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关键词:公共选修课 教学实践 探索
公共选修课是由教务处统一组织、面向全校学生开设,由学生自由选择后,学校组织集中讲授的课程。众所周知,公选课有利于优化学生的知识结构、提高学生的综合素质、培养学生的创新能力,以及对于学生个性的发展、对于学生设计自己的成才目标,有着更重要的作用。
论文将从公共选修课《物联网导论》的课程定位入手,简单探讨教学内容的选择与设计、教案的设计和课件的制作、课堂教学技艺的选用、考试考核等几个方面的问题,以使课程在人才培养中发挥其应有的功效。
1《物联网导论》课程定位
《物联网导论》作为我院公共选修课,其主要的面向对象是全院不分专业不分年级的在校大学生。旨在通过该课程的开设拓宽学生的知识视野、提升学生的科学素养、建立合理的知识结构,同时满足学生不同兴趣、爱好与特长发展的需要,促进学生创新意识、创新精神和创新能力、实践能力的提高,实现人才培养目标。所以,课程内容不宜涉及过于专业的物联网知识,而应结合学院整体教学规划和选课学生的专业特点拟订合适的教学内容。
2 教学内容的选择与设计
教学内容的选择与设计,要结合课程的培养目标,适应选修学生的专业特点。《物联网导论》的总体目标: 让学生掌握物联网概念、市场运作、关键技术、应用介绍、标准化进程等诸方面的基本知识。这门课程要求学生能够了解掌握涉及国内国际物联网的各方面知识的同时,增强当代大学生对新兴事物的了解; 以《物联网导论》为载体,结合物联网发展现状,普及科学知识,提升学生科学素养; 以《物联网导论》为载体,结合物联网科技的应用进程及展望,培养学生严密的科学思维方法和开放式分析问题、解决问题的能力、激发学生的想象力和创新能力。具体包括: 知识、能力和素质三个层面。
由于该课程面向全院所有专业的专科学生开设,选课学生人数较多、专业各异,另外,学生背景参差不齐、选课目的各不相同,这就为教学内容的设计提高了难度。结合课程的目标和学生的特点,教学内容的选择应遵循注意拓宽知识面、反映学科前沿、保持完整性等原则,同时还应加强知识性与趣味性,具有科学普及的特点。简言之,课程内容由具有物联网技术的相关领域应用延伸到“智慧城市”、“智慧地球”,由日常生活中的物联网产品延伸到军事与国防领域中的高科技产品,让学生在感兴趣的案例中汲取物联网世界相关知识。
3 教案的设计、课件的制作
教案是备课内容简要而有序的记录,是教学过程中的参照系,可以提示教学内容、重点、难点、目标、思路,帮助教师有效完成每一次教学。
教案的设计,首先要打破传统教案的固定、僵化模式,允许教案因人、因课程、因教学内容而异。其次,教案要开放、灵活。具体来说就是教案的设计和书写体现出内容上的概要性、形式上的模糊性和结构上的不确定性,以便能够适应新情境、容纳新内容、确立新策略,扩散新思维,为教学中师生间的互动共振、互生新知、互建新情留有余地。再次,教案的设计要注意与问题驱动教学、案例教学、启发式教学等课堂采用的教学方式相得益彰,结合学生的特点、选修课开设的目的,选取经典案例体现教学内容的趣味性、生动性和科学性。
课件制作的质量直接关系到教学效果。一个优秀的课件应该是好的内容与美的素材的完美结合体。除了课程内容本身的科学性,还应具备一定的技术性、艺术性。以“智能家居”的介绍为例,教学内容已经设定,即“智能家居”,然后根据“智能家居”课件脚本收集相关课件素材―――文本(智能家居的开发、性能、用途) 、图像、视频(智能家居的一些模拟应用以及所带来的便捷效果),然后进行课件的编辑制作和展示。
4 课堂教学技艺的选用
选修课的性质和任务决定了它的教学应有不同于必修课的特点。它不强调知识的系统性、完整性,而重视的是研究兴趣的激发、最新科研动态的传递和评价以及学习和科研方法的引导。物联网导论课程是针对全院学生开设的,教师主要采用了以下几方面的教学方法:
4.1 案例教学法
案例教学是从培养学生的实践能力和积极进取精神为目的出发推出的一种特殊的教学方法,它是在教师指导下,根据教学目标的需要,采用案例来组织学生进行学习、研究和锻炼能力的方法。
在讲解智能交通的特殊性能时,可以挖掘现实生活中的案例,比如以常州快速公交(BRT)设置案例,讨论智能交通的特殊性能。案例教学法的优点在于密切联系实际,具有较强的针对性、目的性和时效性。在实际教学中运用案例教学法不仅有助于学生对课程内容的理解,而且能够改善课堂气氛,增加学生的学习兴趣和动力,为学生利用所学知识解决实际问题奠定基础。
4.2 换位法教学法
所谓换位教学法,简单地说,就是上课时教师和学生对换位置,由学生主讲、教师听,之后教师加以补充和修正的一种教学方法。换位教学法中教师是一位导演,甚至是一部“辞海”,一个“资料索引”,指导学生表演,提供机会给学生翻阅、查询资料。教师不仅教会学生掌握知识,更重要的是让学生自己去猎取知识、研究问题,真正做到授之以“渔”。
在换位教学中,学生一般先要上网或去图书馆查找相关资料,然后实地观察了解并制作课件,在课堂上将自己对该知识的理解和认识详细地讲给同学听。
比如,可以将“二维码技术在火车票中的应用”中的部分知识点作为换位教学的试点内容,组织学生进行资料收集、课件制作,最后在课堂上进行讲解。通过这样的实践活动,可以有效促进学生主体性的发展和提高学生的自主学习能力,能帮助学生了解各种二维码技术的性能、特点和用途。
4.3 启发式教学
启发式教学就是指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律,从学生的实际出发,采用多种方式,以启发学生的思维为核心,调动学生的学习主动性和积极性,促使他们深刻体会学习的一种教学指导思想。启发式教学关键在于创设问题情境,根据教师所营造的问题引导学生思维,激发其学习热情,培养独立思考能力,真正地把学生的兴趣和注意力引到课堂上来。
通过采取一定的选修课教学对策,选修课完全可以体现“以人为本”的教育思想,实现学生选课、上课的自主自由,达到培养学生个性,充分发挥学生潜能的目的。
5 考试考核方式
课程总成绩按照平时成绩( 出勤、作业) 和期末成绩4:6 的比例严格执行。由于选课人数较多,平时的出勤可采取随机点名的方式,缺勤一次扣除相应的分数。平时成绩包括课堂讨论、案例教学的互动、课后习题等。期末考试采取调研报告。最终成绩可按90~ 100分、80~ 89分、70~ 79分、60~ 69分、0~ 59分划分为优秀、良好、中等、及格、不及格5个等级, 一门课程考试成绩等级应控制一定比例,例如优秀约15%,良好约30%、中等约40%、及格和不及格共约15%。
6 结语
总之,积极的教、学意识及合适的教学方法能够保证《物联网导论》课程理论对实践的有效指导,学生普遍反映学习这门课程后,学习到实用的知识比较多。不过,该课程开设过程中还存在一些问题,实验设备不齐全,需要进一步完善。为了促进教学质量的不断提高,以使课程在人才培养中发挥其应有的功效,可以结合课程目标,丰富、更新教学内容,制作精美的课件,选用合适的教学方法,进行合理的考核。通过教师主体、学生主体的共同努力,从而可以较好地实现选修课教学相长的良好态势。
参考文献:
[1]何,黄丽仪,黄树林.公共选修课教学方法改革实践初探[J].山西医科大学学报:基础医学教育版,2010, 12(9): 903-905.
