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计算机科学与技术理学范文1
关键词:计算机科学与技术;实践教学;模式
2009年8月,温州大学瓯江学院党委进一步明确办学目标,即培养“应用型人才”。根据这一战略定位,瓯江学院信息系提出了具体的人才培养目标:以市场需求为导向,在强调德、智、体、美全面发展的同时,培养满足地方以及国内外信息产业发展需求的具有一定理论水平、较强应用能力、较高综合职业素养的应用型创新人才[1-5]。为了实现上述培养目标教师、学生应重视理论课的教学及实践教学,而实践教学已经成为教学过程的关键环节。
1实践教学概况
1.1信息系实践教学的基本条件
经过多年的建设和发展,瓯江学院信息系在实践教学方面已经取得许多成绩,为实践教学的深化和提高奠定了基础。实践教学已经具备的基础和条件如下:(1)根据学院发展规划和信息系专业建设要求,已经开展了专业培养方案修订、撰写相关课程教学大纲、实验教学大纲、课程设计大纲、实纲以及实践教学文档等工作;(2)初步具备了实践教学的课内外环境和条件:专业课程实验、课程设计的实验条件已经具备,同时,建立了近10个专业实习基地;(3)依据教师科研并结合导师制建立大学生课外科研(兴趣)小组,并组织学科竞赛小组;(4)微软IT学院和淘宝班的办学模式和办学效果已经凸显,并正在成为专业应用、实习和毕业设计平台的重要支撑点;(5)正在筹建的温州市信息安全中心正在成为集教学(培训)、科研和测评认证于一体的温州地区独一无二的信息安全政府派出机构,必将为信息安全技能教育提供一流的实践平台;(6)计算机与科学专业被列入温州市重点建设专业,必将促进该专业实践教学的改革和建设。
1.2实践教学存在的问题
同其他院校一样,计算机科学与技术专业在实践教学环节也存在许多值得研究的问题[6-7]。通过对该专业实践教学的讨论和分析,我们一致认为该专业实践教学还存在以下不足:(1)专业培养方案定位不准确,缺乏与实际需求相结合;(2)实践教学体系不健全,实践教学课程内容空洞、脱离实际;(3)实践教学的师资严重不足,缺乏双师型师资队伍;(4)缺乏与企业需求结合的专业实习和毕业设计平台和实践教学模式。
1.3实践教学的必要性和意义
通过对瓯江学院信息系计算机科学与技术专业实践教学的总结和分析,我们认为信息系开展实践教学的必要性和意义如下:(1)开展实践教学研究,有利于提高学生的应用能力,培养社会发展需求的应用型人才;(2)开展实践教学研究,有利于促进校企合作,促进横向科研及其成果的转化,符合我院“应用型”人才培养的办学定位;(3)实践教学是瓯江学院教学中的薄弱环节,开展实践教学研究有利于提升瓯江学院实践教学水平,提搞教学质量;(4)实践教学条件、过程及其效果是教育部本科教学水平评估的重要指标之一,通过实践教学研究,有利于加强我院的实践教学建设;(5)通过对实践教学的研究和改革,培养学生的应用能力和专业特长,有利于学生的就业和创业,符合瓯江学院的办学特色。
2国内外实践教学研究现状与可行性
2.1实践教学研究现状
我国大学教育已经相当普及,并得到充分发展,但长期以来形成的“重理论、轻实践”的本科教育思想仍然未得到根本转变,它造成“理论不足,实践不行”的局面,直接的后果是学生应用能力差、毕业后就业困难,而许多企业又找不到合适的人才。例如,浙江九州网络通讯有限公司、中国电光集团等温州本地企业,每年需要许多计算机和电子类的毕业生,但实际情况是企业很难找到需要的人才,这说明学校教育并没有和企业的需求相结合,学校更没有将企业的需求作为人才培养目标和办学方向;同时,学校只重视理论教育,忽视实践教学。这种奇怪现象引起国内教育界的重视和反思,目前许多高校已经开始实践教学的研究和改革,并取得不少教学成果,这些举措加强了实践教学的研究,实践教学也得到重视,在人才培养中收到了成效;但由于我国目前教育体制的限制,实践教学中还有许多问题没有解决,需要进一步探讨[8-9]。
国外实践教学及职业教育起步较早,并形成各自的特色,如英国的核心技能培养体制、德国的双元制职业教育、美国的职业技术培训体系等。我国实践教学和能力培养模式的研究,主要针对大中专学生。开展独立学院学生的实践教学和能力培养模式研究近几年刚刚开始,并一直是我国高等教育的薄弱环节,总体来说,我国关于实践教学的研究尚处于起步阶段。
瓯江学院信息系是一个刚成立的系,前几年由于师资不足以及教学任务繁重等原因,教学重点是理论教学。随着师资队伍的加强,特别是市场对人才需求以及办学定位的转变,加强实践教学和实践教学研究已经成为瓯江学院信息系办学的特色之一,也是信息系教学改革的主要内容之一。我们坚信,只要坚持以市场需求为导向,以培养学生能力为目标,强化实践教学和研究,就能够培养出符合实际需求的人才。
2.2实践教学研究的可行性分析
在目前实践教学比较薄弱和社会对应用型人才需求强烈的背景下,研究实践教学不仅必要,而且可行;瓯江学院的办学定位和培养目标十分需要实践教学的支撑;实践教学在内容、师资、支撑平台、制度、考核方式等方面都存在不足,需要高度重视和加强建设;瓯江学院领导的支持以及相关制度的制定为项目开展提供了保障;瓯江学院信息系计算机科学与技术专业已被列入温州市重点专业,实践教学环节不仅成为本专业重要教学环节,也是该专业的办学特色;瓯江学院信息系具有较好的专业建设基础和完备的师资队伍。因此,计算机科学与技术专业开展实践教学研究,并在教学实践中推广实施研究成果是完全可行的[10]。
3计算机科学与技术专业实践教学研究
