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關(guān)鍵詞:工業(yè)4.0;智能科學(xué)與技術(shù);創(chuàng)新課程體系;中國制造2025
0引言
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是教育部根據(jù)“面向國家戰(zhàn)略需求、面向世界科技前沿”的方針,為適應(yīng)國家科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的需要而設(shè)立的,專業(yè)代碼080907T。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬于一個交叉學(xué)科,涵蓋了電子信息技術(shù)、計算機硬件和軟件、人工智能、自動控制等多項技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,如何交叉學(xué)科,立足于工業(yè)智能化的發(fā)展方向和《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006―2020年)》的要求,適應(yīng)國家對高質(zhì)量的智能技術(shù)人才的社會需求,研究與實踐體現(xiàn)行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)進步和社會建設(shè)需求的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系具有重大意義。
1創(chuàng)新課程體系的意義
德國率先提出的“工業(yè)4.0”概念其實就是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、計算機技術(shù)、先進制造技術(shù)等相結(jié)合,形成虛擬與現(xiàn)實相融合的智能制造系統(tǒng)。人們可以在世界任何地方采用電腦或任何移動終端,在互聯(lián)網(wǎng)上選擇標準的或定制的貨品訂單,系統(tǒng)會采用人工智能、大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習等技術(shù)在全球范圍整合資源、信息、物品和人,以高質(zhì)量、低成本、高效率生產(chǎn)制造出產(chǎn)品,快速交付給客戶。
在制造領(lǐng)域,這種技術(shù)的漸進性進步可以被描述為工業(yè)化的第4階段,即“工業(yè)4.0”,如圖1所示。其中,第①階段以1784年的英國蒸汽機為代表;第②階段以1870年的電動機械發(fā)明與應(yīng)用為代表;第③階段以使用電子與IT技術(shù)的自動化時代為代表;第④階段就是我們正在經(jīng)歷的智能制造時代。當前,中國工業(yè)機器人銷量連續(xù)兩年行業(yè)增速在50%以上,行業(yè)進入成長期。另外,中國工業(yè)機器人使用密度遠低于主要發(fā)達國家,具有廣闊的市場空間。智能裝備的大發(fā)展對相關(guān)專業(yè)人才的需求呈爆發(fā)趨勢,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生今后的一個重要就業(yè)方向?qū)⑹欠?wù)于產(chǎn)業(yè)界的機器人領(lǐng)域。
我們國家正在大力提倡的“中國制造2025”與德國提出的“工業(yè)4.0”有著異曲同工之妙,盡管兩國的工業(yè)、社會發(fā)展階段存在差異,但在智能制造領(lǐng)域、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展水平基本同步。通過國家層面大力推廣發(fā)展智能制造技術(shù),以及在大學(xué)智能制造相關(guān)專業(yè)的課程改革,為我國的智能制造技術(shù)趕上甚至超過發(fā)達國家創(chuàng)造了千載難逢的機遇。
2智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系目標
如何充分利用民辦學(xué)校的企業(yè)資源優(yōu)勢,辦好智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是本專業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)之一。本著教育先行、為產(chǎn)業(yè)服務(wù)的辦學(xué)宗旨,根據(jù)行業(yè)中長期發(fā)展的需求,在保證專業(yè)知識體系完整性的前提下,結(jié)合“工業(yè)4.0”對專業(yè)人才知識、能力的需求,我們將專業(yè)定位側(cè)重于智能傳感與檢測技術(shù),智能機器人傳動、驅(qū)動技術(shù),智能機器人系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù),嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等。4年來的辦學(xué)實踐證明,我們的專業(yè)定位符合地區(qū)與行業(yè)發(fā)展需求,并具有一定的前瞻性。
基于以上專業(yè)定位,對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)課程體系進行深入的探索與實踐,涉及專業(yè)一體化的理論與實踐課程體系規(guī)劃,機器人實踐平臺升級,專業(yè)課程的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法、考核方式改革,教學(xué)資源、師資隊伍、評估反饋機制建設(shè)等。通過有針對性地研究我們在專業(yè)教學(xué)中存在的問題,尋找解決問題的有效途徑,探索出符合現(xiàn)代高等教育發(fā)展規(guī)律、適應(yīng)“工業(yè)4.0”及“中國制造2025”對專業(yè)人才知識及能力要求的創(chuàng)新課程體系,為國家、社會輸送高素質(zhì)的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。
通過對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的面向“工業(yè)4.0”的創(chuàng)新課程體系的研究,在已運行4年的本專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上建立完善的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系;完成課程體系面向“工業(yè)4.0”的課程群知識結(jié)構(gòu)設(shè)計、理論與實踐一體化設(shè)計;總結(jié)課程教學(xué)手段和方法;完成高質(zhì)量的教學(xué)資源建設(shè);建立高水平的師資隊伍。
3創(chuàng)新課程體系構(gòu)建方案
專業(yè)人才培養(yǎng)遵循工程教育思想,以項目為導(dǎo)向設(shè)計專業(yè)課程培養(yǎng)體系,將項目設(shè)計和實施貫穿于大學(xué)4年的教學(xué)過程之中,讓學(xué)生在校期間就有機會參與真實項目的開發(fā)與運作,獲得實踐經(jīng)驗和實際操作能力,實現(xiàn)企業(yè)真實項目實踐與學(xué)校理論教學(xué)的無縫對接。設(shè)置面向“工業(yè)4.0”的創(chuàng)新課程群及項目群,對學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)進行全面培養(yǎng),使學(xué)生得到全方位的鍛煉。
3.1支撐培養(yǎng)目標實現(xiàn)的一體化課程體系
專業(yè)課程體系的構(gòu)建思路以行業(yè)與社會需求為根本。在此基礎(chǔ)上確定智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標。以TOPCARES-CDIO教育理念為指導(dǎo),定制科學(xué)先進的人才培養(yǎng)模式和過程,最終建立面向“工業(yè)4.0”的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系。
引進與國際接軌的課程體系,制定全新的適應(yīng)我國國情的教學(xué)計劃,采用先進的教學(xué)理念與培養(yǎng)模式,初步構(gòu)建以設(shè)計為中心,理論與實踐高度融合的應(yīng)用型本科課程體系。
理論課程體系方面具體表現(xiàn)在適當降低理論知識的難度,著重培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實際的能力。理論課程的整合要突出理論教學(xué)的應(yīng)用性,構(gòu)建基礎(chǔ)理論平臺課程群與專業(yè)模塊化課程群相結(jié)合的理論教學(xué)體系,保證人才的基本規(guī)格和多樣化、個性化發(fā)展,增強學(xué)生對社會的適應(yīng)性。
實踐課程體系方面,依據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)目標,以能力為本位,以項目為載體,以“學(xué)中做”和“做中學(xué)”為方法,統(tǒng)籌安排基礎(chǔ)實踐、專業(yè)實踐、創(chuàng)新訓(xùn)練與實踐、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練與實踐、綜合實訓(xùn)與實踐、畢業(yè)設(shè)計(論文)與企業(yè)實習等各類實踐教學(xué)環(huán)節(jié),使實踐學(xué)期教學(xué)內(nèi)容逐級遞進、逐步深化;將實踐學(xué)期實訓(xùn)內(nèi)容與理論學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容緊密銜接。系統(tǒng)化構(gòu)建理論與實踐相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合,貫穿于大學(xué)教育全程的一體化實踐教學(xué)體系。本專業(yè)采用自頂而下的方式設(shè)計各級項目。一級項目(智能機器人綜合設(shè)計項目)的設(shè)計直接針對專業(yè)的培養(yǎng)目標,實踐學(xué)期的二級項目和基于專業(yè)課程的三級項目分別是一級項目培養(yǎng)能力的分解。
采用基于社會實際崗位的逆推法設(shè)計課程體系,如圖2所示。按照人才職業(yè)需求確定專業(yè)培養(yǎng)目標,將專業(yè)培養(yǎng)目標抽象為若干個專業(yè)核心應(yīng)用能力,再根據(jù)每個專業(yè)核心應(yīng)用能力所需的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)劃分不同的課程群。
設(shè)置課程群不僅要考慮智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本身課程體系的科學(xué)性與遞進關(guān)系,還要充分研究專業(yè)相關(guān)的重點行業(yè)、大型企業(yè)崗位特點,針對人才市場的人才需求和崗位需求,把行業(yè)、企業(yè)、崗位所需與“工業(yè)4.0”相關(guān)的新知識、新技術(shù)、新平臺、新規(guī)范納入課程,實現(xiàn)專業(yè)課程體系與區(qū)域經(jīng)濟及行業(yè)、企業(yè)的有效對接。目前,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)現(xiàn)行的人才培養(yǎng)課程體系將專業(yè)定位側(cè)重于智能傳感與檢測技術(shù)、智能機器人傳動與驅(qū)動技術(shù)、智能機器人系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù),包括智能系統(tǒng)的軟/硬件設(shè)計與開發(fā),以及智能技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用等。雖然該體系與面向“工業(yè)4.0”相關(guān)技術(shù)有一定的匹配度,但還需進一步改革,擬融合“通信規(guī)約”“IoT”“工業(yè)現(xiàn)場總線”等知識模塊構(gòu)建“工業(yè)4.0”的CPS虛擬網(wǎng)絡(luò)課程群,融合“工業(yè)機器人”“智能傳感檢測”等構(gòu)建“工業(yè)4.0”的CPS實體物理課程群。實踐課程體系的改革主要圍繞KUKA工業(yè)機器人開設(shè)相關(guān)的課程實驗、課程項目、實踐學(xué)期項目及實訓(xùn)等。
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系的構(gòu)建分為基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)崗位應(yīng)用技能課程、專業(yè)方向和專業(yè)技能拓展課程4個階段。注重崗位需求對課程設(shè)置的對應(yīng)性,前兩個階段與傳統(tǒng)大學(xué)基本一致,只是深度上淺顯一些,后兩個階段面向人才市場的崗位需求,著重培養(yǎng)企業(yè)用得上的專業(yè)人才。
3.2科學(xué)的人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系
大連東軟信息學(xué)院智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)按照全面質(zhì)量管理的理念,建立了全員參與、全過程監(jiān)控、全方位評價的教學(xué)質(zhì)量評價機制。做到了常項評價與專項評價相結(jié)合,形成性考核評價與終結(jié)性考核評價相結(jié)合,定性評價與定量評價相結(jié)合,采取管理學(xué)確認有效的5W1H(Why-What-Where-When-Who-How)和PDCA(Plan-Do-Check-Action)方法進行評價,可以有效地保證各環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升與持續(xù)改善。
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價包括TOPCARES-CDIO系列評估、教學(xué)質(zhì)量評價以及教學(xué)過程評價3個部分。TOPCARES-CDIO系列評估主要評價專業(yè)、課程、項目、教材以及素質(zhì)教育等環(huán)節(jié)落實工程教育理念的效果。教學(xué)質(zhì)量評價主要包括教師教學(xué)質(zhì)量評價,學(xué)生對課程的滿意度調(diào)查、對重點課程的評價、對重點教材的評價等,由定量評價和定性評價組成。教學(xué)過程評價,主要從課程考核、實踐學(xué)期以及畢業(yè)設(shè)計(論文)3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開。
3.3高水平師資隊伍建設(shè)
專業(yè)自成立以來就十分關(guān)注師資隊伍的培養(yǎng),不斷強化專業(yè)師資隊伍建設(shè),持續(xù)關(guān)注專業(yè)帶頭人和骨干教師建設(shè),加強“雙師型”教師隊伍的培養(yǎng)力度。通過開展內(nèi)部培訓(xùn)、教學(xué)研討、企業(yè)實踐、學(xué)術(shù)研討等全方位的培養(yǎng)措施,努力建設(shè)一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良、教研科研水平高、技術(shù)服務(wù)能力強的教學(xué)團隊。在師資隊伍建設(shè)過程中,實施“引聘訓(xùn)評”的雙師型師資隊伍建設(shè)發(fā)展方案。
3.4教學(xué)資源建設(shè)
根據(jù)課程體系改革方案,完善改革課程的教學(xué)大綱,積極開展專業(yè)課程教材、試題庫、項目庫、實驗指導(dǎo)書、教學(xué)案例、課件等教學(xué)資源建設(shè),升級機器人系列實驗室。
關(guān)鍵詞:智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論;導(dǎo)向作用;教學(xué)策略
智能科學(xué)與技術(shù)是形成于生命科學(xué)、控制科學(xué)、信息科學(xué)、計算機技術(shù)以及通信技術(shù)等學(xué)科與技術(shù)交叉基礎(chǔ)上的新興專業(yè)與研究方向[1],旨在培養(yǎng)具有腦與認知科學(xué)、智能科學(xué)、信息科學(xué)、現(xiàn)代科學(xué)方法學(xué)的基本理論知識,掌握計算機、智能系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)、信息處理的基本技能,綜合運用所學(xué)知識與技能去分析和解決實際問題,具有較強的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的高級復(fù)合型人才[2]。智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)從2004年設(shè)立至今,全國只有17所大學(xué)開辦該本科專業(yè),目前一級學(xué)科和二級學(xué)科還沒有完全建立,培養(yǎng)方案的理論體系和實驗體系還有待進一步探索和完善[3-4]。在該專業(yè)的課程體系中,智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論作為一門專業(yè)的基礎(chǔ)課程,針對的是學(xué)生實際需要,科學(xué)、系統(tǒng)地解答了學(xué)生各種專業(yè)問題[2],可以幫助學(xué)生對本專業(yè)有一個整體認識,對智能科學(xué)領(lǐng)域有初步的了解,以發(fā)揮其對專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習的良好導(dǎo)向作用。研究和探討如何講授該門課程具有重要的現(xiàn)實意義。
