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篇（1）

0 引言

1989年，ACM攻關組提交了著名的“計算作為一門學科”報告，報告認為，“計算機導論”課程要培養學生面向科學的思維能力，是學生領會學科的力量，以及從事本學科工作的價值所在[1]。2001年，CC2001將計算機學科劃分為計算機科學、計算機工程、軟件工程、信息工程、信息技術五個分支[2]。2005年，CC2005進一步指出，該課程的關鍵是課程的結構設計問題，ACM和IEEE-CS分別為這五個分支學科設計了相對獨立的課程體系，要求“計算機導論”課程應該以面向計算學科的思維能力，即計算思維能力的培養為核心，為學生的大學課程打好基礎[3]。2002年中國計算機學會教育委員會和全國高等學校計算機教育研究會推出了《中國計算機科學與技術學科教程2002》（China Computing Curricula 2002，簡稱CCC2002），闡明了計算機科學與技術學科的教育思想，對學科的定義、學科方法論、學科知識體系和內容、教學計劃制定以及課程組織方法、畢業生應具備的能力等方面做了系統全面設計，并將計算機科學與技術學科的知識體系結構組織成知識領域、知識單元和知識點三個層次，其中知識領域是知識體系結構的最高層次，共14個領域，下設132個知識單元[4]。

目前，我國國內的學科分支及課程體系一直沿用CC2005和CCC2002，“計算機導論”設計5個知識領域，涵蓋12個核心知識單元，分別是信息技術史、程序設計語言概論、軟件工具和環境、語言翻譯簡介、人機交互基礎、軟件演化、通信與網絡、信息技術的社會環境、職業責任和道德責任、基于計算機的系統的風險和責任、知識產權、隱私權和公民自由。

“計算機導論”是一門計算機專業的引導性課程，開設在學生第一學年的第一個學期。本課程教學目標是：通過本課程學習，要求學生了解計算機科學的基本概念、計算機系統的組成、數據表示方法學和數據加工表示方法等，最終對本專業各個學科的核心內容、各個學科的關聯有全面、概要的認識，為后續的專業學習奠定入門的基礎。同時，“計算機導論”該課程也是一次對學生具體而詳盡的專業思想教育，對學生的專業學習具有啟蒙作用。因此，依托學科課程體系，對《計算機導論》課程進行改革，優化課程內容、打造精英團隊、改進教學方法，培養學生計算思維和實踐能力非常重要。

1 課程教學存在的問題

從計算機學科體系發展背景、計算機導論課程大綱設計、計算機專業的計算機導論實際教學效果等方面分析，計算機導論課程建設主要存在以下問題。

1.1 課程意義認識不足

隨著中學階段信息技術課程的普及，學生對網絡資源獲取日益增多的社會環境下，一些學生和教師對“計算機導論”課程的地位認識不足。學生將“計算機導論”課程與“計算機應用基礎”課程混為一談，在教學管理過程中，學生對大量的專業名詞感覺枯燥，理解困難，學生的學習積極性不高，處于被動接受狀態，缺乏自主學習和創新意識。學生學完后感覺不到這門課程的意義，沒有起到為后續課程打基礎的作用。

1.2 教師對計算機導論課程內容理解不夠，教學內容簡單化

“計算機導論”課程信息量大，教師很難做到每個章節分配合理，重難點掌握恰當，沒有潛移默化的培養學生的學習思維，不能很好地幫助學生系統的認識計算機學科體系結構。教師在面臨繁多的學科體系要求下，很難貫徹執行計算機學科體系的核心思想，在教學內容上只是對核心內容進行簡化和壓縮，生搬硬套教學大綱，完成基本的教學要求。

1.3 教學方式陳舊

在信息化高速發展的環境下，學生習慣了依賴網絡、依賴手機電腦，這時，教師還采用傳統的教學方法，只是簡單的將黑板的“人灌”簡單的改成了PPT的“電灌”，學生還是被動地接受，課堂氣氛沉悶，學生沒有激情，教學效果不理想。

2 課程改革的思路

2.1 依托學科課程體系，以培養學生計算思維為向導構建課程的教學大綱

計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動?；谟嬎闼季S的教學，是指通過建立一種合適的體系，以培養創新型人才為目標，激勵、引導和幫助學生主動發現問題、分析問題和解決問題。在課程教學是以教師為主導、學生為主體的“探究”過程，在教學過程中運用計算思維的方法獲取知識、訓練技能、培養能力、發展個性[5]。

2006年3月，美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授在美國計算機權威期刊Communications of the ACM雜志上給出，并定義的計算思維（Computational Thinking）。周教授認為：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。2008年6月，ACM在網上公布的對CS2001（CC2001）進行中期審查的報告（CS2001 Interim Review）（草案），開始將美國卡內基?梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授倡導的“計算思維”與“計算機導論”課程綁定在一起，并明確要求該課程講授計算思維的本質。根據ACM和IEEE-CS的要求，“計算機導論”課程應該以面向計算學科的思維能力，即計算思維能力的培養為核心，為學生將來的大學課程打好基礎[6]。

“計算機導論”在課程大綱設計中，依托學科課程體系，以培養學生計算思維為向導，力求以嚴密的方式將學生引入計算學科各個富有挑戰性的領域之中，為學生正確認知計算學科提供方法，為學生今后深入學習計算機的課程做鋪墊。下面列出“計算機導論”課程教學大綱。如表1所示。

如表1所述，“計算機導論”課程的課程大綱中包含了學科的宏大視野和學科各分支領域具有的共性的核心概念、數學方法、系統科學方法、社會與問題，要求學生理解計算思維，認識學科形態，培養專業基礎素質。課程大綱體現了在不斷地提出問題、解決問題的過程中，加強學生運用計算思維進行問題求解能力的訓練以及邏輯思維能力的培養，結合專業特色，將計算思維應用到各個專業問題的解決方法中去。

2.2 教學內容模塊化，以培養學生實踐能力為目的改變教學表現形式

依據3.1中構建的課程大綱，將“計算機導論”的所有教學內容分模塊以不同的課堂形式表現。下面列出分模塊的“計算機導論”教學內容及教學表現形式。如表2所示。

2.3 打造可持續發展、創新型的教學團隊

“計算機導論”需要解決的主要問題是讓學生了解學科發展歷史，學科最新發展方向，職業基本行為規范和學科所要學習的內容，因此需要教師能夠融會貫通的對“計算機導論”所設計的計算機學科知識進行系統的講解，并能夠跟蹤學科的科研動態，了解目前的重大科研成果，通過對前沿科學內容的講解，開拓學生的視野。因此，“計算機導論”教師團隊的教師必須教學經驗豐富，“計算機導論”中所涉及的知識映射的單門課程需要有循環教學2-3遍的教學經驗，能夠非常清楚后續各課程之間的銜接關系，準確地把握各類課程的引導性內容和重要性內容，在教學過程中潛移默化的培養學生的計算思維能力。

教學團隊由教學經驗豐富的教學型專業人員擔任課程負責人，以中、青年骨干教師為主體，形成由教授、副教授、講師、助教組成梯次合理的隊伍。教學團隊中有教學效果優秀、教學經驗豐富的名師。

課程負責人熟悉各個教學環節教育改革趨勢，能夠協調和凝聚團隊成員的力量，實現優勢互補，指導團隊成員在課程建設、教材建設、教學內容、教學方法和手段或實驗、實踐教學等方面的教育教學改革中取得成果。

“計算機導論”教師團隊的教師要求掌握各種課堂技巧，根據不同的章節內容特色，靈活運用各種教學方法，用通俗易懂的語言描述繁雜的專業內容，調動課堂氛圍，激發學生學習“計算機導論”的興趣，讓學生正確認識本門課程的重要性。

教學團隊成員要求具有創新性思維，在間教學過程中進行專業學術探討與論爭、教學方法交流、教學經驗溝通等，產生教學實踐改革的創新思考，并在教學實踐中逐漸實施，形成通過教學團隊成員的創新精神來促進課程發展和培養具有創新意識教師的良性循環。

2.4 合理利用網絡資源，創造交互式課堂

根據上文所描述的模塊化的教學內容和教學形式，在課堂教學過程中，以學生為中心，采用理論、實踐（2：1）的形式組織課堂教學。理論課堂以講解基本理論知識為重點，幫助學生運用學科數學思想梳清整個學科脈絡，建立系統化的認知模型。實踐課堂以“任務驅動”的形式組織教學，以團隊小組的形式進行考核。課堂教學方式是：①教師引導組長運用關注點的計算思維指導組內的分工，將一個復雜的題目演變成一系列的子模塊；②各組員定期交流各自完成的情況，對于過程中遇到的問題；③教師引導學生運用計算思維的方法進行抽象、分析；④通過網絡等各種途徑進行自主檢索、探究、思考、討論；⑤最終形成問題的求解思路；⑥在學生完成任務后，教師引導學生進行知識的歸納和總結，并演示、講解和答辯相結合進行總結評價，加深學生對知識體系的理解。通過這種課堂組織方式，激發學生的求知欲，改變學生由被動學習為主動獲取知識，提高學生的學習主動性。

隨著互聯網的普及和學生對計算機技術的應用，學生可以通過互聯網去使用優質的教育資源，不再單純地依賴授課老師去教授知識。而課堂和老師的角色則發生了變化。老師更多的責任是去理解學生的問題和引導學生去運用知識。1/3的時間課程教學中，除去需要用實驗驗證計算機學科中的一些核心概念和學科形態外，如：計算機的體系結構在最新的計算機產品中的應用問題，第三次數學危機，職業道德，計算機未來的形態等問題均可以采用“任務驅動”的形式授課。學生需要課前根據老師布置的范圍了解和學習相關的知識，形成小組總結性文字，老師需要根據學生的實際水平和課前學習效果組織課堂討論，引導學生計算思維的方式構建學科脈絡，拓展學科視野。

理論教學與任務驅動實踐教學有機結合，充分調動了學生的學習積極性，促進了學對知識的理解，訓練了學生的計算思維，培養了學生的創造力。

3 小結

論文通過對“計算機導論”課程的課程大綱梳理、教學團隊建設、教學方法改革，在當前“計算機導論”教學中注入了新的思路，體現了以培養學生實踐能力的教育思想。

【參考文獻】

[1]Denning P J， et al. Computing as a discipline. Communications of the ACM， 1989，32（1）[J].

