计算机教育面向服务的计算学科教育新模式

面向服务的计算学科教育新模式 王杨1,2，张林静1，杨娜娜1 （安徽师范大学数学计算机学院，安徽芜湖241000; （南京邮电大学计算机学院江苏南京210003） E-mail: wycap@ustc.edu.cn 摘要：传统的计算学科教育模式主要是从计算思维和工程应用的视角加以构建，但是随着云计算、社会计算和情感计算等新型计算形态的出现，面向服务的计算学科教育理念成为当前计算学科演进的主流。本文根据我国计算学科发展的现状和国家服务业的发展需求，提出了一种面向服务的计算学科教育新模式。新模式包括面向服务的课程框架、面向服务的计算学科课程群，并以河北师范大学信息服务工程专业、南京邮电大学智慧校园建设为 案例 全员育人导师制案例信息技术应用案例心得信息技术教学案例综合实践活动案例我余额宝案例 验证了面向服务的计算学科教育新模式的科学性和实用性。 关键字：服务计算；计算学科；课程体系 A New Pattern of Oriented Service computing discipline education Wang Yang1，2,Zhang Lin-jing1,Yang Na-na1 （College of Mathematics and Computer Science, Anhui Normal University, Wuhu 241000, China; College of Computer, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003 China) Abstract: The traditional education pattern of computing discipline is constructed mainly from the perspective of calculation thinking and software engineering. However, with the emergence of new calculation form such as cloud computing, social computing and emotional computing, Service oriented education idea has become the mainstream evolution of computing discipline. According to the present situation of the development of computer science and national service demand in China, this paper puts forward a new education mode of service oriented computing discipline. The new pattern including the curriculum framework and the curriculum group of computing discipline based on service oriented. In Hebei Normal University and Nanjing University of posts and telecommunications, there are some attempts to apply that the new pattern，which show the proposed pattern is scientific and feasible. Keywords: Service Computing; Computing Discipline; Curricula 文献标识码：A 中图分类号：G642 近年来，计算学科的教育创新问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 已经受到国内外教育界的高度关注[1]。自1989年计算被作为一个学科独立存在以来[2]，计算学科教育的内涵和外延在不断地演进。近10多年来，计算学科的课程体系主要包括“算法和数据结构”、“编程语言”、“体系结构”、“数值与符号计算”、操作系统、软件方法学和工程、数据库和信息检索系统、人工智能以及机器人与人机通信等九个方面。这一框架一直是目前国内计算机专业课程的设置依据之一。但是随着计算需求的增加， 本文受安徽师范大学博士科研启动资金(2010AH032)资助。 作者简介：王杨（1971-），男，安徽灵璧人，博士后、副教授，硕士生导师，CCF会员(E20-00 14866M)，主要从事计算机专业教学与科研工作。张林静（1988-），女，安徽合肥人，研究生，CCF会员(E200017574G)，主要研究方向数据挖掘。