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【关键词】图像处理多 方向形态学 边缘 检测
1 基于数学形态学的边缘检测
用形态学方法进行边缘检测,首先对目标图像连续进行闭运算和开运算来滤除噪声,然后用腐蚀运算平滑边缘细节,之后再做膨胀运算,用运算后的结果后减去膨胀前的结果,最终获得火焰边缘。基于这个理论本文提出8结构元素模板的形态学检测算法。具体运算为:
(1)
式中,,n=m=8;j代表不同尺度的结构元素,i代表用结构元素检测后的图像。
本章的算法中采用结构元素如下:
对原始火焰图像分别采用Canny算子、Sobel算子、形态学梯度法、4结构形态学法以及本文提出的8结构形态学检测算法,对原始无噪的火焰图像进行边缘检测。结果如图3所示。
由1图(a)可看出,在没有噪音干扰的情况下,原始图像边缘细节信息丰富,有很多弱边缘;图(b)Sobel算子和(c)的Canny算子在提取边缘过程中,某些细节部分未检出,边缘不连续,检测效果相对较差。图(d)形态学梯度方法和图(e)文献中的4结构边缘检测算法以及本文提出的8结构形态学法均能较好地进行边缘提取。
2 结论
本文采用8个元素结构进行边缘检测,每个结构元素都有自己的方向性,对响应的边缘信息有很强的提取效果。最终通过将8个结构元素测得的边缘信息整合,可以获得完整的火焰边沿。图2中,图(a)为原始火焰加入高斯噪声后的图像;图(b)为采用形态学梯度算法对加噪火焰图像进行边缘检测的结果;图(c)表示4结构形态学边缘检测算法的检测结果;图(d)为采用本文提出的8结构多方向形态学边缘检测算法对加噪火焰图像进行边缘检测的结果。
图3为4结构形态学边缘检测算法与8结构形态学边缘检测算法的检测结果中细节对比。
图2将本文算法处理结果与形态学梯度方法以及文献中4结构形态学边缘检测进行对比。由图2(b)可发现,细节缺失较严重,边缘变化较大程锯齿状,不连续,而且周围孔噪声较多。从图2(c)可看出相比于梯度法,4结构形态学边缘检测算法去噪效果较好。从图3(a)中可以看出某些边缘细节处不连续,存在断点。图2(d)的检测结果边缘较清晰,细节保存较好,去噪效果最好。
通过以上实验,可以发现利用本文提出的形态学算子不管在有无噪声的情况下,均可较好地提取出清晰连贯的边沿,为后续的特征提取和数据分析打好基础。
参考文献
摘要:本文从校园网设计原则出发,着重描述校园网架构以及各网络层次结构的选择和建议。
一、校园网络设计原则
(一)整体规划、分步实施原则。充分考虑整体需求,既要考虑到目前的应用需求,还应考虑校园网建设过程中的资金投入不可能一步到位、以及今后出现新技术和新需求的实际情况,做到升级维护简单易行,后期建设不浪费原有投资。
(二)先进性和成熟性原则。要有先进的设计思想和超前意识,设计要充分应用已经成熟的先进技术,采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品,能根据技术的发展平稳的向新技术过渡,保证网络通讯介质、网络设计核心的向后兼容性。
(三)可扩充性原则。要建设成完整统一、组网灵活、易扩充的弹性网络平台,采用层次性的系统设计原则,使网络具有良好的可扩充性,在将来网络升级或再投资的情况下,能随时通过增加网络设备或模块来对现有设备进行升级和扩充,并能把替换下来的设备应用到分支或边缘网络上。
(四)开放性和标准化原则。网络设计采用开放技术、开放结构、开放系统组件和开放用户接口,能兼容不同的拓扑结构,支持良好的维护、测量和管理手段,提供网络统一实时监控,实现设备的统一管理;整个网络系统全部采用或符合国际标准,以便和不同厂家的产品互操作和互联,自由地选择不同厂家的计算机、网络设备及操作系统。