经过近十年的建设和发展,瓯江学院计算机科学与技术专业已经由依赖母体而变成可以独立发展,在某些方面她已经超过了母体相关专业的发展,更为可喜的是计算机科学与技术专业已经被列入温州市重点建设专业。在实践教学方面,瓯江学院信息系已经拥有微软IT学院、淘宝班、温州市信息安全中心(正在筹建)等具有专业特色的发展方向,因此,瓯江学院信息系计算机科学与技术专业的实践教学已经具备了一定的基础,只要继续发展和提升已经具备的特色,改进和纠正不足的方面,我们就能打造和创建名副其实的重点专业。
3.1实践教学研究内容
计算机科学与技术专业具有很强的工程技术性质,实践教学及其实施是本专业教学的一个重要环节,对专业教学质量和学生能力的影响极大。实践教学着重于应用能力培养,有利于促进和提高理论教学。计算机科学与技术专业的实践教学一般包括课程实验、课程设计(专项实践教学)、毕业实习和毕业设计。其教学目的是培养学生的动手能力、自学能力、应用能力和创新能力以及具备从事相关专业岗位的能力,从而促进学生的就业和创业能力。
针对瓯江学院信息系的具体教学情况,我们制定了具体的实践教学研究内容:(1)进行社会企业人才需求调查,明确专业培养目标,合理设置相应的课程体系并突出专业特色;(2)注重实践教学以及应用能力培养,形成一套完整有效的实践教学体系,提高学生的就业(创业)能力;(3)加强专业实验室、创新基地、实习基地建设,形成合理的管理制度,优化实践教学的内外环境;(4)以工程项目驱动的教学实践过程研究,促进实践教学的内涵建设;(5)以教师科研为基础,开展学生科研(兴趣)小组,鼓励学生参加学科竞赛等活动,促进和提高实践教学效果;(6)以微软IT学院、淘宝班、温州信息安全中心、实践教学基地等为平台,搭建学生实习、毕业设计平台;(7)培养和建立一支双师型的师资队伍;(8)实践教学考核方式研究;(9)实践教学的管理方式和体制改革研究[11-12]。
实践教学目标、实践教学环节和实践教学内容的关系如图1所示。
3.2实践教学研究目标和模式
依据瓯江学院信息系计算机科学与技术专业目前的实际情况和专业发展规划,明确该专业实践教学研究目标如下:(1)以社会需求为导向,制定定位准确、规格明确的实践教学人才培养目标和培养方案;(2)以人才培养方案为目标,建立实践教学课程体系和保障体系;(3)以实践教学课程系为指导,加强实践教学课程内涵建设;(4)以保障体系为前提,建立和完善实践基地、学科竞赛、毕业设计平台以及双师型师资队伍。
在培养目标上,应该以企业的需求为导向,甚至可以根据企业的需求定制培养,也就是在某些理论课程和实践环节,直接与企业对接,让学生从入校到毕业全过程参与到企业实践学习的多个环节,而不是为了完成任务到企业临时学习。因此,实践教学的环节、内容、方案以及实践教学的基地等都要紧紧围绕实践教学的目标去开展,并制定相应的实践教学实施方案。
我校将企业人才需求与实践教学目标相结合,按照企业人才需求去开展实践教学,设置实践教学环节,制定实践教学体系和培养方案,形成实践教学的内容和教案(或教材)。同时,企业的技术人员也要积极参与实践教学,实行“双导师制”实践教学模式,即企业导师和学校导师共同指导学生实践(课程设计、专业实习、毕业设计)。另外,实践教学要贯穿学生的整个学习过程,从一年级开始直至大学毕业,实践教学应当是一个连续、完整的教学过程。实践教学模式如图2所示。
4结语
开展计算机科学与技术专业实践教学研究,一方面要结合专业实际,解决专业实践教学中存在的问题;另一方面也要建立具有特色的实践教学环节和教学体系。通过实践教学研究,充分彰显实践教学的特色。在实践教学中,对于大型企业或特殊行业的需求可以实施定制和联合人才培养,企业的参与是实践教学成败的关键,因此,实践教学要得到企业的支持和参与。另外,实践教学应该贯穿学生培养的整个过程,而不只是一个阶段。
参考文献:
[1] 全成斌,杨士强,赵有健. 计算机工程实践教学的改革与探索[J]. 计算机教育,2008(4):100-102.
[2] 段荣善. 计算机科学与技术专业实践教学体系的研究[J]. 福建电脑,2009(7):183-184.
[3] 王志英. 计算机科学与技术专业实践教学体系的研究[J]. 计算机教育,2008(3):18-20.
[4] 霍东升,郑全英. 计算机专业实践教学体系的改革与探讨[J]. 黑龙江教育,2006(10):65-66.
[5] 马晓鹏,冯增才,冯小荣. 计算机专业开放式实践教学体系研究[J]. 实验室科学,2008(5):31-33.
[6] 王浩,胡学钢,侯,等. 计算机科学与技术专业实践教学体系的研究与建设[J]. 计算机教育,2007 (11):73-76.
[7] 张辉宜,吴光龙. 计算机科学与技术专业实践教学体系的研究[J]. 安徽工业大学学报:社会科学版,2005,22(05):114-115.
[8] 滕永晨,廖成斌. 计算机科学与技术专业应用型创新人才培养的探讨[J]. 甘肃科技纵横,2006(3):56-57 .
[9] 孙茂松. 讲席教授组机制是培养计算机科学与技术拔尖创新人才的现实手段[J]. 计算机教育,2008(01):16-19.
[10] 龚威,王赢,谢媛媛. 科学与工程教育并重的新型IT人才培养模式[J]. 计算机教育,2009(9):136-138.
[11] 赵国冬. 实验创新与大学生创新能力的培养[J]. 计算机教育,2009(9):30-31.
[12] 刘书勇,张国印,武俊鹏. 创新型人才培养体系研究与实践[J]. 计算机教育,2009(8):14-16.
