編譯原理論文范文
時間:2023-03-16 19:47:08
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篇1
CDIO工程教育模式是能力本位的培養模式,其優勢在于讓學生以主動、團隊合作、課程與課程之間有機聯系的學習方式,獲取與工程實踐相關的知識與能力。CDIO培養大綱將工科畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、團隊合作能力和工程系統能力4個層面,大綱要求以綜合的培養方式使學生在這4個層面達到預定目標。只有把知識、能力、社會需求融合起來,以能力為導向,以學科知識和社會需要為依托,整合課程組織結構,才能培養出符合社會經濟發展要求的工程技術人才。CDIO工程教育以實際應用項目的開發過程為主線,提煉出項目開發經歷的構思、設計、實施、運行4個主要環節,培養學生系統開發的能力[3-4]。實施CDIO工程教育模式,基本原則是落實“做中學”以及“基于項目的學習”,它體現了現代工程師所應具備的服務于現代工業產品從構思、設計、實現到運行的全過程所必須擁有的基本能力。
課程教學改革從以下4個方面展開。1)學生分組,導入項目。課程教學以項目導入的方式開始,首先鼓勵學生搜集編譯基礎理論和技術在計算機應用領域的成功案例;其次引導學生搜集開源的編譯工具,按照支持的源語言和語法分析方法分類。以上兩項前期工作對應CDIO模式的構思部分,需明確客戶的需求,考慮技術、企業戰略和制度等因素,不斷改進概念、技術和商業計劃。項目的最終目標是用C語言編寫一個PL/0語言處理系統。在教學過程中,學生分成若干個項目組,在教師的指導下編寫項目計劃書,劃分項目的功能模塊;指定各個模塊的負責人,模擬實際項目開發,進行分工協作。2)案例驅動,模仿提升。CDIO工程教育模式要充分體現“做中學”,以“項目案例”為載體組織整個教學過程,以案例開發過程安排教學內容,靈活運用啟發式和研究性的教學方法。課程教學要為學生構建項目開發的情景,調動學生的主動性與參與性,提高學生的實踐創新能力。在編譯原理課程教學過程中,我們發現有些學生學習缺乏積極性和主動性,課外缺少自主訓練和探索,雖然通過了課程考核,但是實際只了解到一些基本概念和零碎的知識斷點,不具備運用所學原理和技術進行編譯器開發的能力。為了培養學生“構思—設計—實現—運作”編譯系統的技能,我們將編譯原理的學習過程分為模仿和提升兩個階段。(1)模仿階段的主要目標是以PL/0語言處理系統為案例,引導學生學習基礎知識,掌握基本算法,激發學生興趣。項目開發分為8項子任務,這些任務可在教師的指導下完成。任務1:安裝測試用C語言實現的PL/0語言處理系統;完成PL/0語言語法的EBNF描述。任務2:PL/0編譯程序中詞法分析程序的設計和實現。任務3:PL/0編譯程序中語法分析程序的設計和實現;自頂向下遞歸調用子程序的方法。任務4:PL/0編譯程序中語義分析和中間代碼生成。任務5:PL/0編譯程序中符號表的設計與實現。任務6:PL/0編譯程序中運行時的存儲組織。任務7:PL/0編譯程序中的目標代碼生成。任務8:PL/0編譯程序各階段整合運行,編寫PL/0語言使用說明書。教師可展示用C語言實現的案例,要求學生模仿整個實現過程,用Java語言再次實現PL/0語言處理系統。學生則通過此案例,模擬項目開發全過程。(2)提升階段的主要目標是讓學生學習編譯器開發的流程,學會運用編譯技術進行項目開發。本階段分為以下幾個步驟。步驟1:編譯器程序設計提高。定義一個待實現的源語言,如PL/0語言的擴充或者C語言的一個子集,要求學生用C或者Java實現編譯程序。步驟2:編譯技術擴展。引導學生學習面向對象語言編譯技術,如收集整理開源編譯器GCC的資料,描述GCC的總體結構、編譯流程、代碼組織。步驟3:編譯器實用工具。引導學生學習嵌入式系統編譯器及其工具的應用開發,包括C和Java編譯器開發。步驟4:項目實訓。引導學生利用編譯技術進行項目開發,如設計開發C語言程序設計自動評分系統、基于語法分析技術的企業名稱識別算法、基于語義分析的數據驅動型漏洞檢測方法、編譯原理在通信協議轉換中的應用、編譯原理在反病毒技術中的研究和應用等。3)開放資源,自主協作。CDIO注重自主學習能力的培養,提升學生獨立解決問題的能力,同時也重視團隊協作精神的培養,發揮團隊的力量,協同工作完成任務。網絡環境下的自主和協作學習要求教師提供充分的網絡資源。在教學中,課程組搜集整理了國內外編譯原理課程的教學資源,整理了各種實用編程語言及其表示規則,設計了適合學生需要的“做中學”項目和任務,并在課程的教學網絡平臺共享,通過開放資源和自主協作的學習,鼓勵學生在課外通過網絡和移動設備開展學習討論,用課外學習彌補課程學時的不足;通過課外自學,充分發揮學生的主觀能動性,鍛煉學生“自主設計、自主實現、自由探索”,引導和鼓勵學生積極組織并參與項目組的學習和研討活動,讓個人融入項目團隊,提升整個團隊的工程實踐能力。4)考核評價,多點多面。CDIO注重工程實踐能力的培養,工程實踐能力是各種能力的綜合體現,因此考核評價要兼顧這種特性。所謂多點主要是指編譯原理具有紛繁復雜的知識點,因此對知識點的考核應以促進學生主動學習、研究性學習為目的,注重對學習過程的考查。教師可通過查看學習記錄、平時作業和練習情況,考核學生對基本知識點的掌握情況;通過小組活動記錄,查看學生在項目組討論中的活躍度,了解學生提出問題的數量和質量以及解決問題的思路,考核學生的知識整合和應用能力。所謂多面主要是指編譯原理課程在培養學生實踐創新能力方面具有多面性,因此考核評價方式要有利于培養創新能力、實踐技能、解決實際問題能力,從多個層面開展。教師可通過對項目構思與設計展示、子項目實施情況、項目匯報與答辯、學生的自評與互評、教師與企業工程師的評價等多種方式考核學生的專業知識、個人自身能力、團隊合作能力、設計項目和開發系統能力。
3CDIO模式編譯原理教學實施過程中存在的問題與對策
1)“雙師型”教師隊伍的建設問題目前,從事編譯理論研究和技術開發的教師不多,有編譯器開發經驗的教師比較缺乏。編譯原理課程“雙師型”教師隊伍奇缺。湖北省教育廳和湖北工程學院制定政策,資助并鼓勵青年教師進入相關企業與工程師合作解決實踐中的技術難題。同時,湖北工程學院每年派出專業課青年教師到武漢大學、華中科技大學等高校進修深造。通過這兩個途徑,學校可以解決“雙師型”師資隊伍建設的問題。2)學生實習實訓平臺的建設問題。畢業生就業難和符合市場需求的應用性人才短缺問題一直是高校、用人單位和畢業生共同的困擾。學生綜合能力是就業成敗的關鍵因素,CDIO工程教育模式強化工程應用實習實訓平臺的建設,希望為解決這種困擾提供幫助。湖北工程學院與中國航天三江集團公司合作共建的工程實踐教育中心和湖北工程學院國家級大學生創新創業訓練計劃項目已獲得教育部批準。在此基礎上,計算機學院已經與國內10余家IT企業和科研機構合作共建實習實訓基地,校企合作層面深化,操作方案細化,實現與行業需求的無縫對接。
4結語
篇2
近期,不斷有報道揭示中國留學生在海外求學過程中暴露出來的一系列問題,如考試作弊、作業抄襲、動手能力低下、公民素養缺失等。與此同時,國內高校的教師也在抱怨本科畢業設計難帶,招收的碩士甚至博士素質達不到預期,難出成果。
大學生應具備哪些素質?大學教育可以培養哪些素質?普通課程的教學過程又該怎樣培養學生的素質?這是每個高校教育工作者都應該認真思考的問題。
1 大學生應具備的素質及其培養
1.1 大學階段的培養目標
廣義地說,教育的目的是培養一個人應具備的在這個世界正常生存的各種能力和素質,包括工作、生活等各方面基本素質和能力的養成。
不同的教育階段,教育的目的體現為不同階段的培養目標。大學階段,教育的本質是使每個學生能夠成為更完善的“人”,但重點在生存能力的培養,具體為專業知識和技能的學習與鍛煉,即每個專業的培養目標描述的內容。
如果用一棵樹來表示“人”在各個受教育階段習得的知識及其關系,那么,大學階段的專業知識應該在樹的主要枝干處,碩士教育和博士教育對應的素質和能力培養,則相當于小的樹枝和樹葉,見圖1。
1.2 大學階段的素質培養
大學階段的培養手段,主要是課程教學,分為通識課程學習和專業課程教育。通識教育旨在培養學生的思考能力、交流思想的能力、作出恰當判斷的能力和辨別價值的能力,專業教育旨在培養學生將來從事某種職業所需的能力[1]。
大學階段專業課程的系統學習,可以使學生對整個學科有一個初步了解,建立學科的知識結構體系,并具備可用于求解相關領域問題的基本專業技能,注重職業能力的訓練。這些素質將為研究生階段的科研活動、工作階段的技術任務奠定基礎。
ACM和IEEE的《計算機科學課程體系規范2013》明確指出:?算機科學本科生教育應該使學生為未來的工作做好全面準備;這些素質和能力的培養,是通過大學階段通識課程的學習經歷和專業課程的教學活動綜合作用達到的。這種培養,不是由某一門或某幾門必修課的修習完成的,而是所有課程的教學活動長期綜合作用實現的,即每門課程的教學活動在學生素質和能力的培養方面都是責任重大的,也是非常有意義的[2]。
換句話說,每門課程都可以精心設計成培養學生綜合素質的“沃土”。但是,這有賴于每位教師對教育目的的正確認識,也有賴于每位教師對課程教學的責任和意義的認識以及每位教師對教學活動的設計與付出。
CS2013有這樣的內容闡述:事實上,學生的軟能力(soft skills,如團隊合作精神、口頭及書面表達溝通能力、時間管理能力、問題解決能力、靈活應變能力等)及個人素質(如對風險的承受能力、合議共治能力、忍耐力、職業道德、機會的辨識力、社會責任感、對多元化的理解等)在未來工作中將起到至關重要的作用;一部分軟能力和個人素質(比如忍耐力、時間管理能力、職業道德、對多元化的理解等)將通過大學的學習生活獲得,其他部分則需要通過具體的課程教學活動來培養[2]。
大學階段培養方案的落實、對學生綜合素質和能力的培養,是通過每一門課程的教學活動來實現的,這也是每位任課教師的責任和工作意義所在。
2 通過課程實踐環節培養學生的綜合素質
2.1 以領域問題求解引導理論與實際相結合
計算機專業的核心課程,其知識的講授一定是圍繞著專業原理的。如何讓原理知識深刻影響學生問題求解的思維,并被學生實質性地掌握,一直是筆者思考的問題。
