時間:2023-04-26 16:10:35
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計算機工程與科學(xué)學(xué)院
XX年7月7日
教育與工作經(jīng)歷
教育
1994.9-1998.7 上海大學(xué)機械自動化系 本科
1998.9-XX.3 上海大學(xué)機械自動化系 碩士
XX.3-XX.9 上海交通大學(xué)圖像處理與模式 識別研究所 博士
工作
XX.9-今 上海大學(xué)計算機學(xué)院 講師
學(xué)術(shù)活動
兼職
中國計算機學(xué)會yocsef上海分壇學(xué)術(shù)秘書委員(XX.5~今)
ieee會員,ieee計算機分會會員(XX.1~今)
上海市計算機學(xué)會會員(XX.1~今)
主持中國機器學(xué)習(xí)郵件列表(XX.1~今)
活動
機器學(xué)習(xí)及其挑戰(zhàn)研討會,上海,參與,XX.11
第十屆中國機器學(xué)習(xí)會議,上海,口頭報告,XX.10
環(huán)太平洋人工智能大會,aucland,口頭報告,XX.8
國際神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大會,大連,展板,XX.8
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用研討會,北京,大會報告,XX.3
科研經(jīng)歷
參與國家自然科學(xué)基金四項
基于數(shù)據(jù)挖掘和綜合模型的腦磁共振圖像分析和診斷(30170274)已結(jié)題
面向鋼鐵生產(chǎn)的數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)融合信息處理平臺及應(yīng)用(50174038)已結(jié)題
納米氧化鋁材料設(shè)計的支持向量機方法 (20373040)進展順利
分布式概念格數(shù)學(xué)模型及算法研究 (60275022)進展順利
參與上海市高校網(wǎng)格技術(shù)e研究院一期項目
數(shù)據(jù)挖掘在生物醫(yī)學(xué)網(wǎng)格中的應(yīng)用 (XX.7-XX.6)
主持軟件新技術(shù)國家重點實驗室(南京大學(xué))開放課題一項
機器學(xué)習(xí)中冗余特征問題的研究(XX.5-XX.6)
已申請國家自然科學(xué)基金
合作者:化學(xué)系 陸文聰教授
已申請上海市教委科技發(fā)展基金
正在申請上海市高校網(wǎng)格技術(shù)e研究院二期項目
研究方向
特征選擇
結(jié)合學(xué)習(xí)器的研究
支持向量機
集成學(xué)習(xí)
多任務(wù)學(xué)習(xí)
偏最小二乘法
化學(xué)計量學(xué)
多元校正
藥物構(gòu)效關(guān)系
jcics,nsfc
學(xué)術(shù)成果
論文20余篇(第一作者9篇以上)
sci 收錄5篇,其中第一作者4篇
ei收錄10篇,其中第一作者3篇
其它核心雜志,第一作者5篇
sci收錄源雜志錄用2篇,正在出版
譯著一本(第一作者)
支持向量機導(dǎo)論,電子工業(yè)出版社出版,XX.3
專著一本(算法部分,五萬字以上)
support vector machine in chemistry,singapore, world scientific publishing company,XX.9
第一作者論文
************************************
學(xué)院工作
人工智能、軟件工程等專業(yè)課
學(xué)術(shù)報告(二次)
計算機學(xué)院一次
化學(xué)系一次
本科生班主任(03級10班),優(yōu)秀生導(dǎo)師(5)
****************
其它條件
全國大學(xué)英語等級考試cet-6
合格,1997.6
上海市職稱計算機能力考試
合格,XX.4
中圖分類號:G642文獻標(biāo)識碼: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,針對這個目標(biāo),其教學(xué)實施應(yīng)著重體現(xiàn)出以下兩個差異性:
(1) 軟件工程學(xué)科領(lǐng)域和計算機學(xué)科領(lǐng)域間專業(yè)設(shè)置的差異性,這個差異應(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)的計算機科學(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)。雖然大都開始強調(diào)學(xué)生的軟件項目實踐,但普遍缺乏過程管理。本文在對IEEE的軟件工程知識體系進行深入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,針對軟件學(xué)院軟件工程碩士提出了實現(xiàn)開放式教學(xué)體系的教學(xué)改革方案。
2軟件工程知識體系
2004版SWEBOK將整個軟件工程知識體系分為11個知識領(lǐng)域(Knowledge Area,KA),其中前5個知識領(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、軟件構(gòu)造、軟件測試和軟件維護;后6個知識領(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)科知識領(lǐng)域。這些知識領(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(SEEK)。SEEK由十個知識領(lǐng)域組成,包括:計算機基礎(chǔ)(CMP)、數(shù)學(xué)和工程學(xué)基礎(chǔ)(FND)、職業(yè)實踐(PRF)、軟件建模與分析(MAA)、軟件設(shè)計(DES)、軟件驗證(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領(lǐng)域、基礎(chǔ)類或前導(dǎo)類的知識領(lǐng)域,以及其他相關(guān)領(lǐng)域的知識。
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)院實踐教學(xué)體系的內(nèi)容與規(guī)劃中提出了“一個目標(biāo)”、“兩種途徑”、“三大環(huán)節(jié)”、以及“四級臺階”的具體步驟。王移芝、林艷琴提出基于“兩段教學(xué)”的計算機基礎(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)的實踐教學(xué)體系。王浩、胡學(xué)鋼等提出計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系的總體研究與建設(shè)。王志英以國家實驗教學(xué)示范中心為例,提出實踐是綜合能力培養(yǎng)的基礎(chǔ),并以此構(gòu)建計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系。董瑋、邱建華等以專業(yè)課“程序設(shè)計基礎(chǔ)(C語言)”為例給出了建設(shè)實踐教學(xué)體系的實踐探索。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)計算機科學(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,同時也是迫切的。
4工程碩士的課程體系設(shè)計策略
我們以IEEE SWEBOK和CC2004SE的知識體系為主體,結(jié)合中國軟件產(chǎn)業(yè)以及本院的具體實際情況,設(shè)計了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院軟件工程專業(yè)的知識體系,作為我院工程碩士課程設(shè)置和教學(xué)計劃實施的依據(jù)。以SEEK為基礎(chǔ),我們對軟件工程的課程設(shè)置進行規(guī)劃。整個課程設(shè)置可以分為三個層次,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,該知識體系定義了7個知識體系子類。計算機基礎(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)實踐、領(lǐng)域課程、軟件工具、工程實踐等四個子類。
其中計算機基礎(chǔ)定義了軟件工程作為計算學(xué)科所必需包含的計算科學(xué)基礎(chǔ)以支持軟件產(chǎn)品的設(shè)計與建設(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)實踐則聚焦于軟件工程師以職業(yè)行為從事軟件工程實踐所必需具備的知識、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領(lǐng)域;領(lǐng)域課程包含了對于某個特定領(lǐng)域軟件工程師應(yīng)該接受的特定教育或經(jīng)驗;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;工程實踐則是學(xué)生使用所學(xué)到的知識從事實際開發(fā)活動,提供動手能力的重要環(huán)節(jié)。
對于工程碩士來說,大部分同學(xué)經(jīng)過計算機本科專業(yè)的學(xué)習(xí),已經(jīng)具備了初步的計算機基礎(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)趨勢設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域課程。教學(xué)改革的核心是如何設(shè)計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,強化他們的實踐動手能力。
5工程碩士開放式教學(xué)體系建設(shè)
對于如何設(shè)計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)生的工程實踐,引入課程組的概念,實現(xiàn)一個完整的開放式教學(xué)體系。如圖3所示,整個開放式學(xué)習(xí)體系包含三個部分:
(1) 設(shè)計課程組: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)實踐教學(xué)環(huán)節(jié):在實踐教學(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)實際動手學(xué)習(xí);
(3) 強化工程實踐:在工程實踐中由學(xué)生自主選題,并將LBD中講述的工具在項目整個生命周期中貫穿使用。
5.1設(shè)計 課程組
目前我院開設(shè)的高級軟件工程和本科的軟件工程課程內(nèi)容并沒有太大差別,對于軟件工程的各個環(huán)節(jié)面面俱到,但又都比較淺顯,對于工程碩士的培養(yǎng)顯然是不合適的。因此我們設(shè)計了軟件工程課程組的理念,初步設(shè)計了以下課程:
(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以后立志從事軟件工程管理方向的同學(xué),課程針對IT項目集中闡述如何實現(xiàn)風(fēng)險、資金、工期等各方面的管理;第二門課程主要針對以后立志從事軟件高級開發(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,介紹目前通用的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計技術(shù)以及實現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)的模型、表述方法等。這兩門課程對于軟件工程碩士應(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)計模式、軟件測試、語言類課程如J2EE、.NET等等,學(xué)生可根據(jù)自己的實際情況進行選修。
5.2開設(shè)實踐教學(xué)
針對該課程組,我們開設(shè)了實踐教學(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目開發(fā)的某具體環(huán)節(jié),工具涵蓋了項目管理、架構(gòu)設(shè)計文檔化以及測試等軟件項目開發(fā)的主要方面。
對于軟件工具的選擇,有兩種思路。一種方法是對軟件工程的不同環(huán)節(jié)分別選擇不同工具,例如項目管理選Project、開發(fā)文檔化選Rational、測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)平臺綁定,適合選擇開源J2EE開發(fā)框架的同學(xué)。
5.3強化工程實踐
大多數(shù)的軟件學(xué)院目前都開設(shè)了專門的工程實踐環(huán)節(jié),但實際的效果并不盡如人意。因此我們將工程實踐環(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)量完成整個工程實踐。
從教學(xué)方法上,工程實踐應(yīng)盡可能地貼近現(xiàn)實項目,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、會議記錄、工作日程記錄、合同執(zhí)行報告:財務(wù)報告和開發(fā)過程報告、個人總結(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)生必須采用實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中介紹的工具全程介入項目開發(fā)的各個階段。學(xué)院設(shè)立專門的工程實踐網(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)生運用職業(yè)實踐子知識體系中的相應(yīng)內(nèi)容,鍛煉學(xué)生的口頭表達能力、書面表達能力等。通過學(xué)生的開題演講、采用各種工具完成相應(yīng)的項目文檔、結(jié)題答辯等環(huán)節(jié)來實現(xiàn)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。
從實踐效果評價上,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、評價教學(xué)質(zhì)量等措施,實現(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上的矛盾。軟件學(xué)院現(xiàn)有的實踐教學(xué)體系存在著專業(yè)課程設(shè)置定位不準(zhǔn)確、課程實驗師資不足、實驗教學(xué)內(nèi)容質(zhì)量不高、實驗指導(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知識體系的基礎(chǔ)上,針對軟件學(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)生的工程實踐,引入課程組的概念,制定了一套較為完整的開放式實踐教學(xué)實施計劃。
參考文獻 :
[1] Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Software Engineering [EB/OL]. [2004-08-25]. /ccse/SE2004Volume.pdf.
[2] 翁敬農(nóng),劉云. 北航軟件學(xué)院本科生實踐教學(xué)體系的研究與實踐[J]. 計算機教育,2007(11).
[3] 王移芝,林艷琴.“計算機基礎(chǔ)課程”實踐教學(xué)體系的研究與實踐[J]. 實踐教學(xué),2008(8).
[4] 謝芳清,閆大順. 計算機工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的研究[J]. 中國科技信息,2008(9).
