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序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇計算機編程開發(fā)培訓范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)14-3349-02
應用型人才培養(yǎng)是教學應用型本科院校的根本任務。計算機專業(yè)“一專多能”應用型人才培養(yǎng)體系創(chuàng)新研究與實踐,是我系近年來進行的一項教育教學改革研究;目前,已顯著地提高了我系計算機科學與技術、網絡工程專業(yè)學生的培養(yǎng)質量,并獲學校第三屆優(yōu)秀教學成果一等獎。其中,我們根據“一專多能”培養(yǎng)目標要求,通過Java系列課程教學的實施,提高了學生的就業(yè)能力,并使Java應用方向系列課程教學成為我系的專業(yè)特色[1]。計算機學科內容特點是理論性強、實踐性強、發(fā)展迅速。作為教學應用型本科院校計算機專業(yè)教學一線的教師,我們在針對計算機程序設計教學所進行的教改研究與實踐過程中,按照人才培養(yǎng)要適應國家和社會發(fā)展需要,要注重“學思結合、知行統(tǒng)一、因材施教”的要求,主要進行了以下改革,取得了較好的效果。
1 引入Android開發(fā)教學
對于教學應用型本科院校計算機專業(yè)教學來說,課程凸現“應用性”設置,將市場現實需要與學生未來發(fā)展聯系起來,有利于學生成材。目前,基于Android 的移動應用開發(fā)已經成為軟件開發(fā)中新的熱點和發(fā)展趨勢,其前景廣闊,但在計算機專業(yè)開設相應課程的高校并不多。其中,部分學校在Java SE課程中以一個章節(jié)的內容介紹了Android開發(fā),也有部分高校將Android開發(fā)作為一門課程來開設。前者課時不多,通過教學,學生對Android開發(fā)的技術與方法有了一定的認識和了解,但還缺乏在開發(fā)實踐中加以應用的訓練和能力;后者使學生在Android開發(fā)的理論學習和實踐訓練方面得到增強,但將其作為一門課程開設似乎又沒有必要,因為像Java數據庫開發(fā)、Java網絡編程開發(fā)這些內容,作為Java SE在數據庫、網絡領域的應用,均是以Java SE課程中某一章內容的形式出現,并且教學效果也不差。通過分析研究Android開發(fā)的技術與方法,我們看到,Android開發(fā)作為Java SE在移動開發(fā)領域的應用,學生需掌握的內容較Java SE在數據庫、網絡領域的應用要多,因為它包含了Android的體系結構、程序開發(fā)模式、服務操作、網絡傳輸等各個領域的應用技術,但若將其必須的基礎作為Java課程中一章的內容,再選取其中核心、最重要的組件(包括其應用)作為另外一章的內容進行教學,則可達到以不多的課時讓學生得到較大收獲的效果,為進行Android開發(fā)奠定基礎。
在我系開設的Java系列課程中,“面向對象原理與Java實踐”課程所教學的Java 內容,屬于Java SE 部分。在課程的后期,我們以兩章內容的形式分別講授Android開發(fā)技術和方法、Android開發(fā)應用:在前一章里講授Android的體系架構、Android開發(fā)環(huán)境搭建、Activity程序的組件及其與操作類的對應關系、一些基本控件的使用、四種布局管理器和Android事件處理;在后一章里結合實例講授Intent、Services、Content Provider三個組件的使用,學生藉此可以進行一般的Android應用開發(fā),并具備了進一步深入學習及應用開發(fā)的基礎,拓寬了就業(yè)面。
Android項目開發(fā)難度不大、周期較短,學生對之既有濃厚的興趣,又可以通過Android項目實踐來提高自身的動手能力,可真正做到理論與實際相結合,學以致用。
2 以軟件設計競賽為實踐平臺
實踐證明,引導和組織學生參加項目開發(fā)活動,可有效培養(yǎng)和提高學生的實踐能力。但由于學生眾多,項目和參與項目開發(fā)的人數畢竟有限,因此多數學生并不能通過參與項目開發(fā)活動來提高實踐能力。目前,各項計算機軟件設計賽事逐漸增多,通過組隊參加軟件設計競賽鍛煉和提高學生的實踐能力,可以很好地解決這個問題。軟件設計競賽通常需要提交原創(chuàng)的軟件作品,作品需要具備思維的新穎性、技術的先進性和成果的實用性等。軟件設計競賽面向所有學生提供了一個充分展示自我專業(yè)水平的實踐平臺,其獲獎證書可證明學生的專業(yè)能力并提高學生的就業(yè)質量,能吸引相當多的學生投入其中。學生通過參賽,關注軟件技術的發(fā)展動向,啟迪思維,采用新的軟件開發(fā)方法與技術,實踐能力可得到有效提高。
我們在Java系列課程的教學過程中,第一個學期結合“面向對象原理與Java實踐”課程的進行,引導和組織學生關注和參加部分軟件設計競賽如“廣東省Java程序員競賽”;學生學習Java的興趣進一步激發(fā),開始了解、學習新的軟件開發(fā)方法與技術,在編程實踐能力提高方面邁出了第一步。第二個學期結合“Java Web應用編程基礎”課程的進行,指導學生根據部分軟件設計競賽如“廣東省‘高校杯’軟件作品設計(本科組)競賽”、“粵港澳大學生計算機軟件應用大賽”的特點和要求,利用新的軟件開發(fā)方法與技術編程參賽,學生的編程實踐能力與創(chuàng)新能力得到提高。第三個學期結合“Java開源架構技術”課程的進行,指導和組織學生參加一些軟件設計競賽如“‘中國軟件杯’大學生軟件設計大賽”等,學生的求知欲望進一步激發(fā),專業(yè)水平和編程實踐能力得到進一步提高。之后,進一步組織學生參加多項軟件設計賽事。
指導學生本著“重在參與,共同提高”的態(tài)度參加競賽,學生在一個良好的、積極鉆研的氛圍內,通過不斷地實踐鍛煉,可望最終成為適應國家和社會發(fā)展需要的合格人才。
3 在Java三大應用領域著力
目前,Java在基于android的移動應用開發(fā)、企業(yè)級應用開發(fā)和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)這三個領域有著廣泛的應用,并且應用前景良好。在這三個領域從事軟件開發(fā),對應地需要掌握Java SE + Android、Java EE和Java ME三個方面的知識和技術。雖然Java 應用廣泛、學生就業(yè)面大,但是對該類人才需求旺盛的IT企業(yè)卻很難招聘到合格的Java 開發(fā)人員;最根本的原因是許多計算機類專業(yè)的畢業(yè)生在就讀期間沒有掌握實用的技能與經驗,距離企業(yè)的實際用人需求有較大的差距[2]。造成這種現象的原因是Java 技術框架龐大,開發(fā)周期較長,開發(fā)成本較高,知識與經驗靠積累,學習和使用的門檻較高,學生要真正掌握并熟練應用,還需要一段艱辛的學習和訓練歷程。我們在計算機專業(yè)“一專多能”應用型人才培養(yǎng)體系創(chuàng)新研究與實踐教改項目中通過實施Java系列課程教學,將Java技術框架龐大的內容進行了分解以降低學習和掌握的難度。在進行Java系列課程教學時,項目內容被引入教學之中,同時,不斷根據學生的興趣和擅長,引導和組織學生成立學習小組或興趣小組,針對所關注的領域,深入學習探討相關技術和方法,并積極參與項目開發(fā)和軟件設計競賽,進一步提高學生在這些應用領域的專業(yè)水平和就業(yè)競爭力。
我系Java系列課程教學分為幾個學期逐步進行。配合Java系列課程的教學,我們在Java三大應用領域引導學生深入學習和實踐。在第一學期進行“面向對象原理與Java實踐”課程的教學時,“學生信息管理系統(tǒng)”、“撲克牌游戲”、“賽車游戲”、“聊天室系統(tǒng)”等軟件作品被引入教學之中;學生被Java的魅力所感染,并激發(fā)學習Java的興趣。然后因勢利導,鼓勵和組織學生成立Java學習小組或Java興趣小組進行組內學習討論,并引導學生關注和參加“廣東省Java程序員競賽”。通過此舉,促進了學生Java技術和水平的共同提高。在第二學期進行“Java Web應用編程基礎”課程的教學時,“文件上傳下載系統(tǒng)”、“簡易郵件收發(fā)系統(tǒng)”、“購物車系統(tǒng)”、“博客系統(tǒng)”等中小項目被引入教學之中,豐富了學生的實踐內容;同時,學生也已具有了一定的Java開發(fā)基礎,部分學生開始參與Java項目開發(fā)活動,部分學生開始進行Java SE + Android應用開發(fā)的深入學習與實踐。此時,進一步組織學生成立參賽團隊,采用已掌握的Java SE、Android、Java Web開發(fā)方法與編程技術參加“廣東省‘高校杯’軟件作品設計(本科組)競賽”、“粵港澳大學生計算機軟件應用大賽”等競賽。通過以上舉措,學生在Java桌面系統(tǒng)開發(fā)、基于android的移動應用開發(fā)、Java企業(yè)級應用開發(fā)領域的編程實踐能力及創(chuàng)新能力得到了鍛煉和提高。在第三學期進行“Java開源架構技術”課程的教學時,“XX 培訓中心管理系統(tǒng)”、“網絡硬盤”、“論壇系統(tǒng)”等大中型項目被引入教學之中,進一步鍛煉和提高了學生的實踐能力;此時,學生已基本具備了在Java三大應用領域進行開發(fā)的基礎,通過與更多的企業(yè)和單位合作,讓更多的學生參與項目開發(fā)活動,同時,指導和組織學生組隊參加“‘中國軟件杯’大學生軟件設計大賽”等競賽。通過以上舉措,使學生具備了扎實的專業(yè)功底,有了更強的就業(yè)競爭力。
4 結束語
我們針對計算機程序設計教學所進行的提升學生編程技能的教改實踐,主要體現在緊跟軟件開發(fā)中新的熱點和發(fā)展趨勢,加強“理論與實踐相結合”、“課內與課外相結合”,實現因材施教這幾方面。目前,計算機專業(yè)進行Android開發(fā)教學的高校很少,而同類院校幾乎沒有。通過引入Android開發(fā)教學,激發(fā)了學生的學習熱情,并使學生掌握了新的編程技術,提高了實踐能力,且真正做到學以致用。在今年4月結束的校第5屆大學生計算機設計大賽中,我系2010級學生創(chuàng)作的安卓應用軟件從眾多件參賽作品中脫穎而出,榮獲應用軟件類作品一等獎第一名,被推薦代表我校參加全國計算機設計大賽。以競賽為實踐平臺,通過一系列軟件競賽的磨練,眾多學生的實踐能力得到提高。近幾年,我系學生參加廣東省高校杯軟件設計大賽,所獲獎項逐年增多,競賽成績逐年提高。通過在Java三大應用領域引領學生深入學習和實踐,進一步提高了學生在這些應用領域的專業(yè)水平和能力,從而增強了學生就業(yè)競爭力,并使我系Java應用方向系列課程教學的專業(yè)特色更為鮮明。我系2010 屆畢業(yè)生中有5 人進入了廣州某知名軟件公司從事Java 開發(fā)工作,因工作表現突出,該公司這兩年每年都給我系畢業(yè)生提供20個Java就業(yè)崗位[3]。我們所進行的提升計算機專業(yè)學生編程技能的教改實踐,已產生了一定的成效。
