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【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī);培養(yǎng)模式;實(shí)踐能力;應(yīng)用型
中圖分類號(hào):G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2016)07(b)-0000-00
1引言
近年來,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各行各業(yè)的信息化程度越來越高,對(duì)計(jì)算機(jī)高級(jí)技術(shù)人才的需求越來越大。如何培育出高質(zhì)量的符合企業(yè)需求的計(jì)算機(jī)方面的人才,是高校與企業(yè)義不容辭的責(zé)任與義務(wù)。目前,由于大數(shù)據(jù)、電子商務(wù)等新型業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,原有計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)模式顯得力不從心,無法應(yīng)對(duì)市場的需求,主要表現(xiàn)在現(xiàn)今計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士在學(xué)習(xí)過程中重理論輕實(shí)踐少創(chuàng)新,知識(shí)面狹隘,無法適應(yīng)市場快速發(fā)展需要。針對(duì)如何改革與完善現(xiàn)有計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)模式,進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士研究生的實(shí)踐能力這一問題,本文分析了當(dāng)今計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士生培養(yǎng)現(xiàn)狀,并結(jié)合多年的碩士生培養(yǎng)的實(shí)際情況及對(duì)本校學(xué)生就業(yè)狀況的跟蹤,對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士生實(shí)踐能力培養(yǎng)模式進(jìn)行了分析和研究。
2計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士生實(shí)踐能力培養(yǎng)現(xiàn)狀的分析
計(jì)算機(jī)專業(yè)是一個(gè)理論與實(shí)踐并重型的學(xué)科,由于社會(huì)高科技技術(shù)不斷增強(qiáng),對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的高級(jí)應(yīng)用型人才的需求也迅速激增,因此對(duì)現(xiàn)今計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量也提出了新的更高的要求。高校人才培養(yǎng)模式已經(jīng)不能很好的滿足社會(huì)對(duì)人才的實(shí)際需求,主要有以下幾個(gè)方面:
2.1學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)力度不足
大部分院校對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士生培養(yǎng)方案中都要求學(xué)生在本學(xué)科內(nèi)掌握堅(jiān)實(shí)的理論、系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí),能夠跟蹤學(xué)科領(lǐng)域的前沿,具有從事計(jì)算機(jī)學(xué)科研究或獨(dú)立承擔(dān)專門項(xiàng)目工作的能力,具有較強(qiáng)的實(shí)際工作適應(yīng)能力。培養(yǎng)年限為2至3年,但實(shí)踐學(xué)分占畢業(yè)所需學(xué)分比例不足10%,而畢業(yè)學(xué)分有明確的規(guī)定,因而在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)生無暇顧及實(shí)踐能力的提高,而專注畢業(yè)學(xué)分的修滿。
2.2學(xué)生缺乏到企業(yè)中實(shí)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)
學(xué)生在讀研期間到企業(yè)鍛煉的機(jī)會(huì)不多,不是很明確市場需求,缺乏實(shí)際案例分析鍛煉,甚至不具備市場所需的最新技術(shù),即使到企業(yè)實(shí)習(xí)也達(dá)不到滿意的效果。有的學(xué)生在讀書期間尋求實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)會(huì)碰壁,因?yàn)橛泻芏嗥髽I(yè)不愿接收無任何項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生到企業(yè)實(shí)習(xí),覺得要花更多的時(shí)間去培養(yǎng)這些無實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生,有充分實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生往往比較吃香。還有的學(xué)生到企業(yè)實(shí)習(xí)后,發(fā)現(xiàn)實(shí)習(xí)的項(xiàng)目內(nèi)容與自己進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)前所期望提高的方面有很大的差異,因而沒有達(dá)到預(yù)期的效果。
2.3沒有充分發(fā)揮項(xiàng)目的實(shí)踐價(jià)值
研究生教育是基于本科教育的一個(gè)提升,除了本科式的課堂教學(xué)專業(yè)知識(shí)以外更應(yīng)該重點(diǎn)培養(yǎng)研究生的科研和實(shí)踐能力。研究生跟隨導(dǎo)師直接參與到實(shí)際科研項(xiàng)目中,即是對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用又是對(duì)本專業(yè)相關(guān)行業(yè)需求的學(xué)習(xí)和了解,對(duì)其自身的創(chuàng)新能力和適應(yīng)未來工作的能力有著非常重要的意義。但是實(shí)際中存在著項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)分配、科研項(xiàng)目分工不合理等問題,導(dǎo)致學(xué)生參與項(xiàng)目的積極性不足,有的學(xué)生在所參與項(xiàng)目中沒有得到很好的實(shí)踐訓(xùn)練,不能充分發(fā)揮自身的能力和水平,還有的碩士研究生在一些科研項(xiàng)目中只是做著很瑣碎的工作,沒有深入?yún)⑴c到項(xiàng)目的技術(shù)工作需求層,這樣以來對(duì)學(xué)生的專業(yè)能力并沒有實(shí)質(zhì)性的提升,加之導(dǎo)師對(duì)其科研能力訓(xùn)練的忽視,這些都很大程度影響著研究生創(chuàng)新能力和科研能力的提升。
3提升計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士生實(shí)踐能力培養(yǎng)的建議與措施
計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐性、應(yīng)用性非常強(qiáng)的專業(yè),在研究生的培養(yǎng)過程中既要注重研究內(nèi)容的前沿性、理論的系統(tǒng)性,同時(shí)也要注重學(xué)科的應(yīng)用性、研究內(nèi)容的應(yīng)用價(jià)值和潛在應(yīng)用價(jià)值。想要培養(yǎng)出計(jì)算機(jī)領(lǐng)域具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用技能的高層次專門人才,必須要注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。經(jīng)過對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士生實(shí)踐能力培養(yǎng)過程中存在的一些問題的分析,提出以下具體的建議與措施。
3.1以社會(huì)需求為導(dǎo)向,明確培養(yǎng)目標(biāo)
人才以服務(wù)社會(huì)為己任,因此,高校必須以社會(huì)需求為導(dǎo)向,充分了解用人單位對(duì)專業(yè)技能的具體要求,適時(shí)優(yōu)化培養(yǎng)方案,注重課程設(shè)置的科學(xué)性與實(shí)踐性,要求學(xué)生具有扎實(shí)的本專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),較強(qiáng)的創(chuàng)新能力以及對(duì)新技術(shù)、新知識(shí)的快速掌握能力。高校需要做好對(duì)社會(huì)實(shí)際需求的調(diào)研分析工作,制訂明確的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。
3.2加強(qiáng)學(xué)生自主實(shí)踐的能力和查新能力
養(yǎng)成跟蹤學(xué)科前沿知識(shí)和新技術(shù)的好習(xí)慣,能夠更好的調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性,導(dǎo)師可引導(dǎo)學(xué)生去跟蹤學(xué)科發(fā)展中熱點(diǎn)問題,從而提升學(xué)生的自主實(shí)踐能力。導(dǎo)師可以不設(shè)置具體目標(biāo),只需要給予一定方向性的指導(dǎo)意見,鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合個(gè)人興趣,查找計(jì)算機(jī)專業(yè)當(dāng)前熱門的研究問題,使學(xué)生形成主動(dòng)提升實(shí)踐能力的愿望,還無形中培養(yǎng)了學(xué)生的查新能力,養(yǎng)成跟進(jìn)閱讀計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最前沿文獻(xiàn)的好習(xí)慣。
3.3注重對(duì)碩士生科研能力的培養(yǎng)
在科研方面,科研開發(fā)過程不僅能夠加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解,更能最大限度地開發(fā)學(xué)生實(shí)際解決問題的能力和創(chuàng)造性能力。應(yīng)營造研究生科研創(chuàng)新氛圍,鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)研究學(xué)科問題,積極參加項(xiàng)目,學(xué)院可以開展科學(xué)研究方法和學(xué)術(shù)論文寫作能力訓(xùn)練的相關(guān)講座。導(dǎo)師可以組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)報(bào)告,不僅可以使研究生與自己的導(dǎo)師保持定期的聯(lián)系,而且可以與討論小組中的老師和同學(xué)進(jìn)行直接學(xué)術(shù)交流,報(bào)告的水平則可以直接反映研究生的科研能力和其科研工作的最新進(jìn)展情況。
3.4加強(qiáng)對(duì)碩士生導(dǎo)師的培養(yǎng)
選派優(yōu)秀教師到世界知名大學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)交流,提升教師的學(xué)術(shù)素養(yǎng)和國際視野,加大學(xué)科帶頭人和高層次創(chuàng)新人才的培養(yǎng)力度,建設(shè)高水平創(chuàng)新導(dǎo)師隊(duì)伍。鼓勵(lì)導(dǎo)師爭取重大科研項(xiàng)目這樣以來能給學(xué)生創(chuàng)造出更多參與實(shí)際項(xiàng)目的機(jī)會(huì),導(dǎo)師不僅要教會(huì)學(xué)生如何做具體的科研工作,還要調(diào)動(dòng)研究生的科研積極性從而更好的挖掘?qū)W生的科研潛力。在研究專業(yè)科研項(xiàng)目的同時(shí),把專業(yè)最前沿的知識(shí)以及科研中的收獲與成果貫穿到教學(xué)之中去。
4結(jié)語
研究生培養(yǎng)模式涉及的要素很多,是個(gè)牽涉教育理論及實(shí)踐兩方面的課題,研究生培養(yǎng)方案的內(nèi)容需要與時(shí)俱進(jìn),隨社會(huì)的進(jìn)步和變化不斷的更新與完善。不斷探索其教育規(guī)律,更新人才培養(yǎng)觀念,強(qiáng)化實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng),為計(jì)算機(jī)市場輸送更多高級(jí)專業(yè)型創(chuàng)新型人才是我們的義務(wù),期待本研究能夠引起更多人關(guān)注我國計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生培養(yǎng)模式的改革。
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關(guān)鍵詞:CDIO;項(xiàng)目實(shí)訓(xùn);質(zhì)量保障體系
中圖分類號(hào):G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)26-0099-02
在現(xiàn)階段大力發(fā)展專業(yè)學(xué)位研究生教育已成為提升研究生適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展能力和就業(yè)能力的重要舉措,專業(yè)學(xué)位與學(xué)術(shù)型學(xué)位雖處于同一層次,但培養(yǎng)規(guī)格各有側(cè)重,在培養(yǎng)目標(biāo)上有明顯差異。專業(yè)學(xué)位以專業(yè)實(shí)踐為導(dǎo)向,重視實(shí)踐和應(yīng)用,是培養(yǎng)在專業(yè)和專門技術(shù)上受到正規(guī)的、高水平訓(xùn)練的高層次人才。專業(yè)學(xué)位教育的突出特點(diǎn)是學(xué)術(shù)型與職業(yè)性緊密結(jié)合。因此我們在專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)計(jì)劃中加大了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)力度,對(duì)系統(tǒng)全面地提升工程能力以及碩士研究生實(shí)踐教學(xué)改革進(jìn)行了積極的探索。
一、分階段進(jìn)行研究生實(shí)踐能力培養(yǎng)
為使我校專業(yè)碩士研究生教育更好地適應(yīng)快速發(fā)展形勢的需要,根據(jù)國家對(duì)研究生的培養(yǎng)目標(biāo)要求,重新修訂研究生的專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)方案,加強(qiáng)了實(shí)踐環(huán)節(jié),對(duì)研究生實(shí)踐能力的培養(yǎng)方式進(jìn)行了改革。在制定培養(yǎng)方案中考慮專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)特點(diǎn),將實(shí)踐能力培養(yǎng)分為“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究方法與實(shí)踐”、“課程教學(xué)實(shí)踐”和“專業(yè)實(shí)踐”三部分。
首先進(jìn)行“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究方法與實(shí)踐”的能力培養(yǎng),這個(gè)工作由研究生的導(dǎo)師負(fù)責(zé)指導(dǎo),指導(dǎo)學(xué)生探討計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究的一般步驟和主要方法,能客觀地分析和評(píng)價(jià)別人的研究成果;能從實(shí)際問題中選擇有價(jià)值的、新穎的、可行的研究課題;這個(gè)階段結(jié)束后學(xué)生一般能獨(dú)立設(shè)計(jì)并完成一項(xiàng)課題研究;按規(guī)范格式獨(dú)立撰寫課題研究報(bào)告。這主要是提高學(xué)生用計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究方法去分析實(shí)際問題,并提出解決問題方法的能力。其次是課堂教學(xué)形式的實(shí)踐能力培養(yǎng),學(xué)院根據(jù)自身穩(wěn)定的學(xué)科方向和研究特色,開設(shè)了《信息安全理論與實(shí)踐》、《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》、《視覺測量技術(shù)與實(shí)踐》和《知識(shí)工程計(jì)算與實(shí)踐》4門專業(yè)實(shí)踐課程。將企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營過程中具有相對(duì)獨(dú)立性的、客觀存在的真實(shí)工作項(xiàng)目添加到研究生教學(xué)中,采用教師指導(dǎo),以3~5名學(xué)生組成的研究小組為主導(dǎo),要求學(xué)生按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)出產(chǎn)品,從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和工程能力。第三部分是進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐,專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)是計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域工程碩士培養(yǎng)計(jì)劃的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),我院是采用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式,分為校內(nèi)學(xué)習(xí)和企業(yè)學(xué)習(xí)兩個(gè)培養(yǎng)階段。在這個(gè)階段中讓學(xué)生掌握所在企業(yè)主要產(chǎn)品的研發(fā)流程和關(guān)鍵技術(shù),運(yùn)用所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)、結(jié)合研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)研及在崗實(shí)踐對(duì)企業(yè)研發(fā)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行深度評(píng)價(jià),并在此基礎(chǔ)上提出技術(shù)改造建議和思路,通過對(duì)技改項(xiàng)目(或新項(xiàng)目)的實(shí)施完成碩士學(xué)位論文的選題和論證,在企業(yè)學(xué)習(xí)和交流的過程中培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì),為畢業(yè)后快速融入企業(yè)、加速成才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、將CDIO工程教育模式引進(jìn)計(jì)算機(jī)實(shí)踐課程
