时间:2022-09-05 16:07:00
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由于大学现在授课计划制定的总学时是有限的,因此对于非计算机专业的学生来说,其开设的计算机相关的课程很少,大部分就是计算机基础以及计算机网络,而且,这些课程所占学时通常都比较少,造成学生的重视程度不够,学习态度不够端正,影响了学生学习的积极性和主动性。
1.2教学内容理论性太强,与实际应用脱节
在传统教学活动中,计算机网络课程往往以OSI参考模型为基础讲述网络层次结构、协议和计算机网络原理。这对于缺乏相关背景知识的非计算机专业学生而言,更加会感到课程枯燥、抽象,很难将学到的理论与实际网络联系起来,从而导致学生学习目的不明确;而教师则深感要在有限的时间内结合实际把计算机网络的概念、原理讲清楚绝非易事。
1.3实践教学环境缺乏,难以进一步巩固知识
目前高等院校中,由于专业设置和经费的原因,非计算机专业一般没有相关的网络实验平台,大部分就是一个的计算机网络实验平台非常简单,基本上是将利用简单的网络设备(如交换机、路由器等)等将计算机连接成小型网络,不能随意更改,学生无法通过自己动手组建网络,达到更好地理解和掌握计算机网络基本原理网络通信技术、锻炼网络工程应用能力的目的。
2课程教学探索与实践
2.1优化教学内容,提高学习动力
因为教学的对象发生了变化,因此,不能像对计算机专业的学生一样进行授课。我们首先要明确教学目的:是使学生掌握一些计算机网络的基本知识和基本技能,突出培养学生结合本专业知识、熟练网络应用的能力,并更加注重理解和掌握基本概念和具体的实际应用。其次,非计算机专业开设的计算机网络课程学时普遍偏少,在很短的时间内向学生解释所有的计算机网络的内容是不现实的,必须根据不同的专业进行有选择的内容上的选取。再次,要刻画整个培养计划中其他专业课程与网络课程之间的关系,让学生知道为什么学习,学习有什么作用,从而提高学生学习的目的性。结合以上几点,本课程内容的选取必须注重网络技术实际应用教学,注重理论联系实际,把计算机网络理论与实践有效地结合到一起,要尽量避免传统教学中理论脱离实际应用的弊端。可以将教学的内容大体划分为3个主要模块,其主要内容涵盖了以下内容:
(1)计算机网络基础:主要包含网络技术基础、数据通信基本技术、Internet技术与应用;涵盖了计算机网络的基本概念、数据通信的基本原理、网络体系结构、OSI七层参考模型、TCP/IP四层参考模型、Internet的基础知识、常用服务与应用技术、IP地址、TCP/IP及主要参数等网络技术应用的基础知识。
(2)计算机网络实现:主要包含组建局域网与接入Internet、局域网的设备管理、管理网络的软件系统。涵盖了网络中从物理层到网络层的主要部件与设备、以太网、最新高速交换式网络、虚拟局域网、无线局域网、不同规模用户的Internet接入技术与方案、微软的工作组网络的组建、管理与安全使用网络资源等方面的基本知识与实用组网技术。
(3)计算机网络应用:主要包含计算机网络应用系统模式、网页制作与编程基础、基于浏览器/服务器的网络应用。涵盖了应用系统的计算模式中的对等网、C/S和B/S网络应用模式的结构与特点,Web体系结构工作原理;网页的基本构成、HTML、高级网页编辑工具Dreamweaver的安装与使用以及制作网页的基础知识;基于浏览器/服务器(B/S)网络应用系统的实现与开发技术等网络应用系统的实现技术。其中,在第2、3模块的教学中,可以结合具体的专业应用来进行内容的组织,对上述内容作适当调整,让学生对计算机网络课程产生专业认同感,从而提高学生的学习动力和兴趣,端正学习态度,实现教学相长,达到更好的教学效果。
2.2改进教学方法,改善教学效果
2.2.1“自顶向下”教学法
目前计算机网络理论知识的讲解主要是采用“自底向上”的方式进行,由于直接从底层讲起,与实际网络应用难以一下子联系起来,学生学习的时候就会觉得无用,从而失去兴趣。因此,在实际授课中应采用从“自顶向下”的方式进行,即从当前使用广泛的网络应用开始讲起,让学生知其然,知其所以然,保存求知的兴趣,能针对性的理解网络现象,从而提高教学效果。
2.2.2案例教学法
