而且還能按照學(xué)生的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及課程要求,提供多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核形式以及學(xué)分評(píng)價(jià)制。此外,學(xué)校還可以通過該平臺(tái)發(fā)現(xiàn)滿足專業(yè)人才要求的學(xué)生向相關(guān)企業(yè)推薦,緩解學(xué)生就業(yè)困難,增加人才培養(yǎng)的透明度。
5結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng) 專業(yè) 定位
一、物聯(lián)網(wǎng)的概念
物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID、無(wú)線傳感器、GPS等信息傳感設(shè)備,按照約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),進(jìn)行通訊和信息交換,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、監(jiān)控、定位、管理的一種網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單地說,物聯(lián)網(wǎng)是指把世界上所有的物體都聯(lián)接到互聯(lián)網(wǎng)上,形成物聯(lián)網(wǎng)。目前,物聯(lián)網(wǎng)公認(rèn)為有三個(gè)層次,最底層是感知層,收集物聯(lián)網(wǎng)世界里的第一手信息;中間層是網(wǎng)絡(luò)層,將從底層獲取的數(shù)據(jù)傳輸出去;最上面則是應(yīng)用層,將所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,完成物聯(lián)網(wǎng)“收集―傳輸―處理”的三個(gè)步驟。
二、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)定位的重要性
從技術(shù)上講,物聯(lián)網(wǎng)并不是一個(gè)全新的技術(shù),它所涉及的核心技術(shù)有傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等,其中有很多已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟。比如傳感器技術(shù)、無(wú)線技術(shù)等,這里覆蓋的領(lǐng)域有:電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)等,但從學(xué)校培養(yǎng)人才來(lái)說,覆蓋面大并不是好事,因?yàn)樵谟邢薜慕虒W(xué)時(shí)間內(nèi)不可能將這些技術(shù)全部教授給學(xué)生,就算采取填鴨式的教學(xué)方式也只能泛泛而談,達(dá)不到高等職業(yè)院校所要求培養(yǎng)的“高端技能型人才”的目標(biāo)。因此,開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè),首先要解決的問題就是專業(yè)定位的問題。
三、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)定位的依據(jù)
1.從服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度定位
武漢市“十二五”規(guī)劃中將大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng),將實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全覆蓋,重點(diǎn)發(fā)展新一代移動(dòng)通信、新型顯示器件、地球空間信息、軟件及服務(wù)外包等產(chǎn)業(yè),培育物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、三網(wǎng)融合、網(wǎng)絡(luò)增值服務(wù)等新型產(chǎn)業(yè),打造區(qū)域性信息服務(wù)及服務(wù)外包基地。
2011年3月,武漢市黃陂區(qū)政府宣布將在黃陂南部經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶內(nèi)建武漢北物聯(lián)網(wǎng)科技產(chǎn)業(yè)園。建成后,該園可容納500家左右規(guī)模企業(yè)入駐,年產(chǎn)值將達(dá)100億元,預(yù)計(jì)總投資200億元,首期投資65億元,規(guī)劃占地面積1500畝,首期建設(shè)500畝,建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)孵化區(qū)、電子物流區(qū)、智慧城市區(qū)、物聯(lián)網(wǎng)硬件制造區(qū)、物聯(lián)網(wǎng)配套區(qū)等五大園區(qū)。
從上述信息來(lái)看,武漢市將大力打造物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè),而專業(yè)的定位則要跟區(qū)域經(jīng)濟(jì)匹配起來(lái)。
2.從學(xué)校本身基礎(chǔ)的角度定位
一個(gè)專業(yè)的開設(shè)與發(fā)展,需要很多硬件或軟件條件,比如實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、相應(yīng)的師資隊(duì)伍等。將專業(yè)方向定位在學(xué)校本身沒有任何基礎(chǔ)的方向上是不可取的,后續(xù)的發(fā)展也相當(dāng)困難,所以要借助于學(xué)校現(xiàn)有的基礎(chǔ)。比如,很多學(xué)校開設(shè)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)等專業(yè),這些專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)有著密切的關(guān)系,這些專業(yè)大多經(jīng)過多年建設(shè)打下了良好基礎(chǔ),積累了豐富的專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)。另外對(duì)于所需的師資隊(duì)伍可以在上述相關(guān)專業(yè)轉(zhuǎn)入部分教師,因?yàn)檫@些專業(yè)的教師有自己本身專業(yè)的背景,通過培訓(xùn)學(xué)習(xí)可以比較快地掌握物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的相關(guān)知識(shí)和技能。
四、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)定位
1.專業(yè)定位
根據(jù)以上闡述,可以將專業(yè)定位在面向物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè),服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,培養(yǎng)具有扎實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)踐能力、從事物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目的規(guī)劃、施工管理、安裝調(diào)試、售后服務(wù)、維護(hù)管理的高素質(zhì)技能型人才。
2.所從事的崗位
(1)物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)員,從事與客戶溝通、系統(tǒng)方案擬定、產(chǎn)品選型、成本評(píng)估、物聯(lián)網(wǎng)工程施工組織及系統(tǒng)集成等工作。
(2)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理員,從事物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)、監(jiān)控、故障排除、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化和升級(jí)等工作。
(3)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)管理員,從事信息管理、業(yè)務(wù)分析管理、服務(wù)管理等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)使用及應(yīng)用系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等工作。
(4)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備技術(shù)支持與營(yíng)銷員,從事物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備營(yíng)銷、售后服務(wù)、技術(shù)支持工作。
3.能力目標(biāo)
具備物聯(lián)網(wǎng)常用設(shè)備的安裝、調(diào)度能力;具有物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方案擬定及物聯(lián)網(wǎng)組建能力;具有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)管理與維護(hù)能力;具有使用網(wǎng)絡(luò)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)編程工具、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)軟件的能力;具有從事網(wǎng)絡(luò)設(shè)備營(yíng)銷與技術(shù)支持工作的能力。
4.主要課程設(shè)置
一、計(jì)算機(jī)分層教學(xué)法應(yīng)用的內(nèi)涵闡述
教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的不同以及學(xué)生之間的差異來(lái)展開教學(xué),幫助計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)較差的學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。計(jì)算機(jī)分層教學(xué)的意義在于可以更加精準(zhǔn)的制定出具有挑戰(zhàn)性以及趣味性的教學(xué)目標(biāo),不僅僅可以提升學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)堅(jiān)固程度,同時(shí)也可以使學(xué)生的計(jì)算運(yùn)用綜合能力得到有效提升。在對(duì)分層教學(xué)法進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候,要始終秉持著因材施教的原則,從而使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性得到有效提升。
二、現(xiàn)階段普通高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中存在的問題
(一)學(xué)生計(jì)算機(jī)水平參差不齊。對(duì)于很多大學(xué)新生而言,其計(jì)算機(jī)水平有很大的不同,很多高校都開設(shè)了計(jì)算機(jī)專業(yè)課程,現(xiàn)階段很多學(xué)生家里也都有計(jì)算機(jī),這都為學(xué)生的計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)提供良好的硬件支持。同時(shí),也有很多偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)生并沒有這樣的條件。因此,高校中的這類學(xué)生計(jì)算機(jī)水平就會(huì)差很多,如果教師按照一樣的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行教學(xué),會(huì)有一些學(xué)生感覺知識(shí)較為淺顯,從而提不起興趣。同時(shí)還會(huì)有一些學(xué)生會(huì)有不知所云的情況,也正是因?yàn)檫@種計(jì)算機(jī)水平的差異,從而導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)教學(xué)活動(dòng)的展開受到了一定的影響。(二)計(jì)算機(jī)教學(xué)的內(nèi)容較為系統(tǒng)化。對(duì)于很多學(xué)生來(lái)說,在展開計(jì)算知識(shí)學(xué)習(xí)的時(shí)候,往往會(huì)感覺到很大的壓力,這與現(xiàn)階段我國(guó)高校的計(jì)算機(jī)教學(xué)系統(tǒng)化較強(qiáng)有直接關(guān)系。學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)是為了可以在生活中對(duì)其進(jìn)行更好的應(yīng)用,但是由于計(jì)算機(jī)技術(shù)過于系統(tǒng)化,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中,并且連續(xù)性較強(qiáng),學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中如果第一個(gè)階段的知識(shí)理解不夠透徹,會(huì)直接影響到接下來(lái)的學(xué)習(xí),這也會(huì)使學(xué)生學(xué)生計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的自信心受到很大的影響[2]。
三、如何在高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中應(yīng)用分層教學(xué)法
【關(guān)鍵詞】 大數(shù)據(jù)分析;深度學(xué)習(xí);智慧化學(xué)習(xí)環(huán)境;知識(shí)計(jì)算;自適應(yīng)學(xué)習(xí)
【中圖分類號(hào)】 G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1009―458x(2016)11―0028―07
一、引言
近年來(lái),隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與社交網(wǎng)絡(luò)等新興技術(shù)和服務(wù)的不斷涌現(xiàn)與逐漸應(yīng)用,數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)規(guī)模急劇增加,不知不覺間,大數(shù)據(jù)時(shí)代已悄然走進(jìn)人們的生活和學(xué)習(xí)。王元卓等(2013)認(rèn)為大數(shù)據(jù)(Big Data)一般是指使用超大規(guī)模的機(jī)器和軟硬件工具才能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取、存儲(chǔ)、加工、管理、分析與服務(wù)的數(shù)據(jù)集合,常規(guī)的機(jī)器在一定時(shí)間內(nèi)難以處理。一般說來(lái),大數(shù)據(jù)有五個(gè)特性:數(shù)量(Volume)、速度(Velocity)、種類(Variety)、價(jià)值(Value)與真實(shí)性(Veracity)(方巍,等,2014)。自從2008年《自然》(Nature)雜志出版了大數(shù)據(jù)專刊,從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)與超級(jí)計(jì)算等方面研討大數(shù)據(jù)帶來(lái)的挑戰(zhàn)后,大數(shù)據(jù)真正走入人們的視野;《科學(xué)》(Science)雜志也于2011年推出數(shù)據(jù)處理(Dealing with Data)專刊,討論大數(shù)據(jù)對(duì)工業(yè)與科學(xué)研究的重要性。2012年,美國(guó)將大數(shù)據(jù)提升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度,美國(guó)政府宣布啟動(dòng)“大數(shù)據(jù)研究和開發(fā)計(jì)劃”,并投資2億美元。這是繼1993年宣布“信息高速公路”之后的又一次重大科技戰(zhàn)略部署。我國(guó)目前也在積極進(jìn)行大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用,《國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》與《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中都明確指出支持海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,科技部將大數(shù)據(jù)計(jì)算研究作為國(guó)家基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃( 973計(jì)劃) 2014 年度重要支持方向之一。國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界對(duì)大數(shù)據(jù)的研究如火如荼,一些權(quán)威期刊最近兩年多次刊出大數(shù)據(jù)研究的學(xué)術(shù)論文(張引,等,2013;陳恩紅,等,2014;孟小峰,等,2014)。