英國著名教育學家、數學家、哲學家懷特海在《教育的目的》[3]中提出:“在大學教育中,綜合運用精神應占主導地位?!彼J為:“在中學里,學生通過艱苦的努力,從特殊具體的事實到初步了解一般的概念;而在大學,他們應該從一般概念開始,進而研究如何將這些概念應用于具體的場合。一種設計得很好的大學課程是對普遍規律進行的廣泛研究。我的意思是,應該對具體的事實進行研究,讓它們說明一般的概念?!彼€認為:“必須不斷發現方法的通用性,并將這種通用性與某一特定應用的特殊性進行對照?!?/p>
在這樣的理念指導下,筆者重新設計了編譯原理課程的教學,將理論課堂的程序設計語言編譯原理知識應用到課程實踐中的領域問題求解。
理論課堂教學仍然圍繞著編譯程序的理論依據、程序實現原理、具體實現算法的分析與討論,注重以動畫形式和生活實例來減輕抽象內容帶來的陌生感。
在課程實踐部分,除了編譯技術的實現,還啟發學生探索編譯理論、方法和技術在各種應用領域問題求解中的實際應用。比如,課程介紹的程序設計語言的翻譯原理、技術和方法,完全可以用于實現試卷分解及題庫的生成,此時,待分析的不是程序,而是一份滿足要求的試卷,待生成的不是程序對應的目標代碼,而是容納各種試題及其答案的試題庫。依隨課堂教學內容的進度,可以對應地引導學生思考領域問題求解的步驟,然后落實到具體應用問題求解過程。表1為把編譯方法應用到實現題庫生成系統的學習過程。
在這一思路的引導下,學生尋找各種領域問題作為課程實踐求解的對象,例如,網絡傳輸協議解析、簡言作詩機、文檔編輯器、測試自動化、文檔排版、作業自動批改評分、漢語自然語言處理、惡意腳本查殺、音樂簡譜處理、邏輯門電路繪制、漢語英語翻譯、自動閱卷系統、XML文檔解析、中文識別、郵件地址識別、模式識別、游戲腳本處理、MIPS指令解析、JSON解析、身份證號碼的識別與利用等。
整個實踐過程中,學生自主選題,教師引導學生分析、尋找這些“領域問題求解”與“程序設計語言編譯”的共性,指導學生用文法表示領域問題對象的特點,再選用編譯技術實現該問題的求解,并將這個過程撰寫成研究性課程論文。通過課程實踐,學生完整地做出了一個“應用領域問題編譯器”,學會了將具體問題抽象成具有共性的“類問題”,實踐了編譯技術的實現,達到了將理論知識學習與領域問題求解相結合的目的。
課程實踐中,教師給定實踐要求,比如要做哪些任務、要達到什么標準、如何驗收、成績如何評定等,具體解決的應用領域問題,由學生自己確定。當學生考慮什么樣的問題可以用哪一種編譯方法予以解決時,就不得不思考、分析、比較和選擇,雖然該過程中會和教師交流想法,但主要部分還是自己完成。對于習慣于由教師安排一切的學生來說,這無疑是一個鍛煉主動探究精神的好機會。
課程引導學生將理論知識應用到不同應用領域的問題求解,讓學生看到實際問題如何抽象成“類問題”,如何用課程講授的“類問題求解方法”解決應用領域的“類問題”,不僅幫助學生認識到形式文法和語言只是具體問題的抽象反映,有助于其深入理解計算機學科問題求解的抽象描述、處理的實質和理解“類”計算;而且,分析、設計領域對象文法,選擇編譯方法予以實現的過程,還讓學生學會了如何分析具體問題,如何確定問題的求解步驟,如何選擇已學知識應用于求解具體問題,這些實踐內容充分鍛煉了學生分析問題、求解問題的能力。
2.2 以研究性論文培養基本學術素養
在引導學生將課程知識用于求解應用領域實際問題時,還要求學生將問題求解的實踐過程寫成研究性論文。為培養學生的基本學術規范意識,課程了研究性論文模版,其中完全按學術論文的要求設定各個部分,同時將《武漢大學本科生畢業論文(設計)書寫印制規范》作為文字格式、圖表、參考文獻引用與標注等方面的評分依據。
撰寫論文過程中,學生需要查找與閱讀文獻,學習和參照科技論文規范,還必須根據成績評定標準遵守基本學術規范,比如引用他人成果必須標注參考文獻等。這個過程,讓學生建立了基本學術規范意識,為后續畢業設計的論文撰寫以及研究生階段的學習奠定了論文寫作基礎。
3 以“探究式”課堂教學培養學生主動思考的習慣
美國著名哲學家、教育家約翰?杜威認為,知識的獲取不是個體旁觀的過程,而是“探究”的過程,知識是個體主動探究的結果。現實中人們的經驗也印證了這一觀點,但許多高考體制訓練出來的學生已逐漸失去主動思考的意識,習慣于一切聽教師的講解和安排。
只有具有主動思考習慣的人,才能主動、積極地參與學習、工作和社會生活,才有創新的可能。為培養學生主動思考的習慣,編譯原理課程采取了“探究式”的教學模式,期冀在培養學生主動思考問題上做一些努力。為此,教學思路應從如何把知識點講解得生動、易理解,轉變為如何在教學過程中培養學生的主動思考習慣和解決問題的能力。
基于這一思路,每個主要知識點的教學模式為:講授知識點前,教師先提出若干問題,由學生思考、討論,提出解決方案;然后,師生討論學生提出方案的優缺點;最后,教師分析教材上的方法。例如,在講授“推導”概念時,先引導學生思考,討論用什么樣的數據結構表示符號串;當學生提出不同的數據結構方案后,再引導學生思考“推導”過程中符號串變化的特點,由此分析不同數據結構表示符號串的優缺點;經過這一過程,學生自然得到最合適的數據結構應該是“?!?,而且看到了數據結構課程所學知識如何應用于解決實際問題。這樣的學習過程,學生通過自己的思考、分析、比較得到了最后的結論,和教師直接告訴學生采用“棧”來實現“推導”相比,雖然最終都得到同樣的結論,但這個思維過程是寶貴的,學生通過分析性的思考得出結論,既感受到了自己得出結論的成就感,也培養了思考能力。
雖然在課程教學最開始的兩、三周,很多學生不適應這樣的思考方式,但隨著時間的推移,大多數學生逐漸習慣了自主“探究式”的教學模式,養成了學習中先自己主動思考的習慣,在分析過程中,也學會了如何評價、比較不同的方案,有助于批判思維的形成。
4 通過自主學習培養學生的學術素養
為落實能力培養,課程安排了少部分內容作為自主學習內容,由學生自己學、自己講。
程序設計語言中有一類是“嵌套結構語言”,由于“嵌套”特性的存在,使編譯程序的實現方法有所不同。但是,在培養方案中,學生學的是C語言,而C語言沒有嵌套結構,不了解“嵌套結構語言”的特點,不利于相應編譯技術的教學,但學生自學這部分內容并無難度。課程將“嵌套結構語言的特點”安排成自主學習,重點是和編譯技術相關的“子程序調用規則”“名字的作用域”等內容。要求學生學習之后,??成小論文,并制作PPT,從中選擇優秀者在課堂上向同學們講解這些內容。
雖然只有個別學生最后作報告,但是每位學生都參與了這個環節的所有準備工作,鍛煉了文獻查找與閱讀能力、PPT制作能力、報告準備能力,這些都是畢業設計以及后續學習必不可少的基本學術素養。
5 結 語
大學生這個年齡,雖然在很多問題上是有主見的,但確實對一些問題的認識還比較模糊,對未來適應學習、工作、社會生活需要哪些素質和能力也不一定有清晰的認識。這就需要家庭、教師、社會在其成長過程中予以適當的引導,這也是為什么學習是需要采取一定“強制”措施的原因。
愛因斯坦說,教育就是一個人把在學校所學忘光以后剩下的東西。對學生來說,接受教育,不僅僅是學習知識,更重要的是鍛煉能力和培養素質。大學階段每一門課程的教學,就是學生素質和能力培養的直接承擔者。
圍繞著培養學生素質和能力的主題,編譯原理課程采取了一系列的教學探索。通過引導學生將課程知識應用于領域問題求解以及課程的“探究式”教學,培養了學生的主動探究精神、分析問題的能力、實際問題的求解能力、評價不同方案的能力;通過研究性小論文的撰寫,培養了學生文獻查找與閱讀能力,幫助學生了解基本學術規范以及科技論文撰寫方法;而自主學習過程,對學生文獻查找與閱讀、PPT制作、口頭表達、報告準備方法等都有一定的鍛煉和提高。
篇3
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篇4
0.引言
編譯原理與設計課程是計算機科學與技術專業的核心課程,具有較強的抽象性、理論性和邏輯性,學生學習和理解該課程相對困難。同時,該課程與其他課程,如離散數學、數據結構、算法分析、操作系統、體系結構等課程具有交叉性,因此學生不僅要有扎實的專業基礎,還要有很好的創新意識。部分學者在編譯原理的教學教改方面已經開展了卓有成效的工作。張晶等人研究了編譯原理實踐課程“多層次-多目標-多效果”的教學方法;錢忠勝等人提出從典型案例設計、實驗實踐教學模式、與其他課程知識相融合、與各類應用相結合、復合型考核方式等方面人手展開教學改革研究;徐晶探索了研究型教學在編譯原理課程教學實踐中的應用,并提出了“驗證、應用、創新”三步掌握編譯技術的課程設計方案;柴艷妹等人從激發學生興趣、培養學生專業素質和提高學生動手能力三個方面入手,提出了一系列教學改革的具體步驟和方法;王挺等人提出編譯原理課程能夠培養學生的計算思維,提升學生的系統能力,使學生在系統的級別上重新認識算法和程序。
筆者面向編譯原理與設計課程,以互動式、啟發式、案例式教學和實踐平臺為依托,研究基于創新的“互動式+啟發式+案例式”教學方法,基于激勵機制的“分層+分系列+分專題”的創新實踐活動,構建面向編譯原理與設計課程的學生創新性思維階梯式教學模式,培養從事計算機研究和應用的創新型人才。同時,研究通過此培養模式的實施,培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,從而使學生的研究能力、實踐能力與創新能力得到鍛煉和提高的方法。
1.學生創新性思維階梯式培養模式
科學合理地配置學生的知識結構是構建學生培養模式的第一步。學生創新性思維培養模式是一個反復循環、不斷提升的動態發展過程。構建面向編譯原理與設計課程的學生創新性思維階梯式培養模式需根據社會發展對人才的客觀需求,結合學校的培養目標和培養方案,選擇合適的培養途徑加以實施,并針對人才培養模式實施后社會對培養結果的評價做適時地調整。
1.1知識結構的構建
面向編譯原理與設計課程的學生創新性思維階梯式培養的課程主要包括3個方面:數理基礎(離散數學、數值分析)、算法基礎(數據結構、算法分析)和核心課程(操作系統、體系結構、編譯原理與設計),如圖1所示。
在課程設置及教學內容安排上要堅持以下兩點:一是厚基礎、強能力、重創新,努力做到把編譯原理與設計課程與前沿知識以及多學科間知識交叉與滲透融入到教學內容中來;二是堅持知識、能力、素質的辯證統一,培養學生的創新性思維。階梯式培養課程的分類見表1。
