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《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的引導(dǎo)性課程,為計(jì)算機(jī)專業(yè)的新生提供了關(guān)于該專業(yè)學(xué)科的入門介紹。使學(xué)生能夠全面掌握計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí),并了解該專業(yè)的學(xué)生在該領(lǐng)域工作應(yīng)具有的職業(yè)道德和應(yīng)遵守的法律準(zhǔn)則。《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》課程在大一第一個(gè)學(xué)期開設(shè),新生雖然具有計(jì)算機(jī)的基本使用能力,但在計(jì)算機(jī)理論知識(shí)上的專業(yè)性不夠,大部分的知識(shí)對(duì)新生來說都是第一次接觸。如果一味地想把如此廣的知識(shí)介紹給學(xué)生,理解上的難度會(huì)影響他們學(xué)習(xí)的積極性,效果并不好。根據(jù)該課程近幾年的教學(xué)實(shí)踐,筆者總結(jié)出了教學(xué)中存在的一些問題,并對(duì)教學(xué)內(nèi)容的選取、教學(xué)方法和考核方式給出思考。
教學(xué)中存在的問題
計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)內(nèi)容雖然相對(duì)淺顯,但是涵蓋的知識(shí)面很廣,幾乎包括計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所有的理論知識(shí),應(yīng)用技術(shù)、熱點(diǎn)研究問題等。在授課中不僅要把基本的概念介紹清楚,還要對(duì)最新的專業(yè)動(dòng)態(tài)有所介紹。在教學(xué)過程中主要存在以下幾個(gè)問題。
1.合適教材難以選擇
我國的計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論教材非常多,按其內(nèi)容主要有以下三種:一、內(nèi)容為計(jì)算機(jī)各種辦公軟件的使用,使學(xué)生具有使用計(jì)算機(jī)的初步能力,和非計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的《大學(xué)計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》課程等同[1];二、將計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生大學(xué)四年要學(xué)的專業(yè)核心課程進(jìn)行了濃縮,內(nèi)容涉及面廣;三、計(jì)算機(jī)和計(jì)算的本質(zhì)屬性用高度抽象的數(shù)學(xué)模型來刻畫[2],內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)化、形式化的概括。由于目前中小學(xué)已開始開設(shè)了相關(guān)的課程,新生都具有不同程度的使用計(jì)算機(jī)的能力。所以選擇第一種教材對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生會(huì)過于簡單,失去“專業(yè)引導(dǎo)”課程的本質(zhì)屬性;第二種教材在廣度和深度上是比較難以把握的;第三種教材過于抽象,教師難講,一般院校的學(xué)生難以理解。再加之計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展變化非常快[3],可謂日新月異,許多教材內(nèi)容的更新速度嚴(yán)重滯后。
2.理論教學(xué)過于復(fù)雜
新生非常渴望專業(yè)知識(shí),計(jì)算機(jī)專業(yè)的新生對(duì)第一學(xué)期開設(shè)的計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論課程抱有很大的期望。教師希望通過講授該課程給學(xué)生初步建立整個(gè)學(xué)科的框架,指明計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)的方向,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。但是把如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),編譯原理等專業(yè)課濃縮為一章進(jìn)行敘述[4],敘述方式上又較少考慮新生的知識(shí)背景和理解能力。理論教學(xué)中勉強(qiáng)把計(jì)算機(jī)科學(xué)系統(tǒng)知識(shí)精裝到學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中[5],不斷出現(xiàn)的新概念、新理論和新知識(shí)使學(xué)生難以真正理解,又要求他們?cè)诙唐趦?nèi)消化吸收,這樣不但起不到很好的專業(yè)引導(dǎo),反而使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)望而生畏。
3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論教學(xué)相對(duì)獨(dú)立
本課程配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,但一般是以Windows操作系統(tǒng)和常用辦公軟件的操作為主,與理論教學(xué)相對(duì)獨(dú)立。
4.考核方式傳統(tǒng)化
對(duì)學(xué)生來說,最熟悉的考試方式是閉卷考試,這種考試方式注重對(duì)知識(shí)的記憶、理解和應(yīng)用。在大學(xué)學(xué)習(xí)期間,很多課程沒有單元測(cè)試、期中考試,采取的是直接的期末考試。學(xué)生到了期末死記硬背搞突擊,平時(shí)很少去細(xì)細(xì)思索所學(xué)內(nèi)容。本課程不只是介紹一些計(jì)算機(jī)專業(yè)的知識(shí),更應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)的一些問題。
教學(xué)的幾點(diǎn)思考
1.教材內(nèi)容和補(bǔ)充新信息相結(jié)合
教材的內(nèi)容對(duì)基本知識(shí)介紹得比較全面,但為了提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)的有效性,在教學(xué)內(nèi)容上教師需要適當(dāng)?shù)剡x擇一些專業(yè)領(lǐng)域的新知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充,如計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品的最新發(fā)展、新成果、未來發(fā)展趨勢(shì)等[6]。學(xué)生在掌握計(jì)算機(jī)基本知識(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)專業(yè)新知識(shí)有所了解,緊跟時(shí)代的新發(fā)展,與學(xué)生實(shí)際生活中接觸到的產(chǎn)品和概念有所共鳴,這樣可以激發(fā)他們學(xué)習(xí)本專業(yè)知識(shí)的興趣。
2.構(gòu)建啟發(fā)式教學(xué)模式
傳統(tǒng)的教學(xué)模式是非常封閉的,教師講解學(xué)生聽課,兩者的交流比較少。學(xué)生的這種被動(dòng)局面制約了他們學(xué)習(xí)主動(dòng)性的發(fā)揮。啟發(fā)式教學(xué)模式就是讓學(xué)生的學(xué)習(xí)方式從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。教師在對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的介紹過程中,根據(jù)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)設(shè)置相關(guān)問題,對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組選擇相應(yīng)問題;進(jìn)行前期的文獻(xiàn)查找,撰寫論文培訓(xùn)后,讓學(xué)生自己去查閱相關(guān)資料,提煉內(nèi)容,形成一份綜合的材料,并在課堂上講解給同學(xué)們;教師及時(shí)對(duì)學(xué)生所講內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)評(píng)述。把課堂的某些時(shí)間讓學(xué)生掌控,教學(xué)中充分調(diào)動(dòng)教師和學(xué)生的交流,在問題中探討學(xué)習(xí),在參與中掌握相關(guān)知識(shí)。在這個(gè)過程中讓學(xué)生學(xué)會(huì)檢索文獻(xiàn),整理資料,初步閱讀計(jì)算機(jī)專業(yè)文獻(xiàn)等;鼓勵(lì)學(xué)生從問題出發(fā),去鉆研去思考,逐步訓(xùn)練專業(yè)的創(chuàng)新能力;在團(tuán)隊(duì)中學(xué)會(huì)合作;鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力;提高辦公軟件的使用能力;培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)自信心;充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。
3.適當(dāng)增加理論教學(xué)的實(shí)驗(yàn)
Windows操作系統(tǒng)和常用辦公軟件的操作這些操作技能需掌握,但課堂上講到的有些內(nèi)容最好配合相應(yīng)的實(shí)踐,給學(xué)生實(shí)實(shí)在在的接觸,這樣能使理論教學(xué)的效果更理想。
4.改變考核方式
大學(xué)的課程在考核上一般采取期末考試成績和平時(shí)成績相結(jié)合的方法。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程內(nèi)容多,授課中若不采取傳統(tǒng)的教學(xué)方式,而是結(jié)合專題講座、學(xué)生參與教學(xué)的方式,該課程的部分考核可以在教學(xué)過程中完成。例如,可采取分組合作課題和獨(dú)立選題論文相結(jié)合的考核形式。分組合作課題在授課中完成,學(xué)生按所在分組,分工合作完成相關(guān)課題,上臺(tái)講演,并通過各小組之間的評(píng)比給出相應(yīng)成績,這項(xiàng)成績?cè)诮虒W(xué)中完成;獨(dú)立選題論文,學(xué)生自主選取與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域相關(guān)的選題,以論文形式上交,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力,這項(xiàng)考核在結(jié)課后一定時(shí)間內(nèi)完成。兩者結(jié)合,不增加學(xué)生記憶的壓力,又給了學(xué)生充分的自。
結(jié)束語
《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》課程在專業(yè)知識(shí)整體介紹的同時(shí)要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)的興趣,發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。課程難度和廣度不容易把握,教師要不斷更新教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)方法,使《計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》課程真正起到引導(dǎo)的作用。
參考文獻(xiàn):
[1]許晴媛.《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程內(nèi)容探索與改革[J].寧德師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,23(3):303-306.
[2]何昭青.《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程內(nèi)容體系構(gòu)建的研究與實(shí)踐[J].湖南第一師范學(xué)院學(xué)報(bào),2010,10(5):63-66.
[3]李明東,等.《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程內(nèi)容及體系結(jié)構(gòu)改革研究[J].四川師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,24(1):6-8.
