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2IEC61131-3标准及应用
早在1993年,PLC的国际标准IEC61131制定实施,其中的IEC61131-3是关于面向PLC的编程语言的标准,定义了PLC上进行编程的语言特征及规范[4]。这一标准二十多年来得到广泛推广,已经成为了当之无愧的行业标准,对整个工业体系有着极其重要的意义。IEC61131-3的制定,汇集了多个工业制造业发达国家无数从业专家和相关领域学者的智慧以及数十年在工控方面的经验[5]。该标准允许多种编程语言同时应用于同一PLC中,开发人员同时也可以自由选择最恰当或最熟悉的编程语言进行开发,还甚至在同一个程序中使用各不相同的编程语言完成不同功能模块的编写任务[6]。这一特性解决了PLC发展历史上由于不同厂商不同技术导致的多种编程语言混合使用造成的兼容性难题,同时为全自动智能化生产提供了广阔的发展空间。PLCopen是一个1992年成立于荷兰的国际技术组织,一直持续关注如何提高工业编程的方法、效率及规范等业界难题。2005年9月以来,PLCopen根据各国的工业发展水平,有针对性对企业进行技术支持和指导,使IEC61131-3国际标准得以被广泛的推广。这一措施具有如下优点:1)减少资源在技术人员的培训、调试、维护和咨询方面的浪费;2)着眼于解决控制中的问题,提高工业软件的可复用性;3)统一的编程标准减少了开发过程中的错误;4)通用性的编程技术可大规模推广;5)减少不同厂商之间在不同组件之间的对接时间成本。
3课程设计
3.1教学需求及目标。在工业制造技术日益先进的今天,中国的制造业要想完成从“中国制造”到“中国智造”的转变,增加工业附加值,就必须在全国范围进行信息化人才的培养,用更为先进的技术适应新一轮的工业变革。职业院校作为技术型人才的重要培养基地,更应该走在技术变革和职业教育改革的前列,以先进技术为基础、先进的教学理念为向导,积极参与到面向工业4.0的变革中去。由于工业软件编程同样属于软件编程的范畴,且计算机专业的基础学习科目包含了基本的程序设计原理及基础实践,而工业软件编程往往需要拥有扎实功底及对软件设计有较好理解能力,因而面向计算机专业开设关于工业软件编程的课程是符合行业发展的实际需要的。教学目标为针对计算机软件类专业学生设计一门工业软件编程课程,并以IEC61131-3编程标准的知识点要求为依据,设计计算机硬件原理、电气工程原理、控制工程原理等多专业融合的理论知识模块,面向工业4.0应用场景设计项目化教学案例,融入“教、学、做”为一体的教学方法,形成有鲜明特色的一门工业4.0专业方向的必修课或计算机类的专业选修课。3.2教学内容。1)PLC构成PLC由软件系统和硬件系统构成,其中硬件系统组成部件包括处理器、存储器、通讯接口、以及输入输出接口,而存储器又可分为系统存储器和用户存储器,输入输出接口可分为输入单元和输出单元,而软件系统包含用户程序和系统监控程序。其中用户程序即开发人员根据IEC61131-3中对编程语言的定义标准编写的执行程序。2)IEC61131-3编程基础IEC61131-3可分为公用元素和编程语言两部分进行解读。其中公用元素有软件模型、编程模型、数据外部表示、变量、程序组织单元以及顺序功能图表。其中软件模型包含了配置、资源、任务、存取路径和全局变量,从理论上将较为复杂的程序分割成多个相对独立又相互关联的可管理部分,通过预设的规则相互调用。编程模型(见图1)则将信号处理、传感器、执行器、通信等功能有机结合起来形成一种框架,为模块化编程提供了体系参考。而数据外部表示、变量等剩下的一些公用元素则是为开发人员提供的基本编写规范、预设操作指令及基本功能单元。IEC61131-3所定义的编程语言则是类似于软件开发中使用的高级编程语言,通过基本语法构成逻辑运算的描述,方便开发人员的编写和维护。另外,POU是一个能够被独立编译的程序块,作为项目程序的组成部件之一,耦合性较低且可分别由不同种类的编程语言编写。POU具有唯一性、全局性,名字及接口均对其他组成部件开放,数据的传输采用统一的标准,这一特性方便了项目框架构造及程序编写的模块化,复用性强,后期维护成本较低。在熟悉并掌握IEC61131-3标准中编程标准的特征之后,需要进一步的学习其编程要素(如数据类型、变量等),最后还需要根据其特性与一般高级软件编程语言的异同进行深入学习其内部机理,彻底掌握IEC61131-3标准。图1IEC61131-3标准编程模型3.3教学方式。1)以本学院软件技术专业人才培养方案为主要研究蓝本,分析软件专业的编程基础课设计,分析其与IEC61131-3编程基础语法异同,设计基础语法部分的教学内容,注重教学内容的相似性关联及差异性区分,避免学生混淆IEC61131-3编程基础语法与一般高级编程语言基础语法。2)以IEC61131-3编程的语法、人机交互界面设计、逻辑控制及运动控制库等主要知识点为分析对象,编制其相关的电气工程、控制工程等专业理论教学要点,将理论教学内容以图文等形象方式展示基础原理,特别是针对工业软件编程所需掌握的原理知识,而不是全套的理论知识教授,避免课程内容大篇幅出现理论教学枯燥无味。3)研究工业软件编程思路与计算机软件编程思路的异同点,设计相应的思维对比转化教学模块,让学生更快更容易掌握工业软件编程方法。例如电机转动控制如果从计算机软件编程角度,可以使用条件判断、循环状态判断等多种方法,而在工业控制编程中比较多的倾向使用CASE语句的状态机机制描。4)设计工业软件中的常见小型案例,如以合耕科技的Gatherwin系统为开发环境完成项目化教学设计。Gatherwin系统不仅支持IEC61131-3标准还提供了大量的常用工业功能库及较强的工业组件仿真系统,教学设计基于这样的一套系统,使得学生能专注于上层业务逻辑控制而调用封装好的下层通用控制库,更为学生提供了仿真度非常高的环境,可以通过仿真环境调试业务逻辑,并能快速部署至真实物理系统。3.4考核方式。平时的考核方式以团队协作为基础的实践为主。学生分组组成团队,对某一兴趣点进行深入了解,通过查阅资料、集体讨论并设计方案加以实践,以代码的形式实现部分功能,最后学生以个人为单位根据自己在整个实践过程中的收获及心得体会做总结,要求条理清晰、逻辑性强,并形成实践报告。期末考核以笔试加实操的形式进行。笔试主要注重工业软件编程的理论知识及各基础知识。以单项选择题和多项选择题的形式考核学生在知识易错点上的辨别能力和计算能力,以填空题的形式考核学生在知识难点上掌握程度,以虚拟应用场景的形式作为主观大题,考核学生的实际应用能力。考核的最终目标是让学生能够掌握工业软件编程的标准,在课程规定的时间内学会利用已掌握的知识解决实际应用场景的问题,同时养成团队协作的习惯,更好的发挥团队合作的优势。
4总结
本文通过概述IEC61131标准的由来,并分析了该标准在未来工业制造业中的应用前景,最后根据技术型人才的需求现状,结合工业软件编程与计算机专业软件编程的相似性,提出了一个适合计算机专业学生的工业软件编程课程设计,从客观上解决了工业软件编程中来自不同领域和平台之间技术对接及编程技术在授课过程中的难题,为高职院校开设工业软件编程课程提供了一个很好的参考范例。
作者:杨忠明 吴伟美 余君 单位:广东科学技术职业学院
参考文献:
[1]郑友.PLC控制系统的发展及其应用[J].黑龙江科技信息,2009(35):67-67.
[2]李玉峰.汽车制造业的PLC市场分析[J].自动化博览,2010,27(3):42-43.
[3]焦晶,周丽娟.浅谈《PLC应用技术》在现代教学方法中的应用[J].内蒙古教育:职教版,2013(4):68-69.