1.2學生創新性思維的階梯式培養模式
學生創新性思維培養模式以課程內容學習、分析評價、創新實踐方式3種形式進行階梯式培養,每個階段進行學生的反饋,發現學生的創新性思維,激勵學生進行創新性活動。教學環節采用互動式、啟發式、案例式的教學方式,并通過課堂討論、學生演講、課外作業、各類實驗、學生科技活動、科研課題等豐富的教學活動提高學生的創新能力。學生創新性思維的階梯式培養模式,如圖2所示。
1.3學生創新性思維階梯式培養層次
面向編譯原理與設計課程的學生創新性思維階梯式培養包括3個層次,自底向上依次是基礎形成層、思維構建層和創新體現層,如圖3所示。
基礎形成層主要進行數理基礎課程的學習,培養方式采用課堂講解、學生討論課外作業、課程實驗、學生科技活動等形式。
思維構建層主要培養學生的計算機思維和編程素質,啟發學生的創新性思維。在這一層次中主要進行數據結構、算法分析課程的學習,培養方式采用課堂講解、學生討論課外作業、課程實驗、學生科技活動、科研課題。
創新體現層重點培養和強化學生的創新性思維,進行編譯原理與設計創新思維的培養,其方式更多元化,包括課堂講解、學生討論、課外作業、學生演講、課程實驗、學生科技活動、科研課題等。
2.基于創新的“互動式+啟發式+案例式”教學方法
2.1多元化教學形式
編譯原理與設計課程采用多元化的教學形式:PPT講解、課堂討論、學生演講、學術報告、課程內容的視頻分析、學生的科技活動、各類實驗、科研課題等,激發學生的學習興趣,提高學生的知識水平,增強學生的創新思維和能力。多元化的教學形式如圖4所示。
多元化教學形式體現在:豐富的課堂教學手段、教學與研究相結合、學生參與教師的課題研究并參加課外科技活動。
2.2“互動式+啟發式+案例式”教學方法
編譯原理與設計課程采用師生互動式、啟發式課堂教學,將創新性思維訓練融于“互動式+啟發式+案例”教學方式中,激發學生的創新潛能,為進一步科學研究打下堅實的理論基礎和實踐能力,激發學生的學習興趣,使學生形成一種以創新精神吸收知識、應用知識的習慣。在課外作業、各類實驗、科技活動和科研課題方面,研討課內開展“啟發式、互動式、案例式”的教學實踐,鼓勵學生開展創新性思維活動。
3.3培養學生問題意識,提高學生創新能力
培養學生的問題意識和學生創新能力的最主要體現就是問題解決能力。培養學生問題解決能力的主要途徑就是各類實驗、科技活動和科研課題。因此,教師應不斷鼓勵學生深入專業領域和社會生活中發現問題、分析問題和解決問題,鼓勵學生共同參與課題研究,并從不同角度激發學生,有效培養學生思維的創新性。
3.基于激勵機制的“分層+分系列+分專題”的創新實踐活動
設計“分層、分系列、分專題”的、具有一定創造性的實踐活動是培養學生創新性思維的特色之一。教師應依據課程的內容,采用由淺入深、循序漸進的方式設計實踐活動,建立創新活動與研究方向的有機結合,增強教學與研究相輔相成的關聯,有效組織和管理學生的學習活動,評價學生的創新活動。
創新實踐活動培養學生科學研究的思維方法、科學研究能力和創新精神,分為課程實驗、科技活動、課題研究3個層次。在課程實驗中分為基礎實驗、綜合性設計實驗、應用提高實驗3個系列,并在每個系列實驗中設定多個專題,解決特定的問題。采用答疑式指導、項目式指導和課題式指導“三級指導”方式。
1)科學設置課程實驗。
實驗課對檢驗和鞏固學生在課堂中學到的理論知識、啟發學生的創新思維、提高實踐能力具有重大意義,因此必須有針對性地加強課程實驗,并根據培養目標和課程實驗建立3層課程設計模式:基礎實驗、綜合性設計實驗、應用提高實驗。
2)組織科技活動。
有計劃地組織學生進行學術科技活動,鼓勵學生利用課余時間開展科學研究并參加校內外不同層次的競賽??萍蓟顒又饕ˋCM程序設計競賽、機器人大賽、各類程序設計大賽等。
3)課題研究。
分專題進行有針對性的課題研究,包括文獻查閱、科研選題、實驗設計、實驗操作、數據整理、結果分析、撰寫論文、報告與答辯環節,訓練學生的科學研究思想和方法,實施實踐活動的個性化教育。
篇5
計算機科學與技術本科生的基本學科能力可以歸納為計算思維能力、算法設計與分析能力、程序設計論文與實現能力、系統能力[1]。其中計算思維能力是指模型化、抽象思維能力、邏輯思維能力。系統能力是指計算機系統的認知、分析、開發與應用能力,也就是要站在系統的觀點上去分析和解決問題,追求問題的系統求解,而不是被局部的實現所困擾。算法設計與分析能力、程序設計能力是計算機類專業學生應該具備的基本能力之一,是從抽象思維到具體應用方法的轉換,涉及到閱讀判斷、思考分析、抽象綜合、表達創造等多項能力,對計算機專業高素質人才的培養不可或缺。
從目前社會對計算機專業人才的需求來看,高校在培養學生的程序設計、算法設計與分析能力上所作出的努力還遠遠不夠。本文探討了計算機專業學生在程序設計、算法設計與分析方面存在的主要問題,給出了在課程與實踐中提高學生的程序設計、算法設計與分析能力的具體措施。
1 現狀與問題分析
近年來,企事業用人單位較普遍的反映是計算機類畢業生的實際應用知識、動手能力和程序設計開發經驗嚴重不足,尤其是程序設計能力、算法設計與分析能力無法達到用人單位的要求。這不僅影響學生就業,更阻礙了其進一步發展與自我提升。
我們歸納了問題的主要原因。一是學生對于有關程序設計及算法的知識僅僅停留在了解的程度上,未能融匯貫通,進而應用這些知識解決實際問題。二是教師在講解程序設計、算法設計與分析的相關知識時,并沒有將理論與實際有機的結合。三是實際教學過程中并未對學生進行真正的軟件項目開發訓練。四是對第一門程序設計課程的教學不夠重視。五是學生的數學基礎差、邏輯思維能力弱,阻礙了學生進一步設計算法和分析算法。
2 程序設計、算法設計與分析能力培養的具體措施
教育教學工作應該以學生為主體,同時充分發揮教師的引領、指導作用,二者有機結合,才能充分調動學生的學習積極性和主動性,從而達到最佳的教學效果。因此本文以“學生為主體,教師為主導”這一思想為指導,結合本校的實際情況,以及教師在教育教學工作過程中遇到的問題和廣大學生的反饋,從以下四個方面探討教育教學改革的措施。
2.1 調整課程設置和教學目標
用計算機求解一個實際問題,首先要從這個實際問題中抽象出一個數學模型,然后設計一個解此數學模型的算法,最后根據算法編寫程序,以便調試、編譯、連接和運行,從而形成該問題的解。從實際問題中抽象出一個數學模型的實質,其實就是要用數學方法抽取其主要的、本質的內容,最終實現對該問題的正確認識。設計出解決問題的算法后,要清楚地知道算法的優劣處,如果是好的算法則不必對其懷疑而再浪費時間進行研究;如果不是好算法則應再進行改進。而如何知道算法的優劣,則需要學會分析算法。算法分析是對一個算法需要多少計算時間和存儲空間作定量的分析。編程就是設計程序,用計算機來解決問題。
與數據結構和算法設計相關的課程較多,其中三分之二以上的專業課都需要學習編程,主要是提高學生編程能力和算法分析能力。對于本科生來說,這些課程的重要性是不言而喻的。如果掌握不好則會阻礙他們對編程能力乃至對計算機系統的認識和理解。因此,應該從課程的意義出發,以提高學生的編程能力和算法設計與分析能力為目標,結合計算機專業的特點與教學實際情況,將“C語言程序設計”、“面向對象程序設計”、“離散數學”、“數據結構”、“算法設計與分析”、“網絡編程”、“Windows編程技術”、“操作系統”、“計算機網絡”、“編譯原理”和“數據庫技術”等幾門課程有機地結合起來,并充分利用它們內在的聯系優化授課的順序與內容,為學生提供一套以編程能力和算法設計與分析能力為中心的教學體系,為學好相應的課程打下堅實基礎[2]。
“C語言程序設計”和“離散數學”作為計算機專業學生較早接觸的兩門課程,應該為后續專業課的學習打好基礎。C語言是學生在大學接觸的第一門編程語言,教學中應該重點介紹程序設計思想,并培養學生的邏輯思維能力、抽象能力、編程習慣,而不是一味地強調C語言的語法特性。同時,“C語言程序設計”這門課也為后續的數據結構、算法設計與分析課程做好實踐上的鋪墊。“離散數學”的概念、理論及方法應用于計算機科學與技術的諸多領域,并大量出現在“數據結構”、“數據庫系統”、“編譯原理”、“算法設計與分析”、“計算機網絡”等專業課程中。此外,離散數學所提供的訓練十分有益于學生的邏輯推理、抽象概括及歸納構造能力的提高,十分有益于培養學生嚴謹、完善、規范的科學態度。
通過“數據結構”課程,使學生了解數據對象的特性,學會數據組織的方法,以及各種類型數據的處理方法,同時培養學生良好的程序設計技能。“算法設計與分析”課程重點講授分治法、貪心法、動態規劃、回溯法、分支限界法,培養學生分析問題和解決問題的能力,使學生掌握算法設計的基本方法,熟悉算法分析的基本技術,并能熟練運用一些常用算法。“操作系統”、“計算機網絡”、“編譯原理”和“數據庫技術”都是對前面學習到的一些基本的數據結構和算法的具體應用,再加上一些相關領域的專業知識。
在“操作系統”教學中,讓學生了解操作系統的一些基本概念,如:進程和線程、虛擬內存、死鎖等,并按操作系統的五大功能分模塊進行介紹。通過相應實驗幫助學生理解重要概念,如通過實現“銀行家算法”讓學生明白進程間的通信過程、模擬LRU算法了解頁面如何置換,通過實驗使學生更加深刻地理解有關概念[3]。對于“編譯原理”這門課,由于其理論性較強,在教學過程中應該盡量多與實驗相結合,在課堂上比較難理解的內容,例如詞法分析中的有限自動機內容或語法分析中LL(1)文法的理解等等,都可以通過與實驗結合來促進對課堂內容的理解,可通過完成詞法分析器的實驗了解編譯器如何把輸入的源程序轉化為單詞符號串。
2.2 加強實驗性課程教學
計算機專業相關的課程總體來說理論性比較強[4-5],開設實驗性課程有利于學生通過自己的實際操作加深對課堂知識的理解,同時強化編程能力、算法設計能力和創新能力。許多課程都有上機編程實驗內容,如“C語言程序設計”、“面向對象程序設計”、“數據結構”、“算法設計與分析”、“Java程序設計”、“操作系統”等課程,都要求學生完成一定數量的設計性,完成驗證性實驗。我們設立了工程與學術實踐、計算機軟件課程設計、獨立實驗課程以及畢業設計等實訓科目,堅持編程實踐四年不間斷。
