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一、計算機專業概述
計算機的出現是新型科學技術的重大發明之一。在上個世紀的40年代就誕生了電子數字計算機,這是我們科學技術發展史上的一個重要里程碑。歷經70多年,計算機科學技術以驚人的速度得到了空前的發展,并且不斷地被廣大民眾接受和廣泛應用。就目前而言,計算機科學技術已經被廣泛地應用于教育、政務、醫學等社會組織和現實生活的多種領域。可以說,如今計算機科學技術的發展水平如何,應用程度如何,已經成為衡量一個國家是否步入現代化的重要標志。
計算機本身除了具有存儲程序、超強記憶能力、精準的邏輯判斷能力的特征,還具有運算速度快、運算精度高的特點。因此,它是一種可以按照已經存儲的固定程序,快速、自動地將一些數據輸入、處理、輸出,并能準確地存儲信息的系統。
那么,計算機科學與技術主要研究的是什么性質的內容呢?歸納起來,主要是研究計算機的制造和設計,并研究計算機對一些圖像、文字材料等信息的獲取、存儲、處理,以及對計算機科學與技術相關的理論原則、方法和技術探究的一門學科。
計算機的系統包括兩個方面,一是軟件,一是硬件。可見,計算機的系統是一個比較復雜的軟硬件綜合體,硬件是軟件的物質基礎和系統軟件的管理對象。但隨著計算機科學技術的飛速發展,軟件和硬件的界線已經不是固定不變的了,以前用硬件需要完成的功能現在用軟件也能完成。這是計算機科學技術進步的重要體現。因此,對計算機科學與技術專業的學生來說,必須掌握它的硬件和軟件功能。
二、計算機專業需要掌握的知識點
計算機專業內容比較廣泛,既要包括計算機專業基礎課,也要包括計算機的專業課。專業基礎課程就有高等數學、離散數學、數據庫原理、電子技術、操作系統、程序設計基礎、微機原理與接口技術、數據結構等等;專業課程就有程序設計、數據庫程序設計、計算機網絡應用、軟件工程、開發工具、多媒體技術及應用等等。而計算機科學與技術專業涉及的主要課程為計算機原理、計算機結構、計算機網絡、數字分析、模擬電子技術、電路原理、數據結構、數字邏輯、微型計算機技術、操作系統、概率統計、離散數學、線性代數等等。
鑒于此,學生需要掌握計算機科學與技術方面一系列基本理論知識和實際操作技能。不僅需要學生掌握計算機科學與技術的基本理論和知識,還要求學生掌握計算機系統的分析和設計的一些基本方法;不僅培養學生研究開發計算機軟硬件的基本能力,還要讓學生了解與計算機有關的法律法規及其前沿發展動態。
三、計算機的應用
計算機的誕生對社會和人們生活的各個領域都產生了很大的影響,推動了社會從工業化向信息化發展的進程。由于計算機具有精度高、速度快、存儲容量大、邏輯判斷能力強等多種特點,所以應用的領域非常廣泛。
首先,傳統應用領域。此領域主要從制造業和科學研究領域中來講,在制造業中,計算機的應用主要有計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機集成制造系統等,它的應用可以縮短生產周期、降低成本、提高效益;在科學研究中,計算機主要用來進行反復的科學計算,科技文獻的存儲與查詢,系統仿真與模擬,復雜現象的跟蹤與分析以及知識的發現等等。
其次,新應用領域。在該領域,計算機主要應用于銀行和證業、交通運輸業、辦公自動化與電子政務、教育、醫學以及藝術與娛樂。比如在銀行和證業,電子貨幣、網上銀行與移動支付、ATM、證市場信息化等等的出現,從根本上改變了銀行和證機構相關業務的處理模式,計算機就在這樣新的變革中得到廣泛應用。再如,當今大數據時代已經來臨,因此計算機在教育中的應用也是比較廣泛的。學生學籍管理實現電子化,教師的培訓可以通過網絡實現遠程教育,無需人人面對面地培訓,甚至有的學校已經實現了計算機的教學管理系統等等,這些都體現了信息化進程,而我們看到的上海大數據教育更是印證了計算機系統應用進入課堂的高端技術的體現。
關鍵詞: 離散數學 計算機科學 數據結構
離散數學是計算機應用必不可少的工具,例如數理邏輯在數據模型、計算機語義、人工智能等方面的應用,集合論在數據庫技術中的應用,代數系統在信息安全中的密碼學方面的應用,圖論在信息檢索、網絡布線、指令系統優化等方面的應用。
1.離散數學與其他課程的關系
1.1離散數學與數據結構的關系
離散數學與數據結構的關系非常緊密,數據結構課程描述的對象有四種,分別是線形結構、集合、樹形結構和圖結構,這些對象都是離散數學研究的內容。線形結構中的線形表、棧、隊列等都是根據數據元素之間關系的不同而建立的對象,離散數學中的關系這一章就是研究有關元素之間的不同關系的內容;數據結構中的集合對象及集合的各種運算都是離散數學中集合論研究的內容;離散數學中的樹和圖論的內容為數據結構中的樹形結構對象和圖結構對象的研究提供很好的知識基礎。
1.2離散數學與數據庫原理的關系
目前數據庫原理主要研究的數據庫類型是關系數據庫。關系數據庫中的關系演算和關系模型需要用到離散數學中的謂詞邏輯的知識;關系數據庫的邏輯結構是由行和列構成的二維表,表之間的連接操作需要用到離散數學中的笛卡兒積的知識,表數據的查詢、插入、刪除和修改等操作都需要用到離散數學中的關系代數理論和數理邏輯中的知識。
1.3離散數學與數字邏輯的關系
數字邏輯為計算機硬件中的電路設計提供了重要理論,而離散數學中的數理邏輯部分為數字邏輯提供了重要的數學基礎。在離散數學中命題邏輯中的連結詞運算可以解決電路設計中的由高低電平表示的各信號之間的運算以及二進制數的位運算等問題。
1.4離散數學與編譯原理的關系
編譯原理和技術是軟件工程技術人員很重要的基礎知識,編譯程序是非常復雜的系統程序,包括詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼生成、代碼優化、目標代碼生成、依賴機器的代碼優化7個階段。離散數學中的計算模型[2]這一章的語言和文法、有限狀態機、語言的識別和圖靈機等知識點為編譯程序中的詞法分析和語法分析提供了基礎。
2.離散數學在計算機學科中的應用
2.1數理邏輯在人工智能中的應用
人工智能是計算機學科中一個非常重要的方向,離散數學在人工智能中的應用主要是數理邏輯部分在人工智能中的應用。人類的自然語言可以用符號進行表示。語言的符號化就是數理邏輯研究的基本內容,計算機智能化的前提就是將人類的語言符號化成機器可以識別的符號,這樣計算機才能進行推理,才能具有智能。由此可見數理邏輯中重要的思想、方法及內容已貫穿人工智能的整個學科。
2.2圖論在數據結構中的應用
離散數學在數據結構中的應用主要是圖論部分在數據結構中的應用,樹在圖論中具有重要的地位。樹是一種非線性數據結構,在現實生活中可以用樹表示某一家族的家譜或某公司的組織結構,也可以用它來表示計算機中文件的組織結構,樹中二叉樹在計算機科學中有著重要的應用。二叉樹共有三種遍歷方法:前序遍歷法、中序遍歷法和后序遍歷法。
通過訪問不同的遍歷序列,可以得到不同的節點序列,通常在計算機中利用不同的遍歷方法讀出代數表達式,以便在計算機中對代數表達式進行操作。
2.3集合論在數據庫系統理論中的應用
集合論是離散數學中極其重要的一部分,它在數據庫中有廣泛的應用。我們可以利用關系理論使數據庫從網絡型、層次型轉變成關系型,這樣使數據庫中的數據容易表示,并且易于存儲和處理,使邏輯結構簡單、數據獨立性強、數據共享、數據冗余可控和操作簡單。當數據庫中記錄較多時,集合中的笛卡兒積方便了記錄的查詢、插入、刪除和修改。
2.4代數系統在通信方面的應用
代數系統在計算機中的應用廣泛,例如有限機,開關線路的計數等方面。但最常用的是在糾錯碼方面的應用。在計算機和數據通信中,經常需要將二進制數字信號進行傳遞,這種傳遞常常距離很遠,所以難免出現錯誤。通常采用糾錯碼避免這種錯誤的發生,而設計的這種糾錯碼的數學基礎就是代數系統。
2.5離散數學在生物信息學中的應用
生物信息學是現代計算機科學中一個嶄新的分支,它是計算機科學與生物學相結合的產物。由于DNA是離散數學中的序列結構,美國科學院院士,近代離散數學的奠基人Rota教授預言,生物學中的組合問題將成為離散數學的一個前沿領域。DNA計算機的基本思想是:以DNA堿基序列作為信息編碼的載體,利用現代分子生物學技術,在試管內控制酶作用下的DNA序列反應,作為實現運算的過程;這樣,以反應前DNA序列作為輸入的數據,反應后的DNA序列作為運算的結果,DNA計算機幾乎能夠解決所有的NP完全問題。
3.結語