[2]黄保军,何琴.公选选修课《纳米世界漫游》教学实践与探索[J].广州化工,2011,39(17):149-150.
关键词:算法设计与分析;教学研究;教学质量
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
“算法设计与分析”是计算机科学与技术学科的核心课程之一,受到越来越多的重视。对于一个计算机专业的学生,学好算法课是必要且是必须的。“算法设计与分析”这门课程的主要目的不仅是讲授计算领域中不同问题的标准算法,更重要的是分析其算法复杂度,并且在诸多可行算法中选择一种时间或者空间效率最高的方法。美国著名算法大师Donld Knuth认为“计算机科学就是算法的研究”,他主持设计的TeX排版系统被誉为是“不存在Bug的系统”,这是以大师严密的算法设计基础为保证的。前微软高级副总裁李开复博士认为“计算机科学实质是人工智能”,而人工智能则是模拟人类思维的一种算法科学。计算机算法的应用已经遍及人类社会的各个领域,包括计算机软硬件机器学习、电信及互联网、一般制造业、经济与金融业等。算法技术不仅在计算机领域,而且在其它理工及社会科学领域都有极其广泛的应用。任何问题的求解,都离不开一般性的算法设计原则,在笔者执教的学校,数学和信息安全两个非计算机专业已将该课程列为必修课程。因此,提高“算法设计与分析”课程教学水平有着极其深远的意义和重要的作用。
2教材选择
近年来,国内引进了一些优秀的国外教材,其中的《算法导论》是国际上被引用频率最高而且知名度也最高的专著,但是由于它篇幅过长,在国外多用于两个学期的教学课程,因此难以将该教材系统地用于学时有限的本科教学;《算法设计与分析》是美国工程院院士UIIman等三位大师合著的优秀教材,该书的目的是将算法领域的基础研究结果进行综合,重点在于对算法思想过程的理解,而不是算法的实现细节和具体的编程技巧。但是该书内容和习题难度都较大,因此更适合作为研究生教材。国内的专家王晓东和周培德所编写的教材也很优秀。这些教材都被我们重点推荐给学生作为参考书。
出于上述考虑,我们最终选择了沙特学者M.H.Alsuwaiyel所著的《算法设计技巧与分析》作为教材,该书基本覆盖了传统算法设计的主要内容,此外还包含了概率算法和近似算法等一些基本内容,这些内容在传统教材中并不多见,是一些高端算法经常使用的方法。虽然该书不是欧美传统名校教材,但作者在南加州大学攻读获得硕士和博士学位,因此该书吸收了欧美优秀教材的风格,且文笔简洁流畅。该书的内容及习题难度适中,便于课堂教学及自学,是一本适合本科教学的好书。
如果一个本科生能够学好本教材,并在后面的硕士阶段,学好UIIman的《算法设计与分析》,之后再将《算法导论》学习好,则必将打下坚实的算法理论基础,为终身的职业生涯所受用。
3兴趣培养
本课程的教学对象是大学理工科三年级学生,要求他们不仅具备数学分析、概率及线性代数的基础,而且具备离散数学和数据结构等计算机专业基础知识。很多学生刚学过数据结构,翻开算法教材,有似曾相识的感觉。教材中确实有部分章节如数据结构,排序算法,图的遍历等取材于数据结构课程。因此会有些学生学习热情不高,认为是在学习重复的课程。
针对这一情况,首先我们会教育学生两课程的目的是不一样的。数据结构的目的是教会学生如果对现实世界中的事物及对其信息处理过程建立数据模型;而算法设计课程的重点是算法的效率问题,其主题是算法的空间和时间复杂度,主要论述如何运用算法技术改进已有一些算法的效率,或者对复杂问题进行求解。
近年来,计算机硬件和软件技术发展迅速,CPU、外存、内存的性能在持续提高,价格却大幅度下跌。因此有很多人认为,软件的效率已经不再重要了,只要提高计算机系统的配置就足够了。这种观点显然是错误的。
我们在第一节的绪论课中引用《算法导论》的例子,深入浅出地阐明了算法效率的重要性。设有两个排序算法:其一是插入排序,时间复杂度为c1 n*n, c1是一个不依赖于n的常数;其二是归并排序,时间复杂度为c2 nlog n,c2是一个不依赖于n的常数,一般情况下c1< c2。n是待排序数列的长度。对于这两个实质上属于不同数量级的算法,很多人并未真正感觉到log n比n优化多少,甚至当n较小时,插入排序比归并排序还要快速一些。但是我们必须认识到,当n逐渐增大到一定数值以后,无论c1比c2小多少,归并排序均比插入排序快速。在大规模数据集上排序结果的对比,则效果更为显著。假若在高性能计算机A(10亿指令/秒)上运行插入排序,而在低速计算机B(1千万指令/秒)上运行归并排序。此时硬件条件是机器A比机器B快了近100倍;软件先决条件是 c1值为2, c2值为50;数据集的规模n为100万。
计算得到:
机器A运行时间为2*(100万*100万)/10亿=2000秒
机器B运行时间为 50*100万*lg(100万)≈100秒
结果是惊人的,用了快100倍的机器处理相同的数据集,反而慢几乎20倍。如果数据集大10倍为1000万,那么机器A要算2.3天,机器B只要20分钟,这一差距是令人震惊的。
事实上,算法技术的发展没能跟上硬件的发展,其发展空间还很大,盲目崇尚硬件建设而忽视算法技术的观点是错误的。