實驗貫穿于理論、抽象和設計過程;實驗對軟件的設計和實現、測試原理和方法起示范作用;實驗不僅是對理論的驗證,也是技術訓練和能力培養,包括動手能力、分析問題解決問題能力、表達能力、寫作能力等。教學活動是教師和學生不斷交流的過程,實驗是實現這個過程的橋梁,可以彌補課堂教學的不足,加深對理論過程的理解,啟發學生深入思考,敢于創新,理論聯系實際。
例如“編譯原理”課程是計算機類專業的一門重要專業課。設置該課程是讓學生學習編譯系統的結構、工作流程及編譯程序各組成部分的設計原理和實現技術,使學生通過學習既掌握編譯理論和方法基本知識,也具有設計、實現、分析和維護編譯程序等方面的初步能力。編譯原理是一門理論性和實踐性都比較強的課程。實驗的目的是加深學生對課堂知識的理解,掌握幾個主要編譯階段的處理方法,增強實踐能力,能完成初步設計、編制和調試編譯系統。
實驗一詞法分析器構造,通過對給定源語言詞法分析程序的設計,加深對詞法分析原理的理解,掌握源語言的接受、存貯、預處理和掃描分析,生成正確的單詞符號串二元式序列。實驗二語法分析器構造,借助于詞法分析程序提供的分析結果,編寫一個算符優先語法分析程序,程序能進行語法結構分析和錯誤檢查并產生相應的歸約信息。同時給出出錯信息和錯誤類型,從而加深對語法分析的理解。進一步設計實現球類描述語言詞法分析、語法分析實驗(擴展實驗),根據球類比賽技戰術分析的需求,設計的解釋器由詞法器、語法器和語義分析模塊三部分組成,詞法分析器負責詞法分析的預處理和輸入單詞的解釋;語法分析負責輸入碼的語法結構檢查和解釋;在詞法和語法分析器基礎上,語義分析模塊負責比賽技戰術的分類與統計工作。
本校開設了“程序設計專題訓練”、“計算機網絡專題訓練”、“操作系統專題訓練”、“數據庫專題訓練”、“軟件測試技術”、“嵌入式技術”等實踐課程。如“程序設計專題訓練”課程是C程序設計課程后續的訓練課程,針對程序設計中常見問題,以專題形式進行訓練。通過該課程的學習,使學生能深入理解C語言特性,掌握基本程序設計方法,學會常見問題的處理技巧,提高程序設計能力,為后續專業課程的學習打下良好基礎。又如“操作系統專題訓練”課程重點提高學生對操作系統的實際操作能力,使學生了解和掌握在Windows、Linux操作系統上運行的應用服務,對操作系統與外部接口(shell)有更深入的了解和認識。
為了能切實提高學生的編程水平和算法設計與分析能力,我們開設了“項目管理實踐”、“軟件課程設計”、“企業實訓”、“學術與工程實踐”等實踐課程,如“項目管理實踐”課程培養學生參與大型軟件項目開發的基本能力,使學生能夠熟練掌握軟件開發環境使用和軟件開發的基本方法,為畢業設計和就業提供了必要的技能訓練。按照5-8人的規模成立軟件開發項目組,以開發一個軟件項目作為實訓的主線;項目經理由學生擔任,項目成員的角色由項目經理根據各成員的技能來確定;由實訓方提供項目的用戶需求,并且確定要開展的軟件工程活動和管理活動及項目里程碑;根據開展的軟件工程和管理活動,提取出一些關鍵知識點,以案例的方式進行項目培訓,并將其用于項目開發的實踐中,其中案例來自實際開發的軟件和系統集成項目。
2.3 緊跟時代變化,實現多模態教學
首先重視教學內容的時效性,教師在教學過程中,不僅僅著眼于所選用的教材,還應融入前沿思想、技術和一些交叉學科的內容。例如在“編譯原理”課程的教學中,不局限于一種語言,而應該選擇多種不同體系結構的編程語言進行介紹;又例如可以選擇C語言、Ruby、Python,甚至是蘋果最新推出的Swift語言,通過比較這些語言的不同特征,給出其在編譯過程中的各自特點,從而使學生對編譯程序所做的工作有更加清晰透徹的了解。在“數據結構”、“面向對象程序設計”這類課程的教學中,可以多介紹一些國內外的文獻、最新應用等,從多種不同角度引導學生程序閱讀及編程的興趣。這就要求教師關注計算機及電子信息產業發展研究的最新內容,并及時將這些新內容融入到教學工作中。
其次,重視教學方式的時效性,培養學生程序閱讀能力、編程能力,其手段要緊跟時代步伐。充分利用互聯網時代的MOOC,如北京大學的MOOC、浙江大學的MOOC、本校的MOOC等,將原先只能在電腦上或書本中的程序放在手機上,使學生可以隨時隨地從手機端進行學習。學生課外可以利用北京航空航天大學實驗類MOOC的計算機網絡實驗課程、移動計算兩門課程,通過計算機網絡實驗課程,了解網絡基本原理,遠程配路由器、交換機,組一個小的網絡,掌握基本的網絡故障排查方法。通過移動計算即Android編程,MOOC已經搭好大的框架,教學生編寫小的app程序,并將編寫好的代碼嵌入到框架中。
通過促進在計算機系本科教學工作中多模態教學模式的實現,可以將原先計算機專業教學以課堂教學為主、課下上機實驗為輔,其余全靠學生自覺學習的格局,轉化為課堂教學為主導,智能端隨時學習為輔,課下上機實驗為監督檢測的新格局。這樣的格局摒棄了過去教學只能在課堂進行的成見,給予學生更多的學習自由,可以有效提高學生的程序設計、算法設計與分析能力,同時節約課堂時間,教師在課堂中能夠有更多時間講解一些更加實用的難以從書本中直接獲得的知識。
2.4 注重對學生學習態度的引導
在對計算機系學生的調查中發現,后進生大多有“畏難”情緒。他們往往還未開始編程,就對自己的能力進行主觀否定,這種特征在調劑生身上表現得較為突出。對于這種情況,教師在課堂上如果只單方面強調知識的重要性,甚至直接點出考試及格的重要性并不會對這類學生思維模式的轉變有好處。教師在教學過程中,常常會不自覺地將自己體驗過的應試競爭態度帶入教學工作中,具體表現為:過于強調考試分數,為了提起學生的聽課興趣甚至以考試題型作為誘餌,經常強調獎學金和保研問題,整個教學工作圍繞著考試等。這其實都是不正當的競爭指引方式,只會增強學生的厭學心理。
因此,計算機專業講師在教學過程中,應格外注重對學生學習態度的指引,特別是在代碼類課程的教學過程中,教師不應根據自己多年的代碼編寫經驗來對代碼進行講解,而是應該想象自己是這種代碼的一名新學生,對這類代碼一無所知的情況下,可能會從哪里入手進行理解。與其說“這門課掛科了,你畢業就有危險”,不如說“學會寫代碼,你就可以自由駕馭整臺計算機”;與其說“這種數據類型期末考試一定會考”,不如說“你玩的泡泡龍中,屏幕上的泡泡就可以用這種數據類型來寫”。在教學中注重引導學生的學習興趣,激發學生的學習熱情和探索精神,真正做到以學生為本,從學生的角度理解教學,才能在教學工作中正確指引學生的學習態度,達到最佳教學效果。
3 總結
計算機科學是一門具有創造性意識活動的學科,計算機本質上是一個程序的機器,只有那些真正懂得程序的人才能懂得計算機。因此程序設計能力、算法設計與分析能力是一名合格計算機類專業的畢業生必須具備的兩大基礎能力。本文給出的具體措施,有效提高了學生的編程能力、算法設計與分析能力,以及分析和解決實際問題的能力,有利于培養經濟社會發展急需的信息產業人才。
篇6
關鍵詞:軟件工程;課程體系;培養方案
軟件工程教育兼屬科學教育和工程教育范疇,軟件工程的科學教育屬性主要是引導學生對人類意識與智慧進行科學理解、增強運用軟件本質特性(構造性與易演化性)和解決具體問題的能力;而軟件工程的工程教育屬性主要是引導學生綜合應用計算機科學、數學、管理等科學原理,借鑒傳統工程的原則、方法,提煉和固化知識,通過創建軟件來達到提高質量、降低成本的目的。然而,McKinsey Global Institute2005年10月發表的一份報告稱,我國2005年畢業的60多萬工程技術人才中適合在國際化公司工作的不到10%,主要原因是中國教育系統偏于理論,學生在校期間幾乎沒有受到Project和團隊工作的實際訓練,這對我國高等院校工程教育改革與創新提出了挑戰,也為軟件工程專業建設指明了方向。
合理的課程體系是高等院校保證培養目標和形成辦學特色的重要手段。目前,我國1900多所普通高校中雖有100多所院校開設了軟件工程專業,但與當前軟件工程技術發展差距較大。為了培養出既有理論知識又有應用技能的工程型實用軟件人才,軟件工程專業課程體系必須進行改革。對此,本文結合CC2005、SE2004、SWEBOK、國內軟件工程專業課程設置現有的研究成果,探索軟件工程專業本科教學課程體系建設問題。
1 軟件工程專業課程體系設計策略
計算學科本科教學常用的課程體系設計策略主要劃分為:課程啟動策略、課程組織策略、特色課程設置策略。課程啟動策略主要包括:1)圍繞算法設計展開的算法優先策略;2)自底向上展開的硬件優先策略;3)從計算機導論展開的廣度優先策略:4)強調編程能力的程序設計優先策略;5)強調系統使用命令優先策略;6)從面向對象展開的對象優先策略。
課程組織策略主要有:1)基于主題的組織模式,它把知識體系中的每個知識域組織成一門或幾門課程;2)基于系統的組織模式,它把每類計算機軟硬件系統設置成一門或幾門課程;3)混合模式,在課程設計時不考慮區分前兩種方法,兼而有之。特色課程設置策略主要依據本校辦學特色和研究專長來確定。
由于軟件工程教育兼屬科學教育和工程教育范疇,其科學屬性和工程屬性決定了軟件工程專業本科教學課程規劃,一方面要強調工程性、技術性、實用性、系統性、綜合性和復合型,另一方面要強化基礎軟硬件知識在解決復雜軟件構造和應用方面起到的關鍵作用。對于課程啟動策略而言,傳統計算機科學專業的課程啟動方式并不適合于本專業,但工程優先策略似乎也不適合于沒有任何計算機基礎的本科生;同樣,在課程組織策略上,基于主題的組織模式更多地具有科學研究屬性,而基于系統的組織模式又不利于基礎知識強化;此外,特色課程設置時,有時會缺乏全面綜合考慮,因人設課會造成特色課程系統性差問題。因此,在軟件工程專業課程體系設計策略方面,應根據軟件工程學科自身屬性,綜合考慮以上各種策略特點,全局思考,統一規劃,避免課程系統性差、教學內容重復和遺漏并存等現象。
2 軟件工程專業課程體系架構模型設計
根據軟件工程專業本科教學的培養目標及規格要求,其課程體系采用“夯實基礎教育、提高系統認知、強化軟件開發、推進工程實訓”為主線的設計思路,構建了“分層次、互動式、工程化”的課程體系架構模型(如圖1所示)。該模型共分為四個層次,即基礎知識教育層、系統認知教育層、工程設計開發層和工程實踐訓練層。各層次不是相互獨立的,而是相互關聯、相互影響、逐層遞進的演進關系。該模型簡化了計算機科學核心課程數量,突出基于主題的組織模式,沿著由淺入深、循序漸進的認知路徑,力圖實現“基礎與編程一體化、編程與系統一體化、系統與工程一體化、工程與職業一體化”四位一體的工程型實用軟件人才教學目標。