0 引言
針對(duì)國內(nèi)外計(jì)算機(jī)教育發(fā)展的新動(dòng)向,教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)聯(lián)合中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)教育專業(yè)委員會(huì)、全國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì),特別就計(jì)算思維能力的培養(yǎng)問題形成幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。計(jì)算機(jī)專業(yè)教育應(yīng)該在計(jì)算思維能力培養(yǎng)中做出表率,將系統(tǒng)化計(jì)算思維能力的培養(yǎng)貫穿在計(jì)算機(jī)專業(yè)的教育中。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門先導(dǎo)必修課程,是作為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一門專業(yè)課程,其主要作用可以歸納為“五導(dǎo)”:導(dǎo)知識(shí)、導(dǎo)方法、導(dǎo)思維、導(dǎo)意識(shí)和導(dǎo)職業(yè)。我們認(rèn)為“導(dǎo)思維”是首要的,也是最為核心的,同時(shí)也是最難做到的,“導(dǎo)思維”在引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的過程中,可以很好地、潛移默化地達(dá)到其他4項(xiàng)引導(dǎo)作用。
如何建立計(jì)算思維能力的培養(yǎng)要求、實(shí)施途徑、評(píng)測(cè)規(guī)范與方法一直是當(dāng)前計(jì)算機(jī)教育者從事計(jì)算思維研究的一項(xiàng)重要課題。我們結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年的經(jīng)驗(yàn)積累,依據(jù)計(jì)算思維的本質(zhì)和特征及計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的構(gòu)建目的,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理念、教學(xué)方法及教學(xué)評(píng)價(jià)等方面探討如何在計(jì)算思維驅(qū)動(dòng)下對(duì)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程進(jìn)行一系列的改革和探索。
1 計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論
計(jì)算思維(Computational Thinking),籠統(tǒng)地講,是指受過良好訓(xùn)練的計(jì)算機(jī)科學(xué)工作者面對(duì)問題所習(xí)慣采用的思維方法,體現(xiàn)為在過去半個(gè)多世紀(jì)以來成就計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)輝煌發(fā)展過程中行之有效的若干分析問題與解決問題的典型手段與途徑。其具體內(nèi)涵在近年來發(fā)表的文獻(xiàn)資料中均有豐富論述。而有關(guān)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的構(gòu)建問題,在1989年ACM攻關(guān)組所提交的“計(jì)算作為一門學(xué)科”(Computing as a discipline)報(bào)告中認(rèn)為,該課程要培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)W科的思維能力,使學(xué)生領(lǐng)會(huì)學(xué)科的力量,以及從事本學(xué)科工作的價(jià)值所在。報(bào)告希望該課程能用類似于數(shù)學(xué)那樣嚴(yán)密的方式將學(xué)生引入到計(jì)算學(xué)科各個(gè)富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之中。
2008年6月在網(wǎng)上公布的ACM對(duì)CC2001(CS2001)進(jìn)行的中期審查報(bào)告(CS2001 Imerim Review)(草案)中,開始將美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授周以真(Jeannette M.wing)倡導(dǎo)的“計(jì)算思維”與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程綁定在一起,并明確要求該課程講授計(jì)算思維的本質(zhì)。
綜上所述,計(jì)算機(jī)導(dǎo)論這門課程不是解決對(duì)計(jì)算機(jī)功能的工具性認(rèn)識(shí)問題,而是要對(duì)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)引導(dǎo)和思維引導(dǎo),應(yīng)該以面向計(jì)算學(xué)科的思維能力,也即計(jì)算思維能力的培養(yǎng)為核心。學(xué)生如果有了良好的計(jì)算思維品質(zhì),不管環(huán)境、知識(shí)需求如何變化,都可以靈活應(yīng)變,從而為今后的專業(yè)學(xué)習(xí)以及走上工作崗位打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2 計(jì)算思維驅(qū)動(dòng)下的課程改革
2.1 學(xué)目標(biāo),靈活教學(xué)內(nèi)容
美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授認(rèn)為:計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維一大特征是數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合。計(jì)算機(jī)科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維,其形式化基礎(chǔ)建筑于數(shù)學(xué)之上。計(jì)算機(jī)科學(xué)又從本質(zhì)上源自工程思維,基本計(jì)算設(shè)備的限制迫使計(jì)算機(jī)學(xué)家必須計(jì)算性地思考,不能只是數(shù)學(xué)性地思考。所以計(jì)算思維的研究存在多維性,它緊密地同數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程結(jié)合在一起。另一方面,計(jì)算思維建立在計(jì)算過程的能力和限制之上,由人和機(jī)器去執(zhí)行,在求解問題時(shí)必須從人的認(rèn)知、心理、思維活動(dòng)和學(xué)科發(fā)展角度去入手,故存在研究角度的多態(tài)性。
因此,計(jì)算思維多維、多態(tài)的復(fù)雜特征決定了計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程當(dāng)前培養(yǎng)方案的多樣性與差異性。當(dāng)今計(jì)算機(jī)的理論和技術(shù)發(fā)展太快,新的知識(shí)大約每兩年就會(huì)增長一倍,教材根本無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)進(jìn)行跟進(jìn)。因此,我們主張教材為輔,“導(dǎo)思維”為主的原則,在統(tǒng)一的數(shù)學(xué)目標(biāo)指導(dǎo)下靈活課程的講授內(nèi)容,留給教師和學(xué)生最大的思考空間。沒有了教材的“束縛”,教師有了更多的掌控空間,學(xué)生也不會(huì)因教科書而將概念固定化,更不會(huì)出現(xiàn)臨考抱“教材”的現(xiàn)象。
我們確定計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教學(xué)目標(biāo)是:在學(xué)生建立計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)科知識(shí)體系框架的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力、洞察問題及解決問題的能力,為后續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課程、參與創(chuàng)新課題等打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在教學(xué)內(nèi)容的劃分和安排上,由于課時(shí)有限,我們主張理論教學(xué)內(nèi)容在劃分上盡可能地簡單分明,前后知識(shí)可以很好地呼應(yīng)起來,這樣更有利于知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)化,不會(huì)因?yàn)檎鹿?jié)龐雜、知識(shí)點(diǎn)太多而導(dǎo)致學(xué)生難于消化。為此將課程的講授內(nèi)容簡單劃分成3大部分:
(1)介紹計(jì)算學(xué)科各領(lǐng)域的發(fā)展史及前沿,揭示各主要領(lǐng)域的基本規(guī)律及相互之間的內(nèi)在聯(lián)系;認(rèn)識(shí)當(dāng)前社會(huì)和職業(yè)問題等。
(2)介紹計(jì)算機(jī)學(xué)科中的經(jīng)典科學(xué)問題,初步認(rèn)識(shí)和理解抽象、理論和設(shè)計(jì)3種學(xué)科形態(tài)。
(3)講解計(jì)算機(jī)學(xué)科中的核心概念(如算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序、軟件、硬件、信息表示等),探討研究學(xué)科中的數(shù)學(xué)方法和系統(tǒng)科學(xué)方法,培養(yǎng)計(jì)算思維能力。
在講授過程中,我們借助精心制作的多媒體課件,結(jié)合授課內(nèi)容和計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo),隨時(shí)有針對(duì)性地調(diào)整和豐富自己的講授內(nèi)容。例如,講解計(jì)算機(jī)學(xué)科各領(lǐng)域的發(fā)展史時(shí),通過引薦吳軍老師的《浪潮之巔》,讓學(xué)生對(duì)整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)有個(gè)整體了解,明鑒信息技術(shù)之興衰和發(fā)展;而王偉老師的《計(jì)算機(jī)科學(xué)前沿技術(shù)》則系統(tǒng)展示了計(jì)算機(jī)學(xué)科各領(lǐng)域中令人激動(dòng)的前沿技術(shù),揭示未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向,很好地體現(xiàn)了計(jì)算思維及其重要性。
2.2 主張自由文理教育,突顯學(xué)生主體
作為國家建設(shè)未來的棟梁,需要的不是僅有技能的人才,重要的是有思想、精神、獨(dú)立思考能力和良好的身體。技能是容易學(xué)的,但一個(gè)人的素養(yǎng)和教養(yǎng)不是一蹴而就就能培養(yǎng)的。大學(xué)教育的目的應(yīng)該在于培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力,比如閱讀、寫作、計(jì)算思維,而不是一時(shí)的某項(xiàng)職業(yè)技能。如果學(xué)生進(jìn)入大學(xué)僅是為了將來的飯碗,那必然會(huì)羈絆他的頭腦,抑制他的求知欲。所以大學(xué)的專業(yè)學(xué)習(xí)需從“學(xué)什么”(內(nèi)容)轉(zhuǎn)到“如何學(xué)”(過程),將“導(dǎo)思維”放置課程建設(shè)的首位。
我們主張自由文理(Liberal Arts)的教學(xué)理念,力爭引導(dǎo)一種自由的環(huán)境,激起學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的欲望,成為真正熱愛學(xué)習(xí)的人,即在沒有外界利益驅(qū)使下仍然在學(xué)習(xí)的人。對(duì)于自由的學(xué)生,他們的時(shí)間,他們的大腦和心靈在學(xué)習(xí)的時(shí)刻才真正受他們自己所支配,這樣的學(xué)習(xí)過程才可能專注且快樂。
在教學(xué)中,我們堅(jiān)持以學(xué)生為本,打破傳統(tǒng)的教師講學(xué)生聽的單向模式,在課堂上采用提問式教學(xué),注意引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī);嚴(yán)格地遵循計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展規(guī)律,定期給出具有一定挑戰(zhàn)性的課題,通過分組合作的方式,以師生間討論、辯論的形式,自律地學(xué)習(xí)獲取知識(shí)的方法及分析問題的原則;利用平時(shí)的小論文,引導(dǎo)學(xué)生收集資料,增強(qiáng)自我學(xué)習(xí)的能力,建立抽象立體的概念;通過對(duì)科學(xué)大師的解讀沉淀一種學(xué)者的尊嚴(yán)和對(duì)真理的敬重和向往,培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任心。
2.3 遵從螺旋式組織方式,提升學(xué)生思維
若將教學(xué)比作爬山,通常的教學(xué)習(xí)慣是一口氣從山下直線攻頂,而布魯納在《教育過程》中所提出的螺旋式課程(Spiral curriculum)則是繞著山轉(zhuǎn),在相同的角度看到的風(fēng)景雖然都一樣,但每次繞回來時(shí)的高度不同,能看到的廣度和深度都不一樣。等到達(dá)山頂時(shí)學(xué)生不僅對(duì)山有具體認(rèn)知,也能掌握四周環(huán)境全面性的關(guān)聯(lián)知識(shí)。計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程幾乎涵蓋了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所有的理論、技術(shù)和研究課題,內(nèi)容太過廣泛,若前后不能很好地呼應(yīng)起來,學(xué)生往往會(huì)因孤立地學(xué)習(xí)太多的知識(shí)點(diǎn)而導(dǎo)致前面學(xué)的內(nèi)容到后面就忘記了,理解起來也相對(duì)困難。對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)這樣一個(gè)有機(jī)的、龐大的學(xué)科體系,教師應(yīng)該引發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的理解,精熟其基本原則、原理,以此產(chǎn)生類化的能力,而不是零碎概念、知識(shí)點(diǎn)的描述。
我們?cè)谡n程實(shí)施中,遵循螺旋式課程的組織方式。首先結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和團(tuán)隊(duì)成員之間的合作討論對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)化;然后從學(xué)生認(rèn)知發(fā)展角度出發(fā),沿認(rèn)知發(fā)展的動(dòng)作表象、形象表象、符號(hào)表象3個(gè)階段來組織課程內(nèi)容。講授內(nèi)容如2.1節(jié)所述,知識(shí)點(diǎn)在組織安排上前后呼應(yīng),螺旋式地?cái)U(kuò)展和加深,直至復(fù)雜、抽象的現(xiàn)代知識(shí)領(lǐng)域;最后在教學(xué)過程中我們采用合理的教學(xué)方式和緊密相連的學(xué)習(xí)節(jié)目來配合教學(xué)過程。比如教學(xué)中我們注重學(xué)習(xí)情境的安排,在講授算法時(shí),注重引導(dǎo)學(xué)生感受其產(chǎn)生背景,摸索過程,走過什么道路,不同階段產(chǎn)生什么改變,將來的發(fā)展趨勢(shì)是什么,它還可以做什么改進(jìn)等。引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng),提供學(xué)生更多自行探索的機(jī)會(huì),最終實(shí)現(xiàn)將“知識(shí)個(gè)人化”。為使學(xué)生站在同一角度看到更大的廣度和深度,我們主張采用團(tuán)隊(duì)教學(xué)制。計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展迅速,應(yīng)用領(lǐng)域廣,學(xué)科交叉和滲透十分突出,而計(jì)算機(jī)學(xué)科教師掌握和積累知識(shí)的廣度是有限的,往往限于個(gè)別研究方向,為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,拓展學(xué)生的思維和視野,在不同的知識(shí)領(lǐng)域會(huì)組織邀請(qǐng)相應(yīng)有所“專”的教師來講授,這樣可以發(fā)揮團(tuán)隊(duì)互補(bǔ)優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生全方位的指導(dǎo),收到良好的人本教育的效果。
