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2IEC61131-3標準及應用
早在1993年,PLC的國際標準IEC61131制定實施,其中的IEC61131-3是關于面向PLC的編程語言的標準,定義了PLC上進行編程的語言特征及規范[4]。這一標準二十多年來得到廣泛推廣,已經成為了當之無愧的行業標準,對整個工業體系有著極其重要的意義。IEC61131-3的制定,匯集了多個工業制造業發達國家無數從業專家和相關領域學者的智慧以及數十年在工控方面的經驗[5]。該標準允許多種編程語言同時應用于同一PLC中,開發人員同時也可以自由選擇最恰當或最熟悉的編程語言進行開發,還甚至在同一個程序中使用各不相同的編程語言完成不同功能模塊的編寫任務[6]。這一特性解決了PLC發展歷史上由于不同廠商不同技術導致的多種編程語言混合使用造成的兼容性難題,同時為全自動智能化生產提供了廣闊的發展空間。PLCopen是一個1992年成立于荷蘭的國際技術組織,一直持續關注如何提高工業編程的方法、效率及規范等業界難題。2005年9月以來,PLCopen根據各國的工業發展水平,有針對性對企業進行技術支持和指導,使IEC61131-3國際標準得以被廣泛的推廣。這一措施具有如下優點:1)減少資源在技術人員的培訓、調試、維護和咨詢方面的浪費;2)著眼于解決控制中的問題,提高工業軟件的可復用性;3)統一的編程標準減少了開發過程中的錯誤;4)通用性的編程技術可大規模推廣;5)減少不同廠商之間在不同組件之間的對接時間成本。
3課程設計
3.1教學需求及目標。在工業制造技術日益先進的今天,中國的制造業要想完成從“中國制造”到“中國智造”的轉變,增加工業附加值,就必須在全國范圍進行信息化人才的培養,用更為先進的技術適應新一輪的工業變革。職業院校作為技術型人才的重要培養基地,更應該走在技術變革和職業教育改革的前列,以先進技術為基礎、先進的教學理念為向導,積極參與到面向工業4.0的變革中去。由于工業軟件編程同樣屬于軟件編程的范疇,且計算機專業的基礎學習科目包含了基本的程序設計原理及基礎實踐,而工業軟件編程往往需要擁有扎實功底及對軟件設計有較好理解能力,因而面向計算機專業開設關于工業軟件編程的課程是符合行業發展的實際需要的。教學目標為針對計算機軟件類專業學生設計一門工業軟件編程課程,并以IEC61131-3編程標準的知識點要求為依據,設計計算機硬件原理、電氣工程原理、控制工程原理等多專業融合的理論知識模塊,面向工業4.0應用場景設計項目化教學案例,融入“教、學、做”為一體的教學方法,形成有鮮明特色的一門工業4.0專業方向的必修課或計算機類的專業選修課。3.2教學內容。1)PLC構成PLC由軟件系統和硬件系統構成,其中硬件系統組成部件包括處理器、存儲器、通訊接口、以及輸入輸出接口,而存儲器又可分為系統存儲器和用戶存儲器,輸入輸出接口可分為輸入單元和輸出單元,而軟件系統包含用戶程序和系統監控程序。其中用戶程序即開發人員根據IEC61131-3中對編程語言的定義標準編寫的執行程序。2)IEC61131-3編程基礎IEC61131-3可分為公用元素和編程語言兩部分進行解讀。其中公用元素有軟件模型、編程模型、數據外部表示、變量、程序組織單元以及順序功能圖表。其中軟件模型包含了配置、資源、任務、存取路徑和全局變量,從理論上將較為復雜的程序分割成多個相對獨立又相互關聯的可管理部分,通過預設的規則相互調用。編程模型(見圖1)則將信號處理、傳感器、執行器、通信等功能有機結合起來形成一種框架,為模塊化編程提供了體系參考。而數據外部表示、變量等剩下的一些公用元素則是為開發人員提供的基本編寫規范、預設操作指令及基本功能單元。IEC61131-3所定義的編程語言則是類似于軟件開發中使用的高級編程語言,通過基本語法構成邏輯運算的描述,方便開發人員的編寫和維護。另外,POU是一個能夠被獨立編譯的程序塊,作為項目程序的組成部件之一,耦合性較低且可分別由不同種類的編程語言編寫。POU具有唯一性、全局性,名字及接口均對其他組成部件開放,數據的傳輸采用統一的標準,這一特性方便了項目框架構造及程序編寫的模塊化,復用性強,后期維護成本較低。在熟悉并掌握IEC61131-3標準中編程標準的特征之后,需要進一步的學習其編程要素(如數據類型、變量等),最后還需要根據其特性與一般高級軟件編程語言的異同進行深入學習其內部機理,徹底掌握IEC61131-3標準。圖1IEC61131-3標準編程模型3.3教學方式。1)以本學院軟件技術專業人才培養方案為主要研究藍本,分析軟件專業的編程基礎課設計,分析其與IEC61131-3編程基礎語法異同,設計基礎語法部分的教學內容,注重教學內容的相似性關聯及差異性區分,避免學生混淆IEC61131-3編程基礎語法與一般高級編程語言基礎語法。2)以IEC61131-3編程的語法、人機交互界面設計、邏輯控制及運動控制庫等主要知識點為分析對象,編制其相關的電氣工程、控制工程等專業理論教學要點,將理論教學內容以圖文等形象方式展示基礎原理,特別是針對工業軟件編程所需掌握的原理知識,而不是全套的理論知識教授,避免課程內容大篇幅出現理論教學枯燥無味。3)研究工業軟件編程思路與計算機軟件編程思路的異同點,設計相應的思維對比轉化教學模塊,讓學生更快更容易掌握工業軟件編程方法。例如電機轉動控制如果從計算機軟件編程角度,可以使用條件判斷、循環狀態判斷等多種方法,而在工業控制編程中比較多的傾向使用CASE語句的狀態機機制描。4)設計工業軟件中的常見小型案例,如以合耕科技的Gatherwin系統為開發環境完成項目化教學設計。Gatherwin系統不僅支持IEC61131-3標準還提供了大量的常用工業功能庫及較強的工業組件仿真系統,教學設計基于這樣的一套系統,使得學生能專注于上層業務邏輯控制而調用封裝好的下層通用控制庫,更為學生提供了仿真度非常高的環境,可以通過仿真環境調試業務邏輯,并能快速部署至真實物理系統。3.4考核方式。平時的考核方式以團隊協作為基礎的實踐為主。學生分組組成團隊,對某一興趣點進行深入了解,通過查閱資料、集體討論并設計方案加以實踐,以代碼的形式實現部分功能,最后學生以個人為單位根據自己在整個實踐過程中的收獲及心得體會做總結,要求條理清晰、邏輯性強,并形成實踐報告。期末考核以筆試加實操的形式進行。筆試主要注重工業軟件編程的理論知識及各基礎知識。以單項選擇題和多項選擇題的形式考核學生在知識易錯點上的辨別能力和計算能力,以填空題的形式考核學生在知識難點上掌握程度,以虛擬應用場景的形式作為主觀大題,考核學生的實際應用能力。考核的最終目標是讓學生能夠掌握工業軟件編程的標準,在課程規定的時間內學會利用已掌握的知識解決實際應用場景的問題,同時養成團隊協作的習慣,更好的發揮團隊合作的優勢。
4總結
本文通過概述IEC61131標準的由來,并分析了該標準在未來工業制造業中的應用前景,最后根據技術型人才的需求現狀,結合工業軟件編程與計算機專業軟件編程的相似性,提出了一個適合計算機專業學生的工業軟件編程課程設計,從客觀上解決了工業軟件編程中來自不同領域和平臺之間技術對接及編程技術在授課過程中的難題,為高職院校開設工業軟件編程課程提供了一個很好的參考范例。
作者:楊忠明 吳偉美 余君 單位:廣東科學技術職業學院
參考文獻:
[1]鄭友.PLC控制系統的發展及其應用[J].黑龍江科技信息,2009(35):67-67.
[2]李玉峰.汽車制造業的PLC市場分析[J].自動化博覽,2010,27(3):42-43.
[3]焦晶,周麗娟.淺談《PLC應用技術》在現代教學方法中的應用[J].內蒙古教育:職教版,2013(4):68-69.