2.1 基礎知識教育層
基礎知識教育的設計思路,強化學生的基礎知識和編程意識,實現“基礎扎實和編程意識強”兩個目標。基礎知識教育層結構具體劃分為:數學基礎類課程模塊、外語類課程模塊、軟件基礎類課程模塊、其他公共基礎類課程模塊。根據各模塊自身特點,全面考慮各模塊之間的關聯性,做好彼此之間的銜接。在課程啟動策略方面,主要采取基于基礎的編程優先策略。在數學基礎類課程模塊中確定一門銜接較好的基礎課作為軟件基礎類課程模塊的啟動,軟件基礎類課程模塊率先啟用軟件設計基礎課程,力圖達到“基礎與編程一體化”的教學目標。在課程組織策略方面,采取基于主題的組織模式,有利于學生掌握基礎理論知識。
2.2 系統認知教育層
系統認知教育的設計思路:強化學生的編程能力和對軟件系統的認識能力,實現“編程能力強和系統級認知”兩個目標。根據軟件工程專業對硬件系統和系統軟件的知識要求,系統認知教育層結構劃分為:數據庫系統類課程模塊、網絡系統類課程模塊、操作系統類課程模塊和編譯系統類課程模塊。在課程啟動策略方面,主要采取基于編程的系統優先策略。通過軟件基礎類課程模塊的數據結構等課程和系統認知類課程模塊的數據庫原理及應用等課程,進一步強化學生的編程能力,并以程序設計為主線引導學生的系統級認識能力,實現“編程與系統一體化”的教學目標。在課程組織策略方面,采取基于系統的組織模式,簡化計算機科學核心課程數量,提高學生學習的有效性和對知識的掌握程度。
2.3 工程設計開發層
工程設計開發的設計思路:以工程化方法為手段,依托項目培養學生的“工程”意識,鍛煉學生對軟件系統的設計與開發能力,進一步強化學生的系統級認識,實現“更完整的系統級認識和軟件系統工程化設計開發技術”兩個目標。根據軟件工程項目開發流程,工程設計開發層結構劃分為:軟件過程類課程模塊、軟件設計類課程模塊、軟件架構類課程模塊、軟件測試類課程模塊、人機交互類課程模塊、特色項目類課程模塊、可擴充類課程模塊。該層綜合考慮核心專業課程和特色項目課程設置,基于專業方向設置若干動態可擴充課程,全面考慮課程之間的關聯,強調統一設計、統一規劃。學生在這個層次必修一些工程設計開發系列課程,選修可擴充類課程,達到“系統與工程一體化”的教學目標。課程啟動策略采取基于系統的工程優先策略。課程組織策略采取項目的組織模式,以此來提高學生的軟件系統設計與開發能力。
2.4 工程實踐訓練層
工程實踐訓練總體設計思路:通過實驗訓練、專業實習、項目實訓、畢業設計等教學環節,依托校內 外實習實訓基地,采用校外實習實訓、自主實習實訓、校內實習實訓和外聘軟件工程師等形式,強化學生的工程能力,培養學生的職場素質,實現工程與職業一體化的教學目標。工程實踐訓練層結構具體劃分為兩大類,一類是實驗與實習類課程模塊,另一類是工程實訓與畢業論文類課程模塊。其中,實驗與實習類課程模塊的具體設計思路,通過基礎實驗、系統體驗、編程能力訓練三個環節,進一步夯實學生的基礎知識,完善學生的系統級認識,強化學生的開發技能;而工程實訓與畢業論文類課程模塊的具體設計思路,通過“軟件工程項目實訓”這個載體,采取“企業+實訓+論文+就業”捆綁的運作模式,與多家國內知名IT公司合作,讓學生到企業進行實際項目綜合訓練,并完成畢業論文設計工作,實現理論與實踐結合、技巧與職業素質結合的教學目標,同時也為學生就業提供一個良好平臺。
上述四個教育層是彼此聯系和互動發展的,在課程體系設計中充分考慮銜接性、系統性和創新性。交流、溝通、講演、寫作的培養更多體現在第二課堂科技學術活動中。
3 軟件工程專業核心課程設置
3.1 課程設置原則
軟件工程專業課程設置遵循六個基本原則,即先進性、靈活性、復合性、工程性、創新性和模塊化。1)先進性:課程設置和課程內容需反映國際上先進的軟件技術發展成果和軟件企業對先進技術的需求,以及相關的基礎理論。2)靈活性:課程設置需具有靈活性,應根據軟件技術的發展及時調整。3)復合性:課程設置需包括技能、工程、管理等方面的教學內容,使學生具有必要的綜合技能和基本素質。4)工程性:課程設置面向軟件工程實踐,強調工程實踐能力培養,使學生能夠自覺運用先進的工程化方法和技術從事軟件開發和項目管理,具有團隊協作精神。5)創新性:課程設置應倡導學生自主學習,并給予必要的指導,從而培養學生自主學習和自我提高能力,以及勇于開拓和善于創新能力。6)模塊化:課程應按照模塊化準則設計,課程模塊設計可以交叉。根據軟件技術最新發展、當前市場需求及專業培養方向、學生目前具備的領域知識等,靈活調整課程設置和課程內容。
3.2 核心課程模塊設置
1)軟件基礎類課程模塊設有:計算機硬件基礎、軟件設計基礎、數據結構、計算機組織原理、面向對象程序設計、算法分析與設計等課程。2)操作系統類課程模塊設有:操作系統原理、LINUX系統基礎、嵌入式系統基礎等課程。3)網絡系統類課程模塊設有:計算機網絡、網絡規劃與集成、網絡安全檢測與防范技術、網絡協議與網絡軟件等課程。4)數據庫系統類課程模塊設有:數據庫原理及應用、ORACLE數據庫、數據倉庫與數據挖掘技術等課程。5)編譯系統類課程模塊設有:編譯系統原理、編譯技術等課程。6)軟件過程類課程模塊設有:軟件工程、需求工程、軟件項目管理、軟件建模技術UML等課程。7)軟件設計類課程模塊設有:C++高級程序設計、J2EE與中間件、.NET架構技術、設計模式等課程。8)軟件架構類課程模塊設有:大型軟件系統構造、軟件體系結構等課程。9)軟件測試類課程模塊設有:軟件測試技術、軟件測試與評估等課程。10)人機交互類課程模塊設有:人機交互技術等課程。11)特色項目類課程模塊設有:軟件工程項目案例解析、大型軟件工程項目實訓等課程。12)可擴充類課程模塊設有:手機游戲開發、網絡游戲開發、計算機圖形學、嵌入式Linux網絡及GUI應用開發、嵌入式Linux驅動開發、手持設備軟件開發等課程。
4 軟件工程專業培養方案制定與實施
軟件工程專業培養方案制定是基于軟件與工程的復合,將軟件工程與領域應用相結合,強調計算機科學和數學基礎的同時,將專業課程重點放在軟件新技術和軟件工程新技術方面,通過對實踐類課程工程化改造,增設軟件工程項目實訓環節,開設部分技能課程,試圖使學生的基礎知識、專業技能、創新能力、工程能力和職業素質都能得到全面均衡發展。具體措施如下。
4.1 建立英語為主日語為輔的外語教學體系
根據IT市場的實際需求,軟件工程專業培養方案制定,除正常開設四個學期大學英語外,增開兩個學期標準目語和一個學期專業英語,堅持外語學習四年不斷線,旨在為學生選擇日企或對日外包企業就業提供方便。
4.2 建立工程化實踐教學體系
建立“四年不斷線、三個層次相呼應、兩大措施為保障”的工程化實踐教學體系?!八哪瓴粩嗑€”是指實踐環節四年不斷線,每個學期至少有一個集中性的實踐教學環節,體現“全過程”實踐;“三個層次相呼應”主要是從實踐教學內容設計上考慮的,包括第一層次教學實驗,第二層次課程設計及專業實習,第三層次工程項目實訓與畢業設計;“兩大措施為保障”主要指教學計劃保障和考核制度保障。
4.3 設置專門的實踐課程
針對工程化軟件人才應具備的個人開發能力、團隊開發能力、系統研發能力和設備應用能力,以必修課和選修課形式,開設四類特色化、階梯狀工程實踐學分課程,即程序設計類實踐課程、軟件工程類實踐課程、項目管理類實踐課程和網絡平臺類實踐課程,構成了系統全面的學生實踐能力訓練體系。
4.4 提高專業課程教學中的實驗課時量
除個別側重理論教學的專業課程外,80%以上的專業課程包含實驗或實習環節,實驗或實習成績占總成績的30%以上,一部分實踐性較強的課程是以上機考試和答辯作為最終考試方式。
4.5 開設部分技能課程
在技能課程中,與該領域內具有國際領先水平的企業在課件共享、教師培訓和資源投入等方面展開合作,共同設計、講授和評估課程。鼓勵學生參與企業提供的專業認證考試,或參加國家相應的專業資格考試,對此,學院將計算機網絡、Oracle數據庫、J2EE與中間件等認證課程納入本科教學計劃中,全面體現學生的“多證多能”。
篇7
關鍵詞:MAX+plusⅡ;數字電子技術;課堂教學
中圖分類號:TP311文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2007)17-31462-01
Using MAX+plusⅡ Software to Enhance the Teaching Efficiency of Digital Electronic Technology
Hong Hai-li
(Academy of Equipment Command & TechnologyDepartment of Photoelectricity Equipment,Beijing 101416,China)
Abstract:Along with the higher education reform further deepening, many curricula theoretical teaching hours are compressed. How to help the student to grasp the knowledge in the limited hours is a new question which each teacher faces. This paper has introduced the using of MAX+plusⅡ software in the classroom teaching of digital electronic technology course mainly, and how to help students using its convenient, powerful simulation function to understand the key points and the difficulties in the course. This aim is for enhancing the efficiency of classroom teaching.