2.4 采用分級(jí)評(píng)價(jià)手段,有效監(jiān)管教學(xué)過程
計(jì)算思維能力的培養(yǎng)是一個(gè)長期的過程,學(xué)習(xí)和思維不是彼此獨(dú)立的,是緊密而互補(bǔ)地聯(lián)系在一起的。所以為了內(nèi)化學(xué)生的計(jì)算思維能力,我們必須有效監(jiān)管整個(gè)教學(xué)過程,對(duì)每個(gè)個(gè)體在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)做出正確評(píng)價(jià),這樣才可以實(shí)施因材施教,兼顧那些因各種原因而落后的學(xué)生。
我們采用螺旋式教學(xué)法,非常注重引導(dǎo)學(xué)生課前進(jìn)行預(yù)習(xí)。在講授新內(nèi)容之前,我們要求學(xué)生課前收集相應(yīng)的材料加以了解,課堂上通過實(shí)施提問式教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生積極討論,同時(shí)依據(jù)學(xué)生參與情況及時(shí)做出相應(yīng)的評(píng)價(jià),對(duì)未準(zhǔn)備的學(xué)生要給予相應(yīng)懲罰,并在下次課中加重對(duì)其進(jìn)行考察。相應(yīng)地,在平時(shí)作業(yè)中我們不會(huì)布置常識(shí)性的題目,而是根據(jù)授課內(nèi)容布置一些能夠引發(fā)思考、對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科整體認(rèn)知有幫助的題目,這樣就避免了作業(yè)抄襲的現(xiàn)象,增加了學(xué)生主動(dòng)思考的機(jī)會(huì),教師也可及時(shí)捕獲學(xué)生思維能力的變化,調(diào)整和改進(jìn)后續(xù)的講解內(nèi)容。
我們所采用的團(tuán)隊(duì)教學(xué)制為實(shí)施團(tuán)隊(duì)合作式學(xué)習(xí)提供了很好的平臺(tái)。在整個(gè)課程結(jié)束后,教學(xué)團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)成員會(huì)給出一些具有挑戰(zhàn)性和合作性的題目,學(xué)生根據(jù)自身對(duì)學(xué)科分支的理解和把握情況來挑選導(dǎo)師,在導(dǎo)師的牽頭引領(lǐng)下開展以小組為單位的研究型學(xué)習(xí)。學(xué)生最終需按照要求提交論文或報(bào)告,并在小組內(nèi)通過上臺(tái)演講的方式進(jìn)行答辯,最終以個(gè)人和小組的共同表現(xiàn)綜合給出評(píng)定。
2009年11月,作為國家示范教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)工作的一部分,國內(nèi)高校計(jì)算機(jī)教學(xué)單位組團(tuán),對(duì)美國中部幾所大學(xué)的計(jì)算機(jī)教育情況進(jìn)行了考察。本文對(duì)美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校(UIUC)和伊利諾伊理工學(xué)院(IIT)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育和美國大學(xué)非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的指導(dǎo)方針進(jìn)行介紹和探討。
伊利諾伊大學(xué)香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign,UIUC)成立于1867年,學(xué)科專業(yè)設(shè)置齊全,共有近200個(gè)專業(yè),最好的學(xué)科是工程和商科,還有農(nóng)學(xué)院、法學(xué)院、教育學(xué)院、航空學(xué)院、工程學(xué)院、通信學(xué)院、獸醫(yī)學(xué)院、藝術(shù)學(xué)院、勞資關(guān)
系學(xué)院、企業(yè)管理學(xué)院、社會(huì)研究學(xué)院、人類學(xué)院、化學(xué)和化工學(xué)院、人文和家庭研究學(xué)院、應(yīng)用科學(xué)生命學(xué)院、哲學(xué)和理學(xué)院等20多所學(xué)院[1]。
UIUC的計(jì)算機(jī)科學(xué)系創(chuàng)建于1972年,經(jīng)歷30多年的發(fā)展,一直雄居全美前5名,僅次于Stanford、Berkeley、MIT和CMU[1]。UIUC的計(jì)算機(jī)科學(xué)(CS,Computer Science)課程體系規(guī)劃基本成形于1986年,并在此后的20多年間不斷完善。目前有57位教員(Faculty)[2],承擔(dān)著全部本科教學(xué)和科研工作。CS本科課程設(shè)置特點(diǎn)為廣、深結(jié)合,理論、實(shí)踐結(jié)合。課程覆蓋計(jì)算機(jī)理論、設(shè)計(jì)和應(yīng)用等領(lǐng)域[3]。
伊利諾伊理工學(xué)院(IIT)始創(chuàng)于1890年,坐落于芝加哥,是一所同時(shí)重視科學(xué)和工程學(xué)的學(xué)府,是美國知名的三大理工院校之一,下設(shè)7個(gè)學(xué)院和1個(gè)研究中心,即阿默工程學(xué)院(Armour College of Engineering)、芝加哥肯特法學(xué)院(Chicago-Kent College of Law)、建筑學(xué)院、文理學(xué)院、設(shè)計(jì)學(xué)院、心理學(xué)院、斯圖爾特商學(xué)院(Stuart School of Business)和職業(yè)發(fā)展中心[4]。IIT的CS系目前有16位教員,承擔(dān)著計(jì)算機(jī)本科教學(xué)和科研工作。
1計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)的特點(diǎn)
分類的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課是美國大學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的主要特色,不同類型的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課分別面向計(jì)算機(jī)專業(yè)、理工科專業(yè)和非理工專業(yè)。其中,根據(jù)美國本科教育的特點(diǎn),計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)課有非常顯著的針對(duì)性。非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課設(shè)計(jì)也很耐人尋味。
美國的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課一般有兩門,在UIUC分別是CS100 Freshman Orientation(新生指導(dǎo),1學(xué)分)和CS 125 Intro to Computer Science(計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論,4學(xué)分) [5]。在IIT分別是CS100 Introduction to Professions (職業(yè)生涯介紹,2學(xué)分)和CS201- Accelerated Introduction to Computer Science(簡明計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論,4學(xué)分)[6]。
面向新生開設(shè)的CS100類課程不僅課時(shí)較少,內(nèi)容也比較簡單,在國內(nèi)高校中較為少見。例如,IIT的CS100課程“作為一種(從事計(jì)算機(jī))科學(xué)和工程職業(yè)介紹,闡述應(yīng)用(計(jì)算機(jī))工程和科學(xué)解決問題的過程,強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科和國際化解決問題并需要評(píng)估計(jì)算、金融和社會(huì)制約因素下的解決方案[7]。”學(xué)習(xí)目標(biāo)定位在使學(xué)生“理解計(jì)算機(jī)科學(xué)基本概念,包括計(jì)算歷史、二進(jìn)制計(jì)算/邏輯/程序轉(zhuǎn)換、算法、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等;展示使用偽代碼解決基本問題,如排序和遞歸;與計(jì)算機(jī)科學(xué)職業(yè)生涯有關(guān)的職業(yè)操守(ACM Ethics Code);利用圖書館資源研究和撰寫計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的研究論文;創(chuàng)建并進(jìn)行計(jì)算機(jī)科學(xué)理論的教學(xué)演示或計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)銷售演示[7]。”
這類課程在美國大學(xué)是非常有意義的。許多選擇計(jì)算機(jī)為職業(yè)方向的本科新生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)課程和職業(yè)生涯并沒有真正了解,而這門課程就可以幫助這些學(xué)生了解計(jì)算機(jī)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和就業(yè)前景,然后再作決定。不少學(xué)生學(xué)完這門課后,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)與自己想象的完全不同,就可以盡快轉(zhuǎn)到其他專業(yè)。另一種情況則相反,一些沒有專業(yè)方向的本科生(美國大學(xué)允許大學(xué)生沒有專業(yè)方向,但需要輔修若干小專業(yè))在選修了這門課程后,可能將計(jì)算機(jī)作為自己的主修或輔修專業(yè)。
UIUC的CS125計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論是以Java語言為主的編程入門課,涵蓋了一些算法的內(nèi)容,介紹與解決計(jì)算問題有關(guān)的基本概念和基本技術(shù),此外還有與之配套的實(shí)驗(yàn)課[2],擬作為計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的第一門課程。該課程與我們國內(nèi)多計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的第一門計(jì)算機(jī)課程有共同之處。
2非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)指導(dǎo)方針
美國大學(xué)的非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的指導(dǎo)方針出自美國國家科學(xué)研究委員會(huì) (National Research Council,NRC)1999年出版的報(bào)告《Being Fluent with Information Technology》[8]。在報(bào)告中,該委員會(huì)將現(xiàn)代高等教育中受教育者的計(jì)算機(jī)或信息技術(shù)應(yīng)用能力分別定義為智力性能力、信息技術(shù)的概念和信息技術(shù)技能3個(gè)方面,每個(gè)方面包含10項(xiàng)內(nèi)容,共30項(xiàng)。
這3個(gè)方面的具體內(nèi)容如下:
1)Intellectual capabilities(智力性能力,指在復(fù)雜和支撐性環(huán)境中應(yīng)用信息技術(shù))。
(1)Engage in sustained reasoning(持續(xù)運(yùn)用推理能力)。
(2)Manage complexity(管理復(fù)雜性)。
(3)Test a solution(測(cè)試解決方案)。
(4)Manage problems in faulty solutions(在失敗的解決方案中尋找并解決問題)。
(5)Organize and navigate information structures and evaluate information(組織和導(dǎo)出信息結(jié)構(gòu)并評(píng)估信息)。
(6)Collaborate(合作)。
(7)Communicate to other audiences(與他人溝通)。
(8)Expect the unexpected(準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)預(yù)料之外、情理之中的情況)。
(9)Anticipate changing technologies(預(yù)見技術(shù)的變化)。
(10)Thinking about information technology abstractly (關(guān)于信息技術(shù)的抽象思維)。
2)Information technology concepts(信息技術(shù)的概念)。
(1)Computers(計(jì)算機(jī))。
(2)Information systems(信息系統(tǒng))。
(3)Networks(網(wǎng)絡(luò))。
中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2012)16-3910-02
The Research of Training Computational Thinking in Teaching Algorithm Design and Analysis
SUN Ya-hong
(Xi’an Fanyi University, Xi’an 710105,China)
Abstract: Computational thinking has become the hot issue in current international education. How to develop students’habit of using the computational thinking in real life, this article discusses a computational thinking training model based on variety practice in teaching al gorithm design and analysis. And give a lot of examples to illustrate the training model.
Key words: computational thinking; variety practice; algorithm design and analysis
自2006年3月,美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真(Jeannette M. Wing)教授在美國計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《Communica tions of the ACM》上發(fā)表《Computational Thinking》一文以來,國際國內(nèi)計(jì)算機(jī)教育界掀起了研究計(jì)算思維的熱潮。2008年6月,美國計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會(huì)(CSTA)發(fā)表文章《Computational Thinking:A problem solving tool for every classroom》,在該文章中,作者給出了計(jì)算思維的定義,并分類歸納了社會(huì)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、自然科學(xué)、數(shù)學(xué)、生命科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域中關(guān)于計(jì)算思維的經(jīng)典論文;2008年美國國家科學(xué)基金會(huì)NSF通過了一項(xiàng)計(jì)算使能的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新CDI(Cyber-Enabled Discovery and Innovation)計(jì)劃,該計(jì)劃進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了“計(jì)算思維”領(lǐng)域的創(chuàng)新對(duì)自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的推動(dòng)作用。同時(shí),計(jì)算思維在國內(nèi)也得到了廣泛的討論。2008年11月,由全國計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)主持的“計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論專題學(xué)術(shù)研討會(huì)”在廣西桂林召開,參加會(huì)議的學(xué)者總結(jié)了當(dāng)前計(jì)算思維的研究進(jìn)展?fàn)顩r,并討論了計(jì)算思維對(duì)計(jì)算機(jī)教育的影響。2009年7月,在NOI2009開幕式和NOI 25周年紀(jì)念會(huì)上,中科院計(jì)算技術(shù)研究所所長李國杰院士進(jìn)一步闡述了計(jì)算思維的定義,他指出“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為,它選擇合適的方式去陳述一個(gè)問題,對(duì)問題的相關(guān)方面建模并用最有效的辦法實(shí)現(xiàn)問題求解”;2009年12月,王亞東等人在《計(jì)算與計(jì)算思維》一文中討論了計(jì)算思維對(duì)各門學(xué)科產(chǎn)生的影響,并提出應(yīng)該在計(jì)算機(jī)專業(yè)的各門課程中滲透“計(jì)算思維”的設(shè)想;2010年12月,張曉茹等人在《再談?dòng)?jì)算思維》一文中通過對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)思維,計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)思維概念進(jìn)行一致性分析,從不同方面分析和闡述了計(jì)算思維的特征,并對(duì)計(jì)算思維研究的基本問題進(jìn)行了初步探索。盡管如此,如何在具體的課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力仍處于起步階段,還沒有形成一套成熟的教學(xué)指導(dǎo)體系。那么,如何在課堂上結(jié)合課本的知識(shí)點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力,使得計(jì)算思維成為學(xué)生的一種思維習(xí)慣;如何在學(xué)生的四年大學(xué)學(xué)習(xí),持續(xù)不斷地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維,使學(xué)生能夠運(yùn)用計(jì)算思維的方法進(jìn)行問題的分析和思考,是一個(gè)重要且值得探討的問題。基于此,該文依據(jù)計(jì)算思維的方法,在《算法設(shè)計(jì)與分析》課程的教學(xué)中,提出一種基于算法多樣化訓(xùn)練的計(jì)算思維培養(yǎng)方法。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證,該方法有利于幫助教師提高教學(xué)效率,挖掘?qū)W生潛能,有利于提高學(xué)生分析問題,解決問題的能力。