随着社会经济的不断进步,计算机和互联网技术的飞速发展,计算机专业的就业却相反地成为了矛盾的焦点,出现了报考集中就业分散的社会现象。就业压力的增大,说明原有的教学目标体系、课程体系、知识能力结构已不适应现代企业技术发展的需要。为了改善高职院校计算机专业学生的能力、知识结构,全面提高学生在就业市场上的竞争力,扩大就业面积,培养市场所需要的人才,山东经贸职业学院计算机系进行了“以就业为导向以实际企业工程项目为载体的计算机专业课程改革”的大胆尝试,在此,结合教改过程谈谈对计算机专业培养的一些认识。
一、高职计算机专业学生就业市场及定位
当前,IT业已成为占据我国市场三分之一份额的支柱性产业。IT业的迅速发展,与不断注入的IT业人才有着紧密的关系。IT人才已成为人们心目中高科技的象征。对IT人才,用人单位实际上是有不同的需求层次的,要求掌握的知识结构也各不相同,除了IT基层劳动者(如打字、录入、生产线组装等)宜由中等职业教育培养外,我们感到,高职应侧重于在如下几个方面对人才的培养:
1.设计型人才(如网页设计、平面广告设计、建筑和家装设计、绿化工程设计、动画设计等)。随着电脑应用的普及深入,各行各业越来越广泛地使用电脑做形象宣传、包装、设计等工作。各类设计型人才作为IT业市场的生力军异军突起,其就业市场范围非常广、缺口比较大。但随着电脑软件的不断升级,功能的不断完善与强大,此类型人才由原来的单一型向复合型转变。如网页设计人员除掌握专业网页设计软件之外,还应掌握图像处理软件和网站维护等方面的知识,如果再能掌握后台技术就成为宝贵人才了。其他如建筑、绿化、动画设计人才不仅要掌握计算机知识,更重要的还要学习其他相关知识体系。我们认为,复合型人才的培养是高等职业计算机教育发展的重要方向之一。
2.办公应用型(如文秘、办公文员、行政助理等)。此类人才在工作过程中需要更多的管理知识,需要人际交往和适应社会的能力。这类工作的主要要求是:熟练掌握应用软件、有较高的综合素质和工作责任心。此岗位职能的培养除了要求学生掌握办公管理软件,还要学会融通管理知识并切实掌握管理的基本功。
3.网络型人才。当今计算机的普及与发展之所以如此之快,除其具有强大而先进的功能之外,主要还归功于计算机网络的发展。网络使人与人之间的沟通和交谈变得近在咫尺。网络型人才已成为计算机发展和计算机就业市场上的中流砥柱。此类人才不仅要掌握网络技术,还要有创新精神和创新能力。
4.开发型人才。作为计算机发展和完善的缔造者,开发型人才在IT行业中起着至关重要的作用。在未来几年当中,我国对软件蓝领和软件工程师的需求潜力依然很大。
根据高等职业教育的要求及我院计算机专业的特点,我们目前主要培养办公型人才、网络人才和开发型人才,同时兼顾设计型人才,下一步在新专业的开设上,我们打算加大设计人才的培养力度。
二、课程改革思路
1.课程改革的指导思想:以职业岗位为目标,重点突出职业技能。分阶段划分教学模块,按工作岗位确定实际工程项目,以实际工程项目为载体完成教学任务,最终实现学生的就业培养目标。
2.培养目标及课程设置熟悉并掌握计算机工程项目的组织程序,掌握计算机工程项目中的问题解决方法,针对具体岗位.掌握专门技能熟练完成具体工程项目。
依据课程改革的整体思路,我系计算机专业课程的设置是紧紧围绕培养目标而进行的,强调以培养职业能力为主线,以职业或职业群为基础,让学生先接受职业群内共同的基础教育和基本技能训练,然后,接受专业基础理论教育,根据自己的兴趣、能力以及社会需要,选择不同职业或专业方向,学习专业知识,进行职业技能的培训。使学生既具有较大的就业弹性和适应能力,又具有职业针对性。课程设置总体分成三个模块。在对职业岗位能力分析的基础上,根据培养的人才应具有的知识、能力和素质,通过整合,把课程分成既有联系、又有区别的三个阶段来进行。
第一阶段,“职业基础模块”教学阶段。这一阶段强调宽基础,主要学习一些相关职业通用性的必备知识和技能,同时,要进行思想品行、职业道德、外语能力以及其他通用能力的培养和教育。此阶段一般不采用项目教学,但也必须把项目教学的精神渗透到每一个教学环节。
一、引言
通过对21世纪人才培养目标、国内先进教学计划,如ACMIEEE—CS计算机教学计划2001(主席PJ.Denning),把计算机与技术学科体系的教学内容划分为九个科目(如算法与数据结构、体系结构、操作系统、程序设计语言等)。对实际工作中的研究、开发、归纳为三个过程:、抽象和设计。按照思想处理基础理论与使用计算机之间、素质与能力之间的辩证关系,我们发现传统教育思想以传授知识为目的,而现代教育思想则以培养学生发现问题、问题、解决问题的能力为主要目的。培养21世纪人才的核心内容就是培养综合素质高的创造性人才,而要实现这一目标,必须首先实现教育思想的转变。同时,计算机技术日新月异,以往那种一成不变的教学模式亟待改变,需要把最新的计算机知识加入到课程体系中。为此,我们需要从计算机专业的课程设置及课程教学内容与方法等各方面进行改革,以实现我们的培养目标。
二、计算机专业课程体系设置
从整个大学四年来看,计算机专业课程设置的总体原则是厚基础、重实践、求创新。计算机科学技术发展很快,但是其基本原理,基础知识是相对稳定的,因此,只要把基础知识学好,就可以为今后的发展奠定良好的基础。计算机技术的发展可以说是日新月异,在有条件的情况下开设一些比较新的课程,实现培养人才与需求的对接也是很有必要的。
计算机专业课程大致可分为专业基础课程、专业主干课程、专业方向课程三个方面。专业基础课程可设置为:高等数学、离散数学、线性代数、概率统计、大学物理、数据结构、操作系统、计算机组成原理、汇编语言、数据库原理等;专业主干课程可设置为:程序设计、软件工程、计算机体系结构、计算机、多媒体技术、网页技术、WINDOWS高级编程、计算机图形学等;学生可以根据自己的兴趣,选择一个研究方向,发展自己的特长如网络研究方向,可选择网络编程、计算机网络、网站规划与信息服务、网络操作系统等课程。对于一些主要课程,都可设置课程设计,以加强学生实践能力的培养。另外,根据计算机专业的实践性较强的特点,还必须加强专业实习的组织。有条件可以安排一年左右的时间进公司、实习锻炼。
三、计算机专业课程建设
(一)不断更新教学内容、把握重点
根据计算机课程在培养方案与学科体系中的地位和任务来设计它们的教学内容。由于计算机技术发展极其迅速,因而在教学中一方面专业基础课应有其成熟和相对稳定的教学体系,另一方面需要不断更新其内容和技术背景。
例如:离散数学的基本内容比较稳定,但如果仅从纯数学角度提出这些概念就显得很抽象,而且它的四大部分内容(数理逻辑、关系、代数系统、图论)相对独立,因此这门课的内容既“离散”又难学。本科阶段的后续课程也较少直接应用它们,学生对这门课的目的不是很明确。针对这些情况,我们一方面不仅强调离散数学是计算机科学理论的数学基础,特别是其中的逻辑和证明,对于培养抽象思维和逻辑推理能力极为重要,而且强调其各部分内容之间的内在联系。另一方面我们将离散数学课定位于基础理论与应用基础的结合部,大量引入数据结构等计算机科学的实例,使学生认识到这些抽象数学概念也是源于实际、用于实际的,同时,开设人工智能选修课等作为其后续课程。
再者,操作系统是系统软件的核心和基础,我们强调从用户和系统设计者的不同视角去认识和理解操作系统的功能、运行机制、界面和结构。在教学中不但强调操作系统的基本概念和原理,而且介绍操作系统的设计方法和技巧,让学生既熟悉操作系统的结构,又能编写操作系统的模块。此外在教学中,还可以引入一些新内容,如:用户接口与操作系统、安全问题、多机系统、网络操作系统等。
(二)课程建设的其它方面
对一门课程,除了教学内容之外,还应在师资队伍、教学硬件、教学规章制度、实验室等方面进行综合建设,才有可能把一门课程建设好。
四、教学方法研究与改革