現在我國每一所大學的計算機專業都開設離散數學課程,正因為離散數學在計算機科學中的重要性,可以說沒有離散數學就沒有計算機理論,也就沒有計算機科學。所以,應努力學習離散數學,推動離散數學的研究,使它在計算機中有更廣泛的應用。
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關鍵詞:西部地區;地方高校;專業綜合改革;計算機科學與技術;人才培養;
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2017)02-0127-02
吉首大學是一所地處湖南西部地區的綜合性大學,學校地處湘西土家族苗族自治州首府吉首市,該地區是典型的“老、少、邊、山、庫、窮”地區,國家將該地區設為西部大開發、武陵山片區區域發展與扶貧攻堅先行先試地區,扶貧攻堅主戰場。信息技術作為當前國民經濟與社會發展的關鍵因素,培養符合該地區經濟社會發展急需的信息技術人才成為辦在該地區高校――吉首大學的重要使命,作為該校建設的計算機科學與技術專業則義不容辭的承擔著具體的工作責任[1-3]。本文以吉首大學計算機科學與技術專業綜合改革建設為例,介紹了該校計算機科學與技術專業實施專業綜合改革的具體做法。
教育部實施的專業綜合改革明確指出“開展專業綜合改革的專業,必須結合學校辦學定位和服務面向,明確培養目標和建設重點,優化人才培養方案,自主設計建設方案,推進培養模式、師資隊伍、課程、教學方式、教學管理等環節的綜合改革”,根據這些要求結合吉首大學的辦學定位以及當地經濟社會發展對信息類人才需求的現狀[4-7],學校對計算機科學與技術專業提出了 “一中心,一個目的,4方面”的專業綜合改革思路。一個中心就是以對接地方經濟產業為中心,一個目的就是以提升學生創新實踐能力為目的,圍繞上述“一中心,一個目”開展優化人才培養方案、打造“雙師”型師資隊伍、加強課程教學改革以及強化實踐教學體系等4個方面的專業建設工作。
1 強化人才培養的適應性,優化人才培養方案
根據《國家中長期教育改革和發展綱要(2010-2020)》、教育部《關于大力推進教師教育課程改革的意見》(教師[2011]6號)、教育部等《關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》(教思政[2012]1號)、教育部《關于全面提高高等教育質量的若干意見》(教高[2012]4號)、《教育部、國家發展改革委、財政部關于深化教師教育改革的意見》(教師[2012]13號以國家相關教育方針、教育政策為指導,計算機科學與技術專業緊緊圍繞吉首大學創建有特色、高水平教學研究型大學的戰略目標,堅持“立德、立行,樹人、達人”的立人教育人才培養理念[8-9],明確了“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的能力培養要求和“干得好,下得去,吃得苦,用得好”的人才培養特點,進行人才培養方案的整體設計。
1.1優化課程體系架構
按照“平臺+模塊+課程群”的結構形式搭建課程體系,整個課程體系包括四個課程平臺:通識教育課程平_、學科基礎課程平臺、專業教育課程平臺和實踐與創新創業教育課程平臺。每個平臺課程下面分若干模塊,模塊中可包括若干課程群。在通識教育課程平臺加入了專業導論、創業基礎等課程,并且除了基本的大學英語、體育、思想道德和中國近現代史以外,搭建了人文精神類、科學素養類、創新能力類以及藝術情趣類等四大模塊,根據這些模塊的特點設置了不同的課程;在學科基礎平臺中設置了數理基礎模塊、語言基礎課程模塊、硬件基礎課程模塊等,數理基礎模塊包括高等數學、線性代數、概率論與數理統計以及離散數學等課程,語言基礎課程模塊包括高級語言程序設計、數據結構、操作系統等課程,硬件基礎課程模塊包括數字電子技術、計算機組成原理等課程;專業教育課程平臺我們分設了專業方向,包括:軟件設計與開發模塊、大數據模塊、移動開發模塊;同時為了強化學生對計算機前沿知識的了解擴充學生的知識領域,結合教師的科學研究的方向設置了選修模塊,模塊中包含計算機前沿技術講座、iOS開發、數字圖像處理、人工智能、信息安全以及機器人學等課程供不同層面感興趣的學生選擇。
1.2強化實踐教學模塊
針對計算機科學與技術專業人才培養實踐性強、應用性強的特點,優化整體實踐教學體系:設置了課程實驗(實訓)環節、集中實踐教學環節、創新創業實踐等3個環節。在課程(實訓)環節主要是根據實驗(實訓)教學大綱的要求完成課堂內實驗(實訓)任務;在集中實踐教學環節主要包括課程設計、開放實訓、專業見習、畢業實習、畢業設計等內容;在創新創業實踐環節,學生在學校認定的各類學科競賽、科學研究、發明創造、社會實踐等方面取得成果,可以用該成果申請和認定相應學分,。除此之外,按照整體設計,在每學期的最后兩周,設置了專門的實踐教學周,在該階段主要集中完成綜合性、設計性以及創新性實驗。
1.3 明確課程與能力培養關系
以往人才培養方案設計中,僅僅列出大學四年各個時間段,學生需要修讀的課程,但是這些課程到底與學生哪些能力的培養沒有明確的界定,導致學生總是不斷地問“學這門課有什么用”,教師在上課時也只注重課程的內容而忽略了課程內容背后知識能力培養,根據計算機科學與技術專業人才能力培養的要求,設置了專業培養學生的6大能力,并將這些能力與相應的課程對應,明確了課程與知識能力之間的關系,表1的數據展示了部分專業課程與學生專業能力的對應關系矩陣:
能力1:系統認知能力。掌握本學科的基本理論和核心概念、理解各類典型方法,能用專業知識認知常用的系統與應用。
能力2:計算思維能力。理解數據的邏輯結構和存儲結構;掌握算法設計技術和復雜性分析方法、程序設計的基本思想和方法;能采用形式化描述和抽象思維方法分析問題。
能力3:算法設計與分析能力。系統地掌握算法設計與分析的基本理論和基本方法,熟悉常用的算法并能程序實現;了解各類算法的發展趨勢和典型應用。
能力4:系統設計與實現能力。系統地掌握軟硬件系統研發領域的理論和知識,能運用軟件工程、軟件項目管理等工程化方法進行系統的分析與設計,并在此基礎上應用編程技術、數據處理技術、網絡技術等相關技術實現系統。
能力5:新技術的適應與學習能力。了解本專業的最新發展態勢,能熟練運用信息技術手段獲取新知識;熟練地掌握英語,能閱讀本專業的相關外文資料,具有一定的國際視野和跨文化交流能力。
能力6:團隊協作能力。掌握團隊溝通技巧,具有良好的語言表達能力,工作主動 、愛崗敬業,做到寬容與合作,具備良好的 整體意識和全局觀念,獲得團隊的認可并得到團隊支持。
2 以提升教師實踐能力為目標,打造“雙師”型師資隊伍
目前計算機科學與技術專業教師在知識能力結構上普遍存在學歷高、理論功底深厚但是工程經歷少和實戰經驗不足的情況,這些情況已經嚴重不能適應計算機科學與技術專業應用性創新型人才培養的需求。對此,在專業建設方面采取以下方式提升教師的實踐能力:
一是實施“請進來,走出去”制度,一方面通過讓教師參加行業、企業召開的專題技術會議、教師在企業掛職以及教師隨同學生一起見習、實習等方式,了解產業發展趨勢和視屏,熟悉并掌握自己本專業理論知識實際的業務技術流程和操作方式方法;另一方面,通過邀請企業工程師來校開展講座、交流、授課加強教師與企業的對接。
二是鼓勵教師通過項目合作、科技服務的方式解決企業實際工程問題。通過上述方式解決教師理論功底與實戰經歷不對稱的問題。
3 以提升學生主動性為目的,強化“師生互動”加強課程教學改革
傳統的教學模式主要是老師講學生聽,學生與老師之間的互動主要是通過作業、實驗報告和考試進行交流,這種“以課程教學為中心”的傳統教學方式學生積極性不高、學習興趣不濃、課程教學效果也不明顯,為此加強課程教學改革的研究與實踐。
1)針對實踐性、應用性較強的課程采用“案例教法”。對枯燥的理論課程的教學,通過真實的案例來提高學生學習的興趣和主動性,如C語言課程、JAVA課程、數據結構、計算機網絡課程等,在課堂講授中要求教師將真實的項目穿插各門課程的知識點和內容,通過實際環境和實際問題與理論問題的對接,消除學生對理論知識的陌生感。在授課方式方法上面,采取由教師課前提出問題,課堂上由學生講述和討論,教師進行點評的方式,強化學生在課程教學中的主導作用,提升教學效果。
2)針對不可及、不可觸、不直觀等課程內容采取 “虛擬仿真教學”。比如在網絡攻擊防御課程、計算機圖形學、計算機網絡、模擬電路、數字電路、計算機原理等課程,通過虛擬仿真軟件重構這些課程中不可及、不直觀的課程內容,讓課程內容抽象直觀化,加深學生對課程技術層面的認識。
