时间:2023-03-14 14:50:42
导语:在物联网导论课程论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
河南教育学院重点学科研究论文专栏
(1)基于dijkstra算法的优化多节点网络最短路径求解的实验分析 张晶 王峥
(5)基于rfid物联网系统的epc识别技术 朱保锋 贵琦
(8)实轴上连续函数的加权逼近 李红伟
(11)第二类切比雪夫型和式方程的研究 凌明灿 吴康
(14)乘积型常系数递推关系的若干研究 张上伟 吴康
(18)直流数字毫伏表作平衡指示仪的电桥灵敏度 山灵芳
(20)基于非平衡电桥的铂电阻温度特性研究 李潇云 颜鹏津 屠华
(23)基于b/s的网上中小学教师信息技术考核系统 王泽民 周宇
(26)基于无线传输技术的数字化教室的设计 宋艳 黄留锁
(29)基于lsb的信息隐藏技术研究与应用 蔡正保
(32)isa server在图书馆中的应用 李宁
(35)企业信息化和工业化融合网络传输平台研究 牛立新
(39)国内组织公民行为研究进展 陶威
(42)情绪场景性图片的事件相关电位研究 付亚楠 许远理
(45)把数学建模思想渗透到高等数学教学中去 闫天增 王涛
(47)工科院校物理学基础课课程设置改革的研究 富笑男 刘琨 罗艳伟 符建华 康广生
(53)显微数码互动系统在细胞生物学实验教学中的实践 韩鸿鹏 邢文会 郝青梅 杨雪 王丁 张丽琴
体育经纬
(56)中国竞技网球的发展演进及特征研究 张喆 陈治 王崇喜
(61)从北京到伦敦:中国男子篮球队攻防能力对比分析——兼论“后姚明时代”中国男篮发展对策 孙文平 张振东 黄迎乒
(65)核心竞争力视域下职业体育俱乐部经营能力解析 赵广涛
(69)促进女大学生体质健康水平持续提高的初步研究 李国立
(73)大学生体育锻炼常见问题及对策 刘钧珂
(76)体育锻炼对大学生体质健康的影响 李小莉
(79)不同类型街舞对中老年人健康状况的影响 王亚君
(82)河南省传统体育文化遗产在学校体育教学中的传承研究 刘海超
(87)构建终身体育体系障碍条件的分析及相关对策研究 郑先常
无
(90)学术论文投稿选择期刊的几点建议 郭海鸥
【关键词】电信专业 物联网技术 校企合作 教科研
近几年来,电子与信息技术专业(以下简称电信专业)在市场经济与产业转型升级的大潮中遇到前所未有的冲击,传统的岗位操作工严重饱和,新岗位设置不明朗,招生人数连年滑坡。与此同时,以专业结构与产业结构吻合度为重点的市场调研在全省职业教育界广泛开展,从2011年下半年开始,我们团队进行了大量的行业企业调研、同类学校走访、专家咨询,进行了多次研讨,抓住无锡物联网发展机遇,确立了在电信专业建设中嵌套物联网技术的新思路,着力打造电信专业升级版。同时,人才培养方案、课程体系、教学模式、教学评价、师资建设、校企合作、基地建设等方面也逐步完善,提高了电信专业适应新形势、新技术的能力,更大程度符合区域经济发展和产业结构的调整,使专业焕发出新活力,为电信专业的内涵建设积累了一些实践经验。
一、电信类专业嵌套物联网技术的可行性分析――市场给力
物联网的概念早在1999年就被提出,是在互联网的基础上,利用RFID技术、传感网络(WSN)技术、GPS卫星定位技术、M2M物物数据通信技术等现代信息技术手段,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。
电信类专业中涉及的物联网相关技术比较多,尤其是传感器技术和通信技术应用广泛。最近几年,物联网的发展为产业结构调整注入了活力,物联网超过一半的标准采用无锡创造,物联网技术与应用产业成为无锡的一个热点,也必然会成为新一轮社会发展的一个增长点。目前而言,物联网尚处于产业化初期,对于人才的需求体现出高端性,研发和设计人才需求量比较大,但随着近期智能交通、智能环保、智能安防等应用项目不断催生,系统安装、调试、维护等方面的一线技能人才需求量也在逐步增加。所以,电信类专业与物联网技术匹配度还是比较高的,无锡物联网技术的蓬勃发展为电信类专业毕业生提供了一个前所未有的就业机遇。
二、专业建设以校企合作为平台――善借外力
专业建设的传统做法是通过市场调查,先确定人才培养的目标和模式,组织教师研讨构建课程体系,然后购买各种实训设备,最后派教师参加培训学习,开发课题,组织教学。这样一种按部就班的专业建设方式看似有条不紊,但实施起来很难完全对接,由于物联网技术的特殊性,目前各厂家的实验实训平台很难与课程体系完全符合,教师参与的各类培训也很难与要构建的课程完全吻合,教师感到力不从心,甚至无从下手。对于一个新的专业方向来讲,首要任务应该是解决开什么课(教什么)和以什么形式上课(怎么教)的问题。职业教育具有明确的职业价值取向和职业特征,以及较强的职业定向性和针对性。“校企合作,工学结合”是目前我国职业教育改革发展的方向,是实现职业教育人才培养目标的重要途径。探索校企合作共建专业的体制机制已成为专业建设的必由之路。结合几年来的专业实践,我们认为:专业建设应以校企合作为平台,要善借外力,借力使力。
我们成立了包括政府、企业、行业、专业专家在内的专业建设指导委员会。定期组织讨论交流,集聚本专业的专家和高技能人才为专业建设把脉领航,按照企业用人标准设置专业学习内容和课程标准,市场有什么,我们开什么;市场缺什么,我们添什么;市场淘汰了,我们就不学。初步形成了学校与行业、企业、研究机构及社会其他组织共同建设本专业的良好局面。
2011年,我校作为成员单位,加入无锡物联网职教集团,以无锡中电科物联网创新研发中心为理事长单位,江南大学物联网工程学院和美新微纳传感系统有限公司等8家单位为副理事长单位,此举也为校企合作、专业教师培养等建立了很好的平台。2012年物联网职教集团积极发挥在高职人才培养体制改革中所起的重要作用,探索创新校企合作模式,深化工学结合人才培养路径。与企业签订长期合作协议,学生定期到企业进行工学结合顶岗实习:无锡海力士半导体与我校签订长期合作协议,每年为我校提供6万元的建设基金用于“海力士订单班”的学生奖学金和发展基金;无锡红光微电子公司每年接收我校两批电信专业学生下厂顶岗实习。2012年,我校又和无锡泛太科技有限公司合作,校企共建了物联网基础实训室、物联网综合实训室、物联网开发实训室,涵盖智能家居、智慧农业、智能物流、智能交通等物联网领域。双方互派学员,企业提供数据源代码,学校引进技术,开发产品,教学内容贴近市场、贴近生活、贴近实际。
另外,我们积极以亚太经合组织(APEC)实训基地(无锡市公共技能实训基地)为依托,研究校外基地建设的配套问题,研究校内外实训基地的相互补充和相互完善机制,定期组织教师学生去该基地实训,近距离感受物联网技术。
三、专业建设以教科研为突破口――提升内力
教什么、怎么教的大方向问题解决了,如何让各部分内容有题可做、有机组合、有效衔接呢?这就是内涵建设。必须找到专业建设的突破口,只有找到突破口后,专业建设思路才会更加清晰,建设任务才会更加明确,建设过程才会更加快速。苏霍姆林斯基说:“如果你想让教师的劳动成为他们幸福的生活,使一节节课不至于成为教师单调乏味的义务,那么你就把教师们引到从事教育科研的幸福道路上来。”教师群体的专业生活方式,决定着专业高度。
第一是优化人才培养方案。通过物联网产业重点领域及人才需求的现状分析,明确物联网技术工作领域,研究物联网背景下本专业在学习领域与工作领域的关系,研究本专业的核心能力和核心课程。物联网应用技术方向除了学习公共基础课和专业基础课程以外,还要系统学习专门化方向课程:物联网技术导论、传感器原理及应用、单片机技术及应用、EDA技术、RFID原理与应用、物联网通信技术、无线传感网原理及应用等。在人才培养方案的重新构建中,着重注意以下四点:一要“有眼光”,通过市场调研,研究物联网技术与电子技术的衔接点和衔接面,在原有专业基础上科学规划,提高专业对于物联网产业化初期的适应性,提高专业发展对于物联网发展的前瞻性。二要“促就业”,要根据物联网人才培养的要求,研究相应的岗位能力,解析相应岗位的能力与学生核心能力的关系,促进学生就业竞争力的提升。三要“优课程”,人才培养方案是专业建设的文本性资料,其涉及的内涵要求关键体现在课程设置上,因为物联网技术的嵌套,课程改革的力度必将加大,课程的选择和课程内容的选择至关重要。以基础课程、实践课程、主干课程、课程排序四个方面为维度研究电子类专业新的课程体系,研究课程内容、实施时间、课程深度、课程难度的关系,提高课程设置的科学性和管理的有效性。四要“会变通”,目前无锡的制造业市场已处于转型升级的关键时刻,人才培养的规格肯定要顺应市场规律发生变化,在执行这个方案的过程中,一定要确保方案的实时性。
第二是自主开发校本教材。传统的实训设备和教学资料已不能满足现行教学要求,我们针对物联网感知层、传输层、应用层的不同技术特征和相互之间的联系,结合自主要求,努力开发教学讲义。具体说就是由借鉴无锡泛太的产品转向自主开发实验实训项目产品。在整个开发过程中,先科学分析人才培养目标、课程体系,确定实验实训平台的功能需求,同时大力参与企业项目,进行剖析转换,孵化生成,使之适合教学需求。在此基础上组织专家和教师确定实验实训项目的功能、实训项目名称、教学组织形式等具体内容。目前已经在智能交通和智能物流两块全面铺开,这种做法也解决了许多长期困扰职教专业发展的问题,如课程体系与实训平台不吻合、教学脱离实际、兼职教师难聘任等问题。
第三是全员参与课题研究。依托名师工作室的支撑,鼓励全体教师通过专项课题研究解决自身发展的“高原”现象,要求每位教师主持或参与至少一项校级课题,2012―2013年度无锡市教师教科研专项课题“电子与信息技术专业中嵌套物联网技术的实践研究”(课题编号:2012WXJYD6)成功结题,多位教师的论文在各级各类评比中获奖。这些“接地气”的措施不仅让教师们增强了教科研能力,更主要是拓宽了他们的专业知识面,增强了驾驭本专业知识教学的能力,课堂教学有题可做,得心应手。
四、形成合力,充分激发专业活力
专业建设的过程是辛苦的但也是快乐的。通过两三年来的共同努力,市场―学校―企业―教师―学生五位一体,形成了推动专业发展的强大合力,这种在电信专业教学中嵌套物联网技术的专业教学模式逐渐得到了学校、企业、行业和社会的认可,呈现出教学有实际项目、学习有可行目标、实训有配套基地、就业有对接市场的蒸蒸日上的好势头。本专业也因此激发出新的活力,近两年毕业生就业率连创新高,社会效应不断扩大,招生呈现上坡趋势。在2013无锡市职工技能大赛中,我校青年教师参加物联网智能家居项目,获得一等奖。2013年6月,电子与信息技术专业成功创建江苏省中职品牌专业,使我们的专业建设上了一个新的台阶。在当前中高职并存的局面下,我们也在研究不同层次类似专业建设之间的衔接和沟通问题,明确了通过合适的内容与方式来进行衔接与沟通,科学定位,合理配置项目资源。今年除了原定计划外,又和无锡城市学院确定举办“3+3”的中高职衔接的现代职教体系试点项目,我校申报的物联网应用技术专业(专业代码:590129)也被批准为江苏省五年制高等职业教育新增专业。“一分耕耘,一分收获”,我们坚信,电信专业建设的道路必定会越走越宽广。■
【参考文献】
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[3]周稽裘.现代职业教育要突出强调转型发展[J]. 江苏教育,2013(44):21-23.
