畢業(yè)論文的開題報告

畢業(yè)論文的開題報告2016畢業(yè)論文的開題報告(1)一、本課題選題的依據(jù)在現(xiàn)代素質教育的形勢下，建設為素質教育服務的、現(xiàn)代化的、功能完善的教育教學資源系統(tǒng)，拓展學生自主學習的空間，發(fā)展學生的多種能力，特別是創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為中學教育必須研究的課題。現(xiàn)代信息技術特別是計算機網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，使我們的教育模式產(chǎn)生了質的飛躍，網(wǎng)絡化教育將成為信息時代的重要標志和組成部分。探索、研究并構建適宜于在計算機網(wǎng)絡環(huán)境下的教育教學模式，是教育界亟待解決的課題，也是我們責無旁貸的使命。在網(wǎng)絡教育時代，不僅需要有先進科學的教學手段、高效互動的教學方式，更需要有豐富實用的教學資源、完備的教學體系。在網(wǎng)絡化教育的大環(huán)境下，教師應該成為網(wǎng)絡教育的主導力量。而目前，我們的教師對信息技術、網(wǎng)絡教育尚不熟悉，利用網(wǎng)絡實施教育教學尚有距離，尤其是建立“在網(wǎng)絡環(huán)境下的教育教學新模式”還有待起步，基于此，我們提出了本課題的研究。二、本課題研究的條件開展本課題研究具有以下有利條件：背景條件：國家教育部大力推進信息技術教育，虛擬學校、遠程教育等應運而生;重慶市教委大力普及信息技術教育，通過評選信息技術示范校加大力度;渝中區(qū)率先建立局域網(wǎng)，并通過已經(jīng)實施了三年的“雙創(chuàng)課題”研究，使教師的教學理念有了極大改觀;隨著課改的進一步深入，現(xiàn)代技術特別是信息技術在教育教學中得到了廣泛的應用。基礎條件：我校通過一年多的艱苦奮斗，信息技術無論在硬件上，還是軟件上，都打下了堅實的基礎：硬件上：我校建成了以光纖為網(wǎng)絡骨干，采用千兆高速以太網(wǎng)，集視頻教學、監(jiān)控、信息服務、學校管理于一體的校園網(wǎng)絡，實現(xiàn)了“班班通”;全校所有的教室都安裝了數(shù)字投影機、實物展示臺、100英寸電動玻珠屏幕、多功能講臺、監(jiān)控攝像機、29英寸電視機，上課教師人手一臺筆記本電腦。軟件上：我校初步建成了具有求精特色的“教育信息資源庫”，包括《k12學科資源庫》、《數(shù)字圖書館》(近兩萬冊電子書籍)、《信息技術與課程整合》電子期刊等大型教育數(shù)據(jù)庫、試題庫、資料庫，涵蓋國情教育、心理咨詢、青春期教育、健康教育、藝術教育、升學指南、教育法規(guī)等教育信息庫，能充分滿足現(xiàn)代教育管理和一線教學的需要。人員上：我校成立了信息技術中心，配備了專業(yè)人員，無論從理論上，還是實踐上，都有相當造詣。信息技術中心，對全校教職員工進行了信息技術素質修養(yǎng)和實際操作的培訓，全校教職員工基本掌握信息技術教育，能滿足在網(wǎng)絡環(huán)境下進行教育教學的需要。三、本課題研究要解決的問題1、觀念問題：有了好的硬件環(huán)境，如果觀念不更新，只是“換湯不換藥”，那就失去了研究價值。本課題必須著力解決教師教育觀念更新的問題。2、理論問題：目前網(wǎng)絡教育缺乏科學、系統(tǒng)的教育理論作指導，本課題應在實踐中創(chuàng)造性地應用現(xiàn)有的理論，不斷探索、總結、歸納、概括，形成適用于網(wǎng)絡教育的理念、原則、策略。3、技術問題：信息技術，顧名思義，技術性是很強的。如何使教師技術精湛，使精湛技術與優(yōu)質教育緊密結合，培養(yǎng)適應知識經(jīng)濟時代需要的人才，是一個值得認真探討的問題。本課題希望在這方面能作出一點貢獻。4、實踐問題：網(wǎng)絡是一個新環(huán)境，如何在這個平臺上，創(chuàng)造出符合自己實際的教育教學模式，需要從實踐中不斷總結，不切實際地模仿別人，拷貝別人，是不可取的。