[2]ACM/IEEE Curriculum 2001 Task Force. Computing Curricula 2001， Computer Science. IEEE Computer Society Press and ACM Press，2001[J].

[3]The Join Task Force. Computing Curricula 2005. The Overview Report. A cooperative project of ACM， AIS， and IEEE-CS. Sept 2005[J].

篇（2）

伊利諾伊大學香檳分校是“十大”盟校（The Big Ten）之一，建立于1867年，一直是全美最優秀的大學之一，理工科在“十大”中更是排名第一。該大學排名全美前10名的研究生專業有物理學、化學、計算機科學、心理學、教育學、工程學、會計學、大眾傳播學、圖書館科學、音樂、數論、代數、邏輯學、微生物學。工程學院在全美聞名遐邇，其電子工程、計算機工程、土木工程、材料科學與工程、機械工程、原子工程、農業工程、環境工程等系科都排在全美前五位，化學工程、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域（固體物理學）中兩次獲得諾貝爾物理學獎的發明了晶體管并提出了低溫超導理論（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；網絡神童馬克?安德森（Mark Anderson）在伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校設計了因特網瀏覽器軟件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）董事長兼首席執官拉里?埃里森（Larry Ellison）曾在伊利諾大學香檳分校讀書；AMD創始人兼首席執官杰里?桑德斯（Jerry Sanders）是伊利諾大學香檳分校電子工程學士；通用電氣（GE）董事長兼首席執官杰克?韋爾奇（Jeck Welch）是伊利諾大學香檳分?；げ┦俊＝刂?003年，該大學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獎章，現任教授中有兩位普利策獎得主、二十六位美國國家科學院院士、二十九位美國國家工程院院士。

該校的計算機系創建于1972年，多年來在全美排名一直保持在Top5之內，一些事實也無可爭辯地捍衛著這一地位：世界上最早的計算機Eniac誕生在這里；世界上第一個網絡瀏覽器Mosaic誕生在這里；其畢業生所建立的公司（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用中心（NCSA）是全美國五大計算機研究中心之一。

課程設置

該校計算機系的課程設置乍一看上去和國內大學似乎沒有什么大的區別。對本科生來說，“1”開頭的系列基礎課程，主要是包括計算機導論，離散數學等計算機基礎課程；“2”開頭的是更專業一些的課程，比如類似國內操作系統的System Programming、計算機體系結構和數據結構；“3”開頭的目前僅有兩門課：397 Individual Study和398 Special Topics in CS，主要是擴展學生的學習興趣和能力。研究生的課程都是以“4”開頭的專業基礎課程和以“5”開頭的專業課程，其中以598開頭的為前沿學科討論課程。學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生都是博士。課程的要求也是作業、項目和最后的考試。但實質上，由于管理、研究水平等原因，這些設置還是有所不同。

該系目前提供三種類型的本科學位，一種是五年的本科和碩士生打通的學位，五年畢業后取得本科和碩士兩個學位；另兩種是計算機科學本科學位和軟件工程學位。每一種根據對學生都有不同的學分和課程要求。比如對于第一種學位，要求選夠120學分，其中理論（473 Algorithms或者475 Formal Models of Computation）、結構（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）必須按研究生學分選修。

研究生分論文和非論文兩類。論文學位中和國內一樣分碩士生和博士生。普通論文碩士要求28個課程學分和4個論文學分。博士生的總學分要求是96個課程學分，包括課程學分和論文學分，其中至少要求32個論文學分；學士直讀的博士生要求96個課程學分。目前注冊的研究生人數近450人。

從課程設置方面看，該系的課程分得很細，從和國內相類似的專業基礎課，比如計算機導論、數據結構、軟件體系結構、數據庫系統、操作系統、軟件工程；到很專業的課程，比如算法、密碼學導論、程序驗證、自主信息系統、形式化軟件開發方法以及以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置最為細致。數一下他們的課程可以發現，學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個學分（根據是否完成Project區分），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威，有著多年的研究經驗。比如我所選修的“程序驗證”課程屬于該系的研究生基礎理論課程，任課教師Meseguer教授已經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威。“數據挖掘”課程的教師是Han教授，也是數據挖掘的世界級權威。這保證了任課教師在講授課程的同時貫穿了該課程在學科中的領先技術和知識。同時，比較明顯的一點是課程結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學背景，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果?！俺绦蛟O計原理”這門課也使用了Maude系統作為高級程序語言的規格說明語言，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計出自己的新的程序語言。相比而言，國內類似的課程都缺乏相應的輔助工具，學生學理論不知道怎樣用到計算機中，學程序語言設計多是看看別人設計的語言是怎樣的，難以在短時間內自己動手設計一個。

開放性

這半年中我感受最深的當數該系信息資源的開放性。從課程上來說，每學期的每一門課程都能在系里的網絡上找到相應的講義、作業、項目以及閱讀的參考資料。和課程相對應，每位教授都開設一個甚至多個專題討論會，這些討論會都有相應的MailList可以讓學生或是研究人員加入。根據我的研究興趣，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，同時維護一個網站公布每次討論的主題或是論文。所以，和國內的例會不同，這些討論會除了教授自己的學生，往往會有一些感興趣的學生或是像我這樣訪問學者參加。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的軟件工具。而這些軟件工具都放在他們自己實驗室的網站上，有的是可以免費使用的，有的甚至是源碼公開的，同時有他們公開發表的論文。有兩位教授的實驗室研究內容我比較感興趣，但他們還沒有源碼，經過兩次討論后，他們都表示可以提供源碼以便進行進一步的研究。同時，我找他們的學生詢問相關工具的一些細節技術，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、發表的論文、教授的課程、所做的研究項目、學生、聯系方式等等。對比國內同行，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。這導致國內很多信息無法交流。當然，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足夠教授們完成研究，所以他們并不在乎把研究成果轉化為實際產品，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品的轉化工作。反之，國內很難找到根據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品化，能以此爭取到橫向課題的支持，以便彌補縱向課題經費的不足。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域交叉之中。該系的研究領域分為：算法和理論；人工智能；體系結構、并行計算機和系統；復雜生物及計算生物；數據庫及信息系統；圖形圖像和人機界面；系統和網絡；程序語言、形式化系統和軟件工程；以及科學計算。但在我所參加的討論中，經?？梢钥吹蕉鄠€實驗室的教師和學生相互參與討論。比如我上上周參加的形式化小組的討論會上，就有體系結構實驗室的學生；上一周的軟件工程討論會上，報告者是一個數據庫實驗室的學生，因為他的工作內容涉及到用數據挖掘和統計的方法進行軟件調試，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生。同一個研究領域內的合作就更多，比如我所訪問的教授專注于程序語言、形式化系統和軟件工程領域，他自己的實驗室和另外該領域的另一位教授Rosu的實驗室相連，兩人合作過多篇文章，Rosu的程序設計語言以及形式化軟件開發方法課程中應用了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，非常少有本校畢業的學生，這說明相關合作并不是以前師生關系的繼續。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的教授和博士生開設（應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，國內有不少實驗室雖然也設有客座教授、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，為每一位訪問學者提供一間寬敞明亮的辦公室，提供所有辦公服務恐怕也是目前高校難以提供的緊缺資源。

風氣

另一個讓我感受比較深的地方是該系的學習風氣。由于課程設置很細，很多課程選課的人并不多，一二十個學生的課堂是很常見的，有的課程僅僅4~5個學生。當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。我上學期選修的program verification課程共有12個學生，這學期選修的formal method software development也不過十七八個學生。但給我印象很深的一點是，從開學到學期末，學生數目基本上保持不變，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生打瞌睡，講課中間學生隨時提問，教師也是當時就回答。對于教師提出的問題，也幾乎沒有冷場沒有人回答的情況，當然也不是每一次回答都正確。相比而言，國內大學目前缺課的現象相當嚴重，有的必修課程都有三分之一缺課的，選修課就更不用說了。這當然有教師的原因，目前教學普遍不受重視，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生歡迎的教師始終僅僅是一個講師就可見一斑。而教學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，也有底下學生反映講課不好的，但無論是從教師的授課還是學生的學習，你可以明顯感受到兩個字：認真。研究生自己決定上什么課，一個學期一般也就選修2~3門。相比而言，國內碩士研究生一學期的課程多達七八門，其中不少都是必須選修的，學生的學習相對比較被動，很多學生就為拿學分，課堂上打瞌睡，學Tofel和GRE，復習考研的學生大有人在，課堂上很少看到學生主動提問。在我的一門電子商務的選修課上我就問過學生，他們是否愿意做我以項目的方式提供的考試，很多學生說很有興趣，可是卻沒有時間。必修課和學位課的項目、作業已經讓他們窮于應付，還要復習考研、考Tofel和GRE，實在是心有余而力不足。為此我還調整過項目完成時間，允許學生在第二個學期開學時交，可以看到效果要好一些，有一些學生利用假期完成了自己感興趣的內容?？墒请S著教學管理的正規化，要求課程結束后一周內必須給成績，剛開放一些的項目只好又恢復原狀。

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中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）03-0000-00