Key words:MAX+plusⅡ; Digital Electronic Technology; classroom teaching
1 引言
數字電子技術課程是電子信息、自動化控制和計算機等專業學生的一門具有很強的工程性和實踐性的專業基礎課。該課程以數字電子技術的基本概念、基本理論、基本分析方法和設計方法為主要教學內容,教學中結合數字電路具有高集成度、產品種類豐富、設計靈活、應用廣泛的特點,突出數字邏輯電路的分析、設計及運用,培養學生分析、解決問題以及探索、創新的能力。數字電子技術是當前迅速發展的學科之一,在這一領域內知識更新的速度遠遠高于整個科技領域發展的平均速度。數字電子技術課程在教學內容、教學方法以及實驗手段方面必須不斷更新,使學生在有限的學習時間內,更好更快地掌握所學內容,提高分析和設計數字電路的能力。
2 MAX+plusⅡ軟件簡介
MAX+plusⅡ(Multiple Array and Programming Logic User System)軟件是美國Altera公司推出的一種EDA(Electronic Design Automation)工具,主要用于可編程邏輯器件(PLD)的設計與開發。它可以在Altera的網站上免費下載。該軟件可運行在Unix, WindowsNT、Window95/98 、Windows2000、WindowsXP等幾乎所有目前流行的操作系統下。用戶可以在其友好的界面下簡便快捷地設計各種數字電路。它支持原理圖輸入、硬件描述語言輸入和波形輸入,具有豐富的庫單元供設計者調用,其中包含74系列的全部器件,非常方便數字電子技術初學者進行數字電路的原理圖設計。MAX+plusⅡ還具有強大的仿真與分析功能,可以方便的對所設計電路進行邏輯功能仿真和時序分析。在波形仿真文件中加載不同的輸入波形,可以觀察到電路中各點的輸出波形。配合下載線和PLD開發板,還可將所設計的電路下載到PLD開發板上進行實際測試和驗證。
MAX+plusⅡ是一個易學易用的軟件,其中重要的原因是它能夠提供快捷、及時、完全和細致的幫助信息。最直接的幫助來自于它的Help菜單,其工具欄中的快速幫助按鈕使用起來更是方便快捷。利用它可以迅速的找到所選器件的功能表和使用方法。
使用MAX+plusⅡ軟件進行數字電路設計主要有4個階段,即設計輸入、編譯、仿真和下載。設計輸入就是利用MAX+plusⅡ軟件的圖形編輯器或文本編輯器將所設計的電路輸入到計算器中,編譯是由MAX+plusⅡ軟件的編譯器(Compiler)完成,主要是對設計輸人文件進行邏輯化簡、綜合、優化和適配,最后生成編程用的編程文件;同時它還可以檢查出設計時的一些錯誤(如:輸出短路等)。只有當編譯通過后,才能進行電路仿真。仿真是利用它的仿真器(Simulator)來檢驗電路的邏輯功能是否正確,還可以檢驗組合邏輯電路的競爭冒險現象以及檢查時序邏輯電路的時序、延時等。下載即是利用編程器(Programmer)將設計的電路下載到實際可編程器件中。對于數字電子技術的初學者而言,只要掌握前3個階段的用法就行了。下載階段需要用到下載線和開發板。前3個階段只需要1臺計算機和MAX+plusⅡ軟件就夠了。
3利用MAX+plusⅡ軟件,提高課堂教學效率
當前教學改革的一大特點是壓縮學時,我們學校的數字電子技術課,從70學時壓縮到50時學時。雖然利用先進的多媒體教學手段,教師可以在課前制作好CAI課件,大大節省了在課堂上板書和畫圖的時間。但是,數字電路中器件種類繁多、應用靈活,電路的分析方法、設計方法也多種多樣,如果教師只是對著電路圖分析邏輯功能,有些邏輯功能和邏輯現象,學生在短時間內很難理解和掌握。例如,在時序邏輯電路一章中,任意進制計數器的構成方法就非常靈活。有置數法和置零法,置數法還有不同的置法,不同型號計數器的置零與置數的方式還有所不同。當需要多片計數器構成時,不僅片與片之間的進位方式可以不同,置數和置零的方式也可以有多種。這么多不同的方法,僅靠教師對著電路圖講解,學生很難搞明白。如果利用MAX+plusⅡ軟件的仿真功能,就可以讓學生清楚地看到各種不同方法構成的計數器的狀態轉換過程,使電路圖變成了真實的電路,非常生動和形象,可以幫助學生更好地理解和掌握任意計數器的構成方法。
我們以一個簡單的用74161計數器構成五進制計數器為例,介紹如何利用MAX+plusⅡ軟件幫助學生快速理解置數法和置零法的異同,以及異步控制和同步控制的區別。74161是同步二進制計數器,它的置數端LD是同步置數,而置零端RD是異步置零。假設我們要構成的五進制計數器的狀態是從000到100,狀態輸出取q2、q1和q0。那么,用置位法實現時,我們用100狀態譯碼產生LD=0信號,下一個CP到來時計數器置入000。原理電路如圖1所示。用置零法實現時,我們要用101狀態譯碼產生RD=0信號,由于電路進入101狀態后立即被置成000狀態,所以101狀態僅在極短的瞬間出現,在穩定狀態中不包括101狀態。原理電路如圖2 所示。
分別編譯兩個電路,再進行波形仿真,學生從仿真波形上可以很直觀地看出兩個電路的工作狀態變化過程的不同之處。圖3是置數法的仿真波形,當計數器計到100時,產生置數信號LD=0,此時計數器并沒有被置零,而是等到在下一個時鐘到來后才被置零。這是同步置數的工作過程。圖4是置零法的仿真波形,從圖中可以清楚的看到,當計數器計到101時,產生置零信號RD=0,這時計數器被立即置零,置零信號隨即消失。101狀態和RD=0都是在極短的瞬間出現。101狀態不能作為計數器的有效狀態。這是異步置零信號的工作過程。在置零法中,置零信號持續的時間極短,這種接法的電路可靠性不高。
圖1 置數法實現的五進制計數器
圖2 置零法實現的五進制計數器
圖3 置數法仿真波形
圖4 置零法仿真波形
如果將q2、q1和q0作為一組以十進制方式顯示,可以更直觀地觀察計數器的計數規律。圖5是以十進制數來顯示置零法計數輸出的結果。通過這樣的電路仿真,可以使學生對同步控制信號和異步控制信號的工作時序留下了深刻的印象,比空洞的理論講解更容易讓學生理解。
圖5 置零法五進制計數器的輸出
4 結束語
將MAX+plusⅡ軟件應用到課堂教學中,能為學生營造出具有豐富參與感和真實感的虛擬學習環境,在課堂教學過程中把具有理論指導意義的各類電路進行仿真,使學生不僅加深對電路的感性認識,而且對電路的理論知識、電路的結構以及信號在電路中的處理都產生新的認識。
利用MAX+plusⅡ軟件將教學過程中許多抽象和難理解的內容具體化、直觀化,便于理解,突出了重點和難點,加大了教學信息量,提高了教學效率,有利于學生能力的提高。通過MAX+plusⅡ軟件在課堂上對電路的仿真,解決了傳統教學中課堂教學與實驗教學嚴重脫節的問題。
利用MAX+plusⅡ軟件,還可以將一些基礎知識部分的練習、例題和習題在課堂上講解,通過計算機仿真,學生不僅能觀察到一些在理論學習中可能忽略的現象,還能積累許多實用的知識和經驗,加深對基礎知識的理解,同時也能激發學生的學習興趣和進一步探索的欲望。
參考文獻:
[1]朱正偉.EDA技術及應用[M].北京:清華大學出版社,2005.
[2]閻石. 數字電子技術基礎(第4版)[M].北京:高等教育出版社,1998.
篇8
網絡紅外遙控器在生產時,若采用傳統的人工測試方法,會比較費時,對測試人員技術要求比較高,而且品質控制比較困難。特別是在人工成本不斷增加,員工流動性比較大的當下企業,能盡量用專業化的自動測試設備代替人工操作將有良好的實際意義。
本文模式采用PC+MCU模式來實現,全面描述了下位機的硬件制作和MCU軟件編程仿真以及上位機PC端的功能和界面的VB編程。其中下位機實現開始測試信號檢測、參考溫度濕度測量、紅外信號接收和測試結果聲光提示等功能;而上位機重點實現與待測產品網絡通信的初始化和數據通信、測試結果的統計保存和人機互動界面等功能。上位機PC和下位機MCU通過串口通信,連接互動,實現分工合作完成本課題的整體功能。
【 關鍵詞 】網絡控制 紅外遙控 溫度&濕度
1、基于網絡紅外遙控器的自動測試概述及研發背景
近幾年,隨著通信技術的發展和普及,遠程控制被越來越廣泛地應用到各種智能控制產品中。網絡紅外遙控器就是其中之一,它是遠程控制的智能紅外遙控器,主要是通過網絡遠程監測環境的溫度濕度等參數,并通過網絡通信控制紅外發射,遙控被控制設備,從而實現遠程環境的溫度濕度自動監控。此產品特別適合那些對溫度濕度要求比較高,人工維護不方便環境使用,例如通信機房和通信基站等的空調控制。其功能框圖如圖1-1,功能涉及到網絡通信、紅外控制及模擬的溫濕度測量等。生產時若用傳統的人工測試方式,需要大量的測試設備和人工勞動時間。若有自動測試的系統來解決此問題,將有實際的意義。
90年代后,隨著單片機技術的成熟普及和嵌入系統的迅速發展以及面向對象編程的應用,智能化的自動測試已經普及到很多產品及產品的各個環節的生產測試中。針對此課題,不管是采用PC+MCU方式還是采用嵌入系統方式,都有多種方案可以選擇實現。本人選擇了PC+MCU這一實際問題,進行了自動測試系統的研究開發,本論文即是該課題的主要內容,論文工作期間完成了產品定義、產品研發、產品測試及產品定型的任務。
2、 網絡紅外遙控器的自動測試的目的和意義
網絡紅外遙控器,它具有網絡通信,溫濕度測量和紅外發射等基本功能,在產品生產時,這些功能必須能測試到并保證正常。用一般的人工測試方法,網絡通信參數的檢查設置以及通信命令協議的收發檢查,都需要較專業的測試技術人員,并且需很長測試時間;而要把所有生產的產品溫濕度測量功能控制在合理的誤差范圍里,人工測試方法也很有難度;而人工檢測紅外發射數據的正誤,還需要示波器或其它特殊工具,也對測試人員要求較高。特別是在人工成本不斷增加,員工流動性比較大的當下企業,更增加此產品生產時的成本,也很難控制產品品質。
網絡紅外遙控器的自動測試系統,就是針對網絡紅外遙控器在實際生產中測試所要解決的問題,對待測品功能進行全面自動測試的應用產品,自動測試原理框圖如圖1-2。通過本課題的研究,確定系統模式,最終設計生產出能適合理論設計要求,滿足實際應用需求的產品。本課題研究開發成功后,將幫助企業在生產網絡紅外遙控器產品時,能采用智能自動的測試方法代替人工測試操作,這將大大降低產品生產的測試時間,從而降低產品成本,并能嚴格控制產品品質,從而有效提高產品生產的效率和品質,這對產品的生產和市場競爭將有良好的實際意義。
3、本 課題研究的主要內容
根據待測產品的功能特點,自動測試主要實現對待測品進行全面功能測試,包括網絡連接通信功能、溫度濕度測量功能和紅外發射功能等。本課題針對此目標,要研究和設計的主要內容有以下幾方面:
1.產品規格的定義和系統的選型。
要想設計出好的產品,必須先熟悉產品的規格。明確了目標,就可充分考慮論證各種優劣因素,確定系統架構和模式,為具體落實目標指明整體方向。
2.系統的硬件設計。
本課題研究開發的是全新的來解決實際應用需要的產品,因此硬件設計需完全針對設計,需完成硬件的原理圖設計,布線板圖設計以及最終的電路板制作。
3.系統的軟件設計。
依據設計好的硬件和產品的功能要求,選擇好合適的軟件編譯工具,設計出滿足功能的軟件。,
4.系統的測試。
本課題研究設計的目的就是幫網絡紅外遙控器生產時自動測試。同樣本系統開發時的測試模型和測試方法也同樣需要研究,它系統開發的效率和品質起著非常重要的作用。
【參考文獻】
[1] 劉少、鄧云佳.Visual Basic編程實用大全(精華版).中國水利水電出版社.2005年5月.