本課題倡導教師努力進行實踐。四、本課題研究的目標、內(nèi)容和創(chuàng)新之處1、本課題研究的目標是：建立一個基于網(wǎng)絡平臺的符合當代教育理念、具有現(xiàn)代教育特色、綜合教育效益很高的新型教育教學模式。2、本課題研究的內(nèi)容是：(1)21世紀的教師應該思考自己的角色定位問題：①在網(wǎng)絡環(huán)境中教師應該采用什么樣的教育教學模式實施教育教學。②在網(wǎng)絡環(huán)境中，教師應該采取什么樣的再教育模式接受終身教育以保持新鮮活力，促成教育教學可持續(xù)發(fā)展。③適應現(xiàn)代教育的新趨勢――網(wǎng)絡教育，對教師素質到底有哪些新的要求。(2)21世紀的學生應該思考自己的學習問題：1現(xiàn)有實踐教學體系的不足1.1專業(yè)課程設置定位不準確當前很多高校計算機工程專業(yè)是在社會大量需求下匆匆上馬，沒有相應的學科基礎，新教師多，是參照其他學校的教學大綱開設自己的專業(yè)課，沒有深入研究本校學生的基礎素質和能力，以及本校教師的專業(yè)素養(yǎng)和能力，使其專業(yè)課程不能滿足現(xiàn)代高等教育的理念，造成其實踐教學體系先天性不足。1.2課程實驗師資不足學校規(guī)模的擴大，在校學生規(guī)模劇增，致使專業(yè)教師和實驗指導人員嚴重不足。每年分配到校的年輕老師幾乎都是從學校到學校，缺乏實踐經(jīng)驗。暑假的教師崗前培訓，不到一個月的時間也只是形式而已。同時計算機工程專業(yè)高級教師的大量流失，使實驗課程的指導教師嚴重缺失。1.3實驗教學內(nèi)容質量不高師資專業(yè)水平不高，使開出的實驗內(nèi)容水平也不高。主要是以驗證性和觀察性的實驗為主，設計性、綜合性的實驗較少，研究性和創(chuàng)新性的實驗幾乎沒有?，F(xiàn)在的實驗很多都是表面的形式，沒有達到實際的效果。1.4實驗指導和管理落后計算機工程專業(yè)的實驗以鍛煉學生的能力為主。但是當前實驗內(nèi)容陳舊，指導教師的實踐經(jīng)驗不足，不能很好滿足學生學習的需要。實驗課程的安排隨意性很大，不能與課堂教學相輔相成，學生理論和實踐脫節(jié)。實驗室管理手段比較落后，采用人員綁定實驗室，手工登記和監(jiān)督，致使實驗教學非常忙亂，更不用說實驗室開放了，使很多教學設備閑置，學生的需求得不到滿足。1.5實驗設備不足和陳舊計算機設備是更新非?？?、投入非常大的，與其他學科的實驗設備性質差別很大。很多學校的領導和相關部門不能認識到計算機教學的特點，在實驗設備上投入不夠，使很多設備落后，數(shù)量也不足，根本達不到教育部規(guī)定的4:1的指標。1.6實習基地較少學校與企事業(yè)單位聯(lián)系的渠道較少，相互的合作不多。學生的畢業(yè)實習基本由學生自己解決實習的單位，學校只能提供較少的實習單位給學生，根本無法滿足學生增長的需要。針對當前計算機工程專業(yè)實踐教學體系的不足，參照國內(nèi)外高校中計算機工程專業(yè)教學體系，按照學校的實際情況重新制定培養(yǎng)計劃，對本校的專業(yè)教師和實驗人員進行繼續(xù)教育和培訓，加大設備的投入。本文按照實踐教學的各個環(huán)節(jié)分開討論如何設置實踐教學的內(nèi)容、目標和教學的手段，給出一個符合當前社會需求的計算機工程專業(yè)實踐教學體系的設置方案。2以素質教育為目標的實踐教學體系2.1課程實驗課程實驗是課堂教學的重要組成部分，它是和課堂理論教學相輔相成的。通過課程實驗，不僅可以傳授實驗基礎理論知識，而且可以使學生更加深入地理解理論，完成理論與實踐的結合。通過實驗可以訓練學生的基本技能，嚴格按照實驗過程進行，分析實驗中出現(xiàn)的問題，排除一般故障，對實驗的結果進行分析和解釋，鍛煉學生的動手能力，培養(yǎng)學生的技能，提高其計算機軟件和硬件設計和實現(xiàn)的技能。實驗也是教師和學生深入交流的通道，啟發(fā)學生深入思考，敢于創(chuàng)新。計算機工程專業(yè)的課程實驗按照實驗的性質，可以分為觀察性實驗、驗證性實驗、設計性實驗、研究性實驗等不同類型?