在課堂教學(xué)形式的實(shí)踐能力培養(yǎng)過程中,改變了以往的單個(gè)做實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式,而是將CDIO工程教育模式引進(jìn)計(jì)算機(jī)實(shí)踐課程中,工程教育不僅要求學(xué)生對(duì)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)有更深刻的理解,更需要?jiǎng)?chuàng)造必要的環(huán)境和方法幫助學(xué)生理解工程實(shí)踐并且學(xué)習(xí)在工程實(shí)踐環(huán)境下工程人員的思維、能力和行為,CDIO的標(biāo)準(zhǔn)從多個(gè)方面為這樣的培養(yǎng)提供保障。具體做法是:把企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營過程中具有相對(duì)獨(dú)立性的、客觀存在的真實(shí)工作任務(wù)以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的形式引進(jìn)專業(yè)實(shí)踐課程,要求學(xué)生按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)出產(chǎn)品。在項(xiàng)目研發(fā)過程中,3~5名學(xué)生結(jié)成一個(gè)工作小組,共同完成從信息收集、工作計(jì)劃制訂、工作任務(wù)實(shí)施、對(duì)工作成果的評(píng)價(jià)與展示等完整的工作過程,從而獲得綜合職業(yè)知識(shí)和職業(yè)能力。這是以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程能力。在參考CDIO工程模式、國外大學(xué)LITP管理模型和項(xiàng)目管理通用管理模型基礎(chǔ)上實(shí)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目管理模式,制定了學(xué)院實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目管理辦法。為保證質(zhì)量,這種形式的實(shí)踐課程教學(xué)指導(dǎo)對(duì)教師和過程管理提出了很高的要求。我們的教師的授課資質(zhì)是通過申報(bào)、答辯、審核通過才能獲取。這個(gè)申報(bào)是以教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)為單位申報(bào)擬承擔(dān)課程的訓(xùn)練方案,訓(xùn)練方案通過學(xué)院組織的專家答辯組的答辯,才能取得該訓(xùn)練項(xiàng)目的授課資質(zhì)。只有取得授課資質(zhì)的團(tuán)隊(duì)才能承擔(dān)相應(yīng)課程的教學(xué)任務(wù)。過程管理則是根據(jù)項(xiàng)目管理模型的各個(gè)階段進(jìn)行管理,貫穿整個(gè)項(xiàng)目的始終,不再是簡單的課程教學(xué)管理模式。
三、建立實(shí)踐教學(xué)管理和質(zhì)量保障體系
將工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目引入實(shí)踐教學(xué),項(xiàng)目的進(jìn)行是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下和學(xué)生項(xiàng)目經(jīng)理的領(lǐng)導(dǎo)下,在有限的資源約束條件下,運(yùn)用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)、方法和理論,對(duì)項(xiàng)目涉及的全部工作進(jìn)行有效的管理。即從項(xiàng)目的投資決策開始到項(xiàng)目結(jié)束的全過程進(jìn)行計(jì)劃、組織、指揮、協(xié)調(diào)、控制和評(píng)價(jià),以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的目標(biāo)。因此建立有效的管理機(jī)制和質(zhì)量保障體系是確保實(shí)踐教學(xué)取的成果和有效進(jìn)行的關(guān)鍵。
1.項(xiàng)目管理。(1)建立項(xiàng)目組。在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)前,先建立學(xué)生項(xiàng)目小組,按照“組內(nèi)異質(zhì),組間同質(zhì)”的原則,綜合考慮學(xué)生的成績、學(xué)習(xí)能力、組織能力、性別以及個(gè)性特征等異質(zhì),將學(xué)習(xí)困難生與優(yōu)秀生合理搭配,兼顧性別,做到組內(nèi)異質(zhì);一個(gè)小組要包含各種能力的學(xué)生,使組內(nèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得以整合,各小組的整體水平得以均衡,做到組間同質(zhì)。項(xiàng)目組設(shè)置至少5種角色(項(xiàng)目經(jīng)理、需求工程師、軟件設(shè)計(jì)師、軟件工程師和軟件測試師),在項(xiàng)目研發(fā)階段,每個(gè)學(xué)生可承擔(dān)1~3種角色,每個(gè)角色均需撰寫相關(guān)文檔。指導(dǎo)教師要讓每個(gè)小組成員都明確各自的角色,各司其職,做到人人有事可做、有話可說。只有這樣,每個(gè)組員才會(huì)盡自己的最大努力來完成交給自己的學(xué)習(xí)任務(wù),共同完成特定的工程項(xiàng)目。(2)項(xiàng)目實(shí)施。完成一個(gè)項(xiàng)目分為3個(gè)階段:項(xiàng)目準(zhǔn)備階段、項(xiàng)目實(shí)施階段和項(xiàng)目結(jié)束階段。項(xiàng)目準(zhǔn)備階段是項(xiàng)目成功實(shí)施的重要前提,在這個(gè)階段,學(xué)生項(xiàng)目小組主要工作是根據(jù)訓(xùn)練項(xiàng)目方案與客戶洽談,了解客戶需求,然后搜集資料,細(xì)化客戶需求,并制作客戶產(chǎn)品需求規(guī)格書,經(jīng)客戶審核同意后制訂需求規(guī)格說明書、項(xiàng)目計(jì)劃,并再次與客戶商討,征得其同意后獲準(zhǔn)進(jìn)入下一階段。項(xiàng)目實(shí)施是項(xiàng)目生命周期中時(shí)間最長、完成的工作量最大、資源消耗最多的階段。這個(gè)階段項(xiàng)目組要根據(jù)項(xiàng)目的工作分解結(jié)構(gòu)和計(jì)劃來組織協(xié)調(diào),按照時(shí)間安排表,確保各項(xiàng)任務(wù)按時(shí)保質(zhì)完成。指導(dǎo)、監(jiān)督、控制是這一時(shí)期的管理重點(diǎn)。指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)隨時(shí)到工作現(xiàn)場進(jìn)行指導(dǎo)和管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并糾正,及時(shí)化解各項(xiàng)任務(wù)和各個(gè)成員間的沖突,解決矛盾,及時(shí)解決項(xiàng)目實(shí)施中的困難,疏通渠道。項(xiàng)目結(jié)束階段,即項(xiàng)目實(shí)施的收尾階段,學(xué)生完成產(chǎn)品后,進(jìn)行現(xiàn)場展示,將自己的產(chǎn)品推銷出去,爭取最終交付客戶使用,完成項(xiàng)目。同時(shí),學(xué)生小組還應(yīng)提交項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告,將項(xiàng)目實(shí)施過程中取得的成績、存在的問題逐一梳理,并對(duì)項(xiàng)目實(shí)施情況、小組成員表現(xiàn)情況綜合評(píng)價(jià)。
2.質(zhì)量保障。在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)階段中為便于教師進(jìn)行項(xiàng)目管理和規(guī)范基于項(xiàng)目的課程教學(xué),建立了較完善的質(zhì)量保障體系,設(shè)置了7個(gè)決策評(píng)審點(diǎn)(里程碑點(diǎn)),只有評(píng)審?fù)ㄟ^,方可進(jìn)入下一個(gè)階段的研發(fā)工作。評(píng)審內(nèi)容和評(píng)審人員在質(zhì)量保障體系中做出了明確規(guī)定(見表1),其中項(xiàng)目訓(xùn)練方案的評(píng)審是針對(duì)指導(dǎo)教師,其余方案主要是針對(duì)學(xué)生小組。
根據(jù)考核方案,各評(píng)審專家給出評(píng)價(jià)成績,最后由項(xiàng)目指導(dǎo)教師匯總給出各階段的項(xiàng)目組成績。在課程接近結(jié)束時(shí),由學(xué)院研究生管理辦統(tǒng)一組織學(xué)生對(duì)任課教師進(jìn)行以能力為導(dǎo)向的教學(xué)評(píng)價(jià),主要是針對(duì):學(xué)生對(duì)所涉及的相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)了解程度,對(duì)課程涉及的領(lǐng)域知識(shí)掌握是否有所提升,通過課程學(xué)習(xí),對(duì)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作相關(guān)能力(如溝通與表達(dá)、協(xié)調(diào))的提升是否有幫助,學(xué)生的產(chǎn)品(系統(tǒng))設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力(如需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測試、實(shí)現(xiàn)等)是否有所提升和學(xué)生的總體收獲程度五個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于評(píng)價(jià)成績低于3分(5分制)的取消該課程的授課資質(zhì),并暫停申請?jiān)撜n程授課資質(zhì)一年。
四、結(jié)語
我們開展的改革探索已取得初步成果,學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)做人、學(xué)會(huì)溝通,并通過項(xiàng)目訓(xùn)練培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)精神、人文精神和工程意識(shí),同時(shí)我們還注重將改革成果制度化,使成功的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌虻玫綇?fù)制,而失敗的教訓(xùn)能夠避免,從而對(duì)后續(xù)教學(xué)改革工作產(chǎn)生很好的影響。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:產(chǎn)學(xué)融合;科學(xué)素養(yǎng);工程素養(yǎng);人才培養(yǎng)模型;復(fù)合培養(yǎng)
0、引言
較長時(shí)間以來,高校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科研究生教育存在以專業(yè)理論知識(shí)傳授為核心,重理論輕實(shí)踐、重學(xué)術(shù)輕工程的現(xiàn)象,引發(fā)了理論與實(shí)踐、學(xué)科教學(xué)與行業(yè)發(fā)展、學(xué)術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化需求、學(xué)科知識(shí)體系與行業(yè)能力需求的脫節(jié),畢業(yè)生進(jìn)入IT企業(yè)后出現(xiàn)了工程能力弱、創(chuàng)新能力不足等各類問題。這既無法滿足IT行業(yè)的人才需求,更與時(shí)下計(jì)算機(jī)學(xué)科產(chǎn)學(xué)融合的發(fā)展趨勢不相符合。
為了解決上述問題,目前有一種“兩段式”的培養(yǎng)模式較為常見。“兩段式”培養(yǎng)模式是指前半程集中課程教學(xué),完成專業(yè)理論知識(shí)傳授;后半程在科研實(shí)踐中開展課題研究并完成學(xué)位論文。這種“兩段式”培養(yǎng)模式可以在一定程度上提升學(xué)生的工程能力;但是,由于前半程課程教學(xué)和后半程課題實(shí)踐關(guān)聯(lián)性不大,不足以消除學(xué)科教學(xué)與行業(yè)發(fā)展間的差異,無法提升計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生科學(xué)素養(yǎng)和工程素養(yǎng)。
為此,自2008年起,針對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展和IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合度日益緊密的趨勢,福州大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院深入研究國內(nèi)外一流高校計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生培養(yǎng)的特點(diǎn),以教育部計(jì)算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)分委員會(huì)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)《戰(zhàn)略研究報(bào)告》和《專業(yè)規(guī)范》中提出的計(jì)算機(jī)學(xué)科人才分類培養(yǎng)這一核心觀點(diǎn)為導(dǎo)向,結(jié)合自身計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生人才的培養(yǎng)情況,適時(shí)提出IT人才科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型,并在一定范圍內(nèi)開展了試點(diǎn)和推廣工作,效果良好。
1、科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型的內(nèi)涵
IT人才科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型以工程研究型人才為培養(yǎng)主體,以完備的計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)體系為培養(yǎng)基礎(chǔ),依托產(chǎn)學(xué)融合的集成化培養(yǎng)平臺(tái),通過學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)需求的實(shí)質(zhì)性結(jié)合,搭建計(jì)算機(jī)學(xué)科理論、專業(yè)知識(shí)和工程實(shí)踐、技術(shù)開發(fā)和工程創(chuàng)新之間的橋梁;開展產(chǎn)業(yè)需求驅(qū)動(dòng)下的教學(xué)和科研活動(dòng),對(duì)研究生進(jìn)行研究能力和工程能力的復(fù)合式培養(yǎng),全面拓展研究生的科研思維和工程創(chuàng)新思維,最終實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)和工程的知識(shí)復(fù)合、思維復(fù)合和能力復(fù)合。
1.1 人才培養(yǎng)的總體目標(biāo)
計(jì)算機(jī)學(xué)科科學(xué)與工程復(fù)合培養(yǎng)直接面向信息產(chǎn)業(yè)工程領(lǐng)域,以促進(jìn)信息產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展為目標(biāo),培養(yǎng)掌握IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡(luò)和趨勢,善于發(fā)掘信息產(chǎn)業(yè)前瞻性問題、共性問題和核心問題,并能夠獨(dú)立地展開創(chuàng)新性研究工作的高層次復(fù)合人才。
1.2 計(jì)算機(jī)學(xué)科科學(xué)與工程復(fù)合人才能力架構(gòu)要求
由前述人才培養(yǎng)目標(biāo)可知,IT產(chǎn)業(yè)所需的高層次復(fù)合人才不僅需要以堅(jiān)實(shí)的計(jì)算機(jī)學(xué)科理論和寬泛的專業(yè)知識(shí)作為專業(yè)支撐,還需要同時(shí)兼具出色的工程素養(yǎng)和前瞻性的工程思維,兩者缺一不可。為此,計(jì)算機(jī)學(xué)科科學(xué)與工程復(fù)合人才在學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)、科學(xué)能力和工程能力結(jié)構(gòu)層面均有其特殊性。
在學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)方面,要求具有扎實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)理論知識(shí),較深厚的學(xué)科專業(yè)理論知識(shí)和寬口徑的學(xué)科工程應(yīng)用知識(shí);有較高的外語水平及掌握國外信息的能力,善于跟蹤國際前沿知識(shí)。
在科學(xué)能力結(jié)構(gòu)方面,要求具有較強(qiáng)的邏輯思維能力和判斷能力;善于發(fā)現(xiàn)和提煉科學(xué)問題,有較強(qiáng)的科技鑒別能力??蒲卸ㄏ蚰芰涂蒲袆?chuàng)新能力,對(duì)新知識(shí)具有較強(qiáng)的敏銳性。
在工程能力結(jié)構(gòu)方面,要求具有較強(qiáng)的學(xué)科知識(shí)運(yùn)用能力和實(shí)踐能力,善于發(fā)現(xiàn)和分析工程問題并將工程問題與學(xué)科知識(shí)關(guān)聯(lián),能嫻熟地運(yùn)用學(xué)科理論知識(shí)進(jìn)行工程應(yīng)用和工程創(chuàng)新,解決工程問題。
2、科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型的基本框架
以計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生工程素養(yǎng)的不足為切入點(diǎn),計(jì)算機(jī)學(xué)科科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型順應(yīng)產(chǎn)學(xué)融合的趨勢,以實(shí)現(xiàn)高層次IT復(fù)合人才為目標(biāo),在培養(yǎng)理念、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)過程等方面展開了初步的探索。
2.1 培養(yǎng)理念復(fù)合化
反思目前計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生教育存在的重學(xué)術(shù)輕工程等不足,計(jì)算機(jī)學(xué)科科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)需要建立邏輯認(rèn)知上逐層遞進(jìn)的培養(yǎng)理念,如圖l所示。其核心是以科學(xué)與工程素養(yǎng)并重為本,以理論和實(shí)踐知識(shí)的復(fù)合為基礎(chǔ),以研究和開發(fā)能力的復(fù)合為提升,以學(xué)術(shù)和工程思維復(fù)合為升華。
(1)理論和實(shí)踐知識(shí)復(fù)合的理念。計(jì)算機(jī)學(xué)科是一門實(shí)踐學(xué)科,理論知識(shí)的理解和內(nèi)化均應(yīng)該在工程實(shí)踐的過程中完成。因此,理論和實(shí)踐知識(shí)復(fù)合的理念包含兩層意思:一是從學(xué)生的角度來說,在理論學(xué)習(xí)階段參加工程實(shí)踐是激發(fā)理論知識(shí)內(nèi)化的重要途徑;二是從教學(xué)活動(dòng)的角度來說,知識(shí)的傳授活動(dòng)應(yīng)該和工程實(shí)踐緊密關(guān)聯(lián),相輔相成。
