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关键词:计算机;科学;技术;发展趋势
中图分类号:TP393;P208文献标识码:A文章编号:1006-8937(2015)32-0086-02
作者简介:谈青青(1994-),女,江苏扬州人,大学本科,研究方向:计算机与技术
由于经济的不断发展,计算机发展趋势逐渐深入。通过长期发展,计算机应用范畴由单一化迈向多元化。当前,计算机科学与技术逐步成熟,计算机体积逐渐变小,运转速度大大提升,成本也逐渐降低,变成工作与生活中的必备品。并且大型计算机的发展也尤为迅猛,不论是国防、军事还是天文方面,计算机能力逐渐展现出来。当前阶段,计算机科学与技术融入到社会生产及生活的各个角落,有效提升了百姓的生活,为社会的发展推波助澜。
1计算机科学与技术的发展现状
1.1计算机科学与技术的普遍性与深入发展
科技的发展令计算机技术的发展尤为迅猛,计算机的发展也加快了科技生产力的进步,所以计算机对人类生产生活具有较大的意义。计算机普及与发展令人们的生产、生活更加便利,已经融入到人们生活、经济、文化等各方面,且由于生产力的发展对人们产生较大的影响。
1.2计算机科学与技术的专业化及综合化的发展
随着计算机的普及,不但令发展趋势更为大众化和综合化,也令计算机的运用愈发专业。相对而言,为了满足一些特殊专业与人员所需,计算机的专业化随之提升,为人们的不同所需提供服务。
1.3计算机科学与技术的突破及深入的发展
计算机技术的发展令其在不同领域的专业化发展愈发迅速,功能也更为固定,这令计算机应用专业化及专业功能显著区分,为计算机的发展迎来更多的突破及挑战,从电子管到计算机,历经了40余载的时间,而半导体电视取缔晶体管的历程仅历经了10年。到了集成电路时则发展的更加迅速,这一转变,为计算机科学与技术的发展迎来了愈来愈多的深入与突破的机遇。计算机技术通过化学与工程学科为出发点,作为具有实践性的基础学科,需要不断加快人们对意识的发展。传统而言,意识到提升必定会变成现实推动力而加快实践发展。可是在计算机研究范围内,意识与实践相互作用更为显著,计算机科学与技术在国外计算机研究出晶体管以后,成为科学范畴热学的一大进步,所以,对于计算机半导体的理论也创建起来,并且随着意识的提升而不断发展。
2计算机科学与技术迅速发展的原因
首先,计算机科学与技术的发展改革是为了可以令此类时常性、创造性的方式更加便于处理,如此可以更为符合当代人的所需。因此,创造性与时常性的方式加快了计算机科学与技术的高速发展。其次,计算机科学与技术通常需要可以在理论中执行,也可在计算机中执行。一旦出错,则会令所有计算机系统发生问题。再次,计算机市场竞争关系加快当前计算机科学与技术的发展,计算机融入到人们的生活与学习当中。因此,计算机市场竞争也加快了计算机科学与技术的发展。最后,计算机科学与技术价值的分析需要较长时间,在此期间,会有较多不稳定因素对最终的价值及选择形成影响。通过实践可以看出,用户与市场选择对计算机科学与技术的发展造成影响,受到市场竞争的影响,优于其他计算机科学与技术在技术方面具有优势,则令产品具备较强的竞争力,可是用户选择会受到众多因素的制约,有些用户不但需要计算机在技术中超前,还需在社会中获得认可。因此,计算机科学与技术的发展需要依照市场所需以及的人们认可方能获得进步[1]。
3计算机技术发展的总体趋势
计算机科学技术的总体趋势能够分为高、广、深,虽然当前计算机科学技术的发展尤为迅速,可是其发展动向依旧以这三点为主。计算机技术朝着“高”的方面发展主要表现在计算机硬件工作频率方面,提升计算机工作频率可以有效提高计算机性能,由于计算机工作频率的提升,其运转速度更为快速。当前,英特尔公司已经可以研发出约10亿个晶体管的微处理器。当前性能最优的通用是计算机集成了高达上万个微处理器,对于有些专用机而言,其并行程度较高。除却硬件更高之外,操作系统性能的提高对计算机发展尤为关键,其包括两点:①令计算机与人们相互间引发人性化衔接;②关于计算机资源采取有效管理,令计算机内部可以相互搭配,共同工作。由于计算机科学技术的持续深入,其已经由不同方面进入生活当中,计算机的普及逐渐扩大,“广”字体现出计算机网络覆盖范畴的加大以及计算机技术向不同领域的融入。可以发现,未来计算机技术会在人们生活的各个方面所体现。“深”则代表计算机技术人员智能化发展动向,智能化将会在此后计算机科学技术发展中具有较高的比例,并且,计算机科学技术也会结合相应的感知能力与逻辑思维,这一人工智能的发展会令人们与计算机的沟通更为顺利[2]。
4计算机科学与技术的发展趋势
4.1高性能新型计算机的诞生
由于计算技术的不断发展,计算机芯片技术日趋成熟,芯片技术在开发阶段具有较大的发展前景。当前,众多不同类别的计算机也在研发当中。其中有三种计算机因此产生。
4.1.1量子计算机
为了令计算机能耗问题得以解决,源于可逆计算机的探究,一个依照量子力学规律执行的高速数学与逻辑运算、处理及保存量子信息的物理设备孕育而生,其可以运算并解决量子信息,执行量子算法,这就是量子计算机。
4.1.2纳米计算机
纳米自身则为计量单位,纳米技术由微电子机械系统出发,将电动机、传感器以及各类处理器均设置于一个硅芯片当中,以此创建一个系统。通过纳米技术产生的芯片成本较低,令纳米计算机备受重视,其无需具备精密的生产车间,也无需具备较高的试验设施与技术成产团队,则能够制作出芯片,不仅运用较广且成本较低[3]。
4.1.3光子计算机
此种计算机是作为从光信号进行数字计算、逻辑操控以及信息处理的全新类型,因为光具有高速性与天然性,令光子计算机在处理方面的能力较强,不但具备较强的高运算能力,还具备与人脑类似的兼容性。由于光学与计算机科学技术的相融合,令光子计算机变成十分有利的工具。
4.2计算机科学与技术的智能化发展趋势
一般计算机无法进行繁琐、庞大的数据核算,所以则需开发智能化超级计算机。因为智能化超级计算机在配置方面十分强大,处理器较多,所以能够顺利进行繁琐、庞大的数据核算。智能化超级计算机的特点为具备了较强的处理技术及特有的设计构造。面对高端领域,智能化超级计算机能够细致分析数据。在某种层面而言,透过运用智能化超级计算机不但能够节约时间,还能够节约人力。在生活当中,智能化超级计算机系统十分便利,功能较为完善,因此有利于人们的工作与生活。
5结语
综上所述,计算机的发展是社会发展不可分割的部分,丰富了人们的生活,提高了工作的效率,加快了社会的发展,计算机科学与技术的发展已经融入到生活中的各个方面,为人们的生活给予了有效的保障,随着计算机科学与技术的发展,也会为国家乃至社会提供更多的便利条件。
参考文献:
[1]张瑞.计算机科学与技术的发展趋势探析[J].制造业自动化,2010,(8).
[2]谢平.对计算机科学与技术发展趋势的探讨[J].计算机光盘软件与应用,2012,(5).
