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2.计算机学科硕士研究生课程设置探讨
3.研究生计算机图形学课程教学研究
4.机械类研究生计算机应用课程的教学改革与实践
5.计算机学科硕士研究生培养改革初探
6.非计算机专业工科研究生的计算机专业知识结构分析
7.面向计算机专业研究生的人工智能教育
8.对跨专业报考计算机研究生现象的分析
9.高等农业院校计算机应用专业研究生管理模式的研究
10.计算机技术专业学位研究生实践创新能力培养方法
11.研究生“计算机网络”课程教学与教材体系建设的实践
12.研究生入学考试专业课统考与自主命题“双轨制”政策的实效分析——以计算机科学与技术专业为例
13.计算机学科专业学位硕士研究生特色课程体系建设
14.计算机专业全日制硕士专业学位研究生课程教学研究
15.计算机科学与技术全日制专业学位研究生课程体系设置研究
16.国内外计算机硕士研究生课程设置的比较与分析
17.计算机技术领域工程硕士专业学位研究生教育综合改革与实践
18.浅谈普通高校计算机专业硕士研究生教育模式
19.计算机应用专业软件工程方向硕士研究生的知识结构与培养
20.计算机专业毕业研究生在京就业情况及启示——以辽宁科技大学毕业研究生为例
21.MIT计算机科学领域研究生培养问题研究
22.研究生《计算机网络与通信》教学与实践
23.计算机学科研究生创新能力培养探索
24.非计算机专业研究生计算机教学的研究
25.美国大学计算机研究生教育的特点
26.计算机研究生管理系统的设计与实现
27.我国研究生教育计算机管理的探讨
28.面向创新型研究生教育的计算机专业本科毕业设计研究
29.计算机技术领域专业学位研究生培养方案研究
30.我校非计算机专业研究生计算机课程设置探讨
31.计算机专业硕士研究生培养方法探索
32.以科技竞赛为载体的计算机专业研究生的创新能力培养研究
33.浅谈计算机专业研究生创新能力的培养
34.计算机学科研究生课程体系的构建与实施
35.研究生阶段计算机网络理论课程教改初探
36.计算机技术全日制专业学位研究生培养的探索与实践
37.计算机专业研究生国内外高校培养模式对比分析
38.计算机应用型研究生教育培养模式探讨
39.学术型计算机专业硕士研究生工程能力培养研究
40.计算机专业研究生课程建设与教学改革
41.美国计算机科学与工程专业本科和硕士研究生课程设置特点分析——基于22所美国著名大学统计数据的分析
42.教师领导力在计算机专业研究生创新能力培养中的应用
43.美国知名大学计算机专业研究生教育探索
44.韩国KAIST大学计算机学科研究生课程结构分析
45.对计算机专业硕士研究生招生现状的探讨
46.研究生体育与健康评价指标体系及其计算机支持系统的研究
47.计算机专业研究生科研能力的培养
48.非计算机专业研究生计算机应用基础类课程教学改革探索
49.加强教学过程管理 提高计算机专业研究生培养质量
50.关于我国研究生教育信息计算机管理的探讨
51.研究生计算机辅助几何设计教材分析
52.医学研究生计算机应用技术课程现状及教学模式改革与实践
53.互联网、移动互联网和物联网技术发展与网络课程改革——对计算机专业研究生系统能力培养的思考与实践
54.北京科技大学计算机科学与技术学科研究生课程设置研究
55.地方高校计算机学科交叉领域研究生创新能力的培养
56.探索研究型大学研究生课程体系的改革与优化
57.临床医学研究生计算机信息应用能力培训效果评价
58.研究生计算机课程改革
59.研究生能力培养——《计算机辅助设计》多媒体教学的启示
60.医学院校研究生计算机教学改革的探讨
61.关于全日制计算机专业学位硕士研究生培养模式的研究与探索
62.中医药院校研究生计算机基础教育研究
63.依托学科建设咨询专家组 科学制订计算机科学与技术研究生培养方案
64.天津地方高校全日制专业学位研究生培养初探——以计算机专业为例
65.从硕士研究生入学统考看高校计算机本科专业基础课教学
66.工程化实训驱动的计算机专业学位研究生“e-Boyer-CIPP”创新应用体系研究
67.北京工业大学计算机学院研究生学位论文质量分析
68.浅谈提高计算机专业研究生培养质量的措施及实践
69.中医药院校非计算机专业研究生医药信息学相关课程教学探索
70.高校二级学院研究生教育国际化的开展与实践——以南京信息工程大学计算机学院为例
71.计算机科学与技术学科硕士研究生培养研究
72.计算机专业研究生人才培养模式研究
73.全国研究生教育和学位工作计算机管理研究协作组举行成立会
74.计算机学科工程研究型全日制硕士研究生培养模式的探索
75.高等医学院校研究生计算机教学改革的探讨
76.计算机工程领域专业学位研究生实践教学改革探索
77.研究生计算机文献检索课程体系构建与教学模式创新——以石家庄铁道大学图书馆为例
78.面向研究生的计算机动画教学
79.研究生计算机教学问题探讨——面向研究型大学非计算机专业
80.计算机学科研究生创新能力培养的研究与实践
81.非计算机专业研究生计算机基础课程设计
82.计算机类研究生人才培养模式改革研究——以项目驱动为核心
83.研究生课表的计算机自动编排
84.基于胜任力模型的计算机专业研究生培养
85.研究生跨学科培养模式的探索与实践——社会保障、计算机、审计
86.国内外计算机学科硕士研究生课程设置的比较与分析
87.计算机专业研究生创新能力培养途径研究与实践
88.提高地方高校计算机专业硕士研究生培养质量的探索
89.对研究生开设计算机信息检索课的构想与实践
90.计算机类专业学位硕士研究生教育质量协同保障体系构建
91.计算机网络技术支持下研究生专业英语写作教学的多样化模式探索
92.创新型计算机专业研究生培养课程教学改革与探索
93.学位与研究生教育计算机信息管理研究
94.医学院校研究生计算机应用课程教学改革探索
95.财经院校计算机类专业研究生创新人才培养机制研究
96.用于研究生教育的计算机管理系统概况
97.一个基于计算机辅助实施的研究生中期筛选系统方案
98.硕士研究生招生计算机管理系统的研究
99.研究生教育计算机管理的现状分析及改革尝试
100.计算机专业研究生培养方案与教学质量保障的探索与实践
101.医学院校研究生计算机课程改革探索与实践
102.基于计算思维的高校研究生计算机公共课程设置
103.我校硕士研究生计算机口语测试及其反拨作用
104.数学专业报考计算机专业硕士研究生之个案调查
105.计算机辅助仿真模拟器对心血管专业研究生在冠状动脉造影技能培训中的作用
106.计算机管理是保证研究生招生质量和宏观调控的重要手段
107.学科建设是提高研究生质量的根本途径——武汉大学计算机学院研究生培养侧记
108.实践创新驱动的计算机专业学位研究生培养模式分析
109.以应用为导向的高等中医药院校研究生计算机课程教学改革与实践
110.按一级学科培养计算机科学与技术专业研究生的探索
111.医学研究生计算机课程教学的探索与实践
112.基于项目驱动的计算机类研究生实践和创新能力培养研究
113.对研究生就业过程中应用计算机处理就业信息的探讨
114.全国研究生教育和学位工作计算机管理发展迅速
115.硕士研究生招生过程中的计算机管理
116.非计算机专业研究生计算机教学改革初探
117.协同创新模式下计算机专业学位研究生实践创新能力培养
118.采用计算机参与管理 提高研究生管理工作水平
119.面向新时期的计算机专业研究生创新人才培养模式探索
120.计算机互联网与中医研究生计算机课教学内容的更新
121.医学研究生计算机应用技术教学改革的探索
122.计算机科学与技术学科硕士研究生课程体系之我见
123.面向计算机专业研究生开设计算神经科学课程的思考
124.医学专业研究生计算机基础课程设置
125.面向财经类高校研究生计算机教育内容和教学模式的探讨