《科学资讯》2012年第19期《电子与信息技术专业“三段式”校企联动人才培养模式》一文指出:“三段式”校企联动人才培养模式通过三大阶段、四个步骤来完成。
根据国家新闻出版广电总局《出版专业技术人员职业资格管理规定》《出版专业技术人员继续教育暂行规定》(新出政发[2010]10号)的规定,出版专业技术人员每年接受继续教育不得少于72学时。编辑人员主要通过参加新闻出版总署、省(区、市)新闻出版行政部门委托其认定的教育培训机构组织举办的培训班和参加省级以上(含省级)新闻出版行政部门认可的继续教育活动,完成相应的继续教育培训。以新闻出版总署教育培训中心为例:2013年培训计划中有29期短期培训班和2期远程教育培训;2015年总局教育培训项目计划(新闻出版方面)有140期短期培训班,培训时间1~15天不等;截至2016年11月底,总局培训中心2016年共举办各类培训班80期(含远程培训),另外,2016年完成了3期出国(境)培训项目计划。
一、编辑继续教育体系的现状和问题
总体而言,现有继续教育模式保证了出版企业培训机制的基本规范运转,有利于出版行业与人才培养的可持续性发展。但是,也存在一定的问题。大部分编辑都背着一系列任务额,所以编辑的工作状态往往饱和度较高,时间紧、任务重。参加继续教育就需要寻找时间和效率的平衡点,必须得到人事部门通知后逐级向上申请,获得审批后方可参加。这种培训,时常成为“临时抱佛脚”的行为,受时间和机会局限,培训内容的匹配度和可选择性都不高。而远程网络培训,虽然可由编辑自主选择学习时间,但课程数量有限、更新较慢,学员无法与教师或同期学员之间进行实际交流。总之,受时间、空间的限制和编辑本职工作的影响,传统继续教育无法完全满足编辑继续教育培训的需求。而翻转教学,就能够解决这一难题。
二、什么是翻转教学
?近年来,国内对于“翻转教学”的译介和研究相当热烈。梳理一下翻转教学的历史,如下。首先是理论史。“翻转教学”来自美国。据悉,美国迈阿密大学的几位教授在“经济学入门”课程中使用了“翻转教学”的概念。2000年,莫林•拉赫(MaureenLage)、格伦•普莱特(GlennPlatt)和麦克•特雷利亚(MichaelTreglia)发表了题为“InvertingtheClassroom:AGatewaytoCreatinganInclusiveLearningEnvironment”的论文,介绍了该校“翻转教学”的情况。同年,韦斯利•贝克(J.WesleyBaker)在第11届大学教学国际会议上发表了“Theclassroomflip:usingwebcoursemanagementtoolstobecometheguidebytheside”的论文。在此基础上,逐渐形成了“翻转教学”的用语——“FlippedClassModel”。简单理解,翻转教学就是翻转课堂教学模式的简称。翻转教学以互联网信息技术为存在基础,以视听型(如视频/PPT展示)等在线微课为基本授课形式,以学生自主学习为主,并以师生线上互动为补充。其次是实践史。2006年萨尔曼•可汗创办了一家非营利教育机构——可汗学院,利用网络影片免费授课。2007年,美国科罗拉多州林地公园高中(WoodlandParkHighSchool)的化学老师乔纳森•伯尔曼(JonathanBergmann)和亚伦•萨姆斯(AaronSams)开始采用“翻转教学”模式,把课堂实时讲解与PowerPoint软件演示相结合的教学视频上传到网络,形成在线教学课程供学生下载学习,解决了为因故缺课的学生补课的问题。与此同时,加拿大学者大卫•科米尔(DavidCormier)首次提出了慕课(MOOC)一词——MassiveOpenOnlineCourse的缩写,即:大规模、开放、在线、课程。2008年,加拿大学者乔治•西蒙斯(GeorgeSiemens)和史蒂芬•道恩斯(StephenDownes)发起了慕课运动。2011年,斯坦福大学尝试开设了3门网络在线课程。2012年2月,在线学习盈利性网站优达学城(Udacity)诞生。2012年4月,斯坦福大学教授达芙妮•科勒(DaphneKoller)和安德鲁•恩格(AndrewNg)创立了免费在线公开课平台Coursera。2012年5月,哈佛大学与麻省理工学院联合创办了旨在为全世界的学生提供免费课程的非盈利性网站edX。2014年5月,edX宣布新增15所高校的在线课程项目。2014年7月,全球最大在线课程联盟Coursera发力中国市场。目前,翻转教学正在风靡全球,改变着21世纪世界教育界的模式,影响着越来越多的人。
三、翻转教学的优势和意义
《零边际成本社会》中写道:“新的协作教学法在世界各地的学校和团体都得以应用。该教育模式把学生从传统教室封闭的私有空间中解放出来,让他们在多个开放式的共享空间、虚拟空间、公共场所和生物圈中学习。”萨尔曼•可汗也在书中分享道:“科技进步还提供了另一个潜在的好处:互联网让教育唾手可得,无论是知识还是机会都能更加公平地被人们获取。高质量的教育并不一定要依赖校园,贫富差距也不会导致教育资源的非平均分配,世界各地的学生都可以像比尔盖茨家的孩子一样接受同等的优质教育。……随着我们的世界越变越小,人与人之间的联系会变得越发紧密,整个世界就会变成一所巨大无比的学校。”2013年全球首富卡洛斯•斯利姆•埃卢评论说:“萨尔曼•可汗找到了一个最好、最经济的方法,它可以为全人类提供高质量的教育,提高人们的创造力和创新能力,包括世界上那些最贫困的穷人。”简而言之,翻转教学可以形成一种完全无国界的全球性课堂。
未来出版业从业人员,只有适应“互联网+”时代,才能与时俱进,提升自身内在素质,从而满足行业发展的要求。今天的编辑继续教育体系,可以借鉴翻转教学的实践经验,探索具有“互联网+”特色的新型模式。
1.办学思想
以“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念为指导思想。以“昌明教育、传承文化”为宗旨。以翻转教学为主、传统继续教育为辅,两者互为补充。以国内高校、行业资源为主,以国际高校、行业资源为辅,两者相结合构成基本办学资源。办学思想和培训目标,应充分贯彻绿色发展理念,培养具备系统的编辑出版学理论素养与实践技能、拥有精深的专业知识和广博的相关知识、适应互联网发展需求的编辑出版专业人才,从而全面推动和促进出版从业人员的职业化、国际化。最终致力于让中国编辑成为全球出版行业所需的核心人才,让出版成为永续发展的百年大业。
2.办学举措
编辑继续教育新模式,应学习世界一流大学的办校风范,吸收翻转学院的教学经验,充分集中政府、高校、企业以及其他资源,发挥“互联网+”时代的社交红利;应以出版职业规划为导向,并适合互联网时代需求,将继续教育与终身教育相结合,致力于培养国际化编辑人才的新型教育生态系统,建成兼容并包、循环发展的出版大学堂。这种教育新模式,不仅以原岗位职业为基础,更要以通识教育与精英教育共举、终身学习与职业学习并行、传统教育与翻转教学互补为基本原则,以国内全行业为基础平台、国际资源为补充,进行开放式培养,设立全方位的编辑培训基础体系。从内部来讲,分三个层次:一是出版企业内部。主要建设完善的企业内部培训制度体系,并把企业内部培训作为企业年检的考核标准之一。具体措施如下:对编辑人员实行师徒制、建立管理与使用书稿档案馆、资本与财务运作透明化、初步实践项目合弄制、定期举办专家座谈会、由读者服务中心带动实时读者交流会、建立国内市场畅销书图书馆、建立国际学术经典图书馆、建立工具书图书馆、组织全员阅读周分享活动、市场调研分析会等等。二是相关行业合作。以企业品牌类型为主要分类依据,组成典型企业小组,通过同一小组或者不同小组成员间的人员交换培训,不断优化行业整体培训机制。三是国内。以中国社会科学院、中国科学院、中国编辑学会、中国出版协会、中国翻译协会等为联合主体,定期组织学术研讨会、主题出版策划开发会等;以北京大学、武汉大学为第一批试点基地院校,建立高校出版学院与出版行业、出版企业的联合互动,实现从学生实习、毕业求职到编辑短期培训、在职硕博培养的升级模式。从外部来讲,分两个层次:一是行业外部培训。通过组织编辑人员对非出版行业的全国优秀企业进行参观、学习、调研,培养编辑人员换位思考和创新能力,开发和拓展适应全民阅读的更多出版品类和形式。二是国际交流与培训。以国家政策为导向、以政府文化部门为龙头、以知名出版企业为先锋,逐步推动国内出版企业与国际高校、国际出版机构、其他国家之间的出版互动。比如:为各国出版相关专业的学生提供实习机会、为各国出版相关研究学者尤其是知名学者提供调研平台和机会,同时,为在职编辑人员提供传统的年度继续教育、日常短期培训、长期的学历培养教育和丰富多彩的翻转教学机会,从而实现中国出版人才构成的国际化、出版业务范围的国际化和编辑及管理人员培养体系的国际化。
3.学时制度
除了翻转教学外,还需要基础的短期教育,如24学时、48学时,同时建立短期周末学习班、夜校式基础教育、中长期的学院教育。按实际课程内容安排,争取翻转教学和传统继续教育能够保证每一个月、每一周甚至每一天都有课程可选、可学。
4.课程设置
课程设置应遵循创新发展和协调发展两大理念。创新是互联网时代编辑培训体系建设的必然特征。培训内容将进一步得到细分,时代气息浓厚的、与出版相关的新鲜领域成为行业关注的热点,在整体培训中的数量和质量上都应提升。比如:数字出版、跨界出版、移动阅读、微信营销、大数据的获取与使用等。要注意把握培训中的“协调性”:做到行业培训与社内培训的协调;互联网新技术、新经验培训与传统技能培训的协调;职业培训与高校继续教育培训的协调;轮岗培训与社际交换培训的协调。课程可包括:通识教育基础课程:逻辑学、史学、哲学、文学、心理学等;专业基础课程:出版学基础、编辑学原理、数字出版导论、中外出版史等;核心课程:编校实务、版本学、目录学、校勘学、信息检索、营销学、国际外交文化礼仪、大数据分析运用与出版实践等;拓展课程:数据分析、实用外语(英、法、德、西等)、常见职业疾病防治、职业心理健康等。
5.授课方式
授课方式与时俱进,遵循创新和开放的理念。目前,继续教育培训期间的互动方式已经基本由面对面谈话、电话、邮件转到QQ群以及最新潮的微信面对面建群、视频教育网站等。正如萨尔曼•可汗所说的那样:“这是一个复杂而紧密相联的世界,所以,通过Skype网络电话或者谷歌环聊(GoogleHangouts),可汗学院的课堂之间也可以互相联系。如果说我们的目的是帮助学生学习一门语言或让他们具有全球视野,那么还有什么方式比经常与全球师生互动更好呢?”未来,各高校、各培训机构的官方APP以及其他依托即时通讯工具的社群学习有可能成为编辑继续教育培训的新宠,基于“互联网+”时代技术优势的翻转课堂将成为编辑继续教育培训最为常见的形式之一。在这样的继续教育中,未来的中国编辑,也将成为具备国际经营视野、国际文化交流能力和国际出版竞争力的出版从业者。
6.教师聘用原则
共享经济是“互联网+”时代的又一社交红利。共享是编辑培训体系建设的基本点,教师聘用原则也要体现这一理念。只有这样,才能实现各国先进行业经验的共享、各学科优秀知识的共享、各相关行业人力资源的共享、职业经验的共享、大数据的共享、资本的共享等等。例如,可聘请以下人员为教师:业内的专家,如韬奋出版奖获得者、行业领军人物、各品牌出版企业的负责人或者中坚力量、中国好编辑获奖者等;海内外知名的学者,尤其是已经退休的学者;与出版实务联系紧密的相关行业的一流专学者;其他一切热爱出版、乐于分享出版经验的从业人员。7.入学条件彻底拆除编辑继续教育中对于培训对象层级划分的壁垒,真正实现有教无类。入学条件建议遵循开放发展理念,充分展现编辑继续教育培训崭新模式的高层境界。出版业作为文化创意型产业,应具有更广泛的开放、包容、公正、客观的特性,让所有培训课程成为开放性学习资源,提高编辑的学习能力、管理能力、创新能力和实际解决问题的能力。凡编辑出版从业人员均可参加各类培训,不分职位等级、不设学历门槛、不拘专业背景,自由选择。在全行业范围内,鼓励不断提高自主学习能力,逐步实现编辑职业化。