參考文獻:
【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A
【文章編號】0450-9889(2015)09C-0033-03
全國軟件專業(yè)人才設計與開發(fā)大賽作為一項全國性的競賽活動,目的是為推動軟件開發(fā)技術的發(fā)展,促進軟件專業(yè)技術人才培養(yǎng),向軟件行業(yè)輸送具有創(chuàng)新能力和實踐能力的高端人才,提升高校畢業(yè)生的就業(yè)競爭力。因此,探討這一競賽平臺究竟給軟件專業(yè)教學帶來了哪些積極的作用、如何促進專業(yè)教學等問題,對專業(yè)教學的改革有非常重要的意義。
一、計算機軟件專業(yè)教學中存在的問題
(一)課程安排模塊化,連貫性不強
表1是計算機軟件專業(yè)主干課程的安排情況表,表中看不出專業(yè)課程的教學主線,更看不出學生應該學習的主要專業(yè)知識和專業(yè)技能。第一方面,第一個學期程序設計基礎,第二個學期C語言程序設計,第三學期C#程序設計基礎,程序設計基礎課程占了三個學期,且還開設了不同的語言,導致學生在編程入門基礎學習無所適從。第二方面,第二個學期的課程共有4門,學時都差不多,第三個學期除網頁動畫設計外,其余4門課程學時也差不多,課程雜,體現不出技術主線和學生軟件編程知識能力的逐步培養(yǎng)和形成。第三方面,課程模塊化,連貫性不強。看不出第二個學期的所學對第三個學期的課程學習有什么幫助和知識技能的積累。這樣的課程安排違反了學生學習軟件編程開發(fā)技術的認知規(guī)律,導致學生學習不系統(tǒng),在實踐操作時無從下手,最簡單的程序都寫不出來。同時也對學生的自信心造成打擊,覺得自己很差,失去學習興趣,以后上課就開始不聽,接著就是聽不懂,最后干脆曠課在宿舍玩游戲的惡性循環(huán)局面。
表1 軟件專業(yè)主干課程安排表
(二)缺少讓學生自我展示的平臺,學生找不到學習的成就感
首先,計算機類專業(yè)不像藝術類等其它專業(yè)那樣具有很強的現場觀賞性,沒有很多競賽平臺讓學生展示自己的專業(yè)技能。針對軟件專業(yè)學生舉辦的競賽僅有ACM國際大學生程序設計競賽,作為國際性大賽,ACM不分本科組和高職高專組,難度比較大,不適合高職高專學生參加。因此,行業(yè)社會就缺少讓高職高專計算機軟件專業(yè)的學生自我展示專業(yè)技能水平的舞臺。其次,計算機軟件專業(yè)課程多,銜接性強,難度大,很難像藝術類等其它專業(yè)那樣,單獨學習完一門課程就可以設計出精美的作品。軟件專業(yè)的學生需要學完很多門課程后,經過不斷的動手編程實踐,積累一定經驗才可能設計開發(fā)出相應的程序作品。所以,在專業(yè)教學上沒有舉辦過學生作品展,更不用說舉辦學校層面的作品展。缺少了行業(yè)社會和學校兩大重要展示平臺,學生在學習上很難找到學習成就感。
(三)為了照顧大多數學生,缺少對拔尖學生的培養(yǎng)
由于招生政策的問題,高職學生之間的差距比較明顯。特別是補錄的學生,在基礎和學習能力上與正常錄取的學生又有一段差距。而在正常的專業(yè)課堂教學活動中,面向的是大部分學生,因此,在制定課程教學目標和確定教學內容時,要兼顧大部分學生的學習能力和接受能力。這樣,無形中就降低了專業(yè)課程教學內容的深度和教學目標的高度。而后果就是導致少部分拔尖學生在課堂上“吃不飽”,不能學到自己想學的知識內容,不能提高并達到自己應有的專業(yè)技能水平。
二、利用全國軟件大賽競賽平臺促進計算機軟件專業(yè)教學的優(yōu)勢
參加競賽實踐證明,通過引導學生參加全國軟件專業(yè)人才設計與開發(fā)大賽,能促進學生對專業(yè)知識和技能的學習,能較好的解決上述專業(yè)教學過程中存在的問題,具體表現在:
(一)通過競賽培訓引導,增加學生自主學習能力
為兼顧大多數學生學習制定的人才培養(yǎng)方案,在課程安排上就多開設些相對容易掌握的技能課程,讓在編程方面可塑性不強的學生能掌握一些其他專業(yè)技能,增強這些學生的就業(yè)競爭力。為了解決這個問題,讓學生參加全國軟件專業(yè)人才設計與開發(fā)大賽是一個有效的解決途徑。在準備競賽的過程中,按競賽考綱的要求安排專業(yè)教師對學生進行全程輔導,對學生難以掌握的知識點進行詳細的講解。在專業(yè)教師的輔導下,學生可按競賽知識技術路線進行系統(tǒng)有效的學習。經過一段時間的學習,學生便可以入門編程,找到編程應用于實際的快樂。有了興趣,學生就會根據自己的興趣點,制定自己的學習目標,根據目標,制定學習計劃和多方獲取學習資料,利用課余時間刻苦鉆研,多做多練,積極促進了教學的教學工作,很好的彌補了課程安排和課堂教學上的不足。
(二)搭建讓學生展示自我技能水平的舞臺
以參加全國軟件專業(yè)人才設計與開發(fā)大賽為契機,首先,在選拔參賽選手時,就建立了一次學校范圍內的、讓學生自我展示專業(yè)技能水平的機會。在校內設置選拔賽,只有在選拔賽中取得優(yōu)秀成績的選手才有資格報名參加全國比賽。其次,全國軟件專業(yè)人才設計與開發(fā)大賽再次搭建了一個全國性的大舞臺,讓高職軟件專業(yè)學生能有機會與來自全國各地的同行同臺競技,真正檢驗自己的專業(yè)技能在全國同行中處于什么樣的水平,看清自我,找出差距。同時也給他們指明了今后應該努力的方向,激起學習的熱情。看到這個大賽平臺給學生所帶來的積極影響,也促使了教師積極地在教學過程中搭建學生專業(yè)課程作品展。在學生學完相關課程后,給他們布置相應的工程應用項目,然后將作品以多媒體展廳的形式盡可能更開放地展出。以此激勵學生努力學習,并從中找到學習的成就感。
(三)推動精英學生的培養(yǎng)
培養(yǎng)高水平的畢業(yè)生是打造一流高職院校的前提,兼顧大部分學生的傳統(tǒng)課堂教學,很難滿足精英學生的學習培養(yǎng)需要,無法實施因材施教的適合高職學生培養(yǎng)的教學方式。全國軟件專業(yè)人才設計與開發(fā)大賽恰好給精英學生的培養(yǎng)搭建了一個很好的平臺。學生通過參加此項競賽,能額外得到老師的培訓指導,進行更多專業(yè)的技能訓練,同時他們能與來自全國的選手比賽交流,一是方便老師發(fā)現自己學校的精英,二是方便學生找到自己與其他選手之間的不足。此外,本大賽有很多知名企業(yè)參與,獲得大賽全國一等獎的選手會直接被這些知名企業(yè)錄用,在企業(yè)資深工程師的指導下快速成長,成為學校的“品牌”畢業(yè)生。
三、利用全國軟件大賽競賽平臺促進計算機軟件專業(yè)教學的具體措施
(一)提高學生創(chuàng)新能力
1.積極探索學科競賽模式的創(chuàng)新。以全國軟件大賽競賽組織為切入點,引入更多的學科競賽,組織更多形式的學科競賽方式。據調查,擴大招生規(guī)模后的高職高專學生普遍喜歡娛樂性強的學科競賽,不喜歡傳統(tǒng)方式的學科競賽。因此,需要在競賽形式上下功夫,創(chuàng)新競賽組織方式,找準學生的參賽興趣點,提高學生的參賽熱情。如各學校可根據自身的專業(yè)辦學特色,舉辦形式多樣、層次不同的競賽,如網頁設計大賽、創(chuàng)意創(chuàng)業(yè)競賽、演講比賽、辯論賽、動畫制作大賽、計算機組裝大賽等活動,積極組織和鼓勵學生參加各種比賽,從多方面來培養(yǎng)學生的自主學習、自主創(chuàng)新和創(chuàng)造能力。
2.建立學科競賽的保障機制。完善的競賽保障機制,是學生得以安心參加各類學科競賽的前提,是老師安心指導創(chuàng)造佳績的保障,良好的競賽保障機制是鼓勵學生參加種學科競賽并取得成績的重要前提。首先要有良好的賽項宣傳機制,讓每位同學務必知曉比賽通知。同時深入學生宿舍宣傳,并通過賽前動員會等手段鼓勵學生參賽,擴大比賽的參賽人數。其次,在整個競賽過程中,學校提供專門的比賽訓練場地和訓練設備,相關經費和政策支持,使參賽學生和指導教師無后顧之憂。最后,對每次參賽進行經驗總結,提高各種比賽的競爭力。
(二)提高學生實踐能力
1.改變原來的教學方式,理論與實踐相結合。高職學生不喜歡照本宣科的純理論知識灌輸的教學方式,喜歡通過實踐的方式去理解和掌握理論知識。因此,在教學上應采用案例教學法,將理論知識傳授通過案例去講解,提高學生的學習興趣。平時布置相應的作業(yè),讓學生多動手,多實踐,積極提高自身的實踐能力。
2.將競賽轉化為教學內容。在程序設計等相關的課程里,將競賽的內容融入到教學內容,在講解理論知識的同時,讓學生明白這些知識的應用,有助于學生消化理論知識,促進實踐能力的培養(yǎng)。
3.建立學科競賽實踐訓練場所。建立如實踐教學創(chuàng)新實訓基地,大學生創(chuàng)客空間等實踐教學場所,開放實訓室和實訓設備,為學生提供自己動手,自主創(chuàng)新的發(fā)展空間,激發(fā)學生的學習熱情。
在職業(yè)教育中,如何提高學生的實踐創(chuàng)新能力是一項重要的課題,也是職業(yè)教育者的教學目標。隨著各種競賽體制的完善,以學科競賽為載體,積極鼓勵學生參加各種(下轉第160頁)(上接第34頁)學科競賽,通過競賽對大學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的作用將會越來越顯著。高職教育必須以市場為導向,培養(yǎng)出更多適合社會需要的人才。
全國軟件專業(yè)人才設計與開發(fā)大賽平臺,為專業(yè)的教學改革指明了方向。從專業(yè)建設角度來說,應該參考大賽平臺的要求,對課程體系進行重新整合,以適應社會對軟件人才的需求;同時通過大賽平臺豐富教學資源,促進專業(yè)的對外交流,加強培養(yǎng)學生的自學能力、分析和解決問題的能力,提高學生的創(chuàng)新能力和就業(yè)競爭力。
【參考文獻】
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[2] 周榮輝,郝曉楓,趙宏宇. 學生程序設計能力培養(yǎng)的思考[J].吉林大學學報:信息科學版,2005(23)
[3] 何迎生,魯榮波. ACM 競賽平臺在計算機專業(yè)教學中的應用研究[J].計算機教育,2009(12)
教學內容的更新
