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计算机科学技术前沿范文1
关键词：信息技术；计算机维护；实验教学；探索
高中信息技术学科开展计算机维护实验教学的必要性
1.高中信息技术学科教学现状分析
江苏普通高中信息技术课程标准中指出：“网络技术应用模块要注重学生对网络技术和参与创造性活动的兴趣；要结合实际条件，把网络技术基础知识和基本技能整合到学生的日常学习和生活中去，避免技术与应用、理论与实践相脱节。”
根据最近几年江苏普通高中信息技术学业水平测试调查，现在江苏省大部分普通高中学校对信息技术课程的选择是必修《信息技术基础》加选修《网络技术应用》模块。但在实际的教学中，鉴于信息技术学业水平测试考试压力、学科尴尬地位及学校教学设备等多种因素影响，大多数学校都只是在保证学业水平测试的前提下，开展软件应用教学，而在计算机网络设备的软硬件维护方面，对学生没有进行相关能力培养。甚至一些生源相对较差的学校在信息技术课程方面只是满足于学业水平测试考什么教什么学什么。这些教学现状是与素质教育以及信息技术新课程理念相违背的。
2.高中学生家庭计算机网络维护需求分析
江苏省苏南地区经济发展相对较好，随着居民生活水平的提高，现在苏南城镇地区多数高中学生的家庭娱乐生活、学习都已通过家用计算机网络来实现，智能手机、平板电脑等无线设备的普及，更是让不少家庭的网络成为一个小型混合有线无线接入的局域网。同时，计算机及网络设备的安全故障问题也日渐凸显，如随着计算机使用时间的延长，系统运行速度会越来越慢，如何进一步优化系统，提高计算机运行速度？计算机在使用中死机了怎么办？感染了病毒、木马怎么办？网络不通畅怎么办？据笔者的调查，目前高中学生家庭的计算机出现故障一般是父母及亲戚朋友帮忙处理，或请电脑维修公司的专业人员解决问题。可这不仅耗时较长，而且可能需要一定费用，更有甚者还有可能被不良维修人员欺诈，其实有很多计算机故障只要学生稍微有点计算机维护知识就可以自行处理。
因此，结合教学现状和家庭实际需求分析，在信息技术学科开展计算机维护实验教学是有必要的，高中学生学习计算机维护技术完全可以学习致用，效果立竿见影。高中阶段正是学生探索、动手欲望最强的时期，通过实践参与处理故障，可优化自己家庭计算机网络的性能，保证计算机的安全，能大大提高学生的学习兴趣。
高中信息技术学科开展计算机维护实验教学的可行性
1.实验课堂前期准备
课程教学的修改离不开学校领导的支持，笔者所在学校创建的特色校本课程与科技创新制作有关，笔者开展计算机维护实验教学的实践探索也得到了学校的大力支持，学校特意组建了计算机维护教学实验室。那些淘汰的办公旧电脑和购置的双绞线、无线网卡、无线路由器及交换机等网络设备及压线钳、螺丝刀等维修工具充实了实验器材，当然教师也应该着重强调实验安全注意事项，以防突发事件发生。
2.实验课堂组织模式
传统的信息技术上机课，是在机房采取讲练结合、实时辅导的形式要求学生将课堂教学内容再练习、再巩固，或者结合所学软件知识，制作相关创作作品。教学评价以学生的上机表现、完成的作业或提交的软件设计作品为主要参照。而计算机维修实验课则应该是具有较为严谨的实验流程，在教学中运用实验形成、发展和检验理论原理，并使理论在实践中得到应用，教学评价是通过实验的整个过程以结论的得出、实验报告的生成为主要参照的。
例如，笔者在对近两年的高一学生的调查中发现，家中有计算机能上网的学生不少了，可是拆开过机箱，见识过计算机各组件设备的却是寥寥可数。学生在书本上获得的计算机硬件知识只是明白各部件功能，在基础的计算机组装的实验中，学生通过亲手拆开主机箱，对应讲解计算机部件参数知识，拆卸安装主板、CPU、硬盘、内存、光驱等部件，可以加深学生对计算机硬件知识的理解。尤其当学生安装不准确、部件接触不良导致出现一些故障时，教师可以及时针对故障给予现场指导。学生通过组装实验，能掌握计算机的基本部件构成、功能参数和组装步骤，认识到组装电脑过程中的一些关键注意点，能实际分析解决一些家庭计算机的小故障，从而激发了他们的学习兴趣。
3.实验学生参与层次
教师开展计算机维护实验教学，需要考虑到学生的兴趣程度及有效参与度。信息技术日新月异，软硬件更新换代快，维护技术也在时时更新。计算机维护技术是很繁杂，对大多数学生来说只需掌握常见的维护应用技能就可以了，对于一些感兴趣有特长的学生可以适当进一步培养。笔者结合学校校本课程开发及相关学生社团建设，为参与的学生设计了三个不同级别层次的计算机维护实验课程：即面向全体学生层次的信息技术课堂必修实验课程、面向感兴趣选修学生层次的校本课程选修实验课程、面向特长学生层次的学生电脑技工社团培训课程。
4.实验教学内容设计
高中信息技术学科开展实验教学的主要目的是培养学生的简单动手维护计算机软硬件的能力，对实验内容的设计从学生参与的三个不同层次着手。信息技术课堂必修实验课程包括计算机硬件组装、清理机箱内部灰尘、开机不能启动计算机的简单判断、常见上网故障排除、360等第三方安全软件的使用、双机互连等；信息技术校本课程选修实验课程包括多机组局域网、模拟家庭多终端组无线网、系统优化整理等；学生电脑技工社团培训课程包括双绞线制作、教室多媒体设备常见故障维护、系统维护重装等。
开展计算机维护实验教学的实践效果
在学校特色课程的整体推动下，笔者的计算机维护实验教学实践也积极开展起来，经过近一个学年的实践，学生们普遍在信息技术课堂上感受到了计算机维护实验教学带来的益处。计算机维护实验教学实践开展后，有的学生在周记中分享了第一次拆开机箱的好奇，在实验课堂上学生们认真学习相关维护技能；有的学生回家利用所学技能解决了家中计算机存在的故障。主题维护QQ群更是师生互动交流计算机维护经验的良好平台。电脑技工社团成员也成为信息技术教师的好帮手，能及时帮助教师判断甚至解决一些简单常见的校园办公计算机及教室多媒体设备故障，提高了学校的设备维护工作效率。该社团正准备以学校志愿者小队形式参与网格文化进社区活动，为社区居民提供计算机维护服务。
随着网络越来越多地融入学生的学习生活，学生在使用计算机的过程中各种安全故障问题也会日渐突出，计算机维护技能将是计算机使用者的信息素养必备能力之一。高中学生掌握计算机维护技术，具备一定的计算机维护技能已是时展的必然。
参考文献：
[1]陈雅蓉，朱彩.兰信息技术课程中的实验课教学研究[J].中国信息技术教育，2011（1）.