(五)安全可靠性原则。充分考虑整个网络的稳定性,要充分考虑关键链路、设备、系统的冗余设计,支持网络节点的备份和线路保护,通过使用网络用户身份识别、vlan、包过滤、入侵检测及防火墙等技术建立全方位、立体化的网络安全体系,保证网络系统的安全性。
(六)经济实用性原则。网络规划设计应具有良好的性价比,要考虑到网络技术的日新月异,选择网络设备时要有前瞻性,要能够兼容未来的标准技术及应用,避免现在选择的技术或设备在一段时间后就会过时甚至被淘汰,造成新一轮的大规模投资,尽量减少二次投资。
二、网络结构设计方案
(一)网络架构选择。在校园网的建设过程中,主干网选择何种网络技术对网络建设的成功与否起着决定性作用。选择适合自身校园网络需求特点的主流网络技术,不但能保证网络的高性能,还能保证网络的先进性和扩展性,将来能向新技术、新设备平稳过渡,从而保护原有投资。校园网属于局域网范畴,通过网络主干将各楼宇内的局域子网互联起来,并通过出口系统,实现与外部教育网、公网互联。网络主干、各楼宇的子网、网络出口、各种网络安全系统以及网络管理系统构成完整的校园网络系统。
目前,校园主干网建设中采用的网络技术主要有千兆以太网技术、万兆以太网技术、fddi技术以及atm技术,这些技术各有优缺,选择时需要综合考虑实际建设的具体需求,选择适合于学校自身实际情况的网络。通过以上几种技术对比,千兆以太网和万兆以太网技术具有传输速率高、技术成熟、性价比优异等特点,是当今校园网建设的主流技术,同时也是对原有网络升级的明智选择。因此,如果是中等规模的院校,其校园网络规划可选取以千兆以太网组建网络核心,以百兆以太网作为分支局域网的组网方式。
(二)网络层次结构选择。对于中等规模高校而言,根据校园规划、校园内数据访问流量特点,网络可采用模块化、层次化的设计方法,使用核心层、汇聚层、接入层三层构架方式。通过千兆光纤交换构建网络核心层,构成网络主干;通过千兆双绞线交换构建汇聚层,构成楼宇子网交换;通过百兆交换构成接入层,实现楼宇中各楼层房间的网络接入。核心层通过1ge技术构成互联,主要完成数据的高速转发;汇聚层在主干光纤线路上选择几个节点作为汇聚节点,汇聚节点与核心节点之间通过1ge技术连接,汇聚节点通过1ge与接入层节点连接;接入层完成用户的接入控制、速率限制和网络准入检测,以及通过802.3af技术提供对无线ap、ip视频监控头等的以太网供电。
1.核心层。考虑学校网络建设有一个逐渐扩大规模的过程,设计时充分考虑了网络结构灵活性,先在校园网络部署2核心节点,双冗余模式。两个核心节点采用2台高性能千兆路由交换机作为主干中心交换机,将两核心节点以千兆双回路互联提供无阻塞传输骨干网,并实现负载分担和互为备份,提高核心层的可靠性和稳定性。
关键词:民办学校;法人治理结构;渊源
课题项目:河北省教师教育学会2013年度立项课题:民办学校法人治理研究JJS2013-087
目前,民办教育已经是我国教育事业的重要组成部分。以来,特别是《中华人民共和国民办教育促进法》实施以来,各层次的民办学校如雨后春笋般快速发展。2012年,我省民办学校达3959所,占全省学校总数的15%;在校生人数161万,占在校生总数的14%。其中民办幼儿园最多,占幼儿园总数的34%,占幼儿在校生总数的54%;其次是中等职业学校和高等院校,均占总数的30%左右;义务教育阶段少一些。可以说,民办教育为我国教育事业发展作出了重要的贡献。然而,在民办学校快速发展的同时,我们也时常听到一些民办学校领导携款潜逃、学校倒闭等负面新闻,例如曾经在校生规模达到5000人河北现代法政专修学院在2004年倒闭。这就使得我们不得不思考民办学校的法人治理等相关问题。
1 民办学校法人地位的确立
1982年,《宪法》第一次涉及了有关民办学校的内容,即“国家鼓励集体经济组织、国家企业事业组织和其他社会力量依照法律规定举办各种教育事业”。这就为民办学校的产生奠定了合法的依据。
