大學(xué)計算機專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)教學(xué)模式的研究與探索

重慶工商大學(xué)計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院 毛 凱

一、概述

當前，在我們國家的高等教育體系中，特別是在以理工科為主的高校中，普遍開設(shè)計算機專業(yè)，包括計算機科學(xué)、計算機應(yīng)用、計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機體系結(jié)構(gòu)、軟件工程等計算機相關(guān)專業(yè)，由于計算機專業(yè)的覆蓋面廣，涉及到的學(xué)生人數(shù)眾多，據(jù)中國教育網(wǎng)統(tǒng)計，每年計算機專業(yè)的畢業(yè)生大約在10 萬人以上，是高校畢業(yè)生人數(shù)最多的10 個本科專業(yè)之一。此外，其它一些理工科專業(yè)，如通信工程、自動化、儀器儀表、機械制造、測量控制、機電一體化等專業(yè)，由于對學(xué)生的計算機水平要求也很高，也開設(shè)了大量的計算機課程，可以說計算機專業(yè)的課程幾乎覆蓋了全部理工科專業(yè)，因此，開設(shè)計算機專業(yè)的理論與實踐課程，培訓(xùn)計算機專業(yè)的人才以及其它理工科專業(yè)的人才已經(jīng)成為了一個重中之重的教學(xué)任務(wù)。

二、加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)

眾所周知，計算機是一個以實踐為主的應(yīng)用型專業(yè)，這點從計算機的起源與發(fā)展的歷程就一目了然。計算機從誕生之日起，就是一個應(yīng)用型的產(chǎn)物，可以說是需求產(chǎn)生了計算機，而計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，更是在人們新的需求的不斷推動下得以迅速發(fā)展。現(xiàn)行的計算機應(yīng)用專業(yè)的課程體系還是以學(xué)科體系為主,強調(diào)學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性,存在理論知識過多、課程內(nèi)容老化、教材滯后于技術(shù)發(fā)展、與社會和企業(yè)需求脫節(jié)等問題。計算機是一門飛速發(fā)展的科學(xué),只有緊跟時代步伐,才能夠真正培養(yǎng)出對社會有用的人才。

因此，我們在設(shè)置大學(xué)計算機專業(yè)課程時，首先應(yīng)該緊貼時代與社會的需求，把握住計算機技術(shù)未來的發(fā)展方向，將實用型的新技術(shù)盡可能地融入到理論與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使同學(xué)們學(xué)有所得，學(xué)有所成。推陳出新，應(yīng)是計算機專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)重中之重的第一要務(wù)。以計算機網(wǎng)絡(luò)課程為例，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，高等院校中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的開設(shè)較為普及，一般認為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)既有網(wǎng)絡(luò)理論規(guī)范，又有網(wǎng)絡(luò)工程應(yīng)用，應(yīng)該做好“兩條腿”走路。如何在網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)實踐活動中引入創(chuàng)新元素，應(yīng)根據(jù)實際情況，有的放矢。例如在計算機網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)中，最為經(jīng)典的莫過于網(wǎng)絡(luò)模型和分層協(xié)議，無論是OSI 的七層模型還是TCPIP 的四層模型，都是為了分工協(xié)作，相互配合，共同完成系統(tǒng)的整體功能。為了加深學(xué)生對計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的理解，特別是模型中“分層”的概念，在講述分層的原則同時，對每個層上有代表性的協(xié)議分門別類地加以介紹，在有條件的情況下輔助以實驗活動。如在介紹應(yīng)用層的協(xié)議FTP 過程中，就可以設(shè)計一個專門的應(yīng)用實驗，使用FTP 協(xié)議完成文件上傳與下載，并通過編程完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接。其中指定WebRequestMethods 對象的FTP 方法，調(diào)用CreateFtpWebRequest 功能函數(shù)創(chuàng)建請求對象，并使用GetFtpResponse 方法完成數(shù)據(jù)下載。在此基礎(chǔ)上，開展進一步的應(yīng)用實驗，如使用同樣是應(yīng)用層的HTTP 協(xié)議來完成文件上傳與下載。一般情況下，現(xiàn)在幾乎所有的同學(xué)每天都在上網(wǎng)，而上網(wǎng)過程中所使用最多的協(xié)議莫過于HTTP 協(xié)議，然而有相當一部分同學(xué)并不清楚HTTP 協(xié)議可以用來完成文件的傳輸，更不用說HTTP 協(xié)議與FTP 協(xié)議在文件傳輸過程中的差別。通過本次應(yīng)用層的兩個最主要協(xié)議實驗，可以使同學(xué)全方位地理解劃分應(yīng)用層作用以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的功能，從而對計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和功能有更加全面和深入的了解。