TCP/IP協(xié)議是所有有線和無線網絡協(xié)議的基礎,因此在“計算機網絡”課程的教學內容上以TCP/IP協(xié)議簇為基礎、以Internet為實例,講解計算機網絡的概念、原理和應用。再根據電子信息類專業(yè)的特點以及社會對人才的需求方向分為網絡設備安裝、維護與管理、網絡編程、網絡安全技術、網絡協(xié)議分析與設計等。對于網絡設備安裝、維護與管理的學生,注重加入網絡的綜合布線、交換機、路由器的工作原理與配置、調試以及對各類服務器的管理等。對于進行網絡編程開發(fā)的學生,應加入網絡編程的基本概念、Socket編程、探測網絡的程序的基本原理等知識以及與硬件相關聯的TCP/IP軟件開發(fā),結合實例進行講解。對于網絡安全技術的學生,講解協(xié)議簇每層的工作原理時加入網絡的攻擊原理與防御、加密與數字簽名等網絡安全知識。對于網絡協(xié)議分析與設計的學生,要注重各類協(xié)議的工作原理、數據包的類型等,通過使用網絡仿真軟件仿真各類協(xié)議的工作原理、并使用Sniffer程序捕獲網絡數據進行分析。
教學方法的改進
教學不僅僅是為了向學生傳授某種具體的知識、技能,而是更應該激發(fā)學生的創(chuàng)造力。[5]傳統(tǒng)的課堂教學是以教師為主、學生為輔、你教我學的灌輸方式,為避免這種教學方法的弊端,充分調動學生的積極性,提高學生創(chuàng)新能力和就業(yè)能力,必須使用新的教學方法。1.任務驅動式在準備講解某個知識點時先給學生分配任務。學生通過課前預習查找大量的資料,提煉出自己的思路,帶著這些“思路”參與到課堂教學中,才能更好地激發(fā)學生的創(chuàng)新能力。如講到WWW時,可以先要學生通過查看一些網頁,總結出目前制作網站需要使用的技術、開發(fā)工具、編程語言及如何網站等,在此基礎上撰寫一個諸如班級主頁的設計方案。這樣既能引起學生探究的興趣又能提高學生的自學能力。2.案例方式在教師的指導下,根據教學目的和要求,組織學生通過對案例的調查、閱讀、思考、分析、討論和交流等活動,使學生在教學過程中處于主體地位,激發(fā)其學習興趣,能有效提高學生分析問題和解決問題的能力,加深對基本概念和基本原理的理解,對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和合作能力是極有益處的。[6]如:在講解到ICMP協(xié)議的時候可以用網絡探測器的程序為例,既涉及到了ICMP協(xié)議的功能、數據包的結構、常用網絡命令ping的工作原理等知識,又使用到了Socket編程,這樣既能擴展學生的知識又能激發(fā)學生實踐的興趣。3.項目方式在項目教學過程中,教師只負責項目的概況和相關理論知識的講解,起到指引和輔導的作用。由學生分工協(xié)作成為項目的主體,人人動手,不僅掌握了相關理論知識,而且鍛煉了學生的實踐能力,同時還培養(yǎng)了學生的團隊合作精神,提高了學生的綜合素質。如針對網絡設備安裝、維護與管理的學生,以小組的方式組建一個局域網,首先分配3~5名學生為一小組,并確定一名學生為組長,再在教師的指導下完成。先給學生講授相關的網絡基礎知識,學生在實施項目的過程中針對組建過程中出現的問題咨詢教師。當學生項目完成后,既具備了制作網站、測試網絡等組建網絡的實踐技能,同時又對網絡傳輸介質、網絡拓撲結構和網絡協(xié)議等相關理論知識加深了理解。為進一步拓寬學生的思維,可在此基礎上與所學的其他專業(yè)知識相結合,設計智能家居之類的小系統(tǒng)。
考核方式的多元化
為激發(fā)學生學習的自主性,鼓勵學生的個性發(fā)展以及培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力,更有利于適應市場人才需求,可以建立多種類型的考核方式:第一,傳統(tǒng)的筆試考核;第二,實踐技能考核;第三,項目實施考核;第四,職業(yè)資格技能證書考核。學生根據自己的個性發(fā)展選擇相應的考核方式。傳統(tǒng)的筆試考核,考試的試題根據各方向所側重的知識點來考核。實踐技能和項目實施考核,給定一個主題,讓學生根據之前所學習的知識收集相關資料,完全自由發(fā)揮,體現個性,學以致用。在期末的時候學生提交成果、現場陳述并回答教師或同學所提問題,教師根據成果、陳述和問題回答給出成績。職業(yè)資格技能證書考核,學生通過參加各種與專業(yè)相關并被廣泛認可的資格認證考試,所獲得的證書成績作為該門課程的成績。如:中國計算機軟件專業(yè)技術資格考試和水平考試中的計算機網絡專業(yè)、全國計算機等級考試中的網絡技術及網絡工程師、微軟認證、思科認證等,這樣不但能鞏固和加深對計算機網絡技術的理解,而且能為學生今后的求職和就業(yè)提升競爭力。
師資隊伍的建設
一、加強學科實驗課教學
學科實驗課教學既是對理論教學的驗證、補充,又是培養(yǎng)學生理論聯系實際、增強動手能力和創(chuàng)新能力的重要措施。目前,各高校實驗教學大都使用現成的綜合實驗臺或實驗箱等設備,雖然提高了實驗效率,但是學生卻失去了動手參與的機會。實踐教學要求在實驗課中要努力變驗證性實驗為綜合性和創(chuàng)新設計性實驗。如模擬電子技術、數字電子技術、微機原理與接口技術、數字信號處理通信原理、數字圖像處理、數字語音處理、移動通信、光纖通信、交換技術、信息論與編碼、計算機通信與網絡等專業(yè)課程的實驗不能單純地開展驗證性實驗項目,綜合創(chuàng)新性實驗項目也要占有一定的比例;而電子線路cad(一體化課程)、數字邏輯系統(tǒng)設計、電信儀器儀表(一體化課程)、單片機原理與應用(一體化課程)、sopc技術及應用、c++編程、java語言程序設計、matlab通信系統(tǒng)仿真(一體化課程)、dsp技術及應用、dsp高級語言開發(fā)等課程要求設計性、開發(fā)性實驗或編程題目達到80%以上;并且每門課程的實驗都要求學生要完成實驗報告,實驗成績按一定比例計入學科總成績。
二、實施學科綜合課程設計
課程設計是學習某一專業(yè)學科過程中,對課程的基本分析、計算和設計方法的過程。實施學科綜合課程設計就是面對當前通信系統(tǒng)的復雜性、硬軟件結合的緊密性以及必修課與選修課的相關性,對學科課程進行分類組合和構建課程群的課程設計過程。
1.電子技術綜合課程設計
電子技術基礎課程是信息與通信技術類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。通過模擬、數字、數模混合電路的綜合設計,通過使用電路開發(fā)板、計算機設計和本文由收集整理實際制作相結合的手段,可以使學生進一步掌握電子線路設計的基本理論和方法。
2.單片機課程的綜合設計
單片機課程設計過程是和其他學科緊密結合,不斷實踐、創(chuàng)新的過程。在完成電子技術基礎、數模電、通信線路、單片機等課程后,學生已具備了較多的通信電子方面的知識。在此基礎上,讓學生完成一個與單片機應用相關的項目,設計出一個實際產品,可培養(yǎng)學生的電子信息系統(tǒng)觀和工程意識,提高學生的專業(yè)實踐能力,使課程設計更接近實際產品設計。
3.信息處理類課程的綜合設計
信號處理課程是重要的專業(yè)課程,包括信號與系統(tǒng)、數字信號處理、通信原理、數字圖像處理、語音信號處理等。但是,由于本課程概念比較抽象,許多理論是基于煩瑣的數學理論和數學推導而產生的,學生學起來比較枯燥吃力,也與實際聯系不夠,教學效果不夠理想。考慮到實際硬件制作的難度和成本,根據學校學生的實際情況,在課程設計和教學中,我們主要采用matlab/simulink軟件,按照仿真的方法進行課程設計。這種課程的教學重點并不在于提高學生的軟件編程能力,而主要是讓學生掌握信號處理課程的基本概念、方法、技能及應用。
4.應用軟件編程課程的綜合設計
信息與通信專業(yè)軟件類課程包括基礎層次的“c語言程序設計”和高層次的“數據結構與算法設計(c++版)”“java語言程序設計”“dsp高級語言開發(fā)”等課程。計算機語言系列的課程實踐性非常強,為此在綜合設計中我們重點突出實用性。我們指導學生用所學的一門或幾門計算機語言對一些小型項目進行模擬編程開發(fā),目的在于訓練學生綜合應用所學編程知識獨立完成項目設計開發(fā)的能力,加深對軟件系統(tǒng)的理解,提高其編程水平。實際教學中主要指導學生進行通信網絡編程、網站的開發(fā)設計、開發(fā)網絡小游戲和dsp課程設計等。
三、強化校內外實踐實習
強化學生校內外的實踐實習,就必須建立健全校內外實踐實習基地,密切與企業(yè)和科研單位的合作,共同承擔應用型和技能型人才的培養(yǎng)。校內實踐實習主要包括金工實習(校內金工實訓基地)、電子工藝實習(印刷板制作、收音機組裝等)、現代通信網基礎實訓(學校建立電子實訓中心);校外實習實踐主要包括現代通信網方面的實訓(資金不足可與外校共享現代通信網設備)。要與社會上的電子、信息、通信類的相關企業(yè)、公司密切合作,每年有計劃地組織學生到這些公司企業(yè)進行實地參觀實習、實訓、生產勞動和頂崗實習等。這些實習不僅增加了學生與社會接觸的機會,擴大了學生的視野,而且有效地提高了學生的實踐能力。此外,畢業(yè)前夕也可以讓學生進行畢業(yè)實習,可由學生自由選擇單位見習或學校幫學生聯系單位實習。
四、設置課外學分,開展專業(yè)能力拓展活動
1.開放實驗室
設立開放性實驗室,設立大學生創(chuàng)新性實驗項目,鼓勵參加電子協(xié)會組織以及電子興趣小組的活動。要對學生在開放性實驗室的實踐活動進行跟蹤記錄并納入相應學分制考核。
學生在校期間能夠自覺地到開放實驗室進行實踐活動,并有記錄可查,經開放實驗室指導老師認定,可每學期給與相應課外學分。學生每學期到實驗室完成專業(yè)基礎實驗、設計性和綜合性實驗、在開放實驗室完成設計性項目開發(fā)等活動,也可以獲得相應分值的學分。
2.開展各類競賽活動
要組建大學生創(chuàng)新中心,配備完善的實驗設備,設立多種產品設計和研究課題,由專業(yè)教師全天指導,并邀請相關企業(yè)的經驗豐富的高級工程師作為兼職輔導老師協(xié)同指導學生,學生業(yè)余時間可以隨時去學習、交流、做實驗,鼓勵學生根據自己的特長、興趣和愛好進行研發(fā)。同時,每年可有計劃地組織學生參加全國、全省的大學生電子設計、制作大賽、全國大學生挑戰(zhàn)杯大賽、物聯網大賽等;也可經常組織一些中小型的校內競賽活動。在各類電子競賽中,積極參加并按要求完成任務者可以獲得相應學分;在全省及全國電子設計大賽中獲得名次的,要給予物質和精神獎勵并記錄相應學分。
3.開展專題學術講座
學校要定期為學生開展學術講座。可由本校高學歷、高職稱的人員舉辦講座,也可以邀請外校的知名學者、教授來學校舉行專業(yè)學術講座。講座內容涉及到電子、信息、通信、計算機等最前沿的理論與應用技術,使學生更加深入地了解信息與通信技術的最新發(fā)展動態(tài)。
4.畢業(yè)綜合技能測試