伊利諾伊大學(xué)香檳分校是“十大”盟校(The Big Ten)之一,建立于1867年,一直是全美最優(yōu)秀的大學(xué)之一,理工科在“十大”中更是排名第一。該大學(xué)排名全美前10名的研究生專業(yè)有物理學(xué)、化學(xué)、計算機科學(xué)、心理學(xué)、教育學(xué)、工程學(xué)、會計學(xué)、大眾傳播學(xué)、圖書館科學(xué)、音樂、數(shù)論、代數(shù)、邏輯學(xué)、微生物學(xué)。工程學(xué)院在全美聞名遐邇,其電子工程、計算機工程、土木工程、材料科學(xué)與工程、機械工程、原子工程、農(nóng)業(yè)工程、環(huán)境工程等系科都排在全美前五位,化學(xué)工程、航空航天工程排在全美前十位。
該校的教授和校友有不少知名人士,比如歷史上第一次在同一領(lǐng)域(固體物理學(xué))中兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎的發(fā)明了晶體管并提出了低溫超導(dǎo)理論(BCS理論)的巴丁教授;哈肯教授與阿佩爾合作在計算機完成了四色定理的證明;網(wǎng)絡(luò)神童馬克?安德森(Mark Anderson)在伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校設(shè)計了因特網(wǎng)瀏覽器軟件Mosaic及Netscape;身價一度超過比爾?蓋茨成為世界首富的甲骨文公司(Oracle)董事長兼首席執(zhí)官拉里?埃里森(Larry Ellison)曾在伊利諾大學(xué)香檳分校讀書;AMD創(chuàng)始人兼首席執(zhí)官杰里?桑德斯(Jerry Sanders)是伊利諾大學(xué)香檳分校電子工程學(xué)士;通用電氣(GE)董事長兼首席執(zhí)官杰克?韋爾奇(Jeck Welch)是伊利諾大學(xué)香檳分?;げ┦?。截至2003年,該大學(xué)共有二十位教授及校友榮獲過諾貝爾獎,兩位校友榮獲過圖靈獎,一位教授榮獲過菲爾茲獎,二十一位教授及校友榮獲過普利策獎,十一位教授榮獲過美國國家科學(xué)獎?wù)?,現(xiàn)任教授中有兩位普利策獎得主、二十六位美國國家科學(xué)院院士、二十九位美國國家工程院院士。
該校的計算機系創(chuàng)建于1972年,多年來在全美排名一直保持在Top5之內(nèi),一些事實也無可爭辯地捍衛(wèi)著這一地位:世界上最早的計算機Eniac誕生在這里;世界上第一個網(wǎng)絡(luò)瀏覽器Mosaic誕生在這里;其畢業(yè)生所建立的公司(Netscape、YouTube、PayPal、Lotus和Sieble Systems)在計算機界赫赫有名;其國家超級計算機應(yīng)用中心(NCSA)是全美國五大計算機研究中心之一。
課程設(shè)置
該校計算機系的課程設(shè)置乍一看上去和國內(nèi)大學(xué)似乎沒有什么大的區(qū)別。對本科生來說,“1”開頭的系列基礎(chǔ)課程,主要是包括計算機導(dǎo)論,離散數(shù)學(xué)等計算機基礎(chǔ)課程;“2”開頭的是更專業(yè)一些的課程,比如類似國內(nèi)操作系統(tǒng)的System Programming、計算機體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);“3”開頭的目前僅有兩門課:397 Individual Study和398 Special Topics in CS,主要是擴展學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力。研究生的課程都是以“4”開頭的專業(yè)基礎(chǔ)課程和以“5”開頭的專業(yè)課程,其中以598開頭的為前沿學(xué)科討論課程。學(xué)生也分為碩士和博士,但對碩士的要求不高,所以很多直接跟隨教授做研究的學(xué)生都是博士。課程的要求也是作業(yè)、項目和最后的考試。但實質(zhì)上,由于管理、研究水平等原因,這些設(shè)置還是有所不同。
該系目前提供三種類型的本科學(xué)位,一種是五年的本科和碩士生打通的學(xué)位,五年畢業(yè)后取得本科和碩士兩個學(xué)位;另兩種是計算機科學(xué)本科學(xué)位和軟件工程學(xué)位。每一種根據(jù)對學(xué)生都有不同的學(xué)分和課程要求。比如對于第一種學(xué)位,要求選夠120學(xué)分,其中理論(473 Algorithms或者475 Formal Models of Computation)、結(jié)構(gòu)(431 Embedded Sys Arch and Software或者433 Computer System Organization)和軟件(421 Programming Lang and Compilers或422 Programming Language Design或423 Operating Systems Design)必須按研究生學(xué)分選修。
研究生分論文和非論文兩類。論文學(xué)位中和國內(nèi)一樣分碩士生和博士生。普通論文碩士要求28個課程學(xué)分和4個論文學(xué)分。博士生的總學(xué)分要求是96個課程學(xué)分,包括課程學(xué)分和論文學(xué)分,其中至少要求32個論文學(xué)分;學(xué)士直讀的博士生要求96個課程學(xué)分。目前注冊的研究生人數(shù)近450人。
從課程設(shè)置方面看,該系的課程分得很細,從和國內(nèi)相類似的專業(yè)基礎(chǔ)課,比如計算機導(dǎo)論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、軟件工程;到很專業(yè)的課程,比如算法、密碼學(xué)導(dǎo)論、程序驗證、自主信息系統(tǒng)、形式化軟件開發(fā)方法以及以598打頭的帶有主講教師名字代號的擴展課程。尤其以研究生的課程設(shè)置最為細致。數(shù)一下他們的課程可以發(fā)現(xiàn),學(xué)生有很多方向可以選擇,本科生的課程多達77門,研究生的更是多達102門。當(dāng)然有不少課程是兩者都可以選修的。一般一門課程3~4個學(xué)分(根據(jù)是否完成Project區(qū)分),每周兩次,一次75分鐘。
講授該課程的教師基本上都是該校專門從事這一方面研究的權(quán)威,有著多年的研究經(jīng)驗。比如我所選修的“程序驗證”課程屬于該系的研究生基礎(chǔ)理論課程,任課教師Meseguer教授已經(jīng)在這方面從事了近三十年的研究,而且目前也是這方面的權(quán)威?!皵?shù)據(jù)挖掘”課程的教師是Han教授,也是數(shù)據(jù)挖掘的世界級權(quán)威。這保證了任課教師在講授課程的同時貫穿了該課程在學(xué)科中的領(lǐng)先技術(shù)和知識。同時,比較明顯的一點是課程結(jié)合實際動手的項目比較緊密。比如我所選修的“程序驗證”課程雖然有很強的數(shù)學(xué)背景,介紹了等式邏輯和重寫邏輯,但該課程輔以該實驗室的Maude系統(tǒng)作為實踐工具,所以所介紹的理論可以實實在在地在計算機上看到其作用和結(jié)果?!俺绦蛟O(shè)計原理”這門課也使用了Maude系統(tǒng)作為高級程序語言的規(guī)格說明語言,這立刻就讓本來很抽象的兩門課有了感性認識的平臺,學(xué)生可以立刻通過工具感受邏輯在計算機中的作用,可以使用該工具立刻設(shè)計出自己的新的程序語言。相比而言,國內(nèi)類似的課程都缺乏相應(yīng)的輔助工具,學(xué)生學(xué)理論不知道怎樣用到計算機中,學(xué)程序語言設(shè)計多是看看別人設(shè)計的語言是怎樣的,難以在短時間內(nèi)自己動手設(shè)計一個。
開放性
這半年中我感受最深的當(dāng)數(shù)該系信息資源的開放性。從課程上來說,每學(xué)期的每一門課程都能在系里的網(wǎng)絡(luò)上找到相應(yīng)的講義、作業(yè)、項目以及閱讀的參考資料。和課程相對應(yīng),每位教授都開設(shè)一個甚至多個專題討論會,這些討論會都有相應(yīng)的MailList可以讓學(xué)生或是研究人員加入。根據(jù)我的研究興趣,我參加了Maude、Runtime Verification以及軟件工程討論小組。每一個討論組由教授主持每周定時討論一至兩個小時,同時維護一個網(wǎng)站公布每次討論的主題或是論文。所以,和國內(nèi)的例會不同,這些討論會除了教授自己的學(xué)生,往往會有一些感興趣的學(xué)生或是像我這樣訪問學(xué)者參加。通過這樣的方式,也有教授的介紹,我和目前我感興趣的幾個教授都交流過,他們都很細致地介紹自己的研究,包括介紹實驗室開發(fā)的軟件工具。而這些軟件工具都放在他們自己實驗室的網(wǎng)站上,有的是可以免費使用的,有的甚至是源碼公開的,同時有他們公開發(fā)表的論文。有兩位教授的實驗室研究內(nèi)容我比較感興趣,但他們還沒有源碼,經(jīng)過兩次討論后,他們都表示可以提供源碼以便進行進一步的研究。同時,我找他們的學(xué)生詢問相關(guān)工具的一些細節(jié)技術(shù),他們都詳細解答,有時甚至花費兩個多小時。
其實這一點在我聯(lián)系訪問的Host Professor時就感受頗深:每一位教授都可以在他們的主頁上找到非常詳細的資料,他們的研究概況、發(fā)表的論文、教授的課程、所做的研究項目、學(xué)生、聯(lián)系方式等等。對比國內(nèi)同行,很多都沒有自己的主頁,有一些由于單位組織倒是有,但所找到的基本上都是僅僅一頁的概述而已。這導(dǎo)致國內(nèi)很多信息無法交流。當(dāng)然,我想這也有一點客觀原因,就該系的項目情況而言,縱向課題的資助就已經(jīng)足夠教授們完成研究,所以他們并不在乎把研究成果轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品,而是公開這些研究成果,讓其他人盡量多地使用,讓其他人或公司完成產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化工作。反之,國內(nèi)很難找到根據(jù)研究成果完成的軟件工具,因為一般如果做到工具,都希望更進一步做到產(chǎn)品化,能以此爭取到橫向課題的支持,以便彌補縱向課題經(jīng)費的不足。由于橫向課題講求實用,有很多非前沿性,非研究性質(zhì)的工作需要完成,直接影響了研究的深度。
開放性還反映在該系的研究領(lǐng)域交叉之中。該系的研究領(lǐng)域分為:算法和理論;人工智能;體系結(jié)構(gòu)、并行計算機和系統(tǒng);復(fù)雜生物及計算生物;數(shù)據(jù)庫及信息系統(tǒng);圖形圖像和人機界面;系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò);程序語言、形式化系統(tǒng)和軟件工程;以及科學(xué)計算。但在我所參加的討論中,經(jīng)??梢钥吹蕉鄠€實驗室的教師和學(xué)生相互參與討論。比如我上上周參加的形式化小組的討論會上,就有體系結(jié)構(gòu)實驗室的學(xué)生;上一周的軟件工程討論會上,報告者是一個數(shù)據(jù)庫實驗室的學(xué)生,因為他的工作內(nèi)容涉及到用數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計的方法進行軟件調(diào)試,同時與會的還有該實驗室的兩位教授以及其他實驗室的學(xué)生。同一個研究領(lǐng)域內(nèi)的合作就更多,比如我所訪問的教授專注于程序語言、形式化系統(tǒng)和軟件工程領(lǐng)域,他自己的實驗室和另外該領(lǐng)域的另一位教授Rosu的實驗室相連,兩人合作過多篇文章,Rosu的程序設(shè)計語言以及形式化軟件開發(fā)方法課程中應(yīng)用了Prof. Meseguer的形式化工具,甚至有一些講義。我大致看過該系教授們的簡歷,非常少有本校畢業(yè)的學(xué)生,這說明相關(guān)合作并不是以前師生關(guān)系的繼續(xù)。同時,這里常常有一些前沿講座是由斯坦福、劍橋、伯克利和愛丁堡大學(xué)的教授和博士生開設(shè)(應(yīng)聘的博士生都要公開做一個面試形式的講座),也有微軟和IBM這樣的大公司的研究院或是一些著名公司的學(xué)者的講座,這些講座頻率很高,常??梢栽谠撓得恐艿娜諝v上看到這些通知。
其實,訪問學(xué)者這樣的一個制度本身就是很開放的。半年一年的互訪,帶來了很多交互的信息。相比而言,國內(nèi)有不少實驗室雖然也設(shè)有客座教授、開放項目等,但是很難落到實處,很難有人真正是在實驗室里交流這么長時間,更多的僅僅是每年幾次的互訪而已。不過,為每一位訪問學(xué)者提供一間寬敞明亮的辦公室,提供所有辦公服務(wù)恐怕也是目前高校難以提供的緊缺資源。
風(fēng)氣
另一個讓我感受比較深的地方是該系的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。由于課程設(shè)置很細,很多課程選課的人并不多,一二十個學(xué)生的課堂是很常見的,有的課程僅僅4~5個學(xué)生。當(dāng)然也有上百人的大課,這一般是本科和研究生共同選修的課程。我上學(xué)期選修的program verification課程共有12個學(xué)生,這學(xué)期選修的formal method software development也不過十七八個學(xué)生。但給我印象很深的一點是,從開學(xué)到學(xué)期末,學(xué)生數(shù)目基本上保持不變,可見很少有人缺課。上課的氣氛很活躍,課堂上幾乎沒有見過學(xué)生打瞌睡,講課中間學(xué)生隨時提問,教師也是當(dāng)時就回答。對于教師提出的問題,也幾乎沒有冷場沒有人回答的情況,當(dāng)然也不是每一次回答都正確。相比而言,國內(nèi)大學(xué)目前缺課的現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重,有的必修課程都有三分之一缺課的,選修課就更不用說了。這當(dāng)然有教師的原因,目前教學(xué)普遍不受重視,所有職稱的評定基本上由科研決定,這從前年上海交大的倍受學(xué)生歡迎的教師始終僅僅是一個講師就可見一斑。而教學(xué)顯然是很需要花費時間和精力的。
也不是說這里的教授上課都很好,也有底下學(xué)生反映講課不好的,但無論是從教師的授課還是學(xué)生的學(xué)習(xí),你可以明顯感受到兩個字:認真。研究生自己決定上什么課,一個學(xué)期一般也就選修2~3門。相比而言,國內(nèi)碩士研究生一學(xué)期的課程多達七八門,其中不少都是必須選修的,學(xué)生的學(xué)習(xí)相對比較被動,很多學(xué)生就為拿學(xué)分,課堂上打瞌睡,學(xué)Tofel和GRE,復(fù)習(xí)考研的學(xué)生大有人在,課堂上很少看到學(xué)生主動提問。在我的一門電子商務(wù)的選修課上我就問過學(xué)生,他們是否愿意做我以項目的方式提供的考試,很多學(xué)生說很有興趣,可是卻沒有時間。必修課和學(xué)位課的項目、作業(yè)已經(jīng)讓他們窮于應(yīng)付,還要復(fù)習(xí)考研、考Tofel和GRE,實在是心有余而力不足。為此我還調(diào)整過項目完成時間,允許學(xué)生在第二個學(xué)期開學(xué)時交,可以看到效果要好一些,有一些學(xué)生利用假期完成了自己感興趣的內(nèi)容。可是隨著教學(xué)管理的正規(guī)化,要求課程結(jié)束后一周內(nèi)必須給成績,剛開放一些的項目只好又恢復(fù)原狀。
