分布式教學的概念匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇分布式教學的概念范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

關鍵詞：C++；基于對象；概念；事例；教學方法

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

近年來，支持面向對象技術的C++語言越來越多地被高校選為計算機教學的入門教學語言。但是由于C++牽涉概念很多，語法比較復雜，內容十分廣泛，作為入門的教學語言有其天然的困難，學生感到學習難度較大，難以入門，如果只是就理論講理論，照本宣科只能使學生厭倦疲勞，昏昏欲睡，學生不但記不住，還會產生逆反心理。但好在程序設計語言是人們根據從現實生活實踐中抽象出來的經驗而創造的，C++更是如此，那么就是說，各種概念總能在現實生活中找到原型。若能在教學中運用最能反映概念本質的事例去解釋看似復雜的概念，就能達到快速理解概念及其現實意義的目的，能使教學脫離枯燥的概念講解，活躍課堂氣氛、形象直觀、易于理解、便于記憶，從而激發學生的學習興趣，產生良好的教學效果。

C++基本編程的過程無非是根據實際需要創造出一系列類，安排好類與類之間的關系，由類去生成對象，然后指揮一個個對象去完成一系列任務。由此特點并通過教學實踐，我一般用人(或人體)這個概念來講解基于對象部分的一些概念，感覺是比較恰當的，可以使學生快速抓住這些概念的實質。當然也可以對每個概念分別用不同的事例去解釋，但這樣做可能會導致學生缺乏知識的連貫性和對總體的把握，最好的辦法是用一個例子從始至終地進行講解。下面對一些基于對象的概念進行初步討論。

1類和對象

對象的類型稱為類，類代表了某一批對象的共性和特征。類是對象的抽象，對象是類的具體實例。類是抽象的，不占用內存，而對象是具體的，占用存儲空間。

對于人(體)來說。所有人都是屬于人類這一概念的，人類這一概念具有每一個具體的人的共性和特征。人類這個概念是對每一個具體人的抽象，具體的一個人是人類這一概念的具體實例。人類這個概念是存在于人的頭腦中的，可以認為不占現實空間，而作為具體的人是在現實中占空間的。這樣講解可以使學生明確類和對象的關系與區別。

2private、public、protected成員

private、public、protected主要是用來聲明成員訪問權限的關鍵字。一般做法是將需要被外界調用的成員指定為public，不準備為外界調用而是為本類中的成員函數所調用的，指定為private。基于對象部分暫時不討論private和protected的區別。

對于人(體)來說。心臟，肺臟等等都可以認為是private成員，是不允許外界直接調用的。而耳、眼等感覺器官可以認為是public成員，因為它們可以被外界直接調用。上課時可以舉個簡單的例子，讓學生深呼吸一下。然后解釋，教師是通過學生的public成員(耳)來調用private成員(頭腦和肺)，并且只能通過public成員來調用private成員，否則危險性是很明顯的。或者和學生解釋，課堂上教師就是通過調用每個人的耳朵和眼睛這些可以看作是公用部分的器官來調用大腦等這些可以看成私有部分的器官來達到授課目的的，并且顯然通過公用部分調用私有部分比直接調用私有部分安全得多。這樣的講解可以使學生馬上就能記住private、public等成員的區別和該如何劃分。

3封裝和信息隱蔽

將多個項目(比如變量和函數)合并到一個包(比如類的一個對象)中，這個過程稱為封裝。類的公用接口與私有實現的分離形成信息隱蔽。

對于人(體)來說，顯然如果不封裝起來那么是很危險的(別人看起來也是很恐怖的)。人體對外界開放的只是一些公用接口，這些接口(如各個感覺器官)的作用是把外界的信息(消息)轉化成身體各部分能夠接受和處理的信號，并且只有通過這些公用接口轉化的信息才能夠被人識別。得到消息之后人去做某件事的具體實現是不需要消息的人知道的，即如果讓一個人去做某件事，沒必要了解他(她)先邁哪一條腿，走多少步，到什么地方，如何做等各個細節。只需要告訴他(她)去做什么事情即可，如何去做是不需要關心的(前提是那個人知道如何做，即相對于程序來說就是“方法”已經事先編好了)。封裝與信息隱蔽是比較抽象的概念，相信這樣的講解學生就能很好地理解了。

4對象、方法和消息

類的成員函數在面向對象程序理論中被稱為“方法”，“方法”是指對數據的操作。外界通過發“消息”來激活有關的方法。所謂“消息”，其實就是一個命令，由程序語句來實現。

人體經過封裝之后，成為了一個對象，他(她)能夠做的事情取決于自身的各項能力(方法)，外界通過給他(她)一個命令任務(消息)，他(她)運用自己的能力(方法)去完成這個任務。這樣就很容易理解三者之間的關系。

5構造函數的意義

構造函數是一種特殊的成員函數，處理對象的初始化，與其他成員函數不同，不需要用戶來調用它，而是在建立對象時自動執行。

人體在出生時必須具有一些正常的生理機能，這就是人體生理方面的初始化，這由基因自行決定。或者說，在人步入社會開始工作之前，必需經過一定時間的學習培訓，否則無法完成基本的工作，這就是人在知識技能方面上的初始化，這由所受的教育決定。構造函數可以看成是對象在使用前的一些必要的初始化。

6析構函數的意義

析構函數也是一個特殊的成員函數，它的作用與構造函數相反，當對象的生命期結束時，會自動執行析構函數。析構函數的作用并不是刪除對象，而是在撤銷對象占用的內存之前完成一些清理工作。只要對象的生命周期結束，程序就自動執行析構函數來完成這些工作。

這個概念解釋起來可能會沉重一些。人在去世之后會有一些善后要做，這可以看成類似于析構函數的作用。區別只不過是程序中的析構函數是在對象被撤銷之前執行，而人的善后主要是在人去世之后進行的，當然立遺囑這件事是在去世之前完成的。

7調用構造函數和析構函數的順序

基于對象部分中的調用構造函數和析構函數的順序是先構造的后析構，后構造的先析構，相當于一個棧，先進后出。

調用構造函數和析構函數的順序體現的是系統對對象的釋放順序。從而可以這樣解釋，單個人作為一個對象，他(她)可能參加一些組織，比如公司、小組等，一般創建這個小組的人是很重要的人，他(她)可能掌握很多重要的東西，如果想最安全地、避免混亂地撤銷這個組織，最好的方法就是先撤銷不重要的人，最后才撤銷重要的人。這如同如果用手工的方式去拆毀一個大樓，選擇的順序肯定是由高層逐層向下拆除，否則危險性實在是太大了。

8友元

友元可以訪問與其有好友關系的類中的私有成員。友元包括友元函數和友元類。

現實生活中，一個人對待不同來源的消息的態度是不同的。可能更相信某些消息渠道(可看作友元函數)或某些人(可看作友元類)的消息，而不會太相信不信任的渠道或人所提供的消息。這點可以說明一個人(對象)可以允許外界的某些事物(可靠的渠道或可靠的人)比較直接地訪問自己的私有事物(比如頭腦中對某件事的判斷)。

篇（2）

【關鍵詞】

通識教育；MOOC；設計學

通識教育旨在使學生通過對廣博知識的了解，確立正確的人生觀與世界觀，實現理性與感性的均衡發展，進而形成完善的人格，提升解決問題的能力，以適應現代社會生活節奏，提高生活品位與個人修養。藝術設計鑒賞類課程作為高校通識課程的組成部分，能夠提升學生設計水平，改善其學習和生活的態度，進而影響其處事方式，提升綜合修養。

一、通識教育的概念及特點

（一）通識教育概述

通識教育最早由美國提出，講求在專業教育與自由教育之外應有計劃、有目的地對課程體系進行編排，打破原有的專業限制，是面向全民的教育。哈佛大學前校長詹姆斯•布萊恩特•科南特在《哈佛通識教育紅皮書》中提到，“20世紀美國教育的創新之處就是將通識教育應用到了全民教育體系之中”。通識教育能夠幫助學生形成較為完整的世界觀，并借助感性與理性的均衡發展，形成完整的價值體系與完善的人格，培養發現問題、分析問題和解決問題的能力。通識課程的教育方式主要分為核心課程模式（CoreModel）和分布課程模式（DistributionModel）。核心課程模式多被專業院校采用，分布式教學模式多被綜合類大學采用。綜合類大學具有學科門類較為齊全的優勢，開設的通識類課程門數眾多、涵蓋面廣，學生的選擇余地較大。不論是核心課程模式還是分布式課程模式的通識課程，其教學理念都是讓學生在本專業的基礎上涉獵社會科學、人文藝術、自然科學的知識，并將這些知識與專業知識進行系統的銜接，突破專業知識的局限，不斷提升綜合能力。

（二）通識課程的設置特點

通識課程的設置因不同的教育理念與學科背景區別較大。我國通識課程的設置主要集中于以下七個方面：一是中國的傳統文化與當代社會文化，力求以發展的眼光審視中國傳統文化的成就和不足，幫助學生建立民族自信與文化認同；二是世界文明歷史，培養學生的國際視野和社會責任感，增強文化包容度，使學生具有正確的世界觀與價值體系；三是倫理價值與思考方法，強調當代社會價值體系，陶治學生的人性與品格；四是系統介紹自然科學的重要理念，了解事物之間的基本規律，提升學生的科學素養；五是經濟發展與社會問題，提升學生的主觀判斷能力、批判思維和解決實際問題的能力；六是文學藝術，提升學生的個人修養與審美趣味；七是跨文化溝通與人際交往，培養學生適應社會與團隊合作的能力。由此可以看出，經過通識教育充實的專業教育，能幫助學生從深度學習走向廣度學習，在接受良好的專業學術訓練的同時，受到社會科學、自然科學與人文藝術方面的熏陶。這種綜合素質與能力的培養，有助于學生形成正確的人生觀與價值觀，并不斷完善自身的人格、知識與技能。文化藝術作為通識課程中重要的環節，對于學生個人修養、內涵、品位的提升有著積極的意義。設計類的通識課程作為文化藝術在現代技術條件下的延伸，可有效地將設計學科滲透至社會的方方面面。

（三）通識教育中的問題及對策

通識課程大多是作為教學范圍相對較小的專業學科的輔課程，綜合性大學多會采用分布式課程模式。該模式的優勢主要是課程門數多，覆蓋面廣，學生選擇余地較大；但缺點也比較明顯，即難以有效整合課程資源。設計學專業課程強調對專業知識教授和應用，學生在自由選擇主題的前提下，很難對相關的課程進行系統性選擇。因此，應對課程核心內容進行優化和整合。然而，傳統的授課方式較難在通識教育中形成教師團隊式教學和課程模塊式教學，難以實現通識教育中課程的自我優化。教師作為獨立的個體，在課題組織、教學安排、師生互動模塊的銜接方面存在一定不足。利用互聯網平臺有組織系統授課能對以上問題的解決起到積極的作用。近年來，網絡MOOC教學在高校通識教育中具有示范作用，如通過網絡平臺建設和合理分配教學資源，可以有效解決分布式課程模式專業內容整合的問題。

二、MOOC的概念以及特點

（一）MOOC的概念

MOOC（MassiveOpenOnlineCourses，即大規模開放在線課程），起源于開放教育資源運動和連通主義思潮。美國麻省理工學院于2002年面向全球學習者開放的開放課程標志著開放教育資源運動的興起。MOOC是在2008年由加拿大愛德華王子島大學網絡傳播與創新主任戴維•科米爾與國家人文教育技術應用研究院高級研究員布萊恩•亞歷山大首次提出，兩位學者在加拿大曼尼托巴大學開設了新型大規模開放網絡課程。MOOC在信息化平臺中賦予學生更多的學習自由選擇權。區別于傳統的教學方式，MOOC作為開放式平臺課程有更大的受眾面，能夠讓專業學生選擇更加優秀的課程資源，同時也是通識類課程的最佳傳播途徑。

