时间：2023-09-14 17:39:10
导语：在云计算技术基础知识的撰写旅程中，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。
关键词：云计算；就业信息服务；Hadoop；SaaS
中图分类号：TP39 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.010
0 引言
高校毕业生逐年增加，国内就业形势严峻。政府、高校、用人单位和家庭都从不同的角度高度关注就业工作，就业信息化服务的建设刻不容缓。
云计算技术具有高效、可靠、高可扩展性和易用性的特征，被很多领域广泛的使用。本文讨论的内容是如何将云计算技术应用到就业信息化服务中，从而高效率、高质量的做好就业服务工作。
Hadoop是由Apache开源组织提供的分布式系统基础框架，能够有效的解决海量数据分布存储和分布计算，是云计算技术应用层面很好的解决方案。
1 高校就业信息系统研究现状
高校就业管理信息研究和应用已经开展了很长时间，现在几乎所有高校都建立了就业信息管理系统或者平台，但是这些系统存在以下几方面问题：第一，系统侧重毕业生和就业信息管理，或者只是学生管理信息系统的一部分，缺乏服务机制，无法实现学生、教师和用人单位的联动。第二，系统资源利用率低，系统运行效率低、安全可靠性和可扩展性差，给学生数据安全带来很大的隐患。第三，系统数据利用率低，多数集中在简单的查询，很难获得有益的知识，提供决策服务。第四，系统缺乏个性化定制，很难适应当前就业工作不断调整的需要。
2 构建基于云计算的高校就业信息服务平台
本文从三个方面论述如何构建基于云计算的高校就业信息服务平台：一是，如何构建就业信息云服务平台，为政府、学生、高校和用人单位等用户提供服务。二是，构建基于云存储的数据平台，提高资源利用率，使系统高效可靠，并且具有高可扩展性。三是，利用云计算技术进行并行、高效、可靠的数据处理，最后将平台的数据服务提供给用户。
2.1 构建高校就业云服务平台
根据提供服务资源的类型，云服务被分为三个类别：SaaS（软件即服务）、PaaS（平台即服务）、IaaS（基础设施即服务）。
高校就业信息云服务平台采用SaaS模式，通过浏览器和移动终端将软件作为云服务提供给所需用户。用户无需购买软件和维护软件，用户根据业务需求购买相应的云服务，云服务提供商管理相关软件并实施软件的维护。这种方式大大降低用户在软件购买和维护上人力和物力的开支。高校就业信息云服务平台自底向上分别是“云数据层”、“数据服务层”、“业务服务层”、“云服务层”和“应用层”，每层之间采用松耦合，提供相互访问的接口，用户不必关注层内部逻辑，平台架构如图l所示。
（1）数据存储层
高校信息服务平台的数据主要包含学生数据、用人单位数据和高校相关数据，数据是作为平台的基础。为了提供便捷、高效、可靠的数据访问，数据存储层采用云存储技术实现，后面会详细论述。
（2）数据服务层
数据服务层建立专门进行云数据层访问的接口程序，用户通过webservice或者API进行加密数据的访问，数据的具体存储对用户是透明的，这也有效的提高数据安全性，并且为数据的扩展提供基础。
（3）业务管理层
业务服务层包括高校信息服务平台所有业务，具体包括应聘招聘、就业指导、毕业生困难帮扶、创业等服务内容，这些业务服务于政府、用人单位、高校、学生和社会等不用的用户。由于就业工作随着时间的推移会受到就业形势、政策等很多因素影响，从而导致就业工作业务和用户发生不断变化，所以就业信息服务平台业务服务层要具备高扩展性。基于以上的要求，我们构建了业务服务控制台，业务服务被设计为可插拔式，每项业务可以被挂载在控制台，或者从控制台被卸载，也可以设定业务接口、执行业务升级操作等服务。
（4）云服务层
云服务层将业务服务层的内容以应用接口的方式提供给应用层，提供的方式是为业务服务层建立API接口和webservice接口。应用层可以通过编程的方式调用业务接口，实现业务访问。
设定中文信息处理和语音识别接口，用户可以通过输入中文关键字或者语音调用业务，在应用层和业务层之间建立更加友好的数据传送，也为移动终端用户提供更加便捷的操作方式。
（5）应用层
应用层直接面向实际用户，实现就业信息云服务平台不同类型的用户图形界面，从而能够适应不同用户的不同需求。用户既可以通过个人电脑上的浏览器访问获得云服务、也可以使用智能移动终端的应用程序或者微问云服务。
2.2 建立基于Hadoop的云数据存储
高校就业信息服务平台需要大量的数据进行支持，而且数据逐年增加。利用云存储技术主要解决快速、高效的处理海量数据，从而达到易扩展、低成本、易管理、高效和安全的设计原则。Hadoop软件框架的HDFS（分布式文件系统）提供了具备高扩展性、高容错性、高可靠性、高效等特点，并且可以部署在低廉的硬件上，从而降低成本。基于以上内容，高校就业服务平台的数据存储通过HDFS分布式存储技术实现云存储，Hadoop的具体部署如图2所示。
2.3 建立基于Hadoop的数据服务
数据服务是就业信息云服务平台重要的业务，用户需要了解学生年龄、民族等数据分布，需要了解就业数据分布，需要了解用人单位人才需求分布，需要了解就业数据内部和外部存在的各种联系。数据服务从海量数据的计算中获得，利用云计算技术能够高效、低成本的解决计算问题，Hadoop为云计算提供了有效的解决方案，它提供了MapReduee模型，这个模型解决了传统并行计算在易编程性上的瓶颈，程序员可以更容易的开发分布式并行计算程序。MapReduce同HDFS一样采用一个主控节点和多个计算节点的架构，如图1所示。将大规模数据集分成多个小数据集，然后这些数据集分给多个map节点进行并行处理产生中间结果，最后在reduce阶段对这些结果汇总，得到最终结果。
关键词：云计算；计算机基础；教学研究；教学模式；协作平台
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0166-03
目前，大学计算机基础课程不仅是计算机专业的必修课目，也是非计算机专业必修公共课的重要组成部分，为其他后续专业课程的学习奠定必备的基础，在提升学生综合素质，培养应用型、创新型人才方面发挥着重要作用。因此，保障和提高计算机基础课程的教学质量在整个教学中具有重大意义。不同的教学理念、教学目标、教学策略及教学活动，构成了不同的教学模式。教学模式既是一种稳定且简明的教学结构理论框架，又包含着具体可操作的教学活动方式，指导人们从整体上探讨和加强教学设计、研究教学过程的优化组合。
而近年来发展迅速的云计算技术，能为用户提供按需分配的计算能力、存储能力及应用服务能力，云计算所具有的一些特征，如：分布式计算、良好的管理性、灵活高效、易扩展性、人性化、按时付费等都为基于云计算的学习提供了良好技术支持，从而可以更有效地提升教学质量。
1 计算机课程的现状
1.1 学生上课积极性不高，影响课堂教学效果
课堂教学目前依然是大学生获取知识的主要途径，课堂教学质量直接影响学习的效果。而学生学习的积极性和主动性则是影响课堂教学质量和教学效果的最根本原因，有些任课教师由于缺乏教学经验、使用教学方法不当，或者由于课前没有认真钻研教材、吃透授课内容，使得课堂上有限时间内很可能不能准确地讲授教学内容、突出教学内容重点和难点，授课内容平淡、乏味，则会影响学生学习兴趣。而学生个体水平差异也是影响课堂整体教学质量和效果的一个因素。由于每个学生个体的基础和能力的差异也可能导致对教师讲授同一内容的兴趣、理解的不一致，从而也会影响整个课堂的教学效果。
1.2 学生缺乏创新意识，实践能力较差
实验实践教学是课堂教学的延伸与拓展，但由于学时、条件等的限制，有些课程不够重视实验教学，学生实验目的也不明确，大部分学生喜欢做验证性实验，而对做设计创新性实验、综合性实验的能力和兴趣稍差，不利于创新精神、创新能力的培养。
1.3 考核方式不合理，不能真实检验学生的实际能力
课程考核是检验教学质量和效果的有效手段。但由于课程考核方式单一、不够灵活，不管课程专业性质，在学期末使用期末考试试卷检验教师的教学水平和学生的学习效果，这种卷面考试方式只能检验学生掌握基础知识的情况，不能真实反映学生的实践能力、创新能力和综合素质。
2 云计算的特点
云计算是将计算任务分布在众多计算机构成的资源池，即“云”上，而用户可以动态申请部分资源和信息服务，它是并行计算、分布式计算、网络存储、虚拟化等传统计算机技术和网格技术的融合发展。目前，云计算还没有公认的定义，中国云计算专家刘鹏教授认为：“云计算（cloud computing）就是通过网络提供可伸缩的廉价的分布式计算的能力”，其主要特点可以表现在以下几个方面。
2.1动态资源分配
动态资源包括不同的物理资源和虚拟资源，“云”的规模可以动态伸缩，当用户提出一个请求时，可通过增加可用资源的方式来满足用户的需求，当用户使用结束后，申请的这部分资源又可以重新释放到资源池中，为其他用户再利用。由于这种资源的使用方式是可以重复进行的，因而可以大大提高资源的利用率。