Study on Practice Teaching of Computer Science and Technology of Independent College
ZOU Hua-sheng1, PAN Wei-zhen2, QIU Xiao-ya2, HU Zhi-wen1
(1.Department of Information Science & Technology, Oujiang College of Wenzhou University, Wenzhou 325035, China;
2. Teaching Department of Oujiang College, Wenzhou University, Wenzhou 325035, China)
计算机科学与技术理学范文2
关键词 职业能力；应用型人才；计算机科学与技术；课程群
中图分类号 G710 文献标识码 A 文章编号 1008-3219（2017）14-0033-03
从专业整体发展来看，如何瞄准就业市场的需求，调整人才培养模式，通过提高职业能力来提高就业率，不仅是计算机科学与技术本科专业打破自身困境的需要，也是高等教育转型发展的必然要求。
一、算机科学与技术专业应用型人才职业能力的内涵
与学术型人才相区别，所谓应用型人才是指能将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的一种专门的人才，是熟练掌握社会生产或社会活动一线的基础知识和基本技能，主要从事一线生产的技术或专业人才，其具体内涵是随着高等教育历史的发展而不断发展的[1]。
国际劳工大会认为，职业能力是指个体获得和保持工作、在工作中进步以及应对工作生活中出现变化的能力。德国学者把职业能力划分为专业能力、方法能力和社会能力。专业能力是在专业知识和技能的基础上，独立完成任务、解决问题的能力，如计算能力、编程能力；方法能力指独立学习、获取新知识的能力，如决策能力、自学能力；社会能力是处理社会关系、理解奉献与冲突及与他人负责任地相处和相互理解的能力[2]。
根据应用型人才的特点和职业能力的分类，结合计算机科学与技术专业的特征，将计算机科学与技术专业应用型人才的职业能力界定为8个范畴，如图1所示。
二、基于职业能力培养的课程构建
（一）专业方向设置
随着国家信息化促进工业化发展战略的不断深入实施，社会各行各业对计算机相关专业人才需求非常旺盛。企事业单位信息系统的建设与运维人员、网络安全人员、手机软件开发人员等在目前就业市场的需求占比很大。长春大学计算机科学技术学院根据人才市场分析，并结合自身的办学能力及条件，设定了移动互联网嵌入式、互联网工程、软件开发与测试、软件营销与运维四个专业方向。专业方向的设置体现了两个层次的目标：一是加强学生专业职业能力的培养；二是以学生个体的身心全面发展为最终教育目的，拓宽专业的基础性和兼容性。
（二）课程群设置
一直以来，普通本科院校由于对专业学术性的过分重视，课程体系的构建及课程内容设置以专业知识为本位，在教学中往往重理论轻实践，重知识的传授轻能力的培养，这导致学生难以适应现代企业的实际需要。而基于职业能力的教学着眼于培养学生的实践能力，提高学生的就业竞争力。整个课程体系依据职业能力培养的目标分解为五个课程群，如表1所示，其与职业能力培养的对应关系如图2所示。
三、基于职业能力培养的课程实施
（一）工程实践课程的实施
从图2可以看出，学生的解决实际问题、学习与决策、合作与沟通等综合能力都在工程实践课的教学环节得到锻炼和提高，因此工程实践课的教学尤为重要。长春大学计算机科学技术学院从2014年以来，程序设计类课程均安排在实验机房，采取小班授课，班级人数控制在30人左右，教师采用案例教学，边讲边练，现场解答学生在程序运行过程中出现的各种问题，学生在不断纠正错误的过程中提升了解决问题的能力。边讲边练的教学方法，让学生在教师的讲解中“知其然”，在实践练习中“知其所以然”，学生之间由于遇到的错误不同，彼此间通过沟通交换知识、相互学习继承知识、创新进化知识，使他们的各种综合能力得到了很好的锻炼。而生产实习、专题训练、工程实践、企业实训、毕业设计等环节，采取校企合作方式，项目的选取借助企业研发一线的实际项目，让学生在解决实际问题的过程中认知整个工程的周期和提高解决问题的能力。
（二）理论课程的调整
转型发展就是要将过度追求知识的学术性转到知识的应用上来，将学生的被动听课转到主动实践操作上来，因此，必须调整课程的理论深度，以能力训练和实践需要来裁剪课程内容。理论是支撑应用的基础，计算机的应用是依据理论算法编写的程序在机器上的运行来实现的。为此提出一种新的课程模式，称为“捆绑课”，即将数据结构和C++面向对象程序设计、计算机组成原理和汇编程序设计等捆绑在一起进行授课，语言课程中的编程练习围绕其捆绑课程的理论代码实现来设置，通过这种实践贴合理论的教学，将抽象枯燥的概念、原理具象为真实可见的代码，学生在程序代码的操作过程中，潜移默化地学到了专业知识，并提高了读写代码的能力。
（三）程序设计语言类课程的教学设计
对于从业者来说，编程语言是工具，因此需要精通所使用的编程语言。但对于还处在“学徒阶段”的本科生，则先要认识并初步使用不同的语言工具，培养其在技术不断更新的大环境下的一种快速掌握新语言的能力。以此作为本类课程教学设计的出发点，按照由低到高的层次设定课程的教学目标，对课程的内容进行统一归并与精简，避免重叠和冗余，同时从宏观上也降低程序设计课程的比重，如图3所示。
经过以上的基础语言能力的训练后，学生在高年级结合专业方向，再选择一门语言深入学习，例如嵌入式ARM汇编、JAVA EE、后端开发的PYTHON等。通过课程设计、各种竞赛培训、毕业设计等教学环节，进一步提高综合实践能力，使学生学会编写可维护的、安全性高的优化程序，能应用各种设计模式及正确的开发工具，并会使用多种语言在多种操作系统平台上工作。
（四）评价体系的改革
长春大学在教学中构建了以职业能力为导向的评价指标体系。把每门课程的评价和教学过程紧密结合起来，把评价嵌入教学的每一个过程中，对过程进行动态评价。指标体系主要设置3个一级指标：专业能力占50分，方法能力占30分，社会能力占20分。专业能力又划分为2个二级指标：知识能力、技术能力。方法能力包括4个二级指标：制定计划、确定方案、查找资料和自学能力；社会能力包括沟通能力、团队协作能力、工作态度、安全意识和自我管理能力[3]。各指标的权重依不同课程的性质动态设置。
（五）教师队伍建设
对于转型发展下的以职业能力为导向的教学改革而言，教师的专业能力水平直接决定培养效率。职业能力培养要求计算机专业教师应具有大型系统的设计与开发经历，清楚软件开发的总体流程，对各种计算机语言有所了解并精通一种以上的设计软件，能够对学生的实际系统开发进行指导。为此，学校从2014年起有计划地派遣教师脱产到企业实习，时间为半年到一年，直接参与企业的项目研发。学校充分利用寒暑假期，请企业的工程师先后为教师举办《嵌入式系统开发》《Android系统开发》《网络安全技术》等集中培训课程。学校还组建了包括企业兼职教师在内的重点研究职业能力培养的教师团队，企业兼职教师直接参与教学的设计，从而形成系统的职业能力培养队伍。
参 考 文 献
[1]吴中江，黄成亮. 应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J].高等工程教育研究，2014（2）：66-70.