（二）MOOC教學的形式與特點

MOOC授課內容以視頻錄播為主，輔助以其他圖文、聲像等資料。對比傳統的課堂教學方式，MOOC的教學方式特點鮮明：第一，MOOC教學可以是單人授課的形式，也可以是多人訪談的形式。教學形式多樣，學生在學習的過程中有代入感，有助于提高學習興趣。第二，學生可以在平臺上選擇合適的課程進行修讀，選課不再局限于班級與人數的限制，學生可選擇自己認可的課程，擴大選擇面的同時也促進相關學科教師不斷完善課程內容、探索不同的教學方法、提高教學質量。第三，MOOC的授課平臺建設推動了大學生素質教育和通識教育的發展，學生的人文素養、藝術審美能力等可通過MOOC平臺得以提升。

（三）設計類MOOC在通識教育中的優勢及意義

設計學作為藝術學門類下的的一級學科，包含服裝與服飾設計、環境藝術設計、產品設計、視覺傳達設計、數字媒體藝術等眾多方向。設計學在通識教育中的重點與難點是如何將眾多的設計內容進行邏輯性整合，將設計學不同專業方向的創意思維、設計理念以及設計中形而上的藝術表達展示在通識教育各環節之中。MOOC作為網絡平臺課程，首先可以引入各個設計專業的優秀師資，使其進入平臺課程之中進行模塊化、團隊化的教學，貫徹分布式通識課程的理念。其次，作為一種新的教學手段，MOOC網絡后臺提供的大數據存儲功能可以實現教師和學生之間的資源共享，擴充設計學通識教育內容。最后，MOOC平臺的搭建與討論區域的設置，提供了通識教育實時的理念交換空間，有助于啟迪學生的設計思維。

三、設計學通識課程設置

深圳大學于2013年12月在深圳舉辦了全國地方高校MOOC發展研討會，會上倡議組建UOOC聯盟（UniversityOpenOnlineCourse），并得到了28所與會高校代表的積極響應。UOOC中的U有University（大學）和Union（聯盟）兩層含義。2014年5月，UOOC聯盟成立大會召開，首批6門MOOC上線。作為綜合性大學通識課程的試點，深圳大學取得了良好的效果。2015年11月，設計類通識課程藝術設計鑒賞上線，該課程將不同的設計學科進行整合，引入模塊式教學團隊任教，聘請知名設計師與專任教師，以講述式、案例式、啟發式、訪談式相結合的教學手段和通識教育的理念，規劃設計學專業的教學內容。課程運用網絡多媒體教學手段，鼓勵學生進行設計交流與經驗分享。設計學MOOC較之傳統課程具有如下優勢。

（一）課程內容與授課方式的創新

將不同的設計學科進行有機整合，需要不同學科背景的教師進行團隊協作，傳統教學模式受教學進度、學生選課等多重因素的制約，難于實現這一目的。基于網絡平臺的MOOC設置，便于教師、企業設計師等進入課堂教學，有利于任課團隊的組建；而通過播放錄制視頻的授課方式，教師和學生不再受上課時間與地點的制約，更便于協調課程內容。通過創新授課方式，解決了以往困擾分布式通識課程任課團隊建設的問題。

（二）大數據資源更加豐富

通識課程具有更廣博的知識面，網絡平臺以及支撐平臺課程的大數據資源尤為重要。如課程在介紹國際四大時裝周時，相比于傳統課件中的文字和配圖，時裝周現場的服裝展演視頻更有利于學生對于服裝流行趨勢的了解與研究。產品設計中，物件加工工藝與材料的視頻介紹能更好地幫助學生體會優質產品的定義及其所能帶來的良好效果等。這些通識課程中的實訓實踐內容在網絡大數據平臺下能夠得到更好的實現。

（三）改善師生交互環境

在傳統的課堂教學模式中，教師難以在課堂與學生進行充分互動。在通識教育中，學生數量遠遠多于專業課程教學，師生間的互動問題會更加突出。在藝術設計鑒賞課程中，深圳大學利用網絡平臺設置了討論區并配備專職助教與學生進行互動。此外，學生還可以在網絡交流區相互交流、共享課程素材與學習資源，在很大程度上解決了通識課程中的互動需求。

結語

高等教育中分布式通識教育需要整合學科資源，分布式通識課程的教學、目的是盡可能讓學生在接受專業教育的同時了解自然科學、人文藝術、社會科學等學科內容。在大的學科背景中需要整合相關知識，防止學生學習知識的碎片化，體系完整的學科通識教育精品內容將更適應學生發展的需要。

作者：涂星 單位：深圳大學

參考文獻：

[1]哈佛委員會.哈佛通識教育紅皮書[M].李曼麗，譯.北京：北京大學出版社，2010.

篇（3）

摘要：“中間件技術”是軟件工程專業的核心課程，該課程學習企業級分布式系統開發所需的大量理論、技術和概念。傳統講授法令學生感覺課程內容繁雜、抽象、枯燥，難以掌握。探索將案例教學法和問題導入法有機結合，提出案例式問題導入法，并引入到“中間件技術”課程教學中，為“中間件技術”及類似課程的教學改革提供參考，并對案例式問題導入法的開展給出幾點建議。

關鍵詞：中間件技術；案例教學法；問題導入法；分布式系統

中圖分類號：G642.3文獻標識碼：A文章編號：1002-4107（2015）09-0046-03

收稿日期：2014-12-17

作者簡介：梁春泉（1981—），男，廣西桂平人，西北農林科技大學信息工程學院講師，博士，主要從事軟件工程、數據挖掘研究。

基金項目：西北農林科技大學教改項目課題“案例式問題導入法在中間件技術課程教學中的探索與實踐”（JY1302064）及“軟件工程專業個性化能力培養模式研究”（JY1301009）

“中間件技術”是軟件工程專業的主干課程，是全國各大高等院校軟件工程專業本科生或研究生的必修課。中間件實質上是對企業級分布式系統開發中面臨的共性問題進行提煉、抽象所形成的可復用軟件部件，為企業級應用系統提供基礎架構。該課程以計算機編程語言、面向對象技術、計算機網絡等多課程交叉知識為基礎，圍繞五大類型中間件即遠程調用、消息、分布對象、數據庫和事務中間件開展，學習中間件技術的概念、原理及應用。課程強調學生對企業級分布式系統原理的掌握，同時注重學生解決實際問題的實踐能力。

然而，各大高校在開設“中間件技術”課程時，普遍側重于向學生灌輸基本概念和原理，輔以簡單孤立的、遠離真實企業應用的程序示例進行講解。部分高校甚至把對某一中間件產品的介紹，如J2EE或.NET，當成學習“中間件技術”的全部內容。造成學生對該課程中所涉及的大量知識難以融會貫通，對企業級分布式系統開發理論理解的廣度和深度不夠。同時，本科生由于缺乏軟件項目經驗，特別是大型企業級分布式系統項目經驗，對中間件技術的應用角度和應用領域不理解，也不了解中間件技術在就業前景和職業生涯中的作用，學習興趣不高。國內對“中間件技術”課程的教學改革探討工作也非常少，據筆者查閱，只查到相關文獻[1-2]，但這些文獻僅探討了J2EE中間件教學，并非真正意義上的“中間件技術”課程。

為了讓學生能更好地把前期所學專業課知識、企業級分布式系統開發理論和實踐結合起來，激發學生的學習興趣和熱情，提高“中間件技術”課程教學質量，本文嘗試將案例教學和問題導入法融合起來，提出案例式問題導入法，并引入到“中間件技術”課程教學中。

一、案例式問題導入法的提出

（一）案例教學法的內涵及意義

案例教學是在學習者掌握相關知識基礎上，在教學者的組織和指導下，根據教學目的和教學內容要求，借助于真實案例連接學習的內容與實際應用，把學習者帶入具體場景進行案例分析，讓學習者通過對案例相關資料的收集、研究及對案例的分析、討論和交流，最終對問題予以解決，在此過程中加深學生對基本原理和概念理解的一種教學方式。案例教學最初源于英國的法學，后來被成功地用于法學、醫學、經濟學和管理學等學科領域。計算機專業課程的傳統教學模式側重于講解基本概念和原理。由于學生缺乏對工程實踐背景的了解，其結果是學生雖然掌握了單個原理，但卻很難融會貫通并綜合應用。為此，在計算機專業課程教學中，國內許多學者也引進了案例教學[3-4]，為學生在計算機理論與實踐之間搭起一座橋梁。

本文在“中間件技術”課程教學中引入案例教學，避免學生孤立地學習各個概念，幫助學生理解如何將多課程理論知識融合成一個整體，深刻地理解企業級分布式系統理論如分布式事務、安全服務、負載均衡等，并提高運用前期所學知識的實踐能力。同時，真實的案例還可以幫助學生了解中間件技術在就業前景和職業生涯中的作用，提高其學習興趣。

（二）問題導入法的內涵及意義

問題導入法是啟發式教學原則的一種具體教學方式，以解決問題貫穿整個教學。實施過程中，教學者為了讓學習者掌握一個理論或方法，導入一個具體問題，以解答這個問題為導向，引發學習者思考解決這個問題，從而引入所需要學習的理論或方法，并在解決問題過程中掌握這些理論或方法。該方法能培養學生解決問題的能力，讓教學變得靈活，有利于培養學生的學習興趣；同時，由于學生在解決問題過程中可以提出不同的思想和方法，有利于培養學生的創新思維[5]。

中間件實質上是對企業級分布式系統開發過程中面臨的共性問題進行提煉、抽象所形成的可復用部件。在“中間件技術”課程中應用問題導入法，引出并解決這些共性問題，可讓學生自然地掌握中間件技術的概念和理論。再者，“中間件技術”課程涉及大量抽象的、難于理解的概念，直接講授會令學生覺得枯燥無味，沒有學習興趣。問題導入法將學生帶入問題的思考中，在思考中學習中間件技術知識并培養學習興趣。最后，中間件技術是前期課程知識的綜合。傳統講授法讓學生簡單孤立地理解各個概念，無法從整體上把握。問題導入法帶引學生思考，在此過程中，學生自己將各種理論和技術聯系起來，從而在宏觀整體上理解中間件平臺。

（三）案例教學與問題導入法的結合

案例式問題導入法將案例式教學和問題導入法有機結合，充分利用這兩種啟發式教學的優點，調動學生的積極性，啟發學生思維，變被動為主動。傳統問題導入法按問題的導入方式一般有情景式導入問題、任務式導入問題和案例式導入問題。本文也是在案例中導入問題，但“中間件技術”課程教學中的案例式問題導入法有其特殊性。傳統的案例式問題導入法，圍繞案例導入問題，學生通過解決這些問題，得到整個案例的解決方案。然而，在“中間件技術”課程中，學生需學習的是如何解決企業級應用系統開發中的共性問題，而不是開發整個系統。因此，對企業級應用案例，只需導入系統開發中的共性問題，讓學生在解決這些共性問題中學習中間件知識。

“中間件技術”課程中案例式問題導入法的基本思路為：教師首先對真實的企業級應用案例作垂直層次分析，識別出開發共性問題，將案例分為業務層、中間件和部署環境；然后把所用到的中間件轉變為開發中面臨的共性問題，其他兩層作為從已知引出未知的基礎；最后組織學生討論并解決這些問題，掌握中間件技術的原理和應用。