1、引言

隨著計算機以及網絡技術的發展，自動化在各行各業都發揮著重要的作用，而家用電子電器也逐步趨于家庭自動化。特別是在美國以及國際的市場中，家庭自動化系統有著廣闊的前景，而國內也正處在成長期。家庭自動化系統本著以實現家庭住宅中各個設備之間的自動管理為目的，這種系統會在適應的時間對各個設備發出相應的指令，從而完成設備的自動化管理。在一般情況下，這種家庭自動化系統都有著燈光控制、環境控制、家電控制以及保安控制等功能來實現家庭的自動化管理。

2、家庭自動化系統在計算機應用中的可行性分析

在技術上，家庭自動化系統有著不同的傳感器，以及單片機和報警系統以及接入的各種家電設備構成的。而物理設備在大型市場上均可購得，主要是實現不同設備之間按一定結構連接起來。無論是在法律因素還是用戶使用可行性上，經過分析，家庭自動化系統是有合同作為雙方合作的基礎，而系統也是主要面向高階層的消費者使用的。從以上多種角度來看，家庭自動化系統都具有其可行的。

3、家庭自動化系統的需求分析

在家庭自動化系統中有著自身一套工程流程，用戶登錄時進行檢查，同時控制不同用戶的使用權限。還有對用戶信息有著增加、修改以及刪除的管理功能，以及可以設定指定時間內對操作記錄進行包括查看以及刪除和自動清除等在內的管理。對設備的狀態進行查看，以及對設備進行監控，包括對其進行啟動、停止等監控操作。

家庭自動化系統的非功能性需求分析。(1)快速的系統反應。在進行家庭自動化系統的設計中，應采用較為先進的網絡技術手段，同時在應用軟件的選擇時也應盡可能采用先進技術，從而保證系統的快速反應。(2)保證系統具有良好的可維護性和開放性。由于家庭自動化系統在國內處于初期發展階段，在系統設計時要考慮到其發展的趨勢。(3)要絕對的保證系統的安全性。在家庭自動化系統中的設備具有安全性要求，故此須建立一套系統的安全保密措施，防止非法訪問。(4)要考慮到用戶的操作方便，要具有友好的人機界面，最大限度的方便用戶去使用。

對于家庭自動化系統的功能需求分析，初步設想可以包括用戶登錄子系統，燈光控制子系統，環境控制子系統以及保安控制子系統和家電控制子系統。對于保安控制包括門窗監控以及視頻監控來實現。環境監測主要是對室內外溫度以及濕度的監控以及調節。

4、家庭自動化系統的總體設計分析

在對家庭自動化系統的總體設計時，主要是進行處理流程設計，總體結構和模塊外部設計，數據結構和接口設計，運行以及出錯處理設計內容。特別是對數據結構的設計，在系統中采用數據庫的三級模式結構，三級模式是指外模式以及模式和內模式三級構成。數據庫的三級模式對應的是數據的三個抽象級別。同時為了能夠在內部實現這三個抽象層次間的聯系以及轉換，在數據庫系統的三級模式間提供了兩層映像。當然，在數據庫設計時需要考慮的原則有，命名的格式規范，索引的使用以及數據的一致性和完整性。其次，對主要表結構的設計時應做到一下幾個方面：關系的映射可能有多種情況，但一般情況下是一個表，而對于條件關系的映射，一個表至少應有三個屬性。減少表之間的冗余字段以及對映射后的表進行冗余控制調整也是必要的。

另外，對于運行設計時，一般有三方面的內容：包括系統用戶或者是一般用戶通過登錄程序登錄到家庭自動化系統中，其次，用戶可通過菜單選擇要執行的相關操作。用戶從子系統傳送過來的請求，通過服務器端控制程序進行解析，并最終將處理結果返回給主系統。當系統在運行或者執行過程中出現異常情況時，系統這時候要有能力自動檢測到并進行相應的處理或者形成有關的報告返回給用戶進行相關恢復處理操作。當然，在家庭自動化系統中也有相關的出錯處理對策，如聯機事務處理，數據庫處理事務失敗自動回滾技術以及重要數據的校驗檢查等。

5、結語

隨著國內房屋的商品化以及人民生活水平日益提高，信息化的產業也逐步滲入到各行各業之中，而人民也多希望家庭更加舒適以及安全和簡便。然而，家庭自動化系統就是利用了計算機技術以及各種先進的網絡技術，將家庭內的各種設備以及家電有機的結合在一起，通過自動化管理，從而達到人民所希望的家具生活。文中只是對家庭自動化系統的產品簡單闡述，還有像系統中的詳細設計以及系統的測試方案等等都未進行闡述，這也需要更多學者共同來研究完成，使家庭自動化系統更加優化。當然，家庭自動化系統由于國內市場廣闊，如果本系統在安全系統以及故障處理系統更加優化以及能提供更完善和更人性化的措施，當本系統投入市場也將風靡國內市場。

參考文獻

[1]李偉強等.家庭自動化系統[J].計算機工程,2007.

[2]李云洪.《家庭自動化系統的研究與實現》[A].同濟大學工程碩士學位論文,2006.

篇（4）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 20-0118-03

1前言

大連民族學院是國家民委直屬的六所高校之一，也是東北地區和東部沿海城市唯一一所以工科為主的民族院校。學校面向全國絕大多數省份招收少數民族學生，少數民族學生比例達到65%以上。學校的人才培養目標定位是：培養綜合素質高，具有創新精神和較強實踐能力的應用型人才。但是，學生的入學成績從200~600多分不等，生源質量參差不起，特別是有些來自邊疆民族地區的學生，語言基礎和文化基礎都非常薄弱。因此，如何將這些學生培養好，不僅關系到他們的就業問題，而且會影響少數民族和民族地區的健康發展。所以，構建適合民族院校的人才培養模式以及與之匹配的教學內容和課程體系將具有非常重要的意義。

當前，高等教育在大眾化發展的初期，各高校都在謀求功能與規模的擴張，在一定程度上不可避免地出現學科專業趨于雷同的現象，這一點在計算機專業上體現得尤其突出。截止到2005年，全國有771個計算機科學與技術本科專業點，在校生超過了44萬多。同其它專業相比，這兩個數字都是全國第一。但是，我們看到：每年都有大量的計算機專業畢業生面臨就業的困難，而另一方面，人才需求量極大的IT產業找不到足夠的合格人才。以大連為例，十一五期間計算機人才的需求總量達到十四萬，但截止到2007年1月，全市計算機人才總量只有四萬人。但是，大量計算機專業畢業生的就業問題與IT企業找不到足夠的計算機人才之間的矛盾依然比較突出。很顯然，主要原因是我們培養的畢業生就業能力不強。具體地講，就是畢業生的動手實踐能力差，缺少創新精神，不能較好地勝任用人單位的工作。

2大連民族學院計算機專業人才培養模式的發展過程

大連民族學院計算機專業已經走過了十多年的歷程，在我國民族院校具有一定的代表性。該專業的人才培養模式大體經歷了三個階段：

第一階段：模仿其他院校教學計劃的培養階段(1995年-2002年)

1995年開始，我校招收計算機專業本科生。該時期主要是照搬或模仿其他重點院校的培養模式、教學計劃，甚至很多課程幾乎是其他院校計算機專業的翻版。雖然，本科教學培養方案每年都做了一些調整，但是沒有什么實質性的變化，改革的重心僅僅停留在教學方法的改進和對課時的增減上，甚至存在因人設課的現象。

但是，這個時期計算機學科已經發生了很大的變化，社會需求和生源也發生了很大的變化。一方面，隨著IEEE-CS/ACM推出的CC2001，計算機學科逐漸演變為方向明確的計算機科學、計算機工程、軟件工程、信息技術和信息系統等專業，這種變化對當前的教學內容和課程體系的改革產生了很大的的影響；另一方面，盡管國家需要大量的計算機人才，但是不少用人單位認為計算機專業畢業生的綜合素質不理想，因此，計算機專業的畢業生也開始出現就業困難。

第二階段：調整階段(2003年-2004年)

2003年開始，我校開始實施學分制改革，計算機學科專業又增加了軟件工程和網絡工程，招生規模逐年擴大，每個專業招生已經達到了120人左右。

我們根據計算機學科的變化和發展，結合近幾年我院計算機專業畢業生的就業情況調查以及用人單位的反饋意見，對教學內容和課程體系進行了調整。經過調整，那些脫離實際、偏離培養目標的課程大部分被取消，恢復和增開了一些新課程，教學內容和課程體系逐漸趨于務實、合理、可行。

2004年，我們申請了教改項目“計算機類專業人才培養方案及教學內容體系改革的研究與實踐”，該項目被批準為大連民族學院教育教學改革重點項目。通過項目組一年多的努力，重新修訂了計算機科學與技術、軟件工程和網絡工程三個專業的本科培養方案。該方案得到了大連理工大學、大連海事大學、大連工業大學以及民族院校的計算機專家的好評。

第三階段：全面落實新的人才培養方案階段(2005年開始)

2005年開始，我院進入了全面落實新的人才培養方案階段。計算機專業2005年獲得國家民委所屬院校畢業設計(論文)質量評比第一；2006年獲得國家民委所屬院校專業建設質量評比第一；2007年順利通過教育部評估專家組的本科教學工作水平評估。

3大連民族學院計算機專業新的人才培養模式

大連民族學院計算機專業新的人才培養模式主要體現在二個方面：第一，明確了培養什么樣的人才(即人才培養規格問題)；第二，調整和優化了人才培養方案。

第一，明確了面向應用的計算機人才培養規格。為了提出適合我院的計算機專業人才培養規格，我們連續三年進行了大連地區計算機專業畢業生的就業情況調查，并結合企業的反饋意見，提出了大連民族學院計算機專業人才培養規格，即“加強基礎教育、拓寬專業面向、重視實踐教學、強化素質教育”。