3)突出以實踐能力為目標的考核方式,強化教學效果。在以往的課程考核中注重學生基本理論、基本方法的測試,重點采取“理論考核”、“閉卷考試”等方式忽略了計算機科學與技術專業作為工科類專業實踐性強、“能力評價”要求高的特征,因此在考核方式上,重點考核學生對知識點的應用與綜合解決問題的能力,考核形式包括實驗實習報告、課程論文、課程設計、 文獻綜述、實驗操作、技能演示、說課等多種形式、模擬試教等。
4 對接需求,強化以能力培養為主線的實踐教學體系
國家實施的專業綜合改革明確了“強化實踐教學環節”的要求,在具體的實施中就必須結合人才培養要求,強化實踐教學比重,但是現實情況是,對于計算機科學與技術專業基本知識理論的掌握程度也很重要,如果簡單的通過壓縮課內學時增加實踐學時的方法,勢必達不到人才培養的要求,基于上述現狀,對實驗課程體系中的實驗課程和實驗項目進行重構,合并其中重復冗余的內容,保留相對獨立的內容,增加反映學科前沿和產業技術前沿的內容,按照“基礎理論驗證”、“綜合實驗實踐”、“設計性實驗”的思路,強調實驗課程的獨立性,使實踐課程體系體現以培養工程實踐能力為導向。同時在人才培養方式上采取校企聯動的“1.5+1.5+1”方式,即大學前一年半夯實學生學科基礎,第二個一年半完成專業課程學習,在學校和基地開展專業教學和專業技能培養;第四年完成專業方向課程學習,在基地企業突出工程實踐能力的綜合培養。
總之,教育部實施的專業綜合改革其中的工作要求是一項系統工程,作為西部高校――吉首大學,所開設的計算機科學與技術專業也必須結合學校的辦學實際和當地實際情況綜合 、系統推進,這樣才能取得專業建設的效果。
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Abstract: Computer network technology is the backbone of university computer technology involves specialty courses which related to electronics,computer software,computer hardware technology and other disciplines. In the teaching process,it occupies an extremely important position. This course starts from the university status of computer network technology,discusses the optimization of the teaching of some of the measures.
關鍵詞:計算機網絡課程;現狀分析;教學方法
Key words: computer network courses;analysis;teaching methods
中圖分類號:G43 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)24-0191-01
1計算機網絡技術課的教學現狀
隨著現代通信技術和計算機技術的飛速發展,信息技術正在給人類帶來一場新的產業革命,信息已成為人類賴以生存的最重要資源。而信息的社會化、網絡化、全球經濟的一體化,都受到計算機網絡技術的巨大影響,這對高校計算機網絡技術專業的教育提出了更高的要求。“計算機網絡技術”專業是信息技術通信領域的重要支柱,然而,調查發現目前在計算機網絡技術課程的教學中,網絡技術飛速發展與師資老化的矛盾日益嚴重,這將從根本上制約教育質量的發展。
另外,一些學校的現行教材中教學內容滯后,以學科為體系的痕跡明顯,教學內容偏多偏深,實踐與能力培養不夠突出,教學要求與培養“以能力為本位”的教學目標存在一定的差距,而且專業實習、實訓的設備與計算機技術的發展有一定的差距,學生實驗教學往往不能按要求進行,從而對教學改革的進程起到消極影響。
2計算機網絡技術課程教學的優化
2.1 優化課程體系
在課程設置上,學校應當堅持應用能力“寬窄”結合的方針,使學生逐步深入全面地掌握網絡知識,培養學生各個方面的網絡應用能力,同時適當兼顧計算機其它應用能力的培養,使學生畢業后能適應多種職業崗位群的需要,按照網絡集成、網絡管理和網絡軟件開發三個方向成組設課,強化這三個方面的應用能力。讓學生根據自己的興趣、發展方向和接受能力自主選擇相應課程。學校在制定教學計劃時應該根據實際情況和社會需求安排四大類課程的教學內容和學時比例。技術基礎課以教會學生掌握從事職業崗位所必須的科學原理、方法和使用這些原理和方法去分析、判斷、解決生產第一線或工作現場實際問題的能力,技術技能課是以行業的職業技能為目標,將職業理論知識應用于實際崗位操作能力的訓練,這兩類科目的學時數可以適當減少;公共基礎課應滿足學生學習和應用職業崗位技能所必備的基本概念、基本原理和基本方法的需要,培養學生掌握科學思維及解決實際問題的方法,課程的學時數比例可以適當加大;而選修課是以跨專業或高新技術等課程為主,以培養學生的就業適應能力、專業技能綜合能力,門數盡可能多、范圍要廣些。
2.2 豐富教學內容
計算機網絡技術主要是關于計算機網絡的基本理論,比如有網絡的拓撲結構、網絡體系、網絡設備以及網絡應用等,重點是相關內容的理論闡述,網絡設備中的網卡主要介紹網卡的結構及工作原理、分類情況以及性能指標等純理論的知識。教師在教學過程中要注重理論與實踐的互相結合,可以結合網卡的性能指標以及分類情況介紹網卡的選型以及網卡的安裝等實用知識,將網卡相關的理論與實際結合起來,激發學生的學習動力和學習興趣。網絡應用技術主要介紹電子郵件系統的工作原理、使用的協議等枯燥難懂的內容,教師則可以結合電子郵件的收發工具進行教學,這樣既有助于學生對基本原理的理解,提高對實際應用的認識,又能結合相應的社會實踐活動。在實驗、實訓教學中,教學目的是驗證理論知識,培養學生的動手操作能力和解決實際工作問題的能力,這就更需要將理論教學和實踐教學結合起來,培養學生面對具體問題獨立分析、解決的能力,教師應該適當增加專業基礎課的實驗比例,加強學生的職業技術、技能培養,加強技能實驗和設計型實驗,擴充專業實訓科目,使課堂教學與社會實踐有機結合,要求學生獨立理解實驗、實訓任務,自選儀器材料,自行設計方案,獨立完成,從而培養學生的創造力。
2.3 優化教學方法
傳統的教學往往是以教師為主,學生則是處于被動學習的狀態,整個教學過程體現為學生聽、老師講的單方面交流,學生的認知主要表現為記憶的形成,教師和學生之間缺乏交流。這種學生被動接受的方式是一種靜態的教學方式,阻斷教師在教學過程中的激情和創造,而使授課平淡、乏味、呆板,嚴重影響教學效果。因此,現在應采取現代化教學手段進行交互式的教學,采用項目設計制作、現場模擬、社會調查、案例分析等多種多樣的教學方式,比如組建網絡教室的組建、建設小型校園網的建設、改造小型辦公室網絡改造等實踐活動,從而豐富整個教學過程,發揮網絡通信及網絡資源共享的特征,進行網上教育,包括電子教案、電子閱覽、電子作業,這將有效縮短教師與學生的距離,加強教學交流,提高教學效果。
一、需求分析
(1)大型工程分析與科學研究的數值模擬要求的計算量與存儲量都是巨大的,甚至是海量的。多CPU并行機與大規模的集群環境為用戶求解數百萬、數千萬甚至更多的自由度提供了可能,同時也為復雜和大規模的工程與科學計算找到了出路。石油勘探、地震預測預報、氣候模擬與天氣預報、人體基因與遺傳工程、醫學圖像的快速處理、海洋環流和超導模擬等。此外,還可以作為超級服務器用于信息服務、事務處理、決策支持等進行應用。
(2)信息技術的不斷發展,使得各行業的信息量呈爆炸性增長趨勢,一些科學應用中的數據量已經從幾十個TeraBytes發展到PetaBytes,并且在不斷擴大。2000年科學應用每年需要處理的總數據量已經達到數百TeraBytes,2010年科學應用每年所要處理的數據量預計將要達到數百PetaBytes;數據規模指數級的增長已經超過了由摩爾定律所預測的計算能力和存儲空間的增長。
(3)高能物理學實驗:大型強子對撞器(Large Hadron Collider,LHC)通過把高度活躍的質子以超快速度撞擊到一起來完成高能物理學實驗,2009年夏天啟動以來,這些物理學實驗每年都會產生數PB的原始數據和派生數據,預計會持續15年。分布于世界各地的科學家將會以協作的方式對這些數據進行科學分析。
