关键词 计算机辅助教育；期刊论文；内容分析
中图分类号：G434 文献标识码：A
文章编号：1671-489X（2013）36-0011-04
1 问题的提出
计算机辅助教育用计算机技术解决了教育、教学中的许多难以解决的问题，反映了社会发展的一种必然趋势，推动了教育现代化的进程。计算机在教育、教学中的广泛应用对教育的思想观念和教学的方法、内容、策略等方面都有着深远的影响，使整个教育系统都受到巨大的冲击，并逐步发展成为一个新兴的交叉学科，形成了它自己的理论、概念、方法和技术。
计算机辅助教育（Computer Based Education，简称CBE）是教育技术中既异常活跃又有广阔前途的发展方向[1]。目前，计算机辅助教育得到了迅速的发展。然而，由于受传统教育思想观念的影响，很多教育者对计算机辅助教育都没有正确的认识，有很多都走上了两个极端，即对计算机辅助教育的全盘否定和全盘肯定，导致计算机在教育领域中不能被合理有效地运用，甚至阻碍了计算机辅助教育的发展。
本研究以2001—2010年我国计算机辅助教育论文为研究对象，利用内容分析法对研究对象进行分析研究，试图从整体上把握我国计算机辅助教育的发展应用现状及其对我国教育的影响，力求教育者对计算机辅助教育能有清晰的认识，促使教师能更好地利用计算机来进行教育教学管理活动，以及学生能更好地利用计算机进行学习。
2 研究方法和工具
研究方法 内容分析在教育技术领域得到了广泛应用，它通过预先建立的研究目标确定研究总体和分析单位，设计分析维度和样本取样，以系统、客观和量化的方式，对信息内容加以归类统计，并根据类别项目的统计数字，做出叙述性的说明。本研究主要是对10年来我国计算机辅助教育论文的内容分析（2001—2010），通过这方面的研究分析了解我国计算机辅助教育的发展现状和趋势，以及我国计算机辅助教育的应用与发展，为我国教育的发展提供合理的参考依据。
确定样本 内容抽样即是选取进行分析的样本。内容分析抽样首先要决定总体，在确定总体时，必须注意总体的完整性（即要包含所有相关的资料）和特殊性（即指要选择与研究假设相关的资料）。本研究根据选题中的“计算机辅助教育论文”，选取中国期刊网CNKI数字图书馆“中国知识总库”，并以“计算机辅助教育”“计算机辅助教学”和“计算机管理教学”为关键词检索项，检索截至2012年2月13日已收录在该知识总库的、经筛选后的有关计算机辅助教育论文1393篇，将其作为本研究的样本。
为了保证分析的准确性、科学性和可靠性，所选样本均为馆藏在中国期刊网CNKI数字图书馆的期刊与论文。为了能清晰地了解到近年来计算机辅助教育论文的发展，将所选样本1393篇论文的总数量与研究主题统计如表1所示。
主题内容分析的类目建构 分析类目既决定了研究的方向，同时也反映了研究的目的，是内容分析的关键环节[2]。一般而言，类目的形成有两种方法：一是依据传统的理论或以往的经验，对某个问题已有的研究成果发展而成；二是由研究者根据假设自行设计而成。本文的类目是采用后面那种方法构建的。根据教育技术的94定义，结合计算机在我国教育领域中的具体应用，将样本论文分成以下几个主题元素：理论基础、学习过程、媒体技术、CBE网络、教师教育、应用评价及其他。各主题所包含具体子范畴如表2所示。
研究主题内容分析的信度 内容分析的信度分析是指两个以上参与内容分析的研究者对相同类目判断的一致性[3]。一致性高可信度就高，反之可信度则低。因此，信度的高低直接影响内容分析的结果。只有经过信度分析阶段，才能使内容分析的结果可靠，使可信度得到提高。
本研究根据研究过程中“计算机辅助教育论文研究主题分类”（表2），主类目包括理论基础、学习过程、CBE网络、应用评价、教师教育、其他等六类主题，每一主题又细分为不同的子类目，本研究的分析单元为“篇”。在研究中，选择两名评判员对样本进行评判。经分析，评判文章篇数为1393篇，其中两人完全同意的篇数为1260。
数据统计与结论得出 对评判数据所得的结果进行统计处理，将所得的评判结果在Excel数据统计分析工具中进行分析，并根据研究目标进行比较，从而得出本研究的结论。
3 研究结果分析
主题模块总体分析
1）自1958年IBM成功开发了世界上第一个计算机教学系统至今，计算机辅助教育迅速发展，在教育领域中得到了广泛的应用。世界各国对计算机辅助教育的研究越来越深入，特别是发达国家，计算机辅助教育越来越完善。20世纪80年代，计算机辅助教育技术开始传入我国，虽然我国计算机辅助教育起步较晚，但计算机在我国教育中发展速度快，越来越多的教育研究者对计算机辅助教育进行研究，并从实际应用中不断总结发展，使其能更好地服务于教育事业。目前，我国计算机辅助教育论文数量发展较为平稳，详见图1。
2）图2的统计结果显示，样本中论文的研究主题模块分布较集中。通过内容分析的量化统计（所谓量化处理是把样本从形式上转化为数据化形式的过程，包括评判记录和信度分析两部分），可以发现学习过程的研究占了总数的32.09%，占研究样本总数的1/3；其次是应用评价研究，所占比例为24.62%；而其他五大主题模块所占比例相对较少，其中理论基础的研究占了总数的18.74%，媒体技术占9.83%，CBE网络占2.87%，教师教育占2.08%，其他占9.76%。这一结果充分显示了我国计算机辅助教育论文选题的整体偏向。研究主题日趋多样化，即使为同一主题，也可以有多种不同的研究视角。部分主题一直以来都是研究人员所关注的焦点（如对学习过程的研究），而有些则随着计算机的发展与研究的深入逐渐被挖掘出来。从统计数据中分析，学习过程是计算机辅助教育的研究重点，说明计算机辅助教育的研究将逐步转向对计算机辅助教学的研究。
理论基础主题模块分析 计算机辅助教育，主要是指以计算机为主要媒介所进行的教育活动，主要包括计算机辅助教学、计算机管理教学和计算机技术支持的学习资源三大领域。计算机辅助教育作为一种崭新的现代化教育手段，它既可以应用于优化教育与教学过程，又可以应用于改进教育与教学的管理。它的目标是在教育中运用现代科技提供最优的手段和方法，以达到既定的教育目标[4]。
理论基础主题主要是对计算机辅助教育的相关理论的研究，即研究计算机辅助教学、计算机管理教学以及计算机技术支持的学习资源等。据统计（图2），理论基础研究论文并不少，总数占所有样本论文的18.74%。从这些统计数据中可以看出，计算机辅助教育论文一直都重视理论基础的研究，了解计算机辅助教育的相关理论及发展现状，并研究其发展的趋势。但随着时间的推移和相关技术的不断发展，CBE的研究对象和研究内容不断地发展，其研究也越来越倾向于对计算机辅助教学的研究。
学习过程主题模块分析 从历年论文的数量上看，学习过程主题研究数量一直以来都居首位，每一年中该主题论文数量在当年所有论文数量中所占的比例都是比较大的（图2），总数额占所有样本论文的32.09%。因此，研究者对学习过程主题的关注居多，并且向来都是一个重点。通过内容分析的量化统计可以发现，课件设计与制作和学科应用所占比例较大，二者总和超过了学习过程主题总量的2/3，而且课件设计一直以来都是我国计算机辅助教育论文的研究焦点，课件设计的优劣是影响计算机辅助教育在学科中的应用效果的重要因素。
媒体技术主题模块分析 媒体技术的研究包括媒体技术的开发（即教学软件、系统的设计与开发）和媒体技术的应用两部分。如图2所示，媒体技术所占的比例不大，只有9.83%。随着信息技术的不断发展和完善，促使越来越多的媒体技术手段应用于教育领域中，如多媒体技术、智能化多媒体技术、P2P网络技术、虚拟现实技术等。随着现代教育技术的发展，多媒体教学以其直观、形象、灵活生动的教学形式已成为一种重要的教学辅助手段，也成为大学教学改革的基本方向[2]。
网络主题模块分析 计算机辅助教育网络的研究包括网络远程教育、校园网和教室内的计算机网络三部分。随着我国远程教育的发展，对计算机和多媒体技术，尤其是软件的建设提出更高的要求。结合网络技术解决教育问题，将实现真正意义上的远程教育。现在，很多教育场所都逐步实现利用多媒体计算机网络教室完成教学，而我国计算机辅助教育中对CBE网络的研究甚少。