[2]郭兆宏.大学生应具备计算机基本维护技能[J].计算机与信息技术，2006（12）.
计算机科学技术前沿范文2
美国计算机通识教育的特点
1.教育内容广泛性。美国高校计算机通识教育的教学内容呈现多面性和综合性。课程的选择数量非常大，涉及的专业领域也比较广，基本上涵盖了自然科学、社会科学、工程、建筑、人文、艺术等多个方面。2.课程设计灵活性。美国高校的计算机通识教育课程都有专门的课程研究机构，由资深教授和工程实践能力较强的老师组成，从课程开设环节就严格把关，保证课程开设的先进性。课程作业极少使用课后系统，基本上都是综合性比较强的上机操作，比较注重实践能力和动手能力。3.教师队伍多样性。美国在完善知名专家、教授参与日常授课工作的同时，还积极引导青年教师吸收更多科技前沿的知识。计算机科学技术的发展日新月异，青年教师对新事物的适应较快，容易跟上更新的脚步，所以更容易加入到计算机通识课程教育的队伍中来。
美国计算机通识教育的发展
上世纪80年代中期，美国率先进入新的经济发展轨道。在美国新经济的发展进程中，以计算机相关技术为主线的高新技术产业占据了主导地位。美国新经济的发展与计算机教育的发展有着密不可分的联系。1.学科发展。美国的计算机教育早在上世纪60年代就已在一些知名大学建立起来。当时计算机专业是一门二级学科，被设置于自然科学之下，因此具有交叉学科的一些显著特点。
随着全球计算机科学技术的不断发展，各大高校迅速成立起独立的计算机学院，后期又在计算机学院的基础上，成立了诸如人机交互、人工智能、计算机多媒体、网络安全等基于计算机科学体系的众多分支研究机构。根据美国学科专业目录设置，共设立独立学科群38个，计算机为其中之一。计算机教育在学科分类建设上也得到了长足的发展与进步，所含学科数目和专业方向持续增长。新增的专业有的对应以前的主要学科，如计算机与信息科学学科下新增了信息技术专业，有的则对应于新增的学科，如计算机/信息技术管理下的网络管理。上世纪末计算机产业的高速发展带动了计算机教育的发展，其中主要是以互联网技术、通信技术、软件技术为代表，新增加的专业学科中，也都大多与上述三个学科有着密切的联系。上述问题主要是以计算机专业为主旨进行的研究，并不包含一些交叉性的学科。由于计算机科学有着针对其他学科良好的辅助意义，所以计算机技术也迅速融入一些传统学科中并得到广泛的应用，比如生物、管理、医疗、传播等。计算机科学在其他交叉学科中也有着较强的生命力，并且起到了很好的辅助作用。
2.人才培养。随着信息科技的发展，计算机相关专业人才的培养规模也在不断增长和扩大。20世纪80年代，美国计算机专业教育开始普遍进行，期间每年的学士学位授予量保持在6万左右，在20世纪90年代的几年间，计算机学士学位的授予量保持在4～5万左右，到了2000年以后又大幅增长，研究生学位的授予量在这10年间出现了迅猛增长的趋势，其增长幅度远远超出学士学位。可以看出，高层次的计算机专业人才的培养力度正在不断加大。美国政府对计算机教育的发展制定了长期投资计划，2000~2010年间，美国政府向计算机专业投资的NSF经费比例不断攀升，这说明政府对计算机教育给予了高度重视，从而有效带动了IT高级人才的培养。
对中国高校计算机通识教育的启示
计算机通识教育理念在美国高校的教育模式下是紧紧围绕学生为中心开展的，课程的设置主要倾向学生价值观的培养及道德的追求。课程的设置理念清晰具有通融意识和博雅精神，核心针对于学生整体素质的培养，无论是在不同专业领域或是不同地域文化都旨在使人获得全面发展。在课程安排上指导思想并不是统一的，但主导思想还是精粹本质主义教育，主张扩展学生视野、深化学生的思想、提升学生的素养。在中国，当前大学生的外在要求和内在需求都要求大学通识教育需实现人的和谐发展。为了培养高素质且有责任感的社会主义接班人，改变以往取向单一的专业教育方式，拓展大学计算机通识教育领域，将计算机专业教育与素质教育两者进行统一，将计算机通识教育作为低年级学生专业教育的一种补充与人文教育理念等同发展是大势所趋。
1.促进全人、新人培养。结合计算机通识教育的思想理念及大学人才培养标准，大学计算机通识教育课的目标应定位在“全人”教育及“新人”教育。“全人”教育是让人们本性中所蕴藏的能力得到淋漓尽致的发挥，各方面潜能共同发展。大学作为学科涉及面广、办学规模比较宏大、科研能力强劲的实力型教育机构，在课程内容选择和结构安排上都需发挥自身优势，使学生在知识掌握的宽度与厚度基础之上具备较强的综合能力。通过计算机通识教育的改革改变以往文、理等学科差异明显的境况，使不同领域的学生接触学科之外的知识，让学生认识到自己当前所掌握知识的不足及局限性，明白知识关联的重要性，在思考及处理问题时做到视角广阔。“新人”的教育方式着重在于对学生的创新、创造力的激发。计算机通识教育课程不仅承载着知识的传承及扩展，更要强调知识更新及超越。大学通识教育内容在重视学生学习态度及问题思考方式的基础上，也需在师生间的互动、学术前沿问题的探索方面加强。只有在创新性、主动性、创造思维上着重培养，才能真正实现超越式发展，为学生进入社会打下牢固基础，进而更好地为社会服务。
2.协调知识体系。计算机通识课程的内容选择是落实课程目标的首要任务，虽然课程目标是课程内容选择时最直接的依据，但是课程内容会受到多方面制约。例如社会因素、学生身心发展的规律、不同学校自身文化差异等。从学科角度分析，计算机通识课程内容的综合性应在人文知识、社会知识和自然知识方面相互融合，使得学生能够将计算机及信息技术用到工作当中，成为既能牢固掌握自身专业技能，又能熟练应用计算机技术的复合型人才。在进入信息时代的当前，计算机基础教育对于新世纪大学生素质及能力的提高有着十分重要的作用。