1) 加強基礎教育。實踐表明：對于我們的學生，在大學四年期間，如果兼顧“厚基礎”和“強應用”，在實際操作中是不可行的。我們需要根據學生的實際情況和畢業生的就業需求，適度地控制公共基礎課程和學科基礎課程，不要過分地強調自身的系統性和完整性，而是有選擇地構建基礎課程體系。何況，計算機人才的職業成長潛力更多地取決于自身的學習能力，而不是基礎知識的寬厚。對于應用型計算機人才，編程能力是他們從事計算機應用的核心基礎。因此，加強基礎教育就是要加強編程能力的培養，為選擇不同的專業方向打下堅實的基礎。

2) 拓寬專業面向。從學科發展來看，計算機學科已經演變為計算機科學、計算機工程、軟件工程、信息技術和信息系統等多個專業方向；從IT行業發展來看，一方面是分工越來越細，出現高度專業化。如：網絡游戲、軟件測試等；另一方面是技術復合越來越高，出現高度綜合化趨勢。如：嵌入式系統、電子商務等。因此，結合本地IT行業發展的實際需要，適度地拓寬專業面向，將有利于拓寬就業渠道。

3) 重視實踐教學。對于應用型計算機人才，“應用”是核心。因此，所有的教學環節要高度重視實踐教學，樹立“學以致用，用中求新”的教育理念，構建理論與實踐協調、課內與課外并重、有利于培養創新精神和實踐能力的實踐教學體系。

4) 強化素質教育。傳統的高等教育主要是專業知識的傳授，培養的是專門人才，而現代企業不僅需要專業知識，而且需要良好的職業素質。因此，在學校期間，職業素質的培養也是非常重要的。強化素質教育就是要加強學生的職業道德、團隊精神、溝通能力以及社會適應能力的培養。

第二，調整和優化人才培養方案，構建了“三個階段、四位一體”的漸進式計算機專業人才培養體系(如圖1所示)。我們將大學四年分為三個階段，即：公共基礎和學科基礎教育階段(前期2年)、專業技能教育階段(中期1年)和綜合實踐教育階段(后期1年)。所謂“三個階段”就是計算機專業人才培養的三個階段：以編程能力為核心的基礎教育階段；以專業技能為核心的專業教育階段；以就業能力為核心的綜合實踐階段。所謂“四位一體”就是大學教育的每個階段形成理論課、實踐課、創新教育課、文化素質課“四位一體”的課程體系?！叭A段、四位一體”形成了“前期強化基礎、中期融合專業、后期綜合實踐”的漸進式計算機專業人才培養模式。

1) 前期基礎教育階段。該階段主要是突出編程能力的培養。根據“學科基礎課程的深度要有一定的控制，基礎知識應更強調應用”的原則，結合我院的實際情況和本地區人才需求狀況，整合計算機學科基礎課程，優化教學內容，形成了計算機學科基礎大類平臺。該平臺主要包括：程序設計基礎(整合了原來的計算機導論、高級語言程序設計)、面向對象方法、離散數學、數據結構與算法、計算機組成與結構(整合了原來的數字邏輯、匯編語言、計算機組成原理、計算機體系結構)、操作系統、數據庫原理以及學科基礎選修課程等。此外，學科基礎實踐環節除了課內實驗以外，還有程序設計基礎實訓、數據結構與算法課程設計、數據庫與信息管理課程設計等集中性實踐教學環節。實踐教學比例超過40%。

2) 專業教育階段。該階段以專業技能培養為目標，充分利用我校地處大連的地域優勢，設置具有地方特色的專業課程群。根據“強化基礎、拓寬口徑”的原則，設置了專業基礎課程模塊、專業方向課程模塊和專業選修課程模塊，突出了專業技能的培養。此外，我們為了使畢業生能夠適應大連對日軟件外包的需要，專門開設了日語課程。

3) 綜合實踐階段。該階段以就業能力培養為目標，依托企業定制培訓、畢業實習、畢業設計等教學環節，并通過社會調查、本科生科研、學科競賽、課外科技創新活動等方式，進行綜合實踐訓練，強化學生適應社會和獨立工作的能力，盡量實現高校教育與企業需求的平滑過渡。

4) 課內實踐。注重理論與實踐的融合，主要包括理論課程的課內實驗、獨立設置的課程實驗、集中性實踐教學環節(包括課程設計、實習實訓等)以及創新教育模塊。

5) 課外實踐。以有利于學生自覺獲取知識、提高創新精神、增強實踐能力，促進學生全面發展為目標，開展思想道德教育、學習能力培養、身心健康教育、就業創業指導、科技創新教育和文化素質教育等課外系列活動。

6) 創新教育體系。把創新教育融如入人才培養的全過程，以培養創新精神和實踐能力為目標，形成了科研與基礎課程融合、科研與專業課程融合、以及科研與課外實踐活動融合的創新教育體系。其中，科研與基礎課程融合就是給基礎課程配上相應的創新模塊課程和相應的競賽，如電子設計大賽、程序設計大賽、數學建模大賽等；科研與專業課程融合就是在專業訓練、課程設計等環節加大實際課題或模擬實際課題；而科研與課外實踐活動融合主要體現在大學生“太陽鳥”科研項目、科研助手、科技競賽、課外科技創新以及社會實踐等活動之中。

7) 素質教育體系。把素質教育融入人才培養的全過程，以培養高素質的應用型計算機人才為目標，形成了德育素質教育、身心素質教育、文化和科技素質教育的素質教育體系。

4結束語

2005年開始，我們全面實施了新的人才培養方案，并且對03、04級的教學計劃也進行了適當的調整。經過兩年多的實踐，已經顯示出了明顯的效果。

我專業本科畢業生初次就業率近三年來分別達到96.3%、100%、95.2%，就業率位于全國民族高校和遼寧高校前列。此外，我專業學生獲得國際數學建模大賽一等獎1次，全國數學建模比賽二等獎13次，遼寧省數學建模比賽一等獎10次，遼寧省挑戰杯二等獎2次，實用新型專利證書1個。還有，我專業學生的計算機仿真機器人代表隊進入全國前8強，并被邀請參加2007“世界杯”足球機器人大賽。

但是，我們雖然在新的人才培養模式方面進行了幾年的探索，現在還僅僅是開始，在新的人才培養模式落實過程中還會遇到新情況和新問題，如校企合作、師資隊伍建設、教學內容優化等，我們將以與時俱進的精神，不斷進行教育教學改革，不斷探索在沿海開放地區發展民族高等教育和培養少數民族高素質應用型計算機人才的新路。

參考文獻：

篇（5）

電子商務是利用計算機技術、網絡技術和遠程通信技術來實現整個商務(買賣)過程中的電子化、數字化和網絡化。隨著信息技術的不斷發展，圍繞Internet技術的日見成熟，公眾上網人數在成倍增長、上網意識逐漸加強，電子商務的應用也開始廣為普及。隨著時間的積累，電子商務數據庫中會保存著大量的信息，這些信息包括過去、將來和現在的，并且是同等重要的[1]。

傳統數據庫很難體現這些數據的時態性，數據處理的時空效率無疑受到局限。為此人們提出了多種時態數據庫TDB(TemporalDataBase)的理論模型，這些模型大都是以傳統關系數據模型為基礎的[2]。下面對時態數據模型進行討論，并且通過具體實例說明如何利用TimeDB實現對電子商務時態信息的數據處理。

1時態基本元素

在現實世界中，時間無時不有，客觀世界中的所有事務都帶有時間的屬性，這些隨著時間變化的信息稱為時態信息，描述現實世界中帶有時間屬性的信息系統，稱為時態信息系統。時態信息需要基本的時間元素來表示，可以是基于點、基于區間、基于跨度時間元素，也可以是一個時間集合。時態數據庫所定義的描述時間數據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所支持的最小的時間單位決定。在時態數據庫系統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換。

Allen在其論文《MaintainingKnowledgeaboutTemporalIntervals》中描述了13種時態區間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表示時態區間。如果將時間點視為延續時間為0的時間區間，可以更簡單地表示基于時態區間與時間點之間的時態關系、基于時間點之間的時態關系[3]。。

2時態數據模型

時態數據庫在處理時間問題時，最重要的兩種時間是事務時間和有效時間。其中有效時間(ValidTime)是指一個對象在現實世界中發生并保持的時間，是可以反映過去、現在和將來的時間。事務時間(TransactionTime)是指一個數據庫對象進行操作的時間，它記錄著對數據庫進行修改或更新的各種歷史[4]。

傳統的關系型數據庫是兩維的，一為屬性維，二為元組維，如合同的關系模式為：(合同號，合同名稱，簽約單位，簽約金額，簽約日期)(見表1)，而時態數據庫則是在傳統的關系數據庫的基礎上加入了時間維的概念。按Spipada和Snodgrass的意見，時態數據庫按功能可分為三類∶

①歷史數據庫。被管理對象的生命周期稱為有效時間(ValidTime)，對象歷史由DBMS內部機制處理。②事務數據庫。其中，數據庫本身被查刪改的時間稱為事務時間(TransactionTime)，其歷史由DBMS內部機制處理。③雙時態數據庫，既能管理對象歷史，又能管理數據庫本身的歷史[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成表2所示的N1NF信息結構，作為合同關系的歷史數據庫模型[6]。

3時態查詢語言

3時態查詢語言

時態數據庫使用的語言有多種，目前還沒有形成較完整的國際標準，大部分時態數據查詢語言只是擴展當前的查詢語言，有13種被收入時態數據庫專著《TemporalDatabase—Theory，DesignandImplementation》中[7]。其中TSQL2語言是時態數據庫模型、時態數據查詢語言的研究成果與SQL-92的結合，是當前最具代表性的時態數據庫查詢語言[5]。TimeDB是AndreasSteiner等人開發的一個支持雙時態數據庫的軟件，可以支持ATSQL2--時態查詢語言，下面介紹如何利用TimeDB實現合同關系的時態查詢。

1)創建合同關系

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)插入數據

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據庫的創建、插入數據以及查詢數據，可以看出ATSQL2在標準SQL語句中加入時態關鍵字VALIDTIME，這樣的語句可以處理時態信息，也可以和標準SQL語句兼容，也就是標準SQL語句可以繼續在支持ATSQL2的TDBMS中應用[4]。