在电信应用中,虽然硬件和软件技术发展很快,但是用户的需求更是呈爆炸式增长。一个国家网内就可能有成百万实时在线用户,每秒几十万次用户交互发生,夜间有成千万的话单记录要处理。当一台内存中存放近百万用户资料,则浪费16个字节就是浪费16M空间。如果记录的数据结构及处理算法设计不合理,则内存很容易不够用,大量工作任务会被抛弃。要在这样的平台软件上构建软件,必须对每个字节空间、每个计算机指令的使用优化到位。否则,即便有先进的计算机系统,一般的软件技术是无法承受高性能、高容量计算的需要的。算法技术能支持开发人员在软件设计阶段从理论层面保障系统的效率达到最优。
经首次引论性教学,绝大多数同学认识了算法课程重要性,明确了学习目的,获得了较好的教学效果。
4理论教学
课程教学组在教材内容上选择了以下内容:
(1) 算法分析基本概念,数学预备知识。这些都是本课程工具性方法。
(2) 堆和不相交理论。介绍了能有效实现优先队列的数据结构。
(3) 归纳法、分治、动态规划。介绍了计算机技术中十分重要的递归为主题的设计技术,递归要求能够将待解问题抽象为递推表达式,确定初试值和递推终止条件后就能将复杂问题化解为嵌套的简单问题。
(4) 贪心算法。介绍了如何求解最优化问题。
(5)NP完全问题。介绍不确定性图灵机在P时间内能解决的问题,这类论题对于培养学生将来思考问题复杂度是个导论。
(6) 回朔法。介绍有组织的穷尽搜索算法,对一些问题尤其是解空间很大的问题有效。我们介绍了3着色、8皇后等经典问题。
(7) 概率算法和近似算法。一般性介绍近20年来算法研究迅猛发展的领域,以扩展学生知识面,但不做考核要求。
其他内容如数据结构、图遍历等是数据结构和图论课的内容,本课程内不做讲解,供学生预习课程时选读;对于域指定问题的迭代改进和计算几何技术等高级课题,推荐学生根据兴趣自学。
近年,越来越多的国内高校主张双语教学。我们也有这样的规划,但是考虑课程有一定深度,三年级本科生英语运用还有限,为此达到最好的教学效果,在教学中先采用中文教学。但是我们鼓励学生同步阅读英文版教材,以更好地适应未来科研和国际化软件研发的需要。
5科研方法及实践能力培养
科研式教育并不是新生事物。在二十年前,我国清华大学、中国科技大学等名校就对高年级学生讲授研究生课程,并进行导师制研教结合型教学,使得很多学生读研时就能取得优秀的成果。作者所执教的是重点工科院校,有很多有利的因素便于我们展开科研式教学:一是有超过60%的学生主观上有本科毕业后继续深造的愿望;二是学校有丰富的图书馆资源,能全文检索CNKI、硕博士论文、IEEE、ACM、ELSERVIER、SPRINGER等中外优秀电子数据库。在教学中,作者也将在科研中读到的一些新颖实用且难度适中的论文摘录下来介绍给学生,并将自己研究生阶段的学习方法介绍给学生。除了阅读教材,我们还鼓励学生读一些高端的杂志,例如计算机学科领域的四大学报,ACM期刊,Software Experience and Practice,Information Processing Letter等刊物,从其中检索感兴趣的论题。读核心期刊有几点好处:这些刊物审稿严格,文章无论是学术性、前瞻性、理论正确性及写作水平都有保证;减少检索的开销。读者可以先在这些高水平杂志中找到自己感兴趣的主题后,再广泛检索与主题相关的其它刊物或会议文章。引导学有余力的本科生读高水平论文并不是过高要求,算法设计及数据结构教材中大部分章节内容其实也都是来源于前二十至五十年的国际知名算法学术期刊,其中选择ACM、IEEE及ISAM杂志内容的比例最高。现在的一些学术期刊中刊出的优秀算法,过几年就会被大量的引用或实际应用,也许再过十至二十年后就会被引入未来的教材之中。
我们认为,在本科高年级展开研究式教学对学生长远发展有好处。对打算深造的同学,可以潜移默化地引导他们思索自己未来的发展方向,有很多成功的学者就是在大学受到某门课程老师的影响而走上科研道路的。科学研究是一个漫长的过程,很多工科博士生学习到第三、四年后才开始发表一级论文,很多硕士生毕业前才急忙撰写可发表成果。而同时有些博士生入学两年就能取得丰硕的成果,很重要的因素是他们在本科高年级阶段就培养了研究型思维,为以后深造明确了方向并作好了理论准备。如果本科阶段就培养研究型学习方法,那么在日后深造过程中多出成果就是水到渠成的事。而如何培养学生良好的研究习惯,正是我们教师要不断探索的论题。
重视理论而实践不足,是我国高校普遍存在的问题。
在国际上,知名的软件鲜有来自中国人的原创。所以我们要更加重视培养学生实践能力。
实验环节,我们布置了基本的排序、递归、贪心、回溯等论题的实验,鼓励学生用不同的编程语言实现,不仅仅是单纯的算法实现,最好能够编制出实用美观的界面,将算法更友好地呈现出来。无论以后的工作或者深造,目标是可应用或者可发表的成果,都需要研发者具有较高的实践能力。我们认为实践与理论教育是并重的。
6结束语
通过四年的教学实践,学生对此课程实践的参与度越来越高。通过教育方法的不断改进,学生的课程成绩也一届好于一届。更为重要的是,通过启发引导式教育,很多同学开始萌发研究型思维,课余经常向老师提问,有的问题有较高难度,老师都要回去研究资料才能解答。在来自本校新入学的硕士生中,不少同学反映受益于此课,有些同学读研究生后不久就在一级学报上发表了算法类论文,这也正是我们当初所期待的。我们教师仍然要不断提高自身科研水平,并将研究成果及方法引进课堂,提高教学效果和质量。
教学中,还发现一个现象,数学系的学生比计算机系的考试成绩要高一些。最简单的因素,是他们理论思维能力更强,如何因材施教,改进教学方法及增强工科学生学习本课程能力,是我们课程教学组今后要探索与研究的方向。
参考文献:
[1] M.H.AlsuwAIyel. 算法设计技巧与分析[M]. 北京:清华大学出版社,2004.