在畢業(yè)前夕,要求每個學生參加畢業(yè)綜合技能測試并獲得相應學分。內容涉及常見電子元器件的識別與使用、儀器儀表的使用、通信電子線路設計、移動通信、程控交換、光纖通信、通信系統(tǒng)仿真、計算機網絡、數字信號處理、數字圖像處理、dsp開發(fā)設計、程序開發(fā)等,幾乎涵蓋了大學四年期間所學的所有專業(yè)基礎課和專業(yè)課。這樣做的目的是為了在學生即將畢業(yè)走向工作崗位之際,對學生進行一次全面的專業(yè)知識與動手能力的考查,使學生更好地適應將來的工作崗位。此外,發(fā)表學術論文、協(xié)助教師進行科研項目研究、參加暑期“三下鄉(xiāng)”社會實踐、參加各類專業(yè)資格考試的學生也應獲得相應的學分。
五、突出畢業(yè)設計
畢業(yè)設計是大學本科生在校期間一次系統(tǒng)、全面和綜合性的實踐教學環(huán)節(jié)。它既是對學生在校期間所學知識和技能的復習、鞏固和提高,又是將所學基礎知識、專業(yè)知識和相關知識綜合運用并解決實際問題的一次實踐,是培養(yǎng)學生獨立分析和解決實際問題能力的一個重要過程,對培養(yǎng)學生的工程實踐能力具有重要意義。因此,畢業(yè)設計的選題應盡可能結合生產、科研、實驗室建設、教學建設等任務,要有一定的先進性和實用性,目的在于強化學生的專業(yè)基礎知識,增強學生的專業(yè)應用能力。畢業(yè)設計選題應力求有益于學生綜合運用多學科的理論知識和技能,以培養(yǎng)學生的綜合能力、自學能力、鉆研探索能力和創(chuàng)新能力等。
畢業(yè)設計的課題類型主要有理論研究型、應用型和工程設計型三類。理論研究型畢業(yè)設計屬于分析仿真研究范疇,其領域包括現代通信、信息技術、電子技術、電子商務等新技術所涉及的最新理論、系統(tǒng)設備部件設計方面的研究、數學模型的建立以及軟件仿真與技術分析等。應用型課題包括軟件開發(fā)型和硬件開發(fā)型。軟件開發(fā)型畢業(yè)設計項目屬軟件技術范疇,其領域包括通信技術、信息技術、電子商務、數據庫等所涉及的應用軟件及系統(tǒng)軟件、協(xié)議、信令、網站、cai課件的開發(fā)等;硬件開發(fā)型畢業(yè)設計項目屬電路設計開發(fā)范疇,其領域包括實現數據、語音、圖像等業(yè)務所涉及的信號處理、傳輸等技術所應用的電路部分、設備部件、控制電路和實驗板開發(fā)等。工程設計型畢業(yè)設計項目屬系統(tǒng)方案設計范疇,其領域包括數據、語音、圖像等業(yè)務的傳輸網絡設計和優(yōu)化、各種通信方式的組網技術、電子商務系統(tǒng)的構建與組織等。
關鍵詞:計算機組成原理;實踐教學;教學改革;課程實驗
作者簡介:袁春風,女,教授,研究方向為Web信息檢索與本文挖掘、多媒體文檔處理、計算機體系結構;張澤生,男,高工,研究方向為計算機體系結構、嵌入式系統(tǒng);蔡曉燕,女,工程師,研究方向為微電子技術、嵌入式系統(tǒng);楊若瑜,女,副教授,研究方向為圖形圖像處理;王帥,男,講師,研究方向為計算機體系結構、嵌入式系統(tǒng)。
1 計算機組成原理實踐教學改革的必要性
計算機組成原理是計算機專業(yè)最重要的核心基礎課之一,在整個計算機專業(yè)教學中起著重要的承上啟下的作用。該課程對于學生完整地理解計算機系統(tǒng)的層次結構,系統(tǒng)地建立計算機整機概念,培養(yǎng)學生對計算機系統(tǒng)的分析、應用、設計及開發(fā)能力,都具有非常重要的作用。
從國內高校計算機組成原理課程的教學情況來看,大部分高校都把它當成一門純硬件課程進行介紹,最多加入一些匯編程序設計方面的內容。對于課程的實驗內容,大多數高校還是停留在驗證性實驗階段,這樣的教學理念和實驗內容,沒有讓學生參與和經歷從高級語言程序到機器代碼、從機器代碼到機器結構的轉換過程,也沒有讓學生針對一個給定的指令系統(tǒng),分析設計出實現該指令系統(tǒng)的計算機基本部件和
完整框架結構,因而,很難使學生能夠真正了解計算機系統(tǒng)的工作原理和硬件系統(tǒng)結構,實驗手段和教學內容與現代計算機技術的發(fā)展水平和實際情況脫節(jié),與國外一流大學相比有很大差距,因此,迫切需要進行教學內容和教學模式的改革探索,特別是實踐環(huán)節(jié)的教學改革。
2 國外一流大學相關課程及其實驗情況
為了更好地規(guī)劃相關課程的課程體系和教學內容,改革現有的實踐教學模式和教學內容,我們對美國幾所一流大學計算機專業(yè)相關課程的實驗情況進行了跟蹤調查。表1給出了對MIT、UC-Berkeley、Stanford大學、CMU這四所大學相關課程的實驗情況總結。這些信息源自這些大學相關課程的最新課程網站[1-7]。
表1 美國部分大學計算機專業(yè)相關課程實驗教學基本情況
從表1可以看出,這些學校開設的相關課程都只要求選課學生具有C語言或同類編程語言的程序設計基礎,能熟練使用計算機即可。MIT的相關課程更偏重于硬件底層,UC-Berkeley的次之,而Stanford和CMU的類似,主要從程序員角度介紹計算機系統(tǒng),更偏向于系統(tǒng)軟件層面。
MIT的相關課程“Computation Structures” 同時面向EE和CS兩個專業(yè)開設;其實驗教學模式是通過各類模擬器實現從門電路特性、匯編、處理器到I/O等偏硬件層面上的分析和設計實驗。
UC-Berkeley的相關課程從2011年開始有比較大的改變,原先的課程名稱為“Machine Structure”,現在改為“Great Ideas in Computer Architecture”;所用教材除了原先使用的一本關于C語言和一本關于計算機組成與設計方面的以外,還將一本關于數據中心計算機系統(tǒng)的教材增加為課后閱讀材料;涉及的實驗項目也有非常大的改變,原先的14個實驗主要分五類:C語言編程實驗、匯編程序設計實驗、流水線CPU等硬件邏輯電路設計實驗、Cache和虛存的模擬實驗、多核多線程編程實驗,改進后的課程實驗增加了云計算平臺上的數據級并行編程(MapReduce)和多線程編程(OpenMP)實驗等,讓學生通過實驗體驗不同粒度下的并行處理技術。
Stanford大學和CMU的相關課程所用教材一樣,實驗內容也差不多,通過一組精心設計的C語言編程實驗,使學生能夠更好地了解高級語言程序轉換為機器代碼的過程,深刻理解底層機器的系統(tǒng)結構(包括指令格式、數據表示、寄存器組織、Cache結構、虛存空間的映射等),提高編制高效程序和調試程序的能力,并為后續(xù)的體系結構、編譯技術、操作系統(tǒng)等課程打下良好的基礎。
通過對MIT、UC-Berkeley、Stanford大學和CMU等多個美國一流大學在相關課程方面教學情況的跟蹤,我們發(fā)現,除MIT由于CS和EE一起開課而使課程內容較偏底層硬件外,其他三所學校相關課程的教學內容和實驗內容基本類似,其教學理念和教學思路也非常相似,基本上都是按照“C語言程序匯編語言程序機器目標代碼處理器結構”為主線組織內容,都是站在計算機系統(tǒng)的高度來闡述計算機硬件系統(tǒng)的結構和設計思想,以程序員的角度來認識計算機系統(tǒng),強調軟件與硬件的關聯,使學生能很好地在高級語言程序、匯編語言程序、機器指令代碼和機器結構之間建立相互的對應轉換關系,以建立對計算機系統(tǒng)的整體認識。特別是這些大學相關課程的實驗內容都和課堂教學內容完全一致,課堂所學內容就是學生需要動手實踐的內容,在考核中實驗和大作業(yè)占有50%~60%的分值,由此可見,國外一流大學對本課程的實踐教學環(huán)節(jié)是非常重視的。
通過對上述幾個大學相關課程的跟蹤調查,我們還發(fā)現,雖然它們的相應后繼課程名稱不同,但課程的實驗內容類似,都要求用硬件描述語言在FPGA上進行流水線處理器設計等實驗,而且基本上以RISC處理器的典型四段或五段流水線CPU設計為目標。這方面的實驗,對EE和CE的學生是必須做的,而對于CS的學生,有些學校則沒有要求必須做。
3 實踐教學存在的問題
目前,國內已經有一些高校的計算機組成原理或同類課程通過借鑒國外一流大學的先進做法,在教學內容和教學模式等方面正在進行改革,取得了較好的教學效果。但是,絕大多數高校基本上還是沿用傳統(tǒng)的教學理念,教學內容還停留在對計算機硬件系統(tǒng)的基本構成和基本設計原理性介紹方面,既不像國外EE或CE專業(yè)開設的類似“數字系統(tǒng)設計”那樣的硬件設計課程,能夠讓學生真正了解如何用硬件描述語言通過FPGA來設計現代計算機硬件系統(tǒng);也不像UC-Berkeley的CS專業(yè)開設的“Machine Structure”那樣介于軟、硬件之間的課程,能夠讓學生深刻理解程序如何轉換為機器代碼并在硬件上執(zhí)行的過程;更不像Stanford大學和CMU的CS專業(yè)開設的COS和ICS兩門課程那樣,能夠讓學生從程序員角度理解計算機系統(tǒng)底層的關于硬件結構和系統(tǒng)軟件的重要概念及其相互關聯。因此,目前大多數高校的“計算機組成原理”課程的教學,既沒能達到培養(yǎng)學生利用現代化工具進行實際硬件設計的能力,也沒有讓學生學會運用機器底層硬件和系統(tǒng)結構知識來開發(fā)高效軟件和調試程序,更沒有通過該課程讓學生建立起計算機軟、硬件系統(tǒng)的整體概念。特別在實踐教學方面,與國外同類課程相比更是相差甚遠。
與國外一流大學相比,國內高校的計算機組成原理實踐教學普遍存在以下幾個方面的問題。
1) 各專業(yè)的實驗要求沒有區(qū)分。
國內絕大多數高校都會把計算機組成原理課程作為計算機所有相關專業(yè)的必修課,但實際上對于不同專業(yè),其教學目標和實驗要求是不同的。國內本科計算機相關專業(yè)設置名目繁多,不同的學校相差很大,有的學校只有計算機科學與技術一個專業(yè),有的學校還有軟件工程、計算機工程專業(yè),還有一些學校甚至還有信息安全、信息工程、計算機應用、物聯網等專業(yè)。很明顯,不同專業(yè)的培養(yǎng)目標是不同的,因而,對于計算機組成原理的實驗要求也是不同的。目前,國內該課程的實驗大部分是功能部件的驗證性實驗和微程序設計實驗,有些學校會有匯編程序設計實驗,也有學校不做實驗,還有少數學校采用EDA方式進行CPU設計等實驗。但是,絕大多數學校選擇實驗內容和實驗方式時,并沒有考慮到不同專業(yè)的不同要求。
2) 和課堂教學內容不能很好配合。
由于傳統(tǒng)的計算機組成原理實驗系統(tǒng)和實驗設備是由公司或其他單位開發(fā)的,無法自主確定實驗模式和實驗內容,因而,很容易造成實驗內容和課堂教學內容不能很好配合的問題,造成實驗效率低下,并且不能很好地起到鞏固課堂教學的目的。
3) 實驗內容缺乏系統(tǒng)性和先進性。
傳統(tǒng)的驗證性實驗通常是在部件級進行驗證實驗,通過插拔連線、撥動開關、編制微程序等方式與實驗系統(tǒng)進行交互,因而無法構建一個完整的計算機硬件系統(tǒng)的綜合設計實驗。此外,絕大多數高校在該課程教學中沒有軟件編程實驗和Cache、虛存等相關模擬實驗。