1995年,《教育法》第31条规定:“学校及其他教育机构具备法人条件的,自批准设立或者登记注册之日起取得法人资格”。这一规定使得民办学校与公办学校有了同等的法律地位,即确立了民办学校的法人地位。
2003年,《民办教育促进法》第9条规定:“举办民办学校的社会组织,应当具有法人资格。举办民办学校的个人,应当具有政治权利和完全民事行为能力。民办学校应当具备法人条件。”这一规定进一步明确了民办学校举办者的条件、强化了民办学校的法人资格。
上述法律制度的颁布,不仅直接反映了民办学校与政府之间法律关系的变革,还体现了民办学校要求获得办学自的愿望与需求,同时也意味着我国民办学校的独立法人地位予以确立。
2 民办学校法人治理结构的科学内涵
法人治理结构,又称公司治理结构,是指为实现公司经营目标,在公司股东、董事会、经理人员和其他利益相关者之间(公司所有权与经营权之间)基于权利、责任和利益而形成相互制衡关系的结构性制度框架。
任何法人组织都会涉及到治理结构问题,民办学校也不例外,其治理结构亦源自于法人治理结构。所谓民办学校法人治理结构是指民办学校为实现教育目标,在举办者(出资人)、决策者、管理者和教职工等权益相关人之间基于权利、责任和利益而建立的有关学校运营与权利配置的制衡机制或组织结构。
3 民办学校法人治理结构的类型和渊源探析
改革开放以来,我国的经济发展模式发生了重大的变化,各民办学校也因其创办时期的社会环境不同,法人治理结构的类型也有所不同。概括起来,民办学校法人治理结构有三种类型:
(1)家族式的学校。这种治理模式在我国民办教育兴起的初期(大约在1978年至1993年以前)被普遍采用。这一时期的民办学校以中小学居多。特别是受港台武术片影响,民办武术学校盛行。家族式的学校的治理模式表现为学校的创办者、决策者和管理者均由家庭或家族成员担任,创办者往往自任校长,行使决策权,综合管理学校。此种治理模式下的民办学校主要依靠创办者的社会资本办学。然而由于当时物质财富尚不富裕,民办学校的创办者一般是靠收取学费去租赁校舍和聘用教师,很少自建校舍,学校的规模也不大。例如葆有河北第一民办中学之称的邢台旭光中学肇始于1992年,其创立的前六年均是租赁废弃的校舍。
(2)不规范的董事会领导下的校长负责制。这种治理模式主要适用于我国民办教育兴起的中期,即上个世纪九十年代中期。这一时期的民办学校以中等职业学校居多。在这种治理模式中,董事会形同虚设,校长既是学校重大事务的决策者,又是决策的执行者。1993年,我国第一部《公司法》诞生,董事会制度正式予以确立。1995年,《教育法》出台,对于我国的民办学校的“准法人”有了先期配套的办学条件等资格规定。这两项法律的出台,使得办学主体初步呈现了投资者、举办者和办学者之分,一些企业资金开始进民办教育领域。正是在董事会制度走进民办教育领域的初期,由于办学主体对新事物认识深度不够,造就了不规范的董事会领导下的校长负责制的产生。
(3)规范的董事会领导下的校长负责制。这种治理模式主要适用于我国民办教育兴起的鼎盛期,即本世纪初。伴随着高校扩招和城市化进程,民办学校以高等院校和幼儿园居多。在这种治理模式中,学校的重大决策均由董事会做出,校长仅作为学校的法人代表,对学校董事会负责。此种治理模式的确立归功于1999年和2004年我国《公司法》经历了两次修改以及2003年《民办教育促进法》正式实施。这些法律的不断完善,使得民办学校的法人治理结构日益完善,基本形成了规范的董事会领导下的校长负责制。
参考文献
[1]苗庆红.公司治理结构在我国民办高校管理中的应用[J].经济经纬.2004(6).
[2]胡四能.民办高校法人治理结构研究[J].高等工程教育研究,2006(6).
[3]董圣足.我国民办高校法人治理问题研究[D].华东师范大学,2010.
关键词:审美文化心理结构 经典重拍 承传与重构 技术与艺术
以文学经典为题材的影视作品不同程度地受到了观众的喜爱,文学经典重拍已成为一种突出的文化现象。经典重拍从产生之日起一直是影视界的热点现象,观众及学术界始终对此褒贬不一,其争议主要来自重拍片的质量。有关怎样重拍的问题,不少学者从审美心理、市场经济环境下消费文化等不同角度,进行了不同程度的探讨,提出了一些可行性的方法。学术界的反思与批判与经典重拍的“伴生”应当说是一个福祉,一方面,可以使经典重拍不断自检运行的轨迹偏差问题;另一方面,学术界的反思与批判在经典重拍的实践中不断得到验证或调整自身的“错位”。然而,目前的研究多流于对现象的表面分析,不具有普遍指导意义。本文拟从文化心理结构视角在理论上对文学经典重拍原则进一步探讨,以期为以后经典重拍达到理想之境提供一定的理论依据。
一、审美文化心理结构
审美文化心理结构是人们在一定社会物质基础上和一定文化传统条件下形成的一种表现了共同文化上的共同心理素质的思维、行为模式。这种文化心理模式,作为一种无形而力量巨大的因素,渗透于一定文化氛围中的每一个人,指导着、规范着、制约着人的物质活动与精神活动。审美文化心理结构中既有审美惯性又有审美变异性,二者是辩证的统一。
审美惯性,就是基于社会习俗或社会习性,包含有人类的行为、方式、思想、观念等各方面的内涵,具有一定的意识内涵性、形式性、情感性、无意识的强迫性、科学性和虚妄性以及一定的历史渊源和未来指向的审美习性和审美规则。审美惯性的思维是在长期的生活实践过程中形成、积淀下来的人们观念地把握一切事物和现象的持久性、普遍性、稳定性和习惯性的思维结构和思维定势。它是审美惯性结构构成的基本内容或基础性要素。在全球范围内的各主要文明社会中,虽经过社会的和文明文化方面的剧烈变异,但在如今的思想惯性、文艺内容和文艺特性中都还存在着传统审美惯性的因素、符号和表现模式。审美惯性体现着人类文化的积累性、稳定性和延续性。一个民族的审美惯性心理,积累着这个民族自产生以来所形成的全部的文化经验和艺术才智,它使这个民族具有自己独特的文艺发展历史,抛弃了民族的审美惯性就等于抛弃了民族文化,甚至是整个民族。
强调审美惯性并不意味着没有审美变异性,即有可变性、更新性的一面。社会条件的变化,尤其是社会的急剧变革,往往使得人的审美心理结构发生一定的变化。在社会变革时期,现实生活中出现了新的要求和新的社会内容,传统意义上的审美心理结构就不再适应新的时代条件,就处于被发展、被扬弃的被动地步。
从辩证法的方面看,审美变异就是审美心理结构的自我发展、自我运动、自我逐步趋向完善,特别是情感的自我完善。黑格尔认为,精神、概念的上升、前进、深化,是在精神、概念的范围内进行的,是自身的发展。“它们的流动性却使它们同时成为有机统一体的环节,它在有机统一体中不但不互相抵触,而且彼此都同样是必要的;而正是这种同样的必要性,才构成整体的生命。”如果把黑格尔的精神、概念换为审美心理结构,那么,他所指出的概念发展特点是完全适合审美心理发展的。
然而,随着时代的急剧变革,经济的发展改变了人们的社会地位和价值观念,为审美变异提供了物质基础;科技为审美变异提供了得以实现的工具,丰富了艺术创作手段,扩大了审美主体,改变了审美感知方式,审美感知倾向于简易化、休闲化。出现了审美风格的变异,即生活与审美的同一化,整体上显现出世俗化的倾向。人们的审美活动己经远远地超出了传统的艺术领域,审美活动由一种担负着提升精神的神圣使命的宗教式的仪式,走向一种轻松的娱乐性的日常生活的表演。在这样的审美活动中,感觉感性被突显出来。艺术创作也更加注重日常生活的感望的表达。
文学经典及据其制作的影视剧的价值是一个时代的文化沉积,体现了人们的审美惯性;经典重拍则是适应时代的要求,根据人们的审美文化心理结构的变异对经典的进一步弘扬。因此,根据审美文化心理结构中审美惯性与审美变异性辩证的统一的原理,文学经典重拍应坚持承传与重构、技术与艺术的辩证统一。
二、承传与重构
经典重拍应是原片的承传与重构的辩证统一。“文学经典的承传是重构中的承传,重构是承传中的重构,承传中有重构,重构中有承传。”文学经典接受上的历时性及其整体意义结构上的立体化特征,都使经典重拍处在不断的承传与重构交替的进程中,在消费文化语境中更不例外。经典影视片之所以会被重拍制作,关键因为它们往往是某一时代文学成就和审美理想的标志,是崇高价值的承载。它们大都是思想性与艺术性的和谐统一,能够打动人,鼓舞人,催人向上,引人深思。或是表达了一定历史时期中国人民的生存状态、苦难抗挣,或是承载了人民的愿望、社会的良知。这种反映主流价值观的原作的主题内核作为必然需要保留和固守的东西在重拍中应该被采纳。而且,原片往往拥有一个非常精致、巧妙、严谨的结构,这个结构就是支撑整部经典影视片的骨架,重拍片也应承接原片的结构和相应的情节主线,这是保证其主题内核的关键。
然而,经典之作无与伦比的思想深度和丰富意蕴,很不容易完全吃透,随着时间的磨洗,还会提供新的阐释维度和发掘出新的艺术基因。不同时代、不同的接受者,都可按照自己的要求,在经典中找到相应的信息,对经典的意义进行不断地阐释。正如复旦大学朱立元教授所说的,“文学经典可以从各个角度进行界定,其价值尺度应该是多维的,而且经典本身是一个不断建构的过程,在当前经典观念淡化的趋势下,重构经典也很有必要。”例如,《圣女贞德》题材含有一种多义性,可拓展的空间较大,多次被重拍。从德莱叶的贞德,布莱松的贞德,雅克•里维特的贞德到吕克•贝松好莱坞式的贞德。每位导演都是在坚持反映主流价值观的原则下,通过关注焦点的转移、创作角度的改变,给观众以新的视觉享受,更符合普通观众的欣赏习惯。
制作重拍片时,制片商还经常需要对那些具有独特故事或角色、但主题思想又较艰涩或暖昧的经典影片进行改造,对其多义性内涵进行扁平处理,使之通俗化、明确化,来扩大市场的受众面。好莱坞1998年的重拍版《天使之城》,缩减了主题的复杂多义性,而将其改造成“一个平凡女子的爱情神话”,可看性大大增强。
同时,检验、调整、转化原来的主题核心,使其更符合现当下主流文化的审美倾向、道德观念。如:电影《洛莉塔》(1963)曾由库布里克根据小说拍过黑白版,新版(1997)在保留其独特的文学气质同时,强化了对这种反伦理之常的行为含沙射影的批驳,这正反映了美国主流文化和价值观的基本态度。
而且,经典片的高度浓缩性为重拍留下了广阔的改编空间。在不违背主题内核的前提下,在重要的情节点之间适当地“填空”,如:对剧情有推动、强化作用的场面或戏剧片段,既可以有效调节剧情节奏,又利于刺激观众的视觉和心理,大大加强剧情的表现力与内容的厚度。
重建是一个崇高的行动,包含着更大的责任感和使命感。问题的关键在于如何厘定经典的价值坐标, 经典重拍都应以培养人健康的情感,提高人的审美欣赏能力,提升民族的文化素质为主要目的。在经典重拍的实践中,不能一味为了迎合普通观众的欣赏习惯、任意篡改,要考虑到先进思想的传承,守候我们的经典;也不能不顾人民群众的接受心理,艺术表现上没有较多的创新,停留在表面化的改造。这都失去了经典重拍的意义。
三、技术与艺术
经典重拍是时代需要的产物,面对当代审美世俗化的倾向,如何建立一种符合时代气息、新的质感和感染力的风格是重拍首先需要考虑的因素之一。经典要被普通大众接受,就必须符合大众的审美趣味。黑格尔说:“真正的创造就是艺术想象的活动,这种活动是理性的因素……但是,要把它所含的意蕴呈现给意识,却非取感性形式不可。”主创人员要努力发掘那些易于以影视手段表现的东西,并将一些特别重要的细节通过不同的表现手段实现由经典的高雅甚至高深向通俗的转化。要积极探索将某些极其重要的浓缩了的概念或意象,以影视语言加以稀释,变成观众易于理解的视觉形象。如果没有这样一个过程,一般读者就不易体会到作者的深刻寓意和独运匠心,也失却了一个艺术品味的机会。现代科技提供了前所未有的表现手段。除了导演、摄影、剪辑手法之外,场景选择、人物造型、气氛烘托以及充斥于影视片之中的各种道具和细节表现都在营造崭新的整体基调。比如,在节奏方面,过去缓慢的剧情推进、稳重传统的镜头切换,可以用快速的跳跃性的表达方式来取代,以适应现代观众快速的生活节奏,满足观众的视觉和心理,造成更强的感染力。
然而,重拍经典剧的导演在手握技术这柄“利器”时,切不可以认为自己找到了制胜的法宝。技术不是艺术,也永远取代不了艺术,艺术的殿堂显然不是技术至上的工具理性所能主宰的。技术包装或许会使新版片在感官效果上对经典旧版有所超越,可是,如果缺乏审美文化的艺术积淀,放弃从文本自身和经典老版中汲取艺术营养,势必只会停留在视觉奇观上,而与艺术相去甚远,重拍的作品实质上则会成为“名著的连环画”。
当然,技术与艺术之间并非是二元对立的关系,从技术走向艺术也是影视制作走向成熟的必然途径。以高雅带动通俗,以通俗表现高雅,应当成为新片的重要追求目标。只有这样,才能将作品运用现代和后现代手法而造成的意蕴的边缘性模糊和渗透性广泛的诗意效果及其丰富多彩与深层次的内涵,展现在观众面前。这就要求采取一些非传统、非常规的影视语言和影视手段,为观众提供更多的艺术信息和审美享受,把片子拍得和原著的地位相称。
总之, 从文化心理结构审视,文学经典重拍应是承传与重构、技术与艺术的辩证统一。重拍片作为一种艺术再创造,能让影视创作者们重温传统、发展传统、再造传统,丰富我们的影视事业。经典重拍决不是颠覆原片,而是植根于原片之中,是经典片不断进行自我否定超越的活动。因此,要扬弃机械的、线性的和片面的思维,遵循与完善经典片相切合的辩证思维,这样,才能在经典重拍中,既坚守经典的核心价值,又做到文学价值的提炼与升华,并能正确把握受众意识的迎合与引导,从而使经典重拍中多种矛盾因素保持有序与紧密关联的张力。
[该成果为山东省文化厅2009年度全省艺术科学重点课题“从文化心理结构视角研究文学经典重拍现象”的阶段性成果,立项号:2009298)。]
参考文献:
[1]黑格尔:《精神现象学》(上卷),商务印书馆,1979,2。
[2]刘生良、王 荣:《文学经典的承传与重构学术研讨会综述》,《文学评论》,2006.5。
[关键词]软件学院 数据结构 项目导向
[作者简介]王峰(1970- ),男,河南汤阴人,华北水利水电学院,副教授,硕士,研究方向为软件工程、数据库。(河南 郑州 450011)魏秀然(1975- ),女,河南郑州人,河南农业大学,实验师,硕士,研究方向为软件工程。(河南 郑州 450002)
[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2013)27-0140-02
河南省自2004年开始启动示范性软件职业技术学院建设工作,到现在共批准郑州大学等43所院校立项建设。软件学院的办学目标,是为快速发展的软件行业培养急需的一线工程师,培养层次一般为两年制专科或四年制第三批本科,专业大多是软件技术、信息管理等软件开发类专业。课程设置充分考虑企业需要,聘请具有丰富软件开发经验的优秀教师和软件企业资深工程师任教,较注重培养学生的实践动手能力。
本文针对软件学院“数据结构”课程教学的现状及课程建设中存在的相关问题进行分析,并结合多年的数据结构课程教学的经验,给出软件学院“数据结构”课程建设的思路。
一、软件学院“数据结构”课程建设中存在的问题
一是课程学习难度大。软件学院学生录取分数较低,基础相对较差,因此理论性课程的教学难度较大。而“数据结构”是一门理论性较强的课程,其概念抽象且算法复杂,导致在教学过程中,理论教学和实践教学不能很好地结合起来, 加上学生的基础薄弱,学习起来难度特别大。
二是学生的前导课程基础不牢。按照教学要求,学生学习数据结构前,必须学习一门程序设计语言,程序设计语言如果掌握不好,就无法理解和学习“数据结构”课程中的诸多算法,直接影响了学生的学习能力和信心。
三是理论和实践联系不够。数据结构理论性强,主要介绍常用数据结构和相关算法。教材中一般只给出了算法的关键代码,不包含相关的宏定义和结构体定义,学生无法直接上机验证算法,学习的积极性不高。而且因为算法的理论性较强,离实际开发项目较远,学生代入感差,理解算法较困难。
四是教师的教学方法单调。目前河南省的软件学院均是由本科院校依托原有的计算机等院系进行建设,大多数教师以前并没有职业教育的经历和实践工作经验,如果照搬本科院系的办学模式和课程建设方式,就会导致学生觉得“吃不消”。
五是实践环节教学时间少。因受总学时限制等,大多数学校“数据结构”实验课课时所占比重偏低,学生实践机会少。
二、软件学院数据结构课程建设目标
与本科高等教育不同,软件学院主要强调工程实践与理论基础并重,以能力培养为核心,着力培养具有高水平实践能力的应用型计算机人才,以满足社会的需求。在课程学习过程上,应当以“必需、够用”的原则,设置课程教学目标。通过近几年的教学实践,笔者认为软件学院的“数据结构”课程应当这样建设:基于职业教育的特点、用人单位的需求及后续课程的需要,设置相应的教学计划;采用现代化的教学手段和教学方法,深入浅出,使学生理解“数据结构”课程的基本知识;要考虑到学生参差不齐的水平,课程教学应当能够满足不同程度学生的需求;简单和常用算法要求学生理解掌握,复杂算法要求应知即可。利用多媒体等各种手段来改善课堂教学的过程,加强课外辅导和实践环节;利用动画、FLASH等手段帮助学生理解和掌握相关算法。
三、改革方式
1.调整教学计划。(1)加强前导课程学习。学习是环环相扣的,数据结构的学习也是一样。如果没有学好数据结构的前导课程,可能就无法较好地学习数据结构。C语言程序设计是数据结构的关键前导课程。“数据结构”课程教材多数选用C语言描述算法,算法中大量使用C语言中的数组、结构体、宏定义、指针和函数体这些编程知识,学生对它们的熟悉掌握程度,直接关系到数据结构课程的教学效果。仅通过一学期的课程学习,学生的程序设计水平还不是很强,这时直接开始复杂算法的学习与设计,难免会有畏难情绪产生。如何来解决这个问题呢? 通过对省内软件学院的调研,提出以下建议:首先,增加C语言程序设计课程的学时,多数学校设置的64学时应增加到80学时,同时实践教学应由原来的16学时增加到30学时;其次,不能照搬本科的教学大纲,应按照“必需、够用”的原则修订教学大纲,同时加强实践能力训练;最后,在“数据结构”这门课开始,可以利用一两次课的时间来复习C 语言的相关知识(主要是指针、链表),并将这些学时纳入到教学进度表中。(2)调整数据结构课程计划。应增加数据结构课程的学时,由原来的64学时增加到80学时,同时实践教学由20学时增加到30学时。目的是放慢讲授速度,多上习题课,给学生留出充分消化吸收的时间。(3)增加C语言实训。建议在开设数据结构的学期初或前一学期末,增加1~2周的C语言实训,通过设计3~4个小型C语言程序来巩固复习C语言的相关知识。
2.教材建设。目前,市场上有大量的数据结构课程教材,大多比较注重理论上的探讨。对于软件学院,需要根据学生实际情况,选择难易程度相当,教学内容分量适中的教材。教材选择上,我们调研了大量的面向职业教育的教材,但发现大多是对清华大学严蔚敏编写的数据结构教材的删减,并没有增加更多的实用性或引导性内容,反而使内容变得不易理解。因此建议软件学院仍选用严蔚敏编写的“数据结构”为主教材,再参照其他一些实用性教材为辅助教材。同时,河南省各软件学院已经开始联合编写适合软件学院教学的“数据结构”教材。
3.分层次教学方式。软件学院的学生入学成绩有差异,理解能力有差异,因此更适合采取分层次教学方式。分层次教学方式的目的是让每个学生都能在学习过程中一步步学到知识,有所收获并赢得自己的成就感,最大程度地调动学生学习的积极性。
对于“数据结构”课程中的一些基本理论和算法,要求所有同学必须掌握,如线性表、排序、查找等,这些内容要放慢讲课节奏,不断重复强调重点,多讲解习题,并充分利用多媒体技术,采取直观形象的教学方式,动态演示算法过程等,加深学生对算法的理解。并尽量对照现实生活中的例子来引入知识点,如排队、插队、压箱底(堆栈)等。
而对一些像找最短路径这样的复杂算法,要求多数同学明白算法目的和基本原理即可。对于个别成绩较好的同学,利用答疑时间、实验时间对他们进行额外辅导,单独布置作业,要求他们充分理解算法,并最好能把算法转化为程序运行,还能根据教师要求对代码进行改进。
4.项目导向。数据结构课程中的多数知识理论性较强,在教学过程中应注意引导分析,还应提供一些有代表性的案例或小项目让学生讨论,如长整数相加问题、迷宫问题、马跳棋盘问题、八皇后问题等,由学生分组讨论完成。讨论前允许学生利用网络等手段搜索相关资料,开始可以把问题简化,逐步加大难度,最终把完整程序提供给学生学习。对学习基础好的学生要求逐步完成程序设计,对学习基础差的学生要求明白思路即可。这样一方面锻炼了学生的动手能力,促进了学生间的交流与团结协作;另一方面确实能将理论与实践相结合,学以致用,从而大大激发学生的学习热情,培养创新思维。
对于课程中的排序和搜索部分,可以设计一个简单的信息管理系统,让学生完成按人名搜索、按电话搜索等项目,并比赛谁的搜索速度快,从而练习相关算法。因为C语言操作数据库比较烦琐,可以使用结构体数组存放学生信息,把相关信息存放在文件中,并由教师把数据的输入输出部分实现,把一些搜索、排序函数留出让学生去实现。这样,学生既能享受到编程的乐趣,又不至于陷于烦琐的数据输入输出处理部分。
5.丰富教学手段。目前,大多数高校的教室里都配备了计算机和投影设备,在“数据结构”的教学过程中,应充分利用多媒体设备和多媒体技术进行教学。
可以将数据结构课程中的大多数算法制作成FLASH动画,FLASH不仅可动动态演示算法执行过程,还可以直接看到每一句代码的单步执行效果,非常有利于学生对算法的掌握。例如,把堆排序的过程用动画来进行演示,就可以很清楚地明白堆排序建堆、输出堆顶、堆调整、完成排序的全过程。
这些FLASH动画可以嵌入到PPT课件中,也可以放到课程网站上供同学们查看。通过这些课件和动画的使用,教学效率和教学效果比传统的教学方法有很明显的提高,对学生的科研开发能力有直接的启发作用,同时,在适当的引导和浓厚的兴趣驱使下,学生会跃跃欲试,进行模仿设计。
除此以外,还应该建立数据结构课程网站,网站内容包括:教学课件、习题与测试、实验项目、在线学习、动画演示、课堂视频、作业上传等。
“数据结构”课程学生难学,教师也难教,但我们并不是束手无策,通过以上各种方法可以大大改善数据结构的教学效果。教学改革不是一蹴而就的,这是一项长期的任务,在以后的教学过程中,我们仍会通过不断探索、不断总结,让学生在掌握知识的基础上,举一反三,能分析问题、解决问题,这样才能较好地体现软件学院培养应用型人才的目标。
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