4結束語

本文分析了電子商務信息中的時間因素，指出目前電子商務數據信息處理中的不足。針對目前的這種不足，結合時態信息處理技術和數據庫技術，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應用，可以拓展到電子政務等其他領域。

參考文獻

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[2]丁益祥.時態數據庫的時態代數分析[J].武漢科技學院學報，2005，18(1)：48-51

[3]JamesFA.Maintainingknowledgeabouttemporalintervals[J].CommunicationoftheACM，1983，26(11)：832-843

[4]湯庸.時態數據庫導論[M].北京：北京大學出版社，2004

篇（6）

摘 要：為了在程序設計課程中有效地培養學生的應用及工程能力，提出基于CDIO理念的教改思路，以C#程序設計課程為載體，建立理實合一、階梯式學—做—學的迭代教學模式并構建多元化的綜合考評體系。

關鍵詞 ： CDIO；C#程序設計；教學改革

基金項目：2014年江蘇高校哲學社會科學研究基金指導項目“工程思維導向的獨立學院軟件工程課程群實踐教學模式探索”（2014SJD038）；2014年東南大學成賢學院教學研究與改革項目“基于CDIO理念的《C#程序設計》教學模式探索與實踐”（院教學[2014]08號）。

第一作者簡介：謝修娟，女，講師，研究方向為軟件工程，xiujuan__xie@126.com。

0 引 言

“中國擁有世界上最大規模的工程教育體系和最大的工程人才需求市場，也擁有非常豐富的工科生源，這是中國工程教育的優勢”[1] 。然而，理論與實踐脫節是我國高等工程教育中普遍存在和亟待解決的一個瓶頸問題，進行工程教育模式的理論研究和實踐探索具有重要意義。

CDIO（conceive—design—implement—operate）工程教育模式是由美國麻省理工學院、瑞典皇家工學院等4所大學歷時4年探索研究建立的現代工程教育模式，其核心理念是圍繞生產周期中工程產品的構思、設計、實現、運行等各個階段，以過程為載體，培養學生的工程思維能力、個人能力、團隊協作能力以及工程系統能力[2] 。

自2005年起，我國已陸續有50多所院校開始學習、研討和實踐基于CDIO理論的工程教育模式，取得明顯的效果；既重視技能的培養，又關注職業素質提高，尤其注重學生項目開發、設計及建造能力、創新能力、團隊協作與領導能力的培養。目前，計算機程序設計類課程教學依然存在以下問題：①理論與實踐脫節，實踐課時不到總課時的1/4乃至更少，沒有安排應用型實踐；②實驗實踐與應用實踐脫節，實驗多以驗證性為主，缺少探索性，脫離實際應用，每個實驗基本是針對不同知識點孤立進行，缺乏關聯性、真實性、綜合性和實戰性；③教師引導與學生主動學習脫節，以“教”為主，以“學”為輔，“教”是“滿堂灌”“填鴨式”“唯教材”， “學”是“督促式”“壓迫式”，學生缺乏自主學習的原動力、激勵措施和自由空間；④知識教育與素質教育脫節，學校只注重或只滿足于完成知識教育，把對學生的評估重心放在理論知識考核上，忽視對學生溝通能力、團隊合作能力、創新能力等綜合技能的考核[3-4] 。

1 基于CDIO理念的C#程序設計課程教學改革思路

C#程序設計是計算機專業的一門程序設計基礎課，集知識與技能為一體，有很強的實踐性和應用性。課程既要求學生掌握程序設計語言的理論知識，又要求學生具備實際應用能力和操作技能。借鑒CDIO理論在背景、課程開發、設計經驗及工作環境、教學/學習的新方法、教師發展、評估/評價6方面提出的12條標準[5]，尤其是第3條、第7條、第8條和第11條，我們將C#程序設計課程教學改革思路與其進行匹配。

1）標準3：一體化課程設置。

一體化課程強調不同課程之間的關聯性。C#程序設計是專業學科中的橋梁課程，該課程的教學設計需要與先修課程及后繼課程有機地聯系起來，變各門課程間的“松耦合”為“強耦合”，保證專業知識鏈的連貫性。例如，東南大學成賢學院計算機工程系的教學計劃就為C#程序設計課程及關聯課程建立自頂向下的以軟件開發為主線的3層課程群結構：第1層是基礎課程（計算機導論、C++、數據結構），是當前課程的先修課程，使學生具備基礎的結構化編程及算法設計能力；第2層為專業主干課程（C#程序設計、軟件工程、數據庫原理及應用），包括當前課程及平行課程，目標是培養學生面向對象的高級編程能力、數據庫設計能力及系統工程化思想；第3層為專業方向課程（項目管理、軟件體系結構、WebService），是當前課程的后繼課程，培養學生系統地利用現代項目管理知識進行項目開發、系統架構、網站開發等技能。

2）標準7和8：綜合性學習經驗、主動學習。

綜合性學習經驗不僅是學科知識的學習，還應包括個人能力、人際能力、軟件產品的構造能力等。教師應通過改進教學方式，激發學生主動學習的積極性。第一，嘗試多元化教育，哈佛大學教授加德納提出“多元智能理論”[6]：每個學生個體的智能分布不盡相同，教師應善于發現并挖掘每個學生的強項，針對他的興趣、特長在掌握課程基礎內容的前提下安排個性化的作業和實踐環節，合理地分配角色，實現因材施教；第二，教學過程中堅持以學生為主體，以教師導、評為主，教師將學習目標告知學生，給學生留有足夠的學、思、練時間；第三，倡導啟發式、項目驅動式教學，教會學生獲得知識的途徑和方法；第四，重視非智力因素的作用，幫助學生樹立正確的人生價值觀，與學生建立良好的師生情感，正面促進學生智力水平的發揮，提高教學質量。

3）標準11：學生考核。

改變傳統只圍繞一本教材知識的一張試卷定成績的做法，采用綜合測評方式評價學習成果。綜合評價體系包括基礎知識測評、技能測評、應用能力測評、創新創造能力測評、職業能力測評等方面。知識測評著重基礎和思維，不出難題、怪題、偏題、邊角題，宜多采用開卷考試，允許學生查書或參考資料，不規定標準答案，允許學生正常理解和發揮。知識考試成績比例不超過30%；技能、應用、創新、職業能力測評成績比例應占50%以上，以任務完成情況和實驗報告為考核形式。

2 C#程序設計課程教學改革方案（試驗版）

鑒于目前諸多高校程序設計課程教學存在理論與實踐脫節、實驗實踐與應用實踐脫節等問題，教師可將理論知識融入實踐中，實現“基于項目的學習”“學中做、做中學”。按照先基礎操作能力、后工程能力，再團隊交際能力培養的思路，C#程序設計課程的教學分為基礎能力培養、綜合型系統能力訓練和開放型項目拓展3個階段，環環相扣，遞推式前進，前一階段是后一階段的基礎，整個過程是一個“學—做—學—做—學......”循環往復的過程，最后通過科學、多元的綜合考評體系，對學生每一階段的學習情況進行考核。

1）基礎能力培養。

該階段主要訓練代碼編輯、程序調試、開發工具使用等基本操作能力，采用任務驅動式機房教學，將理論授課與傳統的驗證型實驗融為一體，講練交替，每次課堂教學按照“提出任務要求—介紹相關知識點—使用知識點解決問題—舉一反三”的方式進行。C#程序設計課程的知識點及對應任務案例的初步設計見表1。

任務是學生能夠直觀感受到的一個開發“情景”。教師通過任務要求引出當堂課程的知識點，講解這些理論知識并演示如何運用知識點實現任務。最后的“舉一反三”環節是緊扣當前知識點設計的簡單驗證型實驗，讓學生運用前面的方法完成類似的任務，是一次知識的鞏固過程。任務驅動式教學方式強調學生的主體地位，更能激發學生的學習興趣和熱情。

2）綜合型系統能力訓練。

階段二是階段一的一次提升，對本課程的所有知識點分模塊內聚，每個模塊選用一個具有一定實用意義的小型開發項目，將知識點融入到項目的各個任務/子任務中，同時有機結合課程群里關聯課程的內容。教師指導學生按照軟件工程生命周期的思想開展項目。每個項目按C—D—I—O分4步進行，以綜合項目“基于控制臺的單詞競猜游戲”為例（涵蓋表1中K1—K18知識點），第1步（構思）通過試玩類似游戲、頭腦風暴等方式，構思本游戲的功能并編寫需求說明書；第2步（設計）要求學生作出游戲的總體及詳細設計方案，包括游戲界面說明，實體類、業務類、數據訪問類的設計等，并編寫設計說明書；第3步（實現）按照設計說明書的要求編寫代碼；第4步（運行）對實現好的游戲進行測試，及時改正測試過程中的錯誤，同時鼓勵學生對游戲再添加一些個性化的創新設計，即完善游戲，最后完成程序部署。

3）開放型項目拓展。

本階段是教學環節的又一次升華，集C#知識應用、工程思維能力、團隊協作能力、個人職業技能于一體。該階段按照“組建團隊—選題—分工合作—項目驗收”的過程進行，由學生自行組建團隊，一般4~6人為一組，教師外部協調，注意好差生的平衡、男女生搭配等。開放型項目的題目應由教師精心挑選，或者由學生提供題目并經過教師審核，保證題目具有一定的科學性和可行性；選好題目后開始角色分工，每組確定一名組長充當項目經理，其他組員根據興趣和特長分配相應角色。項目實施過程中，教師可借助分數甚至虛擬貨幣形式，激發所有組員的集體榮譽感，充分調動組員的最大潛能，以出色地完成各自的分工任務；最后是項目的驗收，每組需提交實驗報告、系統需求及設計說明書、軟件系統，實驗報告的內容至少包括實驗目的、實驗原理及思路、實驗過程介紹、系統運行截圖、實驗結果分析、團隊分工說明6方面。受課時限制，本階段任務大部分在課下進行，預留2節課上時間組織“開放型項目答辯匯報會”。匯報會由教師主持，以組為單位依次進行答辯匯報，通過該環節促進各小組之間分享成果和心得體會，同時鍛煉學生的口頭表達能力和報告能力。