二、運用案例式問題導入法的策略

案例式問題導入法在“中間件技術”課程中的實施過程包含獲取案例、分析案例、導入問題、設計教案、發放資料、組織課堂、案例實踐、交流反饋、評價調整等九個步驟。

（一）獲取案例

案例是開展案例式問題導入法的基礎，案例獲取和選擇最終影響著教學效果。課程小組根據教學目標和教學內容的要求，通過網絡或其他資源，收集國內外企業級應用系統案例，供案例式問題導入法教學實施或學生案例實習使用。案例不是簡單舉例，案例必須是真實的、完整的、典型的和具有啟發性的[6]。

（二）分析案例

案例的解決方案，表面上是一個平面化的技術框架。在案例分析過程中，課程小組需要根據中間件的定義，將案例解決方案在垂直方向上劃分為三個層次：業務層、中間件和開發部署環境。

業務層：應用系統包括哪些業務模塊、業務子系統；哪些業務子系統給別的業務子系統提供服務，或哪些業務子系統需要別的業務子系統提供服務。

中間件：業務子系統間采取什么通信方式，如過程調用、對象調用或消息調用等；如何實現服務定位、安全機制、事務實施、多任務創建及負載均衡等。

開發和部署環境：分析硬件環境、網絡類型、操作系統類型、開發語言、數據庫系統等。

（三）導入問題

根據課程內容，以業務系統和部署環境為基礎，假設中間件部分未知，把所需中間件轉變為企業級應用開發面臨的共性問題。例如對消息中間件提出業務子系統之間如何消息傳遞的問題；對對象調用中間件提出業務子系統之間如何調用彼此對象的問題；對CORBA提出業務子系統語言開發語言不同，如何調用彼此對象的問題；對事務中間件提出如何在子系統之間保證一系列操作滿足事務特性的問題等。每個大的問題同時還可以拆分成一系列前后相關、有啟發性的子問題。

（四）設計教案

圍繞教學內容和教學目標，確定每次案例教學的重點和難點。特別是中間件概念、原理、結構、應用和作用。在教學方法中，引導學生討論，激勵他們參與和合作學習，注重啟發思維和理論聯系實際。在教學過程中，合理組織和使用案例分析得到業務系統組成、開發部署環境組成及導入的共性問題，考慮如何從業務系統、開發部署環境中提出問題，安排學生從一個問題的討論過渡到另外一個的討論。同時，教師還需要規劃和控制好教學過程的時間。

（五）發放材料

課前，學生需要對企業級分布式應用案例有所了解。因此課前需要將案例相關材料發給學生。但給學生提供的不是完整的案例，而是除去中間件部分的案例分析材料。對中間件部分，可轉變為初步的問題，如系統缺了什么，也提供給學生。同時還要將企業簡介、業務背景、公司網址等參考資料交給學生，供學生提前準備。

（六）組織課堂

整個課堂組織以學生討論為主。教師從業務系統需求、開發部署環境條件開始，將學生帶入到共性問題中，組織學生分組討論。在學生討論過程中，要調動學生的積極性，盡量讓所有學生參與討論，避免出現冷場現象；注意觀察和了解學生的反應和表現，加強個別輔導，鼓勵學習有困難的學生參與討論和發言。討論中，教師需要在適當的時候加入評價、反饋矯正和歸納，突出重點和突破。

（七）案例實習

“中間件技術”課程的實習，不應該是簡單地調用中間件運行庫的API編程。在實習中，需要給學生提供一個新的、與學習內容相關的、完整的案例。首先讓學生依據課堂所使用的案例分析材料，采用相同的案例分析方法，將案例垂直劃分為業務層、中間件層及開發部署環境層，確定每層包含的內容。其次確定案例所采用的中間件產品。最后讓學生編程部分實現中間件調用；對于優秀的學生，鼓勵其實現簡單的中間件。通過這樣的實踐，讓學生從宏觀到微觀，從中間件的作用、地位到應用等多角度進一步學習。

（八）課后交流

課后的交流對改進教學過程、提高教學質量有著重要作用。課后，教師需要與學生交流對案例式問題導入法的感受，了解有哪些考慮不足的地方，學生對課程實施有什么意見。在筆者實施教學過程中，有許多學生會主動與教師交流。在反饋過程中，學生提出了許多建議，同時普遍認為，這種教學方式，讓他們都可以參與，更能集中注意力；真實的企業級分布式應用案例中導入問題，能激發他們的興趣和動力，能讓他們從部分到整體深刻掌握中間件技術，同時更能理解中間件的作用及在系統中的地位。

（九）評價與改進

一輪案例式問題導入法教學實施之后，教師需根據學生實習過程和實習報告、課堂討論、課后交流及考試等方面的情況，對該教學進行評價，總結可取之處，發現不足。針對不足地方，需要在案例分析、問題導入上進行適當調整，甚至修改教案和調整課堂組織。調整結果將應用到下一輪教學中。通過評價調整，持續改進案例式問題導入法，使其趨于完善。

三、反思

（一）建立高質量的企業級分布式應用案例庫

實施案例式問題導入法的基礎是建立完整、真實、典型和啟發性的案例庫。案例必須是真實的，是國內外知名企業的真實企業級分布式應用；案例必須是完整的，包括應用背景、技術方案和實施結果；案例必須是典型的，覆蓋著一類或幾類中間件技術，并且是這些技術的典型應用；案例必須具有啟發性，能啟迪學生思考，給學生足夠的想象和自由發揮空間。

（二）解決企業級應用開發中的共性問題

傳統的案例教學中，教師提供案例背景，導入面向整個案例問題，讓學生圍繞問題解決整個案例。在“中間件技術”課程教學中，學生不需要實現整個企業級分布式應用案例方案，如，不需搞清楚業務流程、如何實現業務模塊，也不考慮如何選擇底層部署環境。學生要解決的是系統開發中的共性問題，即中間件部分的問題。對業務實現方案和開發部署環境方案，教師分析后直接提供給學生，中間件部分轉變為共性問題，讓學生能在業務和部署環境的基礎上解決這些問題，從而自然掌握中間件知識。

（三）注意提高學生的學習興趣

興趣是課堂組織過程中，讓學生積極參與、避免冷場的關鍵。在筆者初步嘗試案例式問題導入法時，從案例的業務需求和部署環境直奔導入的問題，讓學生討論，結果學生興趣不高，課堂氣氛不是很活躍。在這種情況下，筆者及時調整，以企業規模和地位、員工收入、業務背景等方面激發學生的興趣，讓學生感覺以后他們將會在這樣的企業中發展，置身企業員工角色中。在評價和小結過程中，充分肯定每一位學生的見解和方案。通過這樣方法，啟發了學生的興趣和動力，課堂變得活躍，學生開始積極發言，相互啟發，取得較好教學效果。

（四）對師生的要求

教師作為教學的組織者，必須對所講授的教學內容、學科知識體系有明晰、深刻的認識。同時教師最好具有在軟件企業從業或進修的經歷，有著豐富的軟件工程項目經驗。這樣才可對企業應用背景、案例有深刻的理解，能對案例在垂直層次進行合理的分析。教師還要能根據學生已有知識結構基礎、思維能力水平層次，針對中間件層，導入難度要適當，但又稍高于學生現有能力的問題。學生作為學習的主體，不需要具備全部的基礎知識、概念、基本技能，因為討論過程中，每位學生所擅長的知識可以彌補彼此的不足；但他們需要在教師引導下，能夠主動地參與討論，積極探索。

本文將案例教學和問題導入法相結合，引入到“中間件技術”課程教學中，以真實的企業級分布式應用案例驅動教學。對案例選取、案例分析、問題導入、課堂組織及案例實習等方面進行了討論，指出了案例式問題導入法的要點。

參考文獻：

[1]喬波.基于案例的“J2EE與中間件”教學改革初探[J].科技文匯，2011，(1).

[2]張偉娜.基于企業應用淺析中間件教學改革[J].科技信息，2011，(21).

[3]朱濤，馬恒，劉強.專業技術課程案例教學方法研究[J].高等教育研究學報，2010，(1).

篇（4）

數學實驗作為一門新實踐課程被國內眾多高等學府引入大學課程中，數學實驗教學平臺建設是研究熱點之一。目前，各高校建設的數學實驗室是主要數學實驗教學資源平臺[1]。傳統數學實驗室是將計算機軟硬件、數學軟件包、教學資源、課件制作、計算機輔助教學等有機融為一體，是基于局域網的數學實驗環境，建設成本較高，學生必須到數學實驗室――以微機為主體的機房進行實驗，使數學實驗受到空間上的限制，同時基礎數學實驗是面向所有專業學生開設的，實驗資源緊張，導致學生上機實驗時間受到限制。為了克服以上困難，本文提出了建設云計算環境下數學實驗輔助教學平臺，該平臺有利于提高學生對數學實驗的興趣，顯著提高實驗設備的利用效率，降低硬件資源建設成本。

1.云計算在構建良好數學實驗環境中的優點

云計算既指在互聯網上以服務方式提供的應用系統程序，又指在數據中心用來提供這些服務的硬件和系統軟件。云計算可理解為并行計算、分布式計算和網格計算的發展，或者說是這些計算機科學概念的商業實現[2]。云計算的理念是把基礎設施、平臺或者應用程序以服務的形式提供給用戶，使云計算在遠程實驗室建設中具有許多優勢。

云計算在構建數學實驗環境中的主要優點體現在：第一，基于云計算技術構建的數學實驗環境是放置在云端的，在高速互聯網支持下，學生和教師可以隨時隨地進行數學實驗，使數學探索過程更順暢，同時教師可以通過云端實時在線指導；第二，云計算技術中主要的計算和存儲由后端集群架構完成，前端設備可以最小化，學生和教師可以通過智能化終端如手機等進行數學實驗，降低數學實驗的準入門檻；第三，有利于構建協作式教學和實驗環境，由于所有教學資源和學生學習文件都放置在云端，可以方便地進行集體式備課、異步教學探討、分組實驗和知識交流；第四，提高數學實驗教學效率，海量的云存儲空間可以為每一個學生建立一個個性化的實驗空間，為每個教師建立教學空間，學生可以快速下載實驗資料，教師能快速部署課程文檔和程序；第五，高效利用數學實驗室的軟硬件資源，計算機和正版數學軟件是數學實驗室的主要資源，而這些資源只有在機房開放時才會被使用，在沒有實驗課時及假期尤其漫長的寒暑假基本處于閑置狀態，云計算技術可以將這些廉價的PC整合成具有強大計算能力和存儲能力的服務平臺，提供不間斷的服務并且通過網絡將這種服務配送給廣大師生；第六，滿足特殊的數學實驗和計算要求，一些數學實驗任務涉及大數據的處理和耗時的計算，在單機上難以完成，云計算系統框架允許在短時間內靈活地集結實驗室的計算機，使之完成大型實驗任務。

2.數學實驗云計算輔助教學平臺的設計

2.1功能模塊設計

數學實驗云計算輔助教學平臺是一個集成的數學實驗環境，在此環境中主要的操作對象有教師、學生和平臺管理人員和執行特殊科學計算任務的科研人員，因此將該平臺分成四個子系統，分別是教師子系統、學生子系統、科學計算子系統和管理人員子系統，各個子系統之間相互聯系，實現一個整體的數學實驗教與學的環境。管理人員子系統主要負責對整個平臺的運營管理，包括實驗環境管理、平臺的配置管理、運營數據管理和安全策略管理，并對教師、學生、科研人員的信息進行管理。教師子系統實現教師課程管理、部署實驗任務、在線輔導、協作備課、作業布置及處理、測試管理和學生信息管理，還包括數學實驗模塊。學生子系統實現在線實驗、協作交流、作業處理、資源共享、在線測試和實驗心得分享等功能。科學計算子系統為科研人員提供大數據處理和高要求的數學計算功能，實現項目計算任務管理。