伊利諾伊大學(xué)是“莫里爾法案”(由林肯總統(tǒng)在1862年簽署)生效最初十年期間通過公用土地贈與方式創(chuàng)立的全美37所高校之一,于1868年正式開學(xué)。其座落于美國伊利諾伊州南部安靜幽雅的姊妹城鎮(zhèn)-厄巴納和香檳,占地1458英畝,擁有272座主要建筑。此外,學(xué)校還擁有一個機場、433英畝森林保留地以及占地1765英畝的阿勒頓公園。
經(jīng)過近140年的發(fā)展,伊利諾依大學(xué)已經(jīng)是全美國最好的大學(xué)之一,位居全美公立大學(xué)的前五位。該校擁有僅次于哈佛大學(xué)和耶魯大學(xué)的美國第三大大學(xué)圖書館,圖書資料達一千七百多萬冊。此外,學(xué)校還有自然史博物館、世界傳統(tǒng)文化博物館以及一個美術(shù)館和一個表演藝術(shù)中心。該校能提供一百五十多個專業(yè)方向領(lǐng)域的四千多門課程,每年授予一萬五千多個學(xué)位,其中每年授予的博士學(xué)位獲得者人數(shù)穩(wěn)居全美前五名。目前,該校擁有近兩千名教授和四萬余名學(xué)生。其中,學(xué)生由近三萬名大學(xué)生和一萬一千余名研究生組成,含外國留學(xué)生近五千名。
伊利諾伊大學(xué)以理工科尤稱翹楚,穩(wěn)居全美大學(xué)排名前六位。進一步講,有十余個本科專業(yè)位列全美前二十五名,其中會計學(xué)、材料學(xué)、農(nóng)業(yè)工程、土木工程、環(huán)境工程、計算機科學(xué)、核工程、機械工程等并位居前五位;有超過六十多個研究生專業(yè)位列全美前三十名,其中圖書館學(xué)、土木工程、材料學(xué)、微生物學(xué)、計算機科學(xué)、計算機工程、無機化學(xué)、分析化學(xué)、冷凝物質(zhì)、邏輯學(xué)、數(shù)論等并高居前五位。該校共有11位教師及校友榮獲過諾貝爾獎,18位教師及校友榮獲過普利策獎。其中,該校教授巴丁因發(fā)明晶體管和提出低溫超導(dǎo)理論而成為歷史上在同一領(lǐng)域(固體物理學(xué))兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎的第一人。另外,尼龍的發(fā)明者卡羅瑟斯、集成電路的發(fā)明者杰克科勒比、第78屆奧斯卡金像獎最佳導(dǎo)演獲得者李安等均為該校畢業(yè)生,我國前著名科學(xué)家竺可楨早年也曾在該校攻讀農(nóng)學(xué)。
非常幸運和特別值得一提的是,此番留學(xué)團隊組成成員的研究興趣或主攻方向均屬伊利諾伊大學(xué)的優(yōu)勢學(xué)科方向,這為各位老師的學(xué)習(xí)和提高創(chuàng)造了非常重要的基礎(chǔ)和前提條件,同時也從側(cè)面反映了國家教育部留學(xué)基金委的工作非常到位和值得肯定。
2計算機學(xué)科課程設(shè)置的比較
我是北京交通大學(xué)計算機學(xué)院的一名專業(yè)基礎(chǔ)課程任課教師,主要講授本科“操作系統(tǒng)”和研究生“安全操作系統(tǒng)”,有幸被分派到久負盛名的伊利諾伊大學(xué)計算機科學(xué)系進行訪問學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)神童馬克?安德森曾在那里設(shè)計了互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器軟件Mosaic及Netscape,著名的微軟IE瀏覽器至今還是構(gòu)建在Mosaic的基礎(chǔ)上。留學(xué)期間和回國后,我曾對伊利諾伊大學(xué)計算機學(xué)科課程設(shè)置進行了較為粗淺的分析和對比性研究。
伊利諾伊大學(xué)計算機科學(xué)系可提供三種不同的大學(xué)學(xué)位教育(即工學(xué)院的計算機科學(xué)專業(yè)理學(xué)學(xué)士以及文理學(xué)院的數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)理學(xué)學(xué)士、統(tǒng)計學(xué)與計算機科學(xué)理學(xué)學(xué)士)、五年制本碩連讀學(xué)位教育、輔修計算機科學(xué)專業(yè)學(xué)位教育及軟件工程學(xué)歷證書。本科學(xué)位教育主要由校院教學(xué)要求和專業(yè)教學(xué)要求兩部分構(gòu)成。前述計算機科學(xué)專業(yè)理學(xué)學(xué)士、數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)理學(xué)學(xué)士、統(tǒng)計學(xué)與計算機科學(xué)理學(xué)學(xué)士的主要區(qū)別就在于學(xué)院要求和專業(yè)要求的不同。例如,工學(xué)院要求物理與化學(xué),而文理學(xué)院則不要求,同時兩個學(xué)院的一般教學(xué)要求也略微有所不同。不同專業(yè)間的教學(xué)要求區(qū)別在于數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)專業(yè)要求多上三門不同的數(shù)學(xué)類課程,同時又比計算機科學(xué)專業(yè)少上五門計算機科學(xué)類課程。統(tǒng)計學(xué)與計算機科學(xué)專業(yè)和數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)專業(yè)的要求大致相同,只是用統(tǒng)計學(xué)類課程替代了某些數(shù)學(xué)類課程。對于三個專業(yè)來講,有15門數(shù)學(xué)類或計算機科學(xué)類課程是相同的,所以共性大于不同。需要指出的是,計算機科學(xué)類課程由計算機科學(xué)系負責(zé)開設(shè)和講授,課號、名稱及要求完全一致。這和國內(nèi)的大學(xué)是不一樣的,至少北京交通大學(xué)是如此:和計算機專業(yè)較為相似的理學(xué)院的信息與計算科學(xué)專業(yè)的某些計算機類核心課程(如“操作系統(tǒng)”)的要求和講授就與計算機學(xué)院無關(guān)。此外,國內(nèi)大學(xué)本科培養(yǎng)方案則由通識教育、學(xué)科門類教育、自主教育三部分教學(xué)要求構(gòu)成,它們與伊利諾伊大學(xué)的學(xué)院級或?qū)I(yè)級教學(xué)要求間的對應(yīng)關(guān)系并不明晰。其中,通識教育由綜合基礎(chǔ)和基本技能組成,為面向全校本科生的公共要求(伊利諾伊大學(xué)在這點上似乎不太明確或較弱);學(xué)科門類教育由學(xué)科門類基礎(chǔ)課程、大類專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程構(gòu)成;自主教育包括全校通識教育與各學(xué)科門類教育課程與實踐、系列講座、競賽、證書、科研論文、自主和開放實驗、就業(yè)實踐、科研實踐等,是我國高校為加強實踐環(huán)節(jié)和推動就業(yè)競爭力而引入的具有中國特色的課程學(xué)分組成,國外自然無等同物。
具體以計算機科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案為例對比來講,伊利諾伊大學(xué)總共要求128學(xué)分,含學(xué)院級要求39-51學(xué)分、專業(yè)要求76-85學(xué)分(參表1所示);北京交通大學(xué)總學(xué)分要求為190學(xué)分,含通識教育必修40學(xué)分和選修20學(xué)分、學(xué)科門類教育必修97.5學(xué)分和選修22.5學(xué)分以及自主教育選修10學(xué)分(參表2所示)。后者比前者高出62學(xué)分,主要包括必修類的英語16學(xué)分(國外對外語的要求為0-12學(xué)分,注意其并未指定特定語種)、選修類的自主教育10學(xué)分。國內(nèi)通識教育綜合基礎(chǔ)部分(必修22學(xué)分、選修14學(xué)分)近似等同于國外的人文社會科學(xué)類課程(18學(xué)分),但多出18學(xué)分的教學(xué)要求。另外,國外大學(xué)專門設(shè)立寫作課程(含4學(xué)分寫作I、3學(xué)分高級寫作)來傳授和培養(yǎng)學(xué)生的寫作技巧與能力,國內(nèi)大學(xué)則主要通過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的論文寫作(畢業(yè)設(shè)計共16學(xué)分)來達到相同的目標(biāo)。國外大學(xué)把普通化學(xué)I和普通化學(xué)實驗I(共計4小學(xué)分)作為工科專業(yè)的公共基本要求,而國內(nèi)大學(xué)如計算機科學(xué)專業(yè)在內(nèi)的工科專業(yè)則可以不選修化學(xué)類課程;同時,國內(nèi)大學(xué)設(shè)定數(shù)學(xué)、物理類課程同為學(xué)科門類基礎(chǔ)課程,而國外大學(xué)則把其中的微積分、概率論或統(tǒng)計學(xué)作為計算機科學(xué)專業(yè)的專業(yè)要求。
表1 伊利諾伊大學(xué)計算機科學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)方案
注:表中大類專業(yè)基礎(chǔ)理論與實踐(必修)主要包括計算機科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論、電子技術(shù)類課程(電路分析基礎(chǔ)3學(xué)分、模擬電子技術(shù)3學(xué)分、模擬電子技術(shù)實驗1學(xué)分、數(shù)字電子技術(shù)3學(xué)分、數(shù)字電子技術(shù)實驗1學(xué)分)、計算機數(shù)學(xué)類課程(離散數(shù)學(xué)8學(xué)分)、計算機軟件類課程(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4學(xué)分、高級語言程序設(shè)計4學(xué)分、操作系統(tǒng)4學(xué)分,編譯原理3學(xué)分)、計算機硬件類課程(計算機體系結(jié)構(gòu)2學(xué)分、計算機組成原理3學(xué)分、計算機組成原理實驗1學(xué)分)等;專業(yè)主修(必修)課程主要包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、接口技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)原理、接口技術(shù)實驗、計算機網(wǎng)絡(luò)原理實驗、畢業(yè)設(shè)計等。專業(yè)特色課程(選修)則劃分為四個方向給出可選課程:1、計算機軟件類(軟件測試、統(tǒng)一建模語言、高性能計算導(dǎo)論、軟件工程、Web程序設(shè)計、Unix/Linux環(huán)境下程序設(shè)計、XML程序設(shè)計、軟件類綜合實踐);2、計算機硬件類(計算機控制技術(shù)、硬件類綜合實踐);3、計算機網(wǎng)絡(luò)類(計算機安全保密、網(wǎng)絡(luò)安全與管理);4、計算機應(yīng)用技術(shù)類(人工智能、人機交互技術(shù)、計算機輔助造型與動畫設(shè)計、數(shù)字圖像處理)。
伊利諾伊大學(xué)要求學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握數(shù)字計算機的理論、設(shè)計和應(yīng)用的廣博深厚的知識。前兩年主要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)與物理以及入門性計算機科學(xué)基本原理。第三年完成基本的計算機科學(xué)課程,并要求選修和拓展學(xué)生的理論基礎(chǔ)。第四年鼓勵學(xué)生就自己感興趣的方向和課題進行學(xué)習(xí)和深入的理解(均為選修課)。進一步說,國外大學(xué)計算機科學(xué)專業(yè)關(guān)于計算機專業(yè)特色課程的公共要求簡單明晰,僅包括計算機科學(xué)導(dǎo)論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與軟件原理、計算機體系結(jié)構(gòu)I/II、系統(tǒng)編程、大程序設(shè)計項目、計算理論入門,等,而多達24-27學(xué)分允許學(xué)生可按計算機科學(xué)、科學(xué)計算(計算機科學(xué)與工程)、數(shù)學(xué)三大方向分軌選課(參表3所示);而其中在計算機科學(xué)方向并給出系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、圖形學(xué)、人機交互、編程語言、人工智能、信息安全、網(wǎng)絡(luò)等八個子方向,在科學(xué)計算方向上并給出航空宇宙工程、應(yīng)用數(shù)學(xué)、天文學(xué)、大氣科學(xué)、生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)儀器、生物分子工程、化學(xué)工程、化學(xué)、控制、電子工程、工程機械學(xué)、環(huán)境工程學(xué)、遺傳學(xué)、地質(zhì)學(xué)、制造工程、材料科學(xué)、機械工程、建模與仿真、神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)、原子工程、運籌學(xué)、優(yōu)化、物理學(xué)、等離子工程、心理學(xué)、放射學(xué)工程、機器人學(xué)、信號與圖像處理、統(tǒng)計學(xué)、結(jié)構(gòu)工程等三十多個子方向上給出細化且較為明確的各6-分的選課指導(dǎo)和教學(xué)要求。
表3 伊利諾伊大學(xué)計算機科學(xué)專業(yè)按方向分軌選課
相比較之下,國內(nèi)大學(xué)計算機專業(yè)設(shè)立的公共特色專業(yè)課程則較多,有時即便劃分出一些方向,要么方向太大,要么選課思路和教學(xué)要求不太明確。
3教學(xué)科研、學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)及其他
在伊利諾伊大學(xué),我主要選擇了三門與我在國內(nèi)所授課程及研究方向關(guān)系密切的計算機科學(xué)專業(yè)課程(包括CS 423 Operating System Design“操作系統(tǒng)設(shè)計”,CS 523 Advanced Operating Systems“高級操作系統(tǒng)”和CS498DM Software Testing“軟件測試”)進行旁聽學(xué)習(xí)。