(2)研究和開發(fā)能力復(fù)合的理念。計(jì)算機(jī)學(xué)科同時(shí)是一門應(yīng)用學(xué)科,理論研究的成果均應(yīng)該在產(chǎn)業(yè)化的過程中得到驗(yàn)證、優(yōu)化和應(yīng)用。研究和開發(fā)能力復(fù)合的理念包含兩層意思:一是從學(xué)術(shù)活動(dòng)的角度來看,學(xué)術(shù)研究應(yīng)該密切關(guān)注產(chǎn)業(yè)化需求的前瞻性問題,來源于產(chǎn)業(yè)化需求,又超前于產(chǎn)業(yè)化需求;二是從學(xué)生的角度來看,在從事學(xué)術(shù)活動(dòng)的時(shí)候,不能僅僅停留在理論研究階段,還應(yīng)該重視研究的開發(fā)實(shí)現(xiàn)。
(3)學(xué)術(shù)和工程思維復(fù)合的理念。研究生教育是創(chuàng)新教育,包括創(chuàng)新意識(shí)的培育和創(chuàng)新能力的激發(fā),其本質(zhì)是思維的創(chuàng)新。產(chǎn)學(xué)融合趨勢下,這種思維包含了學(xué)術(shù)思維和工程思維,因此,學(xué)術(shù)和工程思維復(fù)合是理論和實(shí)踐知識(shí)復(fù)合、研究和開發(fā)能力復(fù)合的必然結(jié)果。
2.2 培養(yǎng)目標(biāo)層次化
以科學(xué)與工程素養(yǎng)并重的培養(yǎng)理念為準(zhǔn)則,計(jì)算機(jī)學(xué)科的人才培養(yǎng)目標(biāo)分為3個(gè)遞進(jìn)的層次,如圖2所示。最基礎(chǔ)的層次為學(xué)科專業(yè)知識(shí)內(nèi)化,目的是培養(yǎng)研究生的學(xué)術(shù)素養(yǎng);進(jìn)階層次為理論知識(shí)的工程應(yīng)用,目的是培養(yǎng)研究生的工程能力;最高階的層次為學(xué)科知識(shí)的創(chuàng)新,以產(chǎn)業(yè)需求驅(qū)動(dòng)學(xué)術(shù)創(chuàng)新,以學(xué)術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)工程創(chuàng)新,以工程創(chuàng)新帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)提升,目的是同步提升研究生的科學(xué)和工程素養(yǎng)。
2.3 培養(yǎng)活動(dòng)層遞化
目前常見的“兩階段”培養(yǎng)模式中工程培養(yǎng)和科學(xué)培養(yǎng)是分離的,分離的培養(yǎng)活動(dòng)最直接的影響是培養(yǎng)環(huán)節(jié)的脫節(jié)。事實(shí)上,計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生科學(xué)素養(yǎng)和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)和提升應(yīng)該是交織進(jìn)行,相互促進(jìn),同步提升,并且貫穿研究生培養(yǎng)過程始終。計(jì)算機(jī)學(xué)科科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型特別設(shè)計(jì)了工程需求驅(qū)動(dòng)下的“講授一工程關(guān)聯(lián)一模擬實(shí)踐”三位一體的教學(xué)活動(dòng)、專業(yè)知識(shí)支撐下的“問題分析一學(xué)術(shù)關(guān)聯(lián)一實(shí)踐”三位一體的工程實(shí)訓(xùn)、產(chǎn)業(yè)需求驅(qū)動(dòng)下的學(xué)術(shù)研究活動(dòng)、學(xué)術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)下的工程研究活動(dòng),如圖3所示。
工程需求驅(qū)動(dòng)下的“講授一工程關(guān)聯(lián)一模擬實(shí)踐”三位一體的教學(xué)活動(dòng)首先以教師講授學(xué)科知識(shí)的基本理論和方法,并將學(xué)科知識(shí)與工程需求關(guān)聯(lián),強(qiáng)化專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用需求意識(shí),進(jìn)一步抽取工程需求驅(qū)動(dòng)下的仿真實(shí)例,要求學(xué)生模擬實(shí)踐學(xué)科知識(shí)中的方法以解決仿真案例。智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)學(xué)科非常重要的基礎(chǔ)課程,涉及智能信息處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、智能控制等領(lǐng)域的基本原理和基本方法。以其中SVM支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)過程為例,相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)分為3個(gè)階段:第l階段由教師就SVM的原理、線性可分條件下支持向量機(jī)的對(duì)偶算法、線性不可分條件下的核函數(shù)等方法進(jìn)行講解;第2階段以視頻監(jiān)控為行業(yè)背景,可知其基礎(chǔ)需求圖像分類,即根據(jù)圖像亮度、色調(diào)、紋理等特征,將圖像中的部分區(qū)域劃歸為若干類別中的一類,而應(yīng)用SVM是解決圖像分類的一個(gè)可行之道;第3階段抽取交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)中車牌識(shí)別作為SVM分類的仿真實(shí)例,要求研究生運(yùn)用SVM方法來完成字符圖像的分類,加深對(duì)SVM方法的理解,完成知識(shí)內(nèi)化。
專業(yè)知識(shí)支撐下的“問題分析一學(xué)術(shù)關(guān)聯(lián)一實(shí)踐”三位一體的工程實(shí)訓(xùn)將引入一個(gè)真實(shí)的工程課題,要求學(xué)生圍繞如何發(fā)現(xiàn)分析工程問題、如何將工程問題與學(xué)科知識(shí)關(guān)聯(lián)、如何構(gòu)思解決思路、如何實(shí)踐和驗(yàn)證等體會(huì)解決工程問題的心智過程,以此培養(yǎng)學(xué)術(shù)型碩士研究生運(yùn)用學(xué)科理論知識(shí)進(jìn)行工程應(yīng)用的能力。例如,在研究生系統(tǒng)學(xué)習(xí)智能技術(shù)和智能圖像處理兩門課程之后,結(jié)合目前視頻監(jiān)控這一熱點(diǎn)行業(yè),引入交通視頻/圖像內(nèi)容理解與應(yīng)用的工程課題,引導(dǎo)學(xué)生就該工程問題進(jìn)行分析,將視頻/圖像內(nèi)容分解為圖像處理和圖像分類識(shí)別兩個(gè)子問題,前一子問題可以借助于智能圖像處理課程中講授的圖像增強(qiáng)技術(shù)、圖像恢復(fù)技術(shù)和圖像特征分析方法加以實(shí)現(xiàn);后一子問題可以借助于智能技術(shù)中講授的分類算法和識(shí)別算法加以解決。以已有的學(xué)科知識(shí)為背景,學(xué)生在工程實(shí)訓(xùn)的過程中完成了工程課題與學(xué)科知識(shí)關(guān)聯(lián),完成了知識(shí)應(yīng)用。
產(chǎn)業(yè)需求驅(qū)動(dòng)下的學(xué)術(shù)研究活動(dòng)要求研究生在自主思考的基礎(chǔ)之上,以產(chǎn)業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn),以學(xué)科知識(shí)體系為支撐,從實(shí)際問題中識(shí)別出潛在的、真正的應(yīng)用需求,獨(dú)立地挖掘該領(lǐng)域的前瞻問題,將其映射為學(xué)術(shù)研究課題并開展學(xué)術(shù)研究;而學(xué)術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)下的工程研究活動(dòng)要求學(xué)生將學(xué)術(shù)創(chuàng)新成果進(jìn)一步應(yīng)用于工程課題之上,完成從學(xué)術(shù)創(chuàng)新到工程創(chuàng)新的轉(zhuǎn)化,兩者在創(chuàng)新性的研究工作中演繹工程實(shí)訓(xùn)的心智過程。
將層遞推進(jìn)培養(yǎng)活動(dòng)融入計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生的培養(yǎng)過程,有利于實(shí)現(xiàn)IT人才科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合化培養(yǎng),有望培養(yǎng)出具有出色的工程素養(yǎng)和前瞻性的工程思維,能直接面向信息產(chǎn)業(yè)工程領(lǐng)域,發(fā)掘產(chǎn)業(yè)前瞻性問題、共性問題和核心問題并展開創(chuàng)新性研究工作的高層次專門人才。
3、科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型的實(shí)踐與推廣
3.1 科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型的實(shí)踐
計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型在原有的學(xué)術(shù)型碩士研究生和近年新增的專業(yè)學(xué)位碩士研究生中分別予以實(shí)踐,各有側(cè)重點(diǎn),均取得了良好的實(shí)踐效果。
學(xué)術(shù)型碩士研究生中進(jìn)行科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)實(shí)踐的主要目的是改變傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)研究與工程實(shí)踐脫節(jié)的狀況。為此,我們按照工程實(shí)訓(xùn)、工程研究、科技攻關(guān)三位一體的建設(shè)思路,依托產(chǎn)學(xué)聯(lián)合課題和科技公共項(xiàng)目搭建了科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)平臺(tái)。進(jìn)入該培養(yǎng)平臺(tái)的學(xué)術(shù)型碩士研究生不僅提高了解決實(shí)際工程問題的能力,而且能從工程應(yīng)用課題中提煉新的學(xué)術(shù)研究問題,引入新的思想和方法,反而促進(jìn)了基于應(yīng)用背景的理論研究。在精進(jìn)相關(guān)學(xué)科理論水平的同時(shí),特定工程應(yīng)用領(lǐng)域下的技術(shù)創(chuàng)新成果也較為豐富,一方面體現(xiàn)為學(xué)術(shù)數(shù)量和質(zhì)量的提升,另一方面體現(xiàn)為申請發(fā)明專利和軟件著作權(quán)等應(yīng)用成果日益豐富。
福州大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院于201 1年開始啟動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件工程兩個(gè)專業(yè)的全日制專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)工作。上述兩個(gè)專業(yè)培養(yǎng)方案的制定和實(shí)施過程有機(jī)地融合了科學(xué)和工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型,其主要目的是強(qiáng)化專業(yè)學(xué)位碩士研究生理論培養(yǎng)和工程培養(yǎng)的一體化,提升專業(yè)學(xué)位研究生的應(yīng)用研究高度和深度。為此,我們將企業(yè)的科技攻關(guān)項(xiàng)目分解提煉成若干工程實(shí)訓(xùn)課題,并提前引入工程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié),與全局的科技攻關(guān)項(xiàng)目保持相對(duì)獨(dú)立且整體工作量不大,包含一到兩個(gè)研究難點(diǎn),要求研究生運(yùn)用相應(yīng)學(xué)科理論加以解決。實(shí)踐看,2011級(jí)專業(yè)學(xué)位研究生的學(xué)位論文選題,均屬于應(yīng)用研究型課題,而非簡單的成熟技術(shù)的應(yīng)用,這種培養(yǎng)模型對(duì)于專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)質(zhì)量起到了非常好的保障作用。
3.2 科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)模型的推廣
事實(shí)上,理論和實(shí)踐脫節(jié)、學(xué)科知識(shí)體系和行業(yè)需求脫節(jié)等問題并非計(jì)算機(jī)學(xué)科研究生教育特有的問題,學(xué)生實(shí)踐能力弱,創(chuàng)新能力差等問題也同樣出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)學(xué)科的本科生教育中。此前形成的科學(xué)和工程素養(yǎng)培養(yǎng)模型也可推廣應(yīng)用于計(jì)算機(jī)學(xué)科本科生教育中。為此,以卓越工程師計(jì)劃的制定和實(shí)施為契機(jī),考慮到福州大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科的本科生直接從事各類科技項(xiàng)目存在一定難度,我們特意圍繞IEEE Micromouse Competition搭建了一個(gè)涉及電子電路、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、人工智能、嵌入式系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域分支的全面的計(jì)算機(jī)學(xué)科本科生科學(xué)與工程素養(yǎng)復(fù)合培養(yǎng)基地。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);研究型人才;工程型人才;案例教學(xué)法
作者簡介:王作為(1980-),女,山東莘縣人,天津工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件學(xué)院,講師。(天津 300387)鄒曉?。?978-),男,吉林德惠人,軍事交通學(xué)院政治部,講師。(天津 300387)
基金項(xiàng)目:本文系天津工業(yè)大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究基金項(xiàng)目的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)04-0058-02
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是一門研究非數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)問題中有關(guān)計(jì)算機(jī)的操作對(duì)象以及它們之間的關(guān)系和操作等的學(xué)科。[1]“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”作為計(jì)算機(jī)和信息等專業(yè)的核心課程,在教學(xué)體系中起著舉足輕重的作用。
2006年,教育部計(jì)算機(jī)專業(yè)委員會(huì)提出了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的“分類培養(yǎng)”的教育目標(biāo),并具體將計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)分為“研究型”及“工程型”兩大類。[2]該目標(biāo)的提出為計(jì)算機(jī)課程建設(shè)及改革提出了新的要求,計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的改革應(yīng)該根據(jù)社會(huì)的需求及學(xué)生自身的實(shí)際情況,為學(xué)生提供不同類型的教學(xué)計(jì)劃和培養(yǎng)方案,并具體改革相應(yīng)的教學(xué)方法。因此,加強(qiáng)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程建設(shè),探討不同類型培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)方法是非常必要的。
目前,“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程建設(shè)主要關(guān)注教學(xué)手段的完善,例如“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)、[3]動(dòng)態(tài)教學(xué)軟件的研究以及案例式教學(xué)方法的實(shí)施,[4,5]很少顧及不同類型的人才需要不同的案例引導(dǎo)。另外,我國計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科教育一般著重于培養(yǎng)工程型計(jì)算機(jī)專業(yè)人才,對(duì)于研究型人才的培養(yǎng)從研究生階段才開始重視,這樣導(dǎo)致了不少學(xué)生對(duì)于研究生階段的學(xué)習(xí)不能很快適應(yīng),他們的創(chuàng)新能力差。
本文重點(diǎn)探討針對(duì)不同類型的培養(yǎng)目標(biāo),提出“因材施教”的教學(xué)模式。實(shí)施的重點(diǎn)在于案例選擇的側(cè)重性、學(xué)生的主動(dòng)性以及針對(duì)不同類型學(xué)生所要采取的教學(xué)方法,力爭突出研究型人才的培養(yǎng)模式,經(jīng)過課程組多年的摸索與實(shí)踐,不斷地改進(jìn)與發(fā)展,在培養(yǎng)不同類型人才方面取得了良好的效果。
一、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)現(xiàn)狀分析
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的核心可概括為以下幾個(gè)方面:數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu);數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu);在不同存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作并討論一些經(jīng)典的算法。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)的理解較容易,對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的理解相對(duì)較難,對(duì)不同存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中算法的理解則僅限于表面,對(duì)算法在計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)過程難以理解,并且缺乏舉一反三的能力。綜合分析,產(chǎn)生上述問題的原因在于以下幾個(gè)方面:
1.學(xué)生的算法設(shè)計(jì)能力普遍薄弱