2.2 自助化服务用户的需求
当用户有新需求时，即可通过云计算提供的自助化资源服务满足需求，而且，云计算还可以通过提供给用户一系列的自助服务选项来满足某些用户的特殊需求。
2.3以互联网为中心
云计算是一种基于web的服务，以网络化的方式组织和聚合计算与通信资源，云计算中心基本都是采用服务器集群作为数据处理平台，云的构件和云的总体结构都是由网络连接，并存在于网络中，而且给用户提供的各种服务也分布在网络上。用户可以利用电脑，笔记本，手机等不同终端设备进入网络，通过标准接口和应用程序，随时随地访问云计算提供的各种服务。
2.4服务可以被量化
云计算作为一种新的计算模式，力图改变传统的计算资源的占有和使用方式，以虚拟化的方式为用户提供可以缩减或扩展规模的计算资源，针对不同的服务需求，可以自动配置、自动分配、自动优化计算资源，在管理、调度、整合和监测资源的基础上，可以对用户使用的资源进行计量，是一种按需服务，按量计费的服务模式，因而极大地方便用户，并节省了用户的软硬件采购费用。
2.5资源的整合和透明
云计算可以将资源整合形成资源池，包括处理、存储、网络和其他基本的计算资源，所有资源可以被统一管理和调度使用，用户无需管理和控制任何云计算的基础设施，无需了解内部结构，但可以按照自己的需求配置和运行操作系统、应用程序等软件，拥有操作系统的选择、存储空间、以及某些网络组件的控制权来满足自己的需求。
3 云计算在辅助教学中的应用
云计算通过融合数据中心的虚拟化、终端的智能化等使用户可以随时、随地、按需获取服务，云计算正全方位地影响着教育中所涉及的各个环节，主要表现在以下几个方面。
3.1 丰富的网络资源
基于开放标准和云计算服务为基础，云计算提供了以互联网为中心的安全、快速和便利的数据存储和网络计算服务。用户可以通过建立的丰富的虚拟资源库，查找自己所需的资源，并可将自己的资源上传和分享，因而可以极大地提高资源的利用率。而网络中丰富的学习资源，也极大地激发着学生的学习兴趣， 网络资源与传统资源的充分而有效的结合，可以有效地提高课堂教与学的效率。而且，由于大部分的资源都在“云端”，学校在将计算机设备接入互联网之后，也可以花更少的钱来获得“云”上的各种资源，甚至有些资源还是完全免费的，因而可以节省大量的用于采购、升级和维护资源的成本花费，为学校减轻负担。
3.2 云计算为学生提供协作平台
“云计算”的核心就是协作平台，以往的传统教学大多是教师在课堂上教什么，学生则在教室这一局限的学习环境下学什么。而云计算则会把学生当做中心，在云计算强大平台的帮助下，能为学生提供更多的资源，而学生也可以有更多的选择，可以根据自己的兴趣，选择适合自己的学习内容。云计算通过把数据系统整合起来进行研究和分析，把有利的数据进行运用，不利的数据尽量抛出，使学生在学习中真正感受到了“取其精华，去其糟粕”的灵活性。
同时在云计算的学习平台上，学生在整个教学活动中扮演的角色也在悄悄地发生着改变，由原先的以“听讲”为主的被动学习，变成了以“探究”为主的主动学习，极大地提升了学习的效率，丰富了自己的认知领域，更加体现了个性化学习的优势。
3.3 丰富课堂教学内容
传统的教学是在一个相对封闭环境中教师和学生面对面的交流，而云计算则打破了这一限制，学生可以通过手机、笔记本等移动终端设备，随时、随地进行学习，对教师而言，也可以随时、随地利用云上更多的资源来丰富教学内容。传统的课堂教学由于空间、时间等的局限性，因而在同一时间、同一场所下的教学只能采用统一的方式，不能很好地照顾到不同层次的学生水平，而云计算技术在丰富课堂教学内容的同时，可以有针对地对不同层次的学生进行个性化的指导，随时记录学习者的学习过程，并对出现的问题及时反馈、及时解决，真正做到了个性化学习，通过随时随地地交流，也有助于开展探索性和研究型课程，提升学习者的学习能力。
3.4基于云计算教学模式的创新
教学模式是指基于一定的教学思想，在成熟的教学理论的指导下一系列教学活动的总称。云技术的发展，推动着教学模式的继续演化。云计算为构建教育服务平台提供了有效的技术支撑和充足的服务保障，开放式网络、丰富的云资源、随时随地地移动学习，带来了以教师为主导、学生为主体、教学内容可定制、教学形式灵活多变的教学形式，学习过程中的交互性、协作性和自主性通过云服务都得到了很好的体现。
3.5提升教师的业务素质
传统教学环境下教师在整个教学过程中起着重要作用，但由于云计算技术的涌入，使得教师的地位受到了一定的冲击，教师转变为教学活动的协调者和引导者，师生可以随时随地地进行教学活动，可以在“云端”进行各种探索性活动，针对不同学习者构建个性化的教学环境，而教师则通过灵活方便的“云端”资源，通过海量信息的检索来提升自己的业务能力和专业发展，也可随时将自己的研究成果、问题需求通过云教育平台共享，有助于教学水平的提高，进而提升整个教学质量。
3.6优化教与学
不同学科由于自身的特点使得在教学进度、教学内容的安排上有特殊的要求，而学习者本身的受教育程度、学习习惯、学习能力、理解力、性格等的不同，也导致了每个人的差异化学习。云计算技术则可以满足学习者的不同学习需求，可以针对不同学科的特点，根据每个学习者的知识水平来安排相应的学习内容，制定个性化的学习计划，选择适合的学习资源进行学习，也使得教师可以有针对性指导每个学习者，提高学习效率的同时也提升了学习者的自学能力和辨识能力，优化了教学的整个教学过程。
3.7有助于提升教学管理的效率
在“云端”上存储着大量的教育信息资源，由于云计算的跨平台特性，使得各类学校都可以通过云计算平台来获取自己所需的资源，并可随时分享自己的资源，共享和开放，使得一方面提高了资源的利用率，另一方面也可加强学校内部的管理和科研协作。通过云平台，可以快捷、方便地传递信息，降低了管理的成本，教育的理念和途径也都悄然地发生着变化管理的效率也随之可以大幅提升。
4 小结
通过云计算技术的运用，使我们的教育领域有了创新的发展。它使得我们的网络学习更加方便，更有利于培养学生的创新精神和实践能力，随着云计算技术的不断成熟，在国家大力加快信息化进程的大背景下，云计算在高校的教学中将会有极大的应用前景。
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1.1学分制教学定义
有别于传统的导师制、班建制教学模式，学分制教学指的是学生自由选课、选老师，以老师教学指导为辅助，完成学分或获得绩点以达到规定标准的教学模式。这种模式充分体现了以学生为本，因材施教的教学原则和公平教学的教学目标。充分考虑了学生的兴趣、能力差异，可以让学生结合自己的实际情况自主选择最合适的老师、实验手段、实验进度等。
1.2学分制教学优点
1.2.1教学计划的良好弹性学分制教学是学生自主选课的模式，这使得教学计划有较大的时间弹性和选课弹性，学生不用被硬性规定强制上某一堂课，可以根据自己的实际情况，如能力和兴趣等安排自己的学习计划和教学老师。不仅激发了学生的积极主动性还有利于挖掘学生的潜能。
1.2.2提高老师教学质量这种自主选课制度使得对老师的评价更公开、公正化，以往传统的教学模式老师不必担心没有学生来上课，因此有的老师甚至几十年教学方法都没有改变，而在学分制模式上可以将选课的学生人数作为对老师教学评价的一个指标，这有利于提升教师教学质量。
1.2.3整合教育资源，避免高校乱收费通过学生自主选课，使得学生对一些内容重复的课程可以选择不学，避免了教育资源的浪费，同时学分制的明码收费规范了高校收费行为，在一定程度上克服了学校乱收费的现象。
2高校计算机实验教学的现状
在计算机实验教学中引入学分制的教学模式确实在相当程度上提高了教学质量并提高了学生学习的兴趣和积极性，但仍然存在着一些问题和不足，具体表现在以下方面。
2.1实验教学重视程度不够
一直以来国人的教学模式就是重视理论轻视实践，很多同学觉得只要理论考试通过了就没什么问题了，这就导致了一大批高分低能，很多学生对于计算机理论成竹在胸，在实际应用时却只能望洋兴叹，这和老师、学生对计算机实验教学的重视程度不够有很大关系。
2.2教学内容、方法单一
计算机实验教学设置的项目几年甚至十几年都没有变化改进过，教学方法不仅单一而且模式化，在很大程度上限制了学生的想象和操作创新，久而久之，学生自然对计算机实验教学失去了兴趣，学起来感觉枯燥无味。
2.3教学管理和评价机制不健全
学分制教学模式的特征决定了计算机实验室需常开，以满足学生对实验室的需要和学习要求，这就使得实验室的管理变得很困难，上一班次的学生损坏计算机设备后影响下一班次学生的继续学习，无法有效找出损坏设备者。同时学分制下的计算机实验教学课堂纪律松散，很大程度上依赖于老师的主观判断，没有一个客观的考核和评价准则。
3计算机实验教学策略