有了好的课程体系,还必须有好的教学方法予以实现,才能产生好的教学效果。我们按照现代教育思想组织教学,强调一些共同的方法原则,鼓励各科教师根据课程的特点创造出好的教学方法,主要从以下5个方面进行了深入的探讨:
(一)全面推行“问题式”教学法
现代教育思想强调以培养学生发现、分析、解决问题的能力为主要目的。首先是发现问题,这是认识和解决问题的起点,所以“问题式”教学法是许多现代教育家所提倡、推崇的教学方法。“问题式”教学法的正确使用对于提高学生的素质,强化学生学习的兴趣,调动学生的主观能动性,培养学生的创新能力有积极作用。在教学过程中,我们自始至终都围绕问题而展开教学活动,激发学生自觉思考、主动探索,引导学生不断发现问题、提出问题、分析问题并最终解决问题,培养了学生的创造性思维。
按照“问题式”教学法的思想我们提倡教师在教学过程中精心组织多种方式、多种目的、多种层次的问题,反对将课堂教学视为一个封闭的体系。例如:教师可以自问自答,作为问题或一段内容的引入,避免交待式的讲解;还可以提出问题要求学生做出判断并回答,以抓住学生的注意力。
(二)加强实践环节,提高学生动手能力
计算机学科是一门实验性很强的学科,光是“听”和“读”是不够的,在努力提高课堂教学的同时,必须加强了对实践的教学和管理。可以通过以下三个层次的方式来加强实践教学:
1.精练习题、强化基础。习题的作用在于帮助学生深入理解教材内容,巩固基本概念,是检查对授课内容理解和掌握程度的重要手段,是掌握实际技能的基本训练。根据各章节的具体内容,精选习题,促使学生加深对各章节主要概念、方法、结构等的理解。为充分发挥习题的作用,及时指出作业中存在的问题,对普遍性问题集中讲解,对个别性问题单独辅导,对学生写的优秀作业加以表扬。由于专业课程的理论与技术往往表现出较强的综合性、前沿性、探索性,是发展中的科学,我们还鼓励学生撰写自己的小论文或报告,让他们时刻跟踪本课程的最新动态。为此,我们建立了“网上辅助教学环境”便于学生进行自学、练习、同学间交流、向教师提问、等,教师也可以通过它备课、答疑、阅卷,不仅增强了学生和教师的沟通,而且提高了他们的学习兴趣,强化了课程基础。
2.强化基础实验指导、提高实践技能。上机实践不仅能进一步提高学生灵活运用课程知识的能力,而且使学生在编程、上机操作、程序调试与正确性验证等基本技能方面受到严格训练。为此,我们加强了对实践环节的过程管理,主要从两个方面加以强化:
一个方面是规范实践。我们专门设计了一套完整的实验大纲,为学生的实践提供指导。同时,对实验报告进行规范,这种规范对于学生基本程序设计素质和良好的程序设计习惯的培养,以及严谨的工作作风的训练能起到很好的促进作用。
另一个方面是采取“实践—查漏—再实践”的方式进行上机实践。在平常实验过程中,根据教学对象的不同,相关课程精心设计了几组不同类型的有一定综合性的作为实习题。不仅抓实验过程中的辅导,同时还抓实验前的准备工作和实验后的工作。要求学生每次实验前熟知本次实验目的、认真编写程序,保证在实验时能做到心中有数、有的放矢,杜绝学生在上机时临时编写程序。实验过程中要求学生仔细调试程序,一周后给出一个示范程序(示范程序基本上采用面向对象的和思想来设计),要求学生对照示范程序发现自己程序设计中的漏洞或不足之处、改进或完善示范程序,然后再修改、调试自己的程序。最后要求学生写出完整的实习报告,实习报告批改后,对学生的上机实习情况做及时总结,指出成功之处和不足之处。通过这种“实践—查漏—再实践”的方法训练,对实习问题的深入、剖析,避免上机变成简单重复,有效地提高了学生的编程能力、分析问题和解决问题的能力。
3.强化课程设计、提升学生综合解题能力。课程设计不同于一般的基础实验,着眼于全课程,是对学生的一种全面的综合训练,课程设计的目的在于使学生通过课程设计掌握全课程的主要内容,并提高学生综合知识和软件开发的能力,同时也加强了学生的文档写作能力,为今后的毕业设计和毕业论文写作打下良好的基础。为此,我们对数据结构、操作系统、汇编语言程序设计等课程设计了一套完整的课程设计实践教学大纲,为学生的课程设计提供指导。规范课程设计报告,按照软件工程的要求,从需求分析、总体设计、详细设计、调试分析、用户使用说明,测试结果等几个方面组织文档,要求学生尽量采用软件工程的思想,如:模块化、信息隐蔽、局部化和模块独立等来实现程序。选择一些简化的实际问题作为课程设计的题目,将学生分组(每组4~5人),给两周的时间去完成课程设计任务。要求同组学生在问题分析阶段和模块设计阶段分工合作、集体讨论,但最后的编码独立编写。最后每个学生都要进行面试,提交课程设计报告,学生必须能够清楚地介绍设计思路、主要技术手段并回答与题目相关的问题,并且程序通过程序测试才能算完成了课程设计。
(三)采用多媒体教学,强化教学效果
“兴趣是最好的老师”,如何提高学生的兴趣,对于教学效果的保障具有重要的意义。在教学手段上,完全采用一支粉笔加一块黑板的传统教学模式,不利于学习兴趣的培养,难以收到良好的教学效果。我们通过合理使用直观性教学原则、采用教学手段,编制多媒体教学课件和演示程序,化抽象为直观,使原本比较枯燥抽象的教学内容,变得生动活泼,消除学生的畏难情绪,激发学生的学习兴趣,强化教学效果。
(四)加强教学过程监控、建立教学管理和考核措施
为了保证课程建设的顺利进行,可以建立由系领导挂帅、教研室主任参与的课程建设检查指导小组。指导小组定期对课程建设的质量、进度进行检查评估,听取校、系专家的听课意见,以及学生对课程的建议与意见,并及时将意见和建议反馈给任课教师,督促任课教师改进教学方法。
制定严格的教学管理和考核措施,是提高课程教学质量的有力保障。每学期开学前任课教师都必须按照教学大纲认真填写教学进度表,由系主任、教研室主任把关听课制度和教学问卷调查,可进一步检查任课教师的教学质量。内容除必须掌握的基础(以检查学生对概念的掌握程度)外,还特别强调结合实际的问题,培养学生分析和解决问题的能力。
(五)构建“双主”教学模式,培养学生的创新能力和认知能力
的平台作用、教学资源、教师、学生都是关系到互动式网络教学的因素。我们的教师在基本保留传统课堂教学环境的前提下,创设多元化的软硬件教学环境,使学生能够利用以机技术为核心的现代技术,通过人机交互方式去主动地发现、探索和思考问题,从而培养学生的创造能力和认知能力,即“双主”教学模式。在网络环境中,教师利用计算机友好的交互界面,生动活泼的BBS,实时互动(下转第149页)(上接第147页)的QQ和ICQ等手段充分调动学生的学习兴趣,还可以通过提出问题,引导学生开展讨论、、探索、解决问题,采用任务驱动,围绕问题、项目开展实践活动的方式来进行教学。
学生获取知识不仅仅靠教师的直接讲授,还可以利用必要的学习资源,通过计算机网络,与他人交流合作等一系列方式来实现。“双主”教学模式的应用推广,有利于学习者认知潜力的开发,有利于培养学生的创新精神和认知能力。
五、结语
经过以上分析探讨,在计算机专业培养方案中必须体现三个目标、三个层次和四个方面。三个目标即学生不仅是计算机使用者,更是软件开发者、设计者;三个层次即要求学生掌握硬件、系统软件、应用软件这三个层次;四个方面即要求学生不仅具有应用层的编程开发能力,而且还需深入掌握计算机硬软件内部组成原理与工作机制,同时,还应有较强的抽象思维能力以及逻辑推理能力。当然,好的教学方法可以达到较好的教学效果,教师在授课时,可以采用多种方法相结合的方式或者重点用某种方法再辅以另一种方法,这就需要具体问题具体分析了。
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在计算机的课程设置中,老师是课程的主导者,在课上老师灌输各种各样的计算机的知识,同学们在强力记住老师讲解的内容,没有太多时间用来实践,学生们是很难掌握好的。一般老师上完课都会布置很多的习题来做,这就让学生更加反感。同时老师上课的时候,不和学生进行交流,很多课堂上都出现了老师在讲台上面滔滔不绝的讲解,学生在下面昏昏欲睡的现象。这种教学模式十分古板,会对学生产生很坏的影响。