2.2基于Hadoop的數學實驗云計算教學輔助平臺的框架

Hadoop框架是Apache基金會基于Java語言開發的開源云計算框架，很多國內外知名互聯網公司使用Hadoop框架開發出自己的云計算服務。Hadoop框架最核心的設計就是：分布式文件系統（Hadoop Distribution File System，HDFS）、分布式計算框架（MapReduce）、分布式數據庫（HBase）和數據倉庫（HIVE）。

由于Hadoop是采用Java語言開發的，因此基于Java平臺開發Web層，這樣web層能很好地與Hadoop相融合，web層主要接受用戶請求并返回對用戶的響應，包括教師子系統、學生子系統、科學計算子系統和管理員子系統。Web層數據交互模式有三種方式：與數據庫交互網頁信息數據、與HDFS交互資源文件數據、與數學軟件通過webservice交互數據，處理用戶的請求，如在線數學實驗、教學資源上傳下載，并將處理結果回饋給Web層，在線數學實驗是本輔助教學平臺提供的核心云端服務，該服務面向廣大師生，經常會出現大規模的并發訪問，因此在這一層將應用Hadoop的MapReduce并行計算框架，將多個數學實驗服務請求發送給集群內不同的計算機并行處理，并將處理結果返回給Web層。這樣不僅可以完成小型數學實驗項目，還可以完成大數據處理和耗時的科學計算等特殊實驗項目。數據層使用MySql和HBase結合的方式存儲大量的數據，對外提供一致的數據接口。數學實驗輔助教學平臺的資源存儲訪問模塊基于Hadoop的HDFS實現。

2.3數學實驗云計算輔助教學平臺的集群架構

云計算系統之所以具有超強計算能力和存儲能力，是因為背后有集群計算機的支撐，云計算下的數學實驗教學輔助平臺通過Hadoop框架，可以將數學實驗室的普通PC機組織成起來，以集群方式向廣大師生提供高性能和高質量的服務，高效利用實驗室設備，并可以進行大型的并行計算和分布式計算，如大數據處理。由于數學實驗室的每臺計算機上都安裝了數學軟件，在每臺機器上部署Hadoop系統，則每臺PC都可以成為一個計算服務器，并為Hadoop系統的調度器調用。

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中圖分類號：TP311.13 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）02-47-03

Analyzing the relationship between NoSQL and teaching database

Lou Ying

（Electronic Information Engineering College， Henan University of Science and Technology， Luoyang， Henan 471003， China）

Abstract： Because of the dominant position in database， the relational database has been always the main content in database curriculum of university. With the rise of Web2.0， in the huge data environment， NoSQL （not relational database） technology is used widely and the current database course teaching has been impacted deeply. NoSQL technology is introduced in this paper and then the challenges of NoSQL database technology to teaching database are analyzed. Finally， the teaching methods of database course are proposed.

Key words： relational database； NoSQL； massive data； teaching

0 引言

NoSQL指的是非關系型的數據庫。隨著互聯網Web2.0網站的興起，傳統的關系數據庫在應付Web2.0網站，特別是超大規模和高并發的社交網絡類型的Web2.0純動態網站已經顯得力不從心，暴露出了很多難以克服的問題。例如：關系數據庫為了降低數據冗余，保證數據約束性，在數據查詢時不得不使用多個數據表之間的連接操作，這極大地降低了查詢效率，不能夠滿足當前Internet的高實時性的要求。而非關系型數據庫對并發的大規模訪問有著效率上的優勢，因此，非關系數據庫是在具體應用背景下得到了迅速的發展。

其實，NoSQL概念最早出現在1998年，當時的含義是反SQL技術革命運動，但并未引起太多的關注。直到2009年，NoSQL概念被來自Rackspace的Eric Evans再次提出，這時的NoSQL已經不是單純的反SQL運動，指的主要是非關系型的分布式數據庫，并且不支持原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）、持久性（Durability）的數據庫設計模式[1]。在亞特蘭大舉行的有關NoSQL的討論會上，學者給出了NoSQL較為普遍的解釋，即“非關系型的”。并且指出Key-Value存儲和文檔數據庫是NoSQL的主要特點，本文認為NoSQL是一項新的與傳統關系數據庫有顯著區別的新技術。

1 NoSQL的主要特點

1.1 Key-Value存儲

Key-Value本身是一種數據結構的模式，其基本思想為：一個主鍵下有相應的值，在實現上可以通過哈希表或B樹等不同的數據結構完成。Key-Value存儲是以鍵值對的數據模型存儲數據，并能提供持久化分布式存儲系統，查詢速度快、存放數據量大、支持高并發，非常適合通過主鍵進行查詢機制和數據同步等功能[2]。

現有非關系型數據庫采用不同的方式實現了Key-Value存儲，并且擁有各自的優缺點。然而，性能優良的Key-Value存儲需要滿足下列條件：高可用性，即在Key-Value存儲模式下可以提供不間斷的服務；可擴展性，海量數據的處理要求存儲模式能夠具有可擴展性；故障恢復，要求該存儲模式下能夠對故障自動感知并能自動恢復。

在具體的實現上，多數非關系數據庫采用單文件進行存儲，雖然單個文件操作具有一定的方便性，但在數據量不斷增大時，會遇到存儲瓶頸。為了提高響應速度，Key-Value存儲一般只支持數據的添加操作，而不是支持數據更新操作。為了實現故障可恢復，需要對數據進行備份，數據備份操作即從主端向從端的數據復制，應用系統的性能在備份過程中會受到影響，備份策略決定了影響程度。然而，數據可靠性和性能是一對平衡關系，越是可靠性高的數據保障，其性能相對會下降。

1.2 最終一致性

一致性是關系數據庫中主要特點[3]，關系數據庫為了保證一致性需要使用約束條件，從而影響了數據的讀寫效率。而非關系數據庫只要求保證數據的最終一致性，基本思想是：在數據的讀寫過程中，對一致性的要求是松散的，而最終完成操作后的結果是一致的。

假設A為對數據庫的寫操作，而B和C都代表對數據庫的讀操作，且A，B和C之間是相互獨立的。當執行了A，即向數據庫中寫入數據，若數據庫系統能夠保證隨后B和C的讀操作都能夠讀到最新的數據，則說明該數據庫系統具有強一致性，關系數據庫能夠保證強一致性；當執行了A，B和C不能夠立即讀到最新的數據，而是需要經過一段時間才能獲取更新的數據，則說明該數據庫系統具備弱一致性，這段時間也叫做不一致性時間窗口；最終一致性屬于弱一致性的特例，當執行了A，在該數據沒有再被更新的條件下，B和C最終都讀取到最新的數據，這就是最終一致性。

最終一致性是在高數據量（十幾億條記錄、數TB數據）和高訪問量（數千TPS、數萬QPS）需求下的選擇，在缺乏種種約束的情況下，最終一致性在一致性要求不高的應用場景下能夠極大提高數據訪問效率。

1.3 可擴展

這里的擴展性主要指的是水平擴展性，應用無關和容錯性。關系數據通常通過讀寫分離，更換高性能的服務器來提高性能[4]，而在海量數據的環境下，這些方法仍然無法滿足某些應用需求。非關系數據庫具有水平擴展性的特點。

盡管現有的非關系型數據庫采用不同的技術實現可擴展性，但其基本的目標是：在應用不間斷的情況下，增加或刪除數據節點，實現水平擴展；利用分布式計算的技術，通過節點之間的通訊，實現數據分布式處理，滿足海量數據的讀寫性能要求。

2 NoSQL技術對數據庫教學的影響

長期以來，普通高校計算機專業的數據庫課程以關系數據庫為講授內容。作為當前數據庫領域不可忽視的力量，NoSQL技術已經引起了許多高校的關注，它給傳統的數據庫教學帶來了以下幾個方面的挑戰：

挑戰一，教師的認知和講授能力。長期以來，在講授數據庫課程時，往往認為關系數據庫占主導和統治地位，忽略了對其他數據庫的研究。當前高校與市場的聯系遠遠不如想象的那樣緊密，因此，當前高校教師面對著對NoSQL技術的認知能力，這里不僅包含對技術的掌握和熟悉，而更重要的是對該新興技術的認可。

在授課的過程中，如何把握NoSQL技術和關系數據庫的之間的關系，巧妙地融合兩種技術，使學生有個全面和清晰的認識是數據庫課程教師的重要工作之一。

挑戰二，學生的接受水平。對于剛剛接觸專業課程的學生，同時掌握兩種具有對立性質的技術也是學生學習過程中的一個難點。

挑戰三，學校的實驗環境。實驗一直是數據庫課程教學的重要環節，現有大多數學校的實驗條件和環境能夠基本滿足關系數據庫技術的教學需要，對于NoSQL技術所在大規模數據處理下的優勢，如何構建實驗環境也是教學的一個重要挑戰。

為了應對這些挑戰，我們至少需要弄清楚兩個方面的問題：①為什么要使用NoSQL；②NoSQL技術和關系數據庫的聯系和區別。

2.1 為什么要使用NoSQL技術

NoSQL技術不是實驗室的產物，而是以實際需求推動的，這里的推動主要指的是互聯網的發展在推動。Web2.0時代，用戶每天使用網絡的同時也在制造網絡的內容。例如：用戶在瀏覽微博網站的同時也會自己的信息。這種特點改變了對網站后臺數據庫的訪問方式，從原先頻繁的讀操作變成了頻繁的讀寫操作，這時，往往要達到每秒上萬次讀寫請求，關系數據庫還能同時勉強應付上萬次的SQL查詢，但是要同時應付上萬次的SQL寫數據請求，關系數據庫系統就已經無法承受了，對數據讀寫操作需求的變化推動了新技術的發展。

社交網絡是Web2.0的一個重要產物，近年來，社交網絡用戶的規模日漸增長，2011年8月，Facebook的活躍用戶已經接近7億，用戶對Web的要求也逐步的提高，縮短用戶操作的響應時間已成為提高網絡質量的基本要求。關系數據庫在保證數據的一致性方面有優勢，而在大規模的用戶操作下，嚴格的一致性對現實的需求來說并不是必須的，高效的數據響應才是最重要的，NoSQL在保證最終一致性的情況下能夠實現高效的數據訪問。

對于一個Web應用系統，在用戶量和訪問量不斷增加的時候，該應用系統需要增加新的服務節點來提高性能和負載能力，在增加服務節點時，可以通過增加硬件設施在滿足Web服務器和應用服務器的需求，而對于數據服務器，關系數據庫模式下很難進行類似增加節點的水平擴展。因此，在關系數據庫的模式下，進行節點增加時需要停機維護和數據遷移，這對于很多需要提供24小時不間斷服務的網站來說是不方便的。可以看出，關系數據庫無法滿足應用的可擴展性和高可用性，而NoSQL技術具有水平擴展性的特點，可滿足需求。

從上述分析可知，在互聯網環境下處理海量數據時，關系數據庫無法滿足實際需求。一方面，關系數據庫技術中的種種約束（事務管理、完整性約束等）對實際需求來說是沒有必要的；另一方面，這種約束的保證影響了數據處理性能。在這種情況下，NoSQL技術就自然而然地成為了人們的選擇并取得了快速的發展。