中图分类号:H319.3 文献标识码:A 文章编号:1001-6795(2013)02-0024-0005
20世纪科技的迅速发展极大地推动了人类社会全面进入信息化时代,以计算机和网络为核心的现代信息技术正在改变着人类的生活方式、工作方式,同时也改变了我们的学习方式。在此背景下,计算机辅助外语教学获得快速发展。从狭义角度来看,计算机辅助外语教学是一种运用计算机对要学习的材料进行辅的讲解、巩固和评估的一种语言教育和学习方法,它通常具有极强的互动性。Levy将计算机辅助外语教学定义为“对计算机在语言教育和学习中应用的探索和研究”(Levy,1997)。其对计算机辅助外语教学的定义更简洁,涵盖范围更广,与现代大多数該领域的研究者和实践者观点一致。计算机辅助外语教学可追溯到20世纪60年代。美国伊利诺伊大学1960年启动的“柏拉图项目”(PLATO project)是其早期发展的重要里程碑(Marry,1981)。一般来说,它的发展大致经历了行为主义阶段、交际教学阶段和整合教学阶段等三个阶段。也有研究者将计算机辅助外语教学按照学习资料的呈现方式将其分为传统阶段(traditional CALL)、探索阶段(explorative CALL)、多媒体阶段(multimedia CALL)以及万维网阶段(web-based CALL)等四个阶段(Davies,2012)。
计算机辅助外语教学也引起了我国外语界的关注。1994年我国成立了全国性的计算机辅助语言教学专业委员会(CALLAC)。此后,计算机辅助外语教学无论是理论研究,还是实际应用都取得了很大进步。有关计算机辅助外语教学的研究专著和成果文献大量涌现。2002年教育部启动了大学英语教学改革。2004年出台《大学英语课程教学要求(试行)》取代了原来的《大学英语课程教学大纲》。2004年教育部正式推出了《大学英语课程教学要求》(试行)。新的大学英语课程教学要求指出,学校应充分利用现代信息技术,采用基于计算机和课堂的英语教学模式。同年,首届全国计算机辅助语言教学国际学术研讨会在北京举行。计算机辅助外语教学得到了越来越多的关注。基于此,本文尝试结合文献计量学方法,对2000—2011年间CSSCI源内所有期刊刊载的计算机辅助外语教学相关论文从年代分布、文献增长规律、期刊分布、关键词以及研究热点等进行了统计和分析,多角度揭示国内计算机辅助外语教学研究状况,探究其演化规律,系统梳理计算机辅助外语教学领域的发展脉络,为今后該领域的研究提供参考,促进计算机辅助外语教学研究的进一步发展,推动外语教育技术学科的发展。
1 数据来源和处理方法
本文依托维普期刊资源整合服务平台进行检索。以“题名或关键词”为检索项,“计算机”、“网络”、“多媒体”、“英语”和“外语”等为检索词,并将匹配设定为“精确”以提高检索准确率,时间跨度选取2000—2011共12年的数据,期刊范围选取“CSSCI”,检索条件最终合并为:题名或关键词=计算机*题名或关键词=英语*题名或关键词=外语*时间=2000-2011*范围=CSSCI来源期刊或者题名或关键词=多媒体*题名或关键词=英语*题名或关键词=外语*时间=2000-2011*范围=CSSCI来源期刊或者题名或关键词=网络*题名或关键词=英语*题名或关键词=外语*时间=2000-2011*范围=CSSCI来源期刊。检索出符合条件的相关论文共1598篇。有必要指出,将CSSCI(中文社会科学引文索引)选定为期刊选取范围是因为CSSCI是我国社会人文科学主要文献信息查询与学术评价的重要工具。因此,可以认为本文所选取的计算机辅助外语教学研究论文代表了国内該类研究的高质量研究成果。剔除会议、通知、简讯等非学术性论文以及与該领域研究不相关论文,最终获得有效研究论文1524篇。
2 文献数量分析
学术论文的发表数量是衡量某一研究领域或学科研究态势的重要指标。另外,论文的年代分布可反映若干年来研究的基本趋势、研究水平和发展速度(莫再树、贺华锋,2006)。统计结果显示,2000—2011年我国计算机辅助外语教学领域研究者在CSSCI来源期刊上共发表1524篇,年发文量从2000年的55篇上升到2011年的157篇。
为了更加直观地观察,我们另外分别绘出了2000—2011年计算机辅助外语教学研究文献数量的变化趋势图,如图1所示;以及2000—2011年计算机辅助外语教学论文增长趋势图,如图2所示。
综合图1以及图2的统计结果,可以看出:(1)2000年是国内计算机辅助外语教学研究发展的节点。2000年的发文量仅有55篇,而从2001年开始快速增长到100篇。结合有关学者统计数据,1997、1998和1999年刊登在国内八种外语类刊物上与计算机辅助英语教学相关的研究论文分别为8、10、6篇(谈言玲、严华,2007)。据此可将2000年之前的阶段认为是国内计算机辅助外语教学的起步阶段,称之为探索期。(2)2000—2011年间我国涉及计算机辅助外语教学的文献数量除2006年比2005年少刊发两篇,2011年比2010年少刊发6篇外,总体上仍处于持续增长态势。尤其是从2007开始出现显著增长。以此为基础,可将2001—2006年这一阶段称为国内计算机辅助外语教学研究的快速成长期,而2007至今的阶段称为稳定成长期。这种阶段的划分也基本符合文献计量学奠基人之一的普赖斯针对科学文献提出的科技文献增长的阶段性理论(庞景安,1999)。2007年开始发文数量之所以会出现显著增长,考虑到刊物的发文时滞因素,这可能与2004年教育部在全国180所院校推行计算机辅助英语教学改革试点工作有关,表明該项改革试点工作在一定意义上推动了我国计算机辅助外语教学的研究与实验。
3 期刊分析
论文的期刊分布可以反映期刊的时间跨度、类型分布和载文集中度,也可侧面展示期刊级别及载文质量。对CSSCI收录的计算机辅助外语教学研究来源期刊进行统计分析,其目的是为了能够向研究者揭示該领域研究成果的空间分布特点,确定刊载該方面研究论文的主要期刊,从而为該领域研究者继续深化其該方面研究提供有用的信息参考。表1和图3分别反映了国内计算机辅助外语教学领域发文的主要期刊分布情况以及这些期刊十多年来刊载該方面论文数量的变化趋势。
根据整体统计数据,刊载计算机辅助外语教学研究论文的期刊涵盖语言学、教育学、情报学、人文社科学报以及综合性社会科学等多类期刊,該领域研究论文刊载期刊主要以语言类和教育类期刊为主,分别包括《外语电化教学》、《外语界》、《外语与外语教学》、《中国电化教育》、《电化教育研究》、《现代教育技术》、《现代远距离教育》、《中国大学教学》以及《远程教育杂志》。其中《外语电化教学》以绝对优势遥遥领先,充分体现了其将现代教育技术与外语教学相整合的办刊宗旨。另外,从图3可以看出,虽然有时期刊刊载计算机辅助外语教学研究论文数量偶有回落现象,但总体折线仍呈现出上升趋势,这表明现代信息技术在外语教学中的应用日渐巩固,为外语教育技术学科的发展提供了成熟的条件。
4 关键词分布
关键词是论文不可或缺的组成部分,是表达文献主题概念的术语,它是从文章中抽取的能够最简洁、最直接反映论文主题内容的词和词组(邱均平,1988)。而关键词词频分析是一种重要的文本内容分析方法,是一种快速了解某一学科或者某一文本主要研究领域和学术热点的定性和定量相结合的方法,在科学学、图书情报学和科学计量学领域有着极为广泛的应用(姜春林、胡志刚,2010)。所以通过对关键词出现频次的统计有助于了解国内计算机辅助外语教学的热点研究板块以及预测該领域将来的发展趋势。由于直接导入的关键词比较分散,数量比较多,为了能够使关键词有针对性地反映计算机辅助外语教学领域的研究主题,本文对载入的关键词进行了适当处理:去掉“计算机辅助”、“计算机辅助外语教学”、“英语”及“外语”等词汇;合并了意义相同但表述不一样的关键词,比如,将在线、因特网、web、互联网、局域网以及校园网等关键词统一合并为“网络”。表1、表2和表3分别给出了依据本文对国内计算机辅助外语教学发展历程所划分的三个阶段中高频关键词及其频次的统计。各项统计所选取的关键词数量控制在30个以内,因此如下表格中会出现关键词数量不等的情况,以便能更简明地反映該领域研究现状及发展趋势。