【关键词】专业人才;培养方案;改革探索
应用型大学是相对于研究型大学和教学研究型大学而言的,它是按照中国大学培养的特点,在中国经济建设现代化和高等教育大众化推动下产生的一种新类型的本科教育。应用型大学作为一种独立的教育类型,它具有自己的人才培养目标、培养规格、培养过程、培养方式和评价标准。
1.我校人才培养方案改革的背景
我校计算机科学与技术专业于2009年开始招生,该专业的人才培养方案随着社会上对人才需求的不断改变而相应的进行修订,截至目前我们已经修订过了三次,前两次都是一些细枝末节的修改,比如,将一些理论性太强、学生不易掌握且毕业后不太实用的课程,用当前比较流行、适用面广且毕业后需求量大的课程替换;增加部分课程的实践学时,以提高学生的动手能力;但实践证明,这些小的修改,仍然无法让毕业生非常满足社会的需求。因此,从2014年初开始,我们对该专业进行了大刀阔斧的改革,彻底改变传统计算机科学与技术专业的教学模式,实行了适合应用型本科专业的人才培养模式。
2.人才培养方案改革的思路
(1)确定指导思想,即:以经济社会发展和行业、职业发展需求为导向,改变以追求学科体系完整为导向的办学思路,实施以社会需求、就业岗位需要和学生自我发展需要为导向的办学思路。
(2)确定基本原则,即:坚持知识、能力、素质协调发展和综合提高的原则。以知识为基础,以能力为重点,以素质为目标,以市场为导向,培养学生创新精神和综合素质,提升专业核心能力。
(3)确定培养模式,即基于地方性、应用型、重特色的人才培养目标和办学定位,改革传统的学术导向人才培养模式,构建以实践能力为导向的应用技术型人才培养模式;建立与地方经济产业匹配对接的专业群,实现人才供给与需求在人才培养规格上的无缝对接。
3.人才培养方案的改革过程
人才培养方案是人才培养的设计阶段,是关系教学过程的组织和教学资源的配置,也是关系着将会培养出什么样的人才,因此,对人才方案的改革,绝对不能纸上谈兵,要积极听取其他高校的意见,同时吸收社会、企业人士参与人才培养方案的制定工作,使制定的方案更符合实际。
(1)听取其他兄弟院校的意见和建议,确定专业核心课程。从2014年初到2014年7月份,半年时间中,我们先后多次去陕西科技大学、陕西师范大学等多所高校去进行调研,听取专家、教授的意见和建议,确定保留数据结构、计算机网络、数据库原理、操作系统等几门专业核心课程,以体现计算机科学与技术这个专业的专业特色,同时,听取他们对应用型本科人才培养的分析以及当前计算机专业的研究方向和发展趋势,为我们下一步制定专业方向课积累数据。
(2)深入企业,听取企业主管、技术人员、市场人员的意见和建议。应用型本科院校就是要培养符合社会需求的人才,因此,什么样的人才是当今社会最需要的,企业是最有资格说话的。从2014年初到2014年7月份,半年时间中,我们也先后3次去北邮3G人才外包培训基地、西安康博教育信息咨询有限公司等单位进行调研。同企业的老总、技术总监、市场总监的领导进行会谈,获取他们从IT技术发展、IT就业市场等方面带来的信息,了解他们对未来IT行业发展方向以及就业形势的预测。
经过信息汇总,我们认为基于Android的软件开发方向和网络系统管理方向发展前景和就业前景都比较好。同时,根据专业方向,确定了支持该专业方向的课程。
(3)对已毕业且就业形势比较好的学生进行回访。动员辅导员和教师与已经毕业的学生进行联系,了解他们的就业方向以及就业情况,目前已联系到计应1001班王正、任琴等和计科B0901班郑丹、孙婷等18名同学。在这些同学中,有10名同学从事软件开发方面的工作,其中,王正同学在上海工作,月收入上万元;有2名同学从事嵌入式开发方面的工作,月工资3、4千以上;另外有6名同学从事网络系统管理方面的工作,月工资在3、4千左右。通过了解,学生普遍认为,网络系统管理比嵌入式知识简单些,更容易学懂。
(4)组织即将毕业且已经找的工作的大四学生座谈。
5月中旬,我院将在校做毕业设计的计算机科学与技术专业大四毕业生组织在一起,先针对我们已经修订的人才培养方案进行讲解,然后让学生结合自己的实际情况,就“我心目中的计算机科学与技术专业应设置那些课程及方向”进行了讨论,同学们普遍认为,经过修订的人才培养方案中专业基础课及专业核心课基本上已经够用。我们将拟定好的软件开发(基于Android方向)、嵌入式开发、网络系统管理这三个方向让学生讨论并排序,学生讨论的最终顺序为第一:软件开发(基于Android方向),第二:网络系统管理,第三:嵌入式开发。
(5)网上资料搜集。
我们在网上也针对计算机科学与技术专业方向设置及就业情况进行了信息搜集,最后确定计算机科学与技术专业的方向设置为软件开发(基于Android方向)和网络系统管理。
4.计算机科学与技术专业人才培养方案改革的创新处
本次计算机科学与技术专业人才培养方案的改革从开始调研收集数据,到最后的定稿,历经7、8个月,相比较以往的人才培养方案,有不少创新之处。
(1)改变了以往3.5+0.5的教学模式,改为3+1的教学模式,即3年的理论教学和课内实践教学,1年的企业项目集中实践。让学生在校期间就与企业进行了大量的沟通,为学生将来的就业提供了强有力的保障。
(2)减少了大量传统计算机科学与技术专业关于硬件方面的理论课,转而增加了当前比较热门且社会需求量大的软件方面的课程,既提高了学生的学习兴趣,又为学生毕业后顺利的找的工作打下基础。
(3)提高了实践学时在整个培养方案中所占的比例。由原来的30%左右,提升为40%以上,给学生以充足的课时去亲自动手上机实践,大大提高了学生的动手能力和自我创新能力。
(4)确定了两个当前就业前景非常好的专业发展方向。经过大量的调研和数据分析后,将软件开发(基于Android方向)和网络系统管理作为本专业的专业方向,学生从大三开始就可以自由的选择自己将来的发展方向,既顺应了学生的兴趣,也为学生毕业后提供了广阔的就业前景。
5.总结
培养大批应用型人才是我国高等教育的重要职责,这与我国正处于工业化时代社会背景密不可分。而传统的计算机科学与技术专业人才培养方案中的课程设置,已经不能满足当前应用型本科人才培养的要求,因此,探索、创新高校应用型人才培养体系,充分利用社会各方面的资源,建立促进应用型本科人才培养的机制,以更好地适应当今社会对人才的需要和应对来自国际竞争的挑战,是高等教育人才培养工作面临的一个重要课题。
【参考文献】
关键词:移动互联;计算机专业;课程体系
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)40-0090-02
一、研究的意义与前景分析
2014年我国的移动互联网行业应用开发人员需求量是200多万,但实际从业人员不到70万,缺口巨大。我国高校人才培养机制、专业设置本身与市场需求有一定的脱节,移动互联网人才的社会化教育培训少等原因造成不能为市场输送满足需求的人才质量和数量。移动互联网行业需要培养掌握移动互联网相关开发技术,能够从事移动智能终端软件、服务器软件的设计与开发等相关工作的应用型人才。高等院校计算机科学与技术专业毕业生主要的就业方向如1图所示。
原来的课程体系已远远不能满足移动互联网行业的发展需求,因此对高校信息类专业,尤其是计算机科学与技术专业进行课程体系的改革,必将对移动互联网行业的发展注入新的活力,也将更好地促进学生就业。