從專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容組織安排及教學(xué)環(huán)節(jié)課堂組織可以看出,國外大學(xué)始終貫徹教學(xué)過程以“學(xué)生”為主體的宗旨和理念,強調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí),要求學(xué)生在課前完成充分的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備、課后完成復(fù)習(xí)思考或上機作業(yè),否則課堂根本就是聽天書,學(xué)不會是學(xué)生自己的事情且歸因于其自身的問題);授課教師在課堂上主要扮演組織者的角色,引領(lǐng)學(xué)生在操作系統(tǒng)設(shè)計概念原理或軟件測試基本理論與技術(shù)的知識海洋中暢游,或快速前行或停下來慢慢品嘗,或提出問題讓學(xué)生分組討論和自己給出答案,或啟發(fā)式般把教學(xué)話題引向研究前沿進而開闊學(xué)生的課程視野和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情。相比較之下,國內(nèi)課程教學(xué)則把更多的責(zé)任賦予教師,要求教師關(guān)于課程教學(xué)內(nèi)容組織的科學(xué)性并深入淺出地講清楚、講徹底,對學(xué)生的要求不是非常強調(diào)。
同時,國外大學(xué)授課教師關(guān)于課堂組織的自主性更為靈活多樣。其間,軟件測試授課教師并邀請了知名計算機軟件開發(fā)公司的資深測試師就軟件測試的公司組織運作方式和軟件測試技術(shù)及實用技巧,使學(xué)生實現(xiàn)了與社會公司及實用技術(shù)的零距離接觸;操作系統(tǒng)設(shè)計授課教師并委托她的兩個研究生分別就他們當(dāng)前所作科研課題項目階段成果的主題報告,使學(xué)生對操作系統(tǒng)領(lǐng)域的研究前沿及自己將來可以利用本門課程所學(xué)知識在實業(yè)界有所作為的方向有了感性和更為明確的認識;高級操作系統(tǒng)授課教師更是針對研究生授課對象、采取自己在課程前后把關(guān)、指定不同主題和分發(fā)文獻資料由所有學(xué)生依次輪流課堂匯報的形式,既完成了課程內(nèi)容的深度挖掘拓展及學(xué)生關(guān)于課程內(nèi)容全面掌握的教學(xué)任務(wù),又培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識和鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,還提高了學(xué)生的科研文獻閱讀水平、科研調(diào)研能力和演講報告能力。另外,我還在伊利諾伊大學(xué)強化英語學(xué)院參加了教學(xué)術(shù)語與教育學(xué)(Professional Language and Pedagogy, 簡稱PLP)和美國文化與交流( American Culture and Communication, 簡稱ACC)等兩門課程的學(xué)習(xí),其課堂組織形式和授課方式則更為多樣化,或讓學(xué)生自己走上講臺實踐和體驗課堂講授和組織技巧,或?qū)嵉貐⒂^訪問當(dāng)?shù)貓D書館、校園問路、到餐館點菜用餐、到咖啡屋品嘗咖啡,甚至安排了與當(dāng)?shù)鼐用衽鋵?、每周定時交流談話一次的環(huán)節(jié),這對于日益國際化的國內(nèi)大學(xué)的語言教學(xué)的開展無疑具有非常重要的借鑒作用。
從課程評分環(huán)節(jié)而言,國外課程強調(diào)實踐環(huán)節(jié)并以較高權(quán)重計入課程最終成績,鼓勵分組協(xié)作但應(yīng)通過團隊演講或逐個交流等來細化組員得分等級,課程最終成績由期中考試成績、平時成績(考勤與平時作業(yè))、實踐環(huán)節(jié)成績和期終考試成績綜合構(gòu)成從而避免單純依靠期終考試成績計分機制可能造成的期末突擊風(fēng)與無法真正掌握知識等弊端,其中平時成績、實踐環(huán)節(jié)得分和期中成績的計算充分利用和信任研究生助教,當(dāng)然,從另一方面講也起到了培養(yǎng)研究生工作態(tài)度和能力的效應(yīng)。國內(nèi)大學(xué)特別是計算機專業(yè)關(guān)于課程實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)要求也在逐步增強,但課程成績更多地取決于期末成績,大多數(shù)課程不在設(shè)立期中考試(這在一定程度上可歸因于近年來一直不斷擴招的客觀現(xiàn)實及由此引發(fā)的龐大工作量、教學(xué)資源等條件的限制),學(xué)生當(dāng)中抱有憑借期末突擊過關(guān)心態(tài)的現(xiàn)象較為普遍,對教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的負面影響不可忽視。
當(dāng)然,這并不是說國外大學(xué)不重視課堂教學(xué)質(zhì)量;相反,國外大學(xué)對課堂教學(xué)和成績考評的重視程度較之國內(nèi)大學(xué)有過之而無不及(只不過其更遵循“學(xué)生”作為主體的客觀教學(xué)規(guī)律并據(jù)此開展課堂教學(xué)活動而已),這從其在各門課程最后一節(jié)課給學(xué)生分發(fā)和要求填寫課堂教學(xué)評價表、學(xué)年末由學(xué)生自主推選產(chǎn)生“我最敬愛的老師”以及學(xué)校專門常設(shè)有考卷測評研究機構(gòu)等可見一斑。國內(nèi)也有類似的課堂教學(xué)評測手段,只不過基于校園網(wǎng)在網(wǎng)上展開而已,同課堂分發(fā)為聽課者有份的評價機制相比,網(wǎng)上硬行要求每一位同學(xué)參與測評的方法存在部分不聽課同學(xué)隨意評價的問題。
另外,我覺得伊利諾伊大學(xué)同一專業(yè)課程(主要指本科高年級專業(yè)課程,如CS 423和CS498DM)在本科生和研究生之間打通的做法非常值得借鑒。一方面,研究生本來就存在跨專業(yè)報考和錄取的現(xiàn)實,自然而然地某些專業(yè)課程需要補修;另一方面,即便是本科和研究生讀的是同一專業(yè),也可能由于興趣或研究方向的改變而使得需要選修某些本科階段就曾開過但不曾選修的專業(yè)課程。況且,國內(nèi)為研究生和本科生開設(shè)的同一類型課程的教學(xué)內(nèi)容往往也是大同小異,只是掌握深度和難度有所區(qū)別而已;而從實際技能與水平而言,本科高年級學(xué)生與課程學(xué)習(xí)階段的研究生本來就沒有什么大的區(qū)別。如果專業(yè)課程在本科和研究生之間打通,則可以節(jié)省教學(xué)資源并便于統(tǒng)一專業(yè)課程體系與教學(xué)安排。至于相關(guān)專業(yè)課程的本科與研究生要求的區(qū)別對待,則可采取補充針對研究生的課程要求、增強研究生實踐動手環(huán)節(jié)或論文演講環(huán)節(jié)等措施。同樣地,碩士研究生和博士研究生的專業(yè)課程(如CS523)同樣可以打通。
如前所述,伊利諾伊大學(xué)的科研實力是非常強的,科研氛圍自然也非常濃厚。另外,從整個校園、工學(xué)院乃至計算機科學(xué)系層出不窮、從不間斷的各種類型的學(xué)術(shù)報告、研討會或研討班,大廳或樓道里相關(guān)單位最新科研成果的展示、科研項目或相關(guān)人員的獲獎快報以及包括微軟研究院、谷歌、摩根斯坦利等參與的主題活動日與信息技術(shù)講座中也驗證和說明了這一點。
現(xiàn)今美國社會有其好的一面,也有其不好的一面,我們在改革開放的過程中應(yīng)該學(xué)習(xí)其好的地方,但同時必須堅持自己好的方面。換句話說,應(yīng)該在堅持自己的好的方面的基礎(chǔ)上吸收世界文化的精髓,而非完全拋棄自我和全盤吸收他國的無論精華還是糟粕。我國從古至今一直賦予教育機構(gòu)道德教育的責(zé)任,這是非常重要和必要的,應(yīng)予堅持、加強?!笆陿淠?,百年樹人”,無論家庭,學(xué)校還是社會,要關(guān)注青少年的道德教育,付出再大也不為過。
另外,我們還利用春假參觀了著名的哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院,給我的深刻影響是哈佛校園(建設(shè))非常一般,草坪光禿禿的居多,難道真的是老牌名校不在乎這些?不過,其諾貝爾獲獎?wù)呷藬?shù)又是非常之多。果真是“山不在高,有仙則靈;水不在深,有龍則靈”吧!國內(nèi)高校是否應(yīng)該由此得到啟發(fā),把本不富足的經(jīng)費優(yōu)先用于人才引進和真正的科研資助上,而非老是富麗堂皇的表象第一。
三月份的一個周末,伊利諾伊大學(xué)曾舉辦了一場規(guī)模龐大、全校各單位甚至外聯(lián)單位一并參與、面向全社會(老少與年輕人皆有“節(jié)目”可看)的學(xué)術(shù)活動節(jié),展示了該校相關(guān)的科研學(xué)術(shù)成果、學(xué)生科技成果及與日常生活緊密相關(guān)的科普演示實驗等,活動節(jié)全體總動員和面向社會開放的舉措值得國內(nèi)高校借鑒,這其實是拉近市民與高校距離,并向社會宣傳學(xué)校的一次大好機會。
參考文獻
中圖分類號:TP316 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)05(b)-0013-02
計算機的操作系統(tǒng)對于計算機本身是至關(guān)重要的,同時它也是精確的管理計算機軟件和硬件設(shè)施,統(tǒng)一合理的協(xié)調(diào)計算機的各個工作流程,管理著系統(tǒng)的各個部件,起著協(xié)調(diào)溝通用戶與系統(tǒng),用戶與用戶的關(guān)系,對計算機的本身起著很強的控制性作用。本篇論文通過揭示計算機操作系統(tǒng)的各個重要的作用,對計算機操作系統(tǒng)的新功能做了闡述與研究,并且通過參考各個文獻也對計算機操作系統(tǒng)進行了分類,方便讀者了解與參考研究。
1 計算機操作系統(tǒng)的重要性
計算機系統(tǒng)中的一個非常重要至關(guān)重要的部分就是計算機的操作系統(tǒng)??茖W(xué)家們?yōu)榱俗非笥嬎銠C的完美和高速,人性化,就一直不斷地對計算機操作系統(tǒng)進行研究和創(chuàng)新,計算機系統(tǒng)的挑戰(zhàn)性和實用性一直是科學(xué)家們追求的最終目標(biāo)。計算機操作系統(tǒng)的不同導(dǎo)致了計算機需要不同的環(huán)境和各式各樣的應(yīng)用環(huán)境。計算機的操作系統(tǒng)的重要性體現(xiàn)在不同的地方與領(lǐng)域上,例如,不管是個人的微型計算機還是大型的高智能的計算機,是小型化的企業(yè)應(yīng)用還是大型企業(yè)工廠的自動化經(jīng)營和控制,都不可以缺少計算機操作系統(tǒng)的應(yīng)用,由此可以看出計算機操作系統(tǒng)有多么的重要。計算機操作系統(tǒng)的職能也體現(xiàn)了它的關(guān)鍵性作用。由于時代的發(fā)展和科技的進步,計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到不斷的完善和發(fā)展,計算機的硬件設(shè)施也得到不斷的更新,這些現(xiàn)象的出現(xiàn)推動了計算機操作系統(tǒng)的進步,使操作系統(tǒng)能夠高效率的運用,滿足了人們的各種需求。但是由于計算機操作系統(tǒng)技術(shù)的不斷提高,也使計算機的各個硬件系統(tǒng)得到不斷的完善,提高了硬件設(shè)施的速度。由此看來計算機操作系統(tǒng)是非常重要的部分。
2 計算機操作系統(tǒng)的功能
計算機操作系統(tǒng)的一個重要功能體現(xiàn)在計算機操作系統(tǒng)掌管著計算機系統(tǒng)的硬件資源和軟件資源,并且掌控計算機系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)。從而達到避免人工分配出現(xiàn)的誤差,減少外界因素對計算機的干預(yù),提高計算機的工作效率,發(fā)揮計算機智能化的作用。計算機操作系統(tǒng)的另一重要的功能就是計算機操作系統(tǒng)能夠充分調(diào)動和協(xié)調(diào)各個資源的相互關(guān)系,使各種資源在使用的過程中能夠相互的協(xié)調(diào),同時也使得計算機的資源的調(diào)配達到最優(yōu)化的效果,使低高速設(shè)備相互協(xié)調(diào)高速的運行。計算機的最重要的功能就是能夠良好的溝通用戶與計算機,達到人機協(xié)調(diào)共處的良好效果。計算機操作系統(tǒng)通過掌控計算機系統(tǒng)的各個部件,協(xié)調(diào)計算機系統(tǒng)的各個資源,運用著用戶安裝的程序,形象生動的展現(xiàn)計算機系統(tǒng)的操作環(huán)境,使用戶能夠方便快捷高效的使用計算機。計算機的操作系統(tǒng)就好比我們的家是一個大的外部環(huán)境,只有家的溫馨舒適,生活在家里面的人們才會感到幸福和恬靜。所以只有計算機操作系統(tǒng)的完善,用戶才能更好的體會到計算機的便捷與高效??偠灾嬎銠C的操作系統(tǒng)是為廣大用戶而服務(wù)的。
3 計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史
3.1 手工操作階段
要想了解計算機的功能及分類,我們首先要了解計算機系統(tǒng)的發(fā)展歷史。計算機操作系統(tǒng)最初是進入手工操作階段,這個階段的主要特征是它的元器件就只有電子管,沒有操作系統(tǒng),沒有軟件資源的支持,運算運行的速度是非常的慢。在計算機的操控方面上,只有擁有相應(yīng)專業(yè)技術(shù)的高科技人員才能操作,計算機的程序語言的編寫與設(shè)計都是通過手工操作的方式,所以使用起來是極其的復(fù)雜與困難的,當(dāng)時更沒有多少人把計算機運用到日常生活與工程上來,一般都是使用于復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算中。
3.2 多道程序系統(tǒng)階段
隨著科技的進步,計算機系統(tǒng)的更新,計算機的操作系統(tǒng)發(fā)展到了多道程序系統(tǒng)階段。這個階段的主要特征是中小集成電路被廣泛的運用到了計算機中,計算機的運行速度得到了大大的提高。
3.3 現(xiàn)代操作系統(tǒng)階段
現(xiàn)在的計算機的操作系統(tǒng)正處于大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路時代,微處理器的應(yīng)用使得了計算機的速度得到了質(zhì)量的提高,計算機的體積也朝著小型發(fā)展,計算機更便于攜帶,功能更多,更人性化的發(fā)展使得越來越多的人被電腦所吸引。
4 計算機操作系統(tǒng)的分類
4.1 計算機的操作系統(tǒng)
計算機的操作系統(tǒng)是計算機非常復(fù)雜的組成部分,從操作系統(tǒng)的用途來看它可以分為通用和專用這兩大部分。從單機的方面來研究可以得知計算機操作系統(tǒng)可以分為單機操作系統(tǒng)和網(wǎng)路操作系統(tǒng)。從功能的不同這一方面來看,計算機操作系統(tǒng)分為批處理系統(tǒng),網(wǎng)路系統(tǒng),分布式系統(tǒng),實時系統(tǒng)等。