表1、表2和表3显示:2000—2011年计算机辅助外语教学研究论文的高频关键词主要包括“网络”、“多媒体”、“大学英语”、“自主学习”、“视听说教学”、“写作”以及“教师”等。“网络”和“多媒体”等。在这12年间这些词一直是高频关键词,这与计算机辅助外语教学的载体密切相关。随着新世纪现代教育技术的发展,对基于网络的外语教学的研究远远领先于基于多媒体的外语教学的研究,并且原始统计数据显示,2007—2011年间还出现了基于网络的多媒体外语教学的研究。“大学英语”也一直是高频关键词,这说明计算机辅助外语教学在学科中的应用研究主要集中于大学英语学科。另外,由于大学英语课程设置的不断改革,基于现代教育技术的专门用途英语教学研究已开始出现,并且十几年来基本保持稳定的态势。不难看出“网络”、“多媒体”、“大学英语”、“自主学习”、“视听说教学”、“写作”以及“教师”等方面的研究一直是计算机辅助外语教学领域的热点研究板块,并有可能持续下去。
5 外语教育技术学的发展态势展望
5.1 外语教育技术学科构建的可能性
正如在本文前言中提到的,不管从何角度将机助外语教学分为行为主义阶段、交际教学阶段和整合教学阶段等三个阶段,还是将其分为传统阶段、探索阶段、多媒体阶段以及万维网阶段等四个阶段,其发展过程中最为明显的就是信息技术在外语教学中所起的作用越来越重要,地位也日益突出,涵盖网络及多媒体教学、语言教学(大学英语及专门用途英语等)研究、语言技能(视听说、写作、阅读与翻译等)研究、测试与评估研究以及教材研究等几大模块共计至少26项内容。在计算机辅助外语教学的研究方法方面,语料库方法在該领域研究中的运用比较突出,得到越来越多的关注。需要指出的是,语料库方法并非计算机辅助外语教学研究中的唯一方法,胡加圣等(2010)将外语教育技术的方法论概括为定性研究、定量研究和综合方法等三种,而语料库方法只是定量研究中的方法之一。另外,计算机辅助外语教学的理论基础由最初语言学领域中的多模态理论发展到涵盖认知心理学领域的建构主义理论以及生物学领域的生态学理论等。由此可见,国内的计算机辅助外语教学目前已有广阔的教育实践、丰富的实物产品和熟练应用经验,成熟的研究力量和研究成果,新颖、独到的创新理论体系以及研究方法等(胡加圣等,2010;2011)。这说明,以计算机辅助外语教学为主要研究内容的外语教育范式已经形成,外语教育技术学科成立的前提和基础也已具备,预示着作为三级学科的外语教育技术学科的雏形已经显现(李艳、胡加圣,2011)。
5.2 外语教育技术学科的研究热点
一、前言
研究生教学有其突出的特点,他们中多数人理论基础扎实,获取书本知识能力强。但同时也存在创新意识和创新能力不足、工程应用背景不够的缺点。本人通过十多年研究生教学的实践,结合本学院研究生专业方向、课程内容针对性强等特点,对如何在研究生教学改革中突出培养学生的自学能力、创新能力,增强学生的创新意识与工程应用能力等问题进行了一些改革创新。
二、课程定位及课程特点
随着现代工业的发展,科学研究的深入与计算机软、硬件的发展,计算机仿真技术已成为分析、综合各类系统,特别是大系统的一种有效研究方法和有力的研究工具,计算机仿真技术已经广泛应用在各技术领域、各学科内容和各工程部门。仿真技术已经在国防军事、国民经济、社会生活的众多领域发挥了重要的作用,国内外众多学者认为,仿真技术“正在成为与理论、实验并列的第三种认识和改造客观世界以及科学研究的手段”,因此仿真技术被认为是“使能”技术。计算机仿真技术是仿真科学与技术涉及到的有关具体仿真技术中最为基础的部分,具有综合性、多学科交叉等特点。为了拓宽机械工程专业基础,提高培养对象的整体素质,更好地适应社会对机械工程专业人才的需求,高校工科专业的研究生应掌握一定的计算机仿真知识与技能。计算机仿真技术课程是我校机械工程学院面向所有研究生各专业方向的研究生开设的一门专业基础课程,考虑专业应用需求并结合教学实践情况,课程目的是通过本课程的学习,要求学生掌握计算机仿真技术方面的基本理论,基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,为今后分析、综合各类工程系统或非工程系统提供一种有力的工具,以便能灵活应用所学的计算机仿真技术为本专业工作服务。一方面,基于仿真技术课程的内容方法较多,实践性强的特点;另一方面,授课对象专业方向较多、授课学时有限等特点,如何解决在有限的教学课时内讲授内容繁多的仿真内容、对计算机仿真技术课程进行教学方法和手段的改革探索和实践,以达到计算机仿真技术教学目标。
三、教学内容的设置和教学方法的选择
课程开设初期,由于只是机械电子工程专业方向的同学选修,所以所讲内容基本针对该专业方向进行设置。随着选修人数的不断增加,以及选修学生所属专业方向的扩大,专业方向包括:机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、机械工程(专业学位)等,基本涵盖了机械工程学院的所有专业方向。计算机仿真技术课程涉及多个交叉学科,紧密相关的课程包括数值计算方法、计算机编程、计算机图形学、高等数学、自动控制原理、现代控制理论、优化设计等课程。如何讲出本课程的特点,并充分结合相关课程内容,必须在教学内容的选排上下功夫。项目教学法是一种以任务驱动、以项目为基本教学单元,将理论教学和实践教学有机融合在一起,强调综合能力的培养在研究生教育中的重要性,突出学生在整个教学过程中的主体地位。因此,为了满足各个专业方向学生的要求,使他们能够掌握一门工程分析技术,为后续的学术论文和硕士学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段,本人在讲授该门课程的过程中,逐年对教学内容、教学手段和教学考核方法等不断进行调整和完善。1.采取项目专题方式进行教学内容的讲授,调整授课内容,采用专题教学方法使课程主题内容分明,有利于将仿真方法讲深、讲透。2.扩展所授课程内容涵盖的范围,包括数值计算、优化设计、图形可视化、控制系统特性仿真、控制系统设计以及与外部软件的接口等内容,以满足各专业方向学生的需求。3.增加与课程相结合的实验教学内容。计算机仿真技术本来是实践性很强的综合性技术,仿真技术本身是在对控制系统分析的过程中不断完善和发展起来的。因此并结合各个专业研究生的不同研究方向,灵活设计若干个专题实验,使学生学以致用,培养学生将该门课程应用于实际工程的能力。4.采用多个工程应用实例进行教学,从系统应用、数学建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等,使学生从生产实际认知的研究对象,提升到理论高度的学习,应用所学的各科理论知识和技术手段,进行数学建模、仿真建模的建立,并对模型求解以及特性进行分析,获得直观结果,提高学生学习兴趣,最终解决实际工程问题,培养学生解决工程实例问题的能力。5.结合学科前沿,进行课堂讨论。研究生在初步掌握了对系统的模型、仿真算法设计、仿真及结果分析这一流程后,为强化计算机仿真在实际工程的应用概念,在此基础上,以项目形式,开展课程学科前沿以及将该门课程与现代技术融合等专题讨论。6.增加实验环节,培养研究生工程实际应用能力。利用各种平台,扩充计算机仿真技术资料,提供最新的仿真案例,结合教学团队的科研课题,设计实验项目,培养研究生工程实际应用能力。
四、项目教学法的教学效果