计算机科学与技术理学范文3
【关键词】计算机科学与技术专业 创新能力 培养
一、高校计算机专业人才培养现状
1956年,哈尔滨大学首先创办了“计算装置与仪器”专业,在四十多年的发展过程中,学科分支的细化,师资队伍的进一步完善,教育理念的与时俱进,都为计算机专业人才的培养带来了可喜的变化。在看到成绩的同时,我们也要看到,高校计算机专业人才的培养确实还存在许多不足,特别在创新模式下教育理念下,以信息化核心技术的计算机技术的教育还尚有缺失,具体表现在:学生的动手能力不强,陷入了“死记硬背”的瓶颈,缺乏创新精神,无法真正适应实践工作和适应市场与产业发展,这也就是为什么那么多的计算机人才没有能充分就业的原因之一。面对这一现状,高校计算机专业教育必须以创新精神和能力为培养目标进行教学改革。
二、计算机科学与技术专业的培养目标
计算机科学与技术专业的培养目标是:培养具有良好的科学素养,系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,能在各单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级专门科学技术人才。
业务培养要求为本专业学生主要学习计算机科学与技术方面的基本理论和基本知识,接受从事研究与应用计算机的基本训练,具有研究和开发计算机系统的基本能力。本科毕业生应获得以下几方面的知识和能力:(1)掌握计算机科学与技术的基本理论、基本知识。(2)掌握计算机系统的分析和设计的基本方法。(3)具有研究开发计算机软、硬件的基本能力。(4)了解与计算机有关的法规。(5)了解计算机科学与技术的发展动态。
三、创新能力培养的途径
1.加强创新能力的宣传,营造“创新精神”的良好环境,把创新作为一种校园文化。高等院校要全面培养高层次的创新型人才,单靠学校某一职能部门的工作是做不到的,需要全校都提高认识,上下齐心协力去做,牢固树立创新教育、素质教育、开放教育和个性教育的新型教育观念,形成良好的校园“论创新、学创新、行创新”的创新环境与创新氛围,才能取得良好的效果。学校要鼓励学生学术自由,成为学习的主题,给予学生更多地学习自和选择权,积极鼓励学生发掘自身的学习兴趣,促进个性化发展;鼓励学生提出新问题,养成质疑的习惯,鼓励学生迈向学科发展的前沿,及时是尚未成熟的创造性的设想,学校也应该积极予以支持,从而保护和激励学生的创新精神和积极性。作为前沿性学科的代表计算机科学与技术专业,更应该鼓励运用本学科丰富的教学资源和不断发展尖端技术开展各类的课外活动和实践,这不仅可以丰富学生的校园文化生活,更能够引导学生积极投入思考,激发创新思维,从而为其发展提供了广阔的舞台和空间。
2.建立一支高效地、具有创新精神的师资队伍。教师对于教学、对于学生培养的重要性众所周知,在此不再赘述。要培养具有创新精神的学生,首先,需要一支富有创新精神的教师队伍。教师的创新意识是创造力在教学创新活动中的出发点和起动器。教师要自我强化与培养自己的创新意识,不仅在于提高本身的创新思维和创新能力,更重要的在于通过教师强烈的创新意识感染与培养学生的创新意识。要培养和爱护学生的好奇心和问题意识,因为这是唤起学生创新意识的起点和基础。第二,教师要建立起“互相尊重、互相理解”的师生观。对待学生,教师要予以关爱和理解,尊重和理解学生的想法、观念,支持和鼓励学生的追求,注重与学生的心灵沟通。引导学生突破思维定势,激发创新精神,并源源不断地给学生输送学习的动力。第三,要注重多元化知识的吸收。社会的发展是多元化的,学科教学的也是整体化、多元化的,这就要求教师善于进行交叉学科的角度来进行教学,从而塑造知识结构丰富、具有高度创造力的学生人才。
3.改革教学培养方案。计算机专业涉及的知识面较广,为了让学生在有限的时间内学到更有用的专业知识,所谓“术业有专攻”,因此,可以将计算机科学与技术专业细分为几个专业方向,例如围绕计算机程序设计可以分为net、.java、嵌入式设计这三个方向,由此培养“精”、“专”的应用性人才。
同时,要改革教学模式。教师在授课的过程中,要注重学生创新能力的培养,不能只是“耳提面命”式的灌输知识,而是要引导学生的发散性思维,鼓励学生质疑现状,挑战现状,培养学生的归纳、演绎能力。教师还需要优化课程结构,增加选修课的比重,对于计算机科学与技术专业的学生,要提倡其进行跨校、跨院、跨学科选修课程。此外,学校还应开设创新教育课程,使学生接受较系统的创造性思维原理与创新技法等方面的知识,提高创新的积极性。最为关键的一点,是需要切实培养学生的动手能力,增加实践性的教学环节。计算机科学与技术专业本身是一门实践性很强的应用性学科,因此,教师在进行课程设计和课程教授时,就应更加重视培养学生的动手能力,特别是可以带领学生参加一些科研课题的开发,从实践经验中进一步激发学生的创造力,从而发挥出学习的主动性、积极性。
4.开展课外科技创新活动。课外科技活动是学生的“第二课堂”,其可以最柔性的方式来开阔学生的想象空间,激发学生学习的动力,从而丰富学生的创新潜质。例如,可以定期举办校园科技文化艺术节,成立专门的科技文化创新指导中心对学生的科技创新作用进行指导与评估;还可以举办各类科技文化竞赛,鼓励学生积极参加,并制定一些相应的奖励政策来吸引和鼓励学生投入各类科技创新活动,从而培养学生的创新精神和创新意识,开发他们的创新思维和创造潜能。
参考文献:
[1]肖云龙.脱颖而出――创新教育论[M].长沙:湖南大学出版社,2000.