1.2教学内容单一
在计算机课程上,有些老师讲解的内容很是单一,有的照着课本一字不落的读,完全不会拓展课外知识,使得学生失去学习的兴趣。有些老师在上课的时候,更是敷衍了事,譬如,教师教授基础课程时,只知道计算机技术的基础内容,而不知道讲计算机技术的应用,更是不会讲与计算机专业课相关联的知识,将基础与专业分离开来、将知识与实践操作分离开来,使学生难以将知识运用于实际生活中。有的老师只为教课而教课,忽略了自己身为教师的基本职责,在这种教学氛围熏陶下,学生的思维得不到锻炼,思考模式会越来越单一、僵化。
2对计算机专业课程的发展提出的相关建议
2.1完善现有的教学方法
针对教学模式的单一问题,先采取完善现有的教学方法,增加教学模式。让学生发挥主体作用,在实践中学会学习,增强学习的兴趣,主动学习。这样就构建成了“理论-实践-理论-实践”的教学模式,做到最早的投入实践中去,同时学生可以多实践,勤实践。同时老师还可以根据不同学生知识能力的不同要求,进行逐一教学,逐一解决问题。这样老师就可以更加具有针对性,这样呢,解决学生的问题也会更加迅速,更加具有效率。学生对学习产生了兴趣,那么自然而然就能够主动学习,对计算机专业就会感兴趣,这样以后学习就会突飞猛进。老师对教学方法的改革也就见效了。
2.2增添新的教学课程
以往的计算机课程设置中只存在专业基础课、专业理论课,这些课程大多枯燥乏味,很难让学生产生学习兴趣,为了解决这一个问题,我们应该增加新的教学课程。比如说在专业基础课上,增加相关的科普知识。在对计算机的介绍中,联系历史知识,这样学生不仅掌握了计算机的发展历史,同时也为培养历史兴趣奠定了良好的基础。再比如说枯燥无味的专业理论课上,老师可以增加一些实践的机会,让学生在理论的基础上实践,提高学习效率。同时在专业课的讲解中,老师要多增加一些科普知识,在传授学生专业知识的同时拓宽学生的知识面,让学生清楚的认识到专业课的作用,从而认真的进行课程学习。
2.3质量评价体系建设
为了更好的评价学生对计算机专业课的学习,同时也为了检验老师的教学效果,建立健全质量评价体系不失为一个好的方法。这个评价体系建设将在如下面进行。对学生学习质量进行考核与评价,目的为了是在最大程度上调动学生学习的积极性,培养学生的自主学习能力,让学生能够自学自用。除了对学生的考核之外,对教师的教学工作也应该进行考核,其目的是进一步改进老师的教学工作,在师资队伍上改革和创新,然后能够更好的调动老师教学的积极性,让老师能够主动承担起自己的教学责任,提高教学效率,最终达到提高教育教学质量的目的。
二、大学“计算机专业英语”课堂教学模式与方法创新探索与实践
1.计算机专业英语课程体系、教学内容以及教学方法的改革。
①不断充实和创新专业英语课程的教学内容,增强学生的学习兴趣。中国教育的传统模式主要是以教师讲授课本的知识为主,课本几乎成为了学生获得知识的主要资源。由于计算机专业的特殊性,计算机科学与技术是一个发展速度快、知识更新速度非常快的专业,因此,计算机英语课程的教学内容必须与时俱进。在课程体系和教学改革中,首先应改变传统观念,即转变计算机专业英语只是一门英语课程的观念。为此,应及时了解国际著名大学中计算机专业的课程内容和知识体系,在吸收国际先进计算机专业教育理念、教育模式、课程设置、知识体系的基础上,才能合理构造当今我国计算机专业大学生最应学习和了解的先进的英文材料和内容,以加快我国计算机专业知识更新速度,则专业英语所讲知识应以计算机传统知识与常规知识为主,以当今计算机领域科技发展的最新技术和知识为辅,扩充学生的最新知识面,提高学生对计算机技术与科技创新的兴趣,这样既保证了专业英语学科的基础理论性又体现了学科前沿性。
②实施“以学生为中心”的启发式教学模式。将教学模式以“教师主讲”的填鸭式教学模式转变为“以学生为中心”的启发式教学。课堂以讲解理论知识为基础,重视并加强把实际IT项目和理论知识相结合,在不同的情境下倡导学生提出不同的解决问题方案,使学生通过独立思考,提高学生分析问题与解决问题的能力和专业英语对话的能力。
③改革课堂教学方法,加强实践环节。在课堂上采用多种形式的教学方法,在课后作业除了小型的题目外,还要求学生在互联网上寻找相关的资料。让学生了解到,学习不止是学好课本的知识,通过大量的课外阅读来丰富自己的知识也是一个有效的学习过程,这样也可以培养学生独立的自主学习能力。在计算机专业英语的实践教学环节中,积极组织学生用英语介绍或研讨各人所做过的IT项目,或将若干个学生组成一个小组,由老师引导学生用英语讨论如何完成这一项目,并要求学生提出完成该项目的设计方案,论述其问题,阐述各自观点,并共同讨论。通过这一教学方式给学生造成一定的推力,课后学生可以自觉搜集相关的资料,积极锻炼自己的专业口语和用英语进行项目技术交流和演讲的能力。
④创建有效的学生成绩与能力的考评方法。目前,计算机专业英语课程的成绩评定方法都是采用以笔试为主、作业和考勤为辅的评定方式。这一方法并不能很好地考评学生的综合的专业英语水平以及在IT项目开发实践的英语交流能力。如对基础英语较好的学生,尤其是在英语阅读和写作能力方面较强的学生,在英语笔试考试中具有一定的优势;鉴于这一以“笔试为主、作业和考勤为辅”的评定方法,对于一些英语笔试水平较弱但编程能力、项目开发能力和口语交流能力较强的学生,则难以体现出其本身在英语环境下的项目开发过程的交流能力的优势,这将不利于对学生的综合水平的评估和发展。因而,我们建立综合的计算机专业英语考评方法。考核方法由“考勤+课上回答问题+课后作业+笔试+英语演讲”等环节组成。考核中发现学生的英语水平与实际的IT英语综合运用水平不一致,通过课堂上采用英语会话形式让学生来熟悉并表述IT项目开发过程的每个环节,课后让学生搜寻英文资料和会话讨论小IT项目,使学生的计算机专业英语的综合水平有所提高。
2.强化学生的独立自主工作能力和创新工作能力,开展IT英语在国际IT企业的模拟训练。目前,我校计算机专业的多门课程都实施了双语教学,课后由于学生缺乏实际语言环境锻炼,使得双语教学效果不甚理想。为此,本项目采用了《IT职业英语》课本。该课本以软件项目的开发流程为线索,模拟了软件开发团队的一系列工作场景。同时我们在课堂上开展了IT英语在国际IT企业的模拟训练,通过IT英语模拟在国际IT公司环境下完成软件项目开发项目的训练,既提高学生英语表达能力又熟悉国际IT项目开发流程,从而使学生熟悉IT公司项目开发的过程,得到技术英语沟通能力、商务英语口语、技术报告写作能力等技术的综合训练与实践过程,使得学生的综合英语水平得到一定的提高。
3.注重全面培养,提高计算机专业学生的综合专业英语素质。学生的综合素质和科学精神的培养在人才培养战略中占据举足轻重的地位。目前,国内、国际的大公司都有自己的公司文化,除了考虑学生专业知识外,学生的独立思考能力和发现问题的能力等综合素质也是这些企业考虑是否是一个优秀人才的一个重要因素。学生的科学精神也是公司人力资源考虑的一个项目,培养学生积极乐观、锲而不舍、不言气馁的精神也是人才培养的一个战略步骤。为了加强我校计算机专业国际化人才的培养,本项目提出需全面培养,注重提高计算机专业学生的综合素质,可通过组织学生观看TED等国外优秀的英语演讲节目,不仅让学生了解到国外优秀的科学家、政治家、艺术家的思想、生活、情操、精神,而且对学生的英语听力的提高起到一定的帮助。
三、项目创新之处