二、大學“計算機專業英語”課堂教學模式與方法創新探索與實踐
1.計算機專業英語課程體系、教學內容以及教學方法的改革。
①不斷充實和創新專業英語課程的教學內容,增強學生的學習興趣。中國教育的傳統模式主要是以教師講授課本的知識為主,課本幾乎成為了學生獲得知識的主要資源。由于計算機專業的特殊性,計算機科學與技術是一個發展速度快、知識更新速度非常快的專業,因此,計算機英語課程的教學內容必須與時俱進。在課程體系和教學改革中,首先應改變傳統觀念,即轉變計算機專業英語只是一門英語課程的觀念。為此,應及時了解國際著名大學中計算機專業的課程內容和知識體系,在吸收國際先進計算機專業教育理念、教育模式、課程設置、知識體系的基礎上,才能合理構造當今我國計算機專業大學生最應學習和了解的先進的英文材料和內容,以加快我國計算機專業知識更新速度,則專業英語所講知識應以計算機傳統知識與常規知識為主,以當今計算機領域科技發展的最新技術和知識為輔,擴充學生的最新知識面,提高學生對計算機技術與科技創新的興趣,這樣既保證了專業英語學科的基礎理論性又體現了學科前沿性。
②實施“以學生為中心”的啟發式教學模式。將教學模式以“教師主講”的填鴨式教學模式轉變為“以學生為中心”的啟發式教學。課堂以講解理論知識為基礎,重視并加強把實際IT項目和理論知識相結合,在不同的情境下倡導學生提出不同的解決問題方案,使學生通過獨立思考,提高學生分析問題與解決問題的能力和專業英語對話的能力。
③改革課堂教學方法,加強實踐環節。在課堂上采用多種形式的教學方法,在課后作業除了小型的題目外,還要求學生在互聯網上尋找相關的資料。讓學生了解到,學習不止是學好課本的知識,通過大量的課外閱讀來豐富自己的知識也是一個有效的學習過程,這樣也可以培養學生獨立的自主學習能力。在計算機專業英語的實踐教學環節中,積極組織學生用英語介紹或研討各人所做過的IT項目,或將若干個學生組成一個小組,由老師引導學生用英語討論如何完成這一項目,并要求學生提出完成該項目的設計方案,論述其問題,闡述各自觀點,并共同討論。通過這一教學方式給學生造成一定的推力,課后學生可以自覺搜集相關的資料,積極鍛煉自己的專業口語和用英語進行項目技術交流和演講的能力。
④創建有效的學生成績與能力的考評方法。目前,計算機專業英語課程的成績評定方法都是采用以筆試為主、作業和考勤為輔的評定方式。這一方法并不能很好地考評學生的綜合的專業英語水平以及在IT項目開發實踐的英語交流能力。如對基礎英語較好的學生,尤其是在英語閱讀和寫作能力方面較強的學生,在英語筆試考試中具有一定的優勢;鑒于這一以“筆試為主、作業和考勤為輔”的評定方法,對于一些英語筆試水平較弱但編程能力、項目開發能力和口語交流能力較強的學生,則難以體現出其本身在英語環境下的項目開發過程的交流能力的優勢,這將不利于對學生的綜合水平的評估和發展。因而,我們建立綜合的計算機專業英語考評方法。考核方法由“考勤+課上回答問題+課后作業+筆試+英語演講”等環節組成。考核中發現學生的英語水平與實際的IT英語綜合運用水平不一致,通過課堂上采用英語會話形式讓學生來熟悉并表述IT項目開發過程的每個環節,課后讓學生搜尋英文資料和會話討論小IT項目,使學生的計算機專業英語的綜合水平有所提高。
2.強化學生的獨立自主工作能力和創新工作能力,開展IT英語在國際IT企業的模擬訓練。目前,我校計算機專業的多門課程都實施了雙語教學,課后由于學生缺乏實際語言環境鍛煉,使得雙語教學效果不甚理想。為此,本項目采用了《IT職業英語》課本。該課本以軟件項目的開發流程為線索,模擬了軟件開發團隊的一系列工作場景。同時我們在課堂上開展了IT英語在國際IT企業的模擬訓練,通過IT英語模擬在國際IT公司環境下完成軟件項目開發項目的訓練,既提高學生英語表達能力又熟悉國際IT項目開發流程,從而使學生熟悉IT公司項目開發的過程,得到技術英語溝通能力、商務英語口語、技術報告寫作能力等技術的綜合訓練與實踐過程,使得學生的綜合英語水平得到一定的提高。
3.注重全面培養,提高計算機專業學生的綜合專業英語素質。學生的綜合素質和科學精神的培養在人才培養戰略中占據舉足輕重的地位。目前,國內、國際的大公司都有自己的公司文化,除了考慮學生專業知識外,學生的獨立思考能力和發現問題的能力等綜合素質也是這些企業考慮是否是一個優秀人才的一個重要因素。學生的科學精神也是公司人力資源考慮的一個項目,培養學生積極樂觀、鍥而不舍、不言氣餒的精神也是人才培養的一個戰略步驟。為了加強我校計算機專業國際化人才的培養,本項目提出需全面培養,注重提高計算機專業學生的綜合素質,可通過組織學生觀看TED等國外優秀的英語演講節目,不僅讓學生了解到國外優秀的科學家、政治家、藝術家的思想、生活、情操、精神,而且對學生的英語聽力的提高起到一定的幫助。
操作系統課程是計算機專業的核心專業課程,一直在教學計劃和實際教學中受到重視。作為計算機系統上最重要的系統軟件,操作系統本身一直與時俱進,不斷發展。在教學中引入現代新型主機操作系統,讓教學內容緊跟計算機技術更新的步伐,是適應新形式下操作系統教學改革的需要。讓學生在掌握基礎理論知識的基礎上,學習業界流行的優秀、先進的新型主機操作系統,是培養符合社會需要的計算機專業人才的需要。
在一般學校的教學中,多是以UNIX等常見操作系統為實例及實踐環境講解操作系統的基本理論和基本方法。而UNIX、Windows等在可靠性、可用性、并行化、共享性、安全性、數據處理能力等方面遠遜于目前的新型主機操作系統。主機操作系統從1964年誕生以來,經歷了從封閉到開放的與時俱進的發展過程。特別是2000年以來,IBM推出的更開放更可靠的新型主機操作系統Z/OS,使得主機操作系統煥發了前所未有的活力。
基于技術的先進性和社會的需要,從2006年開始,我校計算機專業開始開設“新型主機操作系統”選修課。主機操作系統先進、龐大、復雜,和常見操作系統既有相同點,又有很多不同點。為了讓學生學好這門課程,我們從實踐環境、教學模式、考核方式、課外實踐等方面進行了有益的教學研究和改革。
1建立先進開放的實踐環境,讓學生接觸主機、熟悉主機、最終喜愛主機
由于主機界面和常見操作系統界面差別大,學生普遍感覺入門難,因此保證隨時隨地的用機,方便逐漸熟悉主機,顯得十分必要。作為加入IBM主機合作項目的9所高校之一,我校擁有IBM公司2005年捐贈的一臺大型主機Z900。在此有利條件上,我們建立了一個開放的主機實踐環境,包括Z/OS操作系統、RACF安全子系統、COBOL語言、DB2數據庫、PL/1、CICS中間件等。主機全天候24小時免費開放,學生可以不分課內課外,隨時接觸主機。
在教學中,教師采用了理論講解和實際操作系統環境緊密結合的方式,對一些抽象的理論,通過相應的主機操作演示,增強了學生的理解和實際應用能力。通過48個課時的學習以及不限量的課后用機,學生從對主機完全陌生,到逐步熟悉并最終喜愛。例如對于Z/OS操作系統的字符界面從不喜歡到喜愛,不僅是因為熟能生巧,更是由于字符界面的快速和優于UNIX字符界面的風格,而Z/OS強大的數據處理能力更是讓同學們樂于使用它。
2針對不同知識點,采用有針對性的教學模式
(1)聯想+對比教學法
由于新型主機操作系統Z/OS不同于常見的Windows、UNIX系統,初始學習時,大量的基本概念和術語撲面而來,學生十分陌生,難于理解,難于入門。針對這個攔路虎,我們想到聯想+對比教學法。充分利用學生已掌握的知識,通過聯想和對比,增進對新概念和新術語的理解。