学分制下高校计算机实验教学的策略是以学生为中心，以教育部教学目标和社会需求为两个基本点，以计算机实验教学内容及方法的改革为手段，以加强实验室管理和教学评价体系的建设为保障搭建基于云计算技术的计算机实验教学平台并探索创新出新的计算机实验教学模式。其中云计算技术是学分制下高校计算机实验教学策略的支撑。云计算技术指的是通过计算机网络按需、易扩展的方法获得需要的服务和资源信息。简单来说，就是一种对信息资源和服务的交互使用模式，这种模式不仅资源利用效率高，而且管理简单，系统反应快速。其具体应用是将校内外的计算机实验教学资源集中化，使其虚拟、自动、数据化面向学生、社会或其他学校。实现整个计算机实验教学系统、资源、数据的统一管理、计算和分析。该计算机实验教学平台能够使学生按照自己个体差异和特长选择教学进度和技术支持，同时还包含了实验教学考核和学分考评管理等部分。
4创新实验教学内容和方法
4.1模块化设计任务，整合实验课程
为了保证教学效果，老师必须在对教学内容有一个很深的理解基础上结合学生的学习水平、兴趣还有任务的实用性来设计任务。首先任务设计必须具有针对性，其根本目的还是要让学生掌握信息技术的知识，提高他们的技能，因此布置的任务必须紧紧围绕教学内容和教学目标，然后通过校园网等网络媒体提供给学生，让学生在宿舍、学校机房都可以轻松运行平台进行计算机实验学习，培养学生的综合素质及计算机应用能力。
4.2改进实验教学模式，“任务驱动式”教学
任务驱动法与传统教育模式的区别在于它不是以知识点作为教学线索，而是以具体任务为导向。在具体教学过程中，老师通过设计出针对性强、趣味性强的任务给学生自己动手完成，在这一过程中，老师不再是知识的传播者而变成了教学的引导者，学生通过对任务的完成有效掌握了基础知识和技能。任务驱动法不仅有利于培养学生分析和解决问题的能力，还能充分调动学生完成学习任务的积极性，对提高教学质量有很大的促进作用。设计完任务后就需要学生自主学习了，学生需要一边掌握理论知识一边动手操作，理论联系实际才能提高计算机水平。学生自主学习完成任务，不意味着老师可以不作为，受学生基础能力的制约，他们在完成任务的过程中或多或少的都会遇到一些困难，老师应该及时进行指导，师生协作完成任务，才能在最大程度上提高学生的学习效率和技能水平。
4.3改善实验教学条件，整合教学资源
高校计算机实验教学的效果依赖于具体的实验室设备建设和教学条件的改善。因此，高校必须增加对计算机实验室建设的预算投入，引进更多的实验新技术和新设备，为计算机实验教学的顺利实施提供基础保障。同时，凭借高效的基于云计算技术的计算机实验教学平台的建设与完善，将各高校、社会和个人有机地联合起来，虚拟化的提供平衡应用程序，建立高校间合作伙伴关系。既能集中管理不同高校计算机实验平台的服务器，提高计算机实验平台的工作效率；也能最大限度地整合计算机实验室资源，提高资源的使用效率，满足学生的多样化学习需求。
4.4健全计算机管理制度
计算机实验教学可以利用学号作为身份标识和密码，不仅能够对实验教学排课和学生选课冲突进行提示，保证教学秩序的正常，而且还能按照学生的实验项目及课程要求，提供多元化的实验教学考核形式以及学分评价制。此外，学校还可以通过该平台发现满足专业人才要求的学生向相关企业推荐，缓解学生就业困难，增加人才培养的透明度。
5结语
关键词：物联网 专业 定位
一、物联网的概念
物联网是通过RFID、无线传感器、GPS等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行通讯和信息交换，以实现智能化识别、监控、定位、管理的一种网络。简单地说，物联网是指把世界上所有的物体都联接到互联网上，形成物联网。目前，物联网公认为有三个层次，最底层是感知层，收集物联网世界里的第一手信息；中间层是网络层，将从底层获取的数据传输出去；最上面则是应用层，将所获得的数据进行分析处理，完成物联网“收集―传输―处理”的三个步骤。
二、物联网专业定位的重要性
从技术上讲，物联网并不是一个全新的技术，它所涉及的核心技术有传感器技术、RFID技术、云计算技术等，其中有很多已经发展的相当成熟。比如传感器技术、无线技术等，这里覆盖的领域有：电子技术、网络技术、软件技术等，但从学校培养人才来说，覆盖面大并不是好事，因为在有限的教学时间内不可能将这些技术全部教授给学生，就算采取填鸭式的教学方式也只能泛泛而谈，达不到高等职业院校所要求培养的“高端技能型人才”的目标。因此，开设物联网专业，首先要解决的问题就是专业定位的问题。
三、物联网专业定位的依据
1.从服务区域经济发展的角度定位
武汉市“十二五”规划中将大力发展物联网，将实现物联网全覆盖，重点发展新一代移动通信、新型显示器件、地球空间信息、软件及服务外包等产业，培育物联网、云计算、三网融合、网络增值服务等新型产业，打造区域性信息服务及服务外包基地。
2011年3月，武汉市黄陂区政府宣布将在黄陂南部经济发展带内建武汉北物联网科技产业园。建成后，该园可容纳500家左右规模企业入驻，年产值将达100亿元，预计总投资200亿元，首期投资65亿元，规划占地面积1500亩，首期建设500亩，建设物联网研发孵化区、电子物流区、智慧城市区、物联网硬件制造区、物联网配套区等五大园区。
从上述信息来看，武汉市将大力打造物联网产业，而专业的定位则要跟区域经济匹配起来。
2.从学校本身基础的角度定位
一个专业的开设与发展，需要很多硬件或软件条件，比如实验实训设备、相应的师资队伍等。将专业方向定位在学校本身没有任何基础的方向上是不可取的，后续的发展也相当困难，所以要借助于学校现有的基础。比如，很多学校开设有计算机网络技术、软件技术、应用电子技术等专业，这些专业与物联网有着密切的关系，这些专业大多经过多年建设打下了良好基础，积累了丰富的专业建设和人才培养经验。另外对于所需的师资队伍可以在上述相关专业转入部分教师，因为这些专业的教师有自己本身专业的背景，通过培训学习可以比较快地掌握物联网专业的相关知识和技能。
四、物联网专业定位
1.专业定位
根据以上阐述，可以将专业定位在面向物联网产业，服务区域经济发展，培养具有扎实的物联网基础知识和较强的实践能力、从事物联网工程项目的规划、施工管理、安装调试、售后服务、维护管理的高素质技能型人才。
2.所从事的岗位
（1）物联网组网技术员，从事与客户沟通、系统方案拟定、产品选型、成本评估、物联网工程施工组织及系统集成等工作。
（2）物联网系统管理员，从事物联网系统管理、网络运行维护、监控、故障排除、网络系统优化和升级等工作。
（3）物联网应用系统管理员，从事信息管理、业务分析管理、服务管理等物联网应用系统使用及应用系统维护、数据库管理等工作。
（4）物联网设备技术支持与营销员，从事物联网设备营销、售后服务、技术支持工作。
3.能力目标
具备物联网常用设备的安装、调度能力；具有物联网组网方案拟定及物联网组建能力；具有物联网应用系统管理与维护能力；具有使用网络管理软件、网络编程工具、网页设计软件的能力；具有从事网络设备营销与技术支持工作的能力。
4.主要课程设置
一、计算机分层教学法应用的内涵阐述
教师应该根据学生的不同以及学生之间的差异来展开教学，帮助计算机基础较差的学生打下坚实的基础[1]。计算机分层教学的意义在于可以更加精准的制定出具有挑战性以及趣味性的教学目标，不仅仅可以提升学生的基础知识坚固程度，同时也可以使学生的计算运用综合能力得到有效提升。在对分层教学法进行应用的时候，要始终秉持着因材施教的原则，从而使学生学习的主动性得到有效提升。
二、现阶段普通高校计算机基础课程教学过程中存在的问题
（一）学生计算机水平参差不齐。对于很多大学新生而言，其计算机水平有很大的不同，很多高校都开设了计算机专业课程，现阶段很多学生家里也都有计算机，这都为学生的计算机学习提供良好的硬件支持。同时，也有很多偏远地区的学生并没有这样的条件。因此，高校中的这类学生计算机水平就会差很多，如果教师按照一样的标准对其进行教学，会有一些学生感觉知识较为浅显，从而提不起兴趣。同时还会有一些学生会有不知所云的情况，也正是因为这种计算机水平的差异，从而导致了计算机教学活动的展开受到了一定的影响。（二）计算机教学的内容较为系统化。对于很多学生来说，在展开计算知识学习的时候，往往会感觉到很大的压力，这与现阶段我国高校的计算机教学系统化较强有直接关系。学习计算机技术是为了可以在生活中对其进行更好的应用，但是由于计算机技术过于系统化，学生在学习的过程中，并且连续性较强，学生在学习的过程中如果第一个阶段的知识理解不够透彻，会直接影响到接下来的学习，这也会使学生学生计算机学习的自信心受到很大的影响[2]。
三、如何在高校计算机基础课程教学过程中应用分层教学法
【关键词】 大数据分析；深度学习；智慧化学习环境；知识计算；自适应学习
【中图分类号】 G420 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009―458x（2016）11―0028―07