1智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論教學(xué)現(xiàn)狀
1.1具體表現(xiàn)
對專業(yè)認識較少是不少新生入學(xué)時找不到學(xué)習方向和目標的一個重要原因。在進入高等學(xué)校學(xué)習之前,絕大部分學(xué)生并不知道“智能科學(xué)與技術(shù)”指的是什么,涉及哪些知識,應(yīng)用在哪些領(lǐng)域,影響有多大,他們只是憑專業(yè)名稱、簡單的介紹對該專業(yè)有個初步、直觀的了解,而在進校后一般都是學(xué)習基礎(chǔ)課程(如英語、線性代數(shù)、電路理論等),到大二甚至大三才開始進行專業(yè)課的學(xué)習。學(xué)生在此之前由于不了解專業(yè)方向的學(xué)習和研究內(nèi)容,很難想象他們在專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習上會有濃厚的興趣,更不談學(xué)習主動性的提升。智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論在低年級開設(shè),目的是讓學(xué)生逐步認識、了解該專業(yè)的概況,達到激發(fā)學(xué)生學(xué)習專業(yè)課程、參與科學(xué)研究的興趣,幫助他們對大學(xué)學(xué)習和生活進行規(guī)劃和定位。然而,這一門課程并沒有起到其應(yīng)有的作用,具體表現(xiàn)如下。
1) 導(dǎo)論學(xué)習與專業(yè)學(xué)習存在斷層。智能科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)課程一般安排在大三、大四,而導(dǎo)論一般安排在大一學(xué)期,此時,由于知識結(jié)構(gòu)和認知能力的缺失,新生難以將過深的學(xué)科形態(tài)、專業(yè)教學(xué)抽象成整體概念,對導(dǎo)論所涉及知識的掌握程度有限,在開始接觸大量專業(yè)課時,他們已基本忘記了這一門入學(xué)時開設(shè)的從整體上介紹本專業(yè)的課程。
2) 學(xué)生專業(yè)學(xué)習的積極性不高。筆者在對高年級學(xué)生講授專業(yè)課的過程中發(fā)現(xiàn),很多學(xué)生對本應(yīng)在大一就具備的專業(yè)思想、所涉及的智能科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的宏觀知識、正確的學(xué)習方法等缺乏足夠的認識,甚至是處于完全陌生的狀態(tài),因此對相關(guān)專業(yè)課的學(xué)習毫無興趣,一味地認為進入該專業(yè)學(xué)習是自己的不幸,轉(zhuǎn)而要求換專業(yè)甚至退學(xué)。
3) 繼續(xù)從事本專業(yè)領(lǐng)域的研究或工作的興趣低。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),很多本專業(yè)的學(xué)生對畢業(yè)去向不持樂觀態(tài)度,部分打算繼續(xù)深造的學(xué)生考慮的是其他專業(yè),而要進入社會的畢業(yè)生則表示找到專業(yè)對口的工作很難,他們大部分認為這是從一開始就沒有對大學(xué)學(xué)習和生活做好規(guī)劃和定位所導(dǎo)致。
1.2相關(guān)因素
通過與其他教師的交流以及與學(xué)生的座談,筆者發(fā)現(xiàn)智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論這門課程沒有起到其應(yīng)有作用的原因主要在于以下幾個方面。
1) 教學(xué)內(nèi)容缺乏針對性。智能科學(xué)與技術(shù)匯集多種邊緣學(xué)科與技術(shù),諸如信號與信息處理、信息論與信息通信、模式識別、圖像處理、柔性決策與系統(tǒng)科學(xué)等內(nèi)容,因此,課程所涉及的研究領(lǐng)域及內(nèi)容十分豐富、教學(xué)知識結(jié)構(gòu)較為龐大,涵蓋范圍廣,課堂內(nèi)容龐雜,熱點分支多,知識點相對獨立,聯(lián)系不夠緊密。正因為如此,在短短的課時教學(xué)中,教師的課堂講述往往寬泛化,缺乏針對性。
2) 授課對象缺乏相關(guān)知識。在實際教學(xué)活動中,由于智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論課程一般開設(shè)在入學(xué)之初,學(xué)生不僅缺乏相關(guān)基礎(chǔ)知識,而且處于高中到大學(xué)的過渡期,他們的學(xué)習認知行為、學(xué)習方法、學(xué)習要求和學(xué)習內(nèi)容的組織形式難以適應(yīng)教師所授內(nèi)容。如果課程內(nèi)容涉及的專業(yè)知識過多,學(xué)生學(xué)習起來就費勁;如果偏重理論,教學(xué)會顯得過于枯燥;如果過于注重工藝的講解,又會給學(xué)生造成輕視專業(yè)基礎(chǔ)知識的傾向[5]。如此種種,導(dǎo)致教師在講課過程中處于兩難境地,而學(xué)生則難以建立系統(tǒng)、完整的知識體系,在有限的時間里所能掌握、吸收并內(nèi)化的智能科學(xué)基礎(chǔ)知識很少,從而不利于今后專業(yè)課的深入學(xué)習。
3) 教學(xué)方式落后。目前,講授智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論這一課程采取的教學(xué)方式更多是傳統(tǒng)的教學(xué)方式――課堂教學(xué),而其課程特點是知識面廣而不深。因此,傳統(tǒng)教學(xué)方式的缺陷更為凸顯出來,學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的延伸無法完成,對后續(xù)專業(yè)課教學(xué)產(chǎn)生不利影響。
2教學(xué)策略的提出
2.1課程的全程化
作為一門基礎(chǔ)專業(yè)課,智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論應(yīng)以學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展為主線,貫穿本科四年的學(xué)習中,根據(jù)不同年級學(xué)生的特點,有針對性地開課或開設(shè)學(xué)習指導(dǎo)性講座,如大一階段應(yīng)以初步認識、了解專業(yè)本身,建立對本專業(yè)的信心,激發(fā)對專業(yè)的興趣為目的而設(shè)置課程內(nèi)容;大二階段則為提高對專業(yè)的認識、鞏固專業(yè)信心、學(xué)習專業(yè)方法、制定專業(yè)目標的階段;大三階段則是深入掌握專業(yè)學(xué)習方法、系統(tǒng)學(xué)習專業(yè)知識的階段;大四階段則是走向職場、實踐運用專業(yè)知識的階段。通過這4個階段的遞進關(guān)系,最終促進學(xué)生螺旋化地構(gòu)建專業(yè)知識。
2.2教學(xué)方式的革新
把科學(xué)研究引入教學(xué)過程,使教學(xué)活動具有科研性,這是大學(xué)教學(xué)過程突出的特點[6],因此,授課內(nèi)容不應(yīng)完全局限于教材,而應(yīng)融入教師的科研、工程項目、實踐經(jīng)驗以及學(xué)科知識。開設(shè)智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論課程的目的是讓學(xué)生初步從整體上接觸專業(yè)基本知識,通過列舉專業(yè)知識在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用以及專業(yè)基礎(chǔ)知識在今后學(xué)習、科研工作中的重要性,為專業(yè)學(xué)習提供一個良好的導(dǎo)向。為此,除了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)外,還可考慮采取講座方式提供相關(guān)信息、講授相關(guān)知識。如選擇智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)不同研究方向的老師,就其所研究領(lǐng)域的知識、學(xué)科發(fā)展最新概況、智能科學(xué)前沿技術(shù)及最新科技成果、專業(yè)學(xué)習方法、實驗室在研項目等進行系列專題講座,這樣的講座一方面更加具有針對性,另一方面能夠充分發(fā)揮不同研究方向老師的優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上進行講解和討論,學(xué)生可以從不同來源、不同角度了解該專業(yè)的內(nèi)容、研究方法、前沿技術(shù)及發(fā)展方向,從而引導(dǎo)他們在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)這條道路上穩(wěn)步前行。
2.3調(diào)整與優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
作為一門“入門”課程,智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論的講授切忌涉及太多的理論,這會使學(xué)生失去學(xué)習的信心;同時,也不允許對課程內(nèi)容進行重復(fù)性的講授,這會使學(xué)生失去學(xué)習興趣。鑒于此,在教學(xué)內(nèi)容的組織上要做到內(nèi)容難度適中,選擇適合學(xué)生接受能力且對后續(xù)專業(yè)課學(xué)習有幫助的內(nèi)容來授課。此外,智能科學(xué)是一個不斷發(fā)展的學(xué)科,其技術(shù)成果、研究動向更新快,教師應(yīng)及時介紹智能科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最新科技成果,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注本專業(yè)的知識應(yīng)用,拉近學(xué)生與智能科學(xué)技術(shù)之間的距離,使他們及時掌握本學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展的最新動態(tài),擴大知識面,為今后專業(yè)課的學(xué)習以及就業(yè)做鋪墊。
2.4運用靈活的考核方式
一般專業(yè)課的學(xué)習效果比較顯著,只要努力,課程結(jié)束后,學(xué)生一般也就掌握并內(nèi)化了相關(guān)的專業(yè)知識。和這些一般的專業(yè)課程不同,智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論課程的學(xué)習效果只能在后續(xù)專業(yè)學(xué)習中逐步體現(xiàn),也正是由于該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的和教學(xué)要求等方面所具有的特殊性,其學(xué)習效果僅僅通過傳統(tǒng)的測試很難檢驗出來,同時也容易束縛學(xué)生的思維,不利于其應(yīng)有作用的發(fā)揮,因此,可考慮多樣化的考核方式,如提交通過思考和查閱資料等手段完成的小論文、根據(jù)實驗報告中的實驗步驟寫實驗體會、要求學(xué)生推薦他認為本專業(yè)最新科技成果或參考書等。
2.5積極開展實驗課
智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論是一門從宏觀上介紹智能科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)內(nèi)容的專業(yè)基礎(chǔ)課,其重要任務(wù)是介紹專業(yè)教學(xué)安排和專業(yè)學(xué)習方法,并沒有深入具體地介紹某一知識點。由于導(dǎo)論課程的特殊性,實驗的開設(shè)可以參觀性、演示性、模擬性為主,如組織新生參觀學(xué)校組織的電子設(shè)計競賽的作品,在參觀過程中,從專業(yè)的角度為新生講解各參賽作品的設(shè)計意義和原理。
此外,智能科學(xué)與技術(shù)覆蓋面很廣,工程性與實踐性很強,現(xiàn)有市場上已存在涉及很大一部分相關(guān)知識的技術(shù)成果,因此,可進行反求工程式的實驗課。如本院實驗室擁有的機器人涉及到機械、計算機軟硬件、人工智能、智能系統(tǒng)集成等眾多先進技術(shù),學(xué)生從中可逐漸認識、理解、學(xué)習掌握智能科學(xué)知識,這種反求工程式的實驗課不僅可以提高學(xué)生對學(xué)習本專業(yè)知識的興趣,也為后續(xù)專業(yè)學(xué)習奠定了基礎(chǔ)。
2.6培養(yǎng)高素質(zhì)的師資隊伍
智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論作為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的入門課程,對授課教師提出了很高的素質(zhì)、能力要求。授課教師應(yīng)具有深厚的基礎(chǔ)理論知識、寬廣的專業(yè)知識、豐富的科研與工程實踐經(jīng)歷、高水平的教學(xué)能力以及大學(xué)生思想教育的經(jīng)驗[7]。
3結(jié)語
智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論這一課程對穩(wěn)定學(xué)生初期迷茫的專業(yè)思想動態(tài)、激發(fā)學(xué)生濃厚的參與意識和興趣、提高學(xué)生學(xué)習后續(xù)專業(yè)課程的熱情和解決實際問題的能力等有重大影響。在沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可借鑒的情況下,只有不斷地實踐總結(jié),才能發(fā)揮其作為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“敲門磚”的作用。
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Discussion on Teaching Strategy of Introduction to Intelligence Science and Technology
LIU Zhenbing, DANG Xuanju
(School of Electronic Engineering and Automation, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)
關(guān)鍵詞:智能科學(xué)與技術(shù);機器人;課堂學(xué)習;項目實踐
智能科學(xué)與技術(shù)是一門新興的學(xué)科,目前在國內(nèi)部分高校已開辦了該專業(yè),鑒于該專業(yè)的高度交叉性和強調(diào)工程實踐的要求,如何加強工程實踐訓(xùn)練,使之與課堂學(xué)習有機結(jié)合是一個值得探索的問題。而積極開展學(xué)生創(chuàng)新計劃項目,鼓勵同學(xué)們參與科研實踐無疑是一個很好的途徑。我校的“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”正好給學(xué)生提供了這樣一個良好的學(xué)習與實踐平臺。
“倉庫巡邏預(yù)警機器人”項目的主要內(nèi)容是在一個自行拼裝的輪式機器人本體上完成集感知、規(guī)劃、決策和移動為一體的行為控制,根據(jù)已知地圖信息進行全局路徑規(guī)劃、實現(xiàn)避障,對環(huán)境中的煙度、溫度、濕度、氣味、聲音及熱釋紅外等因素的異常進行感知和及時預(yù)警,完成指定區(qū)域定時、定點的巡邏預(yù)警工作。
1項目實施過程
“倉庫巡邏預(yù)警機器人”項目實施大體分以下3個階段:1)理論研究和技術(shù)學(xué)習為主;2)機器人的組裝,雛形測試,及整體功能的實現(xiàn);3)功能測試、改進,論文、報告的撰寫。
對于巡邏機器人來說,首要任務(wù)是完成機器人本體的裝配,其他很多功能的實現(xiàn)都與機器人本體設(shè)計有關(guān)。此外,漫游功能是巡邏機器人的基本功能,下面將對這兩個內(nèi)容進行主要介紹。
1.1機器人本體的設(shè)計和裝配
針對倉庫巡邏任務(wù)的實際需求,并考慮到現(xiàn)有條
件的限制,在研究了多種機器人基本結(jié)構(gòu)、運動學(xué)及動力學(xué)特性[1-2]后,最終采用了如圖1所示的三輪機器人結(jié)構(gòu)。其底盤結(jié)構(gòu)為一個萬向輪和兩個獨立驅(qū)動輪,車體前、左、右方各安裝一個紅外接近傳感器。
基金項目:中南大學(xué)2009年“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)啟航行動”創(chuàng)新項目(CX13)。
作者簡介:黨志剛(1990-),男,本科生,研究方向為自動化專業(yè)(智能科學(xué)與技術(shù)方向);劉麗玨(1973-),女,副教授,博士,研究方向為智能計算與智能規(guī)劃;肖劍明(1988-),男,本科生,研究方向為自動化專業(yè)(智能科學(xué)與技術(shù));諶慧濱(1988-),男,本科生,研究方向為自動化專業(yè)(智能科學(xué)與技術(shù));韓爽(1988-),男,本科生,研究方向為自動化專業(yè)(電氣)。
1.2機器人漫游的實現(xiàn)
漫游功能是巡邏機器人的基本功能之一,要實現(xiàn)漫游,除要對機器人的“前進、后退、左、右轉(zhuǎn)彎、原地轉(zhuǎn)圈、加、減速”等簡單運動行為進行控制外,還需根據(jù)傳感器信息對周圍環(huán)境進行感知,以避開障礙。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是智能控制的主要方法之一,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),再結(jié)合簡單的邏輯判斷,可實現(xiàn)簡單環(huán)境中的漫游。