4）建立科學、多元的考核評價體系。

另外，教師還需結合CDIO評價標準，建立多樣化的考核形式，對學生進行多方位的綜合客觀評價，采用過程式評價與結果式評價相結合的方式，既關注學習效果，又關注學習過程。新考評體系從學生的專業知識、個人自身能力、團隊協作能力、系統工程4方面，通過平時作業、上課情況、實驗及實踐項目、期末筆試4種形式進行綜合評價。

平時作業的考核占10%，具體考核內容為理論知識作業以及程序設計作業。理論知識作業要求清晰工整、獨立完成，程序設計作業要求能得到正確運行結果、代碼規范；上課情況的考核占10%，具體考核內容為出勤率、課堂表現和專題知識演講，出勤方面要求沒有無故缺課，課堂表現要求認真聽課并積極發言、學習主動性高、對于專題知識演講積極參與、準備充分、表述清楚；實驗及實踐項目的考核占50%，具體考核內容為驗證型實驗、綜合性開發項目和開發型項目，驗證型實驗要求程序正確符合要求、實驗報告文檔規范，綜合性開發項目要求過程規范、各階段文檔齊全且正確、程序正確符合要求，開發型項目要求成員職責分工明確、成員間溝通良好、有團隊意識、集體榮譽感強、自主鉆研克服難題、具備一定的工程思維、具有創新思想；期末筆試的考核占30%，主要考查C#基礎知識，要求掌握基礎的程序設計知識、會分析程序、在規定時間內編寫程序。

3 結 語

東南大學成賢學院對2012級計算機系本科生的C#程序設計課程進行CDIO教學改革試點，用新的考評體系測評學生的學習成績，與以往學生相比有以下提高：第一，學生的學習主動性明顯提高，課堂氣氛更為活躍，學生參與度高；第二，學生的程序設計能力增強，90%的學生能獨立完成課程實驗，還涌現出一批優秀學生參與各種程序設計大賽并取得優異成績；第三，創新能力、團隊意識有所提高，學生學有所思，能提出一些新想法，課余自組團隊，積極申報創新項目，2012級學生創新項目立項數創歷史新高?？傮w來說，新教學模式更有助于應用型人才的培養，與企業對軟件開發人才的需求相適應。

參考文獻：

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[4] 曹瑩瑩, 朱立才, 蔡長安. 基于CDIO的程序設計類課程案例的設計與實施[J]. 計算機教育, 2011(6): 56-58.

篇（7）

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）07-0094-03

“卓越計算機科學與技術工程師”（以下簡稱為“卓越計科工程師”）專業是西南科技大學省級“卓越工程師教育培養計劃”試點專業之一，旨在培養具有系統的理論、工程技術基礎、良好的職業素養以及科技創新精神的工程師人才。培養模式采用“3+1”培養模式（三年在學校進行學習，最后一年在企業進行聯合培養），著重培養學生的個性發展以及實踐和創新意識，更深層次的挖掘學生才能，使學生能夠全面均衡的發展，培養滿足企業需求的工程師?！拔C原理”課程是計算機科學與技術專業的一門專業基礎課程，主要介紹微型計算機的基本概念、基本工作原理及接口技術。通過本課程的學習，使學生能夠從應用的角度出發，在理論和實踐上掌握微型計算機的基本組成、工作原理及常用接口技術；初步掌握匯編語言程序設計的基本方法和上機調試過程；建立微機整體概念，具備利用微機進行硬、軟件開發的初步能力。[1]

一、微機原理課程教學中存在的問題

經過多年的微機原理課程教學，筆者發現大多數學生對“微機原理”課程的學習積極性差，教學效果不好，學生反映課程內容比較抽象難以理解，學起來枯燥缺乏興趣，實驗形式單一、方法單調，因而對課程的學習興趣大大降低。[2] [3]其存在的問題主要有以下幾點。

（一）學習主動性、積極性低

首先，“微機原理”課程教學內容綜合了微型計算機軟、硬件的理論知識，要求學生既要掌握扎實的計算機硬件理論知識，又要有良好的面向機器語言進行程序設計的能力。這對于大多數沒有實踐經驗，特別是基礎又不扎實的學生而言，就會覺得這門課程內容很抽象、難懂，因而導致學習興趣下降，學習主動性、積極性低。其次，課程內容多，知識點比較散亂，班級容量大（大班教學），教學主要以“老師講”為主，學生參與互動、討論少。

（二）實驗教學設計不合理

課程以理論教學為主，實驗教學安排內容比較少，并且在實驗教學環節上主要安排驗證性實驗。這使得學生不用自己設計實驗控制電路和控制程度，阻礙了學生發散思維。同時，學生對于實驗只是走過場，不用自己動腦，時間長了就會使學生產生惰性。因此，實驗教學起不到融合、驗證和鞏固理論知識的目的。

（三）考核方式不合理

該課程的考核包括理論和實驗兩部分，理論成績由平時成績、期末考試成績按不同比例構成。期末考試成績占總成績的70%，實驗成績占總成績的20%，平時成績只占總成績的 10%。因此導致教學過程管理薄弱，對教學過程考核檢查不足，學生只重視期末考試成績，其結果是對以后課程的學習和企業實訓起不到鋪墊作用。

二、教學改革方案

科學合理的課程教學設計、教學內容、教學方法和考試方式對于“卓越計科工程師”專業的學生掌握微機原理具有十分重要的意義。面向“卓越計科工程師”專業的“微機原理”課程的教學方案應著眼于四個課堂的有機結合，落腳點為課堂教學、實驗教學、課外科技創新實踐與企業實訓，注重培養學生的個性化發展和自主學習。同時，以培養滿足企業需求的工程師為目標，以學生實踐和創新意識為主線構建課程的教學內容，以“應用”為主導選擇課程的教學方法。

（一）以學生實踐和創新意識為主線構建課程的教學內容

第一次課進行學前動員，不立刻講授課程的內容，而是對課程作整體性、概括性的介紹，使學生明白課程的重要性及特點，讓學生明白學習本課程對于熟悉和掌握現代計算機的基本概念和技術以及學習后續相關課程均具有重要意義。這樣做能有的放矢，激發學生學習的動力。第一次課后，學生就會以主動和比較輕松的心態來學習后續章節的內容。

“微機原理”的基本理論與核心接口技術是課程重點講授的內容，同時適當引入現代高性能和多核微處理器的先進技術及典型結構。現實中存在多種類型的微型計算機，但不論是哪種微機，都包含微處理器、存儲器、并行/串行接口、定時器/計數器電路、A / D與D / A轉換電路等幾大模塊，其對應的章節包括計算機的基本組成及工作過程、微處理器結構、指令系統、匯編語言程序設計、存儲器、輸入與輸出、可編程I / O接口電路、A / D與D / A轉換電路、總線及常見總線標準和高性能微處理器的先進技術及典型結構等。對于這些章節，重點講授計算機的基本組成及工作過程、微處理器結構、存儲器、接口技術。在學習各個知識點時，既要強調其是“基本理論”，又要要求進行“實踐”。“卓越計科工程師”專業在進校的第三學期開設“數字電路和模擬電路”課程，學生對微型計算機硬件電路組成已有初步了解。在講授“微機原理”的過程中，結合“數字電路和模擬電路”來講解，能使學生對微機原理有一個感性認識，也加深對微型計算機組成原理的理解。如硬布線控制器原理，主要由環形脈沖發生器、指令譯碼器和微命令編碼器組成，學生很難理解它的實質。這時就可以將硬布線控制器中的電路原理直觀地展現給學生，方便學生理解記憶。在講授微機基本原理和接口技術的同時，適當引入一些目前應用的新理論和新技術，讓學生了解微型計算機的發展最新趨勢，進一步激發學生的學習動力。如講存儲器時，可加入虛擬存儲技術和云存儲等新技術。

（二）以培養滿足企業需求的工程師為目標加強實踐教學

從教學課時和教學內容上加強實踐教學。“微機原理”除了一些基本原理外，主要介紹各種接口技術，而這些接口技術在理論課中只抽象地介紹接口的工作原理，因而必須通過實踐，讓學生來設計接口電路，編寫接口程序，少講多實踐，以此加深對微機接口技術的理解。具體的實驗項目有微機仿真開發系統應用、模數與數模轉換、鍵盤顯示器接口、微機串行口通信、PCI設備操作、可編程并行接口、可編程定時 / 計數器與中斷控制和基于微機的串行口通信8個單元實驗，以及1個基于微機或單片機系統的自選題目的綜合實驗。實驗項目多，需增加教學的學時。