参考文献:
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关键词:计算机图形学;科学思维;学科结构;教学改革;教学方法
0 引言
大学的主要任务是培养人才,特别是培养创新人才。培养创新人才的基本途径与方法有课程教学、参与科学研究与项目开发、对外学术交流等。然而传统本科课程教学多注重传授学科的系统理论等专业知识,不重视对知识产生原因、方法的介绍,如忽视思考解决学科基本问题的具体过程等,这会造成课程教学传授知识与科学研究相脱节,导致学生的知识结构产生缺陷,不利于他们将来从事创新等研究工作。为配合计算机图形学课程的教学改革,根据计算机图形学课程的特点,笔者提出一种面向科学思维的教学新方法,它能有效弥补传统本科课程教学的不足。
1 面向科学思维教学方法的基本要求
常见典型的教学方法有:结构主义的教学方法、建构主义的教学方法、问题(任务)驱动教学方法等。这3种方法各有其优缺点,一个好的教学方法最好能全面综合这3种方法的优点。面向科学思维的教学方法要求把思考问题的方法、系统分析与综合的方法、科学研究的工作方法、查找资料与抽象的方法等知识产生的方法引入课程教学中,有效讲解学科专业知识是根据发展需求、通过研究各种问题产生的;专业理论体系或与其学科结构是由多项研究成果形成的,这些知识是科学研究与科学思维产生的结果。
结构主义、建构主义与面向科学思维教学方法的异同点见表1。
2 确立计算机图形学课程的教学内容与教学模式
2.1 传统计算机图形学课程教学改革的原因
2013年以前,国内外传统计算机图形学课程教学以讲授图形标准(显卡驱动与显示图形等子程序的集合)或CAD为主。这种CAD与计算机图形学(即图形标准)学科的划分有问题,它只便于图形标准的硬件实现,却因基本概念不全导致这两者均不能独立讲清三维真实感图形的自动生成原理以及计算机程序设计的基本规律,更不能总结计算机图形学的研发成果与发展规律,不能满足计算机图形学学科建设发展需求。
2.2 用系统分析与综合的方法确立计算机图形学课程的教学内容
2.2.1 系统分析:从理论上确立实现计算机图形学课程目标的发展路线图
本课程目标是用计算机程序自动生成类似人眼观察世界获得的观察图像(亦为学科研究的基本问题,它适合作为建构主义教学方法要求的教学环境需求问题)。为此至少要完成3个子任务:①掌握三维图形的生成原理;②掌握生成三维动画等图形的程序设计;③理顺新课程教学内容与图形标准、CAD的相互关系。
1)第一个任务的实现方法。
照相机生成照片遵循光线传播生成三维图形这一物理原理,计算机生成所有三维图形(包括光线跟踪算法、辐射度算法、投影、多边形填充、纹理映射、阴影算法、图像融合算法与二维直线的生成等)也应遵循该原理。这是本课程知识理论体系的完备性与一致性的基本要求,它决定了计算机图形学的学种性质与教学定位。
2)第二个任务的实现方法。
用辐射度和光线跟踪算法生成的三维真实感图形等程序,是一类典型的显示图形的计算机仿真应用程序。故计算机图形学的编程实现既遵循计算机仿真的基本原理,也遵循计算机程序设计的基本规律。
计算机仿真遵循系统(决定被仿真对象的范围与其行为特性)、建模(用数学模型描述仿真实验对象)、仿真算法(计算机通过执行该仿真算法,进行仿真实验)与评估(检验仿真实验的结果是否与应用需求保持一致)这一基本原理。
计算机程序设计应遵循计算理论可计算性的实现前提对程序设计的规范要求:①待解问题被模型与系统形式化方法所描述;②这种描述要转换成算法;③算法要有合理的复杂度。
这里,形式化描述指用数学符号、逻辑符号与流程图描述并要求保持逻辑上的一致性。系统的概念被本文定义为软件系统:它按解决问题的系统流程要求,编程实现数个模型描述数据与命令的输入、存储管理、运算处理、输出显示4个过程,能直接达到自动运行软件的设定目标并具有完整动态结构的综合程序。软件系统的概念是国内传统计算机核心课程教学缺失的重要概念。
故三维图形学的教学内容,主要用3组数学模型描述可视物体、灯光、照相机物理模型的物理特性(如用几何模型、材质模型与纹理模型描述可视物体;用光线几何模型、颜色模型、照明模型、辐射度算法和光线跟踪算法等描述点光源;根据类照相机的观察参数,用阴影算法、图像融合等算法描述照相机模型;对光线跟踪算法,应重构照相机模型);在物理仿真、数学建模与软件系统概念的指引下,编程构建三维图形软件系统,实现三维图形的自动显示。物体运动与变形、灯光变幻、照相机运动可形成计算机动画。计算机游戏是用人机交互的操作方式并通过实时动画与声音有效描述具有智能行为能力的人(或动物)的多种社会实践活动。
3)第三个任务的实现方法。
计算机动画包含了传统图形标准与CAD的原理,所以在课程最后,可讲解图形标准OpenGL的原理与编程使用方法。同时图形标准是游戏软件的基石,是现代计算机应用不可缺少的基本配置。
2.2.2 系统综合:介绍图形学的基本原理与动画软件的实现方法
这要求教师先查找资料、汇集前人发表解决以上问题的不同论文与教材(解决课程教学问题的先决条件),挑选材料编写课程讲义,详细介绍完成该任务所需的基本原理与实现方法,讲义试用成熟后再编著出版教材。
教材按以下思路组织:用二维图形学构建软件系统概念的教学,用三维图形学构建三维图形数学建模的教学(直接用三维图形构建软件系统概念的教学,会导致课程教学内容的复杂化)。在每章的开头,均提出应思考并解决哪些问题才能达到本章的教学要求,加强训练读者思考问题的习惯。
学完本课程,学生要能胜任计算机动画软件的设计与编程实现等任务。
2.3 归纳计算机图形学的学科结构
以上教学充分展示:由物理模型(化学模型、生物模型、社会发展需求模型等)数学模型(数据模型是数学模型的一种简单特例,其编程操作主要是数据的存储与检索,以实现数据库软件。根据数学模型“曲高和寡”的原理得知,数据库软件是应用软件中应用面最广的一类软件;或用离散数学的方法、判断规则与判据或可编程实现的自然语言与功能等描述解决问题的过程与步骤;或用通信协议描述数据通信过程要遵循的规则、约定等要求,这是网络通信编程的基础)软件的系统功能与结构用算法语言实现程序编码并形成算法软件测试评估等过程所确立程序设计的基本规律。程序设计这一规律,能被雷达的设计与制造过程所佐证,如通过物理实验确立雷达原理用数学模型描述雷达的工作过程设计雷达系统的功能与结构用电子技术制造雷达设备做好的雷达要通过测试评估才能交付使用等。
由此能用理论(物理原理、建模、软件系统、仿真、程序设计)、工具(OpenGL、Direct3D、着色语言、ACIS、WebGL、OpenCL、3D游戏引擎等)与应用(显示图形的应用程序,如3D动画或CAD、地理信息系统(空间复杂性高而时间复杂性低)、游戏与虚拟现实系统(时间复杂性高而空间复杂性低))3个学科形态描述计算机图形学的学科结构。
2.4 用科学研究的工作方法确立计算机图形学课程的教学模式
(1)选题(发现问题):找任务、了解用户需求、检索阅读资料并提出问题。自由选题要确立研究问题的科学性、目标性、创新性和可行性,并找准课题的申报渠道。提出问题是对任务深入思考或科学研究的前提。如计算机图形学的学科属性与教学内容是否成熟,是此前国际计算机图形学教育界多年关注的教学疑难问题。
(2)分析问题:真实照片由照相机、可视物体与灯光3个主要因素决定,由此确立解决问题的方法。
(3)寻找解决问题的方法(提出假说):首先用二维图形建立软件系统的概念;然后建立描述照相机、可视物体、灯光物理模型物理特性所需的数学模型,构建仿真光线在计算机场景与照相机模型中传播,生成三维动画图形。
(4)做实验解决问题(找寻证据支持假说):针对建立的数学模型,选择数据结构,设计算法,编写程序源代码并调试测试程序,构建三维图形软件系统,实现图形的自动显示。
(5)取得新成果(查新验证):改进学科的系统理论与基本方法,发表研究论文,推广该研究成果或论证申报新开发项目,推动学科建设向前发展。当我们解决好计算机图形学的教学问题时,就为撰写本文并申报计算机图形学国家规划教材奠定了基础。
由此构建程序设计教学的完整过程,并把程序设计拓展成科学研究工作方法的一种形式与组成部分。
该教学模式不仅把教学与科学研究两个不同性质的学术过程结合在一起,还说明围绕课程教学思考问题的训练属于科学研究领域思维活动的一种基本形式。
3 在课程教学过程中合理安排思考问题的训练
教师在重点介绍、讲解每个专题前,要考虑如何训练学生根据学科的发展需求思考问题,这些问题是任务驱动教学法中各种问题的来源。
3.1 用二维图形学构建软件系统概念的教学
专题1:线段图形的描述与生成。基本问题:如何用数学的语言与方式(如描述函数)描述各种线段图形的几何形状,以形成各种线段图形的几何模型?如何形成矢量汉字等子图形高效率的描述方法?如何把这种描述函数转换成算法,并根据其描述数据生成这些基本图形?
专题2:实面积图形的描述与生成。基本问题:用什么方法描述实面积图形的几何形状,以形成各种实面积多边形的几何模型?如何利用显示设备的绘图功能生成实面积图形?如何实现直线图形边缘的反走样显示?
专题3:图形的基本运算。基本问题:图形运算的目的是什么?如何用几何变换矩阵的方式描述图形几何模型的几何变换?若用实面积多边形的布尔运算构建新的复杂图形的几何模型,则布尔运算的数学基础是什么?如何实现其布尔运算?
专题4:图形的观察运算。基本问题:如何把输入到计算机中的图形几何模型描述数据,转换成显示设备坐标系中的图形几何模型描述数据?并调用图形的生成算法显示各种图形的几何形状?
专题5:图形数据与命令的输入。基本问题:能用哪些方法把图形模型描述数据与命令高效率地输入到计算机中?如何利用输入设备的数据输入功能与显示设备的图形显示功能,编程实现图形数据的交互输入?如何规划应用程序中的人机交互设计问题?
专题6:图形的数据结构。基本问题:图形数学模型的种类与复杂、复合图形的构建方法,这些对保存图形几何模型的描述数据提出了哪些动态管理上的要求?如何设计相应图形的数据结构,才能有效地保存、管理存储于计算机中的各种图形描述数据(命令)?如何把图形显示区中的图形描述数据编译转换成多种显示设备能识别并运行的显示指令代码,以实现图形的显示?为编程实现各种图形的自动显示,需要确定编程处理图形数据的基本流程和程序的功能与结构,以形成软件系统的概念。
3.2 用三维图形学构建数学建模的教学
专题7:照相机模型的建立与三维几何图形的显示。基本问题:如何用数学模型,特别是用矩阵的方法,描述照相机拍摄(投影显示)三维直线图形的物理过程?
专题8:平面物体几何模型的构建与图形显示。基本问题:如何用直线与平面函数描述平面物体的几何形状?如何记录这种描述所形成的几何模型数据?如何构建形状复杂的平面几何物体?如何显示平面物体的几何形状与表面?
专题9:曲面物体几何模型的构建基础与线框模型图形显示。基本问题:用什么方法描述曲面物体的几何形状并构建其几何模型?如何显示曲面物体的几何形状?