1計(jì)算思維
什么是計(jì)算思維?計(jì)算思維同我們的閱讀、寫作能力一樣,是人類的基本思維方式。這種思維方式運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念和方法對(duì)問題進(jìn)行描述,建模,求解。它是一種具有普適性的科學(xué)思維方法。為了更加具體的、詳細(xì)的說明這一概念,周教授將計(jì)算思維的概念進(jìn)一步定義為以下幾個(gè)方面內(nèi)容:
1)通過約簡、嵌人、轉(zhuǎn)化和仿真等方法,把一個(gè)看來困難的問題闡釋成一個(gè)我們知道問題怎樣解決的思維方法。
2)是一種遞歸思維是一種并行處理能把代碼譯成數(shù)據(jù)又能把數(shù)據(jù)譯成代碼,是一種多維分析推廣的類型檢查方法。
3)是一種采用抽象和分解來控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨大復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法,是一種基于關(guān)注點(diǎn)分離的方法。
4)是一種選擇合適的方式陳述一個(gè)問題,或?qū)σ粋€(gè)問題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法。
5)是按照預(yù)防、保護(hù),通過冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)方式,并從最壞情況進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)的一種思維方法。
1引言
隨著經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為我國招生規(guī)模最大,培養(yǎng)學(xué)生最多的專業(yè)之一,計(jì)算機(jī)專業(yè)不僅需要高層次的計(jì)算機(jī)科學(xué)家和研究員,更多需要的是系統(tǒng)掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)理論、計(jì)算機(jī)軟、硬件及網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的應(yīng)用型人才,計(jì)算機(jī)專業(yè)教育應(yīng)以人才市場為的導(dǎo)向,融合在相關(guān)學(xué)科的知識(shí),滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的對(duì)新型復(fù)合型人才的需求。在社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)人才的需求呈現(xiàn)多元化的今天,對(duì)基礎(chǔ)扎實(shí),具有過硬的技術(shù)背景,又有較強(qiáng)實(shí)踐能力和有較強(qiáng)市場意識(shí)的應(yīng)用型計(jì)算機(jī)人才的需求旺盛。因此,從商科類院校的實(shí)際特點(diǎn)出發(fā),探索商科類院校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)及特色,突出特色和優(yōu)勢(shì),是值得認(rèn)真研究和需要亟待解決的問題。
2明確人才培養(yǎng)目標(biāo),滿足人才市場需求
國家信息化的發(fā)展步伐在加快,信息產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的需求在進(jìn)一步增加,從人才就業(yè)形勢(shì)來看,一方面用人單位急需實(shí)踐能力強(qiáng),學(xué)有所長的計(jì)算機(jī)人才,另一方面又存在計(jì)算機(jī)專業(yè)的畢業(yè)生找不到理想工作的問題。究其原因,主要是計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)與用人單位的需求存在一定的距離。計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)的人才應(yīng)該是熟練掌握計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)技術(shù),精通計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì);掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件技術(shù),能夠從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù);掌握計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),具備計(jì)算機(jī)硬件或產(chǎn)品開發(fā)的潛力;并且通過對(duì)上述三個(gè)方面知識(shí)的選修課程模塊使學(xué)生在某一個(gè)方面學(xué)有所長。商科類院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)代商科特色,與經(jīng)濟(jì)、管理等學(xué)科結(jié)合,滲透和交叉,培養(yǎng)出特色鮮明并且有競爭優(yōu)勢(shì)的學(xué)生。
3培養(yǎng)目標(biāo)與專業(yè)特色
商科類院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)要堅(jiān)持為經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)。人才培養(yǎng)目標(biāo)可以確定為:本專業(yè)培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展,系統(tǒng)掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)理論、計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)理論及應(yīng)用知識(shí);基礎(chǔ)扎實(shí),綜合素質(zhì)高,實(shí)踐能力強(qiáng),具有市場意識(shí)和創(chuàng)新精神,能夠在企事業(yè)、政府部門、學(xué)校等單位從事計(jì)算機(jī)軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究、開發(fā)和管理等工作的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才。
商科類院校的計(jì)算機(jī)專業(yè),培養(yǎng)的是“應(yīng)用型”人才,通過自身已經(jīng)存在的商科人文環(huán)境,著重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)、分析與解決問題、開展創(chuàng)新活動(dòng)的能力,使學(xué)生不僅有計(jì)算機(jī)軟、硬件及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用知識(shí),又有經(jīng)濟(jì)和管理的知識(shí)背景,使學(xué)生既懂計(jì)算機(jī)技術(shù),又懂得一些經(jīng)濟(jì)和管理方面的知識(shí);當(dāng)然,培養(yǎng)出來的學(xué)生首先應(yīng)該符合計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格要求,學(xué)生學(xué)有所長;同時(shí),和其他院校相比又應(yīng)具有商科知識(shí)背景,能夠在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域從事信息技術(shù)服務(wù)、技術(shù)管理和市場開拓工作。使學(xué)生既懂技術(shù),又會(huì)經(jīng)營管理。
4商科特色的應(yīng)用型計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)
商科特色的應(yīng)用型人才培養(yǎng)是由教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式、教學(xué)管理、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等多個(gè)方面共同作用來實(shí)現(xiàn)的。2006年9月,教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編制了《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范(試行)》,由高等教育出版社出版,其中提出了4個(gè)參考的專業(yè)方向,即計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程以及信息技術(shù)。商科類院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)適合信息技術(shù)方向。
4.1課程體系的設(shè)置原則
在培養(yǎng)方案和教學(xué)內(nèi)容安排時(shí),即要注重基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)、基本技能的培養(yǎng),又要突出商科特色,還要注重實(shí)用技術(shù)與工程開發(fā)能力的培養(yǎng)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生首先應(yīng)該滿足人才培養(yǎng)規(guī)格要求,在計(jì)算機(jī)軟硬件和網(wǎng)絡(luò)方面有較扎實(shí)的基礎(chǔ)和較寬的知識(shí)面;學(xué)生要熟練掌握軟件編程技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置和使用和計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)或產(chǎn)品的開發(fā)潛力,能夠解決生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題的能力;課程設(shè)置可以從計(jì)算機(jī)軟、硬件及網(wǎng)絡(luò)三類課程入手,構(gòu)成課程體系和課程模塊。在商科特色的培養(yǎng)方面,要注重學(xué)生經(jīng)管、管理知識(shí)和理念的培育。通過教學(xué)計(jì)劃設(shè)置商科課程,讓學(xué)生了解企業(yè)經(jīng)營和管理的實(shí)際問題,通過講座或案例,讓學(xué)生了解現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營管理模式,通過成功IT企業(yè)的案例作為現(xiàn)實(shí)教材,使學(xué)生在經(jīng)營、管理和創(chuàng)業(yè)等方面能夠?qū)W以致用。通過實(shí)踐教學(xué)使學(xué)生具有較強(qiáng)的解決問題能力,獲得一技之長,能夠結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況,解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題,縮短企業(yè)對(duì)人才需求的距離。
4.1.1專業(yè)的核心課程設(shè)置
為了滿足計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格,在專業(yè)核心課程的設(shè)置方面要滿足人才培養(yǎng)規(guī)格的需要,開展與各有關(guān)課程配套的教學(xué)大綱、教材建設(shè)工作,把本學(xué)科領(lǐng)域前沿的優(yōu)秀學(xué)術(shù)成果增加到教學(xué)內(nèi)容中去。如下表所示。
4.1.2商科特色的建設(shè)
商科類院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè),在培養(yǎng)方案中要體現(xiàn)商科背景的培養(yǎng)。主要通過六個(gè)層次的教學(xué)實(shí)現(xiàn),首先,在公共基礎(chǔ)課中開設(shè)經(jīng)濟(jì)學(xué)通論、管理學(xué)通論二門課程;第二,在人文科技選修課中,限制學(xué)生選修6個(gè)學(xué)分的經(jīng)濟(jì)管理類課程;第三,在專業(yè)選修課中開設(shè)財(cái)稅實(shí)務(wù)、項(xiàng)目分析與策劃、行業(yè)營銷、企業(yè)登記運(yùn)行等專題講座;第四,在獨(dú)立實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,設(shè)置計(jì)算機(jī)市場調(diào)研、電子及計(jì)算機(jī)產(chǎn)品營銷實(shí)踐等實(shí)習(xí)環(huán)節(jié);第五,在專業(yè)課中,結(jié)合學(xué)科建設(shè)的優(yōu)勢(shì),開設(shè)電子商務(wù)技術(shù)、信息管理等方面的課程;第六,鼓勵(lì)學(xué)生參加經(jīng)濟(jì)、管理類學(xué)術(shù)交流活動(dòng),輔修經(jīng)濟(jì)管理類第二專業(yè);發(fā)揮商科類院校的特色。
4.1.3實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)
實(shí)踐教學(xué)通過課程內(nèi)實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立開課實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、第二課堂、創(chuàng)新學(xué)分設(shè)置等實(shí)現(xiàn)。獨(dú)立的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),如計(jì)算機(jī)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)、C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)、大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)市場調(diào)研、電子及計(jì)算機(jī)產(chǎn)品營銷實(shí)踐、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、面向?qū)ο蟪绦蛘n程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)工程課程設(shè)計(jì)、軟件綜合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。實(shí)驗(yàn)場地可以建設(shè)計(jì)算機(jī)專業(yè)軟件和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室,建立軟件技術(shù)校內(nèi)實(shí)習(xí)基地,如建立軟件技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,程序設(shè)計(jì)基地等。利用社會(huì)資源,建設(shè)校外實(shí)習(xí)基地,滿足學(xué)生的實(shí)習(xí)、實(shí)踐需要。構(gòu)建立體的實(shí)踐教學(xué)體系。