魏順平(2013)認(rèn)為挖掘教育大數(shù)據(jù)對(duì)了解學(xué)習(xí)過程、調(diào)整教學(xué)方法、完善考核方式及掌握學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)具有重要價(jià)值,也為遠(yuǎn)程開放學(xué)習(xí)平臺(tái)的構(gòu)建提供了新的研究視角。如何構(gòu)建和諧、易操作的遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái),如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的可持續(xù)發(fā)展,大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)帶給我們重要啟示,也是未來(lái)幾年遠(yuǎn)程開放學(xué)習(xí)平臺(tái)研究和建設(shè)急需解決的核心問題之一。本研究旨在從大數(shù)據(jù)的視角出發(fā),構(gòu)建遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模型,重點(diǎn)剖析實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的體系架構(gòu)、功能模塊及實(shí)踐案例,以期為泛在學(xué)習(xí)理念下面向大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和其他學(xué)習(xí)平臺(tái)的建設(shè)提供有價(jià)值的參考。
二、遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究現(xiàn)狀
近年來(lái),遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)受到越來(lái)越多高校的重視,如同濟(jì)大學(xué)建筑學(xué)院研發(fā)的建筑景觀與結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn),北京郵電大學(xué)與北京工業(yè)大學(xué)共同開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)等(尹學(xué)松,等,2008)。翟敬梅等(2012)設(shè)計(jì)了一個(gè)面向機(jī)械類基礎(chǔ)課程的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),其目的是讓學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)完成機(jī)械類的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。沈曦等(2004)也設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng),該系統(tǒng)的主要功能模塊有訪問控制、虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)管理、網(wǎng)上答疑與考核和統(tǒng)計(jì)。孫瑩等(2010)嘗試研究了一個(gè)基于物理化學(xué)和化工原理兩門課程的遠(yuǎn)程模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。屈鴻翔等(2010)構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的包括四個(gè)功能模塊的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。董黎明等(2013)搭建了一個(gè)面向遠(yuǎn)程開放教育的多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在該平臺(tái)上將實(shí)驗(yàn)分為初級(jí)實(shí)驗(yàn)、中級(jí)實(shí)驗(yàn)與拓展實(shí)驗(yàn)三類,每類實(shí)驗(yàn)包括多個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)供學(xué)生完成。如何將學(xué)生模塊、教師模塊與實(shí)驗(yàn)?zāi)K有機(jī)結(jié)合起來(lái),是遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一個(gè)難點(diǎn)。
隨著云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用,一部分教師將該技術(shù)運(yùn)用到遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)中。黃曉玲等(2011)提出了一個(gè)基于云計(jì)算的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),其框架包括應(yīng)用層 、虛擬化層與物理層。魯慧民等(2012)根據(jù)云計(jì)算理念設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng),將基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件放在基礎(chǔ)設(shè)施層,把開發(fā)的小實(shí)驗(yàn)放在平臺(tái)層,將虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K、管理模塊和交流模塊功能放在軟件層。孔藝權(quán)(2014)研究了3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)框架,利用3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)技術(shù)拓展現(xiàn)有基于Internet的遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)通過移動(dòng)設(shè)備完成實(shí)驗(yàn)。浙江廣播電視大學(xué)從2005年起就開展了遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究與建設(shè),研究人員從遠(yuǎn)程開放實(shí)踐教學(xué)理念(方志剛,2012;龔祥國(guó),等,2012)、實(shí)踐教學(xué)體系(齊幼菊,等,2014)、策略研究(方偉軍,等,2006)、平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用(齊幼菊, 2007;齊幼菊,等,2007;厲毅,2009;鄭煒,等,2013)等方面進(jìn)行了研究。齊幼菊等(2007)還研發(fā)了基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái),集成各種實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,整個(gè)平臺(tái)包括基本信息管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)調(diào)度系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果管理系統(tǒng)等功能。
總的來(lái)說,當(dāng)前大多數(shù)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)關(guān)注少數(shù)課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的集成,缺少平臺(tái)架構(gòu)層面的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析,尤其是借鑒云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。所構(gòu)建的平臺(tái)通常局限于對(duì)少數(shù)課程實(shí)驗(yàn)的集成,沒有突出平臺(tái)應(yīng)對(duì)大規(guī)模訪問的處理方法,缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與挖掘。因此,從大數(shù)據(jù)視角去分析遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)具有重要的意義。
三、面向大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模型設(shè)計(jì)
(一)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的新發(fā)展
隨著學(xué)生人數(shù)、課程實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)資源的增多,以及學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)需求的多元化和服務(wù)社會(huì)功能的多樣化(吳戰(zhàn)杰,等,2013),遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)面臨的數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)越多,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。因此,構(gòu)建一個(gè)能處理大數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)至關(guān)重要。面向大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(BODOP, Big Data Oriented Distant and Open Experiment Platform)是以遠(yuǎn)程開放教育理論為指導(dǎo),使用云計(jì)算技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和通信技術(shù)等將課程中的實(shí)體實(shí)驗(yàn)遷移到互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中,在網(wǎng)絡(luò)空間實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)過程,獲取與保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并使用大數(shù)據(jù)技術(shù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)挖掘?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù),為教師合理開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供科學(xué)決策的線上實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。一方面,BODOP為開展遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供線上實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境;另一方面,學(xué)生能夠通過互聯(lián)網(wǎng)參與并體驗(yàn)符合課程要求的各種實(shí)驗(yàn),不僅能學(xué)到實(shí)驗(yàn)知識(shí),掌握實(shí)驗(yàn)過程,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得到合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,還可以學(xué)到相關(guān)的信息技術(shù)。
遠(yuǎn)程開放教育是面向在職或職前人員的繼續(xù)教育,通過一段時(shí)間學(xué)習(xí),使學(xué)習(xí)者獲得滿足職業(yè)提升與轉(zhuǎn)崗的知識(shí)與技能。為了順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展趨勢(shì)和學(xué)習(xí)者的多樣化訴求,遠(yuǎn)程開放教育在教學(xué)過程中需要突出職業(yè)特色,將學(xué)習(xí)者迫切需要的職業(yè)技能與現(xiàn)代信息技術(shù)素養(yǎng)作為教學(xué)核心,培養(yǎng)符合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與行業(yè)特點(diǎn)、適應(yīng)企業(yè)需求的應(yīng)用型技術(shù)人才。顯然,遠(yuǎn)程開放實(shí)踐教學(xué)在提升學(xué)習(xí)者職業(yè)技能等方面扮演著極其重要的作用。而遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(BODOP)是開展遠(yuǎn)程開放實(shí)踐教學(xué)的線上教與學(xué)場(chǎng)所。因此,建設(shè)BODOP,改革實(shí)踐教學(xué)模式,加強(qiáng)面向任務(wù)和實(shí)踐技能的線上學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè),是當(dāng)前開展遠(yuǎn)程開放教育的重要任務(wù)之一。
(二)大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)
遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的數(shù)據(jù)通常規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、關(guān)聯(lián)度高,因此,傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在處理這些大數(shù)據(jù)時(shí),無(wú)論是響應(yīng)并發(fā)量大的用戶訪問請(qǐng)求,還是存儲(chǔ)大規(guī)模交互數(shù)據(jù),都難以在有效的時(shí)間里完成。因而,構(gòu)建面向大數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái),解決上述問題,需要以智能化云計(jì)算中心與較高帶寬互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施,使用基于SOA(Service - oriented Architecture,面向服務(wù)架構(gòu))的技術(shù)搭建系統(tǒng),設(shè)計(jì)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)體系為依托,并輔以大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析與挖掘等技術(shù),通過互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及智能終端,為學(xué)習(xí)者提供實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析服務(wù)。根據(jù)云計(jì)算的特點(diǎn),在設(shè)計(jì)框架時(shí),要充分考慮平臺(tái)的擴(kuò)展性與計(jì)算性能,在硬件與軟件上都要具有前瞻性的部署(平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示)。事實(shí)上,在BODOP的整體架構(gòu)中,云計(jì)算服務(wù)器是核心,所有的實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源都存放在云服務(wù)器上,借助云計(jì)算服務(wù)器的高性能服務(wù),保障平臺(tái)平穩(wěn)高效地運(yùn)行。