专题10:灯光模型的建立与光照物体的图形显示。基本问题:如何用数学模型的方法描述灯光的物理特性?如何描述在灯光照射条件下几何物体的可视物理特性?如何显示光照效果的曲面物体的表面与几何形状?如何更有效地描述光线传播的物理特性与变化规律?
学生按照这一思路进行选题,可考虑为实现像照片一样自然景观(如白光的薄膜干涉等现象)的图像显示,需研究哪些问题等,并发表其研究成果。课程教学内容成熟完整后,才便于界定计算机图形学的学科内涵。
4 分析计算机专业主要课程的基本特点,提炼计算科学的学科结构
4.1 计算机教学此前无计算科学学科结构概念的原因分析
现有权威资料和维基百科、百度百科表明,此前国内外计算机教学均无计算科学学科结构这一重要概念。以下3点是导致这一现象存在的重要原因。
4.1.1 对计算工具的分类作用认识不足
尽管人们知道计算机是一种计算工具,计算机有广泛的应用,计算机科学有自己的一套理论根据,但仅用“理论、工具与应用”很难全面概括计算科学的研究全貌与多项用途。事实上,计算机的系统工具对总结计算科学的学科结构非常重要。
计算机系统是一个能对编程实现的数学模型与逻辑模型,进行自动解算与推理的通用计算工具。这决定了程序设计在编程使用计算机上的重要性。
操作系统是对计算机的各种硬件资源与软件资源进行程序管理,使计算机正常运行的系统工具软件。同时,它能对用户程序(命令)的输入、存储管理与自动运行提供服务(包括对通信进程进行有效监管控制),并用人机交互与图形界面的方式记载这种用户程序与命令操作的运行结果。
编译系统是用高级语言编程必备的系统工具软件,它可以把用户用高级语言编写的程序源代码、编译转换成计算机能识别并自动执行的机器语言程序代码。
算法语言是用户为编程使用计算机的各种计算功能,用类自然语言的方式与计算机相互交流思想的符号表达工具。
这些计算工具本身没有直接解决数学计算与逻辑推理等应用问题,该任务由编程解决。
这类计算工具是在实际应用过程中总结、提炼的结果,工具本身一般不直接解决最终的应用问题,这是工具的第一个特点。它的第二个特点是工具的制造具有递归性,即可用简单工具制造复杂工具。它的第三个特点是专业复杂工具的制造方法与技术具有封闭性与隐蔽性,但这不影响他人对工具的操作使用;且其隐蔽、封闭性是工具使用方便、高效的主要原因。
软件系统与计算工具等概念的形成,是用抽象的方法(从众多事物中总结提炼出具有共同本质的特征、而舍弃其非本质的特征等内容)处理形成的结果。
4.1.2 传统课程没有讲清计算机仿真的原理与计算机程序设计的基本规律
传统计算科学的核心课程(计算机导论、计算机原理与系统结构、算法语言与数据结构、编译系统与操作系统、软件工程、离散数学、数据库和计算机网络)从未讲清计算机程序设计的基本规律与计算机仿真的基本原理。学生往往通过课后大量的编程训练,积累对计算机程序设计与计算机仿真的认识。这种程序设计经验式教学培养模型,无助于学生总结并提炼计算科学的学科结构。相反,人们在算法语言与数据结构课程的教学上存在一些模糊认识。例如,算法语言是用一组语法规则与功能约定的一种符号标记系统,它让人们掌握语言的符号约定、功能、特性以及用算法语句描述给定的数学计算与数据处理、逻辑判断等――即其教学主要是完成程序的编码训练,由此形成算法;也为研制该语言的编译系统做铺垫。然而部分算法语言的教科书,只有一些算法验证性应用实例,并把它们等同于计算机程序设计教学,这无助于初学者全面正确地掌握计算机程序设计的基本规律,因为学习算法语言后,他们还是没有数据结构的概念。
数据结构是研究用程序编码的方式,在计算机中有效实现多种类型数据的存储组织(形成线性、非线性、网状结构形式以及静态或动态结构形式的数据存储方法)、存储管理、排序检索与编程效率等任务的一门专业基础课程。数据结构课程有很多计算复杂性的案例,是培训人们掌握编程技巧的一种有效方法。因为编写程序所采用的数据结构往往决定了算法的编码实现方法,更重要的是,CPU是根据保存在内存各处程序代码的逻辑次序、通过逐条读取其指令代码来完成用户指定应用程序(或命令)的执行。如何规划、设计、调度与管理内存的使用,这与数据的调度与管理原理类似,是数据结构讨论的问题之一(常在操作系统课程中介绍解决该问题的方法。数据结构问题本质上属计算机内存的动态、合理使用与管理问题)。而该课程中所谓抽象数据类型,是指在指定的数据集上定义对该数据元素进行多种加工等编程操作方法。这个数据集以及对其数据元素的加工方法(数据集与其加工方法均能递归定义),应来源于人们用数学的方法描述解决实际应用问题这一过程,该主次关系不能颠倒。没有这些数据结构与程序编码等基础训练,初学者很难规划好一个软件的系统功能与结构。
由于传统的算法语言与数据结构课程教学无数学建模(它决定了解决多种应用问题算法的来源)与软件系统的概念,故传统的算法语言与数据结构课程没有讲清程序设计的基本规律。
4.1.3 传统计算机课程存在教学问题
首先,传统计算机图形学课程存在教学问题,现已被本教学改革有效化解。
其次,软件工程课程存在教学效果空洞抽象等困惑。若把新的计算机图形学课程作为软件工程课程的教学实习对象,可以有效解决该教学困惑。由于新的计算机图形学课程可以讲清程序设计的基本规律与计算机仿真的基本原理,这使软件工程课程的教学从理论上能达到软件全生命周期设计的教学目的。
第三,计算机导论与计算机基础课程存在教学困惑。计算机导论应对计算学科发展的全貌作整体介绍,并理顺计算学科与其他学科之间的关系,引导读者根据自己的需求有效选择学习不同的计算机专业知识。由于此前计算机课程存在以上问题,导致历次获国家级奖励的计算机教学改革成果以通过有效载体进入课程教学,致使计算机课程教学体系仍然不够成熟。这往往是行业外人士选修计算机课程的迷惑。因为自牛顿时代以来,用数学的语言描述自然科学取得的新进展,是各自然学科之间相互交流学术思想与成果的通用方法;然而目前其他自然科学工作者学习计算机后,却无法顺利地用计算工具的方法来表达其各自学科建设研究成果的数学模型等。这种计算机课程教学不便于计算机教育与其他自然科学教育进行对等有效的学术交流,并导致计算机基础课程教学出现危机。另计算机教学无计算科学学科结构的概念,即人们没有评判计算机导论教材好坏的客观标准。计算机图形学教学改革取得的新成果――发现计算科学学科结构的客观存在,为重构计算机导论与计算机基础课程提供了重要借鉴。
最后,计算机网络课程存在不足。如该课程介绍网络通信协议较多,却较少介绍网络通信工具的构建与编程使用方法,以及计算机网络通信程序的编程实现,这不利于初学者承担计算机网络计算的重任。
4.2 借鉴计算机图形学的教改成果。归纳计算科学的学科结构
传统计算机核心课程缺少一门计算机的综合运用课程,以总结并提炼计算机程序设计的基本规律与计算机仿真的基本原理。计算机图形学课程可以很好地承担这一重任。有了计算工具的概念与计算机图形学课程后,可以重新分类、归纳已知计算机的多种应用。
成熟的计算机图形学与传统计算机核心课程的教学,使计算科学理论(即计算机的系统理论和专业知识。它需回答:什么能被工具有效地进行自动计算,用什么方法研究该命题并形成哪些结论、成熟的理论与发展方向;满足何种条件的实物装置能实现计算功能,计算装置如何构造实现并使其正常运行、操作使用;可计算性的实现前提是什么,如何用该计算装置实现这种自动计算,如何保证计算结果的正确性和计算装置运行的安全稳定,该计算装置有多强大的计算能力;计算理论与计算机专业各课程的关系等)、工具(算法语言、编译系统、操作系统、计算机系统)与应用(数据存储与检索,数据计算、仿真、符号变换与推理,数据网络通信,数据获取、输出表达与控制即多媒体)3个学科形态得到完整展现。它们是形成计算机专业多个发展方向(如杀毒与网络防火墙、网络存储与查询、网页设计开发工具与网站建设、网络浏览器,即时通信、流媒体与播放器、人工智能与专家系统、计算机嵌入式应用、计算机在通信与自动控制系统中的应用等)与综合(如3D网络游戏)或研发计算机硬件(计算机系统结构与CPU设计、计算机工程)的基础。
因互联网的应用,计算机网络计算有网络理论(在通信理论的支持下,如何可靠、快速、方便、安全地实现计算机信息描述数据的通信;网络计算的理论基础与基本规则是什么,如何利用网络资源进行有效的传输与计算)、网络工具(计算机与互联网、路由器与交换机、调制解调器、Java、html语言、浏览器、Socket、遵循HLA标准的分布式实时仿真工具RTI、网络游戏引擎)与网络应用(如计算机数据通信与监管、电子商务、社交网站、网络游戏、云计算、信息技术与信息系统、物联网、大数据的应用等)。
图1显示了计算科学的学科结构。由计算机仿真的基本原理与可计算性的实现前提,可论证程序设计教学与计算机仿真教学的一致性。
故计算作为一门学科(招生专业)的根据是:①它有自己独立的研究领域。即什么能被有效地用工具进行自动计算以及可靠、安全、快速地传输?②产生专业知识的方法。科学研究与科学思维是产生(创造)多种学科新知识的主要方法,这是研究生阶段的主要学习任务。③由此形成的理论体系与其学科结构。这是本科生学习阶段应掌握的专业知识。④传授知识的法定机构与办学条件。⑤广泛的应用基础。
5 结语
摘 要:“慕课”是一种全新的教育模式,它的快速发展将对传统校园型的设计教育带来巨大地影响。本文在分析慕课兴起的的基础上,探讨了“慕课”对设计教育的影响以及在设计教学上的应用,并进一步对慕课的应用提出了思考和展望。
关键词:慕课;设计教学;教学方式
截止2016年我国网民数量突破6.88亿,青少年是网民的主力军,大学生上网已经实现普及。在应用网络教学方面,在国外发达国家,以美国为例,现有350多所大学和学院提供函授和因特网教育的远程学习学位,并且研发了一系列的网络教学平台为网络教学的开展提供支撑,而在网络教学中最具代表性的“慕课”成为国内外关注的新焦点。
一、“慕课”的兴起及对设计教育的影响
“慕课”来源于英文“MOOC”的音译,是“Massive Open Online Courses”的简称,译为大规模网络公开课。慕课这一概念最早出现于2008年,由Dave Cormier和Bryan Alexander共同提出。同年9月份,Downs和Simons开设第一门真正意义上的慕课课程《联通主义与联通知识》,该课程一出现就吸引了全国各高校2300多名学生注册学习。
受早期慕课的影响,世界各大高校开始开设慕课平台。2012年斯坦福大学教授Sebastian Thrun和Peter Norving开设课程《人工智能导论》,来自190多个国家16万学习者注册学习。受此启发David Stavens与Mike Sokolsky一起创办Udacity平台,成功吸引6.5万学习者参与;Andrew Ng和Daphne Koller创办Coursera平台,10万来自世界各地的学习者参与注册;同年哈佛大学与麻省理工学院联合创办Edx平台。慕课热潮开始掀起,《纽约时报》为纪念这一年将2012年定为“慕课元年”。
2013年慕课开始在我国各大高校发展开来,复旦大学与Coursera公司签署合作协议,清华大学创办全球第一个中文版“学堂在线”慕课平台。慕课的井喷现象在我国开始发酵。
慕课来袭,势必会对设计教育的发展产生强烈地冲击。我国设立艺术设计专业的大专院校有1400多所,艺术设计专业已经成为继计算机专业中国高校的第二大专业。面对如此庞大的专业规模,设计教育者不能只停留在思考如何开展符合自己特色的设计教学阶段了,对于慕课风暴,嗅觉灵敏的学者已经展望到它即将给高校设计教育带来翻天地覆的变化和深远地影响。
第一,慕课对设计的教学提供了变革的可能,它更符合科学学习的规律,让知识传递变得灵活有效。心理学研究表明,人的高效专注时间长度在15-20分钟,慕课通常按照这个时长编辑视频,既可以使学习更加有效,又方便学习者利用碎片时间学习,不懂得地方还可以反复观看视频,加深理解,每段小视频后都插有随堂测试题检验学习者的掌握程度,课后通过在线测试,可以对学习者的答题情况及时反馈,这对于习惯了被动学习的中国大学生以及对教师授课能力的提高都具有积极作用。
