大學計算機專業創新人才培養教學模式的研究與探索

重慶工商大學計算機科學與信息工程學院 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，普遍開設計算機專業，包括計算機科學、計算機應用、計算機網絡、計算機體系結構、軟件工程等計算機相關專業，由于計算機專業的覆蓋面廣，涉及到的學生人數眾多，據中國教育網統計，每年計算機專業的畢業生大約在10 萬人以上，是高校畢業生人數最多的10 個本科專業之一。此外，其它一些理工科專業，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，由于對學生的計算機水平要求也很高，也開設了大量的計算機課程，可以說計算機專業的課程幾乎覆蓋了全部理工科專業，因此，開設計算機專業的理論與實踐課程，培訓計算機專業的人才以及其它理工科專業的人才已經成為了一個重中之重的教學任務。

二、加強實踐教學環節建設

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

因此，我們在設置大學計算機專業課程時，首先應該緊貼時代與社會的需求，把握住計算機技術未來的發展方向，將實用型的新技術盡可能地融入到理論與實踐教學環節，使同學們學有所得，學有所成。推陳出新，應是計算機專業創新人才培養重中之重的第一要務。以計算機網絡課程為例，隨著互聯網技術的快速發展和應用，高等院校中網絡技術課程的開設較為普及，一般認為網絡技術既有網絡理論規范，又有網絡工程應用，應該做好“兩條腿”走路。如何在網絡課程的教學實踐活動中引入創新元素，應根據實際情況，有的放矢。例如在計算機網絡理論教學中，最為經典的莫過于網絡模型和分層協議，無論是OSI 的七層模型還是TCPIP 的四層模型，都是為了分工協作，相互配合，共同完成系統的整體功能。為了加深學生對計算機網絡體系結構的理解，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。如在介紹應用層的協議FTP 過程中，就可以設計一個專門的應用實驗，使用FTP 協議完成文件上傳與下載，并通過編程完成數據傳輸的連接。其中指定WebRequestMethods 對象的FTP 方法，調用CreateFtpWebRequest 功能函數創建請求對象，并使用GetFtpResponse 方法完成數據下載。在此基礎上，開展進一步的應用實驗，如使用同樣是應用層的HTTP 協議來完成文件上傳與下載。一般情況下，現在幾乎所有的同學每天都在上網，而上網過程中所使用最多的協議莫過于HTTP 協議，然而有相當一部分同學并不清楚HTTP 協議可以用來完成文件的傳輸，更不用說HTTP 協議與FTP 協議在文件傳輸過程中的差別。通過本次應用層的兩個最主要協議實驗，可以使同學全方位地理解劃分應用層作用以及網絡應用層的功能，從而對計算機網絡的體系結構和功能有更加全面和深入的了解。

三、理論教學引入創新元素

教學過程中的教與學是密切聯系的兩個方面,其中任何一個方面沒有積極性,教學效果均無法保證。現代教育的使命更多地關注人的發展,以及適應這種發展的“自主學習”的需求。

在計算機網絡理論教學過程中，由于專業術語眾多，新技術新名詞層出不窮，既讓同學們耳目一新，又讓同學們覺得不好理解。凡是涉及到新名詞的理論教學，都應該加入一些新鮮說法，引入一些創新元素，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，就是網絡時延與帶寬的乘積。關鍵在于這個概念的提出的意義是什么，則幾乎沒有同學知道。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，因為廣大同學對高速公路都很熟悉，已經是司空見慣，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，這和網絡傳輸的道理一致，為了能夠在單位時間內傳送更多的數據，就必須提高網速。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，準確衡量一個網絡傳輸信道的繁忙程度技術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，假設網絡系統中發送一包數據的長度是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據的長度，或者增加傳輸數據包的數量，同學們經過討論發現，提高每包數據的長度可能性并不大，這是因為每包數據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，沒有增加數據包長度上限的空間。唯一可行的辦法就是增加數據包的數量，這樣同學們就很容易理解為什么在停止等待協議的基礎上，又進一步發展和增加了回退N 字節協議以及選擇重傳協議，進而從根本上理解了傳輸層各種協議的產生緣由、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所無法達到的效果。

四、在教學實踐中堅持知其然還要知其所以然的理念

教學目標由傳統的知識傳授轉變為學生能力的培養;教師角色由傳統的知識的傳授者、教學的組織領導者轉變成為學習過程中的咨詢者、指導者和伙伴，這個指導思想在實際創新人才培養方面也能夠發揮重要的作用。

在計算機網絡教學環節中，不可避免地都需要提及一個重要的網絡設備-路由器，對于路由器而言，其在網絡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和工作，對路由器中路由表的設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，應盡可能簡化路由表的配置，在網絡工程方面，有一個重要的內容就是對路由表項進行合并規約。例如，在IP 地址分配沒有規劃的情況下，某個區域1 需要使用兩個C 類地址，網管就將192.168.8.0/24和172.16.2.0/24 分配給區域1，當區域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 分配給區域2，由于這樣隨機分配就勢必會造成連接這兩個區域的路由器中路由表都沒有辦法匯總，顯然必須調整IP 地址的分配才能有利于完成路由表中相關區域IP 地址的匯總任務。許多同學通過相關IP 地址理論的學習，都清楚首先應該調整相關的IP 地址，即將區域1 中的172.16.2.0/24 調整到區域2 中，將區域2 中的 192.168.9.0/24 調整到區域1 中，通過這兩個IP 地址對調以后，接下來就可以對相關區域的IP地址進行匯總。但是在進行匯總過程中，由于很多同學對無分類域間路由選擇中子網掩碼設置的理論與技巧理解得不夠深入，尤其是對設置子網掩碼的位數很多同學只是泛泛了解，其內在本質的含義并不清楚，從而導致在匯總過程中出現錯誤。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,之所以會出現這樣的錯誤情況，主要原因在于有相當部分同學認為十進制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該從原有的地址掩碼中減去4 位，24-4=20 位，即匯總后的結果為192.168.8.0/20。出現這種情況的同學數量并不在少數，這充分說明了在理論與實踐教學環節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的問題就更多。絕大多數同學誤認為匯總后的結果為 172.16.2.0/22，認為四個連續的IP 地址進行匯總這是必然的結果。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活動中沒有幾個同學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，在教學過程中有時候會發現一部分同學甚至連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，但也有同學認為1M 等于1024，所以計算的結果為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這種問題的嚴重性。如果理論教學嚴重脫離實際，就會造成同學對一些基本概念甚至基本常識都存在誤區，我們在實際教學中，只有緊緊貼近實際需求，才能做到有的放矢，在教學好理論知識的同時，又特別重視對同學實際能力的培養，特別是注重培養運用學過的知識解決實際問題的本領。

五、小結

實踐是檢驗真理的唯一標準，通過不斷改進教學方法，目前已經取得了一些階段性成果。畢業生的一次就業率有了一定的提高，隨著我們國家2015-2020 高端裝備制造業發展規劃戰略的實施，迫切需要大量的工程技術人才，這其中對人才素質的要求必然會越來越高。對于高等教育來說，既是挑戰，更是機遇。為祖國培養好人才，培養創新型人才，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工作中不斷總結經驗，不斷進行研究和探索。

[1]劉長生，唐歆瑜等.計算機類專業人才培養模式的研究與實踐[J].計算機教學與教育信息化，2008

[2]李殿勛.職業學校計算機專業培養目標和培養模式的思考[J].科技信息(學術研究)，2008

[3[趙志群.職業教育與培訓學習新概念[M].北京:科學出版社，2003