著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家沃思說過“程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”,足以見得算法在程序設(shè)計(jì)中的重要地位。在合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,算法是對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作(運(yùn)算),是數(shù)據(jù)處理的核心。對(duì)于傳統(tǒng)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的教學(xué),偏重于基礎(chǔ)理論知識(shí)的傳授,對(duì)于學(xué)生的算法設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)則顯得比較單薄。算法設(shè)計(jì)能力的提高必須通過多做多練,在解決實(shí)際問題中達(dá)到自我提升。因此,在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)過程中,采用案例教學(xué)法可以達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。
2.前導(dǎo)課程基礎(chǔ)較弱,尤其指針部分
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”以學(xué)生對(duì)編程知識(shí)的掌握為基礎(chǔ),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述語言主要為類c語言,并且大量地用到了里面的指針等知識(shí)內(nèi)容。大部分同學(xué)對(duì)指針運(yùn)算掌握不扎實(shí),不能將其靈活運(yùn)用,導(dǎo)致了算法無法實(shí)現(xiàn),學(xué)生缺乏成就感,降低學(xué)習(xí)興趣。因此,在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)過程中,除了要復(fù)習(xí)指針部分知識(shí)以外,還要利用實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)達(dá)到教學(xué)目的。
3.缺乏多元化的人才培養(yǎng)方式,與實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié)
從實(shí)際的教學(xué)過程來看,教師對(duì)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”相關(guān)內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用講述得不夠清楚,學(xué)生學(xué)習(xí)過程中比較困惑。即便講述過程能夠理論聯(lián)系實(shí)際,也主要偏重于工程應(yīng)用,對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)科研方面的意義探討極少,這樣導(dǎo)致了很多學(xué)生在讀研究生階段時(shí)非常吃力,很難將自身調(diào)整到研究的狀態(tài)。為了響應(yīng)國家的“研究型人才”及“工程型人才”的分類培養(yǎng)目標(biāo),必須兼顧學(xué)生進(jìn)一步學(xué)術(shù)深造和提高工程實(shí)踐兩個(gè)培養(yǎng)目標(biāo)的需求,在教學(xué)內(nèi)容和案例選擇上要有側(cè)重性,引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)與以后實(shí)際的應(yīng)用相結(jié)合。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”不僅對(duì)于工程實(shí)踐非常重要,同時(shí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)抽象能力以及提高學(xué)生的研究水平和創(chuàng)新能力也非常重要。教師應(yīng)該結(jié)合自己的研究方向,盡量給出一些偏重算法研究的案例來培養(yǎng)學(xué)生的科研能力,為學(xué)生以后繼續(xù)深造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),同時(shí)也幫助學(xué)生盡早定位自己未來的發(fā)展方向。
二、不同培養(yǎng)目標(biāo)下的課程教學(xué)改革
1.教學(xué)內(nèi)容的改革
在理論教學(xué)內(nèi)容的安排上,筆者將近幾年國家研究生統(tǒng)考題穿插在每章最后,檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,提升學(xué)生的應(yīng)試能力。除此以外,為了更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、使學(xué)生能夠?qū)W以致用,提高其專業(yè)素質(zhì),在授課過程中采用基于案例引導(dǎo)的教學(xué)方法,并且對(duì)于不同類型人才的培養(yǎng)采用不同的案例。
基于案例的教學(xué)方法是將案例的實(shí)施貫穿到課堂教學(xué)中,教師根據(jù)需要講的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)一個(gè)具體案例,在講授過程中以該案例為切入點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生去思考解決這一應(yīng)用問題所需要的知識(shí),逐漸引出概念和原理。讓學(xué)生在具體的案例實(shí)現(xiàn)過程中消化知識(shí),這是培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的一種教學(xué)方法。
案例的設(shè)計(jì)是案例教學(xué)的核心內(nèi)容。案例的設(shè)計(jì)除了一些驗(yàn)證性的外,還應(yīng)設(shè)置一些綜合性的。驗(yàn)證性案例用來幫助理解教材中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn),建立起數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)算法的概念,培養(yǎng)學(xué)生基本的算法設(shè)計(jì)能力。驗(yàn)證性案例較簡單,可以讓學(xué)生獨(dú)立完成,因此驗(yàn)證性案例對(duì)于不同培養(yǎng)目標(biāo)的學(xué)生沒有特殊區(qū)分。綜合性案例是指一些實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用價(jià)值高的案例,包括問題分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、用戶界面設(shè)計(jì)、多人合作以及一整套軟件工作規(guī)范性強(qiáng)的工作。研究型綜合案例需要學(xué)生查閱算法、模糊數(shù)學(xué)、圖論等資料,這對(duì)學(xué)生的研究學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力都有更高要求。因此,對(duì)于綜合性案例,學(xué)生可以根據(jù)自己的特點(diǎn)以及興趣選擇不同的設(shè)計(jì)性題目,自愿結(jié)成小組,并且協(xié)調(diào)好內(nèi)部分工,定期舉行小組討論等。
2.教學(xué)方法的改革
傳統(tǒng)的教學(xué)方法一般采用以教師在課堂上講授基本知識(shí)點(diǎn)為主,以學(xué)生上機(jī)實(shí)踐以及做課后作業(yè)為輔的教學(xué)模式。這樣會(huì)導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力差、只會(huì)應(yīng)試不會(huì)實(shí)踐。
在教學(xué)過程中,重點(diǎn)實(shí)施“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式,教師在整個(gè)教學(xué)過程中扮演“導(dǎo)師”的角色。學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好選擇案例,根據(jù)案例任務(wù)需要按照3~5人建成標(biāo)準(zhǔn)組并細(xì)化分工。教師重點(diǎn)負(fù)責(zé)準(zhǔn)備案例,并且根據(jù)每組完成任務(wù)的不同,與學(xué)生共同討論問題、分析問題,并能指導(dǎo)調(diào)研、引導(dǎo)學(xué)生找到解決問題的方法等。在案例完成后,教師需帶領(lǐng)學(xué)生分析和總結(jié)案例解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)。
為了提高教學(xué)效率,達(dá)到教學(xué)效果,除了采用課堂授課的教學(xué)方法外,還采用了其他教學(xué)方法,例如課堂討論、案例分析、小組匯報(bào)、教師或?qū)W生總結(jié)等多種教學(xué)方法。對(duì)于不同的培養(yǎng)目標(biāo),教學(xué)方法相似,但是教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的側(cè)重點(diǎn)則有所不同。對(duì)于工程型人才的培養(yǎng)來講,教學(xué)目標(biāo)應(yīng)側(cè)重于軟件工程規(guī)范的訓(xùn)練及培養(yǎng),提高學(xué)生組織數(shù)據(jù)及編寫大型應(yīng)用程序的能力,教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、用戶界面設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、軟件測試、多人合作等基本技能和技巧的培養(yǎng)和學(xué)習(xí)。教學(xué)手段除了依賴于動(dòng)態(tài)ppt、動(dòng)畫演示、算法演示軟件等,還應(yīng)該針對(duì)不同的培養(yǎng)目標(biāo)選擇不同的教學(xué)手段,比如引導(dǎo)工程型學(xué)生參與程序設(shè)計(jì)論壇、學(xué)習(xí)群等;培養(yǎng)研究型學(xué)生的學(xué)術(shù)論文檢索能力;鼓勵(lì)學(xué)術(shù)型學(xué)生參加算法設(shè)計(jì)論壇以及學(xué)習(xí)一些算法分析工具的使用等。在教學(xué)過程中,對(duì)相關(guān)的知識(shí)給出一些延伸的閱讀文檔,指導(dǎo)感興趣的同學(xué)在課后進(jìn)一步拓展思維、拓寬視野。
不同于傳統(tǒng)教學(xué)的評(píng)價(jià)方法,此教學(xué)更加關(guān)注學(xué)生最終所能達(dá)到的專業(yè)能力及實(shí)踐能力。廣泛借鑒國外高校的Assignment的評(píng)價(jià)形式,采用階段性作業(yè)、期末大作業(yè)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等多種方式相結(jié)合的考核方法。為了防止學(xué)生從網(wǎng)上下載源代碼或者抄襲等非誠信行為,還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)答辯。對(duì)于不同的培養(yǎng)目標(biāo),應(yīng)采取不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于工程型學(xué)生,應(yīng)注重程序設(shè)計(jì)文檔是否規(guī)范、完善;程序的調(diào)試和測試是否科學(xué)、合理。對(duì)于研究型學(xué)生,應(yīng)注重問題調(diào)研是否夠全面、算法設(shè)計(jì)是否合理、是否具有創(chuàng)新性等。
三、結(jié)語
在適應(yīng)IT行業(yè)快速發(fā)展的新形勢下,我國教育部提出了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的“分類培養(yǎng)”的教育目標(biāo),該目標(biāo)的提出為計(jì)算機(jī)課程建設(shè)及改革提出了新的要求。我校從“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程入手,針對(duì)不同的培養(yǎng)目標(biāo),提出了“因材施教”的培養(yǎng)模式。通過課程組多年的摸索與實(shí)踐,在不同類型人才的培養(yǎng)方面均取得了良好的效果,尤其對(duì)于研究型人才培養(yǎng)方式的探索積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn),這些經(jīng)驗(yàn)可以推廣到其他計(jì)算機(jī)相關(guān)課程當(dāng)中,對(duì)于不同類型人才的培養(yǎng)方案尤其是研究型人才的培養(yǎng)方案的實(shí)施都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn):
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如今,計(jì)算機(jī)科學(xué)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展使得其更加貼近我們的生活,不斷改變著我們的生活方式,同時(shí)也變革著研究生的培養(yǎng)模式。以計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為標(biāo)志的信息技術(shù)的發(fā)展也對(duì)檔案管理工作產(chǎn)生了深刻的影響:計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展使得檔案信息實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化,而不再單純的依賴于手工記載和紙質(zhì)儲(chǔ)存,一切檔案信息都可以通過輸入和掃描等方式存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)上,更加便于實(shí)現(xiàn)永久性的保存和利用。其次,檔案也不再局限于文字,而是可以借助多媒體手段實(shí)現(xiàn)諸如圖片、文本、視頻等多方式的檔案呈現(xiàn)方式,這些呈現(xiàn)方式也會(huì)促進(jìn)檔案的傳播和有效的利用。此外,檔案的查閱和開放形式也發(fā)生了變化,由于互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)以及計(jì)算機(jī)使用的普及,越來越多的檔案信息可以通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)開放,像傳統(tǒng)模式下受到的時(shí)間和地域的限制越來越小,進(jìn)而也更大的實(shí)現(xiàn)了檔案信息的使用價(jià)值。信息技術(shù)除了為檔案的呈現(xiàn)形式帶來變革之外,對(duì)檔案的管理工作也產(chǎn)生了影響。由于檔案信息使用者對(duì)于查閱更加及時(shí)和快捷的要求,檔案的管理工作也必然被要求更加高效,信息技術(shù)的發(fā)展為滿足這一要求提供了便捷,檔案管理人員借助于計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的程序和數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于信息的快速篩選、處理和歸檔。
二、利用信息技術(shù)提升研究生檔案管理
(一)借助信息技術(shù)轉(zhuǎn)變研究生檔案的收集程序和方式,擴(kuò)展搜集的范圍
目前,我們國家研究生的教育和培養(yǎng)方式實(shí)現(xiàn)了多樣化,培養(yǎng)模式包括有國家統(tǒng)招、委培和代培等;學(xué)位類型也不同,有學(xué)術(shù)型的還有專業(yè)碩士;此外,考試形式的不同也使得研究生的分類方式不一致。這些不同類型、不同模式下的研究生學(xué)習(xí)和教育過程也不盡相同,而研究生檔案作為一種記錄研究生在校期間個(gè)人學(xué)習(xí)、實(shí)踐和生活的文件,必然會(huì)呈現(xiàn)不同的特點(diǎn),更加具有鮮明的個(gè)體特征。因此,研究生檔案的收集程序和方式就需事先轉(zhuǎn)變,使得到的檔案知識(shí)更加系統(tǒng)、全面,更有利于滿足用戶日益增長的個(gè)體化的、專業(yè)化的需求,而信息技術(shù)能夠幫助管理人員在擴(kuò)大收集范圍的同時(shí)更加快捷、方便的收集信息。
(二)逐步推進(jìn)個(gè)體化的檔案管理工作
研究生的檔案既具有一般學(xué)生檔案的共性,也體現(xiàn)了自身獨(dú)特的方面,源于研究生教育和學(xué)習(xí)的專業(yè)化和個(gè)體化。研究生階段的學(xué)習(xí)在不同的年級(jí)、不同的時(shí)間段都會(huì)體現(xiàn)出不同的特點(diǎn),而且更加龐雜,正如上文所言研究生在入學(xué)之初首先要經(jīng)過公共課的學(xué)習(xí),其次進(jìn)入專業(yè)課程方向和領(lǐng)域的學(xué)習(xí),此外還要按要求參加調(diào)研和實(shí)習(xí)活動(dòng),并進(jìn)行科研活動(dòng)、發(fā)表科研成果,以及參加中期的考核評(píng)定、畢業(yè)論文寫作與答辯,最終進(jìn)行學(xué)位審定獲得學(xué)位順利畢業(yè)。在這些不同階段中,檔案的收集和管理工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)也各不相同,在研究生學(xué)習(xí)的一、二年級(jí)中,檔案工作可以遵循研究生培養(yǎng)方案所確定的程序和規(guī)章進(jìn)行及時(shí)的收集和編碼、歸檔。但在進(jìn)入后期,研究生的檔案材料,尤其是科研和社會(huì)實(shí)踐調(diào)研的檔案材料需要相關(guān)的院系和科研小組進(jìn)行收集和整理,最終由檔案管理部門進(jìn)行歸檔。信息技術(shù)的優(yōu)勢不僅在于能夠大量的處理信息,在個(gè)性化定制方面也有人工無法比擬的優(yōu)勢,通過信息技術(shù)的利用有利于個(gè)體化、定制檔案工作的實(shí)現(xiàn)。
(三)充分利用研究生檔案的科研性和知識(shí)性
研究生檔案匯集和研究生在校期間的學(xué)習(xí)和科研活動(dòng),具有很強(qiáng)的科研型和知識(shí)性,檔案管理者應(yīng)借助信息技術(shù)尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展加強(qiáng)對(duì)其的利用,采用多種方式和途徑提取有用的科研信息為在校學(xué)生及其他用戶提供更加有益、高效和人性化的服務(wù)。
(四)提升研究生檔案管理和服務(wù)的質(zhì)量
研究生規(guī)模和人數(shù)的擴(kuò)張使得檔案管理工作中需要處理和分析的信息也隨之增加,傳統(tǒng)的手工收集和處理方式顯然已經(jīng)無法滿足當(dāng)下的研究生檔案管理發(fā)展要求了。檔案管理部門和人員都應(yīng)當(dāng)引入更為科學(xué)和現(xiàn)代化的管理思想和技術(shù)手段,充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)檔案管理工作的優(yōu)化和升級(jí),從而實(shí)現(xiàn)研究生檔案管理的科學(xué)和規(guī)范,進(jìn)而逐漸的提升管理質(zhì)量。此外,借助信息系統(tǒng)對(duì)檔案加以整理、匯集和分析,對(duì)各種有用信息進(jìn)行提煉和匯總,為用戶提供更高層次的檢索服務(wù)。
關(guān)鍵詞:生物信息學(xué);醫(yī)學(xué);教育;建議