2.2 NoSQL與關系數據庫的對比

通過上述分析可以看出，NoSQL數據庫和關系數據庫是根本不同的，兩種數據庫分別適應不同的需求。

關系數據庫是以表來存儲數據的，表的組織形式嚴格，表中的每一行代表一條數據記錄，每一列代表特定方面的信息。在設計好表結構（表的列信息）后，修改的代價巨大，數據庫表之間存在著聯系和某種約束關系。所設計的數據操作（查詢，添加，修改，刪除）通常涉及對單張表和多個表，在對多個表的操作時需要使用到表之間定義的范式，消除數據冗余和保證數據一致性是關系數據庫的基本要求。長期以來，關系數據庫一直以簡潔、規范和靈活占據著數據庫領域的統治地位，現有關系數據庫的產品主要有SQL Server，DB2，Oracle，MySqL等，這些產品都屬于關系數據庫管理系統，雖然功能有所不同，但基本思想都屬于關系數據庫的范疇。正是由于關系數據庫的主導地位，在高校計算機學科數據庫教學中，關系數據庫也一直是該課程講授的重點內容。

NoSQL數據主要有三種主流的數據模型，除了上面介紹的Key-Value以外，還有列式和文檔兩種。列式也主要使用Table這樣的模型，但是它并不支持關系數據庫中的多表連接操作，其主要特點是在存儲數據時，主要圍繞著“列”，而不是像關系型數據庫那樣根據“行”進行存儲；在結構上，文檔模式與Key-Value模式想象，不同的是，這里的Value對應的往往是一個文檔。在查詢時，NoSQL數據庫往往只支持主鍵或者是單個列查詢，不支持關系數據庫多表復雜查詢。在寫操作時，NoSQL數據庫對數據一致的要求并不是那么高。現有的NoSQL產品很多，主要有Cassandra，HBase，Memcached，Voldemort等。這些數據庫的側重點不同，雖然都具備NoSQL的特點，但一些也兼具關系數據庫的功能。其中，許多產品是開源的，開源雖然能夠使更多用戶采用，但其可靠性和后期的維護也受到了用戶的質疑。

關系數據庫是否能被NoSQL數據庫取代呢？答案是否定的。雖然關系數據庫在處理Web2.0數據時明顯遇到了瓶頸，但不代表它就能被NoSQL技術完全取代。不同的應用背景可有不同的選擇，例如，在金融和電信領域，用戶無法接受數據的不一致，因此，關系數據庫的一致性對數據處理來說就尤為重要。而對一些非核心數據的處理，日志的管理和外部數據的集成來說，NoSQL技術就更能勝任。因此，應該根據實際的需求選擇NoSQL技術或者是關系數據庫。NoSQL技術是在新的需求下對關系數據庫的補充和擴展。這就需要將NoSQL技術和關系數據庫進行結合使用，各取所長，需要使用關系特性的時候使用關系數據庫，需要使用NoSQL特性的時候使用NoSQL數據庫。

2.3 采用啟發式教學法

啟發式教學的基本思想是：教師在根據教學任務和學習的客觀規律，從實際出發，以啟發學生的思維為核心，采用多種方式，調動學生的學習主動性和積極性，促使他們生動活潑地學習的一種教學指導思想。

由于NoSQL技術是從實際應用需求產生而來的，具備實際的推動力。因此，教師在講授時，可以首先介紹關系數據庫的基本知識，在介紹關系數據庫的性能指標，例如：每秒讀寫數據的次數，數據處理能力的極限等概念時，再描述現實需求。從現實中，學生可以發現關系數據庫的不足，當它的某些優點不是必須時，就引出了NoSQL技術。啟發學生從需求出發研究技術的思想，真正做到學以致用。

3 結束語

NoSQL技術的應用已經給市場帶來了巨大的影響。本文總結了NoSQL的特點，對比了NoSQL與關系數據之間的區別，提出了NoSQL技術給高校計算機教學帶來的挑戰。面對計算機技術高速發展的時代，高校計算機的教學模式是否能夠適應當前教育的需要，在數據庫教學方面，如果仍然按照固定的教學模式，將關系數據庫不可動搖地位的思想傳遞給學生，顯然是不合理的。因此，我們需要在重視理論教育的同時，研究技術發展的動態，以更客觀和合理的方法講授課程。T技術是一項發展迅速的技術，在未來的教學工作中，知識的傳播已經不是高等教育的主要任務，而啟發式的引導才能豐富高校的教學成果。

參考文獻：

[1] Thomas， R. H. A majority consensus approach to concurrencycontrol for multiple copy databases. ACM Transactions on Database Systems，1979.4（2）：180-209

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關鍵詞：同化理論；CDIO；電力工程基礎；課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）49-0078-02

《電力工程基礎》是電氣工程及其自動化專業的核心課程，在其課程體系中占有舉足輕重的地位。為了滿足中國工程教育專業認證協會制定的《工程教育認證標準（2015版）》中關于電氣工程專業的補充標準，本課程組將“電力工程基礎”更名為“電力系統分析”，同時為了適應大工程背景下應用型人才培養目標，課程組將從教學手段和方法、實踐教學環節、考核評價方式、網絡輔助教學等幾個方面對該課程進行改革，使學生能夠很好地掌握電能的生產、輸送、變配等相關的工程基礎理論和計算方法，能夠應對電氣工程領域的復雜工程問題，具備較強的工程計算能力和應用分析能力。

一、教學手段和方法的改革

以往的教學方法都是以教師為中心，以課堂講授為主、驗證型實驗為輔的傳統模式。教學手段過于單一，從書本到書本，采用教師講、學生記的“填鴨式”教學模式，偏重于對概念、理論及計算方法的講解而脫離實際應用。為了適應大工程背景下對應用型人才需求的現狀，我們要不斷地探索新的、有效的教學方法和手段，把傳授學生知識改為傳授學生學習知識的方法，讓學生由“被動”變“主動”學習，才能為以后更長遠的學習打下堅實基礎。

1.同化理論的應用。1963年美國紐約大學研究院教育心理學教授奧蘇泊爾提出“同化理論”概念，其核心思想是：學習者在學習新知識過程中對已有的認知結構進行重新改組，使自己原有的觀念發生變化，這樣才能有利于新知識的掌握和消化[1]。

引導W生在自己的頭腦中建立已有的理論知識和框架，鼓勵學生主動地去學習相關的新理論知識，并將新知識與自己頭腦中原有的理論知識之間建立起實質性的聯系，即新舊知識融合。比如，在講完輻射狀配電系統潮流計算方法后，若引入分布式電源到配電網，會使原有的潮流計算方法有何變化？如何解決含有分布式發電的配電網潮流計算？學生利用課余時間查閱課外資料，增長見識，使枯燥的理論在自己的頭腦中變得生動起來，從而使課程學習變得有趣起來。變被動學習為主動學習，學生的積極性比傳統的教學將顯著提高，積極參加問題的討論。

2.CDIO工程教育模式的應用。CDIO工程教育模式是以美國麻省理工學院為主導，采用構思、設計、實現和運作的模式，是“項目教學”的集中概括和表達。該模式可以讓學生以積極主動的態度成為學習的主體，并在項目實踐中獲取工程能力[2]。CDIO工程教育模式與“同化理論”的教育理念相同，也是讓學生變被動學習為主動學習，區別是它改變以往教學中重理論輕實踐的弊端，培養學生的團隊協作能力。

在CDIO工程教育模式下，可以采用分組法、任務法及項目法等多種方法，不僅提高學生學習的參與性、學習興趣和創新能力，還可以培養學生解決問題能力及團隊合作能力。以分組法為例，由于該課程是大班上課，授課人數為70多人，每個學生的水平差異較大，所以在第一次課上，以本課程應用到的先修課程像《高數》、《電路》、《工程電磁場》等部分知識點為考查目標，進行一次摸底考試，摸清學生基礎知識的學習水平，并將他們按照高低相結合的方式進行分組，挑選分數最高的同學擔任小組長，在整個學期中由他（她）帶領全組同學，互幫互助，培養同學之間的團隊協作能力。

二、實踐教學環節的改革

傳統的實驗教學一般都處于從屬地位，學時安排較少，實驗教學的內容較為固定，一般都是針對一些原理和現象的驗證。本課程的實驗學時為8學時，占課程總學時的15.4%，實驗內容主要是利用電力系統仿真軟件EDSA進行潮流計算和短路計算。教學形式較為單一，學生都是按照教師的示范或指導書的步驟去操作，限制了學生創新思維能力的提高。

1.同化理論應用到實踐環節。課程組考慮將奧蘇泊爾的同化理論也應用到實踐教學環節，要求學生有意義地進行發現式學習，發現問題，解決問題，從而避免被動式接受學習。一方面，調整課內實驗內容及學時，依托電氣實訓平臺將理論部分與實踐環節有效地結合起來；另一方面，利用開放性實驗、大學生創新項目等課外實踐環節，擴展該課程的實踐教學形式，提高學生的工程應用能力和創新能力。比如，講完第一章電力系統的基本概念后，組織一次學生的認識實驗，通過實驗平臺的使用了解整個電力系統的構成，擺脫以往只見理論，沒有實物環節的缺陷，調動學生對理論學習的興趣；同時，為了發揮實驗環節的效果，提供實驗思考題，讓學生課后獨立完成，培養學生的學習積極性和自學能力。

2.CDIO工程教育模式應用到實踐環節。CDIO工程教育模式下的項目法可以很好地應用到實踐環節，發揮項目組成員的動手能力、思考能力、團隊協作能力等，完成從項目開題、項目實施到項目結題的全過程訓練，將電氣類專業知識與工程實際有效地結合起來，培養學生成為具有良好職業素質、堅實理論基礎、較強實踐能力的應用型技術人才。例如，安排一個開放實驗項目為“含分布式發電的配電網潮流計算設計”，要求學生利用Matlab軟件編寫潮流計算程序，并與EDSA仿真軟件結果進行對比，驗證其正確性。這個項目就要求項目組成員必須弄清楚分布式發電節點的處理方法、潮流計算流程、Matlab軟件的使用方法等，訓練學生采用科學方法對電氣工程領域復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據、并通過信息綜合得到合理有效的結論等。

三、課程考核評價方式的改革

現有的考核制度都較為死板，大多數高校學生關注的學習重點是老師要考什么內容，而不是什么對自身發展有用；考試前采用“刷夜”的復習手段，為了考試而考試，而不是平時去理解吸收；此外，平時成績中的作業練習往往存在抄襲現象，導致總評成績水分較大。因此，課程考核評價方式改革刻不容緩。

一方面，適當減少期末考試分數的比重，增加討論小組的考評結果以及課程實踐綜合評分的比重，這樣既能達到考核的目的，又能提高學生學習的積極性。另一方面，健全學生獎勵辦法，將實踐項目成績折算成相應的綜合素質學分，在助學金、獎學金以及評優中優先考慮，這樣學生就會以極大的熱情和積極性去完成相關課程內容的學習[3]。最終形成了既重視基礎理論知識又鼓勵學生自主創新學習的多元化、綜合性的新型考核機制，改變以往主要依靠卷面分數來衡量學生知識掌握能力的現狀。

四、網絡輔助教學的開設

充分發揮網絡優勢，構建網絡輔助教學平臺，建立“電力系統分析”課程教學資源網站，開展翻轉課堂教學，拓展學習資源，進行混合式教學，其內容主要包括：學習資源、網上答疑、網上討論等。學習資源以多媒體形式為主，如教學課件、電子教案、演示動畫、常用軟件、以及教材中沒有涉及到的新知識、新技術和學科前沿問題等，既使學生復習課上所學內容，還可以擴展自己的知識面，完善自己的知識結構。網上答疑彌補了課后答疑不方便的缺陷，可以使學生對平時學習中遇到的問題和困難及時與教師溝通，擴寬了師生互動的時間和空間。網上討論可以及時了解學生對某一知識點的大致掌握情況，從而在授課過程中更能做到有的放矢。學生們利用這個輔助平臺，變被動式學習為主動式學習，增強了學生對課程學習的興趣。