首先,由于教學計劃的安排,大多數選修該課的學生都先修過“操作系統原理”課程,同時熟悉UNIX、Windows操作系統。因此教師采用對比法,將UNIX和Z/OS中的概念和術語進行對照,達到了快速增強學生理解的目的(見表1)。
(2)研究型教學法
作為研究型大學,我校在人才培養觀上十分重視學生科研能力的培養,而這一點也延伸到了課堂教學中。在教學中,教師不僅教授基本理論知識,還十分重視學生研究型思維的培養,采用研究型教學法,將發現問題、研究問題、解決問題的方法論滲透到教學內容中去。在學習法中,學生體會到了知識發現、技術創新的動力和思維過程,通過提出問題,研究問題,提出解決方法,最終解決問題的方式,學生體會到了發現、探索、研究并最終解決問題的樂趣,提高了研究能力。
例如在講解主機通道技術發展時,教師首先讓學生明確提高系統效率是技術發展的動力,而為達到此目標,需解決的問題是如何讓高速CPU和慢速I/O設備速度相匹配。要解決此問題,必須改進早期主機CPU和I/O設備串行工作的方式,減少CPU的等待時間,而并行工作方式是一個解決問題的途徑,從而引入通信控制器、通道技術,實現了主機、通道、I/O設備的并行操作,達到了提高系統效率目的。
(3)突出重點、難點,詳略得當
主機操作系統課程有一部分內容與學生先修課程“操作系統原理”大致相同,為了在有限的課時里盡量加深學生對主機系統的了解,我們略講這些內容,而將重點放在二個方面:①主機操作系統的優勢和新技術②主機操作系統難點。
例如,在新技術方面,教師重點講主機的虛擬化技術。這項技術從誕生到現在一直不斷發展著,并一直處于虛擬化技術的頂尖位置。除了“操作系統原理”中講到的存儲虛擬化(這部分簡略講解),我們詳細講解服務器級虛擬化LPAR技術和操作系統級虛擬化技術,讓學生明確了不同層次的虛擬化適用于解決不同的實際需求。在教學中,注意引入目前最新的技術發展,如LPAR中新出現的微分區技術,同時將主機虛擬化技術與目前同學們熟悉的x86平臺的VMware和VirtualPC這兩個虛擬機軟件比較,使同學更清楚地明白了不同的虛擬技術以及主機虛擬化技術的優勢。
同樣在教學中重視教學難點。在開發程序時,主機的編譯和調試軟件使用復雜麻煩,學生開始時難于適應。因此我們增加了課時,通過教師精心挑選的不同實例演示編譯和調試過程,同時針對不同的知識點和難點設計實驗題目,組織上機實踐,增加學生對編譯器和調試器的使用強度,使學生很快適應了主機的應用環境。
3引入國際化考核方式
考核方式上,在常規的總成績=期末成績+作業+上機+考勤的基礎上,引入了IBM主機Z01全球認證考試。Z01考試由全球最大的計算機化認證考試服務公司美國Prometric提供,采用英文方式的全球統一試題,主要考核主機操作系統方面的知識,全球認可。學生可免費參加Z01考試,用國際化的標準來考量自己對本門課程的掌握程度。引入國際化考核方式擴大了學生的視野,符合國際化辦學的潮流,同時將來這批學生擇業時,大量的需求來自軟件外包業,而國際化的證書可增加其就業競爭力。
4課外實踐活動
除了重視課堂教學,豐富多彩的課外實踐活動也能激發學生的學習興趣,培養學生的創新能力。鑒于此,利用我校和IBM公司良好的合作關系,我們有意識地引導學生參加課外實踐活動。例如教師鼓勵學生參加IBM全國主機應用大賽,明顯提升了學生對主機的理解和應用開發能力,起到了課堂教學不能替代的作用。在2007年全國主機應用大賽中,我校代表隊成功進入決賽,并取得了優勝獎。為了激發學生學習主機技術的熱情,教師還推薦學得好的學生申請IBM實習生計劃,進入IBM公司主機部門實習,通過和IBM主機團隊的共同工作,學生在技術上突飛猛進,更加激發了其他同學的學習熱情。
5結束語
主機操作系統Z/OS與常用的UNIX、Windows有較大區別,學生鮮有接觸,入門較難。通過在上述四方面的教學改革,我們較好地解決了這一問題,使學生能較快速地初步掌握主機系統,大大增強了學生逐步掌握這一龐大復雜系統的信心,為進一步學習后續的開發課程打下了良好的基礎。
參考文獻:
[1]湯子瀛,哲鳳屏,湯小丹.計算機操作系統[M].西安:電子科技大學出版社,2001.
目前財經類院校在計算機專業人才培養上大都效仿理工類院校,普遍沒有將計算機專業的工程特性與財經類院校的優勢學科相結合,更沒有突出財經類院校的人才培養特色,人才培養目標不明確,這使財經類院校培養出來的計算機專業人才缺乏市場競爭力,不具有競爭優勢。
1.2創新創業教育課程體系不健全,缺乏創新創業的文化氛圍
目前財經類院校計算機專業的創新創業教育研究仍處于起步階段,沒有形成課程結構和體系,缺乏創新創業的文化氛圍。在計算機專業課程設置上,出于專業知識體系完整性的考慮[4],一些難度大、應用面小的理論課程都納入課程體系中,如離散數學、編譯原理和匯編語言等,課程體系“大而全”,學生學的“雜而不精”,課程的設置仍存在“偏重理論知識而實踐訓練不足,偏重學科建設而應用技能不足”的現象,使學生畢業后感到沒有學到什么真東西,其知識泛而不專,無法學以致用,沒有形成使學生獲得創新創業知識技能的課程體系。
1.3師資隊伍缺少工程能力,學生工程實踐能力差
目前,財經類院校計算機專業的教師缺乏職業實踐經驗,技術更新滯后,而計算機專業是個實踐性非常強、技術更新較快的專業,從而影響了教學質量和人才培養效果。另一方面,實踐教學缺乏系統性和整體性,缺少對學生工程能力和職業素質的訓練,致使學生工程實踐能力差。
2財經類應用型本科院校計算機專業學生創新創業能力培養模式
在財經管理類課程與計算機專業課程多學科交叉的課程體系中,應融入創新創業教育理念,構建完善的創新創業教育課程體系,注重創新創業實踐,從知識體系更新、增強動手能力和培養學生職業素質幾方面入手,提高學生的創新創業能力。
2.1合理定位人才培養目標
財經類應用型本科院校的人才培養定位是以實際技能的應用為核心,選擇實際工作中常用的實用技術,引導學生在特定的專業方向深入學習。學校充分利用財經類優勢學科,突出交叉學科特色,培養目標是使學生懂得企業經濟管理的情況下,提高工程實踐能力、創新創業能力和職業素質,讓學生在更好地理解企業經營管理目標的前提下,實現工程項目的開發和管理,成為企業和社會所需的人才。
2.2課程體系建設
學校應充分利用財經類優勢學科,讓學生在主修計算機專業核心課程的基礎上,輔修財經管理類的主干課程,建立一種以工程項目設計為導向、工程能力培養為目標的課程體系。課程體系以項目設計的進程為主線,融入創新創業教育理念,由專業技術核心課程、財經管理類課程和創新創業實踐課程三大部分組成。課程體系既注重學生的創新創業素質和專業技術基礎,又重視培養學生在職場上所需的技能應用,循序漸進地培養學生的實踐能力、工程能力,提高其創新創業能力。課程體系使學生通過經歷項目構思與設計的實踐過程,引導學生在特定的專業方向深入學習,調動學生的自主學習能動性,達到培養計算機應用型人才的目標。
2.3教學模式
2.3.1理論教學理論教學以“項目驅動”為主,以具體的實踐項目貫穿教學,堅持“基于項目的課堂教學”原則,講解課程中的各知識點在項目中的應用,提高學生對知識點的理解和運用能力。
2.3.2實踐教學實踐教學突出課內、課外實踐并與創新創業實踐相結合,進行綜合的創新創業指導,構建“課內實踐+課外實踐+創新創業實踐”一體化的創新創業實踐體系。課內實踐以單元實驗為基礎,使學生鞏固每個知識點。課外實踐以課程設計為目標,在開課初期就把課程設計的綜合項目布置給學生,隨著課程的深入,學生分階段完成綜合項目。以Java程序設計為例,我們在課程教學初期(基礎知識理論授課完成后),從企業引入資深專家給學生講解目前Java語言的應用現狀、應用前景及Java編程思想,調動學生的學習積極性,同時給學生布置實踐項目(課外完成),對學生進行分組,以組為單位完成項目。這樣,讓學生帶著問題以主動的、實踐的方式學習,既培養學生的個人學習能力,又培養學生的團隊合作能力和工程系統分析能力。另外,我們還通過組織校內的技能大賽、大學生全國程序設計競賽、大學生創新創業項目等,提高學生的創新創業意識、創新創業知識積累、創新創業實踐能力,提升創新創業的文化氛圍。