一、引言
近年来，随着物联网、云计算、移动互联网与社交网络等新兴技术和服务的不断涌现与逐渐应用，数据种类和数据规模急剧增加，不知不觉间，大数据时代已悄然走进人们的生活和学习。王元卓等（2013）认为大数据（Big Data）一般是指使用超大规模的机器和软硬件工具才能对数据进行获取、存储、加工、管理、分析与服务的数据集合，常规的机器在一定时间内难以处理。一般说来，大数据有五个特性：数量（Volume）、速度（Velocity）、种类（Variety）、价值（Value）与真实性（Veracity）（方巍，等，2014）。自从2008年《自然》（Nature）杂志出版了大数据专刊，从网络经济学、互联网技术、生物医学与超级计算等方面研讨大数据带来的挑战后，大数据真正走入人们的视野；《科学》（Science）杂志也于2011年推出数据处理（Dealing with Data）专刊，讨论大数据对工业与科学研究的重要性。2012年，美国将大数据提升到国家战略的高度，美国政府宣布启动“大数据研究和开发计划”，并投资2亿美元。这是继1993年宣布“信息高速公路”之后的又一次重大科技战略部署。我国目前也在积极进行大数据研究与应用，《国家中长期科技发展规划纲要（2006-2020年）》与《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中都明确指出支持海量数据存储和处理技术的研发与产业化，科技部将大数据计算研究作为国家基础研究发展计划（ 973计划） 2014 年度重要支持方向之一。国内学术界对大数据的研究如火如荼，一些权威期刊最近两年多次刊出大数据研究的学术论文（张引，等，2013；陈恩红，等，2014；孟小峰，等，2014）。
魏顺平（2013）认为挖掘教育大数据对了解学习过程、调整教学方法、完善考核方式及掌握学习动态具有重要价值，也为远程开放学习平台的构建提供了新的研究视角。如何构建和谐、易操作的远程开放实验平台，如何实现远程开放实验平台的可持续发展，大数据和学习分析技术带给我们重要启示，也是未来几年远程开放学习平台研究和建设急需解决的核心问题之一。本研究旨在从大数据的视角出发，构建远程开放实验平台模型，重点剖析实验平台的体系架构、功能模块及实践案例，以期为泛在学习理念下面向大数据远程开放实验平台和其他学习平台的建设提供有价值的参考。
二、远程开放实验平台研究现状
近年来，远程开放实验平台建设受到越来越多高校的重视，如同济大学建筑学院研发的建筑景观与结构虚拟现实实验，北京邮电大学与北京工业大学共同开发的网络虚拟实验等（尹学松，等，2008）。翟敬梅等（2012）设计了一个面向机械类基础课程的远程实验系统，其目的是让学生通过互联网完成机械类的基础实验。沈曦等（2004）也设计了远程虚拟实验教学系统，该系统的主要功能模块有访问控制、虚拟现实实验、系统与实验管理、网上答疑与考核和统计。孙莹等（2010）尝试研究了一个基于物理化学和化工原理两门课程的远程模拟实验系统。屈鸿翔等（2010）构建了一个简单的包括四个功能模块的现代远程教育实验教学平台。董黎明等（2013）搭建了一个面向远程开放教育的多媒体网络实验平台，在该平台上将实验分为初级实验、中级实验与拓展实验三类，每类实验包括多个实验任务供学生完成。如何将学生模块、教师模块与实验模块有机结合起来，是远程开放实验平台的一个难点。
随着云计算技术的应用，一部分教师将该技术运用到远程开放实验平台的设计中。黄晓玲等（2011）提出了一个基于云计算的实验教学平台，其框架包括应用层 、虚拟化层与物理层。鲁慧民等（2012）根据云计算理念设计了一个虚拟实验教学系统，将基础软件和应用软件放在基础设施层，把开发的小实验放在平台层，将虚拟实验模块、管理模块和交流模块功能放在软件层。孔艺权（2014）研究了3G移动模式下远程实验教学平台框架，利用3G移动网络与计算机技术拓展现有基于Internet的远程开放实验平台，实现通过移动设备完成实验。浙江广播电视大学从2005年起就开展了远程开放实验平台的研究与建设，研究人员从远程开放实践教学理念（方志刚，2012；龚祥国，等，2012）、实践教学体系（齐幼菊，等，2014）、策略研究（方伟军，等，2006）、平台架构设计与应用（齐幼菊， 2007；齐幼菊，等，2007；厉毅，2009；郑炜，等，2013）等方面进行了研究。齐幼菊等（2007）还研发了基于互联网的远程开放实验平台，集成各种实验与实验教学资源，整个平台包括基本信息管理系统、实验数据处理系统、实验调度系统与实验结果管理系统等功能。
总的来说，当前大多数远程开放实验平台关注少数课程实验的设计和实验的集成，缺少平台架构层面的设计和数据分析，尤其是借鉴云计算和大数据技术对可持续发展的远程开放实验平台的设计。所构建的平台通常局限于对少数课程实验的集成，没有突出平台应对大规模访问的处理方法，缺乏对实验数据的分析与挖掘。因此，从大数据视角去分析远程开放实验平台的建设具有重要的意义。
三、面向大数据远程开放实验平台模型设计
（一）远程开放实验平台的新发展
随着学生人数、课程实验、学习数据与学习资源的增多，以及学习者学习需求的多元化和服务社会功能的多样化（吴战杰，等，2013），远程开放实验平台面临的数据会越来越多，数据结构也越来越复杂。因此，构建一个能处理大数据的远程开放实验平台至关重要。面向大数据远程开放实验平台（BODOP， Big Data Oriented Distant and Open Experiment Platform）是以远程开放教育理论为指导，使用云计算技术、计算机技术、网络技术、多媒体技术和通信技术等将课程中的实体实验迁移到互联网环境中，在网络空间实现各种实验过程，获取与保存实验数据，并使用大数据技术和学习分析技术挖掘实验数据，为教师合理开展实验教学提供科学决策的线上实验系统。一方面，BODOP为开展远程开放实验教学提供线上实验学习环境；另一方面，学生能够通过互联网参与并体验符合课程要求的各种实验，不仅能学到实验知识，掌握实验过程，观察实验现象，得到合理的实验结果，还可以学到相关的信息技术。
远程开放教育是面向在职或职前人员的继续教育，通过一段时间学习，使学习者获得满足职业提升与转岗的知识与技能。为了顺应“互联网+”的发展趋势和学习者的多样化诉求，远程开放教育在教学过程中需要突出职业特色，将学习者迫切需要的职业技能与现代信息技术素养作为教学核心，培养符合区域经济发展与行业特点、适应企业需求的应用型技术人才。显然，远程开放实践教学在提升学习者职业技能等方面扮演着极其重要的作用。而远程开放实验平台（BODOP）是开展远程开放实践教学的线上教与学场所。因此，建设BODOP，改革实践教学模式，加强面向任务和实践技能的线上学习环境建设，是当前开展远程开放教育的重要任务之一。
（二）大数据远程开放实验平台的网络拓扑设计
远程实验教学面临的数据通常规模大、结构复杂、关联度高，因此，传统的远程开放实验平台在处理这些大数据时，无论是响应并发量大的用户访问请求，还是存储大规模交互数据，都难以在有效的时间里完成。因而，构建面向大数据的远程开放实验平台，解决上述问题，需要以智能化云计算中心与较高带宽互联网为基础设施，使用基于SOA（Service - oriented Architecture，面向服务架构）的技术搭建系统，设计平台的网络拓扑结构，以互联网服务体系为依托，并辅以大数据存储、分析与挖掘等技术，通过互联网、移动互联网及智能终端，为学习者提供实验学习、数据存储与分析服务。根据云计算的特点，在设计框架时，要充分考虑平台的扩展性与计算性能，在硬件与软件上都要具有前瞻性的部署（平台的网络拓扑如图1所示）。事实上，在BODOP的整体架构中，云计算服务器是核心，所有的实验与实验教学资源都存放在云服务器上，借助云计算服务器的高性能服务，保障平台平稳高效地运行。
对学习者来说，应用层呈现给用户的实验是平台建设核心，没有好的学习交互和环境体验，平台计算速度再快，也未必能实现实验教学的真正目的。因此，在重视云计算服务建设的同时，也要重视实验的建设。远程实验通常有两类：一类是虚拟现实实验，包括交互式虚拟实验与沉浸式虚拟实验；另一类是远程控制实验。从这两类实验出发，建设符合学习者职业发展和技能提升的远程开放实验。
平台中的数据库建设和维护也同样重要，数据的收集、分析与挖掘结果都保存在服务器里。为了维护这些重要数据的安全，需要进行数据同步备份，可根据平台运行实际情况，制订时间与周期，将平台里各子系统和每次学习者在实验场景中的交互数据进行备份。此外，平台还应有核心交换机、负载均衡设备与WEB服务器等重要设备，保障平台的正常运行。
（三）大数据远程开放实验平台的体系架构搭建
BODOP需要支持自适应学习环境，实现个性化的自适应学习以及完成实验人才培养模式由平移式学习过渡到智慧化学习。因此，它的架构设计既要支撑基于互联网的实验学习与移动学习，又要支持数据分析与挖掘。