，F(xiàn)在實行多媒體教學，觀察性的實驗一般可以在課堂上簡單演示，一般不列入實驗體系。自從20世紀90年代以來，互聯(lián)網(wǎng)在全世界大規(guī)模推廣，現(xiàn)在的很多學生在大學入學之前都接觸過使用過計算機，很多中學都開設了計算機課程，使學生具備了初步的計算機技能，能夠使用可視化的開發(fā)工具進行編程，這使得計算機工程專業(yè)的低年級學生可以有少量的驗證性試驗，驗證性實驗可以在理論教學中簡單演示，給出詳細的輔導材料指導學生利用課余時間自己實驗，其他的實驗為設計性實驗和綜合性實驗。在計算機工程專業(yè)有全校理工課基礎教育，包含的物理實驗、化學實驗等公共基礎系列實驗本文不予討論。軟件技術系列實驗要強調實驗內(nèi)容的設計，按照學生的能力和當前的素質以及教學大綱重新規(guī)劃實驗的內(nèi)容，追求變化以適應社會的需求。當前重點加強的實驗是基礎理論系列實驗和硬件技術系列實驗?，F(xiàn)在學生都是輕理論重應用，計算機工程專業(yè)的本科教育是以素質為核心的，理論是應用的基礎，只有掌握理論應用才能夠深入的探討，否則其應用僅僅是模仿，不能夠進行創(chuàng)新。為此要加強數(shù)值分析實驗、離散數(shù)學實驗、算法設計與分析實驗等為主的基礎理論系列實驗，其中離散數(shù)學原來僅僅是講授原理，不能和實踐應用結合脫離實際。這些實驗應該在驗證性的基礎上變換為一定設計性實驗，重點強調理論的實踐。軟件實驗的可操控性強，對于硬件實驗需要一定的技術和經(jīng)驗，當前很多學生和教師都不愿開設這類的實驗，多數(shù)是按照實驗設備教程進行驗證性操作，沒有任何的設計性，更談不上創(chuàng)新試驗了，為此電路分析、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、數(shù)字邏輯、計算機原理、微機原理及應用、嵌入式系統(tǒng)、計算機接口設計、計算機網(wǎng)絡[2]等課程實驗要增加趣味性，不要僅僅是枯燥的理論驗證，而是結合理論設計實驗內(nèi)容以激發(fā)學生興趣為主，寓教于樂，在設計性實驗中掌握理論，在實驗中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。在設計實驗內(nèi)容時要考慮到學生的起步基礎不同和素質高低不同，設計出可以選擇的實驗，滿足多方面多層次的需求，提高實驗的質量。課程實驗應該包括適當?shù)拈_放性實驗，目的是進一步提高教學水平、培養(yǎng)學生實驗技能與創(chuàng)新能力。為此需要實驗管理采用開放性，采用自動式的學生認證系統(tǒng)，提高設備的利用效率，為學生創(chuàng)造良好的實驗環(huán)境。2.2課程設計和協(xié)作設計在課程實驗的基礎上，以提高學生的綜合能力為出發(fā)點，應該選擇比較重要的課程作為單獨課程開設綜合性課程設計，這對學生實踐教學能力培養(yǎng)是非常重要的，考慮到整個實踐教學必須占到整個學時的比例，應該開設以下綜合課程設計。(1)高級程序語言課程設計：高級語言是計算機工程專業(yè)的基礎課，通過課程實驗學生僅僅是掌握語言的詞法、語法和語義，不能從整體上掌握整個系統(tǒng)。特別是現(xiàn)在高級程序語言的開發(fā)環(huán)境雖然比較方便使用，但是其知識結構比較復雜，但是掌握其可以直接在程序中使用，大大提高編程效率。課程設計指導書中給出10多個題目，以學生綜合掌握高級程序設計語言和集成設計工具為目的，學生能根據(jù)題目的目的，獨立完成分析、設計和調試。使學生能更進一步地理解程序設計方法，熟練掌握常用的數(shù)據(jù)結構和算法，培養(yǎng)學生的實際設計能力和分析解決問題的能力，保持良好的程序設計風格。(2)數(shù)字電路課程設計：使學生基本掌握數(shù)字電路設計和調試的方法，增加集成芯片的使用知識。教師根據(jù)學生的基礎列出10多個的選題，給出設計的目標，提供相應的數(shù)字電路分離的器件，要求學生獨立完成設計、系統(tǒng)裝配和調試。