2.4師資隊伍建設
要提高學生的工程實踐能力和創新創業能力,就要提高教師隊伍的工程能力,強化專業教師的工程背景。一方面,可以建立校企深度協作關系,每年選派骨干教師,以技術員身份去企業參加項目研發,實現產學研相結合,提升教師的項目開發經驗和實踐能力。另一方面,從企業聘請有豐富經驗的專家作為兼職教師,由兼職教師完成創新創業課程的講授及創新創業實踐過程的指導,本校專職教師負責創新創業實踐課程的課外輔導。
2.5學生學業評價
研究制定一個課內教學與課外創新創業成果相結合的綜合評價標準。學生學業成績的構成要實行多元化,增加實踐能力和創新創業能力的考核。通過對學生的實踐能力和創新創業能力的評價,讓學生及時了解對知識的掌握和運用情況,既知曉在知識體系中取得的進展和成功,又能清楚不足,找到進一步學習的方向,使考核評價成為一個繼續學習的明燈。
二、大學“計算機專業英語”課堂教學模式與方法創新探索與實踐
1.計算機專業英語課程體系、教學內容以及教學方法的改革。
①不斷充實和創新專業英語課程的教學內容,增強學生的學習興趣。中國教育的傳統模式主要是以教師講授課本的知識為主,課本幾乎成為了學生獲得知識的主要資源。由于計算機專業的特殊性,計算機科學與技術是一個發展速度快、知識更新速度非常快的專業,因此,計算機英語課程的教學內容必須與時俱進。在課程體系和教學改革中,首先應改變傳統觀念,即轉變計算機專業英語只是一門英語課程的觀念。為此,應及時了解國際著名大學中計算機專業的課程內容和知識體系,在吸收國際先進計算機專業教育理念、教育模式、課程設置、知識體系的基礎上,才能合理構造當今我國計算機專業大學生最應學習和了解的先進的英文材料和內容,以加快我國計算機專業知識更新速度,則專業英語所講知識應以計算機傳統知識與常規知識為主,以當今計算機領域科技發展的最新技術和知識為輔,擴充學生的最新知識面,提高學生對計算機技術與科技創新的興趣,這樣既保證了專業英語學科的基礎理論性又體現了學科前沿性。
②實施“以學生為中心”的啟發式教學模式。將教學模式以“教師主講”的填鴨式教學模式轉變為“以學生為中心”的啟發式教學。課堂以講解理論知識為基礎,重視并加強把實際IT項目和理論知識相結合,在不同的情境下倡導學生提出不同的解決問題方案,使學生通過獨立思考,提高學生分析問題與解決問題的能力和專業英語對話的能力。
③改革課堂教學方法,加強實踐環節。在課堂上采用多種形式的教學方法,在課后作業除了小型的題目外,還要求學生在互聯網上尋找相關的資料。讓學生了解到,學習不止是學好課本的知識,通過大量的課外閱讀來豐富自己的知識也是一個有效的學習過程,這樣也可以培養學生獨立的自主學習能力。在計算機專業英語的實踐教學環節中,積極組織學生用英語介紹或研討各人所做過的IT項目,或將若干個學生組成一個小組,由老師引導學生用英語討論如何完成這一項目,并要求學生提出完成該項目的設計方案,論述其問題,闡述各自觀點,并共同討論。通過這一教學方式給學生造成一定的推力,課后學生可以自覺搜集相關的資料,積極鍛煉自己的專業口語和用英語進行項目技術交流和演講的能力。
④創建有效的學生成績與能力的考評方法。目前,計算機專業英語課程的成績評定方法都是采用以筆試為主、作業和考勤為輔的評定方式。這一方法并不能很好地考評學生的綜合的專業英語水平以及在IT項目開發實踐的英語交流能力。如對基礎英語較好的學生,尤其是在英語閱讀和寫作能力方面較強的學生,在英語筆試考試中具有一定的優勢;鑒于這一以“筆試為主、作業和考勤為輔”的評定方法,對于一些英語筆試水平較弱但編程能力、項目開發能力和口語交流能力較強的學生,則難以體現出其本身在英語環境下的項目開發過程的交流能力的優勢,這將不利于對學生的綜合水平的評估和發展。因而,我們建立綜合的計算機專業英語考評方法。考核方法由“考勤+課上回答問題+課后作業+筆試+英語演講”等環節組成。考核中發現學生的英語水平與實際的IT英語綜合運用水平不一致,通過課堂上采用英語會話形式讓學生來熟悉并表述IT項目開發過程的每個環節,課后讓學生搜尋英文資料和會話討論小IT項目,使學生的計算機專業英語的綜合水平有所提高。
2.強化學生的獨立自主工作能力和創新工作能力,開展IT英語在國際IT企業的模擬訓練。目前,我校計算機專業的多門課程都實施了雙語教學,課后由于學生缺乏實際語言環境鍛煉,使得雙語教學效果不甚理想。為此,本項目采用了《IT職業英語》課本。該課本以軟件項目的開發流程為線索,模擬了軟件開發團隊的一系列工作場景。同時我們在課堂上開展了IT英語在國際IT企業的模擬訓練,通過IT英語模擬在國際IT公司環境下完成軟件項目開發項目的訓練,既提高學生英語表達能力又熟悉國際IT項目開發流程,從而使學生熟悉IT公司項目開發的過程,得到技術英語溝通能力、商務英語口語、技術報告寫作能力等技術的綜合訓練與實踐過程,使得學生的綜合英語水平得到一定的提高。
3.注重全面培養,提高計算機專業學生的綜合專業英語素質。學生的綜合素質和科學精神的培養在人才培養戰略中占據舉足輕重的地位。目前,國內、國際的大公司都有自己的公司文化,除了考慮學生專業知識外,學生的獨立思考能力和發現問題的能力等綜合素質也是這些企業考慮是否是一個優秀人才的一個重要因素。學生的科學精神也是公司人力資源考慮的一個項目,培養學生積極樂觀、鍥而不舍、不言氣餒的精神也是人才培養的一個戰略步驟。為了加強我校計算機專業國際化人才的培養,本項目提出需全面培養,注重提高計算機專業學生的綜合素質,可通過組織學生觀看TED等國外優秀的英語演講節目,不僅讓學生了解到國外優秀的科學家、政治家、藝術家的思想、生活、情操、精神,而且對學生的英語聽力的提高起到一定的幫助。
三、項目創新之處
與傳統的教室環境下的協作學習相比,在CSCL平臺下開展計算機基礎課程教學具有以下的優點:1.突破了范圍的限制,打破了學校教育在時間和空間上的限制,能實現不同時間,不同觀點的參與者之間的合作。2.交互具有可控性,在CSCL環境中,協作學習是在搭建的平臺中進行的,教師和學生都在搭建的協作平臺里實現教育教學過程,保證了協作學習過程的穩定。在協作學習過程中,教師可以有意或者無意的參與學生的協作學習過程,給予學生意見、指導等,真正實現教師為主導,學生為主體的教學活動。3.所有資源與資料,包括協作學習的過程都能在協作學習平臺上記錄下來,并能靈活的應用在學生的協作學習過程中,可以給學生在學習過程中提供理論指導。4.由于計算機技術的支持,資料分類、數據計算等繁瑣繁重的工作得以簡化,學生集中精力在分析、決策、探索、評價等高級認知活動中。5.能夠全面創設問題情境,激發學生積極參與、主動探索的主動建構,能更清晰明確的向協作小組展示問題的全貌。6.使用數據庫、多媒體、網絡等現代化的技術手段,使協作學習環境擁有豐富的共享資源,這是傳統的協作學習所無法比擬的。7.教師在協作學習過程中轉變了傳統的角色,是指導者、設計者、咨詢者,教師要掌握學生的協作學習情況,協作學習的進程,以及協作過程的規劃,是學生協作學習的得力助手。
(二)CSCL的特點