基于项目教学法计算机仿真技术课程的教学方法改革与实践,满足机械工程学院各个专业方向研究生的需求,教学方法和手段的完善,使研究生自主学习能力、创新能力和工程应用能力等得到了进一步的提高。计算机仿真技术作为工科研究生的必备研究手段和技术,使学生掌握一门工程分析技术,为后续的课题研究、学术论文和学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生选课,工程硕士每年20人左右选课,课程得到了各专业方向研究生的普遍认同。本人指导的研究生,发表与该课程相关的学术论文近20篇,撰写的硕士论文均用到计算机仿真技术。
1研究生“计算机网络”课程教学与教材体系建设的指导思想
在研究生网络课程教材体系建设中需要注意解决好四个问题。一是课程内容的先进性与前瞻性问题;二是研究生与本科课程内容的衔接问题;三是理论教学与能力培养的并重问题;四是自主学习和因材施教问题。
1.1课程内容的先进性与前瞻性问题
研究生的教育必须突出“研究”,教材要能够反映学科前沿的研究成果与发展趋势。一本好的研究生网络教材或教学参考书应该是:在保持网络理论体系的基础上,跟踪当前技术的发展,综述最新研究的领域、课题、方法、成果与趋势,让读者能够直接了解当前研究的前沿问题、方法、进展与趋势。
与传统的数学、物理、化学学科相比,计算机学科应用性人才培养的要求更高,技术发展速度更快。而在计算机学科中网络技术的发展与知识更新的速度尤为突出。因此,保持计算机网络课程内容的先进性与前瞻性更为重要,也更加困难。因此要很好地解决这个问题,必须将教学与科研工作紧密地结合在一起,发挥科研教学团队的作用,以高水平的科学研究支持高质量的课程与教学体系的建设。南开大学网络实验室在多年来一直注意开展以下几个方面的工作:
(1)通过科研预研工作实践,了解当前热点问题的研究现状与进展。
(2)跟踪美国ACM和IEEE/CS最新制定的计算机学科课程体系,重视学术交流。
(3)跟踪和浏览国外知名大学教学网站,研究和了解网络课程教学内容、教材与主要参考书,以及作业与实验、教学方法与教学过程控制方法改革的动向。
(4)选择国际流行教材,分析如何处理新的技术发展与教学内容的关系,梳理技术的内在关系与发展主线。
(5)跟踪国际知名网络设备制造商与网络软件公司的研究工作,以及技术认证与考试内容的变化,了解产业界对技术与人才需求的变化。
(6)参与信息化规划与建设工作,通过与产业界、政府各级管理人员的合作,了解我国信息化发展的现状与社会对网络人才的需求。
以上工作在我们把握研究生教材内容的先进性与前瞻性方面起到了重要的指导作用。
1.2本科与研究生课程内容衔接问题
计算机及相关专业的硕士研究生一般在本科阶段都修过计算机网络课程。同时,由于学生不是来自一个学校或同一个本科专业,所以学生在网络技术方面的基础差异很大。这个问题在研究生招生规模扩大后更为突出。教师很难在某个起点上安排教学内容。任课教师比较为难,照顾到基础比较差的学生,基础好的学生认为“吃不饱”;考虑到基础比较好的学生,基础差的学生反映“跟不上”。无论老师想什么办法,都无法解决好这对矛盾。这是在很多大学都很普遍的问题。经过多年的实践我们逐渐认识到:要保证教学质量,必须根据研究生培养目标,改变教学方法,强调“自主学习”和“因材施教”。要为实现学生的“研究”、“自主”学习和教师的“因材施教”创造条件,就必须从课程教学目标定位入手,研究本科与研究生教学一体化、理论教学与能力培养一体化的网络教材体系。
1.3理论教学与能力培养并重问题
团队成员通过总结多年指导研究生学位论文的体会认识到,学生的实际工作能力需要他们在参加科研项目和完成开发任务的过程中提高。在多年指导和审阅相关学科硕士与博士学位论文的过程中,导师们深刻地感觉到:有相当比例的研究生在本学科领域眼界不宽,网络应用系统设计与编程能力亟待提高。如果能够在他们准备学位论文之前认真地训练这一方面的能力,那么他们的论文的研究深度与论文水平还能够有较大幅度的提高。研究生能力培养可以通过网络环境中的课题、大编程量的训练来实现。提高网络软件编程的实际工作能力对于研究生今后的研究工作与就业将会有很大的帮助。而这些编程课题应该是由教学科研团队从研究工作与开发的课题成果中提炼出来,将科研成果有选择的转化为“近似实战”的研究生训练课题。这种训练对学生深入理解网络原理与实现方法会有很大的帮助,对于日后的科研工作和提高学位论文质量也是很有益的。
1.4自主学习和因材施教问题
从研究生自身学习的角度应该强调“研究性”与“自主性”,学生应该变被动的“听课、做笔记”转向主动的、研究地学习和提高。从任课教师与导师角度应该强调“因材施教”。
从我们多年的教学经验看,同一届的研究生实际能力差异都很大。研究生教学更多的应该是根据不同的学生、不同的研究重点、不同的起点,有不同的训练方案,不能没有区别。导师的因材施教应该体现在:指导学生根据自己的基础、研究方向,选择不同类型、不同编程量,或不同的难度级的课题自主的完成训练,循序渐进地提高实际能力。教师要做到这一点,需要做很多艰苦细致的工作和积累很多教学资料。经过10多年的积累与团队成员的集体努力,我们初步完成了一些基础性的工作。
研究生教材不应该仅是一本一学期使用的教科书,更应该是一本技术参考书,甚至是一本手册。导师可以根据需要选择教材中部分内容,作为基本的学习要求。学生学习的过程应该在导师的指导下有选择地自学和阅读,完成编程训练。有些内容可能第一次仅仅是读过和了解,如果今后科研、开发工作需要,可以再回过头来继续阅读和参考。
为了适应研究生“研究性”与“自主性”学习的要求,我们设计的《计算机网络高级教程》内容的覆盖范围宽,涉及当前网络研究的多个领域;《计算机网络高级编程技术》总的编程训练量大,问题近似实战,难度差异也比较明显。为了有利于学生自主学习,我们对每个课题都提供了入门所需要的资料、工具与实现方法的范例,学生可以通过自学的方式完成训练要求。
2 《计算机网络高级教程》教材的编写
研究生教材体系由《计算机网络高级教程》与《计算机网络高级软件编程技术》两部相互配套的教材组成。主教材《计算机网络高级教程》重点讨论了网络研究的最新发展与研究的热点问题,力求达到“反映计算机网络前沿研究成果与发展趋势”的要求。
《计算机网络高级教程》分12章按网络技术发展的三条主线讨论了技术的演变与发展。其中:
第1章对网络技术研究与发展的阶段、重点问题和基本概念,以及各个阶段的标志性技术作了一个概要的总结。
第2章讨论了广域网(WAN)技术的演变与发展趋势。
第3章讨论了局域网技术,尤其是对高速局域网(Gigabit Ethernet与10 Gigabit Ethernet)和无线局域网(WLAN)技术作了较为系统地讨论。
第4章讨论了城域网(MAN)概念的演变,以及宽带城域网组建技术与接入网技术。
第5章对IPv4协议近年来的发展与演变过程作了较为全面地总结和讨论。
第6章对IPv6的基本内容与应用方法进行了较为系统地介绍。
第7章对移动IP的基本概念与关键技术作了系统地介绍。
第8章对传输层分布式进程通信的概念,以及TCP、UDP协议进行了系统地讨论。
第9章对应用层协议与Internet应用系统设计技术进行了系统地讨论。
第10章对无线自组网络(Ad hoc Network)与无线传感器网络(WSN)、无线网格网(WMN)的概念、特点、体系结构,以及关键技术的研究与进展作了比较全面地总结和介绍。
第11章讨论了网络安全与网络管理技术。
第12章对国外大学与产业界在评价研究成果时常用的网络性能分析开源工具、网络模拟开源工具及其应用进行了系统地介绍。
在准备这本书的资料和写作的过程中,作者有两点体会最为深刻。一是尽管Internet技术与Ad hoc网、WSN、WMN在设计目的、应用的领域与技术特点上差异很大,但是在研究方法上基本上是相通的,并且在高层又都汇集到Internet之中。二是尽管作者认真地在这个领域已经工作了20多年,但是网络技术发展得实在是太快了,个人的研究工作与阅历不可能涉及到各个领域。个人与团队的研究工作也只能是限制在网络技术中的几个比较窄的方面,深度也十分有限。因此在系统地总结网络技术领域的研究与进展时感到难度很大。尽管也经常与同行交流和请教,仍然是力不从心。但是本着对学生学习负责的态度,还是坚持完成了写作任务。这部教材应该说是汇聚了很多人的研究心血,作者只能是将个人能够理解的部分按照自己的思路整理出来,以便读者学习和研究。作者试图在相关章节的后面注明某些研究工作总结与论文的出处,以及相关的参考文献、文档与标准,请有兴趣的读者自己去阅读相关的文献与标准。