第二,慕课重构了设计教学的流程,它与“翻转课程”的含义有所重叠。传统的面授课程通过授课视频由学生在家里上网完成,而原来的“家庭作业”却被拿到现在的课堂上完成,课堂内外的时间被调换过来,课堂上侧重分享、探讨和问题解决,学习的自主决定权通过老师转移给学生。对于设计教学来说,老师不再是结课时点评一下学生的作业,而是利用慕课平台,有更多的时间与每个学生交流作业内容,促成他们的个性化学习,提高学生学习兴趣。利用这种“翻转课堂”模式也间接促进了教师角色的转变,让老师从一个课程的讲解者转变成为课程学习的启发者、引导者。
二、慕课在设计教学中的应用
(一)、 构建丰富的教学内容
在设计教学内容的角度,慕课的出现丰富和完善了现有的教学内容。慕课具有巨大的教学资源汇集了世界上各大高校各个专业领域的精品课程。授课老师可以参照慕课上精品课程老师的教学思路和教学方法来制定自己课程的教学大纲。学生则可以利用慕课对所学课程进行提前预习还可以对学习过的知识进行温习,对知识模糊点可以反复学习,同时对所需的专业之外的知识进行完备。不仅丰富教学内容,而且提高教学效率。
(二)、实现多元化教学形式
在设计教学中,灵活运用多种教学形式,将学生和老师都置于教育的主体地位,可以给予学生充分的学习自,激发学生学习兴趣,提高学生学习积极性。因此实现多元化教学形式在设计教学中起着至关重要的作用。慕课的交互式教学与现有的教学方式一起为实现多元化教学形式提供了支持。
交互式教学是“慕课”教学的一大特点。在教学过程中,老师与学生之间、学生与学生之间的互动极为频繁。通过线上教学课堂老师与对学生的问题进行集中回答,以一对多的方式进行交流互动。授课老师除在线时间与学生在论坛上开展对话交流外对课后的测试通过一对一形式互动交流,可以直观把握学生的学习进度以及学习效果,对学生的学习现状进行针对性的指导。
(三)、推动教学效果的转变
随着科技的不断进步,“慕课”也在日益壮大。有些高校开始尝试在慕课上实施校企合作式教学,将优秀的设计师聘请为学校就业导师,邀请他们在慕课平台上教学视频,引导学生了解就业信息,提前掌握工作所必需的技能,在一定程度上推动了教学效果的转变。对于设计的学习将不再是仅仅停留在对书本知识的阅读和记忆上,来源于社会和企业的经验与技巧将为设计教学注入了新的活力。学生可以更加全面系统地学习设计同时在教学过程中也完成了企业导师与学生之间的经验传递。这种教学效果的转变可以更好地培养学生的职业意识和自主学习能力,对于学生的专业素质、综合能力的提升也有一定的推动作用。
三、关于慕课应用于设计教学的思考及展望
(一)、组建慕课教学团队的思考
组建慕课教学团队不是设计专业老师的简单相加,而是根据各个教学老师的授课特点进行有机结合。将传统的设计教学课堂搬到线上对于把握课程的系统性和全面性将是一个很大的挑战。不仅需要对设计有资深研究的领军人物对授课课程进行系统的设置,还需要人脉资源丰富的教授学者和各位名师协商进行课程的对接,实现传统课堂教学课程和线上慕课所授课程的有效配合。
(二)、构建慕课教学平台的思考
随着社会的发展对专业人才培养目标也将愈加细化。截至目前还未出现一个专门为设计教育服务的慕课平台,从设计教育的长远发展来看,尝试构建一个慕课O计教学平台将为日后设计教育网络平台的构建奠定一定的基础,同时也间接促进和推动了设计教育网络平台的出现及应用。
结语
将慕课应用于设计教学实现了传统教学和互联网教学的对接也是两者的有机结合。作为互联网时代的新产物它在诸多方面影响和改变着现有的教育模式。
对于学生来说,慕课打破了传统学习模式上的时空限制实现了课堂学习的便捷性。世界各大名校的高质量教学资源扩大了学生们的视野,提高了学生的学习质量,促进学生在观念和技术上与国际接轨。
对于老师来说,慕课促进了各专业老师与老师之间的交流,既能提高自身素质也能提高教学质量。
对于学校来说,慕课打破了高校之间教学的藩篱,加强了各大高校之间的联系,实现了高质量教学资源的共享。同时在这个大数据时代,慕课对于构建各大高校自己的教学数据也有一定的现实意义。
最后希望各位有志之士积极投身各大领域的慕课平台的建设之中,构建设计教学平善慕课平台建设,早日让慕课惠及中国学子。
参考文献
[1]胡新星.我国“慕课”发展研究[D]:[博士论文].吉林:吉林大学,2015.
关键词:混合式教学;MOOC;应用型本科;人文公选课
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2015)02-0013-04
MOOC时代,在应用型本科进行混合式教学,利用网络课程资源,立足传统课堂面对面教学,使网络教学成为课程的有机部分,不仅可以激发学生学习的潜能,满足学生自主学习自由探究的需求,极大地照顾学生主体个体学习多样性,提高学习效率;同时,混合式教学也是一种创造性的教学方法,能降低教师重复性教学劳动成本,激发教师积极研究教学规律,使之乐于进行教学改革,体验到教学成就,提高教学质量。还可缓解实际教学中时间冲突、教室紧张、师资薄弱的矛盾。作为一种新型的教学范式,混合式教学有坚实的理论支持和现代教育技术信息化的实践基础。通过在“文学与人生”公选课中进行混合式教学尝试,认为混合式教学不仅可以是教学过程中的混合、线上线下混合,课程评价上的过程性评价和终结性评价混合,也可以是课程设计上的混合,混合几种网络课程或专题,重新组建新课程,既是优质教学资源的有效引荐,也可提高教学质量,促进师生走向终身学习。
一、混合式教学与MOOC时代
混合式教学研究较为成熟,西方惯从学习者角度称之为混合式学习,最初出现在企业培训中,因为应用广泛、使用灵便遂广为人知,影响深远。“混合式学习(Blended Learning/teaching)就是把面对面学习(Face to Face)和数字化学习(Online Learning 或E-Learning)两种学习模式有机结合的一种现代化学习模式。”[1]英文中混合式学习最常见的表达有“Blended Learning”、“Blending Learning”、“Hybrid Learning”、“Blended E-learning”、“Mixed-mode Instruction”[2]。混合式学习有以下特点:一是教师的混合,即课堂教师(校本教师)与网络教师(网络课程主讲名师)的混合;二是学习方式的混合,即课堂中集体学习(以教师为主体的学习)与网络上自主学习(学生为主体的学习)的混合;三是教学资源的混合,即视频资源、文本资料、讨论答疑、试题试卷等等素材的混合;四是学习评价方式的混合,在线学习的整个过程性考核和学习结束后的总结性评价的综合。混合式学习集中了传统课堂教学师生互动的灵活性、学习方式的自主性和学生探究知识的无限丰富性的优势。其目的在于融合课堂教学、网络资源的优势,综合采用以教师教授为主的集体教学形式,基于合作理念的小组教学形式和以自学为主的教学形式。混合式将学习的过程与学习目标直接对接,实现了课程目标与大学人才培养目标的统一。
混合式学习理论建立在认知主义、动机理论及信息整合论的基础上,汇聚了人本主义、建构主义、学习理论、信息技术与学科教学整合理论的精华。人本主义学家罗杰斯和马斯洛强调有意义的学习和自由的学习,认为学生是有探究动机和研究兴趣的,重视学生的参与性学习、自发的学习、渗透的学习和自我评价,提出教育的最终目标就是人的潜能的自我实现。建构主义认为学习是在一定的环境中,学生主体运用已有的经验对知识进行意义建构的过程,学生的学习能力与主体认知能力和教师的引导帮助紧密相关。学习的目标就是意义建构。信息技术与学科教学整合理论是混合式教学研究的技术指导。何克抗教授认为,通过将信息技术有效地融合于各学科的教学过程来营造一种信息化教学环境,实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”为特征的教与学方式,从而把学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来,使传统的以教师为中心的课堂教学结构发生根本性变革――由教师为中心的教学结构转变为“主导―主体相结合”的教学结构[3]。
混合式学习是对MOOC时代E-Learning(数字化学习)的反思。MOOC(Massively Open Online Courses),意为大规模在线课程教育。MOOC在信息技术创新的基础上,通过大数据、云计算和人工智能等技术,把在线学习、社交服务、大数据分析、移动互联网等理念集成为一体,将教育从工业化时代带入数字化时代[4]。MOOC一经出现,就被热捧,立刻登上了世界各地不同类型高校的网络平台。人们痴迷于16万人同时学习的巨大规模,迷醉于“让知识成为人类共同财产”的无私奉献。MOOC结束了一流高校只重科研忽视教学的局面,将高校精品课程和教学名师推向了聚焦点,成为人们再一次关注的热点。博耶指出,大学更长远的目标是鼓励出现一种教学与研究并存、多学科整合与应用的局面。将xMOOCs放置在世界观众的公共领域中,将会迫使这些机构除了口头上重视教学以外,还将提高教学质量作为他们的核心使命。这才是真正的MOOCs革命[5]。MOOC颠覆了传统的教学模式,引导了高校教育研究和教学模式的革命。托马斯・弗里德曼说,“没有哪样事有这么大的潜力,能让我们重新构想高等教育”[6]。
MOOC提供了大批量精品课程资源和风格迥异的明星教师,为混合式学习创造了更为舒适自由的学习环境,让快乐学习成为可能。从MOOC三大教育平台Audacity、Coursers、Edx的教学模式和运行模式来看,配合传统教学,拓展学生视野,课外课堂混合型的教学模式是今后大学教学改革趋势。混合式学习的课程内容与传统课堂教学一样按知识点或篇章或人物分节进行,每节课程时间大于10分钟小于传统课程时间。其优势显著,学习内容更为丰富多元;学习方式更加自由自主;学习渠道更加便捷畅通。美国宾夕法尼亚州立大学重视在线学习和传统教学两者之间的相互结合,认为混合式学习是“当今高等教育领域内一个必然的发展趋势”[7]。美国印第安纳大学柯蒂斯・邦克教授也曾预测:在 2020 年之前,在美国高等教育中大多数的课程都将以混合学习或者网络辅助学习的形式存在[8]。相对于传统的教学模式,混合式教学因其可最大限度地利用师资和教学硬件等资源、提高选课人数的上限、课程的时间与空间要求较自由等积极因素,已成为许多高校丰富公共选修内容的一种选择[9]。洛阳理工学院的庞亚俊还将混合式学习引入体育教学中。
二、应用型本科人文公选课教学现状
(一)人文公选课的课程目标
人文与“科学(sciences)”相对,与实用无涉。日常人们说的文科(与理科相对),狭义的人文学科包含语言文学、艺术、哲学、宗教学、历史学等范畴,这些都是经典的人文课程。当然在人文学科漫长的发展史中,逐步分离出社会学科,随着学科精细化发展,又有许多模糊和交叉的人文科学。人文与科学不同,科学教人“求真”,人文教人“求善”“求美”。人文关注点是“人”“人性”“理想的”人性,以及关于为培养这种理想的人性所设置的课程和作用[10]。人文课程是享受课程,人文课程是关于美的课程,文人课程是关于“是是非非”的道德评价和情感判断的课程。人文课程通过一个个隐喻一幅幅画面一个个人物春风化雨、润物无声而又生机勃勃,源远流长。“人文素质的关键是感情和情感”[11]。
应用型本科以培养应用型人才为主,以培养卓越工程师为目标,学生学习并习惯于工程物理的数据分析、逻辑推演的思维方式,其课程也是以专业应用为主,设置特点既不要求像研究型高校有深厚的理论基础,也不似高职院校的“够用”就可以,是两者之间坚实的理论基础,准确实在又不过深[12]。人文公选课承担着传承中华文化精华,培育人文情怀,提升学生文学审美情操的任务,在应用型高校进行人文素质课程教育,不仅是对当今唯实用科学的纠偏,也是培养具有创新精神的“全人”教育不可或缺的课程体系之一。应用型本科人文公选课的课程目标应区别于人文专业系统性、学术性、前沿性的课程标准,从人文素质教育、通识课程角度来重新审视,从思想评价、学术评价转移到个人评价和感受评价,服务于人的情智健康及全面发展。“应回归人文学科道德评价,审美情感的特殊性” [13]。人文公选课要在课程大纲中体现出对人文情怀的关注,突出情感熏陶,审美追求等的价值评价内容。针对应用本科学生特点,体现层次性和梯度性。人文课程设置的经典性适当性、教学方式的多样性自主性、教学内容的层次性、考评方式的过程性将直接影响着应用本科学生知识结构、学习能力、创新思维发展、健全人格培养。
(二)人文公选课教学现状