參考文獻：

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人工智能是一門研究機器智能的學科，是在研究人類智能行為規律的基礎上，利用人工的方法和技術，研制智能機器或智能系統來模仿、延伸和擴展人的智能，實現智能行為。在知識經濟向智能經濟高度發展的今天，人工智能具有重要的理論意義和社會價值。人工智能理論已經滲透到各個領域，人工智能技術也得到廣泛應用，許多研究成果已經進入人們的生活。

人工智能課程是一門多學科交叉的課程，具有很強前沿性，涉及哲學、認知科學、行為科學、腦科學、生理學、心理學、語言學、邏輯學、物理學、數學等眾多領域；涉及面寬，內容廣泛，更新快。人工智能課程的開設能夠更好地培養學生的創新思維和技術創新能力，培養學生對計算機前沿技術的前瞻性，提高他們的科技素質和學術水平[1]。

人工智能課程內容的廣泛性、前沿性和應用性特點決定了授課方法的多樣性。與本科生相比，研究生在教育目標和身心特征方面都有較大的區別。筆者多年從事研究生人工智能課程教學工作，現總結多年教學經驗如下。

1研究生培養目標及其教學特點

研究生教育階段的教育目標是使研究生形成具有個性化的研究品格、研究定向和研究視野，以具有獨立思考并獲得獨創研究成果的能力[2]。從這一意義上講，個性化是研究生教育培養目標的構成主體。尤其隨著我國經濟持續高速增長，社會對知識創新、新經濟生長點的期望值增大，這就要求我國研究生教育在其培養目標的定位上不僅要重視人才培養的高層次性，更要重視創新能力、實踐能力和創業精神的培養。并且，研究生身心發展已較成熟，具有較穩定的個性特征，思維力強，具有較高的專業性思維意識和創造力，為獨立地進行專業研究活動提供了心理上和智力上的保證。而且，研究生已具備了基礎理論和專業知識，特別是有一定工作經歷的研究生，他們不僅有本科教育階段的知識積累，也有應用這些知識的經驗，對于擴大其專業知識領域并進行研究有著積極主動的態度。總之，從年齡構成及身心特征上講，研究生適應高層次、跨學科知識領域的學習和研究。

研究生的特征及其教育目標決定了研究生教學不應該是由教師講授已定論的知識，而應是以教學為基本依托，通過教學提出具有研究性、探索性、未確定性甚至是尚存爭議性的課題，激勵研究生獨立思考和質疑，讓他們在思考和質疑的過程中提出問題，培育他們發現問題、提出質疑的科學批判精神，訓練并提高其創新能力、實踐能力和創新精神。創新精神和創新能力主要表現在具有健全的人格、強烈的責任感、開放的心態、團結合作的精神、嚴謹科學的思維能力和創新思維方式。

個性是創新的源泉，研究生課程體系的設置應該具有一定的靈活性，依據研究生不同的知識基礎和研究定向，設置具有彈性化的課程，使研究生的個性化得以凸顯。另外，為提高研究生專業研究和創新能力，在課程教學中，也應凸顯教學的研究性和專業性，重視專業領域背景知識和研究方法的講授，開展跨學科、非專業知識的教學，教學內容應涵蓋專業領域的研究熱點、難點、爭議問題和最新研究動態，還應包括交叉學科、邊緣學科的研究趨勢，以擴展學生的視野[3]。也就是說，研究生教學既要凸顯研究生的個性化特點，又要凸顯內容的學術性和研究的指向性。

2人工智能課程的特點

2.1多學科交叉，具有很強的前沿性

人工智能是一門多學科交叉的課程。課程內容的理解需要運用多學科知識和較強的邏輯思維能力，多學科的知識相互聯系、相互交叉，融合形成新的知識，成為新的思維方法和綜合能力的萌發點。通過課程學習，學生可以通過不同學科知識的融合來達到對原有知識的超越，用一種全新的思維方法來思考所遇到的問題，提出新的解決辦法。這也是創造力的迸發和智能的飛躍。具有了知識的廣度和深度才具有融會貫通、創新的可能，人工智能課程的開設能夠更好地培養學生的創新思維和技術創新能力，為學生提供一種新的思維方法和問題求解手段。

2.2涉及面寬，內容廣泛，更新快

人工智能課程是一門知識點較多的課程，它以概率統計、離散數學、數據結構、計算機編程語言、數據庫原理等課程為基礎，涵蓋了模式識別、機器學習、數據挖掘、計算智能、自然語言理解、專家系統等眾多研究方向，內容涉及面廣，概念抽象，不易理解。并且，人工智能課程內容更新快，近年來人工智能科學的快速發展，涌現出了大批新方法，研究熱點問題也從符號計算發展到智能計算和Agent等。其中，計算智能主要涉及神經計算、模糊計算、進化計算和人工生命等領域，在模式識別、圖像處理、自動控制、通信網絡等很多領域都得到了成功應用；Agent最早來自分布式人工智能，隨著并行計算和分布式處理等技術的發展而逐漸成為熱點。

在互聯網上有大量最新的與課程內容相關的研究論文，為學生提供了很好的查閱文獻的環境，使學生能夠根據所學習的內容和所在課題組的研究方向閱讀相應文獻，提高學生的學習興趣和獨立提出問題、解決問題的能力。

2.3應用性強

人工智能理論已經滲透到科學的各個領域，當前，幾乎所有的科學與技術分支都在共享著人工智能領域所提供的理論和技術。例如，自第一個專家系統DENDRAL研制成功以來，專家系統已成功地應用于數學、物理、化學、醫學、地質、氣象、農業、法律、教育、交通運輸、軍事、經濟等幾乎所有領域；數據挖掘技術是以一種更自動化的方式對具有大量數據的商業活動進行分析和預測，在市場營銷、銀行、制造業、保險業、計算機安全、醫藥、交通、電信等領域已有許多案例；語義Web讓Web上的信息能夠被機器所理解，實現Web信息的自動處理，成功地將人工智能的研究成果應用到互聯網。另外，在機器視覺、自然語言理解、智能控制與智能制造等方面，人工智能技術也得到廣泛的應用，有許多研究成果已經進入人們的生活。目前，從理論到技術，從產品到工程，從家庭到社會，智能無處不在，人工智能廣泛的應用性給學生提供了大量的現實案例，使得人工智能不再是高深莫測的理論，而是現實中可以觸及的內容。

人工智能課程的多學科交叉性、內容廣泛性、概念抽象、不易理解以及前沿性和應用性特點決定了在該課程的講授過程中應該采用多種授課方法。多種授課方法的采用一方面便于授課內容的理解，另一方面也能夠更好地培養學生的創新思維和技術創新能力，提高他們的科技素質和學術水平。

3人工智能課程教學方法

3.1基于問題的啟發式教學法

蘇霍姆林斯基說：“喚起人實行自我教育，乃是一種真正的教育。”基于問題的啟發式教學法是教師在深入了解學生心理特點和學習規律的基礎上，設計適合教學的啟發式問題，并采取靈活多樣、生動活潑的啟發方式，充分調動學生的學習興趣，激發、引導學生進行科學思維，培養學生獨立思考問題、提出問題和解決問題的能力。該教學方法強調的是過程，教師的主要任務是提出問題，依據舉一反三的思路引導學生展開邏輯推理，通過逐層分析深入思考問題，最后綜合學生觀點闡述相關理論。

在課程教學中，有許多內容適合于采用啟發式教學方法。例如，在知識表示方法的學習過程中，教師首先提出問題：“你是怎樣進行數學定理證明的？”并在學生的回答過程中，引導學生認識到知識及其表示的重要性；隨后，提出問題：“在計算機中如何表示知識？”引導學生逐步總結出不同知識表示方法在知識表達能力、推理效率、可實現性、可組織性、可維護性方面的區別。另外，在確定性推理的教學過程中，教師可以利用“某處發生盜竊案，公安局派出5個偵查員去調查，研究案情時，5個偵查員各給出了一句可信的結論，據此判斷誰是盜竊犯”的問題[4]，讓學生進行判斷和討論，引導學生認識到推理過程中可以使用多條規則進行推理，并且推理路線也可能存在多條，從而引出推理的兩大基本問題：解決沖突消解等問題的推理策略，以及解決推理線路等問題的搜索策略。

啟發式教學法的要點是設計適當的啟發式問題和啟發方式、安排能調動學生積極性的討論環境、鼓勵學生發表個性化觀點。教師不僅用問題引發學生思考，更要鼓勵學生讓思維自由馳騁，主動提出問題，討論問題，尋求問題解決方案。在探討、研究問題中，不要以現有的結論和固定的程式束縛思想，鼓勵學生的個性化觀點。啟發式教學是一種民主、科學的教學方法，其中包含諸多具體的教學方法，如激疑啟發法、比喻啟發法、類比啟發法、聯系啟發法，等等。啟發式教學在傳授知識的同時，更注重的是對創新的孕育、萌芽、生成和壯大，它能促使學生自己獲取知識、思考問題、提出問題、分析問題、解決問題，培養學生的自學能力。以問題為基礎的啟發式教學，利用問題引導學生學習，全方位深層次發展學生的創新思維和探究性學習能力。問題可以誘發出學生的求知欲，激發、喚醒了學生的主體意識；問題往往是面向生活世界的實踐活動的，它使教學活動從以傳授知識為中心轉化為傳授知識與培養能力并重，理論與實踐相結合，提高了學生分析、綜合、觀察、想象等思維能力。

3.2基于案例的探究式教學法

基于案例的探究式教學法要求教師能夠根據學生的認知水平和能力，創設引導學生進行探究活動的案例，以激發學生探究問題的興趣，促進學生質疑、探求的創造性學習動機，通過選擇與確定問題、討論與提出設想、實踐與尋求結果、驗證與得出結論，發展學生的創造性思維，培養學生獨立探究、研究能力和創新能力。探究式教學強調學生的積極參與，強調師生互動。對教師來說，必須轉變傳統的“傳道”觀念，以平等的心態與學生交流探討。在課堂上，要努力營造民主、寬松、和諧的教學氛圍，積極引導學生大膽設想，大膽探索。使學生樹立研究型學習的觀念，消除依附心理，養成勤于思考、善于思考的良好學習習慣，通過積極參與研討培養學生自己獲取新知、探求未知的能力，以及團隊意識和合作精神。

我們在本課程神經網絡部分的教學中，將基于BP神經網絡的維吾爾文手寫字母識別作為案例開展了探究式教學活動。在介紹了前饋多層感知器及標準BP算法之后，教師將科研項目中基于標準BP算法的維吾爾文手寫字母識別實驗及其結果詳細地在課堂上進行演示，引導學生對實驗提出質疑。在教學實踐中，學生提出了大量問題，例如，輸出層神經元個數如何確定，為什么輸出層神經元個數對識別率會有影響？網絡訓練過程中出現震蕩的原因是什么？如何解決？為什么有時誤差較大，權值的調整量反而很小？等等。在教師事先準備好的實驗演示的基礎上，開展學生進行課堂討論，讓學生提出解決問題的各種方法，并現場通過實驗進行驗證，逐步讓學生理解BP網絡結構設計、輸入輸出數據的預處理、初始權值設計的必要性及其實現方法。課堂授課實踐表明，這種方法極大地激發了學生的學習興趣，使學生能夠大膽設想，大膽探索，增加了學生的自信心和創新精神。本次課堂討論結束后，教師根據學生的討論以及實驗結果演示，總結標準BP算法的局限性，例如，“易形成局部極小”，“訓練次數多，學習效率低”，“訓練時有學習新樣本遺忘舊樣本的趨勢”等，并要求學生通過查資料、搜集必要的信息、積極地思索和實驗驗證提出解決上述問題的方法，將學生分組，讓學生展開討論，為下次討論課作好準備。