生物信息學(xué)(Bioinformatics)是一門發(fā)展迅速的生物學(xué)分支學(xué)科,由生物學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、信息管理學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)及統(tǒng)計(jì)學(xué)等多門學(xué)科相互交叉而形成,本質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決生物學(xué)問題,通過信息的處理和整合實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新。它主要包括以下3個(gè)方面的內(nèi)容:①生物數(shù)據(jù)的收集、整理、存儲(chǔ)、檢索、加工、分析和整合;②生物系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的建模;③與生物科學(xué)相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,這個(gè)范圍還在不斷的擴(kuò)增中[1]。醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)是指以醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用為中心開設(shè)的生物信息學(xué),本文討論的內(nèi)容主要圍繞醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)展開。近20年來,互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫和計(jì)算方法的發(fā)展,為生物信息學(xué)的研究提供了更為廣泛和靈活的方法;多種模式生物基因組測序的完成,功能基因組、蛋白質(zhì)組研究的開展,各種高通量生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)快速發(fā)展為生物信息學(xué),提供了更大研究空間的同時(shí),也對(duì)海量的生物學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地挖掘和整合提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn);而以基礎(chǔ)研究與臨床醫(yī)療結(jié)合為宗旨的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的興起對(duì)銜接二者之間的橋梁———生物信息學(xué),提供了廣闊的應(yīng)用空間。對(duì)生物信息學(xué)人才的熱切需求,以及上述機(jī)遇和挑戰(zhàn)導(dǎo)致了生物信息學(xué)專業(yè)在全世界的蓬勃發(fā)展。以美國為例,在1999年之前,全美只有6所大學(xué)設(shè)置有計(jì)算生物學(xué)與生物信息學(xué)專業(yè),而到2002年,則有31所大學(xué)設(shè)置了計(jì)算生物學(xué)與生物信息學(xué)專業(yè)博士學(xué)位,其中有12所大學(xué)是在2001年~2002年之間設(shè)置的這門專業(yè)[1]。這些大學(xué)通常以生物學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)或者生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)為依托設(shè)置這門專業(yè),不同大學(xué)對(duì)該專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)模式也有所不同。在我國,很多高等院校將生物信息學(xué)作為專業(yè)課程設(shè)立,醫(yī)學(xué)高等院校也逐步將其作為基礎(chǔ)課程或選修課設(shè)立。作為一門新生學(xué)科,生物信息學(xué)在大部分院校尚處于探索階段,沒有成熟完善的教育模式可以借鑒[2]。在這種情況下,來自前期已畢業(yè)學(xué)生和用人單位的反饋意見對(duì)生物信息學(xué)教育模式的總結(jié)提高具有重要意義。作為一名臨床醫(yī)師和醫(yī)學(xué)研究人員,筆者深刻體會(huì)到在實(shí)際工作中,無論是自身合理應(yīng)用生物信息學(xué)知識(shí)進(jìn)行思考和設(shè)計(jì),還是找到能夠迅速融入并滿足實(shí)驗(yàn)室研究和臨床工作需求的生物信息學(xué)專業(yè)人才都不是一件容易的事情。因此,本文作者就自己的一些切身體會(huì),結(jié)合文獻(xiàn)和思考,對(duì)我國醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)人才培養(yǎng)列舉了一些意見和建議,希望能夠在生物信息學(xué)教學(xué)模式的完善中起到微薄的助力作用。本文著重探討信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,側(cè)重于醫(yī)院信息管理和信息系統(tǒng)建設(shè)方面的醫(yī)學(xué)信息學(xué)(Medical Informatics)不在本文討論范圍內(nèi)。理想的醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是這三類人的集合:①計(jì)算機(jī)專家,掌握計(jì)算機(jī)算法、計(jì)算機(jī)語言、軟件、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和相關(guān)知識(shí)框架,以及硬件知識(shí);②生物信息學(xué)專家,具有熟練應(yīng)用計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存、處理、分析和整合相關(guān)生物信息的能力;③基礎(chǔ)研究或臨床工作者,具有查閱文獻(xiàn),提出生物學(xué)或臨床醫(yī)學(xué)問題,合理使用上述生物信息學(xué)來思考、設(shè)計(jì)和解決問題的能力,并能收集和正確提供用于研究的初始數(shù)據(jù)。結(jié)合我國實(shí)際情況,想讓臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生或醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)專業(yè)學(xué)生同時(shí)完成以上3個(gè)方面的培訓(xùn)顯然不切實(shí)際。理想的培訓(xùn)模式,是通過對(duì)臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)和醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)專業(yè)學(xué)生不同側(cè)重的培訓(xùn),再通過二者的合理分工和配合,來滿足以上3個(gè)方面的需求。對(duì)醫(yī)學(xué)院校學(xué)生,尤其是醫(yī)學(xué)研究生,生物信息學(xué)培訓(xùn)的內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于對(duì)其計(jì)算思維能力和信息學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng),目的是使其能熟練地從生物信息學(xué)角度發(fā)現(xiàn)和提出生物學(xué)或臨床醫(yī)學(xué)方面的科學(xué)假設(shè),針對(duì)該假設(shè)設(shè)計(jì)合理的研究方案,并為后續(xù)研究提供正確的初始數(shù)據(jù);對(duì)以生物醫(yī)學(xué)為中心的信息學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng),內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于對(duì)其計(jì)算機(jī)技術(shù)和生物信息學(xué)在醫(yī)學(xué)實(shí)踐應(yīng)用方面能力的培養(yǎng),目的是與前者配合,指導(dǎo)并幫助其完成科學(xué)假設(shè)的設(shè)計(jì),對(duì)前者提供的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、存儲(chǔ)、檢索、分析和整合,以及完成更高要求的計(jì)算機(jī)技術(shù)方面的應(yīng)用,例如應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì),生物系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的建模,等等。
1 醫(yī)學(xué)生的計(jì)算生物學(xué)與生物信息學(xué)思維培養(yǎng)
本部分特指醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生的生物信息學(xué)教學(xué),部分醫(yī)學(xué)院校開設(shè)的醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)專業(yè)教學(xué)將在下一部分中提及。無論是醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究,還是以循證醫(yī)學(xué)為代表的臨床研究,生命科學(xué)研究的一般過程,都遵循發(fā)現(xiàn)問題資料查詢預(yù)實(shí)驗(yàn)提出科學(xué)假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假說資料查詢和結(jié)果分析科學(xué)理論總結(jié)的基本思路[3]。在這個(gè)過程中,計(jì)算生物學(xué)與生物信息學(xué)不僅是進(jìn)行資料查詢和結(jié)果分析的重要工具,更應(yīng)是在提出科學(xué)假設(shè)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段就需要貫徹執(zhí)行的理念和思維方式。換言之,具體的生物信息學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)一樣都是驗(yàn)證生物醫(yī)學(xué)假說的實(shí)驗(yàn)方法,是將一個(gè)生命科學(xué)假設(shè)用計(jì)算和信息學(xué)思維方式表達(dá)和實(shí)現(xiàn)的過程。在我國,絕大部分醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究和臨床研究課題都是由醫(yī)學(xué)院校畢業(yè)的臨床工作者設(shè)計(jì)和申請的。由于臨床醫(yī)師大都承擔(dān)了繁重的臨床工作,申請者親自完成課題的機(jī)會(huì)很少,獲批課題的具體實(shí)施及數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)、檢索、分析和整合多由研究生或?qū)嶒?yàn)室工作人員負(fù)責(zé)。因此結(jié)合我國的實(shí)際情況,將生物信息學(xué)與具體課題耦合,即將一個(gè)科學(xué)假設(shè)用計(jì)算和信息學(xué)表示并有效實(shí)施的思維和實(shí)踐培訓(xùn),才是醫(yī)學(xué)生生物信息學(xué)培訓(xùn)的中心內(nèi)容。由于我國臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)采用長學(xué)制(5年、7年或8年)教學(xué),對(duì)實(shí)踐性和針對(duì)性都很強(qiáng)的生物信息學(xué)而言,過早或過于籠統(tǒng)的培訓(xùn)都顯得意義不大,所以筆者認(rèn)為針對(duì)醫(yī)學(xué)生的生物信息學(xué)培訓(xùn)安排在研究生階段是比較合適的,教育中心是以醫(yī)學(xué)研究需求為指導(dǎo),強(qiáng)調(diào)信息學(xué)思維培訓(xùn)和實(shí)踐操作。具體提出的建議有兩點(diǎn),一是根據(jù)學(xué)生專業(yè)背景調(diào)整理論教學(xué)內(nèi)容。醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)及統(tǒng)計(jì)學(xué)理論基礎(chǔ)不能和工科院校的學(xué)生相比,醫(yī)學(xué)專業(yè)包括基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、口腔、預(yù)防等專業(yè),涉及廣泛,各個(gè)專業(yè)背景的學(xué)生對(duì)這門課程的需求不盡相同。因此在理論課程上,要根據(jù)不同的專業(yè)背景和研究內(nèi)容形成“個(gè)性化”的培養(yǎng)方案,目的是讓學(xué)生有選擇有針對(duì)性地掌握相關(guān)生物信息學(xué)內(nèi)容,例如數(shù)據(jù)庫的類型和選擇,常用軟件的種類和應(yīng)用等,同時(shí)又不會(huì)對(duì)過于高深的生物信息學(xué)理論產(chǎn)生反感。二是結(jié)合研究生階段的課題,開展研究內(nèi)容模擬和實(shí)踐操作練習(xí)。為了更好的配合研究生階段的課題,可將《生物信息學(xué)》開課時(shí)間調(diào)整到研究生階段的第三學(xué)期,即在學(xué)生進(jìn)入課題研究階段之后,讓學(xué)生在清楚面臨的課題內(nèi)容后,有針對(duì)性地學(xué)習(xí)在完成課題過程中要使用到的知識(shí)、工具和解決問題的思路,包括文獻(xiàn)查閱、保存、編輯,核酸序列查找和同源性比對(duì)及進(jìn)化分析,PCR引物設(shè)計(jì),基因功能、結(jié)構(gòu)預(yù)測,調(diào)控元件及轉(zhuǎn)錄因子預(yù)測,蛋白質(zhì)基本理化性質(zhì)分析,跨膜區(qū)及信號(hào)肽預(yù)測,二級(jí)結(jié)構(gòu)和空間三維結(jié)構(gòu)的預(yù)測等。這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率會(huì)大大提高。為了解決上課時(shí)間與課題時(shí)間沖突的問題,可以采用生物信息學(xué)授課老師加入導(dǎo)師組成員,通過網(wǎng)上教學(xué)和答疑、夜間授課、集中授課與個(gè)別指導(dǎo)結(jié)合等多種方式靈活解決。
2 以醫(yī)學(xué)為中心的生物信息學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)
如果說對(duì)醫(yī)學(xué)生進(jìn)行生物信息學(xué)教育的目的是使其學(xué)會(huì)將一個(gè)生命科學(xué)假設(shè)用計(jì)算和信息學(xué)表示,并正確提供初始數(shù)據(jù),那么以醫(yī)學(xué)為中心的生物信息學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的目的,就是使其學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)學(xué)和信息學(xué)處理并證實(shí)科學(xué)假設(shè)的過程。具體的內(nèi)容包括,與實(shí)驗(yàn)室工作人員和臨床醫(yī)生配合,從計(jì)算生物學(xué)與生物信息學(xué)角度指導(dǎo)并幫助其完成科學(xué)假設(shè)和課題內(nèi)容設(shè)計(jì);在課題實(shí)施階段對(duì)后者提供的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、存儲(chǔ)、檢索、分析和整合,以及滿足后者更高要求的計(jì)算機(jī)技術(shù)的需求,例如應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì),生物系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的建模,等等。目前,計(jì)算生物學(xué)與生物信息學(xué)專業(yè)研究生的培養(yǎng)模式主要有3種:①以生物學(xué)為中心的多學(xué)科培養(yǎng)模式。理論教育以生物學(xué)為中心,在6~9個(gè)學(xué)期內(nèi)陸續(xù)完成生物學(xué)部分課程(相當(dāng)于普通生物學(xué)系1/3~1/4課程)的選修,然后根據(jù)興趣和實(shí)際情況選擇一個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室完成研究生課題。這種培養(yǎng)模式被大多數(shù)綜合大學(xué)采納。②以工程設(shè)計(jì)為中心的培養(yǎng)模式。③以醫(yī)學(xué)為中心的培養(yǎng)模式。指以醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用為中心設(shè)置計(jì)算生物學(xué)和生物信息學(xué),絕大多數(shù)由醫(yī)學(xué)院校設(shè)置,側(cè)重生物信息學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的結(jié)合。在進(jìn)入課題階段之前會(huì)有1~2年臨床相關(guān)概念和信息的培訓(xùn),主要開設(shè)的課程包括生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)與基因組學(xué)、化學(xué)與物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等,甚至包括部分醫(yī)學(xué)課程,后期實(shí)踐階段通常選擇一個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室完成研究生課題??偟目磥?,醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)基礎(chǔ)課程設(shè)置與國際趨勢相符,也符合以醫(yī)學(xué)為中心計(jì)算生物學(xué)與生物信息學(xué)的培訓(xùn)要求。但從近年生物信息學(xué)專業(yè)研究生就業(yè)情況來看,確實(shí)存在素質(zhì)參差不齊,學(xué)不能致用,不能很快融入研究工作等問題。筆者認(rèn)為,這種現(xiàn)象可以從三個(gè)方面加以改進(jìn):①以職業(yè)發(fā)展和學(xué)位教育為導(dǎo)向,建立多層次、多形式的醫(yī)學(xué)信息學(xué)教育和繼續(xù)教育體系。各醫(yī)學(xué)院校可在統(tǒng)一專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和定位的基礎(chǔ)上,根據(jù)自身的學(xué)科基礎(chǔ)和特色,結(jié)合學(xué)生畢業(yè)后的工作領(lǐng)域和就業(yè)方向,形成“個(gè)性化”的專業(yè)方向和培養(yǎng)方案。②加強(qiáng)師資力量的建設(shè),形成以課程為中心的教學(xué)團(tuán)隊(duì)?,F(xiàn)有醫(yī)學(xué)生物學(xué)教材內(nèi)容寬泛、偏重理論,對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)較少,需要授課老師有選擇的挑選合適的內(nèi)容并予以補(bǔ)充和完善。這對(duì)授課教師的素質(zhì)提出了更高要求,要求其能根據(jù)實(shí)際情況因材施教,有所取舍,強(qiáng)化重點(diǎn)。目前,各院校教學(xué)團(tuán)隊(duì)和師資力量配備受限,建議可以課程為中心,培養(yǎng)、引進(jìn)學(xué)術(shù)帶頭人,從其他專業(yè)挑選骨干教師兼任等多種形式,形成以課程為中心的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。③實(shí)踐教學(xué)與綜合能力的培養(yǎng)。生物信息學(xué)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科,要將“學(xué)有所長,學(xué)以致用”作為人才培養(yǎng)的最終目的。可以通過構(gòu)建開放式實(shí)踐教學(xué)平臺(tái),建設(shè)實(shí)踐教學(xué)基地等方式盡可能強(qiáng)化實(shí)踐操作訓(xùn)練[4],后期部分學(xué)生可以結(jié)合個(gè)人興趣,本著雙向選擇的原則,將實(shí)踐階段訓(xùn)練固定到導(dǎo)師和實(shí)驗(yàn)室,并安排其參與完成某一項(xiàng)課題的設(shè)計(jì)、實(shí)施和總結(jié),在整個(gè)過程中要特別注意培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自學(xué)能力,強(qiáng)調(diào)知識(shí)的自我更新。