能力比較強的同學可以獨立完成選題設計，完成系統(tǒng)的裝配及調試，教師只需給予一定的指導。(3)計算機原理課程設計：使學生加深對計算機原理和相關課程的理解，實踐和鍛煉計算機硬件的設計能力和調試能力。要求了解實驗所能提供的硬件基礎和計算機體系結構，以及現(xiàn)在硬件設計語言的一般設計過程和方法，能夠按照指令體系和功能進行邏輯設計和實現(xiàn)CPU，并進行軟件的模擬。(4)嵌入式系統(tǒng)課程設計：現(xiàn)在機電設備的智能化都來自于嵌入式系統(tǒng)，嵌入式課程深入需要綜合性的課程設計，能夠使學生掌握嵌入式的環(huán)境應用的限制性、功能的限制性，根據(jù)設計的目標，綜合使用嵌入式系統(tǒng)的接口、通信的基礎知識、嵌入式微處理器構成控制系統(tǒng)，掌握實際控制設備運行的實際知識，培養(yǎng)學生硬件方面的綜合設計能力和動手能力。(5)操作系統(tǒng)課程設計：要求學生掌握流行大型操作系統(tǒng)的系統(tǒng)結構、各種實現(xiàn)機理和各種典型算法，系統(tǒng)地了解操作系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)思路。該實驗可以采用開源的Linux系統(tǒng)為實驗平臺，運用所掌握的知識對內(nèi)核某個部分進行替換，運用內(nèi)核開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)內(nèi)核的重新組合。這樣可以鍛煉學生進行系統(tǒng)編程的能力，為今后開發(fā)驅動程序、網(wǎng)絡接口等打下基礎。(6)軟件工程課程設計：使學生系統(tǒng)地掌握軟件工程及軟件管理的過程、方法和工具，教師可以按照學生比較熟悉的需求，設計多個相對比較大的項目作為題目，方便學生需求分析，這些需求分析可以是一定條件下現(xiàn)場的調研，多數(shù)數(shù)據(jù)是通過其他材料整理匯集出來的，也可以通過網(wǎng)絡收集具體項目的需求，這個不能是真正的現(xiàn)場調研，這是課程設計中非常重要，而且是需要特別處理的部分。在此基礎上學生要完成軟件的設計，給出測試和維護的基本原則和文檔。由于教學時間的限制，不可能完成編程和具體的測試，僅僅是完成必要的文檔標準化和內(nèi)容完整性檢測。在計算機工程專業(yè)的課堂實驗和課程設計是按照教學計劃一個年級同步進行的，為此可以在達到實驗目標的同時，在班級內(nèi)部進行計算機技能比賽，比賽解決實驗相關內(nèi)容及問題的能力、比賽編寫程序的質量、比賽編程程序的規(guī)范程度，比賽學生各種能力，促進學生內(nèi)部有序良好的競爭，提高他們學習的積極性。也在同一個課程的不同班級進行比賽，培養(yǎng)整個專業(yè)的學生能夠具有注重技能訓練的精神。課堂教學和課程設計都是以班級為單位的獨立設計來和完成，當前現(xiàn)實的項目是需要多人的系統(tǒng)完成，為此需要增加一個大作業(yè)和項目開發(fā)的實踐教學環(huán)節(jié)，幫助學生增強交流能力、解決問題能力和技術技能[3]。(1)綜合性作業(yè)課程：需要綜合多門課程，可能需要多個學期，成立班級內(nèi)部的小組分工協(xié)作共同完成。該作業(yè)具有一定的難度，綜合多個知識點，需要系統(tǒng)的規(guī)劃，能夠鍛煉學生的綜合能力，同時也可以實現(xiàn)信息溝通技巧的掌握，達到交流技巧的掌握。(2)項目小組開發(fā)：團隊精神是當今計算機工程專業(yè)必須具備的，可以按照當前社會需求和科研需求，設置多個項目，讓高低年級學生自由組合，組成開發(fā)小組和興趣小組，協(xié)同完成一項任務。項目過程包括開發(fā)、軟件管理、經(jīng)濟、風險管理、需求工程、設計、實現(xiàn)、維護、質量保證、標準以及協(xié)同工作等。這樣不僅提高了他們的實踐能力和技能訓練，關鍵是協(xié)同工作能力的鍛煉，使學生更加容易地融入社會工作中。