篇9
[關鍵詞]馬克思早期;批判哲學;分析與考察
[中圖分類號]B0-0[文獻標識碼] A [文章編號] 1009 — 2234(2013)01 — 0005 — 03
可以說馬克思的一生都是在批判中度過,馬克思也是在一次次批判中形成自己的思想理論,也正是這一批判精神被的后來者所繼承和運用。然而,隨著現代思潮的多元化,各種理論之間的批判也屢見不鮮,批判的真正精髓也隨著這些所謂的“百家爭鳴”的浪潮所遮蔽,漸漸陷入了只從批判的字面意義上片面的批判,疏忽了馬克思理論批判精神背后的歷史過程,也就拋棄了馬克思批判精神背后的真正實質。
一、馬克思早期批判的歷史原像
馬克思早期的理論探索是他思想斗爭最活躍的時期,也是馬克思批判思維最活躍的階段,而也正是在這一階段,馬克思形成了自己獨道的思想理論。我們就從他的第一部帶有“批判”的著作,即《黑格爾法哲學批判》來還原馬克思批判的歷史過程。
《黑格爾法哲學批判》的寫作原因要追溯到1843年,馬克思離開《萊茵報》時。因為在此之前馬克思在《萊茵報》當主編時期,發表了大量對現實問題的評論性文章,他的某些語言觸及了封建統治階級,以致于1843年1月,普魯士政府決定查封《萊茵報》,這使得馬克思退回書房,重新探索自己的理論道路。在受德國的專制制度,以及費爾巴哈哲學的影響下,馬克思開始潛心研究歷史,并對國家和法的問題進行了初步嘗試,這些研究的過程和思想軌跡,都被記錄了下來,就是厚厚的五本《克羅茨納赫筆記》。
早在《萊茵報》時期,馬克思就感覺到以黑格爾理性主義國家觀為理論基礎的法的局限性,從而在克羅茨納赫的五個月中,馬克思考察和研究了大量的各個國家的歷史和法的變遷。其中,第一、二本筆記是關于政治史的摘記,摘錄了亨利希的《法國史》,拉彭貝爾格的《英國史》和約翰·羅素的《英國政府……史》,第三、四本筆記主要是關于法國史的記載,如施密特的《法國史》、盧克萊泰爾的《復辟以來的法國史》、瓦克斯穆特的《革命時代的法國史》和蘭齊措勒的《論十月革命的起因、性質和結果》,此外還有蘭克的《法國史》、林加爾特的《英國史》和蓋耶爾的《瑞典史》等等,第五本筆記的內容涉及到德國、美國等國家的歷史。〔1〕在摘錄的過程中馬克思都加入了自己的評論,這些評論都成為了之后《黑格爾法哲學批判》的直接思想來源。在論述國家的問題上,馬克思摘錄了蘭克《論法國的復辟》的一段文字后評述道,黑格爾“把國家觀念的要素變為主詞,而把國家存在的舊形式變為賓詞——但是在歷史現實中情況恰好相反,國家觀念都是國家存在的那些〔舊〕形式的賓詞。”〔2〕這一思想鮮明地體現在了《黑格爾法哲學批判》中。在對所有制問題的考察中,馬克思對施密特的《法國史》做了大量的摘錄,特別是對下述的一段摘錄打上了著重號:“對城市公社的事務的共同關心把他們彼此聯合起來,正是在公社中要處理這些事務的共同關心把他們彼此聯合起來,正是在公社中要處理這些事務并適當地領導這些事務的任務,導致了管理藝術的產生。”之后,馬克思寫下了下面兩段話:第一段說,在英國“國家制度的許多改革,〔其起源〕與其說歸功于開明的政策,不如說歸功于自私自利的打算。”另一段說,在瑞典“由于財政狀況而具有影響的一切東西,……在債主、封建者、承租者、企業頭頭身上變成了中間的權利,政府依賴它并不比臣民差?!贝送?,馬克思在對“市民社會”進行分析與考察時,對林加爾特的《英國史》作了大量的摘要,主要是對城市的發展和經濟力量的增長作了記載,這一記載也表明了,馬克思已初步認識到市民階層的發展,必然要影響到國家制度和法律關系的發展。
在整個《克羅茨納赫筆記》中,馬克思又對費爾巴哈的哲學進行了仔細的研究,特別細讀了費爾巴哈的《關于哲學改造的臨時綱要》,在這部著作中,馬克思找到了解決黑格爾法哲學問題的方法,即重新設置“主詞”和“賓詞”的關系,由此可見,馬克思是在對黑格爾哲學和費爾巴哈哲學的對比和考察中,最終形成了《黑格爾法哲學批判》中的思想,而之前的大量筆記正是這一思想的邏輯前提和理論來源。
在馬克思早期的寫作中,我們現在所發現的另外一部帶有批判性的著作是《1844年經濟學哲學手稿》,說它帶有批判性是因為:在文中馬克思述諸了英國古典經濟學,把私有財產看成是永恒的和必然的前提。而在馬克思看來,私有財產是歷史的,階段性的產物。我們就來對馬克思的這一批判進行歷史過程的考察。
我們現在所說的《1844年經濟學哲學手稿》這一書名是后來者所加入的,這一部分著述是馬克思在巴黎時期,在對經濟學進行研究,特別是對多部經濟學著作進行摘錄時,所寫下的具有評論性的一部手稿。可以說,我們現在所看到的《1844年經濟學哲學手稿》(以下稱《手稿》)是整個《巴黎筆記》的一部分,甚至在《手稿》中都可以看到馬克思摘錄的痕跡。而在此之前,馬克思已經做了七個筆記本的經濟學摘錄,大致情況如下:第一冊第一部分為薩伊的《論政治經濟學》摘錄,第二部分為斯爾培克的《社會財富的理論》摘錄,最后一部分為薩伊的《實用政治經濟學教程》摘錄;第二冊為亞當·斯密的《國富論》摘錄;第三冊為勒奈·勒瓦瑟爾的《前國民議會議員“回憶錄”》和部分《國富論》摘錄;第四冊第一部分為色諾分尼的《雅典的色諾分尼著作選》摘錄,第二部分為大衛·李嘉圖的《政治經濟學及賦稅原理》摘錄,第三部分為詹姆斯·穆勒的《政治經濟學原理》摘錄;第五冊第一部分為麥克庫洛赫的《論政治經濟學的起源、發展、特殊對象和重要性》的摘錄,第二部分為特拉西的《意識形態原理》摘錄以及部分穆勒的《政治經濟學原理》和恩格斯的《國民經濟學批評大綱》的摘錄;第六冊為弗·李斯特的《政治經濟學國民體系》摘錄;第七冊為歐仁·畢萊的《英國和法國工人階級的貧困》的摘錄?!?〕這七冊的筆記大部分都是摘錄,也會有少許評論性語言。除此之外,還有三部手稿,這三部分的手稿,馬克思一邊摘錄,一邊做了評述,這就是我們所說的《1844年經濟學哲學手稿》,可見,馬克思在《手稿》中所體現出來的對英國古典經濟學的批判思想是在摘錄大量政治經濟學資料中所形成的。例如,在對麥克庫洛赫的《論政治經濟學的起源、發展、特殊對象和重要性》的摘錄中,馬克思有過這樣的評論:“在我們看來,李嘉圖學派極力主張以積累勞動代替資本——這種說法在斯密那里已經出現——只有這種意義:國民經濟學愈是承認勞動是財富的唯一原理,工人就愈是被貶低,就愈是貧困,勞動本身就愈是成為商品?!@是國民經濟學這門科學中的必然的理論公理,正像是現在社會生活中的真理一樣?!薄?〕在對李嘉圖的《政治經濟學及賦稅原理》一書進行摘錄時,馬克思評論道:“精神自由是目的,因此大多數人處于愚鈍的奴役狀態,肉體需要不是唯一的目的,因此它是大多數人的唯一的目的,或者相反,婚姻是目的,因此大多數人。財產是目的,因此大多數人沒有財產。”〔5〕
縱觀整部《巴黎手稿》,馬克思在決定對“市民社會”進行考察后,便進入了大量的經濟學研究中,而他的研究方式則是自己習慣的摘錄著作加以評論的方法,最終產生了在《手稿》中所闡發的理論。雖然說,《手稿》中的異化勞動理論從整個馬克思思想發展史看來還處于“未成熟”階段,但就馬克思的批判的方法論來說是貫穿于馬克思的整個思想史的。
二、“批判”的真實內涵:從康德的“批判哲學”論起
從自然語言的角度來理解,一方面,批判是指對錯誤的思想,言論或行為做系統的分析,加以否定;另一方面,批判是指指出批評,提出意見。然而,作為哲學語言的“批判”來說,或者更確切的說作為現代哲學語言的“批判”,我們都把它理解為“揚棄”,即指新事物代替舊事物不是簡單地拋棄,而是克服、拋棄舊事物中消極的東西,又保留和繼承以往發展中對新事物有積極意義的東西,并把它發展到新的階段,是對這一事物的自我否定,簡而言之就是說“否定的繼承”。這一批判的思想起源于黑格爾,發展及運用于馬克思。但就批判這一詞句,或就“批判哲學”而言,其鼻祖應該歸屬于康德,那么,我們就來分析一下康德的“批判哲學”。
康德“批判哲學”的邏輯起源要回溯到西方近代哲學的兩條路線:唯理論和經驗論。唯理論的路線發端于笛卡爾,經斯賓諾莎的發展,結論于萊布尼茨。他們認為,人類知識來源于人自身的理性推理,與經驗無關,卻最終走向了獨斷論。經驗論的路線發源于洛克,經貝克萊的發展,結論于休謨。他們認為,人類對世界的一切認識與知識來源于人的經驗,而最終走向了懷疑論。康德的思考正是基于這兩種路線之上,卻又從不輕信于任一理論。康德認為,獨斷論和懷疑論都不單獨探討理性能力,而簡單地肯定(獨斷論)或否定(懷疑論)理性能力是否有超感覺經驗的認識,而康德的任務就是要探討、分析、審查人的認識能力,也就產生了“批判哲學”??档抡J為,人的認識能力分為理論理性和實踐理性。在《純粹理性批判》中,康德具體分析與考察了人的理論理性即純粹理性的認識能力與可認識的范圍;在《實踐理性批判》中,康德具體分析與考察了人的第二種理性認識能力,之后,為了達到兩種理性能力的融合和溝通,在《判斷力批判》中,康德具體分析與考察了人的審美能力,從而實現了其“三大批判”的形而上學體系。顧名思義,在康德的“批判哲學”中,從內容上講,的確包含有對前者理論,特別是對經驗論和唯理論的否定與繼承,但就其批判的方法論意義上講,批判的意義更多的在于分析與考察,康德在《純粹理性批判》第一版的序言中就已經說明,“我理解的批判,并不是對某些書和體系的批判,而就其獨立于一切經驗能夠追求的一切知識而言對一般理性能力的批判,因而是對一般形而上學的可能性或者不可能性的裁決,對它的起源、范圍和界限加以規定?!薄?〕而在《純粹理性批判》再版的序言中,康德再次強調了其批判的意義,“批判并不與理性在其作為科學的純粹知識中的獨斷方法對立(因為科學在任何時候都必須是獨斷的,即從可靠的先天原則出發嚴格地證明),而是與獨斷論對立,也就是說,與憑借一種從概念(哲學概念)出發的純粹知識按照理性早已運用的原則、從不調查理性達到這種知識的方式和權利就能前進的僭妄對立”〔7〕在這里,康德把“批判”與“獨斷論”對立起來,顯然,是要說明批判的“分析與考察”的意義。