北京信息科技大学作为一所工科背景鲜明的地方院校,2011年底成为教育部第二批“卓越计划”试点高校,目前已有自动化、通信工程、网络工程等三个教育部“卓越计划”试点专业。学校立足学科专业和应用型人才培养特色,坚持以转变教育教学理念为先导,确立了“卓越计划”实施的指导思想:“以应用型人才培养模式改革的有益经验为基础,以社会需求为导向,以实际工程为背景,以校企联合为平台,以课程体系改革为核心,以政策、制度体系建设为保障,立足首都,面向全国,为信息产业培养具有较高工程素质、实践能力、创新精神和人文素养的卓越工程师”。为确保“卓越计划”的顺利实施,学校专门成立了由校长任组长的领导小组,建立了校企紧密结合的“卓越计划”专业教学工作小组,聘请企业高管或高工成立行业专家委员会,构建了“卓越计划”教学管理和校企双导师制工作机制。学校还通过加大教学经费投入、建立遴选与退出机制、定制灵活的学籍管理制度、建立教师评聘与考核的激励机制等,不断完善经费、人员、运行、激励等方面的政策保障。在上述管理体系建设和相关政策的有力支撑下,学校以人才培养模式改革为突破口,精心谋划,开展了一系列教育教学改革,使得“卓越计划”试点取得了较好的效果。 一、明确目标定位,制定人才培养标准
以互联网经济为特征的电子信息产业是北京重要战略性新兴产业之一,产业自主创新发展在呼唤研究型拔尖创新人才的同时,更迫切需要大量技术型和应用型的高素质人才来担当工程、技术和管理一线的创新性工作。学校以转变传统人才培养观念、提升教育理念为先导,积极与相关行业企业对接,经过反复研讨,确立了“卓越工程创新人才”培养的总体标准,即:培养适应经济社会与现代化建设需要的德、智、体全面发展,具有良好的思想品质与职业道德、具备突出的工程实践能力、较强的社会适应能力、组织领导能力与创新创业能力,富有进取精神和人文精神,面向行业和区域经济的“强实践、能管理、善创新”的自动化、通信工程、网络工程专业高素质工程应用型人才。在学校标准的基础上,各专业分别制定了专业标准。如自动化专业标准为:培养具有良好思想品德和文化修养、基础宽厚、富有科学创新意识、掌握自动化领域知识与面向物联世界的控制技术,能在IT行业、现代制造业、航空航天等行业以及智慧计算与处理、智能建筑、信息化装备、物联网等领域,从事控制系统实施、设计、开发,具备管理发展潜质和国际竞争力的卓越工程人才。 二、创新培养方案,完善课程内容体系
1. 科学谋划培养方案的校内部分和企业部分
学校相关专业“卓越计划”培养方案着眼于学生四年全方位和全过程的教育和培养,坚持工程教育和素质教育相结合、课内教学和课外教育相结合、理论教学和实践活动相结合、全面教育与个性化培养相结合,努力提高学生的综合素质,采取“3+1”模式(要求学生3年在校学习,累计1年(不少于40周)在企业学习和毕业设计)。培养方案分为校内部分和企业部分。校内培养方案依据企业人才需求、技术发展、双方师资和工程实践条件、行业特色,确定相应的专业基础课和专业课。校内以理论教学为主。企业培养方案则依据行业科学技术发展水平、自身特色、人力资源规划、师资条件、实践教学条件,制定相应的实践教学、实习、毕业设计培养方案,以能力培养和案例教学为主线。
2. 大力开展课程体系和教学内容改革
课程体系和教学内容改革以通识教育、工程基础教育和工程专业教育的课程模块为基础进行课程重组,实现课程体系的整体优化;根据不同的知识结构分别提出能力要求,并详细给出实现能力要求的实现途径;探索以问题为导向的综合化课程组织形式,增加综合性实验和课程设计的比例,不断提高课程的综合化程度;建立“本科科研训练+开放实验+学科竞赛+实物毕业设计+企业实习”多层次创新实践体系,强调实践环节四年不断线,以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心,设置由浅入深的综合设计训练环节,紧密联系工程实际,以工程项目或产品设计生产全过程为载体,构建综合性实践项目,提升学生工程实践能力。
例如,自动化专业以实际工程为背景,以工程素质和工程实践能力培养为目的,构建自动化专业的知识体系和课程体系;以电子系统综合设计能力、面向物联世界的智慧控制系统的设计分析能力、工业控制计算机的编程能力、面向物联世界的智慧控制系统的设计安装调试能力、面向物联世界的智慧控制系统的集成投运维护能力的培养为目的,在通识教育的基础上,以能力素质模块为主线打造工程教育课程体系结构;改革专业课程教学模式,将各类实践、科创、实习、毕业设计或论文等环节融入工程专业教育,提高校企合作的实践课程量。通过该课程体系的建立,进一步强化了数理等课程的基础教学,使学生具备扎实的数理功底;进一步融入人文社科类通识课程,使学生的人文素养与科学素养得到全面发展;进一步拓宽专业课程的教学平台,使学生的行业面向更为宽广。
又如通信工程专业,全面整合课程,压缩课堂讲授式理论课学时和课程门数,增加实践环节学时。理论学时由1920学时压缩为1635.5学时,独立实践环节由40周增加为55.5周。在通识教育课程建设方面,有针对性地加强职业道德、人文关怀和社会伦理责任的教育,开设了职业规划、国际卓越工程师教育导论等课程,由企业专家合作制定教学大纲并担任主讲。在工程专业的模块课程设置中,紧扣当前通信行业发展的趋势,设立了三个方向的模块课程,分别与包括中兴通讯、中国普天和悦成3G在内的三类企业进行合作共建,共同制定教学大纲,共同承担教学任务,并把相应的实践环节纳入企业学习阶段完成,以突出工程师实践能力的培养。 三、强化培养过程,创新教学方式方法
1. 采用灵活多样的教学方式提升教学效果
自动化专业“电机与拖动”课程设计了项目驱动教学法,学生在教师指导下,通过实际完成一个完整的“工作项目”学习知识。教师将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个“教学项目”,围绕项目组织和开展教学,使学生直接全程参与、体验、感悟、论证、探究。网络工程专业的“Web程序设计”课程采用案例教学法,通过设计并实现一个规模较大的、典型的、学生感兴趣的实际案例,涵盖本门课程中所有重要的知识点。同时,将此案例项目分解为若干个模块,构建了一个模块化的课程结构,将每个模块融入到不同的课程教学阶段。以对案例的分析和求解为主线,激发学生的求知欲,调动学生的积极性,使学生自觉主动地掌握原理和方法。