3.提升师资水平。学校应加强对教师队伍中存在的陈旧观念进行转变，加强通识教育理念在教师当中的影响力，营造出良好的通识教育氛围，注重通识课程师资培训工作，对教师能否担任通识课程进行公正评估，并对任课教师给予适当的政策倾斜。例如：计算机应用较为灵活广泛，应为教师建立计算机通识教育经验交流平台，以及提供教师进修机会。这在一定程度上能帮助教师提高计算机通识课程的教学能力。同时，还应通过引进计算机高端人才或是对计算机通识课程教师实行竞聘上岗制度，加强教师队伍自身的提高，充分调动教师工作的积极性。其次对优秀计算机通识课程教师给予奖励，并进行教学经验的推广，以达到优秀教学资源的共享，更好地为教学服务。
4.创新教学模式。因材施教的课程教学加以课外辅导对于计算机通识课程的推广有重要作用。首先，大学可以根据自身实力开设小班计算机研讨课，这样能保证教师对每位同学都能够进行了解，锻炼每位同学的表达能力，挖掘他们的潜力，贯彻“以学生为中心”的教学理念。人数限制的优势还可体现在：师生交流方便，学生间互动积极，提高学生的主动性，进而保证了课堂教学的效果。同时，大学应大力推广优秀研究生担任助教制度，不但可以提高课程的实施效率，也可以提前考察及培养一批将来可担任计算机通识课程教学任务的教师。助教还可以协助任课教师开展计算机知识讨论课、实验课、实践课等课程，还应该帮助学生解答学习计算机知识中遇到的困惑问题，为学生学习计算机知识提供客观合理的建议等。
计算机科学技术前沿范文3
关键词：GIS应用,问题,创新,发展
引言
GIS是地理信息系统（Geographical Information Systems）的英文缩号，是构建“数字城市”和“数字地球”的核心技术。不论是地理信息系统、地理信息软件，还是地理信息科学、地理信息服务，其英文缩写都是GIS，但每一个概念的形成到发展都差不多经历了十年，GIS学科的形成与发展非常巧地与GIS中的“S”内涵丰富联系在一起。美国环境系统研究所公司（简称ESRI公司成立于1969年），是全球最大的GIS技术和服务提供商，她的ArcGIS解决方案已经迅速成为提高政府部门和企业服务水平的重要工具。目前Arc GIS系列产品已遍布全球200多个国家和地区，超过百万个用户单位、涵盖几乎所有的GIS应用领域，其中包括美国最大的200个城市中几乎所有的政府部门，超过2/3的500强企业和7000余所高等院校。而目前我们经常在使用的各种GIS软件也是在其基础上再次开发延伸。
1目前GIS问题存在与解决
GIS是一门综合交叉的空间信息科学，它与古老的地理科学以及测绘科学
有着千丝万缕的联系。目前GIS已经发展成为一门集计算机科学，地理学、测绘科学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等多门科学为一体的新兴的综合性边缘学科。作为一门新兴的边缘、交叉学科、GIS具有独特的理论基础、知识结构、技术体系，以及功能特征，成为当代科学的前沿和一个跨学科的科学领域。但同时由于我国各部门各行业的管理体制以及教育体制等因素，造成很多学校和单位不管条件如何，为了跟风设置GIS专业多、人员多、设备投入多，而研究产生的数据资料成果质量不高，且还各自封锁，造成重复投入，各成体系，浪费惊人，“高投入、低产出”，缺少真正的核心技术。因而当务之急亟需纠正浮躁作风，针对性地集中力量开发和解决社会对GIS技术真正需求。
2GIS的应用、创新
GIS是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关
数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。我国的GIS技术经过20世纪七八十年代的启蒙，80年代未90年代的发展推广，以及新世纪以来的全面应用和普及，从最初的空间数据管理与应用发展为广泛的地理空间信息服务，GIS的应用已经渗透到国民经济的各个领域，GIS技术与产业获得了迅猛发展，国际与国内相关的交流与合作也日趋频繁。而在测绘领域的“3S”技术中GIS是核心，为此也对GIS提出了挑战——需要创新。
2．1 GIS学科创新
创新是一个民族发展壮大的灵魂，创新也是一门学科保持旺盛生命力的源泉。而GIS从上世纪60年代萌芽开始，已超过半个多世纪的历程，一些基本理论与技术问题已解决。随着计算机软硬件、“3S”等技术的发展，GIS经历了面向数据处理，面向空间分析两个阶段；目前，简单的空间数据表达，已不能满足各行业对海量空间和非空间数据进行数据挖掘，从而进行辅助决策的要求，空间信息工程正进入面向空间辅助决策阶段。同时，新一代计算机网络、网格和通信息技术发展，也为空间信息系统的深层应用提供了条件和环境，地理信息科学正面临着新的发展机遇，传统的以空间信息处理为主体的GIS，正逐步被以空间信息为载体，海量（天量）空间与非空间数据挖掘和处理为主体的新的空间信息工程所取代，地理信息正在进入以大技术、大平台、大共享、大应用为特征的现代地理信息系统工程新阶段。。
2．2 GIS理论创新
没有理论创新，技术不会有根本的突破、现代的GIS理论与技术根本上是基于传统的地图模型，即利用坐标串来描述和表达空间信息。这种静态的基于地图模型的传统GIS空间数据模型面向的是空间数据，尤其是地图数据而不是直接面向空间信息，也就是空间信息必须用某种算法从空间数据中导出。在网格等新技术背景下，基于这种模型的空间信息共享面临着“空间数据的基准不一致，空间数据的时态不一致，语义描述的不一致以及数据贮存格式的不一致”等四大障碍，这即是导致“空间信息孤岛”产生的根源。目前，主要还是利用开放的空间数据标准来解决；要从根本上解决这个问题还需要研究新的数据模型理论，例如基于哲学认知的本体理论就是一个研究的热点。传统2维的空间数据模型，主要以简单的符号化方法来表现空间信息，具有很大的局限性；3维数据模型则以仿真手段为主，真实地还原空间信息本身的空间特性，但3维的空间数据模型和数据结构要比2维复杂得多，有关3维空间数据模型与数据结构的研究是目前学科前沿研究的热点和难点之一。。
