人工智能毕业设计方向大全11篇

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本论文为6腿机器人控制系统研究与设计，采用了1种分层控制系统结构，采用1点对多点的串行通信模式。论文对单关节控制器的数学模型进行了简单研究并采用PID控制算法对关节的位置控制进行控制。完成了基本的硬件设计，包括主从控制器的设计，主从通讯设计，延时及驱动电路的设计，传感器及其信号处理的设计。在软件设计方面，给出了主从通讯，步态算法的软件实现程序框图。

关键词：6腿机器人、Motorola MCU、PID控制、主从通讯、编码器、步态

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

机器人学是迅速发展的交叉性学科，但世界各国对机器人的定义各不相同，联合国标准化组织采纳美国机器人协会给“机器人”下的定义:“1种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、0件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的动作的专门系统”。

机器人技术成为高科技应用领域中的重要组成部分。可以预言，机器人技术具有广阔的发展前景，它正向着具有行走能力、对环境的自主性强、具有多种感觉能力的智能机器人的方向发展。机器人技术的进展与其在各个领域的广泛应用，引起了各国专家、学者的普遍关注。许多技术先进国家均把机器人技术的开发、研究列入国家高科技发展计划，进行大力研究。机器人学作为1门边缘学科，成为当前高科技发展的前沿学科，它与高等动力学、材料科学、近代电子学、计算机科学、自动控制理论与系统、传感技术、人工智能、仿生学、系统工程等学科关系密切，相互渗透，共同发展。机器人的要害是自动控制，是计算机与人工智能的结合，它解决CAD, CAM, CAE等1系列问题。机器人先进程度和功能的强弱，通常直接受到其控制技术的影响。由于机器人动力学模型具有变参数强耦合、高度非线性的特点，机器人控制要求精度高与速度快;并具有通用性、柔软性与灵活性，它在很大程度上依赖于机构运动学和动力学分析、感知能力与伺服技术。现代控制理论的发展、高级控制策略的探求，新1代计算机的出现与人工智能开发将给机器人技术带来新的生机。

机器人学是迅速发展的交叉性学科，但世界各国对机器人的定义各不相同，联合国标准化组织采纳美国机器人协会给“机器人”下的定义:“1种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、0件、工具的操作机:或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的动作的专门系统”。

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关键词：独立学院；课程教学模式改革；计算机网络

中图分类号：G642

文献标识码：B

1“计算机网络”课程教学模式改革的目的和要求

近几年计算机网络人才岗位需求调查显示，网络工程师已经成为当前最紧缺的人才之一，计算机网络工程师被誉为新黄金职业，薪水起点高，随着工作经历的丰富而节节攀升。

但同时，大学应届本科毕业生却在就业市场上不受欢迎，普遍需要在企业工作1～2年后才能进入工作状态，所以企业招聘员工时纷纷将“必须具备实践经验”作为基本条件，从而也提高了毕业生的就业门槛。改革课程的教学模式，适应学生就业市场的需求已成为迫在眉睫的主要问题。

为了培养具有实践经验、专业技能的实用化计算机人才，我系决定开展计算机网络设计实训教学，目前已开始进行的实训对象为计算机系04级学生。目前已基本完成第一个批次100名学生的网络工程设计实训工作。

本次实训以城市学院北郊新校区计算机网络工程为实训模拟项目，以校园网的网络设计和实际应用为中心，以规范化招投标流程和正规招投标文件的技术要求为模拟场景指导，项目经理由有实际经验的任课教师担当，学生每5人分为一个项目小组，并推举一名项目组长，按各自的兴趣选取不同的项目方向，使用角色模拟的方式开展整个实训项目。本次实训的目的是：

(1) 理论和实践结合，理论教学穿插在项目实践过程中，强化学生对知识的理解，培养学生知识的应用能力和实际动手能力。

(2) 让学生了解和遵循规范化的工程设计流程，掌握一般计算机网络系统设计和系统集成的方法，学习和理解规范化设计的意义，树立网络设计过程中的工程化思想。

(3) 通过模拟企业实际工作场景和工作流程，亲身体验企业网络工程师岗位的职责要求、技能要求，培养学生的工作能力和职业责任感。

(4) 让学生参与实际设计项目的训练，使学生积累真实的项目经验，熟悉项目设计过程中的规范、技术、流程、团队协作、沟通等，培养学生从事网络工程师岗位所需要的职业技能和素质。

(5) 通过理论教学和项目实践，让学生了解计算机网络设计的概念，理解工程设计的意义，学习网络设计的一般方法。

(6) 通过实践项目的工作，掌握实际客户需求调查、总体技术方案设计、信息流量和信息点分布详细设计、设备选型、综合布线、项目预算与工程报价方法。

(7) 熟悉网络工程从招投标文件准备、标书格式书写、技术解决方案设计、项目工程实施方案、投标演示报告、标书评估等完整的实际工作流程；熟悉根据规范化模版要求编写和提交文档；

学习计算机网络工程项目开发过程中的招投标策略及流程，设计团队管理，掌握基本的工程软件设计工具；了解常用的信息查询工具与资料收集方法。

在实训中严格按企业化模式进行管理，学生作为模拟企业的员工，必须完成以下要求：

(1) 遵守实习规章制度和实习时间，接受指导教师的工作安排和指导，根据工作任务安排按时提交阶段工作成果，必要时由项目组长组织加班。不能按时完成的要提交解释报告。

(2) 小组每阶段提交工作计划和上阶段工作计划执行情况，项目组长直接对指导教师负责，每小组成员每阶段提交个人工作计划和上阶段工作执行情况，成员对所在项目组组长负责。

(3) 学员有问题先在小组内讨论解决，不能解决的由项目组长向指导教师请示，由指导教师处理和解答。

(4) 认真记录理论教学内容，并记录每天所经历的问题及处理过程。每天完成个人总结。

(5) 学员在实习过程中注意安全，遵守纪律，不得随意外出和缺勤。要接受指导教师、辅导老师、实习管理老师、网管老师的管理。

2实习的内容、方式和时间

(1) 实习方式

学员被划分为几个小组，每组推举一名项目组长，在指导教师的指导下，按照网络设计工作流程，综合运用课程教学中所学到的计算机网络技术和设计方法等知识，分阶段完成设计任务。

根据文档模板撰写网络设计文档，包括项目立项报告、全套招标文件、全套投标文件(包括概要设计、草图、设备清单、信息点统计表、技术方案详细设计与技术方案图纸、设备报价清单、投标技术方案、投标评审会演示PPT文档等文档)，并最后参加模拟投标会议和方案优选汇报会。

(2) 实习内容

本次实训共分为六个阶段，分别为准备阶段、编制计划和学习阶段、总体设计阶段、详细设计阶段、形成文档阶段、评估和总结阶段。

l 准备阶段(需要1天)：为学员讲授网络设计的基本知识，介绍实训项目的基本情况，学员分组，开始熟悉项目。

l 编制计划和学习阶段(需要2天)：学员分组撰写设计计划，明确人员任务划分情况，准备工程数据等。

l 总体设计阶段(需要3天)：学员灵活运用课程中所学习的各种网络设计方法，为不同的设计目标进行总体设计。

l 详细设计阶段(需要5天)：分模块进行详细设计。

l 形成文档阶段(需要2天)：学员分组整理设计文档，形成技术方案和正式招投标文件。

l 评估和总结阶段(需要2天)：学员总结和讨论，指导老师参与，举行模拟投标会议和方案优选汇报会，进行实训总结，使得学员切实获得网络设计工作的经验。

(3) 实训任务

见下表。

3计算机网络辅助教学系统的研究方法与措施

在本次教学改革中使用了“计算机网络”辅助教学系统和实训文本资料数据库主要包括：

(1) 实训计划

(2) 招投标概念

(3) 招标文件范本

(4) 投标文件范本(工程实例方案)

(5) 技术方案数据库

(6) 设备产品数据库

(7) 工程预算范本

(8)PPT演示文档数据库

(9) 日报-周报范本

在技术应用上采取的技术结构是：

(1) 使用Web数据库、中间件和网站设计工具等构造三层架构的网络应用系统。

(2) 使用先进的搜索引擎和信息获取技术取得大量实训与毕业设计所需要的基础资料。

(3) 使用人工智能海量信息分析及提取技术进行个性化搜索及计算机辅助设计。

(4) 在网络化的基础上提供人工智能实训与毕业设计工具和个性化智能数据库查询。

4教学效果及学生培养的相关收获

已参加实训的二个班级100多名同学共组成18个团队小组，分别模拟了18个公司，参与了城市学院校园局域网方案、校园无线局域网、校园网通信平台、行政楼网络集成、图书馆管理系统、办公自动化网络、数字校园智能监控网络、内网安全解决方案、学院数据中心、大学视讯系统等项目的计算机网络工程设计。所有团队均按预定教学计划在规定时间内完成了所有项目报告，并最后参加模拟投标会议和方案优选汇报会。

通过研究，我们认为学生在如下几方面受益：

(1) 学生可以在学院内完成高水平的项目实训和毕业设计。

(2) 学生可了解和亲手实践国际最新的计算机网络技术和产品知识。

(3) 学生可在建成的辅助教学系统平台上完成全部系统设计，为考取国际认可的思科网络工程师认证打下坚实基础，促进学生就业。

5实训与毕业设计辅助教学系统的意义

(1) 计算机网络课程是计算机专业、信息管理专业、电信专业的骨干专业课程，建设实训与毕业设计辅助教学系统对促进教学和学科建设有重要意义。

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中图分类号：G642　文献标识码：A

1　专业建设基本思路和目标

根据“教育要面向世界、面向未来、面向现代化”的总体要求，我校本专业定位为培养“设计与创新型”人才。按照“全面培养、强化基础、因材施教、增强活力”的方针，我们力争使学生通过四年的大学学习，系统地掌握智能科学的基础理论、基础知识和基本技能与方法，受到良好的科学思维、科学实验和初步科学研究的训练，具有分析问题、解决问题以及知识自我更新和不断创新的能力，以适应智能科学与技术的飞速发展。在个人素质方面，我们努力使学生具有全面的文化素质、良好的知识结构和较强的适应新环境、新群体的能力，并具有良好的语言和计算机运用能力。

2　专业人才培养模式

“智能科学与技术”作为新型专业，其本身具有发展非常迅速、技术并没有完全定型且各有特色的特点。

我校“智能科学与技术”专业从2008年开始招生，专业的人才培养模式定位在“设计与创新型”。

“设计与创新型”人才模式的特色在于“创新”。“创新”可分为科学创新和技术创新。科学创新是一类认识未知的创新，强调的是“创”，创造的原始性、首创性；技术创新是一类设计型的创新，强调的是“新”，是在市场经济条件下，提高生产力、发展经济的创新。

“设计与创新型”人才模式的立足点在“设计”。通过4年的培养，要使一个合格的本科生具备工程设计的基本知识、基本理论和基本技能。对于信息学科，就是要掌握软件、硬件及系统，能从事工程设计的基本知识、基本理论和基本技能，具备开发软件、硬件及系统的产品，有初步商品概念的基本素质和能力。 毕业生可在高新技术产业部门、国防尖端科技部门、大型科学工程、交叉学科研究部门、大公司的研发机构以及高等学校从事智能科学技术领域的科研、开发、管理或教学工作，成为掌握智能信息技术发展趋势和前沿的专门科学技术人才，并可继续攻读“智能科学与技术”以及相关技术学科、交叉学科的硕士和博士学位，成为“智能工程师”和“智能科学家”。