5綜述
商科類院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)特色,通過培養(yǎng)方案開設(shè)商科類課程、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、第二課堂、學(xué)術(shù)交流活動(dòng)、輔修專業(yè)、開設(shè)計(jì)算機(jī)在經(jīng)濟(jì)管理學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用課程等方法,具體落實(shí)學(xué)生商科背景、經(jīng)濟(jì)管理的知識(shí)培育,發(fā)揮商科院校專業(yè)教學(xué)、科研優(yōu)勢(shì)。
通過建立穩(wěn)定的校外實(shí)習(xí)基地,使學(xué)生盡早接觸社會(huì),了解當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)和生產(chǎn)實(shí)際需求;提高學(xué)生實(shí)踐能力。建立軟件技術(shù)創(chuàng)新校內(nèi)實(shí)習(xí)基地,鼓勵(lì)學(xué)生積極參加課外科技創(chuàng)新活動(dòng),形成良好的科技創(chuàng)新和專業(yè)學(xué)習(xí)氛圍,培養(yǎng)高水平的應(yīng)用型人才。組織學(xué)生參加“大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽”,全國“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等活動(dòng),為學(xué)生提供更多的科技創(chuàng)新活動(dòng)機(jī)會(huì),提高學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,形成良好的科技創(chuàng)新和專業(yè)學(xué)習(xí)氛圍,促進(jìn)專業(yè)建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)工作,培養(yǎng)出高水平的具有商科特色的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
1引言
軟件學(xué)院軟件工程碩士的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)高層次、應(yīng)用型人才,針對(duì)這個(gè)目標(biāo),其教學(xué)實(shí)施應(yīng)著重體現(xiàn)出以下兩個(gè)差異性:
(1) 軟件工程學(xué)科領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域間專業(yè)設(shè)置的差異性,這個(gè)差異應(yīng)能夠很好地體現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的;
(2) 工程碩士課程和軟件學(xué)院本科課程的差異性,這個(gè)差異應(yīng)能夠很好地體現(xiàn)培養(yǎng)高層次人才的目的。
目前國內(nèi)軟件學(xué)院軟件工程學(xué)科和傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科在課程設(shè)置上差異還不顯著,工程碩士的培養(yǎng)方案中甚至部分課程只是本科階段的重復(fù)。雖然大都開始強(qiáng)調(diào)學(xué)生的軟件項(xiàng)目實(shí)踐,但普遍缺乏過程管理。本文在對(duì)IEEE的軟件工程知識(shí)體系進(jìn)行深入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,針對(duì)軟件學(xué)院軟件工程碩士提出了實(shí)現(xiàn)開放式教學(xué)體系的教學(xué)改革方案。
2軟件工程知識(shí)體系
2004版SWEBOK將整個(gè)軟件工程知識(shí)體系分為11個(gè)知識(shí)領(lǐng)域(Knowledge Area,KA),其中前5個(gè)知識(shí)領(lǐng)域是按軟件開發(fā)的生命期諸階段排列的,即軟件需求、軟件設(shè)計(jì)、軟件構(gòu)造、軟件測(cè)試和軟件維護(hù);后6個(gè)知識(shí)領(lǐng)域是軟件開發(fā)中的支撐性或者輔的方面,可能覆蓋軟件開發(fā)的多個(gè)階段,包括軟件配置管理、軟件工程管理、軟件工程過程、軟件工程工具與方法、軟件質(zhì)量、相關(guān)學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域。這些知識(shí)領(lǐng)域SWEBOK并沒有重新系統(tǒng)規(guī)定,而是直接套用已經(jīng)成型的各領(lǐng)域知識(shí)體系,因此不可避免地存在重疊和不匹配。
在SWEBOK的基礎(chǔ)上,IEEE與ACM又共同擬定了CCSE。其中的核心部分是軟件工程教育知識(shí)(SEEK)。SEEK由十個(gè)知識(shí)領(lǐng)域組成,包括:計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)(CMP)、數(shù)學(xué)和工程學(xué)基礎(chǔ)(FND)、職業(yè)實(shí)踐(PRF)、軟件建模與分析(MAA)、軟件設(shè)計(jì)(DES)、軟件驗(yàn)證(VAV)、軟件演化(EVL)、軟件過程(PRO)、軟件質(zhì)量(QUA)、軟件管理(MGT)。
可以看出,SEEK和SWEBOK基本內(nèi)容是相近的。總的來說,二者都是包含了軟件工程核心類的知識(shí)領(lǐng)域、基礎(chǔ)類或前導(dǎo)類的知識(shí)領(lǐng)域,以及其他相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)。
3高等教育教學(xué)改革研究狀況
目前國內(nèi)關(guān)于高等教育教學(xué)改革的論文很多,如翁敬農(nóng)、劉云等在軟件學(xué)院實(shí)踐教學(xué)體系的內(nèi)容與規(guī)劃中提出了“一個(gè)目標(biāo)”、“兩種途徑”、“三大環(huán)節(jié)”、以及“四級(jí)臺(tái)階”的具體步驟。王移芝、林艷琴提出基于“兩段教學(xué)”的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)體系框架。謝芳清、閆大順提出了以素質(zhì)教育為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)體系。王浩、胡學(xué)鋼等提出計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的總體研究與建設(shè)。王志英以國家實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為例,提出實(shí)踐是綜合能力培養(yǎng)的基礎(chǔ),并以此構(gòu)建計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。董瑋、邱建華等以專業(yè)課“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(C語言)”為例給出了建設(shè)實(shí)踐教學(xué)體系的實(shí)踐探索。然而目前還沒有檢索到專門研究軟件學(xué)院工程碩士教學(xué)改革的論文。無論是從傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)與軟件學(xué)院軟件工程專業(yè)的區(qū)別,還是本科生與研究生的區(qū)別來看,針對(duì)軟件學(xué)院工程碩士的教學(xué)改革研究都是十分有必要的,同時(shí)也是迫切的。
4工程碩士的課程體系設(shè)計(jì)策略
我們以IEEE SWEBOK和CC2004SE的知識(shí)體系為主體,結(jié)合中國軟件產(chǎn)業(yè)以及本院的具體實(shí)際情況,設(shè)計(jì)了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院軟件工程專業(yè)的知識(shí)體系,作為我院工程碩士課程設(shè)置和教學(xué)計(jì)劃實(shí)施的依據(jù)。以SEEK為基礎(chǔ),我們對(duì)軟件工程的課程設(shè)置進(jìn)行規(guī)劃。整個(gè)課程設(shè)置可以分為三個(gè)層次,即導(dǎo)論性課程、軟件工程核心課程和其他課程。如圖1所示,該知識(shí)體系定義了7個(gè)知識(shí)體系子類。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)和工程學(xué)基礎(chǔ)屬于導(dǎo)論性課程、其他課程包含了職業(yè)實(shí)踐、領(lǐng)域課程、軟件工具、工程實(shí)踐等四個(gè)子類。
其中計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)定義了軟件工程作為計(jì)算學(xué)科所必需包含的計(jì)算科學(xué)基礎(chǔ)以支持軟件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與建設(shè);數(shù)學(xué)與工程學(xué)基礎(chǔ)提供了軟件產(chǎn)品獲得所需屬性的理論和科學(xué)基礎(chǔ);職業(yè)實(shí)踐則聚焦于軟件工程師以職業(yè)行為從事軟件工程實(shí)踐所必需具備的知識(shí)、技能和態(tài)度;軟件工程核心課程應(yīng)該包含軟件開發(fā)生命周期所涉及到的主要知識(shí)領(lǐng)域;領(lǐng)域課程包含了對(duì)于某個(gè)特定領(lǐng)域軟件工程師應(yīng)該接受的特定教育或經(jīng)驗(yàn);軟件工具定義了從事軟件工作所必需掌握的當(dāng)前主流工具與軟件產(chǎn)品等;工程實(shí)踐則是學(xué)生使用所學(xué)到的知識(shí)從事實(shí)際開發(fā)活動(dòng),提供動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)。
對(duì)于工程碩士來說,大部分同學(xué)經(jīng)過計(jì)算機(jī)本科專業(yè)的學(xué)習(xí),已經(jīng)具備了初步的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)以及數(shù)學(xué)與工程學(xué)基礎(chǔ),因此目前其課程體系建設(shè)如圖2所示,重點(diǎn)是完成軟件工程核心課程教學(xué),并結(jié)合IT界的最新技術(shù)趨勢(shì)設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域課程。教學(xué)改革的核心是如何設(shè)計(jì)軟件工程的核心課程,并指導(dǎo)學(xué)生熟練掌握相應(yīng)的軟件工具,強(qiáng)化他們的實(shí)踐動(dòng)手能力。
5工程碩士開放式教學(xué)體系建設(shè)
對(duì)于如何設(shè)計(jì)軟件工程的核心課程,我們的主要思路是打破原先各子知識(shí)體系間的界線,圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合學(xué)生的工程實(shí)踐,引入課程組的概念,實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的開放式教學(xué)體系。如圖3所示,整個(gè)開放式學(xué)習(xí)體系包含三個(gè)部分:
(1) 設(shè)計(jì)課程組:在理論環(huán)節(jié)采用課程組的概念,集中講授較高層次的、符合碩士生水平的軟件工程的某些重要環(huán)節(jié);
(2) 開設(shè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié):在實(shí)踐教學(xué)中采用做中學(xué)(Learning by Doing或LBD)理念,由指導(dǎo)教師講述軟件工具的具體操作過程,同學(xué)實(shí)際動(dòng)手學(xué)習(xí);
(3) 強(qiáng)化工程實(shí)踐:在工程實(shí)踐中由學(xué)生自主選題,并將LBD中講述的工具在項(xiàng)目整個(gè)生命周期中貫穿使用。
5.1設(shè)計(jì) 課程組
目前我院開設(shè)的高級(jí)軟件工程和本科的軟件工程課程內(nèi)容并沒有太大差別,對(duì)于軟件工程的各個(gè)環(huán)節(jié)面面俱到,但又都比較淺顯,對(duì)于工程碩士的培養(yǎng)顯然是不合適的。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了軟件工程課程組的理念,初步設(shè)計(jì)了以下課程:
(1)“軟件開發(fā)管理”(Managing Software Development)
(2)“軟件系統(tǒng)架構(gòu)”(Architectures for Software Systems)
第一門課程主要針對(duì)以后立志從事軟件工程管理方向的同學(xué),課程針對(duì)IT項(xiàng)目集中闡述如何實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)、資金、工期等各方面的管理;第二門課程主要針對(duì)以后立志從事軟件高級(jí)開發(fā)方向的同學(xué),課程主要講述復(fù)雜軟件系統(tǒng)架構(gòu)層上的設(shè)計(jì),介紹目前通用的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)的模型、表述方法等。這兩門課程對(duì)于軟件工程碩士應(yīng)該至少必修一門。除了這兩門課程,其他軟件工程類的課程包括了設(shè)計(jì)模式、軟件測(cè)試、語言類課程如J2EE、.NET等等,學(xué)生可根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行選修。
5.2開設(shè)實(shí)踐教學(xué)
針對(duì)該課程組,我們開設(shè)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),采用做中學(xué)理念,由指導(dǎo)教師(可以由助教擔(dān)任)根據(jù)事先確定的主題,選用具體工具講述如何使用該工具完成項(xiàng)目開發(fā)的某具體環(huán)節(jié),工具涵蓋了項(xiàng)目管理、架構(gòu)設(shè)計(jì)文檔化以及測(cè)試等軟件項(xiàng)目開發(fā)的主要方面。
對(duì)于軟件工具的選擇,有兩種思路。一種方法是對(duì)軟件工程的不同環(huán)節(jié)分別選擇不同工具,例如項(xiàng)目管理選Project、開發(fā)文檔化選Rational、測(cè)試再選別的工具這樣來做,但結(jié)構(gòu)分散,不利于整體化考慮。另一種是采用套件,完成項(xiàng)目開發(fā)全程的所有操作,目前我們選擇了兩種套件,一是微軟的VSTS,該套件和微軟的Visual Studio開發(fā)平臺(tái)綁定,適合學(xué)習(xí).net開發(fā)框架的同學(xué);另一種是IBM的RSA,該套件和Eclipse開發(fā)平臺(tái)綁定,適合選擇開源J2EE開發(fā)框架的同學(xué)。
5.3強(qiáng)化工程實(shí)踐
大多數(shù)的軟件學(xué)院目前都開設(shè)了專門的工程實(shí)踐環(huán)節(jié),但實(shí)際的效果并不盡如人意。因此我們將工程實(shí)踐環(huán)節(jié)也納入到開放式學(xué)習(xí)體系中,以前面所說的理論以及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)來指導(dǎo)學(xué)生更好地高質(zhì)量完成整個(gè)工程實(shí)踐。
從教學(xué)方法上,工程實(shí)踐應(yīng)盡可能地貼近現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目,除了常見的軟件工程文檔,我們還要求學(xué)生提交過程管理類文檔(軟件開發(fā)合同、會(huì)議記錄、工作日程記錄、合同執(zhí)行報(bào)告:財(cái)務(wù)報(bào)告和開發(fā)過程報(bào)告、個(gè)人總結(jié)、小組總結(jié)等)。
從技術(shù)上,學(xué)生可以自由選題,也可參考工程實(shí)踐題庫中的選題。選題涉及所有領(lǐng)域課程包含的內(nèi)容。要求學(xué)生必須采用實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中介紹的工具全程介入項(xiàng)目開發(fā)的各個(gè)階段。學(xué)院設(shè)立專門的工程實(shí)踐網(wǎng)站提供學(xué)生選題及交流,以及指導(dǎo)教師的監(jiān)督。
從教學(xué)形式上,則注重如何實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型軟件人才的核心能力分析與培養(yǎng),要求學(xué)生運(yùn)用職業(yè)實(shí)踐子知識(shí)體系中的相應(yīng)內(nèi)容,鍛煉學(xué)生的口頭表達(dá)能力、書面表達(dá)能力等。通過學(xué)生的開題演講、采用各種工具完成相應(yīng)的項(xiàng)目文檔、結(jié)題答辯等環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。