教师教育主题模块分析 随着现代教育技术的发展，计算机辅助教育在教育教学中的应用越来越广泛，它的发展改变了传统教学中教师的主体地位，教师在教育教学中的地位由主体逐步变成主导，教师成了引导学生学习的引导者，但是在教育教学活动过程中还是不能缺少教师。为了适应信息时代的发展，满足现代教育对教师的要求，因此对教师的教育也不容忽视。教师应该改变习惯的思维方法，更新思想观念，不断学习，提高自身的计算机水平。计算机辅助教育论文对教师教育的研究比较少，只占样本论文总数额的2.08%（见图2）。研究发现，有许多教师误以为计算机完全可以代替教师的主导作用。其实利用计算机辅助教学并不意味着可以取代教师开展教学活动，相反，教师在计算机辅助教学的过程中起组织和辅导的作用。
应用评价主题模块分析 应用评价主题的研究是我国计算机辅助教育论文研究的另一重点，该主题论文数量在所取样本论文数量中所占比例为24.62%（见图2）。应用评价主题主要是分析计算机辅助教育在教育教学中所取得的效果、存在的问题并提出相应的解决对策，帮助减轻师生的负担，提高教学的效率和效益，充分发挥计算机在教育教学中的优势。计算机辅助教育在教育教学过程中，可以起到教师的作用、学习伙伴的作用、助手与工具的作用，它的目标是运用现代科技提供最优的手段和方法（包括成本最低、教学环境最佳、教学活动模式最合适），以达到既定的教育目标。与传统的教学媒体相比，计算机更能满足现代教育的要求。然而，计算机辅助教育并不是十全十美的，也存在不少缺点。
4 结果与思考
从以上的统计数据与分析来看，我国计算机辅助教育论文主要有以下特征。
1）研究主题分布不均，大多是研究计算机辅助教育的实际应用，只有部分是对CBE的相关理论的研究。但计算机辅助教育合理有效运用的基础更多地取决于扎实的理论基础，而对理论知识的不够重视也会影响研究者对辅助教育的理论造诣，应加强对理论基础的研究。
2）缺少对某些领域中的重难点课题的研究，对难研究的课题没有进行深入研究。一些课题由于受研究条件、难度和研究能力等因素的影响，使研究人员望而却步，没能进行深入研究。其实计算机辅助教育领域有许多值得研究者进行深入、细致研究的课题，如课件的开发应用、软件的设计开发与评价，以及影响教学效果的因素等。对这些课题的深入研究本身有着极其深远的意义，还能促进计算机辅助教育的发展，促使教育者更好地运用计算机进行教育。但因各种原因和条件的限制，一直以来都较少人去深入开展研究。
3）研究主题与研究领域逐渐走向多元化。随着教育技术的快速发展，其研究主题与领域也开始向多元化方向发展。计算机辅助教育不仅应用于学校教育，在社会教育领域中的应用也越来越广泛，计算机辅助教育的研究领域也不断地向多元化发展。
4）随着现代技术的不断发展，越来越多的技术应用在计算机辅助教学上，如多媒体技术、虚拟现实技术、P2P网络技术等。技术的发展应用使得计算机辅助教学成为目前学校教学的一个重要辅助手段。现在，计算机辅助教育的研究领域也越来越多涉及相关技术的应用研究，促使计算机辅助教育的发展越趋完善，满足教育领域的更高要求。
5 结论
综上关于我国计算机辅助教育论文的分析，可以预测，今后“学习过程”将依旧是我国计算机辅助教育论文研究的主要领域，这个研究主题也将继续得到更大的关注和重视；对“应用评价”的研究力度也会随着计算机在教育领域中的发展而进一步加大；而“理论基础”的研究将会保持平稳的发展；随着计算机技术的不断发展，对“教师的要求”将会越来越高；在信息时代，信息技术将不断地发展，计算机辅助教育的研究领域也会越来越广，计算机在教育领域中运用到的现代教育技术也将会增多，对教育的要求更严格，所以今后计算机辅助教育论文的研究也将加大对技术应用的研究；对计算机辅助教育的研究将逐渐转向对计算机辅助教学的研究。另外，可以预见的是，对“学”的技术的研究将日益超过对“教”的技术的研究，成为另一研究重点。
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关键词：计算机网络；教学改革；实践训练；创新
文章编号：1672-5913（2013）14-0050-04 中图分类号：G642
计算机网络是一个发展迅速的学科，主流的网络技术在不断更新换代，因此计算机网络课程的教学设计也必须随之不断进行改革创新，以便与技术的发展相适应。理工大学计算机网络相关课程是谢希仁教授于1983年首次为硕士研究生开设的，1995年以后，通过对该课程进行改革，将计算机网络的基础原理部分放到本科生教学中，称为计算机网络原理课程，而硕士研究生的教学则定位于该课程的高端部分，称为高级计算机网络课程。
在教学内容的设置上，本科教学主要关注如何帮助学生建立计算机网络知识体系结构的概念，更加强调知识的完整性和系统性，所以我们采取了国际上通用的分层教学模式。经过本科阶段对网络知识的初步学习，大多数研究生已经掌握了计算机网络的基本概念，教学过程中应当重点讲述相关的技术原理，侧重培养研究生的科研创新能力。基于这一指导思想，我们构建了网络高级技术专题、网络基本设计原则、网络实践教学和论文阅读研讨写作的研究生高级计算机网络教学设计，将研究能力培养前置到课程学习阶段，构建科学研究基础上的研究生高级计算机网络课程教学新模式，使学生真正理解和掌握理论知识，提高动手能力，进而适应计算机网络技术的飞速发展和创新型人才培养的需求。
1 教学内容组织
当前国内外知名高校的研究生计算机网络课程一般分两类：一类是作为核心课程，按照传统的分层体系结构组织，但讲授过程中在内容的深度和广度上比本科的计算机网络课程有很大提高；另一类是作为选修课程，主要设置一系列的前沿技术专题讲座，由从事相关研究的工作人员组织论文讨论。
上述两种授课模式各有优缺点，按照分层体系结构组织的讲授模式能够帮助研究生更加系统地把握计算机网络的体系结构及核心问题，但由于大多数研究生本科阶段已经按照该模式学习过计算机网络课程，因此难以吸引学生的学习兴趣，并且按照分层模式系统地讲授一遍课程内容在课时安排上也难以保障。按照前沿技术组织专题讲座能够帮助研究生迅速把握本专业的热门研究方向和研究问题，但该方法存在的最大问题在于课程内容的组织缺乏系统性，难以帮助学生把握课程的核心知识点。并且，计算机网络相关的新技术大多为英文文章，对于刚入学的硕士生而言，多数人并不具备短时间内阅读大量英文文章的能力，因此盲目按照前沿技术方式开展课程教学会导致教学效果大打折扣。
目前，国内也出现了多个围绕研究生计算机网络教学开展的改革创新，它们大多与所在学校的教学特点密切相关。我们在借鉴国外著名大学研究生计算机网络课程设置的基础上，结合理工大学研究生的具体特点和培养要求，设计了以提高研究生创新能力为中心的课程教学内容，将教学过程划分为理论教学和实践教学两大部分。其中理论教学包括计算机网络基础概述、网络高级专题和网络设计原则等内容；实践教学则包括课程实验和自主设计性实验两部分，并在教学过程中穿插着进行课堂及论文研讨，从而注重培养研究生对计算机网络核心知识、核心原则和前沿研究的了解与掌握，锻炼其利用所学知识动手解决问题的能力。
1.1 理论教学
高级计算机网络理论教学的主要目标是帮助研究生完善计算机网络体系结构的概念、掌握计算机网络的关键问题、了解计算机网络的最新研究方向和技术。通过调研发现大部分学生希望授课教师能够尽量避免相关教学活动与本科先修课程的重复，以便开拓新领域、学习新方法。结合理工大学研究生的培养要求，我们设置了理论教学内容，见表1。
在课程设置中，首先较系统地综述计算机网络的重要概念、基本原理和研究方法，以便帮助研究生陕速回顾建立计算机网络体系结构的概念。由于当前跨专业、跨学科报考研究生的现象十分普遍，导致学生的专业基础差异性明显，这部分内容的教学也能帮助这些学生尽可能弥补专业知识上的差异，使后续高级专题的教学更加易于开展。
随后，围绕应用层网络技术、多媒体网络、网络管理与测量等计算机网络的高级专题开展教学，重点讲授这些专题中涉及的关键问题、核心思想以及核心技术等，帮助研究生提升对计算机网络知识的理解掌握水平。这些专题的选择主要考虑到将计算机网络的基础知识与前沿研究进行有机结合，一方面突出当前的一些前沿研究领域，另一方面也强调其中涉及的网络基础知识和原则。
再次，为了进一步提升研究生对计算机网络当前研究热点的了解和把握，专门设计了一章网络新技术专题，重点介绍数据中心网络、软件定义网络、未来网络体系结构等当前的研究热点。为了体现教学思想，避免陷入研究怪圈，我们在讲授过程中主要向学生阐述这些技术产生的背景及解决的问题，并在教学过程中启发学生思考这些网络新技术带来的优势是什么？同时又引出了哪些问题？有没有办法对其进行进一步的优化等。这样将学习过程变成一个思考创造的过程，从而帮助研究生提升科研创新能力。