4.2 批處理系統(tǒng)
在眾多計算機操作系統(tǒng)中非常重要的一個系統(tǒng)就是批處理系統(tǒng)。批處理系統(tǒng)的具體內(nèi)涵是批量的處理系統(tǒng)即通過對計算機的多個作業(yè)成批列隊的分配給計算機,讓計算機自動的按照特定的順序進行排列組合。它主要包括單道批處理和多道批處理這兩個部分。
4.3 分時系統(tǒng)
分時系統(tǒng)也是計算機系統(tǒng)的常用組合。它的概念很容易理解。即在計算機處理或使用某一資源時,按照特定的規(guī)則輪流的劃分或使用計算機的某一資源。簡單來說就是在同一系統(tǒng)的使用過程中有多個用戶共同分享某一資源就稱分時系統(tǒng)。在一個分時系統(tǒng)中往往溝通若干個電腦終端,由此看來它有多么的重要。
4.4 實時系統(tǒng)
實時系統(tǒng)被運用的最為廣泛。根據(jù)實時的字面意思來看我們可以清楚的知道實時系統(tǒng)能夠馬上快速的根據(jù)指令得出處理的結(jié)果。實時系統(tǒng)的最大的特點就在于它的快捷性,系統(tǒng)能夠?qū)﹄S機發(fā)生的各種事情做成及時的回復(fù)并高速的運行和處理。這種系統(tǒng)通常應(yīng)用于各個領(lǐng)域,比如在軍事方面,工業(yè)領(lǐng)域和日常生活當(dāng)中。人們也經(jīng)常運用實時系統(tǒng)來訂購機票和航班的查詢等。
4.5 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)是隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展而誕生的,它通過多個計算機的相互聯(lián)系形成了一個具體的網(wǎng)絡(luò),通過它我們可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享,它的技術(shù)也隨著計算機技術(shù)的革新日益的完善,它的共享性備受人們矚目。
5 結(jié)語
隨著科技的革新,人們對計算機技術(shù)要求的轉(zhuǎn)變,現(xiàn)在的計算機操作系統(tǒng)朝著越來越完善的趨勢發(fā)展。但是計算機技術(shù)不能止步不前,而應(yīng)該有新的進步。所以我們還是要通過了解計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展,來完善計算機技術(shù),這樣才符合時代的發(fā)展。
參考文獻
電子商務(wù)是利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和遠程通信技術(shù)來實現(xiàn)整個商務(wù)(買賣)過程中的電子化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,圍繞Internet技術(shù)的日見成熟,公眾上網(wǎng)人數(shù)在成倍增長、上網(wǎng)意識逐漸加強,電子商務(wù)的應(yīng)用也開始廣為普及。隨著時間的積累,電子商務(wù)數(shù)據(jù)庫中會保存著大量的信息,這些信息包括過去、將來和現(xiàn)在的,并且是同等重要的[1]。
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫很難體現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的時態(tài)性,數(shù)據(jù)處理的時空效率無疑受到局限。為此人們提出了多種時態(tài)數(shù)據(jù)庫TDB(TemporalDataBase)的理論模型,這些模型大都是以傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)的[2]。下面對時態(tài)數(shù)據(jù)模型進行討論,并且通過具體實例說明如何利用TimeDB實現(xiàn)對電子商務(wù)時態(tài)信息的數(shù)據(jù)處理。
1時態(tài)基本元素
在現(xiàn)實世界中,時間無時不有,客觀世界中的所有事務(wù)都帶有時間的屬性,這些隨著時間變化的信息稱為時態(tài)信息,描述現(xiàn)實世界中帶有時間屬性的信息系統(tǒng),稱為時態(tài)信息系統(tǒng)。時態(tài)信息需要基本的時間元素來表示,可以是基于點、基于區(qū)間、基于跨度時間元素,也可以是一個時間集合。時態(tài)數(shù)據(jù)庫所定義的描述時間數(shù)據(jù)的最小時間單位稱為時間粒度,其大小受到時間量子的約束,而時間量子是由計算機系統(tǒng)所支持的最小的時間單位決定。在時態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可以采用單一粒度和多粒度兩種形式,必要時兩種時間粒度可以互相轉(zhuǎn)換。
Allen在其論文《MaintainingKnowledgeaboutTemporalIntervals》中描述了13種時態(tài)區(qū)間before(<),equal(=),meets(m),overlap(o),during(d),starts(s),finishes(f)及其反運算(>,mi,oi,di,si,fi),見圖1,其中A、B表示時態(tài)區(qū)間。如果將時間點視為延續(xù)時間為0的時間區(qū)間,可以更簡單地表示基于時態(tài)區(qū)間與時間點之間的時態(tài)關(guān)系、基于時間點之間的時態(tài)關(guān)系[3]。。
2時態(tài)數(shù)據(jù)模型
時態(tài)數(shù)據(jù)庫在處理時間問題時,最重要的兩種時間是事務(wù)時間和有效時間。其中有效時間(ValidTime)是指一個對象在現(xiàn)實世界中發(fā)生并保持的時間,是可以反映過去、現(xiàn)在和將來的時間。事務(wù)時間(TransactionTime)是指一個數(shù)據(jù)庫對象進行操作的時間,它記錄著對數(shù)據(jù)庫進行修改或更新的各種歷史[4]。
傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是兩維的,一為屬性維,二為元組維,如合同的關(guān)系模式為:(合同號,合同名稱,簽約單位,簽約金額,簽約日期)(見表1),而時態(tài)數(shù)據(jù)庫則是在傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上加入了時間維的概念。按Spipada和Snodgrass的意見,時態(tài)數(shù)據(jù)庫按功能可分為三類∶
①歷史數(shù)據(jù)庫。被管理對象的生命周期稱為有效時間(ValidTime),對象歷史由DBMS內(nèi)部機制處理。②事務(wù)數(shù)據(jù)庫。其中,數(shù)據(jù)庫本身被查刪改的時間稱為事務(wù)時間(TransactionTime),其歷史由DBMS內(nèi)部機制處理。③雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫,既能管理對象歷史,又能管理數(shù)據(jù)庫本身的歷史[5]。
針對合同的有效性問題,在合同信息中添加有效時間字段構(gòu)成表2所示的N1NF信息結(jié)構(gòu),作為合同關(guān)系的歷史數(shù)據(jù)庫模型[6]。
3時態(tài)查詢語言
3時態(tài)查詢語言
時態(tài)數(shù)據(jù)庫使用的語言有多種,目前還沒有形成較完整的國際標(biāo)準(zhǔn),大部分時態(tài)數(shù)據(jù)查詢語言只是擴展當(dāng)前的查詢語言,有13種被收入時態(tài)數(shù)據(jù)庫專著《TemporalDatabase—Theory,DesignandImplementation》中[7]。其中TSQL2語言是時態(tài)數(shù)據(jù)庫模型、時態(tài)數(shù)據(jù)查詢語言的研究成果與SQL-92的結(jié)合,是當(dāng)前最具代表性的時態(tài)數(shù)據(jù)庫查詢語言[5]。TimeDB是AndreasSteiner等人開發(fā)的一個支持雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫的軟件,可以支持ATSQL2--時態(tài)查詢語言,下面介紹如何利用TimeDB實現(xiàn)合同關(guān)系的時態(tài)查詢。
1)創(chuàng)建合同關(guān)系
CREATETABLE合同(合同號integer,
合同名稱varchar(30),
簽約單位varchar(30),
簽約金額integer)ASVALIDTIME;
2)插入數(shù)據(jù)
VALIDTIMEPERIOD[2006.3.10-2006.5.10]INSERTINTO合同VALUES(00003,‘ZZZ合同’,’C公司’,20000);
3)查詢合同有效期在2002.5.1~2003.5.1間有效的合同
VALIDTIMEPERIOD[2002.5.1-2003.5.1]
SELECT合同,合同名稱,簽約單位,簽約金額
FROM合同;
則顯示結(jié)果如下:
lidtime合同號合同名稱簽約單位簽約金額
---------------------------------------
002.6.1-2002.10.1]00001AAA合同A公司10000
003.1.10-2003.2.10]00002BBB合同B公司12000
以上一個簡單的帶有有效時間信息的數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建、插入數(shù)據(jù)以及查詢數(shù)據(jù),可以看出ATSQL2在標(biāo)準(zhǔn)SQL語句中加入時態(tài)關(guān)鍵字VALIDTIME,這樣的語句可以處理時態(tài)信息,也可以和標(biāo)準(zhǔn)SQL語句兼容,也就是標(biāo)準(zhǔn)SQL語句可以繼續(xù)在支持ATSQL2的TDBMS中應(yīng)用[4]。
4結(jié)束語
本文分析了電子商務(wù)信息中的時間因素,指出目前電子商務(wù)數(shù)據(jù)信息處理中的不足。針對目前的這種不足,結(jié)合時態(tài)信息處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù),提出一種解決方法。本文提出的解決方法不局限于電子商務(wù)應(yīng)用,可以拓展到電子政務(wù)等其他領(lǐng)域。
參考文獻
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中圖分類號:G642文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2007)05-11445-01
1 引言
根據(jù)《高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范(試行)》數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程是計算機科學(xué)與技術(shù)、計算機工程、軟件工程及信息技術(shù)專業(yè)方向的核心課程,主要研究信息模型與信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)建模、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫查詢語言、關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計、事務(wù)處理等核心內(nèi)容。其中還包括分布式數(shù)據(jù)庫、物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)挖掘、信息存儲與信息檢查、超文本和超媒體、多媒體信息與多媒體系統(tǒng)、數(shù)字圖書館等選修內(nèi)容。關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論與設(shè)計是整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程中核心中的核心內(nèi)容。根據(jù)筆者近二十年對數(shù)據(jù)庫課程的講授經(jīng)驗,從關(guān)系數(shù)據(jù)庫原理課程的教學(xué)內(nèi)容出發(fā)研究數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)方法。
2 認真分析研究教材,注重學(xué)科聯(lián)系
數(shù)據(jù)庫是研究數(shù)據(jù)處理技術(shù)的一門綜合性的學(xué)科,它涉及到離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、軟件工程、計算機原理及其它應(yīng)用領(lǐng)域的知識和方法相結(jié)合的學(xué)科。在關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算中,用到離散數(shù)學(xué)的理論;在研究數(shù)據(jù)的物理組織時,用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識;在研究事務(wù)的并發(fā)時,用到操作系統(tǒng)的理論和方法;在進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計時,用到軟件工程的原理和方法;在講授數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成時,用到計算機原理等方面的知識。由于學(xué)科的交叉性,突出了數(shù)據(jù)庫課程在整個計算機學(xué)科中的重要地位。
由于大部分學(xué)校在講授數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理前開設(shè)了Visual Foxpro 6.0程序設(shè)計課程,它屬于原理的應(yīng)用部分,是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)品之一。教師在進行課程講授時,要結(jié)合理論講清Visual Foxpro6.0應(yīng)用了數(shù)據(jù)庫的哪些原理。如數(shù)據(jù)表來源于規(guī)范化理論或者模式分解理論,Visual Foxpro6.0講的數(shù)據(jù)表、記錄、字段(數(shù)據(jù)項)和原理中講的關(guān)系、元組、屬性是同一個概念的不同名稱等。
3 注重基本概念教學(xué),為理論學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)
3.1 弄清概念之間的區(qū)別與聯(lián)系