項目小組也是高級學生向低年級學生傳遞知識和技術的最佳場所，也可以大大提高高年級學生的管理能力和各個方面協(xié)調的能力團隊開發(fā)課程。這也是課堂教學有益的補充。在項目開發(fā)的需求分析中要注意相關的法律和道德的可行性研究，清楚涉及的有關問題，鍛煉采用何種策略來應對。這樣的項目可能是多個學科綜合的，可以把相關科目的同學吸引到小組中，比如自動化控制、通信工程、信息技術、電子商務、經(jīng)濟管理等等，實現(xiàn)高層次的綜合。2.3實習和畢業(yè)設計實習不僅是學生發(fā)揮本專業(yè)特長服務社會、接觸社會;也在實踐教學中起著重要的作用，使學生在實踐過程中即能達到提高個人能力的目的。當前實習有多種形式，多數(shù)分為校外的實習基地和校內(nèi)實習基地，使學生能夠到實踐單位接觸和了解科研和開發(fā)中存在的各種現(xiàn)實的技術或管理問題，參與實際課題或項目的開發(fā)等。實習基地的選擇和建設是非常關鍵的，為了保證實習的質量。必須定期對實習基地進行評估，包括接收學生的數(shù)量、提供實習題目的質量、管理學生實踐過程的情況、學生的實踐效果等。實習指導教師必須有實踐經(jīng)驗、教學經(jīng)驗，校外實習基地聘請業(yè)務水平高、責任心強的人員擔任校外指導教師。畢業(yè)設計是一個科研和教學結合最為密切的實踐環(huán)節(jié)。在畢業(yè)設計中學生可以理論聯(lián)系實際，鍛煉解決實際問題的能力。畢業(yè)設計應當緊密結合科研項目或課題，從科研任務中選擇有價值的題目進行設計、實驗和研究，還可以通過與企業(yè)緊密合作的實踐教學活動來進行。3結束語隨著計算機技術的日新月異的發(fā)展和深入應用，將會對實踐教學提出了更高的要求;這就要求高等學校按照自身辦學的定位和社會的當前需求對計算機工程專業(yè)的實踐教學體系進行修訂。以培養(yǎng)學生技能和實踐能力為核心，高校教師要轉變教育思想，更新教育觀念，以構建主義為教學指導思想，推動計算機教學向著“培養(yǎng)全面高素質人才”的方向發(fā)展，為學生以后更好地為社會服務打下堅實的基礎。1現(xiàn)狀分析培養(yǎng)高質量的軟件開發(fā)人才一直是社會和行業(yè)關注的焦點。早在11年前，對于工程教育的迫切性就被人提出來[1]。工程教育本身也作為一個系統(tǒng)問題被討論[2]?，F(xiàn)在從國家層面在戰(zhàn)略上建立了軟件學院進行專門培養(yǎng)，各個高校也不斷推出新的課程、新的措施方案。在這一領域雖然比過去似乎已經(jīng)有了翻天覆地的變化，但來自企業(yè)的呼吁似乎一直反映出諸多不盡如人意。更多的思路希望將企業(yè)的力量直接引入到教學，比如實訓基地等[3];而國家層面也非常關注實訓[4]。但實際效果可能變得流于表面，因為企業(yè)往往難以將核心的工作拿給學生做，而其訓練的項目也并未從更全面系統(tǒng)的角度去設計，其鍛煉效果就有限了。在軟件開發(fā)這一領域，由于其具有變化迅速，新技術不斷涌現(xiàn)的特點，導致不少在教育內(nèi)容上選擇了追逐新技術、新語言、新平臺，以能用會用這些流行主流技術為目標。典型的代表就是北大青鳥，有些二本的學生在畢業(yè)前專門花錢去青鳥學習，似乎可以看到這種教育的優(yōu)勢。但另一個矛盾的情況是，往往那些關注員工后勁的公司卻不愿意招聘青鳥的學生。如果將目光投向國外的頂級大學，例如斯坦福，其教學上并沒有去“依賴”校企合作，以及很熱門的“實訓”。其核心課程依然是過去的傳統(tǒng)經(jīng)典課程。以一個研究生為例，一學期能修2門課是正常，3門就很優(yōu)秀。它并沒有追逐所謂的新技術。但無人質疑其學生的工程能力、科研能力和創(chuàng)造能力。2什么是計算機工程能力的核心什么才是我們軟件開發(fā)教育的核心知識架構，怎樣才能培養(yǎng)學生可持續(xù)發(fā)展的核心競爭力?我們調查過一些非常高水準的軟件開發(fā)者，發(fā)現(xiàn)他們往往在底層軟件上持之以恒地進行長時間深刻的鍛煉，然后在未接觸的新領域才能非常迅速地掌握核心。