2. 开展创新活动注重与理论知识学习有机融合
各专业以学科竞赛、开放实验、科技创新项目为引领,将讲授课程理论知识与培养学生解决实际工程问题的能力结合起来,实现学生创新实践能力培养。例如,自动化专业结合控制工程领域需要和专业特色,以2013“大学生研究训练中心(SRT)-车联网创新应用研究训练平台”为基础,开展各种物联网和智能车的竞赛活动并取得较好成绩,提高了学生实践能力。卓越班学生参加的2014中国机器人大赛暨RoboCup公开赛获得一等奖4项;在第八届 “飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛中获得电磁组三等奖1项、光电平衡组三等奖1项、光电组优胜奖1项,摄像头组优胜奖1项,获奖人数12人;“博创杯”全国大学生物联网竞赛获华北赛区二等奖等。
3. 改革课程考核方式检验学习实效
考虑到“卓越计划”学生学习的特点和工程教育培养学生实践能力的目的,各专业与企业共同制定企业学习阶段综合考评办法,综合考查工作态度、个人能力、团队合作等多个方面。每门企业学习课程的综合成绩由平时课堂作业、个人项目答辩、小组项目答辩和期末考试等多个环节组成,学生学习效果的考核是多个环节的加权值,引导学生更注重知识学习的过程、知识的积累。 四、夯实校企合作模式,构建高水平实践平台
1. 校企共建联合实践基地
相关试点专业充分整合利用现有的创新实践教学资源,丰富工程实践的教育内涵,联合企业共建实践教学基地,为学生提供实战训练、生产实习、毕业实习。部分学生参加导师与企业合作的科研课题,参与企业产品的技术改造和新产品研制等实际工作。学生的毕业设计选题也源于企业合作项目,并在指导过程中采用双导师制。目前,学校已与中兴通讯、中国电子科技集团公司第十五所合作建设国家级实践教育基地。在深化已有合作的同时,为了保证卓越培养计划中三类模块化培养任务落到实处,通信专业还不断拓展合作企业的范围,与大唐移动、中国普天等实力雄厚的知名企业签订校企合作协议,搭建起“专业+企业群”平台,形成一批相对稳定的合作企业群。自动化专业与研华、泛华测控公司建立校企联合培养机制,分别在2011年、2013年签订了校企联合培养卓越工程师协议。
2. 构建高水平校内实践教学平台
学校每年向卓越计划试点班投入专项经费500多万元,推进专业建设、实验实践条件建设,已建成自动化、通信工程、网络工程等专业实验室以及面向北京地区卓越联盟高校开放的工业智能化实验室。学校建设的1个国家级实验教学示范中心、4个北京市实验教学示范中心、1个北京市级人才培养模式创新试验区,也有力地保障了“卓越计划”的人才培养。
3. 人才培养过程中校企深度融合
学校一方面邀请企业界专家参与指导学校人才培养方案的制定、课程体系的构建,参与教材建设、校内实践基地建设、实践教学环节的设计等;另一方面派送学生和教师去这些企业进行工程实践及培训,提高实践动手及工程应用能力。针对试点班学生,将企业工程师认证环节与人才培养相结合,与实际的人才市场需求相接轨。2013―2014年,通信工程学院共组织40名学生参加中兴通讯的4G(TD-LTE)工程师认证,为“卓越工程师”培养计划的实施奠定了良好的基础。
关键词:专业教育;创新创业教育;有机融合
一、专业教育与创新创业教育有机融合的发展现状
专业教育是指通过学校专门培养,使学生能够获得专业的理论知识和实践技能的教育。在教育的过程中,学生的自身素质、学习能力也得到了提升。创新创业教育旨在培养学生的创新理念、创新思维和创业技能,通过专门教育,使学生掌握的创业基本知识,具备创业的基本能力。两种教育并不是相互独立进行的,而是相互促进的。“创新是引领发展的第一动力”“鼓励更多社会主体投身创新创业”。这就要求高职院校积极探索推动专业教育与创新创业教育相融合的人才培养模式,培养高端技能型的创新创业人才。目前各高职院校的创新创业教育主要在“第一课堂”,面向全体学生在人才培养方案中设置创业基本知识的必修课和选修课,“第二课堂”活动只是纳入了学分管理,学生结合自己的实际情况进行学分转换。包头职业技术学院电子创新工作室自2009年创立以来,一直致力于专业教育与创新创业教育融合的探索。作为创新创业教育的“第二课堂”,积极以社团活动为项目载体,分专业类、兴趣类、实战类等组建创新创业型小组,结合专业教育,定期开展创新研发、众创空间等活动,培养和指导学院相关专业学生参加各类技能大赛与创新创业大赛。学生在实践活动中能够学到专业知识的同时,又将专业知识进行大胆的创新试验、创业尝试,从而提升了学生学习的主动性,提高了学生的创新创业能力。
二、专业教育与创新创业教育有机融合亟待解决的问题分析
(一)专业教育与创新创业教育融合存在不紧密、不衔接的现象
各高职院校均按照教育部要求将创新创业教育列入人才培养方案中,但只停留在创业基础课上,并没有实现与专业教育的有效衔接和融合。目前,各高职院校创新创业课程教育的课程体系中,绝大多数是带有“创新创业”标签性质的课程,如《大学生创新创业基础》《创造性思维与创新方法》《大学生创业导论》等。而将创新创业教育的触角从普通的社会创新创业教育延伸至与专业教育有机结合的课程却很少,依托专业课开展的创新创业教育仍有很大的拓展空间。作为高端技能型人才的大学生创业,应该是有创新的创业,应该是站在所学专业领域的最高端、最前沿,走学术创业或专业创业的创新创业道路,以区别于社会上一般的创业模式,彰显大学生创业的特色与活力,若无法对自身所学理论有持续性研究,就会使得学生创业就业发展领域较窄,不利于产学研转化。具体表现在学生申报项目与所学专业严重脱节。据调研发现,我院电气类专业学生往往习惯从餐饮行业入手进行创业项目的研究,忽略了专业与创业项目的有机结合,缺失了核心竞争力。所以说,扎实开展专业教育过程中有效融入创新创业教育,加强学生创新创业能力训练,实现创新创业课程体系建设与专业教育的有机融合,才是创新创业教育教学改革的唯一出路。
(二)专业教育中缺乏具有创新创业教育知识和专业实践经验的复合型教师