[2]陈凯.加强高校校园文化建设提高大学生创新能力[J].中国教育与社会科学,2009,(7).
[3]朱洪,张卜林.学生创新能力培养途径初探[J].现代特殊教育.
计算机科学与技术理学范文4
关键词：计算思维；数据库；教学模式；创新能力
作者简介：程春玲（1972-），女，陕西西安人，南京邮电大学计算机学院，副教授；张少娴（1972-），女，广西南宁人，南京邮电大学计算机学院，讲师。（江苏南京210003）
基金项目：本文系南京邮电大学通达学院教改项目（项目编号：JG00411J76）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）08-0081-02
数据库技术是计算机科学的重要分支，也是信息领域的核心技术与重要支撑。近年来，随着Internet的发展与普及，基于网络和数据库技术的信息管理系统、应用系统得到了飞速的发展与深入广泛的应用，作为其后台与基础的数据库技术也在不断的发展中被赋予了新的能力，成为发展最快、应用最广的技术之一。作为传授数据库技术的重要课程，“数据库系统”也已成为国内外高校计算机及相关专业必修的核心专业基础课程。在该课程的教学中，不仅应教会学生数据库的知识本身，使学生能够正确理解数据库的基本原理，熟练掌握数据库的设计方法和应用技术，更应激发学生对数据库及相关知识的兴趣，培养学生独立探求新技术、新方法的能力和创新精神，使其成为适应能力强、富有创造才能的专门人才。
计算思维具有强大的创新能力，[1]其概念一经提出就引起了国内外科学界和教育界的广泛关注。对学生计算思维能力的培养是目前教育界研究的重要课题，ACM和IEEE-CS在修订后的计算机科学教程2008（Computer Science Curriculum 2008）中明确指出应该将计算思维作为计算机科学教学的重要组成部分。[2]中国科学院院士、中国科学技术大学陈国良教授指出：[3]在大学中，计算思维不仅能振兴大学计算教育，而且会令科学与工程领域创造出革命性的研究成果。笔者在数据库课程的本科教学过程中，引入计算思维的理念，探索以培养计算思维能力为核心的新教学模式，在教学过程中以数据库知识为载体，贯通知识、能力和素质，强调创造能力和适应能力的培养，为数据库课程的教学提供新的思路。
一、计算思维
计算思维的概念是美国卡内基・梅隆大学计算机系主任周以真教授于2006年首次提出的，定义计算思维为：运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为。[4]如同所有人都具备“读、写、算”能力一样，计算思维是必须具备思维能力。计算思维的本质是抽象和自动化，它们恰好反映了计算的根本问题，即什么能被有效地自动进行。
具体地，计算思维包括一系列广泛的计算机科学的思维方法：计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个困难的问题阐释成如何求解的思维方法；是一种采用抽象和分解的方法来控制庞杂的任务或进行巨型复杂系统的设计，是基于关注点分离的方法；是一种选择合适的方式陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法；是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法；是一种递归思维，能把代码译成数据又能把数据译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法；是利用启发式推理寻求解答，即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法；是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间、在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。[4]
数据库系统课程中引入计算思维的理念，主要从课堂教学和实践环节两个方面展开。在整个课堂教学过程中，始终贯穿计算思维的本质，即抽象和自动化的思想，并根据讲授的具体知识点适时地引入计算思维中的关注点分离、约简、嵌入、转化、保护、冗余、容错、纠错和恢复、启发式、折衷等基本概念和思维方法，引导学生学习领会计算思维的方法。在实践环节，老师给出实验任务、提出问题，学生通过独立自主和小组协作的方式运用计算思维的一系列方法去解决实际问题，探索解决问题的方法和方法的应用，发现问题的本质所在，达到更好地吸收和巩固知识和计算思维方法的目的，最终培养学生的计算思维能力、提高独立思考解决问题的能力和创新思维能力。
二、以培养计算思维为核心的数据库课堂教学
数据库课程的知识体系完整，既有经典理论成果奠定的坚实基础，又有在实践中发挥巨大作用的先进技术，其中很多知识点都为计算思维提供了很好的诠释和生动的案例。下面就从抽象、自动化、关注点分离、保护、容错、恢复和权衡折衷等典型的计算思维方法出发，探讨在数据库教学中融入计算思维理念的途径。
1.抽象和自动化
抽象是精确表达问题和建模的方法，也是计算思维的一个重要本质。数据库中的很多概念和方法都体现了抽象的思想，例如：数据模型、规范化理论、事务管理等。数据模型是数据库中的最基本的概念之一，其本身就表达了对现实世界的抽象，并且这种抽象是分层次、逐步抽象的过程。当利用数据模型去抽象、表达现实世界时，先从人的认识出发，形成信息世界，建立概念模型；再逐步进入计算机系统，形成数据世界。在数据世界中，又进一步分层，先从程序员、从用户的角度抽象，建立数据的逻辑模型；再从计算机实现的角度抽象，建立数据的物理模型。目前作为数据库课程讲授主要内容的关系数据库就是采用关系抽象表达了现实世界中的事物以及事物之间的各种联系。关系可以进一步抽象为集合论中的集合，形式化描述为属性域笛卡尔乘积的子集。再如：在数据库设计阶段，概念设计首先就是进行数据抽象，经常采用的是聚集和概括的数据抽象方法。在教学过程中，启发学生体会抽象的思想和方法，学习运用抽象去表达需求并建模，发现问题的本质和其中蕴含的规律，并逐渐掌握抽象这个工具。