在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)中,掌握好基本概念對理論課程的學(xué)習(xí)很有幫助,數(shù)據(jù)庫中的有些概念貫穿在課程的始終,這些概念的掌握對整個課程的學(xué)習(xí)有很重要的作用。如數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、關(guān)系、元組、實體、屬性、事務(wù)、完整性約束等。有的概念聯(lián)系比較緊密,弄清概念之間的聯(lián)系與區(qū)別,對概念的掌握有較大幫助。如實體和屬性的概念,實體是客觀存在并可以相互區(qū)別的事物,屬性是對實體特征的描述,它們之間有必然的區(qū)別,但是也有一定的關(guān)系。實體和屬性不是絕對的,如果屬性需要進一步描述,則屬性就作為實體,反之如果實體不需要再進一步描述,則實體也可以作為另一實體的屬性。如在考慮學(xué)生管理數(shù)據(jù)庫時,政治面貌如果只考慮現(xiàn)在的情況(黨員、團員等),則政治面貌就是學(xué)生實體的屬性,但是如果考慮學(xué)生何時入團、何時入黨,則政治面貌就是一個實體。再如事務(wù)和程序的概念等都有較強的聯(lián)系。
3.2 掌握概念定義的前提和層次性
數(shù)據(jù)庫中的概念由漸入深,隨著課程教學(xué)內(nèi)容的逐漸深入一些基本概念也更加具體和完善。例如在課程中,有四個地方都定義了碼,在介紹概念模型時,碼定義為:唯一標(biāo)識實體的屬性集。在研究關(guān)系模型時,碼定義為:表中的某個屬性組,它可以唯一確定一個元組。給出了碼的粗略描述,沒有實質(zhì)性的量化定義。而在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中,講授關(guān)系的形式化定義時,碼定義為:若關(guān)系中某一屬性組的值能唯一的標(biāo)識一個元組,則稱該屬性組為候選碼,若一個關(guān)系有多個候選碼,則選中一個為主碼。在講授規(guī)范化理論時,學(xué)習(xí)了函數(shù)依賴后,利用函數(shù)依賴的概念定義碼為:設(shè)K為R中的屬性或者屬性組合,若KU則K為R的候選碼。若候選碼多于一個,則選定其中的一個為主碼。從理論上來說,這四個概念都是正確的,但一個比一個更具體、更嚴(yán)密、更準(zhǔn)確。
同樣在對函數(shù)依賴講授時也采用了同樣的手法,在關(guān)系數(shù)據(jù)理論中函數(shù)依賴定義為:設(shè)R(U)是屬性集U上的關(guān)系模式,X、Y是U的子集,若對于R(U)的任意一個可能的關(guān)系r,r中不可能存在兩個元組在X上的屬性值相等,而在Y上的屬性值不等,則稱X函數(shù)確定Y或者Y函數(shù)依賴于X,記作XY。為了便于Armstrong公理的證明,對函數(shù)依賴又給出了定量的描述。定義為:若對于R(U)的任意一個可能的關(guān)系r,t和s是r的任意兩個元組,X、Y是U的子集,若對于任意一個t[X]=s[X],必然有t[Y]=s[Y],則稱X函數(shù)確定Y或者Y函數(shù)依賴于X,記作XY。教師要講清楚對同一概念為什么這樣處理,這些概念層層的描述有什么好處。掌握了同一概念的不同定義,便于對這些概念的深入理解。
4 注重理論與實踐的結(jié)合
4.1 注重動手能力,搞好課程實驗
學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫課程的主要目的是為了應(yīng)用,結(jié)合所學(xué)的數(shù)據(jù)庫語言搞好每一章的課程實驗,以便驗證所學(xué)理論是很重要的。如在講授SQL語言時,讓學(xué)生建立一個數(shù)據(jù)庫,并結(jié)合所學(xué)內(nèi)容做查詢、插入、刪除、修改等實際操作,真正理解和掌握SQL語言的應(yīng)用環(huán)境。在講授數(shù)據(jù)庫安全性和完整性時,利用實際系統(tǒng)讓學(xué)生對系統(tǒng)做數(shù)據(jù)控制。提高學(xué)生對數(shù)據(jù)庫課程的認識,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。
4.2 加強課程設(shè)計,提高學(xué)生綜合能力
數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論主要是為了指導(dǎo)數(shù)據(jù)庫實踐,通過系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)和部分單元訓(xùn)練,通過課程設(shè)計讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程,并進一步掌握數(shù)據(jù)庫課程。課程設(shè)計是數(shù)據(jù)庫中必不可少的,我采取將學(xué)生分組的方式每5-6名同學(xué)一組,為每組同學(xué)擬定一個題目,如圖書管理系統(tǒng)、學(xué)生檔案管理系統(tǒng)、銷售管理系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等,教師提出要求讓學(xué)生深入圖書館、學(xué)生管理部門或者企業(yè)進行系統(tǒng)調(diào)查,進行需求分析設(shè)計出數(shù)據(jù)流圖,編寫數(shù)據(jù)字典,然后進行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計,從數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典中提煉出E-R圖,再進行邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫實施和維護的設(shè)計。讓每一位同學(xué)明確數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程,使每一組同學(xué)進行上機調(diào)試,使所有功能進行程序?qū)崿F(xiàn),最后讓同學(xué)們進行設(shè)計答辯。
通過課程設(shè)計和設(shè)計答辯,學(xué)生鞏固了理論知識,豐富了課程實踐,掌握了如何運用理論指導(dǎo)實踐,也對今后其它課程設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文的書寫打下了基礎(chǔ),收到較好的效果。
4.3 擴展學(xué)生思路,向?qū)W生傳授新知識
由于課本的出版周期長,更新也較慢,也由于課本編寫的一些要求,所以課本上有些內(nèi)容是陳舊的,對有些問題也不可能全面的介紹,有些新知識也很難溶入到教材中。我在講授課程時,除了給學(xué)生有意補充新知識外,又給學(xué)生開設(shè)了“數(shù)據(jù)庫中的空值問題”、“數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”、“目前數(shù)據(jù)庫的研究方向”、“數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化問題”等專題講座。擴充了學(xué)生的視野,激發(fā)了學(xué)生的興趣,為他們今后的學(xué)習(xí)和研究打下了一定的基礎(chǔ)。
5 結(jié)語
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程是計算機專業(yè)的核心課程,隨著計算機科學(xué)的發(fā)展,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程也在不斷的發(fā)展,教學(xué)內(nèi)容不斷更新,教學(xué)方法也在不斷改革,所以課程教學(xué)改革是一個永恒的課題。只有不斷的改革教學(xué)方法和教學(xué)手段,才能使教學(xué)更加豐富,使學(xué)生學(xué)到更多的知識。
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Abstract: the article discusses the geographic information system (GIS) function, characteristics and development, exploring the application of GIS in the urban construction and the development direction.
Keywords: GIS; The spatial data; System application
中圖分類號:G623.45文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:
測繪技術(shù)
0.引言
GIS(Geographic Information System),地理信息系統(tǒng),是隨著地理科學(xué)、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來的一個新興技術(shù),是采集、儲存、管理、分析、描述和應(yīng)用整個或部分地球表面與空間和地理分布有關(guān)的計算機系統(tǒng)。它的獨特之處就在于能夠把地理位置和相關(guān)屬性信息有機地結(jié)合起來,其操作對象是空間數(shù)據(jù),在計算機軟硬件支持下,它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進行各種處理、對數(shù)據(jù)的有效管理、研究各種空間實體及相互關(guān)系。通過對多因素的綜合分析,它可以迅速地獲取滿足應(yīng)用需要的信息,并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理結(jié)果。隨著GIS技術(shù)在國民經(jīng)濟建設(shè)各領(lǐng)域、各部門的應(yīng)用日益普及和深入,GIS的潛在價值正在不斷地發(fā)現(xiàn)和挖掘。GIS系統(tǒng)作為國民經(jīng)濟重要基礎(chǔ)設(shè)施之一的重要性和不可替代性正在被廣泛認識和接受。GIS正在逐漸成為各種各樣基于IT的信息系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的公共平臺。GIS需要發(fā)揮的已不僅僅是其傳統(tǒng)同時也是最基本的作為空間查詢檢索和專題制圖輔助工具的那些功能和作用,更重要地,GIS正在逐步成為一種與我們的工作、學(xué)習(xí)、生產(chǎn)和生活密不可分的重要因素。
1.地理信息系統(tǒng)在國內(nèi)的研究應(yīng)用。
雖然目前地理信息系統(tǒng)軟件很多,但對它的研究應(yīng)用,歸納概括起來與兩種情況。一是利用GIS系統(tǒng)來處理用戶的數(shù)據(jù);二是在GIS基礎(chǔ)上,利用它的開發(fā)功能進行二次開發(fā),成為用戶的專用的地理信息系統(tǒng)軟件。目前已成功地應(yīng)用到了包括資源管理、自動制圖、設(shè)施管理、城市和區(qū)域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領(lǐng)域。近年來,隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展,加速了地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用進程,在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、制圖等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
1.1 GIS的技術(shù)特點
GIS的數(shù)據(jù)輸入是將現(xiàn)有資料按照統(tǒng)一的參考坐標(biāo)系統(tǒng)、統(tǒng)一的編碼輸入到數(shù)據(jù)庫中的過程。常規(guī)做法有地圖上手扶跟蹤數(shù)字化、圖形掃描等,目前GIS的輸入越來越多地借助非地圖形式,如利用RS(遙感技術(shù))數(shù)據(jù)和GPS(全球定位系統(tǒng))數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源;GIS的數(shù)據(jù)處理重要包括數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)綜合、數(shù)據(jù)變換等,最終形成具有拓撲關(guān)系的空間數(shù)據(jù)庫。GIS中的數(shù)據(jù)分為柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù),大多數(shù)GIS系統(tǒng)采用了分層技術(shù),即根據(jù)地圖的某些特征,把它們分成若干圖層分別儲存,重要可以根據(jù)需要選定不同的圖層疊加以形成各種專題地圖。
在空間分析和統(tǒng)計方面GIS幫助確定地理要素之間新的關(guān)系,為用戶提供一個解決各類專門問題的工具。GIS的空間分析分為兩大類:矢量數(shù)據(jù)空間分析和柵格數(shù)據(jù)空間分析。矢量數(shù)據(jù)空間分析包括:空間數(shù)據(jù)查詢和屬性數(shù)據(jù)分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析等。柵格空間數(shù)據(jù)分析包括:記錄分析、疊加分析、統(tǒng)計分析。
1.2 GIS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的區(qū)別
GIS有別于DBMS(數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))。GIS具有以某種選定的方式對空間數(shù)據(jù)進行解釋和判斷的能力,而不是簡單的數(shù)據(jù)管理,即使存貯了圖形,也是以文件形式管理,圖形要素不能分解、查詢,沒有拓撲關(guān)系。管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS,MIS在概念上更接近DMBS。
GIS有別于MIS(管理信息系統(tǒng))。GIS要對圖形數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫共同管理、分析和應(yīng)用。MIS則只有屬性數(shù)據(jù)庫的管理,即使存貯了圖形,也是以文字形式管理,圖形要素不能分解、查詢,沒有拓撲關(guān)系。管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS,MIS在概念上更接近DBMS。
GIS有別于地圖數(shù)據(jù)庫。地圖數(shù)據(jù)庫僅僅是將數(shù)字地圖有組織地存放起來,不注重分析和查詢,不可能去綜合圖形數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)進行深層次的空間分析和提供輔助決策的信息,它只是GIS的一個數(shù)據(jù)源。
GIS有別于CAD系統(tǒng)。二者雖然都有參考系統(tǒng),都能描述圖形,但CAD系統(tǒng)只處理規(guī)則的幾何圖形,屬性庫功能弱,更缺乏分析和判斷能力。
2.GIS對城市發(fā)展的影響
2.1 GIS在城市建設(shè)的應(yīng)用