目前,高职院校的专业教育基本都是有专业背景的教师来教授,很多专业课教师认为培养掌握专业知识和技能水平的人才即达到了教学目标,学生的创新创业教育与专业关系不大,主要是创新创业课老师,或是学工部、团委等部门的主要职责,这无形中人为地割裂了专业教育与创新创业教育的内在联系。创新创业教育作为一门交叉学科,集合了经济学、教育学、法学、哲学等多种学科,甚至包括专业知识也涵盖其中。而高职院校的创新创业教育的教师大都是来自于教授经济、管理类学科的教师,对专业教育的内容了解甚少,尤其是以理工类为主的职业院校。这就导致了授课内容变得单一,教师对创新教育课程的教学内容无法进行深度挖掘与反思,仅仅是创业基础知识的灌输。创新创业教育不仅包括理论知识的讲授,还包括创业实践的锻炼。虽然部分高职院校也聘任了部分企业人员作为创新创业教育的兼职教师,但是这些外聘教师参与高校的创新创业教育仅仅局限于开展讲座和比赛指导,对于学生培养创新创业能力缺乏持续性。所以说加强具有创业教育理论知识又具有专业教育实践经验的复合型教师队伍建设是非常有必要的。
(三)专业教育与创新创业教育的融合
缺少“第二课堂”“第三课堂”的实践平台实现专业教育与创新创业教育真正意义的融合,不仅局限在“第一课堂”中,“第二课堂、“第三课堂”的育人效果也是不容忽视的。“第二课堂”即创业实践平台的建设。目前,高职院校创新创业基础设施和平台不完备,创新创业师生工作室、模拟公司等实践场地数量少,无法满足学生参与创新创业活动的兴趣和程度,学生在“第一课堂”专业教育的理论知识无法转化到具体的实践中。“第三课堂”即社会平台。“校企合作、产教融合”是高职教育的基本要求,而高职院校建立的校企互动激励机制对学生的就业问题提供了巨大的帮助,但在学生的创新创业方面还有很大的提升空间。学生在实习中往往只是劳动力的输出者,无法对专业拓展方向和创新创业方向进行梳理,无法获取体现专业背景、符合市场需求的创业理念,对企业的流程规范、管理制度及企业文化感悟更是无法习得。所以说“第二课堂”“第三课堂”无法真正有效运行,学生在专业和创新创业方面的能力递进、资源共享、多维联动都无法发挥出来。
三、专业与创新创业有机融合的教育资源的建立与完善
(一)开展前沿微讲座
专业教育中不仅要学生掌握多方位的专业知识和技术能力,最前沿的专业发展形势也是架起专业与创新创业的重要桥梁。各专业通过定期开展专业方向的前沿微讲座,并纳入课程学分。让学生通过对学科前沿知识的了解、双创理念的更新,可自主进行创新实验,完成创意作品等,并将科研成果有效服务于社会。电子创新工作室在课下针对学生的专业开设不同类型的前沿微讲座,使学生的专业知识不断升级。如针对电气系专业开设的《机器人创意设计与前沿科技》《信息化技术与物联网应用》等前沿微讲座,对学生把专业知识进行创业转化起到了助力作用。
(二)科研成果进课堂
产教研的融合也是专业教育与创新创业的教育有机融合的教学方式。积极鼓励教师将科研项目、技术成果、学术成果带入课堂,带动学生广泛开展讨论式、启发式、研究式的教学,激发学生创新创业灵感。课程的考核方式也趋向于能力和成果考核,真正培养学生分析问题、解决问题的能力。电子创新工作室的教师在专业课的教授中,将自己的立项课题《维修电工职业技能培训设备资源的设计制作研究》带到了课堂,学生通过低压电器展柜里的设备进行认知,对电工职业资格有了直观的印象,有效地促进了产学研的融合。
(三)教学与比赛互融
鼓励学生结合自己专业技术知识参与到“挑战杯”“创青春”“互联网+”等各类技能大赛、创新创业大赛中。首先,对新入学的学生进行专业教育的同时,指导其结合专业进行实用性研究,鼓励学生结合所学专业知识撰写论文、开发专利,夯实学生创新创业发展的基础。其次,创业通过各类竞赛、活动等形式,筛选出具有发展前景的学生项目,之后将这些项目运行到创客空间等机构进行孵化。最后,将成熟的项目推向社会。在整个过程中,学生创新创业与专业实现了一次大融合。电子创新工作室的教师指导电气系学生在发表了《基于物联网的精准配方施肥的应用发展》论文,之后将论文内容进行深化,以《水肥一体化自动节水灌溉系统》项目参加自治区的“互联网+”大赛,获得铜奖。现已在获奖项目基础上建立了提供精准农业大数据技术和智慧农田灌溉技术的服务机构。
四、实现专业教育与创新创业教育有机融合的有效路径
(一)构建专业教育与创新创业教育相融合的课程体系
借鉴“专业群”建设的方式,跨专业建设创新创业教育教学资源库。各专业可根据自身专业特点与需求,创建适合于专业或专业群的创新创业教育课程,并纳入课程体系之中。例如:机电、机械等专业群的教育目的是积极鼓励培养学生创新思维,结合专业知识培育创新成果,促进成果转化,所以在创建创新创业教育课程时,应设置知识产权保护、成果风险防控等实务类课程;而文秘、管理等专业群的教育目的是培养学生的创新和管理能力,所以在创建创新创业教育课程时,应设置设立公司企业、金融税务等相关法律法规等实务类课程。积极推动校内系部之间的创新创业课程互选、学分互认工作,从而达到课程体系实现“专业共建、资源共享、课程互选”。
(二)加强专业教育与创新创业教育师资队伍建设
联合企业专业技术支持,与校外合作开展创业教育培训,构建专业课教师、创新创业课教师和企业指导教师协同联动的师资队伍,校内教师与校外教师交叉教学,形成多渠道、分层级的教学模式。形成“专业导师+创业导师+企业导师”三位一体的结构合理、相对稳定的指导师资团队,更好地将专业教育与双创有机融合。校友创业的优秀经验具有强大的示范作用,会潜移默化地影响学生的思想与行为,建立校友企业创业导师制度也是加强师资队伍建设的重要方面。电子创新工作室对毕业且创业的学生进行建档立卡,形成数据库平台,并对这些依托专业,进行创业的数据进行分析、研究,将其创业优秀经验进行资源整合和分享。校友以自己的创业经验和人生感悟来感染学生,以自身的专业技术和创业精神让学生得以敬佩,无形中对专业与创新创业融合教育进行了深化,实现校友的反哺作用。
(三)积极搭建“第二课堂”“第三课堂”的实践平台
论文摘要:结合单位的实际,分析了现有计算机专业课程特点和不足,讨论了高师计算机专业学生开设信息安全法律法规课程的必要性、可行性,分析了信息安全技术课程、与信息安全有关法律法规课程的特点.给出了高师信息安全法律课程的教学目标定位、设置方法.