例如，一個非計算機專業(yè)的系統(tǒng)分析員曾經(jīng)“只”在DOS這種原始的操作系統(tǒng)下玩了10年，甚至自己寫過一個漢化的DOS。他只有書本上的一點點網(wǎng)絡知識時，就用一兩天時間解決了一個學通信的研究生1個月都不能解決的網(wǎng)絡故障。這是一個典型的例子，他并沒有“實際的”網(wǎng)絡經(jīng)驗，什么使得他如此輕松地進入了新的領域呢?而另一個曾就職于vmware、google等頂級公司的程序員，在Unix下只用C語言做了10年系統(tǒng)級編程。當用Java，C++甚至是javascript時，其學習時間只是1天，很快就比做了幾年專門java編程的程序員還精通。如何才是軟件開發(fā)人員的本質力量?什么才能讓他們在變化萬千的新技術面前屹立不倒，乘風破浪?2.1計算機工程能力我們認為計算機工程能力包含兩方面的內(nèi)容:(1)核心知識架構;(2)計算機的思維方式。什么是核心知識架構呢?是反應該領域最基本規(guī)律和支撐技術的知識。簡單地說就是傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)、編譯、數(shù)據(jù)庫。操作系統(tǒng)將硬件、軟件、高級語言和匯編融匯在一起，它幾乎包括了軟件工程中所有重要的因素。舉一個簡單的例子，似乎只有面向對象這種“高級東西”才有的虛函數(shù)運用，其實在Linux中就有相應的虛文件系統(tǒng)。操作系統(tǒng)是最為復雜的計算機工程之一。編譯融匯了大量的算法，而且能讓大家真正看“穿”語言的外表，深入到其內(nèi)里，體現(xiàn)了最根本的計算機技術。其優(yōu)化技術，也深刻地和硬件交融在一起，很好體現(xiàn)了底層風范。數(shù)據(jù)庫，不僅是運用算法最多的地方，甚至是超越操作系統(tǒng)的一個復雜的系統(tǒng)，從緩存技術到i/o優(yōu)化，到索引，再到事務處理，無一不是反映計算機最深刻規(guī)律。大家可以發(fā)現(xiàn)，所謂核心知識架構，都具有兩個特點，反映本質規(guī)律，體現(xiàn)軟硬融匯交織。也只有這樣，才能建立下面談到的“計算機思維方式”。2.2核心知識架構為什么我們沒包括一些新興的語言和技術呢?似乎它們很“實用”。而且已經(jīng)出現(xiàn)的問題是，按照傳統(tǒng)科目和方式學習后，學生在企業(yè)什么都不會。這也正是大家關注工程教育的初衷。為什么不強調這些新興實用技術的教育還在強調“古老”的“基礎”。計算機領域一個顯著的特點是，表面上知識更新非?？?，新技術、語言層出不窮。這很容易導致當我們發(fā)現(xiàn)學生能力欠缺時，將問題歸罪于新技術的學習不得力，知識結構老化。但其實目前的問題可以從另外一個角度考慮，是否是基礎教育不得力?分析國外著名大學，如斯坦福、伯克利的課程，我們發(fā)現(xiàn)兩個特點:(1)關鍵的基礎課程，如操作系統(tǒng)、編譯原理、數(shù)據(jù)庫，始終是其最重要的課程，并沒有過分追逐各種“新潮”技術。(2)學生一學期能修的課程非常有限，一般為3門課。而國內(nèi)卻呈現(xiàn)相反的狀況，比如編譯原理被降到了選修課的角色，新潮課程層出不窮，一個學生二年級一學期要修13門課。在這種走馬觀花的狀況下，計算機這種具有強烈“手藝”色彩和工程實踐的學科，被完全紙上談兵化。而一些可憐的實驗內(nèi)容，還被學生的復制拷貝所湮沒。我們認為，恰恰是這種情況，使得基礎核心知識教育沒有工程化，沒有充分動手，導致了基礎知識教育某種程度上的巨大失敗。從以下鮮明的對比可以窺見問題的端倪:國內(nèi)學生反映操作系統(tǒng)課程是文科課程(只需要背條款考試即可);而相對地，國外著名高校操作系統(tǒng)課程要求學生實現(xiàn)“小”操作系統(tǒng)。國內(nèi)數(shù)據(jù)庫只講其應用(如大量講解sql等運用，sql即使非計算機專業(yè)人士也很容易學習，這也是它被發(fā)明的初衷)。