2．3 GIS技术创新
技术创新在GIS学科领域占有十分重要的位置。计算机软硬件技术的发展，直接导致了GIS的诞生，将计算机技术应用于空间数据管理就产生了GIS；基于传统的地图2维空间数据模型，经典的集中式结构GIS利用空间数据文件和关系型属性空间数据库相结合的方式，管理、存储、表达（可视化）和推演（空间分析）空间信息是GIS最为成熟的技术。计算机网络技术的发展，导致了分布式网络GIS的产生；基于局域网技术，人们发展了基于客户端服务器（C/S）结构的GIS，开创了分布式GIS的先河； C/S结构实现了客户端服务器端的计算平衡，并使空间信息的共享达到了一个前所未有的水平；随着Internet的飞速发展，人们很快在C/S结构的基础上，发展了多层的浏览器/服务器（B/S）结构（WebGIS）,这种结构克服了C/S结构中“胖客户端”的弊端，无论在哪里，只要有一个普通的浏览器，就可以登录WebGIS系统，用户和数据彻底分开，结构上更加松散，但目前WebGIS技术还很不成熟，在很多方面亟等发展，例如；浏览器通过中间件与应用和数据服务器进行通信和连接，那么有关GIS的各种中间件，包括控件、组件和智能体技术研究十分火热；为便于网络传输空间数据的解压缩技术研究十分关键；分布式数据与数据仓库技术（实现图形数据、属性数据、影像数据、DEM数据、专题数据和统计数据的一体化、档案化管理）基于空间数据仓库的知识挖掘技术，分布式空间数据共享技术、空间信息的Web服务技术，浏览器端的空间数据可视化技术，基于WebGIS的辅助空间决策技术等都是WebGIS的技术前沿领域。
现代大科学的一种发展趋势就是科学技术化，技术科学化，科学技术一体化。这种特点在地理空间信息科学中表现得尤为明显。如上述所提到的空间数据模型、空间信息共享、空间数据挖掘、虚拟地理环境等，理论与技术的特点都很明显，且二者密不可分，这就要求现代高级的GIS人才，要同时具有较强的理论与技术创新能力。。
3结束语
随着GIS技术的不断发展，目前世界上常用的GIS软件已达400多种、我
国的GIS软件也由2004年的51个、05年的66个一直在逐年增加。它们大小不一，风格各异，各种GIS专业应用中的电子地图、多媒体电子地图、网络电子地图、移动设备导航电子地图等多种地图可视化系统应运而生，用户范围也更加大众化。而今后更应从空间数据挖掘和知识发现研究、虚拟现实技术的实用化、地球空间信息网格技术、空间数据不确定性与数据质量控制等需要进一步推进GIS技术的创新，并对目前GIS爆炸式的发展更应引起我们足够的注意、研究与理性的思考。
主要参考文献：
﹝1﹞刘南、刘仁义· Web GIS原理及其应用﹝M﹞·北京：科学出版社2002.6.
﹝2﹞ 边馥苓·我国高等GIS教育:问题、创新与发展﹝J﹞地理信息世界2007.2.
计算机科学技术前沿范文4
关键词：地理信息系统；立体人才培养模式；课程体系；实践教学
1997年教育部对我国高等教育专业目录进行了修订，在地理学一级学科下增设了地理信息系统本科专业。将近10年时间，全国已有100多所高校建立了该专业，其中大部分依托原有的地理学、测绘工程等专业，因此专业培养模式和课程体系存在着较大差异。2003年8月，地理信息系统协会召开了首届GIS专业教育研讨会，提出了GIS专业课程体系设置方案，提出“低年级宽口径、高年级分类培养”的基本模式，但没有涉及到农林院校。随着地球信息科学和现代林业科学的发展，GIS技术在林业中的应用范围不断拓广，层次不断深入，建立适应地理学类专业基本要求、又具有森林资源与生态环境应用特色的立体人才培养模式和专业发展平台，以及立体化课程体系和实践教学体系，对于GIS教育和现代林业的发展都具有重要意义。北京林业大学GIS专业是在摆脱原有专业的情况下设立的全新专业，因此建立新的立体化课程体系具有必要性和可行性。
一、专业定位与特色
GIS专业的基本特点是该专业属于新兴的综合性、交叉性学科范畴。根据专业人才培养的基本要求，通过对国内外GIS专业教学模式和课程设置的充分调研，结合我校的特点，适应林业和生态环境建设对创新性人才的需求，我们提出“立足林业，服务生态”的办学理念。通过专业建设，形成既适应地理学类专业基本要求、又具有森林资源与生态环境应用特色的立体人才培养模式和专业发展平台，以充分体现该专业的交叉性、边缘性、综合性和技术性，服务于生态环境建设。通过培养方案修订、课程体系优化、教学内容和手段改进、实践教学环节改革，构成专业建设的系统性工程，形成完善的立体人才培养模式，建立起专业发展平台，构建立体课程体系，使人才培养模式、课程体系、教学内容和手段等各个环节都得到极大的改造和提升，形成创新性人才培养和专业发展、学科发展的新特点，即：重视基础、面向应用、突出重点、深入前沿、分类培养、拓宽口径。
我校地理信息系统专业的特色在于培养学生的地理信息系统设计、开发和地球信息科学综合应用能力，以资源与环境调查、信息管理、监测、评价、预测及决策为主要应用方向。学生主要学习地理信息系统和地图学、遥感技术、卫星定位系统等方面的基本理论和基本知识，受到应用基础研究、技术开发方面的科学思维和科学实验的训练，具有地理信息系统研究、设计与开发的基本技能及初步的教学、研究、开发和管理能力。专业定位概括为：3S理论技术基础扎实(专业的根本，提高培养层次)；立足林业，服务于生态环境建设(体现专业特色)；适当兼顾其他领域应用(拓宽就业渠道)。 br>
二、专业培养目标和培养方式
(一)专业培养目标