3　专业培养方案和教学计划

(1)实行学分制

总原则：两阶段模式。

第一年：完全刚性(大理、大文统一)。

第二年：通识+专业教育共存(学科通识平台B1、B2组课程+部分专业核心课程)。

第三、四年：专业教育(专业核心课及专业限选、任选课1。

(2)专业核心课设置

除在学科通识阶段已开设的数值计算与最优化、离散数学、数字电路与逻辑设计、计算机组成与结构、数据结构、数据库原理等课程，在专业教育阶段设置如下专业核心课程：

高等程序设计(3，5学分)

操作系统原理(4学分)

人工智能基础(4学分)

算法设计与分析(3学分)

计算机图形图像基础(3学分)

(3)专业课程组设置

专业限选课和专业任选课我们实行课程组，学生完全根据个人兴趣进行选择：

①专业限选课(分三个课程组，学生任选1组修读，每组6学分)

课程组l：随机过程，智能优化与控制原理；

课程组2：脑与认知科学，智能信息处理；

课程组3：模糊数学原理及应用，模式识别基础。

②专业任选课(6学分(按课程组选)+6学分(任选))

在以下课程组里任选1组

课程组1：机器学习导论，机器人学；

课程组2：计算机网络原理，Web程序设计；

课程组3：计算机视觉基础，

OpenGL程序设计。

在以下课程中任选2门

Linux／UNIX操作系统、Java程序设计、软件设计模式、计算机动画技术、程序设计、自动控制原理。

(4)课外培养

①文化素质教育：采用多种形式进行人文教育，让学生学会做人、学会学习、学会生活，学会工作，如：邀请知名学者工程院院士杨叔子、孙家广等来我院进行素质教育讲座，组织学生积极开展“帮困助学”、“三下乡”、“青年志愿者”献爱心等活动。

②鼓励学生积极参与各学科竞赛、SIT项目和创新综合实验。

③让学生参与方向实验室的科研工作，拓广知识面，提高科研能力。

4　教学改革和教学建设状况

4.1　教学改革

强调计算机硬件、软件及应用技术三方面的融合，突出“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养目标，组织专业教师认真总结多年来的办学经验，深入开展教学研究，提出一系列合理的教改方案。

(1)全面调整专业培养计划

按照“争创优秀，体现特色”的指导思想，我院将本专业培养计划与国内高水平院校看齐，并与国际接轨。参照ACM／1EEE-CS的《计算机教学计划199I》和中国计算机学会教育委员会、全国高等学校计算机教育研究会联合制订的《计算机学科教学计划1993~，从计算机科学与技术一级学科的知识组织结构出发，结合我院的实际情况，我们制定了有利于学科基本理论、基本知识和基本技能与方法系统性、完整性的掌握与训练，有利于设计与创新型人才培养的教学计划。

(2)实行课程责任制

课程责任制是学院教学改革的一项重要措施，2000年底开始实施，其核心是将全院的教学任务分解为以课程为基本单元。

严格规范主要学位课程。对主讲教师、助教、教材、教学内容、教学过程、考核方式等各个环节严格把关。每门课程设主讲、助教、教学助理三种职位，明确职责，各负其责。将全院教学任务按课程特色分解组合，主讲教师的教学任务与自身科研方向结合。为教师工作提供尽可能好的环境，这样既有助于教学(如答疑、辅导、指导实验)，又有助于学术交流及科研的开展。

经过长时间的探索，我院形成了现在的《课程责任制实施方案》，并与学校“岗位津贴制度”有机结合，实现了责、权、利的统一。

(3)全面实行课程信息化(教案网页化)

本院的信息化工作从99年初启动，由院自筹资金自主开发《电子化教学支持系统――网上学苑》(获2001年度校新世纪教育立项、2002年度校教学成果奖)，目前已投入使用多年，效果良好。学院出资鼓励教师制作电子教案(已有50多门次受到学院资助)，要求所有课程的基本材料上网，实现网上查阅电子教案、网上答疑辅导、网上批阅作业，目前课堂教学多媒体化率已达到100％。

(4)构建新的实验体系

我院提出了“课程实验――实验课程――工程设计训练――毕业设计”的新型特色实验体系。

明确“课程实验”和“实验课程”的内涵与目标，要求所有核心课程必有此环节。

“课程实验”由理论课教师负责，主要利用计算机仿真平台和工具验证课堂所学，旨在加深对理论知识的理解。

“实验课程”则是利用物理实验设备进行综合实验，是单独的实验课程，由实验室教师负责，往往是几门理论课程的综合训练。

“工程设计训练”集中执行3周，在本院的工程中心进行，安排在第7学期。学生被分成若干小组，每个小组要求完成一个综合设计任务，此部分也是毕业设计的预研。 “毕业设计”安排在第8学期，是对学生本科阶段学习的综合检验，也是走上工作岗位前的实战训练。

这样可不断强化学生的动手能力，形成以技能训练、创新设计为主要目标的新型链条式实践环节培养模式。

4.2教学建设

(1)师资队伍建设

我院不断提高教师队伍素质，积极引进高素质人才，采取各种措施培养提高现有教师教学水平和学术能力，如：鼓励中青年教师攻读博士、硕士学位，参加外语培训等。

信息与智能技术系目前有26名专职教师，全部有硕士及以上学历，其中教授6名，副教授10名，博士学位获得者15人，其余全部为在读博士。目前已初步建立起了一支老中青相结合，知识结构、学历结构、职称结构相对合理的教师队伍。

(2)实验室建设

实验室建设的指导思想是：

①一个目标：培养具有创新与设计基本能力的高素质人才，创建科学创新与技术创新的基本环境。

②二类体系：面向基本教学的技术与专业的基础性实验体系；面向创新与设计能力培养的研究型实验体系。

③三个层次：验证型；技能型；创新与设计型。

近年来，学校及学院对本专业实验室的建设加大了资金投入力度，共投入经费800余万元，相继建立与改造了DIY实验室及软件、硬件实验室，建立了可信系统与网络、网络计算与工程、分布式与虚拟技术、图形与图像处理等多个方向实验室与大学生创新基地，添置了相应的实验与测试仪器，充分满足了本专业师生学习、实验及开展科研活动的需求。针对智能科学与技术专业，我们将以机器人为平台构建智能系统实验室。

(3)实验室全面实行开放式管理

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中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)16-31163-01

Discussion on the Practical Link Curricular System of Information and Calculation Science in Our University

REN Min-hong, GUO Tian-yin

(Department of Computer Science & Technology,Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003, China)

Abstract:Based on the actual situation of the university,the practical link curricular system of information and calculation science is presented under the principle of combining theory and practice. It conforms with professional specification and our university location and plays a very important role in educating application specialized talented person.

Key words:information and calculation science; practical link; curricular system

1 引言

信息与计算科学专业是1998年国家教育部进行专业改革与调整后增设的新型复合型专业，它由信息科学、计算科学、运筹与控制科学等交叉渗透形成。由于发展时间短，该专业暴露出许多问题，诸如专业定位不明确、课程体系紊乱、实践教学环节不完善等。特别是实践教学环节，哪些课程应该开出实验？开出什么样的实验？应该设立哪些课程设计？设计什么？认识实习应该到什么样的单位实习？生产实习应该到什么样的单位实习？实习什么？这些问题所有开设此专业的院校都在探索实践中。

2 我院信息与计算科学专业实际情况

我院是依托计算机科学与技术系开办此专业的，有着浓厚的工科氛围。在专业建设中充分发挥计算机科学与技术专业的教师资源和实验资源，确定了既符合《信息与计算科学专业教学规范》，又符合我院实际情况的两个专业方向：图形图像处理和信息管理与信息处理。

本专业属理科类专业，总学时2800学时，培养计划中公共课（含两课、基础课、面向学科大类开设的课）必修占49.35%，选修占5%；学科基础课必修占27.85%，选修占4.86%；专业方向课必修占9.29%，选修占3.64%。

3 实践环节课程体系

我院属于二类本科院校，办学定位是扎根秦巴，服务基层。实践环节特别重要，为培养学生动手能力提供了保证。实践环节课程体系的好坏直接关系着“培养应用型人才”目标的实现。信息与计算科学专业的实践环节由课内实验、课程设计、实习和毕业设计等环节构成。

3.1 课内实验

3.1.1 数学类实验

数学类课程有：数学分析、高等代数、空间解析几何、常微分方程、离散数学、复变函数与积分变换、数值分析、运筹学、数据分析。概率论与数理统计开设10学时实验，数值分析开设8学时实验，运筹学开设14学时实验，数据分析开设14学时实验。总计46学时实验，占数学类课程总学时的5.91%。其目的一是通过实验课，掌握常用的数学软件（如Matlab、SAS等）的使用，加深对相关数学概念的理解；二是训练学生用数学工具解决实际问题的能力；三是以相应的数学问题为背景，要求学生自己编写程序，训练学生的算法设计与编程能力。

3.1.2 计算机类实验

计算机类公共课程和学科基础课程有：信息技术基础、C语言程序设计、面向对象的程序设计（VC++）、网站建设与网页设计、数据结构与算法、数据库原理与应用、软件工程、微型计算机原理、网络数据库编程技术、计算机网络原理、编译原理、操作系统。信息技术基础开设40学时实验，C语言程序设计开设20学时实验，面向对象的程序设计（VC++）开设20学时实验，网站建设与网页设计开设24学时实验，数据结构与算法开设24学时实验，数据库原理与应用开设20学时实验, 软件工程开设6学时实验, 微型计算机原理开设20学时实验, 网络数据库编程技术开设28学时实验, 计算机网络原理开设10学时实验，编译原理开设6学时实验, 操作系统开设6学时实验。总计204学时实验，占计算机类公共课程和学科基础课程总学时的35.05%。该类课程实验使学生加深理解计算机类基础课程的基本概念，打好软件设计和开发的基础。

图形图像处理方向课有：信息论与编码、计算智能、数字图像技术、计算机动画设计技术、计算机图形学、静态图像处理工具、数据压缩与存储、OpenGL编程技术、计算机辅助设计技术。信息论与编码开设6学时实验，计算智能开设10学时实验，数字图像技术开设10学时实验，计算机动画设计技术开设20学时实验，计算机图形学开设10学时实验，静态图像处理工具开设10学时实验，数据压缩与存储开设10学时实验，OpenGL编程技术开设10学时实验，计算机辅助设计技术开设10学时实验。总计96学时实验，占图形图像处理方向课总学时的24.24%。该类课程实验培养学生图形图像处理能力。

信息管理与信息处理方向课有：信息论与编码、人工智能、信息系统开发工具、信息系统分析与设计、算法设计与分析、信息系统案例分析、ERP技术、信息管理学基础、信息安全与密码、数据挖掘。信息论与编码开设6学时实验，人工智能开设10学时实验，信息系统开发工具开设20学时实验，信息系统分析与设计开设10学时实验，算法设计与分析开设10学时实验，信息系统案例分析开设10学时实验，ERP技术开设20学时实验，信息管理学基础开设4学时实验，信息安全与密码开设4学时实验，数据挖掘开设4学时实验，总计98学时实验，占图形图像处理方向课总学时的22.48%。该类课程实验培养开发和使用管理信息系统的能力。

3.2 课程设计

课程设计有：数据库开发与设计课程设计、数据分析课程设计、图形图像处理课程设计、信息系统分析与设计课程设计。

数据库开发与设计课程设计进行2周，主要训练学生的数据库设计和开发能力。数据分析课程设计进行2周，主要训练学生数据分析能力和SAS软件的使用能力。图形图像处理课程设计针对图形图像处理方向开设，进行2周，主要训练学生的图形图像处理综合能力。信息系统的分析与设计课程设计针对信息管理与信息处理方向开设，进行2周，主要训练学生的开发和使用管理信息系统的综合能力。