面向大数据的远程开放实验平台体系架构如图2所示。整个平台架构包括服务层、功能层、系统层和实施层，每层的内涵如下：
1. 服务层主要面向学习者、教师、技术人员与管理人员，为学习者提供基于Web的实验学习和移动实验学习，同时根据学习者的学习能力和偏好等推荐相关学习资源。
2. 功能层基本上提供各种实验，并融合这些实验，为学习者提供实验学习场景；收集各种数据，提供大数据存储、分析与挖掘功能，为实现个性化自适应学习提供数据支撑，并实施实验资源管理。
3. 系统层是由各个系统组成，如基于Web的远程实验系统、移动实验系统、大数据计算系统（包括大数据存储系统、分析系统与挖掘系统）、个性化自适应学习系统、实验资源推荐系统等，这些系统虽然呈现给用户的是不同的功能模块，但底层数据互通，运行时互不影响，从而保证整个平台的功能实现。
4. 设施层提供平台运行需要的硬件、软件及网络资源，包括云计算服务器、核心交换机、负载均衡、数据库、网络等。
在设施层采用虚拟化技术，包括存储虚拟化、网络虚拟化及计算虚拟化，动态计算平台上各种资源更准确地为各子系统分配计算资源，达到平台最优化配置。平台采用数据处理技术，将非结构化数据及结构化数据处理以后存储在设施层，加强应用知识计算技术、知识库技术等，并与数据处理技术相结合，为远程开放实验学习平台智慧化服务提供技术支撑。
（四）大数据远程开放实验平台的功能模块实现
大数据技术可以分析与挖掘教育数据，为教师进行教学改革提供科学依据（何克抗，2014；吕瑶，2014）。在收集个人数据、实验数据及系统数据的基础上，BODOP对这些数据进行分析。教师根据分析结果，对实验教学进行科学安排，帮助学习者完成实验的深度学习，掌握职业知识，提升岗位技能。BODOP需要向社会提供服务，感兴趣的学习者可以通过该平台参加远程实验学习，学到相关的实践知识。基于上述分析，BODOP的功能模块设计理念体现在：一是有智慧化的学习场景，二是有针对性的课程实验，三是有灵活便捷的交互，四是有数据分析与挖掘功能，五是有贴身式学习支持服务。
BODOP的功能模块设计需要突出基于互联网实验学习和移动实验学习功能，满足学习者多样化、多终端、个性化的随时随地学习需求，具体功能模块如图3所示。平台实验集成管理模块不仅是集成与融合各种课程实验，还要负责与实验学习功能之间数据交互，使实验过程数据和学习者实验学习数据完好地保存到数据库，便于数据分析与挖掘使用。用户权限管理是对平台各个角色进行定义，并分配给各角色相应的权限。
图4展示的是BODOP的角色任务，不同职责的教师在平台里的任务不同，功能自然也不同。平台管理员可以兼任实验责任教师；教学管理员可以兼任课程责任教师，负责学生的实验学习。尽管这些教师在平台里的责任不同，但他们建设实验资源和辅导学习者的实验学习的责任相同（如图5所示）。
具体地说，平台管理员负责添加实验软件、设置实验责任教师、导入开课总表和学生总表；教学管理员负责教学点管理、设置课程责任教师、注册开设课程、选择本校学生、管理辅导教师与分组实验；实验责任教师负责设置软件子实验与管理子实验；课程责任教师选择课程子实验、添加理论测试与管理课程资源；实验辅导教师需要确认课程子实验与管理实验资源；学生的职责是学习课程实验资源。其中，教师要根据学生学习数据的分析结果，在实验过程中调整实验难易度，干预实验过程，促进学生深度学习。
四、面向大数据远程开放
实验平台实践案例分析
（一）个性化自适应实验学习系统设计
BODOP构建的目的是将课程中的实体实验迁移到互联网上，搭建智慧实验学习环境，学生可以在任何时间、任何地点完成实验。实现上述目的，需要两个要素：一是使用信息技术将课程实验变成数字化虚拟实验，在这个过程中，要充分利用各种技术将实验完整体现，如使用交互式虚拟实验与沉浸式虚拟实验让学生在网络环境中学到的实验与课本讲授的实验知识一致，达到实践教学的目标；二是构建一个智慧化的网络平台，将各种实验有机地集成起来，实现实验数据、学生数据与其他课程数据之间的融合，并提供个性化实验学习环境。智慧教育是借助于现代信息技术搭建具有感知、推理与决策等智慧特征的学习时空环境，以此促进学生身心协调、智力全面及个人可持续发展。智慧教育强调以人为本、一切为了学习者的教育思想，充分体现学习是一个充满平衡与张力的接收知识过程（祝智庭，等，2013）。不难发现，构建BODOP，与智慧教育的特性是一致的。
BODOP注重智慧化远程实验环境建设，平台以学习者为中心，围绕实验学习，搭建实验资源、实验评价系统、实验管理系统、学生信息库、学习实验库以及数据分析系统等，旨在构建一个个性化自适应实验学习系统（如图6所示）。在这个系统里，信息反馈与数据分析流程如下：
STEP 1：学生在平台上注册，平台通过与教务系统的对接，保存学生的相关基本信息；
STEP 2：学生学习实验，平台启动导学式引擎，旨在快速让学生理解实验；
STEP 3：学生与实验之间的交互数据存储在学习数据库里；
STEP 4：数据分析系统根据学生的基本信息与学习数据进行分析，将结果传输给自适应引擎；
STEP 5：自适应引擎根据分析结果，调整实验学习内容的进度；
STEP 6：教师分析实验结果与实验评价，参与实验内容调整；
STEP7：教师与管理人员修改导学引擎，同时教师修改或完善实验资源。
在第五步中，学生根据自适应引擎反馈的实验学习进度、实验技能完成情况、实验过程测评等信息，结合自身学习实际，进行自我调节。例如，对简单的实验减少学习时间，对较为复杂的实验投入更多的学习时间，及时掌握实验知识与技能。教师根据数据分析系统得到反馈信息，及时掌握每个学生的实验学习情况，根据这些信息，针对不同学生做出实验内容调整和实验进度调整，根据实验中学生的学习信息，修改和完善实验资源，与管理人员修改相应的导学引擎。实验完成后，教师根据数据分析与评价系统，掌握哪些实验内容有难度、需要哪些相关的实验资源、如何做出辅导等，为下次实验提供贴身式的服务。
（二）实验案例设计
基于BODOP设计架构，并结合实验学习流程，浙江广播电视大学教学中心开发多门课程的实验教学，本文以“计算机网络”这门课程为例，讨论实验教学的开展，并通过案例的介绍，验证BODOP对实验教学与学习支持的有效性，实验模型如图7所示。
在BODOP上开设实验课程，一般包括实验预备、实验学习、学习交流、实验分析和统计分析五个模块。实验预备包括课程资源、辅导材料、课程题库与理论测试，主要让学生做实验前掌握实验必备的基础知识，并根据课程内容和实验内容，做一些习题测试，加深对课程知识的理解和掌握。对“计算机网络”而言，实验学习共有“网卡配置实验”“DNS服务与配置实验”“DHCP服务与配置实验”“路由器配置实验”“交换机IP地址配置实验”等11个实验。学习交流主要是学生与教师之间讨论互动，还包括学生实验学习的心得体会。实验分析包括实验过程评价、实验结果评价和预测未来学习，主要是借助于大数据和学习分析技术对学生的实验学习数据进行挖掘，对教学和学习进行指导。统计分析主要统计与分析学生实验完成情况，包括实验完成明细、成绩统计分析、选课人数统计和完成实验统计。
通过四个学期的课程实验教学，相关实验数据情况统计如表1所示。不难发现，对于简单的实验，即使事先预习实验知识的学习者较少，实验成绩也较高，如实验1“网卡配置实验”；对于一些复杂的实验，如果预习实验知识的学习者不多，实验过程中需要教师辅导，花的时间较长，实验结果也不是太好，如实验3 “DHCP服务与配置实验”。通过对这些数据进行分析，挖掘其背后的一系列元数据（如学生的学习时间安排、认知能力、操作技能和学习态度等），帮助教师合理安排教学。
借助远程开放实验平台进行实验教学时，以学生为中心，在传授实践知识的同时，充分注重学生的个人成长与可持续发展。主要表现为，BODOP能根据学生的学习基础、学习能力、学习需求与偏好等个性差异，提供个性化的辅导与学习服务，记录每一位学生的实验学习数据，然后对数据进行深入挖掘与分析，得到的数据分析结果用于揭示潜在问题、评估实验学习过程、建设实验资源、完善实验评价与预测未来学习。因此，包含个性化自适应实验学习系统的BODOP是远程开放教育智慧学习环境构建的重要组成部分。同时，构建BODOP，实施远程实践教学，不仅能使学习者顺利完成实验，还可以对学习者的实验学习进行辅导与干预，提升实验学习的沉浸感，最终提高学习者的学习兴趣与学习成就感，有助于学习者实践知识的掌握，进一步提高职业技能。
五、结语
远程实践教学是提升学习者职业能力、岗位技能、社会综合能力及职业创新能力的重要环节，通常起到不可替代的作用。在大数据环境下，构建远程开放实验平台能为学习者提供个性化自适应远程实验学习环境，使学习者在愉悦的环境中完成实验学习，提升职业技能。首先，对现有的远程开放实验平台进行总结，分析平台的不足；其次，从远程开放实验平台（BODOP）的新发展、BODOP的网络拓扑设计、体系架构搭建和功能模块实现四个方面，提出了BODOP的模型设计；最后，从个性化自适应实验学习系统和实验案例设计分析BODOP实践案例。从大数据视角讨论远程开放实验平台模型的构建，旨在为今后搭建类似的远程学习平台提供有益的建设思路。