1.交互互過程中傳輸的信息是豐富的;交互人數可以變化,可以采用一對一,一對多,多對一,或者多對多的方式;交互的控制權經過設計可以均衡分配;在交互過程中,同步交互或異步交互均可;并且交互過程的信息都是可以記錄保存下來。2.協作性能夠實現信息的共享;通過集體討論、發言實現活動的共享;學習者可以作為組織者,指導者等扮演不同的角色參與協作學習;支持學習者的創造行為;能夠實現對學習過程的控制管理。
(三)CSCL的模式
在CSCL平臺下,開展計算機基礎課程的協作學習過程,通過使用多媒體等工具,將多種信息及學習資源進行整合,學習者是主體,通過各組員之間的交互方式和協作關系不同,將計算機支持的協作學習模式分成了三類,這些模式體現在計算機基礎課程的協作學習的各個環節。1.競爭模式在計算機基礎課程中巧妙的利用學生不服輸的心理,通過刺激強化,促進組內其他成員產生相互促進的競爭模式,從而形成小組內成功的正反饋。如在計算機基礎課程中,對不同學生的作品打分,學生通過成績的競爭,產生正強化,促進積極的競爭,并在接下來的學習過程中,力爭得到優秀。2.合作關系為了完成學習任務,學習者采用相互合作的方法共同完成任務。計算機課程中,通過平臺的小組活動,小組成員協作完成任務,增加小組成員的交流。3.角色扮演在合作和競爭的模式下,小組的成員都是扮演著學習者的身份在學習活動中進行學習,并在小組活動中,轉變角色,從學習者的角色變為教者的角色,換種角度來履行學習活動,每個成員在學習活動中都有一個合理的角色定位。如在計算機基礎課程的協作學習中,小組組長擔任著分配任務,綜合資源等角色,承擔著部分傳統課堂教學活動中教師的角色,在分組活動中起領導作用。教師在協作學習過程中承擔監督和指導的角色,不再是教學活動的主體。
二、設計原則
根據計算機基礎課程的特點,并將黃榮懷教授的CSCL的系統過程作為理論指導,包括學習者特征分析,分組,學習過程和總結評價,明確教學目的,設計CSCL平臺的基本結構。
(一)從計算機基礎課程的實際教學情況出發
CSCL平臺的設計要以滿足計算機基礎課程教學的實際需求為出發點,設計平臺的各個模塊,要在教學過程中實用和適用,在平臺開發前,根據調查學校師生的實際需求情況,開發平臺,并根據調查平臺的使用情況,進一步完善和改進。
(二)明確學習目標,創設情境
根據大學生心理特點和計算機基礎課程的特點,在教學過程中使用符合大學生心理年齡與接受能力的教學方法,使學生在新的教學情境中,激發學習欲望,在平臺中積極主動的思考,與他人互助合作,形成良好的互動關系,完成學習任務。
(三)簡單易用,能夠修改
使用者是大學生,他們對使用計算機都有一定的基礎,每節課程,每學科課程的實際需求是不同的,這就需要平臺是可以修改的,以便適用于計算機基礎課程的教學,并能推廣到其他學科。根據廣大師生的需求和遵循設計原則的情況下,設計CSCL平臺,主要實現的功能有:1.自定義使教師能夠根據學生的學習情況,對平臺的模塊內容隨機的進行調整,更靈活的引導學生積極主動的學習,并根據不同的需求,設計出不同的教學方法。2.分組學習根據學生的學習特征分析,通過后臺軟件處理,將學生的參數作為分組的依據,根據參數的數據采用個性化的分組方式。3.在線討論平臺能對學習的過程內容進行記錄,教師與學生的互動都能給學生帶來反思,并可以根據討論內容進行總結與改正,給學生帶來啟發,產生創新的靈感。學生在協作學習過程中,相互討論,分工,明確學習過程中要達到的學習目標。4.資源共享與挖掘根據學生的計算機基礎能力,提供給學生學習的資源,或提供一些尋找學習資源的方法,讓學生自己發掘可用的學習資源,并且在互助學習的過程中,分享資源。5.作品展示與評價作品完成后,要對每個小組,每個成員所做的努力做出評價,通過全面、多人的評價與建議,激勵學生更加積極主動的參與到協作學習活動中來。
三、系統結構
采用基于瀏覽器/服務器(B/S)的三層體系結構,用戶可以使用瀏覽器訪問協作學習平臺,包括客戶瀏覽器、數據庫系統和應用服務器。無需安裝專用的客戶端,維護及擴展容易,數據保存在MYSQLServer數據庫中,大大提高了數據的訪問速度,如圖1。
四、功能模塊
根據教學、教師和學生的需求分析,設計的CSCL平臺大致分為以下幾個功能模塊:用戶登錄:教師與學生使用不同的登錄方式,學生是使用者,教師是管理者,教師登錄的模塊可以進入后臺進行管理,學生需要有注冊信息才能使用網絡平臺。資源管理及共享模塊:教師可以將本節課程所用到的資料放置到共享模塊,也可以提供其他尋找資料的方法,使學生自己尋找需要的資料并上傳至平臺中與他人共享資源。學生根據需要瀏覽下載資源,或自己發掘資源上傳,教師可以管理平臺中的各類資料、留言、討論等資源,對各種資源進行增添,刪除,修改,提交或瀏覽等操作。分組模塊:在協作學習過程中,根據不同課程的教學,需要分組的情況是不一樣的,提供小組劃分,為協作學習提供支持,并根據不同的情況采用個性化分組、自由結組或隨機分組等方式。小組討論模塊:在協作學習過程中,小組成員通過討論板塊或者網頁版的社會性軟件與其他成員進行在線交流,教師可以管理該板塊,進行回復,添加,刪除,修改等操作,講解新知識,學生可以發表自己的看法,也可以對其他小組的討論進行觀摩并提出建議。作品展示及評價模塊:每個小組將自己的作品通過網絡平臺展示給大家,可以是常見的doc、xls、jpg、bmp、ppt、flv、exe等格式。其他小組可以對該作品進行評價,留言及打分,按照評價量表通過教師評分,小組互評,個人評分進行計分,并且根據打分情況,將優秀作品展示在協作學習平臺的主頁上。系統管理:(1)用戶管理:只有班級成員之間才能進入協作學習的平臺,每個小組成員在登錄前,先要進行實名注冊,并使用昵稱進入到協作學習平臺中,防止學生在使用自由結組的方式分組時,偏向于與自己熟悉的伙伴結組,并在作品評價時,對友好熟悉的小組成員評價過高。教師審核注冊信息,并根據實名制的信息,分析小組成員數據,可以作為個性分組的依據。(2)資源管理:教師可以修改學生提供的各種資源,并且可以根據審查學生提供的各種資源,給學生的注冊賬戶加不同的貢獻分,學生注冊賬戶的等級可以變化,可以在學生自身頁面查詢。通過對學生討論的過程,教師可以在學生陷入困境時提供一定的幫助,并根據留言的內容引導學生的討論,積極主動的學習。(3)分組管理:通過學生的學習能力、個性特征、學習動機等方式,個性化進行量化打分,并根據打分成績進行分組,或者根據教學活動內容的不同,采用隨機分組或自由結組的方式進行分組。(4)系統備份與還原:根據教學情況,定期對平臺的數據進行備份,一旦平臺數據出現問題,還可根據需求還原平臺數據。
五、系統特色
(一)簡單易用
平臺是在調查了教師和學生的需求情況下設計的,所以在計算機課程中,教師只要將一些重要的操作通過演示展示給學生,學生就能掌握使用過程,操作簡單,實用,對于計算機教師,也不用特別的培訓,就能掌握平臺的使用方法。
(二)知識建構
教師可通過對課程文檔的上傳,建構本節課的內容,進行專題知識頁面的編輯,實現對知識的建構。學生通過學習,篩選、整理資源,進行自己本節課的知識建構。
(三)可開發
平臺的各個模塊都不是固定不變的,根據計算機基礎課程的具體要求,可以修改每個板塊或變量,并且根據需求添加或刪除相應的板塊,有利于計算機基礎課程的教學活動的開展。
隨著社會經濟的不斷進步,計算機和互聯網技術的飛速發展,計算機專業的就業卻相反地成為了矛盾的焦點,出現了報考集中就業分散的社會現象。就業壓力的增大,說明原有的教學目標體系、課程體系、知識能力結構已不適應現代企業技術發展的需要。為了改善高職院校計算機專業學生的能力、知識結構,全面提高學生在就業市場上的競爭力,擴大就業面積,培養市場所需要的人才,山東經貿職業學院計算機系進行了“以就業為導向以實際企業工程項目為載體的計算機專業課程改革”的大膽嘗試,在此,結合教改過程談談對計算機專業培養的一些認識。