二、國內外同類云計算平臺對比分析
1.國外云計算平臺
(1)Google公司針對Google特定的網絡應用程序而定制的專屬云計算平臺。針對內部網絡數據規模超大的特點,Google提出了一整套基于分布式并行集群方式的基礎架構,利用軟件的能力來處理集群中經常發生的節點失效問題。這個平臺先是為Google最重要的搜索應用提供服務,現在已經擴展到其他應用程序。
(2)IBM于2007年11月推出了藍云計算平臺。通過架構一個分布的、可全球訪問的資源結構,使數據中心在類似互聯網的環境下運行計算。包括Xen和PowerVM虛擬Linux操作系統映像以及Hadoop并行工作負載安排。
(3)亞馬遜憑借其簡單存儲服務和彈性計算云被運來越多的人所熟知。通過這兩個平臺,個人或者企業可以將他們的數據和應用放置到亞馬遜提供的云平臺上去,亞馬遜已成為全球最成功的公共云服務中心之一。
2.國內云計算平臺
(1)北京工業大學于2009年啟動云計算實驗平臺項目,搭建了新一代的基于云計算的高性能計算中心和數據中心。是面向校內、校際及社會開放的公共計算平臺,能夠提供優質、穩定和可靠的高性能計算服務。
(2)2008年3月,無錫市政府共建了第一個云計算中心,這是一個政府投資的軟件園的平臺,這個軟件園平臺目的為不同軟件企業提供共享、集中的軟件開發和資源的共享環境。
(3)2008年,中化公司在業內乃至全球建立起了第一個真正意義上的“企業云計算平臺”。該平臺實現了包括硬件、軟件和服務在內的整體系統的虛擬化和管理,形成了可托管多種不同應用,根據需要動態地部署、配置及回收應用資源。
(4)中科院超算中心(自研) 、清華大學、上海超算中心(LSF調度)。
3.國內高性能計算平臺建設的狀況分析
(1)已有多個自行建設的千萬億次項目立項,并初步取得了一些成果。
(2)在建設過程中過于重視理論計算峰值的實現,嚴重缺乏對科學計算的管理、維護、節能和使用。
(3)沒有能夠在真正意義上實現具有國際領先水平的海量計算和數據處理,也對進一步提高計算性能造成了嚴重的瓶頸。
三、基本內涵與使命
1.基本內涵
(1)實現網絡環境下的計算資源、存儲資源和數據資源的有效共享,提高資源利用率并能快速響應多種研究項目所需的資源環境。
(2)支撐多種研發平臺,為研究者提供獨立計算環境;可以成為網格計算的支撐平臺,提升計算的靈活性和便捷性。
(3)在大規模集群環境的基礎上,開展在物聯網環境下如何對海量的數據集合進行有效管理等基礎研究。
2.使命
運用虛擬化技術讓各種應用運行在共享的資源上,運用自動化技術完成應用之間的資源調配,提升學校公共計算服務平臺的功能和安全性,有效改善學校大型計算設備及通用、專用軟件的使用條件,培養出一批具備高性能計算能力和高素質的科研梯隊,并以本平臺為依托產生具有標志性的研究成果,為把我校建成為國內一流、國際知名大學做出貢獻。
四、建設方案
1.建設目標
滿足我校學科交叉對科學計算的多樣化需求,充分考慮各種高性能計算方案的特點和適應性,在既有建設成果基礎上,進一步建設復合架構的科學計算平臺,既提供能滿足普遍性科學計算和數據處理的通用化平臺,也能夠提供對重要科研方向提供高使用性能的專門化支持。
(1)實現科學計算、數據管理、數據分析的全流程支持。充分發掘計算資源,實現對信息價值的充分發掘和利用,提高科學計算使用水平。同時也為校內其他信息(管理信息、教學信息、科研信息等)提供數據的計算、分析、存儲支持。
(2)將這一平臺建設成為E-science的支撐平臺,實現計算類科研資源的有效管理和服務,提供以科學計算和信息分析、使用為核心的科研協作和服務支持。
(3)從我校科學計算的長遠發展出發,在平臺建設過程中注重人才隊伍的培養,打造一支跨學科、跨部門的科學計算研究梯隊。
2.建設內容
(1)硬件規劃
1)跨硬件平臺,操作系統平臺,能夠支持各種應用的不同需求。進一步提高集群和小機兩種具有普適性的科學計算方案的計算性能,完善多級存儲體系,實現高性價比的海量數據存儲,滿足未來計算發展對數據存儲的需求,同時充分考慮關鍵數據的管理和應用需求。
2)構建“SMP集群+PC集群”混合架構,以滿足用戶各種用戶工程計算和科學研究的需求,配置由XIV存儲組成的存儲系統來存放相關的數據,通過并行文件系統GPFS將數據共享出來供用戶使用 。
3)共享內存的IBM Power 755服務器;250節點的云計算平臺;60TB擴展存儲規模;GPFS高效并行文件系統。
3.基于云計算構建管理和服務體系
(1)優化IT資源使用
建設統一IT資源池,通過簡單高效的自助服務方式共享給所有計算項目使用,實現大規模IT基礎架構的集中配置管理和資源的按需分配。
(2)計算環境快速部署
不同學科、不同類型的計算需求對應的是多種多樣的應用環境,云計算平臺的自動化引擎,能夠按照不同的計算需求,在資源池中選擇匹配的軟硬件資源自動化安裝部署,交付給用戶的是一個可以直接使用的應用環境。
關鍵詞:計算機網絡技術 教學實踐 職業學校 課程
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)04(b)-0217-01
計算機網絡技術是中等職業學校計算機專業的必修課程之一,是為社會培養網絡人才的必修課程。該課程的主要任務是使學生了解計算機網絡中各種設備的功能和工作原理,掌握局域網的布線、組建及維護。
計算機網絡技術這門課程具有較強的實踐性,但經過調查可知,有將近2/3的畢業生在步入工作崗位后遇到實際問題時往往束手無策,有的連最基本的布線都不會,更不要說對網絡的維護了。那么,如何加強職業學校計算機網絡技術這門課程的教學,提高該課程課堂教學實效呢?結合本人多年的教學實踐,談談自己的一些看法。
1 加強教學設備投入,提高學生動手能力
目前,職業學校的計算機專業開設了多門實用性課程,這些課程在教學實踐中需要占用大量的計算機設備,除此之外,非計算機專業的計算機基礎也需要上機實踐,這樣,本來就不夠使用的計算機設備更加捉襟見肘,導致教學正常用機都不能保證。在這種情況下,要求學校拿出一定資金來建設網絡實驗室就勉為其難了。所以,在職業學校計算機網絡技術這門課上唯一能夠讓學生動手操作的是制作網線,其他網絡設備也只能拿實物來講解其功能及工作原理,當涉及到組網時,只能帶領學生參觀本校微機實驗室,根據本校的實驗室的網絡來講解有關局域網的布線和組網。學生在校期間對網絡也只能有一些初步的了解,但沒有親自實踐過,也就沒有足夠的經驗。所以當學生踏上工作崗位后,面對組網、布線或網絡維護,他們無所適從,當然就不能勝任自己的工作崗位。這樣一來,學生的就業就很難,職業學校的學生很難成為優秀的藍領人才。所以,職業學校必須建立一個功能齊全和設備完善的網絡實驗室,讓學生能夠學為所用,為將來就業奠定堅實地基礎。
2 應用案例教學法,提高學生的實踐應用能力
傳統的計算機網絡技術教學都是按照教材編排的先后順序逐一講解。采用這種教學方法容易使學生學前忘后,不能整體地去把握計算機網絡技術的內涵,所學知識缺乏連貫性,使學生不能學為所用。
為了提高職業學校學生的實踐應用能力,在計算機網絡技術的教學中采用案例教學法。就是指教師通過展示具有鮮明代表性的案例為學生創設問題情境,引導學生通過對案例進行分析討論,在情境中掌握理論知識總結規律,并創造性地將知識與實踐相結合,找到更多的實際生活范例或提出解決實際問題的思路與方法。
計算機網絡技術課程內容分為網絡基礎知識、傳輸介質與網絡設備、局域網綜合布線等,如果按教材順序先講網絡基礎知識,對一個從未接觸過計算機網絡的學生來說,拓撲結構、網絡協議等內容,抽象、難懂。本來對網絡有興趣的學生,一開始被這幾悶棍打得暈暈糊糊。為克服傳統網絡課程內容設計與教學方法上的缺陷,遵循“先具體后抽象、先應用后理解,由實踐到理論,由理論再指導實踐”的科學認知規律,在網絡教學實踐中,大膽改革網絡課程教學內容與教學方法,采用案例教學法進行教學。首先,選擇要符合教學目標的合適案例;其次,將案例分發給每一位學生,并以小組形式進行討論,將各組討論結果匯總;最后,由老師做全面總結和評定。這樣不僅可以鍛煉和培養學生的自信和表達力,還可以理順學生掌握知識點思路,加深對知識的掌握程度,從而提高學生的實踐應用能力。
3 培養學生學習興趣,增強學生學習的自信心