随着互联网技术、大数据技术、云计算技术和物联网技术等的快速发展，学习者对远程开放实验学习不断提出更高的要求，构建面向大数据远程开放实验平台不仅能很好地完成实验教学，创建高效、适合泛在学习的智慧化学习环境，满足学习者个性化、多元化及多终端的学习需求，还能进一步促进远程开放教育的发展，扎实推动学习型社会的建设。
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关键词：计算思维；大学计算机；课程体系；教学案例；教学方法
0.引言
自20世纪90年代末教育部倡议在大学开展“计算机文化”教育至今，大学计算机基础课程经历了以流行软件学习与掌握为主的“计算机文化基础”教育阶段，以素养和应用驱动的计算机共性知识讲授为主的“计算机应用基础”教育阶段。课程名称也从计算机文化基础变成大学计算机基础，直至现在的大学计算机。这是因为随着国家人才战略的实施以及国家对于人才培养质量的高度关注，计算机教育在大学整体教育中的重要性将会更加突出，计算机成为在通识教育中培养具有现代科学思维精神和能力的三大必修课程（数学、物理、计算机）之一。课程名称的变化反映了信息技术的发展、计算机教育的普及、社会的需求变化以及学生计算机基础的提高。
当各高校开始提倡素质教育、给学生更大的自学空间、不断压缩学时的时候，大学计算机基础首当其冲受到极大的冲击，学时被大大压缩，少数学校甚至取消了该课程。这不禁让从事计算机基础教育的教师和专家学者感到矛盾和困惑：该课程到底该如何发展？究竟还有没有存在的必要？我们的学生真的不需要学习计算机吗？他们需要学什么？
2006年，美国卡内基・梅隆大学：（CMU）计算机科学系主任周以真教授（Jeannette M.Wing）首次明确提出了计算思维（Computational Thinking，CT）的概念，为计算机教育的改革指明了方向。2010年7月，在首届“九校联盟（C9）计算机基础课程研讨会”上，“985”首批9所高校就大学如何在新形势下提高计算机基础教学的质量、增强大学生计算思维能力的培养形成4点共识，提出要旗帜鲜明地把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务。国内一些著名学者和专家率先开始研究计算思维的概念与内涵，思考计算思维对计算机科学研究以及计算机教育的启示，呼吁教育的转型：一些先行者大胆尝试在计算机基础课程中引入计算思维，践行新的教学理念和探索新的教学模式，陆续取得一些卓有成效的研究成果。
然而，思维毕竟是人类特有的一种精神活动，看不见摸不着。要想使学生接受计算思维行不是一件容易的事，问题的关键在于怎样做才能将计算思维的培养落到实处。例如，怎样构建一个包含计算思维典型特征的课程体系？怎样组织教学内容？通过何种教学模式能够更有效地培养学生的计算思维？笔者将就这些问题进行初步探讨并提出建议。
1.机遇与挑战
当今社会已步入数字化、信息化和网络化的新时代，信息技术的发展水平、运用水平和教育水平已成为衡量社会进步程度的重要标志，学习和掌握计算机的基础知识和技能是非计算机专业学生必须达到的基本要求，社会对各领域创新人才的需求对非计算机专业学生的计算能力提出了更高要求。如何针对社会需求重新定位大学计算机课程？怎样才能让学校和学生清晰准确地认识到该课程的重要性和价值？这是急需解决的一个关键问题。
在这种形势下，计算思维概念的提出正好为课程改革提供了一个难得的契机。按照周以真教授的定义，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动；计算思维的本质是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）。陈国良院士指出，理论、实验和计算是推动人类文明进步和科技发展的三大支柱，计算思维是人类科学思维活动的三大组成部分（理论思维、实验思维、计算思维）之一，是数学思维与工程思维的互补与融合，计算思维无处不在。
然而，计算思维的养成和训练是一个长期、循序渐进、潜移默化的过程，不可能一蹴而就，与以往的教学有着不同的要求和目标，这些要求和目标对现有的教育观念和方式提出了新的挑战。对于如何在教学中实现计算思维的培养，还存在分歧和误区。有的教师认为计算思维不过是一些理论和概念，讲了也没有多大用处，还不如教给学生一些必需的计算机知识和技能；有的教师认为以往的教学中已经蕴含了计算思维的思想，没有必要专门讲解这个概念，而且思维是无形的，根本无法在课程或实践中传授，只能通过学生自己感悟；还有些教师则把计算思维的培养等同于理论知识的讲解，或者认为技能培养就是思维训练。
这些对计算思维的错误认识，导致计算思维的概念并没有与计算机基础课程的知识有机融合，知识的传授并没有转变为基于知识的思维传授，因此究竟怎样做才能避免只是简单地给课程贴上计算思维的标签，而是真正将计算思维的培养落到实处，让学生通过课程教学和实践体验到计算思维的魅力和价值，这是必须解决的另一个关键问题。
2.改革思路与措施
针对上述两个关键问题，我们以培养计算思维能力为主线，着重从以下几个方面对大学计算机课程进行改革。
2.1分析社会需求，明确课程定位
在很长一段时期内，大学计算机基础教学普遍注重计算机知识的传授和计算机应用技能的培养，学生学到的是有关计算机的一些概念及通用计算手段的应用，但是当今社会处于急需各种创新人才的高科技时代，学生仅仅具备这些能力是不够的。高速发展的经济社会要求非计算机专业学生未来应具备的计算能力是掌握支持各学科研究创新的新型计算手段并应用计算手段进行各学科的研究与创新，因此，大学计算机应定位于以计算思维为核心，以计算机知识为背景，使学生理解典型的计算思维，掌握基于计算技术/计算机的问题求解思路与方法，提高学生的计算机应用能力，培养学生应用计算思维和计算工具分析和处理专业领域实际问题的能力，为今后的创新活动奠定坚实基础。
2.2构建计算机知识与计算思维有机融合的课程体系
以计算思维能力培养为核心的计算机基础教学改革并不意味着一定要将现有的课程体系和教学内容“推倒重来”，而是在原有课程体系的基础上，以计算思维为主线，重新组织教学内容，适当增加新的能体现计算思维的知识点，删除一些陈旧的知识或技术细节，大幅度调整课程内容的结构，最终构建一个计算机知识与计算思维相融合的课程体系。
1）分析研究计算思维的内涵和特征。
在明确课程定位后，我们应首先仔细分析计算思维的内涵，研究计算思维包含哪些基本组成部分，这些基本组成部分的特征和表现是什么，确定在大学计算机知识体系中涉及计算思维的哪些概念；然后将知识体系分解为知识单元和知识点，研究这些知识点如何与计算思维的典型特征有机融合。
对计算思维内涵的解读有很多。2010年，Peter J.Denning在ACM关于“什么是计算”的研讨会上指出：计算思维是一种解决问题的思维方法，这种方法将问题表示为关于某个计算模型（该模型必须被发明或发现）的信息处理过程，并寻求一种算法上的解决方案。2012年，李廉教授指出：“计算思维是人类科学思维中，以抽象化和自动化，或者说以形式化、程序化和机械化为特征的思维形式。计算思维的标志是有限性、确定性和机械性。计算思维的结论应该是构造性的、可操作的、能行的”。
战德臣教授提出的“计算之树”很好地描绘出融入计算思维后的大学计算机所面对的知识空间，即“核心”的计算思维，主要有“计算之树”的树根――计算技术与计算系统的奠基性思维：0和1、程序、递归；“计算之树”的树干――通用计算环境的进化思维：冯・诺依曼机、个人计算机、并行与分布计算环境、云计算环境；“计算之树”的树枝――计算与（社会/自然）环境的融合思维；“计算之树”的双色枝杈――交替促进与共同进化的问题求解思维：算法与系统…。
2）选取典型的计算思维，构建新的课程体系。
从上述知识空间中选取非计算机专业学生需要掌握的典型计算思维，对现有的教学内容进行重新审视和定位，适当裁剪和增删；围绕问题的分析解决思路组织相关知识，设计课程教学内容，最终构建一个计算机知识与计算思维有机融合的课程体系。
北京航空航天大学于2012年开始参与教育部大学计算机课程改革项目“理工类高校计算思维与计算机课程研究及教材建设”，初步构建大学计算机课程体系，见表1。
由表1可见，课程分为7个教学单元，要求在每个教学单元的教学内容中，描述清楚计算机知识背后蕴含的计算思维是什么，指出哪些知识体现了计算学科的素养。例如，在计算原理教学单元中，计算思维主要涉及0和1的思维（基于电信号的硬件实现、逻辑真/假以及基于逻辑的理论与实现，任何信息都可以表示成0、1串，也就都能被计算，被计算机处理）、计算机语言发展进程蕴含的思维（语言与编译器）、计算机系统的思维（系统由基本动作以及基本动作的各种组合构成，可以按照“程序”控制“基本动作”的执行以实现复杂的功能）；在算法描述与程序设计教学单元中，既要培养学生的计算思维，如指令与程序、算法、递归的思维，又要培养学生的计算学科素养，即程序设计方法与典型算法的基本素养。