3 《计算机网络高级软件编程技术》教材的编写
高素质创新性计算机人才应具有较强的实践能力。社会对网络人才的需求十分强烈。但是真正懂网络技术,能够具备深入到网络协议内部的高层次网络应用系统设计和网络软件编程能力的软件人才是非常缺乏的,也是社会急需的高级人才。研究生要能够做出有自主知识产权、创新性的成果,就必须踏踏实实地苦练内功。编著《计算机网络高级软件编程技术》一书,是希望对高级网络软件人才的培养贡献一点力量。
《计算机网络高级软件编程技术》的特点可以总结为以下几点。
(1) 在总结了20多年科研工作经验与研究生教学工作实践经验的基础上,构思了教材的写作思路与全书的内容结构。
(2) 参考了国内外知名大学网络课程训练与著名信息技术企业在员工网络软件编程训练中的相关资料与文献。
中图分类号:TP338.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)47-0112-01
1 计算机数字视觉技术研究的地位
长期以来,人类持续不断地试图从多个角度去了解生物视觉和神经系统的奥秘,这些努力的阶段性理论研究成果已经在人们的生产生活中发挥了不可估量的作用。计算机视觉(CV)研究的主要内容是通过计算机分析景物的二维图像,从中获得三维世界的结构和属性等信息,进而完成诸如在复杂的环境中识别和导航等任务。计算机视觉研究的重要性是不言而喻的,会产生深远的经济和科学的影响。
20世纪下半叶以来,很多研究者都曾试图通过视觉传感器和计算机软硬件模拟出人类对三维世界图像的采集、处理、分析和学习能力,以便使计算机和机器人系统具有智能化的视觉功能。今天,数字图像相关的软硬件技术在人们生活中的广泛使用,数字图像已经成为当代社会信息来源的重要构成因素,各种图像处理与分析的需求和应用也不断促使数字视觉技术的革新。数字视觉技术的应用十分广泛,如数字图像检索管理、医学影像分析、智能安检、人机交互等。
数字视觉技术是人工智能技术的重要组成部分,也是当今计算机科学研究的前沿领域,经过近年的不断发展。已逐步形成一套以数字信号处理技术、计算机图形图像、信息论和语义学相互结合的综合性技术,并具有较强的边缘性和学科交叉性。
2 计算机数字视觉技术研究的核心问题
视觉问题复杂性的本质在于相对声音等物理信号的描述,视觉信号充满了非常丰富的信息,描述起来也更加困难。如何攻克图像信息提取过程中的各种难题一直是当今计算机图像学研究的热点问题,而且在科学家们还未完全破译生物视觉系统的奥秘的前提下,大多数问题只能采用逆向推导机制,依据已知或假设的关联将视觉系统的输入数字图像和输出语义描述对应起来。基于概率论和数理统计的数学模型是最适合解决这类逆推问题的工具,这也是目前领域普遍采用各种统计模型和机器学习算法的本质原因。
物体的三维表示是计算机视觉研究的一个关键问题。八元树(octree)表示法是一种紧凑、简洁的物体三维表示法,近年来这种表示法被广泛地应用到计算机视觉的研究领域。广义八元树表示法的优点是不受视图个数的限制,通过增加观察方向可以计算出更加精确的物体三维表示。主要缺点是需要进行多次坐标变换,在计算机上实现时需要研究相应的离散技术。线性八元树(linearoctree)是较八元树更加简洁的表示形式。
3 计算机视觉技术结构及其研究基本框架
计算机视觉技术内在的逆推机制决定了其在系统开发时必须将原始图像数据与其蕴含的知识之间的语义鸿沟加以弥补,在满足特定应用需求的前提下进行合理的图像内容简化和假设,形成目前普遍使用的计算机视觉系统结构:即图像数据层、图像特征描述层及图像知识获取层。由于各种图像特征都有其优点及不足之处目前趋势是结合不同种类的特征对图像内容进行综合表述,以建立较为可靠的图像信息模型,比如利用时空体数据结构 对人体行为等视频内容进行描述。
计算机视觉技术的研究主要围绕着四个基本理论框架:以Marr视觉计算理论为核心的深度重建框架;以感知特征群集为主线的基于知识的视觉框架;以“感知一动作”为基础的主动视觉理论框架;以综合集成理论为指导的视觉集成框架。其中,视觉集成理论框架是计算机视觉研究中一个较新的理论框架,并越来越多地受到cv研究者的关注。视觉集成理论的研究内容大致可以分为三个方面,第一方面的研究内容是关于视觉信息与其它类型信息的集成。第二方面的研究内容是关于视觉表示和视觉模型的集成。视觉表示方法主要分为三类:图像表示、表面表示、物体表示。视觉模型王要分为图像模型、结构和形状模型、运动和动态模型、不确定性模型。集成的视觉系统应该能够充分利用这些方法的优点。第二方面的研究内容是系统的集成。
4 计算机视觉的发展历程及其趋势
一般认为,计算机视觉技术研究始于20世纪50年代中期,当时的努力主要集中在二维景物图像的分析。区别在于,图像处理的目的是通过处理原始图像得到在某一方面更有利的新图像。模式识别关心的则是将一些模式归入预先定义的有限类别中,主要研究的是二维模式。而计算机视觉主要考虑的是对三维世界的描述和理解。
一般来说,比较一致的观点认为,计算机视觉的研究起始于1965年Rboesrt开创性的工作。Rboert对“积木世界”研究取得的成功激起了人们很高的期望。
60年代末70年代初期,计算机视觉研究领域的很多工作是关于低层视觉处理,从图像中提取重要的强度变化信息――边缘检测。然而,人们很快就认识到很多重要的物体属性无法只通过分析图像的灰度变化得出。到了70年代初期,问题更加明朗化,低层视觉处理无法从单幅图像中普遍地获取对景物的有用描述,计算机视觉的研究领域普遍地发生危机。为了摆脱困境,计算机视觉迫切地需要有一个统一的理论框架作指导。70年代中期到80年代初期,计算机视觉的研究领域首次出现了一个理论框架:视觉计算理论框架,将视觉系统从概念上分成几个独立的模块。80年代后期,计算机视觉的研究领域出现了主动视觉(`vtievsiino)的理论框架。
近年的研究结果表明,单一的图像特征描述机制,无论是对底层像素级特征的描述还是顶层语义特征的描述。都仅能在有限范围内对图像的内容进行建模。巧妙融合多种图像特征因此成为近年图像信息描述方面的主要趋势,近年来,计算机视觉的另一个理论框架――视觉的集成方法越来越多地受到重视。一个重要的趋势是用于识别真实世界中较为复杂的图像内容的技术,适合描述真实场景的各种特征不断得到发展。随着目前互联网络技术的不断发展,另一个值得重视的趋势是计算机图像技术与互联网技术、社交媒体技术等其它计算机技术的融合。
6 结语
计算机视觉识别技术虽然是一门新兴学科。但应用前景十分广阔,对其技术的有效性、易用性、实时性及稳定性能等方面有着较高的要求。因此。其技术面临着前所未有的机遇和挑战,该领域的发展亦有过激烈的争论和反思。但是,不可否认的是,计算机视觉技术研究在许多应用领域的应用前景都是广阔的、不可估量的。
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2计算机教育的基础研究
计算机公共课程应该与传统的基础学科一样,开展课程论和教学论研究,因为计算机课程与其他基础学科的课程都是各专业人才知识结构中的重要基础。我们应该从根本上研究计算思维与计算机科学技术在大学生知识结构中的地位与作用,研究不同专业学生的培养目标对计算机课程的需求,解决“教什么”的问题,以支撑计算机公共课程体系的设计;结合计算机课程与公共基础课的特点,研究计算机课程的教学目标、教学方法、课程设计、教学资源建设等,解决“怎么教”的问题,以支撑具体课程教学模式和教学方法研究、教学资源建设。计算机教育的基础研究需要有计算机专业和教育专业的跨学科研究团队,需要研究者具有跨学科的研究能力与研究方法。研究者需要认真研究计算机学科的知识体系结构、各门课程的目标及内在联系,确定可以作为公共基础课的课程集合及学习路径;针对不同专业的人才培养需求制订面向不同专业的计算机公共基础课和选修课培养方案。