綜上所述,醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)人才培養(yǎng)的最終目的是使生物信息學(xué)能滿足現(xiàn)代醫(yī)療和醫(yī)學(xué)研究發(fā)展的需要,使醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)人才成為有效連接基礎(chǔ)研究與臨床醫(yī)療的橋梁,為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供新途徑[5]。
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關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)輔修;人才培養(yǎng);教學(xué)體系
文章編號(hào):1672-5913(2017)07-0006-03
中圖分類號(hào):G642
1 背 景
隨著科技的飛速發(fā)展,人才知識(shí)結(jié)構(gòu)由單一學(xué)科向多學(xué)科、復(fù)合型的發(fā)展成為必然趨勢。推進(jìn)學(xué)科的交叉與融合有利于新興學(xué)科的發(fā)展與成長,更有利于產(chǎn)生原創(chuàng)性科研成果,培養(yǎng)出世界級(jí)的學(xué)術(shù)大師,服務(wù)于國家戰(zhàn)略和社會(huì)重大需求。
哈佛大學(xué)前校長博克曾指出:“本科生應(yīng)該通過主修一個(gè)學(xué)科獲得大量深入的知識(shí), 并且通過幾個(gè)不同學(xué)科的學(xué)習(xí)獲得大量廣博的知識(shí)?!盵1]清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系從2002年開始開設(shè)計(jì)算機(jī)輔修專業(yè),培養(yǎng)非電子信息類學(xué)生的信息素養(yǎng),促使他們較系統(tǒng)地掌握計(jì)算機(jī)硬件、軟件與應(yīng)用的基本理論、基本技能與方法。迄今為止共錄取689名學(xué)生,畢業(yè)317名學(xué)生。學(xué)生主要來自于工物、精儀、機(jī)械、水利、汽車、航院、建筑、經(jīng)管等專業(yè)。目前在學(xué)學(xué)生241名(包括外專業(yè)的研究生),學(xué)生數(shù)量相當(dāng)于計(jì)算機(jī)系本科生的一半,學(xué)生來源覆蓋大部分工科院系。
2 招生與錄取――統(tǒng)籌兼顧,甄選優(yōu)質(zhì)生源
清華大學(xué)計(jì)算機(jī)輔修專業(yè)設(shè)置之初,考慮到學(xué)生主修專業(yè)課程比較重,只有學(xué)有余力的學(xué)生才適合輔修計(jì)算機(jī)專業(yè),因此錄取輔修專業(yè)人數(shù)控制在30人左右。伴隨著計(jì)算機(jī)專業(yè)的迅猛發(fā)展,近5年每年報(bào)名計(jì)算機(jī)輔修專業(yè)的學(xué)生人數(shù)都是120~140人左右,我們的錄取原則是挑選綜合成績優(yōu)秀、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)扎實(shí)的學(xué)生,錄取率一直控制在50%左右。考慮到計(jì)算機(jī)專業(yè)與各個(gè)學(xué)科的滲透與融合,錄取時(shí)還盡量兼顧各個(gè)專業(yè)。學(xué)生來自于不同的工科院系,這為學(xué)科融合提供了良好的平臺(tái)。近幾年學(xué)校新增了8個(gè)輔修專業(yè),包括機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、智能硬件技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等熱門專業(yè),但是這并沒有影響到計(jì)算機(jī)輔修專業(yè)的招生。憑借我系國際學(xué)科排名的日益提升以及良好的師資,項(xiàng)目的招生依然火爆,歷年招生人數(shù)如圖1所示。
3 培養(yǎng)過程――注重實(shí)效,機(jī)制靈活
我們以讓學(xué)生真正掌握專業(yè)知識(shí)而不僅是一紙證書為出發(fā)點(diǎn),制訂了靈活的培養(yǎng)機(jī)制。學(xué)制3~5年,學(xué)生即使主修專業(yè)畢業(yè),而輔修尚未完成,也可以在讀研期間繼續(xù)修讀至研究生二年級(jí)結(jié)束。這樣就讓一些對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)有興趣的,但是主修專業(yè)壓力比較大的同學(xué)有充足的時(shí)間修完相應(yīng)課程。隨著國際化的發(fā)展,更多的同學(xué)有機(jī)會(huì)去國外大學(xué)做交換,我們也相應(yīng)調(diào)整了政策,學(xué)生出國交換期間在國外的大學(xué)選修輔修相關(guān)課程并且合格的,經(jīng)任課老師審核課程大綱后可以認(rèn)定為輔修項(xiàng)目的專業(yè)課程,也可以計(jì)入學(xué)分,這樣就避免了因出國交換而導(dǎo)致學(xué)生延期畢業(yè)。
清華大學(xué)理工科院系考慮到本專業(yè)與計(jì)算機(jī)學(xué)科的交叉融合,在制訂培養(yǎng)方案時(shí)都規(guī)定了計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的學(xué)分,如“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”與“計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”是很多院系的必修課或者限選課,而這兩門課程也是輔修專業(yè)的核心課。在這種情況下,我們從實(shí)際出發(fā),讓一門課程主、輔修兼用,但是如果有兩門課程兼用,則需在選修類課程中再多選一門。這種靈活的培養(yǎng)機(jī)制讓學(xué)生受益。
4 課程設(shè)置――培養(yǎng)計(jì)算思維,夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ),注重應(yīng)用課程
我們從培養(yǎng)計(jì)算思維入手,再通過5門專業(yè)必修課程為學(xué)生打下較為扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ),最后提供多種選修課程,提高學(xué)生在實(shí)際中的應(yīng)用能力。
1)培養(yǎng)計(jì)算思維。
考慮到各個(gè)專業(yè)均有編寫程序的需求,我們提供了Java、C++、VC++ 等多門編程語言選修課程,多種設(shè)計(jì)語言充分滿足了不同專業(yè)同學(xué)的需求。我們提供的C++與Java都是國家級(jí)精品課,授課教師也是國家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的成員,所用教材都是授課教師積多年之功編寫的。鄭莉老師的《C++語言程序設(shè)計(jì)》是立體化教材,從第一版到第四版,多次入選國家級(jí)規(guī)劃教材與北京市精品教材。所有語言類課程全部采用邊講邊練的實(shí)踐教學(xué)模式,通過大作業(yè)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力,讓學(xué)生把知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能。
2)夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)。
離散數(shù)學(xué)、人工智能導(dǎo)論、軟件工程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)硬件課程/計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等5門專業(yè)必修課程從軟、硬件兩個(gè)方面為學(xué)生打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的關(guān)鍵內(nèi)容,也是構(gòu)建高效算法的必要基礎(chǔ)。學(xué)生多次反饋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)讓他們在設(shè)計(jì)程序r思路更加開闊,寫起程序來更加得心應(yīng)手。
3)注重應(yīng)用課程。
提供3類8門選修課程,讓不同專業(yè)的同學(xué)根據(jù)興趣愛好與專業(yè)需求進(jìn)行選擇。表1是計(jì)算機(jī)輔修課程培養(yǎng)方案。
5 構(gòu)筑高質(zhì)量的人才培養(yǎng)平臺(tái)
清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系擁有的國家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)研究、教學(xué)改革、教學(xué)組織、隊(duì)伍建設(shè)、教材與教學(xué)資源建設(shè)、精品課程建設(shè)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)和學(xué)生綜合能力培養(yǎng)方面進(jìn)行了卓有成效的探索和實(shí)踐。最早在全國推出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育課程系列教材并率先進(jìn)行立體化教學(xué)資源建設(shè),研制的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)及資源在全國同領(lǐng)域的教學(xué)改革中發(fā)揮了重要作用。先后獲“國家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)”2項(xiàng)、“國家級(jí)優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)”2項(xiàng)、教育部中國高校科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、“北京市教學(xué)成果一等獎(jiǎng)”3項(xiàng),出版面向21世紀(jì)教材、十五、十一五國家規(guī)劃教材和北京市精品教材20余部。教學(xué)團(tuán)隊(duì)多位成員入選清華大學(xué)“清韻燭光?我最喜愛的教師”、清華大學(xué)畢業(yè)生心目中的好教師、清華大學(xué)優(yōu)秀青年教師等。
計(jì)算機(jī)技術(shù)近30年來一直處于發(fā)展中,清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系教師長期工作在科研的第一線,他們把科研成果和最新的學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)及時(shí)融入教學(xué)中。同時(shí)MOOC的出現(xiàn)也為輔修專業(yè)人才培養(yǎng)提供了新的契機(jī),輔修專業(yè)核心課程“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”作為清華大學(xué)首批5門MOOC(同時(shí)也是國內(nèi)首批MOOC)之一,同時(shí)通過和平臺(tái),分春、秋兩個(gè)學(xué)期面向全球開設(shè),課程上線后好評(píng)如潮,并于2015年入選“全球MOOC排行榜Top 50”。另一門C++在線課程入選中國高校計(jì)算機(jī)教育MOOC 10門優(yōu)秀課程之一。輔修的學(xué)生可以自由利用時(shí)間來預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí),為輔修學(xué)習(xí)提供了更多的便利。
6 助力主修專業(yè),負(fù)笈國際名校
到目前為止,計(jì)算機(jī)輔修專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生來自于24個(gè)院系(見圖2),極大地促進(jìn)了學(xué)科之間的交叉與融合。來自于化學(xué)系某同學(xué)在調(diào)查問卷中寫道:“就化學(xué)專業(yè)來說,很多方面都和計(jì)算機(jī)學(xué)科有交叉,如理論化學(xué),常常需要寫程序去進(jìn)行計(jì)算,另外,像儀器分析這方面也會(huì)用到計(jì)算機(jī)方面的技能,如應(yīng)用設(shè)計(jì)儀器的配套軟件等。感覺收獲比較大的是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課,學(xué)完這門課之后才真正感覺到寫起程序來更加得心應(yīng)手了”。來自于生命學(xué)院的某同學(xué)寫道:“我覺得計(jì)算機(jī)技術(shù)可以為生物研究提供更好的技術(shù),比如生物信息學(xué)就是這兩門學(xué)科的一種交叉,又如目前基因組測序中涉及的拼接問題就是計(jì)算機(jī)圖論研究的對(duì)象之一。”環(huán)境學(xué)院某在讀博士生寫道:“我博士期間的研究涉及建模及統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算機(jī)輔修專業(yè)對(duì)我的研究幫助很大,為我打下了良好的建模編程基礎(chǔ),極大地提高了科研效率,并拓展了研究視野,為后續(xù)的學(xué)科間交叉研究提供了可能?!?/p>
很多學(xué)生也憑借計(jì)算機(jī)輔修專業(yè)申請到了國外名校的計(jì)算機(jī)專業(yè),在2014年畢業(yè)的50名同學(xué)當(dāng)中,有5名被麻省理工學(xué)院、卡耐基?梅隆大學(xué)、哈佛大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)與信息技術(shù)相關(guān)的專業(yè)錄取。他們畢業(yè)時(shí)感慨地說:“輔修專業(yè)為我們敲開了美國名校計(jì)算機(jī)專業(yè)的大門?!?/p>
7 總結(jié)與展望
計(jì)算機(jī)輔修專業(yè)為打破專業(yè)壁壘,促進(jìn)學(xué)科融合,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才搭建了平臺(tái)。然而與國外著名大學(xué)的輔修項(xiàng)目相比,我們的課程雖然覆蓋計(jì)算機(jī)相關(guān)基礎(chǔ)領(lǐng)域,但數(shù)量偏少,課程選擇不夠靈活,同時(shí)需要更多的實(shí)踐環(huán)節(jié)。未來我們計(jì)劃在更新培養(yǎng)方案、增加課下活動(dòng)等方面著力,具體包括:
(1)增加課程數(shù)量。參考卡耐基?梅隆大學(xué)“軟件工程”輔修項(xiàng)目,該培養(yǎng)方案要求總計(jì)是6門課程,外加8周的全時(shí)實(shí)習(xí)。在3門任選課組里,每個(gè)課組都是十幾門課程。同r,我們也計(jì)劃赴各個(gè)院系調(diào)研,了解他們的專業(yè)需求。我們將根據(jù)實(shí)際情況增加選修課程,讓各個(gè)專業(yè)的同學(xué)有更多的選擇空間。
(2)增加班級(jí)集體活動(dòng)。組織他們參觀IT企業(yè),感受企業(yè)文化,了解工業(yè)界最新發(fā)展態(tài)勢。
(3)共享計(jì)算機(jī)系的前沿講座,增加與系內(nèi)同學(xué)的交流,多方促進(jìn)跨學(xué)科的交叉。
(4)加強(qiáng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)。讓學(xué)生處理好主修與輔修專業(yè)之間的關(guān)系,提供學(xué)業(yè)指導(dǎo),促進(jìn)學(xué)科融合。
教學(xué)與科研相結(jié)合是培養(yǎng)高素質(zhì)研究生的有效途徑。高水平的人才培養(yǎng)是通過研究生高水平的學(xué)術(shù)成果來反映的,高水平的學(xué)術(shù)成果主要源于大量的高水平的科學(xué)研究,而嚴(yán)格的教學(xué)環(huán)節(jié)在培養(yǎng)研究生扎實(shí)的學(xué)術(shù)功底、嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新性的思維,以及在產(chǎn)生高質(zhì)量學(xué)術(shù)成果方面起到了一個(gè)關(guān)鍵的基奠作用。本文從研究生網(wǎng)絡(luò)課程教材體系建設(shè)中需要注意解決好的四個(gè)問題出發(fā),討論計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)碩士研究生網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)與教材體系建設(shè)思路、教材體系建設(shè)與教學(xué)方法改革問題。
1研究生“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)與教材體系建設(shè)的指導(dǎo)思想
在研究生網(wǎng)絡(luò)課程教材體系建設(shè)中需要注意解決好四個(gè)問題。一是課程內(nèi)容的先進(jìn)性與前瞻性問題;二是研究生與本科課程內(nèi)容的銜接問題;三是理論教學(xué)與能力培養(yǎng)的并重問題;四是自主學(xué)習(xí)和因材施教問題。
1.1課程內(nèi)容的先進(jìn)性與前瞻性問題
研究生的教育必須突出“研究”,教材要能夠反映學(xué)科前沿的研究成果與發(fā)展趨勢。一本好的研究生網(wǎng)絡(luò)教材或教學(xué)參考書應(yīng)該是:在保持網(wǎng)絡(luò)理論體系的基礎(chǔ)上,跟蹤當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展,綜述最新研究的領(lǐng)域、課題、方法、成果與趨勢,讓讀者能夠直接了解當(dāng)前研究的前沿問題、方法、進(jìn)展與趨勢。
與傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)學(xué)科相比,計(jì)算機(jī)學(xué)科應(yīng)用性人才培養(yǎng)的要求更高,技術(shù)發(fā)展速度更快。而在計(jì)算機(jī)學(xué)科中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與知識(shí)更新的速度尤為突出。因此,保持計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容的先進(jìn)性與前瞻性更為重要,也更加困難。因此要很好地解決這個(gè)問題,必須將教學(xué)與科研工作緊密地結(jié)合在一起,發(fā)揮科研教學(xué)團(tuán)隊(duì)的作用,以高水平的科學(xué)研究支持高質(zhì)量的課程與教學(xué)體系的建設(shè)。南開大學(xué)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室在多年來一直注意開展以下幾個(gè)方面的工作:
(1)通過科研預(yù)研工作實(shí)踐,了解當(dāng)前熱點(diǎn)問題的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展。
(2)跟蹤美國ACM和IEEE/CS最新制定的計(jì)算機(jī)學(xué)科課程體系,重視學(xué)術(shù)交流。
(3)跟蹤和瀏覽國外知名大學(xué)教學(xué)網(wǎng)站,研究和了解網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)內(nèi)容、教材與主要參考書,以及作業(yè)與實(shí)驗(yàn)、教學(xué)方法與教學(xué)過程控制方法改革的動(dòng)向。
(4)選擇國際流行教材,分析如何處理新的技術(shù)發(fā)展與教學(xué)內(nèi)容的關(guān)系,梳理技術(shù)的內(nèi)在關(guān)系與發(fā)展主線。