二、国内外现状分析
移动互联网是我国21世纪重点发展的战略性新兴产业,越来越受到各地区的重视,成为发展方式转变和推动自主创新的突破口。随着《国家战略性新兴产业发展规划》的出台,以及移动APP在电商、智能硬件和传统行业中的应用,智能终端和移动网民规模增速显著。随着2015年FDD 4G牌照的发放,中国电信、中国联通将发力,将快速进入4G大流量消费时代,更加催熟移动互联网应用的商业化环境。移动互联网是一套极其庞大的体系,移动应用所涉及的范围和内容丝毫不逊色于PC端,淘宝客户端、支付宝客户端、微博客户端、QQ客户端、微信、导航、手游、各种行业移动应用等,已经在手机上构建出一个较为完善的移动生态体系,逐渐并将更深入更全面渗透到人们日常生活的方方面面。移动互联网借助移动终端本身的移动性、便捷性快速融入诸多实体产业,从而带动了实体产业的发展,当前移动互联网已经改变了诸如交通、餐饮、服装、旅游、支付等领域。据TalkingData《2014移动互联网数据报告》:2014年我国移动智能终端用户规模达10.6亿,较2013年增长231.7%,增速远超全球同期市场。可穿戴智能设备,智能家居、车载智能终端等新智能设备,使用户的生活处处移动互联网化,移动互联网的前景非常看好。全球计算平台中移动操作系统(Android和iOS)的占比已超过PC端,未来会随着大数据、云计算、物联网的稳步发展,差距有进一步拉大的趋势。从2014年的数据看,全球智能手机前两位Android与iOS平台用户比例约为7∶3。目前Android平台主导了全球移动互联网的产业生态。
三、具体改革方案
1.职业能力培养。职业能力包括专业能力、过程能力、行为能力,形成高绩效的三位一体岗位能力模型。应用型大学计算机科学与技术专业培养移动互联网人才的专业能力要求,如图2所示。
2.更新培养模式。培养模式采用“2.5+1.5”的全周期共同培养模式。全周期共同培养是指每个学期企业都参与到学校的教学计划中。“2.5+1.5”是指分两个环境执行教学计划,前5个学期在学校执行教学计划,第6、7、8学期在企业进行企业实训、企业实习、毕业设计。培养内容与学期分布如表1所示。
学生在学习过程中,以O2O线上和线下结合的培养方式,部分课程和项目实训可以采用企业提供的线上学习、实训平台等辅导学习、实践工具,企业老师再进行线下课堂指导。线上课程设置与测评知识点技能树相匹配,保持学习指导的科学性及连续性。项目建设紧扣测评及课程体系,贯通网站“做测试―学课程―做项目”的学习逻辑流程;通过完善的项目组织形式及项目开发交互途径,真实模拟项目开发过程。
3.培养体系构建。基于不同职位的能力标准,在不同能力层级上开发构建针对性的培养课程,均衡考虑专业、过程和行为三个能力维度的提升。在人才培养方面,结合企业岗位能力模型,校企共同制定专业方向的课程体系,在专业课程体系分为:专业基础课、专业核心课、工程实践课,打造“宽基础”、“强核心”、“重应用”的专业课程体系。应用型大学计算机科学与技术专业培养移动互联网人才培养体系构建如图3所示。
通过对我国移动互联网行业发展状以及人才需求量的调研,讨论了本研究的意义及前景分析,以及国内外的现状分析。从职业能力培养、培养模式以及培养体系构建三个方面对具体人才培养改革方案进行了论述。构建了专业能力、过程能力、行为能力三位一体高绩效的岗位能力模型,改革了传统的培养模式,采用“2.5+1.5”的全周期共同培养模式,构建了应用型大学计算机科学与技术专业培养移动互联网人才培养体系。
参考文献:
[1]李奇.基于移动互联网的高职计算机应用专业课程体系改革研究与实践[J].教育教学论坛,2015,10(41):219-220.
何谓IT
IT是Information Technology(信息技术)首字母的缩写。美国商业部将国民经济的所有行业分成IT业和非IT生产业。IT业又分为IT生产业和IT使用业。IT生产业包括计算机硬件业、通信设备业、软件、计算机及通信服务业;IT使用业几乎涉及所有行业。
我们通常所说的IT业是经营电脑、手机、投影机、打印机及所有的电脑周遍设备等IT电子类产品以及网络、软件等的行业。电子信息工程、电子信息科学与技术、微电子与固体物理、计算机科学与技术等是IT界的支柱专业。
电子商务、远程教育、远程诊疗、电子政府、移动办公和家庭办公等计算机互联网的新应用不断涌现并得到大力发展。信息技术日益广泛地深入社会生产、生活的各个领域,将使IT产业在数字化大潮中,以更高的速度向前发展。
IT业前景预测
今后,新的程序和产品将会替代构成当今IT世界的传统技术,这些新实体名词的缩写,就是云计算。
未来的IT业界会是什么样?有人做了以下预测:大规模运算司空见惯、物联网日益普及、 IT组件成本大大降低、应用程序开发人员短缺。
IT需求大爆发,特别是对应用程序开发者的需求。知道如何构建业务产品的人能够将多款应用程序整合到一款新应用上,能够熟练地与外部API(应用程序编程接口)建立联系,这种服务的需求非常高。随着IT投资逐渐转向应用,能够编写后云时代应用程序的人才队伍将出现短缺局面。
电子信息工程
电子信息工程是信息产业的重要基础和支柱之一,曾是大学热门专业之最。它是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科,主要研究信息的获取与处理,电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。主要课程:电路理论系列课程、计算机技术系列课程、信息理论与编码、信号与系统、数字信号处理、电磁场理论、自动控制原理、感测技术等。
该专业对数学和物理学知识要求较高。对学生的动手操作和使用工具要求比较高:动手设计、连接一些电路并结合计算机进行实验,连接传感器电路,用计算机设置小的通信系统。
毕业生一次性就业率90%以上,学生毕业后可以从事电子设备和信息系统的设计、应用开发以及技术管理等工作,薪金高。如,做电子工程师,设计开发一些电子、通信器件;做软件工程师,设计开发与硬件相关的各种软件;可继续进修为教师,从事科研工作;知识扎实了,经验丰富后,还可做项目主管,策划一些大的系统。
电子信息学
培养具备电子信息科学与技术的基本理论和基本知识,受到严格的科学实验训练和科学研究初步训练,能在电子信息科学与技术、计算机科学与技术及相关领域和行政部门从事科学研究、教学、科技开发、产品设计、生产技术或管理工作的电子信息科学与技术高级专门人才。
毕业生应获得以下几方面知识和能力:掌握数学、物理等方面的基本理论和基本知识;掌握电子信息科学与技术、计算机科学与技术等方面的基本理论、基本知识和基本技能与方法;了解相近专业的一般原理和知识;了解电子信息科学与技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及电子信息产业发展状况等。主干学科有电子科学与技术、计算机科学与技术。主要课程有电路分析原理、电子线路、数字电路、算法与数据结构、计算机基础等。
电子科学与技术
它以近代物理学与数学为基础,研究电磁波的产生、运动及在不同介质中相互作用的规律,以及在此基础上发明和发展各种信息电子材料、元器件、集成电路乃至集成电子系统。