在2.1所述的機器人本體“左、前、右”各安裝一個紅外接近傳感器,就可實現(xiàn)簡單環(huán)境中的漫游。結(jié)合硬件結(jié)構(gòu),采用二值函數(shù)作為激勵函數(shù)構(gòu)造了有3個輸入、2個輸出,由兩個感知器構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
其中x1,x2,x3表示安裝在機器人左、中、右邊的3個傳感器的輸入信號,輸入為0表示有障礙;輸入為1表示無障礙。wji表示權(quán)值,y1,y2為輸出,0表示后退,1表示前進。采用的二值函數(shù)如下式:
(2.1)
其輸入、輸出關(guān)系為:
( ) (2.2)
為實現(xiàn)避障,給出如表1的訓(xùn)練例子,作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習實例。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值采用學(xué)習算法進行調(diào)整,權(quán)值修正公式為:
,( ) (2.3)
其中x為輸入向量, 為期望的輸出向量, 為感知器實際輸出向量。
顯然從公式2.3可以看出,如果第 個神經(jīng)元的實際輸出與期望一致,則不對該神經(jīng)元的權(quán)值進行修改;如果某個神經(jīng)元的輸出為0,而期望響應(yīng)為1,則將此時的權(quán)值矢量wji加上輸入向量x作為新的權(quán)值矢量;如果某個神經(jīng)元的輸出為1,而期望響應(yīng)為0,則將此時的權(quán)值矢量wji減去向量x作為新的權(quán)值矢量。
而閾值修正公式為:
, (2.4)
經(jīng)MATLAB仿真訓(xùn)練[3],其一次訓(xùn)練誤差收斂過程如圖4(其中橫坐標表示訓(xùn)練代數(shù),縱坐標表示平均絕對誤差)所示。
(a) 左輪感知器誤差變化曲線
(b) 右輪感知器誤差變化曲線
圖4左右輪感知器誤差變化曲線
經(jīng)學(xué)習后得到權(quán)值和閾值:
; ;
; 。
將機器人置于圖5所示的簡單環(huán)境中,一次實驗中,機器人行進軌跡為ABCDEFG,對應(yīng)的輸入、輸出向量和機器人行為如表2所示。
如圖5所示,另一次漫游所得軌跡為abcd,在這種情況下,機器人會在cd段上往復(fù)運動,漫游失敗。2.3中介紹的迷宮機器人學(xué)習算法將初步解決此問題。
1.3迷宮機器人路徑規(guī)劃
除上述問題外,應(yīng)“人工智能課程設(shè)計”的要求,還對“迷宮機器人路徑規(guī)劃”問題進行了研究,使機器人在未知迷宮中不斷獲取有關(guān)前方和兩側(cè)隔墻的信息,從而進行路線識別和行走姿態(tài)控制,搜索安全出口并順利走出線性迷宮。運用左手優(yōu)先法則,再結(jié)合2.2的避障方法,實現(xiàn)了迷宮機器人路徑規(guī)劃,如圖6所示。反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn),只需要2個紅外接近傳感器(分別安裝在機器人的左、前方)就可以完成機器人行走迷宮的基本行為控制,第3個(安裝在右側(cè))用于微調(diào)行進時的位姿,以保證機器人自身安全。
采用字符串匹配迷宮機器人自學(xué)習算法[4]可以大大縮短迷宮行走時間。此算法大致思路如下:機器人每穿越一個路口,就在存儲器中記錄一個字符:若直行保存一個“S”、左轉(zhuǎn)保存“L”、右轉(zhuǎn)保存“R”、掉頭保存“U”,在程序調(diào)用時,分別令S=0,L=90,R=-90,U=180。根據(jù)左手法則,機器人走迷宮共經(jīng)過17個路口,如圖6所示。顯然機器人第一次走完迷宮后存儲器保存字符串str=“SULLULLURLLLUSRSS”。進行字符串匹配:在字符串中找到U,對U和其前后兩個字符進行數(shù)值計算后對字符串進行簡化(如對字符串str進行第一次匹配將會找到“SULLULLURLLLUSRSS”,第一個“SUL”計算“0-180+90=-90”,因此可表示為字符“R”,第二個“LUL”計算“90-180-90=0”,因此可表示為字符“S”,依次類推可由字符串str得新串str1=“RSULLRRSS”;繼續(xù)對str1進行匹配得到新的字符串str2=“RRLRRSS”(匹配到字符串中沒有“U”為止)。最后匹配得到的新字符串“RRLRRSS”。
圖6機器人穿越迷宮路徑示意圖
根據(jù)以上算法,當機器人再次走入迷宮時,行進路線如圖7所示。顯然這種算法大大縮短了第二次搜索的路程和時間。
圖7學(xué)習后的機器人走迷宮路徑示意圖
以上字符串匹配學(xué)習算法有一個明顯的缺點:在重復(fù)搜索同一個迷宮時才能起作用。采用更具智能的算法優(yōu)化機器人的迷宮搜索是下一步目標。
1.4下一步的工作
設(shè)計和實現(xiàn)倉庫巡邏機器人的目標還包括:希望機器人能對異常的溫度、氣味、聲音等進行預(yù)警,因此,在給開發(fā)板上加裝了DS18B02溫度傳感器、ADC0809、數(shù)碼管、蜂鳴器和發(fā)光二極管等器件,成功擴展了溫度測量與報警模塊的基礎(chǔ)上,下一步的工作便是開始學(xué)習和研究煙霧、濕度、氣味、聲音等環(huán)境因素的實時測量和預(yù)警模塊;目前已初步實現(xiàn)了用串行通信和無線通信方法,將巡邏機器人獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機上進行實時監(jiān)控,其他功能的實現(xiàn)還有待進一步的努力。
上述功能基本完成后,最終將結(jié)合各個模塊,對機器人進行系統(tǒng)綜合調(diào)試以實現(xiàn)倉庫巡邏預(yù)警功能。并結(jié)合以后開設(shè)的智能控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、智能計算等專業(yè)課程以及增強學(xué)習[5]的有關(guān)方法,進一步改進整個系統(tǒng),提高穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上使其具有更高的智能。
2心得與體會
在歷時2年的專業(yè)課學(xué)習和6個多月的機器人項目的申請、實施中項目組成員深刻體會到從事智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域?qū)W習和研究時,扎實理論、進行工程實踐的重要性和理論與實踐緊密結(jié)合的必要性。
扎實的理論是進行項目實踐的前提。課堂學(xué)習有比較充足的學(xué)習時間、任課老師的指導(dǎo)、同學(xué)之間的討論、相關(guān)實驗和各種考核機制,是掌握理論的絕佳機會。在項目實踐進程中,會不斷遇到各類問題,而大部分問題可以用課堂學(xué)習過的相關(guān)知識解決。
項目實踐是檢驗理論體系是否完整、基礎(chǔ)知識是否扎實的一個很好的標準,是課堂學(xué)習的興奮劑、自主學(xué)習的催化劑。分析、解決問題的過程,就是不斷補充理論知識、訓(xùn)練思維、強化動手能力、提高工程素養(yǎng)、培養(yǎng)興趣的過程,在這個過程中,學(xué)生可以學(xué)到很多書本以外的知識和寶貴的科研、工作經(jīng)驗這些對課堂學(xué)習是一個很好的補充??傊?在課堂學(xué)習和項目實踐的結(jié)合中,學(xué)生會有更加迅速的成長。
3對教學(xué)的若干建議
在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)進行學(xué)習和研究以來,收獲很多,作為學(xué)生,在教學(xué)方面也有一些自己的看法:1) 2010年中南大學(xué)智能所開設(shè)的人工智能、機器人學(xué)和專家系統(tǒng)等課程采用課堂討論、辯論和報告的形式授課,廣大同學(xué)配合積極,有同學(xué)現(xiàn)場演示和講解了親手制作的“人形機器人”和組裝的“機械臂”。這樣的授課方式極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習積極性和主動性,有助于知識的理解并提高創(chuàng)新能力,應(yīng)該推廣。2)在高校,許多本科生有課外實踐的想法和熱情,但考慮到花費時間多、可能影響學(xué)習成績,就望而卻步。如果將項目實踐作為相關(guān)課程成績考核的一部分,不僅會使學(xué)生大膽投身項目實踐,也會使課堂學(xué)習效率倍增。3)“榜樣的力量是無窮的”,廣大學(xué)生渴望與國內(nèi)外大師見面,聆聽教誨。
4結(jié)語
“倉庫巡邏預(yù)警機器人”項目富有挑戰(zhàn)性的申請、實施和進一步研究過程是以智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的學(xué)習為基礎(chǔ)的;項目的實施過程可以鞏固、提高硬件電路設(shè)計、程序設(shè)計等基礎(chǔ)知識,熟悉MATLAB等仿真軟件,又可以及時運用人工智能、機器人學(xué)等課程中學(xué)到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、機器人路徑規(guī)劃技術(shù);進一步的研究又提供了一個了解該領(lǐng)域前沿問題(如強化學(xué)習)的機會。綜上所述,課堂教學(xué)與項目實踐的結(jié)合不僅會使學(xué)生加強理論基礎(chǔ)、提高實踐能力,而且會在很大程度上促進該領(lǐng)域的發(fā)展。因此,這種教學(xué)模式的推廣意義重大。
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Combination of Theoretical Study and Robot Project
DANG Zhi-gang, LIU Li-jue, XIAO Jian-ming, CHEN Hui-bin, HAN Shuang
(Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)
本次會議的宗旨是探討信息哲學(xué)的基礎(chǔ)理論及其時代意義和價值。會議主題報告的內(nèi)容主要集中在以下幾個方面。
一、關(guān)于信息本質(zhì)和信息本體論
北京郵電大學(xué)的鐘義信教授以《再探“信息”》為題做了本次研討會的首場主題報告,他認為信息概念是一類與物質(zhì)和能量都很不相同的復(fù)雜對象,只能采取主客互動的研究視角加以研究。在信息的本體論定義和認識論定義中,前者是后者的源頭,后者是前者被認識主體所感知的結(jié)果,人類能夠獲得、處理和利用的只能是認識論信息。 基于此,他探討了信息運動的基本規(guī)律,即“信息轉(zhuǎn)換定律”,并強調(diào)了其超過能量轉(zhuǎn)換定律的重要性。
中國人民大學(xué)的苗東升教授首先對當前學(xué)術(shù)界關(guān)于“信息”概念的多維理解進行了評述,贊賞了由此而產(chǎn)生的世界信息科學(xué)和哲學(xué)的多元協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀。其中,他尤其強調(diào)了當前中國信息科學(xué)和哲學(xué)研究仍然存在著唯西學(xué)馬首是瞻的諸多弊端,而事實上,中國學(xué)術(shù)界已經(jīng)取得了一些優(yōu)秀的、很有價值的研究成果,例如鄔教授在信息哲學(xué)研究中,歷經(jīng)30多年的辛苦而創(chuàng)立的思想體系,已然形成了能與西方分庭抗禮的“中國學(xué)派”。苗教授還意味深長地呼吁廣大學(xué)者立足自身,心無旁騖搞研究,力爭信息科學(xué)與哲學(xué)的“中國學(xué)派”的長足發(fā)展,相信在不久的將來,中國的信息科學(xué)和哲學(xué)研究必然有所成就,為西方所不可及。
北京大學(xué)的羅先漢教授以《物信論及其應(yīng)用》為題做了主題報告。他首先指出廣義信息可由物質(zhì)的實在狀態(tài)及其相關(guān)規(guī)律來表示,由此,他所提出的物信論認為在存在上,信息要依賴于物質(zhì);而在運動變化上,物質(zhì)則要依賴于信息,物質(zhì)與信息既彼此不同又相輔相成的對立統(tǒng)一規(guī)律,才是宇宙的根本規(guī)律。
萊頓大學(xué)的詹姆斯?W?麥卡利斯特對經(jīng)驗數(shù)據(jù)的信息內(nèi)容:方法論和形而上學(xué)意義進行了詳述,他認為經(jīng)驗數(shù)據(jù)是科學(xué)觀察和測量的結(jié)果,包含著關(guān)于世界的信息,表達著世界的結(jié)構(gòu)??茖W(xué)定律的功能并不在于精簡經(jīng)驗數(shù)據(jù)集,而是表征其中的意義模式,且正是這些模式對應(yīng)著現(xiàn)象。那么,多少模式能夠真正地表征現(xiàn)象呢?這里并沒有一個確定的標準,科學(xué)實踐表明具有所有可信屬性的模式都對應(yīng)著現(xiàn)象,所以世界也就具有所有可能的結(jié)構(gòu)。
俄羅斯科學(xué)院的康斯坦丁?科林(由約瑟夫? E?布倫納代講)提交了題為《信息的現(xiàn)實結(jié)構(gòu)、科學(xué)世界觀和哲學(xué)根本問題》的論文。他提出了一種關(guān)于科學(xué)化世界和哲學(xué)基本問題內(nèi)容的新理解,基于對現(xiàn)實結(jié)構(gòu)的多元組分中的具體信息現(xiàn)象的分析,他認為除了物質(zhì)客體、過程和事件之外,在現(xiàn)實世界中,還存在著不可見客體、過程和條件等信息內(nèi)容。所以,哲學(xué)的基本問題研究應(yīng)將關(guān)系看作一種關(guān)于現(xiàn)實的可見與不可見的構(gòu)成要素。
武漢大學(xué)的李宗榮等人認為,在計算機芯片植入人體體內(nèi)以后,能夠與人的神經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)合工作,這個事實告訴我們,處于信息進化論過程的這兩個極端被連通起來了。這樣,宇宙間的“信息統(tǒng)一性”被無可懷疑地以理論與實踐相結(jié)合的方式證明了。宇宙萬物都具有“物質(zhì)―信息二重性”,對它們既可以進行物質(zhì)與信息的一分為二,又可以進行物質(zhì)與信息的合二為一。信息具有非物質(zhì)的特征,但它又必須具有物質(zhì)的載體,因而信息也是物質(zhì)的。
二、 關(guān)于哲學(xué)發(fā)展和信息哲學(xué)研究方法論
西安交通大學(xué)的鄔教授做了題為《哲學(xué)的發(fā)展與哲學(xué)的根本轉(zhuǎn)向》的主題報告,他首先指出現(xiàn)代主流哲學(xué)數(shù)次轉(zhuǎn)向的傾向性實質(zhì),乃是沿著向認識主體內(nèi)部日益狹隘的因素的追求來限定哲學(xué)研究的主題內(nèi)容,如此,哲學(xué)必將喪失其應(yīng)有的功能。人類哲學(xué)的發(fā)展還有另外一條路徑,這就是在一般科學(xué)發(fā)展的過程中所孕育和展現(xiàn)出來的哲學(xué)自身的發(fā)展。按照信息本體論的理論,世界(存在)是由物質(zhì)和信息兩大領(lǐng)域構(gòu)成的,物質(zhì)和意識之間通過自在信息的中介相互過渡和轉(zhuǎn)化。由此,信息本體論學(xué)說的建立為變革哲學(xué)的所有其他領(lǐng)域提供了一個統(tǒng)一的基礎(chǔ)。由于信息哲學(xué)首先在存在領(lǐng)域的分割方式這一哲學(xué)最高范式的層面上把傳統(tǒng)哲學(xué)的“存在=物質(zhì)+精神”的一般信條改變成了“存在=物質(zhì)+信息”,并在信息活動高級形態(tài)的意義上重新解讀了精神活動的本質(zhì),所以,當代信息哲學(xué)的誕生導(dǎo)致了人類哲學(xué)的第一次根本性轉(zhuǎn)向。
華中科技大學(xué)的歐陽康教授以《前提性反思與合理性評價――信息哲學(xué)研究的方法論問題》為題做了主題報告。他首先提出哲學(xué)思考的最大特點是致極性與超越性,尋找信息問題的極限與邊界,進而從發(fā)生學(xué)、社群學(xué)、存在論、認識論、價值論等角度,闡釋了事物與信息的同時同步關(guān)系、信息作為環(huán)境或存在領(lǐng)域的本質(zhì)構(gòu)成、信息作為認識過程的介質(zhì)及其與價值世界的相關(guān)性等論題。最后,他還指出信息的哲學(xué)思考具有非常廣闊的領(lǐng)域,包含非常豐富的內(nèi)容,面臨非常復(fù)雜的挑戰(zhàn),需要非常多維的視角,尤其是綜合化和整體性的研究。
西班牙薩拉格薩大學(xué)的佩德羅?C?馬里胡安作為外方主席,做了本次研討會的第二場主題報告。他認為,隨著越來越多的研究實踐轉(zhuǎn)向信息科學(xué)中的諸多論題,一門嚴格的信息科學(xué)能否最終產(chǎn)生,不僅僅依賴于信息哲學(xué)的積極討論,最重要的是要在信息科學(xué)自身中構(gòu)造一種新的思維方法。它建基于主體/客體、元觀察者、自創(chuàng)生、傳播和信息流等方面進行思考,其要點在于關(guān)注通向信息實體的經(jīng)驗性進路;將信息的“不可見的手”作為包括不同信息領(lǐng)域中所有復(fù)雜性的巨大成形器;考察信息在其所激發(fā)的轉(zhuǎn)換和不同主體或行動者領(lǐng)域之中的符號化流動,以及在適應(yīng)性地調(diào)整物質(zhì)結(jié)構(gòu)與自創(chuàng)生過程中的自身呈現(xiàn)。
三、關(guān)于信息哲學(xué)與其他哲學(xué)的關(guān)系
漢密爾頓學(xué)院的肯?赫羅爾德針對時間和計算的哲學(xué)問題,追溯至笛卡爾,強調(diào)其時間概念建基于一種行動的同步觀念,因而減少了對于記憶的依賴。而圖靈,還有維納,都探討了經(jīng)驗的縱向維度。由此出發(fā),他采用格魯普的時間替論,解釋了數(shù)據(jù)和信息之間的一種經(jīng)由直覺和計算的不同步的邏輯界面。這種時間的界域哲學(xué)導(dǎo)向了一種對在吉爾伯特的共同知識的信息結(jié)構(gòu)中的狀態(tài)和共同回憶的闡釋。