(5)跟蹤國際知名網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商與網(wǎng)絡(luò)軟件公司的研究工作,以及技術(shù)認(rèn)證與考試內(nèi)容的變化,了解產(chǎn)業(yè)界對(duì)技術(shù)與人才需求的變化。
(6)參與信息化規(guī)劃與建設(shè)工作,通過與產(chǎn)業(yè)界、政府各級(jí)管理人員的合作,了解我國信息化發(fā)展的現(xiàn)狀與社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)人才的需求。
以上工作在我們把握研究生教材內(nèi)容的先進(jìn)性與前瞻性方面起到了重要的指導(dǎo)作用。
1.2本科與研究生課程內(nèi)容銜接問題
計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的碩士研究生一般在本科階段都修過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程。同時(shí),由于學(xué)生不是來自一個(gè)學(xué)校或同一個(gè)本科專業(yè),所以學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的基礎(chǔ)差異很大。這個(gè)問題在研究生招生規(guī)模擴(kuò)大后更為突出。教師很難在某個(gè)起點(diǎn)上安排教學(xué)內(nèi)容。任課教師比較為難,照顧到基礎(chǔ)比較差的學(xué)生,基礎(chǔ)好的學(xué)生認(rèn)為“吃不飽”;考慮到基礎(chǔ)比較好的學(xué)生,基礎(chǔ)差的學(xué)生反映“跟不上”。無論老師想什么辦法,都無法解決好這對(duì)矛盾。這是在很多大學(xué)都很普遍的問題。經(jīng)過多年的實(shí)踐我們逐漸認(rèn)識(shí)到:要保證教學(xué)質(zhì)量,必須根據(jù)研究生培養(yǎng)目標(biāo),改變教學(xué)方法,強(qiáng)調(diào)“自主學(xué)習(xí)”和“因材施教”。要為實(shí)現(xiàn)學(xué)生的“研究”、“自主”學(xué)習(xí)和教師的“因材施教”創(chuàng)造條件,就必須從課程教學(xué)目標(biāo)定位入手,研究本科與研究生教學(xué)一體化、理論教學(xué)與能力培養(yǎng)一體化的網(wǎng)絡(luò)教材體系。
1.3理論教學(xué)與能力培養(yǎng)并重問題
團(tuán)隊(duì)成員通過總結(jié)多年指導(dǎo)研究生學(xué)位論文的體會(huì)認(rèn)識(shí)到,學(xué)生的實(shí)際工作能力需要他們在參加科研項(xiàng)目和完成開發(fā)任務(wù)的過程中提高。在多年指導(dǎo)和審閱相關(guān)學(xué)科碩士與博士學(xué)位論文的過程中,導(dǎo)師們深刻地感覺到:有相當(dāng)比例的研究生在本學(xué)科領(lǐng)域眼界不寬,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與編程能力亟待提高。如果能夠在他們準(zhǔn)備學(xué)位論文之前認(rèn)真地訓(xùn)練這一方面的能力,那么他們的論文的研究深度與論文水平還能夠有較大幅度的提高。研究生能力培養(yǎng)可以通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的課題、大編程量的訓(xùn)練來實(shí)現(xiàn)。提高網(wǎng)絡(luò)軟件編程的實(shí)際工作能力對(duì)于研究生今后的研究工作與就業(yè)將會(huì)有很大的幫助。而這些編程課題應(yīng)該是由教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)從研究工作與開發(fā)的課題成果中提煉出來,將科研成果有選擇的轉(zhuǎn)化為“近似實(shí)戰(zhàn)”的研究生訓(xùn)練課題。這種訓(xùn)練對(duì)學(xué)生深入理解網(wǎng)絡(luò)原理與實(shí)現(xiàn)方法會(huì)有很大的幫助,對(duì)于日后的科研工作和提高學(xué)位論文質(zhì)量也是很有益的。
1.4自主學(xué)習(xí)和因材施教問題
從研究生自身學(xué)習(xí)的角度應(yīng)該強(qiáng)調(diào)“研究性”與“自主性”,學(xué)生應(yīng)該變被動(dòng)的“聽課、做筆記”轉(zhuǎn)向主動(dòng)的、研究地學(xué)習(xí)和提高。從任課教師與導(dǎo)師角度應(yīng)該強(qiáng)調(diào)“因材施教”。
從我們多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)看,同一屆的研究生實(shí)際能力差異都很大。研究生教學(xué)更多的應(yīng)該是根據(jù)不同的學(xué)生、不同的研究重點(diǎn)、不同的起點(diǎn),有不同的訓(xùn)練方案,不能沒有區(qū)別。導(dǎo)師的因材施教應(yīng)該體現(xiàn)在:指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的基礎(chǔ)、研究方向,選擇不同類型、不同編程量,或不同的難度級(jí)的課題自主的完成訓(xùn)練,循序漸進(jìn)地提高實(shí)際能力。教師要做到這一點(diǎn),需要做很多艱苦細(xì)致的工作和積累很多教學(xué)資料。經(jīng)過10多年的積累與團(tuán)隊(duì)成員的集體努力,我們初步完成了一些基礎(chǔ)性的工作。
研究生教材不應(yīng)該僅是一本一學(xué)期使用的教科書,更應(yīng)該是一本技術(shù)參考書,甚至是一本手冊。導(dǎo)師可以根據(jù)需要選擇教材中部分內(nèi)容,作為基本的學(xué)習(xí)要求。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程應(yīng)該在導(dǎo)師的指導(dǎo)下有選擇地自學(xué)和閱讀,完成編程訓(xùn)練。有些內(nèi)容可能第一次僅僅是讀過和了解,如果今后科研、開發(fā)工作需要,可以再回過頭來繼續(xù)閱讀和參考。
為了適應(yīng)研究生“研究性”與“自主性”學(xué)習(xí)的要求,我們設(shè)計(jì)的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)教程》內(nèi)容的覆蓋范圍寬,涉及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)研究的多個(gè)領(lǐng)域;《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)編程技術(shù)》總的編程訓(xùn)練量大,問題近似實(shí)戰(zhàn),難度差異也比較明顯。為了有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí),我們對(duì)每個(gè)課題都提供了入門所需要的資料、工具與實(shí)現(xiàn)方法的范例,學(xué)生可以通過自學(xué)的方式完成訓(xùn)練要求。
2 《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)教程》教材的編寫
研究生教材體系由《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)教程》與《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)軟件編程技術(shù)》兩部相互配套的教材組成。主教材《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)教程》重點(diǎn)討論了網(wǎng)絡(luò)研究的最新發(fā)展與研究的熱點(diǎn)問題,力求達(dá)到“反映計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)前沿研究成果與發(fā)展趨勢”的要求。
《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)教程》分12章按網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的三條主線討論了技術(shù)的演變與發(fā)展。其中:
第1章對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與發(fā)展的階段、重點(diǎn)問題和基本概念,以及各個(gè)階段的標(biāo)志性技術(shù)作了一個(gè)概要的總結(jié)。
第2章討論了廣域網(wǎng)(WAN)技術(shù)的演變與發(fā)展趨勢。
第3章討論了局域網(wǎng)技術(shù),尤其是對(duì)高速局域網(wǎng)(Gigabit Ethernet與10 Gigabit Ethernet)和無線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)作了較為系統(tǒng)地討論。
第4章討論了城域網(wǎng)(MAN)概念的演變,以及寬帶城域網(wǎng)組建技術(shù)與接入網(wǎng)技術(shù)。
第5章對(duì)IPv4協(xié)議近年來的發(fā)展與演變過程作了較為全面地總結(jié)和討論。
第6章對(duì)IPv6的基本內(nèi)容與應(yīng)用方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)地介紹。
第7章對(duì)移動(dòng)IP的基本概念與關(guān)鍵技術(shù)作了系統(tǒng)地介紹。
第8章對(duì)傳輸層分布式進(jìn)程通信的概念,以及TCP、UDP協(xié)議進(jìn)行了系統(tǒng)地討論。
第9章對(duì)應(yīng)用層協(xié)議與Internet應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)地討論。
第10章對(duì)無線自組網(wǎng)絡(luò)(Ad hoc Network)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)、無線網(wǎng)格網(wǎng)(WMN)的概念、特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu),以及關(guān)鍵技術(shù)的研究與進(jìn)展作了比較全面地總結(jié)和介紹。
第11章討論了網(wǎng)絡(luò)安全與網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。
第12章對(duì)國外大學(xué)與產(chǎn)業(yè)界在評(píng)價(jià)研究成果時(shí)常用的網(wǎng)絡(luò)性能分析開源工具、網(wǎng)絡(luò)模擬開源工具及其應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)地介紹。
在準(zhǔn)備這本書的資料和寫作的過程中,作者有兩點(diǎn)體會(huì)最為深刻。一是盡管Internet技術(shù)與Ad hoc網(wǎng)、WSN、WMN在設(shè)計(jì)目的、應(yīng)用的領(lǐng)域與技術(shù)特點(diǎn)上差異很大,但是在研究方法上基本上是相通的,并且在高層又都匯集到Internet之中。二是盡管作者認(rèn)真地在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)工作了20多年,但是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展得實(shí)在是太快了,個(gè)人的研究工作與閱歷不可能涉及到各個(gè)領(lǐng)域。個(gè)人與團(tuán)隊(duì)的研究工作也只能是限制在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的幾個(gè)比較窄的方面,深度也十分有限。因此在系統(tǒng)地總結(jié)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域的研究與進(jìn)展時(shí)感到難度很大。盡管也經(jīng)常與同行交流和請教,仍然是力不從心。但是本著對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)的態(tài)度,還是堅(jiān)持完成了寫作任務(wù)。這部教材應(yīng)該說是匯聚了很多人的研究心血,作者只能是將個(gè)人能夠理解的部分按照自己的思路整理出來,以便讀者學(xué)習(xí)和研究。作者試圖在相關(guān)章節(jié)的后面注明某些研究工作總結(jié)與論文的出處,以及相關(guān)的參考文獻(xiàn)、文檔與標(biāo)準(zhǔn),請有興趣的讀者自己去閱讀相關(guān)的文獻(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)。
3 《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)軟件編程技術(shù)》教材的編寫
高素質(zhì)創(chuàng)新性計(jì)算機(jī)人才應(yīng)具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力。社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)人才的需求十分強(qiáng)烈。但是真正懂網(wǎng)絡(luò)技術(shù),能夠具備深入到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議內(nèi)部的高層次網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)軟件編程能力的軟件人才是非常缺乏的,也是社會(huì)急需的高級(jí)人才。研究生要能夠做出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、創(chuàng)新性的成果,就必須踏踏實(shí)實(shí)地苦練內(nèi)功。編著《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)軟件編程技術(shù)》一書,是希望對(duì)高級(jí)網(wǎng)絡(luò)軟件人才的培養(yǎng)貢獻(xiàn)一點(diǎn)力量。
《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)軟件編程技術(shù)》的特點(diǎn)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)。
(1) 在總結(jié)了20多年科研工作經(jīng)驗(yàn)與研究生教學(xué)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,構(gòu)思了教材的寫作思路與全書的內(nèi)容結(jié)構(gòu)。
(2) 參考了國內(nèi)外知名大學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程訓(xùn)練與著名信息技術(shù)企業(yè)在員工網(wǎng)絡(luò)軟件編程訓(xùn)練中的相關(guān)資料與文獻(xiàn)。
(3) 結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在Internet、無線網(wǎng)絡(luò)與信息安全等3條發(fā)展主線,總結(jié)提煉出22個(gè)網(wǎng)絡(luò)軟件編程題目。
摘 要:本文在分析非計(jì)算機(jī)專業(yè)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教育現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合從事教學(xué)和科研的實(shí)際體會(huì),提出了以“致用”為導(dǎo)向的教學(xué)研究,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)“一師、二書、三法”的具體實(shí)施方案,并加以實(shí)踐。
關(guān)鍵詞:學(xué)以致用;大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ);教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1 引言
“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”不僅是大學(xué)階段計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和操作應(yīng)用的必修課程,也是適應(yīng)社會(huì)信息發(fā)展要求的一門公共基礎(chǔ)課程。按照教育部的要求,2001年前全國所有高中都要開設(shè)信息技術(shù)課程,2005年前全國所有初中都要開設(shè)信息技術(shù)課程,到2010年前全國所有小學(xué)都要開設(shè)信息技術(shù)課程。針對(duì)這種趨勢,高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的形勢發(fā)生了巨大的變化。一方面,隨著我國中小學(xué)信息技術(shù)教育的逐步普及和發(fā)展,高校新生計(jì)算機(jī)知識(shí)水平的起點(diǎn)逐年提高。另一方面,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用技術(shù)與專業(yè)教學(xué)、科研結(jié)合更加緊密,專業(yè)對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力要求更高[1,2]。而國內(nèi)大多數(shù)高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程現(xiàn)有的單一講解教學(xué)模式,勢必存在許多問題[3]。為提高教學(xué)質(zhì)量,必須構(gòu)建計(jì)算機(jī)教學(xué)的新理念、新視野、新方法。為此,本文針對(duì)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)中存在的問題,結(jié)合實(shí)際教學(xué)情況,對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)提出以“致用”為導(dǎo)向的教學(xué)改革方案,不僅培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力,而且使學(xué)生具有隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展自行提高應(yīng)用水平的能力。
2 “大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)現(xiàn)狀
近年來,我國計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育與實(shí)際的需求相比,尚存在一定的差距。教學(xué)現(xiàn)狀主要存在的問題總結(jié)如下:
(1) 教學(xué)方法傳統(tǒng)落后。傳統(tǒng)的教學(xué)方式,一切由教師決定,雖然許多教學(xué)方法,如任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、拋錨法、問題教學(xué)法、情景教學(xué)法、案例教學(xué)法等在教學(xué)中取得了很好的教學(xué)效果,然而有時(shí)候?yàn)榱诉_(dá)到講解某個(gè)問題的目的,對(duì)問題或情景做了非常逆心的設(shè)計(jì),從而忤逆了知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系和關(guān)聯(lián)性。學(xué)生出現(xiàn)了“一聽就懂,一問就會(huì),一做就錯(cuò)”的局面。同時(shí),高校招生規(guī)模的擴(kuò)大也加劇了高校教學(xué)資源的不足,大多數(shù)高校采用了合班上課。