3.3 实习

实习有：认识实习、生产实习。认识实习是对专业知识的认知实习，可选择大中型企业和科研机构作为实习单位，因为大中型企业的信息管理化程度较高，在科研机构可以让学生感受到科学计算的应用和计算机在科学计算中的应用。生产实习是专业实习，也可选择大中型企业和科研机构作为实习单位。在实习中让学生了解企业信息管理系统的运作模式和科学计算的应用。

3.4 其它实践环节

其它实践环节有：军训、计算机技能训练、公益劳动、科研实践、就业实践和毕业设计。

军训是我院各专业都开设的实践环节，一般由学生处负责实施，在第一学期新生报到后进行，进行2周，主要训练学生的军事技能，锻炼学生“不怕苦、不怕累”的精神和毅力。计算机技能训练在第一学期进行，进行1周，主要训练学生的常用软件的使用能力。公益劳动在第二学期第1周进行，可安排一些工农业生产劳动和各种服务性劳动，如植树造林，打扫卫生，帮助烈军属和残疾人等，主要锻炼学生热爱劳动、关心他人的观念。科研实践在第五学期进行，进行2周，主要锻炼学生的科研能力。就业实践在第六学期暑假进行，让学生在暑假里参加人才招聘会，在招聘单位参加专业实习。目的是让学生熟悉招聘环节，锻炼招聘时随机应变的能力。就业实践结束后学生应提交就业实践报告。毕业设计是本科阶段最后一个实践环节，也是比较重要的实践环节，在第八学期进行，进行14周。通过毕业设计，培养学生综合运用所学基础课和专业课的基本理论、基础知识和基本技能，来分析和解决信息和科学计算方面技术问题的能力。巩固、扩大和深化学生在各门课程和各个实践性环节中所学的知识和技能。使学生受到各个方面的综合训练。毕业设计题目一般由指导教师自定，学生根据自己的实际情况选题。

4 试点

文中提出的信息与计算科学专业实践环节课程体系，在我院2003级和2004级中进行了试点，获得了良好的效果。我院信息与计算科学专业从2002年开始招生，2002级采用信息与计算科学专业第一版培养计划，理论多，实践少，也没有专业方向，学生反映实践少，动手能力差，遇到实际问题无从下手，没有专业方向，没有针对性。2003级和2004级采用信息与计算科学专业第二版培养计划，采用文中提出的实践环节课程体系，学生反映较好，普遍认为动手能力得到提高，专业方向明确。

5 结束语

我院的信息与计算科学专业依托计算机科学与技术系开办，工科氛围浓厚，文中提出的信息与计算科学专业实践环节课程体系体现了这一点，也体现了我院的办学定位。当然，该课程体系也存在一些问题和不足，这将在以后的运行中逐步完善。

参考文献：

[1]李林, 曹晓东，等. 一般工科院校信息与计算科学专业建设中的几个问题[J]. 理工高教研究, 2003,22(4):127-128.

[2]郭天印, 任民宏. 关于制定信息与计算科学专业人才培养模式的思考与体会[J]. 大学时代, 2006,(3):103-105.

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近年来，嵌入式技术在工业控制、通信设备、医疗仪器及航空航天等领域中的应用越来越广泛，新兴的物联网技术、智能家居等都以嵌入式系统为基础，在这样的背景下，市场对嵌入式人才的需求越来越重视。但就目前来看，当前高校计算机专业关于嵌入式技术方面的教学还存在一定问题，往往过于注重软件方面的程序开发，忽略了硬件嵌入式技术的研究和教学。

在这样的背景下，本文以CDIO功课教学模式为基础，探讨了计算机硬件嵌入式技术的发展方向和人才培养内容与方法，旨在为相关研究与实践提供参考。

一、CDIO模式概述

CDIO模式属于一种工程教育模式，是国家工程教育改革的一项突破性成果，由麻省理工学院等四所大学组成的研究团队历时四年研究获得。CDIO模式代表构思、设计、实现及运作四个过程，以产品整个生命周期为载体，让学生对产品研发到产品运行各个阶段进行学习，实践性较强。

CDIO理念继承了欧美先进工程教育改革观念，创新性的提出了可操作性的教学标准，对于提升功课教学质量有着重要的意义，代表了当代工程教育的发展方向和趋势[1]。

就我国来看，工科教育体系需要积极培养出与世界接轨的工程师，但我国工科教育实践还存在着诸多问题，过于注重理论和轻视实践，过于注重学习而忽略创新，在这样的背景下，应当积极学习并应用CDIO工程教育模式。

二、基于CDIO理念分析计算机硬件课程存在的问题

CDIO的核心为构思、设计、实现及运作，强调实践性和创新性，基于这一理念，分析我国计算机课程中存在的主要问题。

2.1缺乏设计能力培养

近年来计算机技术发展较快，应用越来越广泛，使得计算机系统复杂度提升，传统软硬件相隔离的设计方式已经难以满足现代计算机系统要求。计算机系统平台搭建、软硬件协同设计等成为主流设计思想，但当前计算机硬件技术相关课程缺乏对学生这种先进设计能力的有效培养。

2.2缺乏可编程芯片设计能力培养

我国工科高校开设计算机硬件课程很少涉及到关于芯片编程的实验课程，仅有的实验安排在大肆，但受到教育体制的影响，许多学生毕业设计不涉及到芯片编程就不会认真学习，这就大大弱化了对学生可编程芯片设计能力的培养。

2.3缺乏创新能力培养

收到实验条件等因素的影响，现有计算机硬件实验大多针对的是纯硬件逻辑，缺乏横向功能拓展和纵向功能延伸，给予学生的创新空间较少，学生在现有条件下难以完成综合性和创新性的设计。

三、嵌入式技g发展现状

嵌入式系统是一种专用的计算机系统，其以计算机技术为基础，以具体应用为核心，软硬件可进行裁剪来满足应用系统的相关要求，例如功能要求、稳定性要求、功耗要求、成本要求及体积大小要求等[2]。嵌入式系统的应用能够实现计算机技术、电子技术与各行各业应用的有效结合，其应用前景广泛。

嵌入式技术的快速发展和应用使得计算机分类模式发生了改变，从传统的按体积进行分来变化为通用型和嵌入型两类，涉及到的领域十分广泛，例如医疗领域、航天航空领域、军事领域、工业控制领域及金融领域中都能够看到嵌入式系统的身影。嵌入式系统中软硬件结合，要想从事此项工作，需要具备较高的计算机技能水平，具体来说如下：

一方面，是电子工程、通信工程等硬件专业方面的人才，这些人才以硬件设计和开发为主，开发硬件驱动程序，对硬件原理掌握较为清楚，但这些人才对复杂的软件系统往往能力较差，例如复杂应用软件、嵌入式操作系统的程序设计等。

另一方面，是偏软件专业的人才，这些人才在软件开发和嵌入式系统开发上造诣较高，且如果软件方面人才掌握了相关硬件原理，完全可以自主开发硬件驱动程序，硬件设计完成后则需要依赖于软件实现系统功能。但就目前来看，许多企业将硬件设计部分外包，硬件设计能力较弱，对硬件有所忽视，这就造成市场上对硬件嵌入式技术方面的人才短缺。

四、基于CDIO模式计算机硬件嵌入式技术发展方向

4.1无线网络技术

近年来，移动设备发展快速，无线网络也随之发展起来，人们对无线网的需求也越来越大，而软件系统是否能够支持无线网络也成为了嵌入式系统发展的关键所在[3]。因此，在今后的一段时期内，无线网络应用将成为嵌入式技术的重要发展方向，就目前来看，WIFI、蓝牙技术及无线传输技术等的应用越来越成熟，但需要注意的是，这些技术有着一定的局限性，其传输距离大多较近，这就需要在未来研发的过程中着重解决远距离传输的问题，例如3G协议栈的开发等。

4.2网络互连技术

在嵌入式系统不断发展和应用的背景下，各种互联网接口受到关注，传统的单片机难以满足对互联网接口的要求，从而催生了各种新型的嵌入式系统，例如微型处理器，从互联网接口方面来看，嵌入式处理器能够支持TCP/IP、USB、CAN、IEE1394等多种通信接口，一些先进的嵌入式处理器甚至能够同时支持几种接口，但同时也需要一些硬件驱动程序，只有这样才能够实现轻松上网，打破众多用户上网的时空限制。

4.3人工智能技术

归根结底，嵌入式技术的应用就是满足人类相关的应用服务，人工智能化的发展和使用则能够提升嵌入式技术的服务水平，将人工智能技术与嵌入式系统或产品相结合，实现人机交互，扩展嵌入式系统的服务应用范围。就目前来看，人工智能技术与嵌入式系统的结合在医疗卫生领域应用较为成熟，能够降低手术病人受到的伤害[4]。

而随着技术的发展和社会的进步，人工智能技术的应用范围将会得到进一步拓展，例如自动控压装置、自动控温装置等智能化仪表的应用越来越多，这都会促进人工智能技术的进一步发展。

五、基于CDIO模式的计算机硬件嵌入式技术人才培养

计算机硬件嵌入式技术课程的学习是一个系统性、长期性的过程，需要循序渐进，不仅涉及到原油的硬件课程，还涉及到后续嵌入式技术理论知识和嵌入式设计开发等。本文结合CDIO工程教育模式和理念，探讨计算机硬件嵌入式技术的人才培养方向和方法，具体来说如下。

5.1学习嵌入式系统基本知识

CDIO工程教育模式强调对构思、设计、实现及运作等产品整个生命周期的研究和学习，而对于嵌入式系统来说，其构思、设计、实现及运作都离不开嵌入式系统的基本知识，因此，在计算机硬件嵌入式技术人才培养过程中，嵌入式基本知识的学校至关重要。

嵌入式系统大体可以分为三类，其一为传统的实时多任务系统，即RTOS系统，主要包括Vxworks操作系统、Tornado开发平台等；其二为嵌入式Linux操作系统，其不仅可以作为服务器的操作系统，在嵌入式领域也有着良好的应用前景，系统免费，支持的软件众多，这会大大降低嵌入式产品的开发成本；其三为Windows CE嵌入式操作系统，如Microsoft等，其进入嵌入式市场前景良好，Windows CE嵌入式操作系统虽然于近几年才被研发出来，但却能够迅速抢占市场，尤其对于智能手机、显示仪表等对界面要求较高，Windows CE嵌入式操作系统的应用有着良好的效果。通过对嵌入式系统这些基础知识的学习，能够让学生全面掌握嵌入式软件整体开发环境情况和开发平台，形成对系统开发理性、直观的认识[5]。

5.2 ARM技术及嵌入式微处理器

当前嵌入式处理器种类较多，例如ARM处理器、MIPS处理器及PowerPC处理器等，其中应用最为广泛的处理器当属ARM，ARM有着四个通用处理器系列，不同系列能够提供的性能有所差异，但基本覆盖了大多应用领域，有效满足了不同应用领域的应用需求。以SecurCore系列为例，其专门应用于对安全等级要求较高的场合。因此，应当让学生积极学习ARM技术及相关嵌入式微处理器结构，为后续产品设计研发实践奠定基础。

5.3指令系统与硬件电路设计

一般来说，ARM微处理器有两种工作状态，且其能够在两种工作状态之间随时切换，第一种工作状态为ARM状态，在这种工作状态下，处理器执行的ARM指令为32位字对齐指令[6]；第二种工作状态为Thumb状态，在这种工作状态下，处理器执行的是Thumb指令，属于16位半字对齐指令。两种状态下指令有着一定的关系，即Thumb指令集合为ARM指令集合的功能子集，但相较于等价ARM代码来说，其能够有效节省存储空间，节省比例能够达到30%-40%之间。

对于嵌入式技术来说，其软硬件可以裁剪，因此应当做好硬件电路设计工作，通过有效的硬件电路设计来获取最优硬件组合，提升嵌入式系统的硬件性能。

除了上述提到的说那个方面之外，数字电路、数据结构算法及汇编语言和编程语言等也较为重要，需要在计算机硬件嵌入式技术人才培养中有所侧重。

六、结论

综上所述，在计算机领域，嵌入式系统的应用越来越广泛，计算机硬件嵌入式技术越来越受到关注，计算机嵌入式技术人才的培养应当以CDIO模式为指导，以市场需求为导向，以嵌入式技术发展趋势为依据，合理选择教学内容，培养先进的计算机硬件嵌入式技术人才。

参 考 文 献

[1]苏英.基于CDIO的微机原理与接口技术教学研究[J].中国管理信息化，2016（10）：218-219.