最后，在网络设计原则部分，总结回顾计算机网络中采用的一些典型设计理念和原则，包括软状态机制、随机化技术、间接技术、虚拟化技术等，通过介绍这些技术的基本概念及应用场景，让学生深入理解并体会技术本身的价值，为以后的研究应用奠定基础。
1.2 实践教学
长期以来，研究生课程的教学存在“重理论、轻实践”的问题，对于如何将教学内容应用到实际的研究工作中关注的不够，这一现状与国家重点倡导的应用型研究生培养目标越来越不符合。对于具有强烈工程应用背景的计算机网络课程而言，如何建立实践教学模式，提高实践教学效果在整个课程教学过程中具有至关重要的影响。
为此，在教学过程中设计了两类实践教学内容，一部分与课堂理论教学相配套，帮助学生更好地理解掌握理论教学内容，如应用层网络技术专题中设置针对P2P数据传输协议进行仿真分析的实验内容，在多媒体网络专题中设置多媒体视频传输实验内容，在网络管理与测量专题中设置大规模网络测量数据综合分析的实验内容等。这些实验内容与理论教学内容密切结合，可以作为理论教学的有益补充。
此外，我们还设置了针对整个课程的自主性综合实验，又称课程设计，其选题相对具有开放性，内容涉及计算机网络的各个层次和技术。一方面列出部分课题供学生选择，如基于OPNET/NS2的网络路由算法性能仿真分析、简单包过滤防火墙的设计与实现、基于NetFlow的网络流量采集与分析系统、基于SNMP的简单网络管理系统等；另一方面也鼓励研究生与导师进行交流，将导师正在进行的重大课题研究内容抽取一部分作为自主性综合实验的内容，达到课程教学与科研活动有机的结合。
为充分发挥学生的创造性和主观能动性，自主性综合实验包括基本要求和扩展功能两个部分，课程只给出基本要求作为必须要达到的目标，学生可以在此基础上发挥自己的创造力进行扩展，实现更多的功能。在自主性综合实验的验收和考核工作中，以课题实现的创新程度和反映出的研究生进行研究探索的工作量，作为自主性综合实验的考核重点。
1.3 课堂研讨
为了避免授课内容过于偏重基础，对国内外学术界新兴领域和新兴技术关注不够等问题，综合锻炼研究生通过阅读文献跟踪前沿研究的能力，以及通过文献阅读报告开展学术交流的能力，我们在教学过程中还相应设置了课堂研讨环节，主要包括论文研讨和课程设计研讨两部分内容。其中论文研讨环节首先选取计算机网络研究领域的经典文献和前沿性研究文献开展文献阅读，然后让研究生上台就所阅读的文献开展报告，其他学生则针对该报告进行相应的质疑，通过讨论促使研究生从多个角度审视问题，促使创新思维火花的进发、碰撞。进一步要求研究生在课堂研讨的基础上，分组选择一个感兴趣的网络问题，阅读5篇以上著名会议或者期刊的相关文献，并完成读书报告，从而综合锻炼他们语言表达交流和论文撰写的能力，激发其创新精神，提高“学以致用”的实践能力。
课程设计的研讨与论文交流研讨的过程类似，在完成课题的详细设计方案后开展一次研讨交流，每名研究生根据所做课题进行发言交流，其他学生则针对该课题的内涵、设计方案的可行性、存在的不足等问题进行交流，达到综合受益的目标。
2 考核机制设计
以往的研究生计算机网络课程考核评价机制一般采用平时成绩加考试成绩的方式，且期末考试成绩在评价中所占比重过大。然而，评价研究生学习成绩的优劣，应该从理论学习水平、实践动手能力、个体综合素质及创新能力等多个方面展开，从平时作业、课堂研讨发言、平时实验与自主设计性实验、课程论文报告及理论考核等方面对学习情况进行综合评测。用考核机制引导研究生改变传统学习方式，加强对教学全过程的管理，对学习的每个重要过程都进行量化计分，以衡量研究生的综合能力素质，激励他们全面发展。根据这一目标，我们设计了课程评价指标体系，见表2。
在这种评价指标体系中，既包括平时的课堂作业、研讨发言、课程实验，又包括设计性实验、课程读书报告以及期末考试等，实现了对整个授课阶段的全过程管理，综合考查了研究生的理论知识掌握、文献阅读报告、论文撰写、实践动手等多方面的综合能力，因此具有更好的合理性。
3 教学效果
利用设计的高级计算机网络课程教学改革模式，我们在近几年的教学实践中取得了很好的教学效果。高级计算机网络课程先后被学校评为校级教改示范课程和研究生精品课程，并得到了选课研究生的一致好评。调研过程中专家和研究生普遍反映，这一课程的教学体系结构比以往的方式更加注重对知识本质和科学方法的揭示，注重对研究生学术质疑和独立思考能力的培养，使研究生通过课程学习，达到学习新知识、提升分析解决问题的能力和增强实践能力的综合效果。大部分研究生对于课程教学改革在启发式教学、实践教学、课堂研讨等方面印象深刻，最后达到了预期的教学效果。然而在教学实施过程中也反映出一些问题，如部分学生基础知识相对薄弱，在实践教学及课堂研讨过程中与其他学生存在较大差距；自主性综合实验的设置需要准确把握问题的难易程度，内容太简单学生不会有太大的兴趣，内容太难学生又会觉得无从下手等。这些问题需要在教学过程中不断进行优化调整。
4 结语
高级计算机网络作为国际上计算机网络与通信领域通行的研究生核心课程，对该领域的科学研究与工程技术工作者至关重要。为了提高课程教学效果，我们对课程进行了一系列的改革，包括理论教学内容的优化设置、实践教学的组织、课堂探讨机制的构建以及考核机制的设计等。通过这些改革，建立了一套完善的研究生高级计算机网络课程的理论和实践教学体系，构建了网络高级技术专题、网络基本设计原则、网络实践教学和论文阅读研讨写作的研究生高级计算机网络教学模式，实现了基础理论和前沿研究并重、理论教学和实践训练并行，使学生真正掌握和理解理论知识，提高动手能力，这一教学实施模式在实践中取得了较好的效果。然而，计算机网络是一个迅猛发展的学科领域，新的技术和应用层出不穷，在后续的教学实践过程中，我们将关注这些新变化，并不断对课程进行相应的改革创新，达到传授知识、提升能力的教学目标。
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教学与科研相结合是培养高素质研究生的有效途径。高水平的人才培养是通过研究生高水平的学术成果来反映的，高水平的学术成果主要源于大量的高水平的科学研究，而严格的教学环节在培养研究生扎实的学术功底、严肃的科学态度、创新性的思维，以及在产生高质量学术成果方面起到了一个关键的基奠作用。本文从研究生网络课程教材体系建设中需要注意解决好的四个问题出发，讨论计算机及相关专业硕士研究生网络课程教学与教材体系建设思路、教材体系建设与教学方法改革问题。
1研究生“计算机网络”课程教学与教材体系建设的指导思想
在研究生网络课程教材体系建设中需要注意解决好四个问题。一是课程内容的先进性与前瞻性问题；二是研究生与本科课程内容的衔接问题；三是理论教学与能力培养的并重问题；四是自主学习和因材施教问题。
1.1课程内容的先进性与前瞻性问题
研究生的教育必须突出“研究”，教材要能够反映学科前沿的研究成果与发展趋势。一本好的研究生网络教材或教学参考书应该是：在保持网络理论体系的基础上，跟踪当前技术的发展，综述最新研究的领域、课题、方法、成果与趋势，让读者能够直接了解当前研究的前沿问题、方法、进展与趋势。
与传统的数学、物理、化学学科相比，计算机学科应用性人才培养的要求更高，技术发展速度更快。而在计算机学科中网络技术的发展与知识更新的速度尤为突出。因此，保持计算机网络课程内容的先进性与前瞻性更为重要，也更加困难。因此要很好地解决这个问题，必须将教学与科研工作紧密地结合在一起，发挥科研教学团队的作用，以高水平的科学研究支持高质量的课程与教学体系的建设。南开大学网络实验室在多年来一直注意开展以下几个方面的工作：
（1）通过科研预研工作实践，了解当前热点问题的研究现状与进展。
（2）跟踪美国ACM和IEEE/CS最新制定的计算机学科课程体系，重视学术交流。
（3）跟踪和浏览国外知名大学教学网站，研究和了解网络课程教学内容、教材与主要参考书，以及作业与实验、教学方法与教学过程控制方法改革的动向。
（4）选择国际流行教材，分析如何处理新的技术发展与教学内容的关系，梳理技术的内在关系与发展主线。
（5）跟踪国际知名网络设备制造商与网络软件公司的研究工作，以及技术认证与考试内容的变化，了解产业界对技术与人才需求的变化。