GIS专业主要培养具备地理信息系统与地图学的基本理论、基础知识、基本技能，能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作，能在城市、区域、资源、环境、交通、人口、住房、土地、基础设施规划和管理、政务商务管理等领域从事与地理信息系统有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
1.掌握数学、计算机科学、地理学、信息管理等方面的基本理论和基本知识；
2.掌握地理信息系统和地图学的基本理论、基本知识和基本实验技能，以及地理信息系统技术开发的基本原理和基本方法，具有地理信息系统设计与开发、空间信息处理分析、系统管理和维护的能力；
3.掌握森林资源与生态环境调查、监测、评价、信息管理的基础知识；
4.了解国家科学技术、知识产权、可持续发展战略等有关政策和法规；
5.了解地图学与地理信息系统学科的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及地理信息系统产业发展状况，具有较强的学习能力和创新意识；
6.受到应用基础研究、技术开发方面的科学思维和科学实验的训练，具有一定的从事科学研究工作的能力；
7.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。
(二)专业培养方式
GIS专业以课堂教学、实践教学、毕业论文、综合实习为主要培养方式，由技术应用人才、地理信息系统设计与开发人才、科学研究人才、创新型拔尖人才四个层次构成立体人才培养模式。
1.通过课堂教学使学生掌握本专业的基本理论、技术和基础知识。教学过程中以教师为主导、学生为主体，充分发挥学生的能动性，采用启发式、研讨式等教学方式，加强学生的自学能力，培养学生勤于思考、善于提出问题并独立解决问题的能力；
2.通过实践教学加强学生的基本技能，培养学生的动手能力。主要通过综合性设计性实验的合理安排以及综合性实习，培养学生分析问题和解决问题的能力；
3.通过毕业论文和综合实习环节，训练学生的表达能力和写作能力，以及掌握文献资料的能力，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力、独立工作的能力；
4.通过设置名师教室、科研训练学分和创新学分，使学生了解学科发展的前沿，培养创新意识和创新能力以及团队意识；
5.通过第二课堂、社团活动等加强素质教育，使学生具有一定的管理组织能力，积极参与多方面的社会服务与公益活动，树立服务社会的思想。
三、立体人才培养模式和课程体系
立体人才培养模式的基本思想是严格按照因材施教的原则，改革传统的一刀切这种单一的人才培养方式，根据生源的不同特点、兴趣和基础，将人才培养目标划分为不同层次，根据不同层次的培养目标制定相应的培养计划，提出不同的培养要求，学生毕业后达到不同的专业层次。
(一)立体人才培养模式
由技术应用人才、地理信息系统设计与开发人才、科学研究人才、创新型拔尖人才四个层次构成金字塔培养模式。
第一层次(技术应用人才)：培养掌握地球信息科学基础理论和技术，面向广大行业服务的应用型人才。要求学生具有扎实的计算机、地学、数学基础，面向多行业应用，熟悉和了解森林资源与环境调查、监测与评价，土地资源评价，房地产评估，地籍与 施工测量，区域分析与规划等多学科的基础知识与基本技能，特别是森林生态学、森林经营与管理、资源调查监测与评价、灾害监测等方面的基础知识与基本技能，能够胜任林业和生态环境建设领域有关空间信息获取、管理、分析等工作。
第二层次(地理信息系统设计与开发人才)：在第一层次的基础上，培养在计算机、信息科学等方面具有较为扎实的知识和技术，面向企业、科研单位、教学行业的GIS设计与开发人才。要求学生熟练掌握VC++、JAVA等程序设计语言和系统设计工具，数据库管理和应用技术，软件工程、数据结构等基础理论和知识，了解GIS发展的最新动态，能够从事GIS设计与开发工作。
第三层次(科学研究人才)：培养掌握学科前沿理论和技术，具有进一步培养潜力的高层次后备人才，毕业后可以直接进入硕士阶段的学习和深造，或成为科研、教学行业的研究型人才。要求学生具备多学科交叉知识的背景，掌握人工智能、空间统计学等基础理论，能够利用地球信息科学与技术在资源环境领域从事科学研究工作。
第四层次(创新型拔尖人才)：这类人才应具备扎实的专业基础和独立从事研究、开发的能力，有一定的创新意识和创新能力，通过国际交流与合作，争取到国外深造。
将该模式用一个圆锥体来表示，圆锥的每一个截面构成一个不同的培养层次，在二维截面上，表示该层次应具备的知识和技术，底面是该专业的基本要求。层次越高，人数逐渐减少，学生的知识储备量是相应截面下圆台的体积。通过该模式的培养，学生毕业后可以成为3S技术在资源环境中的应用人才、软件开发人才、了解和掌握3S技术前沿信息的研究型人才以及高素质的拔尖人才。
根据此培养模式，在新的教学计划中，将第一层次的基础知识和基本技能培养作为专业基础和主干课程，通过不同门类的专业选修课达到该层次不同行业应用型人才的要求；第二层次通过专业主干课和有关系统开发设计的专业选修课达到培养目标；第三层次在前两个层次的基础上，通过人工智能、空间统计学、数据挖掘与知识发现等理论、技术的学习，以及创新性实践活动(如科研训练)达到要求；第四层次通过从低年级的外语加强，到高年级的专业讲座、名家讲堂、导师导向培养等多种方式，培养拔尖人才。
转贴于 (二)立体化课程体系的建设和优化
根据立体培养模式，建立理论——技术——应用的教学体系。与此相适应，在课程体系中，专业基础课注重基础理论的培养，要求深而广；专业课的设置注重知识的深度，体现学科发展的前沿，从技术的角度加深；选修课则注重知识的广度，体现资源与环境特色，面向实际应用。通过合理的课程设置，以3S技术在资源与环境中的应用为核心，加强相关学科的专业知识基础，形成完整的知识结构体系，以适应本学科综合性边缘学科的特点。