2.3设计能够体现计算思维显著特征的教学案例
教学案例是教学内容的重要载体，如果采用抽象枯燥的理论讲解方式，学生将难以理解计算思维的抽象概念，更谈不上通过学习培养计算思维能力，因此需要设计能够体现计算思维显著特征的教学案例。我们通过分析计算机解题的思路和方法，着重讲解如何运用知识将实际问题转化成机器语言的思考过程，如提炼问题、转换问题、构建模型、设计算法、用合适的程序语言描述、用计算机解决问题，以促进学生对计算思维抽象和自动化本质特征的理解，掌握计算思维面向典型计算环境的问题求解方法。
此外，我们还创设教学情境，提出基于计算思维的探究性问题，以激发学生的学习兴趣和探究问题的求知欲。在教学中启发学生运用计算思维的方法解决问题，可以有两个途径：根据已有工具对问题进行分析、抽象和建模，最终建立现有工具能处理的模型；利用所学的基本算法、建模方法创造算法或系统。例如，在计算原理教学单元中，教师可以设计“在计算机中信息是如何被存储的”教学案例。一方面，通过该案例阐述的“0和1的思维”，学生可以了解为什么在计算机中要使用二进制而不是十进制；体会一切信息皆可抽象为符号，而在计算机中一切信息都是由0、1串表示，0、1逻辑易于硬件实现、便于计算；进而掌握“语义符号化、符号0（和）1化、0（和）1计算化、计算自动化、分层构造化、构造集成化”这种最重要的计算思维。另一方面，通过该案例阐述的“计算机系统的思维”，学生从系统的角度了解计算机如何被构造以及信息如何被存储和处理；通过中央处理器Cache内存虚拟内存磁盘存储器的介绍，学生能够体会到“在时间和空间之间、在处理能力和存储容量之间进行折衷”的计算思维方法。
2.4改革教学方法，促进学生计算思维能力的养成
恰当的教学方法才能展现计算思维的魅力和基本思想方法。过去以讲授知识点为主线的教学方法必须改变，应以讲授认识和应用计算机的思维过程为主线，使知识随着思维的展开而介绍，思维随着知识的贯通而形成，能力随着思维的理解而提高，这样循序渐进地促进学生计算思维能力的养成。
一方面，在课堂教学中采取基于计算思维的探究教学模式。探究教学就是将科学问题作为探究过程来讲授，让学生像科学家进行科学探究一样在探究过程中发现科学概念和规律，掌握科学方法，培养学生的探究能力和科学精神。在课堂教学中，教师提出基于计算思维的探究性问题，引导学生运用计算思维的一系列方法探索、发现问题的本质，通过简化、转换、递归、抽象、分解、建模等计算思维的基本方法，将一个复杂问题转换成许多简单的子问题并构建求解模型，进而充分利用计算机的运算能力实现问题求解。当学生掌握这种思维方法以后，教师再启发学生运用所学方法自主探究并解决更深层次的问题，从而达到知识巩固、迁移和内化为能力的目的。
另一方面，在实验教学中采取任务驱动的实验教学模式。教师只给出实验任务，要求学生自主完成一个系统或一个解决方案从设计到实现的全过程。学生主动思考，自主梳理知识，构建学习模式，规划解决方案，运用计算思维的方法自主设计和独立完成实验任务。基于计算思维的任务驱动实验教学模式将有利于培养学生自我建构知识、计算思维和创新的能力。
3.结语
关健词：泛在学习 大学英语教学 教师
一.泛在学习的内涵
随着计算机技术、网络技术和通讯技术的飞速发展，教育领域和学习领域掀起了一次又一次变革。1991年，前施乐公司的首席科学家马克威仕特博士正式提出了泛在计算的思想。他强调把计算机嵌入环境或日常工具中去，让计算机本身从人们的视线中消失，让人们注意的中心回归到要完成的任务本身。
泛在计算的思想引入教育学习领域后，泛在学习（U-learning）理念开始被提出并日益受到关注。在这种时代背景下，泛在学习的概念又有了它新的发展和衍生。可以说它是在普适计算、云计算技术不断发展的背景下，一种打破时空限制、整合了更多先进理念和技术的学习方式，是一种任何人可以在任何地方、任何时刻获取任何所需信息的方式，是提供学生一个可以随时随处地使用一些便携终端设备来进行学习活动的5A（Anyone，Anywhere，Anytime，Any device，Anything）W习。它打破了传统教育学习模式时间和空间条件的限制， 更能满足学习者多样化的学习需求，使学习更具开放性、交互性、协作性及自主性。
二.泛在学习对大学英语教学的意义
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》提出，信息技术对教育发展具有革命性影响，必须加快教育信息化进程，强化信息技术应用，创新网络教学模式。网络技术的发展推动了U-learning的发展，为教育的改革和发展提供了广泛的空间，给教育带来了前所未有的方便，极大地提高了学习效果和质量。
教育部《大学英语课程教学要求》（以下简称《课程要求》）明确规定了大学英语教学要重视训练学生的英语听说技能和培养学生运用语言进行交际的能力，同时指出要充分利用现代信息技术，采用基于计算机和课堂的教学模式，以网络技术为支撑，使英语教与学可以在一定程度上不受时间和地点的限制，朝着个性化和自主学习的方向发展。然而，受诸多因素所限，大学英语教学有许多问题亟待解决：教学内容缺少足够的延展性、教学方法缺乏充分的系统性、教学手段有待强化多样性。
三.泛在学习环境对大学英语教学的影响
1.泛在学习为大学英语教学提供了一个全真的社交环境，摆脱了传统课堂教学的束缚，培养了自主学习能力。学生通过网络平台，与不同文化背景、不同社会习俗和不同母语背景的英语学习者及英语本族语使用者进行交流，激发对大学英语教学学习的兴趣，增强学学英语教学的主动性。
2.泛在学习环境使大学英语教学教学中多模态的输入和输出成为现实。网络支撑平台为学生提供了有效的英语输入和输出渠道。网络实时在线交流向学生呈现了诸如听觉的、视觉的甚至触觉的多种体验和多重感官刺激，为学生提供了声、像、图、文环绕的交互式训练语境，建构了立体式学习环境，促进老师与老师、学生与老师、学生与学生、学生与社会人之间的多模态互动，使学生获得交际意识和增强口语表达能力。
3.泛在学习环境下，学生通过借助网络媒体提供的“支架”（scaffolding）能比较充分地表达内心情感，“支架”较为成功地减少了学生大学英语教学训练时的焦虑，一定程度上消除了他们的情感障碍，增强了他们的表现欲望和学习信心，为他们能够积极参与交流，进行有意义的语言输出创造了条件。
四.泛在学习环境下大学英语教师的作用
1.大学英语教师应成为教学的设计者、开发者和研究者。外语教师应不断加强自身的专业知识，同时掌握与信息技术相关的知识，成为外语教学的设计者、开发者和研究者。利用自身丰富的一线教学经历，成为资源的整理者与设计者，参与到教育学习平台的营建中来。基于云计算的泛在学习平台为学习者提供了大量的课程资源的同时，也为学习者带来选择困难。由于学生自身阅历、经验和知识水平有限，因此，面对多样化的学习途径和学习内容，教师应该在学生学习之前，分析课程资源，结合传统的英语课程教材和学情特点，为学生提供学习导航，引导学生合理而有效地获取丰富的学习资源。
2.大学英语教师应成为教学的辅导者、监控者和交际合作者。泛在学习资源环境下，并不意味整个教学完全由学生们自由进行。缺少教师的辅导和监控，教学过程中会出现杂乱无章的现象，课堂观察可见一些学生不专注讨论主题，进行一些与学习无关的活动或者全程盯着手机，成为低头族、。教师必须以辅导者、帮助者和监督者的角色引导学生正确地利用泛在学习环境，确保课堂秩序的正常进行。在掌握语言基础知识方面，教师应尽量加强对教学过程的辅导、监督和控制。从外语教学法的角度上讲，语言教学应该培养学生听说能力，提供学生语言实践机会。课堂上教师以与学生平等的身份参与，走下讲台融入课堂，非干预式引导他们在轻松愉快的气氛中提高自己的英语交际能力。
关键词：问题驱动；互动教学；自主学习
作者简介：刘风华（1980-），女，新疆乌鲁木齐人，新疆工程学院计算机工程系，讲师。（新疆 乌鲁木齐 830052）
基金项目：本文系新疆工程学院科研项目（项目编号：2012XGZ321312）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）06-0065-02
最近几十年来信息技术的重大突破和高速发展，为教育带来深刻变革。20世纪80年代，计算机微型化的快速普及催生了多媒体技术与教学的结合；20世纪90年代中期，互联网的应用使在线教育得到发展，促进了优质教育资源的传播和共享；近年来，云计算技术的发展和应用，以及各种移动终端的创新和发展，催生了移动学习。信息技术对教育发展具有革命性影响，而作为普及信息技术的计算机基础课程，在瞬息万变的技术发展中，要完成从“教授技能”到“形成思维”的变革，即要注重培养学生的“计算思维”。