（6）参与信息化规划与建设工作，通过与产业界、政府各级管理人员的合作，了解我国信息化发展的现状与社会对网络人才的需求。
以上工作在我们把握研究生教材内容的先进性与前瞻性方面起到了重要的指导作用。
1.2本科与研究生课程内容衔接问题
计算机及相关专业的硕士研究生一般在本科阶段都修过计算机网络课程。同时，由于学生不是来自一个学校或同一个本科专业，所以学生在网络技术方面的基础差异很大。这个问题在研究生招生规模扩大后更为突出。教师很难在某个起点上安排教学内容。任课教师比较为难，照顾到基础比较差的学生，基础好的学生认为“吃不饱”；考虑到基础比较好的学生，基础差的学生反映“跟不上”。无论老师想什么办法，都无法解决好这对矛盾。这是在很多大学都很普遍的问题。经过多年的实践我们逐渐认识到：要保证教学质量，必须根据研究生培养目标，改变教学方法，强调“自主学习”和“因材施教”。要为实现学生的“研究”、“自主”学习和教师的“因材施教”创造条件，就必须从课程教学目标定位入手，研究本科与研究生教学一体化、理论教学与能力培养一体化的网络教材体系。
1.3理论教学与能力培养并重问题
团队成员通过总结多年指导研究生学位论文的体会认识到，学生的实际工作能力需要他们在参加科研项目和完成开发任务的过程中提高。在多年指导和审阅相关学科硕士与博士学位论文的过程中，导师们深刻地感觉到：有相当比例的研究生在本学科领域眼界不宽，网络应用系统设计与编程能力亟待提高。如果能够在他们准备学位论文之前认真地训练这一方面的能力，那么他们的论文的研究深度与论文水平还能够有较大幅度的提高。研究生能力培养可以通过网络环境中的课题、大编程量的训练来实现。提高网络软件编程的实际工作能力对于研究生今后的研究工作与就业将会有很大的帮助。而这些编程课题应该是由教学科研团队从研究工作与开发的课题成果中提炼出来，将科研成果有选择的转化为“近似实战”的研究生训练课题。这种训练对学生深入理解网络原理与实现方法会有很大的帮助，对于日后的科研工作和提高学位论文质量也是很有益的。
1.4自主学习和因材施教问题
从研究生自身学习的角度应该强调“研究性”与“自主性”，学生应该变被动的“听课、做笔记”转向主动的、研究地学习和提高。从任课教师与导师角度应该强调“因材施教”。
从我们多年的教学经验看，同一届的研究生实际能力差异都很大。研究生教学更多的应该是根据不同的学生、不同的研究重点、不同的起点，有不同的训练方案，不能没有区别。导师的因材施教应该体现在：指导学生根据自己的基础、研究方向，选择不同类型、不同编程量，或不同的难度级的课题自主的完成训练，循序渐进地提高实际能力。教师要做到这一点，需要做很多艰苦细致的工作和积累很多教学资料。经过10多年的积累与团队成员的集体努力，我们初步完成了一些基础性的工作。
研究生教材不应该仅是一本一学期使用的教科书，更应该是一本技术参考书，甚至是一本手册。导师可以根据需要选择教材中部分内容，作为基本的学习要求。学生学习的过程应该在导师的指导下有选择地自学和阅读，完成编程训练。有些内容可能第一次仅仅是读过和了解，如果今后科研、开发工作需要，可以再回过头来继续阅读和参考。
为了适应研究生“研究性”与“自主性”学习的要求，我们设计的《计算机网络高级教程》内容的覆盖范围宽，涉及当前网络研究的多个领域；《计算机网络高级编程技术》总的编程训练量大，问题近似实战，难度差异也比较明显。为了有利于学生自主学习，我们对每个课题都提供了入门所需要的资料、工具与实现方法的范例，学生可以通过自学的方式完成训练要求。
2 《计算机网络高级教程》教材的编写
研究生教材体系由《计算机网络高级教程》与《计算机网络高级软件编程技术》两部相互配套的教材组成。主教材《计算机网络高级教程》重点讨论了网络研究的最新发展与研究的热点问题，力求达到“反映计算机网络前沿研究成果与发展趋势”的要求。
《计算机网络高级教程》分12章按网络技术发展的三条主线讨论了技术的演变与发展。其中：
第1章对网络技术研究与发展的阶段、重点问题和基本概念，以及各个阶段的标志性技术作了一个概要的总结。
第2章讨论了广域网（WAN）技术的演变与发展趋势。
第3章讨论了局域网技术，尤其是对高速局域网（Gigabit Ethernet与10 Gigabit Ethernet）和无线局域网（WLAN）技术作了较为系统地讨论。
第4章讨论了城域网（MAN）概念的演变，以及宽带城域网组建技术与接入网技术。
第5章对IPv4协议近年来的发展与演变过程作了较为全面地总结和讨论。
第6章对IPv6的基本内容与应用方法进行了较为系统地介绍。
第7章对移动IP的基本概念与关键技术作了系统地介绍。
第8章对传输层分布式进程通信的概念，以及TCP、UDP协议进行了系统地讨论。
第9章对应用层协议与Internet应用系统设计技术进行了系统地讨论。
第10章对无线自组网络（Ad hoc Network）与无线传感器网络（WSN）、无线网格网（WMN）的概念、特点、体系结构，以及关键技术的研究与进展作了比较全面地总结和介绍。
第11章讨论了网络安全与网络管理技术。
第12章对国外大学与产业界在评价研究成果时常用的网络性能分析开源工具、网络模拟开源工具及其应用进行了系统地介绍。
在准备这本书的资料和写作的过程中，作者有两点体会最为深刻。一是尽管Internet技术与Ad hoc网、WSN、WMN在设计目的、应用的领域与技术特点上差异很大，但是在研究方法上基本上是相通的，并且在高层又都汇集到Internet之中。二是尽管作者认真地在这个领域已经工作了20多年，但是网络技术发展得实在是太快了，个人的研究工作与阅历不可能涉及到各个领域。个人与团队的研究工作也只能是限制在网络技术中的几个比较窄的方面，深度也十分有限。因此在系统地总结网络技术领域的研究与进展时感到难度很大。尽管也经常与同行交流和请教，仍然是力不从心。但是本着对学生学习负责的态度，还是坚持完成了写作任务。这部教材应该说是汇聚了很多人的研究心血，作者只能是将个人能够理解的部分按照自己的思路整理出来，以便读者学习和研究。作者试图在相关章节的后面注明某些研究工作总结与论文的出处，以及相关的参考文献、文档与标准，请有兴趣的读者自己去阅读相关的文献与标准。
3 《计算机网络高级软件编程技术》教材的编写
高素质创新性计算机人才应具有较强的实践能力。社会对网络人才的需求十分强烈。但是真正懂网络技术，能够具备深入到网络协议内部的高层次网络应用系统设计和网络软件编程能力的软件人才是非常缺乏的，也是社会急需的高级人才。研究生要能够做出有自主知识产权、创新性的成果，就必须踏踏实实地苦练内功。编著《计算机网络高级软件编程技术》一书，是希望对高级网络软件人才的培养贡献一点力量。
《计算机网络高级软件编程技术》的特点可以总结为以下几点。
(1) 在总结了20多年科研工作经验与研究生教学工作实践经验的基础上，构思了教材的写作思路与全书的内容结构。
(2) 参考了国内外知名大学网络课程训练与著名信息技术企业在员工网络软件编程训练中的相关资料与文献。
(3) 结合了网络技术在Internet、无线网络与信息安全等3条发展主线，总结提炼出22个网络软件编程题目。
[关键词]计算机视觉 视觉框架 三维表示
中图分类号：TP338.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0133-01
1 计算机数字视觉技术研究的地位
长期以来，人类持续不断地试图从多个角度去了解生物视觉和神经系统的奥秘，这些努力的阶段性理论研究成果已经在人们的生产生活中发挥了不可估量的作用。计算机视觉（CV）研究的主要内容是通过计算机分析景物的二维图像，从中获得三维世界的结构和属性等信息，进而完成诸如在复杂的环境中识别和导航等任务。计算机视觉研究的重要性是不言而喻的，会产生深远的经济和科学的影响。
20世纪下半叶以来，很多研究者都曾试图通过视觉传感器和计算机软硬件模拟出人类对三维世界图像的采集、处理、分析和学习能力，以便使计算机和机器人系统具有智能化的视觉功能。今天，数字图像相关的软硬件技术在人们生活中的广泛使用，数字图像已经成为当代社会信息来源的重要构成因素，各种图像处理与分析的需求和应用也不断促使数字视觉技术的革新。数字视觉技术的应用十分广泛，如数字图像检索管理、医学影像分析、智能安检、人机交互等。