對(duì)學(xué)習(xí)者來(lái)說,應(yīng)用層呈現(xiàn)給用戶的實(shí)驗(yàn)是平臺(tái)建設(shè)核心,沒有好的學(xué)習(xí)交互和環(huán)境體驗(yàn),平臺(tái)計(jì)算速度再快,也未必能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真正目的。因此,在重視云計(jì)算服務(wù)建設(shè)的同時(shí),也要重視實(shí)驗(yàn)的建設(shè)。遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)通常有兩類:一類是虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn),包括交互式虛擬實(shí)驗(yàn)與沉浸式虛擬實(shí)驗(yàn);另一類是遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)。從這兩類實(shí)驗(yàn)出發(fā),建設(shè)符合學(xué)習(xí)者職業(yè)發(fā)展和技能提升的遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)。
平臺(tái)中的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)和維護(hù)也同樣重要,數(shù)據(jù)的收集、分析與挖掘結(jié)果都保存在服務(wù)器里。為了維護(hù)這些重要數(shù)據(jù)的安全,需要進(jìn)行數(shù)據(jù)同步備份,可根據(jù)平臺(tái)運(yùn)行實(shí)際情況,制訂時(shí)間與周期,將平臺(tái)里各子系統(tǒng)和每次學(xué)習(xí)者在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中的交互數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。此外,平臺(tái)還應(yīng)有核心交換機(jī)、負(fù)載均衡設(shè)備與WEB服務(wù)器等重要設(shè)備,保障平臺(tái)的正常運(yùn)行。
(三)大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的體系架構(gòu)搭建
BODOP需要支持自適應(yīng)學(xué)習(xí)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的自適應(yīng)學(xué)習(xí)以及完成實(shí)驗(yàn)人才培養(yǎng)模式由平移式學(xué)習(xí)過渡到智慧化學(xué)習(xí)。因此,它的架構(gòu)設(shè)計(jì)既要支撐基于互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)與移動(dòng)學(xué)習(xí),又要支持?jǐn)?shù)據(jù)分析與挖掘。
面向大數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)體系架構(gòu)如圖2所示。整個(gè)平臺(tái)架構(gòu)包括服務(wù)層、功能層、系統(tǒng)層和實(shí)施層,每層的內(nèi)涵如下:
1. 服務(wù)層主要面向?qū)W習(xí)者、教師、技術(shù)人員與管理人員,為學(xué)習(xí)者提供基于Web的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和移動(dòng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),同時(shí)根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力和偏好等推薦相關(guān)學(xué)習(xí)資源。
2. 功能層基本上提供各種實(shí)驗(yàn),并融合這些實(shí)驗(yàn),為學(xué)習(xí)者提供實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)場(chǎng)景;收集各種數(shù)據(jù),提供大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析與挖掘功能,為實(shí)現(xiàn)個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)提供數(shù)據(jù)支撐,并實(shí)施實(shí)驗(yàn)資源管理。
3. 系統(tǒng)層是由各個(gè)系統(tǒng)組成,如基于Web的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、移動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)(包括大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、分析系統(tǒng)與挖掘系統(tǒng))、個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)資源推薦系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)雖然呈現(xiàn)給用戶的是不同的功能模塊,但底層數(shù)據(jù)互通,運(yùn)行時(shí)互不影響,從而保證整個(gè)平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)。
4. 設(shè)施層提供平臺(tái)運(yùn)行需要的硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)資源,包括云計(jì)算服務(wù)器、核心交換機(jī)、負(fù)載均衡、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等。
在設(shè)施層采用虛擬化技術(shù),包括存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化及計(jì)算虛擬化,動(dòng)態(tài)計(jì)算平臺(tái)上各種資源更準(zhǔn)確地為各子系統(tǒng)分配計(jì)算資源,達(dá)到平臺(tái)最優(yōu)化配置。平臺(tái)采用數(shù)據(jù)處理技術(shù),將非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理以后存儲(chǔ)在設(shè)施層,加強(qiáng)應(yīng)用知識(shí)計(jì)算技術(shù)、知識(shí)庫(kù)技術(shù)等,并與數(shù)據(jù)處理技術(shù)相結(jié)合,為遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)平臺(tái)智慧化服務(wù)提供技術(shù)支撐。
(四)大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的功能模塊實(shí)現(xiàn)
大數(shù)據(jù)技術(shù)可以分析與挖掘教育數(shù)據(jù),為教師進(jìn)行教學(xué)改革提供科學(xué)依據(jù)(何克抗,2014;呂瑤,2014)。在收集個(gè)人數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,BODOP對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。教師根據(jù)分析結(jié)果,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行科學(xué)安排,幫助學(xué)習(xí)者完成實(shí)驗(yàn)的深度學(xué)習(xí),掌握職業(yè)知識(shí),提升崗位技能。BODOP需要向社會(huì)提供服務(wù),感興趣的學(xué)習(xí)者可以通過該平臺(tái)參加遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),學(xué)到相關(guān)的實(shí)踐知識(shí)。基于上述分析,BODOP的功能模塊設(shè)計(jì)理念體現(xiàn)在:一是有智慧化的學(xué)習(xí)場(chǎng)景,二是有針對(duì)性的課程實(shí)驗(yàn),三是有靈活便捷的交互,四是有數(shù)據(jù)分析與挖掘功能,五是有貼身式學(xué)習(xí)支持服務(wù)。
BODOP的功能模塊設(shè)計(jì)需要突出基于互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和移動(dòng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)功能,滿足學(xué)習(xí)者多樣化、多終端、個(gè)性化的隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)需求,具體功能模塊如圖3所示。平臺(tái)實(shí)驗(yàn)集成管理模塊不僅是集成與融合各種課程實(shí)驗(yàn),還要負(fù)責(zé)與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)功能之間數(shù)據(jù)交互,使實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)者實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)完好地保存到數(shù)據(jù)庫(kù),便于數(shù)據(jù)分析與挖掘使用。用戶權(quán)限管理是對(duì)平臺(tái)各個(gè)角色進(jìn)行定義,并分配給各角色相應(yīng)的權(quán)限。
圖4展示的是BODOP的角色任務(wù),不同職責(zé)的教師在平臺(tái)里的任務(wù)不同,功能自然也不同。平臺(tái)管理員可以兼任實(shí)驗(yàn)責(zé)任教師;教學(xué)管理員可以兼任課程責(zé)任教師,負(fù)責(zé)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。盡管這些教師在平臺(tái)里的責(zé)任不同,但他們建設(shè)實(shí)驗(yàn)資源和輔導(dǎo)學(xué)習(xí)者的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的責(zé)任相同(如圖5所示)。
具體地說,平臺(tái)管理員負(fù)責(zé)添加實(shí)驗(yàn)軟件、設(shè)置實(shí)驗(yàn)責(zé)任教師、導(dǎo)入開課總表和學(xué)生總表;教學(xué)管理員負(fù)責(zé)教學(xué)點(diǎn)管理、設(shè)置課程責(zé)任教師、注冊(cè)開設(shè)課程、選擇本校學(xué)生、管理輔導(dǎo)教師與分組實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)責(zé)任教師負(fù)責(zé)設(shè)置軟件子實(shí)驗(yàn)與管理子實(shí)驗(yàn);課程責(zé)任教師選擇課程子實(shí)驗(yàn)、添加理論測(cè)試與管理課程資源;實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)教師需要確認(rèn)課程子實(shí)驗(yàn)與管理實(shí)驗(yàn)資源;學(xué)生的職責(zé)是學(xué)習(xí)課程實(shí)驗(yàn)資源。其中,教師要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果,在實(shí)驗(yàn)過程中調(diào)整實(shí)驗(yàn)難易度,干預(yù)實(shí)驗(yàn)過程,促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。
四、面向大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程開放
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)踐案例分析
(一)個(gè)性化自適應(yīng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
BODOP構(gòu)建的目的是將課程中的實(shí)體實(shí)驗(yàn)遷移到互聯(lián)網(wǎng)上,搭建智慧實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境,學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)上述目的,需要兩個(gè)要素:一是使用信息技術(shù)將課程實(shí)驗(yàn)變成數(shù)字化虛擬實(shí)驗(yàn),在這個(gè)過程中,要充分利用各種技術(shù)將實(shí)驗(yàn)完整體現(xiàn),如使用交互式虛擬實(shí)驗(yàn)與沉浸式虛擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中學(xué)到的實(shí)驗(yàn)與課本講授的實(shí)驗(yàn)知識(shí)一致,達(dá)到實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo);二是構(gòu)建一個(gè)智慧化的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),將各種實(shí)驗(yàn)有機(jī)地集成起來(lái),實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、學(xué)生數(shù)據(jù)與其他課程數(shù)據(jù)之間的融合,并提供個(gè)性化實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境。智慧教育是借助于現(xiàn)代信息技術(shù)搭建具有感知、推理與決策等智慧特征的學(xué)習(xí)時(shí)空環(huán)境,以此促進(jìn)學(xué)生身心協(xié)調(diào)、智力全面及個(gè)人可持續(xù)發(fā)展。智慧教育強(qiáng)調(diào)以人為本、一切為了學(xué)習(xí)者的教育思想,充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)是一個(gè)充滿平衡與張力的接收知識(shí)過程(祝智庭,等,2013)。不難發(fā)現(xiàn),構(gòu)建BODOP,與智慧教育的特性是一致的。
BODOP注重智慧化遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè),平臺(tái)以學(xué)習(xí)者為中心,圍繞實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),搭建實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)、學(xué)生信息庫(kù)、學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)庫(kù)以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等,旨在構(gòu)建一個(gè)個(gè)性化自適應(yīng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)(如圖6所示)。在這個(gè)系統(tǒng)里,信息反饋與數(shù)據(jù)分析流程如下:
STEP 1:學(xué)生在平臺(tái)上注冊(cè),平臺(tái)通過與教務(wù)系統(tǒng)的對(duì)接,保存學(xué)生的相關(guān)基本信息;
STEP 2:學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn),平臺(tái)啟動(dòng)導(dǎo)學(xué)式引擎,旨在快速讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn);
STEP 3:學(xué)生與實(shí)驗(yàn)之間的交互數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)里;