哥本哈根商學(xué)院的索倫?布赫爾考量的問題在于能否通過將基于現(xiàn)象學(xué)的符號學(xué)與基于系統(tǒng)和控制論的信息概念結(jié)合起來獲得一個關(guān)于認知和通訊的跨學(xué)科理論。生物符號學(xué)就是這么一種試圖整合生物學(xué)和符號學(xué)的發(fā)現(xiàn),以構(gòu)造一個關(guān)于生命和意義作為自然世界的內(nèi)在特征的新觀點。生物符號學(xué)家強調(diào)編碼是三元符號化過程的一部分,在這個過程中,解釋項在對象和符號(表征項)之間建立動機化的連接。
山西大學(xué)的魏屹東教授從信息哲學(xué)的視角出發(fā),揭示了信息與認知或者心靈、表征與語言和知識的相關(guān)性,認為信息是認知與表征的內(nèi)容,認知是一種信息處理過程,而表征則是信息的再描述。在本體論上,信息是構(gòu)成物理世界的一種存在形式(form),“inform”就是“在形式中”,因此,“形式”就是信息的根隱喻,柏拉圖的形式理論是信息哲學(xué)的基礎(chǔ)。由此,信息是心靈對自然現(xiàn)象的認知與表征,它似乎是無處不在的、半透明的、非絕對的、離散的、無維的和難以言明的,但可以肯定,信息哲學(xué)將與認知哲學(xué)聯(lián)手探討信息問題。
法國跨學(xué)科研究中心的約瑟夫?布倫納就“人格同一性的信息過程”進行了詳細的報告。他認為,人格同一性作為一種復(fù)雜現(xiàn)象,對它的思考不能離開對同一性和多元性,以及作為動態(tài)過程的二者關(guān)系的理解。而他所倡導(dǎo)的現(xiàn)實邏輯恰恰提供了一種對同一性和多元性之間的本體論關(guān)系的新理解。同時,鄔先生所創(chuàng)立的信息哲學(xué)和元哲學(xué)則首先從本體論上對此給予了支持?;诙叩木C合,他指出人格同一性現(xiàn)象的穩(wěn)定與變化的復(fù)雜性乃是一種本體論過程。鄔所提供的人類信息活動的等級結(jié)構(gòu)圖景,有助于人格同一性的建構(gòu),而這正是他所建議的一種人格同一性的本體―認識論之路。
四、關(guān)于信息社會、互聯(lián)網(wǎng)及其倫理問題
維也納技術(shù)大學(xué)的沃爾夫?qū)?霍夫基希納(由羅伯特?雅恩代講)提交了題為《“全球性可持續(xù)信息社會”――對未來的展望》的論文。他認為社會系統(tǒng)是一種另類的多元進化系統(tǒng),其所具有的綜合效果便是所謂的共同性。社會系統(tǒng)表現(xiàn)著個體化和社會化的辯證關(guān)系,如果個體因素處于中心舞臺,那么共同性則是其附屬。今天,在全球化挑戰(zhàn)的時代,共同性附屬變得不再穩(wěn)定,因此需要建構(gòu)一種超系統(tǒng),以關(guān)照所有演員之間的多元化的整體關(guān)系,而這正是一種全球穩(wěn)定的信息社會視野的理論依據(jù)所在。
重慶郵電大學(xué)的徐仲偉教授在對大數(shù)據(jù)時代互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)的思考中認為,“大數(shù)據(jù)”的本質(zhì)就是對社會事物從量的角度,通過今天的互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)所產(chǎn)生的,讓我們認識到的,體量浩大、類型復(fù)雜、迅速生成、價值巨大的社會事物量的表現(xiàn)(或者說記載、信息)。大數(shù)據(jù)的出現(xiàn),是人們對社會事物從量的角度對許許多多的社會事物認識和反映的結(jié)果,有自身內(nèi)在的規(guī)律和外在的形式?;ヂ?lián)網(wǎng)在人們的當代生活和工作中從多個維度展現(xiàn)著其巨大魅力,如果從互聯(lián)網(wǎng)所表現(xiàn)內(nèi)容的角度看,其本質(zhì)實際上就是它的社會性,它所反映的完全就是我們的現(xiàn)實社會。從技術(shù)手段的角度看,互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)仍然是它的工具性。
重慶郵電大學(xué)的代金平教授從價值哲學(xué)層面對網(wǎng)絡(luò)化傳播境域下的信息文化進行了深入分析,他指出網(wǎng)絡(luò)時代滋生出諸多問題或矛盾,其中最為突出的當屬人類在網(wǎng)絡(luò)化傳播境域下信息化生存所面臨的全新的價值判斷、選擇和重構(gòu)等問題。網(wǎng)絡(luò)文化作為信息文化在網(wǎng)絡(luò)化傳播境域下的具體表現(xiàn)形式,以自由為根本旨向,然而這種網(wǎng)絡(luò)自由必須是在一定的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范約束下的自由,由此便構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)化傳播境域下信息文化的基本價值沖突,進而影響著網(wǎng)絡(luò)時代信息文化的其他二元價值沖突?;谛畔⑽幕暯堑纳钊敕治觯偨Y(jié)認為網(wǎng)絡(luò)行為主體的自律才是解決網(wǎng)絡(luò)自由與網(wǎng)絡(luò)規(guī)范沖突的重要途徑,構(gòu)建和諧的信息文化環(huán)境才是解決網(wǎng)絡(luò)自由與網(wǎng)絡(luò)規(guī)范沖突的必由之路。
印第安納大學(xué)的科林?艾倫認為,在互聯(lián)網(wǎng)時代,能夠獲得極大數(shù)量學(xué)術(shù)文本的數(shù)字途徑為人文學(xué)科研究者提供了機遇和挑戰(zhàn)。而應(yīng)對這些挑戰(zhàn),需要擁有適合機器和人們使用的高質(zhì)量的數(shù)字資源的內(nèi)容說明。對這些內(nèi)容的不同歸類方式必然建基于不同目的,因此會導(dǎo)致不同歸類圖式之間更進一步的問題出現(xiàn)。他討論了哲學(xué)概念的歸類根據(jù),并分析了一些主要的歸類途徑是如何處理不斷變化的資料的,進而描述了印第安納哲學(xué)本體論計劃的目標和方法,并提供了這類利用模型方法的分析案例。
維也納技術(shù)大學(xué)的羅伯特?雅恩就內(nèi)在價值本體論進行了探討,他認為技術(shù)和社會經(jīng)濟的快速變化引起了困惑,使得哲學(xué)尤其是倫理的復(fù)興成為必要。假定道德價值不是物質(zhì) (根據(jù)物質(zhì)一元論),而是道德評價者的一種內(nèi)在的偶發(fā)屬性,那么信息倫理必須建基于這些價值,因為對于人類來講,這些價值仍然與信息時代之前的道德普遍原則相契合。信息有其不同的定義,作為一個價值事物的潛在組成,它影響價值的具體性,也就是說信息和通信技術(shù)作為評價主題必須展現(xiàn)自己的價值,而道德行為者也必須證明他所認知的屬性是充分的。
五、關(guān)于量子信息、信息量子和計算問題
華南理工大學(xué)的吳國林教授以《量子信息與不確定性的哲學(xué)思考》為題做了主題報告。他首先將量子信息與經(jīng)典信息區(qū)別開來,指出本體論量子信息是微觀事物的狀態(tài)與關(guān)聯(lián)方式的自我顯現(xiàn),認識論量子信息是微觀事物的狀態(tài)與關(guān)聯(lián)方式對認識主體的顯現(xiàn)。進而,他從量子糾纏的關(guān)聯(lián)程度和量子信息的度量入手,闡述了量子信息和不確定性之間的關(guān)系,即前者是后者的消除。量子信息表達了量子系統(tǒng)的確定性,不確定性在量子信息(量子技術(shù))作用下可以發(fā)生改變,而量子世界又是確定性與不確定性的統(tǒng)一,因此量子世界的不確定性可以受到量子信息的控制。由此,普遍而言,物質(zhì)與信息是統(tǒng)一的。
四川社會科學(xué)院的有梁教授對“質(zhì)量―信息關(guān)系式與信息量子”進行了深入的哲學(xué)思考。他首先從香農(nóng)―維納公式推導(dǎo)出一般不確定原理,以及作為一般不確定原理的特殊情況的海森伯不確定原理。基于此,他又結(jié)合愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式得到質(zhì)量與信息、能量與信息的關(guān)系式,闡明了質(zhì)量、能量、信息三者之間的關(guān)系。此外,他還提出了“信息量子”、“信息壽命”、“信息長度”的新概念和新公式,進而分析了引力波的“信息量子”及探測引力波困難的原因。
希伯來大學(xué)的以色列?貝爾夫?qū)Α靶畔ⅷD計算的轉(zhuǎn)向:哈金式革命”進行了探討。他所提倡的哈金式革命的標準是跨學(xué)科的,能夠集中體現(xiàn)新的研究機構(gòu)的建立和新的研究方向,而且與重大的社會實質(zhì)性變革息息相關(guān),所以也應(yīng)是無邊界的。概括而言,此革命實質(zhì)在于計算模型和模擬的革命,涉及混沌、復(fù)雜性和系統(tǒng)理論中的涌現(xiàn)和還原論中的諸多論題。基于此,他揭示了一個比特的新語義場,其中,信息化手段和計算復(fù)雜程度是新的語言,量子比特、黑洞熵和全息原理是新的對象,信息時代(空間/時間/虛擬)則是社會變遷的標志。
亞眠大學(xué)的柳渝基于對“信息”與“問題”的西文字源與漢字基因的分析,認為P versus NP問題認知的困惑來自概念認知的困惑:“基于驗證的定義”取代“基于求解的定義”,造成了NP欲捕捉的“不確定性”消失了。結(jié)合中國古代哲學(xué)家公孫龍?zhí)岢龅闹倪壿媶栴}“白馬非馬”,她指出P versus NP的關(guān)系只能從相對比較的角度來認知,在中國思想里,此認知表達為“陰陽互補原理”,這樣不僅從整體觀出發(fā),能夠解讀P versus NP問題,而且能探討科學(xué)與人文相結(jié)合的意義以及中西文化的互補性。
六、關(guān)于信息、智能與邏輯的關(guān)系
西安交通大學(xué)的王小紅教授就人工智能問題,提出機器發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)檢驗了以及正在檢驗著實在論者與反實在論者在觀察與理論陳述的爭辯中的立場。當數(shù)據(jù)和假設(shè)之間的嚴格邊界崩潰之后,機器發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)重新發(fā)現(xiàn)了更多的經(jīng)驗定律。她對舊的爭辯和機器發(fā)現(xiàn)應(yīng)用語義信息理論的生產(chǎn),與應(yīng)用于厘清人工智能系統(tǒng)和自然智能系統(tǒng)之間差別的成果進行了解釋。
中國社會科學(xué)院的劉鋼教授主要探討了《易經(jīng)》的成卦法中的大衍求一數(shù)問題,舉例說,即在萊布尼茨的普遍字符和通用圖靈機的理論基礎(chǔ)上來討論,使得一節(jié)較短的算法片段能夠描述某一卦產(chǎn)生的進路。他認為大衍求一數(shù)、普遍字符和通用圖靈機可以看作是等價的,而且因此便開啟了一個從對《易經(jīng)》的數(shù)學(xué)研究到現(xiàn)代計算機和信息科學(xué)的新路徑。
【摘要】隨著時代的發(fā)展,科技的進步,虛擬仿真技術(shù)在實訓(xùn)教學(xué)中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。本論文通過闡論虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術(shù)及軟件(如Maya、Max等)、原理以及虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢,從而研究它的價值和市場經(jīng)濟效益,并探析了虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)在實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)/平臺;虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng);實訓(xùn)教學(xué)
一、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的三維建模技術(shù)及軟件研究
虛擬仿真系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在它可以讓使用者借助于專用的視、聽、觸覺等具有感知功能的設(shè)備,進入仿真系統(tǒng)制造的虛擬空間,并且還能夠與虛擬環(huán)境中的人和物體進行實時交互,從而感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對象,最終達到身臨其境的效果。它的組成主要是把計算機作為主要的部分,其次綜合利用三維圖形、多媒體、仿真等技術(shù)構(gòu)建起一個逼真的虛擬系統(tǒng)。從它的組成部分和應(yīng)用程序來看,虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)對三維圖形的利用還是十分頻繁的,因此我們應(yīng)當對其進行重點研究。虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)在工業(yè)機器人上的應(yīng)用設(shè)計主要是利用三維建模軟件,通過虛擬現(xiàn)實標準語言建立虛擬環(huán)境中的實體模型表現(xiàn)出來,最后通過描述它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系,快速、真實地顯示三維虛擬工業(yè)機器人,并為工業(yè)機器人控制系統(tǒng)提供一個研究觀察平臺。本段主要通過對虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的三維建模技術(shù)及軟件研究,來發(fā)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點和研究其未來的發(fā)展方向。
Maya軟件是美國Autodesk公司出品的世界頂級的三維動畫軟件,通過對Maya軟件的運用,能夠使虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)在一定程度上提高制作三維動畫的效率和品質(zhì),調(diào)節(jié)出仿真的角色動畫,使其得出更加真實的效果。這是因為Maya軟件不僅僅包括一般三維和視覺效果制作的功能,而且還能夠和世界上最先進的建模、數(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染、運動匹配技術(shù)相結(jié)合,使得虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)所創(chuàng)造出的畫面更加真實有立體感。
二、虛擬仿真技術(shù)在各領(lǐng)域內(nèi)的作用
隨著科技的發(fā)展,虛擬仿真技術(shù)在一些高科技等高端領(lǐng)域的地位越來越凸顯出來,地位與作用也逐漸提升。尤其是在移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與開發(fā)、手機游戲設(shè)計及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的價值更為突出。
Maya軟件是虛擬仿真技術(shù)的一種,它應(yīng)用的對象是專業(yè)的影視廣告,角色動畫,電影特技等。它能夠在工作的過程中展現(xiàn)的比較靈活,易學(xué)易用,制作出動畫的效率非常高,渲染出畫面的真實效果比較強,它對畫面中角色動作的捕捉尤為清晰,與畫面角色的綁定的聯(lián)系性也十分緊密,是虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)中一個比較不錯的系統(tǒng)軟件。MAX軟件它最開始的應(yīng)用是在電腦游戲中的動畫制作,后來又進一步的開始參與影視片的特效制作,MAX軟件還被廣泛地應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計、建筑設(shè)計、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域,也就是虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)當中。它強大的立體三維功能被新媒體、影視動畫、游戲動畫等領(lǐng)域廣泛運用。
三、虛擬仿真技術(shù)為機器智能實驗課帶來的好處
虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)代化的社會帶來了許多的方便,讓機器實驗課、項目實訓(xùn)的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)越來越豐富化。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。通過對虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用,使得上級和下級、老師和學(xué)生的客戶信息以及實訓(xùn)項目、實訓(xùn)指導(dǎo)、模擬操作、技能測評等等的信息存儲在管理信息庫中,與此同時,上級和下級或是老師和學(xué)生之間就可以通過客戶機對下級或者學(xué)生之間的實訓(xùn)進行遠程的指導(dǎo)與管理。
隨著時代的發(fā)展,科技的進步,虛擬仿真技術(shù)在在現(xiàn)代職業(yè)技能教學(xué)中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術(shù)的不斷完善和發(fā)展,將為機器智能實驗課等實訓(xùn)課程帶來更多的方便和益處。由于它能夠為人們提供一種高級的人機接口,具備交互性、想象性、沉浸性等特點,所以它主要的應(yīng)用領(lǐng)域在政府、企業(yè)、學(xué)校等這些需要實訓(xùn)學(xué)習環(huán)境的地方。
四、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢
作為一項新興的科學(xué)技術(shù),虛擬仿真技術(shù)還處在一個不斷探索前進與不斷完善的階段當中,其發(fā)展趨勢呈一個不斷上升的大幅增長的趨勢。從目前來看,雖然目前政府、教育部門、學(xué)校、教師都已經(jīng)認識到了虛擬仿真技術(shù)對于職業(yè)教育實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景,但在實際中,依然存在著許多問題亟待解決,因此虛擬仿真技術(shù)正在與教育、培訓(xùn)等領(lǐng)域不斷地相適應(yīng)和匹配。
其次,雖然目前政府、教育部門、學(xué)校、教師都已經(jīng)認識到了虛擬仿真技術(shù)對于職業(yè)教育實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景,但在實際中,依然存在著許多問題亟待解決。雖然目前政府、教育部門、學(xué)校、教師都認識到了虛擬仿真技術(shù)對于職業(yè)教育實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景,但在實際中,依然存在著許多問題亟待解決。例如:虛擬仿真技術(shù)對計算機及相關(guān)硬件的要求比較高,但是這些方面的發(fā)展不能夠滿足人們對虛擬仿真技術(shù)的需要,虛擬仿真軟件數(shù)據(jù)是一個龐大的數(shù)據(jù)庫,三維立體仿真軟件的應(yīng)用對顯卡和顯示器等也有很高的要求,也就是說,虛擬仿真系統(tǒng)對硬件的要求較高。因此需要對計算機及相關(guān)硬件的發(fā)展有一個更高的要求。最后,教學(xué)類虛擬仿真軟件的質(zhì)量還有待提高、對虛擬仿真技術(shù)的研發(fā)標準也不統(tǒng)一和對虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等,這些都是需要發(fā)展改善的地方,也是未來虛擬仿真技術(shù)發(fā)展的一個大的趨勢。
五、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的價值和市場經(jīng)濟效益
虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)作為一個高端的科技系統(tǒng),對政府、企業(yè)、學(xué)校等的發(fā)展,起到了至關(guān)重要的作用,并為其創(chuàng)造了更大的價值。同時虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展,也在打開了市場,擴大了市場份額的同時為市場創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟利益。
在市場經(jīng)濟為主導(dǎo)的今天,虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)也為市場經(jīng)濟的發(fā)展做了一定的貢獻,為市場經(jīng)濟的發(fā)展添磚加瓦,在自己發(fā)展得同時也促進了市場經(jīng)濟的發(fā)展。因此,我們應(yīng)當不斷地發(fā)展虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng),使其深入到更多的地方,讓更多的地方和人們體會到虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)為人們帶來的價值。
總結(jié)
虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的日漸完善,使得人們的生活也不斷的豐富活躍起來,政府、企業(yè)、學(xué)校等地方對其的應(yīng)用,也促進了虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展。本論文通過闡論虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術(shù)及軟件(如Maya、Max等)、原理以及虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢的研究,探討了虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的價值和市場經(jīng)濟價值,同時也為虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。
參考文獻:
[1]劉仲波 李瑞濤 《擬仿真技術(shù)在城市軌道交通工程實訓(xùn)中的應(yīng)用》 吉林大學(xué)交通學(xué)院、吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2012年第12期
根據(jù)科學(xué)研究的一般程序,第一步就是選擇科研課題。一切科學(xué)研究都是從發(fā)現(xiàn)問題和提出質(zhì)疑開始的,因此學(xué)位論文寫作和科研課題的開題都必須在這個前提下進行對科學(xué)問題的界定是科研選題的認識前提。由于科學(xué)問題是科研選題的來源和根據(jù),因此科研選題首先需要科學(xué)問題的含義以及科學(xué)問題的發(fā)生點。
人們總是在不斷地認識自然、改造自然。在此過程中,必然會發(fā)現(xiàn)各種問題,對其產(chǎn)生困惑與懷疑,進而進行科學(xué)探索,以期能加以解決的歷史。只要存在著人與自然的矛盾,就會形成科學(xué)問題,舊的問題解決不了,新的問題又在孕育之中,引導(dǎo)著科學(xué)家不斷地進行探索。人類的認識就不斷走向深入,這部歷史也會不斷地寫下去,然而,并非所有問題都可以成為科研問題,因此有必要對科學(xué)問題有一個較為清晰的認識??茖W(xué)研究的過程就是不斷提出問題,不斷解決問題的過程。研究生剛開始還不具備獨立研究的能力,參與導(dǎo)師的科研課題可以鍛煉科研能力,學(xué)到科學(xué)的研究方法,并在課題研究中提高。在總體培養(yǎng)目標方面,兩種類型的人才培養(yǎng)都應(yīng)在知識、能力、素質(zhì)諸方面協(xié)調(diào)發(fā)展,使學(xué)生系統(tǒng)地掌握智能科學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基本技能與方法,培養(yǎng)其良好的科學(xué)思維、科學(xué)實驗和初步科學(xué)研究的能力,使學(xué)生能夠具有分析問題和解決問題的能力,以及知識自我更新和不斷創(chuàng)新的能力,以適應(yīng)智能科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展。
一、科學(xué)問題的界定
科學(xué)問題是指一定時代的科學(xué)認識主體在當時的科學(xué)實踐水平和知識背景下提出的關(guān)于科學(xué)認識和科學(xué)實踐中需要解決而又未能得到解決的矛盾。它包含一定的求解目標和應(yīng)答域,但尚無確定的答案。舉個例子,老百姓見面常問的“吃了沒有”,是不能算作科學(xué)問題,因為它不是“關(guān)于科學(xué)認識和科學(xué)實踐中需解決而又尚未解決的問題”。而西方人愛問的“近來怎么樣”(How do you do)就可能是一個科學(xué)問題了――至少是一個社會科學(xué)問題。
在人們的認識中,時常會有問題出現(xiàn),可以把這些問題劃分為兩類:一類是簡單問題,一類是科學(xué)問題。前一類問題因為缺乏相關(guān)的知識背景,不能對事物的現(xiàn)象進行分析,不了解或者不知道相關(guān)知識的來龍去脈,因此這種問題還不是真正的科學(xué)問題。它們對相關(guān)學(xué)科之外的人來說可能是問題,但是對本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的人來說,可能是普通的常識。這些問題隨著人的認識的增加會迎刃而解。這里所說的問題屬于真正的科學(xué)問題?!爸挥谐鰡栴},才會驅(qū)使人們?nèi)ヌ剿?、去發(fā)現(xiàn)新的事實、去尋找產(chǎn)生問題的原因和解決問題的答案。而解決問題的結(jié)果,或者根據(jù)新事實修正以至現(xiàn)有理論(前驅(qū)理論),建立新理論(后繼理論);或者修正、排除已有經(jīng)驗事實中的錯誤,使之適應(yīng)現(xiàn)有理論;或者二者兼而有之”,科學(xué)正是在這樣不斷提出問題,又不斷解決問題過程中發(fā)展的??茖W(xué)問題的提出和解決不僅能導(dǎo)致科學(xué)知識的積累,使原有理論得到完善和發(fā)展,而且能導(dǎo)致科學(xué)的革命和新理論的建立。所以,深入分析和研究科學(xué)問題的發(fā)現(xiàn)途徑和思維方法,對于豐富和發(fā)展科學(xué)認識論和指導(dǎo)具體的科學(xué)研究具有相當?shù)囊饬x。愛因斯坦認為,提出問題往往比解決一個問題更重要。因為解決一個問題也許僅是數(shù)學(xué)上的或?qū)嶒炆系募寄芏?而提出問題,從新的角度去看舊的問題,卻需要創(chuàng)造性的想像力,它標志著科學(xué)的真正進步。
二、科學(xué)問題的來源
科學(xué)問題實質(zhì)上是經(jīng)驗與理性之間的矛盾,包含著理論與實踐、理論與事實、理論內(nèi)部或理論之間的矛盾,歸根到底是客觀矛盾在人們頭腦中的反映。因此,科學(xué)問題來自客觀世界,可歸納為以下幾個主要方面:
1.從社會實踐的需要中產(chǎn)生問題
科學(xué)實踐與科學(xué)理論的矛盾是自然科學(xué)發(fā)展的內(nèi)在的主要的矛盾,也是科學(xué)問題的主要來源。當原有的理論不能解釋新的觀察和實驗結(jié)果,甚至與新的科學(xué)事實發(fā)生沖突時,便產(chǎn)生了矛盾,也產(chǎn)生了需要探索的問題。這些問題經(jīng)過抽象與轉(zhuǎn)化,就成為科學(xué)問題。如信息技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致的新興工業(yè)發(fā)展的需要,提出了“信息高速公路”問題;由于糧食的要求,提出了雜交水稻的問題。這類應(yīng)用性問題的提出,也常常要求人們應(yīng)用基礎(chǔ)研究的發(fā)展。如因為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的需要,培育優(yōu)良品種的農(nóng)業(yè)技術(shù)研究向遺傳學(xué)提出了研究問題;從研究熱機效率到研究熱力學(xué)基礎(chǔ)理論的問題。
2.生產(chǎn)實踐
生產(chǎn)實踐是人類改造自然、解決人與自然、解決人與自然之間矛盾的最基本的實踐活動。隨著生產(chǎn)的發(fā)展會不斷地向人們提出需要探索研究并給予解決的科學(xué)技術(shù)問題,因此,生產(chǎn)實踐是科學(xué)問題產(chǎn)生的重要來源。
3.由新需求產(chǎn)生的矛盾
在社會生活中,人們的需要是多種多樣的、不斷發(fā)展的,如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會生活、醫(yī)療保健和環(huán)境保護等,都不斷提出新的需求,而當原有科學(xué)理論和技術(shù)手段不能滿足這種新的需求時,對這種矛盾的研究會使人們提出新的科學(xué)問題。
4.從已知理論與經(jīng)驗事實之間的矛盾中產(chǎn)生問題
任何科學(xué)理論都是在特定歷史條件下實踐活動的產(chǎn)物,都將隨著事物的發(fā)展與實踐的深入而進一步完善。在科學(xué)研究活動中,會不斷地出現(xiàn)新的事實當科研中發(fā)現(xiàn)某種新事實或新現(xiàn)象,而原有理論又不能解釋,甚至不能相容時,就產(chǎn)生了矛盾,使原有的理論面臨著挑戰(zhàn),或暴露出它的局限,從而產(chǎn)生出需要探討的問題。新的觀察、實驗現(xiàn)象同原有理論的矛盾。觀察、實驗是獲取事實的重要方法,也是科學(xué)問題的重要來源。當觀察和實驗中發(fā)現(xiàn)了新情況、新矛盾,而原有理論無法解釋時,這就給科學(xué)研究提出了新的問題。
三、理論內(nèi)部或理論之間的矛盾
1.科學(xué)理論內(nèi)部的邏輯矛盾中產(chǎn)生問題
科學(xué)理論的基本要求就是在邏輯上應(yīng)該是無矛盾的,一個理論如從中推出邏輯矛盾,則說明其內(nèi)部存在著需要進一步探討的問題。當一理論內(nèi)部出現(xiàn)了邏輯矛盾的時候,即當一個理論中可以推出兩個互相對立的判斷時,這個理論的基本前提中必然存在著嚴重缺陷。在科學(xué)體系中,邏輯結(jié)論和前提不能自洽,難以相互推理和論證,有時候從前提往往推導(dǎo)出和結(jié)論相悖的命題,甚至相互矛盾的命題,因而出現(xiàn)科學(xué)理論體系中的“悖論”,還有的把不成熟的假說當成科學(xué)結(jié)論,使得相關(guān)命題和結(jié)論經(jīng)不起詰難和推理??茖W(xué)理論體系中的這種矛盾和悖論凸現(xiàn)了理論自身存在的問題,這種問題又成為科學(xué)研究中的新問題,對這種問題的進一步研究不斷地完善理論體系,有時也可能引發(fā)整個科學(xué)理論體系的大震蕩或者革命性的變革。及時識別和抓住這類問題是科學(xué)理論突破的關(guān)鍵。其實,這種理論體系內(nèi)部的矛盾很可能是科學(xué)研究的很好的起點,在進行科學(xué)研究活動的時候,如果發(fā)現(xiàn)理論體系內(nèi)部不能自洽或者無法從前提推論出正確結(jié)論的時候,就應(yīng)當大膽地懷疑理論本身的嚴密性和完善性,就應(yīng)當以此為起點抓住新問題進行大膽研究,找出正確的結(jié)論或者更加合理的解釋。理論內(nèi)部邏輯矛盾的產(chǎn)生和解決是理論向縱深發(fā)展的普遍現(xiàn)象,并且往往導(dǎo)致科學(xué)認識的重大突破。
2.不同學(xué)科理論體系之間的矛盾
科學(xué)問題的產(chǎn)生不僅僅存在于本學(xué)科內(nèi)部,不同學(xué)科或者理論之間也存在著矛盾。不同的理論,往往會產(chǎn)生不同的學(xué)派、不同學(xué)術(shù)觀點的論戰(zhàn),這在科學(xué)史上屢見不鮮?,F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)縱橫交錯,枝繁葉茂,往往在學(xué)科的交叉地帶會留下或生長出一些邊緣區(qū)域。不少有遠見的科學(xué)家十分注意搜索科學(xué)中的邊緣區(qū)域,從中發(fā)現(xiàn)有意義的問題??茖W(xué)史表明,到這些邊緣區(qū)域去耕耘的科技工作往往會有意想不到的收獲,做出開拓性的工作。當代科學(xué)發(fā)展的一個趨勢即是在高度分化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)高度的綜合??茖W(xué)綜合不僅表現(xiàn)為各學(xué)科間的滲透和聯(lián)系加強了,還出現(xiàn)了許多交叉學(xué)科、橫斷學(xué)科、綜合學(xué)科,呈現(xiàn)出同學(xué)科內(nèi)分支學(xué)科間的交叉、不同學(xué)科間的交叉、科學(xué)與技術(shù)間的交叉、自然科學(xué)與社會科學(xué)間的交叉及數(shù)學(xué)向一切學(xué)科領(lǐng)域滲透等。這些學(xué)科都是在各學(xué)科領(lǐng)域的交叉點上生長起來的。恩格斯指出,19世紀在電與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系問題上,物理學(xué)家宣稱這是化學(xué)上事情,而化學(xué)家則宣稱這是物理學(xué)研究的領(lǐng)地。為此恩格斯作出預(yù)言:恰恰在這樣的接觸點上是科學(xué)的生長點,“可以期望取得最大的成果”。在科學(xué)中尚未開發(fā)的空白區(qū)或“處女地”中發(fā)掘,提出有意義的科學(xué)問題,常常會作出開創(chuàng)性的研究。這些區(qū)域也成為新的科學(xué)問題的密集區(qū)域。20世紀40年代以來大量交叉學(xué)科的建立,證明了各學(xué)科之間空白區(qū)或接觸點已成為科學(xué)問題的重要來源。
關(guān)鍵詞 中醫(yī)藥 科研實踐 課外興趣小組
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.07.023
Practicing and Considering of Medical College Computer
Science Students' Training Mode
NIE Bin
(School of Computer Science, Jiangxi University of Traditional
Chinese Medicine, Nanchang, Jiangxi 330004)
Abstract Integrate the school's practical and social needs, in a "student-centered" philosophy of education, teachers and advocacy rooted in Chinese medicine, cultivating innovative, practical, applied computer professionals, it is a feature of personnel training of Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine. This article from professional guide, teacher construction, training programs, research and practice, extra-curricular and extra-curricular interest groups contest, graduation practice to introduce the practice and thinking.