论文关键词:高师计算机专业;信息安全;法律法规课程
人类进入21世纪,现代信息技术迅猛发展,特别是网络技术的快速发展,互联网正以其强大的生命力和巨大的信息提供能力和检索能力风靡全球.
网络已成为人们尤其是大学生获取知识、信息的最快途径.网络以其数字化、多媒体化以及虚拟性、学习性等特点不仅影响和改变着大学生的学习方式生活方式以及交往方式,而且正影响着他们的人生观、世界观、价值取向,甚至利用自己所学的知识进行网络犯罪,所有这些使得高师学生思想政治工作特别是从事网络教学、实践的计算机专业的教育工作者来说,面临着前所未有的机遇和挑战,这不仅因为,自己一方面要传授学生先进的网络技术,另一方面也要教育学生不要利用这些技术从事违法活动而从技术的角度来看,违法与不违法只是一两条指令之间的事情,更重要的是高师计算机专业学生将来可能成为老师去影响他的学生,由此可见,在高师计算机专业学生中开设与信息安全有关的法律法规课程有着十分重要的意义.如何抓住机遇,研究和探索网络环境下的高师计算机专业学生信息安全法律法规教学的新特点、新方法、新途径、新对策已成为高师计算机专业教育者关心和思考的问题.本文主要结合我校的实际,就如何在高师计算机专业中开设信息安全法律课程作一些探讨.
1现有的计算机专业课程特点
根据我校人才培养目标、服务面向定位,按照夯实基础、拓宽专业口径、注重素质教育和创新精神、实践能力培养的人才培养思路,沟通不同学科、不同专业之间的课程联系.全校整个课程体系分为“通识教育课程、专业课程(含专业基础课程、专业方向课程)、教师教育课程(非师范除外)、实践教学课程”四个大类,下面仅就计算机专业课程的特点介绍.
1.1专业基础课程专业基础课是按学科门类组织的基础知识课程模块,均为必修课.目的是在大学学习的初期阶段,按学科进行培养,夯实基础,拓宽专业口径.考虑到学科知识体系、学生转专业等需要,原则上各学科大类所涵盖的各专业的学科专业基础课程应该相同.主要内容包括:计算机科学概论、网页设计与制作、C++程序设计、数据结构、操作系统等.
1.2专业方向课程各专业应围绕人才培养目标与规格设置主要课程,按照教育部《普通高等学校本科专业目录》的有关要求,结合学校实际设置必修课程和选修课程.同时可以开设2—3个方向作为限选.学生可以根据自身兴趣和自我发展的需要,在任一方向课程组中选择规定学分的课程修读.主要内容包括:计算机网络、汇编语言程序设计、计算机组成原理、数据库系统、软件工程导论、软件工程实训、计算机系统结构等.
1.3现有计算机专业课程设置的一些不足计算机技术一日千里,对于它的课程设置应该具有前瞻性,考虑到时代的变化,计算机应用专业旨在培养一批适合现代软件工程、网络工程发展要求的软件工程、网络工程技术人员,现有我校的计算机专业课程是针对这一目标进行设置的,但这一设置主要从技术的角度来考虑问题,没有充分考虑到:随着时代的发展,人们更广泛的使用网络、更关注信息安全这一事实,作为计算机专业的学生更应该承担起自觉维护起信息安全的责任,作为高师计算机专业的课程设置里应该考虑到教育学生不得利用自己所学的技术从事不利于网络安全的事情.
2高师计算机专业学生开设信息安全法律法规的必要性和可行性
2.1必要性信息安全学科群体系由核心学科群、支撑学科群和应用学科群三部分构成,是一个“以信息安全理论为核心,以信息技术、信息工程和信息安全等理论体系为支撑,以国家和社会各领域信息安全防护为应用方向”的跨学科的交叉性学科群体系.该学科交叉性、边缘性强,应用领域面宽,是一个庞大的学科群体系,涉及的知识点也非常庞杂.
仅就法学而言,信息安全涉及的法学领域就包括:刑法(计算机犯罪,包括非法侵入计算机信息系统罪、故意制作传播病毒等)、民商法(电子合同、电子支付等)、知识产权法(著作权的侵害、信息网络传播权等)等许多法学分支.因此,信息安全教育不是一项单一技术方面的教育,加强相关法律课程设置,是信息安全学科建设过程中健全人才培养体系的重要途径与任务.