3计算机教育的研究选题
计算机教育研究应该如何选题?有些选题存在一定的盲目性。我们有时会看到这种现象:选一个热门话题当作筐,什么都往里装;或者认为只要运用先进技术,就是教学模式改革。其实,研究应该从教育思想、教育理论、教育需求、学科发展趋势、目前教学中存在的问题等方面选择课题。选题时,应该对国内外现状和发展趋势进行全面分析,充分利用现有成果,这样才能突破和创新。分析国内外现状、论证选题的必要性和创新性,是科研中普遍应用的方法,但是在教学研究中却常常被忽略。对于任何研究,恰当的选题都是研究的起点和基础。选题如果肤浅,研究不可能深入;选题如果只是个口号,研究过程就是使劲喊口号;选题如果只说做什么,研究报告就是工作总结。计算机教育教学研究不同于教育科学研究,其基本目标是为了提高计算机教育水平。高端目标对教育学有所贡献,因此目前最迫切要做的是从需求出发的研究,这也最能解决实际问题。从人才培养的需求出发,选题会更有意义,研究也比较容易落到实处。由于有需求,研究也就有具体对象,在研究过程中就比较容易进行实验、分析效果、获取数据,研究成果也比较容易实施和推广。
对需求的分析包括分析学科发展需求、社会发展需求、其他专业和行业需求、学生学习心理和学习行为的需求等。由于计算机学科与一些学科都有交叉融合,科研和工程中都离不开计算机科学技术的支持,因此计算机教育研究的需求分析还要包括因科学技术发展而使计算机科学与其他学科交叉融合产生的跨学科人才培养需求。对于教学方法和教学模式的改革研究,我们需要通过分析教学过程中存在的问题和困难,研究因新技术的出现而导致的学生行为习惯变化,发现与经典教学理论、教学方法和模式之间的冲突。
多年来,我们不断经历教学方法和教学模式改革,各级教育机构立项的研究课题也叫教改课题,似乎目标就是“改”,不改就显得落伍。诚然,科学、教育理论、新技术的发展促使社会处于前所未有的迅速变革之中,改革成为永恒的课题,但是为什么要改革、每一项改革都为了解决什么问题确实需要我们认真研究。不是为了必须改革才做研究,才牵强附会地寻找理论依据和数据来论证改革,而是要针对教学中的问题和不足,潜心研究,找出解决方案,提高教学水平和教学效果,在这个过程中改革是必然的过程。这两种教学改革研究从表面上看似乎很难区分,同样都可以做出成果,但是实效有差别,尤其是长远效果差距甚远,因此切不可本末倒置。
4采用科学的研究方法
研究方法的探索本身就是很重要的课题。教育科学是人文科学,计算机教育的课程内容是自然科学,并且人才培养也需要系统科学思想,因此综合各学科研究方法的优势,形成适合计算机教育研究的方法很重要。自然科学的研究方法正越来越多地应用在人文社会科学中,包括教育学。例如,通过对学习过程中的数据进行分析、挖掘,发现教学方案、教学模式、课程内容、学生基础、学习行为、学习效果等因素之间的联系,进而发现以往没有发现的规律和现象。进行教学研究需要根据课题的特点选择恰当的研究方法,并对研究方法进行选择、论证和评估,研究方法的选择要具有理论依据和实践意义。在研究过程中,遵循既定方法进行严谨的分析、论证、实验,同时根据研究进展的需要不断调整和优化研究方法。如果发现原定方法的不足(如在研究过程中可能发现更多的不确定因素和干扰信息),就要根据需要重新评估、选择和调整研究方法。
5落实和推广研究成果
任何研究最终目的都是促进社会的发展和进步,计算机教育研究成果更应该开放共享,只有落实到教育应用中才能实现其基本价值。成果形式为课程体系、教学方案、教学模式的,需要以实际课程为例给出详细的展示,以利于应用和推广,不仅是罗列课程、大纲、资源等,还包括详细论证、具体实施方案以及相关课程的全部教学过程、教学效果分析、可以推广使用的配套教学资源;成果形式为教材的,除了教材本身,还需要课程教学方案、教学理念、可共享的教学资源和示范课程(如“智学苑”网站的课程);成果形式为教学软件的,需要在技术上推广到不同学校和教育机构,在实施上有推广的方案;成果形式为论文、分析评估报告的,要对教学改革有一定的指导或借鉴意义,或对教育研究的方向和趋势有引领作用。
2、计算机科学与技术的应用现状与未来趋势
3、计算机信息处理技术在大数据时代背景下的渗透
4、计算机基础课程应用教学思考和感悟
5、中职中药专业计算机应用基础教学改革实践
6、浅谈虚拟现实技术在中职计算机基础教学中应用的必要性
7、计算机图像处理技术在UI设计中的应用
8、计算机生成兵力行为建模发展现状
9、智慧档案馆计算机网络系统方案设计
10、浅谈如何提高计算机网络的安全稳定性
11、计算机应用技术与信息管理的整合探讨
12、计算机科学技术小组合作学习研究
13、计算机科学与技术有效教学策略研究 >>>>>计算机网络和系统病毒及其防范措施毕业论文
14、互联网+背景下高校计算机教学改革的认识
15、艺术类应用型本科高校"计算机基础"课程教学改革研究
16、计算机技术在石油工业中应用的实践与认识
17、计算机技术在电力系统自动化中的应用研究
18、微课在中职计算机基础教学中的应用探析
19、课程思政在计算机基础课程中的探索
20、计算机服务器虚拟化关键技术探析
21、计算机网络工程安全存在问题及其对策研究
22、人工智能在计算机网络技术中的运用
23、慕课在中职计算机应用基础教学中的运用
24、浅析如何提高高校计算机课程教学效率
25、项目教学在计算机基础实训课程中的应用分析
26、高职计算机网络教学中项目式教学的应用
27、计算机信息安全技术在校园网络的实践思考
28、大数据背景下的计算机网络安全现状及优化策略
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)51-0219-02
一、引言
计算机专业硬件类课程通常包括计算机组成原理、汇编语言、计算机系统结构、接口技术及嵌入式微处理器等课程。目的是让学生掌握计算机各部分的工作原理,具备一定的计算机硬件开发设计能力,但是该类课程具有理论及实践性强、概念抽象、技术更新快的特点,因此教学难度大,学生学习兴趣低,导致计算机专业学生大多“喜软怕硬”。如何改变这一现象,一直是困扰任课教师的难题。
目前,研究性教学备受关注。研究性教学在国外始于20年前,是一种在教师的组织指导下学生自主学习、自主实践的教学[1],注重培养学生研究和创新能力的新教育理念。目前已被国际、国内教育界普遍认同并付诸实践[2]。近年来,本文作者所在的计算机硬件课程组,结合硬件类课程的特点,突破传统的“传输―接受”式教学框架,也尝试在硬件类课程的教学中引入以问题探索为基础的研究性教学理念,并取得了令人满意的效果。本文以计算机专业硬件类核心课程“计算机组成原理”为例,介绍研究性教学的应用与实践。
二、研究性教学改革的理念及思路
研究性教学是教师为指导和培养学生进行研究性学习,模拟科学研究活动所设计和组织的一种课堂教学。包括教与学两方面:一方面教师要创设良好的研究性教学环境,给学生提供必要的指导与帮助;另一方面学生积极主动地进行探究式学习[3]。要推行研究性教学,关键是教学理念的改革,即传统教学理念到研究性教学理念的转变。具体实施时,主要完成以下转变:教学思路,由传统的“知识点讲解型”向“问题导向型”转变;教师角色,由“知识灌输者”向“问题引导者”转变;学生角色,由“被动接受者”向“自主学习者”转变;考核方式,由“应试型”向“多元考核型”转变。