從實(shí)踐效果評(píng)價(jià)上,我們制定了一系列的成績考核方法、管理考核信息、分析考核結(jié)果、評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量等措施,實(shí)現(xiàn)完整的考核體系。
6結(jié)論
軟件工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng),在學(xué)科教育與培養(yǎng)面向市場需求的人才方面有著事實(shí)上的矛盾。軟件學(xué)院現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)體系存在著專業(yè)課程設(shè)置定位不準(zhǔn)確、課程實(shí)驗(yàn)師資不足、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容質(zhì)量不高、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和管理落后等問題。根據(jù)軟件工程專業(yè)教學(xué)所面臨的挑戰(zhàn),在充分調(diào)研IEEE SWEBOK和CC2004SE知識(shí)體系的基礎(chǔ)上,針對(duì)軟件學(xué)院的工程碩士,我們提出了軟件工程碩士開放式教學(xué)體系的建設(shè),圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合學(xué)生的工程實(shí)踐,引入課程組的概念,制定了一套較為完整的開放式實(shí)踐教學(xué)實(shí)施計(jì)劃。
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Mathematica
Bertrand Russell’s Manuscripts and Notes for the 2nd Edition
2011,407pp
Hardback
ISBN9781107003279
B. Linsky著
本書是對(duì)哲學(xué)家、邏輯學(xué)家、數(shù)學(xué)家、歷史學(xué)家、社會(huì)評(píng)論家勃蘭特·羅素(1872-1970)關(guān)于《數(shù)學(xué)原理》第2版的手稿和筆記的整理和解讀。
1910年羅素的《數(shù)學(xué)原理》第1版出版,該書促使了數(shù)理邏輯和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展,從而推動(dòng)了信息科學(xué)的進(jìn)步。它成為現(xiàn)代分析哲學(xué)的模型,至今仍然占據(jù)著重要的地位。1925-1927年間,A. N.懷特黑德(Whitehead)和羅素出版了該書的第2版。第2版分為三卷,由劍橋大學(xué)出版社出版,其中包含了第1版的內(nèi)容,同時(shí)增加了由羅素獨(dú)立撰寫的新導(dǎo)論、三個(gè)附錄(附錄A,B和C)和一個(gè)定義列表。雖然新增的這些內(nèi)容只有短短66頁的篇幅,但是它卻完全改變了《數(shù)學(xué)原理》的體系結(jié)構(gòu),有些地方甚至需要深層次地重新思考邏輯的本質(zhì)。在20世紀(jì)60年代后期,加拿大麥克馬斯特大學(xué)(McMaster)的勃蘭特·羅素檔案館得到了羅素的論文,信件及藏書。這些檔案里面包含了羅素在1925年向第2版新增的新導(dǎo)論和三個(gè)附錄的手稿,還有關(guān)于《命題和功能的層次結(jié)構(gòu)》一文的手稿,該文是最后修改《數(shù)學(xué)原理》第2版的主要內(nèi)容。這些文檔展示出羅素非凡的洞察力,如附錄B中羅素嘗試求解有問題的理論“歸納法”。
本書共8章:1.導(dǎo)論;2.關(guān)于第2版的寫作;3.第1版的邏輯;4.記號(hào)和邏輯;5.新版本的改進(jìn);6.在附錄B中的歸納法和類型;7.第2版收到的評(píng)價(jià);8.羅素寫給卡爾納普(Carnap)的定義列表。
本書作者B. Linsky是加拿大阿爾伯塔大學(xué)的哲學(xué)系教授,研究有關(guān)形而上學(xué)的哲學(xué)邏輯領(lǐng)域,出版專著4部,40余篇。2003年開始訪問羅素檔案館,研究羅素手稿和書信,編輯整理羅素關(guān)于《數(shù)學(xué)原理》第2版的筆記和手稿,并寫出一系列的研究論文。
本書適合于研究哲學(xué)、邏輯學(xué)、邏輯數(shù)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的人員閱讀。
陳濤,
博士生
一、計(jì)算思維與離散數(shù)學(xué)
根據(jù)周以真教授的定義,[1]計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念來求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為,包括了一系列廣泛的計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維方法。比如,在解釋一個(gè)看起來比較復(fù)雜的事物時(shí),計(jì)算思維通常會(huì)采用約簡、轉(zhuǎn)化、仿真等思維方法;在處理復(fù)雜的問題時(shí),通常會(huì)采用抽象以及分而治之的思維方法。計(jì)算思維采用多視角、最適合的表示方式來表述一個(gè)問題,或者對(duì)問題的某個(gè)特定方面進(jìn)行建模,從而使問題易于理解和處理。周以真教授認(rèn)為一個(gè)人具備計(jì)算思維能力體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:給定一個(gè)問題,能夠理解其哪些方面是可以計(jì)算的;能夠?qū)τ?jì)算工具或技術(shù)與需要解決的問題之間的匹配程度進(jìn)行評(píng)估,能夠理解計(jì)算工具和技術(shù)所具備的能力以及其局限性;能夠識(shí)別出使用新的計(jì)算方法的機(jī)會(huì);能夠在任何領(lǐng)域應(yīng)用諸如分而治之等計(jì)算策略。
離散數(shù)學(xué)作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課,它所研究的對(duì)象是離散量的結(jié)構(gòu)以及相互間的關(guān)系,其內(nèi)容對(duì)后續(xù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理、數(shù)據(jù)庫原理、人工智能等計(jì)算機(jī)核心課程都具有非常重要的作用。通過學(xué)習(xí)離散數(shù)學(xué),可以培養(yǎng)和提高學(xué)生的抽象思維和邏輯推理能力。而抽象思維和邏輯推理恰恰是計(jì)算機(jī)科學(xué)最常用的思維方法,也可以說是計(jì)算思維的核心所在。因此,離散數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容所蘊(yùn)含的思維方法恰恰體現(xiàn)了計(jì)算思維,另一方面,也可以從計(jì)算思維所包括的思維方法角度重新審視和梳理離散數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容,從培養(yǎng)計(jì)算思維和解決實(shí)際問題兩個(gè)角度展開教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面的研究,更好地進(jìn)行離散數(shù)學(xué)的教學(xué),從根本上解決傳統(tǒng)離散數(shù)學(xué)教學(xué)中所面臨的問題。
二、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的離散數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容改革
在離散數(shù)學(xué)的教學(xué)中,講授的具體知識(shí)點(diǎn)基本都涵蓋了計(jì)算思維中其它基本概念和思維方法。比如數(shù)理邏輯部分就涵蓋了歸結(jié)推理、約簡等常用的思維方法,等價(jià)關(guān)系涵蓋了軟件測(cè)試中常用的樣本點(diǎn)選取的思維方法;代數(shù)結(jié)構(gòu)涵蓋了抽象的思維方法。為了更好地展開教學(xué),針對(duì)離散數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了基本概念和思維方法的抽取,并在實(shí)際教學(xué)過程中將這些計(jì)算思維中的方法傳輸給學(xué)生。例如,在講解數(shù)理邏輯中的歸結(jié)推理方法后,將以偽代碼的形式表達(dá)其算法,并且鼓勵(lì)學(xué)生利用LISP語言完成命題邏輯的歸結(jié)推理算法。同時(shí),在給出歸結(jié)推理算法后,對(duì)算法的復(fù)雜度、完備性、可終止性等問題進(jìn)行簡單論述,從而告知學(xué)生謂詞邏輯本身是不可判定的。下面兩個(gè)表格(見表1、表2)列出了在教學(xué)過程中整理出來的部分教學(xué)知識(shí)點(diǎn)與計(jì)算思維的對(duì)應(yīng)關(guān)系。限于篇幅,在此不一一闡述。
三、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的離散數(shù)學(xué)教學(xué)手段改革
在對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革的基礎(chǔ)上,采用何種有效的教學(xué)手段展開教學(xué),是能否培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的關(guān)鍵。在教學(xué)過程中,主要采用兩種方法:歸納學(xué)習(xí)法和案例驅(qū)動(dòng)法。
所謂歸納學(xué)習(xí)法是通過歸納思維,形成 對(duì)知識(shí)的特點(diǎn)、中心、性質(zhì)的認(rèn)識(shí)、理解與運(yùn)用。在教學(xué)過程中,講解完具體的教學(xué)內(nèi)容后,都會(huì)將其蘊(yùn)含的計(jì)算思維方法進(jìn)行歸納總結(jié),并利用其蘊(yùn)含的計(jì)算思維方法去解決一個(gè)實(shí)際生活中的問題,比如:在講解完代數(shù)系統(tǒng)部分的內(nèi)容后,其蘊(yùn)含的主要計(jì)算思維方法就是抽象,從而可以將有理數(shù)四則混合運(yùn)算、實(shí)數(shù)運(yùn)算和復(fù)數(shù)運(yùn)算等抽象為代數(shù)系統(tǒng)。然后,就可以引入面向?qū)ο蟪绦蛘Z言中的抽象概念,包括類、對(duì)象等,很好地將離散數(shù)學(xué)中的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生所熟悉的編程語言有效地結(jié)合起來。一方面,加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,另一方面,學(xué)生能夠靈活運(yùn)用所學(xué)的計(jì)算思維解釋現(xiàn)實(shí)問題。
歸納學(xué)習(xí)法是從教學(xué)內(nèi)容出發(fā),提煉計(jì)算思維,解決現(xiàn)實(shí)問題的過程。而案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法則是根據(jù)現(xiàn)實(shí)問題,使用計(jì)算思維引出教學(xué)內(nèi)容的過程。在教學(xué)過程中,如果突兀地引入具體的教學(xué)內(nèi)容,而不對(duì)其應(yīng)用場景進(jìn)行闡述,大部分學(xué)生都會(huì)感覺無法理解。為此,引入了案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。例如,在介紹最短路徑算法時(shí),一般先引入旅行商問題,然后利用抽象的思維方法將一些無關(guān)的因素去掉,進(jìn)而構(gòu)建出一個(gè)抽象圖的形式呈現(xiàn)出來的模型,自然地引入了最短路徑算法。同時(shí)在算法介紹過程中,可以對(duì)權(quán)值所表示的含義進(jìn)行解釋,既可以表示時(shí)間也可以表示路長,從而產(chǎn)生兩種不同的路徑。最后可以讓學(xué)生把這一問題推廣到軟件項(xiàng)目管理中關(guān)鍵路徑的處理,激發(fā)更深層次的思考。在講述歐拉圖的時(shí)候,可以類似地展開案例教學(xué)法。首先,給出著名的哥尼斯堡七橋問題,然后利用抽象的計(jì)算思維方法忽略橋的寬度、距離等無關(guān)的因素,從而對(duì)哥尼斯堡七橋問題進(jìn)行建模,自然地得出歐拉圖的定義。
四、結(jié)束語
作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程,離散數(shù)學(xué)為計(jì)算思維能力的培養(yǎng)提供了一個(gè)很好的平臺(tái),也為更好地展開離散數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的組織和教學(xué)方法的改革提供了思路。本文在分析離散數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容和計(jì)算思維的內(nèi)在關(guān)系基礎(chǔ)上,從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段兩個(gè)方面進(jìn)行了一定的探索,將計(jì)算思維的培養(yǎng)有機(jī)地結(jié)合到離散數(shù)學(xué)的教學(xué)過程中。從教學(xué)效果和學(xué)生反饋來說,都取得了顯著的成效。然而,在加強(qiáng)了計(jì)算思維的培養(yǎng)之后,還要求能夠應(yīng)用新的思維方法解決具體的專業(yè)問題,能夠推陳出新,提出新的思維方法。這些方面僅僅依靠離散數(shù)學(xué)的教學(xué)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,需要將計(jì)算思維的培養(yǎng)理念貫穿于各個(gè)專業(yè)課程的教學(xué)過程中。
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姓名: 專業(yè): 所屬系別:
學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名 職 稱:
開題報(bào)告時(shí)間: 年 月 日
論 文 題 目 :小型醫(yī)院業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、擬選課題國內(nèi)、外的研究動(dòng)態(tài)、水平、存在問題,與本人實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐、調(diào)研的關(guān)系,并附主要參考文獻(xiàn):
醫(yī)院的醫(yī)療水平和服務(wù)質(zhì)量一直是國內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn),僅靠增加基礎(chǔ)設(shè)施投入和脫離信息化的管理方法的改進(jìn),是不能從根本上提高醫(yī)院的工作效率、服務(wù)質(zhì)量和管理水平的。醫(yī)院業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的目的就是減輕業(yè)務(wù)勞動(dòng)強(qiáng)度,減少了差錯(cuò),科學(xué)管理藥品,節(jié)省人力,提高醫(yī)院的財(cái)、物管理水平,增加經(jīng)濟(jì)效益,改善患者的就醫(yī)環(huán)境,方便患者就醫(yī)和查詢,提高醫(yī)院的服務(wù)效率和服務(wù)質(zhì)量,提高醫(yī)院的醫(yī)療質(zhì)量和管理水平。所以,一個(gè)現(xiàn)代化的適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的醫(yī)院,除了具備一流的醫(yī)療隊(duì)伍、一流的服務(wù)設(shè)施之外,還應(yīng)具備一流的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。
醫(yī)院業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)不僅能提高醫(yī)務(wù)人員的工作效率和醫(yī)療水平,而且能提高醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量。因此,醫(yī)院對(duì)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)有著強(qiáng)烈的需求。本文介紹了醫(yī)院出入院處、病區(qū)、藥房、藥庫的業(yè)務(wù)流程,在整體分析醫(yī)院各部門以及部門之間的實(shí)際工作業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)之上,結(jié)合管理系統(tǒng)開發(fā)的理念,用VB 6.0作為前端開發(fā)工具,開發(fā)了醫(yī)院業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。目的就是利用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等現(xiàn)代化手段,對(duì)醫(yī)院及其所屬各部門的業(yè)務(wù)進(jìn)行綜合管理。從而為醫(yī)院的整體運(yùn)行提供全面的、自動(dòng)化服務(wù)的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)。全文通過對(duì)業(yè)務(wù)流程的分析以及對(duì)系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)、實(shí)體-聯(lián)系圖(E-R圖)設(shè)計(jì)、關(guān)系模式設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、代碼設(shè)計(jì)、人機(jī)界面設(shè)計(jì)等,詳細(xì)地闡明了本系統(tǒng)開發(fā)的目的、過程及預(yù)期效果。