以上抽象思维的结果需要在计算机上实现，这体现了自动化这个本质，也是将理论成果应用于技术实践的过程。自动化隐含着需要某类计算机（可以是机器或人，或两者的组合）去解释抽象。[5]数据库标准语言SQL可解决各种数据库数据操作在计算机上的实现问题；在用SQL去实现用户要求时，结合计算思维的约简、嵌入、转化等方法，把复杂的问题转换为易于解决的问题加以实现。如：在讲解带有全称量词的查询中，重点说明将全称量词转化为对存在量词的否定之否定，用多层嵌套查询来实现的思路和方法。此外，对抽象的关系模型的自动化，采用了简单的表结构去表达同一类事物，用对表中数据上定义的增删改查操作实现对数据的访问。由于现实世界中事物客观存在并满足一定的条件，为了保证自动化的正确性，通过完整性约束限制数据的取值，并进一步把表的建立和完整性约束，以及对数据的操作通过SQL语言建立程序由计算机执行，从而建立真实的物理数据库。在讲解数据模型这个概念时，从现实世界出发，阐述分层次的抽象方法形成各级数据模型，再到采用关系模型，并通过SQL语言自动化实现这一完整的剖析过程，既清楚地说明了数据模型的概念及其作用，又逐步引导学生学习体会了抽象和自动化的方法，从而领会计算思维的本质。
2.关注点分离
关注点分离是控制和解决复杂问题的一种思维方法，即先将复杂问题进行合理的分解，再分别研究问题的不同侧面（关注点），最后综合得到整体的解决方案，在计算机科学中的典型表现即是分而治之。[6]在数据库设计、庞杂的数据管理和数据库应用开发中，采用的就是分而治之的思想。数据库设计采用软件工程的思想，自顶向下将设计任务划分为多个阶段，每个阶段有各自相对独立的任务，相邻阶段又互相联系互相承接，共同完成整个设计任务；面对复杂的数据管理和维护任务，也进一步分解为数据恢复、并发控制、数据完整性和安全性的保护、数据库的运行维护等多个子任务，由不同的子系统负责，并相互协作保护数据在运行过程中的正确性和有效性；在进行基于数据库的应用开发中，模块化是最常用的最有代表性的一个分解方法。这些数据库的知识点都充分体现了计算思维的方法。
3.保护、冗余、容错、纠错和恢复
按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复是计算思维的一个重要方法，这在数据库中有最直接的体现。数据库管理系统就是通过预防、保护、冗余、容错、纠错等方式实现对海量数据的管理和保护。为了预防各种可能的故障造成数据丢失，数据库引入了恢复机制，通过冗余技术建立后备副本和日志或采用远程备份；为了预防泄露和破坏数据，数据库引入安全机制，通过用户身份鉴别、存取控制、审计等一系列机制保护数据安全性；为了纠正数据库中死锁带来的问题，数据库引入死锁的检测机制及时发现，并加以处理；为了提高数据的访问速度，允许用户按需存储必要的冗余数据。数据库管理系统对数据的保护全面体现了计算思维的保护、冗余、容错、纠错和恢复的思想。
4.利用启发式寻求解答
数据查询是数据库及其应用中最常见的操作，也是其他数据操作的基础，其速度直接影响了应用的效率。对于一个查询可以有多种执行计划，执行效率差别很大，有时甚至相差几个数量级。因此，数据库管理系统需要对操作进行优化。优化则基于启发式规则形成各种优化算法。在数据库的物理设计中也常使用启发式的规则来指导存取方式和存取路径的选择。在这些内容的教学中引入启发式方法，可启发学生学习利用启发式规则和推理来寻求更好的解答，理解计算思维的思想。
5.折衷
数据库在对海量数据进行管理的技术中处处体现了时间和空间之间、处理能力和存储容量之间施行折衷的思维方法。如：为了满足应用的实时性要求，对数据查询时可以通过建立索引来提高数据访问速度；但建立索引需要存储实际数据，占用一定的存储空间，并且索引需要维护。为了解决应用的数据冗余和操作异常问题，常需对数据关系进行规范化，规范化级别越高，数据冗余越小，占用的存储空间越小；但规范化后的表被分解为多个小表，查询时需要多个表之间的连接，会增加数据的查询时间。对数据施加封锁时，封锁的粒度越小，并发性越高，事务的处理速度越快，但系统代价越高；而封锁的粒度越大，系统处理代价越小，但事务之间的并发程度降低，事务的等待时间延长。这些都是典型的折衷思想，体现了计算思维的理念。
三、面向计算思维的数据库课程实践教学
要牢固地掌握一种思维方法，紧靠课堂教学容易陷入似懂非懂、纸上谈兵的境地。实战是提高实践能力、积累经验、学懂计算思维方式的必需之策。在实践环节，重点锻炼学生对计算思维方法的运用、探索解决实际问题的过程，这是对课堂教学的补充，也是对计算思维方法能更好地吸收和巩固。笔者将实践环节分为课堂练习、小组讨论和上机实验等多种形式，使学生在课程的整个教学过程中不断地参与和练习。在课堂讲授完相关的知识点和计算思维方法后，即利用事先精心设计好的由浅入深的练习题让学生各自独立运用计算思维方法完成；对于较复杂的练习，在学生完成练习后，划分小组进行讨论，各自阐述自己对知识点的理解和对问题的分析、解决思路和方法，并互相评析；然后，带着各自的理解和疑问上机练习，让计算机给出的正确的答案；最后，教师再加以分析、归纳和总结，进一步深化学生对计算思维思想的理解。例如：数据库中的封锁机制以及封锁带来的问题对学生来说较难理解，在SQL编程和应用开发中也不能直观感受到。笔者设计了多个事务和多种调度方法的实验，先由学生在课堂练习中思考运行结果和运行过程中可能出现的现象；然后在小组讨论中各抒己见；再带着各自的问题上机观察事务的并发执行、封锁带来的等待现象和死锁造成的“死机”。通过这一系列过程，从理论剖析到现实操作将抽象的概念转化为直观的结果，给学生留下了深刻印象。
在上机实验的设计中，也采用循序渐进、由浅入深的方法，将实验分为验证型、综合型和研究型三种类型的实验。验证型实验要求学生模拟教师解决问题的方法完成实验内容，是计算思维方法的模仿；设计型实验综合运用多种计算思维方法分析问题和解决问题，是计算思维方法的综合运用；研究型实验则结合科研项目和数据库新的应用领域，由学生自组小组分工合作，不仅锻炼了学生综合运用所学知识的能力和团队协作精神，更进一步地培养学生发现问题的能力和探索、创新精神，是计算思维方法的拓展和升华。通过多层次的实践和贯穿教学始终的实战，笔者所带的学生无论在考试还是应用开发方面都取得了明显的成效。
四、结束语
计算思维作为三大科学思维方式之一，正在改变着大学计算机教育的教学模式，成为大学计算机教育振兴的一个新途径，同时也对计算机专业的人才培养提出了新的要求。数据库课程是计算机专业的核心基础课程，其中的许多知识点都为计算思维提供了很好的诠释和生动的案例。本文在数据库系统课程教学中引入计算思维的理念，在什么样的教学更有助于计算思维能力的培养方面进行了深入的思考和实践，从课堂教学和实践环节探讨了在数据库教学中培养计算思维思路的方法，使学生能够深入地领会计算思维，并应用计算思维理念来解决问题，为培养具有专业素质和创新能力的、训练有素的科技人才起到积极的探索作用。
参考文献：
[1]牟琴,谭良.计算思维的研究及其进展[J].计算机科学,2011,(3):10-15.