4) 實驗平臺和實驗手段落后。
沒有采用現代化的EDA工具軟件和CPLD/ FPGA實驗平臺,更沒有像國外大學那樣,利用各種模擬器、云計算平臺、仿真系統(tǒng),以及各種編程開發(fā)工具來進行實驗,導致學生缺乏利用先進工具和平臺進行學術研究和項目開發(fā)的能力。
5) 實驗過程管理和考核機制不完善。
國內實驗系列教師普遍缺乏,而助教制度又極其不完善,不像美國大學那樣,每門課可以配備7、8個,甚至十幾個領助研費的助教,因而在實驗過程管理上很不完善,特別是實驗的檢查、考核和反饋等很難做到像美國大學那樣到位,這也大大影響實驗教學的效果。
4 實踐教學改革和成效
針對目前計算機組成原理實踐教學存在的問題,我們在對美國一流大學相關課程實驗情況的考察研究基礎上,提出了相應的改革思路和實踐教學方案,并在近年來的教學過程中,逐步進行了探索實踐。
目前,我系開設的相關課程是計算機組成與系統(tǒng)結構和專門的計算機組成實驗課程,與國內大多數高校開設的計算機組成原理相比,我們強化了流水線CPU設計方面的內容。其先行課程除了C和C++程序設計課程以外,還有數字邏輯電路及其專門的實驗課程,學生會在這兩門課程中學會EDA設計的基本方法,并具有簡單數字系統(tǒng)設計的基本能力。而計算機組成原理方面的實驗實際上包含了國外類似于數字系統(tǒng)設計課程中的一些實驗。
根據本課程內容抽象、概念枯燥,以及實踐性強的特點,我們采用了編程實驗、硬件設計實驗和創(chuàng)新實驗三階段遞進式的創(chuàng)新型實驗教學方案。為了保證對實驗過程的嚴格管理和加強對學生的指導,我系每年專門招收7~10名碩士研究生組成實驗輔導小組,在每年暑假由實驗指導小組的老師先對他們進行培訓,然后他們再在實驗過程中輔導學生,并對實驗結果進行檢查。
編程實驗是在進行理論課教學的同時要求學生完成的一組實驗。通過編程實驗使學生能從程序員角度深刻理解教學內容中比較抽象的一些概念和知識,例如,機器代碼的表示、高級語言源程序與機器代碼的對應關系、數據的表示和運算、訪存異常(存儲保護錯)、運算結果溢出、大端/小端方式、對齊存放、Cache結構和程序訪問局部性的關系、虛存地址空間的構成、靜態(tài)數據區(qū)和堆區(qū)/棧區(qū)的區(qū)別、系統(tǒng)性能評測方法等,使得課程內容對學生來說不再是抽象、枯燥的概念,而是能夠通過對程序的調試跟蹤,以及對程序運行結果的分析,將這些抽象的概念變成容易理解的看得見的具體數據。這樣,不僅有助于學生對教學內容的深刻理解,而且培養(yǎng)了學生學習本課程的興趣,增強了學生的編程動手能力,特別是將底層機器級概念運用到編程設計和調試中,這對于提高學生編寫正確、高效的程序和增強程序調試能力,是非常有幫助的。同時,也讓他們了解到將來即使不從事計算機硬件設計工作,本課程學到的知識和培養(yǎng)的專業(yè)意識在今后的軟件開發(fā)或計算機科學研究工作中也是非常有用的。
硬件設計實驗是在理論課程結束后的一個學期專門開設的計算機組成實驗課。要求學生用硬件描述語言在FPGA板上進行硬件設計,并最終實現一個實際的流水線CPU。由于在課堂教學內容中加大了對CPU設計、特別是流水線CPU設計的力度,使學生打下了很好的理論和技術基礎。將實驗內容與課堂教學完全結合起來后,改變了原先課堂教學和實驗教學內容脫節(jié)的現象,因此,除了實驗教材外,課堂教學的教材本身也成為了實驗教材的延伸。為了加強對學生的計算機系統(tǒng)尤其是CPU設計能力的培養(yǎng),我們提出并進行了“以流水線CPU設計為核心”的高起點創(chuàng)新性實驗教學改革,采用“基于硬件描述語言和FPGA,以功能部件設計為先導,單周期CPU和多周期CPU設計為過渡,最終實現流水線CPU”的實驗教學方法。學生通過親自體驗從設計、實現到驗證的整個過程,大大加深了他們對課程內容的理解,不僅掌握了CPU設計的理論知識,也深刻理解了整個計算機系統(tǒng)的設計思想和方法,并使所學知識轉化成了運用知識的能力,同時還培養(yǎng)了部分學生對計算機硬件設計的興趣和信心。
創(chuàng)新實驗課是在相關課程結束后對少數對計算機底層軟/硬件設計特別有興趣的學生開設的開放性實踐教學活動。我們意識到,國家迫切需要一批能掌握先進的CPU和系統(tǒng)軟件等計算機核心技術的尖端人才,這是高校計算機人才培養(yǎng)的重要任務之一。基于本課程在計算機系統(tǒng)中的重要核心地位和在計算機人才培養(yǎng)中應起的作用,我們提供了相關的創(chuàng)新實驗室,為這些學生提供全方位的實驗支持。學生可以自主選擇創(chuàng)新項目,實驗室提供相應的實驗平臺和條件,并配備指導教師或研究生助教進行全程指導。目前已經有4、5個創(chuàng)新團隊完成了相應的創(chuàng)新實驗項目,其中包含了江蘇省級重點和南京大學重點創(chuàng)新項目,還有一個團隊設計實現了一個與MIPS32 2.62兼容的82條指令的五級流水線CPU。參加創(chuàng)新實驗項目的絕大多數成員都被保送進了中科院、北大等國內一流大學和科研院所,也有一些同學得到了美國著名大學的青睞,選擇出國繼續(xù)深造。
5 結語
計算機組成原理課程的地位和特點決定了在該課程教學過程中加強實踐環(huán)節(jié)的重要性。國外一流大學都非常注重該課程的實驗教學,實驗內容和手段不斷更新,而且特別注重對實驗過程的管理和對實驗成績評定的公平性。近年來,國內一些大學也開始對該課程的實驗手段和實驗內容進行改革,取得了一定的
成效。但是,大部分高校還在采用傳統(tǒng)的實驗模式與國外一流大學相比差距較大。
我系在本課程的實踐教學方面進行了一些有益的探索,實踐證明,采用新的實驗內容和實驗手段,對于學生全面掌握課程內容、培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力、增強實踐動手能力、提高科技創(chuàng)新意識等各方面都是非常有用的。由于我們實驗改革時間不長,只是處于探索階段,因此,實驗內容和實驗模式還很不完善,特別是編程實驗內容,還有很多典型問題可以設計讓學生進行編程體驗,實驗管理中也還存在很多問題需要解決,包括如何合理評定實驗成績,如何防止抄襲等。此外,如何規(guī)劃銜接好上下游課程之間的實驗內容也是今后需要重點考慮的問題。
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Teaching Reform of the Principle of Computer Organization Lab Course
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中圖分類號:G642 文獻標識碼:A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.06.051
Research on the Model of Order-oriented Cultivated Talents Based on Mainstream Programming Language
XU Leijian, YaNG Chen, waNG Binsheng
(Software College, Dalian University of Foreign Language, Liaoning, Dalian 116044, China)
【Abstract】with the continuous development of the society, the model of order-oriented cultivated talents has been extensively applied to various sectors. In addition, with the expansion and development of software and outsourcing industry, the demand for It practitioners remains stubbornly high, which leads to the rushing growth that students choose It profession or the majors related at universities, thus, resulting in the problems that considerable talents do not meet the demand of enterprises. as a result, it is essential to promote the cooperation between schools and enterprises and maximize the use of talents by boosting the model of order-oriented cultivating. this article will have a discussion and analysis aiming at order-oriented talents cultivating and the developing demand for software industry combined with mainstream programming language currently, to realize the more completed model of order-oriented talents cultivating between software industry and institutions.
【Key words】Order-oriented; Talents cultivation; Institution-enterprise cooperation; Programming language
1 “訂單式”人才培養(yǎng)模式的特征與意義
1.1 “訂單式”人才培養(yǎng)模式的特征
所謂“訂單式”人才培養(yǎng)模式,是指針對用人單位的需求,與用人單位協(xié)商共同制定人才培養(yǎng)方案,簽訂學生就業(yè)合同(即“訂單”),并在師資、技術、設備等辦學條件方面進行全面合作,在學校、用人單位兩個教學地點進行教學,學生畢業(yè)后直接到用人單位就業(yè)的人才培養(yǎng)模[1]。該模式可以在一定程度上解決學生在校學習的職業(yè)針對性、技術應用性以及就業(yè)崗前培訓的問題,是我國當前市場經濟條件下企事業(yè)人力資源開發(fā)的優(yōu)良選擇。