一、高職計算機專業學生就業市場及定位
當前,IT業已成為占據我國市場三分之一份額的支柱性產業。IT業的迅速發展,與不斷注入的IT業人才有著緊密的關系。IT人才已成為人們心目中高科技的象征。對IT人才,用人單位實際上是有不同的需求層次的,要求掌握的知識結構也各不相同,除了IT基層勞動者(如打字、錄入、生產線組裝等)宜由中等職業教育培養外,我們感到,高職應側重于在如下幾個方面對人才的培養:
1.設計型人才(如網頁設計、平面廣告設計、建筑和家裝設計、綠化工程設計、動畫設計等)。隨著電腦應用的普及深入,各行各業越來越廣泛地使用電腦做形象宣傳、包裝、設計等工作。各類設計型人才作為IT業市場的生力軍異軍突起,其就業市場范圍非常廣、缺口比較大。但隨著電腦軟件的不斷升級,功能的不斷完善與強大,此類型人才由原來的單一型向復合型轉變。如網頁設計人員除掌握專業網頁設計軟件之外,還應掌握圖像處理軟件和網站維護等方面的知識,如果再能掌握后臺技術就成為寶貴人才了。其他如建筑、綠化、動畫設計人才不僅要掌握計算機知識,更重要的還要學習其他相關知識體系。我們認為,復合型人才的培養是高等職業計算機教育發展的重要方向之一。
2.辦公應用型(如文秘、辦公文員、行政助理等)。此類人才在工作過程中需要更多的管理知識,需要人際交往和適應社會的能力。這類工作的主要要求是:熟練掌握應用軟件、有較高的綜合素質和工作責任心。此崗位職能的培養除了要求學生掌握辦公管理軟件,還要學會融通管理知識并切實掌握管理的基本功。
3.網絡型人才。當今計算機的普及與發展之所以如此之快,除其具有強大而先進的功能之外,主要還歸功于計算機網絡的發展。網絡使人與人之間的溝通和交談變得近在咫尺。網絡型人才已成為計算機發展和計算機就業市場上的中流砥柱。此類人才不僅要掌握網絡技術,還要有創新精神和創新能力。
4.開發型人才。作為計算機發展和完善的締造者,開發型人才在IT行業中起著至關重要的作用。在未來幾年當中,我國對軟件藍領和軟件工程師的需求潛力依然很大。
根據高等職業教育的要求及我院計算機專業的特點,我們目前主要培養辦公型人才、網絡人才和開發型人才,同時兼顧設計型人才,下一步在新專業的開設上,我們打算加大設計人才的培養力度。
二、課程改革思路
1.課程改革的指導思想:以職業崗位為目標,重點突出職業技能。分階段劃分教學模塊,按工作崗位確定實際工程項目,以實際工程項目為載體完成教學任務,最終實現學生的就業培養目標。
2.培養目標及課程設置熟悉并掌握計算機工程項目的組織程序,掌握計算機工程項目中的問題解決方法,針對具體崗位.掌握專門技能熟練完成具體工程項目。
依據課程改革的整體思路,我系計算機專業課程的設置是緊緊圍繞培養目標而進行的,強調以培養職業能力為主線,以職業或職業群為基礎,讓學生先接受職業群內共同的基礎教育和基本技能訓練,然后,接受專業基礎理論教育,根據自己的興趣、能力以及社會需要,選擇不同職業或專業方向,學習專業知識,進行職業技能的培訓。使學生既具有較大的就業彈性和適應能力,又具有職業針對性。課程設置總體分成三個模塊。在對職業崗位能力分析的基礎上,根據培養的人才應具有的知識、能力和素質,通過整合,把課程分成既有聯系、又有區別的三個階段來進行。
第一階段,“職業基礎模塊”教學階段。這一階段強調寬基礎,主要學習一些相關職業通用性的必備知識和技能,同時,要進行思想品行、職業道德、外語能力以及其他通用能力的培養和教育。此階段一般不采用項目教學,但也必須把項目教學的精神滲透到每一個教學環節。
0 引言
由于畢業設計是高等教育人才培養方案的重要組成部分,在設計過程中需要學生綜合運用校內外獲得的理論知識及實踐經驗,在老師的指導下獨立的完成。通過畢業設計的實踐訓練,進一步鞏固和加深所獲得的專業知識,培養學生分析和解決實際問題的能力,而且還能夠鍛煉學生撰寫文章的能力。然而計算機專業本科學生的畢業設計(論文)普遍存在著不盡如人意的地方,畢業設計的質量不高,在很大程度上并沒有達到計算機專業畢業設計的目的。
1 畢業設計(論文)質量不高的原因
1.1 學生不夠重視
一方面學生認為畢業設計只是教學環節的一個過程,不管完成的質量如何,都能蒙混過關,學生從思想上沒有引起足夠的重視。另一方面由于擴招,畢業生人數增多,面臨嚴峻的就業壓力,學生不得不將大量的時間和精力投入到找工作、面試或考研中,對畢業設計只能應付了事。
1.2 日常教學與畢業設計沒有有機結合
本科計算機專業畢業設計內容涉及學生綜合運用所學的專業知識的能力,包括算法設計、軟件開發流程、數據庫的設計、程序調試等方方面面。然而在教學過程中由于課程教學學時的限制或缺乏硬件設備等諸多原因,導致課堂教學只能完成最基本的教學任務,學生沒有達到獨立開發系統的能力,在學習過程中,學生很少有機會參與科研項目的研究,不了解系統開發的流程等,導致畢業設計時多數學生不能按要求完成指導老師給出的設計任務或完成的質量不高。
1.3 所選的畢業設計題目不恰當
計算機專業學生的畢業設計題目可以從理論、軟件和硬件等方面進行選擇,然而多數學生由于起點低,基礎比較薄弱,畢業設計做軟件或硬件的較多,進行理論研究的學生很少,我院的計算機專業畢業設計題目一般由兩方面構成,一是指導老師給出題目,并指出題目類型、題目來源、題目主要內容、預期目標、要求解決的問題及重點、題目難易程度等方面的信息,之后由學生進行選題。二是學生自己命題,然后找老師指導完成。不管哪種方式首先都要由指導老師給出任務書,明確給學生提出畢業設計的時間安排 、研究方案和目標、任務要求等,指導教師針對選題提供相應的參考文獻,學生根據指導老師提出的任務書,撰寫畢業設計(論文)開題報告,包括主要研究內容、研究意義及預期目標、擬采用的技術路線、研究方法及步驟等,然而學生在選題時,由于老師給出的題目,理論性強或學生不感興趣。不能進行深入思考導致無法完成。學生自選的題目,由于缺乏經驗,沒有進行切實的調研,所有的功能需求全憑想象完成,導致做出來的成品功能不全毫無應用價值,且題目多為各種類型的管理系統缺乏創新。
1.4 論文寫作不規范
畢業設計后期,要求學生根據其系統的開發過程撰寫出畢業論文。有的學生由于沒有留出充足的時間來寫論文,直到答辯前期才匆忙完成,導致畢業論文大多格式不規范、結構不合理,更缺乏對系統中關鍵技術進行論述,更多是靠粘貼代碼或對系統界面進行截圖來充當篇幅。
1.5 指導老師缺乏責任感
按要求,學生進行畢業設計開題之后,指導老師每周都要與學生交流,了解學生的設計進度,及時與學生一起解決在設計過程中遇到的難點問題,填寫指導記錄,設計中期還要進行中期檢查等相關工作,然而由于指導老師往往忙于教學或科研,加上學生不主動聯系老師、老師也不找學生進行指導,到最后指導老師只是在設計方向和論文寫作上把把關。從而也影響了畢業設計的整體質量。
1.6 畢業設計答辯流于形式
我院計算機專業學生的畢業論文最終成績由指導老師、評閱老師及答辯成績三部分構成,一方面由于學生的僥幸心理,覺得畢業設計做了,答辯就能通過,不重視答辯,對評閱老師提出的修改意見置之不理。另一方面由于本科生數量過多,答辯任務很重,答辯往往流于形式,沒有起到從質量上把好最后一道關的作用。
2 相關應對措施
計算機專業畢業設計質量是衡量教學水平的主要依據,在本科教學中有非常重要的地位和作用,因此要進一步加強本科畢業設計質量的管理。
2.1 加強思想教育
一方面加強學生的思想教育,讓學生深入了解畢業設計的意義、畢業設計的基本過程和研究方法等,讓學生在思想上引起重視。另一方面加強指導老師的思想教育,將畢業設計與教師教學評價掛鉤,從而提高指導老師的責任心。