STEP 4:數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的基本信息與學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,將結(jié)果傳輸給自適應(yīng)引擎;
STEP 5:自適應(yīng)引擎根據(jù)分析結(jié)果,調(diào)整實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的進(jìn)度;
STEP 6:教師分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià),參與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)整;
STEP7:教師與管理人員修改導(dǎo)學(xué)引擎,同時(shí)教師修改或完善實(shí)驗(yàn)資源。
在第五步中,學(xué)生根據(jù)自適應(yīng)引擎反饋的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)進(jìn)度、實(shí)驗(yàn)技能完成情況、實(shí)驗(yàn)過程測(cè)評(píng)等信息,結(jié)合自身學(xué)習(xí)實(shí)際,進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。例如,對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)減少學(xué)習(xí)時(shí)間,對(duì)較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)投入更多的學(xué)習(xí)時(shí)間,及時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)與技能。教師根據(jù)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)得到反饋信息,及時(shí)掌握每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情況,根據(jù)這些信息,針對(duì)不同學(xué)生做出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)整和實(shí)驗(yàn)進(jìn)度調(diào)整,根據(jù)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的學(xué)習(xí)信息,修改和完善實(shí)驗(yàn)資源,與管理人員修改相應(yīng)的導(dǎo)學(xué)引擎。實(shí)驗(yàn)完成后,教師根據(jù)數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)系統(tǒng),掌握哪些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有難度、需要哪些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)資源、如何做出輔導(dǎo)等,為下次實(shí)驗(yàn)提供貼身式的服務(wù)。
(二)實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)
基于BODOP設(shè)計(jì)架構(gòu),并結(jié)合實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)流程,浙江廣播電視大學(xué)教學(xué)中心開發(fā)多門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué),本文以“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”這門課程為例,討論實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展,并通過案例的介紹,驗(yàn)證BODOP對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)習(xí)支持的有效性,實(shí)驗(yàn)?zāi)P腿鐖D7所示。
在BODOP上開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程,一般包括實(shí)驗(yàn)預(yù)備、實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)交流、實(shí)驗(yàn)分析和統(tǒng)計(jì)分析五個(gè)模塊。實(shí)驗(yàn)預(yù)備包括課程資源、輔導(dǎo)材料、課程題庫(kù)與理論測(cè)試,主要讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)前掌握實(shí)驗(yàn)必備的基礎(chǔ)知識(shí),并根據(jù)課程內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,做一些習(xí)題測(cè)試,加深對(duì)課程知識(shí)的理解和掌握。對(duì)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”而言,實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)共有“網(wǎng)卡配置實(shí)驗(yàn)”“DNS服務(wù)與配置實(shí)驗(yàn)”“DHCP服務(wù)與配置實(shí)驗(yàn)”“路由器配置實(shí)驗(yàn)”“交換機(jī)IP地址配置實(shí)驗(yàn)”等11個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)習(xí)交流主要是學(xué)生與教師之間討論互動(dòng),還包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)分析包括實(shí)驗(yàn)過程評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)未來(lái)學(xué)習(xí),主要是借助于大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘,對(duì)教學(xué)和學(xué)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)。統(tǒng)計(jì)分析主要統(tǒng)計(jì)與分析學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成情況,包括實(shí)驗(yàn)完成明細(xì)、成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析、選課人數(shù)統(tǒng)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)。
通過四個(gè)學(xué)期的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué),相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況統(tǒng)計(jì)如表1所示。不難發(fā)現(xiàn),對(duì)于簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn),即使事先預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的學(xué)習(xí)者較少,實(shí)驗(yàn)成績(jī)也較高,如實(shí)驗(yàn)1“網(wǎng)卡配置實(shí)驗(yàn)”;對(duì)于一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),如果預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的學(xué)習(xí)者不多,實(shí)驗(yàn)過程中需要教師輔導(dǎo),花的時(shí)間較長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不是太好,如實(shí)驗(yàn)3 “DHCP服務(wù)與配置實(shí)驗(yàn)”。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,挖掘其背后的一系列元數(shù)據(jù)(如學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間安排、認(rèn)知能力、操作技能和學(xué)習(xí)態(tài)度等),幫助教師合理安排教學(xué)。
借助遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),以學(xué)生為中心,在傳授實(shí)踐知識(shí)的同時(shí),充分注重學(xué)生的個(gè)人成長(zhǎng)與可持續(xù)發(fā)展。主要表現(xiàn)為,BODOP能根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)需求與偏好等個(gè)性差異,提供個(gè)性化的輔導(dǎo)與學(xué)習(xí)服務(wù),記錄每一位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘與分析,得到的數(shù)據(jù)分析結(jié)果用于揭示潛在問題、評(píng)估實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程、建設(shè)實(shí)驗(yàn)資源、完善實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)未來(lái)學(xué)習(xí)。因此,包含個(gè)性化自適應(yīng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的BODOP是遠(yuǎn)程開放教育智慧學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建的重要組成部分。同時(shí),構(gòu)建BODOP,實(shí)施遠(yuǎn)程實(shí)踐教學(xué),不僅能使學(xué)習(xí)者順利完成實(shí)驗(yàn),還可以對(duì)學(xué)習(xí)者的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)進(jìn)行輔導(dǎo)與干預(yù),提升實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的沉浸感,最終提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)成就感,有助于學(xué)習(xí)者實(shí)踐知識(shí)的掌握,進(jìn)一步提高職業(yè)技能。
五、結(jié)語(yǔ)
遠(yuǎn)程實(shí)踐教學(xué)是提升學(xué)習(xí)者職業(yè)能力、崗位技能、社會(huì)綜合能力及職業(yè)創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié),通常起到不可替代的作用。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下,構(gòu)建遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化自適應(yīng)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)習(xí)者在愉悅的環(huán)境中完成實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),提升職業(yè)技能。首先,對(duì)現(xiàn)有的遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行總結(jié),分析平臺(tái)的不足;其次,從遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(BODOP)的新發(fā)展、BODOP的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、體系架構(gòu)搭建和功能模塊實(shí)現(xiàn)四個(gè)方面,提出了BODOP的模型設(shè)計(jì);最后,從個(gè)性化自適應(yīng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)分析BODOP實(shí)踐案例。從大數(shù)據(jù)視角討論遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模型的構(gòu)建,旨在為今后搭建類似的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)平臺(tái)提供有益的建設(shè)思路。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的快速發(fā)展,學(xué)習(xí)者對(duì)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)不斷提出更高的要求,構(gòu)建面向大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅能很好地完成實(shí)驗(yàn)教學(xué),創(chuàng)建高效、適合泛在學(xué)習(xí)的智慧化學(xué)習(xí)環(huán)境,滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化、多元化及多終端的學(xué)習(xí)需求,還能進(jìn)一步促進(jìn)遠(yuǎn)程開放教育的發(fā)展,扎實(shí)推動(dòng)學(xué)習(xí)型社會(huì)的建設(shè)。
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關(guān)鍵詞:計(jì)算思維;大學(xué)計(jì)算機(jī);課程體系;教學(xué)案例;教學(xué)方法
0.引言
自20世紀(jì)90年代末教育部倡議在大學(xué)開展“計(jì)算機(jī)文化”教育至今,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程經(jīng)歷了以流行軟件學(xué)習(xí)與掌握為主的“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”教育階段,以素養(yǎng)和應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的計(jì)算機(jī)共性知識(shí)講授為主的“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”教育階段。課程名稱也從計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)變成大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ),直至現(xiàn)在的大學(xué)計(jì)算機(jī)。這是因?yàn)殡S著國(guó)家人才戰(zhàn)略的實(shí)施以及國(guó)家對(duì)于人才培養(yǎng)質(zhì)量的高度關(guān)注,計(jì)算機(jī)教育在大學(xué)整體教育中的重要性將會(huì)更加突出,計(jì)算機(jī)成為在通識(shí)教育中培養(yǎng)具有現(xiàn)代科學(xué)思維精神和能力的三大必修課程(數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī))之一。課程名稱的變化反映了信息技術(shù)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)教育的普及、社會(huì)的需求變化以及學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的提高。
當(dāng)各高校開始提倡素質(zhì)教育、給學(xué)生更大的自學(xué)空間、不斷壓縮學(xué)時(shí)的時(shí)候,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)首當(dāng)其沖受到極大的沖擊,學(xué)時(shí)被大大壓縮,少數(shù)學(xué)校甚至取消了該課程。這不禁讓從事計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的教師和專家學(xué)者感到矛盾和困惑:該課程到底該如何發(fā)展?究竟還有沒有存在的必要?我們的學(xué)生真的不需要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)嗎?他們需要學(xué)什么?