与传统的教室环境下的协作学习相比,在CSCL平台下开展计算机基础课程教学具有以下的优点:1.突破了范围的限制,打破了学校教育在时间和空间上的限制,能实现不同时间,不同观点的参与者之间的合作。2.交互具有可控性,在CSCL环境中,协作学习是在搭建的平台中进行的,教师和学生都在搭建的协作平台里实现教育教学过程,保证了协作学习过程的稳定。在协作学习过程中,教师可以有意或者无意的参与学生的协作学习过程,给予学生意见、指导等,真正实现教师为主导,学生为主体的教学活动。3.所有资源与资料,包括协作学习的过程都能在协作学习平台上记录下来,并能灵活的应用在学生的协作学习过程中,可以给学生在学习过程中提供理论指导。4.由于计算机技术的支持,资料分类、数据计算等繁琐繁重的工作得以简化,学生集中精力在分析、决策、探索、评价等高级认知活动中。5.能够全面创设问题情境,激发学生积极参与、主动探索的主动建构,能更清晰明确的向协作小组展示问题的全貌。6.使用数据库、多媒体、网络等现代化的技术手段,使协作学习环境拥有丰富的共享资源,这是传统的协作学习所无法比拟的。7.教师在协作学习过程中转变了传统的角色,是指导者、设计者、咨询者,教师要掌握学生的协作学习情况,协作学习的进程,以及协作过程的规划,是学生协作学习的得力助手。
(二)CSCL的特点
1.交互互过程中传输的信息是丰富的;交互人数可以变化,可以采用一对一,一对多,多对一,或者多对多的方式;交互的控制权经过设计可以均衡分配;在交互过程中,同步交互或异步交互均可;并且交互过程的信息都是可以记录保存下来。2.协作性能够实现信息的共享;通过集体讨论、发言实现活动的共享;学习者可以作为组织者,指导者等扮演不同的角色参与协作学习;支持学习者的创造行为;能够实现对学习过程的控制管理。
(三)CSCL的模式
在CSCL平台下,开展计算机基础课程的协作学习过程,通过使用多媒体等工具,将多种信息及学习资源进行整合,学习者是主体,通过各组员之间的交互方式和协作关系不同,将计算机支持的协作学习模式分成了三类,这些模式体现在计算机基础课程的协作学习的各个环节。1.竞争模式在计算机基础课程中巧妙的利用学生不服输的心理,通过刺激强化,促进组内其他成员产生相互促进的竞争模式,从而形成小组内成功的正反馈。如在计算机基础课程中,对不同学生的作品打分,学生通过成绩的竞争,产生正强化,促进积极的竞争,并在接下来的学习过程中,力争得到优秀。2.合作关系为了完成学习任务,学习者采用相互合作的方法共同完成任务。计算机课程中,通过平台的小组活动,小组成员协作完成任务,增加小组成员的交流。3.角色扮演在合作和竞争的模式下,小组的成员都是扮演着学习者的身份在学习活动中进行学习,并在小组活动中,转变角色,从学习者的角色变为教者的角色,换种角度来履行学习活动,每个成员在学习活动中都有一个合理的角色定位。如在计算机基础课程的协作学习中,小组组长担任着分配任务,综合资源等角色,承担着部分传统课堂教学活动中教师的角色,在分组活动中起领导作用。教师在协作学习过程中承担监督和指导的角色,不再是教学活动的主体。
二、设计原则
根据计算机基础课程的特点,并将黄荣怀教授的CSCL的系统过程作为理论指导,包括学习者特征分析,分组,学习过程和总结评价,明确教学目的,设计CSCL平台的基本结构。
(一)从计算机基础课程的实际教学情况出发
CSCL平台的设计要以满足计算机基础课程教学的实际需求为出发点,设计平台的各个模块,要在教学过程中实用和适用,在平台开发前,根据调查学校师生的实际需求情况,开发平台,并根据调查平台的使用情况,进一步完善和改进。
(二)明确学习目标,创设情境
根据大学生心理特点和计算机基础课程的特点,在教学过程中使用符合大学生心理年龄与接受能力的教学方法,使学生在新的教学情境中,激发学习欲望,在平台中积极主动的思考,与他人互助合作,形成良好的互动关系,完成学习任务。
(三)简单易用,能够修改
使用者是大学生,他们对使用计算机都有一定的基础,每节课程,每学科课程的实际需求是不同的,这就需要平台是可以修改的,以便适用于计算机基础课程的教学,并能推广到其他学科。根据广大师生的需求和遵循设计原则的情况下,设计CSCL平台,主要实现的功能有:1.自定义使教师能够根据学生的学习情况,对平台的模块内容随机的进行调整,更灵活的引导学生积极主动的学习,并根据不同的需求,设计出不同的教学方法。2.分组学习根据学生的学习特征分析,通过后台软件处理,将学生的参数作为分组的依据,根据参数的数据采用个性化的分组方式。3.在线讨论平台能对学习的过程内容进行记录,教师与学生的互动都能给学生带来反思,并可以根据讨论内容进行总结与改正,给学生带来启发,产生创新的灵感。学生在协作学习过程中,相互讨论,分工,明确学习过程中要达到的学习目标。4.资源共享与挖掘根据学生的计算机基础能力,提供给学生学习的资源,或提供一些寻找学习资源的方法,让学生自己发掘可用的学习资源,并且在互助学习的过程中,分享资源。5.作品展示与评价作品完成后,要对每个小组,每个成员所做的努力做出评价,通过全面、多人的评价与建议,激励学生更加积极主动的参与到协作学习活动中来。
三、系统结构
采用基于浏览器/服务器(B/S)的三层体系结构,用户可以使用浏览器访问协作学习平台,包括客户浏览器、数据库系统和应用服务器。无需安装专用的客户端,维护及扩展容易,数据保存在MYSQLServer数据库中,大大提高了数据的访问速度,如图1。
四、功能模块
根据教学、教师和学生的需求分析,设计的CSCL平台大致分为以下几个功能模块:用户登录:教师与学生使用不同的登录方式,学生是使用者,教师是管理者,教师登录的模块可以进入后台进行管理,学生需要有注册信息才能使用网络平台。资源管理及共享模块:教师可以将本节课程所用到的资料放置到共享模块,也可以提供其他寻找资料的方法,使学生自己寻找需要的资料并上传至平台中与他人共享资源。学生根据需要浏览下载资源,或自己发掘资源上传,教师可以管理平台中的各类资料、留言、讨论等资源,对各种资源进行增添,删除,修改,提交或浏览等操作。分组模块:在协作学习过程中,根据不同课程的教学,需要分组的情况是不一样的,提供小组划分,为协作学习提供支持,并根据不同的情况采用个性化分组、自由结组或随机分组等方式。小组讨论模块:在协作学习过程中,小组成员通过讨论板块或者网页版的社会性软件与其他成员进行在线交流,教师可以管理该板块,进行回复,添加,删除,修改等操作,讲解新知识,学生可以发表自己的看法,也可以对其他小组的讨论进行观摩并提出建议。作品展示及评价模块:每个小组将自己的作品通过网络平台展示给大家,可以是常见的doc、xls、jpg、bmp、ppt、flv、exe等格式。其他小组可以对该作品进行评价,留言及打分,按照评价量表通过教师评分,小组互评,个人评分进行计分,并且根据打分情况,将优秀作品展示在协作学习平台的主页上。系统管理:(1)用户管理:只有班级成员之间才能进入协作学习的平台,每个小组成员在登录前,先要进行实名注册,并使用昵称进入到协作学习平台中,防止学生在使用自由结组的方式分组时,偏向于与自己熟悉的伙伴结组,并在作品评价时,对友好熟悉的小组成员评价过高。教师审核注册信息,并根据实名制的信息,分析小组成员数据,可以作为个性分组的依据。(2)资源管理:教师可以修改学生提供的各种资源,并且可以根据审查学生提供的各种资源,给学生的注册账户加不同的贡献分,学生注册账户的等级可以变化,可以在学生自身页面查询。通过对学生讨论的过程,教师可以在学生陷入困境时提供一定的帮助,并根据留言的内容引导学生的讨论,积极主动的学习。(3)分组管理:通过学生的学习能力、个性特征、学习动机等方式,个性化进行量化打分,并根据打分成绩进行分组,或者根据教学活动内容的不同,采用随机分组或自由结组的方式进行分组。(4)系统备份与还原:根据教学情况,定期对平台的数据进行备份,一旦平台数据出现问题,还可根据需求还原平台数据。
五、系统特色
(一)简单易用
平台是在调查了教师和学生的需求情况下设计的,所以在计算机课程中,教师只要将一些重要的操作通过演示展示给学生,学生就能掌握使用过程,操作简单,实用,对于计算机教师,也不用特别的培训,就能掌握平台的使用方法。
(二)知识建构