在授课中针对一些比较重要的知识点,可以根据学生专业的特点选取学生将来可能从事的工作里面的典型网络应用实例来进行分析,一来进一步让学生对课程的专业认同感提高;再者由于是运用实例,学生学习起来就会有成就感,能极大的提高学生的学习兴趣和动力。
2.2.3类比教学法
网络课程中涉及很多不好理解的知识点,这些知识点是学生必须要掌握且掌握不好的地方,在实际的教学中,通常用生活中的例子来进行类比,让学生轻松的理解,例如:介绍分组交换和电路交换的时候,可以将分组交换的过程类比为写寄纸质信件,不需要建立连接就可以通信类比为不需要和别人沟通就直接可以写信给别人等;电路交换类比成打电话,电路交换有建立连接、通信和释放连接三个阶段,打电话同样有拨号,通信,挂机三个阶段等;然后将相同点进行总结,就能让学生很容易的掌握这个关键知识点,提高了教学的效率和效果。
2.3加强实践教学,巩固所学知识
首先需要解决的问题是实验环境的构建。一般对于非计算机专业来说,新增网络设备不太现实,可以采用网络模拟器来模拟各种网络设备,例如:Cisco公司的PacketTracer可以为学习网络课程的初学者去设计、配置、排除网络故障提供了网络模拟环境。用户可以在软件的图形用户界面上直接使用拖曳方法建立网络拓扑,并可提供数据包在网络中行进的详细处理过程,观察网络实时运行情况。可以学习IOS的配置、锻炼故障排查能力。其次就是实践教学的内容和组织方式,实践教学分为验证性实验和设计应用性实验,由于课程学时少,实践学时只能完成一部分重要的设计应用性实验,还有很多实验则需要学生课下自己完成,对于课下自己完成的实验,教师要给出相应的指导手册,要求学生完成实验报告并给以一定的成绩评定,这样才能督促学生完成实验,加深对所学知识的理解,提高实际动手能力。
二、大学“计算机专业英语”课堂教学模式与方法创新探索与实践
1.计算机专业英语课程体系、教学内容以及教学方法的改革。
①不断充实和创新专业英语课程的教学内容,增强学生的学习兴趣。中国教育的传统模式主要是以教师讲授课本的知识为主,课本几乎成为了学生获得知识的主要资源。由于计算机专业的特殊性,计算机科学与技术是一个发展速度快、知识更新速度非常快的专业,因此,计算机英语课程的教学内容必须与时俱进。在课程体系和教学改革中,首先应改变传统观念,即转变计算机专业英语只是一门英语课程的观念。为此,应及时了解国际著名大学中计算机专业的课程内容和知识体系,在吸收国际先进计算机专业教育理念、教育模式、课程设置、知识体系的基础上,才能合理构造当今我国计算机专业大学生最应学习和了解的先进的英文材料和内容,以加快我国计算机专业知识更新速度,则专业英语所讲知识应以计算机传统知识与常规知识为主,以当今计算机领域科技发展的最新技术和知识为辅,扩充学生的最新知识面,提高学生对计算机技术与科技创新的兴趣,这样既保证了专业英语学科的基础理论性又体现了学科前沿性。
②实施“以学生为中心”的启发式教学模式。将教学模式以“教师主讲”的填鸭式教学模式转变为“以学生为中心”的启发式教学。课堂以讲解理论知识为基础,重视并加强把实际IT项目和理论知识相结合,在不同的情境下倡导学生提出不同的解决问题方案,使学生通过独立思考,提高学生分析问题与解决问题的能力和专业英语对话的能力。
③改革课堂教学方法,加强实践环节。在课堂上采用多种形式的教学方法,在课后作业除了小型的题目外,还要求学生在互联网上寻找相关的资料。让学生了解到,学习不止是学好课本的知识,通过大量的课外阅读来丰富自己的知识也是一个有效的学习过程,这样也可以培养学生独立的自主学习能力。在计算机专业英语的实践教学环节中,积极组织学生用英语介绍或研讨各人所做过的IT项目,或将若干个学生组成一个小组,由老师引导学生用英语讨论如何完成这一项目,并要求学生提出完成该项目的设计方案,论述其问题,阐述各自观点,并共同讨论。通过这一教学方式给学生造成一定的推力,课后学生可以自觉搜集相关的资料,积极锻炼自己的专业口语和用英语进行项目技术交流和演讲的能力。