“訂單式”人才培養(yǎng)的根本是通過校企合作突破學校教學只停留在淺層次書本理論的人才培養(yǎng)階段,對教學進一步深化、推進高校教育改革。在大量調研和企業(yè)反饋信息的基礎上,明確崗位目標與技能要求,與用人單位共同完成人才培養(yǎng)計劃,構建全程式、全面合作的人才培養(yǎng)模式。依托行業(yè),發(fā)展專業(yè),在高校教育領域以差異化競爭的定位,明確本專業(yè)的發(fā)展方向。以“面向市場,特色鮮明,培養(yǎng)精英,服務社會”為教學指導思想,培養(yǎng)具有高品德、高素質、精專業(yè)、重實踐,富有創(chuàng)新、進取精神,身心健康,品位高雅,符合市場需求的高技能性人才。進行“訂單式”人才培養(yǎng)模式的探索,符合教育部高等教育的辦學思想,是校企合作的雙贏模[2]。
大力推進高校教學改革,堅持以市場需求為導向,堅持為區(qū)域經濟服務的辦學思路,各大高校加強了教學制度化改革,學習和借鑒國內外先進的職業(yè)教育理念和辦學經驗,建立以勝任崗位要求為出發(fā)點的辦學體系。以服務為宗旨,以就業(yè)為導向,積極推行訂單式人才培養(yǎng),走“產、學”一體化的發(fā)展道路,切實深化教育改革,是高校教育發(fā)展的方向。校企合作、訂單培養(yǎng)有利于做到專業(yè)設置與企業(yè)需求相協(xié)調、技能訓練與崗位要求相協(xié)調、培養(yǎng)目標與用人要求相協(xié)調,校企合作、訂單培養(yǎng)已成為高校教育人才培養(yǎng)的新途徑和新模式。
1.2 開展“訂單式”人才培養(yǎng)的優(yōu)勢及必要性
判斷一所高等院校的教育教學是否成功,主要是看學校所設置的專業(yè)能否適應經濟的飛速發(fā)展以及是否以市場的普遍需求為主導方向,培養(yǎng)出理論基礎扎實,實踐能力突出,能夠學以致用,在未來的工作崗位上能為企業(yè)和社會做杰出貢獻的優(yōu)秀畢業(yè)生。而如今被各大高校和企業(yè)所大力推行和倡導的“訂單式”人才培養(yǎng)計劃,就是本著校企合作的原則,在學生在校期間為畢業(yè)即就業(yè)的目標創(chuàng)造良好環(huán)境,學校與企業(yè)雙方共同培養(yǎng)符合企業(yè)個性化需求的專業(yè)人[3]。這樣不僅企業(yè)節(jié)約了對應屆畢業(yè)生再培訓的成本和時間,學校也培養(yǎng)出了一批具有扎實的理論基礎,并能與實踐相結合的應用型人才,成為未來企業(yè)發(fā)展的人才基地。結合圖1可以看出,“訂單式”人才培養(yǎng)模式針對性較強,可以為企業(yè)節(jié)約大量培訓時間,同時也相對節(jié)約企業(yè)的成本。對于學生而言,在掌握專業(yè)技能的同時,拓寬了就業(yè)渠道,對于畢業(yè)后的工作有很大保障。
對于當代大學生,“訂單式”人才培養(yǎng),是一種理想的人才培養(yǎng)方式。
2 當代主流編程語言的特點與應用
IT行業(yè)經歷了數十年的發(fā)展,各種編程語言也歷經了多次的變革與更替。從初期的Pascal,到曾經主導世界的C,再到如今風光無限的Java、C#,以及逐漸完善的PHP。軟件行業(yè)的發(fā)展,也帶動了編程語言的更替。下面,對當前五種主流的編程語言(C,C++,C#,PHP,Java)進行深入的對比分析。
C語言是一種計算機程序設計語言。它既具有高級語言的特點,又具有匯編語言的特點。它可以作為工作系統(tǒng)設計語言,編寫系統(tǒng)應用程序,也可以作為應用程序設計語言,編寫不依賴計算機硬件的應用程序。因此,它的應用范圍廣泛,不僅僅是在軟件開發(fā)上,而且各類科研都需要用到C語言,具體應用比如單片機以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。
C++是應用最廣泛、成熟、強大、復雜、流行的程序設計語言。目前正在使用的Windows或Linux操作系統(tǒng)的大部分內容均出自C++的程序員之手,C++非常強大近乎無所不能,而C++代碼經過編譯后將成為計算機的二進制代碼的可執(zhí)行程序,所以在兼容性、性能上均為優(yōu)秀。當今如果你學習C++,再配合 WIN32SDK、MFC或是.NET CLR,絕對是開發(fā)桌面程序的首選語言。
C#是新興、易學、強大的程序設計語言,它更像Java完全面向對象,開發(fā)與運行都在.NET Framework環(huán)境中。使用微軟強大的Visual Studio集成開發(fā)環(huán)境,這是快速開發(fā)Windows平臺桌面應用程序的最好選擇。不過C#編譯后的程序如Java一樣是中間語言,運行程序的計算機需要安裝.NET Framework運行環(huán)境,不算大也不算小。但在微軟的.NET推出多年后的今天,它還沒有較好的普及開,可能對你的程序傳播會有一定影響。同時C#也可以開發(fā) 的動態(tài)網頁程序,這是曾經風火多年的 ASP的替代產品。
PHP是目前一種很受歡迎的編程語言。幾乎你現在看到的像是門戶網站、博客、論壇它們除去華麗的外表外,網頁內部的程序與數據處理都離不開動態(tài)網頁技術,而 PHP 正是目前最流行、強大、穩(wěn)健的動態(tài)網頁開發(fā)腳本語言。它的語言風格類似C、Perl,可以集成在 HTML網頁代碼只中,也遵循面向對象,并且易于學習。其實 PHP 還可以開發(fā)桌面應用程序,不過因為它的優(yōu)秀,已主要作為了動態(tài)網頁開發(fā)語言。如果你要學習開發(fā) Web 應用程序,PHP絕對是你的首個選擇。
Java是目前最炙手可熱的編程語言,它是一種可以撰寫跨平臺應用軟件的面向對象程序設計語言。近些年來非常流行且穩(wěn)定,未來生命周期較長。語言風格較為接近C++與C#,而最為人熟知的便是跨平臺性。Java的跨平臺性已得到了廣泛的認可,在計算機的各種平臺、操作系統(tǒng),以及手機、移動設備、智能卡、消費家電均已邁入成熟的生產化。而國內的Java人才需求前景目前也是大好。
3 主流編程語言的“訂單式”人才培養(yǎng)模式規(guī)劃
作為企業(yè)產品的最終生產者,軟件開發(fā)人員有著不可替代的作用。而不同的企業(yè),對于人才的需求也各不相同,各個學校對于人才的培養(yǎng)也有著自己獨特的教學模式。為達到校企共贏的最終目標,給出如下整體規(guī)劃。
3.1 確立合適企業(yè),做好市場調研
“訂單式”人才培養(yǎng),是為了適應企業(yè)的市場需求,培養(yǎng)在校生使之成為符合企業(yè)整體要求的綜合型人才。重點就是要讓企業(yè)參與到學校的教育教學中來,只有讓企業(yè)直接參與人才的培養(yǎng),才能培養(yǎng)出最適合企業(yè)需求的人才。目前,許多國際和國內知名企業(yè),都在開展以校企合作為基礎的“訂單式”人才培養(yǎng)計劃。例如,微軟中國、聯想集團、長城寬帶等等,都在為各個不同領域的不同學校提供相應的培養(yǎng)計劃。因此,做好市場的前期調研,選擇合適的優(yōu)秀企業(yè)作為校企合作伙伴,是整個“訂單式”人才培養(yǎng)計劃成功的基礎。
3.2 根據學生興趣,公開選拔訂單班學員
學校根據企業(yè)不同的人才技能需求,開設適合不同學生的“訂單式”人才班。學生可以根據自己的興趣愛好,自由選擇適合自己的訂單班。學校應采取公開、公平、公正的原則,與企業(yè)進行綜合、全面的生源選拔,最終確定“訂單式”人才班的學員組成。針對開發(fā)人員的選拔,一般需要符合如下基本要求:
(1)掌握一定的計算機相關知識,對軟件編程開發(fā)有濃厚興趣。
(2)初步具備邏輯思維能力,對于基本算法有相應了解。
(3)明確自己的職業(yè)目標,并有良好的誠信品質。
(4)通過學校以及企業(yè)的筆試、面試選拔。
3.3 構建新的課程體系,完善“訂單式”人才培養(yǎng)模式
根據市場和企業(yè)的需求,學生在完成基本課程的同時,需要根據企業(yè)的要求,將課程結構,內容銜接等方面進行推敲。舉例來說,世界知名企業(yè)英特爾公司的校企合作項目,針對嵌入式開發(fā)培養(yǎng)專業(yè)人才,并對在校學生提供基礎課程的教學,提供相應的設備,統(tǒng)一設置相應的課程。整體模式適合各個校企合作組織進行學習。結合上述五種主流編程語言(C,C++,C#,PHP,Java),列出主要核心的課程:
(1)C語言方向:一般應用于嵌入式開發(fā)領域,一般院校會開設:C語言程序設計,Linux下的C編程,計算機組成原理,匯編語言,操作系統(tǒng)概論等。
(2)C++方向需要的學習單元包括:過程化語言基礎,面向對象程序設計,算法模板和STL庫,數據庫知識,Windows多線程技術等。
(3)C#方向:C#程序設計,入門,高級等(根據不同方向選擇較開放)。
(4)PHP方向:HTML,CSS,PHP基礎語法,數據庫知識,后臺設計框架等。
(5)Java方向:Java程序設計,數據庫,HTML,Struts,Spring ,Hibernate的整合開發(fā)等。
4 “訂單式”人才培養(yǎng)需注意的問題
校企合作要以共同提高學生的綜合素質為基本目標,能夠使畢業(yè)生更好的融入社會和企業(yè)之中。其中,一定要注重學生的自由選擇以及對未來的職業(yè)訴求,增強在校大學生對個人發(fā)展目標的認同感。企業(yè)的合理選擇以及課程的合理安排都是能否成功培養(yǎng)出合格人才的關鍵因素。校企合作協(xié)議的簽訂以及個人工作意向的簽訂都是十分重要的。因為學生在畢業(yè)之時無法滿足企業(yè)的需求或者自己為了更好的發(fā)展想從事其它行業(yè),這樣的學生會面臨艱難的選擇,一方面有著協(xié)議的約束,一方面是自己認為更好的選擇,而企業(yè)也會承受不必要的負擔。因此,無論是學校、在校學生還是企業(yè),都應該對人才培養(yǎng)各階段簽訂的協(xié)議進行認真研究,避免由于疏忽而影響整個“訂單式”人才培養(yǎng)計劃,把毀約性降到最低。
5 結束語
“訂單式”人才培養(yǎng)模式符合企業(yè)的用人需求,為企業(yè)節(jié)約了成本,所以在校企合作的過程中,企業(yè)非常關注人才培養(yǎng)的過程和質量,與學校合作的主動性、積極性更高。在IT產業(yè)技術不斷發(fā)展的今天,開展“訂單式”教學符合職業(yè)教育規(guī)律,能夠有效地緩解就業(yè)壓力。校企合作對學校的學科建設也有著積極的推進作用,使學校與企業(yè)真正做到零距離接觸,實現畢業(yè)即就業(yè)的最終目標。因此,“訂單式”人才培養(yǎng)模式是當代教育不可或缺的一條實踐之路。
參考文獻:
目前,國內大多數高校的計算機相關專業(yè)以及相關的職業(yè)培訓學校都開設了基于Java的Web程序設計系列課程,課程包括從入門的Servlet和JSP到更高級的Java EE程序設計。各IT企業(yè)對Web類開發(fā)人員的專業(yè)素質和技能都有較高要求,這就要求高校培養(yǎng)的學生既有夯實的理論基礎,又具有一定的開發(fā)經驗與實踐技能。但是,目前高校培養(yǎng)的學生還不能很好的滿足企業(yè)的要求。