斯坦福的數(shù)據(jù)庫課程中有一門需要實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在筆者走訪的計算機工程上優(yōu)秀的人才，發(fā)現(xiàn)其共同的特點就是在諸如操作系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫上都有很深入的學習經(jīng)歷，比如前面提及的自己構建過漢化DOS系統(tǒng)，或者在Unix下，做內(nèi)核以及驅動很多年等。而當他們接觸新技術時，之前深刻的經(jīng)驗和淬煉的思維就讓他們?nèi)缁⑻硪?，快人一等。更有甚者，國外真正的最頂級專家，都是在這些領域有無與倫比水平的專家，從delphi的締造者，轉戰(zhàn)到微軟并入主.net平臺的開發(fā)，也可看到雄厚的底層知識和能力的巨大作用。所以“老”知識并不是障礙，而是通向天堂的階梯。究其原因，就涉及到工程能力的第2個方面，計算機思維方式。2.3計算機思維方式對非專業(yè)人士它是很抽象的概念，而對真正專業(yè)人士，這又是一個非常鮮活的概念。這里限于篇幅，我們只舉一個簡單的例子。面對在C++中外部代碼如何直接修改私有變量的問題，計算機的思維方式就是:對象也是放在內(nèi)存中，只要能拿到對象的地址，并知道對象的布局，那么就可修改。而沒有建立這種思維的人，就完全被高級語言的語法所左右，無從下手。一句話，無法看到本質，沒有從下而上的底層思維。核心知識課程的有效深入教學和計算機思維方式建立有何直接關系呢?我們認為核心知識因為其反應了計算機本質規(guī)律，而且從底層建立起來，所以對其深入掌握運用后，它從開始的逼迫到最后的陶冶，最終潛移默化地讓受眾建立起“計算機思維方式”。而這正是計算機工程師安身立命之本，就如同音樂家有其獨特的音樂思維方式一樣。為什么諸如java之類的課程于建立計算機基本思維不太合適呢?因為它更高層，無法讓學生看到最下面。而唯有徹底、深刻和系統(tǒng)的底層淬煉，才能真正建立起“計算機思維方式”。3如何打造強大的計算機工程能力大家一方面指責基礎課程的“空洞”、“無用”、“陳舊”;另一方面在不斷開設的海量新課和技術中壓得學生更加遠離編程，遠離實踐。即使能培養(yǎng)出熟悉某種語言的學生，也無法看到他們和培訓學校有何不同。實訓也似乎沒有根本解決問題，我們在實踐中發(fā)現(xiàn)，往往是那些自己醉心于編程的學生最后有著卓越的表現(xiàn)。讓基礎知識能支撐和指導實踐，而非僅僅“符號”，并引導學生進行高效的實踐。3.1“3塊連一線”，4門基礎課程整合打造核心知識架構我們將4門基本課程進行貫通式整合，著力塑造學生的“計算機思維”。下層的是3門基礎課(在上一小節(jié)探討了其在工程能力訓練上不可替代的重要地位)，對軟件開發(fā)環(huán)境產(chǎn)生支撐。而軟件開發(fā)環(huán)境又通過精心的設計和工程實踐，從應用角度將3門課程所學的知識串聯(lián)起來。從而將基礎知識和工程開發(fā)更有機整合在一起。首先，闡述為什么將以上課程整合在一起的理由。要回答這個問題，必須先回答什么東西支撐了優(yōu)秀程序員。在我們的調查人員中，無一例外地都具有很深厚的底層軟件開發(fā)背景。有長期從DOS的Hack入手的;有長期從事Unix內(nèi)核編程的;有從Windows的driver起步的;有以反匯編逆向為根基的。長期在最底層的經(jīng)歷，使他們建立了最真實和能觸摸的系統(tǒng)觀，能以計算機的方式思考。所以面臨新技術時，他們能透過新形式很快把握其精髓，深刻地把握其實質。“太陽下面沒有真正的新事物”，例如號稱21世紀最新的重要的軟件技術AOP(AspectOrientedProgramming，AOP)，其實在20世紀60年代就出現(xiàn)在了匯編一級的軟件技術中，它本質就是鉤子技術的系統(tǒng)化。在底層的軟件世界，我們不僅能夠用到那些所謂的最新的技術，而且能看到其本質(我們可能就是用機器碼自己構建出來的，而不被新技術的華麗外衣障目)。