業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)是一門集管理科學(xué)、信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)為一體的綜合性學(xué)科,研究的是管理活動(dòng)的全過程,以便有效的管理醫(yī)院。
參考文獻(xiàn)
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2、課題擬解決的主要問題,在理論和應(yīng)用方面的意義,完成課題的條件(包括實(shí)習(xí)單位情況)和設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容:
意義:1、為病人提供更好更快、更快的服務(wù),提高醫(yī)院在醫(yī)療市場的競爭力以及吸引更多的病人到本醫(yī)院就醫(yī);
2、人力工資昂貴,迫使醫(yī)院采用計(jì)算機(jī)以提高勞動(dòng)效率;
功能:1、門診掛號(hào):為病人提供就醫(yī)卡方便病人;
2、住院病人管理系統(tǒng):是醫(yī)院可以隨時(shí)了解病人情況;
3、藥房管理系統(tǒng):提高了藥品管理的質(zhì)量,和工作效率;
4、門診醫(yī)生工作站、住院費(fèi)用的管理、病歷管理系統(tǒng)、以及外部接口等。
3、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生選題報(bào)告的評(píng)語:
指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日
4、選題報(bào)告會(huì)評(píng)議組意見:
組長(簽字): 年 月 日
5、學(xué)院審查意見:
1.引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)字廣播等技術(shù)不斷發(fā)展,以互聯(lián)網(wǎng)、無線通信為傳播載體,以傳統(tǒng)媒體內(nèi)容與創(chuàng)新內(nèi)容模式為核心的數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)在全球范圍快速崛起,并正在改變著人們的信息獲取方式和休閑娛樂的形式。
我國的數(shù)字媒體業(yè)近幾年正處于高速發(fā)展時(shí)期,對(duì)于具有較高人文素養(yǎng)、掌握數(shù)字媒體核心技術(shù)并具有藝術(shù)創(chuàng)意能力的復(fù)合型數(shù)字媒體技術(shù)開發(fā)與設(shè)計(jì)人才需求旺盛。四川理工學(xué)院軟件工程專業(yè)是與IT企業(yè)合作辦學(xué)、實(shí)行“3+1”人才培養(yǎng)模式,即學(xué)生前3年在校學(xué)習(xí),第4年在軟件企業(yè)實(shí)習(xí)并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)。為使培養(yǎng)的學(xué)生既有較扎實(shí)的理論基礎(chǔ),又有適應(yīng)人才市場需求的職業(yè)技能,在軟件工程專業(yè)大框架下設(shè)置了數(shù)字媒體技術(shù)方向。
數(shù)字媒體技術(shù)作為一個(gè)寬口徑、以技術(shù)為主、藝術(shù)為輔、技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的新的專業(yè)方向,涉及到不同的學(xué)科知識(shí),因此,我們有必要通過探索與改革人才培養(yǎng)模式、課程體系以及實(shí)踐教學(xué)體系的研討,搭建科學(xué)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺(tái),促進(jìn)軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)整體水平的提升。
2.人才培養(yǎng)目標(biāo)
培養(yǎng)目標(biāo)是制定教學(xué)計(jì)劃、設(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu)、選擇知識(shí)發(fā)展方式以及確定教學(xué)組織形式的依據(jù),也是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)組織與管理、教學(xué)手段、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面改革的基礎(chǔ)和前提。軟件工程專業(yè)數(shù)字媒體技術(shù)方向具有軟件工程與數(shù)字媒體技術(shù)相結(jié)合的特色,注重對(duì)學(xué)生軟件開發(fā)、應(yīng)用能力的培養(yǎng),實(shí)踐性強(qiáng)。結(jié)合我們自身辦學(xué)特色和辦學(xué)條件,我校軟件工程數(shù)字媒體方向人才培養(yǎng)目標(biāo)是:“培養(yǎng)具備計(jì)算機(jī)科學(xué)、多媒體網(wǎng)絡(luò)、軟件工程技術(shù)、信息安全等方面的專業(yè)知識(shí)與技能,具有扎實(shí)的軟件工程和數(shù)字媒體技術(shù)基礎(chǔ)理論、寬厚的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐能力,能夠從事包括新媒體應(yīng)用以及虛擬現(xiàn)實(shí)等在內(nèi)的多媒體技術(shù)開發(fā)、數(shù)字媒體設(shè)計(jì)與創(chuàng)作、計(jì)算機(jī)游戲設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)與網(wǎng)站維護(hù)、信息服務(wù)及數(shù)字媒體管理等工作的創(chuàng)新性技術(shù)人才。”
3.核心課程體系
數(shù)字媒體方向課程體系的建設(shè)以創(chuàng)新性復(fù)合型人才培養(yǎng)為基本指導(dǎo)思想,重視實(shí)踐課程的開設(shè),使學(xué)生所學(xué)習(xí)掌握的方法具有充分的實(shí)效性,真正做到學(xué)有所用,以適應(yīng)未來的工作崗位,成為本行業(yè)和企業(yè)所歡迎的有用人才。課程體系分為軟件工程專業(yè)核心課程模塊、數(shù)字媒體方向核心課程模塊、專業(yè)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)等模塊。
3.1 核心課程
軟件工程專業(yè)數(shù)字媒體技術(shù)方以軟件工程專業(yè)為主線構(gòu)成專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)主干課程。其中,計(jì)算機(jī)與軟件基礎(chǔ)課程有:計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、程序設(shè)計(jì)入門、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、Java程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)庫原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、編譯原理、信息安全技術(shù)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)以及J2EE與中間件技術(shù);軟件工程專業(yè)課程有:軟件工程導(dǎo)論、軟件測(cè)試技術(shù)、需求分析與UML設(shè)計(jì)、軟件項(xiàng)目管理與過程控制;數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)課程有:數(shù)字媒體技術(shù)導(dǎo)論、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)、用戶界面設(shè)計(jì)、視頻音頻制作與處理、數(shù)字影視特技應(yīng)用、高級(jí)游戲特性與游戲引擎、人機(jī)交互技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用、高級(jí)腳本與插件技術(shù)等。對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程開始單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課程和配套的課程設(shè)計(jì)。
3.2 特色課程
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)游戲由計(jì)算機(jī)技術(shù)、藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫以及計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)高度交叉結(jié)合,目的是培養(yǎng)具有扎實(shí)的游戲編程功底和良好的邏輯思維習(xí)慣,具備較強(qiáng)的審美能力和一定的藝術(shù)素養(yǎng),熟悉游戲產(chǎn)品開發(fā)流程,具有一定的策劃能力,能在游戲公司、門戶網(wǎng)站、手機(jī)運(yùn)營企業(yè)、動(dòng)畫公司等單位從事游戲設(shè)計(jì)、游戲開發(fā)、游戲制作、游戲策劃、游戲運(yùn)營等方面工作的富于競爭力與創(chuàng)新精神的高級(jí)復(fù)合型人才。
計(jì)算機(jī)游戲程序設(shè)計(jì)。課程目標(biāo):本課程主要學(xué)習(xí)普及游戲開發(fā)理念,培養(yǎng)游戲開發(fā)氛圍,挑選有潛力的學(xué)生組成開發(fā)團(tuán)隊(duì);傳授游戲開發(fā)中的程序設(shè)計(jì)要素,特別是游戲引擎開發(fā)的基本知識(shí)。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠掌握游戲開發(fā)的基本理念,熟悉游戲開發(fā)的基本技巧和流程,并具備從事游戲程序設(shè)計(jì)工作的基本技能。
虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)字娛樂。課程目標(biāo):本課程主要介紹虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念及其系統(tǒng)組成、相關(guān)的軟件技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用,并介紹了當(dāng)前數(shù)字娛樂的現(xiàn)狀,發(fā)展和一些關(guān)鍵技術(shù)。內(nèi)容包括:虛擬現(xiàn)實(shí)的定義、特性和組成,虛擬世界的創(chuàng)建和管理,虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺計(jì)算,虛擬現(xiàn)實(shí)中的交互技術(shù),虛擬現(xiàn)實(shí)中的聲覺計(jì)算,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),分布式虛擬現(xiàn)實(shí),虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用,與虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)的數(shù)字娛樂技術(shù)。
4.實(shí)踐教學(xué)體系
培養(yǎng)符合時(shí)代需要的創(chuàng)新性人才,就要強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放性和多層次化。基于創(chuàng)新性原則和以生為本原則,結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)和自身教學(xué)特點(diǎn),數(shù)字媒體技術(shù)方向?qū)嵺`教學(xué)體系分為課程實(shí)驗(yàn),專業(yè)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)三個(gè)方面,各實(shí)踐環(huán)節(jié)之問相互協(xié)調(diào)、相互銜接、循序漸進(jìn)。
4.1 課程實(shí)驗(yàn)
依照實(shí)踐能力培養(yǎng)循序漸進(jìn)的原則,根據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)基本能力培養(yǎng)的系列課程,并按照系列課程的復(fù)雜度和規(guī)模設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié),開展了多層次課程實(shí)驗(yàn)教學(xué),根據(jù)學(xué)生的需要和實(shí)踐能力培養(yǎng)的漸進(jìn)規(guī)則,將實(shí)驗(yàn)課安排大學(xué)四年的各個(gè)環(huán)節(jié)。
多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指在實(shí)驗(yàn)大綱與目標(biāo)的規(guī)范基礎(chǔ)上,將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)成基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計(jì)型、研究創(chuàng)新型不同層次的實(shí)驗(yàn)。同一學(xué)生從基礎(chǔ)規(guī)范一綜合設(shè)計(jì)一研究創(chuàng)新這樣難度遞增的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中逐漸進(jìn)行訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力。課程實(shí)驗(yàn)主要包括:手繪訓(xùn)練、視頻特技與非線性編輯、多媒體網(wǎng)頁設(shè)計(jì)、移動(dòng)娛樂軟件開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)娛樂軟件開發(fā)、界面設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)課程設(shè)計(jì)等。
4.2 專業(yè)實(shí)訓(xùn)
專業(yè)實(shí)訓(xùn)作為知識(shí)、能力、綜合素質(zhì)教育的結(jié)合點(diǎn),成為數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)之一。專業(yè)實(shí)訓(xùn)是對(duì)課堂教學(xué)具有延伸作用,是學(xué)生培訓(xùn)職業(yè)能力、熟悉職業(yè)環(huán)境、了解實(shí)際知識(shí)的重要渠道。通過專業(yè)實(shí)訓(xùn),學(xué)生不僅可以把所學(xué)轉(zhuǎn)化為所用,還能使學(xué)生在學(xué)習(xí)操作過程中通過不斷調(diào)整自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)來慢慢適應(yīng)相應(yīng)職業(yè)崗位,鍛煉職業(yè)的能力,為實(shí)習(xí)以及今后走向社會(huì)積累經(jīng)驗(yàn)、打下基礎(chǔ)。
我校軟件工程專業(yè)是校級(jí)專業(yè)綜合改革試點(diǎn)專業(yè),以爭建微軟IT學(xué)院、HP軟件學(xué)院為契機(jī),與知名IT企業(yè)開展深度合作,聯(lián)合培養(yǎng)具有國際視野的軟件開發(fā)、軟件測(cè)試和服務(wù)外包人才。與中軟國際、Tarena(達(dá)內(nèi))科技等十多家IT企業(yè)聯(lián)合建立了實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地、就業(yè)基地。
4.3 畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)