一、存在的問題
雖然Java Web類課程也在不斷的改革,但目前還是存在著不足:一是在傳統(tǒng)的課堂教學模式下,教師在課堂上以課件為藍本說教式的教學,學生被動的接受知識,沒有發(fā)揮學生的主觀能動性,導致學習效果不佳;二是學生光學習了程序設計的基礎知識,但缺乏編程能力訓練,無法獨立設計與開發(fā)應用程序,工程能力不強;三是由于教材的滯后性,學生沒有學習和掌握目前主流的開發(fā)技術,難以達到企業(yè)的用人要求;四是一些計算機相關專業(yè)(比如:信息安全、物聯網等)的Java Web課的學習內容與計算機和軟件專業(yè)的對應課程的內容完全一樣,沒有體現出專業(yè)之間的差異,學生不知道如何將信息安全的技術在Java Web程序中應用。如果能解決好這個問題,不僅有利于學生掌握Java Web開發(fā)的技能,而且能讓學生更加深刻的理解信息安全技術的實踐與應用。
針對上述問題,結合筆者這幾年給信息安全專業(yè)講授Java Web課程總結的一些經驗,提出了一些針對信息安全專業(yè)的Java Web課程的教學改革探索,希望能找到更符合信息安全專業(yè)要求的Java Web課程教學內容、方式和方法,以培養(yǎng)更加符合專業(yè)培養(yǎng)目標和社會需求的學生。
二、教學與實踐內容改革探索
Java Web程序設計系列課程的基礎是Java,所以在課程體系的設置方面要突出Java課程的重要性,加大Java課程的教學量,并且在Java課程的教學內容中要加入JDK中的Java Security包的內容,重點講解Java Security API的架構與應用,這是在后續(xù)的Java Web課程中引入安全內容的基礎。課程的教學與實踐內容改革主要有以下幾個部分。
1.更新Servlet和JSP的最新版本內容。Servlet是Java Web的基礎,隨著Java EE版本的更新,最新的Servlet版本已經是3.x,而目前大部分教材還在講授Servlet 2.x版本的內容。新版本的Servlet在前一版本(Servlet 2.5)的基礎上提供了若干新特性用于簡化Web應用的開發(fā)和部署,這些新的特性包括支持異步處理、支持注解以及可插性等。新的版本必將為Java Web開發(fā)提供更好的支持與應用,所以我們講授的內容也必須隨著技術的發(fā)展而進行更新,否則會導致學生未學到最新的知識和技術,會和用人單位的需求脫節(jié)。
2.設計貫穿全課程的教學項目。引入基于項目驅動的教學內容改革是近年來編程類課程改革的主要方式之一,通過實踐證明這種方式也具有不錯的效果。與其他編程課程的項目驅動教學不同的是,我們的教學項目按照以下幾個要求來設計:①教學項目要按照工程項目的完整流程來進行設計。教學項目不再是按章節(jié)設計的程序案例,而是一個實際應用項目貫穿到教學的全過程。項目按照軟件開發(fā)的基本流程,包含了分析、設計、實現、測試和部署等幾個環(huán)節(jié),這些環(huán)節(jié)的內容與教學內容的各個章節(jié)對應。按照教學章節(jié)講授了編程知識后,應用編程知識開發(fā)實現項目的某項功能,隨著教學內容的不斷深入,圍繞項目開發(fā)的功能越來越多,也越來越復雜。在教學結束時,教學項目也就形成了一個相對完整并具有實用性的項目。學生在此過程中也了解到了所學的知識是如何應用的。同時,具體的應用項目讓學生不再覺得所學的知識是抽象的,也能觸發(fā)學生的學習興趣,引導學生主動學習與實踐。②教學項目中應用信息安全技術,符合專業(yè)培養(yǎng)目標。針對信息安全專業(yè)的培養(yǎng)目標,結合信息安全技術在Web系統(tǒng)中的應用,在教學項目的設計中加入信息安全技術的應用,將學生所學的信息安全專業(yè)課知識與本課程的編程開發(fā)結合起來,體現信息安全專業(yè)知識的應用。比如:學生在密碼學課程學習了散列算法,知道了用散列算法計算一串數據的散列值,以用于對數據進行完整性校驗。在Web系統(tǒng)應用中,還可以用散列算法計算用戶密碼的散列碼,用散列碼替換明文密碼能在一定程度上增加密碼的安全性。其他的信息安全技術比如:防范SQL注入攻擊、基于角色的用戶權限控制等,都能在Web項目中得到應用。在教學項目中加入這些技術的實現案例有助于信息安全專業(yè)學生理解與掌握相關的知識與應用。表1為教學項目中設計的信息安全局技術應用功能。③教學項目中應用主流技術與框架。由于學生是初學者,所以課堂教學講授的都是基礎知識,比如:Java Web開發(fā)基本原理、編程語言基礎等,缺乏主流的框架技術的學習與應用。雖然在現階段學生學習框架技術還有一定的難度,但是一定要在教學項目中加入這些框架技術的應用,并且要將框架技術與課本上的知識進行對應,通過理解基礎知識來理解框架技術的應用,這樣的教學項目才與實際應用項目更類似,更有利于學生掌握實際應用的開發(fā)知識與技能。
三、教學方式方法改革探索
傳統(tǒng)的課堂教學方式對于編程類課程而言,存在的不足之處是:學生光學習了理論知識,但沒有訓練到學生的實踐能力,所以本課程在教學方式方法的主要改進方向就是要加強學生的設計與開發(fā)能力的訓練,最終考察學生對本課程的學習情況,使學生能否獨立完成Web系統(tǒng)的設計與開發(fā)。
1.項目驅動式現場教學。在課堂教學中就要以教學項目為導向,充分發(fā)揮項目式教學方法的作用,充分利用多媒體設備組織教學,采用在實驗室機房進行項目式現場教學,將學生推到課堂教學的主置上,在教師引導下師生一起完成教學項目中相關功能的設計與開發(fā)工作,讓學生享受到學習的樂趣,分享學習成果,實現教與學的共同推進。
2.分組學習與討論機制。以8~10為限將學生分組,每組由基礎較好的學生或助教擔任組長。每2~3次課后布置一個題目交由小組下去完成,完成的方式有查閱資料、討論、設計與開發(fā)等,完成后由小組統(tǒng)一提交,并安排小組人員在課堂上講述題目的完成情況,包括資料匯總、設計方案、程序演示與解答等。這種分組完成題目、課堂答題的方式有利于學生團隊精神的培養(yǎng),也有利于學生表述能力的培養(yǎng)。
3.利用過程化考試平臺實施過程化考核。傳統(tǒng)的考核方式是“期中考試+期末考試”,這樣的考試時間安排往往使得學生放松平時的學習,而在考試之前進行突擊復習。這種方式也不利于教師及時掌握學生的學習狀況。采用過程化考核機制就是把對知識點考核分散到教學過程中,每2~3周安排一次考試,考核這段時間學習的知識點,及時把握學生的學習狀況。過程化考試以考核學生的實踐能力為主,為了更好的實施過程化考核機制,本課程設計開發(fā)了過程化考試平臺,考試平臺為學生提供了模擬開發(fā)環(huán)境,學生在此環(huán)境中構架編程項目、編寫、調試、運行程序代碼,最終由系統(tǒng)對學生提交的項目文件進行自動化評分,保證評分的公平性和高效性。過程化考試平臺的應用,將考試分散到平時教學過程中,讓學生掌握每個章節(jié)的知識點與對應的編程技術;同時,過程化考試平臺提供了一個實踐編程環(huán)境,直接考查學生編寫程序的能力,能有效加強對學生編程能力的培養(yǎng)與考核。
四、結語
2.主任(副主任)應具同級副職任職2年以上或下級崗位任職5年以上的工作經歷。
3.應具有相關專業(yè)中級以上專業(yè)技術職務任職資格。
(二)知識要求:
1.熟悉黨和國家有關科學技術工作的方針、政策、法律、法規(guī)。掌握煙草專賣法、專利法、技術合同法及標準化法等法律法規(guī)。熟悉有關保密法規(guī)。熟悉本系統(tǒng)生產經營環(huán)節(jié)及統(tǒng)計分析的基本知識。
2.了解煙草業(yè)務流程、標準化、安全技術、計算機、專利、技術經濟分析及技術行政管理等知識。了解國內外煙草行業(yè)科學技術進步現狀及發(fā)展趨勢。
(三)能力要求:
1.理解判斷能力:能準確理解、執(zhí)行黨和國家的方針、政策及上級指示精神。能對北京煙草信息化發(fā)展方向提出分析判斷性意見。
2.組織協(xié)調能力:能組織本部門人員共同參與業(yè)務工作。能協(xié)調與有關部門和單位的工作關系。
3.語言文字能力:具有草擬、審核指導性文件、專題調研報告 和技術論文的能力。具有較強的口頭表達能力。
(四)素質要求:
1.具有較強的敬業(yè)精神和責任心,工作細致認真,能承受很大的工作壓力。
計算機軟件在開發(fā)、使用的過程中需要經過編程開發(fā)、編碼架構形成等一系列環(huán)節(jié),計算機編碼程序上的漏洞就會給不法分子帶來可乘之機,進而給用戶信息帶來風險。因此軟件開發(fā)需要在相應的規(guī)范化的工作標準上進行,從而防止非法人員通過不正規(guī)途徑竊取信息,降低使用者信息丟失和數據受損等一系列風險。在現階段,隨著手機APP的使用越來越普及,其安全性也引起了人們的充分關注,因此在軟件開發(fā)過程中,數據安全的保障范圍也要擴大到手機等移動端領域上。
1.2計算機病毒的入侵
計算機網絡具有多元化的特點,也就是在信息的產生、傳播、利用的過程中,可能會在某一個環(huán)節(jié)受到計算機病毒的攻擊,從而對計算機系統(tǒng)的整體性能造成一定的影響。不同的國家有不同的網絡法律法規(guī),國外不法分子往往通過翻越網絡墻將網絡病毒植入其他國家。再者,由于缺乏網絡監(jiān)管部門的監(jiān)督管理,計算機軟件會受到各類病毒的侵害,嚴重危害網絡環(huán)境。網絡病毒由于其傳播速度非常快,帶來的影響也是很大的,產生的數據流失等一系列安全問題可能會造成嚴重的計算機系統(tǒng)應用方面的后果。
1.3黑客攻擊
在網絡環(huán)境的影響之下,黑客的出現打破了原有網絡信息使用的平衡,其為了自身利益侵入他人的計算機會對網絡的安全運行產生極大地影響。他們利用專業(yè)技術入侵個人、企業(yè)甚至是國家的計算機系統(tǒng),竊取對自己有用的信息,然后進行信息販賣以獲取經濟利益,因此加強網絡監(jiān)督管理工作刻不容緩。在網絡信息共享時代,也要做好重要信息的安全保密意識提升工作。
2引起計算機網絡安全問題的原因
2.1電腦病毒
電腦病毒具有多樣性、潛伏性、超強的傳播性,因此在電腦病毒的預防和處理的過程中,要對其傳播途徑加以控制。其傳播途徑和類型呈現多樣化趨勢,計算機網頁、優(yōu)盤等都是其傳播的渠道,在其潛伏的過程中可能會對計算機系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性等造成長期的影響而不被察覺。首先,它潛入計算機系統(tǒng),然后等待機會進而破壞計算機的核心系統(tǒng)。嚴重時,甚至會導致計算機系統(tǒng)癱瘓,使其無法正常運行.