[2]常亮,徐周波,古天龙,等.离散数学教学中的计算思维培养[J].计算机教育,2011,(14):90-94.
[3]陈国良,董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学,2011,(1):7-11,32.
[4]Wing J putational Thinking[J].Communications of ACM,2006,(3):33-35.
计算机科学与技术理学范文5
关键词：软件技术基础；教学法；认知；案例
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）51-0180-02
一、引言
“计算机软件技术基础”课程是非计算机专业的计算机基础教学内容之一，有着广泛的应用。课程的教学目标是使学生能够全面系统地了解并掌握计算机软件技术的基本概念、思想、原理和方法，并且具有一定的软件系统设计能力，更好地利用计算机软件技术解决本专业领域中的实际问题和日常事务性问题[1-2]。目前，很多高校都开设了“计算机软件技术基础”课程并取得了一定的成效，但该课程的综合性较强，在教学过程中出现了一些不尽如人意之处。本文针对目前该课程在教学中存在的共性问题，结合作者的教学实践，从教学方法的角度出发，对该课程的教学改革进行探讨。
二、课堂教学存在的共性问题
“计算机软件技术基础”课程教学目前面临的共性问题主要体现在以下几个方面[3]：（1）学生对该课程的学习目的不明确，认识不到课程内容的重要性；缺乏学习动力、主动性和自觉性；（2）学生的程序设计、调试能力薄弱，缺乏解决实际问题的经验，对课程内容的实用性体会不深；（3）教学学时较少，一般为32或者48学时。课堂教学大部分时间集中在基本概念、原理的讲授上，而程序设计、调试等实践性较强部分通常只能点到为止，无法进行深入讲解和布置练习。
对于第一个问题，普遍采用的对策是引导学生重视课程；后面的两个问题，目前的解决方式主要集中在教学方法和教学手段的改革上，不同的授课者在具体实施的时候，会因情况而各异。本文作者承担着内蒙古大学通信工程、电子信息科学与技术两个专业的“计算机软件技术基础”课程的授课任务，面对目前该课程教学中的共性问题，进行了深入的思考、分析和研究，除了对学生进行科学研究层面的适当引导外，尝试采用合理有效的教学方法展开教学工作。
目前，一门课程大多采用一种教学方法，主要有任务驱动教学[4]、案例教学[5]、问题教学[6]、引导教学[7]、认知教学[8]等。前四种方法侧重于教学形式与手段的变新与改革，认知教学从讲授内容的本质出发，研究教学内容的认知过程。“计算机软件技术基础”课程以高级程序设计（C或C++）为基础，内容涵盖“算法与数据结构”、“操作系统技术”、“数据库技术”和“软件工程”等，各内容之间既互相联系又比较独立，每一部分内容都是计算机专业的一门专业课程。对于这样具有繁杂的内容并且注重理论联系实践的课程，仅采用单一的教学方法组织教学肯定满足不了授课的要求，同时学生也不容易掌握其内容。基于Zadeh认知原理的认知教学能够从牢牢抓住教学本质出发，深化知识的组织、粒化与因果关系，将所有知识融为一体。案例教学能够使理论和实践有机地结合起来，利于学生的思维能力、知识应用能力、团队合作精神的培养。本文将基于Zadeh认知原理的认知教学与案例教学两种教学方法紧密地结合起来（以下称认知案例教学法）并应用到该课程的教学实践中，借此加强学生的程序设计、调试能力，缓解因教学学时较少与加强实践能力间的矛盾。
三、认知案例教学法及在“计算机软件技术基础”中的应用
基于Zadeh认知原理的认知教学是按照人类认知事物的规律进行教授知识，将教学知识组织、粒化、因果化，使学生抓住知识的本质，全面地掌握知识。其中，组织是对知识宏观的掌控，粒化是对知识微观的演化，因果则是知识之间的关联。因此，认知教学能够条理地、逻辑地、系统地组织教学内容，是一种符合学生学习逻辑认知过程的科学方法[8]。案例教学是一种以教学案例为基础的教学方法，以学生在课堂内外对案例的分析、思辨为重点，目的是提升学生应用理论创新性地解决实际问题的能力。具体形式是在教师的精心策划和指导下，根据教学目的和教学内容要求，运用典型案例将学生带入特定事件的现场进行案例分析，通过学生独立思考或集体协作，进一步提高其识别、分析和解决某一具体问题的能力[5，9，10]。对于认知案例教学法，首先综合考虑认知教学法和案例教学法的内涵，认真分析课程的特点和内容，提取宏观知识点（教学内容）并把它们合理地组织在一起；然后对每个宏观知识点进行细化，得到微观知识点；接下来搭建宏观知识点之间、微观知识点之间的相互关联，从而得到一个课程的认知系统；最后在这个认知系统的基础上，对微观知识点或宏观知识点选择合适的案例开展课程教学。
根据“计算机软件技术基础”课程的内容，把“算法与数据结构”、“操作系统技术”、“数据库技术”和“软件工程”四部分作为宏观知识点，并用系统工程作为基点把它们关联起来；依靠采用的教材和使用的参考资料对这四个宏观知识点进行细化，并建立微观知识点的彼此关联，这样就得到了“计算机软件技术基础”课程的认知系统，如图1所示。图1中的宏观知识点和微观知识点形成了一个多层次、逐层深入的组织结构。每一层是其上层的粒化，每层的微观知识点之间、上层和下层之间都有直接或间接的因果关系。依据图1所示的认知系统，在实际教学中采用了对底层一个或多个关联紧密的微观知识点精选有真实场景的应用案例展开课堂授课。为了能够成功地进行认知案例教学，需要对学生进行科学研究层面的引导，较好地激发学生对课程的强烈求知欲和学习积极性，使其在课堂之外能够主动地投入更多的时间和精力认真完成课堂教学的准备工作，同时自主地学习和发现问题。对于教师，需要在图1的认知系统框架下，根据微观知识点有针对性地选择案例。仔细研究案例的内容，做好案例分析。明确给出本次案例教学重点讨论的问题、有关的背景知识、参考资料和预习要求，把这些内容文档化提供给学生，要求学生提前预习，找出具体问题，同时准备分组讨论提纲。注重程序设计和调试，布置相应的练习，要求学生提前熟悉程序，并准备调试结果。课堂教学中，引导学生就一个问题进行讨论，根据学生的发言进行相应的点评和讲解；并引导学生从一个问题的讨论过渡到另一个问题的讨论；最后进行小结和归纳。