④创建有效的学生成绩与能力的考评方法。目前,计算机专业英语课程的成绩评定方法都是采用以笔试为主、作业和考勤为辅的评定方式。这一方法并不能很好地考评学生的综合的专业英语水平以及在IT项目开发实践的英语交流能力。如对基础英语较好的学生,尤其是在英语阅读和写作能力方面较强的学生,在英语笔试考试中具有一定的优势;鉴于这一以“笔试为主、作业和考勤为辅”的评定方法,对于一些英语笔试水平较弱但编程能力、项目开发能力和口语交流能力较强的学生,则难以体现出其本身在英语环境下的项目开发过程的交流能力的优势,这将不利于对学生的综合水平的评估和发展。因而,我们建立综合的计算机专业英语考评方法。考核方法由“考勤+课上回答问题+课后作业+笔试+英语演讲”等环节组成。考核中发现学生的英语水平与实际的IT英语综合运用水平不一致,通过课堂上采用英语会话形式让学生来熟悉并表述IT项目开发过程的每个环节,课后让学生搜寻英文资料和会话讨论小IT项目,使学生的计算机专业英语的综合水平有所提高。
2.强化学生的独立自主工作能力和创新工作能力,开展IT英语在国际IT企业的模拟训练。目前,我校计算机专业的多门课程都实施了双语教学,课后由于学生缺乏实际语言环境锻炼,使得双语教学效果不甚理想。为此,本项目采用了《IT职业英语》课本。该课本以软件项目的开发流程为线索,模拟了软件开发团队的一系列工作场景。同时我们在课堂上开展了IT英语在国际IT企业的模拟训练,通过IT英语模拟在国际IT公司环境下完成软件项目开发项目的训练,既提高学生英语表达能力又熟悉国际IT项目开发流程,从而使学生熟悉IT公司项目开发的过程,得到技术英语沟通能力、商务英语口语、技术报告写作能力等技术的综合训练与实践过程,使得学生的综合英语水平得到一定的提高。
3.注重全面培养,提高计算机专业学生的综合专业英语素质。学生的综合素质和科学精神的培养在人才培养战略中占据举足轻重的地位。目前,国内、国际的大公司都有自己的公司文化,除了考虑学生专业知识外,学生的独立思考能力和发现问题的能力等综合素质也是这些企业考虑是否是一个优秀人才的一个重要因素。学生的科学精神也是公司人力资源考虑的一个项目,培养学生积极乐观、锲而不舍、不言气馁的精神也是人才培养的一个战略步骤。为了加强我校计算机专业国际化人才的培养,本项目提出需全面培养,注重提高计算机专业学生的综合素质,可通过组织学生观看TED等国外优秀的英语演讲节目,不仅让学生了解到国外优秀的科学家、政治家、艺术家的思想、生活、情操、精神,而且对学生的英语听力的提高起到一定的帮助。
计算机组成的实验内容是对设计好的部件进行连线,学生对各部件的具体实现并不是很清楚。我们希望通过教学内容的改革,使学生能深入了解计算机尤其是CPU部件的硬件实现细节,为后续的计算机体系结构的学习打下。
2数字逻辑与部件硬件课程设计课程内容更新分
2.1数字逻辑电路基础内容
基础部分内容包括两大部分。第一部分是VHDL语言和EDA工具的使用。我们讲述的所有内容都要求学生能用VHDL语言描述,EDA工具选择与实验配套的Xilinx ISE,与实验的侧重点不同,课堂内容中主要使用仿真部分功能。第二部分是电路基础部分包括组合电路部分的基本的逻辑门,多路器和译码器,算术电路。时序电路部分的触发器、寄存器、计数器、有限状态机。有限状态机是CPU控制器的基础,除了要求掌握用触发器和逻辑门实现外,还要学生掌握用计数器和多路器实现有限状态机。讲述密码锁实现的两种方法:一种实现方法是传统的作为一个整体的有限状态机来实现。第二种方法是把整个有限状态机分成两部分:数据通路由数据寄存器、多路选择器和比较器构成;控制器的有限状态机根据数据通道的状态对数据通道进行控制。在有限状态机中引入数据通道和控制单元的概念,加深学生对计算机部件及其相互关系的理解。
2.2计算机部件相关内容
这部分内容主要讲述三大部分内容:一是指令系统,以RISC架构的MIPS指令系统为主线;二是在讲述了密码锁的基础上引入CPU的数据通路及控制器的实现,控制器讲述微程序及硬接线法,并以RISC处理器中常用的硬接线法为重点;第三部分内容是综合前面学的知识,讲述实现一个单周期简单CPU的过程。简单计算机的状态单元有程序计数器PC、程序存储器IM、数据存储器DM和寄存器文件RF。程序计数器是一个32位的寄存器:寄存器的输出值指向当前指令,输入PC′指向下一条指令。程序存储器只有一个读口,它有一个32位的地址输入A,32位的数据读输出(指令)RD。寄存器文件包含32个32位寄存器,包含两个读口和一个写口。每个读口对应5位地址输入,A1和A2,对应的数据口为RD1和RD2,一个写口WD3对应的5位地址A3。数据存储器可读写,如果写信号WE有效,数据从WD口写入存储器,否则数据从RD口读出。除此之外,还有加法单元计算地址及跳转。所有部件用VHDL语言描述,配合实验课程在实验仪上完成一个十多条指令的RISC CPU的设计。