Key words Chinese medicine, scientific research practice, the extra-curricular interest groups
1 中醫(yī)藥院校計算機專業(yè)碰到的挑戰(zhàn)和機遇
信息技術(shù)發(fā)展極為迅速、應(yīng)用十分廣泛,在國內(nèi)高校本科教育中規(guī)模龐大。目前計算機相關(guān)專業(yè)有計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全、物聯(lián)網(wǎng)工程、特設(shè)專業(yè)智能科學(xué)與技術(shù)、空間信息與數(shù)字技術(shù)、電子與計算機工程等。如何培養(yǎng)出符合國家規(guī)范和質(zhì)量的大學(xué)生,成為計算機專業(yè)教育工作者和高校面臨的課題。對于中醫(yī)藥院校的計算機專業(yè),人才培養(yǎng)伴有更多挑戰(zhàn),但作為具有行業(yè)特色和應(yīng)用背景的學(xué)校,又富有難得的機遇。
2 中醫(yī)藥院校計算機專業(yè)大學(xué)生培養(yǎng)模式
2.1專業(yè)引導(dǎo)
學(xué)校非常重視學(xué)生的專業(yè)引導(dǎo),親情式關(guān)愛。在新生入學(xué)時,舉辦一次師生見面會,專業(yè)老師、成功校友、新生及新生家長代表等都積極參與,大家就學(xué)生的顧慮與期盼、專業(yè)目標、學(xué)習方法、大學(xué)規(guī)劃等方面進行友好交流。
每班都配有輔導(dǎo)員和專業(yè)班主任,既關(guān)愛生活,又注重全程專業(yè)引導(dǎo),讓學(xué)生隨時隨地都能感受家的溫暖和前行指引。
計算機專業(yè)還設(shè)有課外興趣小組――社,由學(xué)院牽頭并提供學(xué)習場所,專業(yè)老師引導(dǎo),學(xué)生自我組織及管理;分多個興趣方向小組,本著老師帶學(xué)生、老生帶新生、團隊協(xié)作、校內(nèi)外專家授課等學(xué)習方式,進一步夯實專業(yè)知識基礎(chǔ),以提高專業(yè)創(chuàng)新和動手能力為目標,以參加校內(nèi)外各級各類競賽為練手。
另外,計算機專業(yè)還有許多得天獨厚的資源,比如近年來涌現(xiàn)的成功榜樣――喬布斯、彼爾蓋茨、馬云、馬化騰等,激勵著大學(xué)生努力學(xué)習,大膽創(chuàng)造,成就未來。
2.2 師資建設(shè)
我校計算機學(xué)科以服務(wù)中醫(yī)現(xiàn)代化和客觀化為主要目標,近年來,計算機學(xué)科與中醫(yī)學(xué)科的融合越來越深入和廣泛,逐漸形成了自己的特色,特別是中醫(yī)藥信息學(xué)的建立與發(fā)展。中醫(yī)藥信息學(xué)是中醫(yī)學(xué)、中藥學(xué)與信息科學(xué)所形成的交叉學(xué)科。中醫(yī)藥信息學(xué)的內(nèi)涵是指在中醫(yī)藥研究各領(lǐng)域中信息的獲取、傳遞、加工、存儲、處理、分析、控制和輸出等諸多方面,以中醫(yī)藥學(xué)知識體系為基礎(chǔ),以中醫(yī)藥信息為研究對象,融合信息學(xué)理論、信息管理理念和信息技術(shù)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)的各種工具,研究中醫(yī)藥信息的運動規(guī)律,闡明和理解大量數(shù)據(jù)所包含的意義,發(fā)展中醫(yī)藥學(xué)理論與方法學(xué),以提高中醫(yī)藥信息獲取、轉(zhuǎn)化與共享能力,解決阻礙中醫(yī)藥學(xué)發(fā)展的瓶頸問題,從而加快信息、知識與智能轉(zhuǎn)化速度,為中醫(yī)藥學(xué)發(fā)展提供支撐。
教師扎根于中醫(yī)藥及中醫(yī)藥信息學(xué),逐步形成了四個穩(wěn)定的研究方向:醫(yī)藥信息與數(shù)據(jù)庫,醫(yī)藥數(shù)據(jù)分析挖掘,醫(yī)學(xué)圖像處理,醫(yī)療嵌入式系統(tǒng)。近年來,在與中醫(yī)學(xué)交叉融合方面,主持或參與各級各類課題30多項,經(jīng)費達200多萬元。主要研究集中在中醫(yī)證―方―劑、病證、圖像處理、舌診脈診、決策系統(tǒng)和病證推理、治療儀等,發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文30篇,申請專利和軟件著作權(quán)3項,獲科研成果獎1項。在與中藥學(xué)交叉融合方面,作為主要團隊參與了2項國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃,1項“重大新藥創(chuàng)制”科技重大專項,同時也積極主持或參與了其它級別課題。主要研究集中在中藥量―效關(guān)系,有效成份分析,中藥智能勾兌等。
2.3 培養(yǎng)方案
在培養(yǎng)方案的制定,按照《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)》等國家要求,參閱了國內(nèi)外高校計算機專業(yè)的相關(guān)信息,并充分結(jié)合本校實際和行業(yè)需求,充分討論形成。
醫(yī)藥軟件工程方向培養(yǎng)目標:系統(tǒng)掌握軟件工程領(lǐng)域基礎(chǔ)理論,具有較強工程實踐能力,能將現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域,推進醫(yī)藥行業(yè)信息化建設(shè),提升醫(yī)藥行業(yè)管理水平的高素質(zhì)應(yīng)用型專業(yè)人才。畢業(yè)生適于在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域、IT行業(yè)、行政機關(guān)、科研部門、金融機構(gòu)等各類企事業(yè)等單位從事軟件應(yīng)用與開發(fā)、科學(xué)研究、計算機教學(xué)工作,也可從事信息管理及軟件系統(tǒng)維護工作。
醫(yī)藥信息系統(tǒng)方向培養(yǎng)目標:具備計算機科學(xué)技術(shù)知識及其應(yīng)用能力,具備醫(yī)藥信息管理的知識與能力,能在各級衛(wèi)生管理機構(gòu)、醫(yī)療科研機構(gòu)、大型醫(yī)藥企業(yè)、醫(yī)藥院校、新聞出版機構(gòu)從事醫(yī)藥科技信息管理、信息服務(wù)、信息資源開發(fā)利用以及衛(wèi)生情報管理的高級專門人才。
按照培養(yǎng)目標要求,在最新版課程設(shè)置中,包括中醫(yī)藥類相關(guān)課程:概率論與醫(yī)藥統(tǒng)計、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)、中醫(yī)藥學(xué)概論、醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計與應(yīng)用、醫(yī)院信息管理系統(tǒng)、醫(yī)藥信息分析與決策、醫(yī)學(xué)圖像處理、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計與SAS編程等。
2.4 科研實踐
科研創(chuàng)新能力、動手能力等是大學(xué)生各種能力的整體顯現(xiàn)和實際運用,是大學(xué)生學(xué)習能力的最終價值體現(xiàn)。學(xué)生畢業(yè)后不論從事何種工作,其學(xué)習能力、運用知識能力、動手能力和科研創(chuàng)新能力的強弱將影響就業(yè)競爭力和今后的作為。
為貫徹執(zhí)行學(xué)校辦學(xué)思想,與時俱進地轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)模式,培養(yǎng)創(chuàng)新型實踐型和創(chuàng)業(yè)型人才,在計算機專業(yè)教學(xué)計劃中增設(shè)1門計算機科研實踐課程,在第5個學(xué)期實施。為此,還專門制定了相關(guān)管理制度,包括:計算機專業(yè)科研實踐課程教學(xué)要求、科研實踐班教學(xué)督導(dǎo)制度、關(guān)于成立科研實踐教學(xué)督導(dǎo)小組的通知、科研實踐班學(xué)生管理制度、科研實踐課程項目(立項)評審辦法、科研實踐班績效管理實施辦法、科研實踐班過程管理辦法、科研實踐班科研實踐進度安排、計算機科研實踐期初調(diào)查問卷、計算機科研實踐期終調(diào)查問卷等。
實踐內(nèi)容主要是在全校范圍內(nèi)征集的課題,同醫(yī)藥結(jié)合的課題優(yōu)先,由老師指導(dǎo)學(xué)生完成相應(yīng)的任務(wù),從而增強學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維??己藘?nèi)容包括:參加科研實踐期間表現(xiàn),軟件工程概論課程理論考試成績,文獻綜述,科研心得,作品,科研論文質(zhì)量及答辯情況等。這樣,學(xué)生按照軟件工程的要求,經(jīng)歷了一個項目開發(fā)的整個過程,從而鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識、學(xué)習了查閱文獻、加強了文檔撰寫能力、增強了團隊合作意識、提高了計算機理論聯(lián)系實際及動手完成作品的能力。
通過6年的科研實踐教學(xué),涌現(xiàn)了一批優(yōu)秀作品,如:基于Android的中醫(yī)證方藥系統(tǒng)研究、江中健康信息管理系統(tǒng)、潰瘍性結(jié)腸炎中醫(yī)臨床用藥文獻分類與數(shù)據(jù)庫建立、中醫(yī)舌象胖瘦分析器的研究等,打造了一支優(yōu)秀隊伍,培養(yǎng)的學(xué)生更加優(yōu)秀。
2.5 課外興趣小組與課外競賽
培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)及實踐能力,課外實踐是關(guān)鍵一環(huán)。為了讓學(xué)生充分利用課外時間,給學(xué)生搭建一個良好的學(xué)習平臺,計算機專業(yè)成立了課外興趣小組――楊帆社,目標是以專業(yè)學(xué)習與創(chuàng)造為主,管理上采用社團形式,人員盡量吸收全體計算機專業(yè)學(xué)生,核心團隊以有熱情、專業(yè)技術(shù)強、創(chuàng)意能力強的學(xué)生為主,采用老師帶學(xué)生、老生帶新生、團隊協(xié)作、校內(nèi)外專家授課等學(xué)習方式,以參加校內(nèi)外各級各類競賽為練手。
據(jù)不完全統(tǒng)計,該院組織學(xué)生參加中國教育機器人大賽、中國大學(xué)生計算機設(shè)計大賽、“天堰挑戰(zhàn)杯”、全國數(shù)學(xué)建模比賽、江西省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)展示活動等各級各類競賽,獲獎數(shù)量和質(zhì)量逐年上升。如圖1。
2.6 畢業(yè)實習
畢業(yè)實習是一個重要環(huán)節(jié),為了檢驗學(xué)生前期學(xué)習效果,彌合課堂理論學(xué)習與實際工作的差距,提高動手能力和增強崗位工作能力。學(xué)院有選擇地安排學(xué)生到省屬各大醫(yī)院、醫(yī)藥企業(yè)、醫(yī)藥管理單位、醫(yī)療器械企事業(yè)單位等機構(gòu)實習,煉就學(xué)生的實際工作本領(lǐng),提升學(xué)生競爭力。
3 結(jié)語
在今后的計算機專業(yè)人才培養(yǎng)過程中,應(yīng)總結(jié)現(xiàn)有成功經(jīng)驗,不斷完善培養(yǎng)體系,加強計算機專業(yè)與中醫(yī)藥融合,注重過程和質(zhì)量控制,增強學(xué)生和用人單位反饋機制,引入“互聯(lián)網(wǎng)+”等新思路新概念,加大創(chuàng)新能力培養(yǎng)。
通過上述實踐證明,結(jié)合學(xué)校實際和社會需求,本著“以學(xué)生為中心”的教育理念,倡導(dǎo)師生緊密融合中醫(yī)藥,培養(yǎng)創(chuàng)新型、實踐型、應(yīng)用型計算機專業(yè)人才,是可行有效的。今后要不斷總結(jié)現(xiàn)有成功經(jīng)驗,更新與完善培養(yǎng)體系,為人才培養(yǎng)做出更大努力。
基金項目:江西中醫(yī)藥大學(xué)教學(xué)改革項目(喬布斯創(chuàng)新精神促進計算機專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)研究2012jzjg-35)
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[關(guān)鍵詞]信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè);計算機類課程;教學(xué)模式
一、不同專業(yè)計算機課程教學(xué)的幾種模式
目前,計算機的應(yīng)用已滲透到社會的各行各業(yè),正在改變著人們傳統(tǒng)的工作、學(xué)習和生活方式,推動著社會的發(fā)展。高校的許多專業(yè)都開設(shè)了與計算機相關(guān)的課程,計算機應(yīng)用基礎(chǔ)已成為許多高校的通識平臺課程。
計算機在不同的行業(yè)有不同的應(yīng)用,不同行業(yè)對計算機的要求是不一樣的,因此,高校中對應(yīng)的不同專業(yè)對于計算機課程的教學(xué)要求也會不一樣。
我們不妨將計算機的研究和應(yīng)用簡單分為以下4種類型:①計算機學(xué)科研究和應(yīng)用類;②工程技術(shù)和工業(yè)控制中的應(yīng)用類;③信息管理中的應(yīng)用類;④其他方面的應(yīng)用類。這樣可清楚地看出不同類型的專業(yè)對計算機的不同要求。
1.計算機學(xué)科研究和應(yīng)用類的教學(xué)要求
計算機學(xué)科研究和應(yīng)用類專業(yè)有計算機科學(xué)與技術(shù)、通信工程、信息安全、智能科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等。
這類專業(yè)的特點是研究的目的和對象就是計算機本身,因此,在計算機課程教學(xué)中,會把計算機軟硬件的基本原理與結(jié)構(gòu)講得非常全面和深入,以使學(xué)生具有研究與開發(fā)計算機軟硬件的基本能力。這種類型的學(xué)生將來主要在IT行業(yè)就業(yè)。
2.工程技術(shù)和工業(yè)控制中的應(yīng)用類的教學(xué)要求
這類專業(yè)較多,如電氣工程及其自動化、電子信息工程、自動化、測控技術(shù)與儀器、土木工程中的工程管理、機械設(shè)計制造及其自動化、車輛工程、熱能與動力工程、工業(yè)工程、化學(xué)工程與工藝、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息與計算科學(xué)等專業(yè)。
這類專業(yè)研究的目的和對象各不相同,但其有兩個共性:一是為了更好地解決工程技術(shù)和工業(yè)控制中的各種問題,即屬于工程類和計算類的問題;二是其對計算機的要求主要是應(yīng)用,即應(yīng)用計算機快速解決問題。因此,在計算機課程教學(xué)中,主要是讓學(xué)生學(xué)會幾種工具軟件或計算軟件,解決工程中的問題即可,而沒有必要對計算機系統(tǒng)內(nèi)部的原理與結(jié)構(gòu)作過多過深的教學(xué)。這種類型的學(xué)生將來主要在工業(yè)制造業(yè)或一些工程類、計算類的研究所就業(yè)。
3.信息管理中的應(yīng)用類的教學(xué)要求
這類專業(yè)有電子商務(wù)、信息管理與信息系統(tǒng)、國際經(jīng)濟與貿(mào)易、行政管理等專業(yè)。
這類專業(yè)也有兩個共性:一是為了更好地解決管理和商務(wù)中的各種問題,它們屬于管理類;二是它們對計算機的要求也主要是應(yīng)用,即應(yīng)用計算機提高管理效率,減少差錯。這類專業(yè)的學(xué)生不僅要學(xué)會計算機能干什么,而且要學(xué)會如何利用計算機和網(wǎng)絡(luò)的特點,去規(guī)劃和實現(xiàn)企業(yè)管理信息化,因此,在計算機課程教學(xué)中,對計算機的各種應(yīng)用要學(xué)習比較多的內(nèi)容,特別還要將計算機的應(yīng)用與管理相結(jié)合,但仍然沒有必要對計算機軟硬件內(nèi)部的原理與結(jié)構(gòu)作過多過深的教學(xué),對這方面的知識有一般的了解就行。這種類型的學(xué)生將來主要在一些管理類或信息類的行業(yè)就業(yè)。