2006年,美國(guó)卡內(nèi)基?梅隆大學(xué):(CMU)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真教授(Jeannette M.Wing)首次明確提出了計(jì)算思維(Computational Thinking,CT)的概念,為計(jì)算機(jī)教育的改革指明了方向。2010年7月,在首屆“九校聯(lián)盟(C9)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”上,“985”首批9所高校就大學(xué)如何在新形勢(shì)下提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的質(zhì)量、增強(qiáng)大學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)形成4點(diǎn)共識(shí),提出要旗幟鮮明地把“計(jì)算思維能力的培養(yǎng)”作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)。國(guó)內(nèi)一些著名學(xué)者和專家率先開始研究計(jì)算思維的概念與內(nèi)涵,思考計(jì)算思維對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)研究以及計(jì)算機(jī)教育的啟示,呼吁教育的轉(zhuǎn)型:一些先行者大膽嘗試在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中引入計(jì)算思維,踐行新的教學(xué)理念和探索新的教學(xué)模式,陸續(xù)取得一些卓有成效的研究成果。
然而,思維畢竟是人類特有的一種精神活動(dòng),看不見摸不著。要想使學(xué)生接受計(jì)算思維行不是一件容易的事,問題的關(guān)鍵在于怎樣做才能將計(jì)算思維的培養(yǎng)落到實(shí)處。例如,怎樣構(gòu)建一個(gè)包含計(jì)算思維典型特征的課程體系?怎樣組織教學(xué)內(nèi)容?通過何種教學(xué)模式能夠更有效地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維?筆者將就這些問題進(jìn)行初步探討并提出建議。
1.機(jī)遇與挑戰(zhàn)
當(dāng)今社會(huì)已步入數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化的新時(shí)代,信息技術(shù)的發(fā)展水平、運(yùn)用水平和教育水平已成為衡量社會(huì)進(jìn)步程度的重要標(biāo)志,學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)和技能是非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生必須達(dá)到的基本要求,社會(huì)對(duì)各領(lǐng)域創(chuàng)新人才的需求對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算能力提出了更高要求。如何針對(duì)社會(huì)需求重新定位大學(xué)計(jì)算機(jī)課程?怎樣才能讓學(xué)校和學(xué)生清晰準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)到該課程的重要性和價(jià)值?這是急需解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。
在這種形勢(shì)下,計(jì)算思維概念的提出正好為課程改革提供了一個(gè)難得的契機(jī)。按照周以真教授的定義,計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解的涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng);計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象(Abstraction)和自動(dòng)化(Automation)。陳國(guó)良院士指出,理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算是推動(dòng)人類文明進(jìn)步和科技發(fā)展的三大支柱,計(jì)算思維是人類科學(xué)思維活動(dòng)的三大組成部分(理論思維、實(shí)驗(yàn)思維、計(jì)算思維)之一,是數(shù)學(xué)思維與工程思維的互補(bǔ)與融合,計(jì)算思維無(wú)處不在。
然而,計(jì)算思維的養(yǎng)成和訓(xùn)練是一個(gè)長(zhǎng)期、循序漸進(jìn)、潛移默化的過程,不可能一蹴而就,與以往的教學(xué)有著不同的要求和目標(biāo),這些要求和目標(biāo)對(duì)現(xiàn)有的教育觀念和方式提出了新的挑戰(zhàn)。對(duì)于如何在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的培養(yǎng),還存在分歧和誤區(qū)。有的教師認(rèn)為計(jì)算思維不過是一些理論和概念,講了也沒有多大用處,還不如教給學(xué)生一些必需的計(jì)算機(jī)知識(shí)和技能;有的教師認(rèn)為以往的教學(xué)中已經(jīng)蘊(yùn)含了計(jì)算思維的思想,沒有必要專門講解這個(gè)概念,而且思維是無(wú)形的,根本無(wú)法在課程或?qū)嵺`中傳授,只能通過學(xué)生自己感悟;還有些教師則把計(jì)算思維的培養(yǎng)等同于理論知識(shí)的講解,或者認(rèn)為技能培養(yǎng)就是思維訓(xùn)練。
這些對(duì)計(jì)算思維的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),導(dǎo)致計(jì)算思維的概念并沒有與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的知識(shí)有機(jī)融合,知識(shí)的傳授并沒有轉(zhuǎn)變?yōu)榛谥R(shí)的思維傳授,因此究竟怎樣做才能避免只是簡(jiǎn)單地給課程貼上計(jì)算思維的標(biāo)簽,而是真正將計(jì)算思維的培養(yǎng)落到實(shí)處,讓學(xué)生通過課程教學(xué)和實(shí)踐體驗(yàn)到計(jì)算思維的魅力和價(jià)值,這是必須解決的另一個(gè)關(guān)鍵問題。
2.改革思路與措施
針對(duì)上述兩個(gè)關(guān)鍵問題,我們以培養(yǎng)計(jì)算思維能力為主線,著重從以下幾個(gè)方面對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程進(jìn)行改革。
2.1分析社會(huì)需求,明確課程定位
在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi),大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)普遍注重計(jì)算機(jī)知識(shí)的傳授和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能的培養(yǎng),學(xué)生學(xué)到的是有關(guān)計(jì)算機(jī)的一些概念及通用計(jì)算手段的應(yīng)用,但是當(dāng)今社會(huì)處于急需各種創(chuàng)新人才的高科技時(shí)代,學(xué)生僅僅具備這些能力是不夠的。高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)要求非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生未來(lái)應(yīng)具備的計(jì)算能力是掌握支持各學(xué)科研究創(chuàng)新的新型計(jì)算手段并應(yīng)用計(jì)算手段進(jìn)行各學(xué)科的研究與創(chuàng)新,因此,大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)定位于以計(jì)算思維為核心,以計(jì)算機(jī)知識(shí)為背景,使學(xué)生理解典型的計(jì)算思維,掌握基于計(jì)算技術(shù)/計(jì)算機(jī)的問題求解思路與方法,提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算思維和計(jì)算工具分析和處理專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力,為今后的創(chuàng)新活動(dòng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2.2構(gòu)建計(jì)算機(jī)知識(shí)與計(jì)算思維有機(jī)融合的課程體系
以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革并不意味著一定要將現(xiàn)有的課程體系和教學(xué)內(nèi)容“推倒重來(lái)”,而是在原有課程體系的基礎(chǔ)上,以計(jì)算思維為主線,重新組織教學(xué)內(nèi)容,適當(dāng)增加新的能體現(xiàn)計(jì)算思維的知識(shí)點(diǎn),刪除一些陳舊的知識(shí)或技術(shù)細(xì)節(jié),大幅度調(diào)整課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu),最終構(gòu)建一個(gè)計(jì)算機(jī)知識(shí)與計(jì)算思維相融合的課程體系。
1)分析研究計(jì)算思維的內(nèi)涵和特征。
在明確課程定位后,我們應(yīng)首先仔細(xì)分析計(jì)算思維的內(nèi)涵,研究計(jì)算思維包含哪些基本組成部分,這些基本組成部分的特征和表現(xiàn)是什么,確定在大學(xué)計(jì)算機(jī)知識(shí)體系中涉及計(jì)算思維的哪些概念;然后將知識(shí)體系分解為知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn),研究這些知識(shí)點(diǎn)如何與計(jì)算思維的典型特征有機(jī)融合。
對(duì)計(jì)算思維內(nèi)涵的解讀有很多。2010年,Peter J.Denning在ACM關(guān)于“什么是計(jì)算”的研討會(huì)上指出:計(jì)算思維是一種解決問題的思維方法,這種方法將問題表示為關(guān)于某個(gè)計(jì)算模型(該模型必須被發(fā)明或發(fā)現(xiàn))的信息處理過程,并尋求一種算法上的解決方案。2012年,李廉教授指出:“計(jì)算思維是人類科學(xué)思維中,以抽象化和自動(dòng)化,或者說以形式化、程序化和機(jī)械化為特征的思維形式。計(jì)算思維的標(biāo)志是有限性、確定性和機(jī)械性。計(jì)算思維的結(jié)論應(yīng)該是構(gòu)造性的、可操作的、能行的”。
戰(zhàn)德臣教授提出的“計(jì)算之樹”很好地描繪出融入計(jì)算思維后的大學(xué)計(jì)算機(jī)所面對(duì)的知識(shí)空間,即“核心”的計(jì)算思維,主要有“計(jì)算之樹”的樹根――計(jì)算技術(shù)與計(jì)算系統(tǒng)的奠基性思維:0和1、程序、遞歸;“計(jì)算之樹”的樹干――通用計(jì)算環(huán)境的進(jìn)化思維:馮?諾依曼機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、并行與分布計(jì)算環(huán)境、云計(jì)算環(huán)境;“計(jì)算之樹”的樹枝――計(jì)算與(社會(huì)/自然)環(huán)境的融合思維;“計(jì)算之樹”的雙色枝杈――交替促進(jìn)與共同進(jìn)化的問題求解思維:算法與系統(tǒng)…。
2)選取典型的計(jì)算思維,構(gòu)建新的課程體系。
從上述知識(shí)空間中選取非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生需要掌握的典型計(jì)算思維,對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新審視和定位,適當(dāng)裁剪和增刪;圍繞問題的分析解決思路組織相關(guān)知識(shí),設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容,最終構(gòu)建一個(gè)計(jì)算機(jī)知識(shí)與計(jì)算思維有機(jī)融合的課程體系。