[2]杨伟力 李伟民 杨盛毅.基于CDIO理念的嵌入式系统课程改革实践[J].科教导刊（上旬刊），2016（06）：56-57.

[3]徐武雄.基于CDIO的地方高校嵌入式系统仿真实验室建设研究[J].中国电力教育，2012（19）：98-99.

篇（6）

据统计,2005年中国IT人才的缺口为42.5万人,今后每年也至少会有20万人的缺口,而目前计算机及软件专业学生的就业压力逐年加大。一方面,社会需要大量的计算机人才,另一方面,计算机及软件专业毕业生数量大,难以找到合适的工作,形成了巨大反差。什么原因?“中国软件人才生存状况”调查发现,教育体制的落后导致了软件专业毕业生缺乏实际编程能力,无法适应企业的实际需要。地方性本科院校培养的学生中,有90%以上是面对企业的软件从业人员,因此我们在教学改革过程中必须非常重视社会需求,并将其反映到教学改革规划中。立足于培养适应21世纪科技、经济和社会发展需要,具有良好的整体素质的高级专门人才,是我们面临的重大课题。

1计算机本科应用型人才培养的指导思想

在高等教育大众化的今天,地方本科院校的生源情况、学生质量、教育教学优势、学生就业领域和社会需求,决定了地方本科院校必须走应用型人才培养之路。就计算机专业而论,社会需要不同类型的计算机人才,这是共识[1]。

因此,设计计算机本科应用人才培养模式,既要吸收国际先进的课程体系(如CC2001、SE2004、IS2002、CE2004、IT2006)经验,又要考虑高等教育大众化的大背景、地方本科院校的实际情况及社会需求。地方本科院校不应盲目追求培养研究/学术型人才,而应该将重点放在培养工程/系统开发型和技术/应用型人才上,在工程性及应用性方面办出特色。

2计算机本科应用型人才培养目标

计算机科学与技术可分为三个基本学科形态(理论、抽象和设计)[2]。计算机本科应用型人才培养目标应该是理论够用和适用、有一定的系统级认识能力和抽象能力、具备很强的设计能力和工程实践能力。

2.1知识要求

知识是能力和素质表现的基础。计算机应用型人才培养不仅应强调应用能力,而且应强调基础知识体系。基础知识体系包括离散结构、模拟电路和数字电路、程序设计基础、算法与复杂性(数据结构)、计算机组织与体系结构、操作系统、计算机网络技术、程序设计语言(面向对象技术)、数据库系统原理、图形学和可视化计算(计算机图形学)、智能系统(人工智能)等。在上述知识的基础上,再培养学生强化某个专业方向(如软件工程方向、信息系统方向及信息技术方向)应用性知识的构建。

2.2能力要求

(1) 系统级的认识能力。系统级的认识能力是综合知识掌握能力的体现,学生要既能理解系统各层次的细节,又能站在系统总体的角度,从宏观上认识系统。这种理解必须超越各组成部分的实现细节,认识到计算机的软件系统、硬件系统、网络系统的结构以及它们的建立和分析过程。

(2) 抽象(模型化)能力。主要为数据采集方法和假设的形式说明、模型的构造与预测、实验分析和结果分析。

(3) 设计能力。主要为需求说明、规格说明、设计和实现方法、测试和分析,用来开发求解给定问题的系统。

2.3素质要求

目前,大部分用人单位对求职者的素质要求可归纳为以下10项:(1)诚实和正直;(2)口头和书面交流能力;(3)协同工作能力;(4)人际交往能力;(5)工作动力和主动性;(6)职业道德;(7)分析能力;(8)灵活性和适应能力;(9)计算机技能;(10)自信。诚实和正直高居素质要求的第一位,充分说明社会对毕业生良好精神品质的重视。计算机本科应用型人才主要面向企业进行软件项目设计,涉及到团队开发及与客户沟通问题,因此口头和书面交流能力、协同工作能力、人际交往能力、协调及项目管理能力也非常重要。

3计算机本科应用型人才培养方案

计算机科学与技术学科发展迅猛,知识更新快,应用面广,学科交叉程度高,这就要求教学内容更新快,专业面要宽。但是在有限的4年时间内,也不能设置过宽的口径,对于核心课程,还是应该保持相对稳定和强化,特别要注意对学生软件设计能力的训练。根据应用型人才的培养目标,结合国内外计算机科学与技术学科教育的发展状况及用人单位的社会要求,调整和优化教学计划。要以“平台+模块”方式构建人才培养方案,强调课程体系的学科性、完整性、先进性、实用性原则,贯穿理论、抽象和设计的学科三大形态,突出设计的重要性。

3.1平台

平台是各个模块(或称为专业方向)共同的知识体系。综合CC2001(CS2001)、SE2004、CE2004、IS2002及IT2006课程体系[3](/ education/curric_vols/CC2005-March06Final.pdf),应以CS2001为基本平台,压缩部分过于理论化的知识,增加CE2004的部分知识领域,重点扩充CC2001知识领域的软件工程、信息系统及信息技术的内容。要求学生比较系统地掌握离散结构、模拟电路和数字电路、程序设计基础、算法与复杂性(数据结构)、计算机组织与体系结构、操作系统、计算机网络技术、程序设计语言(面向对象技术)、数据库系统原理、图形学和可视化计算(计算机图形学)、智能系统(人工智能)等领域的知识。

3.2模块

模块也指专业方向,以加强部分领域的知识要求。

(1) 软件工程方向:增加对软件工程知识领域的要求,包括软件需求、软件设计、软件构建、软件测试、软件维护、软件工程工具和方法、软件质量等内容。

(2) 信息系统方向:增加对信息系统知识领域的要求,包括信息系统基础、电子商务策略、架构和设计、数据库管理系统的物理设计和实现、分析和逻辑设计、项目管理实践等内容。

(3) 信息技术方向:增加对信息技术知识领域的要求,包括信息技术基础、人机互动、信息保证及安全、信息管理、综合编程技术、网络计算、系统管理及维护、系统体系及整合等内容。

在上述“平台+模块”的基础上,注意理论与实践相结合,压缩理论课时,增加实验课时,让学生在实验中体会和验证理论知识。压缩专业选修课课时,增加专业选修课数量,介绍学科前沿,开拓学生视野,专业选修课尽量采用英文原版教材。

4计算机本科应用型人才培养措施

应用型人才培养方案的实施需要一系列的保障措施。其中,实践教学环节是能否实现计算机本科应用型人才培养目标的关键。

4.1加强实践教学环节

实践教学环节包括基本实验、课程设计、综合性实验、设计性实验、开放实验、项目开发、毕业实习和毕业设计等多方面的内容。

基本实验是计算机学科教学实验的基本要求,配合课程教学,使学生达到基本要求。

课程设计是综合本课程知识和基本实验技能进行的实验设计,如操作系统的课程设计可以包括下列内容:文件系统、进程管理、存储管理、设备管理、进程间通讯等。

综合性实验培养学生分析问题和解决问题的能力,这类实验就是我们常说的“大作业”。它要综合多门课程的知识,如客户/服务器实验就包括计算机网络、编程语言及数据库方面的知识。

设计性实验培养学生的设计能力和独立工作能力,一般教师只提出设计任务,规定实验的环境和条件,由学生进行技术方案、技术路线的设计。

开放实验培养学生自主学习能力和创造能力,学生自拟实验任务、自行设计完成实验。

项目开发是培养学生研究开发能力的重要手段,指导教师给定大型开发项目的要求,由多位学生合作完成。综合性强、难度大、时间长,具有挑战性,可以激发学生的学习热情,以产品原型为最终成果。

毕业实习对学生的能力培养很重要,可缩短学校教育与社会流行技术、工具的差距,满足学生毕业后的工作需要。毕业实习的时间安排应该更加灵活,可充分利用二、三年级暑假的时间进行短期实习(或者见习),让学生尽早接触企业,以便更好地在三、四年级有针对性地选择专业方向或者选修课程。

毕业设计可以综合反映学生4年本科学习的知识和技能,学生通过毕业设计掌握科学研究和技术研发的基本方法。毕业设计要求学生完成比较大规模的完整软件产品设计,掌握软件需求分析、总体设计、详细设计、编码、测试、维护等一套基本技术流程和软件文档(设计说明书)的写作规范。

培养具有较强设计能力和工程实践能力的人才,需要精心设计上述各个实践教学环节,确保人才培养质量,实现培养计算机应用型人才的目标。

4.2改变教学和实验方式

传统的课堂教学与实验教学是分离的,课堂教学处于主导地位,实验处于辅助地位,而且课堂教学具有非常鲜明的教导主义色彩,不太强调学习者的内在条件,学生只是扮演接受者的角色,长此以往,学生很难学会学习。建构主义强调学习者主导作用,在计算机教育方面,课堂教学与实验教学合二为一,互为补充,强调教师的责任是为学生提供丰富的学习环境,其显著特征是基于问题的学习(PBL)和训练学生的批判思维(CT)。就编程认知问题来说,建构主义要求教师为编程学习提供一个更为整合的环境,这些工具将和各个抽象层次的可视化支持结合起来,使学生在直觉上了解计算的控制。

4.3教学、科研、生产一体化

教学、科研、生产一体化是当代世界高等教育发展的大趋势。教学不可能没有科研的支撑,科研也不可能脱离生产实际,三者密切结合,不可分离。要实现本科应用型人才的培养目标,就更应该强调教学、科研、生产三位一体。这就要鼓励教师到生产实际中去发现问题,形成科研项目,开展研究,将科研中出现的问题作为典型案例,在课堂中讲解;将科研项目进行必要的分解,组织高年级学生参与项目开发,为完成毕业设计提供条件,将生产、科研与教学紧密结合起来。只有这样才能丰富实践环节的内容,为项目开发、毕业设计提供丰富的素材,使学生更好地适应生产实际。

5计算机本科应用型人才培养的教学评价

教学评价是教学工作的指挥棒,当人才培养模式改变后,教学评价也应该作相应的改变,否则人才培养模式的改变就是一句空话。应该加强实践环节的考核,在课程成绩中加大实验考核的比重,加大项目开发、科技活动在课外学分中的比重,注重导师对学生的考评。给予教师更大的教学空间和教学自由,在符合基本教学规范的前提下,鼓励教师开展形式多样的课堂教学、实验教学改革和教学研究,鼓励教师将科研与教学相结合。

引进社会评价机制。人才培养效果要接受社会检验,实习单位、用人单位及毕业校友的反馈是重要社会评价源,要形成一个长效的社会评价机制,促进教育教学工作持续不断地改进。

6小结

总之,地方本科院校计算机应用型人才培养模式的研究是一个新颖而又迫切的问题,需要我们作长期艰苦的探索。既要充分吸收国际最新的课程体系,又要充分考虑高等教育大众化的背景、各高校的具体实际及社会需求的变化,不断改进计算机应用型人才培养的指导思想、培养目标、培养方案、培养措施及教学评价方法,以培养合格的高质量人才。

参考文献:

[1] 蒋宗礼. 认识计算学科 分类培养优秀人才[J].计算机教育,2006(5):25-27.