依据研究性教学理念,结合硬件类课程特点,课题组建立了一种课堂讲授辅以专题讨论课、创新性实验等多种形式相结合的研究性教学体系,以培养学生对计算机硬件系统的分析与设计能力,提高学生的自主学习及创新能力。具体思路是:在教学内容上,“以问题为导向”对讲授内容进行结构性调整、重组和更新,以激发学生主动学习知识的兴趣。在教学方法上,坚持启发式、参与式教学。在教师讲授的同时,辅以专题讨论、学生参与式教学、创新性实验等多种形式。在考核方法上,不再以笔试为唯一考核方式,而是采取笔试结合专题讨论、调研报告、实验设计等多元化的考核方式。
三、研究性教学改革的实施
1.创设问题情境,“以问题为导向”组织课程教学内容。组织教学内容时,要遵循“讲学科不讲教材”的原则。首先让学生清楚课程在整个学科中的地位和作用以及它与前导课和后续课的关系。其次,针对硬件课程理论性、实践性强的特点,引入研究性教学模式,通过创立问题情境,以问题为导向引导学生主动探索。“以问题为导向”提炼每章内容主线,比如在计算机组成原理课程运算方法和运算器一章中,提出:“各自算术运算和逻辑运算在计算机中如何实现的?”引起学生兴趣并对章节内容主线初步掌握。对每章相关知识模块还要按照“以问题为导向”的原则,设计出具体的细节问题。如:乘法运算的研究性问题设计如下:
(1)手算乘法运算是怎样的?――锻炼学生的观察和总结能力
引导学生给出手算乘法规则并得到结论:手算乘法是通过移位和加法来实现的。
(2)为什么不能直接在计算机中采用?――锻炼学生发现问题的能力
引导学生给出总结手算乘法的缺点。
(3)如何调整才能应用到计算机中?――锻炼学生解决问题的能力
引导学生想出改进上述方法的妙招。
(4)机内乘法运算规则是怎样的?――锻炼学生概括能力和举一反三能力
通过原码一位乘案例,引导学生自己总结出机内原码一位乘规则,并由此推出机内原码两位乘规则。
(5)现在的CPU中乘法是如何实现的?――锻炼学生主动学习能力
预先告知学生现在计算机中广泛采用的指令并行执行及流水线等概念,说明这些概念在以后的章节中会详细讨论,并要求感兴趣的同学上网查阅相关资料。
这样设计后,一个简单的机内乘法运算规则,经过一系列问题的探究,将原本枯燥无味的0,1运算,转变成了学生有兴趣去寻求答案的一个个具体问题。按照“以问题为导向”设计的教学内容,学生在整个学习过程中,一直处于思考如何解决问题的状态,既能做到有兴趣地全身心投入,又能比较扎实地掌握计算机内部的乘法运算方法,还能使他们对计算机的新技术有所了解和掌握。
2.启发式、参与式等教学方法的采用。课堂教学中坚持启发式教学。运用启发式教学方法不仅可使学生对课程知识的掌握有深刻的理解,而且还可以培养学生主动学习和独立思考的能力[4]。在课堂教学中通过实际问题引出理论知识点,通过一系列问题启发学生进行思维,引导学生主动探索、学习。例如,在学习存储器时,做了如下启发设计:(1)通过实际问题引出理论知识点:存放在内存和优盘中的信息在计算机关机后,有什么不同?――引导学生带着问题课下预习,主动查阅资料,寻求答案。(2)内存和优盘的存取机制有什么不同?――引出讲解点:RAM和ROM存储器概念。(3)RAM为什么又分为静态和动态?――引导学生带着问题对比静态和动态存储器的工作原理及区别。(4)在教学过程中,安排学生分组讨论,然后发言总结。
这样,由表及里、由浅入深、环环相扣地启发学生思考,并让学生们充分讨论,进行课堂交流,最后结合有关知识点进行分析和概括。实践证明:启发式教学是科学、成效的教学方法。
实施参与式教学。对内容多、理论性强、学生理解有难度的运算器、存储器和中央处理器三个章节设置专题讨论课,每次专题讨论课安排2学时,共6学时。专题讨论课的题目提前公布,让学生自由组合分组做准备。在讨论课上,各组选代表上台主讲,由教师和其他同学发问和争论,最后由教师进行总结与点评。通过专题讨论,学生能了解最新的技术与发展趋势,扩展课堂所学知识,学会对原理的灵活运用。在这种环境下,学生的作用是双重的,既学习新知识,又传授新知识,在掌握知识的同时,也有助于提高各自能力。
3.研究性教学的创新性实验环节的保证。为保证研究性教学的实施,建立了“验证型―设计型―综合型―探索型”的多层次实践教学模式。在课程部件实验中,适当开设“验证型”和“设计型”实验,在后续模型机设计课程中,开设“综合型”和“探索型”实验,形成“验证型―设计型―综合型―探索型”的多层次实践教学模式,以强化学生的综合设计和硬件动手能力。(1)变“实验指导书”为“实验任务书”。每次实验只给出实验任务、要求及实验条件等,具体如何设计和实现全部由学生自主完成,锻炼学生独立分析问题、解决问题的能力,激发他们的创新思维。(2)重新设计实验内容,保证实验内容的综合性、设计性和研究性。让学生通过自学和查阅有关文献,自行设计实验方案,自行搭接实验线路,自己进行实验,观察实验现象,发现问题并分析产生问题的原因,提出相应对策,最后撰写研究报告。整个过程把主动权完全交给学生,教师只是启发引导和做好组织工作。充分发挥主观能动性,调动学习积极性,培养自主学习和获取知识的能力。
4.研究性教学多元化考核方式的配套。传统考核方式以期末笔试为主,导致很多学生平时学习主动性差,知识掌握不牢固。本课程组建立了一种硬件类课程多元化考核模式。在多元化考核模式中,平时成绩比重达到50%,平时成绩包括课堂表现、专题报告、实验设计及操作、文献查询、作业等多个环节。使得学生更加注重平时的学习过程,对调动学生的学习积极性及培养学生自主学习能力、动手能力和创新能力起到积极作用。
四、结论
本文以计算机组成原理为例介绍了计算机专业硬件类研究性教学的实施,基于以上理念,本文作者所在的硬件课程组也在其他硬件类课程进行了研究性教学的实践,通过几年的探索,教学效果显著并取得了丰硕成果。学生学习的积极性高涨,参与计算机硬件课题组或创新活动的人数大增,硬件动手能力和创新意识有了明显提高。2009年至2014年期间,历届授课专业每年均有二十多名学生积极参加智能车大赛和嵌入式设计大赛等硬件类竞赛,获部级一、二等奖及山东省一等奖等三十多项奖项。
参考文献:
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[作者简介]于丽(1971-),女,内蒙古兴安盟人,天津师范大学教育学院教育技术系,讲师,硕士,研究方向为网络与多媒体技术应用。(天津300387)
[基金项目]本文系天津师范大学教育基金项目“教育技术专业网络实验课程体系的设计与研究”的阶段性研究成果。(项目编号:52WQ57)
[中图分类号]G642.4[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2012)20-0090-02
研究型教学与研究型学习是我国当代高等教育发展的必然趋势,它以培养大学生创新精神和研究能力为目标,为学生具备自学能力打下坚实基础。文章结合“计算机网络技术”课程的特点,探讨如何有效地将研究型教学引入该课程,以充分调动学生的学习积极性,并培养学生的创新能力以及科研能力。
一、研究型教学的意义
目前国内高校在创新教育方面仍存在着一些问题,如教师的教学过于重视知识的传授,对学生创新能力的培养不到位;教学知识与社会生产实践脱节,无法调动学生的学习积极性与主动性;在考核体系中只注重对知识的考核,而忽略对实践创新能力的考核等。因此,以培养学生创新精神和研究能力为目标的研究型教学,已经成为我国高校教育改革的趋势。在高校课程教学中引入研究型教学,既可以充分调动学生的学习积极性,也有利于培养学生的创新能力,使他们不仅成为适应社会的人才,更能成为改造社会的人才。
二、“计算机网络技术”课程改革的必要性
“计算机网络技术”是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉科学,它的应用已经遍及社会生活的各个领域,对当代社会的发展以及人们的工作和生活产生了深远影响。“计算机网络技术”作为计算机相关专业学生必修的核心课程之一,在整个学科中有着极其重要的地位。