因以数学和近代物理学为基础,所以,对这两个学科,特别是近代物理中电子学知识要求较高。头脑较灵活,有新思想的学生学习此专业会有一些优势。
从近年就业看,它是理工科热门专业。相对地,录取分数线较高,报考第二志愿被录取的希望小。
该专业学习内容较广泛,使学生有向各种方向发展的机会。电子公司、通信公司都欢迎本专业毕业生;攻读研究生进一步深造,会为发展提供更雄厚的知识资本;出国深造也是很好选择,国外有很大发展空间。学生还可自主创业,从事计算机等工作。
通信工程
通信工程是一个宽口径工程类专业,涉及信息与通信工程、电子科学与技术、计算机科学与技术等领域,在信息化社会中占有十分重要的地位。学生应重视实践能力训练,具有扎实的专业基础知识,具备较强的电子与通信系统的设计和开发能力。
上世纪末,多媒体的广泛推广、互联网的应用极大地推动了通信工程的发展,本世纪初,宽带技术、光通信已崭露头角。该行业发展快,对人才需求量大,学生容易进入知名的跨国公司或者在国内享有盛誉的IT企业,待遇相当优厚,但企业对技术含量要求高。毕业生可从事无线通信、电视、大规模集成电路、智、能仪器及应用电子技术领域的研究,设计和通信工程的研究、设计、技术引进和技术开发工作。
信息与计算科学
它是以数学和信息科学为基础,运用数学知识和方法并结合计算机技术处理社会、经济、工农业生产等实际问题的一门新兴学科。有信息与计算科学、数学与应用数学两个方向。其中,信息与计算科学含信息处理和科学与工程计算两个方向,以数学和信息科学为基础,运用数学的知识和方法并结合计算机处理大量信息,用数值计算求解现代社会、经济和科技中的问题。数学与应用数学含应用数学和基础数学两个方向,注重学习研究现实世界的数量关系与空间形式的思想和方法,强调掌握应用数学解决实际问题的能力。
该专业在今后较长时间里仍极具生命力。毕业生就业面宽,适应能力强,适宜到科技、教育、经济和管理部门从事科研、开发、管理及教学工作,特别是与数学、计算机应用和经济管理相关的工作,也可继续攻读地球物理、油藏数值模拟、试井、储运等专业的研究生。毕业生进入IT企业是一个重要的就业方向,可以从事计算机软件开发、信息安全与网络安全等工作。
电子信息类专业现状和前景
电子信息产业是一项新兴的高科技产业,它将快速发展,产业前景十分广阔。未来发展重点是电子信息产品制造业、软件产业和集成电路等;数据通信、多媒体、互联网、电话信息服务、手机短信等新兴通信业务也将迅速扩展;值得关注的还有网络游戏等文化科技产业。排除技术故障、设备和顾客服务、硬件和软件安装以及配置更新和系统操作、监视与维修等支持人才短缺。电子商务和互动媒体、数据库开发和软件工程等的需求量也大。
计算机
本专业是计算机硬件与软件相结合、面向系统、侧重应用的宽口径专业。开设的主要课程有电子技术、程序设计、数据结构、操作系统、计算机组成原理、微机系统、计算机系统结构、编译原理、计算机网络、数据库系统、软件工程、多媒体信息处理技术、数字信号处理、计算机控制、网络计算、信息安全、数论与有限域基础、人机界面设计、面向对象程序设计等。
毕业生主要面向交通系统各单位、交通信息化与电子政务建设与应用部门、各类计算机专业化公司、广告设计制作公司、汽车营销技术服务等从事工作。就业方向主要有销售或者技术支持、产品开发和研究。
高校重点推荐
清华大学、西安电子科技大学、北京邮电大学、国防科学技术大学、东南大学、北京理工大学、电子科技大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、上海交通大学、华南理工大学、浙江大学、华中科技大学、西北工业大学、中国科学技术大学、西安交通大学、大连理工大学、大连海事大学、吉林大学等。
IT巨人
比尔·盖茨,IT行业的领军者,先驱者,美国微软公司的董事长。他与保罗·艾伦一起创建了微软公司,曾任微软CEO和首席软件设计师。
⒈机械类。可选专业有:机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程、车辆工程。
⒉电气电子类。可选专业有:电气工程及其自动化、电子信息工程、电子科学与技术、通信工程、微电子科学与工程、光电信息科学与工程、自动化。
⒊计算机类。可选专业有:计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程、数字媒体技术。
近年来,高等教育的研究热点之一是高等工程教育,研究关键词有“工程教育专业认证”“华盛顿协议”“中国制造2025”等。我国的工程教育专业认证在毕业生能力要求方面与华盛顿协议的毕业生特性是对应的,主要目的是解决部分国家国际本科工程学位互认的问题[1]。“中国制造2025”是?⑽夜?从“制造大国”向“智造强国”转变的战略规划,它包括教育、科技、人才培养等战略。
当前的普通高等师范院校(以下称“高师院校”)综合化趋势明显,部分高师院校设立了电子工程、软件工程、生物工程等工程类专业,在人才培养过程中遇到了诸多问题。一是高等工程教育本身的问题,“工程教育仍偏重于学科属性,学生的数理和专业基础扎实,逻辑思维能力较强,但是学生的工程思维能力和综合运用能力欠缺,团队合作、沟通与交流能力较弱”[2]。二是高师院校的师范传统问题,高师院校与工科院校比较,在工程应用方面处于弱势,缺少工程传统和工程底蕴,缺乏工程经验和工程能力。高师院校的师范传统在培养学生的语言表达能力、写作能力、交流能力等综合素质方面具有优势,这些素质与专业认证中毕业生的要求是统一的。因此,从工程教育专业认证的角度出发,高师院校在工程专业人才培养中借助师范优势,突出特色,弥补其工程能力不足的弱势,有利于高师院校找准定位,向应用型高校和应用型专业转型,与国家工程创新人才培养同步。因此,笔者从改进人才培养方案和改善课堂教学两个方面,研究将师范的特色优势向工程素质教育转化,构建体现高师特色的工程人才培养模式,服务经济社会的发展。
2 改进培养方案,促进师范素质向工程素质迁移
工程专业人才的能力构成主要包括专业能力和工程素质两部分[3]。专业能力是工程专业的学术属性;工程素质包括工程伦理、职业道德、团队意识、终身学习能力等要素。在工程专业人才培养中融入师范特色,实现师范能力向工程能力迁移,属工程素质的范畴。形成融入师范特色并契合认证要求的培养方案,先要理清师范素质与工程素质的关系,然后参照认证标准要求,形成培养方案框架。
2.1 培养方案的基本内容
人才培养方案通常由培养目标、学制学位、课程模块、专业计划等部分组成。笔者以高师院校计算机科学与技术专业的培养方案为样本,重点分析培养目标和课程体系,在此基础上探索融入师范特色的工程人才培养模式。
1)培养目标。
培养目标是毕业生应获得的知识和能力,计算机科学与技术专业的培养目标是:系统掌握专业领域的基本理论和基本知识,具有合理的知识结构;掌握科学思维方法和科学研究方法,具备较好的分析问题和解决问题的能力;掌握软件开发新技术,具有较强的计算机应用软件设计和开发能力;了解计算机科学与技术学科前沿、应用前景、发展动态,具有较强的创新意识和创新能力;具有良好的人文社会科学素养、职业道德素质、团队合作能力及较强的英语综合能力;具备良好的自学习惯,具有健康的体魄和良好的心理素质,形成良好的品德和健康的个性。
2)课程模块。
计算机科学与技术专业培养方案课程体系分通识教育课程、专业教育课程、素质能力课程、综合能力训练4个平台。