北京航空航天大學(xué)于2012年開始參與教育部大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目“理工類高校計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)課程研究及教材建設(shè)”,初步構(gòu)建大學(xué)計(jì)算機(jī)課程體系,見表1。
由表1可見,課程分為7個(gè)教學(xué)單元,要求在每個(gè)教學(xué)單元的教學(xué)內(nèi)容中,描述清楚計(jì)算機(jī)知識(shí)背后蘊(yùn)含的計(jì)算思維是什么,指出哪些知識(shí)體現(xiàn)了計(jì)算學(xué)科的素養(yǎng)。例如,在計(jì)算原理教學(xué)單元中,計(jì)算思維主要涉及0和1的思維(基于電信號(hào)的硬件實(shí)現(xiàn)、邏輯真/假以及基于邏輯的理論與實(shí)現(xiàn),任何信息都可以表示成0、1串,也就都能被計(jì)算,被計(jì)算機(jī)處理)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展進(jìn)程蘊(yùn)含的思維(語(yǔ)言與編譯器)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的思維(系統(tǒng)由基本動(dòng)作以及基本動(dòng)作的各種組合構(gòu)成,可以按照“程序”控制“基本動(dòng)作”的執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能);在算法描述與程序設(shè)計(jì)教學(xué)單元中,既要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維,如指令與程序、算法、遞歸的思維,又要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算學(xué)科素養(yǎng),即程序設(shè)計(jì)方法與典型算法的基本素養(yǎng)。
2.3設(shè)計(jì)能夠體現(xiàn)計(jì)算思維顯著特征的教學(xué)案例
教學(xué)案例是教學(xué)內(nèi)容的重要載體,如果采用抽象枯燥的理論講解方式,學(xué)生將難以理解計(jì)算思維的抽象概念,更談不上通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)計(jì)算思維能力,因此需要設(shè)計(jì)能夠體現(xiàn)計(jì)算思維顯著特征的教學(xué)案例。我們通過分析計(jì)算機(jī)解題的思路和方法,著重講解如何運(yùn)用知識(shí)將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成機(jī)器語(yǔ)言的思考過程,如提煉問題、轉(zhuǎn)換問題、構(gòu)建模型、設(shè)計(jì)算法、用合適的程序語(yǔ)言描述、用計(jì)算機(jī)解決問題,以促進(jìn)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維抽象和自動(dòng)化本質(zhì)特征的理解,掌握計(jì)算思維面向典型計(jì)算環(huán)境的問題求解方法。
此外,我們還創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,提出基于計(jì)算思維的探究性問題,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究問題的求知欲。在教學(xué)中啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維的方法解決問題,可以有兩個(gè)途徑:根據(jù)已有工具對(duì)問題進(jìn)行分析、抽象和建模,最終建立現(xiàn)有工具能處理的模型;利用所學(xué)的基本算法、建模方法創(chuàng)造算法或系統(tǒng)。例如,在計(jì)算原理教學(xué)單元中,教師可以設(shè)計(jì)“在計(jì)算機(jī)中信息是如何被存儲(chǔ)的”教學(xué)案例。一方面,通過該案例闡述的“0和1的思維”,學(xué)生可以了解為什么在計(jì)算機(jī)中要使用二進(jìn)制而不是十進(jìn)制;體會(huì)一切信息皆可抽象為符號(hào),而在計(jì)算機(jī)中一切信息都是由0、1串表示,0、1邏輯易于硬件實(shí)現(xiàn)、便于計(jì)算;進(jìn)而掌握“語(yǔ)義符號(hào)化、符號(hào)0(和)1化、0(和)1計(jì)算化、計(jì)算自動(dòng)化、分層構(gòu)造化、構(gòu)造集成化”這種最重要的計(jì)算思維。另一方面,通過該案例闡述的“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的思維”,學(xué)生從系統(tǒng)的角度了解計(jì)算機(jī)如何被構(gòu)造以及信息如何被存儲(chǔ)和處理;通過中央處理器Cache內(nèi)存虛擬內(nèi)存磁盤存儲(chǔ)器的介紹,學(xué)生能夠體會(huì)到“在時(shí)間和空間之間、在處理能力和存儲(chǔ)容量之間進(jìn)行折衷”的計(jì)算思維方法。
2.4改革教學(xué)方法,促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力的養(yǎng)成
恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法才能展現(xiàn)計(jì)算思維的魅力和基本思想方法。過去以講授知識(shí)點(diǎn)為主線的教學(xué)方法必須改變,應(yīng)以講授認(rèn)識(shí)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)的思維過程為主線,使知識(shí)隨著思維的展開而介紹,思維隨著知識(shí)的貫通而形成,能力隨著思維的理解而提高,這樣循序漸進(jìn)地促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力的養(yǎng)成。
一方面,在課堂教學(xué)中采取基于計(jì)算思維的探究教學(xué)模式。探究教學(xué)就是將科學(xué)問題作為探究過程來(lái)講授,讓學(xué)生像科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探究一樣在探究過程中發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念和規(guī)律,掌握科學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和科學(xué)精神。在課堂教學(xué)中,教師提出基于計(jì)算思維的探究性問題,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維的一系列方法探索、發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì),通過簡(jiǎn)化、轉(zhuǎn)換、遞歸、抽象、分解、建模等計(jì)算思維的基本方法,將一個(gè)復(fù)雜問題轉(zhuǎn)換成許多簡(jiǎn)單的子問題并構(gòu)建求解模型,進(jìn)而充分利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力實(shí)現(xiàn)問題求解。當(dāng)學(xué)生掌握這種思維方法以后,教師再啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)方法自主探究并解決更深層次的問題,從而達(dá)到知識(shí)鞏固、遷移和內(nèi)化為能力的目的。
另一方面,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。教師只給出實(shí)驗(yàn)任務(wù),要求學(xué)生自主完成一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)解決方案從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)的全過程。學(xué)生主動(dòng)思考,自主梳理知識(shí),構(gòu)建學(xué)習(xí)模式,規(guī)劃解決方案,運(yùn)用計(jì)算思維的方法自主設(shè)計(jì)和獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。基于計(jì)算思維的任務(wù)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式將有利于培養(yǎng)學(xué)生自我建構(gòu)知識(shí)、計(jì)算思維和創(chuàng)新的能力。
3.結(jié)語(yǔ)
關(guān)健詞:泛在學(xué)習(xí) 大學(xué)英語(yǔ)教學(xué) 教師
一.泛在學(xué)習(xí)的內(nèi)涵
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,教育領(lǐng)域和學(xué)習(xí)領(lǐng)域掀起了一次又一次變革。1991年,前施樂公司的首席科學(xué)家馬克威仕特博士正式提出了泛在計(jì)算的思想。他強(qiáng)調(diào)把計(jì)算機(jī)嵌入環(huán)境或日常工具中去,讓計(jì)算機(jī)本身從人們的視線中消失,讓人們注意的中心回歸到要完成的任務(wù)本身。
泛在計(jì)算的思想引入教育學(xué)習(xí)領(lǐng)域后,泛在學(xué)習(xí)(U-learning)理念開始被提出并日益受到關(guān)注。在這種時(shí)代背景下,泛在學(xué)習(xí)的概念又有了它新的發(fā)展和衍生。可以說它是在普適計(jì)算、云計(jì)算技術(shù)不斷發(fā)展的背景下,一種打破時(shí)空限制、整合了更多先進(jìn)理念和技術(shù)的學(xué)習(xí)方式,是一種任何人可以在任何地方、任何時(shí)刻獲取任何所需信息的方式,是提供學(xué)生一個(gè)可以隨時(shí)隨處地使用一些便攜終端設(shè)備來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的5A(Anyone,Anywhere,Anytime,Any device,Anything)W習(xí)。它打破了傳統(tǒng)教育學(xué)習(xí)模式時(shí)間和空間條件的限制, 更能滿足學(xué)習(xí)者多樣化的學(xué)習(xí)需求,使學(xué)習(xí)更具開放性、交互性、協(xié)作性及自主性。
二.泛在學(xué)習(xí)對(duì)大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)的意義
《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010―2020年)》提出,信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響,必須加快教育信息化進(jìn)程,強(qiáng)化信息技術(shù)應(yīng)用,創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了U-learning的發(fā)展,為教育的改革和發(fā)展提供了廣泛的空間,給教育帶來(lái)了前所未有的方便,極大地提高了學(xué)習(xí)效果和質(zhì)量。