高师计算机专业,虽然没有开设与信息安全专业一样多与信息安全的有关技术类课程.但这些专业的学生都有从事网络工程、软件工程所需要的基本编程能力、黑客软件的使用能力,只要具备这些能力且信息安全意识不强的人,都可能有意识或无意识的干出违反法律的事情,例如“YAI”这个比CIH还凶猛的病毒的编写者为重庆某大学计算机系一名大学生.由此可见,在高师计算机专业的学生中开设相关的法律法规选修课程是必要的.
2.2可行性技术与法律原本并不关联,但是在信息安全领域,技术与法律却深深的关联在一起,在全世界各国都不难发现诸如像数字签名、PKI应用与法律体系紧密关联.从本质上讲,信息安全对法律的需求,实际上来源于人们在面临信息技术革命过程中产生的种种新可能的时候,对这些可能性做出选择扬弃、利益权衡和价值判断的需要.这也就要求我们跳出技术思维的影响,重视信息安全中的法律范畴.
根据前面对信息安全法律法规内容的特点分析可知:信息安全技术与计算机应用技术有着千丝万缕的联系.从事计算机技术的人员很容易转到从事信息安全技术研究上,加之信息安全技术是当今最热门技术之一,因此,在高师计算机专业中开设一些基本的信息安全技术选修课程、开设一些与法律体系紧密关联的信息安全法律法规选修课程学生容易接受,具有可操作性.
3信息安全技术课程特点
信息安全技术课程所涉及的内容众多,有数学、计算机、通信、电子、管理等学科,既有理论知识,又有实践知识,理论与实践联系十分紧密,新方法、新技术以及新问题不断涌现,这给信息安全课程设置带来了很大的难度,为使我校计算机专业学生了解、掌握这一新技术,我们在专业课程模块中开设《密码学基础》、《网络安全技术》、《入侵检测技术》等作为专业选修课.我校本课程具有以下特点:
(1)每学期都对知识内容进行更新.
(2)对涉及到的基本知识面,分别采用开设专业课、专业选修课、讲座等多种方式,让学生了解信息安全知识体系,如有操作系统、密码学基础、防火墙技术、VPN应用、信息安全标准、网络安全管理、信息安全法律课程等.
(3)对先修课程提出了较高的要求.学习信息安全技术课程之前,都可设了相应的先行课程让学生了解、掌握,如开设了计算机网络基本原理、操作系统、计算机组成原理、程序设计和数论基础等课程.
(4)注重实践教学.比如密码学晦涩难懂的概念,不安排实验实训,不让学生亲手去操作,就永远不能真正理解和运用.防火墙技术只有通过亲手配置和测试.才能领会其工作机理.对此我们在相关的课程都对学生作了实践、实训的要求.
4涉及到信息安全法律法规内容的特点
信息安全的特点决定了其法律、法规内容多数情况下都涉及到网络技术、涉及到与网络有关的法律、法规.
4.1目的多样性作为信息安全的破坏者,其目的多种多样,如利用网络进行经济诈骗;利用网络获取国家政治、经济、军事情报;利用网络显示自己的才能等.这说明仅就破坏者方面而言的信息安全问题也是复杂多样的.
4.2涉及领域的广泛性随着网络技术的迅速发展,信息化的浪潮席卷全球,信息化和经济全球化互相交织,信息在经济和社会活动中的作用甚至超过资本,成为经济增长的最活跃、最有潜力的推动力.信息的安全越来越受到人们的关注,大到军事政治等机密安全,小到防范商业企业机密泄露、青少年对不良信息的浏览、个人信息的泄露等信息安全问题涉及到所有国民经济、政治、军事等的各个部门、各个领域.
4.3技术的复杂性信息安全不仅涉及到技术问题,也涉及到管理问题,信息安全技术又涉及到网络、编码等多门学科,保护信息安全的技术不仅需要法律作支撑,而且研究法律保护同时,又需要考虑其技术性的特征,符合技术上的要求.
4.4信息安全法律优先地位综上所述,信息安全的法律保护不是靠一部法律所能实现的,而是要靠涉及到信息安全技术各分支的信息安全法律法规体系来实现.因此,信息安全法律在我国法律体系中具有特殊地位,兼具有安全法、网络法的双重地位,必须与网络技术和网络立法同步建设,因此,具有优先发展的地位.
5高师信息安全技术课程中的法律法规内容教学目标
对于计算机专业或信息安全专业的本科生和研究生,应深入理解和掌握信息安全技术理论和方法,了解所涉到的常见的法律法规,深入理解和掌握网络安全技术防御技术和安全通信协议.
而对普通高等师范院校计算机专业学生来说,由于课程时间限制,不能对信息安全知识作较全面的掌握,也不可能过多地研究密码学理论,更不可能从法律专业的角度研究信息安全所涉到的法律法规,为此,开设信息安全法律法规课程内容的教学目标定位为:了解信息安全技术的基本原理基础上,初步掌握涉及网络安全维护和网络安全构建等技术的法律、法规和标准.如:《中华人民共和国信息系统安全保护条例》,《中华人民共和国数字签名法》,《计算机病毒防治管理办法》等.
6高师信息安全技术法律法规课程设置探讨
根据我校计算机专业课程体系结构,信息安全有关的法律法规课程,其中多数涉及信息安全技术层面,主要以选修课、讲座课为主,作为信息安全课程的补充.主要可开设以下选修课课程或讲座课程.
(1)信息安全法律法规基础讲座:本讲座力图改变大家对信息安全的态度,使操作人员知晓信息安全的重要性、企业安全规章制度的含义及其职责范围内需要注意的安全问题,让学生首先从信息安全的非技术层面了解与信息安全有关的法律、法规,主要内容包括:国内信息安全法律法规概貌、我国现有信息安全相关法律法规简介等.
(2)黑客攻击手段与防护策略:通过本课程的学习,可以借此提高自己的安全意识,了解常见的安全漏洞,识别黑客攻击手法,熟悉提高系统抗攻击能力的安全配置方法,最重要的还在于掌握一种学习信息安全知识的正确途径和方法.
(3)计算机犯罪取证技术:计算机取证是计算机安全领域中的一个全新的分支,涉及计算机犯罪事件证据的获取、保存、分析、证物呈堂等相关法律、程序、技术问题.本课程详细介绍了计算机取证相关的犯罪的追踪、密码技术、数据隐藏、恶意代码、主流操作系统取证技术,并详细介绍了计算机取证所需的各种有效的工具,还概要介绍了美国与中国不同的司法程序.