傳統教學方法是告訴學生怎么去做，在一定程度上損害了學生的積極性。而案例教學要求學生自己去思考、去創造，使得枯燥乏味的內容變得生動活潑，并且案例教學中，通過學生之間的交流既可以使學生取長補短、促進人際交流能力，也可以引導學生變注重知識為注重能力。

案例教學法的關鍵是案例的選擇。案例是為教學目標服務的，因此它應該具有典型性，且應該與所對應的理論知識有直接的聯系。案例最好是經過深入調查研究。來源于實踐，不能只是一堆數據的羅列。教科書的編寫應采用圖片、表格、曲線等方式讓學生看到算法的實驗結果，啟發學生思考。另外，案例應該只有情況沒有結果，有激烈的矛盾沖突，沒有處理辦法和結論，由學生對案例提出質疑，從這個意義上講，案例的情況越復雜，越多樣性，越有價值。

案例教學法能夠實現教學相長。教學中，教師不僅是教師而且也是學員。一方面，教師是整個教學的主導者，掌握著教學進程，引導學生思考、組織討論研究，進行總結、歸納。另一方面，在教學中通過共同研討，教師不但可以發現自己的弱點，而且從學生那里可以了解到大量感性材料。另外，案例教學法能夠調動學生學習主動性。教學中，由于不斷變換教學形式，學生大腦興奮不斷轉移，注意力能夠得到及時調節，有利于學生精神始終維持最佳狀態。案例教學的最大特點是它的真實性。由于教學內容是具體的實例，加之采用是形象、直觀、生動的形式，給人以身臨其境之感，易于學習和理解。最后，案例教學法能夠集思廣益。教師在課堂上不是“獨唱”，而是和大家一起討論思考，學生在課堂上也不是忙于記筆記，而是共同探討問題。由于調動集體的智慧和力量，容易開闊思路，收到良好的效果。

3.3加強研討

鑒于研究生的培養目標和人工智能課程研究范疇的寬泛性、應用性、創新性和前沿性，根據我校計算機系碩士生指導教師的研究領域，我們在課堂教學中為計算智能、機器學習算法、機器視覺、自然語言理解部分增加了研討會，要求學生上網進行文獻檢索、閱讀和學術研討，根據個人的研究興趣和研究設想上臺作報告。另外，我們還邀請相應專家和成果突出的各屆研究生為學生做報告，介紹他們的研究實踐、研究成果和心得體會。例如，在自然語言理解部分的課堂教學中，在介紹完自然語言理解的基本概念與原理之后，我們要求將來做這個領域的研究生在通過查資料了解所在研究小組工作的基礎上，上臺作報告。機器翻譯研究組的同學在學習自然語言理解部分的內容之后，對其所在小組目前的工作及采用的技術、存在的問題做了分析，并通過閱讀文獻，提出了初步的解決問題的設想。與自己所在研究小組的科研相結合，開展文獻檢索和學術研討，一方面讓學生開闊了眼界，另一方面也提高了學生查閱文獻、主動獲取知識、獨立思考的科研能力。

4結語

人工智能理論已經滲透到科學的各個領域，人工智能技術也得到了廣泛的應用。人工智能課程具有多學科交叉、內容廣泛、前沿性和應用性強等特點，課程開設能夠很好地培養學生的創新思維和技術創新能力。教與學是教師與學生雙方互動的過程，教學中要根據學生身心特征的實際情況采用相應的教學方法，并結合本校科研隊伍的研究領域，不斷地探索和提高，才能使教學工作更上一層樓，切實為國家、為社會培養具有創新能力、實踐能力和創業精神的高層次人才。

參考文獻：

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Exploration of Artificial Intelligence Course Teaching of Graduate Students

ZHAO Hui1, JIA Zhenhong1, WANG Weiqing2

(1.School of Information Engineering, Xinjiang University, Urumuchi 830046, China;

篇（8）

P鍵詞： 項目管理；信息化技術；教學研究；工業工程

Key words： project management；informatization；teaching reform；industrial engineering

中圖分類號：G423.07 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）10-0181-05

1 概述

工業工程是關于系統設計和改善的學科，是管理科學與系統工程、制造科學等學科的綜合交叉學科。在歷經一個多世紀的發展過程中，工業工程學科對世界的經濟建設起了不可估量的作用；美國著名質量管理大師朱蘭認為美國正是由于工業工程才在世界經濟格局中處于領頭羊地位。工業工程學科教育在我國的發展，對于培養我國高素質的綜合性管理人才，對于企業生產效率的有效提升，對于促進中國制造2025戰略的具體實施等都具有重要意義。

在工業工程專業教育中，不僅要重視制造系統相關的基本專業技術技能的訓練，而且要注重管理理念及技能的培養，力求使學生成為具備工程實際與管理能力的復合型人才。項目管理課程是工業工程學科教育的骨干課程，主要關注項目的有效規劃管理、執行與控制等內容。課程的目標是使學生對項目的管控有較為全面的理解，掌握應用計劃與控制的方法幫助企業實施項目時達成Q（質量）、D（時間）、C（成本）等多維相互制約且矛盾的目標。目前，我校工業工程專業學生畢業后，大都從事中小企業的管理運營改善等工作。據統計[1]，國內中小企業約占企業總數的99.3%，吸納了75.5% 的就業人口，創造40.3%的利稅。而企業的項目管控工作，對于企業新產品的開發，生產系統的新建、擴建、改善等都具有重要的意義。中小企業做好項目管理，可有效實現降低庫存，縮短訂單交貨期，控制產品研發成本、生產成本，最終全面提升企業的核心競的爭力。因此，有效引導工業工程專業的學生學好項目管理課程，讓學生具備應用相關理念方法解決企業實際生產中的問題的能力，是我們培養學生的重要目標。該課程的課程建設工作也被大多數院校列為工業工程專業建設的主要環節之一。

然而，在實際的課堂教學中，許多學生覺得課程理論性太強，學起來有些枯燥，興趣不濃。這是因為傳統的教學往往停留在填鴨式教學模式，學生被動接受知識；由于實驗教學設施和手段的限制致使教師偏重理論的講解，從而使得學生的主動思考能力和創造性學習能力都難以發揮；此外大多數學生對項目沒有感性確切的認知，難以把所學的知識進行理論實際的聯系，這也導致了學生學習難度的增加。

針對學生學習的積極性不高，教學效果不好等問題，許多教師做了相應的教學改革研究。趙浩宇[2]分析了高校項目管理教學中存在的問題，提出了一種基于案例和情景推演的教學方法；程敏[3]基于分布式認知視角對項目管理課程的學習活動的特質進行了分析，分別從師生關系、教學過程、教學媒介三個方面探討了項目管理課程分布式教學觀的轉向及教學模式創新方法。吳振華等[4]通過比較《項目管理》課程在本科生和研究生中教學方式的差異，分析了研究生《項目管理》課程教學過程中存在的問題并從學生自主學習、加強案例教學和開展實踐性教學三個方面提出了工業工程專業研究生《項目管理》課程的教學改革方案。董雄報等[5]分析了工業工程專業的特點及與項目管理的關系，總結了項目管理課程教學內容的選擇、教學中存在的主要問題，指出運用啟發式、案例式、實驗式等教學方法提高學生課堂學習效果；楚巖楓等[6]分析討論傳統教學模式與研究性教學模式的區別，從《項目管理》課程的特點出發，在課程教學中實施研究性教學模式，深度發掘學生的自主學習與創新意識；袁華[7]指出了目前項目管理課程教學存在的問題，并進一步探析了從教師能力，教學團隊，考核方式等幾個方面著手的項目管理課程教學改革的有效策略。

以上教師的研究都對項目管理課程的教學改進具有積極意義，但同時針對工業工程專業特點和現代信息化技術兩個角度出發的項目管理課程教學的研究比較少。本文參照已有教師的改革研究成果，結合現代數字化、信息化技術的發展，針對工業工程專業的學科特點和人才培養目標，對項目管理課程的教學體系及方法進行了探索實踐，調查結果表明教學效果良好，學生學習的主動性、積極性大幅度提高。

2 項目管理課程體系分析設計及其與信息化技術的結合

2.1 項目管理信息化技術簡介

信息管理的信息化技術是指應用先進的管理理念，借助先進的信息技術、數字化技術來整合項目現有的生產、物資、技術、設備、材料、財務、管理等資源及時有效的為項目管理者提供準確的數據信息，以便項目管理者對項目環境變化做出迅速反應，對干系人的需求及滿意度進行及時的干預，以便最大限度地讓各項目干系人的需求得到滿足，促成項目的成功，加強企業的競爭力。

S著科技的發展，項目管理工作已經不再是簡單的以人工勞動為主，現代信息技術對項目管理的傳統方式造成了沖擊，越來越多的企業認識到引進符合自身要求的信息化技術的重要性與迫切性。此外，項目管理作為企業管理的重要組成部分，項目的信息化管理有利于企業實現深化改革，促進企業效益的大幅提升，越來越多的企業借助項目管理信息化工具進行項目管理，達到了企業簡化管理流程和提高項目成功率，最終提高了企業競爭力。基于項目管理信息化平臺的可移植性及便利性，信息化技術可以和教學實際密切聯系起來，可以把具體的項目信息化模型在課堂里完整呈現給學生，讓理論教學有的放矢，克服傳統理論教學空對空的填鴨式傳授。

2.2 基于信息化技術的項目管理課程體系設計

工業工程專業的項目管理課程體系和一般管理類專業的項目管理課程（如“工程項目管理”、“會展項目管理”、“軟件項目管理”）應做有效區分。我們認為應結合工業工程專業特點和專業培養目標對該課程的課程體系進行優化設計，以使該課程區別于其他專業的項目管理課程。工業工程專業的學生通過學習項目管理課程，最終應對項目及其管理技術形成深入認識并掌握應用計劃與控制的手法改善項目管控績效的相關技能。課程的體系設計應緊扣工業工程師的能力培養目標，應圍繞工業工程師對項目的掌握、認知及管理改善相關能力的培養。基于以上考慮及未來智能制造、數字化、信息化的普及等遠景目標，我們設計了課程體系內容，并制定了能力培養目標和課程體系內容對應表，如表1所示。

項目管理課程就是要在企業在面臨項目多維度且互相矛盾的目標抉擇時，提供恰當的管控技術與手段，盡最大可能滿足各個目標，為企業創造最大的效益。學生要想掌握這一核心能力，必須構建必要的知識脈絡體系。圖1中，本文給出了由各知識點構建而成的工業工程專業學生的項目管理知識脈絡體系。在該體系中，我們以對項目的基本認知和對項目管理的基本認知為基石，以項目外部環境的整體把控與分析及內部組織過程資產的使用及構建為支柱，以項目啟動、規劃、執行、控制及收尾各過程中所涉及的子過程為各層架，構筑了工業工程專業的項目管理知識體系屋，最終追求的目標是全面達成企業的項目管理目標Q（質量）、D（交期）、C（成本）及滿足干系人的需求和期望。工業工程專業的學生，只要搭建了這樣的知識體系脈絡，就可以對項目管理有全面深入的了解認知，能夠對項目管控過程進行調研分析，然后本著工業工程的問題意識，用工業工程的專業手法去發現問題，分析問題，解決問題，最終幫助企業提高項目成功率，提升核心競爭力。

基于工業工程專業特色的教學，一定要從分析與改善著手；所以在課程的理論教學中，理論一定要和分析與改善結合起來，讓學生認識到所學的理論知識是真正有用的知識，是能為企業創造真金白銀的知識，從而提升學生的學習興趣和積極性。而信息化技術為該目標的實現提供了可行的路徑，有了信息化技術，我們可以方便的把“項目”搬進課堂，可以對其分析，優化，改善，“實施”并確認改善效果。