教师可通过对课程文档的上传,建构本节课的内容,进行专题知识页面的编辑,实现对知识的建构。学生通过学习,筛选、整理资源,进行自己本节课的知识建构。
(三)可开发
平台的各个模块都不是固定不变的,根据计算机基础课程的具体要求,可以修改每个板块或变量,并且根据需求添加或删除相应的板块,有利于计算机基础课程的教学活动的开展。
随着社会经济的不断进步,计算机和互联网技术的飞速发展,计算机专业的就业却相反地成为了矛盾的焦点,出现了报考集中就业分散的社会现象。就业压力的增大,说明原有的教学目标体系、课程体系、知识能力结构已不适应现代企业技术发展的需要。为了改善高职院校计算机专业学生的能力、知识结构,全面提高学生在就业市场上的竞争力,扩大就业面积,培养市场所需要的人才,山东经贸职业学院计算机系进行了“以就业为导向以实际企业工程项目为载体的计算机专业课程改革”的大胆尝试,在此,结合教改过程谈谈对计算机专业培养的一些认识。
一、高职计算机专业学生就业市场及定位
当前,IT业已成为占据我国市场三分之一份额的支柱性产业。IT业的迅速发展,与不断注入的IT业人才有着紧密的关系。IT人才已成为人们心目中高科技的象征。对IT人才,用人单位实际上是有不同的需求层次的,要求掌握的知识结构也各不相同,除了IT基层劳动者(如打字、录入、生产线组装等)宜由中等职业教育培养外,我们感到,高职应侧重于在如下几个方面对人才的培养:
1.设计型人才(如网页设计、平面广告设计、建筑和家装设计、绿化工程设计、动画设计等)。随着电脑应用的普及深入,各行各业越来越广泛地使用电脑做形象宣传、包装、设计等工作。各类设计型人才作为IT业市场的生力军异军突起,其就业市场范围非常广、缺口比较大。但随着电脑软件的不断升级,功能的不断完善与强大,此类型人才由原来的单一型向复合型转变。如网页设计人员除掌握专业网页设计软件之外,还应掌握图像处理软件和网站维护等方面的知识,如果再能掌握后台技术就成为宝贵人才了。其他如建筑、绿化、动画设计人才不仅要掌握计算机知识,更重要的还要学习其他相关知识体系。我们认为,复合型人才的培养是高等职业计算机教育发展的重要方向之一。
2.办公应用型(如文秘、办公文员、行政助理等)。此类人才在工作过程中需要更多的管理知识,需要人际交往和适应社会的能力。这类工作的主要要求是:熟练掌握应用软件、有较高的综合素质和工作责任心。此岗位职能的培养除了要求学生掌握办公管理软件,还要学会融通管理知识并切实掌握管理的基本功。
3.网络型人才。当今计算机的普及与发展之所以如此之快,除其具有强大而先进的功能之外,主要还归功于计算机网络的发展。网络使人与人之间的沟通和交谈变得近在咫尺。网络型人才已成为计算机发展和计算机就业市场上的中流砥柱。此类人才不仅要掌握网络技术,还要有创新精神和创新能力。
4.开发型人才。作为计算机发展和完善的缔造者,开发型人才在IT行业中起着至关重要的作用。在未来几年当中,我国对软件蓝领和软件工程师的需求潜力依然很大。
根据高等职业教育的要求及我院计算机专业的特点,我们目前主要培养办公型人才、网络人才和开发型人才,同时兼顾设计型人才,下一步在新专业的开设上,我们打算加大设计人才的培养力度。
二、课程改革思路
1.课程改革的指导思想:以职业岗位为目标,重点突出职业技能。分阶段划分教学模块,按工作岗位确定实际工程项目,以实际工程项目为载体完成教学任务,最终实现学生的就业培养目标。
2.培养目标及课程设置熟悉并掌握计算机工程项目的组织程序,掌握计算机工程项目中的问题解决方法,针对具体岗位.掌握专门技能熟练完成具体工程项目。
依据课程改革的整体思路,我系计算机专业课程的设置是紧紧围绕培养目标而进行的,强调以培养职业能力为主线,以职业或职业群为基础,让学生先接受职业群内共同的基础教育和基本技能训练,然后,接受专业基础理论教育,根据自己的兴趣、能力以及社会需要,选择不同职业或专业方向,学习专业知识,进行职业技能的培训。使学生既具有较大的就业弹性和适应能力,又具有职业针对性。课程设置总体分成三个模块。在对职业岗位能力分析的基础上,根据培养的人才应具有的知识、能力和素质,通过整合,把课程分成既有联系、又有区别的三个阶段来进行。
第一阶段,“职业基础模块”教学阶段。这一阶段强调宽基础,主要学习一些相关职业通用性的必备知识和技能,同时,要进行思想品行、职业道德、外语能力以及其他通用能力的培养和教育。此阶段一般不采用项目教学,但也必须把项目教学的精神渗透到每一个教学环节。
0 引言
由于毕业设计是高等教育人才培养方案的重要组成部分,在设计过程中需要学生综合运用校内外获得的理论知识及实践经验,在老师的指导下独立的完成。通过毕业设计的实践训练,进一步巩固和加深所获得的专业知识,培养学生分析和解决实际问题的能力,而且还能够锻炼学生撰写文章的能力。然而计算机专业本科学生的毕业设计(论文)普遍存在着不尽如人意的地方,毕业设计的质量不高,在很大程度上并没有达到计算机专业毕业设计的目的。
1 毕业设计(论文)质量不高的原因
1.1 学生不够重视
一方面学生认为毕业设计只是教学环节的一个过程,不管完成的质量如何,都能蒙混过关,学生从思想上没有引起足够的重视。另一方面由于扩招,毕业生人数增多,面临严峻的就业压力,学生不得不将大量的时间和精力投入到找工作、面试或考研中,对毕业设计只能应付了事。
1.2 日常教学与毕业设计没有有机结合
本科计算机专业毕业设计内容涉及学生综合运用所学的专业知识的能力,包括算法设计、软件开发流程、数据库的设计、程序调试等方方面面。然而在教学过程中由于课程教学学时的限制或缺乏硬件设备等诸多原因,导致课堂教学只能完成最基本的教学任务,学生没有达到独立开发系统的能力,在学习过程中,学生很少有机会参与科研项目的研究,不了解系统开发的流程等,导致毕业设计时多数学生不能按要求完成指导老师给出的设计任务或完成的质量不高。
1.3 所选的毕业设计题目不恰当
计算机专业学生的毕业设计题目可以从理论、软件和硬件等方面进行选择,然而多数学生由于起点低,基础比较薄弱,毕业设计做软件或硬件的较多,进行理论研究的学生很少,我院的计算机专业毕业设计题目一般由两方面构成,一是指导老师给出题目,并指出题目类型、题目来源、题目主要内容、预期目标、要求解决的问题及重点、题目难易程度等方面的信息,之后由学生进行选题。二是学生自己命题,然后找老师指导完成。不管哪种方式首先都要由指导老师给出任务书,明确给学生提出毕业设计的时间安排 、研究方案和目标、任务要求等,指导教师针对选题提供相应的参考文献,学生根据指导老师提出的任务书,撰写毕业设计(论文)开题报告,包括主要研究内容、研究意义及预期目标、拟采用的技术路线、研究方法及步骤等,然而学生在选题时,由于老师给出的题目,理论性强或学生不感兴趣。不能进行深入思考导致无法完成。学生自选的题目,由于缺乏经验,没有进行切实的调研,所有的功能需求全凭想象完成,导致做出来的成品功能不全毫无应用价值,且题目多为各种类型的管理系统缺乏创新。
1.4 论文写作不规范
毕业设计后期,要求学生根据其系统的开发过程撰写出毕业论文。有的学生由于没有留出充足的时间来写论文,直到答辩前期才匆忙完成,导致毕业论文大多格式不规范、结构不合理,更缺乏对系统中关键技术进行论述,更多是靠粘贴代码或对系统界面进行截图来充当篇幅。
1.5 指导老师缺乏责任感
按要求,学生进行毕业设计开题之后,指导老师每周都要与学生交流,了解学生的设计进度,及时与学生一起解决在设计过程中遇到的难点问题,填写指导记录,设计中期还要进行中期检查等相关工作,然而由于指导老师往往忙于教学或科研,加上学生不主动联系老师、老师也不找学生进行指导,到最后指导老师只是在设计方向和论文写作上把把关。从而也影响了毕业设计的整体质量。
1.6 毕业设计答辩流于形式