通识教育课程平台主要指学科通识课程、语言能力课程和专业基础课程;专业教育课程平台是核心专业课程,与专业认证中的工程知识能力、问题分析能力、设计/开发解决方案能力对应;素质能力课程平台包括人文素质类课程和师范技能类课程;综合能力训练平台面向课程实践,既包括课程内实践、课程设计,也包括综合的项目实训。
2.2 培养方案与专业认证标准的关系分析
2.1节的培养方案包括专业知识、思维方法、实践能力、人文素质、终身学习等方面,符合多数普通高校的计算机科学与技术专业人才培养要求。工程教育专业认证的目标是确认毕业生应达到行业认可的质量标准要求,保证人才培养质量在国内和国际具有可比性,实现培养目标与毕业出口契合。2015年版工程教育专业认证标准(以下简称为“认证标准”)对毕业生的毕业基本要求共12项[4],笔者通过认证标准与人才培养方案中培养目标的对应关系矩阵来分析培养方案与专业认证标准的吻合情况,结果见表1。
可以看出,该人才培养方案与工程教育专业认证基本相符,说明现有培养方案经过缜密思考,有较强的可行性,但在一些方面,还存在改进空间。
认证标准中的工程与社会、环境与可持续发展、沟通3个方面内容,与培养方案有一定对应,但并不完全吻合,说明高师院校的培养方案在这些方面还需要向认证标准靠近。其中,“环境与可持续发展”指能够理解和评价针对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响;“沟通”指能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。这些内容多属于高师院校的特色内容,属工程素质范畴,高师院校的一些课程通过迁移可以为上述指标提供支撑。
认证标准中的工程与社会、项目管理也需要在培养方案中体现。其中,“工程与社会”指能够基于工程相关背景知识进行合理分析,评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任;“项目管理”指理解并掌握工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用。另外,高师院校的工程背景、工程能力和工程与传统工科院校的专业比较,客观上存在差距,需要在方案实施过程中改进提高。
上述讨论仅仅是认证标准与培养方案目标或框架的对比。一些重要能力,如表达能力、人际沟通能力、自主学习能力、敬业与团队协作能力等,分散在职业素养、人文素养、教学能力等培养目标中,需要在课程教学环节逐渐深化,以符合工程教育的需要。
2.3 调整培养方案,将师范特色融入工程人才培养
根据高师院校特点和师范类课程优势,考虑工程教育专业认证中能力、素质、道德方面的要求,在计算机科学与技术专业的人才培养方案中,应将部分综合素质课程与专业发展课程分类整合,优化素质能力课程平台和综合能力训练平台,见表2。
在理论基础课程模块,依托教育学、心理学、现代教育技术等课程开设工程伦理学、工程职业道德课程;在职业发展课程模块,调整信息技术学科科研方法课程内容,增加职业规范、项目管理等课程;在专业实践课程模块,将教育实习部分内容向工程训练所需内容转化,开设专业实习、创新训练等课程。调整后的人才培养方案将师范优势迁移至计算机工程教育,注重提高学生的个人素质和能力,拓展本专业学生面向IT企业、基础教育领域、职业教育领域、继续教育领域、社区教育领域就业能力,毕业生的科学能力和工程能力得以增强,毕业生的综合素质得以提升,人才培养领域面向信息技术教师和现代工程师的双向需求,一定程度上解决了教师培养与工程师培养兼容能力。
3 改善课程教学,实施师范性与工程性融合
高师院校在工程专业人才中培养融入师范特色,是一个渐进和深入的过程,核心在于课程环节。笔者以计算机科学与技术专业的信息技术学科科研方法课程为例,分析在课程教学中将师范特质融于工程人才培养的过程。
3.1 课程概况
“信息技术学科科研方法”属于专业方法论的课程,其目的在于为本科生从事研究打下理论和方法论基础。学生学习该课程后,根据社会和学科需要选择课题,通过文献检索、问卷调查、实地观察、实验研究等多种途径收集事实资料,进行数据资料的处理与分析,完成基本的研究设计。课程教学中,工程教育专业认证的问题分析能力、可持续发展能力、沟通与终身学习能力等内容也可以在教学中加以拓展。
3.2 课程内容的迁移
在信息技术学科科研方法课程中,应将传统的教学内容拓展至工程教育相关的内容,见表3。例如,在概述部分,将有关教育研究的内容扩展至工程教育,包括工程专业课程内容的前沿和本学科的最新发展、工程教育的内部和外环境等,而这部分内容对应的则是工程教育专业认证中的“可持续发展能力”或“问题分析”能力。再如,在信息技术学科教育实证研究部分,从实验研究、调查研究、历史研究等研究方法扩展至工程实践训练的真实性研究、工程实践训练的深度和广度研究,这与工程教育专业认证中的“工程知识”“工程与社会”是相关的。
3.3 教学方法的变革
课程教学内容向工程教育拓展是师范特色与工程教育融合的一个重要方面,另一方面是工程人才培养的教学方法改革。通过改革教学方法,既可以保证在教学内容总量增加,学时、学分稳定情况下,完成基础教学内容,并拓展内容,也有利于在教学过程中培养学生的终身学习能力和表达能力。目前流行的MOOC、SPOC、翻转课堂等教学模式为教学方法改革提供了可能。在MOOC+SPOC教学模式下,需要教学资源的深度建设,需要加深实践环节,需要教学内容的整合优化,需要变革考核方式等[5]。而上述内容正是高师院校的优势所在。
【关键词】职师专业 计算机科学与技术 教学改革
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2012)10c-0039-03
经过多年的发展,我国的职业教育形成了一定的规模。当前是职业教育由规模发展向质量提高转变的新的历史时期,而提高职业教育的质量关键在师资。职业教育师资(简称职师)需要的是理论基础扎实、工程素质高、动手能力强、具有创新精神的“双师型”人才。我校的计算机科学与技术职师本科专业正是顺应这种需要,在近年发展起来的一个新的专业,主要面向各类职业学校培养计算机科学与技术专业的师资人才。
计算机职师专业的培养目标决定了在人才培养模式和教学实践上必须突出专业性、师范性和技能性相结合的特点,突出工程实践和应用技能。本文结合广西师范学院计算机科学与技术职师专业的教学实践,从专业的课程体系、实践教学、师资培养、教学方法、教学资源建设等方面阐述专业的教学改革思路。
一、教学改革背景
随着我国信息化社会的不断发展,计算机应用已深入各个领域。为了适应各行各业对计算机技能型人才的需求,国家大力发展职业教育,高素质的计算机职师人才的缺口很大,但是目前计算机职师专业的学生的就业却出现一定的困难。从“双师型”教师的培养角度和社会需求来看,目前的专业教学需要解决以下几个问题。
一是计算机技术的快速发展,对计算机专业的教学内容提出了很高的要求。计算机专业教学如何顺应新形势,如何拓宽学生的专业知识面,如何组织教学和设置专业课程,拉近专业教育和社会实际需要之间的距离,是摆着我们面前的重要课题。只有不断地通过改革与优化教学内容来适应计算机技术发展的要求。