杨娜娜（1988-），女，山东烟台人，研究生，主要研究方向服务计算。 现存的计算学科的教学内容并不能很好地适应社会发展新形势。一是教学内容没有很好地体现社会计算、情感计算、服务计算、普适计算、绿色计算等计算范型；二是随着信息技术墙的到来[3]，计算学科已经成为其他学科必不可少的基础服务性学科。从当前计算机人才培养类型来看[4]，信息服务型的计算机人才培养模式尚未成熟。在国内，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和国务院2009年发布的《关于加快发展服务业的若干意见》，信息服务的需求变得日益强劲。为了适应这一形势，我们从服务计算的视角，提出了一种新型的计算学科教育的新模式，以满足目前计算学科的现实需要。同时，我们结合河北师范大学的专业实践和南京邮电大学的智慧校园系统建设为案例，验证了本文所提出的服务计算新模式的可行性和科学性。 1 计算学科教育现状 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 与课程设置调查 在60年代，学者们认为计算学科教育的主要任务是培养学生的算法设计能力；80年代以后，一批学者针对原有认识的不足，扩充了计算学科的先前定义。他们将其定义为“描述和变化信息的算法过程”，包括其理论、分析、设计、效率分析、实现和应用系统的研究；同时指出学科的根本问题是“什么能（有效地）自动进行”。这使得计算学科的教育内容更加系统化、科学化。但是，随着计算机软件技术和硬件技术的日益成熟，计算学科教育的着眼点发生了相应的变化。自1989年，ACM攻关小组提交了著名的“计算作为一门学科”的 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 之后，计算学科教育在人才培养目标方面一直是一个动态变化的过程。综合计算学科教育的历史，我们认为，计算学科教育的立足点应该包括三个方面：（1）计算思维能力的培养；（2）工程开发能力的培养；（3）服务创新的培养。根据美国专家Jeannette M.Wing的观点，计算机科学工作者首先应该具有计算思维的能力。计算思维能力的培养主要通过“研究一种能够突破人的计算能力限制、致力于问题求解的机器”加以实现。从国内外的计算学科教育理念来看，国外强调深层次的学科思维能力的培养，而国内更为强调应用层面的人才培养。国内的计算学科的培养目标之所以偏重于应用能力是具有一定原因的。我们认为，国内的计算学科教育本身是缺少深厚的理论与实践基础，可以说，国内的计算学科教育更多的停留在模仿与学习的层面上。这一计算学科教育的历史现状导致了我国当前计算机应用人才的快速增长。但是，计算机技术开发与应用的目的之一是更好地为社会提供服务。从2010年中国互联网大会的主题“服务－网络价值之本；绿色－网络发展之道”和近年来中国计算机学会引导的方向来看，面向服务的计算学科教育已经成为学术界和产业界双重期待。 计算学科教育立足点的变化致使计算学科核心教学体系需要做出相应的调整。中国的计算学科教育在经历了几十年的发展，其内容描述需要更加细粒度。一般认为，计算学科教育中的基本问题主要包括（1）计算的基础平台和环境问题；（2）计算过程的能行操作与效率问题；（3）计算的正确性问题；（4）计算的服务性问题。围绕前三个问题，计算机教育专家们已经给出很好的解决途径，相关课程的设置构成了计算学科目前的专业课程群[5]。对于第四个问题，目前还没有得到很好的解决。从计算学科的应用现状来看，服务计算已经渗透到计算机科学、信息技术和信息管理等多个领域。从科学哲学的角度来看，当技术发展到一定地步，提升技术服务社会的能力成为一种必然[6]。因此，构建面向服务的计算教育模式正成为一个富有挑战性的学科教育新课题。 2面向服务的计算学科教育框架 面向服务的计算学科课程体系可以借助学科的极小课程集加以描述。计算学科的极小课程集是指仅包含与其相应的科学概貌、基本原理和基本技术的最少课程。极小课程集与核心课程 或“基本课程”概念不同，与学科的各专业方向课程的交集相比，极小课程集的基数更小，更能凸现学科特征，所以它们的作用是不可替代的。 图1是面向服务的计算学科框架。图中的计算框架的本质是从服务的视角实现计算学科的发展任务。服务具有无形性、同步性、动态性等特征。因此，面向服务的计算学科与传统计算学科的课程设置的差别主要在于理念上不同。面向服务的计算学科课程着重体现了学以致用的学习特征。这是因为限于目前的计算学科的理论框架和硬件产品以及系统软件在我国目前情形下难以形成重大突破。如果将成熟的计算学科的理论和技术应用到社会实践中，一方面会提升社会信息服务水平，同时也会促进计算学科自身的发展。图1也表明，面向服务的计算学科课程体系与现有的课程体系是兼容的。 图1 面向服务的计算学科框架 面向服务的导论类课程主要是面向一年级学生，课程目标是根据社会服务的计算需求激发新入学的大学新生的兴趣；课程的作用一方面是较全面地介绍计算领域的总体概貌和计算学科的知识体系框架。