[2] 中国计算机科学与技术学科教程2002研究组. 中国计算机科学与技术学科教程2002[M]. 北京:清华大学出版社,2001.

[3]Mike Hart. The Information Technology Model Curriculum[J]. Journal of Information Technology Education,2006(5):338-342.

A Teaching Model of Application-oriented Undergraduate Major in Computer in Local Universities

CHEN Xu-dong1, CHEN Wei-jun2, LUO Yu-dong2

篇（7）

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1672-5913(2007)14-0027-03

1引言

数据挖掘是一门综合性的交叉学科，它融合了概率统计学、数据库技术、数据仓库、人工智能、机器学习、信息检索、数据结构、高性能计算、数据可视化以及面向对象技术等，在保险业、电信业、交通业、零售业、银行业正在被越来越广泛深入地使用，同时在生物学、天文学、地理学等领域也逐渐显现出技术优势，特别是在客户关系管理系统、个性化网站设计、电子商务系统、搜索引擎等方面数据挖掘技术显示出了独特的魅力。数据挖掘技术正在以一种全新的概念改变着计算机应用的方式。

从最近计算机技术的发展以及学生就业方面来看，对本校的应用性本科生开设“数据挖掘技术”课程迫在眉睫。但数据挖掘给人的感觉就是“高深莫测”，当前数据挖掘领域主要是博士生、硕士生研究的领域，数据挖掘课程也只在一些重点大学的研究生或高年级的本科生中开设，应用型本科院校以及一些高职高专几乎都没有开设此类课程。这限定了数据挖掘作为一门既有理论又有实践价值学科的应用和推广，笔者认为很可惜。从计算机专业的学生的毕业设计以及就业角度分析，相当多的同学以后会从事电子商务类软件的开发，而这类应用目前都渐渐基于Web作为应用平台，面对的是海量的数据信息，因此让学生掌握数据挖掘的思想和方法对提高计算机素养很有必要。即使将来从事控制、通信、游戏、图像处理等软件开发，数据挖掘的思想和方法也很容易找到用武之地。

2数据挖掘课程开设的可行性分析

从计算机技术发展以及学生就业反馈的信息，笔者觉得数据挖掘的思想、方法以及算法对应用型本科生是很重要的，并且让学生掌握好这门课程也是完全可能的。我校从1998年以来一直在高年级本科生中开设了“人工智能”课程，但从教学效果上来看，很不理想。“数据挖掘技术”这门课程在不少地方很像“人工智能”，“数据挖掘技术”课程中的一些思想就是从“人工智能”中发展过来的，但是“数据挖掘技术”课程与“人工智能”课程有一个本质的区别，就是数据挖掘从诞生的一开始就是面向大量的、实际的数据库信息，因此，具有极强的应用性，如果将“数据挖掘技术”课程看做是“数据库技术”课程的自然延伸，同时充分利用数据结构、人工智能、面向对象技术与方法、Web技术、概率统计等课程的基础，就能够将“数据挖掘技术”课程开设好。于是两年前，笔者在应用型本科生中做了尝试，就是取消原来的“人工智能”课程，取而代之的是“数据挖掘技术”课程，从两年的教学实践以及教学效果上看，行之有效。并且在教学中发现，虽然数据挖掘技术要用到人工智能的一些思想和方法，但没有“人工智能”课程作为前导课程，没有任何影响，因为，数据挖掘中的一些人工智能思想在“数据挖掘技术”课程的教学中是自成体系的，并且是以比“人工智能”中的方法更加简单、更加直接、更加面向应用的方式。开设“数据挖掘技术”课程必须以下列的课程作为基础(前导课程)，当然这些课程都是一些常规课程。

1) 必须深入学习一门程序设计语言，通过这门语言的学习可以掌握程序设计的基础知识，并且掌握面向对象思想开发的精髓，能够进行可视化程序设计。学习程序设计绝不是记住程序设计语言的语法就行了，而要努力做到将应用中的思想变为程序。这一点是计算机专业学生的基本素养。这一环节没有做好，其余的计算机专业的专业课程，如数据结构、操作系统、数据库原理、编译原理、软件工程等就无法学习，即使学了，也不能真正掌握。笔者从计算机发展和应用角度，推荐学习C/C++和Java，要求对C++的模板以及STL或Java的数据结构类(在Java的util包中)能够较好掌握。

2) 掌握“数据结构”课程，特别是“数据结构”课程中的树的特点和应用。在“数据结构”课程中，树主要以二叉树为主，对于一般的树，在当前的“数据结构”课程的教学中都是将一般的树转化为二叉树来进行处理的，但是在数据挖掘中这样不太方便。数据挖掘中的很多算法都涉及到树的应用，并且大多都是不太规则的树，在数据挖掘中，采用树的思想与Java中的数据结构类或C++中的STL相结合的方法，能够得到很好的效果。

3) 掌握“数据库技术”课程中数据库操作的特点和应用。数据挖掘的对象主要是数据库中的数据，但作为数据挖掘对象的数据库的数据信息量往往很大，因此，为了提高挖掘的效率，需要建立数据仓库，或者需要在算法上加工，尽量减少扫描数据库的次数。

4) 掌握“Web技术”。这是因为Internet已经广泛应用并且深入人心，未来的软件相当多的都是基于Web平台之上，因此，对于Web挖掘不仅重要，而且具有直接的应用价值。当前Internet上的软件如一些知名网站、搜索引擎以及一些电子商务系统，采用了数据挖掘技术，得到了很多有价值的信息或提高了个性化能力，大大增强了企业的竞争力。因此，掌握“Web技术”课程对Web挖掘很有裨益。

5) 熟悉“概率统计”课程中的思维方式，对各种分布以及条件概率能够熟练掌握，在数据挖掘中的分类、关联规则等领域很多挖掘方法都灵活运用了概率统计中的思想和方法。

从“数据挖掘技术”课程的教学实践中明显看出，主要需要以上几门课程，并且教学结束后发现，学生不仅能够掌握数据挖掘的思想、方法以及算法，通过对一些主要的挖掘算法的实现，对“数据库技术”、“程序设计语言”、“数据结构”、“Web技术”以及“概率统计”掌握得更加深刻，将“数据挖掘技术”作为“数据库技术”的自然延伸，是“程序设计语言”、“数据结构”、“Web技术”以及“概率统计”的综合运用得到良好效果。

3 “数据挖掘技术”课程的设置

一门课程的设置，不仅要根据当前计算机技术的发展，同时也要根据当前学生的就业需求，充分考虑到应用型本科学生的特点。两年前，经过多方面的考虑以及参考了各种国内国外数据挖掘的教材以及论文后决定，“数据挖掘技术”课程教学学时定为32课时，讲课22学时，上机实验10学时。在这个总的学时定下来之后，就是对“数据挖掘技术”课程的内容设计，这是最重要的环节。精选出的内容不仅要反映数据挖掘的特点以及最新发展，还要结合应用型本科生的特点，要具有很强的针对性，重点要突出，要能够“学以致用”。最后“数据挖掘技术”课程的教学内容如下：

1) 数据挖掘综述2学时。本讲侧重于从两、三个具体应用领域进行分析得出采用数据挖掘技术的重要性与必要性，可以选取客户关系管理、体育竞技、信息安全和商业欺诈等作为案例，然后给出完整的数据挖掘定义和数据挖掘技术的分类，以及数据挖掘需要的一些前导课程的知识要点。

2) 数据挖掘过程及当前数据挖掘的软件工具2学时。数据挖掘的过程是数据抽取与集成、数据清洗与预处理、数据的选择与整理、数据挖掘以及结论评估。本讲重点讲解挖掘的过程，强调数据预处理对挖掘的重要意义，对于缺省的值、残缺的值等的处理方法。让学生对数据挖掘的整体过程有清楚的理解。然后介绍一下当前流行的商品化数据挖掘软件如IBM的IntelligentMiner和加拿大Simon Fraser 大学的DBMiner。

3) 关联规则挖掘与序列模式挖掘6学时。在介绍关联规则原理的基础上，主要介绍著名算法Apriori及其改进、FP_Tree算法、用于序列模式挖掘的AprioriSome算法。每个算法需要2学时，对每个算法要进行彻底分析，不仅能够理解算法的原理、思想以及过程，还要分析算法提出人为什么会提出这种算法，在日常生活中的含义是什么，算法的优点和缺点是什么，以及如何用Java或C++来编程实现该算法。最后，对多层次关联以及数量关联规则挖掘做个简单介绍即可。

4) 分类技术4学时。介绍分类的原理，主要讲解ID3和C4.5、朴素贝叶斯分类，简单介绍一下BP神经网络的分类。对于C4.5要求能够从原理上把握整个算法，能够进行连续值的离散化处理，理解C4.5比ID3的优势所在；对于朴素贝叶斯分类，要深刻理解该分类的原理以及贝叶斯信念网络的工作原理。特别的，对于FP_TREE以及C4.5算法的实现，需要用到不规则树，提出用C++或Java解决这种不规则树的方法。

5) 聚类技术4学时。在介绍聚类的重要性和分类的基础上主要介绍划分聚类PAM算法思想以及基于密度聚类DBSCAN，对于当前重要的聚类STING和CLIQUE做个简单介绍。最后，比较聚类和分类的不同之处。

6) Web挖掘与个性化推荐技术4学时。对于Web挖掘从内容挖掘、访问行为挖掘和结构挖掘三个方面进行讲解，重点讲解个性化技术。对基于最小关联规则集的个性化推荐以及基于协作筛的个性化推荐作深入剖析，并指出在当今网站设计中的重要意义。

7) 上机实验设计。精选五个上机实验。第一个实验是关联规则的Apriori算法或FP_Tree算法的实现，两个任选一个，如果选择Apriori的话，需要采取一些效率改进措施；第二个实验是序列模式挖掘中的AprioriSome算法；第三个实验是分类技术中的ID3或C4.5算法，这两个算法的主体相同，任做一个即可；第四个实验是聚类中的PAM或DBSCAN算法，两个任选一个；第五个实验是利用协作筛进行个性化网站的智能推荐。以上五个实验每个实验2学时，建议编程语言采用Java或C++，最后挖掘结果具有可理解性。

当然，以上的课程内容设计会随着数据挖掘技术的发展，不断进行微调，以适应不断变化的计算机技术发展与社会需求。

4 “数据挖掘技术”教学实践总结

两年前，虽然已对“数据挖掘技术”课程作了充分准备，但在刚开设这门课程的时候，很担心这门“高深莫测”的课程的教学效果。但经过两年的教学实践发现，这门课程的教学效果比预想的还要好。通过对该门课程的学习，学生不仅基本掌握了数据挖掘的基本原理和算法，同时对以前的一些主干课程如数据结构的理解和运用有了非常深刻的认识。更为重要的是，本课程的五个实验都是数据挖掘领域中最经典、最重要的算法，通过对这些算法的编程实现，不仅理解了数据挖掘关键算法的精髓，同时，这些数据挖掘算法实现的程序经过不断改进、加工，性能不断提高，由于都是源代码，可以将这些算法应用到一些实用的软件系统如客户关系管理系统、个性化网站中去，收到良好效果。此外，在网上的一些数据挖掘论坛中，经常看到一些初学数据挖掘的研究生或技术人员很想看一看数据挖掘经典算法的具体程序实现，我们也将这两年不断改进的程序源代码作为免费资源赠送给了不少同行，也为数据挖掘的推广应用贡献了微薄之力。

5结束语

“数据挖掘技术”课程的教学尝试目前主要针对的是本校应用型计算机专业本科生，虽然收到了良好的效果，但“数据挖掘技术”绝不仅仅是计算机专业学生才需要掌握的课程，对于我校通信系、电力系、自动化系等工科专业，经济系、管理系甚至一些文科类的学生也很有价值，因此，怎样在非计算机专业的应用型本科生中开设好这门新兴课程，甚至在高职高专学生中也开设好这门课程，则是需要作进一步的探索和尝试。

参考文献：

[1] 毛国君. 数据挖掘原理与算法[M]. 北京：清华大学出版社,2005.