二是相对其他专业,计算机专业的发展更多地要求理论与应用结合。社会对毕业生的实践动手能力要求越来越高,而且综合素质和创新能力都以实践为基础。因此推进实践教学内容、方法、管理及实践教学模式的改革,研究和加强实践教学体系建设,对计算机专业尤其重要。
三是与培养中小学的信息技术教师的普通计算机师范专业相比,计算机职师专业要求学生既具有较强的实际操作技能,又要具有教师的综合素质,即应符合“教师,工程师”双师型的人才要求。正是因为职业教育师资的这种特殊性,要求我们在培养过程中更加注重学生的工程应用和实践能力,对专业的实践教学提出了更高的要求。
四是计算机职业教育培养的是面对社会行业一线的技能人才,如果职师学生在校期间没有得到足够的、比较系统的实践训练,学生的实践知识和社会行业经验就不能适应社会岗位的需要。学生的能力与培养目标相距渐远,这反映出我们的培养目标与社会需求之间的矛盾。如何进一步理解“厚基础、宽口径,重能力”的人才培养目标,适应计算机技术发展与职业技术教育人才培养的要求,是搞好教学改革的关键所在。
二、教学改革指导思想与人才培养模式
结合计算机科学的发展和职业师范教育的特点,提出本专业教学改革的指导思想:研究制定合理的人才培养模式,保证通识教育、专业教育和师范教育三者的结构比例合理;课程设置体现“厚基础、宽口径、重能力、高素质”的学科专业人才培养特点;强化和完善实践教学体系,实现基础理论与工程应用的统一,突出创新思维和综合应用能力的培养。
我校计算机科学与技术职师专业的人才培养模式由“培养目标模式、教学管理模式和培养过程模式”三个方面组成。
培养目标模式:以计算机科学与技术专业基础课程为基础平台,以软件工程、网络技术、多媒体技术为方向,构建宽口径培养目标。
教学管理模式:以学分制管理为基础,以选课制、弹性学制、主辅修制为教学管理的主要形式;通过校企合作,充分发挥企业对教学管理的检验与督促作用。
培养过程模式:以高素质、强能力为培养目标,知识与能力培养并重,根据市场需要构建课程体系、改革教学内容。在整个培养过程中,突出创新思维和综合应用能力的培养,以学生为本,坚持培养过程的个性化。
三、专业教学改革内容
(一)优化课程体系
围绕专业教学改革指导思想,经过不断探索和实践,按照整体优化原则,根据社会需求进行动态调整,逐步形成了本专业的课程体系结构。专业课程体系由公共基础、专业基础、专业选修、师范教育、实践技能五个模块构成。
公共基础模块包括人文科学基础和自然科学基础课程,如:基本原理、思想道德修养、近代史、高等数学、大学英语等。专业基础模块包括了计算机专业的核心基础课程,如:程序设计、离散数学、数据结构、计算机网络、数据库原理、微机原理等。专业选修模块设置了软件工程、网络技术、多媒体技术三个方向的选修课程。每个专业方向设置相应专业主干课程2~3门,专业扩展课程2~4门。各个专业方向的课程之间可能存在联系或交叉。通过专业方向选修课程的学习,学生能够深入了解相应专业方向的知识体系,具有解决相应专业方向实际问题的能力,同时也拓展了知识面。师范教育模块包括教育教学理论和教师技能培训类的相关课程,突出师范专业的特色,使学生在学校就具备一定的教育教学能力。为了强化应用能力培养,特别设置了实践技能模块,单独开设实践课程,如课程设计、实训、实习、毕业论文等。各个模块课程的学分分布情况如图l所示。从图l中可以看出,专业基础课程的学分占29%,专业选修课程的学分占12%,实践技能课程的学分占23%。充分体现了“知识一能力”并行的专业教学理念,注重基础知识和能力培养,在重视理论讲授的基础上,更侧重于理论联系实践,强调实践教学环节的作用,尤其是一些综合性的实践环节,提高学生的综合应用能力。
(二)强化实践教学
实践教学是学生创新能力培养的关键环节,而实践创新能力的培养应该是一个循序渐进的过程。我们将计算机职师专业的实践教学分为四个层次:第一层为课程实验,这是实践开始的最基本的要求,主要是为了完成课程教学所必须做的验证性和设计性实验。第二层为课程设计,在课程学习结束后,集中一到两周的时间,完成课程综合性实验。第三层为专业实训,综合应用几门所学课程的知识,独立或者合作完成一个专业方向的项目。第四层为综合实践,包括到企事业单位进行教育实习、顶岗实习和毕业论文(设计)。
深入研究每门课程的教学内容,建立课程实践教学方案,将能力培养目标分解到各个实践环节,充分发挥各环节的功能,构建科学系统的实践教学内容。有实践要求的专业必修课都安排了一定课时的课程实验或者课程设计,课程实验和课程设计的目的是为了让学生更好地理解课程的内容,将理论学习与实际应用结合。学生从第四个学期开始,连续3个学期,每个学期安排4周的专业实训,分别完成网站建设、网络技术、软件工程3个专业实训的项目,通过项目设计训练,提升学生的综合应用能力。第七、八学期安排顶岗实习、教育实习和毕业论文(设计),全面进入社会实践和应用实战阶段。
要达到四个层次实践环节的教学要求,必须构建和完善相应的实践教学环境。首先是专业实验室建设,确保实验室的经费投入和建设质量,保证专业实验室的建设满足专业教学和实践要求。其次是实习基地建设。校内建成教学与科研相结合的多功能实训中心,联系其他各类教育科研机构和企业,在校外建成教学和社会实践相结合的实习基地,满足专业的社会实践要求。此外还要重视和鼓励学生开展课外科技活动,积极组织学生参加各级各类竞赛等科技活动,提高学生的创新精神和实践能力。
(三)促进师资队伍建设
师资队伍建设是专业建设的关键,师范院校的教师队伍普遍缺乏实践经验,不能满足本专业人才培养的需要。师资队伍建设总体上采取人才引进与自培相结合的方式,确保建设目标的实现。
1.教师队伍需要广纳人才。既要积极引进高职称、高学历的教师,也要大力培养现有中青年教师。力争使教师的职称结构、学历(位)结构和年龄结构尽可能的合理。
2.聘请企业中有经验的工程师作为学院兼职教师,以实训课、专题讲座的形式来完善课堂教学。鼓励专职教师在校外从事技术兼职和参加各种国家认可的相关执业资格等级证书的考试,以实现对教师“双师”素质的要求。
3.制定在职教师进修、培训计划,适时安排中青年教师到国内知名大学深造学习,或者到大中型企业培训,积累实践经验,达到重点培养、全面提高的目的。
4.确立本专业高水平、高职称的学科带头人,建立青年教师导师制,充分发挥高职称教师对青年教师的一帮一作用。抓紧专业学科梯队的建设工作,不断优化专业学科梯队结构,提升专业学科梯队的层次。
5.定期进行教学研讨、科研讲座,营造良好的学习氛围,做到互通有无,取长补短,共同发展,具有良好的团队精神。
(四)完善教学方法和考核方法
建设具有鲜明特色的计算机职师专业,就应适应社会发展的新形势,加强实践能力的培养力度,以体现“实际、实用、实践”的原则,这对传统的以课堂为主的教学方式和方法提出了挑战。实践教学主要采用学生为主,教师为辅的教学形式,更多地设计一些实践活动,模拟实际项目,锻炼学生的动手能力和团队合作精神。在专业教学活动中,特别是在传授实践技能时,除传统的案例教学、项目教学、多媒体仿真教学、实践模拟教学等教学方法,还要探索和研究更多能够激发学生的学习兴趣、改善教学效果、提高教学质量的新的教学方法。例如借助互联网上的资源,或者教师研制的网络课件等辅助教学平台,为学生的自主学习提供帮助。