2.3 信息化技術和項目管理課程的融合

信息化技術基于現代建模與仿真技術，可以快速的建立項目管控模型，可以方便的把“項目”搬進課堂，讓理論教學言之有物。基于信息化技術的教學，可有效克服傳統理論教學的空洞無物等缺點，讓教學變得生動活潑起來，極大的提升學生的學習興趣，強化學生的知識掌握及有效知識體系的構建。信息化項目管理模型構建完成后，基于該環境可以讓學生充分理解掌握項目管控的關鍵知識點。可以讓學生結合實際任意調整項目計劃模型，驗證改善效果，從而深化工業工程改善意識，建立工業工程意識的項目管理理念；同時可以讓學生課下學習項目管理信息化軟件，在實踐環節中，布置具體的實踐任務，讓學生自己設置項目模型各環節參數，自己建模，自己分析問題，提出問題解決方案；在課程設計環節中，讓學生嘗試自己設計項目，制定計劃，模擬執行，模擬改善，形成執行――模擬――改善的PDCA循環。最終形成基于信息化技術的理論教學、實踐體驗與課程設計的全方位體驗式學習與實踐，強化、固化關鍵知識點，形成具有工業工程專業特色的項目管理知識體系。

3 結合信息化技術的教學實踐案例

本節我們結合信息化技術給出具體的教學實踐案例。

在講授項目管理的進度優化環節時，資源均衡一直是一個教學難點。我們結合信息化技術對該環節的教學過程進行了設計。首先在建立簡單的項目模型（如圖2所示），然后基于該模型進行現場資源分配，信息化管理軟件會實時繪制出資源需求曲線（如圖3所示），讓學生實時的看到資源在各任務之間的參與程度，理解資源需求曲線的繪制方法及邏輯。

在圖3中，可以明顯的看到未經優化的資源需求波動距離，非常不利于項目的有效管控。在講解了資源平衡的基本概念后，就可以在信息化軟件窗口中實時調整甘特圖中的任務開始時間，資源需求曲線隨之馬上發生變化（如圖4，圖5所示），學生可實時看到資源平衡的動態過程。因為學生有了充分的感性認知，以及基于信息化教學的興趣激發，大部分學生在接受該部分理論知識時都會興趣盎然，參與討論資源平衡的基本原則，最終形成對理論知識的深入掌握。

通過對項目計劃的動態調整，讓學生充分對比各種進度計劃下的資源需求情況，以及進一步講解資源平衡的原則，從而讓學生不僅掌握了資源均衡相關的理論知識，同時也掌握了相應的改善思路和方法，對進度優化中的關鍵概念也深入了解。

4 教學結果分析與討論

筆者對傳統的理論教學方法和與信息化技術相結合的教學方法的分別進行了問卷調查。問卷發放對象為前后學習該課程的工業工程專業學生，問卷調查結果顯92%的同學認為基于信息化技術的教育方法比傳統方法更容易接受，學習興趣得到了提升。學生普遍反應，采用與信息化技術相結合的項目管理課堂，感覺言之有物，學之有用，興趣很濃。此外，筆者也對前后兩年的考試卷進行了詳細分析，分別針對各知識點的得分率進行了統計，統計結果如表2所示。

從表2中可以看到，采用基于信息化技術的教學方法后學生在各知識點的得分率普遍獲得提高。比較枯燥的環節各類計算部分，采用和信息化技術相結合的教育方法后，各知識點的得分率大幅度提高，這表明學生的學習興趣得到了有效激發，知識體系的掌握深度和廣度都得到了充分擴展。

5 結論

本文基于信息化技術對工業工程專業的《項目管理》課程體系進行全面的詳細設計，教學體系和內容更加貼合工業工程專業的學科特點和人才培養方向。然后采用和信息化技術相結合的方法進行了理論教學研究與實踐以及構建了基于信息化技術的實踐體系和課程設計體系。實踐結果表明，本文所采用的教學改革極大的激發了學生的學習興趣，有效改善了學生學習的積極性和主動性，取得了較好的教學效果。

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篇（9）

一、如何構建學習共同體

根據國內外對學習共同體研究的經驗和報告，以及本校實際實驗的情況，本人覺得打造學習共同體應該注意以下幾點：

1.積極轉變教育觀念。（1）從用功學習轉向認知學習；（2）從個體認知轉向共同認知。從個體學習轉向共同學習，從個體認知轉向共同認知，“共同學習”是從“建立傾聽關系”出發，通過組織對話流而實現的。

2.確定促進師生共同進步的發展指標。（1）學生的發展指標內容：構建學習共同體要關注學生提高學習效率，促進他們“三維目標”的達成度，同時增強他們的群體意識和社會適應能力，特別是自學能力和交往、協作、競爭等具有極強再生功能的能力。（2）教師的發展指標內容：構建學習共同體要關注使教師的教育觀念和專業態度朝著合乎時代要求的方向轉變，提高專業知識水平和能力水平。

3.開展學習共同體的學習評價。學習共同體的學習評價主要是助學者對學習者的知識建構、意義協商、身份形成三方面的評價：（1）學習者建構知識的正確性、建構過程的特點及建構的優勢和障礙的評價。（2）學習者的意義協商程度的評價，即學習者和助學者在意義建構過程中進行協商，達成一致的程度。（3）學習者身份形成的評價，包括學習者身份的形成、變化和發展，正式與非正式參與，新手與熟手等身份的變化。

從個體學習轉向共同學習，從個體認知轉向共同認知，“共同學習”是從“建立傾聽關系”出發，通過組織對話流而實現的。

二、如何設計學習共同體

1.確定學習共同體的目標。運用學習共同體的學習方式，其目標在于發展學習者終身學習、獨立學習和學會學習的能力。

2.評價學習共同體成員已有的知識和技能。學習者已有的知識技能直接影響著學習者是否能從學習共同體的教學方式中受益。有效的學習共同體能使學習者明晰地呈現其思維過程，重視學習者的分布式技能。共同體并不要求學習者在相同的時間內學習相同的東西，每個學習者都可以學習不同的領域或專題。

3.確定學習共同體中要教學的內容。有效的學習共同體能使學習者投入到圍繞某一真實的、復雜的主題中展開持續性的思考和討論。在實際的教學操作中，通常采用基于問題的或基于項目的學習，并且使學習者保持4～16周的持續性學習時間。這樣能讓學習者形成一種良好的學習習慣，并持續地堅持下去。

4.確定學習共同體中的教學策略。在學習共同體中，常用的策略是組織學習者活動的策略。學習共同體的全部目標可以說是幫助學習者學會與同伴、教師進行互動，從互動中學習，在頻繁的互動中實現觀點、數據、意見的相互交流。目前，比較有意義的互動教學策略有交互式教學、拼圖式教學和CSILE（計算機支持的有意圖的學習環境）等。

5.學習共同體中的教學開發。考慮到靈活性的需求，學習共同體的教學內容不能由“缺席的課程開發者”來開發。指導學習共同體的教學內容開發，有些基本原則可以參考，例如運用拋錨式，給學習內容提供一個宏情境，學習者生成學習項目、交互式教學、拼圖式教學和激勵挑戰等。無論如何，教學內容要尊重學習者的興趣。

三、學習共同體取得的效果

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一、云計算的概念

云計算（Clouds Computing）是并行計算（Parallel Comput

ing）、分布式計算（Distributed Computing）和網格計算（Grid Com

puting）等計算技術的新形式和進一步發展；是虛擬化（Virtual

ization）、效用計算（UtilityComputing）、IaaS（基礎設施即服務）、PaaS（平臺即服務）、SaaS（軟件即服務）等計算機概念的混合演進和躍升。通俗來講，云計算就是把成千上萬臺，甚至上百萬臺普通的服務器或者廉價的個人計算機連接起來組成一個龐大的網絡，并虛擬化為一臺超級計算機。

二、云計算輔助教學

（一）概念。云計算輔助教學（Clouds Computing Assisted

Instruction，簡稱CCAI），是指學校和教師利用“云計算”提供的服務，構建個性化教學的信息化環境，支持教師的教學和學生的學習，提高教學質量，促進教師和學生之間的交流，促進學生協作學習的教學方式，是計算機輔助教學的延伸和新的發展。云計算輔助教學的觀點是一切皆服務（everything as a service）、事事可在線（everything online）、更快更方便（everything easy and

quick）、更加個性化（everythingpersonal），這是教育領域使用計算機輔助教學走向社會化服務的趨勢。

（二）云計算輔助教學優點。將云計算應用到教育教學領域內，在“云”環境下利用云服務平臺構建個性化的教學環境，可以輔助教師教學，促進教師和學生之間的交流，促進學生協作學習、個性化學習和終生學習。學校和教師可以利用云計算支持的教育云服務，構建個性化教學的信息化環境，可以促進學生高級思維能力和群體智慧發展。學生可以利用這一平臺開展學習、討論、回答問題等一系列學習活動，非常有利于小組協作學習，同時可以降低學校購買硬件設備和軟件的成本。

三、高職院校傳統教學存在的問題

（一）填鴨式教學。教師們在實施教學中，考慮的是上什么教學內容，使用什么教學手段和方法，很少考慮學生的接受程度。教師上課講授的時間較多，對學生灌輸知識，學生與教師的互動活動少，學生只能被動地接受。教師成為了知識的灌輸者，學生只能是接受知識的容器。這種教學方式，極大的壓抑了學生學習的興趣性.減弱了學生學習的主動性，剝奪了學生學習知識的靈活性。

（二）課堂教學呆板。有的教師課堂教學呆板，缺少實踐教學環節。有的教師沒有明確的教學目標，使得學生沒有明確的學習目的，還有的教師教學內容安排不合理，造成了教學時間浪費，下課了還在滔滔不絕地講授，沒有時間進行課程小結。有的教師課堂教學缺乏計劃性，想到哪講到哪，使得教學組織不系統、不完整，沒有突出教學重點和難點，教學目標不明確。

（三）沒有充分運用現代教育技術輔助教學。現在很多學校都在建設精品課程、數字化校園、精品資源庫、視頻精品課程等等，目的是為了更好的促進教學活動的開展，但是這些資源的利用率低，使用的用戶極少，沒有很好的運用現代教育技術輔助教學手段，沒有促進課堂教學的現代化發展。

四、云計算輔助教學對高職課堂教學影響

（一）云計算輔助教學的應用對教師的影響。在云計算時

代，教師需要掌握多項基本教育技能及常用工具，促使教師使用社會化的云服務來豐富教學內容和策略，更新教育理念，分享有效的教學設計以節約準備教學的時間。在未來的教學中，教師要教給學生怎樣收集信息、整理信息、以及加工信息，而未來的信息來源就是“云”。除此之外利用云服務提供商提供的免費平臺或者軟件，可以構建學校教學環境、群體學習環境和學生個人自主學習環境。利用云計算平臺可以實現跨校、跨地區、跨國的網絡教研，可以讓教師在交流的過程中拓展視野，提高教學水平，促進專業知識的發展。

（二）云計算輔助教學的應用對學生的影響。云計算輔助教學的應用，學生可以靈活選擇多種學習方式，更好地滿足學生在不同層次上的學習需要，使他們能以較少的精力和時間獲得理想的學習效果。教師可以將教學內容放在云端，學生可使用手機、筆記本電腦、平板等終端隨時隨地登錄到學習平臺查看所需要的知識內容。這樣不僅降低了移動學習的費用，而且增加了移動學習的多樣性。