對康德的“批判哲學”進行了大致的闡述之后,我們對這位“批判”的鼻祖所使用的“批判”的含義有了明確的理解,就是“分析與考察”。而馬克思正是繼承了這一點,他把“分析與考察”這一批判的方法論特性用于自己的哲學與歷史學以及政治經濟學的研究中。馬克思從一開始就遵循了批判的這一方法論特性。
《博士論文》是迄今為止發現的,馬克思最早的一部學術性專著,其題目是《德謨克利特的自然哲學與伊壁鳩魯的自然哲學的差別》。馬克思寫作此文的目的是因為在此之前,人們對古希臘哲學的一致看法是認為古代哲學的頂峰是在亞里士多德時期,亞里士多德時期的哲學思想是古希臘哲學的經典,而到了古希臘哲學的晚期,古代哲學,特別是自然哲學出現了衰落。馬克思通過對古希臘晚期的自然哲學的代表伊壁鳩魯和亞里士多德時期自然哲學的代表德謨克利特兩者思想的對比和分析,得出了伊壁鳩魯的原子論其中蘊含著的自由的思想,從而述斥了封建專制和思想壓迫。從這一角度來講,馬克思的博士論文也帶有否定的批判含義。那么,再來看看,馬克思這一批判的歷史過程。在寫作論文之前,馬克思在1839年至1840年初,寫下了七本《關于伊壁鳩魯哲學的筆記》,寫完這些筆記之后,馬克思寫下了許多附注,內容是伊壁鳩魯的自然哲學及其原子論,還寫下了一部手稿,內容是評述普羅塔克對伊壁鳩魯的神學思想展開的論戰。除了這七本《關于伊壁鳩魯哲學的筆記》外,馬克思還寫下了《柏林筆記》。《柏林筆記》是馬克思摘錄古典哲學家著作的筆記匯集,包括亞里士多德的《論靈魂》,萊布尼茨的一系列著述,休謨的《人性論》,斯賓諾莎的《神學政治論》,以及卡爾·羅生克蘭茨的《康德哲學的歷史》。〔8〕顯然,馬克思在寫作《博士論文》之前做了大量的準備工作,他詳細地考察了古代哲學和近代哲學思想,當然,在大學期間,馬克思研讀最多的還是黑格爾的著作。從這里我們可以看出,馬克思確實繼承了康德“批判哲學”中的“分析與考察”的思想內涵,在此基礎上再進行“揚棄”,不過,馬克思在《博士論文》中的批判和康德“批判哲學”一樣,還是只停留在哲學的思辨領域,但在之后對法哲學和政治經濟學的批判中,馬克思便走出了這一困境。
三、馬克思批判過程的內在特性
上文已說,馬克思的批判是有著分析與考察的過程,在馬克思要寫作一本批判性的著作之前,必須經過大量的研讀和摘錄,而這只是一個方面,就其一種批判理論的形成過程來講,馬克思的批判是自覺性的,而不是目的性的,這也是馬克思批判理論形成過程中的內在特性。
自覺性是指一種自發性的過程,也就是馬克思在批判的過程中,那些新的觀點和批判性的理論是自發地形成,并不帶有先驗的獨斷性。更具體一點,馬克思在所寫的著作中的批判性觀點是他在對這一理論歷史的分析和考察時,在馬克思做大量的摘錄和評論他人的觀點時形成的,我們所看到的著作只是對這些摘錄和評述的重新整合和進一步闡明。而與自覺性相反的是目的性,所說的目的性也就是說當我們對一種理論進行考察和分析之前,就已經對這一理論進行先行的斷定,從而就只是為了論證這一論斷而去考察和分析,這樣往往帶有主觀的色彩,反而會對這一理論思想造成誤解,導致批判的片面性。這其實也是帶有獨斷論的傾向。
回到馬克思的早期文本,馬克思在對他人的著作進行摘錄和評論時確實已經形成了部分在之后自己所寫的著作中體現的思想觀點,本文的第一部分已經論述,此處就不再說明。而這里要強調的是批判的真實內涵與其特性,即“分析與考察”與“自覺性”的關系。
一方面,“分析與考察”是批判的自覺性的前提;另一方面,對所要批判的理論進行細致、詳盡的分析和考察,必然會產生出新的、批判性的觀點,而且,分析的越深入,越透徹,產生出的新思想就越深刻,越合理。相反,如果沒有意識到兩方面的聯系,忽視了任一方面,其批判就會有失偏頗;如果并沒有對所要批判的理論進行分析和考察,只是由膚淺的,片面的知識體系而進行的批判必將是片面的,而倘若為了否定而去分析和考察所要批判的理論,即目的性的批判,必將導致批判的局限性。在當代哲學思想的發展過程中,在理論界大力提倡思想多元化的時代,批判思維日新月異,各種新的思想都是在批判中產生的,沒錯,馬克思也正是在批判他人的思想中形成了唯物史觀和剩余價值學說,然而我們又恰恰只是停留在批判的哲學語句中理解其含義,更重要的是我們必須回到馬克思“批判”的歷史過程中去尋找“批判”的實質,與其說馬克思的批判是一種思維一種方法論,毋寧說是一種批判精神,一種對學術的態度和作風。
〔參 考 文 獻〕
〔1〕 孫伯鍨.探索者道路的探索〔M〕.南京:江蘇人民出版社,2002:120-121.
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篇10
關鍵詞:片上系統 自主學習 學習遷移 教學內容
中圖分類號:G633 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)08(b)-0121-02
1 研究背景
近十年,可編程邏輯器件、單片機、DSP、ARM等技術與市場飛速發展,相關的技術、教學素材有所增加,涌現出大量的技術書籍、教材、實驗案例、開發套件、技術資料等。以SOPC(system on programmable chip)為核心內容片上電子信息系統雖代表著嵌入式系統發展的方向,可由于其內容較新、對人才知識技能要求高、軟硬件結合難度大等原因,國內開設片上電子信息系統的學校也非常少[1],與片上電子信息系統(SOPC)相關教材、甚至是科技書籍都寥寥無幾[2~5],精品課更是寥若星辰。鑒于已有的技術書籍主要針對工程技術人員閱讀,不易于相關知識基礎薄弱的本科生學習和理解,我們急需參考國外相關課程和國內外科技書籍,對課程內容進行完整的梳理和總結,仔細編排教學內容,并反映片上電子信息系統最為基礎、本質和實用的內容,體現知識發展前沿,使學生掌握片上電子信息系統最基本的理論和觀點,掌握學習這門課的基本學習態度和方法,相關的操作實踐方法等,達到教學內容豐富全面、邏輯清晰、條理清楚的目標。另一方面,由于電子信息行業中嵌入式技術更新發展較快,產品的更新換代乃至產品開發工具變化較為劇烈[6],導致《片上電子信息系統》以培養學生自主學習能力為主導的改革勢在必行。這樣對教學內容的設計就提出新的要求。因而,我們課堂教學內容設計應該是在學習理論、學習動機、自主學習等理論的指導下,根據課程的特點、教學目標、學生的先驗知識等進行精心設計,使學生構建起易擴展的、牢固的知識結構,以利于學習遷移的進行,進而提高學生的自主學習能力。
因此,這篇論文在國內《片上電子信息系統》課程現狀下,如何進行益于學生知識結構構建和學習遷移的《片上電子信息系統》教學內容的設計進行研究。
2 研究依據的理論基礎
學習理論解釋是有關學習的實質、過程、條件等根本問題的一些觀點,它強調人類學習是建立、重組認知結構的過程。研究認知學習理論的代表學者之一是布魯納,布魯納認為教學的一大任務就是為最佳的理解提供最佳的知識結構[7~8]。
從教材理解方面,懂得基本原理會使學科更容易理解;從教材遷移方面,掌握了較基本的原理或結構,就可以把事情作為更普遍的事情的特例去理解,從而有助于增進學習中的遷移。
從教材記憶方面來看,“除非把一件事情放進構造得好的模式里面,否則很快就會忘記”。
學習遷移理論研究的是一種學習對另一種學習的影響。其中按照內容劃分為普遍遷移、特殊遷移。主要的遷移相關的觀點有[7]:
(1)現代遷移理論認為認知結構與遷移有重要聯系:主要體現在認知結構的可利用性、可辨別性和鞏固性對遷移的影響。
(2)充分或過度學習是有效遷移的一個有利條件。
(3)學習任務的難易程度與遷移也有影響。
(4)遷移假設理論認為通過假設形成的思考順序和假設范圍會影響以后對類似問題的解決。
3 教學內容設計方法
結合理論,具體的實施方法在本篇文章中以實現流程及工具操作的講解為例作如下說明:
在《片上電子信息系統》這類實踐性較強的課程中,往往涉及在具體編程環境中工具的操作。面對紛繁的命令、原理和流程,如果教師眉毛胡子一把抓,從頭按部就班地把操作一點點講起,就會造成學生不甚清晰的學習結構,造成記憶和將來學習遷移的困難,沒有一個整體的對基本原理、基本態度的掌握,不利于提高學生自主學習能力。本文作者經過分析,得出講授工具與流程過程中,可以圍繞原理的介紹、工具的介紹和流程的介紹三個線索展開。
首先是原理的介紹:指講述諸如高級編程語言源代碼輸入、編譯、連接、形成可執行文件、存儲器分段及配置、程序加載執行等的原理(針對C語言或者處理器內核);或者講述源代碼輸入、約束條件、綜合、布局布線、添加約束、在線調試、下載等的原理(針對邏輯編程語言verilog或VHDL、FPGA);這些原理使學生對工具或者流程完成工作的內部機理有所了解,方便學生在理解基礎上認識工具和流程。
然后是工具的功能介紹:分為每個工具組件的介紹、每個工具的窗口界面中顯示內容、命令菜單的介紹,包括工程窗口、信息窗口、內容窗口。菜單包括:文件、調試、編輯、工具、選項等。具體在工具介紹中還涉及某一工具操作流程是哪些命令(動作)組合實現的、哪些窗口顯示哪些內容、如何根據內容調整(交互)等內容。所以這部分既包括按照各種工具功能的介紹,可以滲透工具與原理、流程的對應關系。