认知案例教学注重培养学生的程序设计和调试能力，教学中布置的练习都有相应的应用背景，学生通过调试和设计程序对课程内容的实用性有了进一步的体会。一般一个案例包含多个知识点，学生的预习和准备工作缩短了授课教师讲授基本概念、原理所需的时间，这让授课教师能够在有限的课堂教学中集中更多的精力去讲解实践性较强部分。经过三年的认知案例教学实践，发现学生的学习积极性和学习效率都有了明显的提高，学习效果良好。
四、结束语
本文把认知案例教学法应用到“计算机软件技术基础”课程的教学实践中，对于该课程的教学有一定的独到性之处。较好地处理了理论与实践相结合的关系，进一步激发了学生的学习兴趣，使学生能够更加牢固地掌握课程的知识点，同时培养了学生的自学能力和创造能力，提高了教学质量。
参考文献：
[1]徐士良，葛兵.计算机软件技术基础[M].第二版.北京：清华大学出版社，2007.
[2]陈帝伊，马孝义，辛全才.“计算机软件技术基础”课程教学方法探析[J].计算机教育，2009，（22）：11，68-69.
[3]王海燕.“计算机软件技术”课程教学的思考与实践[J].中国电力教育，2011，（26）：86-87.
[4]臧建莲.任务驱动法在大学信息技术基础课程中的应用研究[D].河北大学，2010：13-14.
[5]朱涛，马恒，刘强.专业技术课程案例教学方法研究[J].高等教育研究学报，2010，33（1）：91-93.
[6]罗祖兵.教育学问题教学：涵义、价值与操作[J].高等教育研究，2010，31（3）：71-75.
[7]陈晶，刘益新.引导教学法的应用研究――以《计算机组成原理》为例[J].湖南工业职业技术学院学报，2011，11（5）：130-131.
[8]彭珍，吴立锋.认知教学在“计算机程序设计”课程中的应用[J].中国电力教育，2012，（11）：59-60.
计算机科学与技术理学范文6
关键词：技校生 数据库 模式
随着各地技工院校计算机教学改革的不断深化，实训教学在整个计算机课程体系建设中的地位越来越得到加强。如何在技工院校计算机实训教学中，激发技校生的学习兴趣，培养技校生学习的主动性，并激发他们的创造性，使他们在学习过程中充满成就感和富有探索精神，并更快地适应实际工作，已成为技工院校计算机实训教师亟待解决的课题。
一、数据库管理与应用的课程内容分析
数据库技术是计算机技术的一个重要分支，数据处理技术随着计算机技术的发展经历了网状和层次数据库系统、关系数据库系统阶段，现在正向面向对象数据库系统发展。在数据库相关的基本概念中包含了数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统。数据模型经历了网状模型、层次模型和关系模型的演变。从SQL Server 2000到SQL Server 2005，新版本的数据库系统不仅具有更高的性能、处理能力，而且还增加了许多新的、在旧版本中从未出现过的特性，而这些新特性都是与现代数据库的发展方向相一致的。为此，笔者所在学院选用的数据库管理与应用的课程内容是基于SQL Server 2005的数据库管理系统，它是微软公司在SQL Server2000基础上开发的关系型数据库管理系统，是目前主流数据库管理系统之一。它在关系型数据库、关系数据的XML集成、图形管理、复制、数据转换服务以及联机帮助等方面的功能均得到了更大的增强；在Internet方面，数据安全性更高，而且使用更方便，是进行数据库管理和开发的首选工具；同时提供了一个完整的数据管理和分析的解决方案，在企业级支持、商业智能应用、管理开发效率等方面都有了显著的增强，是集数据管理与商务智能分析于一体的新一代数据管理与分析平台。因此学院选用此课程可以有效地克服以往职业院校计算机专业教材远远滞后于技术发展的弊端，从而更有利于学生在较短的时间内掌握新技术。
二、数据库管理与应用实训课程的教学原则
职校学生生源素质差，学习态度不端正，许多学生报读计算机专业是为了每天可以上机聊天、玩游戏。不少学生由于学习基础较差，导致在学习数据库等逻辑性较强的课程时，经常感到力不从心，慢慢地丧失了学习的兴趣。因此，学院在开展计算机实训教学的过程中，第一步就是明确实训原则。首先，实训课程的设置要根据学生今后的岗位能力要求，以真实项目为中心，在此基础上将项目分解为多个既独立又耦合的功能模块，使学生在完成各模块的功能过程中，达到训练编程技能和培养职业素养的目标。其次，实训教学要符合职校学生的认知规律，这就要求将教师的知识讲解和操作示范与学生的技能训练设计在同一教学单元和教学地点完成，真正做到“教、学、练”于一体。最后，教师要针对数据库管理与应用课程的教学特点，合理设计理论教学与技能训练的课时比例分配，力争达到实训教学内容能充分满足职校学生今后企业就业与自我发展的需要。
三、数据库管理与应用实训课程教学的开展