1.课程设置原则
(1)体现林业特色。我校GIS专业在加强专业基础的同时，应体现森林资源与环境应用的特色。因此，设置林业生态环境工程概论、森林资源监测与评价、森林生态学等课程。
(2)加强开发能力培养。根据GIS专业的基本要求以及社会需求，加强开发的基础，使学生掌握GIS软件开发的基本方法、开发环境的工具，适应多种行业对软件开发人员的需求，设置VC++、C语言、GIS设计与开发等必修课，以及选修课Java语言、WEBGIS等。
(3)强化实践环节。GIS专业是技术性很强的专业，对学生实际动手能力要求很高，因此实践环节是教学效果和质量保障的关键。主要措施包括：综合实习5周，时间按排在第六学期末的暑假，不占用正常教学时间，地点以校外实习基地为主，结合教师的科研课题，内容包括数据获取的途径和方法、应用主流平台进行空间数据处理、模型与系统开发、数据维护等。
(4)尽早培养专业意识和创新意识。将遥感、GIS等主干课程设在二年级下半学期，使学生在二年级就开始接触专业核心。在核心课程教学中增加讲座、讨论教学方式，该方式已经在目前的教学中尝试并取得很好的效果。同时，设置“数据仓库与知识挖掘”、“地学模型基础”两门选修课，跟踪学科发展。
(5)强调课程之间的衔接，体现学科交叉的特征。由于学科的交叉性强，涉及计算机、地理学、数学、资源与环境等多种课程，课程之间密切相关，将“地球科学概论”与“系统科学概论”合并为“地球系统科学概论”，体现专业的特征。
(6)体现分类培养的理念。根据专业特点，同时体现我校的特色，拓宽专业渠道。选修课分为三类：开发类、应用类和前沿类课程。学生可以根据自身的特点选择相应类别的课程，并自成体系。
2.基本课程设置
(1)主要专业基础课：强调计算机、地学、数学基础，以面向多种行业发展。
①计算机课程：包括计算机技术基础(理)、VC++、数据结构、计算机图形学、数据库原理与技术、软件工程等。
②地学基础课程：包括自然地理学、地球系统科学概论、地图学。
③数学课程：包括高等数学A、线性代数A、数理统计等。
④资源环境管理：包括林业生态环境工程概论、森林资源监测与评价。
(2)主要专业课：强调3S理论和技术的掌握。
包括专业概论、测量学、GPS原理与应用、计算机制图、数字摄影测量、遥感原理与应用、地理信息系统原理与应用、遥感图象处理、GIS设计与开发。
(3)专业选修课：注重计算机、数学、地学知识的扩展和在3S技术中的应用，与研究生教育衔接。
专业选修课包括：
①计算机科学：计算机网络技术、多媒体技术及应用、微机原理、虚拟现实技术、计算方法、Java语言、人工智能、数据仓库与知识挖掘。
②地学：经济地理学、人文地理学。
③数学：地学模型基础、多元统计分析。
④应用：土地评价与土地管理、地籍测量与管理、施工测量、森林生态学、WEBGIS、区域分析与规划、资源环境信息系统、森林经营管理等。
通过以上课程设置，以3S技术在资源与环境中的应用为核心，加强相关学科的专业知识基础，形成完整的知识结构体系，以适应本学科综合性边缘学科的特点。
四、立体实践教学模式
在实践教学方面，改革和完善实习、实验内容，增加综合性实习比重，以利于学生了解课程之间的联系并联系实际。立体实践教学模式包括四个基本层次。
(一)课堂实验
根据新的培养模式，对原有教学计划中专业基础课和专业课以及部分专业选修课的实验环节进行系统分析和实验效果跟踪，根据跟踪结果对部分实验内容进行适当调整，增加综合性设计性实验的比重。
(二)课程实习
实习内容注重培养学生的综合设计和开发能力，如在遥感图象处理与应用、GIS开发与应用课程中，采用国际主流平台培养学生的软件设计和开发能力。组织学生到企业、科研院所参观学习，增强学生对科研和生产应用的了解，以利于学生扩展就业思路，确定自身专业发展方向。
(三)综合实习
通过项目研究，决定增加5周的综合实习环节，以教学基地为主要平台，联合相关企业开展高年级综合实习，由专业教师和企业、科研院所共同承担指导工作，提高学生的综合素质，将理论和技术应用于生产实际中。
(四)科研训练
制定学生参与科研活动的计划，并要求有科研课题的教师通过双项选择确定3～5名本科生参与课题研究。同时组织高年级的学生参加全国GIS设计大赛，学科教师为指导。
计算机科学技术前沿范文5
采煤方法种类很多，目前世界主要产煤国家使用的采煤方法，总的划分为：壁式盒柱式两大类。这两种不同类型的采煤方法，无论从采煤系统还是回采工艺多有很大的区别。
柱式采煤法的特点是煤壁短呈方柱形，同时开采的工作面数较多，采出的煤炭垂直于工作面方向运出。壁式采煤法的特点是煤比较长、工作面的两端巷道分别做为进缝合回风、运煤和运料用，采出的煤炭平行于煤壁方向运出工作面，我国多采用壁式采煤法开采煤层。
壁式采煤法一般以长工作面采煤为其主要特征，产量约占我国国有重点煤矿的95%以上。随着煤层厚度及倾角的不同，开采技术和采煤方法会有所区别。对于薄及中厚煤层，一般都是按煤层全厚一次采出，即正层开采。对于厚煤层，可把它分为若干中等厚度进行开采，即分层开采，也可以采用放顶煤整层开采。无论整层开采或分层开采，依据不同倾角，按采煤工作面推进方向，又可分为走向长壁开采和倾斜长壁开采两种类型。
壁式体系采煤法优点。巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低、投产快；运输系统简单，占用设备少，运输费用低；减少了工作面长度的变化给生产带来的不利影Ⅱ向，对综合机械化采煤非常有利；通风线路短，风流方向转折变化少，同时使巷道交叉点和风桥等通风构筑物也相应减少。