微機原理實踐教學平臺可以有多種，包括固定結構的實驗箱、軟件仿真實驗、基于FPGA的在線實驗和基于E-Lab的硬仿真軟件。[4]其中基于FPGA的在線實驗和E-Lab的硬仿真軟件實踐教學模式充分利用現代信息技術，同時也保留了傳統固定結構的實驗箱模式的優點，可為實驗教學提供實踐平臺，為“卓越計科工程師”專業學生設計多層次的實驗項目。第一層次的實驗主要為基礎單元實驗，主要包括：①數模和模數轉換接口實驗，實驗目的是深化數模和模數轉換電路的基本原理和接口方法、模數和數模轉換芯片（ADC0809、DAC0832）的工作性能，掌握模數和數模轉換的編程方法；②鍵盤顯示器接口實驗，實驗目的是掌握鍵盤顯示接口芯片8279與單片機的硬件連接方法、8279的編程方法，以及單片機內部定時器的使用方法；③微機串行口通信實驗，實驗目的是深化異步串行通訊的基本原理，掌握用微機串行口設計實現異步串行通信的方法，掌握串行接口芯片8251的工作原理和使用方法；④PCI設備操作實驗，實驗目的是了解PCI設備的工作原理和自動配置過程，掌握PCI BIOS的使用方法，熟悉自行開發的PCI實驗接口卡的使用，為后續實驗打下基礎；⑤可編程并行接口實驗，實驗目的是深化并行接口的基本原理和實現方法，掌握并行接口芯片8255工作原理和使用方法；⑥可編程定時 / 計數器與中斷控制實驗，實驗目的是深化PC機中斷系統的基本原理，學會編寫中斷服務程序，掌握定時 / 計數器芯片8253的基本工作原理和使用方法。第二層次的實驗是系統綜合實驗，通過學生自己動手，建立微機系統整體概念，訓練系統綜合設計能力和創新能力，如基于實驗平臺，自行完成實驗項目（參考項目名稱：電子琴、步進電機控制、溫度控制系統、數字錄音機、電子游戲等）。第三層次的實驗是基于微型計算機的嵌入式系統設計實驗。上面的前兩個層次的實驗面向所有學生，最后一個層次的實驗主要針對創新和實踐能力較強的學生設置。

（三）以“應用”為主導選擇課程的教學方法

1.角色變換與混合式教學方法相結合。首先，教師要完成從“以教師為中心”的傳統教學觀念轉變到“以學生為中心”的新觀念。其次，教師要完成角色的變換，從以講臺為主的角色轉變為指導為主的角色，教師在課程教學過程中主要發揮討論、評價、導論的作用，對學生的學習進行指導、互動和示范，當好學生的課程學習服務員。再次，最重要的是要變革課堂教學方式，利用基于MOOC開放課程資源和翻轉式 / 混合式教學模式提高課程教學效果?；贛OOC開放課程資源和翻轉式 / 混合式教學模式的核心是讓學生成為學習的主人，學生除了課堂時間外，還可以利用個性化時間和碎片時間進行課程學習。同時，學生自學、相互學習、師生互動、學生與學生互動及教師指導成為重要的學習方法。[5] [6]

2.學生以小組形式進行學習?！白吭接嬁乒こ處煛睂I培養具有扎實的計算機科學與技術理論基礎，系統熟練地掌握計算機科學與技術學科專門知識及基本技能，并具備團隊協作和有效交流能力、優秀的科學文化素質及創新實踐能力，能從事軟硬件工程技術研制、設計、開發、管理、服務等工作的應用型、復合型的高級技術人才。由于軟硬件開發和管理是一項復雜性系統工作，這就要求開發和管理人員具備很強的創新實踐能力、團隊合作能力、自學能力以及組織協調能力。學生以學習小組形式進行學習可以很好訓練學生的這些能力。把班級學生按照性別比例、性格特長、宿舍、成績、團結協作能力等均衡合理劃分各學習小組（3到5人為一組較為合適）。在課堂上，主要以小組為單位進行討論、提問，同樣在實驗及課后作業或基于MOOC開放課程資源學習等上也還是主要以小組為單位，在課程結束后以小組為單位進行課程考核。為了能讓小組的每一個成員有機會得到能力的鍛煉，在進行提問、討論、實驗等教學過程中小組成員必須輪換闡述本小組學習成果及觀點。這樣的學習方法會使那些學差生在小組其他學生的幫助下變得主動學習。

（四）以考核學生創新能力為原則突出項目實踐成績

現有的考核方式（期末考試成績占總成績的70%，實驗成績占總成績的20%，平時成績只占總成績的10%）忽視了課程教學過程的重要性，只重視課程基本理論教學，輕視教學實踐，重視知識概念的記憶，輕視創新實踐能力。因此對于“卓越計科工程師”專業學生的培養來說，應建立以學生創新實踐能力為導向，以注重學生能力考核為主的考核方案，切實培養學生的團隊協作、有效交流、創新、實踐等能力?？蓪⒖己顺煽冎衅綍r成績占總評比例的10%增加至30%，其中平時成績主要由課堂參與小組討論、回答問題、參與課堂互動、課堂作業、出勤、階段性大作業情況等共同構成，降低期末考試比例，并且在期末試卷中增加主觀題的考查內容。同時，在實踐考核中，不能僅僅以實驗結果來判斷學生實踐成績，而是應該注重考核學生分析問題、解決問題的能力，突出項目實踐成績。

（五）鍛煉學生社會適應性能力和培養自學能力

科學技術的發展日新月異，競爭日益激烈，人們要跟上不斷發展變化的社會，就需要自學。就“微機原理”課程的學習內容和學習要求來說，相對中學課程內容的學習比較靈活，發揮的空間大。因此，課程教學過程中應鼓勵學生自學與課程相關和感興趣的知識，這對于提高學生科學素質和專業技術能力是非常有幫助的。首先，教師在專業課程的教學中讓學生意識到自學的關鍵性。其次，結合MOOC開放課程資源，讓學生自主學習本課程或相關課程知識點，布置適量課后作業或課后論文，讓學生自主完成。最后，教師要檢查學生課程的自學情況。檢查形式可多樣，如組織討論、QQ群互動或開報告會等，鼓勵學生闡述通過自學所得，以此進一步激發學生的自學熱情。

在“微機原理”課程中，從教學計劃的制訂，到使用靈活的教學方法，科學合理地進行教學改革實踐，不僅能夠提高學生學習這門課的興趣和熱情，而且對學生實踐創新能力的培養是一個有益的嘗試。同時，也培養了學生的創新思維和創新能力，更深層次的挖掘學生才能，使學生能夠全面均衡的發展。隨著信息技術的發展，“微機原理”課程教學改革的探索還在繼續。只有尋求更科學合理的教學改革方案，才能夠有效的提高教學質量，以達到“卓越計科工程師”人才培養的目的。

[ 注 釋 ]

[1] 侯利娟.《微機原理與接口技術》課程教學方法改革初探[J].教育教學研究，2011（12）：120-121.

[2] 李秋潔.“微機原理及接口技術”課程教學探討[J].教育教學論壇，2015（4）：127-128.

[3] 韓松.“微機原理與接口技術”教學改革與探討[J].中國電力教育，2012（10）：36-38.

篇（8）

熱愛是最好的老師

7年前，作為電子信息與電氣工程學院的新生，我踏入了交大的校園。入學的第一周，我通過面試轉入密西根學院，成為了密西根學院的第一屆本科生。密西根學院在大二的時候進行了專業的選擇，在電氣信息工程和機械工程兩個選項中，我選擇了后者。我的選擇在當時有很多人難以理解，一個從電子信息與電氣工程學院轉過來的學生為什么沒有選擇本專業？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《工程導論課》，授課老師是一名外教，名叫Jason Daida，老師說，醫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……工程師所創造的產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。而現在，談及我最喜歡的電視節目，莫過于美國國家地理頻道的《空中浩劫》。這個節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查，從中人們吸取教訓，不斷改善和發展航空工程。正是有了這許許多多工程師不懈地努力和調查，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，我的學習生活變得輕松快樂。平時，我總是學院里最早完成課程作業的，因為我把課程學習當成一種快樂的生活方式，課程學習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，便可輕松地取得優異的成績。這也使得我本科的課程成績排名學院機械工程專業第一。同時，我也獲得了許多殊榮，從學院頒發的院長獎和杰出學術成就獎，到學校頒發的交大優秀獎學金，再到上海市頒發的上海高校優秀畢業生和國家頒發的國家獎學金等。在輕松快樂的本科學習生活之余，我積極投身科研活動中。我本科時設計的供血管內微型手術機器人使用的微型電動機獲得了密西根學院設計展示金獎。正由于我本科優異的學習和科研表現，我順利地直升本學院碩士研究生，繼續著我輕松快樂的學習生活。

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鍵。我的導師Robert G.Parker教授曾經說過，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科，但是進入了更專業的碩博學習階段，同樣需要大量的理論研究，我所從事的就是機械工程專業理論研究。每當有人問起我的科研方向，我總會回答他，我的科研就是數學加上物理。Parker教授所做的科研項目大量地應用了數學和物理知識對機械系統的動力學和振動問題進行推導研究，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院讀碩，在Parker教授的指導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”。在同學們眼中，我的學習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。

據說英國牛津大學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生間所用，同時也讓大家在想到一些新的想法時能夠寫下來，據說有不少科研問題就是在這樣的紙上解決的。研一的時候，也曾聽其他學院的一位學姐說過，她曾經被+錯誤的推導結果困擾了很久，卻在一次夢中推導出了正確的結果。夢中推導結果雖然有些夸張，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，推導出我們思考的結論，解決我們所遇到的科研問題。

篇（9）

（大學 工學院， 拉薩 850000）

摘要：在當今信息社會，信息檢索已經成為人們日常工作的一部分。藏文作為一種古老的文字，也融入了當今的信息時代，越來越多的網頁、電子郵件等電子文檔以藏文形式出現。該文主要探討了藏文的構成、編碼、分詞及藏文相關提示詞的實現原理及方法，對具有重要影響的藏文分詞和排序進行了深入的分析，實現了在信息檢索系統中基于權重的藏文自動提示功能。通過測試分析，該功能能較好地分辨藏文和依據權重對藏文進行相關詞提示。

關鍵詞：藏文；分詞；信息檢索；相關詞提示；編碼；網頁

中圖分類號：H214 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）19-4378-03

Research and Implement of Tibetan Term Suggestion in Information Retrieval System

WU Qiang， BianBa Wangdui

（College of Engineering， Tibet University， Lhasa 850000， China）

Abstract： Information retrieval has become a part of people work in today’s information society. As one ancient language， Tibetan has blended in with today’s information age. There are more and more web pages， e-mails etc. in the form of Tibetan. The paper mainly discusses the structure， encoding， term segmentation of Tibetan and implementation mechanism and method of Tibetan term suggestion， and analyses deeply the Tibetan word segmentation and Tibetan sort， finally implements the function of Tibetan term suggestion based on the value of a Tibetan word in documents. From testing， the function can distinguish Tibetan word and get the Tibetan term suggestion based on value properly.