2.2網絡環(huán)境
開放的網絡環(huán)境,在給人們的生活帶來極大便利的同時,帶來的信息安全問題也是不容忽視的。目前保障我國網絡環(huán)境安全運行的方式主要有防火墻和網閘、安全認證等,使用時需要提前設定網絡運行參數,然后對信息進行控制和篩選。但是在信息化和大數據飛速發(fā)展的今天,這種方法難以滿足目前的防控需求,且容易受到外界大數據的沖擊。我國網絡環(huán)境的主要防控對象是網絡黑客,而在這種條件下,黑客的“光臨”日益變得頻繁,所以必須要進行網絡防護措施的升級改造,否則就會讓我國的網絡環(huán)境受到更大的沖擊,再次受到外部系統(tǒng)的侵襲,從而造成惡性循環(huán),對國家社會經濟發(fā)展不利。
2.3欠缺合理的人才培養(yǎng)機制
信息技術和網絡技術屬于新興技術,發(fā)展速度非常快,因此在人才培養(yǎng)方面需要緊跟時代的步伐。技術能力提升是網絡信息安全工作的重點。在計算機高端人才培養(yǎng)方面,我國欠缺健全的人才發(fā)展體制,信息技術專業(yè)化發(fā)展也不完善,人才隊伍的逐步壯大也需要相應的人才培養(yǎng)機制。在網絡信息安全技術發(fā)展的過程中,計算機人才發(fā)揮了十分重要的作用,面對人才流失和發(fā)展能力不足等一系列的問題也需要加大人才培養(yǎng)力度,完善計算機人才管理制度,從而促進其更好地發(fā)展。
3網絡信息技術安全技術管理的有效對策分析
3.1制定安全管理制度,實現一體化安全管理
為了保證計算機和相關網絡的安全運行,需要大力提升網絡安全運行制度的管理水平。安全管理機制工作的完善,可以使得計算機網絡的運行環(huán)境得到進一步的優(yōu)化。首先,政府干預和對網絡運行風險的政策性控制十分重要,通過對法律法規(guī)的完善,可以使信息安全管理工作得到個人和單位的雙重落實。其次,對于病毒入侵工作的重點防御,主要是通過完善安全監(jiān)測、應急管理制度等工作,及時進行有效的控制,來減少安全威脅,保障日常工作的正常開展。最后,加強網絡監(jiān)督管理工作,以及監(jiān)護系統(tǒng)的日常更新工作可以使計算機系統(tǒng)的運行效率得到大幅提升。
3.2防病毒技術在計算機中的應用
防病毒技術在計算機硬件的防護方面發(fā)揮了十分積極的作用,主要包括:病毒的預防技術、檢測技術以及清除技術。在工作中可以及時對病毒進行處理,使互聯網、計算機的使用更加安全。預防病毒工作主要是利用技術手段阻隔病毒傳播,而在病毒的檢測工作中,會對病毒進行檢測和針對性的處理,防止其對軟件和計算機中的信息進行破壞。同時加強防火墻的使用,濾防火墻主要是對計算機系統(tǒng)從經由路由器獲取的數據進行過濾。
3.3加強身份驗證
目前,軟件登錄或人工出行安全檢查都需要經過嚴格的認證,這是對自己和他人安全的保障。加密工作是在充分考慮業(yè)務需求和設備安全的基礎上隔離相關網絡。在重要數據的傳輸過程中選擇局域網絡和加密通道進行傳輸,并且對移動終端的接入更好地執(zhí)行篩選工作,從而實現安全可靠的移動終端的接入工作。另外,實體認證工作非常重要。進一步開展無線接入網與移動終端設備之間的身份認證,提高用戶的身份認證和信息傳輸能力,也是系統(tǒng)穩(wěn)定的保障。除此之外,數字認證工作,也是提升數據安全性的另一種方式。利用端口訪問控制以及物理地址過濾等安全性防護技術,為后臺工作的穩(wěn)步運行及監(jiān)察監(jiān)測系統(tǒng)工作的開展奠定了技術基礎。監(jiān)察監(jiān)測系統(tǒng)需要對異常操作行為進行實時記錄、監(jiān)控,及時發(fā)現安全隱患,并對造成安全隱患的相關數據進行安全過濾以及篩查等,以提升系統(tǒng)的敏感度,確保后續(xù)工作的開展。
3.4加大計算機尖端人才的培養(yǎng)力度
中圖分類號:TP434文獻標識碼:A文章編號:1672-7800(2013)006-0189-02
基金項目:黑龍江省高等教育教學改革項目(JG2201201256)
作者簡介:高巍巍(1976-),女,碩士,黑龍江外國語學院信息科學系講師,研究方向為軟件工程、數據庫、教學管理。
0引言
教育部于2010年頒布了我國精品課程建設的評審體系,該體系面向高職、高校本科和研究生等多個層次,涵蓋了幾乎所有的教學學科。精品課程建設評審體系要求各教育機構結合自身特點,規(guī)劃符合自己學校辦學理念和學生實際情況的精品課程教學改革方案[1]。《C語言程序設計》是計算機專業(yè)的一門重要課程,是學習計算機編程的基礎課程,黑龍江外國語學院信息科學系通過多年的教學研究和教學實踐,將其打造成為學院精品課程體系中的重要課程之一。
1精品課程建設思路
C語言程序設計作為計算機專業(yè)學生的專業(yè)基礎課,為學生學好程序設計和編程思想的形成起著重要的作用。筆者所在院系為了響應教育部建設精品課程規(guī)劃和倡導質量工程的新教學理念,組織教師總結多年的教學經驗,并根據目前最新的人才需求,對《C語言程序設計》進行教學改革實踐,完成精品課程的建設。
以往的C語言課程教學普遍存在如下幾個問題:①教學內容復雜、難以理解,無法兼顧基礎各不相同的學生;②知識體系龐大,授課學時不足;③教材建設和教師知識結構很難適應C語言的最新發(fā)展和社會對人才的要求。針對上述問題,筆者所在系(以下簡稱我系)根據應用型人才培養(yǎng)目標的定位和通過校企合作企業(yè)了解到的用人需求為依據,經過反復研究和探索,總結出一套涵蓋教師隊伍建設、課程內容、教材建設、教學方法和手段等方面的精品課程建設體系,該體系與學校的應用型人才培養(yǎng)策略和優(yōu)秀教師團隊建設的總體要求相對應。
根據精品課程評審體系的要求,我系首先對C語言程序設計的教學體系進行改革,不再采用照本宣科、直上直下的傳統(tǒng)教學路線,提出了三步走的教學方式:
第一步是基礎知識普及,把C語言中的所有概念按照編程思想涉及范圍集中進行講授。這部分內容大概占總學時的六分之一,目的是在進行進一步的學習之前,消除因為教育背景和知識面不同而造成的學生基礎的參差不齊。教師要根據最新的技術發(fā)展和用人需求,詳細介紹日后程序設計和編程開發(fā)中遇到的重點難點問題。這樣做的目的是為了讓學生了解C語言、喜歡C語言。所以課后習題和上機實驗環(huán)節(jié)的內容要豐富而有趣,教師也要積極調動學生的學習主動性。
第二步是進階學習階段,這里采用項目式教學手段,用一個或多個貫穿C語言程序設計和開發(fā)整個流程的項目為主線,講授編程思想相關的教學內容。這里要強調的是思想的形成,比如面向對象、軟件工程和網絡編程思想等,這些對于學生養(yǎng)成良好編程習慣和計算機思維都有很大的促進作用。這部分的學習是對學生編程技能的提高過程,所以教師在完成教學內容的同時,還要講授包括軟件健壯性、系統(tǒng)測試以及程序優(yōu)化等相關軟件設計和開發(fā)的重要內容。這部分的教學活動占總學時的二分之一。這個步驟中學生應成為課堂教學和實驗教學的主體,讓他們自己通過實踐把所有教學內容都融會貫通,教師要做好答疑解惑的工作。
第三步是課程設計階段,將學生按照知識掌握情況組合成若干小組,每個小組設計和實現一個小型軟件系統(tǒng)。課程設計的內容要包括前兩部分的知識點和重要編程技術,并要能體現系統(tǒng)的軟件開發(fā)生命周期。這部分的教學活動占總課時的三分之一,目的在于為以后的程序設計相關課程打好理論和實踐基礎。這部分的教學活動應全部由學生完成,他們以小組為單位共同討論協(xié)商包括需求、設計、開發(fā)、測試、版本控制等軟件設計的各個環(huán)節(jié)。最后提交的除了具有可運行程序之外,還需要有完整的軟件開發(fā)文檔,這些程序和文檔要在最后的課程設計評審中供所有教師和學生評價,最后打出分數,計入最終的課程評分中。《C語言程序設計》精品課程建設課程體系“三步走”示意圖如圖1所示。
2精品課程建設實例
教育部對精品課程的定義是具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程。借助現代計算機網絡技術,精品課程的相關資料和方法將在網上公開和共享,實現教學資源的共享和共建。精品課程資源作為優(yōu)質的教學資源,是提高教學效果和辦學質量的重要基礎內容。
我們認為,精品課程建設首先要有明確的定位,要符合所在學校的辦學理念,適應社會的發(fā)展和科學技術的變革,并在教學實踐中不斷發(fā)展進步。要逐步形成一套科學完整的課程體系,包括教學內容、教學方法、教學手段和考核方式的改革。不但要有知識的教育,更要體現對學生認知能力的培養(yǎng),培養(yǎng)他們自主創(chuàng)新的能力。同時通過精品課程的建設,形成一支優(yōu)秀的教師隊伍。還要研究如何建設和利用網絡支撐環(huán)境,促進課程建設,利于通過網絡共享教學資源。
2010年頒布的精品課程評審體系分為5大體系指標,若干分支指標,其中教師隊伍建設和課程內容設計是最重要的指標[2]。精品課程評審體系示意圖如圖2所示。
2.1教師隊伍建設
精品課程的核心內容就是建設一流的教師隊伍、一流的教學內容和教學方法、一流的管理模式等,可見教師隊伍建設是精品課程建設的重點。目前我系《C語言程序設計》教學組有教師5名,包括3名講師、2名副教授。教學組5人均為碩士以上學位,年齡結構也是以中青年教師為主,具備知識結構快速更新的特點。任課的教師都具有國內知名學校相關專業(yè)的研究背景,并都有兼顧學術研究和技術應用的人才素質。在總結以往經驗和不斷探索中,我系采取了一系列有利于教師隊伍建設的措施。
(1)集體備課。主要采取群策群力、以老帶新的形式,組織教師進行學術調研和討論的活動。教師之間可以暢所欲言,在介紹自己教學經驗的同時把自己解決不了的問題提出來供大家討論解決。這種傳幫帶的形式可以很好地幫助年輕教師適應崗位。
(2)教學研究。鼓勵教學研究,年輕教師可以根據最新的教學理念自己探索和總結研究方向,把研究成果作為補充教學內容的主體。并組織年輕教師進行定期培訓,不斷提高他們的理論水平和授課能力。
(3)良性競爭。組織教師參加教學大賽,通過比賽發(fā)現自己的不足和他人的優(yōu)點,取長補短。
(4)督導觀摩。為了讓年輕教師盡快地適應崗位,學院安排了由老教師組成督導觀摩小組,以聽課和公開課的形式指出他們的不足,幫助他們盡快成長。
(5)考察進修。安排教師參加國內外各類相關學術會議,進行卓有成效的學術和教學交流活動。通過教學交流,我系在學習國內外知名院校的教學經驗之后,引入了任務驅動式教學等先進教學方式,取得了良好的教學效果。
(6)教材編寫。為了讓教材的內容符合我系的精品課程建設體系,組織教師編寫相關的授課教材和實驗指導書。
2.2課程教學內容
《C語言程序設計》課程的教學內容,是在充分考慮了學生基礎、學校人才培養(yǎng)目標定位、社會人才需求等多個因素之后制定的。教學內容強調實踐教學的重要性,讓學生邊學邊練,以戰(zhàn)代練,在知識學習的基礎上,養(yǎng)成良好的程序設計習慣和思想,具體的做法如下:
(1)任務驅動教學。教學的目標明確,根據學時要求將課程分為48講,每個階段的學習都有一個教學目標,所有的教學內容和課堂活動都圍繞這個目標展開。
(2)應用性教學。為了貫徹學院應用型人才培養(yǎng)的教學理念,教學內容要做到少概念和公式,多思想和技巧,把培養(yǎng)學生的思維能力和實踐創(chuàng)新能力作為教學的主要目標。
(3)情境教學。教學內容要豐富有趣,可以通過創(chuàng)設任務情境的方式展開教學內容,激發(fā)學生的學習主動性。例如:在講解二維數組的定義和引用時,在問題深化部分,為了講解二維數組的應用,我們創(chuàng)設情景,舉例如下:做一回黃蓉,幫靖哥哥填九宮圖。為逃避裘千仞的追殺,靖哥哥背著黃蓉逃進瑛姑的住所,瑛姑出了一道難題,要求靖哥哥將1~9這9個數字填入九宮圖中,使得橫向、縱向、斜向的數字之和均為15。通過這樣的問題描述,學生的興趣馬上就被調動起來,課堂活躍有序,教學效果自然會好。
(4)邊學邊練。教學組編寫了同步訓練指南,根據每個教學章節(jié)安排練習內容,分為基礎訓練和能力提高兩種,學生可以根據自己的學習情況自主選擇。同步訓練的內容都是根據實際的程序設計內容和部分計算機二級題目制定,讓學生在學習之后可以有一個好的復習和能力提高過程。
(5)實踐教學。作為精品課程建設的重點之一,實踐教學必須得到足夠的重視,實踐教學環(huán)節(jié)占總學時的三分之一。實踐教學包括上機實驗和課程設計兩部分,上機實驗根據我系教師參于編寫的《C語言程序設計題解及實驗教程》進行,共分為12個實驗,每個實驗分為:實驗目的、重點內容提要、實驗示例和實驗內容4個環(huán)節(jié)。實驗前,要求學生預習實驗,填寫分析結果;實驗后,填寫運行結果。避免學生上機盲目性;課程設計則是安排學生組成若干個小組,每個小組都有各種能力水平不同的學生,讓他們互相學習和討論,讓落后的學生盡快趕上來。這樣不僅培養(yǎng)了編程能力,對于團隊精神和軟件開發(fā)思維的形成也有很大幫助。
3結語
C語言程序設計精品課程建設中關鍵問題探究是建設好精品課的靈魂,有了思路,在實踐中就有了一個方向,在精品課程建設中才能取得一個好的效果。隨著我國新教育改革的展開,會有更多更好的精品建設思想出現,需要我們廣大教育工作者好好學習和總結,真正把教學改革工作落到實處。
參考文獻: