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关键词:多核技术;计算机教学;高职院校
中图分类号:G642文献标识码:B
多核技术发展迅猛之势已超出人们的预期想象,给计算机软硬件设计理念和方法带来重大变革。作为计算机应用人才培养重要基地的高职院校,如何在多核时代到来之初就开始探索计算机相关课程的革新,适应多核时代对计算机人才的需要,是一个新的挑战。计算机教学观念、计算机教学知识体系就应该根据多核技术发展走势做相应的变化,例如教学观念要从结构化和面向对象编程发展到多线程并行编程,教学课程从编程语言到软件工程,从计算机组成到芯片设计,都可以引入多核技术。本文就教学观念和编程语言类课程的影响进行了有益的探讨。
1高职院校计算机专业课程体系的现状
20多年间,中国职业教育已经成为世界上规模最大、人数最多、进步最快的职业教育体系:目前高职在校生人数在大学生中所占比例高达53%,总人数是1998年的6倍多。从1980年起步时期的区区13所,到2005年底的1091所,全国仅独立设置的高职高专学校数量就增长了80多倍,几乎所有的高职院校都有计算机专业或涉及计算机教育。如此之大规模,计算机教育必然给高职的教育质量带来相应的高影响力和新课题。
由于办学定位上的差别,高职计算机专业的教学自然不同于传统的大学本科计算机专业的教学。高职计算机专业教学应以培养生产或服务一线的技术应用型人才为宗旨,专门性、实践性应当是其课程设置的基本定位,应以工作能力(技术应用能力和职业素质)为主线来设计课程教学体系。其办学特色是坚持根据市场和技术需求变化适时调整对学生的培养目标,特别要注意多核技术带来的技术需求的变化,使得学生具有新技术的适应能力。
2007年7月23日,在新疆举行的“全国高等院校计算机基础教育”2007论坛暨全国高等院校计算机基础教育研究会学术年会上,诞生了《中国高职院校计算机教育课程体系2007》。其英文译名为China Vocational -Computing Curricula,简称CVC2007。封面为蓝色,通常称作高职蓝皮书。它是我国高职院校计算机领域中第一个全面、系统的指导性文件,CVC2007要解决的问题是:高职计算机教
育应当遵循什么指导思想和办学理念;当前面临的形势和需要解决的问题;依据什么原则去构建高职计算机教育的课程体系,并提供了计算机应用技术等七个专业的课程体系参考方案,现在大多数高职院校都按照该蓝本进行相关计算机专业课程体系的设计。
多核时代的到来,多核技术的发展,使得大学计算机的教育面临新的问题:在多核技术的影响下,计算机体系结构、操作系统、编译技术和应用软件的编程模型等都发生了较大的变化,大学计算机的教学需要跟上多核技术的脚步,做出有针对性的调整。国外的高校例如美国麻省理工学院、乔治亚理工学院等已经开始设置多核课程,通过新增课程或修改原有课程的教学内容,以适应多核计算技术带来的变化。对国内的普通高校来说,教育部已联合英特尔公司推出了“教育部―英特尔精品课程”,投入和支持一系列与多核课程相关的精品课程建设项目,推动了我国高校引入多核内容进行课程教学与建设。目前高职院校的相应工作比较滞后,CVC2007还未明确涉及多核技术,需要进行相应的修改和补充,以达到培养的学生具备在主流计算机硬件上进行多核技术应用和开发的能力,增强学生的就业能力和创业能力。因此,将多核技术纳入到高职院校的课程体系中具有相当的重要性和紧迫性。
2多核带来的影响
所谓双核处理器,就是在一块CPU基板上集成两个处理器核心,并通过总线等互连技术,将各处理器核心连接起来。多核并不是一个新概念,现在的多核基本上指的是CMP(Chip Multi Processors,单芯片多处理器)类型,其实在RISC处理器领域早已实现。多核与单核的区别在于,前者可以让程序真正地“同时”执行,而不是多个进程轮流使用CPU,从而给用户造成“多个程序正在同时执行”的假象。以前,通常是依赖CPU时钟频率的提升来提高CPU的性能。然而普通单核心处理器的频率难于进一步提升,性能也无法有质的飞跃。由于时钟频率高,功率消耗大,温度升也高,机器易发生故障和老化,英特尔公司在3.8GHz的产品以后只得宣布停止4GHz的产品计划。
因此,处理器全面转向多核体系,CPU内部开始出现了两个、四个甚至更多的内核。
由于是底层的计算平台正在发生变化,因此IT领域从业人员,不仅仅是开发者,包括需求分析人员、设计者、程序员和测试者,都在工作时要考虑到并行带来的影响。作为高职院校的计算机教育工作者,要考虑到技术变化所带来的技术需求的变化,以适应高职院校培养人才的需求。为此,本文仅就多核对计算机专业的教学观念和编程语言课程的影响进行了初步探讨。
2.1并行设计思想的引入
多核的流行和普及,使程序中可以有多个线程真正地“同时”运行,也就是并行执行。如果说第一代是过程化和结构化编程,第二代是面向对象编程,那么现在到了第三代多线程并行编程。能不能把多线程并行化的工作完全交给操作系统和编译器呢?这是一个充满诱惑力的前景。我们认为并行化的工作现在无法自动实现,未来也只能在一定程度上有所缓解,而不可能全部交由机器完成。因此,在教学观念上,需要建立并行设计的思想和掌握并行编程模式,需要增设课程或在相关课程中加入Foster的PCAM并行设计方法学和多种的并行编程模式。面对多核,需要建立新的思维方式,就像当年从过程化编程过渡到面向对象编程时所做的那样。
2.2编程语言课程的影响
高职院校在教学计划中大多都安排C和java语言这两门课,过去主要是体现的是单线程串行程序设计模式、结构化与面向对象的设计思想,现在面对多核处理器,需要在并行观念的基础上进行并行编程,因此需要对C和Java语言课进行内容的调整和补充。C和Java语言都具有良好的并行程序设计支持的功能,可以在课程中适当地进行补充。如C语言的OpenMP和MPI库分别支持共享存储和分布存储编程模式,其多线程库也支持多线程并行。Java有很好的多线程编程功能,其代号为Tiger的Java 5的java.util.concurrent包的出现,可以使用低层机器指令取代锁,精化了互斥访问的粒度,提高了系统的可伸缩性和活性。
设计一个好的并行编程应用系统是困难的,设计者不仅仅要了解语言的并行功能部分,重要的是还要掌握和理解并行设计思想。设计者要面对的一个挑战是任务划分和数据分解,要尽可能地让每个任务在执行时只使用自己的数据。如果不同的线程要共享数据,问题将迅速变得复杂,同时并行程序的测试与调试也会更加困难。不久前,当有人问C#之父Anders Hejlsberg“未来几年内语言的发展方向在何处”时,Anders表示“要处理好多核的问题,并提供一个更好的并发模型”。Erlang语言最近也受到越来越多的关注,这说明人们迫切需要一个强大而又充分简单的工具来解决并发编程的挑战。
3应对的措施和改革
由于学生就业有“滞后性”的特点,而教学设计必须具有“前瞻性”,这样才能适应由于技术变化带来的人才市场需求变化。因此,多核相关课程教学的开展和引入多核技术是现实的必然,而且是早行动早受益。开展多核技术的教学需要在教材、教学内容、教学计划等方面进行相应的调整,更重要的是教师培训必须先行一步。
3.1教师培训
教师是多核技术传授的关键,只有教师自己掌握了多核技术的相关知识,才能组织好对学生的培养和教学工作。目前与多核相关的一些并行课程,也只有在国内少数高校才开设,高职院校的教师普遍缺乏这方面的知识,我们的教师应尽快地接受必要的培训,与时俱进,更新知识,只有教师早行动,学生才能早受益。多核技术的教师培训也可以采用送出去和请进来相结合的办法,送教师到相关院校学习和参加英特尔公司的大学课程计划培训班,也可以请一些专家教授到学院进行专题讲座。另外,通过组织多核技术的研究小组,使教师迅速掌握多核技术领域的最新技术和研究前沿。
3.2课程和教材改革
多核课程的开设,可以使学生对多核计算技术与应用有一个全面深入的认识,完善学生的知识结构,以更好适应未来的计算机技术及其应用的发展与革新。将多核技术引入计算机专业教学课程体系可以有两种方式:一种为单独开设课程,一种为改造现有课程。单独开设课程,需要高水平的教师及适合高职院校的优秀教材,这种方式现阶段较难实行;对现有课程的改造和扩充比较切实可行,我们可以首先对C和Java编程语言课进行示范,将并行设计思想融合到这些课程中。另外,此前教育部联合英特尔公司推出了“教育部―英特尔精品课程”,支持了一系列与多核课程相关的精品课程建设项目,我们可以引入和借鉴这类多核课程及教材。
3.3实验环境建立
建立多核技术课程的实验环境是必备和必需的。目前的台式机和笔记本都是双核以上的多核环境,开展多核计算硬件条件基本不成问题;软件方面像OpenMP、MPI、Pthread等都有一些开源资源,可以实现共享式存储计算和分布式存储计算。对于某些系统环境需要进行购置和添加,如Intel的多核计算环境,包括C编译器、数学库、测试和分析工具等。
4结束语
目前多核计算机系统已普及,需要我们高职院校的多核技术教育及时跟上发展潮流,为学生提供最前沿的信息和知识,适时地为社会培养出满足市场技术需求的人才。希望通过我们的多核课程,学生能了解流行的多核硬件平台,掌握多核编程和程序评测、调优技能,具有扎实的动手实践能力,为将来在无处不在的多核应用领域工作打好扎实的基础。
参考文献:
[1] 中国高等职业院校计算机教育改革课题研究组. 中国高职院校计算机教育课程体系2007[M]. 北京:中国铁道出版社,2007.
关键词: Java 实训 教学改革
Java语言由于具有面向对象、不依赖平台、安全等特点,不仅是正在被广泛使用的编程语言,而且也是软件设计开发者应掌握的一门基础语言。我院信息管理与信息系统和电子商务专业开设的《Java程序设计》课程是一门面向低年级学生开设的程序设计语言基础课程,主要讲授Java语言基础知识,帮助学生建立面向对象的程序设计思想。在课程讲授中主要采用以教师讲解为主导、以案例为驱动的方式,学生通过完成针对性训练掌握Java语言的基础知识。学习《Java程序设计》课程后学生仅处于对面向对象思想和Java语言的初步认识和掌握阶段,特别需要通过进一步的强化训练对Java语言的应用能力加以提高,也为后续课程打好基础。《Java程序设计实训》就是基于上述目的在开设《Java程序设计》学期的实践周单独开设的一门实训课程。
一、《Java程序设计实训》在程序设计类课程体系的地位和作用
《Java程序设计实训》作为一门实训课程,在程序设计类课程体系中起到承上启下的作用,该课程的先修理论课程为《程序设计基础》、《java程序设计》,后继课程《Web应用开发(J2EE方向)》。
对于Java语言这种应用性很强的课程来说,学习的目的在于学以致用,在学生具备了基本面向对象编程思路并且掌握编程工具和方法之后,要通过案例和项目来引导学生运用所学知识解决实际问题以提高工作效率,让学生体会每一点进步所带来的成功和喜悦,感受学习的乐趣,增强学习的动力。因此《Java程序设计实训》课程的设计目标为:要求学生在掌握Java语言的语法、常用类库和面向对象程序设计思想,并有一定编程经验的基础之上,通过软件编程规范培训、程序设计案例和小型项目开发实践等环节,一方面培养学生应用Java语言开发小型项目的实践能力,使学生深入掌握和运用Java语言解决实际问题,为在后继课程中进一步学习开发B/S结构的web应用程序打好基础,另一方面结合案例开发,逐步培养学生良好的职业素养和团队合作精神。
《Java程序设计实训》课程力求弥补传统程序设计语言类课程中以课堂教学为主、验证性实验为辅,学生缺乏学习动力和兴趣的不足之处,通过集中式项目驱动式的教学设计,达到对学生编程能力的强化训练,为后续课程打下良好的基础。
二、《Java程序设计实践》教学改革方案设计
在“Java程序设计实训”课程教学过程中,以Java语言知识点为基础,以案例为依托,以项目为驱动力,采用基于项目驱动的实践教学方式,帮助学生明确学习目标,根据项目需求来学习,由被动地接受知识转变为主动地寻求知识,增强学生的学习效果。
1.知识准备与扩充
结合“Java程序设计”课程内容,对相关知识进行复习和扩充,具体包括:
(1)JDK,Eclipse编译环境的使用,要求学生深入学习Eclipse教程,掌握设置断点、逐步排错等功能。
(2)熟练掌握Java标准类库的查询和使用,可以集合类、图形用户界面组件类为例。
(3)复习Java的编程规范并严格应用于项目开发过程。
(4)知识扩充,包括对Java高级应用——数据与集合类、泛型、JDBC数据库连接、多线程等知识的掌握和熟练应用。
2.示例项目讲解
在教学过程中,采用案例教学能够为学生提供模拟的开发环境,让学生感受学习的意义,为学生提供模仿的样本,而模仿是学习的捷径之一。通过运用项目和程序代码等案例、实例来理解有关思想,使学生记忆深刻,事半功倍。在实际教学安排中,可以一个小型项目为驱动,让学生在实践环节通过对案例的模仿和创新,理解每一环节的任务,从无到有地积累自己的学习成果,在实践过程中掌握各个知识点,增强自己的动手能力,获取实际开发经验,实现学习目标。
3.团队项目开发
(1)项目选择。在设计项目时还要遵循教育性、科学性、实用性、开放性、灵活性于一体,一个成功的任务要有发挥创造力的空间。结合学生的特点,充分考虑现有知识结构、认知能力和兴趣,由浅入深、由表及里、循序渐进地设计任务,通过上网搜集、查阅最丰富的Java项目开发资料,分析、摘取经典Java程序作为实训项目。
(2)团队划分。对于学生来说,仅靠个人的力量来完成一个小型项目是不实际的,需要彼此之间以团队的方式进行合作,共同完成设计目标。团队中各成员的角色和所承担的项目可参照软件工程中的小组软件开发过程TSP(Team Software Process)来制定。在项目的需求分析阶段,成员可以通过共同讨论,集思广益,发挥个人的聪明才智,给出设计方案;在设计过程中,由组长安排各成员的分工合作,确定每人所承担的任务。成员可以轮流承担各阶段的设计、编码和测试任务,使学生在项目的开发过程中扮演不同的角色,熟悉软件设计流程,培养软件创新能力、研究能力、开发能力,团队合作能力,培养遵守软件设计规范的良好职业习惯,培养学生适应软件技术开发的职业岗位能力。同时,各小组之间也形成了一定的激励机制,每个成员的工作都关系到整个小组的成败,这在客观上也要求每名成员尽力去做好自己的工作。
(3)项目开发。实训中常用的项目有:图书借阅管理系统、人事管理系统、考务管理系统、学生成绩信息管理系统、运动会成绩管理系统、仓库管理系统、书店管理系统、校园IP查询系统、超市管理系统、画图板、俄罗斯方块游戏、个人通讯录、日历制作、简易计算器、文本编辑器等,各组选定一个项目完成。在实训中指导教师向学生提供解决问题的必要条件,指导学生如何收集资料获取相关信息,各组自行讨论与交流,培养学生自主学习能力。
(4)过程指导。分组采取自愿原则,根据任务大小及实验室设备情况,一般每组4-5名同学,其中1名同学任组长,负责整个实训任务分配、进度管理、定期汇报。在项目进行过程中,遵循的原则是尽量依靠学生自身的能力和团队的合作,以团队为单位独立解决遇到的难题,但由于学生的经验和知识有限,教师有必要在项目的关键阶段进行适当的指导,并对设计过程中出现的偏差及时纠正,对设计时所可能遇到的比较深的知识点进行有效指导,鼓励学生进行探索。指导的方式可以采用当面讨论、Email答疑或建立QQ群进行集体讨论等。
(5)成绩评判。成绩评判包括:对新技能的掌握及熟练应用,自主学习能力,创造性解决问题能力,将所学知识有效运用到实际环境的能力,学生参与实训活动的态度,等等。实训最终成绩考核以小组为单位,先用10分钟演示项目,再回答3-5个相关问题,教师综合讲述情况和回答程度做出评价。
三、结语
帮助学生在校学习过程中尽量多的掌握Java项目开发的能力与技巧是《Java程序设计实训》课程设置的初衷,通过《Java程序设计实训》课程的增设,增强了理论知识与实际应用之间的联系。学生普遍反映这样的实训课程比以往的学习过程有更多的收获,在项目设计过程中锻炼了团队合作与独立解决问题的能力,增强了对Java语言的学习信心和专业课的学习信心。
通过近一年的课程改革,进一步改进了《Java程序设计》课程与《Java程序设计实训》课程的教学内容设计,使两个课程相互衔接成为体系;初步建成了Java程序设计实训项目资源库,并在每次教学实践中不断丰富和改进;建立了完整的《Java程序设计实训》课程考核评价指标体系和课程考核方案。该门课程的改革也为其他程序设计类课程的实践教学改革提供了良好的借鉴。
参考文献:
[1]陈,耿永军,闫洪亮.《Java程序设计》课程教学改革探讨[J].信息系统工程,2010,19(4):128-130.
[2]招启东.项目实训在JAVA课程教学中的应用[J].时代教育,2008(10).
[3]邵奇峰.Java系列课程的教学改革与实践[J].计算机教育,2010(20):40-43[7].
关键词:信息管理课程能力就业
北京信息职业技术学院1954年建校,具有50多年建校历史。1999年7月经教育部批准为独立设置的高等职业技术学院。学院是国家35个“示范性软件职业技术学院”建设单位之一;是国家劳动与社会保障部、信息产业部联合批准的“电子信息产业高技能人才培训基地”。
学院现有高等职业教育、成人本、专科教育等各层次在校学生近万人。根据学院五大专业群发展方向,设有9系1部,开设软件技术、多媒体技术、电子信息技术、机电一体化技术、会计等28个专业。培养思想品德优秀、身体健康灵活、心理素质良好、专业知识扎实、技能精准熟练、能够在第一线发挥骨干作用的高质量职业技术人才。
1 计算机信息管理专业
计算机信息管理专业主要面向北京生产业,培养思想品德优秀、身体健康灵活、心理素质良好、专业知识扎实、技能精准熟练,在生产、建设、服务和管理第一线从事信息的采集、分析、管理;信息网络构建;信息系统维护;信息系统运作和信息资源开发利用,有良好职业道德和创新精神的高素质高技能人才。
2 主干课程
核心课程:信息采集、数据分析、JAVA模块开发、数据库开发与维护、网络运行与维护、企业数据与维护等。精品课程:java网站开发技术、java语言程序设计、计算机基础。限选课程:信息组织、竞争对手分析、管理信息系统、客户关系管理、网页设计与制作项目管理、ERP财务管理系统、ERP供应链管理系统、ERP生产管理。
3 专业能力及特色
北京信息职业技术学院的计算机信息管理专业是根据北京市信息化发展的需要,充分发挥行业办学优势,通过融合职业岗位标准,培养具有区域特征和竞争优势的既满足社会人才需求、又符合人才个性发展需要的具有现代企业管理知识,精于信息处理技术操作技能的复合型高技能信息管理人才。
该专业的学生从职业认知学习到教学做一体模块和开放式综合实训模块再到顶岗实习创新教育和创业教育,时时刻刻都与企业紧密合作,每走一步都按照企业的标准要求学生。注重专业基础理论夯实和学生专业实践能力培养,强化信息采集与数据分析综合能力,发展ERP设计及管理信息系统开发的综合能力。
4 就业方向
①信息管理以及信息系统分析、实施管理和评价;②计算机信息处理和计算机应用程序开发设计;③信息系统集成相关的市场开发、销售、客服工作;④信息咨询公司中的咨询工作;⑤市场调查公司的项目督导、市场调查、数据分析等工作。
5 实训环境及实训项目
信息管理与信息服务实训基地场地面积1200m2,实训工位近179个,设备价值750万元。是以学生职业能力训练和职业素质培养为核心,采用工学结合、校企合作的形式,以行业、企业为主导的工作过程导向的人才培养模式,充分体现了职业教育特色。该实训基地由网络运行与维护、软件开发部、信息情报采集处理中心、企业信息管理中心、企业远程信息服务中心五部分组成。
5.1 网络运行与维护实训室 该实训室是模拟企业网络的环境建设的,可以完成对计算机网络的硬件(设备、服务器等)平台的运行和维护工作。可以完成的实训项目包括:企业网安全分析及网络协议分析、企业网中采用的主要防护技术的分析与实施、企业网中操作系统平台的安全配置、企业网中的入侵检测及维护、企业网中的网络管理与网络管理系统。
5.2 软件开发部 模拟软件开发企业建设,能够完成基于java技术的web开发、eclipse开发web应用系统、企业管理信息系统开发与维护等实训内容。在这里和北京新青时代网络科技有限公司合作完成了:环天峰内部办公系统,阳光财险自助卡投保系统的设计开发任务。
5.3 信息情报采集处理中心 这是模拟企业情报中心建成的,可以完成:市场调查预测、信息检索、企业信息采集、商业情报分析、竞争环境定制跟踪等等实训项目。
目前已经与北京东方策略科技有限公司合作完成了汽车市场调研及资料整理工作。
5.4 企业信息管理中心 企业信息管理中心以企业资源管理系统为主要支撑平台,为学生提供一个实现企业经营管理全过程的模拟环境。在这种环境下,学生可以全面认识和掌握企业各个业务环节中的信息管理流程。
华盛开元软件技术有限公司合作完成了公交运营调度系统中开发技术文档的编写工作。
关键词 虚拟实验;生物药物制备技术;虚拟实验室
中图分类号:TP315 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2014)08-0121-02
Tentative Exploration of Virtual Experiment Teaching System for Biological Pharmaceutical Technology Course//PENG Xin, FAN Sanwei, XU Lili, HE Junyao
Abstract This paper described the traits of virtual experiment, the framework and design of virtual experiment platform for biological pharmaceutical technology course, which illustrated the importance of exploring the virtual experiment teaching system.
Key words virtual experiment; biological pharmaceutical tech-nology
生物制药技术是在药学、生物技术、制药工程学等学科基础上发展起来的新兴交叉学科。本专业主要培养从事生物药物生产制备、分析检验和质量控制、设备养护和市场营销等工作的高级应用性人才。由于生物技术的特殊性(高技术、高风险、高回报),对学生扎实过硬的综合实践技能功底和研究及创新能力的训练显得尤为重要。
生物药物制备技术是生物制药技术专业最重要的专业主干课程,该课程教学内容广泛,涉及发酵工程、基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程等多方面。传统实践教学手段受到场地、仪器和设备等各方面教学资源的限制,远不能满足教学需要。
教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高〔2006〕16号文件)的出台,标志着高等职业教育的工作重点从抓规模扩张转向内涵建设。文件中强调“要充分利用现代信息技术,开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验”,虚拟实验室平台的建设成为高等职业院校提高实践教学质量,加强内涵建设的重要部分[1]。
近年来虚拟现实技术的研究越来越引起关注,但在药学相关课程中的应用少有报道,尤其是高职高专院校开展虚拟实验室教学的报道更为少见。浙江医药高等专科学校生物制药技术经过13年的建设,于2010年成为中央财政支持的职业教育实训示范基地,并在该专业主干课程――生物药物制备技术的实验实训教学中全面开展了项目模块化教学,构建了该课程实践教学多媒体资源库[2]。为进一步提高该课程的实践教学质量,本文对生物药物制备技术虚拟实验教学平台的构建做了初步探讨。
1 生物药物制备技术实践教学面临的问题
浙江医药高等专科学校生物制药技术专业目前已建设成为浙江省特色专业、宁波市重点专业。作为专业核心课程,生物药物质量检测技术和生物药物制备技术两门课程分别是省级和校级精品课程,并建有课程教学资源共享网站。虽然取得一定的成绩,但在教学中仍然存在一些突出的问题。
1)生物药物制备技术实验所需仪器设备较多,如微生物或动植物细胞培养系统、蛋白层析系统以及一些大型精密仪器如定量PCR仪、红外光谱仪、质谱仪、原子吸收光谱仪等,需要操作者具有熟练的操作技能。实践课上通常是教师对仪器的介绍和简单的操作演示,导致学生对仪器的认识及其操作了解肤浅,走上工作岗位后基本不能直接操作。虽然实训车间已购入中试规模的发酵罐,但由于各方面限制,目前只让学生做到空消的步骤,没有实际进行菌种培养的工作。下游分离纯化的实训项目因为考虑到需要使用大量易燃易爆易挥发的有机溶剂,存在较大的环境污染和安全隐患,目前也仅开设了一些小试规模的蛋白质盐析、层析等小实验项目。
2)生物工程及组织细胞培养方面的实验大多非常耗时,往往需多天甚至更长,并且需要超纯级的实验试剂,有些试剂具有一定的毒性、放射性,并因环境污染而不具有可行性。这使得实验项目非常有限,即便是开设了的实验,由于实验仪器和试剂昂贵也不可能让学生重复实验,造成学生实践技能和经验掌握不足。
3)近几年随着招生规模扩大,实验室硬件建设滞后。学生人均设备台套数相对减少,实验时经常是分组完成实验,造成一人实验多人观摩的局面,学生实际锻炼的机会少。且因为一般一个实验教师要同时指导20个左右的学生,学生操作有错误时不一定能即时发现,影响了教学效果。
2 生物药物制备技术虚拟实验教学平台的构建
虚拟实验平台的特点及发展现状 虚拟实验室是基于Web技术、虚拟现实技术构建的开放式虚拟实验教学系统,是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化。实验者借助其软件系统可完成各种预定的实验项目。虚拟实验室具有低成本、高安全、高效率、长效性、开放性、共享性等优点,可以增强学生学习的主动性,取得较好的教学效果,是一种建构主义理论倡导的“以学生为中心”的抛锚式教学策略和随机进行学习的教学方式。
虚拟实验室是由美国的William Wolf教授首次提出的。美国十分重视虚拟实验室的研究与开发,在该领域的研究已处于领先地位,如Model ChemLab是一款面向中学和大学的、交互性很强的普通化学实验室,学生可以进行酸碱滴定等化学实验。另外,生物领域中的“虚拟青蛙解剖”实验教学也是一例[3]。
在我国,虚拟实验室的建设也得到了较大的重视,清华大学、华中理工大学、复旦大学等高校走在了前列。上海等地多所电大也在积极筹建远程实验室,作为突破远程教育中实验教学局限的全新尝试,如基于VRML的机械设计虚拟实验系统、基于VRML的工程图学虚拟实验室、基于VRML的动物解剖虚拟实验系统等[4]。总体上我国虚拟实验系统的开发和应用尚处于初级阶段,本科院校的建设速度快,而高职院校发展缓慢。
生物药物制备技术虚拟实验平台的总体设计
1)技术选取。
①Java技术。Java是一种使网页由静态转为动态的软件编程语言,其自动内存管理和下标检查机制具有较强的稳定性和安全性,对于构建网络虚拟实验平台而言是至关重要的特性。另外,Java3D也是目前构建三维实体的主要方法之一[5]。Java的跨平台特性迎合了网络计算机的思想,它还是一个动态代码系统,用Java语言开发的交互动画具有可视化、可听化、可操作化的特性,非常有利于虚拟实验室的构建[1]。
②Flash技术。网络视频播放器基本是以Flash技术实现,Flash技术所具备的强大功能足以保证虚拟实验室功能的实现。实验资源用Flas模拟实现,按照实验流程将所需的实验器材放入主场景中,再利用Flash内置的脚本语言ActionScript实现三维实验场景中虚拟实验器材的点击、拖拽等交互操作,营造出真实性强的虚拟实验环境[6]。
另外,采用Dreamweaver设计网页,Photoshop处理图形图像,Adobe Premiere处理数字视频课件,Access创建数据库。
2)模块设计。虚拟实验平台主体功能模块分为课堂教学辅助模块、学生仿真练习模块、实践仿真考核模块。
①课堂教学辅助模块包括仪器子模块(主要介绍冷冻离心机、PCR仪、蛋白层析系统、高效液相、酶标仪等常用仪器及一些大型精密仪器如基因测序仪、流式细胞仪、核磁共振仪等的原理、操作规程、注意事项、保管养护等)、企业生产实况子模块、第二课堂及交流园地子模块等。
②学生仿真练习模块包括基本实验项目子模块及综合实训项目子模块,走访生物制药企业了解企业产品结构、相关岗位对专业技能方面的需求,同时结合国家职业标准及企业员工技术培训的共性需求,完善现有实验实训项目,设计一系列连贯的、开放性、综合性实验实训项目。基本实验项目子模块中主要安排一些细胞培养、生物大分子含量测定以及电泳、盐析、层析等基本生化技术项目。综合实训项目子模块则安排一些生物制药工艺综合技能实训项目,如青霉素发酵、重组人胰岛素生产、酶法合成阿莫西林。以实际的生产线为基础,对实际需要的生产设备及场景进行模拟,让学生能够对涉及到的设备进行仿真操作,真正了解生产线流程、工艺以及生产设备的操作与维护。
③实践仿真考核模块主要包括仿真操作考核、半自动实验报告及在线测试系统。实验过程中系统会给出操作正确与否的反馈,当实验完成后,会出现显示分数的界面并显示实验者本次操作成绩。实验者网上可随时提交实验成绩,还可以通过不断重复以掌握实验的重点和过程。在线测试可根据每个实验设计不同的试题,通过在线考核及时反馈教学效果。
3 结语
总之,虚拟实验作为传统实验教学的补充,是当今实践教学改革的发展趋势。生物药物制备技术虚拟实验教学平台突破了传统教学手段,立足于专业核心技能,将虚拟网络技术和传统实验技术进行整合,为学生提供独立或协作完成操作的仿真实验学习环境,极大地调动学生的学习积极性,培养了学生解决问题和自主创新的能力。
参考文献
[1]许元朋.高等职业院校虚拟实验室平台设计[J].科技信息,2011(31):105-106.
[2]彭昕,何军邀,许丽丽.高职“项目化”教学模式下《生物药物制备技术》课程实践教学资源库的建设与应用研究[J].中国教育技术装备,2012(33):26-28.
[3]陈小红.虚拟实验室的研究现状及其发展趋势[J].中国现代教育装备,2010(17):107-109.
[4]肖嵛,沈娟,杨胜.计算机网络虚拟实验系统在教学中的应用探析[J].科技信息,2011(31):20-21.
关键词:高职;软件技术;课程体系;改革;研究
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2008)32-1161-03
Reform and Research on the Curriculum System for Software Technology Specialty in Higher Vocational Education
LI Jia-lin
(Nanjing Institute of Industry Technology, Nanjing 210046, China)
Abstract: The setting of curriculum system is an important foundation of the quality of the cultivation persons in software technology specialty in higher vocational education. Combining with practical and the requirements for talents' ability in software industry, the paper illustrates the transformation of schemes for software technology specialty in higher vocational education and puts forward the improvement to the educational reform.
Key words: higher vocational education;software technology;curriculum system;reform;research
1 引言
软件业是信息产业的核心。高质量的软件人才是实现软件业快速发展的重要保证。以江苏为例,到2010年全省软件人才规划的总量要达到25万,但是目前全省相关人才只有4.5万。高职院校是中低端软件人才(“软件蓝领”)培养的主力军。如何利用软件产业大发展的重要机遇,适应软件行业需求,扩大软件人才培养规模,提高人才培养质量,是高职院校软件技术专业改革面临的重要课题。
软件技术专业课程体系的设置与建设是软件人才培养质量的重要基础。应该说,高职教育在软件行业的技术应用型人才的培养上有较大的优势,但目前不少高职院校的软件技术专业在课程体系方面存在诸多不合理的地方。例如,教学内容滞后,理论与实践脱节,课程设置重复,市场需要直接使用的实用型人才,而许多毕业生往往需要较长的培训才能胜任工作。这种状况最终造成高职软件专业的课程体系与市场需求的严重脱节,导致不少软件专业高职毕业生的就业艰难。
通过近几年的实践与探索,我们结合市场需求,以就业为导向,对软件技术专业课程体系的设置作了大胆的调整与革新,取得了初步效果,得到了学生好评和同行专家的肯定。
2 软件技术专业课程体系的整体建设思路与原则
经过深入的调查研究江苏省软件产业人才需求的结构特点及发展方向,认真分析了国内外同类院校软件技术专业人才培养的成功经验,按照学院“围绕一个公共技术平台、多个专业方向”的专业群建设模式,我们确立了软件技术专业群及其各个专业方向(包括:软件设计Java方向;软件设计.NET方向;软件测试技术方向三个专业方向)的专业课程体系的整体建设与改革思路。
以行业需求为基础,以就业为导向,构建高职软件技术专业的课程体系,确保学生“零距离”就业,是我们整个软件技术专业课程体系改革的根本出发点和落脚点。在确定软件专业人才培养方案时,我们一方面以素质为基础,以能力为本位设计了专业的理论教学体系;另一方面,坚持以“实用+管用”为原则,突出岗位技能培养,构建专业实践教学体系。
随着软件行业对软件人才的要求的日益增高,我们在软件技术专业群的课程体系设计上,坚持以职业素质为基础,以能力为本位确立培养目标;坚持以企业需求为依据,以就业为导向进行课程设计;坚持以适应行业技术发展,内容与时俱进调整教学内容。通过努力,我们的软件专业毕业生不仅具备扎实而宽广的专业基础知识,而且具备不断掌握新知识、新概念、顺应软件产业快速发展的能力和素质。
3 以行业需求为基础,以就业为导向,构建高职软件技术专业课程体系
人才培养方案是是人才培养的实施蓝图,是学校组织教学过程和学生安排个人学习计划的主要依据。专业课程体系的设置是人才培养方案的核心。我们经过广泛调研和专业指导委员会的论证,完成了符合行业需求的软件人才培养方案设计。其主要内容包括培养目标、专业课程体系设置、主要实训实习环节、课程安排进程表等。
3.1 以素质为基础,以能力为本位的理论教学体系的设计
在进行课程设计时,从分析软件技术相关岗位技能要求入手,对软件专业岗位群的能力要求分解为职业公共素质、职业基本能力、岗位核心能力,从而进一步进行公共基础课、技术平台课、专业方向课的详细设计。图1以软件技术专业群中的软件设计(.NET方向)专业人才岗位能力体系图为例,来说明软件技术岗位群的职业素质与能力要求及其对应的课程属性。
3.1.1 职业公共素质课程设计
职业公共素质课程设计时,必须结合国情,按照教育部及省有关文件精神,进行政治理论、计算机文化基础、外语、职业观与职业道德等方面课程的设计。学生通过职业公共素质课的学习,可在政治理论素质、工程技术素质、信息交流素质、身体素质、基本职业素质等职业公共素质方面得到锻炼与提高。具体支撑课程如表1所示:
表1 职业公共素质课程设计一览表
3.1.2 职业基本能力课程设计
职业基本能力课程设计时,必须符合软件行业需求,坚持“必需、够用”为原则,是为专业方向课程打基础。通过职业基本能力课程的学习,学生应具备初步的程序设计、系统维护、软件开发理论基础,掌握软件开发的基本技能。作为职业技术教育,不用苛求学科体系的完整,所以对于理论性较强的如《编译原理》、《操作系统》等课程都没有纳入教学计划中。而像SQL Server网络数据库在不同的专业方向都是作为后台数据库,学生必须了解与掌握,因此我们将其列为技术平台课程[1]。具体支撑课程如表2所示。
3.1.3 岗位核心能力课程设计
我院软件技术专业群目前包括三个专业方向:软件设计(.NET方向)、软件设计(Java方向)、软件测试。学生通过职业基本能力课程的学习,应该具备了初级程序开发人员的技术基础。岗位核心能力课程的设计主要是进一步明确就业岗位,进一步深化核心技能的训练。例如,学生在开发平台的选择上,可以有.NET与Java两条不同的技术路线。还是以软件设计(.NET方向)专业为例,学生通过与课程的学习,可以进行网络应用与服务程序的开发,通过等课程的学习,可以具备数据库综合应用开发的能力。软件设计(.NET方向)专业岗位核心能力课程设计情况如表3所示。
上述三类课程方案设计构成了软件技术人才培养方案理论教学体系的主体。我们还安排了人文与社会科学类、经济管理类的任选课程,这些课程的开设,有利于提高学生的全面素质和综合职业能力,也有利于扩大学生的知识面,提高就业机会。
3.2 以“实用+管用”为原则,突出岗位技能培养,构建专业实践教学体系
学生的动手能力、技术应用能力、创新能力和职业技能的培养主要来自实践性教学环节。实践教学体系的建设与改革是软件技术人才培养体系改革的重点,更是难点。现在软件行业一方面“软件蓝领”人才严重短缺,另一方面相当多高职计算机类毕业生无法找到自己合适的岗位。这很大程度上是由于这类毕业生动手能力差,缺乏项目开发的实战经验,也就是说是由于我们传统的实践教学体系与市场需求脱节造成的。因此, 建立完善的实践教学体系对保证软件技术人才培养质量有着举足轻重的作用。[2]
如果说设计理论教学体系考虑的是“必需、够用”的话,实践教学体系更多的是考虑“实用”与“管用”。我们根据软件技术专业的岗位要求,重新整合原来的实训内容,加大综合性实训的比例,将整个实践教学体系设计为由浅入深、逐步推进的四个环节:专业基本技能实训、专业综合技能实训、顶岗实习、毕业设计。每个环节都进行较为详细的与理论课程体系紧密结合的实践教学方案设计。
软件专业群安排了C++应用程序设计、软件测试基础、Java2 C/S模式应用系统设计开发、软件工程管理与配置管理四个项目的专业基本技能实训。学生通过这些实训,可以掌握面向对象的程序设计、C/S模式系统开发、软件测试与维护等方面的技术,具有软件设计开发的初步技能。.NET专业方向的学生通过基于2005 Web应用技术的电子商务系统设计、.NET企业管理系统设计开发等专业综合技能实训项目训练,可进一步提高学生的软件开发能力,夯实技术基础。
顶岗实习环节的设计目的在于开阔学生的视野,使学生将所学知识及技能应用于岗位实践,提高学生的职业素质和独立工作能力,为就业做好心理准备,为毕业后走向工作岗位打下扎实的基础。顶岗实习采取学校安排双向选择和个人自主联系实习单位相结合。实习单位为顶岗实习学生提供对口的生产一线的专业技术岗位。实习期满后,实习单位应对实习学生做出书面鉴定,作为评定学生实习成绩的依据。
毕业设计是其它教学环节的继续、深化、补充和检验。软件专业的学生在毕业设计环节中要独立完成一个软件或较大软件中的一个模块,要有足够的工作量。在课题选择上,积极鼓励教师结合自身课题或根据市场需求安排一些实用性较强的课题,学生也可根据顶岗实习工作的内容,自主确定毕业设计课题。毕业设计过程中,要求学生按照软件工程思想开发步骤,以系统开发过程为主线,从需求分析开始,进行逻辑设计,总体设计,并进一步详细设计以及系统测试等,并鼓励学生有所创新。[3]
4 全面推行新的软件技术专业课程体系的关键举措
4.1 建设一支具有丰富职业实践经验、专兼职比例合理的“双师型”教师队伍
师资队伍水平的高低决定着人才培养质量的优劣。应该说,通过多年的引进与培养相结合,高职院校的软件专业教学师资无论是学历结构与层次上,还是实际理论教学水平上,总体上是能胜任大部分专业课程课堂教学的,教学质量是可以得到保证的,主要的差距是缺乏具有职业实践经验的教师,不能满足培养应用型、技能型软件人才的要求。近几年,我们一方面鼓励教师加强自身学习,加大教师学历提高与取得IT行业高等级职业资格证书获取的力度;另一方面也优先安排软件专业教师参加各类职业技能培训。目前,我们已根据江苏省软件人才国际合作培养项目的实施需要,组织多批教师参加NIIT项目、Oppsystems项目、高博项目软件专业教师培训,同时安排骨干教师作为访问工程师,到大型企业参与科技项目研发和进修。
在加强校内师资队伍培养力度的同时,学院加大投入,积极引进、聘用具有丰富软件开发经验的工程技术人员、管理人员,充实教学队伍。通过多年的努力,一支教学水平高、实践经验丰富、结构合理、专兼职比例合理的“双师型”教师队伍已成为推行新的软件专业课程体系的有力保障。[4]
4.2 着力打造具有真实工程背景、仿真型的校内实训环境
要保证实验、实训和实习等实践性教学环节的顺利实施,必须要特别重视配套的实训基地建设。我们一方面积极开展校企合作,先后与江苏软件产业股份有限公司、东大金智公司等进入国家级软件园区的企业建立了产、学、研实践合作协议,使学生的校外实践基地得到了充分的保证。这些企业也成了我院软件专业学生重要的顶岗实习基地。
鉴于软件行业的特殊性,想要一个企业成规模接收学生进行综合技能的实训是很困难的。因此,建设校内仿真型实训环境就显得尤其重要。校内仿真型实训环境的建设过程中,我们积极与软件企业开展卓有成效的合作,引入真实软件设计开发项目,通过科学合理的设计与融合形成学生综合实训项目。通过在这种软件仿真工厂中的仿真模拟实训,学生能够掌握从软件项目方案设计、程序代码编写与调试到软件功能测试的一整套软件设计开发基本技能。
软件仿真工厂建成后,将与计算机公共实验室以及软件工程实验室、网络技术实验室、数字媒体实验室等专业实验室一起,构成软件专业完整的实验、实训和实习三位一体的实践教学环境体系;对于改善教学、实训条件,努力培养能力结构达到要求的软件高技能人才,会起到十分关键的作用。
4.3 以国家精品课程为标准,重点建设软件技术专业的核心课程群
专业建设最终都要落实到每一门课程的建设上。经过分析,我们将软件技术专业中的C++程序设计、JAVA 2程序设计、SQL Server网络数据库等七门课程列为核心课程,并作为院级精品课程进行重点建设。这些核心课程是专业建设的核心内容,课程内容能够集中体现软件人才所必备的软件应用与开发的基本专业素质。每一门课程建设目标明确,有计划、有措施。
在课程建设中,我们根据培养软件应用与开发职业岗位群的工作内容、任务、过程,对课程内容作纵向和横向的整合,以突出综合知识和综合实践能力的培养,并在整合的基础上形成综合化课程。针对软件技术专业的特殊性,在教学方法上,重视对传统教学方法的改革,采用“项目引导”、“任务驱动”和“案例教学”等多种模式的教学法,注重动手能力和职业技能的培养。同时,大力开展共享型课程资源库建设,包括网络教案、学习指导、实验实训指导、工程应用案例、教学视频、多媒体课件、习题库、试题库、技能测试库等资源建设。我们相信,通过这些核心课程的重点建设,进而带动软件专业其他课程的建设与改革,为最终提升整个软件专业的教学水平和教学质量奠定坚实的基础。
4.4 全面推行“项目引导、学做合一”的教学模式,提高教学效果
“项目引导、学做合一”,就是教学活动过程中通过引入具有真实工程背景的项目,把理论与实践教学有机地结合起来,让学生“在做中学”,“先做后学”,鼓励学生通过亲身实践获得知识,充分发掘学生的创造潜能。
在新的人才培养方案实施过程中,对于传统的课堂教学模式,我们按照项目引导的思路重新进行教学内容设计,教学过程以项目作为主线贯穿始终,以项目带动教学、以项目检验教学,整体上提高专业教学水平。具体实施时,任课教师首先要根据专业人才培养目标,确定学生所应具备的基本知识、基本素质与职业能力,设计或选择一个或多个具体的项目。教师在设计每一个项目时,除了要有明确的任务内容与要求,也要切合行业背景。通过让学生自己完成项目来学习、巩固理论知识,掌握专业技能。课程的考核主要通过学生每门课程的一个或多个项目的解决过程与结果来进行综合评定。一个设计合理的项目,可以很好地培养学生分析问题和处理问题的能力,将会极大地激法学生的学习兴趣与参与热情,使学生从“要我学”变为“我要学”,从而很好地实现我们的教学目标。推行“项目引导、学做合一”的教学模式,可以使学生在专业技能得到充分锻炼与提高,从而使学生彻底摆脱应试教育的束缚,充分发挥个人的潜能。
5 结束语
当前高职院校的专业建设是各项建设的重中之重,课程体系的的改革与构建又是专业建设的根本。高职院校必须紧跟软件技术日新月异发展的步伐,不断调整专业课程体系,适应市场对软件蓝领的需求。在方案落实上,除了上述的几项关键举措上,还需要在教材建设、教学管理系统的建设与完善、教学质量评价体系的建设、建设经费等方面提供保障与配套措施,以保证课程体系改革与构建各项工作的顺利实施和有效运行,为IT行业培养更多、更好的高素质的软件蓝领人才。
参考文献:
[1] 李洛,张婵,罗佳. 印度NIIT软件专业课程体系技术路线分析[J].计算机教育,2004(Z1):107-109.
[2] 雷正光. 高职课程及其体系和目标研究[J]. 职教论坛,2005(6):4-6.