教育部《大學(xué)英語(yǔ)課程教學(xué)要求》(以下簡(jiǎn)稱《課程要求》)明確規(guī)定了大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)要重視訓(xùn)練學(xué)生的英語(yǔ)聽說技能和培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用語(yǔ)言進(jìn)行交際的能力,同時(shí)指出要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù),采用基于計(jì)算機(jī)和課堂的教學(xué)模式,以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐,使英語(yǔ)教與學(xué)可以在一定程度上不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制,朝著個(gè)性化和自主學(xué)習(xí)的方向發(fā)展。然而,受諸多因素所限,大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)有許多問題亟待解決:教學(xué)內(nèi)容缺少足夠的延展性、教學(xué)方法缺乏充分的系統(tǒng)性、教學(xué)手段有待強(qiáng)化多樣性。
三.泛在學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)的影響
1.泛在學(xué)習(xí)為大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)提供了一個(gè)全真的社交環(huán)境,擺脫了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的束縛,培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),與不同文化背景、不同社會(huì)習(xí)俗和不同母語(yǔ)背景的英語(yǔ)學(xué)習(xí)者及英語(yǔ)本族語(yǔ)使用者進(jìn)行交流,激發(fā)對(duì)大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)學(xué)習(xí)的興趣,增強(qiáng)學(xué)學(xué)英語(yǔ)教學(xué)的主動(dòng)性。
2.泛在學(xué)習(xí)環(huán)境使大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)教學(xué)中多模態(tài)的輸入和輸出成為現(xiàn)實(shí)。網(wǎng)絡(luò)支撐平臺(tái)為學(xué)生提供了有效的英語(yǔ)輸入和輸出渠道。網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)在線交流向?qū)W生呈現(xiàn)了諸如聽覺的、視覺的甚至觸覺的多種體驗(yàn)和多重感官刺激,為學(xué)生提供了聲、像、圖、文環(huán)繞的交互式訓(xùn)練語(yǔ)境,建構(gòu)了立體式學(xué)習(xí)環(huán)境,促進(jìn)老師與老師、學(xué)生與老師、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與社會(huì)人之間的多模態(tài)互動(dòng),使學(xué)生獲得交際意識(shí)和增強(qiáng)口語(yǔ)表達(dá)能力。
3.泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下,學(xué)生通過借助網(wǎng)絡(luò)媒體提供的“支架”(scaffolding)能比較充分地表達(dá)內(nèi)心情感,“支架”較為成功地減少了學(xué)生大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)訓(xùn)練時(shí)的焦慮,一定程度上消除了他們的情感障礙,增強(qiáng)了他們的表現(xiàn)欲望和學(xué)習(xí)信心,為他們能夠積極參與交流,進(jìn)行有意義的語(yǔ)言輸出創(chuàng)造了條件。
四.泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下大學(xué)英語(yǔ)教師的作用
1.大學(xué)英語(yǔ)教師應(yīng)成為教學(xué)的設(shè)計(jì)者、開發(fā)者和研究者。外語(yǔ)教師應(yīng)不斷加強(qiáng)自身的專業(yè)知識(shí),同時(shí)掌握與信息技術(shù)相關(guān)的知識(shí),成為外語(yǔ)教學(xué)的設(shè)計(jì)者、開發(fā)者和研究者。利用自身豐富的一線教學(xué)經(jīng)歷,成為資源的整理者與設(shè)計(jì)者,參與到教育學(xué)習(xí)平臺(tái)的營(yíng)建中來(lái)。基于云計(jì)算的泛在學(xué)習(xí)平臺(tái)為學(xué)習(xí)者提供了大量的課程資源的同時(shí),也為學(xué)習(xí)者帶來(lái)選擇困難。由于學(xué)生自身閱歷、經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)水平有限,因此,面對(duì)多樣化的學(xué)習(xí)途徑和學(xué)習(xí)內(nèi)容,教師應(yīng)該在學(xué)生學(xué)習(xí)之前,分析課程資源,結(jié)合傳統(tǒng)的英語(yǔ)課程教材和學(xué)情特點(diǎn),為學(xué)生提供學(xué)習(xí)導(dǎo)航,引導(dǎo)學(xué)生合理而有效地獲取豐富的學(xué)習(xí)資源。
2.大學(xué)英語(yǔ)教師應(yīng)成為教學(xué)的輔導(dǎo)者、監(jiān)控者和交際合作者。泛在學(xué)習(xí)資源環(huán)境下,并不意味整個(gè)教學(xué)完全由學(xué)生們自由進(jìn)行。缺少教師的輔導(dǎo)和監(jiān)控,教學(xué)過程中會(huì)出現(xiàn)雜亂無(wú)章的現(xiàn)象,課堂觀察可見一些學(xué)生不專注討論主題,進(jìn)行一些與學(xué)習(xí)無(wú)關(guān)的活動(dòng)或者全程盯著手機(jī),成為低頭族、。教師必須以輔導(dǎo)者、幫助者和監(jiān)督者的角色引導(dǎo)學(xué)生正確地利用泛在學(xué)習(xí)環(huán)境,確保課堂秩序的正常進(jìn)行。在掌握語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)方面,教師應(yīng)盡量加強(qiáng)對(duì)教學(xué)過程的輔導(dǎo)、監(jiān)督和控制。從外語(yǔ)教學(xué)法的角度上講,語(yǔ)言教學(xué)應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生聽說能力,提供學(xué)生語(yǔ)言實(shí)踐機(jī)會(huì)。課堂上教師以與學(xué)生平等的身份參與,走下講臺(tái)融入課堂,非干預(yù)式引導(dǎo)他們?cè)谳p松愉快的氣氛中提高自己的英語(yǔ)交際能力。
關(guān)鍵詞:?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng);互動(dòng)教學(xué);自主學(xué)習(xí)
作者簡(jiǎn)介:劉風(fēng)華(1980-),女,新疆烏魯木齊人,新疆工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系,講師。(新疆 烏魯木齊 830052)
基金項(xiàng)目:本文系新疆工程學(xué)院科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2012XGZ321312)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)06-0065-02
最近幾十年來(lái)信息技術(shù)的重大突破和高速發(fā)展,為教育帶來(lái)深刻變革。20世紀(jì)80年代,計(jì)算機(jī)微型化的快速普及催生了多媒體技術(shù)與教學(xué)的結(jié)合;20世紀(jì)90年代中期,互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用使在線教育得到發(fā)展,促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)教育資源的傳播和共享;近年來(lái),云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,以及各種移動(dòng)終端的創(chuàng)新和發(fā)展,催生了移動(dòng)學(xué)習(xí)。信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響,而作為普及信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程,在瞬息萬(wàn)變的技術(shù)發(fā)展中,要完成從“教授技能”到“形成思維”的變革,即要注重培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”。
一、培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”能力成教學(xué)的核心任務(wù)
2006年3月,美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真(Jeannette M. Wing)教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《Communications of the ACM》雜志上首次提出了計(jì)算思維(Computational Thinking)。周教授認(rèn)為:計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。[1]自2006年周以真教授首次提出計(jì)算思維后,計(jì)算思維在國(guó)內(nèi)受到了普遍的重視,中國(guó)科學(xué)院信息領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組編寫的《中國(guó)至2050年信息科技發(fā)展路線圖》中明確指出要將培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力作為首要目標(biāo)。[2]著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家和發(fā)明家道格拉斯·恩格爾巴特說“數(shù)字技術(shù)可以改變這個(gè)世界,但更關(guān)鍵的是,它改變了人們一貫的思維方式”。人類社會(huì)迄今為止,已經(jīng)發(fā)生了多次變革,諸如文字、印刷以及書籍的發(fā)明,帶給人們多樣的學(xué)習(xí)方式,以及其他方面的改變,而電腦的發(fā)明讓這更加前進(jìn)了一步。電腦在一定程度上促進(jìn)了人們的思維方式,因此思維的變革才是世界的變革,使大學(xué)生學(xué)會(huì)用計(jì)算思維去思考問題和解決問題是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。[3,4]
二、教師重視計(jì)算思維并轉(zhuǎn)換角色
在推進(jìn)以計(jì)算思維為核心的教學(xué)改革中,首先教師要重視計(jì)算思維,認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維對(duì)學(xué)生未來(lái)發(fā)展的重要性,并在日常教學(xué)中結(jié)合專業(yè)背景開展計(jì)算思維能力的培養(yǎng)方案討論;將教學(xué)重點(diǎn)放在培養(yǎng)意識(shí)、激發(fā)興趣、鍛煉能力、形成思維四個(gè)方面,[6]即培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)解決問題的意識(shí),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣,進(jìn)而達(dá)到利用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力。經(jīng)過一段時(shí)間的系統(tǒng)學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生發(fā)明和創(chuàng)新的能力及處理計(jì)算機(jī)問題時(shí)應(yīng)有的思維方法、表達(dá)形式和行為習(xí)慣,[7]圖1為計(jì)算思維能力培養(yǎng)模式圖。
其次,在教學(xué)過程中,教師要逐步轉(zhuǎn)換角色,做到以下幾點(diǎn):
1.以學(xué)生為中心