另一方面也是必须深度挖掘社会服务环境中的计算需求，使学生感受到计算学科存在着广泛的社会需求，进而激发学生的学习热情。面向服务的计算理论与实践类课程主要包括计算机组成原理和操作系统等。这部分课程的学习需要强调基本的计算原理，以及这些基本理论产生的社会服务功能。面向服务的程序设计语言类课程也是计算学科的必修课。本框架注重面向服务的软件开发功能。同时，兼顾传统计算课程的融合，在舍弃和充实的原则下，构建具有自适应性的面向服务计算的学科框架。并在此基础之上，建立新的面向服务的计算学科课程体系。具体的课程群设置如图2所示。 终端用户 终端用户 图2 面向服务的课程群 如图2所示，首先，新课程群主要以服务语言开发和服务计算范型为基础，以服务感知、服务聚合、服务挖掘、服务管理、服务优化，服务保障为理念而设计的。计算导论类课程主要使学生增加社会服务意识；而面向服务的系统开发课程和面向服务的计算原理课程是两大支撑课程组。服务通识课程以及面向服务的软件工程等课程主要是培养学生的社会适应度和学生的实际工程应用能力。面向终端用户（包括学生以及社会人才需求方）的服务感知、服务聚合和服务设计是面向服务课程效果反馈的智能化动态调整模块。 3 面向服务的计算学科教育实践 根据全国高等师范学校计算机教育研究会提出的计算机教育创新的需求，面向服务的计算学科课程设置示范工作已经在全国的部分高校展开。河北师范大学计算机学院针对服务计算的新形势，提出了面向服务的软件工程专业课程新体系[7]，并作为“地方院校计算机应用专业人才培养研究与试点”项目的试点单位进行了课程改革。河北师范大学提出的信息服务工程专业的课程体系主要包括“IT服务管理、信息系统工程、信息安全保障、系统管理与维护以及服务科学”等内容。南京邮电大学为了适应面向服务的计算学科新趋势，也展开了相应的学科教育实践。在教学实践方面，一方面积极与国外的软件业进行广泛深入合作；另一方面在校园管理过程中实施“智慧校园”的专业 实践活动 劳动教育实践活动方案劳动教育实践活动方案二年级上册综合实践活动教案综合实践活动教学工作计划综合实践活动课教学计划 。已经开发并投入使用的“基于Web的智慧校园系统”充分体现面向服务的学科特性。具体的服务内容包括管理服务、教学服务、科研服务、生活服务和感知服务等5个模块。特别是在感知服务模块中引入了物联网技术、RFID技术、温湿度传感、视频监控技术、门禁技术以及工业实时web服务技术。实现了校园生活感知和校园安全感知功能。图3是“智能教室”的软件功能快照。对于被服务的对象而言——校园内的师生，智能教室的感知是让学生和教师可以随时通过GIS查看教学楼中教室的使用情况，并可以实现在线评教，今后配合电子白板，还可以实现远程教学互动，提高了便捷性，实现了服务信息的聚合。 图3 智能教室感知 4 结语 近年来，计算即服务的理念已成为当前计算学科教育工作者的共识。计算学科的教育模式 创新不仅是高等教育的自身需要，也是企业界的发展需要。以“网格计算、云计算、社会计算、情感计算”等为代表的服务计算科学与工程正不断融入到传统的计算学科教育中。作为计算教 育的实践者，高等师范院校更需要适应新的形势变化，在继承与发展的基础上，构建面向服务 的计算教育体系，以提高我国计算机专业人才培养的质量。 参考文献： [1]吉根林，高等师范院校的计算机教育创新[J]，计算机教育，2010,21(1):1-1. [2]Peter J．Denning,Douglas E.Comer,David Gries,Michael C．Mulder,A1len Tucker,A.Joe Turner，and Paul R．Young Computing as a discipline, Communication on ACM,1989,32(1):9-23. [3]李国杰.信息科学技术的长期发展趋势和我国的战国的战略取向.中国科学,2010,40:128-138. [4]王杨，许勇，严远亭等，高师院校非师范计算机专业人才培养新途径[J]，计算机教育,2010,8:4-10. [5]赵致琢，关于计算机科学与技术认知问题的研究简报，计算机研究与发展，2001，38(1):1-15 [6]Wendy Murphy. Introduction to Service Science, Management and Engineering (SSME) Course Overview[EB/OL].[2010-03-08]. [7]董东，孙兆豪，王志巍等，“信息服务工程”专业方向的课程设置研究[J]，计算机教育，2010,21(10)：7-12 作者联系方式： 通讯作者：王杨电话：187********，025-******** 安徽师范大学数学计算机学院邮编241000 Email：wycap@ustc.edu.cn 温馨推荐 您可前往百度文库小程序 享受更优阅读体验 不去了 立即体验