数字视觉技术是人工智能技术的重要组成部分，也是当今计算机科学研究的前沿领域，经过近年的不断发展。已逐步形成一套以数字信号处理技术、计算机图形图像、信息论和语义学相互结合的综合性技术，并具有较强的边缘性和学科交叉性。
2 计算机数字视觉技术研究的核心问题
视觉问题复杂性的本质在于相对声音等物理信号的描述，视觉信号充满了非常丰富的信息，描述起来也更加困难。如何攻克图像信息提取过程中的各种难题一直是当今计算机图像学研究的热点问题，而且在科学家们还未完全破译生物视觉系统的奥秘的前提下，大多数问题只能采用逆向推导机制，依据已知或假设的关联将视觉系统的输入数字图像和输出语义描述对应起来。基于概率论和数理统计的数学模型是最适合解决这类逆推问题的工具，这也是目前领域普遍采用各种统计模型和机器学习算法的本质原因。
物体的三维表示是计算机视觉研究的一个关键问题。八元树（octree）表示法是一种紧凑、简洁的物体三维表示法，近年来这种表示法被广泛地应用到计算机视觉的研究领域。广义八元树表示法的优点是不受视图个数的限制，通过增加观察方向可以计算出更加精确的物体三维表示。主要缺点是需要进行多次坐标变换，在计算机上实现时需要研究相应的离散技术。线性八元树（linearoctree）是较八元树更加简洁的表示形式。
3 计算机视觉技术结构及其研究基本框架
计算机视觉技术内在的逆推机制决定了其在系统开发时必须将原始图像数据与其蕴含的知识之间的语义鸿沟加以弥补，在满足特定应用需求的前提下进行合理的图像内容简化和假设，形成目前普遍使用的计算机视觉系统结构：即图像数据层、图像特征描述层及图像知识获取层。由于各种图像特征都有其优点及不足之处目前趋势是结合不同种类的特征对图像内容进行综合表述，以建立较为可靠的图像信息模型，比如利用时空体数据结构 对人体行为等视频内容进行描述。
计算机视觉技术的研究主要围绕着四个基本理论框架：以Marr视觉计算理论为核心的深度重建框架；以感知特征群集为主线的基于知识的视觉框架；以“感知一动作”为基础的主动视觉理论框架；以综合集成理论为指导的视觉集成框架。其中，视觉集成理论框架是计算机视觉研究中一个较新的理论框架，并越来越多地受到cv研究者的关注。视觉集成理论的研究内容大致可以分为三个方面，第一方面的研究内容是关于视觉信息与其它类型信息的集成。第二方面的研究内容是关于视觉表示和视觉模型的集成。视觉表示方法主要分为三类：图像表示、表面表示、物体表示。视觉模型王要分为图像模型、结构和形状模型、运动和动态模型、不确定性模型。集成的视觉系统应该能够充分利用这些方法的优点。第二方面的研究内容是系统的集成。
4 计算机视觉的发展历程及其趋势
一般认为，计算机视觉技术研究始于20世纪50年代中期，当时的努力主要集中在二维景物图像的分析。区别在于，图像处理的目的是通过处理原始图像得到在某一方面更有利的新图像。模式识别关心的则是将一些模式归入预先定义的有限类别中，主要研究的是二维模式。而计算机视觉主要考虑的是对三维世界的描述和理解。
一般来说，比较一致的观点认为，计算机视觉的研究起始于1965年Rboesrt开创性的工作。Rboert对“积木世界”研究取得的成功激起了人们很高的期望。
60年代末70年代初期，计算机视觉研究领域的很多工作是关于低层视觉处理，从图像中提取重要的强度变化信息――边缘检测。然而，人们很快就认识到很多重要的物体属性无法只通过分析图像的灰度变化得出。到了70年代初期，问题更加明朗化，低层视觉处理无法从单幅图像中普遍地获取对景物的有用描述，计算机视觉的研究领域普遍地发生危机。为了摆脱困境，计算机视觉迫切地需要有一个统一的理论框架作指导。70年代中期到80年代初期，计算机视觉的研究领域首次出现了一个理论框架：视觉计算理论框架，将视觉系统从概念上分成几个独立的模块。80年代后期，计算机视觉的研究领域出现了主动视觉（`vtievsiino）的理论框架。
近年的研究结果表明，单一的图像特征描述机制，无论是对底层像素级特征的描述还是顶层语义特征的描述。都仅能在有限范围内对图像的内容进行建模。巧妙融合多种图像特征因此成为近年图像信息描述方面的主要趋势，近年来，计算机视觉的另一个理论框架――视觉的集成方法越来越多地受到重视。一个重要的趋势是用于识别真实世界中较为复杂的图像内容的技术，适合描述真实场景的各种特征不断得到发展。随着目前互联网络技术的不断发展，另一个值得重视的趋势是计算机图像技术与互联网技术、社交媒体技术等其它计算机技术的融合。
6 结语
计算机视觉识别技术虽然是一门新兴学科。但应用前景十分广阔，对其技术的有效性、易用性、实时性及稳定性能等方面有着较高的要求。因此。其技术面临着前所未有的机遇和挑战，该领域的发展亦有过激烈的争论和反思。但是，不可否认的是，计算机视觉技术研究在许多应用领域的应用前景都是广阔的、不可估量的。
参考文献
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[2] 潘春洪，张彩霞.计算机视觉简述[J].自动化博览.2005（05）
[3] 孙瑾，顾宏斌.计算机视觉系统框架结构研究[J].计算机工程与应用. 2004（12）
[4] 王天珍.计算机视觉研究进展[J].武汉汽车工业大学学报.1998（01）
《电脑知识与技术》是一本面向计算机全行业的综合性学术刊物。编委委员均来自国内各著名高校的教授和博士生导师，他们是我国计算机科学领域方面的专家、学者和权威人士；稿源来自全国各高等院校，相关专业研究机构以及国内大型信息通讯、软件研发企业设置的专业研究所。学术交流版刊登的论文均有2名国内同行专家审稿通过。
《电脑知识与技术杂志》创刊于1994年，本刊为旬刊，总编：杨辉军 。编委委员均来自国内各著名高校的教授和博士生导师，他们是我国计算机科学领域方面的专家、学者和权威人士。
读者对象
本刊的作者有教授、博士生导师、研究员、博士研究生、和硕士研究生以及从事该研究领域的工作人员、专家和学者。主要面向广大的科技工作者、高等院校、各公共图书馆、情报所（室）、研究所，它对科技工作者、科学研究人员、广大教师、研究生、博士生都具有重要的参考价值。
栏目设置
数据库与信息管理：数据库理论与系统、各种专用数据库、数据挖掘的实用技术、各类信息系统及其管理等；
网络通讯及安全：计算机网络理论及应用、计算机网络安全、计算机数据和设备安全、移动通信技术等；
开发研究与设计技术：软件工程、程序设计、基于计算机、电子、自动化某个领域的理论与应用研究等；
计算机教学与教育信息化：计算机化教学、计算机教学应用研究、计算机人才的培养等。
人工智能及识别技术：人工智能技术、图像识别技术等。
多媒体技术及其应用： 多媒体技术设计、开发、应用技术等。
计算机工程应用技术：计算机辅助工程与设计、计算机体系结构、过程控制、虚拟现实技术、计算机测量与控制等。
信息技术与课程整合：教育信息化、信息技术在教学中的应用、网络远程教育、数字化教学资源建设等。
电子商务与电子政务：网络营销、企业管理、电子化贸易活动、电子信息技术、办公自动化等。
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《电脑知识与技术》学术影响：
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关键词：计算机网络安全；教学手段；交互式教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）04-0200-02
随着国际一体化的快速推进，信息技术在社会和经济发展中的地位越来越重要，信息安全成为关系到信息技术能否成功得到应用的一个关键因素。培养掌握高级信息安全高级人才已成为我国信息化建设的关键。
一、国内外现状
关于信息安全的教材，国内外有很多，比如由机械工业出版社出版的《网络与信息安全教程》，清华大学出版社出版的《信息系统的安全与保密》及William Stallings著的由电子工业出版社出版的《密码学与网络安全》。这些教材一般都是基于密码学基础，介绍基础的相关网络安全知识和基本原理，比如计算机网络安全的基本概念和技术、数据加密和认证原理技术、入侵与病毒、防火墙原理和技术等内容，比较适合本科生使用。但是随着信息技术及网络技术的快速发展，网络安全涉及的内容也越来越多，技术难度也越来越大，比如可信计算、无线网络安全、信息隐藏和数字水印技术及组播安全等理论和模型，而目前国内外还没有合适的教材涉及以上内容，适合研究生层次的教学。以上这些理论和技术目前只能在相关科研论文或其他文献中查到，这对我校计算机学院所开设的研究生学位课《高级计算机网络安全》的教学极不方便，也影响了同学们的学习。