學習興趣是一個人力求認識世界,渴望獲得文化科學知識的積極的意向。只有對所學知識有興趣,才會產生學習的積極性與主動性。因此,對于教師來說,培養學生學習興趣,激發他們強烈的求知欲,是成功上好課的第一步。所以,在計算機網絡技術課程教學中,我采取如下措施。
3.1 利用多媒體教學引發學生的學習興趣
計算機網絡技術這本教材理論知識比較抽象,如果以傳統教學方法往往只能使學生了解表面現象,造成一知半解的局面,有的學生甚至產生厭學情緒。為了能夠調動學生學習興趣,我將這門課通過多媒體進行教學。把抽象的知識形象化、把微觀的問題放大化,實現學生認知渠道的多元化。課堂生動、形象、直觀,不僅開闊學生的視野、激發學生的學習興趣,同時也促進學生對知識的理解,增強學生的自信心,從而在教學上達到事半功倍的效果。
3.2 開展競賽活動激發學生興趣
為了豐富學生的學習生活,調動學生積極性,激發學生學習興趣,職業學校可通過舉辦各種有關計算機網絡知識的競賽,如網線制作、小型局域網組建等,通過比賽結果,讓他們看到自己的成績,增強了自信,激發了他們的學習熱情,從而達到提高教學質量。
4 精心挑選教材,拓寬學生的知識視野
目前,計算機教材多得令人眼花繚亂,這些教材的內容大同小異。所以在選擇教材上要遵循以下原則:首先要突出“新”字,也就是說教材內容要與目前社會所需求內容接軌;其次要突出“全”字,學習計算機網絡技術就掌握五大方面內容:(1)網絡的基礎知識;(2)傳輸介質與網絡設備;(3)局域網綜合布線;(4)組建小型局域網;(5)局域網安全與維護。如果能夠很好地反映這些內容,并配有相應的各種設備圖片,便于在上課時給學生一個感性認識,那就是一本合適的教材。如果沒有合適的教材,可以組織本校教師開發校本教材。
5 加強校企合作,把握行業動態
計算機網絡技術的實踐性遠遠大于它的理論性,同時由于計算機知識更新很快,新技術層出不窮,教師又不可能及時掌握行業的動態,如何為企業提供優秀的人才呢?我認為,職業學校在資金緊張的前提下,應該采取校企合作、為企業提供設備場地、接受企業設備贈送、共建實習實訓就業基地,促進與企業的深度合作。建立聘任企業高技能人才,聘請企業專家和管理者參與學校建設、教學和管理。形成學校與企業共同制定培養方案、共同參與教學過程、共同建設實訓基地,從而培養出社會所需的優秀人才。
職業學校是培養藍領人才的搖籃,作為學校,要積極為學生提供更廣闊的施展空間;作為教師,要不斷鉆研業務,探索新的教學模式,要把學生的培養目標和社會的實際需求結合起來,只有這樣才能真正提高計算機網絡技術課程的教學實效。
參考文獻
[1] 宋一兵,主編.局域網組建與維護[M].人民郵電出版社.
關鍵詞 計算機課堂教學;初中數學;交互式電子白板;云課堂
中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2015)23-0033-02
目前,計算機課堂教學是信息化教學的重要組成部分,以翻轉課堂、交互式電子白板為代表的計算機課堂教學,深受教師、家長、社會的普遍認可與歡迎。初中數學中開展計算機教學,作為現代教學模式中的一種創新發展,有效地解決了數學教學活力不足的難題,使整個教學氣氛和面貌都煥然一新,成功提升了初中數學教學的效率和質量。
1 初中數學計算機課堂教學的常見形式
多媒體教學 多媒體教學是最早應用于初中數學教學的輔助手段,這個階段的教學以PPT課件為主,還是一種相對單一的計算機教學模式,通常與網絡分離,只單純地利用計算機開展教育教學活動。教師通過精心編制多媒體課件,將一些圖片、動畫、視頻融入教學當中,大大豐富了數學知識的容量,在一定時期內成為計算機教學的主流,現在也是最常見的一種計算機教學模式。
信息化教學 這是計算機教學發展與完善的重要體現,這一階段的計算機教學主要與網絡或其他信息技術相結合,它比多媒體教學更富有吸引力。在這種開放式的教學環境下,學生可以更好地利用網絡來搜集需要的知識,更好地促進綜合能力的培養,讓多元化、個性化的計算機教學課堂變成現實。
2 計算機課堂教學的有效利用與推廣分析
多種信息技術融合,確保初中數學計算機教學的靈活性 初中數學知識點較多,對學生的思維能力要求較高,這就使得數學教學要十分靈活,對于培養學生各種數學思維有決定性作用。鑒于此,通過升級與更新多媒體教學設備,可以更好地創新初中數學計算機教學形式,讓教學變得更加生動與靈活。從整體范圍來看,在初中數學多媒體教學中,交互式電子白板以其先進的功能和功效,成為計算機課堂教學的主流。它是由計算機、投影儀和白板等多種設備組成的教學體系,只需要輕輕拖動,就能夠將多媒體資源插入到白板當中,并具有菜單功能,可以將PPT課件轉換成電子掛圖,與其他軟件的兼容性也非常良好。
白板具有一些教學特殊功效,常見的有縮放、拉幕、截屏、聚焦等。在講解圖形的對稱時,傳統教學往往采用掛圖或實物的方式,所能展示的范圍有限,并且學生在學習中很容易分散精力。采用白板進行教學,這些問題都可以應刃而解。首先,教師只需選擇聚光燈,就可以將學生的注意力集中到特定的區域中,排除了其他圖形或元素的干擾,讓學生更好地總結對稱圖形的特點,從而在頭腦中形成更加深刻的印象,很好地解決了教學的難點;其次,白板教學可以將大量的對稱圖形直接拖入,只要輕點屏幕就可以調用所需圖形,省時省力,教師根據自己的授課內容和節奏合理安排內容。從這兩點看出,只要根據教學內容靈活而恰當選取合適的手段,就能夠起到事半功倍的效果。
依托現代化教學平臺,實現初中計算機教學的高效 網絡也是計算機課堂教學的重要組成。網絡教學作為計算機課堂教學的主要發展方向,它可以為學生提供更多網絡學習資源,并教會學生學會終身學習,成為初中數學計算機混合型教學的一種形式。因此,充分利用數字化平臺,打造全新的計算機網絡教學模式,既有利于實現初中數學教學的高效,又可以培養學生良好的學習習慣,使他們能夠自覺充分利用網絡進行自主學習,更容易激發對數學的喜愛。
微課是現代教學改革的一種重要組成模式,通過短小的學習視頻來清晰地講解知識點,對提高學生理解和應用知識的能力都有良好的引導作用。因此,利用網絡平臺來開展微課程教學,通過在線發送給學生一定的課程視頻,幫助學生對要學的數學知識進行自主預習,然后通過一定的在線測驗來考查學生的掌握情況。這種網絡教學的好處在于,師生之間的互動是密集而頻繁的,教師可以及時掌握學生對每個知識點的掌握情況,通過一定的數據分析軟件,可以有針對性地強調或講解某一重點知識,大大提高學生的積極性與能動性,對初中數學計算機教學效率的提高十分有益。
云技術的使用成為計算機課堂教學的重要發展方向 云技術是一種十分先進的信息技術,它通過高速的數據采集與交換技術,可以實現教學資源的共建與共享,這也成為計算機課堂教學的一個主要發展和推廣方向。云課堂的應用具體表現為兩方面。
一方面,在空中云課堂的幫助下,學生可以根據自己認知和接受能力的不同,自主選擇所需的計算機資源,實現初中數學的定制化學習。這給予學生更多的選擇權,解放了初中數學教學,讓學生可以根據自己的知識薄弱點有針對性地選擇合適的學習資源,是因材施教思想的重要體現。
另一方面,目前我國云技術所使用的終端構架,更加注重對教育場景的營造,這對于開展計算機教學尤其重要。只有生動逼真的教學場景,才能激發起學生參與的熱情。云教學在場景的選配方面有著深厚的功底,云課堂采用虛擬的3D技術將一些二維畫面轉換成三維圖形,特別是對于初中幾何的學習有重要的影響。可以說,這些先進的技術的使用,能夠讓學生更好地融入教學場景中,對改善學生厭學情緒有積極作用。
除此以外,云教學還擁有一些更加優異的功能。在傳統的計算機教學當中,很難展示學生的作業情況,很難在師生、生生之間形成互動。在目前一些云課堂中已經專門開發了云作業板塊,可以實現教學的隨時隨地,學生只需 通過計算機終端就可以在線提交作業到空間,教師能夠線上批閱和點評,也可以分享其他學生優秀的作業模板。這種資源共享方面功能的創新,已經取得良好的教育教學效果。
3 結束語
綜上所述,隨著時間的推移,計算機課堂教學也經歷了幾展,從最初的多媒體教學到云課堂,信息技術為計算機課堂教學的更新提供了必要的物質保證。在計算機課堂教學的應用與推廣當中,初中數學教學也得到明顯的改變,這不僅是教學觀念與方式的改革,更是解放和放飛學生思想的一種實踐。因此,只有充分發揮計算機課堂教學的作用,才能保證初中數學教學的成效,大大降低初中數學學習難度,實現計算機課堂教學的再一次飛躍。
參考文獻
[1]占榮榮.初中數學計算機課堂教學的利用和推廣[J].科技創新導報,2011(2).