4.其他方面的應(yīng)用類的教學(xué)要求
計算機還可在教育、醫(yī)療、數(shù)字多媒體及其他生活方面應(yīng)用,相關(guān)學(xué)校也開設(shè)了相關(guān)專業(yè),如數(shù)字媒體技術(shù)等專業(yè)不僅要求學(xué)生具備基本的藝術(shù)素養(yǎng),還要有扎實的計算機基礎(chǔ)知識。
這類專業(yè)的計算機課程教學(xué)主要就是講授計算機在一些專門領(lǐng)域的工具軟件的應(yīng)用,如利用計算機進行動畫設(shè)計等。
綜上所述,不同類型的專業(yè)和領(lǐng)域?qū)τ嬎銠C的應(yīng)用和要求有很大的差別,學(xué)科所跨的領(lǐng)域也比較寬,不可能也不應(yīng)該采用統(tǒng)一的教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容,甚至名稱類似的課程可能由于專業(yè)特點不一樣,教學(xué)的內(nèi)容的側(cè)重點也應(yīng)不一樣。所以,一個學(xué)校不同專業(yè)的計算機類課程完全靠一個計算機系或計算機學(xué)院來統(tǒng)一開設(shè),是不科學(xué)的,也是不切合實際的。只有每個專業(yè)根據(jù)本專業(yè)的特點和要求,進行計算機教學(xué)模式和內(nèi)容的研究,開設(shè)適合本專業(yè)的計算機課程,才能將專業(yè)特色體現(xiàn)出來,才能將專業(yè)建設(shè)得更好。
二、信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)計算機課程的教學(xué)模式
1.信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)計算機類課程特點
信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)既不同于計算機專業(yè),也有別于管理專業(yè),更不是計算機專業(yè)與管理專業(yè)的大拼盤,而是基于現(xiàn)代管理理論,借助先進的計算機工具進行信息管理和信息處理的學(xué)科。
信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)是信息科學(xué)、管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、計算機科學(xué)等眾多學(xué)科交叉的一個專業(yè)。在該專業(yè)中計算機類課程是培養(yǎng)學(xué)生計算機素養(yǎng)和技能、支撐管理信息化的重要基礎(chǔ),其在課程設(shè)置中占有相當?shù)谋戎兀虼?,?gòu)建適時、科學(xué)、合理的計算機類課程教學(xué)體系是本專業(yè)課程體系建設(shè)的核心內(nèi)容之一。
信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的多學(xué)科交叉特點,決定了該專業(yè)的發(fā)展方向和人才培養(yǎng)的模式與特征,即以管理為基礎(chǔ),以信息科學(xué)為支撐,以信息技術(shù)為手段,管理與技術(shù)并重,培養(yǎng)以應(yīng)用為目標,管理、信息技術(shù)相融合的技術(shù)型管理人才。這一方向和目標要求在教學(xué)中以計算機作為工具,注重將信息技術(shù)與管理的融合,樹立“技術(shù)進步促進管理理念的發(fā)展,管理理念通過技術(shù)實現(xiàn)”的思想,讓學(xué)生獲得信息化管理與決策的專業(yè)技能。
2.信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)計算機課程教學(xué)中存在的問題
目前,我國各高校在信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的培養(yǎng)方向上主要有信息技術(shù)導(dǎo)向型、管理導(dǎo)向型、信息資源導(dǎo)向型和公共管理導(dǎo)向型4種模式,這些模式雖各有自身特點和優(yōu)勢,但無論何種模式,其課程體系的共同特點都是計算機類課程占有相當大的比重,且計算機類課程與管理類課程分界明顯,不能充分體現(xiàn)計算機技術(shù)與管理思想的融合與及本專業(yè)對人才培養(yǎng)的特色需要。
3.信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)計算機課程的教學(xué)模式
信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)學(xué)習的目標是通過信息技術(shù)在管理中的應(yīng)用,提高加強管理的水平,解決管理中存在的問題,進而提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。
信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)應(yīng)該以培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型人才為目標,培養(yǎng)具有信息分析能力與企業(yè)管理創(chuàng)新的知識,具有駕馭信息資源知識與能力的新型管理人才。
應(yīng)用型人才是指學(xué)生能夠在某一領(lǐng)域內(nèi)將與其有關(guān)的專業(yè)理論知識具體地運用到實踐中去,成為理論指導(dǎo)實踐、改造客觀世界的高級技術(shù)工作者。其不同于研究型和學(xué)術(shù)型人才,也不同于職業(yè)技術(shù)學(xué)校培養(yǎng)出來的技工。應(yīng)用型人才的培養(yǎng)是在基本理論知識學(xué)習的基礎(chǔ)上,側(cè)重于對學(xué)生應(yīng)用專業(yè)理論知識指導(dǎo)實踐工作能力的培養(yǎng)。
在計算機課程的教學(xué)中,沒有必要對計算機系統(tǒng)內(nèi)部各個組件的原理、結(jié)構(gòu)及工作過程作過多過深的介紹,而是應(yīng)該把計算機應(yīng)用能力的培養(yǎng)放在首位,把計算機同管理知識有機地結(jié)合起來,應(yīng)以計算機如何為管理服務(wù)或管理中如何應(yīng)用計算機為主要宗旨,將管理信息系統(tǒng)的實用程序和案例貫穿其中。
將計算機技術(shù)和管理進行有機的結(jié)合,構(gòu)成信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)教育和教學(xué)的核心內(nèi)容,體現(xiàn)了信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的內(nèi)在規(guī)律性,使其區(qū)別于其他專業(yè)。
4.信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)計算機課程教學(xué)的幾個要點
(1)多用案例教學(xué)。通過案例教學(xué),可以讓學(xué)生感到所學(xué)知識的實際用途以及如何應(yīng)用所學(xué)知識去解決管理中的實際問題,還可以達到幫他們進行復(fù)習的效果。
(2)多用實例或多媒體演示。對于一些難點,或不好理解的知識,老師應(yīng)多舉一些實際例子或現(xiàn)場操作加以輔助說明,如有可能,應(yīng)利用一些多媒體手段(如動畫、電影片段)進行演示,以達到事半功倍的效果。
(3)多做課程設(shè)計。有條件的課程可打破傳統(tǒng)的作業(yè)模式,將做習題改成做課程設(shè)計,課程設(shè)計的內(nèi)容應(yīng)盡量來源于實際工作中,通過做課程設(shè)計可提高學(xué)生應(yīng)用知識的能力,達到理論聯(lián)系實際,鞏固學(xué)習效果的目的。
(4)不斷完善實踐體系。各高校對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)應(yīng)通過課程實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)實習和畢業(yè)設(shè)計等有步驟、分階段地來完成。這里每個階段的內(nèi)容設(shè)計,都必須和計算機在管理中的應(yīng)用相關(guān)聯(lián),如管理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)、信息化調(diào)研與咨詢、網(wǎng)站設(shè)計、軟件項目外包等。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是能否實現(xiàn)信息管理應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標的關(guān)鍵。
(5)靈活的考試方式。為了提高學(xué)生的實際工作能力,有條件的課程可打破一次考試定成績的考核方法,實現(xiàn)考試多樣化,采用筆試、口試、操作演示、開卷、閉卷、小論文、項目規(guī)劃、項目設(shè)計或開發(fā)、答辯等形式全面考核學(xué)生整體水平。
中圖分類號:G642
摘要:針對地方二本高校在培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才所面臨的一系列問題,以懷化學(xué)院為例,重點對人才培養(yǎng)模式與方案設(shè)計、課程規(guī)劃與考核、與其他計算機類專業(yè)關(guān)系以及學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)等方面所涉及的問題進行探討,結(jié)合人才培養(yǎng)過程中遇到的實際問題,給出相應(yīng)的探索性意見和可能的解決方法。
關(guān)鍵詞:地方二本高校;網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè);應(yīng)用型人才;人才培養(yǎng)模式
0 引 言
隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展,以及社會各行業(yè)對計算機相關(guān)技術(shù)的日益依賴,計算機類人才需求呈專門化、交叉化趨勢發(fā)展,特別是隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)平臺的各行業(yè)應(yīng)用需求迅速蔓延。目前,社會對計算機相關(guān)技術(shù)的需求主要表現(xiàn)在:計算機硬件、計算機軟件、系統(tǒng)工程、網(wǎng)絡(luò)通信和計算機安全等領(lǐng)域。因此,在計算機類人才培養(yǎng)方面,其專業(yè)劃分越來越細化,根據(jù)《教育部2014年高考普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》,普通高校本科專業(yè)分為基本專業(yè)和特設(shè)專業(yè)兩大類,其中計算機類基本專業(yè)包括計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全、物聯(lián)網(wǎng)工程和數(shù)字媒體技術(shù)6個專業(yè);而計算機類特設(shè)專業(yè)包括智能科學(xué)與技術(shù)、空間信息與數(shù)字技術(shù)、電子與計算機工程3個專業(yè)。計算機類專業(yè)的日益細化,表明社會對計算機類人才的需求越來越廣,要求越來越專門化。
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)需求背景可追溯到20世紀90年代計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的社會需求,同時,高校在培養(yǎng)人才上也有意識的把網(wǎng)絡(luò)工程方向作為計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一個專業(yè)方向課程,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習網(wǎng)絡(luò)工程領(lǐng)域方面的知識。1998年網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)被國家教育部列入本科專業(yè)目錄,開始招收該專業(yè)的本科學(xué)生。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)旨在培養(yǎng)掌握網(wǎng)絡(luò)工程的基本理論與方法、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信等知識,能運用所學(xué)知識與技能去分析和解決網(wǎng)絡(luò)工程實際問題,可在信息產(chǎn)業(yè)以及其他各行業(yè)部門從事各類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和計算機通信系統(tǒng)研究、教學(xué)、設(shè)計和開發(fā)等工作的高級科技人才。根據(jù)中國教育在線網(wǎng)站《全國高校信息綜合查詢系統(tǒng)》,2014年我國已有258所普通本科院校(不包括獨立學(xué)院、高職高專等院校)開設(shè)網(wǎng)絡(luò)工程本科專業(yè),開設(shè)該專業(yè)排名前三的省份分別是廣東(20)、湖南(17)和河南(17).10所以上的高校有13個省份,985或211高等院校有34所。從網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在全國的分布情況來看,其主要分布在華中、華南和華東地區(qū),由此表明該專業(yè)的開設(shè)符合區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展對該類人才的需求趨勢。
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)是在計算機科學(xué)與技術(shù)、通信工程等專業(yè)交叉、融合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新專業(yè),其實用性強,服務(wù)面廣,未來發(fā)展空間大,但對于網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式一直是全國各類高校關(guān)注的重點和討論的熱點。不同院校針對本校培養(yǎng)人才的目標和方向制定了不同的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案。對于985或211高等院校,其網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)類型考慮較廣,文獻[4]提出把網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)培養(yǎng)的人才分為3個層次:科研型、工程型和應(yīng)用型,該培養(yǎng)模式較適合于具有學(xué)術(shù)性研究的985或211高等院校。從目前各類高校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)設(shè)置分布來看,近半高校為二本類地方性本科院校,此外還有獨立學(xué)院、高職高專等各類院校160多所。對于非985或211院校,在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)上多趨于面向社會需求的網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用技能型人才的培養(yǎng)。
1 人才培養(yǎng)面臨的主要問題