3计算机体系结构课程内容及实验设置
去除重复的MIPS指令系统,增加新的数据级并行内容,增加硬件具体实现的实验,分两步实现:第一步,在数字逻辑与部件设计的单周期CPU的基础上实现一个5级流水线(取指、译码/读寄存器、执行/有效地址计算和写回)的定长指令,硬接线控制器的32位RISC处理器;第二步,实现一个直接印象或二路组相联的Cache。指令级并行部分包括动态调度,前瞻执行等不适合硬件实现的实验采用软件模拟。
2科研导师制度应用
将科研导师制度引入到计算机专业人才的培养模式中,就是让计算机专业的学生与教师协作,考察、创造和分享新知识。大学生科研创新活动的形式主要有:参与教师的科研项目、大学课外科技活动和大学生自主申请的研究项目。无论学生参与哪种科研创新活动,都要为其配备一个固定的科研导师,以提高学生创新研究的层次和水平。指导教师让学生参与到科研项目研究中,使学生在研究的过程中增强创新意识、创新思维和创新能力,增强学生的就业竞争力。科研导师制度的引入,首先要确定科研导师的能力,挑选那些科技创新能力强的教师担当指导教师。学校及院系需要制订相应的措施,以激励科研导师的工作积极性,努力提高科研导师的科研水平。比如,对成绩优异的科研导师进行奖励与表彰,计算相应的科研工作量等。由于计算机专业的学生从进入大学校门到毕业,所具备的知识水平不同,因而,科研导师制度的引入是一个循序渐进的过程,在每一个阶段,计算机专业学生在科研导师的指导下完成相应的任务,最终达到企业需求的目标,具体步骤如下:
(1)将计算机专业学生与科研指导教师配对,学习内容与科研指导教师研究方向一致
学生从大一就开始跟随科研指导老师进行专业学习,阅读计算机专业相关文献资料,有利于在最短的时间内进入到专业氛围学习,也有利于对以后所从事的行业有更深入的了解。计算机专业教师将自己的专业背景、学术业绩、带生数量交给院系,同时学生将自己的学业状况、兴趣特长、接受指导的需求也交给院系,由院系统一整理并公开科研导师和学生的情况,在保障双方都掌握知情权的情况下进行选择,师生之间通过面试环节扩大交流互动,最终通过双向选择机制确定导师与学生的配对关系。这样一种学生-科研导师的关系在整个大学生涯是固定的,学生跟随科研导师从大一进行学习,一直持续到毕业。在大一阶段,计算机专业学生需要培养查阅中外文献资料的能力,熟悉科研导师的研究方向和课题,学会写简单的综述,熟悉科研论文的写作思路和研究方法。通过这一系列的培养,学生对科研导师所研究的课题有了一个大概的了解,同时也基本熟悉了科研过程,可以迅速进入科研导师的课题组参与研究。
(2)通过实践,锻炼学生的动手能力
这一阶段主要是在大二、大三学习阶段完成。一般高校都将专业基础课程安排在大二阶段,将专业方向课程和专业选修课程安排在大三阶段。通过这一阶段的锻炼,培养学生的实践操作能力,为下一步承担和实施科研课题奠定基础。
(3)全面提高实践能力
这一环节主要在大三阶段完成。目前计算机专业大学生竞赛活动和创新基金课题较多,如“挑战杯”全国大学生课外学术作品竞赛、大学生程序设计竞赛、全国信息技术大赛、机器人大赛、大学生计算机设计大赛等,在这个阶段,学生可以独立申请创新课题。在课题申请和完成过程中,学生通过查阅资料和科研导师的指导,设计技术路线和实验方案。同时,科研导师可以根据自身所研究的纵向或横向科研课题,在考虑学生专业基础知识、学习积极性和实际能力的前提下,拟定出一些创新性课题,引导学生选题,为毕业设计做准备。科研导师要定期听取学生汇报学习动态和课题研究的进展情况,交流学术思想,认真执行阶段性的检查和总结,及时发现问题并加以引导解决。根据研究进展提出新的要求和研究思路,保证学生学习和科研活动的协调发展。
(4)通过毕业实习、设计毕业论文,完美展现实践动手能力
这一环节主要体现在大四阶段。在毕业实习过程中,学生不仅要学习专业技能,而且要具备社会责任心、职业道德和团队精神等综合素质。毕业设计论文题目由科研导师确定,学生查阅文献资料,撰写毕业论文,设计实验方案,最终完成论文。科研导师除了要严格把握学生的毕业论文实践环节,还要针对学生的论文答辩展开训练,使学生具备展示成绩和学术交流的能力,为今后进入工作岗位或继续学习奠定基础。