我院计算机专业学生的毕业论文最终成绩由指导老师、评阅老师及答辩成绩三部分构成,一方面由于学生的侥幸心理,觉得毕业设计做了,答辩就能通过,不重视答辩,对评阅老师提出的修改意见置之不理。另一方面由于本科生数量过多,答辩任务很重,答辩往往流于形式,没有起到从质量上把好最后一道关的作用。
2 相关应对措施
计算机专业毕业设计质量是衡量教学水平的主要依据,在本科教学中有非常重要的地位和作用,因此要进一步加强本科毕业设计质量的管理。
2.1 加强思想教育
一方面加强学生的思想教育,让学生深入了解毕业设计的意义、毕业设计的基本过程和研究方法等,让学生在思想上引起重视。另一方面加强指导老师的思想教育,将毕业设计与教师教学评价挂钩,从而提高指导老师的责任心。
2.2 加强计算机专业实训基地建设
加强计算机专业实训基地建设,稳步发展校企合作基地。一方面通过校企实践教学基地的建设能够弥补课堂教学的不足,进一步巩固和提高专业知识,同时学生有更多机会参与科研,熟悉科研环境及流程,为毕业设计独立完成系统的开发打下基础,另一方面指导老师可以通过实践教学内容,有针对性的为学生毕业设计进行命题,让老师、学生对毕业设计题目进行双向选择。学生结合自己的兴趣根据自己需求选择题目,比如准备考研的学生可以选择其科研方向相关的研究性题目,为今后的研究生学习奠定一定研究基础;准备就业的学生,选择与实际工作相结合,具有实际开发背景的题目,这样就可以通过毕业设计积累相关的就业实践经验,为就业打下基础。
2.3 加强制度管理
在毕业设计过程中,建立各种规章制度对老师和学生形成约束,规范毕业设计流程,严格执行各种检查制度,制定规范的毕业论文书写格式,在答辩过程中制定详细的毕业设计质量监控体系,毕业设计不仅要检查最终的毕业设计成果,还应该从学生调研、选题、毕业设计和论文完成的过程进行监控,尤其对不合格或达不到指导老师要求的毕业设计作品要严格执行淘汰制度,对其进行多次的补答辩,对抄袭、买卖设计或论文的学生进行严肃处理,在制度上纠正不良的学风。另外,为调动指导教师的积极性,应该对毕业设计质量高的学生和指导老师给予奖励。
3 总结
计算机专业毕业设计作为本科教学计划中的最后一项任务,它承担着培养学生综合运用所学知识的技能、是教学中的一个最重要的、无可替代的环节,毕业设计质量高低也是衡量高等教育教学水平的一个重要依据,同时也是提高高等教育人才培养质量、培养大学生实践能力、创新能力的一个重要实践教学环节。因此,提高计算机专业毕业设计的质量,意义重大。
【参考文献】
一、因材施教。恰当选题
选题是毕业设计论文工作的第一步.是高质量完成毕业设计论文指导的前提保证。经过三年多的学习,学生已经具备了从事本专业工作的基础知识,但相对来说他们的知识结构还是浅层次的,大部分同学还不具有选题、立项的能力,即使能选定题目,也往往难以全面提升自己的能力。教师在选题时,应贯彻因材施教的原则,题目的难度适应学生的实际能力和水平,鼓励一部分优秀学生有所创造。应该承认,在学习方面,学生是存在差异的,因此毕业设计论文选题难度要有差异性,这并不是一种歧视行为。教师的选题应与自己的科研项目相结合,发挥自身优势,以更好地指导学生。同时选题也要注意连贯性,可以利用前届学生的研究成果,在他们的基础上,继续作深入的研究。当然,学生不仅仅是以上两类,但只要掌握了因材施教这一原则,就找到了解决问题的思路。
二、确定选题。先导培训
课题确定以后.指导教师应给每个同学下达毕业设计论文任务书,以明确整体工作内容、提出明确的技术要求和量化的工作成果要求,包括论文的开题报告及设计的总体方案,论文及说明书的字数,图样、实物的数量,按毕业设计论文各阶段拟定工作进度,提供必要的资料和数据,列出部分推荐参考文献目录等。由多个学生共同参加的课题,必须分别明确各个学生应完成的工作内容和要求。
(1)以培养创新能力为中心的教学目标:要在毕业设计环节中突出加强对学生创新意识和创新能力的培养,首先,就要更新观念,从思想深处改变对毕业设计作用的传统认识.对毕业设计的培养目标和教学要求加以改革。明确地提出:毕业设计不再是单纯地针对解决专业技术问题能力的培养.而是对学生综合素质和创新能力的培养。毕业设计不仅是综合检测学生近四年学习的效果和水平,也是对已有教学环节的扩展和深化,更是检验和发挥学生创造性、开展创新活动的试金石,是学生综合素质与培养效果的全面检验。
(2)以学生为过程主体的培养原则与模式:毕业设计中学生创新能力的培养和创造活动的开展,必须坚持以学生为主体的培养原则。要想学生发挥能动性创造性,首先要使其具有自主性,成为毕业设计过程中的主角,而不是跟在老师后面亦步亦趋的配角。只有当学生切实地感到自己是创造活动的主体,才能激发创造的热情,全身心地投入创造的过程并关心创造的结果i才能进发出想象力、意志力和创造力。
(3)把握适度的指导方法与强度:把握适度的指导方法与强度在学生选择了合适的毕业设计题目,有了创新的欲望后,导师给予的正确、适度、及时的教学指导,会成为学生创新设计活动的催化剂、助动力和方向盘。
(4)鼓励学生的创新行为:学生是一个需要肯定、褒扬,需要体验成功喜悦刺激的群体,在毕业设计过程中,指导教师的信任和鼓励会直接影响到学生创新欲望的产生、创造意识的萌发和创造力的实现。以鼓励为主的指导方法,能够满足学生的成功需要,调动他们的积极性.再加以正确的引导.会大大促进学生创新意识的发展和创新能力的锻炼。
三、过程监控。全面育人
学生进入课题后,对每个人应根据任务书,列出时间表,对毕业设计论文工作进行督促检查。最后一学期学生课程少,加上找工作、研究生复试等问题,学生心态比较浮躁,检查督促跟不上,很容易造成毕业设计论文拖后,有的甚至完不成任务。指导教师每周至少应与每个学生保持接触交流,听取学生的汇报,检查进度情况,帮助学生解决毕业设计论文过程中遇到的疑难问题。整个毕业设计论文过程中,要培养学生独力解决问题的方法和能力:培养他们严肃认真的工作态度、勤奋钻研的优良学风:注重开发学生的创新精神和创造能力,严禁抄袭。
指导过程中,应该融思想道德素质教育、业务素质教育、文化素质教育于一体,注重学生素质的全面提高。坚持教书育人,在毕业设计论文指导期间,要对学生进行政治思想、职业道德和纪律教育,严格考勤。学生因故请假应督促其按有关规定办理相关手续。做事先做人,尊敬别人,科学作风,团队精神等是做事的基本素质要求,要让学生学习和体会做人做事做学问的各方面事情.要让学生养成良好的工作习惯。
四、指导撰写毕业设计论文报告
[中图分类号] G420 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)08-0017-03
一、前言
课程建设是专业建设中的重要组成部分,专业导论课往往在第一学年开设,是学生了解专业、建立专业概念和专业认同的重要课程,对学生的专业学习和发展有着重要的引领和指导作用。[1] [2] [3]
信息与计算科学专业是信息科学、计算科学、运筹与控制、计算机及应用等学科交叉而形成的专业,往往设置为理科专业。多种学科知识的交叉渗透,加上因专业名称的望文生义,使学生容易产生简单的认识――“信息与计算科学专业是数学与计算机结合的专业”。这样笼统的认识可能会导致学生认为该专业“要么学数学,要么学计算机”,至于“怎么结合”搞不清,不重视专业的其他重要方面,甚至连信息与计算科学的专业特点和核心竞争力也模糊不清。
关于信息与计算科学专业课程体系建设的论述已有很多,然而关于该专业大导论课程的研究还不多见。针对上述存在的种种问题,本文认为信息与计算科学专业设置专业导论课程是极为必要的,而且在课程体系中应作为独立的重要一环。因为作为信息与计算科学(信计)专业的导论课程,需要回答的问题多且必要:信计专业培养什么样的人才?什么是信计专业?信计的核心竞争力是什么?如何实现?信息处理、应用开发中有哪些数学知识?信息挖掘、信息安全与算法设计的联系如何?建模能力如何铸就?计算分析能力怎样打造?就业岗位对信计的现实要求有哪些?等等。