[2]龔輝.初中數學教學與交互白板有效整合的研究[D].江蘇:蘇州大學,2010.
【關鍵詞】 Web素養;網絡系列課程;教育技術學
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2009)10―0126―04
引言
作為信息時代最重要的信息傳輸和交流平臺,計算機網絡對教育系統發揮的作用越來越大。從傳播學角度看計算機網絡擁有諸多媒體特征,因此常被稱為“第四媒體”。教育技術以各種媒體理論與技術為基礎系統研究提高教學績效的方法,自然會把計算機網絡作為對象來研究和實踐,因此教育技術學本科專業普遍開設計算機網絡系列課程,這些課程是指與計算機網絡技術及其教育應用相關的一類課程,其基本目標是培養學生的網絡素養及其教育應用能力。很多教育技術學本科生雖然完整地學習了這類課程,但并沒有顯著提升網絡素養,他們對計算機網絡的駕馭仍然停留在使用Web這個較低的層面。
近10年來計算機網絡的發展與應用狀況已表明,Web是最普及的網絡服務,當前教育技術領域提出的教育問題信息化解決方案中大部分也是通過Web平臺實現。教育技術專業人員應擁有多層次全方位的Web素養才能真正發揮Web的作用,使之更好地服務于教育系統,因此Web素養理應成為教育技術學本科生網絡素養的核心成分。然而很多高校教育技術學本科專業計算機網絡系列課程不成體系,沒有技術主線和清晰架構,無法有效實現網絡素養尤其是Web素養的培養目標,為此提出圍繞Web素養構建教育技術學本科專業計算機網絡系列課程的解決方案。
一 教育技術學本科計算機網絡系列課程現狀分析
何克抗先生強調教育技術的本質是應用技術手段來優化教育、教學過程,從而提高教育、教學的效果、效率與效益,其中的技術是指包括有形的物化形態技術與無形的智能形態技術等多種技術在內的“廣義技術”[1]。進入21世紀以來,以計算機網絡技術為核心的信息技術已成為教育技術領域研究和實踐的主流技術,學習過程和學習資源的設計、開發、運用、評價和管理等理論和實踐都直接或間接地與計算機網絡有密切關系,由此產生的基于網絡的教育教學理論、技術和產品層出不窮。因此教育技術學本科專業需要配置一系列計算機網絡課程來實施基于網絡的教育技術能力培養。在參閱和分析國內60多所高校教育技術學本科專業課程開設計劃及部分課程教學大綱及教學內容后發現,計算機網絡系列課程已普遍設置,但不同高校間存在明顯差異。首先在課程開設數量上存有差異,約60%的高校設置了4-6門直接講授網絡技術及其教育應用的課程,其余高校僅提供1-3門網絡類課程。其次在課程性質處置上存有差異,約70%的高校把部分網絡類課程作為核心課程來開設,其余高校僅把網絡類課程作為一般課程來處置。最后在課時數及配套實驗上存有差異,多數高校網絡系列課程課時有充足保障,同時配套了足夠的實驗課時,使這類課程的總課時與學分達到專業總課時與學分的10%以上,而少數高校僅設置課時有限、數量較少的網絡類課程,相關實驗也無法保障。這些差異不僅反應出各高校在師資、設備等客觀條件上有明顯差異,更深刻地反應了各高校對計算機網絡在教育技術領域中地位與作用等認識上存在差異。
在解讀課程設置差異表象的基礎上結合課程教學目標、內容、方法等因素進一步分析,可發現眾多深層次問題。第一,各課程間銜接和配合不夠緊密關系松散,課程內容相互重疊或彼此空缺,無法形成有機整合的具有嚴謹體系結構的課程群,使學生無法系統地學習,無法形成計算機網絡領域的完整架構體系。第二,課程教學內容和方法的選擇缺乏科學性和適用性,偏離專業實際需求,“專業化”或“平民化”的課程處理方式無法滿足教育技術專業人員對網絡技術的特質需求。第三,課程熱點散亂、開口眾多,各自在網絡框架體系中任意羅列教學內容,找不到貫穿所有課程的技術思想和應用主線,無法形成統一的集結平臺,使學生在學完這類課程后無法找到各類網絡技術及其應用的歸結點,總覺得學過的課程知識都有用卻又很難用得上。教育技術學專業不同于計算機網絡專業,沒必要關注計算機網絡體系中的所有內容和技術細節,因此在專業準確定位的前提下為教育技術學本科專業計算機網絡系列課程尋找統一的集結平臺并形成緊密聯結的課程體系成為迫切需要解決的問題,這樣做能使各課程的熱點和關鍵技術相對集中到一個平臺,使各課程口子和應用指向相對統一的目標,使各課程雖有不同教學內容與技術側重但有相對統一的歸宿和應用需求。如今一個具有眾多符合教育技術需求特征的統一平臺已展示了其巨大的教育應用魅力,教育技術領域的許多理論及其實踐體系都與此有關,它就是Web。因此,以網絡素養為目標、以Web素養為核心構建計算機網絡系列課程、以Web教育應用能力培養為中心開展教學工作是解決上述問題的可行之路。
二 教育技術專業人員的Web素養及其構成
1 什么是Web素養
雖然Web普及程度極高,但學術上對Web素養的提法和研究還比較少,學術界常用信息素養、媒體素養等概念來描述人們在信息化環境中處理問題的能力。名由之等[2]在2006年給出了一個Web素養定義,認為“Web素養是指利用網絡主動地去收集信息,并將收集來的信息批判性的解讀,并向其他人傳遞自己的思考,與他人交流所必須的能力,同時也包括活用網絡的能力。”這個Web素養定義顯然不全面,他們只是從使用Web信息服務的層面來界定Web素養的內涵,不能包含Web所涉及的其他層面。Web是一個復雜系統,相應的Web素養也是一個能力綜合體,它用來描述人們在認知Web的基礎上駕馭、應用、開發、管理和評價Web系統及其服務所需的穩定素質與修養,直接表現為人們在構建Web系統與服務、與運用Web信息、開發與利用Web資源、評價與管理Web服務等過程中所需的能力及態度與價值觀等。在不同應用情境下Web可表現為技術、媒體、信息(內容、數據)、程序、平臺,甚至是環境、文化、虛擬社會等,由此需要不同層次與成分的Web素養。由于Web是計算機網絡系統提供的服務之一,可認為Web素養包含在網絡素養中,又由于Web是網絡體系中最普及的主流服務,可認為Web素養是網絡素養的核心成分。
2 教育技術專業人員需要全面的Web素養
Web具有的跨平臺、分布式、交互性、集成多媒體等特征使其具備天然的教育應用特性,使其比其他網絡服務更適合教育領域的部署和應用。以Blog、RSS等為主的Web2.0帶來的開放性、去中心化、社會化和個性化等特征,又為Web教育應用帶來了很多新理念和新模式[3],可以預見即將普及的Web3.0也會為教育應用帶來新的沖擊與變革。Web能有效地融合與作用到教育系統的各個組成元素及元素間的相互聯系上,也能有效地改變教育系統與環境間的交互方式,從而產生各種教育應用效果。普通教師和學生只需把Web作為物化技術和內容服務系統來使用,而教育技術專業人員應在深刻認知Web的基礎上,以現代教育教學理論為指導,采用系統科學方法全面研究Web如何有效作用到教育系統,探索Web的教育應用本質和規律,由此創造新型網絡教育教學理論和實踐體系,提出各種問題解決方案和應用模式并開發出相應的產品和服務。近10年來教育技術領域研究和實踐的很多成果,如E-Learning、網絡教育資源庫、網絡課程、虛擬學社、數字圖書館、WebCL、Moodle等,都與Web有直接關系。在這些教育問題解決體系中,普通教師和學生只需扮演Web系統和服務使用者和消費者的角色,而教育技術專業人員不僅要成為更高級的Web使用者和消費者,更要努力成為Web系統和服務的提供者、運營者、開發者、管理者和評價者等,他們需要深入到Web的每個層面,涉足Web系統的每個組成元素及其作用關系,把握Web系統與網絡環境及社會大環境間的交互方式,還要參與控制和影響Web所形成的教育文化氛圍和虛擬學區與社會等。可見,教育技術專業人員必須擁有全面的Web素養才能更好地在網絡環境中完成專業工作。