笔者从2011年担任网络公选课叶嘉莹“中华诗词之美”课程助教起,一直关注同类高校公选课的课程现状及发展。课程模式上有网络公选课和传统课堂两种课程组织形式。网络课程质量高,但是对学生学习自控力要求高,教学效果并不理想。目前国内几家公司开发课程,开始免费试用,后来有偿使用。尔雅课程视频,相关电子书、PPT、试题库等等资源丰富;网易公开课课程视频数量充足;国家精品课程资源网涵盖了国家级,省级,校级各层次的课程资源;教育部爱课程网络课程相关资源正在建设完善中。目前教育部爱课程免费在各校试用。从开设来看,基本上是从已开放的课程中选择一部分,给学生选课。完全E-Learning学习,师生可以在平台上互动,参加网考。网络课程优势明显。都是省部级精品课程,课程教师都是相关领域的专家学者,都有感化兴发的教学魅力。不足也是明显的,就课程来说,很多课程基本上是专题类、微课程,课程体系小巧,要想深入学习某方面内容,需要学习多个课程。就教学方式来说,师生缺少面对面的互动,有些学生不习惯。就教学评价来说,无法确定观看者是否真正学习,在线网考难以防范抄袭作弊。
传统课堂的公选课现状是课程数量少,质量低。笔者调查江苏同类高校, 2013、2014年开设人文公选课仅30门左右。课程质量低表现在:一是课程标准不明确,学科特征不突出,没有层次性。公选课方面的研究鲜有立项,缺少关注。二是课程师资薄弱,公选课教师基本上是各学院稍有研究积累的教师兼任,课程的体系设置、拓展的深浅,问题挖掘的精准与模糊都与教师个人兴趣与学力相关,少有强有力的课程组协同研究。课程教师几乎没有培训进修提升水平的机会。三是教学形式单一与教学规模巨大,教学形式上以理论教学与鉴赏影片教学充斥课堂;大班教学,学生规模较大,基本上160人一个教学班,学生选课学习少交互平台,讨论的层次较浅,缺少自主学习环境。
三、人文公选课混合式教学策略
在应用本科进行人文公选课混合式教学实践有一定的理论支撑和相关课程实践基础,从已经开发的课程来看,人文类课程最为充足,可以充分利用现有各类MOOC课程。可以根据课程目标进行知识模块整合。未来课程的教学内容可以是自行组织的,内容模块是基本的学习单元,内容的完备性和可变学分使模块更加灵活。知识可以被做成一组内容模块并定义学习顺序关系图, 我们可以连接各个模块使之成为一门课,甚至可以直接用一组模块定义一个学位或证书, 模块化使教学个性化定制成为可能[14]。目前就已经开发的开放共享课
程、视频公开课、资源共享课来看,教育部爱课程视频公开课文学64门,哲学22门,艺术37门,历史42门;网易公开课中文学课程123门,哲学15门,艺术39门,历史45门;尔雅微课程“中华文化与历史传承”课程70门,“自我认知与人生发展”课程22门,“艺术鉴赏与审美体验”课程51门(数据统计截至2014.5.12)。这些课程多为专题形式,课程集数少,多在10集以下,课程按知识点分章节,每节课时间20―40分钟。可以进行课程整合,组建新课程。课程师资,可以结合学校进行团队协作,可以结合学校信息技术搭建混合式教育平台,也可以结合选课学生人数选择适当的讨论时间地点。
以应用型本科普遍开设的人文公选课程“文学与人生”来说,这是一门是跨越文学、哲学、社会学等学科的交叉学科。课程伴随现代大学教育体制建立一直至今,作为人文素质教育课程,“文学与人生”被国立台湾科技大学、中国科技学院、浙江大学、南京大学、南京审计学院等多所院校开设。从民国时期吴宓教授在清华大学开设“文学与人生”选修课,提出“情智兼修”课程目标[15],内容多涉及哲学,到今天朱寿桐在大礼堂为学生讲授“文学与人生”,课程中穿插著名学者、作家的学术报告。上海大学“文学与人生”主讲教师有王晓明、董丽敏、孙晓忠等多名教师。台湾大学彭镜禧教授策划的“洪敏隆先生人文纪念讲座”之“文学与人生”专题,分别由方瑜、陈辛蕙、张大春、彭镜禧四人从诗歌、散文、小说,戏剧四个方面与人生的关系发表演讲等等。尽管课程内容不同,结构体系相异,组织方式也因地制宜各有特色,但是其课程目标都旨在以文化人,“怡情养性”[16]。
在分析了课程目标、教学内容、相关MOOC课程、师资、学生后,我们进行了一些实践探索。
第一,优化组合课程内容。“文学与人生”课程2学分32课时,11次课(第一次导论课2课时,其余3课时/次),借鉴多种课程体系,根据教育部爱课程、国家精品课程、超星公开课、网易公开课等精品视频网络课程,结合学校师资情况,组建新的交叉课程。课程综合了众多课程的共性与课程趋向,通过人生文学的学习鉴赏培养一种文学的人生态度,给人生以诗意栖居的空间。课程引用了南京大学莫砺锋教授的《诗意人生五典型》(8集)作为必学内容,引用了南开大学陈洪教授《六大名著导读》、北京理工大学公开课邵泽辉老师的《中国经典话剧艺术赏析》等部分作为选学内容,并提供20门左右的相关课程供学生参考收看学习。
第二,混合线上线下、校内外的多名教师,自建师资队伍。课程由主讲教师、主题教师、网络教师等多种师资组成。网络课程教师都是著名专家学者,课堂教师有中文专业、哲学专业出身,主题教师也是2000年前毕业于复旦和南大等名校的博士研究生,各有专长,各具特色。主讲中文专业教师,具有长期的教学实践,主题教师分别在“先秦诸子人生智慧”、“儒家文化”方面有所研究,由他们承担这部分教学内容,可以传授最新学识,分享研究成果,进行学术交流、思想启迪。组团施教的做法目前在各高校中比较通行。湖南文理学院“文学与人生”课程主讲由4名教师组成,复旦大学“文学与人生”课程由3名教师承担,其他课程或者名家系列讲座类多以2人及以上教师承担。
第三,采用线上教师导读、线下自由选择自主学习,讨论汇报穿插其中的教学方式。首先,分层教学,确保基点。因为是全校公选课,学生会因为课程设计、实习外出等活动不能及时参与到课堂学习中来,对此采用分层次的教学,确保学生不因没有到课堂学习影响成绩评定。学生可以在公选课MOOC平台查看课程公告、教学大纲、授课计划等教学材料,比照要求,自行学习补足课程学习空缺。其次自主学习,自由学习。网络课程的优势在于能够随时随地学习,可以随着自己的学习习惯掌握学习进度,自主学习。另外给学生相关主题的不同学习素材,不同风格的教师,学生可以随着自己兴趣自由选择素材和教师,激励了学生学习的积极性。再次,基于问题的学习(PBL)。在讨论问题的设置上,要有一定的再现性和开放性,学生可以按问题来分组,可以按年级分组,也可以自由组合。自由讨论不仅可以检验学习状况,还能够调动学生学习的积极性,培养学生的反思和批判精神。最后,群体学习。学生可在课程QQ群中相互咨询,相互帮助,参与到课程中来,重视同步交流,获取更多有意义的学习经验[17],形成共同学习的群体,在群体中每个人的智慧与潜力都能得到极大的挖掘。
第四,采用平时成绩与学习汇报、论文写作相结合的他评与自我考评相结合的考评方式。增加过程性考评,课堂上记录学习情况,指导督促学生观看视频,整理学习笔记,侧重语言表述类考评内容,鼓励学习内容再现反馈,激励学生反思批判。要求每一位学生写一份学习报告,并且当众宣读学习体会,锻炼当代大学生的语言能力和表达气质。适当的监督策略,对于一些离开教师目光就不能自主学习的学生要给予更多的选择机会,从兴趣入手,调以信心,督促其完成网络课程学习任务。
四、需要注意的问题
课程在实践中受到了学生的喜爱,在网络课程学习中,学生的自主性和学习潜力得到了发现和鼓舞,学习的同时锻炼了分析判断能力,为终身学习打开了门径。在传统课堂面对面的学习中,师生思想得以交流,性情得以感发,学生的综合评价和合作能力得到了有效的提高,教师更易得到教学成就感。
首先,坚持灵活的课程原则。混合式教学要求学生通过课程学习学会一种思维方法,受到一点课程启发,而不是要求学生掌握所有的知识。在设计课程内容时要有一定涵盖面和灵活性,给学生自由选择的空间与机会。课程须涵盖人类知识的主要领域,每个必修领域内的课程允许学生进行选择。既可以保证通识教育所追求的知识广度,又可以一定程度上照顾学生的个体差异性和课程计划的弹性,这是符合教育教学规律的[18]。
其次,教师应注重现有MOOC课程与相关课程的融通与衔接不够。MOOC推出大量的短课程、微课程,这些短小的课程需要串联融通才能成为有机的知识体系,教师要熟悉MOOC课程中教学内容、知识模块、个性创作、教师风格,才能将之合理整合成有机一体。在教学过程中不同课程的内容侧重点不同,课程教师讲课的风格不同,在导论课介绍课程安排和课程目标时都要能融通衔接,合为一体。有时各自风格差异,会出现主题不集中,各自为政的现象。
再次,注重网络平台的建立与课堂讨论不能有机结合。在课程学习过程中,要借助视频公开课、资源共享课、开放课程等等MOOC免费课程资源,开发建立公选课混合式教学平台,将教学进程放在平台上,让学生随时可以查询。有效利用QQ群、微信平台都能达到及时通知公告,师生自由探讨等目的。混合式课程学习改变了学生在教师监控下学习的习惯,学生的主体地位得到了强化。在网络自主学习的同时,要适当穿插课程讨论,中期的互动讨论可以及时了解学习进度,还可以促进学生对网络教师课程内容的理解,拓展学生思想,丰富学生的想象,对自控力较差的学生也是一种督促。课程学习过程要寻求合适的课程助教,协助教师组织讨论,安排分组,协同学习。
这些问题的出现,一方面因为相关课程的网络共享资源处在不断建设和完善中,另一方面也是混合式教学实践目前面临的课时分配比例、资源的交互、学生规模、内容结合等诸多问题的具体表现。但是在MOOC时代,网络课程风行天下,对应用型本科高校来说,进行人文公选课的混合式教学是一种积极的实践探索。
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时间 10月18日(星期六)
10月19日(星期日)
课程 上午
9:00—11:30
下午
14:30--17:00
上午
9:00--11:30
下午
14:30--17:00
专业名称 金融
020106 03709基本原理概论
00067财务管理学
00058市场营销学 00076国际金融
00054管理学原理
05963绩效管理
03601服务营销学 03708中国近现代史纲要
00077金融市场学 00015英语(二)
01214培训管理
00079保险学原理 国际贸易
020110 03709基本原理概论
00100国际运输与保险
00045企业经济统计学 05963绩效管理
03601服务营销学
00101外经贸经营与管理 03708中国近现代史纲要00102世界市场行情
00055企业会计学
00096外刊经贸知识选读 01214培训管理
00098国际市场营销学
00099涉外经济法 农业经济管理
020114 03709基本原理概论
00130作物栽培学(一) 00054管理学原理
05963绩效管理
03601服务营销学 03708中国近现代史纲要
00128农业技术经济学 00015英语(二)
01214培训管理00134农业统计学 经 济 学
020115 03709基本原理概论
00009政治经济学(财经类)00143经济思想史 05963绩效管理
03601服务营销学
00142计量经济学 03708中国近现代史纲要
00138中国近现代经济史 00015英语(二)
01214培训管理 餐饮管理
020119 03709基本原理概论
00989国外饮食文化 00986中国饮食文化 03708中国近现代史纲要
00987餐饮美学 00015英语(二)
01214培训管理 调查与分析
020121 03709基本原理概论
00058市场营销学
00009政治经济学(财经类) 05963绩效管理
03601服务营销学
00142计量经济学 03708中国近现代史纲要
02628管理经济学 00015英语(二)
01214培训管理 工商企业管理
020202 03709基本原理概论
00067财务管理学 00054管理学原理
05963绩效管理
03601服务营销学
00149国际贸易理论与实务 03708中国近现代史纲要
00154企业管理咨询 00015英语(二)
01214培训管理00152组织行为学 会计
020204 03709基本原理概论
00058市场营销学
00162会计制度设计 05963绩效管理
03601服务营销学