壁式体系采煤法缺点。长距离的倾斜巷道，使掘进及辅助运输、行人比较困难：有时在污风下行问题。
长壁放顶煤采煤法优点。单产高：工作面内具有多个出煤点，而且在工作面内可实现分段平行作业，即在不同地段采煤和放煤同时进行，因而易于实现高产；效率高：由于放顶煤工作面的一次采出厚度大，生产集中，放煤工艺劳动量小以及出煤点增多等原因，其生产效益和经济效益大幅度提高；成本低：放顶煤开采比分层开采减少了分层数目和铺网工序，由此节省了铺网费用，此外，其它材料、电力消耗，工资费用等也都相应减少：巷道掘进量小：掘进量和巷道维护费用减少，便于采掘接替。
长壁放顶煤采煤法缺点。煤损失多：在目前的技术水平条件下，放顶煤开采的工作面煤炭采出率一般比分层开采低10%左右；易发火：由于煤损较多，在回采期间采空区就可能发生自然：煤尘大：在放顶煤工作面，采煤机割煤、支架操作时的架间漏煤及放煤为煤粉的来源；瓦斯易积聚：与分层开采相比，放顶煤开采的产量集中，瓦斯散发面大，采空区高度大，易于瓦斯积聚。
采煤技术的发展趋势
矿山机械的发展一人类的科技进步、现代科学技术和整体行业水平息息相关，特别是与机械工程科学和采矿科学的发展紧密相联。现代科学技术前沿具有明显的时域、领域和动态特性。信息科学、材料科学、生命科学、纳米科学、管理科里和制造科学是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界。不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚焦，经济的发展和社会的进步对矿山机械产生新的要求和期望。机械工程科学发展的总趋势将是数字化、智能化、精密化、微型化、生命化和生态化。矿山机械作为机械工程学科的一个分支，也遵循这个发展的总趋势。同时，结合矿山行业的特点，其发展趋向是数字化、智能化、生态化和宜人化。矿山机械制造业应不断融入人类在各领域的优秀成果，面向国家经济建设重大需求，以科学发展观为指导，实现可持续发展。
矿山机械发展的动务机制市场竞争驱动。我国矿山机械的整体水平与国际先进水平相比尚有差距。子迈向矿山机械制造强国的征途中，机遇和挑战并存。产品设计是制造业的灵魂，产品的结构、功能、质量、成本交货时间及可制造性、可维修性、报废后处理以及人、机和环境关系等，原则上都是在产品设计阶段决定的。产品的创新设计能力已成为决定企业在全球化竞争中地位的首要要素。
矿山机械是技术含量和集成化很高的装备，新设备的开发中不断将人类在各领域成果融合进来，随着材料科学、制造工艺、信息科技计算机技术的进步，每一轮产品都有新的技术注入，零部件的更新周期越来越短、新设备换代越来越快，尤其是大型矿山机械的开发，五成熟的经验可借鉴而要不允许设计中出现任何失误，因此必须借助多科学的技术融合，提高设计效率和设计质量，提升企业自主创新能力和市场竞争能力。矿山机械和计算机技术、网络技术综合的基础上形成了数字化的发展趋势。
经济建设的需要。随着社会进步和国民经济的发展，人类对资源和能源的需求量越来越大，而我国是一个资源相对贫乏的国家。随着资源的开发，开采深度的逐渐增加，由陆地向海洋延伸，资源开采条件日益恶劣化，安全开采的形式日趋严重；我国煤炭开采的深度已达到1000m，金属矿的浓度达到1380m，矿床开采深度增加，地下水、瓦斯、高地应力、地质构造是资源开采难度大大增加。
自动化无人工作面开采是井下或危险环境采矿的发展方向，也是保障工作面安全开采的有效途径。综合应用采矿学、自动化技术、通讯技术、计算机科学和技术等，进行自动化无人工作面开采的基本理论研究和开发新技术、新装备，使矿山机械将向机器人化合自能化方向发展。
煤炭开采技术
改进采煤方法和工艺：矿井集约化开拓布置技术。随着生产集约化合自动化程度的提高，在地质条件允许的矿区，可以走一井一面的集约化生产模式，而在地质条件不允许的矿区，也可以走多井生产，一井出煤的模式大量减少地面设施和简化生产流程，降低管理成本。
短壁开采工艺技术。随着大规模粗放性开采，适合长壁开采的煤炭资源日益减少，但长壁开采后的残留煤柱，不能布置长壁式残采煤区，不规划块段等的煤炭储量却在逐年上升，一些城市和村镇的建筑物下、铁路下、水体下（以下简称“三下”）压煤量也很大：另外，处于矿区煤田的边缘地带、小的地质构造附近的煤炭，均不能用常规的长壁开采技术采出，因此，短壁开采技术将有很大的发展空间。为满足适应短壁开采，又可快速掘进的需求，将需要开发出能够进行横轴与纵轴切割方式互换的用于半煤岩巷道掘进和煤巷快速掘进的掘进机短壁开采离机遥控操作系统、连续运输系统以及短壁工作面通风安全系统等。
机电一体化、自动化煤矿开采技术装备。应用电力电子驱动、传感检测、计算机与自动控制、机械一电气一体化设计等技术研究开发的煤矿新一代采掘、运输、提升等新型开采设备将不断涌现。这些设备总体结构实现机械一电气控制操纵一体化设计，具备工况自动监测监控功能，传动系统采用程序控制调速和软启动。煤矿机械机电一体化新型技术装备总体结构更合理，在煤矿井下狭小作业空间工作更加可靠、维修更加方便；配备更大功率的驱动系统，生产能力大幅度提高，在操纵和性能上实现程序控制、离机遥控、自动监测监控，使煤矿传统的采掘、运输等设备功能内涵发生重大突破，为生产过程的自动化控制奠定基础。
计算机科学技术前沿范文6
2.湖南工业大学 包装与材料工程学院，湖南 株洲 412007）
摘要：本文以科研实践模式为核心，树立正确的专业认识和增强专业归属感；培养学生的自主学习和科研创新能力等方面，探讨了生物技术高素质创新人才的培养，对高等院校培养高素质的创新型人才培养的改革提供参考。
关键词：生物技术；本科生；创新能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）50-0097-02