在教學(xué)過程中教師起著指導(dǎo)者、組織者、促進(jìn)者和幫助者的作用。通過協(xié)作、交流等方式,啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系和思考,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性,把當(dāng)前的學(xué)習(xí)內(nèi)容盡量與自己已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái),并對(duì)這種聯(lián)系加以認(rèn)真思考,形成思維。
2.成為學(xué)生的學(xué)習(xí)伙伴
教師的作用從傳統(tǒng)的傳授知識(shí)的權(quán)威轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者和學(xué)生學(xué)習(xí)的伙伴。教師要與學(xué)生共同探討、交流,營(yíng)造平等融洽的課堂氛圍,為學(xué)生創(chuàng)造最佳的學(xué)習(xí)環(huán)境,促進(jìn)學(xué)生的“自我發(fā)展”。同時(shí),教師給學(xué)生提供他們感興趣的有價(jià)值的問題,引導(dǎo)學(xué)生盡可能找出問題的多種解決方案,鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)問題解決提出多重觀點(diǎn),以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的目的。
3.成為學(xué)生學(xué)習(xí)的領(lǐng)航員
教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生掌握知識(shí)遷移方法,使學(xué)生在此基礎(chǔ)上適應(yīng)飛速發(fā)展的信息技術(shù)。在教學(xué)過程中,要時(shí)刻注意總結(jié)和歸納不同軟件工具的使用方法和不同問題解決過程的共通之處,引導(dǎo)學(xué)生充分運(yùn)用已有知識(shí)進(jìn)行探索,自主提出新問題并找出解決方案,從而達(dá)到利用有效遷移培養(yǎng)和促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的目標(biāo)。
三、以計(jì)算思維為核心的教學(xué)改革
大學(xué)生作為21世紀(jì)人才的主力軍,學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)的方式思考問題和表達(dá)行為成為信息人才的必備能力。培養(yǎng)計(jì)算思維的教學(xué)重點(diǎn)不在于如何解決某個(gè)問題上,而是解決問題的思想。因?yàn)閱栴}有千千萬(wàn)萬(wàn),而解決問題的方法通過歸納總結(jié)卻有相通之處。另外,通過思維教學(xué)可以使學(xué)生更加積極主動(dòng)地思考和探究,考慮問題更加縝密。在以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)改革中主要做了以下幾方面的工作:
1.采用“問題驅(qū)動(dòng)”式分層教學(xué)
計(jì)算思維是一種科學(xué)思維,與理論思維、實(shí)驗(yàn)思維一起構(gòu)成了人類的三大思維。計(jì)算思維并不是一種新的發(fā)明,而是早已存在的思維活動(dòng),是每一個(gè)人都具有的一種技能。由于沒有受到充分的重視,人們的計(jì)算思維活動(dòng)往往是無(wú)意識(shí)的,培養(yǎng)計(jì)算思維能力的關(guān)鍵是要將無(wú)意識(shí)的計(jì)算思維變成有意識(shí)的計(jì)算思維,主動(dòng)地用計(jì)算思維去解決問題。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提出了以“問題驅(qū)動(dòng)”式教學(xué)方法,將教學(xué)過程歸納為從提出問題、分析問題、構(gòu)造方法、解決問題、引發(fā)思考的不斷循環(huán),直到找出解決問題的最優(yōu)方法。該方法中可以從簡(jiǎn)到難層層深入,并且通過不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題總結(jié)和歸納出一類問題的解決辦法。該方法吸取了“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式教學(xué)的優(yōu)勢(shì),同時(shí)以發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的主線,采用層層推進(jìn)的層級(jí)式教學(xué),不但較好地完成了任務(wù),而且在問題求解中歸納總結(jié),同時(shí)也兼顧了學(xué)生水平不齊的問題。
2.啟發(fā)式互動(dòng)教學(xué)
互動(dòng)教學(xué)是通過營(yíng)造多邊互動(dòng)的教學(xué)環(huán)境,在教學(xué)雙方交流探討的過程中,進(jìn)行有意識(shí)的、主動(dòng)的信息交換和傳遞,激發(fā)教學(xué)雙方的主動(dòng)性和探索性,提高教學(xué)效果,提高學(xué)生自我解決問題的能力。在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中,涉及的知識(shí)面廣、內(nèi)容更新快,與生活息息相關(guān),所以只要稍加引導(dǎo)和啟發(fā),學(xué)生就有很強(qiáng)的主動(dòng)性和較高的參與熱情。在具體實(shí)施程中,主要采用發(fā)放資料——列出思考問題——課上討論——總結(jié)歸納的方式進(jìn)行。如在介紹計(jì)算機(jī)發(fā)展中,在上課前幾天將資料和問題放到群共享里,學(xué)生下載并提前閱讀或觀看。該章節(jié)中設(shè)計(jì)的問題和資料如下:第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生的時(shí)間、地點(diǎn)(查閱課本);比爾·蓋茨作出的貢獻(xiàn)主要集中在哪些領(lǐng)域(資料:比爾·蓋茨和微軟相關(guān)介紹);史蒂夫·喬布斯的貢獻(xiàn)主要集中在哪些領(lǐng)域(視頻資料:電影喬布斯);你認(rèn)為未來(lái)計(jì)算機(jī)會(huì)怎樣發(fā)展(討論為主);比爾·蓋茨和史蒂夫·喬布斯成功的關(guān)鍵因素是什么,你對(duì)此有什么感想(討論為主)。在課上學(xué)生帶著自己查找的資料和觀點(diǎn)進(jìn)入課堂,分組討論對(duì)問題的不同見解,并將理論知識(shí)聯(lián)系到自己的生活中,對(duì)以后的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方向起到了指引作用。
與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比,互動(dòng)教學(xué)至少有以下幾點(diǎn)好處:
首先,調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與教學(xué)的積極性,傳統(tǒng)的教學(xué)模式指注重教師的“教”,而忽略了學(xué)生“學(xué)”的態(tài)度。而互動(dòng)教學(xué)體現(xiàn)出了學(xué)生的主體地位,讓學(xué)生參與到教學(xué)中,激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與討論的主動(dòng)性。
其次,引導(dǎo)學(xué)生注重對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的觀察和思考。傳統(tǒng)教學(xué)傳授的基礎(chǔ)知識(shí)往往是教條式的,使學(xué)生感覺離自己的生活很遠(yuǎn),而互動(dòng)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用,聯(lián)系身邊的現(xiàn)象進(jìn)行分析,從而提高他們發(fā)現(xiàn)問題的能力和分析問題的能力。
最后,拉近了老師與學(xué)生的距離。在傳統(tǒng)的教學(xué)中老師以講授為主,缺乏與學(xué)生的交流,所以無(wú)法獲知學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)興趣,而學(xué)生則因缺乏交流和表達(dá)訴求的機(jī)會(huì),使教學(xué)雙方的距離越拉越大。互動(dòng)教學(xué)中課堂氛圍輕松、活躍,學(xué)生愿意主動(dòng)交流、探討,給學(xué)生提供展示觀點(diǎn)的的平臺(tái),也給老師提供汲取養(yǎng)分的機(jī)會(huì),形成了教學(xué)相長(zhǎng)的良性循環(huán)。
3.考核方式從結(jié)果評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向以結(jié)果和過程評(píng)價(jià)相結(jié)合
在推進(jìn)教學(xué)改革的過程中,考核方式的改革是必備環(huán)節(jié),以往的考核方式是期末考試70%,平時(shí)成績(jī)30%。這種傳統(tǒng)的考核方式存在以下弊端:期末考試也大多采用試卷考核,一份試卷很難全面把握課程所要掌握的方方面面,同時(shí)也無(wú)法避免高分低能的現(xiàn)象;學(xué)生臨近考試突擊學(xué)習(xí),沒有達(dá)到掌握知識(shí)的目的;在成績(jī)的利誘下,作弊情況難以完全杜絕,誠(chéng)信和公平受到挑戰(zhàn)。
在此次教學(xué)改革中,成績(jī)構(gòu)成為平時(shí)成績(jī)70%,期末考試30%。平時(shí)成績(jī)中包括了考勤、作業(yè)、參與討論、撰寫論文、自學(xué)課程等。具體所占比例如表1所示:
表1 考核內(nèi)容及比例分配表
項(xiàng)目 內(nèi)容 比例
平時(shí)
成績(jī) 考勤 8%
作業(yè) 12%
參與討論 15%
撰寫論文 15%
完成在線課程學(xué)習(xí) 20%
期末成績(jī) 考成成績(jī) 30%
考核方式的改革促使學(xué)生在平時(shí)多花功夫,而平時(shí)的厚重積累不但使學(xué)生端正了學(xué)習(xí)態(tài)度,形成了良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,并在長(zhǎng)期的鍛煉中潛移默化的形成了計(jì)算思維。
四、總結(jié)
信息化發(fā)展已經(jīng)與人類學(xué)習(xí)、交往、工作和生活融為一體,并且為人類的生存和發(fā)展帶來(lái)革命性的影響。作為普及信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程,也要適應(yīng)新形勢(shì)的變化,教師從“教授者”轉(zhuǎn)換為“引導(dǎo)者”,學(xué)生從“被動(dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)探索”。在推進(jìn)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)時(shí)效性改革的三年中,學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)能力、解決問題的能力和創(chuàng)新能力普遍提高,在學(xué)習(xí)中加強(qiáng)了交流和合作,在實(shí)踐中學(xué)會(huì)了反思、發(fā)現(xiàn)自我,欣賞別人,積極進(jìn)取,勇于創(chuàng)新。新疆工程學(xué)院學(xué)生在全國(guó)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能大賽、全國(guó)數(shù)學(xué)建模大賽、挑戰(zhàn)杯及全國(guó)各類專業(yè)技能大賽中屢次獲得優(yōu)異成績(jī)。筆者將在取得一定成績(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深入研究,逐步摸索出更加適合大學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)模式和方法。
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