2014年4月,教育部副部長魯昕在《產(chǎn)教融合發(fā)展戰(zhàn)略國際論壇》表示:鼓勵地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展,同時在今后新設(shè)本科學(xué)校和更名大學(xué)時要明確應(yīng)用技術(shù)型高校的辦學(xué)定位。從國家層面上看,地方本科院校向應(yīng)用技術(shù)型高校轉(zhuǎn)型是未來發(fā)展的必然趨勢,國家已經(jīng)提出采取多項措施并舉,力促地方本科院校轉(zhuǎn)型。作為地方二本類高校,如何培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)應(yīng)用型人才是我們現(xiàn)在亟待需要考慮的重要問題。盡管現(xiàn)在很多高校已經(jīng)就網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式展開了廣泛的討論與實踐,但目前一些重要的問題仍然十分棘手,其主要體現(xiàn)在以下問題。
(1)網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式與培養(yǎng)方案設(shè)計問題。
(2)理論教學(xué)與實踐教學(xué)的合理安排與考量問題。
(3)與其他計算機類專業(yè)的區(qū)別及關(guān)聯(lián)性問題。
(4)以就業(yè)為驅(qū)動的學(xué)生基本能力培養(yǎng)問題。
(5)以創(chuàng)新為目標的學(xué)生綜合能力培養(yǎng)問題。
這些問題是地方二本類高校在培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)應(yīng)用型人才時所面臨的重要問題,只有這些問題得到了解決,才有可能培養(yǎng)出具有特色的網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才。
2 人才培養(yǎng)模式與方案設(shè)計
人才培養(yǎng)模式與人才培養(yǎng)方案的設(shè)計既能體現(xiàn)出一個專業(yè)設(shè)置的好與壞,也能表現(xiàn)出一個專業(yè)的辦學(xué)特色。合理的人才培養(yǎng)模式與方案設(shè)計是培養(yǎng)符合社會特定人才需求的根本與基礎(chǔ),也是成功發(fā)展該專業(yè)的重要基石。人才培養(yǎng)模式與人才培養(yǎng)方案相輔相成,在合理的人才培養(yǎng)模式下設(shè)計符合社會實際需求的人才培養(yǎng)方案,才有可能培養(yǎng)出優(yōu)秀的應(yīng)用型人才。在人才培養(yǎng)模式上既要考慮內(nèi)部的人才培養(yǎng)模式改革,又要考慮外部的社會需求驅(qū)動。各高等院校根據(jù)其人才培養(yǎng)目標不同,人才培養(yǎng)模式也各不相同,特別是地方二本類應(yīng)用型院校人才培養(yǎng)多定位為培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)類人才。2007年,懷化學(xué)院提出“三位一體”應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式,著重強調(diào)對學(xué)生的公共能力培養(yǎng)、專業(yè)能力培養(yǎng)和發(fā)展能力培養(yǎng);同時在這種人才培養(yǎng)大框架下,為適應(yīng)社會需求,網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)首先在懷化學(xué)院提出“3+1”、“2+2”的人才培養(yǎng)模式,并取得了較好的成效。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)強調(diào)對應(yīng)用型人才的培養(yǎng),其人才培養(yǎng)模式與方案的設(shè)計顯得尤為重要。
針對懷化學(xué)院近5年來在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)情況和經(jīng)驗,在人才培養(yǎng)模式和方案設(shè)計上還有待進一步探討與深入,主要表現(xiàn)在以下兩個方面。
(1)從以往的人才培養(yǎng)方案修訂經(jīng)驗方面,應(yīng)把眼光放得更遠,從更長遠規(guī)劃著手,高度凝練專業(yè)方向,注重學(xué)生能力培養(yǎng),面向社會需求形成一套符合該專業(yè)發(fā)展的人才培養(yǎng)模式和機制,如5年一規(guī)劃和兩年一微調(diào)。一方面有利于學(xué)生在較為穩(wěn)定的、良好的學(xué)習環(huán)境中成長;另一方面有利于教學(xué)與管理人員從中更好地發(fā)現(xiàn)、總結(jié)優(yōu)點和不足,為今后制定更為成熟的人才培養(yǎng)模式與方案提供寶貴經(jīng)驗。
(2)從人才培養(yǎng)途徑方面,進一步拓寬學(xué)生的學(xué)習視野,通過入學(xué)教育、課程見習、專業(yè)見習、專業(yè)實習等途徑,增強學(xué)生對專業(yè)的感性認識,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習與創(chuàng)新意識,制定出一種“穩(wěn)基礎(chǔ)、重實踐”的人才培養(yǎng)模式與方案。
3 課程規(guī)劃與考核
專業(yè)課程規(guī)劃與考核是我們?yōu)樯鐣囵B(yǎng)合適人才的重要組成部分。社會需要什么樣的人才,我們在最初申報專業(yè)時就應(yīng)該做充分的調(diào)研,了解該專業(yè)的社會需求以及對社會的推動作用。作為地方二本類高校,我們在培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才時,要以本地為中心,向周邊地帶輻射,培養(yǎng)適合以本地為中心的專門化網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才,促進本地及周邊地帶的科技、文化和經(jīng)濟發(fā)展。在課程規(guī)劃設(shè)置上,懷化學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程已做過多次修改,公共能力培養(yǎng)和專業(yè)能力培養(yǎng)兩個模塊比較穩(wěn)定,但主要體現(xiàn)在發(fā)展能力培養(yǎng)模塊。針對社會對網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才需求的側(cè)重點不同,我們需要培養(yǎng)滿足社會所需的特定類型人才,如網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃型、信息安全型和網(wǎng)絡(luò)管理型人才,這也正是發(fā)展能力培養(yǎng)模塊所存在的必然性。在課程考核方面,為適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標,我們將課程考核分為3種模式,考試、考查和認證,對于理論性較強的課程采用考試方式;對于偏重實踐實訓(xùn)性的實用性課程采用考查方式;而對于一些培訓(xùn)類課程或行業(yè)類技術(shù)采用認證方式。
近年來,我們在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程規(guī)劃與考核上做過許多嘗試性工作,并取得了較好的成效,從學(xué)習效果和知識掌握上看,得到了學(xué)生較好的反饋信息,但目前還面臨一些問題。
(1)對一些實踐性較強的課程,要通過多種途徑引進一些雙師型教師,或者通過校企合作方式將行業(yè)內(nèi)具有豐富實踐經(jīng)驗的工程師等技術(shù)人員請進學(xué)校,增強學(xué)生的實際動手能力。
(2)甄選專業(yè)課程,避免出現(xiàn)課程之間內(nèi)容重疊或模糊現(xiàn)象、課程內(nèi)容過于陳舊現(xiàn)象、課程體系設(shè)置不嚴謹現(xiàn)象等;在課程規(guī)劃與設(shè)置時,往往因為教師參與過少、調(diào)研時間倉促、探討不夠深入等原因,出現(xiàn)專業(yè)課程設(shè)置不合理的現(xiàn)象。
(3)考核方式應(yīng)該采取多樣化,考試可通過紙質(zhì)方式進行,也可采用無紙化途徑進行,充分利用計算機和互聯(lián)網(wǎng)資源,開發(fā)在線考試系統(tǒng)來實現(xiàn)無紙化考試;而對于課程考查,可以通過多種途徑進行,比如開卷考試、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)程序或小型應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、撰寫論文和調(diào)查報告等,通過多種考核方式,充分發(fā)揮學(xué)生的優(yōu)勢。
4 與其他計算機類專業(yè)的關(guān)系
目前教育部公布的計算機類本科專業(yè)共9個,其中對于計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程4個專業(yè),有關(guān)部門不限制開設(shè)這些專業(yè)的院校類型,且特別受到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的地方二本類院校的青睞。地方二本類應(yīng)用型院校對于這些專業(yè)在人才培養(yǎng)定位和課程體系設(shè)置方面還存在一定的模糊性。在人才培養(yǎng)研討會上,如何把這些專業(yè)清晰地區(qū)分開,如何設(shè)置不同專業(yè)相關(guān)課程,如何培養(yǎng)與該專業(yè)一致的應(yīng)用型人才,如何突出它們各自的優(yōu)勢,這些問題通常會成為大家討論的焦點。近幾年來,由于很多考生不能清晰了解各專業(yè)的主要區(qū)別,在招生過程中很多學(xué)生通常會選擇傳統(tǒng)的計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè),懷化學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)2009-2013年實際招收到的人數(shù)分別為:81、50、61、43和50,招生情況不容樂觀。因此,如何區(qū)別網(wǎng)絡(luò)r程專業(yè)與其他計算機類專業(yè),以及把握它們之間的內(nèi)在關(guān)系是我們當前必須要解決的重要問題。
對于地方二本類院校,針對學(xué)校對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求以及在師資力量上所表現(xiàn)的薄弱性,在考慮計算機類各專業(yè)的關(guān)系時,既要抓住它們的共性,又要嚴格區(qū)分它們的不同點,認真規(guī)劃各專業(yè)的課程體系,明確學(xué)生未來的就業(yè)去向,符合社會對各類人才的具體需求,建議如下。
(1)高度凝練不同專業(yè)的共同課程。目前懷化學(xué)院有3個計算機類專業(yè),計算機科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程和軟件工程,在公共能力培養(yǎng)和專業(yè)能力培養(yǎng)這兩個模塊中,可以考慮設(shè)置這3個專業(yè)具有共性的一些專業(yè)基礎(chǔ)課程。盡管這3個專業(yè)的人才培養(yǎng)目標不同,但它們都具有相同的專業(yè)理論基礎(chǔ),均可設(shè)置相同的專業(yè)基礎(chǔ)課程并特別適合在地方二本類院校實施。一方面可以避免培養(yǎng)出畸形人才,比如在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)原培養(yǎng)方案中沒有考慮算法設(shè)計與分析、軟件工程等核心課程;另一方面可以充分合理地利用有限的師資力量。
(2)突出各專業(yè)在發(fā)展能力培養(yǎng)模塊上對專業(yè)方向課程群的設(shè)置。對于網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè),在專業(yè)方向課程群上要形成一種體系,既要考慮與計算機類相關(guān)的理論課程,又要考慮與網(wǎng)絡(luò)通信類相關(guān)的理論課程,同時,也要考慮面向社會需求的網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃或網(wǎng)絡(luò)安全等方向課程設(shè)置,還要避免在方向課程設(shè)置上與其他專業(yè)的重疊性。我們的最終目標是不僅要培養(yǎng)面向社會需求的網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才,而且也要注重拓寬學(xué)生未來的發(fā)展方向。
5 學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)
網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)是一門應(yīng)用性很強的專業(yè),其強調(diào)對應(yīng)用型人才的培養(yǎng),這也是許多地方二本類院校開設(shè)該專業(yè)的根本原因。因此,要培養(yǎng)適合社會需求的網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才,就要以就業(yè)為驅(qū)動培養(yǎng)學(xué)生的基本能力、以創(chuàng)新為目標培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。從懷化學(xué)院已畢業(yè)的兩屆網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生就業(yè)情況看,大部分學(xué)生選擇去IT企業(yè)、小部分學(xué)生選擇對口事業(yè)單位、另有少量學(xué)生選擇公務(wù)員或讀研,就業(yè)情況較為樂觀,這表明我們的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的前期探索工作得到了社會的初步肯定。但我們在學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)工作上還有待進一步深入探討,主要體現(xiàn)在3個方面:①以就業(yè)為驅(qū)動,加強實踐性課程教學(xué),提升學(xué)生的基本操作能力。盡管我們在教學(xué)計劃中增加了大量實驗課時,課時數(shù)已經(jīng)達到教學(xué)計劃總課時的25%,但很多實驗等實踐性項目較為陳舊,有的項目與課程理論知識點脫節(jié),有的項目沒有結(jié)合最新技術(shù)或?qū)嶋H工程應(yīng)用,因此項目設(shè)計不僅要結(jié)合理論知識點,而且還要結(jié)合前沿技術(shù)和學(xué)生可能的就業(yè)需求等因素。②以創(chuàng)新為目標,重視學(xué)生課程設(shè)計、項目實訓(xùn)、學(xué)科競賽、專業(yè)培訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計,提升學(xué)生的綜合實踐能力。目前,在創(chuàng)新環(huán)節(jié)上面臨的問題是相當一部分學(xué)生熱情不高,沒有被引起足夠重視,特別是課程設(shè)計和項目實訓(xùn)環(huán)節(jié)。因此,我們需要通過一系列有效措施對學(xué)生積極引導(dǎo)、有效監(jiān)管,為學(xué)生營造一種良好的學(xué)習氛圍,激發(fā)學(xué)生興趣,增強綜合實踐能力。③加大校企合作力度,為學(xué)生進入對口企業(yè)參加培訓(xùn)或頂崗實習提供更寬的途徑。我們已經(jīng)在校企合作方面做了階段性工作,前期工作爭取每位大四學(xué)生能在相關(guān)計算機企業(yè)進行技術(shù)培訓(xùn)或頂崗實習,通過校企合作提升了學(xué)生專業(yè)實踐能力,并且大部分學(xué)生能夠找到比較稱心的工作。在下一階段,我們希望為該專業(yè)學(xué)生找到更多與專業(yè)對口的企業(yè)從事專業(yè)培訓(xùn)和頂崗實習,一方面進一步強化該專業(yè)學(xué)生的專業(yè)綜合技能,另一方面更加明確該專業(yè)學(xué)生的就業(yè)方向,為社會培養(yǎng)有特色的網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用型人才。