“计算机网络技术”的教学目标大致可以分为三个层次:网络基本应用、网络管理员或网络工程师和网络相关科学研究。其中,网络基本应用的目标是掌握“计算机网络技术”的基本概念和知识,具有熟练使用计算机网络和简单网络故障维护的能力,这是现代人才都应具备的基本素质。网络管理员与网络工程师是培养掌握网络集成、网络管理与安全、网络编程等技能,并专长于其中某一项的专业技术人员。这一层次的人才,既要具备较好的理论知识,又要充分与社会生产实践相结合,理论与实践的紧密联系是培养该类人才的基本策略。
高等教育中的计算机网络技术课程涉及大量基础理论、基本模型,还要与当前的工程经验和工程实践密切结合,为社会培养既具有较高理论基础,又具有较强动手能力的网络应用技术人员。然而教学方法单一,学生课堂参与度低;课程讲授过分重视确定性、陈述性和记忆性的材料,忽视原理性、策略性、创造性知识教学;教学内容与实践脱节,实验教学环节薄弱等问题长期存在。学生总体的感觉是教学内容过于抽象、空洞,知识陈旧无法调动学生的学习积极性和研究的主动性,不利于学生综合能力和创新能力的培养。可见,对“计算机网络技术”课程进行教学改革十分必要。
三、“计算机网络技术”课程中实施研究型教学的方案
(一)在课堂教学中注重改善教学方法与教学手段
在多年发展的基础上,“计算机网络技术”课程已经具有自身比较完善的知识体系,基础理论知识相对成熟,在教学内容中的基础理论知识的选择上应该兼顾新兴技术。例如,当前在计算机网络技术中广泛应用的工业标准是TCP/IP协议栈,而OSI参考模型对计算机网络的发展具有指导性的意义,却没有被广泛应用,因此,只需要选择介绍其特点和网络体系结构的意义就可以了。
在教学方法上,重学术深度,即教学内容深层次的内涵,而不是教学难度。追求教学深度,可以帮助学生加深对基本教学内容的理解,激发学生的钻研精神和创新精神。挖掘教学深度可以从以下几个方面展开:
一是从“计算机网络技术”课程的发展历史挖掘基本教学内容的深度。在教学过程中,引入与教学内容相关的科学发展史以及相关的人物故事,以激发学生的钻研精神。例如,讲到分组交换技术对计算机网络发展的重大意义时,强调分组交换技术的提出以及当时多个科研队伍的研究状况,可以突出人物Leonard Kleinrock,当时他是麻省理工学院(MIT)的一名研究生,第一个分组交换技术的公开工作者。通过这种方法告诉学生,在计算机网络技术发展的历程中,有很多在校大学生都参与到其中来,并取得了巨大的成就,激发学生的学习积极性及钻研精神。
二是从“计算机网络技术”课程的基本理论挖掘教学深度。计算机网络技术的一些概念,看似简单,实则内涵丰富,要引导学生从更深刻的层次上分析和理解这些内容,就有可能使学生创造性地应用这些概念。例如,介绍OSI参考模型时,可以介绍其三级抽象的内涵和意义,以及对计算机网络技术发展的贡献,以鼓励学生在具有相关技术能力的基础上,进行计算机网络技术体系结构的研发工作,以提高包括网络安全性等内容在内的网络技术服务质量。
三是从“计算机网络技术”课程的实例出发,分析挖掘基本教学内容的深度。当今社会,计算机网络技术与生产实践密切相关,网络技术的一些概念、原理看起来枯燥无味,单从讲授方式入手很难引起学生的兴趣,如果在讲解这些内容时引入相关实例,对典型的案例展开分析、讨论和评价,学生看到了相关理论活生生的应用,他们的学习积极性和主动性就能够被充分调动起来。例如,讲到ATM技术时,引入早期某高校花巨资建设ATM校园网,但没有被广泛应用的案例,从中分析ATM网络的特点和实现技术,这样从生动的案例分析展开知识的讲解,体现了知识与现实的相关性,使学生在掌握了基础知识的同时,更有了一定的实际应用经验。
在教学手段上,还要大量辅助以多媒体教学手段,通过图片、视频、动画等方式展示教学内容。尤其是利用动画技术,可以将抽象复杂的教学内容和工作原理以直观的形式展现出来。例如将数据包在发送方的各层封装过程以及接收方的依次解封过程,利用动画方式演示出来,既形象生动,又容易理解和记忆。为了便于对知识点的理解,在教学过程中可以辅助使用各种相关工具。例如,借助Iris工具,可以捕捉并分析各种数据包结构,学生在该软件的帮助下,可以看到MAC帧、IP数据报、TCP报文等相关协议数据单元的内容和结构,这对学生理解和掌握网络协议提供了帮助。
(二)布置课外学习任务,完成知识扩展
长期以来,教师作为知识的传播者,是学生获得知识的唯一来源。而研究型教学就是要鼓励学生在学习中研究,在研究中学习,鼓励学生不要满足书本上的知识,而要研究和掌握书本上没有的知识。因此,在教学过程中为学生提供基于课程教学内容而又略高于教学内容的资料和获取资料的各种方法。这样既拓展学生的知识面,又培养学生搜集资料,阅读文献的良好习惯。
(三)设计综合实验,培养学生创新能力
“计算机网络技术”课程是一门应用性很强的学科,因此要格外重视实验教学环节,它不仅是理论教学的深化和补充,更是培养学生综合运用所学知识,解决实际问题的重要环节。在试验教学改革中,要从传统教学模式下的告诉学生“只能做什么,不能做什么,结论是什么”,改变为让学生去思考:你能做什么?怎么做?结论是什么?即让学生去思考,让学生去根据现有条件,自主设计实验。计算机网络技术实验分为三个层次:
第一层次为基础实验,其中多为验证性实验,验证网络技术的相关原理。传统的验证性实验,是先告诉学生本次实验要验证哪个理论,实验的步骤是怎样的。实验没有悬念,也就没有吸引力,不能激发学生的学习兴趣。如今同一实验,并不提前告知学生要测什么,只是设计了实验的多组数据,让学生去思考、去实践,并对实践结果进行比较,最终得出相关结论。例如,在验证子网掩码作用的实验中,设计多组实验数据,让学生去实践、去思考,最后总结归纳出子网掩码对子网划分的作用。
第二层次的实验是扩展性试验,这类实验可供学生选做,以拓展学生的实践技能。扩展性试验主要包括网络安全、网络管理、网络工程等相关方面,这就要求学生在完成此类实验之前,必须完成相关知识的积累和学习。而这类实验多从生活和生产经验中来,不同的学生在不同的生活实践中获取的不同方面的网络知识,在这里都可以进行验证。同时,学生有意义的经验也会被收录,补充到扩展实验中来,从而实现随时补充随时更新的有效机制。
第三层次的实验是综合设计性试验。此类实验,教师通过提出问题、创设情境,鼓励学生思考并形成有效工作团队,自主设计实验。例如,给出某公司对网络的设计要求,要求学生针对用户需求和实际投资,自行组织团队,进行网络的硬件设计和虚拟实施,并开发相应的软件系统,以满足公司的业务需求。在团队进行网络设计的过程中,教师可以担当顾问的角色,以协助工作组有效展开工作。通过这类实验,鼓励学生主动参与、主动实践、主动思考、主动探索,在探索中发现问题、解决问题、摸索学习方法、积累实践经验,从而培养学生的创新能力,使学生整体素质全面提高。
(四)课程考核注重刺激思维,鼓励创新
研究型教学的考核方法主要是考核学生灵活运用基本概念、基本理论的能力,分析和解决问题的综合能力,以及创新思维能力。课程考核可以从以下三个方面进行:一是随堂测试。为了鼓励学生参与课堂教学、课堂讨论,鼓励学生积极思维,每章结束后进行随堂测试,既考核平时作业的掌握情况,又提供了另一种形式的师生互动。二是实践研究论文。主要是考核学生综合运用知识的能力。学生在完成实践任务后,提交相关研究论文,并进行评审和答辩,答辩成绩计入期末总成绩。三是综合测试。在课程结束后,进行课程综合考核,以考查学生的能力水平和知识掌握程度。
几年来的教学实践证明,在“计算机网络技术”课程教学改革中,应用研究型教学得到了广大学生的肯定,使得学生在“计算机网络技术”课程的学习中充满了挑战和兴趣,学生的团队意识不断增强,综合能力有了很大的提高。随着计算机网络技术的飞速发展,“计算机网络技术”课程的教学也应该越来越紧密地联系社会生产实际,在探索中不断推陈出新,为培养高素质、高能力的新一代应用型人才而努力。
[参考文献]
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