這些使得具有底層經(jīng)驗的開發(fā)者，更有創(chuàng)造力，更能創(chuàng)造，也更能洞察迷亂后的本質，庖丁解牛，解決那些異常復雜的工程問題。舉一個筆者遇到的真實例子，一個具有深刻底層經(jīng)驗的程序員(一直只有C語言和操作系統(tǒng)編程經(jīng)驗)和一個只有深刻Java經(jīng)驗的程序員，在同時學習Javascript的閉包概念時，后者一個禮拜都還有些似是而非。前者很快就能自如運用，且最后指點了后者1個小時，后者頓時豁然開朗。這是典型的“新”與“老”，上層和底層經(jīng)驗在面對新事物時的對比。既然底層軟件賦予我們?nèi)绱藦姶蟮哪芰?，那么哪些是底層軟件?大家公認，操作系統(tǒng)、編譯和數(shù)據(jù)庫由來就是計算機工程自身的根基。所以，我們必須將這3門課涉及的知識好好淬煉。而如何將3門課的知識和我們?nèi)粘５能浖_發(fā)聯(lián)系起來呢?如何用它們指導平時程序的開發(fā)呢(我們大多數(shù)是開發(fā)用戶級軟件，不會開發(fā)內(nèi)核軟件，因此許多人認為幾乎整個在內(nèi)核中的操作系統(tǒng)對用戶級軟件開發(fā)無從指導)?另一門課，《軟件開發(fā)環(huán)境》解決了這一問題。它有一條主線，通過反匯編將C語言和匯編串聯(lián)起來，讓系統(tǒng)級的知識從高級語言的面紗下展現(xiàn)出來。同時用逆向工程這把庖丁之刃，將編譯、鏈接、面向對象等軟件開發(fā)中的重要知識塊剖剔，讓底層與上層貫通一氣。而逆向的技術技巧，本身也是非常高級的軟件開發(fā)技術。因此，我們用“3塊連一線”來總結4門課的關系是最好不過了。為什么不納入語言課程，比如C/C++語言?從我們的工程經(jīng)驗來看，語言只是計算機原理和思想的載體，是表述方式而已。為了表述形式而專門花大力氣是不值得的。比如，國外的著名大學很多都不開設語言課，在其他課程作業(yè)中必須用C語言編程，學生們就在那里鍛煉了。真正的語言的力量并非來自語言本身，而是底層知識為支撐的項目鍛煉。我們的思路是以構建式完成大量的完整系統(tǒng)的編寫，這樣就很好鍛煉了軟件開發(fā)和工程能力。同時，“軟件開發(fā)環(huán)境”本身從逆向層面也對語言有了深刻的剖析，這是純粹的語言課難以完成的。另外，從大綱安排上，我們在大一就會讓學生用C語言來初步接觸程序編寫，這時并不適合放入太高級主題。而在教學中，語言的力量已經(jīng)滲透到一個個工程構建中，隨風潛入夜了。為什么不納入算法課程?從某種程度上，“程序就是算法與數(shù)據(jù)結構嗎”?我們認為在系統(tǒng)中運用算法，算法才具有生命力。而編譯、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫以及我們專門設立的一些課程設計將全面運用各種算法和數(shù)據(jù)結構。在實戰(zhàn)中運用并學習提升才是王道。這也正是構建式學習的精髓所在，這也正是探索式學習培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力的精髓所在。算法課已經(jīng)為我們準備了元件，就看你怎么去組裝甚至改造。3.2以構建主義的思路，深度實踐的風格改革課程3.3改革考核評價標準，充分強調動手實踐以前我們一直是卷面考試，實驗分數(shù)只是象征性的點綴。這本身違反了計算機工程的特點。只有改變評價考核標準，才能真正驅動學生充分鍛煉工程。在課程軟件開發(fā)環(huán)境中，我們采取了平時的考試結合期末考試的方式，而兩者均為軟件編寫。期末考試在實驗室上機編撰指定題目。不強調對一些函數(shù)名等死知識點的記憶，可以用在線幫助。這本身也符合軟件開發(fā)的規(guī)律。4結束語我們在計算機工程教育上試圖做一些回歸本質的工作，也取得了一些效果。比如在軟件開發(fā)環(huán)境中，學生普遍認為:“似乎將3年學的程序課全學習了，收獲很大”。更有同學，在外企公司的面試中，直接運用了課堂上的知識，這在傳統(tǒng)的教學環(huán)節(jié)中是難以獲取的。但整個工作尚在起步階段，所以仍