空間規(guī)劃是GIS的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域,城市規(guī)劃和管理是其中主要內(nèi)容。利用GIS技術(shù)可進行城市規(guī)劃的輔助設(shè)計、工程選址等工作,也可進行城市管理的規(guī)劃控制、輔助決策等工作。在大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中,根據(jù)區(qū)域地理環(huán)境特點,綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特征、環(huán)境影響等因素,在區(qū)域范圍內(nèi)選擇最佳位置,充分體現(xiàn)了GIS的空間分析能力。
2.2 GIS在城市規(guī)劃中的作用
在GIS中,由于所獲取的地圖數(shù)據(jù)詳盡、可靠、準(zhǔn)確,大大提高了城市規(guī)劃的科學(xué)性。同時,計算機的高速運算和具有極強的邏輯判斷功能,可在短時間內(nèi)提供多方案比選,增加了規(guī)劃設(shè)計方案的合理性。而且,計算機可以自動地生成各種規(guī)劃用圖、表格和報告,利用數(shù)據(jù)庫又易于刪補、更新,因而還可以實現(xiàn)城市規(guī)劃的動態(tài)監(jiān)控和動態(tài)設(shè)計。通過對GIS的研究和使用,充分發(fā)揮數(shù)字地圖在城市規(guī)劃設(shè)計中的作用,使信息的獲取和使用臻于統(tǒng)一,促進城市規(guī)劃工作。
2.3對城市GIS的展望
隨著城市信息化進程的快速發(fā)展,城市GIS將會在政府宏觀決策、城市建設(shè)的各個領(lǐng)域中發(fā)揮出越來越重要的作用,城市GIS發(fā)展將面臨許多方面的挑戰(zhàn)。城市地理信息系統(tǒng)建立后,有條件進行小范圍的局部更新,要堅持通過竣工驗收的方式,進行竣工測量,保證地理信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量和觀勢性。同時,充分利用信息科學(xué)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),不斷完善城市地信息處理數(shù)據(jù)系統(tǒng),加強城市地理信息服務(wù)系統(tǒng)功能的開發(fā)和城市地理信息網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的建設(shè),從而實現(xiàn)地理信息的快速獲取與更新、智能化處理和一體化管理、網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)管理與分發(fā)服務(wù),相信城市GIS必將迎來一個迅速發(fā)展的嶄新階段。
3.結(jié)束語
地理信息系統(tǒng)是一個非常全面而又非?;A(chǔ)的應(yīng)用系統(tǒng),優(yōu)秀的地信息系統(tǒng)可為許多專業(yè)領(lǐng)域提供基礎(chǔ)的信息情況,并通過多種計算機技術(shù)進行分析及輔助覺得,本套系統(tǒng)中實用功能按照人們?nèi)粘I?、工作、出行的需求進行設(shè)計,以人們的最熟知的操作習(xí)慣入手,可為公眾提供更多更全面的服務(wù)。GIS的發(fā)展速度和規(guī)??涨?。它正在與GPS(全球定位系統(tǒng))、RS(遙感系統(tǒng))、DPS(數(shù)字攝影測量系統(tǒng))、ES(專家系統(tǒng))和多媒體技術(shù)進一步融合,擴展其功能。一旦更全面地解決了數(shù)字地圖信息的自動采集問題,加強了空間技術(shù)的研究,將空間數(shù)據(jù)庫與方法庫、知識庫聯(lián)接起來,GIS又將向集成化、智能化方向發(fā)展。將有力地推動城市規(guī)劃管理的嚴(yán)格性,決策的科學(xué)性和設(shè)計的高效率。
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熱愛是最好的老師
7年前,作為電子信息與電氣工程學(xué)院的新生,我踏入了交大的校園。入學(xué)的第一周,我通過面試轉(zhuǎn)入密西根學(xué)院,成為了密西根學(xué)院的第一屆本科生。密西根學(xué)院在大二的時候進行了專業(yè)的選擇,在電氣信息工程和機械工程兩個選項中,我選擇了后者。我的選擇在當(dāng)時有很多人難以理解,一個從電子信息與電氣工程學(xué)院轉(zhuǎn)過來的學(xué)生為什么沒有選擇本專業(yè)?為什么選擇機械工程?其實答案很簡單。大一時候,我們有一門課,名叫《工程導(dǎo)論課》,授課老師是一名外教,名叫Jason Daida,老師說,醫(yī)生一次辛勤的努力只能挽救一個生命,而工程師的辛勤工作卻能拯救千萬人,使我們生活得更加美好。有了工程師的辛勞,才有了高聳入云的大樓,才有了跨越大江大河的堅固大橋,才有了通達世界各地的信息網(wǎng)……工程師所創(chuàng)造的產(chǎn)品已成為我們每日必備的生活用品,深入我們生活的每一個角落,徹底地改變了世界。這番話讓我受到了強烈的震撼。而現(xiàn)在,談及我最喜歡的電視節(jié)目,莫過于美國國家地理頻道的《空中浩劫》。這個節(jié)目記錄了全球重大的空難事故以及工程師們對這些空難的調(diào)查,從中人們吸取教訓(xùn),不斷改善和發(fā)展航空工程。正是有了這許許多多工程師不懈地努力和調(diào)查,才有了我們今天最為安全可靠的交通工具,縮短了人們之間的距離。這是工程師的偉大之處,也正是我選擇機械工程的重要原因之一。
出于對機械工程的熱愛,我的學(xué)習(xí)生活變得輕松快樂。平時,我總是學(xué)院里最早完成課程作業(yè)的,因為我把課程學(xué)習(xí)當(dāng)成一種快樂的生活方式,課程學(xué)習(xí)給我的生活增添了無盡的樂趣。也正因如此,我在平時便掌握了課程知識,考試之時,我無需突擊,便可輕松地取得優(yōu)異的成績。這也使得我本科的課程成績排名學(xué)院機械工程專業(yè)第一。同時,我也獲得了許多殊榮,從學(xué)院頒發(fā)的院長獎和杰出學(xué)術(shù)成就獎,到學(xué)校頒發(fā)的交大優(yōu)秀獎學(xué)金,再到上海市頒發(fā)的上海高校優(yōu)秀畢業(yè)生和國家頒發(fā)的國家獎學(xué)金等。在輕松快樂的本科學(xué)習(xí)生活之余,我積極投身科研活動中。我本科時設(shè)計的供血管內(nèi)微型手術(shù)機器人使用的微型電動機獲得了密西根學(xué)院設(shè)計展示金獎。正由于我本科優(yōu)異的學(xué)習(xí)和科研表現(xiàn),我順利地直升本學(xué)院碩士研究生,繼續(xù)著我輕松快樂的學(xué)習(xí)生活。
一支筆和一張紙的科研
談到科研,人們總是首先想到碩大無比的實驗臺架和實驗室里忙忙碌碌的實驗人員。然而,科研并不僅僅局限于此。實驗固然重要,然而,人們對科研問題的思考和探索卻更為關(guān)鍵。我的導(dǎo)師Robert G.Parker教授曾經(jīng)說過,我們科研所需的其實并不太多,一支筆和一張紙足矣。機械工程雖然是工科學(xué)科,但是進入了更專業(yè)的碩博學(xué)習(xí)階段,同樣需要大量的理論研究,我所從事的就是機械工程專業(yè)理論研究。每當(dāng)有人問起我的科研方向,我總會回答他,我的科研就是數(shù)學(xué)加上物理。Parker教授所做的科研項目大量地應(yīng)用了數(shù)學(xué)和物理知識對機械系統(tǒng)的動力學(xué)和振動問題進行推導(dǎo)研究,這正是我所喜愛的科研方向,也正因如此,我在三年前選擇了留在學(xué)院讀碩,在Parker教授的指導(dǎo)下進行我的科研工作。
我并不像許多刻苦工作的人那樣起早貪黑,相反的,我總是工作日才來到實驗室,而且每天總是“朝九晚五”。在同學(xué)們眼中,我的學(xué)習(xí)和科研生活是輕松的。這樣輕松的科研生活得益于我一根筆和一張紙的科研。正因為我的科研無需笨重的實驗器材,我可以隨時隨地進行著我的科研,即使我不在實驗室中。
據(jù)說英國牛津大學(xué)的洗手間里放置著許多的紙張。這些紙張不僅是為了人們使用衛(wèi)生間所用,同時也讓大家在想到一些新的想法時能夠?qū)懴聛?,?jù)說有不少科研問題就是在這樣的紙上解決的。研一的時候,也曾聽其他學(xué)院的一位學(xué)姐說過,她曾經(jīng)被+錯誤的推導(dǎo)結(jié)果困擾了很久,卻在一次夢中推導(dǎo)出了正確的結(jié)果。夢中推導(dǎo)結(jié)果雖然有些夸張,但我卻真曾躺在床上想通了一個困擾了我一周的科研問題。思考是科研最為關(guān)鍵的步驟,而思考隨時隨地皆可,正因有了思考,我們的生活才充滿了樂趣,科研也因而融入我們的生活中,使我們得以享受科研的快樂。只要我們身邊有一支筆和一張紙,我們可以隨時隨地拿起筆,寫下我們思考的問題,推導(dǎo)出我們思考的結(jié)論,解決我們所遇到的科研問題。
【中圖分類號】G40057 【文獻標(biāo)識碼】A 【論文編號】1009―8097 (2008) 09―0120―05
一 教育軟件
我國的教育軟件,其外在形式一直緊跟技術(shù)發(fā)展的方向,追蹤著最新的系統(tǒng)平臺和開發(fā)技術(shù),并已完成了從文字到圖像,再到多媒體的轉(zhuǎn)變[1], [2],以Web方式的遠程教育產(chǎn)品也有很多應(yīng)用[3]。教育軟件以其交互性強、信息量大,能進行快速檢索,具有多媒體功能而備受教師、家長、學(xué)生的關(guān)注。關(guān)于教育軟件的概念國內(nèi)外對此一直沒有清晰的定義和分類。隨著教育軟件領(lǐng)域逐漸成熟和普及發(fā)展,其基本定義越來越明確,本研究通過對我國教育軟件的歸納和文獻對比,對教育軟件進行了詳細的歸納定義并進行了分類。
從廣義上講,教育軟件是基于計算機多媒體技術(shù)以服務(wù)于教育為目的的軟件產(chǎn)品,包括計算機知識教育軟件、語言教育軟件、科普教育軟件以及與學(xué)生課本內(nèi)容緊密結(jié)合的學(xué)生教育軟件等。此外,還包括為實現(xiàn)教育信息化、數(shù)字化開發(fā)制作的校園管理教學(xué)軟件、學(xué)校行政辦公軟件等與教育行業(yè)相關(guān)的各類軟件產(chǎn)品的總稱。
狹義上的教育軟件是指根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計的,表現(xiàn)特定的教學(xué)內(nèi)容,反映一定教學(xué)策略的計算機教學(xué)程序。它可以用來存貯、傳遞和處理教育的信息,當(dāng)教師用這些程序進行教學(xué)時,稱為教學(xué)輔助軟件;當(dāng)學(xué)習(xí)者使用它來達到學(xué)習(xí)目的時,稱為自學(xué)輔助軟件,如圖1所示。狹義教育軟件是一種具有特定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略的計算機教育程序,是廣義教育軟件的子集。本研究是狹義教育軟件的概念,是指可以提供知識教學(xué)功能的軟件及相關(guān)的系統(tǒng),包括支持課堂學(xué)習(xí)和自我學(xué)習(xí)的各種軟件。這就是本研究界定的研究目標(biāo),即教育軟件(Educational Software,簡寫為ES,以下所提到的教育軟件均指狹義教育軟件的概念)。
教育軟件有三種屬性:第一,軟件的屬性,包括軟件的構(gòu)造性和可靠性等各種軟件特性;第二,教育的屬性,即具有教育策略。是對學(xué)生、孩子和成人進行教育的工具,是信息智能化的工具,特別是那些與教材相配套的教育軟件;第三,意識形態(tài)的屬性,即具有教育內(nèi)容。就是要有意義、要用正確的思想去教育人、用高尚的思想去陶冶人,教育軟件是完成這種任務(wù)的載體。因此,教育軟件不僅僅是一個普通計算機軟件,還必須是具有教育內(nèi)容和策略的適應(yīng)現(xiàn)代教育體制和教學(xué)模式的軟件產(chǎn)品,是為教育過程提供服務(wù)(包括學(xué)習(xí)、管理、評價、工具等)的計算機軟件或軟件產(chǎn)品總稱。
有些研究認為課件(Courseware)就是教育軟件[4],九十年代的研究把教育軟件和課件統(tǒng)一為相同的概念來進行研究[5]。課件有下列幾種解釋:是為進行教學(xué)活動,采用計算機語言、寫作系統(tǒng)或其他寫作工具所產(chǎn)生的計算機軟件以及相應(yīng)的文檔資料,包括用于控制和進行教育活動的計算機程序,幫助開發(fā)維護程序的文檔資料以及與軟件配合使用的課本和練習(xí)冊等[6];是指根據(jù)教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容,利用程序設(shè)計語言,由教師編制的程序[7]。總之,課件是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容而設(shè)計的反映計算機策略的計算機程序,通常稱作計算機輔助教學(xué)軟件[4]。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)課件(Network Courseware)的概念,網(wǎng)絡(luò)課件是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下讓不同地域、不同年齡、不同階層的人通過網(wǎng)絡(luò)途徑在任何時段獲取教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)工具,也是學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獲取信息的一種手段,其本質(zhì)上是課件的范疇。
教育軟件一般指軟件開發(fā)者開發(fā)的或商業(yè)發(fā)行的用于教育的軟件,它是可運行的程序,而課件一般是由教育工作者自己制作的用于課堂教學(xué)的程序或文件。有些課件以可執(zhí)行文件呈現(xiàn),脫離運行環(huán)境單獨運行,也可以稱作教育軟件;而有些是需要運行環(huán)境的文件,如制作doc文檔需要Word支持,ppt文檔需要PowerPoint支持,avi和mpg文件需要媒體播放類軟件支持,網(wǎng)頁式課件需要有IE類的瀏覽器等。因此,課件是教育軟件中的教學(xué)輔助軟件中的一種形式,通常說教學(xué)輔助軟件包括了課件。
另外一方面,教育軟件與CAI的概念也不能混淆。CAI(Computer Assited Instruction),被譯為“計算機輔助教學(xué)”,目前已基本得到教育界的認可[3], [8], [9], [10]。CAI是以計算機為中介,模擬教學(xué)活動中教師和學(xué)生之間的信息交流過程。關(guān)于CAI的定義有多種認識,??耍℉icks)和海德(Hyde)認為:CAI是一種直接運用計算機交談模式來呈現(xiàn)教材,并控制個性化學(xué)習(xí)環(huán)境的教學(xué)過程。西柏(Sipple)的定義則是:CAI是一種將學(xué)生安置在已編寫完成的計算機互動模式課程中的教育觀念,計算機依照學(xué)習(xí)者先前的學(xué)習(xí)反應(yīng),選擇下一個適當(dāng)?shù)闹黝}或單元,并允許學(xué)習(xí)者按照自己的學(xué)習(xí)能力調(diào)整進度。應(yīng)該說,計算機輔助教學(xué)是一個典型的依靠各種媒介傳導(dǎo)信息,并幫助學(xué)習(xí)者對日益增長的知識進行條理化的過程。