[2] 陈文伟. 数据挖掘技术[M]. 北京工业大学出版社,2002.

[3] 余力. 电子商务个性化[M]. 北京：清华大学出版社,2007.

A Test to Applied College Students on Teaching Data Mining

XU Jin-bao

(Dept. of Computer Engineering, Nanjing Institute of Technology,

Nanjing 211100,China)

篇（8）

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0245-02

理工科创新人才应具有扎实的理工科理论基础、较强的创新能力、较高的综合素质。近年来，许多理工科高校针对如何提高理工科大学生创新能力方面提出了许多有益的措施，出要表现为通过强化创新教育理念，改革人才培养机制，营造创新人才成长氛围，打造创新人才培养平台，促进和推动创新人才培养。这就需要我们对创新型人才的培养应以新的教育教学理念改革人才培养模式；以时代对人才的需求转变教学观念、更新教学内容、探索教学手段，这样才能培养出具有创新精神和实践能力的创新人才。近年来，机器人作为机械学、电子学、计算机技术、人工智能等学科的典型载体，被广泛作为创新平台的选题之一。为了推进理工科大学创新人才的培养进程，激发学习和动手实践的积极性，我们提出了以机器人为教育平台，研究培养理工科大学创新人才的实践创新能力。

1 机器人教育创新平台介绍

机器人教育不仅是知识创新的平台，而且也是锻炼动手能力、培养创新能力等综合素质的优秀平台。欧美国家对其相当重视，都已经制定出了全国范围的发展规划。例如，美国十分重视机器人教育在基础教育中的作用，通过开设和开展机器人课程、有关机器人的课外活动、机器人主题夏令营和利用机器人技术作为辅助手段等四种途径来培养学生的创新能力。目前美国高校的机器人教育主要表现为：（1）越来越多的美国高校在工程类一年级新生中开设机器人公开课以及相关的机器人课程；（2）机器人作为课程学习的平台，已逐渐应用到高校其他课程中。日本是世界上机器人教育水平和机器人文化普及最高的国家之一。在日本，不仅每所大学都有高水平的机器人研究会、而且定期举办机器人创新设计和制作大赛。通过大赛，不仅加速了日本机器人技术的普及，而且培养了一批创新型人才和机器人研究应用人才。近年来，韩国充分认识到了机器人教育的重要性，也加大投入开展机器人教育方面的研究工作。同时新加坡、台湾和香港地区，也在机器人教育方面取得了长足的进步。目前，国内已有部分高校研制开发出了较为成型的机器人教学研究设备，例如上海交通大学、哈尔滨工业大学、清华大学等。上海交通大学以国际和国内的机器人竞技比赛为基础，构建了开放式学生创新平台，并规划和设计了基于发现式教学方法的实验，为学生发挥自己的创造力和想象力提供了一个开放的实验平台。综上所述，建设机器人创新机制，以先进机器人技术自主创新研究平台、提升该领域创新能力、促进学科建设与发展为目的，已成为国内外创新人才教育的重要途径和手段。因此，本文提出探索机器人教育平台对如何培养创新理工科人才就显得尤为重要。

2 机器人教育创新平台建设

我们提出以机器人为教育平台，以提高理工科大学生实践创新能力为主线，以培养出社会急需的创新型工程技术创新人才为目标的思想，重点突出实践教学与创新能力培养相结合；科学新技术与工程实践应用相结合，探索出创新型工程技术人才培养与提高创新能力的路子。具体来讲，我们以机器人技术为技术，从课堂教学、实践教学、毕业设计、科技竞赛和参与科研等五个方面来培养创新人才。

课程教学中是以近机电类工程技术类学生为试点，大力开展与机器人技术相关的课程教学，广泛征求有关专家意见并汲取兄弟院校在此方面提供的宝贵经验，结合创新目的在近机电类工程类本科教学计划中设置“机器人技术及应用”相关理论课程。在《机械原理》、《微机原理》、《传感器技术 》、《机电一体化系统设计》等课程中添加章节介绍机器人相关技术。充分利用各种教育资源，采取多种教学手段，如多媒体技术、仿真技术现场演示，从中穿插旨在培养学生动手操作能力的机器人组装、调试等内容。

实验实践教学中废除陈旧的实验，减少验证性实验，增设综合性、设计性、创新性实验。以理论和实践相结合的形式，在实验课中，鼓励学生“大胆实践”，各种传感器、电路板的制作和焊接完全自己动手，机械传动机构尽可能熟练拆装。学生加深对机器人技术涉及的多学科门类的了解。

毕业设计中向毕业班学生开放此平台，鼓励他们在毕业设计中尽可能发挥自己的聪明才智，搞出一些有显著创新特色的项目。提出以智能机器人为开发平台的相关设计课题，根据学生各自的特点，可分成机构设计组、功能扩展组、软件设计组，几个组相互协调，齐头并进。给予一定的资助，能把学生的设计成果以创新产品形式制造出来。

科技竞赛中根据机器人技术涉及学科门类多、知识领域广的特点，同时也为了使更多的同学了解机器人科学，定期进行机器人课外活动，定期举办机器人讲座，在全校范围内组织机器人大赛，开设机器人比赛论坛，为机器人爱好者开辟一个发表新见解、交流新思想的窗。

在参与教师科研中，让大学生参与到老师的机器人相关的科研项目中，为学生参与科研活动提供平台，可以使学生较早进入科研状态，对培养学生的科学创新意识极为有益。

3 机器人创新设计制作

依托新疆大学机械工程学院大学生机器人创新实验室，本校5名本科生在教师指导下，对普通电动轮椅进行改造，设计制作一款全自动智能电动轮椅，如图1所示。

作为开放式的移动平台，此款移动机器人完全遵循国际先进的模块化设计理念，将移动机器人与PC的概念融为一体。高度开放的软、硬件结构，便于用户扩展、添加软件算法与硬件设备，全面支持电气、电子、控制、机械、计算机等学科教学、科研研究，适合于高等院校作为综合的科研开发平台，具有性能稳定、硬件精度高、软件可扩展性强等特点，如图1所示。

整个机器人的电气控制模块开发如图2所示，此智能轮椅可实现创建非机构化环境的地图，高精度和高可靠性的自定位，灵敏迅捷的避障，自动路径规划，局部动态环境中的自主导航，手动与自主双模式可切换，基于无线网络的遥控操作，基于触摸显示器和语音识别的人机交互，基于语音和视频的多媒体导游等功能（如图2）。

4 结语

机器人创新培养是近年来各高校教学改革一个非常活跃的方向，文本提出以机器人为教育平台，从课堂教学、实践教学、毕业设计、科技竞赛和参与科研等五个方面来培养创新人才。并以机械学、电子学、计算机技术、人工智能等学科作为典型载体，使得各个专业的工程技术类学生都可以参与到机器人创新中，不但要设计出机器人所需的各种零件，并且要参与加工和制作。并以智能轮椅为例进行创新设计制作，这样不但能培养学生的创造性思维，并且增强了他们的动手能力。

参考文献

[1] R.Siegwart，I.R.Nourbakhsh.自主移动机器人导论[M].李人厚，译.西安交通大学出版社，2006.

[2] 萨哈.机器人导论[M].北京：机械工业出版社，2010.

篇（9）

1 背 景

江苏省政府和南京市把计算机软件产业作为优先鼓励发展的支柱产业，作为新兴战略性产业的重点发展。南京市政府特别重视计算机与信息产业的发展，提出提升规模、企业发展与创新的主要目标[1-2]。早在2011年，南京市委和市政府就提出《关于以打造一谷两园软件产业集聚区为重点高标准建设中国软件名城的意见》，提出将南京建设为中国软件名城的目标，计算机软件产业业务收入预期达到4 000亿元以上，并在2020年初步建成世界软件名城。从软件技术与专业人才培养角度来说，数字媒体技术作为计算机软件产业中的一个重要发展方向，虚拟现实技术与人工智能近年来日臻活跃，越来越显现出发展的活力与潜在的前景。数字媒体技术专业学生从总体上讲应具有较扎实的计算机和数字媒体基础知识，掌握数字媒体基础、图形图像处理、音频视频处理、流媒体、虚拟现实、游戏编程等专业基础知识；具备包括虚拟现实、多媒体编程、网络游戏、数字图像处理和计算机视觉等专业技术的能力，具有图形、图像、音频、视频处理及数字媒体应用系统开发的能力。

2 数字媒体技术专业预期形成的专业与人才特色

依据数字媒体产业中游戏行业对人才的迫切需求，以学生系统能力培养为主线，以新型应用型工程技术人才为培养目标，将当前游戏开发中的最新编程平台与先进技术引入专业课程体系，按照网络游戏与手机游戏开发工程师的知识和实践能力组织课程的设置，通过计算机图形学、三维建模、移动游戏开发编程、网络游戏开发编程、Unity3D开发引擎的游戏开发技术等专业课程的设置，突出以游戏开发工程师为培养目标的学生实践能力锻炼。数字媒体技术专业依托行业内企业多年的数字媒体产品开发经验与培训能力，进行产教融合与校企合作办学，突出以游戏开发为主的数字媒体技术方向的专业特色，更好地满足人才培养目标定位需求，并为后期工程教育认证打下基础。

3 数字媒体技术专业建设的主要内容

3.1 以游戏开发为主要特色的课程体系建设

突出以游戏开发为主要特色的数字媒体技术培养方向，主要专业基础与专业课程由以下组成：数字媒体技术基础、计算机网络、算法与数据结构、计算机图形学、三维建模、操作系统、面向对象程序设计、网络游戏开发编程、移动游戏开发编程、游戏UI设计、游戏算法、游戏开发技术、图形处理技术等。课程的总体分布与关系见表1。

我们多选用新出版的优秀教材，将教材的适用性作为教学过程控制的主要监测点。对于知识更新较快的课程，组织有经验的教师自编教材并及时修订，跟踪反映数字媒体技术产业的新技术、新成果。

3.2 实践实训基地建设

产学研结合的实践教学模式是计算机类专业办学的一大特色[3]，学院始终把创建校外产学研实习基地工作放在重要位置，使得学生获得实际的研究、开发、设计的实践教学机会，全方位、系统地培养学生的技术应用能力和创新能力[4]。目前，数字媒体技术专业依托的计算机工程学院，同东软集团股份有限公司、中软国际集团有限公司、南京麦瑞克科技有限公司、江苏万和等多家大中型企业签订了《共建教育实习基地协议书》。通过校外实习基地，学生能够参与数字媒体产品开发过程，在实践中加强学生的实际工作能力[5]，从而达到培养综合素质高、创新能力强、富有团队精神的应用型高级数字媒体技术专业人才的目标。学生从第6学期的专业实习、第7学期的工程项目实践与毕业实习参与到学院合作方――南京麦瑞克科技有限公司的研发项目中，专业实习与工程项目实践是数字媒体技术方向的重要教学环节。通过专业实习与工程项目实践，学生能够系统地掌握游戏开发的知识体系和整个流程，以及具体案例的开发过程，锻炼自身的实践动手能力。学生在实训中掌握了企业项目实际管理流程，提高了适应能力。学生以实践开发小组为单位完成相关系统功能与模块设计，撰写相应的策划文档以及开发规范文档，根据设计选择相应的技术进行资源优化和打包，对于系统进行集成开发与部署。开发报告应包含组员角色及分工、系统的分析和设计报告、项目开发流程管理的要点、实践总结等内容，并附有软件系统的完整开发用例源代码。指导教师根据实践的情况，包括实践小组的讲解和演示，总结实践开发的收获、创新与成果。