畢業(yè)實(shí)習(xí)是學(xué)生將前期學(xué)習(xí)到的知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中,真正了解、感受未來的工作,鍛煉自己各方面的綜合能力。真正實(shí)現(xiàn)與行業(yè)需求的專業(yè)實(shí)踐能力對(duì)接。能勝任相應(yīng)崗位的工作,從而積累工作經(jīng)驗(yàn),為就業(yè)做準(zhǔn)備。為了增強(qiáng)學(xué)生和指導(dǎo)老師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)及畢業(yè)實(shí)習(xí)的重視,提高畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的質(zhì)量和提高學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)及畢業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)獲得的實(shí)踐能力,也為緩解畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間(論文)不足,筆者將畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)有機(jī)結(jié)合,實(shí)行“畢業(yè)實(shí)習(xí)+畢業(yè)設(shè)計(jì)”相結(jié)合的模式,學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容來自于畢業(yè)實(shí)習(xí),并且畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要將畢業(yè)實(shí)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行一定的升華,除體現(xiàn)學(xué)生四年來所學(xué)知識(shí)綜合之外,還要體現(xiàn)出學(xué)生的創(chuàng)新能力與科研能力,達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型人才的標(biāo)準(zhǔn)。
5.結(jié)束語
通過對(duì)國內(nèi)外數(shù)字媒體技術(shù)相關(guān)專業(yè)及方向的調(diào)研,基于創(chuàng)新性人才培養(yǎng)目標(biāo),建立了相關(guān)的核心課程和多層次實(shí)踐教學(xué)體系,融合專業(yè)技術(shù)、實(shí)踐教學(xué)、校企合作共同培養(yǎng)為一體的軟件工程數(shù)字媒體特色專業(yè)方向的知識(shí)體系,著力培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)與技術(shù)交叉結(jié)合的數(shù)字媒體制作與開發(fā)能力和職業(yè)素質(zhì),進(jìn)而使得學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、科學(xué)素養(yǎng)、藝術(shù)感悟、專業(yè)知識(shí)、創(chuàng)新能力、工程能力和職業(yè)素質(zhì)都得到全面均衡的發(fā)展,以增強(qiáng)他們?cè)跀?shù)字媒體行業(yè)就業(yè)的競爭能力。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1672-5913 (2007) 24-0062-03
1引言
“離散數(shù)學(xué)課程”是介紹“離散數(shù)學(xué)”各分支的基本概念、基本理論和基本研究方法、研究工具的基礎(chǔ)課程,現(xiàn)已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程,IEEE&ACM的CC2001教程更是以十分顯著的方式強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。離散數(shù)學(xué)課程所涉及的概念、方法和理論,大量地應(yīng)用在"數(shù)字電路"、"編譯原理"、"數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)"、"操作系統(tǒng)"、"數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)"、"算法的分析與設(shè)計(jì)"、"軟件工程"、"人工智能"、"多媒體技術(shù)"、"計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)"等專業(yè)課程以及"信息管理"、"信號(hào)處理"、"模式識(shí)別"、"數(shù)據(jù)加密"等相關(guān)課程中;它所提供的訓(xùn)練,十分有益于學(xué)生概括抽象能力、邏輯思維能力、歸納構(gòu)造能力的提高,十分有益于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、完整、規(guī)范的科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。這些能力與態(tài)度是一切軟、硬件計(jì)算機(jī)科學(xué)工作者所不可缺少的。離散數(shù)學(xué)課程所傳授的思想和方法,廣泛地體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的諸領(lǐng)域,從科學(xué)計(jì)算到信息處理,從理論計(jì)算機(jī)科學(xué)到計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),從計(jì)算機(jī)軟件到計(jì)算機(jī)硬件,從人工智能到分布式系統(tǒng),無不與離散數(shù)學(xué)密切相關(guān)。
2離散數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容
由于計(jì)算機(jī)無論多么先進(jìn),都只能處理有限的離散數(shù)據(jù),正因?yàn)槿绱耍攀沟秒x散數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)有了莫大的聯(lián)系。那么,是不是所有研究離散結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)都?xì)w于離散數(shù)學(xué)呢?基于各種原因,許多具有離散結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué),并不一定屬于離散數(shù)學(xué)。離散數(shù)學(xué)可以說是和計(jì)算機(jī)一起發(fā)展起來的學(xué)科,是一門新興的學(xué)科,對(duì)于究竟什么屬于離散數(shù)學(xué),人們也沒有完全一致的看法。如同我們的教材,把數(shù)理邏輯、集合論、群論、圖論都?xì)w為離散數(shù)學(xué)。另外,不少學(xué)者把組合學(xué)、計(jì)數(shù)、排列也歸為離散數(shù)學(xué)。其實(shí),數(shù)學(xué)本一家,精確劃分沒有必要。但我認(rèn)為,離散數(shù)學(xué)的核心應(yīng)是組合數(shù)學(xué)和圖論。只可惜,我們的教材中幾乎沒有組合數(shù)學(xué),這一點(diǎn),實(shí)在是一大缺憾。
離散數(shù)學(xué)包括的教學(xué)內(nèi)容,對(duì)每一個(gè)從事計(jì)算機(jī)技術(shù)的人都要求掌握和了解。因?yàn)樵谛问阶C明、驗(yàn)證、密碼學(xué)的研究與學(xué)習(xí)中要有理解形式證明的能力;圖論的概念被用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)語言的編譯系統(tǒng)等領(lǐng)域;集合論的概念、關(guān)系代數(shù)等在軟件工程和數(shù)據(jù)庫中也會(huì)用到。總之,為了適應(yīng)計(jì)算技術(shù)的要求及將來的發(fā)展,學(xué)生需要對(duì)離散結(jié)構(gòu)有比較深入的理解。
3離散數(shù)學(xué)的教學(xué)方法
離散數(shù)學(xué)作為一門計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課,往往開設(shè)的比較早,所以很多同學(xué)在學(xué)習(xí)這門課的時(shí)侯還缺乏對(duì)其價(jià)值的認(rèn)識(shí)。再加上對(duì)數(shù)學(xué)的敏感性,所以很排斥它。如何教好這門課,除了讓學(xué)生對(duì)這些內(nèi)容感興趣外,還要讓他們對(duì)其在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用有些感性認(rèn)識(shí)。因此,在介紹離散數(shù)學(xué)的每一分支時(shí),都要分三步走:
第一,先要了解這一分支的悠久歷史;
第二,學(xué)習(xí)它的基本概念、基本理論和基本研究方法;
第三,了解它在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用。
(1) 各分支的悠久歷史
數(shù)學(xué)推理與邏輯之間,有著密切的聯(lián)系,早在兩千多年前的古希臘,就有了邏輯學(xué)的萌芽。不過那時(shí)的邏輯稱為古典邏輯,屬于哲學(xué)的范疇。數(shù)理邏輯誕生于十九世紀(jì)中葉,源于古典邏輯。
群論誕生于十九世紀(jì)二十年代,由法國天才數(shù)學(xué)家伽羅華創(chuàng)立。有趣的是,他創(chuàng)立群論的目的是為了解決高次方程求根問題,如果他知道群論與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)學(xué)科聯(lián)系如此緊密,一定會(huì)驚嘆不已。
圖論最早起源于一些數(shù)學(xué)游戲,相信對(duì)數(shù)學(xué)感興趣的同學(xué)一定都聽說過哥尼斯堡的七橋問題。圖論與幾何不同,幾何討論圖的長短大小,而圖論是討論圖的邊和頂點(diǎn)之間的位置關(guān)系,正因?yàn)槿绱耍R布尼茲把她稱為“位置幾何學(xué)”。圖論的問題非常有趣,往往答案很簡單,但卻非常非常難以想到。尤其是其分支拓?fù)鋵W(xué),更是如此。你知道九聯(lián)環(huán)也是圖論問題嗎?
集合論起源于十六世紀(jì)末期,開始是為了追尋微積分的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),后來,德國的數(shù)學(xué)家康托教授發(fā)表了一系列有關(guān)集合論的文章,奠定了集合論的基礎(chǔ),集合論也從此發(fā)展起來。現(xiàn)在,集合論已經(jīng)滲透到泛函、概率、函數(shù)論等各門學(xué)科。
(2) 各分支的基本概念、基本理論和基本研究方法
數(shù)理邏輯又名符號(hào)邏輯,是一門用數(shù)學(xué)方法研究推理過程的科學(xué)。主要目的在于探索出一套完整的規(guī)則,按照這些規(guī)則,就可以確定任何特定論證是否有效。這些規(guī)則,通常稱為推理規(guī)則。在邏輯學(xué)中,與其說注重的是論證本身,不如說注重的是論證形式。
集合論主要研究了集合的基本概念和運(yùn)算,關(guān)系的基本概念以及全序、偏序等概念,函數(shù)的定義與性質(zhì)。重點(diǎn)研究了關(guān)系矩陣和關(guān)系圖的表示,關(guān)系的性質(zhì)及判別方法;復(fù)合關(guān)系和逆關(guān)系的概念及其求法,關(guān)系的自反、對(duì)稱、傳遞閉包的概念及其求法;等價(jià)關(guān)系的判定與相關(guān)等價(jià)類的求法、偏序關(guān)系的判定以及哈斯圖的表示法。
代數(shù)系統(tǒng)部分需要了解代數(shù)系統(tǒng)以及同態(tài)、同構(gòu)的概念,掌握代數(shù)系統(tǒng)運(yùn)算的性質(zhì)及各種特殊元素,幾種特殊代數(shù)系統(tǒng)的判定及其性質(zhì)和簡單運(yùn)算。
圖論部分了解有關(guān)圖的基本概念、圖的同構(gòu),掌握?qǐng)D的表示方法,歐拉圖及哈密頓圖的判別方法,最小生成樹的求解方法。
(3) 各分支在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用
數(shù)理邏輯的學(xué)習(xí),可以在形式證明、驗(yàn)證、密碼學(xué)的研究與學(xué)習(xí)中增強(qiáng)理解形式證明的能力;用關(guān)系代數(shù)、謂詞邏輯研究數(shù)據(jù)庫等。
集合論的概念、關(guān)系代數(shù)等在軟件工程和數(shù)據(jù)庫中也會(huì)用到。
圖論的概念被用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)語言的編譯系統(tǒng)等領(lǐng)域;近期,還研究用圖論研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和死鎖問題。
在計(jì)算機(jī)發(fā)展初期,利用命題邏輯,布爾代數(shù)理論研究開關(guān)電路,從而建立起一門完整的數(shù)字邏輯理論,對(duì)計(jì)算機(jī)的邏輯設(shè)計(jì)起了很大作用。在近期,利用代數(shù)結(jié)構(gòu)研究編碼理論,利用謂詞邏輯研究程序正確性問題,利用能行性理論(如遞歸函數(shù)論)研究計(jì)算機(jī)中的可計(jì)算性理論。
4離散數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)
作為計(jì)算機(jī)系的一門課程,離散數(shù)學(xué)有與其它課程相通相似的部分,當(dāng)然也有它自身的特點(diǎn),現(xiàn)在我們就這門課的特點(diǎn)做一個(gè)簡要的分析。
(1) 定義和定理多
離散數(shù)學(xué)是建立在大量定義上面的邏輯推理學(xué)科。因而對(duì)概念的理解是我們學(xué)習(xí)這門學(xué)科的核心。在這些概念的基礎(chǔ)上,特別要注意概念之間的聯(lián)系,而描述這些聯(lián)系的實(shí)體則是大量的定理和性質(zhì)。
離散數(shù)學(xué)的定義主要分布在集合論的關(guān)系和函數(shù)部分,還有代數(shù)系統(tǒng)的群、環(huán)、域、格和布爾代數(shù)中。一定要很好地識(shí)記和理解。
(2) 方法性強(qiáng)
離散數(shù)學(xué)的證明題中,方法性是非常強(qiáng)的,如果知道一道題用怎樣的方法證明,很輕易就可以證出來,反之則事倍功半。所以在平常復(fù)習(xí)中,要善于總結(jié),那么遇到比較陌生的題也可以游刃有余了。
(3) 有窮性
由于離散數(shù)學(xué)較為“呆板”,出新題比較困難,不管什么考試,許多題目是陳題,或者稍作變化得來的。“熟讀唐詩三百首,不會(huì)做詩也會(huì)吟。”因此,要學(xué)好離散數(shù)學(xué),就應(yīng)該在平時(shí)多做些題目,強(qiáng)化對(duì)知識(shí)的理解。
5 結(jié)束語
以上是我關(guān)于離散數(shù)學(xué)這門課的一點(diǎn)教學(xué)心得,幾輪的教學(xué)下來,我深深覺得我們要注意培養(yǎng)學(xué)生掌握獲取知識(shí)、科學(xué)研究和發(fā)現(xiàn)新知識(shí)三種方法。在傳授知識(shí)的過程中,要教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法和研究問題的方法,同時(shí)還要通過課內(nèi)課外的各種教學(xué)活動(dòng)來提高學(xué)生的能力,培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)。關(guān)于離散數(shù)學(xué)這門課程,可以讓學(xué)生完成離散數(shù)學(xué)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用的相關(guān)論文,內(nèi)容選擇
• 可以是下列應(yīng)用介紹之一:
C 群與編碼.
C 鴿籠原理(pigeonhole principle)
C 傳遞閉包和Warshall 算法
C 布爾代數(shù)和電路設(shè)計(jì)
C 圖和運(yùn)輸網(wǎng)
C 半群與機(jī)器簡化
C 使用數(shù)論理論解釋公共密鑰技術(shù)(public key cryptography)
• 可以是離散數(shù)學(xué)難題, 如: 較難的思考題的解答
• 可以是與離散數(shù)學(xué)有關(guān)的趣味問題的考察
• 可以是任何您高興研究的離散數(shù)學(xué)相關(guān)問題
這樣,才能將僵化的知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來,才能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力,從而使學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到它的重要意義。
Talk About Discrete mathematical Teach And Study
Abstract: This paper discusses the important of Discrete Mathematics mainly from there aspects: teaching methods
teaching content and how to study. Based on this, Author proposes combine knowledge and ability, stimulating students' interest in learning and improves student’s creativity.
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參考文獻(xiàn)
[1] 徐潔磐,惠永濤編著. 離散數(shù)學(xué)及其在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用[M]. 北京:人民郵電出版社,1988.
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