3 教育技術專業人員Web素養的基本構成
教育技術專業人員把Web作為工作、學習和研究的對象與支撐平臺,涉及面很廣,因此他們的Web素養成分很豐富。根據Web系統構成及其服務于教育系統所涉及的要素等分析,筆者認為教育技術專業人員的Web素養由三個層面九種成分構成,各成分間存在彼此依賴和相互作用相互影響的密切關系,在內涵和外延上也存在一定的交叉和融合,共同組成“3X3”結構的Web素養體系。
(1)Web素養基礎層面。①Web情意,是在運用Web技術解決教育問題的過程中應持有的情感和意識,并以此表現出對Web本身及其教育應用的態度和價值觀等,它影響教育技術專業人員運用Web技術解決問題的價值取向和積極性等。②Web認知能力,是對Web本身及其教育應用的認知能力,是培養其他Web素養和開展Web教育應用的前提,包括什么是Web、Web系統的構成與運行原理、Web服務的特征和形式、Web在網絡體系中的定位及與其他網絡服務的關系、Web教育應用的需求和領域、Web教育應用的模式和涉及的技術要素等內容。③Web支撐能力,是支撐Web運行、開發和應用等所需的相關理論素養和技術能力。
(2)Web素養核心層面。①Web使用能力,是駕馭Web系統提供的內容服務和應用系統的能力,主要表現為在Web環境中獲取、傳播、存儲、運用、、管理、搜索教育信息及相關信息的能力(即信息素養)和使用Web教育應用系統及通用應用系統的能力等。②Web平臺架構能力,是開展Web系統及其服務的選擇、設計、構建、運營、維護和管理等工作所需的能力,是教育技術專業人員實施有效Web服務及平臺的保障。③Web開發能力,是實施各種Web教育信息資源和應用系統的設計與開發能力,主要涉及Web客戶端和服務器端開發等領域,是教育技術專業人員Web素養的核心成分。
(3)Web素養提高層面。①Web審美能力,是在實施Web系統及服務并利用Web解決教育問題的過程中感受美、鑒賞美、表現美和創造美的能力[4]。②Web評價能力,是實施Web應用效果的社會評價和教育評價并由此開展Web行為的修正與調整所需的能力。③Web安全能力,是在Web系統與環境中發現、評估、解決、評價安全問題的素質與能力。
三 以Web素養為核心構建計算機網絡系列課程
1 課程構建策略
(1)以教育技術學專業培養目標為立足點。實現教育信息化的關鍵是提高教師的信息化教學能力和教育技術素養,使教師在教學中有效地利用技術并將技術與教學系統完美地結合起來 [5]。教育技術學專業的基本目標是培養學生的教育技術素養,并使其顯著地高于普通教師和學生。教育技術素養的成分十分豐富,主要包含利用各種技術手段和方法解決教育教學問題的能力,在現代信息技術條件下,計算機網絡素養(含Web素養)理應成為教育技術素養的核心成分并作為具體培養目標落實到課程的設置與實施上。
(2)以教育技術理想和特色為著眼點。教育技術追求用先進技術思想和方法解決教育問題達到優化教育的目標,網絡和Web已成為教育技術專業人員必須依賴的技術類型,他們的網絡和Web素養成分與水平是衡量其實現教育技術理想的重要參考。在非教育技術專業人員也普遍運用網絡和Web技術的形勢下,教育技術專業人員只有更有效更全面地利用網絡和Web解決問題并展現出專業魅力和“不可替代性”才能獲得生存之道,由此在構建網絡系列課程時應認真考慮教育技術的特色需求。
(3)以教育系統和就業市場的需求為出發點和歸宿。教育系統需要大量網絡應用型人才來實施教育信息化進程,教育技術專業人員應具備足夠的網絡應用能力才能擔當此任,由此教育技術學專業計算機網絡系列課程應以網絡與Web技術的教育應用為核心,以提高教育問題的信息化網絡化解決能力為指引展開教學。在教育技術學專業就業領域不斷擴大的背景下,還要適當考慮教育系統之外其他就業領域對人才網絡素養的需求。
(4)以Web素養為核心兼顧其他網絡素養成分。Web不等于網絡,但網絡的主流服務是Web,當前大量的網絡解決方案都采用Web技術來實現,因此在網絡系列課程體系架構中應緊緊圍繞Web素養設計,以Web能力的培養與運用貫穿所有課程。然而并不是所有的教育問題都能通過Web解決,Web技術和平臺也存在缺陷,因此在Web素養的基礎上還應適當加強其他網絡素養成分的培養,而Web素養的高層次提升也需要這些網絡素養成分的支撐。
(5)厚基礎寬口徑強技能會應用是關鍵。以教育理論和技術基礎為保障加強網絡實踐技能培養并落實到應用中是教育技術專業人員的取勝之道。為了使教育技術專業人員獲得良好的工作適應性和可持續發展能力,在網絡系列課程體系架構中必須重視基礎、拓寬視野。教育技術專業人員駕馭網絡和Web的根本是應用而不是網絡和Web本身,應用水平的高低與實踐技能密切相關,因此須十分重視實踐技能的培養,并且能夠把實踐技能有效轉化為解決問題的能力。
(6)技術與教育的緊密結合是出路。教育技術學專業是跨越多個學科領域的交叉性復合型專業,如果采取完全獨立設置教育類課程和技術類課程的模式構建課程體系,必然導致各類課程相互脫節彼此缺乏照應,失去教育技術學專業特色。由此把教育理論和實踐的內容有機整合到技術類課程中構建復合型課程有利于教育與技術的融合,有利于學生在教育情境中真實感知與應用技術并在技術應用中深化教育認識。
2課程設置方案
在廣泛調研、比較和論證的基礎上,根據上述課程構建策略,以網絡素養為指引、以Web素養為核心構建了具有3個層次15門綜合型交叉性課程的教育技術學本科專業計算機網絡系列課程體系(如表1所示)。
(1)基礎類課程。涵蓋網絡和Web相關的基礎要素:計算機、多媒體、通信網絡、程序設計和數據庫,為網絡和Web的教育應用與開發等建立基礎理論和技術準備,主要目標是培養和建立Web素養的基礎成分,并以此為基礎把教育領域的相關理論和實踐問題融合到這些課程中,讓學生逐步形成教育與技術整合的思想和問題解決的思維方式。
(2)核心類課程。以網絡和Web的關鍵技術為線索組織,以網絡和Web的教育應用與開發等為核心內容展開,主要目標是夯實和提升網絡與Web素養的基礎成分,培養和實踐素養的核心成分,并以此為基礎強化基于網絡和Web技術的分析和解決教育問題的能力,讓學生逐步習得面向社會就業需求的生存技能和持續學習能力。
(3)擴展類課程。包括網絡和Web技術的高級主題與綜合應用,涉及教育技術領域前沿性的內容,主要目標是擴展學生的技術視野,提升和強化網絡與Web素養的核心成分,培養和探索素養的高級成分,并以此為基礎逐步引領學生進入教育技術領域的較高層面,讓學生在教育實踐的深度應用和高層技術的探索中積累經驗、挖掘潛力。