2.2 加強計算機專業實訓基地建設
加強計算機專業實訓基地建設,穩步發展校企合作基地。一方面通過校企實踐教學基地的建設能夠彌補課堂教學的不足,進一步鞏固和提高專業知識,同時學生有更多機會參與科研,熟悉科研環境及流程,為畢業設計獨立完成系統的開發打下基礎,另一方面指導老師可以通過實踐教學內容,有針對性的為學生畢業設計進行命題,讓老師、學生對畢業設計題目進行雙向選擇。學生結合自己的興趣根據自己需求選擇題目,比如準備考研的學生可以選擇其科研方向相關的研究性題目,為今后的研究生學習奠定一定研究基礎;準備就業的學生,選擇與實際工作相結合,具有實際開發背景的題目,這樣就可以通過畢業設計積累相關的就業實踐經驗,為就業打下基礎。
2.3 加強制度管理
在畢業設計過程中,建立各種規章制度對老師和學生形成約束,規范畢業設計流程,嚴格執行各種檢查制度,制定規范的畢業論文書寫格式,在答辯過程中制定詳細的畢業設計質量監控體系,畢業設計不僅要檢查最終的畢業設計成果,還應該從學生調研、選題、畢業設計和論文完成的過程進行監控,尤其對不合格或達不到指導老師要求的畢業設計作品要嚴格執行淘汰制度,對其進行多次的補答辯,對抄襲、買賣設計或論文的學生進行嚴肅處理,在制度上糾正不良的學風。另外,為調動指導教師的積極性,應該對畢業設計質量高的學生和指導老師給予獎勵。
3 總結
計算機專業畢業設計作為本科教學計劃中的最后一項任務,它承擔著培養學生綜合運用所學知識的技能、是教學中的一個最重要的、無可替代的環節,畢業設計質量高低也是衡量高等教育教學水平的一個重要依據,同時也是提高高等教育人才培養質量、培養大學生實踐能力、創新能力的一個重要實踐教學環節。因此,提高計算機專業畢業設計的質量,意義重大。
【參考文獻】
一、因材施教。恰當選題
選題是畢業設計論文工作的第一步.是高質量完成畢業設計論文指導的前提保證。經過三年多的學習,學生已經具備了從事本專業工作的基礎知識,但相對來說他們的知識結構還是淺層次的,大部分同學還不具有選題、立項的能力,即使能選定題目,也往往難以全面提升自己的能力。教師在選題時,應貫徹因材施教的原則,題目的難度適應學生的實際能力和水平,鼓勵一部分優秀學生有所創造。應該承認,在學習方面,學生是存在差異的,因此畢業設計論文選題難度要有差異性,這并不是一種歧視行為。教師的選題應與自己的科研項目相結合,發揮自身優勢,以更好地指導學生。同時選題也要注意連貫性,可以利用前屆學生的研究成果,在他們的基礎上,繼續作深入的研究。當然,學生不僅僅是以上兩類,但只要掌握了因材施教這一原則,就找到了解決問題的思路。
二、確定選題。先導培訓
課題確定以后.指導教師應給每個同學下達畢業設計論文任務書,以明確整體工作內容、提出明確的技術要求和量化的工作成果要求,包括論文的開題報告及設計的總體方案,論文及說明書的字數,圖樣、實物的數量,按畢業設計論文各階段擬定工作進度,提供必要的資料和數據,列出部分推薦參考文獻目錄等。由多個學生共同參加的課題,必須分別明確各個學生應完成的工作內容和要求。
(1)以培養創新能力為中心的教學目標:要在畢業設計環節中突出加強對學生創新意識和創新能力的培養,首先,就要更新觀念,從思想深處改變對畢業設計作用的傳統認識.對畢業設計的培養目標和教學要求加以改革。明確地提出:畢業設計不再是單純地針對解決專業技術問題能力的培養.而是對學生綜合素質和創新能力的培養。畢業設計不僅是綜合檢測學生近四年學習的效果和水平,也是對已有教學環節的擴展和深化,更是檢驗和發揮學生創造性、開展創新活動的試金石,是學生綜合素質與培養效果的全面檢驗。
(2)以學生為過程主體的培養原則與模式:畢業設計中學生創新能力的培養和創造活動的開展,必須堅持以學生為主體的培養原則。要想學生發揮能動性創造性,首先要使其具有自主性,成為畢業設計過程中的主角,而不是跟在老師后面亦步亦趨的配角。只有當學生切實地感到自己是創造活動的主體,才能激發創造的熱情,全身心地投入創造的過程并關心創造的結果i才能進發出想象力、意志力和創造力。
(3)把握適度的指導方法與強度:把握適度的指導方法與強度在學生選擇了合適的畢業設計題目,有了創新的欲望后,導師給予的正確、適度、及時的教學指導,會成為學生創新設計活動的催化劑、助動力和方向盤。
(4)鼓勵學生的創新行為:學生是一個需要肯定、褒揚,需要體驗成功喜悅刺激的群體,在畢業設計過程中,指導教師的信任和鼓勵會直接影響到學生創新欲望的產生、創造意識的萌發和創造力的實現。以鼓勵為主的指導方法,能夠滿足學生的成功需要,調動他們的積極性.再加以正確的引導.會大大促進學生創新意識的發展和創新能力的鍛煉。
三、過程監控。全面育人
學生進入課題后,對每個人應根據任務書,列出時間表,對畢業設計論文工作進行督促檢查。最后一學期學生課程少,加上找工作、研究生復試等問題,學生心態比較浮躁,檢查督促跟不上,很容易造成畢業設計論文拖后,有的甚至完不成任務。指導教師每周至少應與每個學生保持接觸交流,聽取學生的匯報,檢查進度情況,幫助學生解決畢業設計論文過程中遇到的疑難問題。整個畢業設計論文過程中,要培養學生獨力解決問題的方法和能力:培養他們嚴肅認真的工作態度、勤奮鉆研的優良學風:注重開發學生的創新精神和創造能力,嚴禁抄襲。
指導過程中,應該融思想道德素質教育、業務素質教育、文化素質教育于一體,注重學生素質的全面提高。堅持教書育人,在畢業設計論文指導期間,要對學生進行政治思想、職業道德和紀律教育,嚴格考勤。學生因故請假應督促其按有關規定辦理相關手續。做事先做人,尊敬別人,科學作風,團隊精神等是做事的基本素質要求,要讓學生學習和體會做人做事做學問的各方面事情.要讓學生養成良好的工作習慣。
四、指導撰寫畢業設計論文報告
[中圖分類號] G420 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2016)08-0017-03
一、前言
課程建設是專業建設中的重要組成部分,專業導論課往往在第一學年開設,是學生了解專業、建立專業概念和專業認同的重要課程,對學生的專業學習和發展有著重要的引領和指導作用。[1] [2] [3]
信息與計算科學專業是信息科學、計算科學、運籌與控制、計算機及應用等學科交叉而形成的專業,往往設置為理科專業。多種學科知識的交叉滲透,加上因專業名稱的望文生義,使學生容易產生簡單的認識――“信息與計算科學專業是數學與計算機結合的專業”。這樣籠統的認識可能會導致學生認為該專業“要么學數學,要么學計算機”,至于“怎么結合”搞不清,不重視專業的其他重要方面,甚至連信息與計算科學的專業特點和核心競爭力也模糊不清。
關于信息與計算科學專業課程體系建設的論述已有很多,然而關于該專業大導論課程的研究還不多見。針對上述存在的種種問題,本文認為信息與計算科學專業設置專業導論課程是極為必要的,而且在課程體系中應作為獨立的重要一環。因為作為信息與計算科學(信計)專業的導論課程,需要回答的問題多且必要:信計專業培養什么樣的人才?什么是信計專業?信計的核心競爭力是什么?如何實現?信息處理、應用開發中有哪些數學知識?信息挖掘、信息安全與算法設計的聯系如何?建模能力如何鑄就?計算分析能力怎樣打造?就業崗位對信計的現實要求有哪些?等等。
信計專業導論課的開設需要對信計專業的發展歷史,專業的研究應用進展和前沿有深入、廣泛的了解,通過精選教學內容,使教學內容形成體系,以達到解決學生關切問題、培養學生專業思想、建立學生專業認同、激發學生專業學習興趣的教學目標。教學過程中典型的教學案例對學習興趣的提高有明顯的促進作用,在專業學習中能夠激發學生對專業的興趣,促進學生對專業的理解,特別是有利于學生加深對專業的宏觀認識以及對專業的一些具體方向的感性認識。本文將結合教學典型案例深入剖析信息與計算科學專業導論教學中需要解決的問題。