课程的实践教学比重增加后,考核的重心应由重点考核学生掌握知识的多少,转变为考核学生运用所掌握的知识解决实际问题的能力。探索以实践应用能力为主的考核内容和形式,逐步形成多样化的考评方法。
1.对实践性强的课程减少甚至取消理论闭卷考试,成绩评定时,结合平时组织的讨论、调研,项目设计,课程的实验和成果等,以论文、作业和实践成绩考核为主。
2.实践项目要具有一定的开放性和探究性,能够引导学生独立思考,鼓励在实践中创新。
3,鼓励教研室专业教师深入研究考试、考查方式与方法,共同建立和完善专业基础课试卷库或试题库,实现基础知识考核的规划化、标准化。
(五)建设丰富的教学资源
多样化的教学手段辅以丰富的教学资源可以使教学过程更有效率,大大提高教学质量。教学资源主要包括:教材、课件、教学参考书、实验指导书、案例库、习题库、网络课程、课程录像等。教学资源是影响教学质量的重要因素,需要不断地把学科发展的新成果、新技术充实到教学资源中,同时要符合应用型人才培养目标,能够在实践应用方面提供指导。
1.教材要选择出版时间在最近三年的优秀教材,以保证教材内容的先进性。教材最好有配套的实验,或者选择适合课程内容与教学要求的规范实验教材。
2.积极鼓励有经验的教师编写有特色的本专业教材,或编写与教材和实验设备配套的实验讲义、实验指导书。
3.多媒体课件是演示复杂问题的有效手段,可以将复杂抽象的理论知识用生动形象的多媒体形式展示出来,以增强学生对问题的理解。
4.建设开放的网络教学平台,在网络教学平台中放置课件、习题库、案例库、教学录像等教学资源,充分利用多媒体技术和网络技术,促进信息共享与交互,将网络教学平台作为课堂教学的延续和有效补充,培养学生自主学习的能力。
1、软件工程,不是太原理工大学的优势专业,但该校的计算机科学与技术是教育部卓越工程师计划重点专业,软件工程作为计算机类专业,依托计算机学科也是有不错的发展前景。
2、太原理工大学前身是创立于1902年的国立山西大学堂西学专斋,是我国最早成立的三所国立大学之一。经过百余年的传承与发展,学校已经建设成为一所以工为主,理工结合,理、工、文、管、经、法、体、美、军等多学科协调发展的高等学府,是山西省唯一一所国家“211工程”重点建设大学,也是国家中部地区重点建设的五所高校之一。现任校长谢克昌博士,是我国煤化工领域首位中国工程院院士,也是山西本土培养的第一位工程院院士。
3、太原理工大学始终致力于培养“思考人类、适应时代、服务社会”的高素质人才,秉承百年学府“敢为人先、敢于创新、勇于竞争”的传统精神,努力构建多层次、多规格的复合型人才培养模式,业已为国家和社会培养10万余名栋梁之材。
(来源:文章屋网 )
关键词:操作系统;课程实践教学;教学改革
操作系统作为一门课程一直是计算机类专业的核心课程,在2007年出版的《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》一书中被列为7门公共核心课程之一。操作系统作为一个最庞大最复杂的系统软件,涉及到计算机系统的许多软硬件方面的知识,如硬件组成、接口原理、数据结构、程序设计等。这门课程的主要内容包括:操作系统概述、操作系统原理、并发性、调度与分派、内存管理、设备管理、安全与保护和文件系统。操作系统课程的具体实施由理论教学和课程实践教学两大部分。课程实践教学包括:课内实验、独立实验和综合课程设计。这门课程总的特点是系统性、理论性、实践性强。
这门课程的教与学历来都是非常具有挑战性的,再加上近年来很多国内高校普遍大幅削减课程的总学时,使得任课教师在教学内容的选择、内容深度的把握、理论与实际系统的联系、动手能力的培养方式等问题上很难拿捏。客观上造成了操作系统课程难教难学。
我们认为一个基本的解决思路是加强实践教学环节。唯有通过实践,才能使学生更具体、实在的感受到理论知识的意义和作用。唯有通过实践,才能使学生把抽象的概念和具体的实现形式联系起来。也唯有通过实践,才能培养学生的系统观念和实际动手的能力。所以实践环节的加强和完善是解决问题的必由之路。不仅如此,课程实践教学环节不仅限于扮演服务于理论教学的角色,它还具有独立的功能,即培养学生的系统观念和创新实践的能力。
本文将探讨农林院校的操作系统课程实践教学所面临的困难、实践教学内容改革、实践教学的组织实施的改革。
1农林院校的操作系统实践教学面临的困难
1.1理论课程内容带来的挑战
操作系统课程作为一门原理性的理论课,其基本任务是让学生了解和掌握操作系统的基本结构和基本原理及其基本实现方法。在有限的教学时间和教学资源条件下,不可能让学生通过这门课程学习具体的操作系统原理甚至实现细节。这样会让学生陷入大量烦琐的实现细节的大海中,不能自拔。更不能帮助学生有效掌握一般性原理,培养学生的系统观念和系统能力。
所谓系统观念就是考虑全局、把握全局,能够按照分层模块化的基本思想,站在不同的层面上去把握不同层次上的系统:多考虑系统的逻辑,强调设计。
所谓系统能力是指对计算机系统的认知、分析、开发与应用能力,也就是要站在系统的观点上去分析和解决问题,追求问题的系统求解,而不是被局部的实现所困扰。
上述特点决定了它的实践环节也具有先天的挑战性。也正因为如此,传统的操作系统课程大多侧重理论,淡化具体实现。也就造成了该课程与其他一些有密切关系的基础课程脱节。例如,与计算机组成原理、数据结构及程序设计等课程割裂。这使得学生不能融会贯通,理解困难。
如何恰当地在基本理论和具体实现方法之间取得一个平衡,是操作系统课程内容选择面临的主要挑战之一。目前有一些操作系统教材在尝试增加一些具体操作系统的内容。但是增加哪些具体实现方面的内容,以及哪些高校适合使用这种类型的内容,还是一个没有形成共识问题。需要各个学校根据自己的具体情况作出选择。
另外,这门课程在不同类型的高校中实际覆盖的内容是不同的。比如理工院校与农林院校、重点院校与一般院校、本科院校与职教院校。它们在实际教学内容的取舍上有显然的差异。操作系统理论课程内容上的这些问题直接影响到操作系统实践教学环节。内容的取舍、理论与实际系统的结合方式都无不决定着实践环节的内容。我们认为,作为农林院校中的计算机专业,需要在调整专业定位的背景下,选择合理的操作系统理论课程内容,然后才能决定合理的实践教学内容。
1.2实验类型选择困难
从实验类型上来说,根据认知的渐进原则,可以分为使用性、验证性、设计性和综合性实验。使用性仅仅学会如何使用具体操作系统,这类实验是必要的,但远远不够。验证性实验也不足以让学生真切地理解理论原理,仅对操作系统的重要功能做一些模拟程序设计,对学生的动手编程能力和系统思维能力有一定的考验。而比较深入的设计性和综合性实验则能够比较全面地训练学生的系统观念和系统能力,但是显然不是所有的高校都能够这样做。
目前,多数高校的操作系统实践教学内容就是学习使用特定的具体操作系统或者针对操作系统的重要功能做一些模拟程序。只有少数重点高校,要求学生阅读Linux或者Minix的源代码,并针对内核实现安排一些实践练习。作为农林院校中的计算机专业,需要各个院校根据自己的学生、教师资源的具体情况确定合适的实验类型。
1.3农林院校软硬件条件的局限