3課程實施建議
由于專業總課時有限,上述設置方案中的課程可采用必修與選修相結合的策略開設,其中基礎類和核心類課程大多應作為必修課程,而擴展類課程可作為選修課程。各課程間存在密切關系并以網絡與Web素養串接在一起,課程實施應注意前后次序和相互協作與配合的問題。各課程在實施過程中應認真處理好以下幾個問題。
(1)教育與技術的關系。由于把教育理論等相關內容整合到技術類課程中,合理把握教育和技術間的關系將直接影響課程實施效果,由此在課程內容的選擇與組織、課程實施的方式與評價等方面必須突破傳統的模式,盡力在教育和技術間取得某種平衡并努力實現雙贏。
(2)基礎理論與實踐技能的關系。教育技術素養和網絡素養包含理論和實踐兩個層面的成分,但不存在矛盾,關鍵是如何進行協調和互惠,各課程應在厚實基礎理論的基礎上開展實踐技能的訓練與應用,脫離基礎理論而純粹強調實踐技能會使實踐缺乏根基和靈活性,而過分強化基礎理論又會使實踐技能缺乏深度與廣度。
(3)原理與應用的關系。計算機網絡和教育技術涉及的內容都涵蓋原理和基于原理的應用兩個方面,教育技術專業人員更注重技術的應用而不是技術原理本身,但不懂得必要的原理而盲目地應用必然導致不正確不合理的結果,過多地深化原理又會使應用陷入僵化而失去創新能力。對教育技術學本科專業計算機網絡系列課程而言,三分原理七分應用是比較合理的選擇。
(4)應用與研究的關系。技術服務于教育通過技術的應用來體現,但這并不排除教育技術專業人員開展技術研究的可能性和必要性,只有通過有效而深入的研究,技術才能更好地服務教育,而技術應用本身也值得深入研究,因此在應用性課程內容的基礎上安排必要的研究性課程內容對于學生未來的發展也是有利的。
(5)傳統與前衛的關系。著眼當前、兼顧歷史、展望未來是課程實施的重要原則之一,計算機網絡技術和教育技術學專業雖然歷史較短,但已經有了十分豐富的底蘊和傳統,課程體系中除了安排傳承歷史的內容之外,更需要安排當前正在研究和發展的技術內容,還要以前瞻性課程內容告訴學生未來的發展空間和前景。
參考文獻
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一、《物聯網應用技術》課程教學總結
本課程教學目的:通過本課程的學習,使學生了解物聯網技術將是現在網絡發展的趨向,是集網絡技術、電子信息技術、控制技術于一體的新興科學技術;掌握物聯網的組建、維護與應用等崗位需要職業技術能力。
1.教學情況分析:
(1)教學手段:本課程著重強調對分析問題、解決問題能力的培養,要求掌握物聯網的組建、維護與應用等技能。為了能更好的學以致用,需要將教材的內容,和現實生活的問題有效的結合起來,通過實訓使學生牢固掌握課本的內容。
(2)教學方法:在教學實踐中,要求課堂講授與實踐操作相結合,充分利用實際、實用的電路進行實訓,強化相關技能的訓練。開展項目教學,邊講邊練,即激發學生的興趣,又能加深對理論的理解,同時還能提高學生的動手能力。
(3)教學效果:課程考核以學生中心,通過考核正確、科學的評判學生知識的掌握和能力的提高程度,因此考核的內容不能僅限于理論知識的掌握情況,而要從多方面進行考核。課程成績=平時成績50%+期末考核成績50%兩個班的平均綜合成績都已達到80分以上,及格率達到100%以上,總體教學效果良好。
2.存在問題與改進措施:
(1)由于設施、人員、經費等諸多原因,實訓條件欠缺,主要依靠案例分析,情境演練的方式進行實訓,這種情況有待改進。
(2)本課程的應用編程需要學生有較好的Java編程基礎,但實際達不到要求,所以建議修改專業培養方案,調整相應的前導后續課程。
二、《計算機應用基礎》教學總結
計算機技術日新月異,帶來計算機教學也日新月異,絢麗多彩,給計算機一線教學的老師帶來無限的壓力。計算機應用基礎是我校的公共基礎課,也是我每年的必上課程。
幾年來年來,經我教過《計算機應用基礎》的班級有幾十個,雖然這門課是基礎課且進行多次授課,但我從來不敢馬虎怠慢,教學過程中的各個環節,從編寫教學計劃、備課,到課堂教學、答疑、批改作業、成績考核、操作實驗,我都能踏踏實實地做好。在教學過程中注重教學方法的改革和創新,能根據教學的需要和學生的實際情況靈活使用不同的教學方法,調動學生的學習積極性,提高同學們的自主學習能力,如集體講授法、小組協作學習法、任務驅動法、案例教學法等。學生成績的取得,首先取決于學校機房的建設,計算機基礎是一門實踐性非常強的課程,足夠的上機訓|練時間是教學考證的根本保證。其次,在教學過程中,我始終把握一個大方向,就是以操作為中心。經過這幾年年的積累,我基本上能做到,只要學生想考證,就有把握讓他考得到相關的證書。
1.保證了良好的教學環境
計算機應用基礎這門]課程是一門實踐性很強的課程,要求上機時間達80%以上,我們學校有很多機房,保證了同學們有充分的上機時間。學校建立了網絡平臺,使我們經常能上網尋找教學資料。
2.因材施教,提高教學效果
由于計算機應用基礎是高考科目,在教學過程中,在教學要根據高考的需要和學生的實際情況靈活使用不同的教學方法,調動學生的學習積極性,提高同學們的自主學習能力。
(1)采用多媒體上課,制作課件,提高他們對計算機學習的興趣。多媒體教學動靜結合,增加課堂氣氛,理論與實踐相結合,可以使老師及時發現問題,及時解決問題。適當地介紹一些課外電腦知識,增加學生的學習興趣,擴大同學們的知識面。
(2)以練習主,邊講邊練、講練結合、精講多練,從學生實際出發,課堂以大部分學生為主進行講解,課外重點輔導優等生和差生。在課堂中有意識地發現一些尖子生 ,鼓勵他們多看些課外書,提高專業技能水平,培養他們自學能力。
(3)采用案例教學,發揮學生的主體精神和創新能力。所謂案例教學,是對于某一知識點,或多個知識點,以一個案例形式來描述,讓每一個學生主動地參加到課堂活動中,也讓學生找到不同的多個解決問題的方法。既活躍課堂氣氛,也全面提高學生的學習能力。通過案例教學,將計算機應用基礎的知識點恰當地融入案例的分析和制作過程中,實踐、理論一體化,使學生在學習過程中不但能掌握獨立的知識點,而且具備了綜合的分析問題和解決問題的能力。
(4)采用一幫一或一幫多的教學方式,全面提高班的整體素質。差生往往學習成績差,自信也差。提.高差生成績,重點在于提高差生的學習興趣,所以,抓差生要雙管齊下,首先,要有給差生表現的機會,凡是差生有了一點小進步,就一定要宣揚,提高他們的學習興趣。第二,對差生,要有耐心。差生之所以差,或者不愛學習,時間用來干別的事,或者是腦子不好用,反應慢,總之,是學習時間不夠,我就充分利用課余時間,陪著他一起練習。 另外,還充分發揮學生中“小老師的作用,組成學習小組,讓同學們互相學習,共同進步。
(5)理論考試題加復習。
理論題技術的決定考試成績的好壞,直接影響到一個學生的高考成績,只要理論基礎好,成績就一定會提高。因此,我特別編寫了《計算機應用基礎習題集》的小冊子,便于學生攜帶,便于隨時復習。