二、信息與計算科學的直觀印象
信息與計算科學作為交叉學科,和其他一些專業的易混淆性,使得我們必須首先回答什么是信息與計算科學專業,更為緊要的是在大一階段應該如何從直觀的角度來闡述它。我們知道,隨著現代信息計算科學技術的發展,上班考勤甚至上課考勤都有系列的產品可供選擇,常見的考勤機為指紋考勤機器――這是一個很典型的利用信息與計算科學知識和方法進行應用開發的產品。在教學中,類似的案例可以體現信息與計算科學專業各學科之間的交叉滲透,為學生提供直觀的專業認識印象,具體闡述如下。
1.利用該例闡述科技應用開發中,信息與計算科學專業知識的使用流程和涉及的課程知識。指紋考勤機首先要采集被識別人的指紋信息,并以此作為樣本;預處理后把樣本信息存儲為向量或數據,通過建立樣本的特征提取模型,進行特征提取;之后輸入建立的識別模型,對待識別的指紋進行計算識別;接下來是針對硬件的編程實現和測試,最后再植入匹配的設備或者網絡傳入后臺系統,完成系統測試,投入使用。由于建立特征提取模型和識別模型的方法很多,快速計算的方法選擇有所不同,這涉及信息與計算科學中許多數學基礎知識和數學建模方法等。總的來說,考勤機的工作流程可以歸納為5步:(1)信息采集和預處理;(2)特征提取和識別模型;(3)識別、計算分析;(4)編程實現;(5)植入硬件。分別講述其中各個環節可涉及的專業課程:信息采集和預處理可涉及高等代數、概率統計等課程;特征提取和識別模型可涉及高等代數、數學分析、概率統計、運籌優化、數學建模等課程;識別、計算分析涉及高等代數、數學分析、運籌優化、數值分析等課程;編程實現可涉及程序設計語言、算法設計、軟件開發測試,等等。這樣結合專業課程知識與應用實例的詳細講解,易于讓學生了解信息與計算科學專業知識的應用流程,使學生對信息與計算科學專業知識有直觀的認識。
2.利用該例闡述科技應用開發中,信息與計算科學中各個學科的交叉滲透。如前所述,由于一個產品的開發可能涉及的知識點很多,可采取的模型方法也是多種多樣,這些知識之間的應用就會有交叉。例如,特征提取、識別模型的建立有可能用到信息處理的數學基礎,這時又需要考慮該模型是否能設計出快速的計算方法來滿足實際計算速度的要求;識別模型的實現最后需要計算機編程來完成,這又涉及合適的模型、快速的算法和良好的程序設計之間的協調融合。當然,完整的產品設計還需要考慮到采集設備的精度、程序植入等其他學科的知識。這樣講解,學生就會對信息與計算科學知識的交叉有較為宏觀的認識。
3.啟發學生對信息與計算科學中的相關問題進行思考。
(1)指紋樣本信息采集是很微妙的事,如果當采集一個樣本的次數太多,超出了很多人的承受范圍,比如一個手指的指紋采集超過了三次,這樣產品的便利性、應用性和競爭力就值得懷疑了。因為通常情況下,我們很自然的認為事不過三為好。那么,如何以最少的采集次數達到要求的識別效果?這就是值得考慮的問題。
(2)如何提高產品的識別效果(正確識別率),提升產品質量,這除了與團隊的專業知識相關以外,還與獲取知識的能力有很大關系。例如能不能利用已有的專業知識積累從現有的國內文獻中獲取最新的技術信息,能不能利用國外的技術文獻,等等。這些都是由典型案例所延伸出的值得思考的問題。這些問題有利于開拓思路,使學生對將來的工作和研究研發空間充滿期待。
三、信息與計算科學專業的核心競爭力
信息與計算科學是由多個學科專業合并和綜合而來的,其重視基礎能力,培養能解決實際中信息與科學工程計算應用問題的寬口徑專業人才。考慮到專業的名稱與計算機、信息工程等專業有相似之處,專業導論課程需要闡明該專業與其他專業,特別是一些計算機科學專業、信息工程專業和數學與應用數學專業之間的區別。因此,信息與計算科學專業課程的核心是什么?專業人才的核心競爭力是什么?這兩個問題是無法回避的。針對這些問題,除了上述案例,圖像(信息)的壓縮處理也是一個很直觀的例子。利用圖像壓縮,可以給學生展示壓縮編碼技術、壓縮的算法、軟件開發等,這涉及信息編碼、密碼學、算法設計能力、應用開發能力等。結合這些案例,我們信息與計算科學專業并不是單純的涉及數學基礎課程、建模能力、算法設計或者計算機科學其中的某一方面,它的核心競爭力在于“數學基礎與建模能力、計算分析與算法設計、程序語言與應用開發”這三者的有機融合。單單講某個方面還不足以稱之為專業的核心競爭力。因為專業人才的定位是解決信息與科學工程計算的應用問題,這些實際問題本身與這三方面多有緊密的聯系,單強調某一方面或重視某一模塊容易和上述一些類似名稱的專業混淆。因而,與這三方面相關的數學基礎課程有數學分析、高等代數、解析幾何、微分方程、概率統計等;與這三方面相關的一些專業課程需要凝聚成為專業的核心課程,如數值分析、離散數學、程序語言、數學建模等。
四、信息處理、應用開發中的數學知識
信息與計算科學專業的大一新生對就讀該專業充滿了憧憬。他們能發現數學基礎的老三樣(數分、高代、解幾)但看不到信息和計算的影子,看不出專業的特征和特色,這就需要專業導論課程加以引導。選取信息處理和應用開發中的相關案例來闡述數學基礎知識在解決這些問題中的重要作用,可以使學生對數學基礎知識與實際科學工程問題有直觀的印象,這對學生下決心打好基礎,投入前期課程學習有著重要的作用。如選擇圖像處理中的修補算法、游戲開發中憤怒的小鳥的技術含量為講述案例,則這些應用案例就可結合數學基礎知識來闡述。
1.圖像處理中的修補算法。圖形圖像的基本處理分析方法,如傅里葉分析可選擇進行更為全面的介紹,介紹其在工程領域、數字信號處理、醫學領域的廣泛應用。這樣來看,大一開始學習的分析類課程作為專業的基礎課程確實是名符其實。圖像圖像處理的修補涉及優化模型和優化算法、算法的復雜性等,而這些基本的模型形式――在一定約束要求的前提下,求目標函數的極小值,容易使學生對開始學的分析課程的導數與極值、矩陣等基本知識聯系起來。
2.憤怒的小鳥的技術含量。應用開發形式多種多樣,游戲開發是一種有趣生動的開發過程,許多游戲開發又與數學基礎知識有緊密聯系。因此,選取其中的典型案例進行介紹,容易激發學生的學習興趣,促進學生對數學知識在應用開發中作用的理解。如該例涉及的物體碰撞檢測和連續碰撞檢測與向量及運算、旋轉矩陣、線性變換等數學基礎知識,可以由此進一步介紹物體的移動、壁障和尋路等游戲開發中常見的智能化算法,這些都將和許多基礎知識緊密結合。
五、信息挖掘與算法設計
信息與計算科學專業人才應具有處理實際中信息與科學工程計算問題的能力。當前大數據處理涉及的信息挖掘的相關內容,與信計專業有天然的聯系,特別是挖掘目標的設置、隱含信息的挖掘模型的建立和使用、模型的求解、算法性能分析等,與信息與計算科學中的計算能力、建模能力、程序設計等核心能力模塊要求相連。這方面的熱點案例很多,如可選阿里巴巴大數據競賽、2012年和2015年深圳杯全國大學生數學建模夏令營B題進行展示,其中阿里巴巴大數據競賽可聯系到機器學習算法等。講述這些典型的熱點應用案例,對學生了解專業課程和專業的內涵有重要的指導作用。
綜上,通過梳理信息與計算科學專業導論教學中一些需要澄清的問題,根據教學實踐,從典型案例的視角對這些問題設置的必要性和解決方式進行了分析和探討,剖析了這對于促進學生對專業內涵的總體把握、了解專業應用領域、品味專業學習價值的有益作用。
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