专业实习是综合性实践环节，通过专业实习可以让学生理解游戏系统的完整开发过程。专业实习涉及游戏UI设计、三维建模、图形处理技术等核心专业基础及专业课程。通过专业实习，学生可以在游戏开发的方法和技术、系统分析与设计、计算机软硬件的配置与管理、虚拟现实开发等方面得到锻炼。通过建模，学生可以完整地理解游戏场景系统开发的整个过程。例如在游戏场景房屋模型制作项目，通过三维建模与一些基本的操作命令，学生可以搭建常见游戏场景中的房屋模型，完成房屋模型制作的工作，为以后制作大型场景打下技术基础。

工程项目实践涉及面向对象程序设计、C#程序设计、移动游戏开发编程、游戏开发技术等核心专业课程。工程项目实践的内容包括联机火线战争、虚拟旅游、跑酷类游戏等综合性游戏开发项目，让学生对游戏的开发流程有详细的了解，熟练使用Unity游戏引擎工具，在游戏的策划―游戏的界面交互设计―游戏的开发逻辑―游戏优化―游戏―游戏上传等整个游戏开发全生命周期内进行综合性工程项目实践，同时工程项目实践有利于培养学生的书面表达能力、全面策划思考能力、自主学习能力、需求研发能力和探索创新能力。

3.3 合作办学

2016年起，金陵科技学院计算机工程学院与澳大利亚昆士兰理工学院（QUT）合作，采用“2+2”联合培养模式，共同培养数字媒体技术专业的本科人才。QUT课程体系采用CDIO工程教育思想，着重锻炼学生的综合素质和能力。自2016年开始学院在数字媒体技术专业人才培养方案中嵌入NIIT（National Institute of Information Technology，印度国家信息技术学院）课程模块，培养具备国际视野的数字媒体技术专业人才。2016年数字媒体技术专业的计划招生人数为40人，班级为正常教学班，不单独针对国外学习而组班。在新生入学教育时，鼓励学生通过雅思考试，在大学三年级申请去昆士兰理工学院深造。数字媒体技术的人才培养借鉴了澳洲高等教育教学的先进模式和成功经验，包括外方优秀的教学形式、考核方式及评估标准。合作教育将由引进外方优秀教师与中方资深教师共同完成。在大学一年级下学期做雅思考试动员，相应的英语课程引导学生进行雅思综合英语、雅思口语、雅思读写、雅思听说、英语语言和文化、学术英语课程的学习，为雅思考试做好准备。通过雅思考试的学生可以申请出国学习，国外第二阶段的专业课学习将采用全英文学习。通过国外的系统学习，学生将全面地掌握网络游戏、手机游戏、虚拟现实等数字媒体相关的基本理论与方法，能综合运用所学知识与技能去分析和解决数字媒体领域的实际问题，同时拥有专业和外语双重素质，成为富有责任心和创新能力的国际化应用型优质人才。出国的学生完成昆士兰理工学院后两年的专业课程学习，毕业时将获得双学位证书。未出国的学生按照教学计划继续完成国内的学业，毕业时将具有较强的计算机技术应用能力，能熟练使用常见游戏开发及虚拟现实软件，掌握信息检索、文献检索、资料查询的基本方法，具有独立获取知识、较强的综合分析与管理的能力及一定的科学研究能力。

昆士兰理工学院数字媒体技术专业的8门专业基础课为：Programming for Visual Design、Real-time 3D Computer Graphics、Data Structures and Algorithms、Databases、Computer Games Studies、Virtual Environments、Software Development、AI for Games。我院数字媒体技术专业大一、大二的教学计划中与之对接的课程是：视觉设计编程、实时3D计算机图形学、算法与数据结构、数据库系统原理、计算机游戏基础、三维建模、面向对象程序设计、游戏开发中的人工智能8门课。由于这8门课程基本为专业基础课，因而数字媒体技术专业大一、大二的教学计划对于国内和准备去国外学习的学生而言都通用，可以做到跟后续专业课程的无缝对接。在教学计划中，我院上述8门课程使用昆士兰理工学院的教材、课件等教学资料，按昆士兰理工学院的要求完成教学任务。视觉设计编程（Programming for Visual Design）课程以C#课程为切入点讲授数字娱乐产业涉及的编程技术；三维建模（Virtual Environments）主要讲解三维建模内容；游戏开发中的人工智能（AI for Games）以讲解游戏算法为主。将国外实时3D计算机图形学、游戏开发中的人工智能、视觉设计编程、三维建模与实时渲染技术等最新的课程逐步地引入我院数字媒体技术专业的教学体系，不断促进专业水平的提高。

4 结 语

实践证明，我校数字媒体技术的人才培养计划的实施，进一步完善了应用型工程型本科人才培养体系，国内IT企业能深度地参与本专业的人才培养，校企融合共同培养适应“长三角”地区数字媒体技术的人才；同时，通过国际合作开阔了学生的视野，为南京以及长三角的游戏产业高层次的软件开发人才培养打下基础。我校数字媒体技术专业将强调对游戏开发能力培养，注重从游戏算法的角度解决游戏开发中遇到的实际问题。今后我们将进一步精选企业课题，将课题与学生工程项目实践、毕业设计高度结合，实现学生实习到就业的无缝对接。

参考文献：

[1] 张燕， 史金芬， 沈奇. 改革教学模式培养高素质软件人才[J].金陵职业大学学报， 2003， 18（4）： 18-20.

[2] 刘钰， 张燕， 沈奇， 等. 卓越工程师计划下的嵌入式软件人才培养[J]. 计算机教育， 2014（9）： 48-51.

篇（10）

关键词：实验课程体系；创新与实践；计算机学科

中图分类号：G642

文献标识码：B

1紧跟学科前沿，构建实验教学体系

我院长期跟踪、研究了ACM和IEEE联合推出的教学计划和美国CC2001教程，并深入剖析了国内外十多所一流大学和著名军事院校的专业课程体系，并据此制订了国防科技大学计算机学院计算机科学与技术2002本科教学计划。我们将实验课程体系划分为基础验证性实验、课内综合性实验、综合课程设计和自主创新实践四个层次，如图1所示。这四个层次之间点面结合、融会贯通、配合紧密、循序渐进、环环相扣。

以计算机硬件方向为例，在“模拟电子技术”、“数字电子技术”和“数字逻辑”三个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验基础上，开设“数字逻辑课程设计”；在“计算机原理”和“数字系统设计工程”两个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验以及“数字逻辑课程设计”基础上，开设“计算机原理课程设计”；在“计算机控制基础”、“计算机体系结构”和“嵌入式系统”三个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验以及“数字逻辑课程设计”和“计算机原理课程设计”基础上，开设“嵌入式系统课程设计”；形成从电子器件到功能单元、再到部件、最后到系统的实验课程体系，依次推进，最终让学生深入而系统地掌握计算机硬件的原理与技术。

这种创新性的实验体系科学、可行，有效保证了实验建设具有先进的水平和显著的效果，为后续实验内容、实验平台、实验组织管理等方面建设奠定了坚实的基础。综合课程设计和自主创新实践采用项目团队的方式组织和实施，帮助学生树立团队精神和协作精神，培养学生的组织能力和创新能力。

为了能够更好地发挥综合课程设计的作用，我们率先在计算机科学与技术专业学科课程体系三个专业方向上大规模设立了综合性课程设计并单独设课，见表1。这些综合性课程设计穿插在系列课程学习的各个阶段开展，实验内容结合了我们的科研方向，体现了综合性和系统性，不仅强调培养学生具有综合运用所学的多门课程知识解决实际问题的能力，更加强调系统分析、设计和集成能力，以及强化培养学生的独立实践能力和良好的科研素质。

图1 实验课程体系的层次

表1 计算机科学与技术专业的专业方向

2教学科研结合，创新实验教学内容

我院在坚持依照教学大纲施训的基础上，根据计算机技术发展迅速的特点，结合我院科研实践和成果，设置了9门综合课程设计并逐步开设一批新的实验项目，使学生能够学到较新的知识，取得了显著的效果。

例如“数字逻辑课程设计”课程，作为“数字电子技术”、“数字逻辑”的后续课程，要求学生在计算机系统综合设计平台上掌握计算机部件级的逻辑功能设计，通过数字闹钟、八位运算器、交通灯、乒乓球游戏、流水算术逻辑部件、串行收发器等课程实验内容，可以使学生在进一步理解课程内容的基础上利用较先进的设计手段掌握数字系统设计和调试的工具和方法，增加集成电路应用知识，培养学生的实际动手能力和分析、解决问题的能力；在后续的“计算机原理课程设计”课程中进一步要求学生学习和掌握HDL语言描述电路，并使用HDL语言设计和实现一个完整的八位机，通过逻辑模拟和综合，在计算机系统综合设计平台上测试和验证。通过这一系列课程的学习，可以使学生进一步理解计算机原理和组成，掌握计算机部件的设计方法，培养学生的实际操作能力和分析解决问题的能力。

再比如“人工智能导论”课程，我们在实验教学过程中尝试对以Agent为中心的教学方法进行扩展，以机器人为主线，将人工智能的各个论题处理成机器人任务，学生通过构建机器人并编程完成任务，更好地将人工智能的各个知识点有机整合起来。更重要的是，机器人论题对学生来说是个极大的激励，学生的学习过程有相当的成就感。目前我们用于实验教学的典型实验内容如表 2所示。在学校“十一五”实验教学经费的支持下，我们将继续丰富和拓展更深层次的实验教学内容。

表2 “人工智能导论”实验教学内容

3 依托学科优势，完善实验支撑体系

经过“十五”的建设，依托计算机科学与技术国家重点学科的优势，我们进一步完善了实验教学软硬件条件的建设，形成了完整的实验教学支撑保障体系。

在实验教学硬条件建设上，一方面我们建设并完善了专门的基础教学实验室“计算机技术与网络实验中心”，下分“计算机系统实验室”、“计算机软件及应用实验室”和“计算机网络实验室”三个分实验室，制定了一系列的实验教学规范和管理制度，方便老师与学生开展课程实验教学；另一方面我们依托“211”工程和“985”建设，利用“高性能计算中心”等专业科研环境支撑创新活动、毕业设计等实践教学活动。

在实验教学软条件建设上，一方面我们充分贯彻教学科研相互促进的宗旨，将一些科研成果，如银河系列巨型机系统等直接服务于课程实验教学，更好地帮助学生学习内容；另一方面我们充分开发调动老师的创造性和积极性，自主编写配套的实验教材、自主研制配套的软硬件实验平台。

在不断吸取国内外著名大学教材建设先进成果的基础上，面向我院的课程体系改革和建设需要，自编实验教材和讲义十余部，例如《收音机安装指南》、《数字逻辑课程设计》、《计算机系统课程综合设计指导书》、《嵌入式系统课程设计实验指导书》、《程序设计课程设计》、《操作系统课程设计》、《软件工程课程设计》、《网络工程课程设计》和《网络攻防课程设计》等，并有多部高水平教材已经正式出版。目前我们已经逐步建立起了和课程体系相配套、结合自身科研实际的富有特色的完整实验教材体系。