农林院校中的计算机学科与其他理工院校相比,存在着天然的巨大差距。由于某些观念和现实因素的影响,计算科学还很难完美的融入到国内的农林院校中去。首先是计算科学在农林领域中的应用效益和前景还没有充分的挖掘和体现出来;其次是农林院校中计算机学科普遍不受重视;第三是农林院校中高素质的计算机学科队伍难以建立;第四是农林院校中计算机学科的生源比其他理工院校差。这些因素对于农林院校中的计算机学科来说都是致命的。
尽管科学的发展,特别计算科学到各个领域的深入应用,决定了农林院校必须发展出有自己特色的计算机学科。但是在目前的情况下,这些因素使得农林院校在计算机学科方面的资源投入非常少。甚至有的学校的办学条件只能保证最基本的运行。在这样的情况下,操作系统实践教学的软硬件实验条件非常有限。
所以,在农林院校组织实施比较完整的、成体系的操作系统实践教学必然是困难重重。也正因为如此,才出现农林院校的操作系统课程重理论讲授,轻实践教学的现象。
2操作系统实践教学的内容改革
按照IEEE-CS和ACM的课程规范CC-2005[1],及教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会2006年的规范[2],操作系统课程内容一般包括:操作系统概述、操作系统原理、并发性、调度与分派、内存管理、设备管理、安全与保护、文件系统。这是一个一般的指导意见,不同的学校可以根据自己的实际情况,确定知识的深度和广度。
作为农林院校中的计算机专业,我们认为应该选择并发性、调度与分派、内存管理、文件系统等部分作为教学重点,并且每部分侧重于介绍基本概念、基本过程和原理的思想,淡化部分细节。把设备管理、安全与保护作为高级专题介绍。
与此相适应,操作系统实践教学的内容也需要做适当调整。由王志英等制定、教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会2008年的《高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范》[3] (以下简称《规范》),拟订了操作系统课程实验大纲和操作系统综合课程设计大纲。其中课程实验大纲提出了7个实验,6个必做,1个选做。本着实践首先服务于理论教学、理论联系实际的原则,根据农林院校的办学实际,我们认为操作系统课程实验拟订以下6个实验比较合理:1) Linux的安装与使用;2) 实现一个新的系统调用;3) 进程的同步与通信;4) Linux内存分配的模拟;5) Linux进程调度的模拟;6) 信号和定时器(选做)。
《规范》中还拟订了5个综合课程设计项目,其中2个选做。本着培养学生系统观念、培养学生创新实践能力的原则,根据农林院校的办学实际,我们认为操作系统综合课程设计拟订以下4个项目比较合理:简单Linux字符设备驱动程序的实现;增加系统内核模块;内核源码分析(选做);同步事件原语的应用(选做)。
3操作系统实践项目的类型安排
实践教学中的项目可以分为3种类型:验证性、设计性和综合性。验证性实验是基础,必要的验证性实验是不可缺少的,学生可以通过验证性实验,掌握操作系统的基本原理。设计性实验和综合性实验可以充分发挥学生的主观能动性,激发学生的学习兴趣和热情。不仅可以巩固基本原理的知识,还可以培养学生的系统观念和创新实践能力。
根据农林院校的办学实际,我们认为在操作系统实践教学中,无论是课程实验还是综合课程设计都要体现以验证性实验为基础,适当的安排设计性项目,配备必须的综合课程设计项目的思路。这样可以构造一个基本成体系的课程实践环节。
4操作系统实践教学组织实施的关键问题
4.1课时安排
国外著名高校操作系统实验教学的特点是:1)实验课程的课时和学分占全部课程的1/3以上;2)实验教学完全面向具体工程,培养学生的动手能力和创新能力;3)实验教师有丰富的工程实践经验;4)实验教学计划是动态的,依据实际工程需要修改。这种办学水准是国内比较好的学校都不容易做到的。[4]
目前国内普遍在大幅度减少课程的总学时,实践环节也不例外,甚至有的减少到平均1学时做1个实验项目的程度。我们认为这极不合理。即使实验任务的安排通过课程网站公布,不占课时,学生利用课外的时间完成实验项目,教师利用实验课时来集中解决问题,实验课时也会显得十分不足。普通的实验项目在执行过程中应该安排一次集中实验课,任务快结束的
时候也应该安排一次集中实验课。对于综合性实验,在实施过程中至少应该多安排一次集中实验课。因此,对于操作系统课程的实验学时至少应该在平均每个实验项目4学时的最低水平。而且对综合性实验项目还应该更多,至少每个项目6个学时。这样的实验课时安排已经是非常紧凑的了。
作为农林院校,还应该考虑多提供一些教师的集中指导时间,所以在课时安排上应该更加宽裕一些。
4.2实验指导教师
操作系统课程的实验任务对指导教师的业务水平的要求比较高。根据《规范》及近年来教学界的讨论结果来看,实验的环境多倾向于选择具体的操作系统特别是开源操作系统,如Linux。这要求指导教师要精通开源操作系统的知识。而这方面是农林院校最为薄弱的地方,也是最大的障碍之一。因此农林院校中的计算机学科需要树立一种把教学与教师的成长结合起来的观念。鼓励教师开展开源操作系统方面的研究和工程实践,鼓励教师多参与企业的工程项目,使教师和实验指导人员的工程实践能力得到快速的充实和提高。
4.3课程实践教学网站
课程实践教学网站是一个有效的实施工具。建立一个开放的、可互动交流、实时讨论的平台,可以缓解课时减少带来的困难。也可以及时解决实验过程中遇到的问题。而且还可以建立起学生间的热烈讨论环境。因此这是实施课程实践教学的一个重要手段。对于农林高校,这是一个无需显著增加额外投入,却又可以有效解决问题,显著提高实践教学质量的工作。甚至可以考虑把这项工作制度化,对所有课程作出明确的要求。
5结语
随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》的深入研究和出台,高校办学自逐步放开,办学的多样性会越来越受到尊重。课程教学的软硬件环境会有一个大的改善。相信不同类型院校的操作系统实践教学也会呈现出百花齐放的局面。
参考文献:
[1] ACM/AIS/IEEE―CS. Computing Curricula 2005[0L/S]. [2010-06-24]. http:///education/curric―vols/CC2005-March06
Final.pdf.
[2] 教育部计算机科学与技术专业教学指导分委员会. 计算机本科专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
[3] 教育部计算机科学与技术专业教学指导分委员会. 高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范[M]. 北京:清华大学出版社,2008.
[4] 刘乃奇,蒲晓蓉,刘丹,等.电子科技大学“计算机操作系统”精品课程建设[J].计算机教育,2006(7):17-20.
Discussion of Operating System Curriculum Practice in Agriculture College
LI Ziqiang
(School of Information and Engineering, Sichuan Agricultural University, Chengdu 610101, China)