00149国际贸易理论与实务 03708中国近现代史纲要
00159高级财务会计 00015英语(二)
01214培训管理
00158资产评估
00161财务报表分析(一) 市场营销
020208 03709基本原理概论
00185商品流通概论
00186国际商务谈判 05963绩效管理
03601服务营销学
00149国际贸易理论与实务 03708中国近现代史纲要
00055企业会计学
00184市场营销策划 00015英语(二)
01214培训管理
00098国际市场营销学 旅游管理
020210 03709基本原理概论
00067财务管理学
00058市场营销学
00163管理心理学 05963绩效管理
03601服务营销学
00198旅游企业投资与管理 03708中国近现代史纲要
00196专业外语 01214培训管理00152组织行为学00197旅游资源规划与开发 电子商务
020216 03709基本原理概论
00910网络经济与企业管理 00915电子商务与现代物流
00995商法(二) 03708中国近现代史纲要
00906电子商务网站设计原理 00015英语(二)
00997电子商务安全导论
01214培训管理 电子商务
(移动商务管理方向)
020216 03709基本原理概论
00910网络经济与企业管理 00995商法(二)
00054管理学原理 03708中国近现代史纲要
00182公共关系学 00015英语(二)
00098国际市场营销学
00144企业管理概论 人力资源管理
020218 03709基本原理概论
06091薪酬管理 03325劳动关系学
00261行政法学
00107现代管理学 03708中国近现代史纲要
00182公共关系学
06093人力资源开发与管理 00015英语(二)
00152组织行为学
06090人员素质测评理论与方法 物流管理
020229 03709基本原理概论
00067财务管理学
00009政治经济学(财经类) 05963绩效管理
03601服务营销学 03708中国近现代史纲要 00015英语(二)
01214培训管理00043经济法概论(财经类) 公共事业管理
020230 03709基本原理概论
00163管理心理学
00147人力资源管理(一)
03312劳动和社会保障概论 00261行政法学
05723非政府组织管理 03335公共管理学 03708中国近现代史纲要
00182公共关系学
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00449教育管理原理 00015英语(二)
02382管理信息系统
05722公共经济学
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00040法学概论 工程管理
020279 03709基本原理概论
00067财务管理学
02194工程经济 00054管理学原理
07138工程造价与管理
01854工程质量管理 03708中国近现代史纲要
02197概率论与数理统计(二)
01856建设与房地产法规 00015英语(二)
00122房地产评估
01853工程项目招投标与合同管理 采购与供应管理
020282 00009政治经济学(财经类)
05374物流企业财务管理
03708中国近现代史纲要 00015英语(二) 销售管理
020314 03709基本原理概论 00149国际贸易理论与实务 03708中国近现代史纲要
00055企业会计学
00181广告学(一) 00015英语(二)
00043经济法概论(财经类) 中小企业
经营管理
020320 03709基本原理概论
00058市场营销学 00054管理学原理 03708中国近现代史纲要
02204经济管理
00154企业管理咨询 00015英语(二)
00043经济法概论(财经类) 法律
030106 03709基本原理概论
00230合同法
05678金融法
00242民法学 00227公司法
00262法律文书写作
00257票据法
00246国际经济法概论
00265西方法律思想史 03708中国近现代史纲要
00263外国法制史
05680婚姻家庭法
00167劳动法 00015英语(二)
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00169房地产法
00233税法 律师
030108 03709基本原理概论
00230合同法
05678金融法 00227公司法
00246国际经济法概论
00993法院与检察院组织制度 03708中国近现代史纲要
00167劳动法
00229证据法学
00924婚姻家庭法原理与实务 00015英语(二)
00228环境与资源保护法学
00233税法
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00925公证与基层法律服务实务 行政管理学
030302 03709基本原理概论
00067财务管理学
00320领导科学
00024普通逻辑 00315当代中国政治制度
00319行政组织理论
00341公文写作与处理 03708中国近现代史纲要
00321中国文化概论
00316西方政治制度 00015英语(二)
00034社会学概论
00322中国行政史
00323西方行政学说史
00144企业管理概论 公安管理
030401 03709基本原理概论
00372公安信息学 00235犯罪学(一)
00354公安学基础理论 03708中国近现代史纲要
00860公安行政诉讼 00015英语(二)
00373涉外警务概论 侦查学
030405 03709基本原理概论
00024普通逻辑
08029国内安全保卫
01426犯罪心理学 00235犯罪学(一)
08032物证技术学
08033擒敌技术 03708中国近现代史纲要
00229证据法学
08035劫持人质案件处置 00015英语(二)
00376现场勘察学
00382刑事侦查学导论 学前教育
040102 03709基本原理概论
00024普通逻辑
00401学前比较教育
00409美育基础
00398学前教育原理 00341公文写作与处理00883学前特殊儿童教育
00881学前教育科学研究与论文写作 03708中国近现代史纲要
00402学前教育史
00885学前教育诊断与咨询
00884学前教育行政与管理 00015英语(二)
00403学前儿童家庭教育
00886学前儿童心理卫生与辅导 教育管理
040107 03709基本原理概论
00454教育预测与规划00459高等教育管理 00341公文写作与处理00455教育管理心理学
00457学前教育管理
00458中小学教育管理 03708中国近现代史纲要
00449教育管理原理
00445中外教育管理史 00015英语(二)
00456教育科学研究方法(二)
00453教育法学 教育学
040108 03709基本原理概论
00464中外教育简史 00341公文写作与处理00469教育学原理 03708中国近现代史纲要
00449教育管理原理
00466发展与教育心理学
00468德育原理 00015英语(二)
00456教育科学研究方法(二)
00453教育法学
00471认知心理 体育教育
040302 03709基本原理概论
00498体育统计学 00341公文写作与处理
00500体育科研理论与方法 03708中国近现代史纲要
00501体育史
00499体育游戏 00015英语(二)
00503体育教育学
00497运动训练学 秘书学
050104 03709基本原理概论
00320领导科学
00523中国秘书史 00261行政法学
00107现代管理学
00341公文写作与处理
00524文书学 03708中国近现代史纲要
00321中国文化概论 00015英语(二)
00312政治学概论
00526秘书参谋职能概论
00525公文选读 汉语言文学
050105 03709基本原理概论
00540外国文学史 00341公文写作与处理00813外国作家作品专题研究
00816文艺心理学 03708中国近现代史纲要
00321中国文化概论
00539中国古代文学史(二) 00015英语(二)
00541语言学概论 英语
050201 03709基本原理概论
00600高级英语
00087英语翻译 00341公文写作与处理00830现代语言学
00836英语科技文选 03708中国近现代史纲要
00833外语教学法 00603英语写作
00840日语
00841法语
00842德语 日语
050202 03709基本原理概论
00609高级日语(一) 00341公文写作与处理
00611日语句法篇章法 03708中国近现代史纲要
00838语言与文化 06042日语写作
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080702 03709基本原理概论
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07732普通物理学00420物理(工) 计算机网络
080709 03709基本原理概论
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02202传感器与检测技术 00015英语(二)
00420物理(工)
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080741 03709基本原理概论
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02240机械工程控制基础 03708中国近现代史纲要
02197概率论与数理统计(二)
02202传感器与检测技术 00015英语(二)
关键词:C语言;课程体系;融合教学;融合实践;卓越工程师计划;ACM/ICPC
C语言程序设计既是高等学校一门重要的公共基础课程,也是计算机专业的一门专业基础课。由于逻辑性和实践性强,使该课程的教学和实践存在一些误区,主要表现如下。
1) 学生不清楚本专业的特点。多数高校将本课程安排在大一的第一学期,由于对于本专业的课程体系了解不够,导致新生对各专业特点混淆不清,有的学生去报考计算机等级考试,结果有的还不如非计算机专业的学生,致使一些学生学习消沉。我们通过和学生谈心,得知不只是大一有这种现象,大二的学生甚至也存在这种心理[1]。
2) 学生学习本课程目的不明确,兴趣不高。在教学中,有不少学生问,既然C#和Java是现在的主流编程语言,为什么还要让我们学习C语言?所以我们在第一堂课介绍计算机语言发展时,将C语言和其他语言作比较,强调C语言是当前程序员共同的语言,它使程序员互相沟通,比流行语言都更接近机器。C语言更适合解决某些小型程序的编程,在编写底层的设备驱动程序和内嵌应用程序时,往往是更好的选择。有了C的基础,在需要时进一步学习其他语言,也是很容易过渡的。当然,第一堂课上,我们把重点放在培养学生的兴趣上,所以会用1个学时去展示历年实训的优秀作品,这些作品都是完整的系统,除了包涵基础知识,还有高级技术。我们向学生灌输学习这门课程的境界:Beginner―Advanced―Professional。
3) 任课教师对课程的定位、理解和把握不够。老师只有有一桶水,才能教给学生一碗水,教得了学生不等于教得好学生,学生的评教正说明了此问题。
通过实践,我们对计算机专业本课程教师的要求是:“复合型”的教师――既要精通这门课程,还要有3年以上实际项目开发经验,并且非常熟悉计算机其他学科的知识,而“教师的成功在于培养出值得自己崇拜的人[2]”。
因此,我们对本课程的定位是,以程序设计为中心,掌握语法,了解算法,重在算法的实现――编程。算法是灵魂,语法是基础,编程是中心。处理好三者的关系,直接决定了教学的成败。
算法尽管重要,但本课程不是算法设计课程,不可能过多地介绍算法,更不是在研究算法。我们要在学生学习编程的过程中,介绍相关的典型算法,引导学生面对问题去思考如何构造算法,编写程序的过程本身就是设计算法的过程。