當(dāng)前,“計算機輔助教學(xué)”包含的范圍為:計算機輔助教(CAI);計算機輔助教育(CBE);計算機輔助學(xué)(CAL);計算機化教學(xué)(CBI);計算機教育應(yīng)用(IAC)。因此,CAI是計算機輔助教學(xué)中的一部分,教育軟件則是對“計算機輔助教學(xué)”進行支撐的軟件產(chǎn)品的界定。當(dāng)前,教育軟件發(fā)展的具體表現(xiàn)形式為:⑴ 基于Intemet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的教育體制與教學(xué)模式;⑵ 多媒體化;⑶ 多媒體電子出版物;⑷ 教育技術(shù)理論基礎(chǔ)的研究;⑸ 人工智能在教育中應(yīng)用的研究;⑹ 教育技術(shù)應(yīng)用模式的多樣化。
結(jié)合知識管理(Knowledge Management,即KM)的層次模型還可以把教育軟件歸納為三類:數(shù)據(jù)庫類(Topic Database Software),教學(xué)輔助類(Assistant Teaching Software)和智能教育類軟件(Intelligent Educational Software),如圖2所示,從知識管理的方面對學(xué)習(xí)空間進行層次的數(shù)據(jù)(Data)、信息(Information)和知識(Knowledge)的轉(zhuǎn)化過程,對應(yīng)到教育軟件方面則是三類對學(xué)習(xí)空間不同程度化的軟件產(chǎn)品。此外,根據(jù)我國現(xiàn)有的教育軟件產(chǎn)品的功能可以分為六大類:資源庫類教育軟件;教學(xué)課件類軟件;教務(wù)類軟件;題庫類軟件;平臺類軟件;個人學(xué)習(xí)類軟件;而按照課程形式可以分為四類:學(xué)科課程,個別化學(xué)習(xí),合作學(xué)習(xí),網(wǎng)上學(xué)習(xí)。雖然對教育軟件的分類不同,但是對教育軟件進一步的功能抽象和特征提取,可以抽象為一種軟件模型進行軟件質(zhì)量和價值的評測。
教育軟件不同于其他軟件,它除了可以商品化外,更為重要的它還是教育信息的載體。教育軟件的設(shè)計思想,其核心是教學(xué)思想,外延則是信息化的表現(xiàn)手段,調(diào)整傳統(tǒng)的教學(xué)模式,實踐現(xiàn)代教學(xué)思想,最終達到“教”與“學(xué)”這對基本矛盾的和諧統(tǒng)一。現(xiàn)代科學(xué)研究表明,人在學(xué)習(xí)過程中的不同階段對信息媒體有不同的需要。一般來說,文本擅長表現(xiàn)概念和刻畫細節(jié);圖形信息擅長表達思想的輪廓,以及那些蘊含于大量數(shù)值數(shù)據(jù)內(nèi)的隱性信息;視頻媒體則適合于表現(xiàn)真實的場景;聲音與視覺信息可以共同出現(xiàn),用于進行效果的烘托。教育軟件是上述元素的選擇性集成,要能準(zhǔn)確反映用戶直接的交互意圖和系統(tǒng)所做出的反饋,這則是軟件的質(zhì)量關(guān)注的問題。
二 教育軟件價值
如圖3所示為本研究基本概念的關(guān)系圖,描述了教育軟件質(zhì)量和價值轉(zhuǎn)化關(guān)系:軟件質(zhì)量和軟件價值建立在教育軟件基礎(chǔ)上,通過對教育軟件的使用,教育軟件的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為軟件的價值,其轉(zhuǎn)化的程度由用戶的滿意度具體體現(xiàn)出來。下面結(jié)合我國情況,對圖中所示的基本概念進行詳細闡述。
用戶作為軟件質(zhì)量和價值的最終檢驗者和交付者,其核心地位已經(jīng)為現(xiàn)代軟件工程所確定[11]。生產(chǎn)者需要分析如何提高用戶滿意度的途徑,抽取用戶需求的屬性特征,更有效地在現(xiàn)有資源約束下增強軟件可用性的用戶滿意度,提高軟件質(zhì)量。目前,用戶滿意度(User Satisfaction)的研究主要局限于建立用戶滿意度評測指標(biāo)體系和評測模型,用于客觀地針對特定行業(yè)、開發(fā)者和軟件進行用戶滿意度調(diào)查和評測[12]。
用戶滿意度研究的基本目的是創(chuàng)造滿意的用戶交互環(huán)境。增進的用戶滿意度可以提高未來的利潤,降低軟件開發(fā)方向錯誤造成的成本,增加軟件用戶的意愿和忠誠度[13], [14], [15]。Howard和Sheth(1969年)認為,滿意是消費者對所付出與所獲得收益是否合理進行評測的心理狀態(tài);Pfaff(1977年)認為,滿意是產(chǎn)品組合的理想與實際差異的反映;Kotler(1995年)則認為,滿意是一種人的感覺狀態(tài)的水平,它來源于對產(chǎn)品或服務(wù)所設(shè)想的績效或產(chǎn)出與人們的期望所進行的比較,Kotler進一步將這種心理性能用用戶期望與用戶感知之差的一個函數(shù)來表示。2000年版ISO 9000族標(biāo)準(zhǔn)的基本原理和術(shù)語中定義了用戶滿意:用戶對某一項已滿足其需求和期望的程度的意見[16]。用戶的滿意程度是軟件質(zhì)量的集中反映。對于以用戶交互操作為特征的軟件(如教育軟件),用戶更多的側(cè)重需求是軟件的可用性,軟件可用性已經(jīng)被更多的開發(fā)者和使用者所研究,面向用戶的可用性作為軟件質(zhì)量的研究核心是切實可行的。
以軟件的質(zhì)量為基礎(chǔ),通過對用戶滿意度的刻劃,進一步可以探討教育軟件對于用戶所創(chuàng)造和實現(xiàn)價值。價值理解是評價的基礎(chǔ),對教育軟件進行評測的基礎(chǔ)是理解什么是教育軟件價值,則需要首先了解價值。只有對價值和教育軟件價值有深入的了解,才能建立對教育軟件測試和評價有深層次研究的基礎(chǔ)。
牛津詞典把價值定義為“某個事物的品質(zhì)、被渴望性和作用”(the worth,desirability or utility of a thing)。“價值”的概念與“需要”有著緊密的關(guān)聯(lián)。“需要”(Need)指的是人腦對生理需求和社會需求的反映。它是主體在生存和發(fā)展過程中,由某種缺乏而引起的攝取狀態(tài),這種狀態(tài)形成了主體生存和發(fā)展的客觀依據(jù)。而客體在某種程度上滿足了主體的需要,這就形成了客體對于主體的價值。所以,離開主體的需要去談客體的價值是沒有根據(jù)的,客體的價值即是由主體的滿意度直接體現(xiàn)出來的。
價值(Value)是一個有多重含義的概念,每一個含義都可以在某種特定的或者獨特的環(huán)境下適用。從經(jīng)濟學(xué)的角度看價值,價值是與其有用性或者說是效用相關(guān)的,是對某事物有用性衡量的標(biāo)準(zhǔn);從政治學(xué)角度看,價值是個人的價值體系/道德規(guī)范;從企業(yè)管理看,價值又取決于組織外部環(huán)境的性質(zhì)和程度,例如:競爭性、個體利益等,以及與組織有關(guān)的因素,如組織文化、經(jīng)營模式、個體素質(zhì)等[17]。很多時候?qū)σ粋€物品價值的正確衡量需要把這多個方面相結(jié)合,才能更加接近其實際價值。同時價值又是相對的,某物品的價值主要取決于要使用該物品的人員或組織機構(gòu)的需要。
社會對教育的需要是一種特殊的需要,是社會在發(fā)展過程中由于人才或才能的缺乏而引起的攝取狀態(tài),這種攝取狀態(tài)是教育的動力因素,也是推動教育發(fā)展的動機力量。這種需要有個體以及地區(qū)、國家對教育的需要組成。個體對教育的需要是人的基本需要中引起受教育動機的那部分,研究結(jié)果表明,這種需要幾乎覆蓋了人的基本需要的全部方面,這就形成了教育的個體價值;同樣,國家和地區(qū)對教育的需要形成教育的社會價值。因此,教育相關(guān)因素和活動滿足社會群體或個體需要的程度就是教育價值。
近年來,眾多研究者紛紛給出了軟件價值(Software Value)的定義[17], [18], [19],軟件價值就是最終用戶對軟件效用的一種主觀判斷,不同的情境、不同的理解都會導(dǎo)致完全不同的價值,并不是所有的價值都可以為最終用戶所理解和感覺。軟件價值并不是某個特定的軟件系統(tǒng)所產(chǎn)生的局部范圍的短期影響,其重心正漸漸向組織用戶群體層面轉(zhuǎn)移,正如Marguerite[20]定義的:軟件價值是從整個組織的角度出發(fā),考慮到所需要的資源耗費后,軟件或系統(tǒng)為組織創(chuàng)造的持續(xù)價值。
因此,本研究強調(diào)從整個組織群體的角度來定義軟件價值,在一個較高的層次上看某一軟件系統(tǒng)所帶來的價值與組織戰(zhàn)略、以及群體原有的信息基礎(chǔ)進行匹配之后所帶來的綜合價值。所以,教育軟件的價值可以從相關(guān)干系組織(Stakeholders,如教育軟件的開發(fā)商、學(xué)校、教師和學(xué)生)對教育軟件價值綜合理解來研究,這樣也反映了教育軟件在教育軟件生存周期中與相關(guān)干系組織組成的體系中的綜合地位。
三 教育軟件價值統(tǒng)一模型ESVUM
當(dāng)前應(yīng)用教育軟件的教學(xué)的方式主要有六類:傳統(tǒng)教學(xué)軟件模型;多媒體教學(xué)模式;虛擬大學(xué)模型;網(wǎng)絡(luò)大學(xué)模型;移動教育模型;游戲教育模式。把不同教育模式下的軟件價值干系群體進行分類和角色定位,如表1所示。
教育軟件由生產(chǎn)者(如企業(yè)、廠商、開發(fā)機構(gòu)等)根據(jù)用戶需求和定義進行開發(fā)和生產(chǎn),生產(chǎn)者保障軟件產(chǎn)品質(zhì)量,軟件作為產(chǎn)品提交給交付者(如學(xué)校、家庭、軟件決策機構(gòu)等);交付者作為決策參與者,通過價值收益進行決策判斷,決定是否采用軟件產(chǎn)品;交付者再把軟件產(chǎn)品轉(zhuǎn)移給使用者(如教師、學(xué)生等),使用者操作和使用軟件產(chǎn)品,對工作效率進行提高,發(fā)揮軟件產(chǎn)品的價值,對受用者(如學(xué)生、被培訓(xùn)目標(biāo)等)進行教學(xué)工作;受用者接收教育并產(chǎn)生教育效果。需要特別說明的是,我國教育軟件陡生產(chǎn)者除了企業(yè)等,還包括一些教育機構(gòu)(包括教育信息化部門、中小學(xué)、高校和研究機構(gòu))。
基于ESHTri模型[21]和教育軟件價值的分析,結(jié)合表1對教育軟件價值干系組織的統(tǒng)一描述,本研究得到以軟件價值鏈為主線的總體視圖模型,即教育軟件價值統(tǒng)一模型ESVUM(Educational Software Value Unique Model),如圖4所示。ESVUM模型從四個維度對教育軟件價值進行了全面地分析:生產(chǎn);交付;使用;受用。生產(chǎn)者關(guān)注軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,軟件質(zhì)量的保障和生產(chǎn)成本的控制是提高此階段軟件價值的途徑;交付者關(guān)注軟件產(chǎn)品的采購過程,軟件購買的模式和投資收益是提高此階段軟件價值的途徑;使用者關(guān)注軟件產(chǎn)品的使用過程,提高工作效率和降低工作量是提高此階段軟件價值的途徑;受用者關(guān)注軟件產(chǎn)品的教育過程,內(nèi)容的控制和教育效果是提高此階段軟件價值的途徑。教育軟件的使用過程本質(zhì)上的目標(biāo)是完成軟件教育的過程,因此軟件使用者和軟件的受用者在應(yīng)用教育軟件的教學(xué)過程中達到價值的統(tǒng)一,作為一個整體進行研究。
四 基于ESVUM的ES價值評測框架
在圖4中上層的矩形鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)代表教育軟件的價值鏈,也是教育軟件生存周期中的四個角色,四個角色之間的關(guān)系不是各自分離的,而是相互連接的。每個角色對軟件價值的側(cè)重方面與其它角色交匯在教育軟件產(chǎn)品上,互相為基礎(chǔ)、互相支撐,構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。基于ESVUM模型,可以建立對教育軟件產(chǎn)品價值評測的基本框架,如表2所示。各個不同群體角色有其各自可選擇測試過程和可選擇評價過程,支持各自的價值評測過程。
1 面向受用者的教育軟件價值
教育軟件的受用者是以傳統(tǒng)教學(xué)模式中的學(xué)生為基礎(chǔ)延伸出來的群體,是教育軟件傳遞教育信息的受動目標(biāo)群體。對于受用者而言,教育軟件的價值體現(xiàn)在軟件所包含的思想和內(nèi)容的約束上,其內(nèi)容是否對認知學(xué)習(xí)規(guī)律具有更廣泛的支持直接影響到受用者的學(xué)習(xí)效果。受用者關(guān)注軟件產(chǎn)品的教育過程,內(nèi)容的控制和教育效果是提高此階段軟件價值的途徑。
2 面向使用者的教育軟件價值
教育軟件的使用者是以傳統(tǒng)教學(xué)模式中的教師為基礎(chǔ)延伸出來的群體,是教育軟件傳遞教育信息的施動群體。對于使用者而言,教育軟件的價值體現(xiàn)在軟件對工作效率的約束上,其工作量和操作簡單程度直接影響到使用者的工作效率。使用者關(guān)注軟件產(chǎn)品的使用過程,提高工作效率和降低工作量是提高此階段軟件價值的途徑。同時,由教育軟件的受用者和使用者構(gòu)成了基于教育軟件的教學(xué)過程,作為一個共同整體進行分析。
3 面向交付者的教育軟件價值
教育軟件的交付者是以傳統(tǒng)教學(xué)模式中的學(xué)校為基礎(chǔ)延伸出來的群體,是教育軟件購買的施動群體。對于交付者而言,教育軟件的價值體現(xiàn)在軟件對價值收益的約束上,其投資利用和購買方式直接影響到交付者的投資收益。交付者關(guān)注軟件產(chǎn)品的采購過程,軟件購買的模式和投資收益是提高此階段軟件價值的途徑。
4 面向生產(chǎn)者的教育軟件價值
教育軟件的生產(chǎn)者是以傳統(tǒng)教學(xué)模式中的軟件開發(fā)者為基礎(chǔ)延伸出來的群體,是教育軟件研發(fā)和生產(chǎn)的施動群體。對于生產(chǎn)者而言,教育軟件的價值體現(xiàn)在軟件屬性的約束上,其生產(chǎn)過程和生產(chǎn)成本直接影響到生產(chǎn)者的軟件價值。生產(chǎn)者關(guān)注軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,軟件質(zhì)量的保障和生產(chǎn)成本的控制是提高此階段軟件價值的途徑。
五 總結(jié)
本研究基于ESHTri模型和教育軟件價值的分析,綜合不同教育模式中對教育軟件價值干系組織的統(tǒng)一描述,提出了以軟件價值鏈為主線的教育軟件價值統(tǒng)一模型ESVUM。對不同教育模式中模型中各角色進行了歸類。然后,基于ESVUM模型,提出了教育軟件價值的評測框架,分別提出面向受用者、使用者、交付者和生產(chǎn)者的教育軟件價值,對于提高教育軟件的質(zhì)量,評測教育軟件的價值具有建設(shè)性指導(dǎo)意義。
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