三、理論教學(xué)引入創(chuàng)新元素

教學(xué)過程中的教與學(xué)是密切聯(lián)系的兩個方面,其中任何一個方面沒有積極性,教學(xué)效果均無法保證。現(xiàn)代教育的使命更多地關(guān)注人的發(fā)展,以及適應(yīng)這種發(fā)展的“自主學(xué)習(xí)”的需求。

在計算機網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)過程中，由于專業(yè)術(shù)語眾多，新技術(shù)新名詞層出不窮，既讓同學(xué)們耳目一新，又讓同學(xué)們覺得不好理解。凡是涉及到新名詞的理論教學(xué)，都應(yīng)該加入一些新鮮說法，引入一些創(chuàng)新元素，加以佐證，幫助理解。例如，時延帶寬積這個概念，用理論公式加以說明很簡單，就是網(wǎng)絡(luò)時延與帶寬的乘積。關(guān)鍵在于這個概念的提出的意義是什么，則幾乎沒有同學(xué)知道。為了能夠有效地說明這個概念本身的意思，這時候就應(yīng)該從另外角度加以闡述。以高速公路為例加以說明，因為廣大同學(xué)對高速公路都很熟悉，已經(jīng)是司空見慣，為了能夠讓高速公路上面行駛更多的車輛，就必須最大限度拓寬道路，這和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡览硪恢拢瑸榱四軌蛟趩挝粫r間內(nèi)傳送更多的數(shù)據(jù)，就必須提高網(wǎng)速。古人喜歡用車水馬龍這個成語形容馬路街道的繁忙景象，但究竟繁忙到什么程度，并沒有一個量化指標。當然從理論上來說，準確衡量一個網(wǎng)絡(luò)傳輸信道的繁忙程度技術(shù)指標主要是信道占用率，但正是借用了時延帶寬積才能又高效又準確地計算出信道占用率。假設(shè)傳輸信道的帶寬是10Mbps，信息在信道中傳輸時延是10 毫秒，則可以計算出時延帶寬積為10 萬比特，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)送一包數(shù)據(jù)的長度是1 萬比特，則該信道的利用率為10%，顯然這樣的信道利用率太低了。為了提高信道的利用率，可以進一步組織同學(xué)進行討論所能夠采取的措施與方法以提高信道的利用率，采取的措施與方法包括或者提高每包數(shù)據(jù)的長度，或者增加傳輸數(shù)據(jù)包的數(shù)量，同學(xué)們經(jīng)過討論發(fā)現(xiàn)，提高每包數(shù)據(jù)的長度可能性并不大，這是因為每包數(shù)據(jù)傳送時的最大長度要受到傳輸鏈路物理特性的限制和制約，沒有增加數(shù)據(jù)包長度上限的空間。唯一可行的辦法就是增加數(shù)據(jù)包的數(shù)量，這樣同學(xué)們就很容易理解為什么在停止等待協(xié)議的基礎(chǔ)上，又進一步發(fā)展和增加了回退N 字節(jié)協(xié)議以及選擇重傳協(xié)議，進而從根本上理解了傳輸層各種協(xié)議的產(chǎn)生緣由、背景、功能和作用等，達到事半功倍的效果。這種效果的取得，是一些課堂理論教學(xué)所無法達到的效果。

四、在教學(xué)實踐中堅持知其然還要知其所以然的理念

教學(xué)目標由傳統(tǒng)的知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生能力的培養(yǎng);教師角色由傳統(tǒng)的知識的傳授者、教學(xué)的組織領(lǐng)導(dǎo)者轉(zhuǎn)變成為學(xué)習(xí)過程中的咨詢者、指導(dǎo)者和伙伴，這個指導(dǎo)思想在實際創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面也能夠發(fā)揮重要的作用。