信计专业导论课的开设需要对信计专业的发展历史,专业的研究应用进展和前沿有深入、广泛的了解,通过精选教学内容,使教学内容形成体系,以达到解决学生关切问题、培养学生专业思想、建立学生专业认同、激发学生专业学习兴趣的教学目标。教学过程中典型的教学案例对学习兴趣的提高有明显的促进作用,在专业学习中能够激发学生对专业的兴趣,促进学生对专业的理解,特别是有利于学生加深对专业的宏观认识以及对专业的一些具体方向的感性认识。本文将结合教学典型案例深入剖析信息与计算科学专业导论教学中需要解决的问题。
二、信息与计算科学的直观印象
信息与计算科学作为交叉学科,和其他一些专业的易混淆性,使得我们必须首先回答什么是信息与计算科学专业,更为紧要的是在大一阶段应该如何从直观的角度来阐述它。我们知道,随着现代信息计算科学技术的发展,上班考勤甚至上课考勤都有系列的产品可供选择,常见的考勤机为指纹考勤机器――这是一个很典型的利用信息与计算科学知识和方法进行应用开发的产品。在教学中,类似的案例可以体现信息与计算科学专业各学科之间的交叉渗透,为学生提供直观的专业认识印象,具体阐述如下。
1.利用该例阐述科技应用开发中,信息与计算科学专业知识的使用流程和涉及的课程知识。指纹考勤机首先要采集被识别人的指纹信息,并以此作为样本;预处理后把样本信息存储为向量或数据,通过建立样本的特征提取模型,进行特征提取;之后输入建立的识别模型,对待识别的指纹进行计算识别;接下来是针对硬件的编程实现和测试,最后再植入匹配的设备或者网络传入后台系统,完成系统测试,投入使用。由于建立特征提取模型和识别模型的方法很多,快速计算的方法选择有所不同,这涉及信息与计算科学中许多数学基础知识和数学建模方法等。总的来说,考勤机的工作流程可以归纳为5步:(1)信息采集和预处理;(2)特征提取和识别模型;(3)识别、计算分析;(4)编程实现;(5)植入硬件。分别讲述其中各个环节可涉及的专业课程:信息采集和预处理可涉及高等代数、概率统计等课程;特征提取和识别模型可涉及高等代数、数学分析、概率统计、运筹优化、数学建模等课程;识别、计算分析涉及高等代数、数学分析、运筹优化、数值分析等课程;编程实现可涉及程序设计语言、算法设计、软件开发测试,等等。这样结合专业课程知识与应用实例的详细讲解,易于让学生了解信息与计算科学专业知识的应用流程,使学生对信息与计算科学专业知识有直观的认识。
2.利用该例阐述科技应用开发中,信息与计算科学中各个学科的交叉渗透。如前所述,由于一个产品的开发可能涉及的知识点很多,可采取的模型方法也是多种多样,这些知识之间的应用就会有交叉。例如,特征提取、识别模型的建立有可能用到信息处理的数学基础,这时又需要考虑该模型是否能设计出快速的计算方法来满足实际计算速度的要求;识别模型的实现最后需要计算机编程来完成,这又涉及合适的模型、快速的算法和良好的程序设计之间的协调融合。当然,完整的产品设计还需要考虑到采集设备的精度、程序植入等其他学科的知识。这样讲解,学生就会对信息与计算科学知识的交叉有较为宏观的认识。
3.启发学生对信息与计算科学中的相关问题进行思考。
(1)指纹样本信息采集是很微妙的事,如果当采集一个样本的次数太多,超出了很多人的承受范围,比如一个手指的指纹采集超过了三次,这样产品的便利性、应用性和竞争力就值得怀疑了。因为通常情况下,我们很自然的认为事不过三为好。那么,如何以最少的采集次数达到要求的识别效果?这就是值得考虑的问题。
(2)如何提高产品的识别效果(正确识别率),提升产品质量,这除了与团队的专业知识相关以外,还与获取知识的能力有很大关系。例如能不能利用已有的专业知识积累从现有的国内文献中获取最新的技术信息,能不能利用国外的技术文献,等等。这些都是由典型案例所延伸出的值得思考的问题。这些问题有利于开拓思路,使学生对将来的工作和研究研发空间充满期待。
三、信息与计算科学专业的核心竞争力
信息与计算科学是由多个学科专业合并和综合而来的,其重视基础能力,培养能解决实际中信息与科学工程计算应用问题的宽口径专业人才。考虑到专业的名称与计算机、信息工程等专业有相似之处,专业导论课程需要阐明该专业与其他专业,特别是一些计算机科学专业、信息工程专业和数学与应用数学专业之间的区别。因此,信息与计算科学专业课程的核心是什么?专业人才的核心竞争力是什么?这两个问题是无法回避的。针对这些问题,除了上述案例,图像(信息)的压缩处理也是一个很直观的例子。利用图像压缩,可以给学生展示压缩编码技术、压缩的算法、软件开发等,这涉及信息编码、密码学、算法设计能力、应用开发能力等。结合这些案例,我们信息与计算科学专业并不是单纯的涉及数学基础课程、建模能力、算法设计或者计算机科学其中的某一方面,它的核心竞争力在于“数学基础与建模能力、计算分析与算法设计、程序语言与应用开发”这三者的有机融合。单单讲某个方面还不足以称之为专业的核心竞争力。因为专业人才的定位是解决信息与科学工程计算的应用问题,这些实际问题本身与这三方面多有紧密的联系,单强调某一方面或重视某一模块容易和上述一些类似名称的专业混淆。因而,与这三方面相关的数学基础课程有数学分析、高等代数、解析几何、微分方程、概率统计等;与这三方面相关的一些专业课程需要凝聚成为专业的核心课程,如数值分析、离散数学、程序语言、数学建模等。
四、信息处理、应用开发中的数学知识
信息与计算科学专业的大一新生对就读该专业充满了憧憬。他们能发现数学基础的老三样(数分、高代、解几)但看不到信息和计算的影子,看不出专业的特征和特色,这就需要专业导论课程加以引导。选取信息处理和应用开发中的相关案例来阐述数学基础知识在解决这些问题中的重要作用,可以使学生对数学基础知识与实际科学工程问题有直观的印象,这对学生下决心打好基础,投入前期课程学习有着重要的作用。如选择图像处理中的修补算法、游戏开发中愤怒的小鸟的技术含量为讲述案例,则这些应用案例就可结合数学基础知识来阐述。
1.图像处理中的修补算法。图形图像的基本处理分析方法,如傅里叶分析可选择进行更为全面的介绍,介绍其在工程领域、数字信号处理、医学领域的广泛应用。这样来看,大一开始学习的分析类课程作为专业的基础课程确实是名符其实。图像图像处理的修补涉及优化模型和优化算法、算法的复杂性等,而这些基本的模型形式――在一定约束要求的前提下,求目标函数的极小值,容易使学生对开始学的分析课程的导数与极值、矩阵等基本知识联系起来。
2.愤怒的小鸟的技术含量。应用开发形式多种多样,游戏开发是一种有趣生动的开发过程,许多游戏开发又与数学基础知识有紧密联系。因此,选取其中的典型案例进行介绍,容易激发学生的学习兴趣,促进学生对数学知识在应用开发中作用的理解。如该例涉及的物体碰撞检测和连续碰撞检测与向量及运算、旋转矩阵、线性变换等数学基础知识,可以由此进一步介绍物体的移动、壁障和寻路等游戏开发中常见的智能化算法,这些都将和许多基础知识紧密结合。
五、信息挖掘与算法设计
信息与计算科学专业人才应具有处理实际中信息与科学工程计算问题的能力。当前大数据处理涉及的信息挖掘的相关内容,与信计专业有天然的联系,特别是挖掘目标的设置、隐含信息的挖掘模型的建立和使用、模型的求解、算法性能分析等,与信息与计算科学中的计算能力、建模能力、程序设计等核心能力模块要求相连。这方面的热点案例很多,如可选阿里巴巴大数据竞赛、2012年和2015年深圳杯全国大学生数学建模夏令营B题进行展示,其中阿里巴巴大数据竞赛可联系到机器学习算法等。讲述这些典型的热点应用案例,对学生了解专业课程和专业的内涵有重要的指导作用。
综上,通过梳理信息与计算科学专业导论教学中一些需要澄清的问题,根据教学实践,从典型案例的视角对这些问题设置的必要性和解决方式进行了分析和探讨,剖析了这对于促进学生对专业内涵的总体把握、了解专业应用领域、品味专业学习价值的有益作用。
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