二、课程内容的探索
本文作者从2006年开始，已经连续8年承担计算机学院《高级计算机网络安全》课程的教学，具有丰富的教课经验，并已积累了大量的教学素材。很多专家和学者也对信息安全和研究生教学进行了探讨和思考。考虑到当前信息安全的多个热点领域和发展方向，该课程内容从可信计算TCG和可信网络TNG开始，深入分析当前信息安全领域的现状和存在的问题，引出现代信息技术所涉及的信息安全的各种理论和相关技术，包括无线网络安全、信息隐藏和数字水印技术、网络流量分析、盲签名/群签名、病毒传播模型及云计算安全等。同时，为了加强学生的理论理解，在课程教学中融合一定的实例和案例分析，力求做到理论和实际相结合，提高学生的动手能力；同时对涉及领域的研究动向进行全面的综述，培养学生的研究能力和创新能力。
三、教学手段的探索
本课程教学最初几年，主要采用教师课堂讲授的方式。但由于课程涉及内容广，难度大，大部分学生有畏难情绪，教学效果并不好。通过和研究生多次交流，并不断总结经验，作者认识到：为了激发学生的学习兴趣、提高学生的学习热情，调动学生的积极性、增强学生的参与度是该课程教学效果的重要手段。近五年来，通过对该课程教学手段的不断改进和完善，慢慢总结出以下有效的教学手段，这些教学手段取得了非常好的教学效果，也得到了学生的好评。
1.基础知识介绍。我校计算机学院本科阶段，开设了《信息安全数学基础》、《密码学与安全协议》、《网络攻防》等课程，为我校毕业的研究生了解、掌握信息安全的基础知识。但我校其他研究生来自全国各高校，有的同学没有修读信息安全相关课程。为了使同学对信息安全基础知识有一个基本了解，在课程开始会利用4个课时对信息安全基础理论和技术做介绍，为后面的专题打好基础。
2.专题介绍及小组选题。信息安全技术发展日新月异，课程教师会总结当前计算机网络安全前沿较新的、较系统的、具有代表性的十多个研究方向和研究进展，并做简单介绍。教师会根据每个学生的研究方向及兴趣爱好将同学分为十多个小组，每个小组4～8名学生，包括一名组长。每个小组选取一个专题。
3.小组学习和讨论。在一定时间内，由组长负责组织小组成员对所选专题进行调研、学习和讨论，要求每个成员了解掌握专题主要内容，包括涉及的关键问题、模型、算法及系统实现等四个主要方面。对调研、学习过程中遇到的难题，如经过小组讨论还无法理解，可和教师沟通，得到教师的指导。最后，小组要按规范制作PPT，并发给教师审核。教师给出修改意见，小组再完善修改，直至定稿。这个过程锻炼了研究生的调研、学习和合作沟通能力。通过这个阶段，小组成员对所负责专题有了较深刻的理解，并对小组成员进入导师实验室，对他们开展进一步研究大有裨益。
4.课堂报告。每个小组将根据教师安排，在课堂汇报所负责专题的内容。为了保证每个小组成员积极参与小组学习和讨论，教师在上课时临时指定上台报告的学生，报告学生表现会作为其个人及其小组成员平时成绩的重要依据。在报告过程中，教师和其他小组同学可以随时就相关问题提问，有时对某一个复杂问题进行深入探讨。因为是学生上台报告，并且同学们可以随时参与讨论，课堂气氛非常活跃，大大增强了该课程的教学效果。
5.课程考核。虽然每个小组在他们负责的专题上投入了很多时间和精力，但该课程的主要目标是每个学生需要了解各个小组报告的专题内容。课程讲解、讨论结束后，所有同学还要参加最后的闭卷考试，考试内容来源于每个小组报告的内容。这样，在每个小组课题报告时，其他小组成员还要认真听讲并积极参与讨论。每个同学在课题上的表现和积极性也将作为该学生平时成绩的一部分。
四、小结
本论文讨论的《高级计算机网络安全》的教学模式和教学方法具有一定新意，主要体现在以下几方面。
1.国内外关于高级计算机网络安全专题的教材还没有，本课程对当前计算机网络安全前沿研究方向进行系统化总结。本课程主要内容既可作为研究生学习当前计算机网络安全领域较新和较成熟的科研成果，也可作为课题研究的参考。
2.本课程涉及的内容较全面，包括可信计算TCG和可信网络TNG、无线网络安全、信息隐藏和数字水印技术、网络流量分析、盲签名/群签名、病毒传播模型以及云计算安全等理论和模型。
3.为了加强学生对相关理论的理解，本课程包含一定的实例和案例分析，力求做到理论和实际相结合，提高学生的动手能力。
4.教学相长，通过小组合作和课堂讨论，引导学生深入研究某一专题，培养学生的团队合作能力和研究能力，增强同学学习的主动性和积极性。此外，还通过网上交流及讲座论坛等形式开展交互式教学。
参考文献：
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[3]景静姝，王玉琨，刘鉴汶.高等院校研究生课程教学改革问题探讨[J].理论导刊，2007，（5）：97-99.
计算机控制理论与设计课程是控制科学与工程一级学科重要专业基础课,在硕士研究生培养中起着重要作用。计算机控制理论与设计课程作为控制理论与控制工程学科学位课程,于1998年开设,已有10多年的历史,通过多年建设,在课程内容、知识体系、教学方法等方面取得显著成绩。
1 明确专业培养目标,体现智能建筑特色
沈阳建筑大学是辽宁省唯一的一所建本文由论文联盟收集整理筑类院校,我校控制科学与工程学科以智能建筑技术为学科特色,智能建筑技术的核心计算机控制技术。随着计算机控制技术的发展,对计算机控制理论和技术要求越来越高,但多年来计算机控制理论与设计课程教材内容上没有太大变化,教材内容陈旧是主要问题之一;其二,计算机控制理论课程与实际脱节,就理论讲理论,内容枯燥,不易理解;其三,很难能找到适应建筑类院校研究生培养的教材。
为此,对该课程进行了改革,取得了良好效果。
1.1 引进前沿技术
结合计算机控制技术的发展和最新成果,引入计算机控制研究的前沿技术,不断更新教学内容,使学生能学习掌握最新的知识和技术。
1.2 注重基础教学
按照“基本原理－系统分析－系统设计”的思路讲授课程,结合实例分析和实践环节,使学生掌握计算机控制系统基本原理、方法和技术,具备计算机控制系统的应用和设计能力。
1.3 反映智能建筑特色
结合智能建筑系统工程实例讲授,使计算机控制理论与智能建筑系统设计融合,体现智能建筑技术特色。
1.4 重在能力培养
将计算机控制理论学习与工程案例分析、科研成果相结合,通过课堂讨论、专题报告、专家教学、科研活动等实践环节训练,培养学生的实践能力。
2 丰富教学内容,满足社会发展需求
2.1 收集相关资料,充实课程内容
注意学科发展动态,收集国内外控制理论与控制工程的相关资料,特别是控制理论方面的有重要价值的论文、参考书籍及控制理论方面的原版教材,将计算机控制技术中最新、最先进的知识引入教学,大大充实了计算机控制理论与设计课程的教学内容,扩大了学生的知识视野。
2.2 将科研成果引入教学
在课程讲授的过程中结合科研工作研究成果,将科研中成功应用的计算机控制系统的工程实例开展案例教学,通过对计算机控制系统实例进行解剖分析,从硬件设计到软件控制程序,从软硬件接口电路到大系统连接,从常规的控制方法到先进的智能控制方法,结合实际系统设计中的经验,理论联系实际,受到学生普遍欢迎。
3 改进教学方法,提高教学效果
3.1 改进教学模式,促进学生积极思考,激发创造性思维
建立以学生为主体、以教师为主导的基于探索和研究的教学模式。在课堂教学中,以国内外典型计算机控制工程实例为载体,引导学生多方位、多角度地发现问题,有效地调动学生的学习积极性,激发学生的潜能;在课堂教学中鼓励师生交流;启发式教学,引导学生通过思考、分析和探索学习,鼓励学生大胆质疑、独立思考和创新思维。教学模式的改变,调动了学生学习的积极性,又激发了学生的创造性思维;开展研究型教学,开展学科前沿知识研讨、理论难点研讨、系统设计难点研讨等专题讨论。具体方法是:事先布置研讨内容,让学生查阅资料,针对实际问题,阐述自己的观点,每个研究主题指定主讲述人,并进行专题研讨,通过多媒体等现代化教学手段激发学生学习的兴趣,通过与学生互动,包括课程介绍、图片和录像资料、系统实例分析等教学资料,进行深度思考。