在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)節(jié)中，不可避免地都需要提及一個重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備-路由器，對于路由器而言，其在網(wǎng)絡(luò)中重要地位無需多言，而為了保證路由器能夠正常并且快速地運轉(zhuǎn)和工作，對路由器中路由表的設(shè)置是一個重中之重的事情，為了使路由器能夠更好更高效地工作，應(yīng)盡可能簡化路由表的配置，在網(wǎng)絡(luò)工程方面，有一個重要的內(nèi)容就是對路由表項進行合并規(guī)約。例如，在IP 地址分配沒有規(guī)劃的情況下，某個區(qū)域1 需要使用兩個C 類地址，網(wǎng)管就將192.168.8.0/24和172.16.2.0/24 分配給區(qū)域1，當區(qū)域2 需要使用四個C 類地 址，再 將172.16.3.0/24、172.16.4.0/24 、172.16.5.0/24 和192.168.9.0/24 分配給區(qū)域2，由于這樣隨機分配就勢必會造成連接這兩個區(qū)域的路由器中路由表都沒有辦法匯總，顯然必須調(diào)整IP 地址的分配才能有利于完成路由表中相關(guān)區(qū)域IP 地址的匯總?cè)蝿?wù)。許多同學(xué)通過相關(guān)IP 地址理論的學(xué)習(xí)，都清楚首先應(yīng)該調(diào)整相關(guān)的IP 地址，即將區(qū)域1 中的172.16.2.0/24 調(diào)整到區(qū)域2 中，將區(qū)域2 中的 192.168.9.0/24 調(diào)整到區(qū)域1 中，通過這兩個IP 地址對調(diào)以后，接下來就可以對相關(guān)區(qū)域的IP地址進行匯總。但是在進行匯總過程中，由于很多同學(xué)對無分類域間路由選擇中子網(wǎng)掩碼設(shè)置的理論與技巧理解得不夠深入，尤其是對設(shè)置子網(wǎng)掩碼的位數(shù)很多同學(xué)只是泛泛了解，其內(nèi)在本質(zhì)的含義并不清楚，從而導(dǎo)致在匯總過程中出現(xiàn)錯誤。將192.168.8.0/24、192.168.9.0/24 匯總為192.168.8.0/20 而不是192.168.8.0/23,之所以會出現(xiàn)這樣的錯誤情況，主要原因在于有相當部分同學(xué)認為十進制8 換算成二進制為1000，即有4 位二進制，所以想當然認為進行匯總時應(yīng)該從原有的地址掩碼中減去4 位，24-4=20 位，即匯總后的結(jié)果為192.168.8.0/20。出現(xiàn)這種情況的同學(xué)數(shù)量并不在少數(shù)，這充分說明了在理論與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中知其然還要知其所以然的重要性。而對于172.16.2.0/24、172.16.3.0/24、172.16.4.0/24 和172.16.5.0/24 進行匯總過程中出現(xiàn)的問題就更多。絕大多數(shù)同學(xué)誤認為匯總后的結(jié)果為 172.16.2.0/22，認為四個連續(xù)的IP 地址進行匯總這是必然的結(jié)果。殊不知由于2 不能夠被4 整除，所以這四個IP 地址雖然是連續(xù)的地址，但并不能全部在一起匯總，而只能夠兩兩在一起匯總。這樣的匯總解決方案看似簡單，但實際上在實際教學(xué)活動中沒有幾個同學(xué)能夠完全理解和正確解決，這很值得我們進行深入地研究與探索。

從實踐中來，到實踐中去，在教學(xué)過程中有時候會發(fā)現(xiàn)一部分同學(xué)甚至連1M 是多少都不清楚，如假定某信道的帶寬為1Mbps，往返時延為10 毫秒，求其時延帶寬積，正確解答為106×10×10-3=1000 bits，但也有同學(xué)認為1M 等于1024，所以計算的結(jié)果為1024×10×10-3=10.24，教師在指出這種常識性錯誤的同時，也不得不認真思考出現(xiàn)這種問題的嚴重性。如果理論教學(xué)嚴重脫離實際，就會造成同學(xué)對一些基本概念甚至基本常識都存在誤區(qū)，我們在實際教學(xué)中，只有緊緊貼近實際需求，才能做到有的放矢，在教學(xué)好理論知識的同時，又特別重視對同學(xué)實際能力的培養(yǎng)，特別是注重培養(yǎng)運用學(xué)過的知識解決實際問題的本領(lǐng)。

五、小結(jié)

實踐是檢驗真理的唯一標準，通過不斷改進教學(xué)方法，目前已經(jīng)取得了一些階段性成果。畢業(yè)生的一次就業(yè)率有了一定的提高，隨著我們國家2015-2020 高端裝備制造業(yè)發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略的實施，迫切需要大量的工程技術(shù)人才，這其中對人才素質(zhì)的要求必然會越來越高。對于高等教育來說，既是挑戰(zhàn)，更是機遇。為祖國培養(yǎng)好人才，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，是我們今后工作長期的奮斗目標，這也需要我們在實際的教學(xué)工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗，不斷進行研究和探索。

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