(2) 教學(xué)內(nèi)容過時(shí),理論與實(shí)際操作脫節(jié)[4]。計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)發(fā)展變化令人目不暇接,軟硬件技術(shù)不斷升級(jí)換代,而教學(xué)內(nèi)容中計(jì)算機(jī)新技術(shù)介紹的很少,而且教學(xué)脫離實(shí)際,只是教會(huì)學(xué)生如何操作,忽視了對(duì)學(xué)生“計(jì)算機(jī)意識(shí)”的培養(yǎng),很少教會(huì)學(xué)生如何有效地使用和在自己的專業(yè)中使用計(jì)算機(jī)等。
(3) 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高[5]。由于各個(gè)地區(qū)客觀條件差距較大,導(dǎo)致學(xué)生關(guān)于計(jì)算機(jī)知識(shí)和技能差異很大,基礎(chǔ)差的自卑,基礎(chǔ)好的驕傲。同時(shí)學(xué)生對(duì)課程認(rèn)識(shí)不到位,覺得學(xué)習(xí)該課程用途不大,態(tài)度也不認(rèn)真,甚至部分學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明、自律差導(dǎo)致沉迷網(wǎng)絡(luò)。
(4) 師資隊(duì)伍力量薄弱。目前擔(dān)任“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)的老師不乏有高職稱、高學(xué)歷,但是很少人研究這門課程,某些年老的教師對(duì)熟悉的內(nèi)容多講,不熟悉的內(nèi)容照本宣科,而年輕的教師又缺少教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。
3 以“致用”為導(dǎo)向的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)研究
以“致用”為導(dǎo)向的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)模式,是對(duì)“因材施教”的最大化實(shí)施,教師針對(duì)具體的情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo),從知識(shí)如何應(yīng)用、什么情況下應(yīng)用,從讓學(xué)生學(xué)變成了學(xué)生想學(xué)。強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)會(huì)將理論知識(shí)“應(yīng)用”于實(shí)踐,將知識(shí)轉(zhuǎn)化為“能力”,從而具備進(jìn)一步自學(xué)的能力,學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行“權(quán)變”,從而“學(xué)以致用”,這不僅僅是重在應(yīng)用,更重要的是以我所學(xué),為我所用,把所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通,學(xué)會(huì)舉一反三,變成自己的一部分,在生活、學(xué)習(xí)、工作中,不斷得到提升,提高自己的工作效率。當(dāng)然,以“致用”為導(dǎo)向的教學(xué)并不是放棄理論的學(xué)習(xí),需兼顧必要的理論知識(shí)學(xué)習(xí)。具體的實(shí)施可概括為“一師、二書、三法”,如圖1所示。
圖1 以“致用”為導(dǎo)向的教學(xué)方案
(1)“一師”:指的是入門指導(dǎo)教師?!按髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”的內(nèi)容覆蓋面廣、知識(shí)衰減期短、技術(shù)淘汰快,要想快速掌握,首要條件是讓知識(shí)有機(jī)組織。生動(dòng)清晰的脈絡(luò)不僅能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,而且能改變學(xué)生“眼高手低”的觀點(diǎn),而最重要的是得到高素質(zhì)教師的指引。
(2)“二書”:指的是教材和教學(xué)資源。教師是“引路人”,而教材是學(xué)生學(xué)習(xí)的“墊腳石”。教材的好壞、知識(shí)點(diǎn)的論述與組織對(duì)學(xué)生都有一種“先入為主”的效應(yīng)。好的教材不僅讓學(xué)生不會(huì)感到知識(shí)的乏味,而且能夠引發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維,點(diǎn)燃學(xué)生求知欲望。教材的編寫應(yīng)根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn),以人才培養(yǎng)的應(yīng)用性、實(shí)踐性為重點(diǎn),不僅要讓學(xué)生學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)的基本操作,而且要掌握計(jì)算機(jī)的基本原理、知識(shí)、方法和解決實(shí)際問題的能力,并具有較強(qiáng)的信息系統(tǒng)安全與社會(huì)責(zé)任意識(shí)。同時(shí),面對(duì)眾多的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,可以發(fā)動(dòng)學(xué)生一起建立“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”的“一門式”教學(xué)網(wǎng)站,構(gòu)建立體化的教學(xué)資源庫。
(3)“三法”:指不同的教學(xué)方法靈活應(yīng)用,對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)、不同專業(yè)學(xué)生,教師應(yīng)該靈活變通,采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法,不能“一刀切”。講授法、演示法、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法的合理運(yùn)用,能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)在教書育人過程中,要把握住學(xué)生各專業(yè)的特點(diǎn),結(jié)合專業(yè)知識(shí)、專業(yè)需求來講授計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),力求計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)與其專業(yè)知識(shí)有機(jī)結(jié)合。以應(yīng)用為導(dǎo)向的教學(xué)模式,教師在重新構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容上下功夫,不僅“授人以魚”,更要“授人以漁”。注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)。從傳統(tǒng)的“學(xué)到什么”向“如何學(xué)”轉(zhuǎn)變,從注重知識(shí)傳授向注重能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)問題的習(xí)慣和解決問題的能力。
4 以“致用”為導(dǎo)向的教學(xué)研究在“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)中的實(shí)踐
4.1 建設(shè)一支高素質(zhì)的師資隊(duì)伍
我院目前擔(dān)任“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)的教師人數(shù)有43人,多數(shù)來自重點(diǎn)院校,年齡結(jié)構(gòu)合理,35歲以下的教師占53.5%,35~45歲的教師占44%;研究生學(xué)歷者40人(博士10人,碩士30人),本科3人;高級(jí)職稱13人,中級(jí)職稱25人,初級(jí)職稱5人。同時(shí),特別在以下幾個(gè)方面加強(qiáng)隊(duì)伍素質(zhì)建設(shè):①重用有能力的教師。教師的能力與職稱、學(xué)歷不一定掛鉤,對(duì)這門課有研究的年輕老師,充分運(yùn)用其有精力、知識(shí)新、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。②給教師培訓(xùn)、學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。教師不僅通過自學(xué)提高業(yè)務(wù)水平,而且參加培訓(xùn)加強(qiáng)自身素養(yǎng)的提升,例如參加“高校Java課程暑期教學(xué)研修班”、“高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教師高級(jí)研修班”、“Intel雙核技術(shù)培訓(xùn)”、“UML-China的培訓(xùn)”等。③每學(xué)期組織教師聽課,相互取長補(bǔ)短。課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)表分別從熟練程度、概念原理、內(nèi)容深度、重點(diǎn)難點(diǎn)、邏輯條理、聯(lián)系實(shí)際、啟發(fā)性、課堂組織、語言表達(dá)、學(xué)術(shù)性、改革創(chuàng)新、教學(xué)效果12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),并給出建議。④建立研究生實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)團(tuán)。鑒于目前學(xué)生擴(kuò)招所帶來的影響和教師教研、科研任務(wù)繁重的局面,讓每名計(jì)算機(jī)專業(yè)研究生負(fù)責(zé)兩個(gè)班(約60人左右)的實(shí)驗(yàn),配合任課教師的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)工作,讓每位學(xué)生得到充分的指導(dǎo)。
4.2 教材修訂
為適應(yīng)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)內(nèi)容改革,根據(jù)教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)提出的“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的幾點(diǎn)意見”中有關(guān)于“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)要求,在充分的調(diào)研、座談研討的基礎(chǔ)上,結(jié)合以往編寫的3本教材,共同制定了新的教學(xué)大綱,并編寫成為新的教材,并配套編制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,知識(shí)更新率達(dá)到60%。新教材共10章,前9章系統(tǒng)、深入地介紹了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的基本概念和原理[6]。第10章是常用的應(yīng)用軟件介紹,有針對(duì)性地介紹了一些大學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中可能會(huì)接觸和使用的各種計(jì)算機(jī)軟件,對(duì)引導(dǎo)學(xué)生通過自學(xué)提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平,豐富計(jì)算機(jī)知識(shí)有很大的幫助,如圖2所示。
圖2 教材第10章脈絡(luò)
全書將“學(xué)以致用”的理念隱藏于“字里行間”,同時(shí),教材跟蹤計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)發(fā)展的趨勢,充分反映本學(xué)科領(lǐng)域的最科技成果;通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、科學(xué)性和前瞻性的研究,實(shí)現(xiàn)教學(xué)與科研的有效結(jié)合,體現(xiàn)以基本理論為主體,構(gòu)建支持學(xué)生終生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ);要以加強(qiáng)人才培養(yǎng)的針對(duì)性、應(yīng)用性、實(shí)踐性為重點(diǎn),調(diào)整學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力素質(zhì),體現(xiàn)當(dāng)前高等教育改革發(fā)展的新形勢、新目標(biāo)和新要求。
4.3 深化教學(xué)過程
(1) 教學(xué)方法多樣化,激發(fā)學(xué)生積極性
對(duì)于不同的知識(shí)點(diǎn),使用不同的教學(xué)模式。例如,對(duì)于“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”方面的知識(shí)使用“虛與實(shí)相結(jié)合教學(xué)模式”[7],對(duì)于“軟件技術(shù)基礎(chǔ)”使用啟發(fā)式教學(xué)[8]等。對(duì)于有些知識(shí)點(diǎn),讓學(xué)生分組歸納并制成演示稿,在課堂上讓學(xué)生講,學(xué)生點(diǎn)評(píng),老師指導(dǎo)。不僅讓學(xué)生有自己表現(xiàn)的空間,而且也讓學(xué)生親身體會(huì)備課、講課的過程,學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的過程中也學(xué)會(huì)做人。同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,讓學(xué)習(xí)能力較好的同學(xué)帶動(dòng)較差的同學(xué),讓計(jì)算機(jī)高手與計(jì)算機(jī)盲在互動(dòng)、配合之中得到了一個(gè)平衡、互補(bǔ)。
(2) 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)
按國家大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱要求,教學(xué)課和實(shí)驗(yàn)課的比例為1:1。實(shí)驗(yàn)過程注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和能力,注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索式學(xué)習(xí)以提高自學(xué)能力,注重提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)驗(yàn)手冊共選取了Word、Flash、Photoshop等7個(gè)必做實(shí)驗(yàn)和15個(gè)選作實(shí)驗(yàn),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也留有較大的發(fā)揮空間,例如網(wǎng)頁設(shè)計(jì),可發(fā)揮空間較大,形式多樣,內(nèi)容豐富、風(fēng)格迥異,可充分體現(xiàn)學(xué)生自己獨(dú)特的創(chuàng)意;對(duì)多媒體的制作,只給學(xué)生一個(gè)主題,讓學(xué)生發(fā)散思維,進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì);對(duì)Word的實(shí)踐,讓學(xué)生設(shè)計(jì)個(gè)人簡歷等。
(3) 擬人教學(xué),將理論知識(shí)人性化、案例化,形象生動(dòng)地講解和演示
結(jié)合“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn),講授各知識(shí)點(diǎn)時(shí),都采用相應(yīng)的實(shí)例演示,在演示過程中逐步引出各個(gè)知識(shí)點(diǎn)和概念。生動(dòng)形象的實(shí)例演示,既能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又有利于學(xué)生掌握抽象的概念。例如在講授第三章“計(jì)算機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)”時(shí),使用VRM(虛擬建模工具)構(gòu)建計(jì)算機(jī)三維模型,如圖3所示,不僅生動(dòng)地演示了計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件的情況,而且對(duì)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件之間的關(guān)系也進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示。在講授第六章“數(shù)據(jù)庫應(yīng)用”時(shí),從學(xué)校的就業(yè)指導(dǎo)系統(tǒng)入手,進(jìn)行案例式的展現(xiàn)。
圖3 計(jì)算機(jī)三維模型及動(dòng)態(tài)部件拆裝演示
4.4 教學(xué)成果分析
2006~2007學(xué)年第二學(xué)期第十八周我院對(duì)全校近7000名非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行統(tǒng)一的期末考試??荚噧?nèi)容符合“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程教學(xué)大綱的要求,有一定的題量,內(nèi)容覆蓋率達(dá)到90%以上,基本反映了本課程的主要內(nèi)容和要求,如表1、2所示。分析了作者所教授的“公共事業(yè)”專業(yè)與其他專業(yè)對(duì)比,如圖4所示,以“致用”為導(dǎo)向的“公共事業(yè)”專業(yè)的學(xué)生,大部分成績在80~89之間,其成績比其他兩個(gè)專業(yè)要高。在后續(xù)的跟蹤發(fā)現(xiàn),運(yùn)用新的教學(xué)方案,學(xué)生不僅能夠掌握理論知識(shí),而且在后續(xù)的學(xué)生、生活、學(xué)生工作中能夠靈活運(yùn)用所學(xué)的計(jì)算機(jī)技能,例如華南農(nóng)業(yè)大學(xué)奧運(yùn)觀方站“奇跡”(scau. )成為華南賽區(qū)決賽第四強(qiáng)并參加全國總決賽。
圖4 三個(gè)不同專業(yè)的考試情況
5 結(jié)束語
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是不斷加強(qiáng)教師的自身建設(shè),更新教學(xué)內(nèi)容,促進(jìn)教學(xué)模式、教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變,加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),才能培養(yǎng)學(xué)生成為具有探索精神和創(chuàng)新意識(shí)的主動(dòng)學(xué)習(xí)者,才能全面地提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的質(zhì)量。實(shí)踐表明,以“致用”為導(dǎo)向的教學(xué)改革使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)能夠迅速掌握“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”的基本概念、基本技能和應(yīng)用,激發(fā)了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的興趣。為了鞏固和加大教學(xué)的效果,還必須從教學(xué)的考核方面進(jìn)一步地深化。
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