3.2 案例教学收到良好效果
在课堂教学中,将基本理论、设计方法、实例分析等按模块化进行归类,采用模块化教学分析方法,每章归纳出知识结构,从知识结构了解各个知识点之间的联
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系,以及模块中的各个知识单元到模块与模块之间的内在联系,深入浅出,由理论到工程应用,使学生易于掌握。
3.3 教学方法和手段的多样化,提高了学生的学习兴趣
深入实际:到中科院沈阳自动化所、科学家花园智能工程现场等单位进行现场教学。事先布置一些思考题,让学生带着问题学习,把课堂的理论知识和实践知识有机地结合起来。请专家讲解计算机理论在机器人控制、智能建筑中的应用技术,并通过现场的演示和实际操作,从理论到实践,展示了计算机控制理论在实际对象中的应用情况,更真实、直观,使学生更加真实地了解了计算机控制理论的重要性。
专家讲座:聘请有智能建筑实际工作经验的专家到校内做学术报告,做计算机控制技术发展国内外发展状况及计算机控制技术在智能建筑技术中的应用方面的报告,扩大了学生的知识视野开阔了学生的知识视野。
将现代技术与教材有机结合:现代技术与教材有机结合,形成立体化的教学环境。多媒体课件、网络教学软件、文字引导学生开展科研训练,学生自主选题,搜集资料,开展科研训练计划,鼓励研究生开展研究性学习,以巩固学生课程所学知识,并使课堂教学与科学研究融为一体,激发他们的科研和创新热情。
多种教学方式的融合:如课本文由论文联盟收集整理堂讨论教学与教师讲授相结合,学科前沿知识与教材基本内容相结合,理论与工程实际相结合,科研成果与教学内容相结合,课堂教学与实践教学相结合等,大大提高了讲课效果。
(1)采用模块分析方法,深入浅出。系统设计要结合科研工作实际,从理论到实践,通过工程实例讲述,使设计更贴近实际;(2)将抽象的理论描述转化为形象化的描述。利用图形、图像信息资源使学生能够尽可能的接近实际系,从而提高学生认知度和学习兴趣。(3)在分析系统特性时,采用对比的分析方法,有助于学生深入理解各种分析方棕的特点、区别、适用条件及相互之间的关系。
3.4 理论联系实际,培养学生的解决实际问题的能力
关键词：大学计算机；课程改革；方法论；计算思维
“大学计算机”课程教学是以培养大学生综合素质和创新能力、培养复合型创新人才为目标的[1]。如何理解综合素质和创新能力培养在“大学计算机”课程中的体现，事实上这应当是一个方向性问题。是单纯从工具论属性理解计算机教育还是以方法论属性加以理解，会形成截然不同的课程建设导向和建设方案，同时也必将导致截然不同的结果。
一、问题的提出
20世纪90年代初，计算机课程作为公共必修课进入各高校非计算机专业的教学计划，标志着计算机科学与技术学科的工具性属性为我国高等教育人才培养所接纳。20多年来，其研究和应用的领域以及参与学习和研究的人数已远非昔日可比。计算机教育作为信息时代不可或缺的工具在高等教育人才培养方面承担着极其重要的作用。但是与此同时，我们也发现，计算机“无所不能”的功效性使人们，包括相当一些教育教学工作者和管理者，产生了一个挥之不去的观念，那就是“工具论”观念。“工具论”观念的逻辑就是：“计算机”是工具，而“大学计算机”课程就是“学习使用计算机”，所以“大学计算机”课程也是工具；于是乎，“计算机科学与技术学科”就是工具学科。在“工具论”的笼罩下，计算机课程的内容过多关注操作技术，如各种图、文、表、页（网页）等应用处理软件的操作，操作成为计算机课堂的独角戏。
应当指出，工具性并不等于工具论，其根本区别在于：工具论将计算机课程教学理解为——因为计算机科学与技术具有工具性，所以计算机课程的目标就是教会学生使用这个工具，仅此而已。这就导致了一个又一个的悖论的出现。如：发展导致灭亡，发展越快灭亡越快。学会使用工具，实用主义的观点就是学会使用我认为有用的工具，用不上的不学；功利主义的观点就是要用最少的时间和最少的精力学会使用这些工具，能少学就少学，能不学就不学。显然，随着技术水平的提升，高难度、高复杂性的功能已经由极其简单的操作所实现，计算机课程的操作性统治了全部知识体系，其教与学在这种反馈作用下变得越来越不重要了。又如：渗透导致解体。信息技术与课程整合的提法原本是一些有良好愿望的学者为了尽快将先进技术融于各个学科以有效发挥其作用，但到头来却变成一个谁整合谁的伪命题，甚至还有将计算机课程知识整合到学科课程中进行教学，而取消计算机课程的提法和做法。知识领域被误读，师资水平提高得不到正视。一个工具论的错误观念导致的困境越陷越深。
当前，我们不能不认识到：在人才培养的综合素质和创新能力总体目标之下，如何理解计算机课程的属性取向？要再不厘清该概念，大学计算机教育将进退维谷。
二、“大学计算机”课程的方法论属性及其意义
方法论作为关于方法的理论、原理和学说，其作用对象是整个研究方法体系，而不是一个个具体的研究方法[2]。它是在反思和批判方法的效用的基础上，归纳提炼出的原理。哲学层次的方法论适用于一切具体科学，具有普遍的意义，唯物辩证法作为哲学层次的方法论具有唯一的、不可替代的统治地位。现代科学发展形成了各个学科自身的、具体的、专门的学科方法论，用以解决本学科的特殊问题。介于二者之间的，就是能够反映客观世界某个侧面，但带有普遍意义的一般科学方法论。如数学就具有一般科学方法论的意义，尽管数学最初仅仅在部分具体学科中起到方法论的作用，但是由于数学及其方法普遍适用于任何一门其他科学，从而成为指导自然科学、社会科学、思维科学等一切科学不可缺少的方法。
“大学计算机”课程的背景学科“计算机科学与技术”是一个新兴的学科，从理论上的图灵机到现在的计算机仅有百年，但其对各个学科的普遍的方法论意义绝不低于其自身的工具性意义。计算机科学与技术对人类最大的贡献就在于它能够在生产、工作、学习和生活中，影响人们的行动、思想和方法。实现这种意愿的思想基础绝不是狭隘的工具论，也不是单纯的技术主义。计算机科学与技术与其他学科最大的不同就是突破了学科范式的限制，渗透各个学科乃至于推向其前沿，走向范式多元化。没有哪个学科有如此广泛的研究领域和实践范畴。其方法论意义可以体现在如下几个方面：
（1）拓展其他学科的研究方法体系。不同学科所形成的科学研究方法在学科自身发展的推动下迅速发展，自然科学研究的主流研究方法范式——实证研究的量化数据处理在计算机科学与技术的支持下，采用各种技术和手段，并发展出一整套形式语言理论、编译理论、检验理论以及优化理论。而人文社会科学研究的主流研究方法范式——思辨研究的质性分析，从文本分析到语义分析、语料分析，计算机科学与技术将原本只有人工才能分析的复杂内容形式化、程序化和机器化。由于研究者群体开展研究活动时所遵从的一系列规范的结构性组合是针对“问题域”本身的，当工具和技术所承载的方法论属性渗透进来后，它将超越学科疆域的研究“规则和框架”，成为跨学科的研究范式。比如，实证主义研究方法范式是物理学、生物学、地理学等自然科学的主流研究方法，在方法论理论推动下，它也成为经济学、教育学、心理学等社会科学的主流研究方法，形成跨越了现代学科划分界限而横贯于多个学科之间的普遍的研究方法体系。正是由于研究成员掌握了共有的方法范式才组成了科学共同体，尽管这些成员在其他方面是各不相同的[3]。
（2）丰富和深化其他学科的研究范畴。计算机科学与技术作为发展最快的学科开创了信息时代，其方法论特性直接渗透和影响到一些学科，并延伸到各个基础研究领域。例如计算数学是研究如何用计算机解决各种数学问题的科学，它的学科方向是提出和研究求解各种数学问题的高效而稳定的算法，主要研究与各类科学计算和工程计算相关的计算方法，对各种算法及其应用进行理论和数值分析，设计和研究用数值模拟方法来代替某些耗资巨大甚至是难以实现的实验，研制专用或通用科学工程应用软件和数值软件等。计算数学与其他领域交叉渗透，形成了诸如计算力学、计算物理、计算化学、计算生物学等一批交叉学科，在自然科学、社会科学、工程技术及国民经济的各个领域取得了广泛的研究成果。
此外，在高校学科专业设置中可以看到一些与计算机科学与技术学科具有共同的学科基础课程设置的学科专业，如：信息管理与信息系统、电子信息科学与技术、教育技术学以及通信工程、信息工程等都单独开设“程序设计”、“数据结构”和“离散数学”等计算机专业课程。这些计算机相关专业的研究大都包含设计、应用、开发、管理等范畴。更重要的是随着计算机科学与技术学科的发展，这些学科的研究前沿也在不断拓展，例如当前移动技术日趋成熟带来的就是移动学习、远程学习理论的新进展。