一、培养学生的“计算思维”能力成教学的核心任务
2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》杂志上首次提出了计算思维（Computational Thinking）。周教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。[1]自2006年周以真教授首次提出计算思维后，计算思维在国内受到了普遍的重视，中国科学院信息领域战略研究组编写的《中国至2050年信息科技发展路线图》中明确指出要将培养学生计算思维能力作为首要目标。[2]著名计算机科学家和发明家道格拉斯·恩格尔巴特说“数字技术可以改变这个世界，但更关键的是，它改变了人们一贯的思维方式”。人类社会迄今为止，已经发生了多次变革，诸如文字、印刷以及书籍的发明，带给人们多样的学习方式，以及其他方面的改变，而电脑的发明让这更加前进了一步。电脑在一定程度上促进了人们的思维方式，因此思维的变革才是世界的变革，使大学生学会用计算思维去思考问题和解决问题是人才培养的关键。[3，4]
二、教师重视计算思维并转换角色
在推进以计算思维为核心的教学改革中，首先教师要重视计算思维，认识到计算思维对学生未来发展的重要性，并在日常教学中结合专业背景开展计算思维能力的培养方案讨论；将教学重点放在培养意识、激发兴趣、锻炼能力、形成思维四个方面，[6]即培养学生使用计算机解决问题的意识，激发学生学习知识的兴趣，进而达到利用所学知识解决问题的能力。经过一段时间的系统学习，培养学生发明和创新的能力及处理计算机问题时应有的思维方法、表达形式和行为习惯，[7]图1为计算思维能力培养模式图。
其次，在教学过程中，教师要逐步转换角色，做到以下几点：
1.以学生为中心
在教学过程中教师起着指导者、组织者、促进者和帮助者的作用。通过协作、交流等方式，启发学生联系和思考，充分调动学生的主动性和积极性，把当前的学习内容尽量与自己已有的知识经验联系起来，并对这种联系加以认真思考，形成思维。
2.成为学生的学习伙伴
教师的作用从传统的传授知识的权威转变为学生学习的辅导者和学生学习的伙伴。教师要与学生共同探讨、交流，营造平等融洽的课堂氛围，为学生创造最佳的学习环境，促进学生的“自我发展”。同时，教师给学生提供他们感兴趣的有价值的问题，引导学生尽可能找出问题的多种解决方案，鼓励学生对问题解决提出多重观点，以达到培养学生计算思维的目的。
3.成为学生学习的领航员
教师应注重引导学生掌握知识迁移方法，使学生在此基础上适应飞速发展的信息技术。在教学过程中，要时刻注意总结和归纳不同软件工具的使用方法和不同问题解决过程的共通之处，引导学生充分运用已有知识进行探索，自主提出新问题并找出解决方案，从而达到利用有效迁移培养和促进学生发展的目标。
三、以计算思维为核心的教学改革
大学生作为21世纪人才的主力军，学会用计算机的方式思考问题和表达行为成为信息人才的必备能力。培养计算思维的教学重点不在于如何解决某个问题上，而是解决问题的思想。因为问题有千千万万，而解决问题的方法通过归纳总结却有相通之处。另外，通过思维教学可以使学生更加积极主动地思考和探究，考虑问题更加缜密。在以计算思维能力培养为核心的教学改革中主要做了以下几方面的工作：
1.采用“问题驱动”式分层教学
计算思维是一种科学思维，与理论思维、实验思维一起构成了人类的三大思维。计算思维并不是一种新的发明，而是早已存在的思维活动，是每一个人都具有的一种技能。由于没有受到充分的重视，人们的计算思维活动往往是无意识的，培养计算思维能力的关键是要将无意识的计算思维变成有意识的计算思维，主动地用计算思维去解决问题。为激发学生的学习兴趣，提出了以“问题驱动”式教学方法，将教学过程归纳为从提出问题、分析问题、构造方法、解决问题、引发思考的不断循环，直到找出解决问题的最优方法。该方法中可以从简到难层层深入，并且通过不断发现问题、解决问题总结和归纳出一类问题的解决办法。该方法吸取了“任务驱动”式教学的优势，同时以发现问题、解决问题的主线，采用层层推进的层级式教学，不但较好地完成了任务，而且在问题求解中归纳总结，同时也兼顾了学生水平不齐的问题。
2.启发式互动教学
互动教学是通过营造多边互动的教学环境，在教学双方交流探讨的过程中，进行有意识的、主动的信息交换和传递，激发教学双方的主动性和探索性，提高教学效果，提高学生自我解决问题的能力。在计算机基础课程中，涉及的知识面广、内容更新快，与生活息息相关，所以只要稍加引导和启发，学生就有很强的主动性和较高的参与热情。在具体实施程中，主要采用发放资料——列出思考问题——课上讨论——总结归纳的方式进行。如在介绍计算机发展中，在上课前几天将资料和问题放到群共享里，学生下载并提前阅读或观看。该章节中设计的问题和资料如下：第一台计算机诞生的时间、地点（查阅课本）；比尔·盖茨作出的贡献主要集中在哪些领域（资料：比尔·盖茨和微软相关介绍）；史蒂夫·乔布斯的贡献主要集中在哪些领域（视频资料：电影乔布斯）；你认为未来计算机会怎样发展（讨论为主）；比尔·盖茨和史蒂夫·乔布斯成功的关键因素是什么，你对此有什么感想（讨论为主）。在课上学生带着自己查找的资料和观点进入课堂，分组讨论对问题的不同见解，并将理论知识联系到自己的生活中，对以后的学习态度和学习方向起到了指引作用。
与传统教学方式相比，互动教学至少有以下几点好处：
首先，调动了学生参与教学的积极性，传统的教学模式指注重教师的“教”，而忽略了学生“学”的态度。而互动教学体现出了学生的主体地位，让学生参与到教学中，激起学生的学习兴趣和参与讨论的主动性。
其次，引导学生注重对现实世界的观察和思考。传统教学传授的基础知识往往是教条式的，使学生感觉离自己的生活很远，而互动教学引导学生学以致用，联系身边的现象进行分析，从而提高他们发现问题的能力和分析问题的能力。
最后，拉近了老师与学生的距离。在传统的教学中老师以讲授为主，缺乏与学生的交流，所以无法获知学生的学习状态和学习兴趣，而学生则因缺乏交流和表达诉求的机会，使教学双方的距离越拉越大。互动教学中课堂氛围轻松、活跃，学生愿意主动交流、探讨，给学生提供展示观点的的平台，也给老师提供汲取养分的机会，形成了教学相长的良性循环。
3.考核方式从结果评价转向以结果和过程评价相结合
在推进教学改革的过程中，考核方式的改革是必备环节，以往的考核方式是期末考试70%，平时成绩30%。这种传统的考核方式存在以下弊端：期末考试也大多采用试卷考核，一份试卷很难全面把握课程所要掌握的方方面面，同时也无法避免高分低能的现象；学生临近考试突击学习，没有达到掌握知识的目的；在成绩的利诱下，作弊情况难以完全杜绝，诚信和公平受到挑战。
在此次教学改革中，成绩构成为平时成绩70%，期末考试30%。平时成绩中包括了考勤、作业、参与讨论、撰写论文、自学课程等。具体所占比例如表1所示：
表1 考核内容及比例分配表
项目 内容 比例
平时
成绩 考勤 8%
作业 12%
参与讨论 15%
撰写论文 15%
完成在线课程学习 20%
期末成绩 考成成绩 30%
考核方式的改革促使学生在平时多花功夫，而平时的厚重积累不但使学生端正了学习态度，形成了良好的学习习惯，并在长期的锻炼中潜移默化的形成了计算思维。
四、总结
信息化发展已经与人类学习、交往、工作和生活融为一体，并且为人类的生存和发展带来革命性的影响。作为普及信息技术的计算机基础课程，也要适应新形势的变化，教师从“教授者”转换为“引导者”，学生从“被动学习”转变为“主动探索”。在推进大学计算机基础课程教学时效性改革的三年中，学生的学习热情、学习能力、解决问题的能力和创新能力普遍提高，在学习中加强了交流和合作，在实践中学会了反思、发现自我，欣赏别人，积极进取，勇于创新。新疆工程学院学生在全国计算机应用技能大赛、全国数学建模大赛、挑战杯及全国各类专业技能大赛中屡次获得优异成绩。笔者将在取得一定成绩的基础上进一步深入研究，逐步摸索出更加适合大学生计算思维培养的教学模式和方法。
参考文献：
[1]李廉.计算思维——概念与挑战[J].中国大学教学，2012，（1）：7-12.
[2]中国科学院信息领域战略研究组.中国至2050年信息科技发展路线图[M].北京：科学出版社，2009.
[3]孙家广.计算机科学的变革[J].中国计算机学会通讯，2009，
5（2）：25-28.
[4]龚沛曾.大学计算机基础教学中的计算思维培养[J].中国大学教学，2012，（5）：51-54.
[5]九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明[J].中国大学教学，2010，（9）：14-15.
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