Key words： Tibetan； word segmentation； term suggestion； information retrieval； encoding； Web page

1 概述

目前，隨著互聯網和個人電腦的發展，信息量每天都以指數級增長，信息檢索[1]成了一種人們獲取日常信息的主要手段。藏文，作為一種古老的書寫文字，其歷史可以追溯到1400多年前。迄今為止，以藏文記載的古典著作浩如煙海，這些書籍在藏民族的傳承和發展上發揮著重要的作用。隨著信息時代的到來，以藏文形式記載的各種網頁、文檔也越來越多，利用檢索系統對藏文進行檢索，可以更快地獲取信息，同時也促進了藏文的發展。

相關詞的自動提示功能（Term Suggestion）在一些常用的網站上可以看到，比如搜索網站谷歌，百度，電子商務網站淘寶，易趣等。相關詞的自動提示功能優化了搜索結果，通過系統來猜測檢索人需要的搜索詞語，為檢索人在信息檢索時提供了更多的便利和較準確的檢索結果。圖1顯示了百度搜索引擎上相關詞的提示功能。從該圖我們可以看到，相關詞的提示功能即提高了檢索書寫速度，又延長了檢索詞的長度，為進一步返回更準確的結果提供條件。

圖1 百度上漢語自動提示功能

2 藏文的構成、編碼及分詞

2.1藏文的構成

藏文字是一種拼音文字，可以被看做由基本字符且基本字符通過縱向疊加和橫向連接而成[2][3]。藏文字主要由現代藏文和一些梵音轉寫體和反寫體組成。現代藏文是由三十個輔音字母和四個元音字母組成，它是藏文字的主要組成部分。加上梵音的轉寫體和反轉體，藏文共有四十一個輔音字母和十三個元音字母。圖2給出了一個藏文字的各組成構件，藏文字看起來雖然復雜，但每一個藏文字并不是隨意構成的，它有一套嚴格的構字規則和文法體系，違犯了構字體系，該字就不能被視為藏文，既不能拼讀，也不會有實際意義。

圖2 藏文字的組成構件

2.2 藏文編碼

由于藏文信息處理技術的起步較晚，在發展的前期還沒有形成統一的編碼，各個公司在開發藏文軟件時都使用自己開發的編碼系統[4]，這必然導致各個藏文軟件的不兼容，容易形成亂碼。1997年，國際標準化組織通過了藏文國際編碼標準，藏文有了一個統一的編碼標準體系。信息檢索系統在對檢索詞進行檢索之前，首先要從互聯網或本地磁盤系統抓取要被檢索的網頁或文檔，然后對文檔進行分析和建立索引，最后文檔才被檢索。在這個過程中，識別被檢索的網頁或文檔的編碼是一項非常重要的工作，只有識別正確，返回的檢索結果才不會形成亂碼。在本系統的開發測試期間，我們的網頁和文檔主要采用藏文的國際編碼標準，即Unicode編碼。當然，我們也可以對具有不同編碼的藏文網頁或文檔進行統一編碼，然后再進行文檔的分析及索引，這個過程主要涉及到藏文的編碼及轉換[5]，從文獻[5]可以看出，通過合適的途徑，我們可以把目前不同的藏文編碼統一為國際編碼。

2.3 藏文分詞

藏文詞語之間是用分隔符來劃分的，類似英文中的空格，橫向上又和中文有一定的相似，藏文分詞是進行藏文信息處理的一項基本工作，文獻[6]提出了基于格助詞和接續特征的藏文自動分詞方案，該方案參考藏文詞語的特點和漢語在分詞方面已經做出的一些成績。在本系統的設計中，藏文分詞主要考慮在以下幾個方面：

1） 藏文檢索詞本身應具有實際意義

在信息檢索系統中，用戶想要得到的是滿足需要的實際內容，所以輸入的檢索詞也必具有實際意義，這樣的檢索詞在語意和構成上應該符合藏文的相關規范。對這樣的檢索詞進行分析、建立索引應該能滿足檢索系統的要求。

2） 藏文詞典是實現相關詞提示的一個很好參考模型

在信息檢索系統中，詞典是進行詞句分析的一個參考模型。藏文詞典本身就具有良好的藏文分詞功能，且能幫助用戶糾正檢索詞輸入中的文法錯誤，結合藏文詞典和檢索詞，可以更好地滿足藏文分詞需要。

3） 藏文詞語的權重是實現相關詞提示排序功能的重要指標

詞語的權重是實現相關詞提示的一項重要指標。在信息檢索的過程中，大家都關心的詞可以賦予更高的權重。在藏文相關詞提示系統中，依據藏文詞語的權重進行排序，權重高的排在前面，以此類推。

3 藏文自動提示功能的實現及測試

3.1 藏文相關詞提示的實現

在藏文相關詞提示的具體實現中，限于提示詞的數目，相關詞的提取和排序就變得非常重要。設計合理的相關詞提取和排序可以使用戶得到更好的體驗。

1） 藏文詞典排序算法

藏文詞典排序算法按照現有藏文詞典的排序方法，即所有藏文詞語按照藏文基字的先后順序分組排列，每組中各個詞語按第一個音節為獨體字、有后綴（后加字和再后加字）、有元音、有下加字、有上加字（逐步從簡單到復雜）的順序排列，對于具有元音的詞語也與前者相同，即從基字加元音、有后綴、有下加字、有上加字的順序排列[7][8]。排序的一種實現方法是：首先，把所有的藏文詞語按照基本輔音字母分類成四十一個組，并保持國際編碼標準中輔音字母的先后順序；然后，在同一個組內，根據該字所具有的構件元素及構件元素之間的優先級來排列藏文詞語；其次，每一個構件元素內部的所有字符要有序；最后，整體藏文的優先級最大者先排[9][10]。根據文獻[7]，藏文詞條大約常用的是1.4萬余條，那么，怎樣從這1.4萬余條詞語中選取數量有限的相關提示詞，選取的這些提示詞是否與用戶搜索的信息有關聯，這是藏文相關提示詞設計時要考慮的。考慮到從詞典抽取出的一系列相關詞本身和用戶輸入的檢索詞的相關度并不是很大，所以在本系統的設計中我們只用藏文詞典來進行糾錯和藏文分詞。

2） 基于查詢日志的藏語相關詞的實現方法

用戶通過信息檢索系統輸入檢索詞時，檢索系統會自動記錄用戶的查詢詞和點擊的相關文檔，記錄的文件稱為查詢日志[11]。通過查詢日志，可以清楚地分析出用戶使用頻率最高的藏文查詢詞。通過信息檢索中的聚類技術[1]，對查詢詞進行聚類，這樣就可以得到相關度較高的一系列藏文相關詞了。當用戶輸入檢索詞時，系統根據用戶輸入的檢索詞的相關字母，選取其中以同樣字母開頭的一些權重較高的詞組，利用權重的大小，進行排序，最后通過檢索系統用戶界面，以下拉列表的方式，返回給用戶一組相關提示詞。其實現框圖如圖3所示。

圖3 藏文相關詞提示的實現框圖

3.2 測試結果

本系統使用了940篇藏文文檔，為了說明測試結果，只選擇了其中的五個藏文詞語用于相關詞提示，詞語及權重如表1所示，本系統的搜索引擎采用開源Lucene系統。通過表 1可以看出，我們選取的藏文詞語的第一個字母是一樣的，也就是說，本系統的藏文聚類是按照藏文的實際書寫順序，而不是其具體實際語意。

表 1 藏文在不同文檔中的權重

圖4 顯示了輸入檢索詞后具體的實現界面，從該界面可以看出，系統會自動列舉權重比較高的5個藏文相關詞并根據權重進行排序，且這些相關詞具有確切的語意。用戶可以從中選取檢索的關鍵詞或繼續檢索以滿足自己的需要。

圖 4 信息檢索系統中藏文相關詞提示的實現界面

4 結束語

藏語作為一個民族語言，其信息處理技術起步較晚，但已經有了很大的發展。鑒于藏文文體的復雜性，藏文在信息檢索方面的研究與國際上還存在著一定的差距，但隨著網絡的發展，更多的研究人員將投入到藏文信息化的領域上來，藏文在信息檢索方面將會有更進一步的發展。該文相關研究成果獲得自治區自然科學基金項目《實施電子政務平臺網絡信息安全及應急預案研究》資助。

參考文獻：

[1] Christopher D.Manning，Prabhakar Raghavan，Hinrich Schutze.信息檢索導論[M].王斌，譯.北京：人民郵電出版社，2010.

[2] 江獲，董穎紅.藏文信息處理屬性統計研究[J].中文信息學報，1995，9（2）：37-44.

[3] 才智杰，才讓卓瑪.基于語料庫的藏文字屬性分析系統設計[J].計算機工程，2011，37（22）：270-272.

[4] 劉匯丹，芮建武，吳健.藏文網頁的編碼識別與轉換[C].中文信息處理前沿進展――中國中文信息學會二十五周年學術會議論文.北京：清華大學出版社，2006：573-580.

[5] http：///html/rfc2781

[6] 陳玉忠，李保利，俞士汶，等.基于格助詞和接續特征的藏文自動分詞方案[J].語言文字應用，2003，1：75-82.

[7] 東噶洛桑赤來.東噶藏學大辭典[M].北京：中國藏學出版社出版，2002.

[8] 格桑居冕，格桑央京.實用藏文文法教程[M].成都：四川民族出版社，2004.