（3）改变了各个学科的发展模式。由于学科知识体系的有机关联，计算机科学与技术在理论和实践上的成果带来了相关学科的活跃与繁荣。自20世纪初物理学革命以后，各门科学都有了突飞猛进的发展。方法论在科学知识中的比重日益提高，方法论对科学发展的作用也日趋显著。这是和科学发展的时代特点密不可分的。体现在：首先，随着人类对自然科学和人文社会科学研究的广泛、深入，科学研究中直观性的程度在减少，抽象化的程度在提高，逻辑思维方法高度发展。其次，科学的进一步分化和综合产生了一些新兴学科和边缘学科，促使科学研究的整体性和综合性增强，系统理论等具有方法论意义的新学科也不断产生。再次，现代科学发现了一系列原有科学理论体系不能解释和说明的新的事实，出现了一些佯谬，破坏了科学体系已有原则和思维前后逻辑的一贯性和严密性，产生了现代科学范畴体系的许多带有根本性的变化，同时也促使逻辑方法向前发展。此外，科学研究课题的复杂性、综合性在日益加强，随之而来的科学研究手段日益复杂、精密，科学研究日益成为集体的、综合的事业。由此产生了科学研究课题的各个不同方面、不同层次的相互配合、相互协调，从而也产生了协调科学研究不同方面和不同层次的方法论进展。
三、“大学计算机”课程工具性与方法论属性的统整意义
“大学计算机”课程总体目标的实际内涵和具体体现应当是通过计算机科学与技术的工具性与方法论属性的统整（而不是对立）来实现综合素质和创新能力的培养。具体体现为：
1.操作与思维的统整
“大学计算机”作为公共必修课程，为各个学科培养掌握计算机科学技术的人才，仅仅注重操作技术无疑是不够的，应当将计算机科学与技术中方法论层面的原理与思维规律应用于教学的内容、方法及其各个活动环节之中。李廉教授指出，自然问题和社会问题自身的内部就蕴含丰富的属于计算的演化规律，这些演化规律伴随着物质的变换，能量的变换以及信息的变换。因此正确提取这些信息变换，并通过恰当的方式表达出来，使之成为能够利用计算机处理的形式，这就是基于计算思维概念的解决自然问题和社会问题的基本原理和方法论[4]。
关于操作与思维的统整范式就是“计算思维”。当计算思维真正融入人类活动的整体时，它作为一个问题解决的有效工具，人人都应当掌握，处处都会被使用。自然，它应当有效地融入我们每一堂课之中[5]。在大学计算机教育中同样也是处处存在的，不应当理解为有数据计算的就是，没有计算的就不是；程序语言设计就是，应用工具软件的操作就不是；理论和工程就是，技术、工具和服务就不是；面对抽象问题的是，面对具体问题的就不是。当今时代的“大学计算机”课程不可能回到二三十年前的状态，只讲一门Basic语言或Fortran程序设计，当今的计算机应用已经站在了巨人的肩膀上，就要看得更远，应当从各种形态的问题入手发现操作中的思维问题，发现计算思维的方法论层面的思想、根本技能和求解途径。甚至发现计算机之外的思维规律。例如：程序设计确实是有效的计算思维训练载体。然而，不直接编写程序是不是就不能感受到计算思维的存在？我们可以看到无论是复杂的智能型软件还是简单的工具型软件，都具有程序的基本特点。在操作、开发和理解工具软件的过程中，完全可以把融合于其中的程序设计思想还原出来，间接地获得计算思维教育所需要的素材。重要的是内涵，而非形式。
2.“技”与“能”的统整
“大学计算机”课程注重学习者计算机应用技能的培养，这通常被误解为操作技巧的传授，将一些有限范围之内的所谓“应知应会”的操作讲授一遍，练习一遍，谓之技能培养。
按照发生认识论的观点，“技”和“能”并非同一层面的性质。尽管二者共同指向都是问题解决，但是相异之处在于：“技”是两个维度构成的，即模式识别和程序性操作，其基础是建立在经验上的。前者是将问题快速分类，同时与主体知识库中的某些已知知识匹配，后者是按照固定的模式进行操作。其指向是具体问题本身，而不泛化到其他问题。目标是快速识别，快速操作，以提高效率。面对陌生问题则无“技”可施。
“能”是在问题解决过程中的自我把握和监控。使问题解决的主体尽快处在最有利的状态上，从不认识到认识，从不熟悉到熟悉，从不能把握到能够把握。其基础是建立在经验的内化上的。由于其指向是问题解决主体自身，而不是具体问题，故问题可以被泛化。其主要策略是迁移、类比、关联和归纳规律。其面对的更多的是陌生问题中的普遍现象。
“大学计算机”课程教学中关于“技”的知识点是显性的，而关于“能”的知识点是隐含的，没有教师的点化或激活，后者是难以被学习者内化的。同样，“大学计算机”课程中的工具属性是显而易见的，可操作的；而方法论属性则并不显见，不易操作，没有关键操作点。但是，规律蕴含于现象之中，二者不可以割裂，是包含关系，不是互斥关系，需要教与学有关的人，师与生去主动发现、积极探究。
3.批判性与继承性的统整
如前所述，方法论是在反思和批判方法的效用的基础上，归纳提炼出的原理。科学的发展经历了否定之否定的过程，库恩认为：科学发展是通过常规科学和科学革命的交替发展来实现的。科学革命则是范式的取代。新理论如果没有关于自然界信念的破坏性变化是很难兴起的[6]。
“大学计算机”课程经历了20多年的发展沿革，不断通过批判性更新着宗旨理念和知识结构。例如：第三届世界计算机大会提出“程序设计是第二文化”，形成了计算机课程观的文化性主题。第四届世界计算机大会则从实用主义出发给工具论以一定的地位。而近年来人们对计算机教育的方法论理解纠正了计算机课程工具论的狭隘观念。这正表明了计算机教育的生命力所在，在否定自我、批判自我中成长。“大学计算机”课程理念自始至终渗透着批判性思想和意识。
与此同时，我们还应当看到，批判性并非学科理念的最高境界。在指出原有理念思想的局限性的同时，不能不看到其有意义的一面。在建立新的范式的同时必定要保留原有范式中有意义、有价值的一面。看到原有范式中的意义和局限，即使认为是错误的概念，在新的条件、环境、价值观解释下成为有意义、有价值的，也可以将其统整到新的结构中。
后现代主义知识观认为：知识不是客观的、普遍的和中立的，而是具有文化取向、境遇取向和价值取向的[7]。知识传授作为“大学计算机”课程的第一职能必将反映知识的上述属性。例如：文化性与工具性同样来源于实践，二者有对立的一面，同样也有统一的一面。在现在的工具软件窗口中，图形用户界面的按钮、菜单、对话框部件，甚至鼠标指针的形态都是以图形或动画的形式表现。人们在实践中逐渐提炼出一种新的计算机操作语言——图形化语言。运用图形化语言可以快速解释软件窗口操作部件和提示信息的图形含义，比如“等待”、“单击”、“拖曳”和“旋转”等操作。图形化语言把程序本意还原成操作方法，把专业还原为通俗，既弱化了操作命令的记忆，又淡化了操作者的文化差异，同时还为操作者提供了足够的想象空间，成为人机交流语言，既是一种新型文化，又是一种操作规范[8]。因此了解计算机科学与技术在各个时期背景的不同取向，扬弃原有知识体系，继承其中方法论的灵魂，就可以从狭隘工具论束缚中解脱出来。
“大学计算机”课程基础教学的方法论取向是培养大学生综合素质和创新能力、培养复合型创新人才的核心思想方法。对课程及其教学的认识首先还是应当从人才培养目标出发，从人才培养规格模式出发。大学培养的人才是各个学科专业的高级专门人才，在掌握本学科的专业知识的基础上，还应掌握对本学科专业技能起促进作用的方法论知识，提高相关的研究素质。“大学计算机”课程要名副其实地完成这一使命，必须将方法论思想理念自始至终地贯穿于课程教学的各个环节中，而不是只贴一个标签。
参考文献：
[1] 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）：4.
[2] 任翔，田生湖. 范式、研究范式与方法论——教育技术学学科的视角[J]. 现代教育技术，2012（1）：10.
[3] 托马斯·库恩. 必要的张力[M]. 范岱年，纪树立译. 北京：北京大学出版社，2004：288.
[4] 李廉. 计算思维——概念与挑战[J]. 中国大学教学，2012（1）：7.
[5] 陈国良，董荣胜. 计算思维与大学计算机基础教育[J]. 中国大学教学，2011（1）：7.
[6] 托马斯·库恩. 科学革命的结构[M]. 金吾伦，胡新和译. 北京：北京大学出版社，2003.