为此,我们对本课程体系进行了改革,并将本课程与计算机其他学科进行了融合教学与实践,取得了非常好的效果。
1课程体系的改革
1) 修改教学环节。
我们把原计划一学期的教学时间调整为一学年。第一学期进行C语言程序设计基础的教学,第二学期进行C语言程序设计的进阶教学,在学年末进行该门课的实训,接着的暑假进行校外实习。根据不同专业,我们还开了小学期,在小学期里有连续12周的实验环节。
2) 修订培养计划和大纲,改革考核方式。
我们把本课程的教学改革与本学院的“卓越工程师计划”相结合,组织教师外出考察、研讨,然后重新修订了培养计划、教学大纲、实验大纲、实训大纲、实纲。相应地,考核方式也作了调整:基础教学由笔试转向机试,试题难度高于非计算机专业的等级考试,每次考试的题库都将重新命题和审阅。进阶教学由考试转向完成3 000行以上大作业形式的考查,实训由过去的全班一个模拟题目转向提供多个实际验收签定过的项目,进行C版本的再次开发,实习由过去的只是到实习基地参观调整为直接进企业拜师跟班学习。
3) 丰富配套的教学资源。
我校组织编写了《C语言程序设计基础及进阶教程》,被评为“十一五”国家级规划教材,已于2010年由清华大学出版社出版发行。我们还配套编印了上机实验的实践教程(将在今年教材的第二版时一并出版),以及实训时的实训教材和实习的实习教程,并建设了精品课程在线学习平台,供师生讨论和交流。制作了与教材配套的课件与教案,供教学参考。
我们专门搭建了学校ACM/ICPC在线测评平台,并组建了容纳120人的竞赛专用机房,成立了ACM/ICPC竞赛班。2008年起,河南省计算机学会主办一年一次的河南省大学生程序设计竞赛,我们每年都组队参加,在过去的三届竞赛上,共获得4枚金奖、2枚银奖、1枚铜奖。2009年参加亚洲区赛现场赛获得优秀奖。2010年参加第35届亚洲区赛,通过预赛,获得天津赛区、杭州赛区和成都赛区的决赛资格,并在成都赛区获得1枚铜牌,排名第59名,是河南省该项赛事最好成绩,为学校争得了荣誉。在学校内部,我们从2009年开始每年组织两次全校程序设计竞赛,至今已经主办了四次校级竞赛。
4) 转变教学理念。
我们提出了C语言与计算机相关课程的融合教学与实践的教学理念。
5) 采用新的教学方法。
在课堂教学中,我们使用任务驱动、课堂讨论、3W1H教学法、现场编程教学法、课堂陷阱教学法、任务分解教学法、任务贯穿教学法、分散集中教学法、两段教学法、实训优秀作品展示激励法、融合教学法等多种教学法,在课外使用网上在线讨论与答疑、竞赛辅导拨高法、课题组观摩讨论法。我们打破大学考试试卷不评讲的一贯做法,在第二学期的进阶课程第一堂课评讲上学期期末试卷[3]。
(1)3W1H教学法。即:What――解决什么问题,Why――通过实际生活例子引入为什么要解决这个问题,Where――在什么条件下能够解决,How――如何运用学到的方法、技术来解决问题。
(2) 现场编程教学法。在讲授有代码编写的理论课时,当一个理论知识介绍完后,教师出一个难易程度适当且有代表性的题目,让学生随堂写代码,并抽学生到黑板上写,或者抽几份学生作业当场点评。
(3) 课堂陷阱教学法。在期中检查座谈会上,有的老教师说学生很难发现自己程序的错误,而课堂上即使是老师手下的一个笔误,学生也能发现并喊错了。我们正是可以利用学生这种“容许自己范错,不许老师失误”的习惯,对于学生书写代码时容易出错,或者上机碰到的共性问题,我们在课堂上演示时设下陷阱,故意把代码写错,有的学生当时就能发现,而有的学生在编译时才发现有错,我们用自己的错误来吸引学生注意力,加深学生的印象。
(4) 课题组观摩讨论法。我们组织本课题组教师每两周进行一次教学观摩讨论,取长补短,相互学习,推广好的教学方法。
(5) 实训优秀作品展示激励法。我们在第一学期基础课程的第一堂课上展示往届的优秀实训作品,让学生觉得既好奇又深奥,极大地激励了学生的兴趣。临到毕业,大部分学生还能对这堂课记忆犹新。
2与计算机相关课程的融合教学
通过近5年的实践与总结,我们认为如果把C语言程序设计与计算机相关课程进行融合教学,必将促进学生对该门课程的理解,同时凝聚专业特色,促进其他课程的学习,对于学生的自学与综合能力的培养都有积极的作用。
1) 与数据结构融合。
在讲到C语言中的基本数据类型与构造类型时,围绕数据结构的一条主线――四种结构两种存储,联系数据结构中的数据类型,在抽象数据类型ADT中只定义了基本操作,复杂的操作是通过基本操作实现的。在抽象数据类型中定义的操作与C语言中的各种类型的运算,比如取余运算符“%”,在C语言中仅限整数。在讲到查找与排序时,对照数据结构中的查找与排序,介绍一些经典和效率高的算法。在讲到递归函数调用时,用数据结构中的递归调用时栈的进栈出栈变化过程讲解。在讲到scanf函数和其他读取字符函数时,将内存与键盘输入缓冲区结合,使学生更容易理解数据的输入格式。
2) 与操作系统融合。
在讲到变量的数据类型及变量的存储类型时,结合操作系统的内存结构,讲解内存区域分为6个不同的部分来存储不同的数据,使学生了解内存组织的有序性。特殊地,寄存器变量不占内存,而字符串常量存放在符号常量区,通过讲解内存结构,学生就明白静态变量为什么第一次使用时会初始化,以后再使用时用的是上一次的值。在讲解数组的连续存储、链表的动态存储时,结合内存就会理解得更透彻些,甚至可补充内存中堆与栈使用的知识[4]。
3) 与计算机组成原理融合。
入学时,教师介绍计算机发展,一般都会讲到冯•诺依曼原理,那么为什么要学习语言呢?还得从计算机组成原理来讲,从电脑城装配电脑介绍起,首先运用BIOS程序,然后再启动操作系统,最后再运行用户的应用程序。而BIOS程序、操作系统和应用软件都是用语言开发出来的软件,之前都曾经有过C语言版本,BIOS现在还是C语言编写的,而操作系统的一些内核也还有C语言的许多代码。因为大一第一学期的计算机科学导论与本课程是同步开设,学生对计算机的了解还是有限的。同样地,在讲到C语言的三种进制数、位运算、指针时,与计算机的字长、补码运算、指令加以对照,就容易理解些。
4) 与面向对象语言融合。
掌握好一门语言,可以自学其他语言。做到这点不容易,因为大学专业课的特点是学一门结一门,没有哪所大学或哪个专业开设了所有语言,所以在语言课之间融合对照学习,会收到非常好的效果。比如讲到结构体时,与面向对象中的类对照,将结构体变量与对象对照,就比较好理解数据类型和类不占内存,对象与变量占内存了。讲到函数时,与方法对照,讲到函数参数时,补充面向对象中引用的使用,对将来学习面向对象语言和数据结构非常有益。
5) 与数据库原理融合。
程序所需数据从哪儿来?运行结果保存到哪儿去?在讲到文件操作时,将C语言中用到的文件与数据库中数据文件作比较,再联系结构体成员与数据库中的字段、记录,使学生对程序的理解更完整一些。
6) 与编译原理融合。
在演示程序开发过程、多文件的操作、编译预处理时,均可以联系编译原理中编译器的词法/语法分析,教师可以演示单步编译,鼓励学生思考编译的过程。
7) 与高等数学、线性代数、概率论、离散数学、数值分析、运筹学等融合。
如果能将学习C语言与离散数学中的集合论、代数系统、图论结合,再解决高等数学、线性代数、概率统计、几何、数值分析和运筹学中的数学问题,能够极大提高学生的兴趣,也巩固了所学的知识。
8) 与网络融合。
使用C语言可以开发C/S结构的客户端与服务器端程序,在实训和实习时可以分层次进行一些高级的练习,比如C/S结构的网络编程。再提出一些问题,比如如何实现抓图和打印等,培养学生的自学习惯。
9) 与软件工程融合。
结合专业特点,讲解软件开发不仅仅是写代码,还是一个模型的开发过程,对于学生将来毕业做好毕业设计与写好毕业论文有指导意义。特别是软件工程和软件测试专业更是需要了解。
其实,我们在讲授C语言程序设计时,几乎可以和所有计算机专业课程联系起来,比如选修课算法分析与设计,还可以和ACM/ICPC结合,通过ACM/ICPC竞赛的题目寻找合适的教学切入点,有时也可以引入离散数学中的逻辑推理知识,或者构造一种教学情境,让大家感兴趣,能被吸引住,使学生一步步跟着往前走,比如抽几名学生排队讲排序算法。
也可以和非计算机专业课程联系起来,比如计算机英语。同样地,在教学过程中,融合一些新的技术,比如物联网、CPS计划等,学生会更感兴趣。如何融合比较教学,既能深入浅出地完成教学任务又不拖延学时,需要把握好这个度。
3与计算机其他课程的融合实践环节
除了做到融合教学外,在实践环节上如何融合也至关重要。
1) 搭建ACM/ICPC校内在线测评平台。
我们采取竞赛辅导拔高法,成立竞赛班,采取“讲-帮-带”的方式,建立了郑州轻工业学院在线测评平台,如图1所示。丰富了题库,组织校内选拔赛,教师带队参加竞赛。
自2009年开始,我们每年举办两次全校性质的大学生程序设计竞赛:12月举办新生程序设计竞赛(个人赛)、5月举办一次全校程序设计竞赛(组队赛)。均有IT公司赞助,并有开幕式和颁奖仪式,极大地提高了学生的编程热情。
参加ACM/ICPC竞赛,有助于培养学生的抽象思维、逻辑思维、心理素质、团队合作和协同能力[5]。
2) 与考研结合。
我们从大一第一学期就让学生思考自己将来的出路:工作或考研。如果工作就必须学好知识,重视实践,提高动手能力。
3) 与操作系统、C++融合实训。
在后续的操作系统和C++的实训时,安排我们C语言程序设计课题组的教师参与实训,使得C语言程序设计课程的学习更加长期有效。
4) 把等级考试当做门槛。
我们把全国和河南省历年计算机等级考试的题目穿插到平时的教学中,让学生把握每个知识点。
5) 介绍学生参加教师的项目。
我们在授课的同时,也有心培养一些勤于思考用心的学生,介绍他们参与到教师的应急系统、嵌入式、GIS、网络等实际项目开发中,引导学生自学C++和Java、JSP等工具,让他们从实践中得到锻炼,积累经验。
6) 跨学科实训并总结。
在第二学期期末的实训环节,我们让学生分组去做一些稍微大一点的题目。比如C语言语法分析模拟器、BIOS模拟器、科学型计算器、TC模拟器、Windows小游戏、信息系统等。在实训结束后,我们安排优秀实训作品展示总结会,也是对一学年课程学习的总结。有很多外专业的学生自愿来参加。通过展示交流,学生看到了别人的成绩,也看到了自己的差距。
4结语
通过对C语言程序设计存在问题进行思考和分析,我们结合学校实际,提出了C语言程序设计与计算机相关课程的融合教学与实践。经过4年的教学与实践检验,取得了较好的教学效果,对C语言程序设计,以及其他程序设计语言的教学都有一定的指导意义。
参考文献:
[1] 李玉梅.“C语言程序设计”课程的“教、学、做”一体化的探索与实践[J]. 科技创新导报,2010(28):164.
[2] 朱立华,俞琼. C语言教材建设的研究与实践[J]. 计算机教育,2009(13):150-153.
[3] 徐小青,李晓东.“高级语言程序设计”课程教学改革与实践[J]. 计算机教育,2009(13):46-48.
[4] 王祥瑞. C语言中的内存泄漏分析[J]. 长春大学学报,2009(6):27-29.
[5] 武建华. 基于ACM模式的数据结构实践教学改革与探索[J]. 计算机教育,2009(13):114-116.
Integrated Teaching and Practice of C Language Program Design and Other Subjects of Computer
YAN Hongyan1, JIN Baohua1, ZHANG Xiaojuan2, XU Hongxia3
(1. School of Computer and Communication Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China; 2. Department of Foreign Language, Zhengzhou Tourism College, Zhengzhou 450009, China; 3. Art Design Department, Jiyuan Vocational and Technical College, Jiyuan 454650, China)