2010年《国务院关于加快培养和发展战略性新兴产业的决定》出台，将生物产业作为战略性新兴产业大力发展，从国家发展战略上把生物产业作为新的经济增长点，必须依靠生物学领域的重大突破和大量的具有创新能力的生物类专业人才[1，2]。因此，在现代生物科学的发展下，如何培养大批具有创新思维和能力的生物专业应用型人才，具备适应生物产业作为经济新增长点，是我们从事生物技术专业人才培养的教育工作者急需探讨的问题。笔者以湖南工业大学生物技术系为依托，从学生对专业的认识、教学模式的改进、学生参与科学技术的研究开发积极性等方面为突破口，全面提高生物技术本科生创新能力，取得了较好的效果。
一、树立正确的专业认识和增强专业归属感
生物技术不仅包括生命科学的所有次级学科，同时又结合了化学、数学、微电子技术、工程学、计算机科学等尖端基础学科，具有典型的多学科交叉特性，因此，生物技术专业课程设置涉及面广。但由于总学时的限制，专业课所占的比重相对较低，尤其是当前现代生物科学的日新月异发展下，生命科学的研究与发展关系到人类的生活和社会的发展，学生要解决诸如人类社会面临的人口健康、粮食能源、资源环境等领域的问题进行深入研究缺乏相应的知识基础和视野，难以在实际工作中运用专业知识解决专业问题，导致目前生物类本科毕业生从事本专业技术工作的比例较低[2]。同时，由于网络上对生物技术专业的负面的宣传和介绍，一些家长和学生认为生物技术类专业就业率较低，导致部分学生不愿意学生物技术专业；尤其是我校的生物技术专业学生觉大部分是调剂生，而且我校生物技术专业之前是挂靠在包装与材料工程学院，对选择生物技术专业存在一定的抵触，他们在入学后，思想观念如不能得到及时转变，将会对专业前途感到迷茫，学习积极性不高。
为改变生物技术专业面临的这一现状，首先从入学教育上抓起，要依托湖南工业大学生物技术系、绿色包装与生物纳米技术应用湖南省重点实验室和生物医学工程硕士点的学科和师资力量，以各位教授和博士研究方向，结合生物技术专业实际的特点，着重介绍生物技术专业的运用范围和在实际中能解决的问题，让学生了解生物技术专业，认识到生物技术的重要意义，激发学生的学习兴趣；同时在低年级开设一些体现生物技术前沿讲座，向学生传达最新的生物技术专业研究成果和应用推广情况，培养学生具有较强的专业归属感[2，3]。
二、改进教学模式，培养学生的自主学习和科研创新能力
作为教学的对象接受知识的主体，生物类课程的许多知识都以描述性的语言为主，大多数教师运用多媒体教学手段，采用灌输式、填鸭式教学方法，老师讲，学生做笔记，很难实现老师与学生的“双向互动”[4]。而在现代生物科学的日新月异发展下，为了具体落实生物技术专业学生的创新能力培养，教学方式要有所改进。在课堂上可以采用启发式、辩论式和讨论式等多种教学手段，将教学内容多层次、多角度地展现相出来，带动课堂的学习气氛，使学生由“被动”转化为“主动”、由“依赖”转化为“自觉能动”学习[4，5]。
在教学内容上我们也做出了对应的改进，改变过去以分割知识点和单元模式为主要授课内容，采取了注重新和精的原则，通过适当地整合知识点使之成为一个案例，表达一定的技术原理和方法，使学生可以借鉴、移植，在以后的学习和工作中解决实际问题[5，6]。同时要及时将本领域的最新研究成果、新技术、前沿发展动态引入到课堂教学中，结合生物技术专业学科交叉的特点，将不同的学科之间知识联系，培养学生科研意识。
三、建立科研实践模式，提高W生科研创新能力
生物技术专业是一个实验性和实践性很强的学科，在整个学生培养体系中实验教学占有很大的比重，注重实验项目与实验技术的综合与创新[7，8]。在现代生物科学的高速发展下，生物技术专业其实验教学改革目的和基本思想是培养学生的创新能力，主要采用实验项目与理论教学及教师科研项目相结合的教学方式，以开放性实验管理，增设综合性实验，有利于学生创新能力和创新意识的培养[8]。
目前，在一般的教学研究型地方院校，教师科研能力不强，部分学生对科研缺乏直观的认识。为培养学生的创新能力、科研意识，湖南工业大学在向教学研究型大学转型情况下，生物技术专业以湖南省生物医学工程重点学科建设为龙头，以绿色包装与生物纳米技术应用湖南省重点实验室中心为平台，以教师高水平科研课题为依托，给学生个性发展空间，全面推动大学生自主创新研究。
我们以《基因工程》实验课程为例，通过验证性实验学习基本的实验技能，结合曾晓希教授的国家自然科学基金《土壤重金属生态毒性修复过程中的微生物群落结构和功能研究》，设计一个“重金属污染土壤中抗镉微生物基因的筛选鉴定”实验，时间为两周，整个实验分为以下四个部分：抗镉微生物的分离与鉴定、微生物抗镉基因提取与鉴定、抗镉基因DNA与载体的重组与筛选、抗镉基因在质粒的表达，实验将《基因工程》课程讲述的内容与用到的各种分子生物学技术有机地联系在一起，使学生有参与科研概念和过程。同时将学生分为四个小组，每个小组独立完成本组实验，锻炼学生的团队精神和科研协作能力。同时在实验过程中，同学们非常活跃，提取许多疑问和想法，努力将实验设计做的符合课题的要求，并且每一个实验都是一脉相承的，前一个实验没有做好都会影响后续的实验，这对学生动手能力，分析问题和解决问题能力都有很好的锻炼。同时，有助于培养学生的创新意识、创造精神，有利于学生科研创新能力全面提高[1，8，9]。
在生物技术高速发展的时代背景下新进展、新技术、新成果层出不穷，新的研究热点和学科不断涌现[9]。在生物技术专业学生教学中应注重以学生为主体，调动学生科学研究的积极性，培养学生的专业兴趣和社会适应能力，全面提高生物技术本科生创新能力。
参考文献：
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