在硬件实验平台方面，我们在国内率先自主研制成功了计算机系统综合设计平台，见图2。该平台可以满足数字逻辑课程设计、计算机原理课程设计、数字系统设计工程、计算机系统结构和超大规模集成电路(VLSI)设计等多门课程的实验教学需求。

在软件实验平台方面，我们自主设计研发了NetDemo计算机网络原理辅助教学系统，见图3。该系统可以对计算机网络的主要原理和有关协议进行参数可配置的、直观的、动态的多媒体演示，使原来静态的板书式文字教学成为动态的、图文并茂的、交互式演示性教学，在提高学生对网络原理理性认识的同时增强了学生的感性认识，并提高了学生的学习兴趣。

图2 计算机系统综合设计平台

图3 NetDemo计算机网络原理辅助教学系统

4整合教学资源，加强实验队伍建设

我们十分重视实验教学队伍建设，通过各种途径加强实验教学队伍建设。目前我们的实验教学队伍主要包括专职实验教师、兼职实验教师、TA(教学助理)和研究生教辅组成。从2004年开始我们借鉴国外大学成功经验，在综合性课程设计课程中聘请TA。此外在学院的研究生培养方案中明确规定，所有研究生学生必须参加课程辅导，课程辅导成绩合格方可毕业，研究生教辅力量成为实验教学队伍的有力补充。通过整合各种教学资源，增强了学院实验辅导力量，促进了实验队伍建设，对人才培养起到了很好的支撑作用。

5注重全面发展，开展创新实践活动

通过“十五”期间的全面实施，实验教学效果明显，学生的综合素质、工程实践能力、团队意识、创造性思维得到进一步提高，2006年我院“创新实验课程体系、增强学生实践能力、培养高素质人才”获国防科技大学教学成果一等奖。我院毕业学生业务能力强，能够适应军队和国家建设要求，受到用人单位和领导机关的高度评价。

2004年以来，我们组织本科学生参加各种学科竞赛60余次，参加人员近700人次，有415人次获奖，学科竞赛成绩突出。其中有代表性的奖项有：8人次获国际数模竞赛一等奖；14人次获国际数模竞赛、ACM国际大学生程序设计竞赛二等奖；18人次获全国数模竞赛、电子设计竞赛、机械创新设计大赛一等奖；43人次获全国数模竞赛、嵌入式系统设计竞赛等二等奖。本科生组队参加主要由研究生参加的全国微软“创新杯”软件开发大赛获团体银奖。

6致谢

篇（11）

2008年湖南大学智能科学与技术专业开始招生，根据三年的建设教训和经验，2009年制订的教学计划有许多需要调整和优化之处，其存在的弊端阻碍了教师教学的展开和专业特色的体现，这是本文得以成文的内因。另一方面，为了有利于能力培养工作的展开，国内多所高校借鉴国外暑期学校的成功案例，提出了“小学期”制度。旨在利用学期结束后若干周时间，采用开放灵活多样的教学方式，扩大学生的知识面，启发学生的创新思维，增强学生的动手能力。2011年湖南大学也将“小学期”这一制度引入本科教学计划中。在以上内外因的诱发下，对智能科学与技术专业的本科教学进行了总结，并针对湖南大学新实施的“小学期”制度，以本科专业教学计划的制订为契机探索了智能科学与技术本科专业教学新思路。

1本科专业教学现状

信息产业智能化趋势充分表明该专业强烈的社会需求和发展前景[1]。湖南大学智能科学与技术专业是集众多老师特长和成果，在成立伊始，甚至申请之时，对其人才培养模式就进行了深入讨论和广泛考量。在本院其他专业的现行教学方案基础上，针对智能科学与技术专业的自身特点，制订了该专业的培养方案和教学计划[2]。2008年招收的第一批本科生实施了该方案。表1是该方案的学分和课程计划。

该培养方案包含4个阶段，前3个阶段以课程学习为主，辅以一定的课程实验。最后集中实践阶段训练学生的知识运用能力，巩固学生对知识的掌握。全校公共通识教育主要包括哲学、历史、人文、法律、英语等课程。学科通识教育围绕整个学科的基础核心课，分为两个部分，第一部分主要指学科学习的相关基础先修课程，如物理、高等数学、概率论、程序设计基础等。第二部分只要指计算机学科的基础核心课程，如离散数学、数字电路与逻辑设计、计算机组成与结构、数据结构，这部分课程的确定是综合考虑计算机科学与技术专业、通信工程专业、信息安全专业、智能科学与技术专业的结果。

专业教育阶段体现了专业之间的区别，分为专业核心课程、专业选修课程、专业拓展课程。智能专业的专业核心课程有高等程序设计、电路分析基础、信号与系统、应用统计与随机过程、微电子电路导论、电磁场和电磁波、计算机网络、操作系统8门课程。专业选修课根据课程之间的相关性，分为两个课程组，学生自由选修其中一个课程组，不同的课程组体现了专业不同的侧重点，有侧重智能控制的，有智能信息处理的，等等。专业拓展课程是在最后一个学年学生根据指导教师的意见，结合毕业设计题目设计领域，在其方向课程组中选择相应学分的课程门数。根据我院教师的科研领域，包括先进计算、生物信息、智能系统、媒体计算、模式识别5个方向。专业选修课程为专业知识的深入学习，学生可根据个人专业兴趣及发展方向自行选择一组课程修读；专业拓展课程(要求至少修读8学分以上)为学生知识面的横向拓展或纵向的继续深入，学生可自全院范围内选择以加强专业学科交叉。

集中实践环节由实验教师对低年级开设软硬件基础实验课程、高年级学生开设综合实验课程。毕业实习与毕业设计也纳入到集中实践环节。

1.1存在的问题

1) 专业核心课没有体现专业特色。

在专业成立之初，考虑到教师对专业课程的教学不够成熟，因此，采用了保守的做法：沿用了老专业――计算机科学与技术和通信工程的核心课程，从上文的描述，不难发现这些课程不能充分体现智能科学与技术专业的特色，智能专业的学生也常常感叹体会不到自己所选专业与其他专业的不同之处。随着智能专业教学经验的积累，科研工作的展开，几个优势的方向和课程(如自动控制、图形图像处理、脑与认知科学等)逐渐清晰，将这些基础的、专业关联较为紧密的课程作为核心课程可谓时机成熟。

2) 专业选修课课程组限选模式约束了学生的涉猎范围。

在2008、2009届学生的教学和培养过程中，发现很多学生对专业知识有广泛涉猎的心理和基础，另外，一些学生可能对课程组中若干课程有兴趣，而对其他课程没有学习动力，而现行的培养计划中选修课的限选模式限制了学生的涉猎范围，未能充分开启和挖掘学生的学习兴趣和动力，因此，任选的模式可能更符合学生的需求，学院只需提供丰富多样的专业选修课程，由学生自主决定修读哪些课程。

3) 缺乏对智能科学与技术专业的学科交叉性的重视。

交叉性是智能科学与技术专业所具有的一个重要的学科特点。智能学科融合了物理、化学、生物学等理学学科，与管理学、经济学、社会学等人文学科也有广泛的联系。这种学科之间的交叉性自然也就要求学生对多个学科都需要有一定的了解。而现行的培养计划是学院封闭式的，除了通识教育阶段，没有给学生提供学习其他学科专业课程的平台，这阻碍了学生素质的培养和智能专业的发展。跨专业选修为学生提供了了解交叉学科知识的渠道。

1.2 “小学期”新特点

目前，国内大部分高校都设立了集中实践环节，在教学计划中安排2～3周的时间专门用于学生的实践、实习。近来，从美国学来的“小学期”也悄然在国内高校流行起来，所谓“小学期”是指在理论教学结束后利用假期的部分时间集中进行实验实践教学活动。如何高效地利用这种“小学期”，能够真正培养学生的创新能力，锻炼学生的实践水平，是当前实验教学所急需探索的重要问题。只有当实验教学从理论教学的从属地位中跳脱出来，自身建立起一套完善健全的教学模式和课程体系，有重点有目标有计划地进行人才的培养，才能实现为社会输送高层次创新人才的目标。

“小学期”里，学生没有课程学习和考试的压力，在假期完全自由放松的氛围下，进行兴趣拓展和能力锻炼，能够收到事半功倍的效果。“小学期”的课程体系如何设置，教学方式如何安排，是发挥“小学期”作用的关键。好的课程和教学计划，使学生不会感觉是另一个学期的提前开始，而是一个夏令营，学生愿意主动参与其中，在娱乐的环境下习得知识，提升能力。

2专业实验室建设进展

依据长期以来，我院大批教师及研究生所从事的智能科学技术相关研究，凝练了几个基础较厚实、成果较丰硕的子方向，并由此制订了本科选修课程及群组。为了使实验室建设重点明确、特色突出，将智能科学与技术专业实验室划分为5个子方向实验室相对独立建设，如图1所示[3]。

在三年的智能科学与技术专业的发展过程中，在专业实验室建设中不断投入，目前该专业实验室仪器设备及数量如表2所示。

该专业实验室具备以下规模和能力：

1) 可以支撑80%智能科学与技术专业的相关课程实验。

2) 能够开出机器视觉、小型仿真机器人等综合性实验项目。

3) 由1名教授、2名博士等6人组成的实验教师队伍。

研究生创新基地、嵌入式系统与网络实验室将大力支持智能专业实验室的建设。我们正在积极申请985学科建设经费，购买电梯调度实验平台等仪器设备，提高实验室的实验开出率和覆盖面。以上的软硬件环境，体现了本专业的建设特色，实验室条件的完善和增强，也需要进行人才培养模式的修订。

3专业培养方案和教学计划

针对以上存在的问题和“小学期”新特点的出现，我们探索和制订了新的培养方案和教学计划[4-5]，下文将从培养方案、课程计划、和实践教学3个方面分别进行描述。

3.1培养方案

表3给出了新制订的培养方案。通识与文化素质教育与以往基本保持不变，但在学科门类教育中涉及的学类核心课程增加，相比于之前的理科B组课程增加了微电子电路、电路分析、操作系统、计算机网络等课程。变化较为显著是专业教育部分，首先专业核心课程由C++程序设计、信号与系统、脑与认知科学、人工智能基础、科学计算导论、算法设计与分析、控制理论基础、计算机图形图像处理八门课程取代。此外，开设了种类更丰富的专业选修课程，涉及数据挖掘、生物信息处理、机器人、物联网等，为学生提供了更多广的选择。

未来发展教育从就业和深造两个角度进行考虑，设定的分组课程充分结合了智能科学与技术专业实验室的条件，设立了生物信息学、智能信息系统、智能控制和机器人、媒体计算与机器视觉4个方向课程组，通过利用专业实验室的资源，将这些高级课程与毕业设计有机结合起来。

值得特别提出的是跨专业限选课程，这正是对学科交叉性考虑的结果。学生有机会去接触到更多的学科知识，有利于对智能有更为全面深刻的认识。尽管这是一个新的尝试，并且这扇门现在打开的还有限，如果实践证实这是必需和有效的，这扇门还将为学生更加敞开。

3.2课程计划

在以上培养方案的指导下，根据课程之间的先后关系，具体的课程计划如图2所示。

从该本科4年的课程教学计划来看，第一学年以学校通识课程为主，第二学年包括与信息学科相关的基础课程，和信息学科的核心基础课程。第三、四学年以专业课程为主，最后一个学期，学生根据毕业设计方向选择课程组里相应课程。整个课程的时间分布遵循循序渐进、由易到难的学习过程，通过最后的毕业设计反映学生对整个专业的理解和把握。在毕业设计阶段，从学生的未来发展着手，分为深造和就业两部分，每一个课程组都按照这两个类别设立了相应的课程。学生根据自身发展的定位，选择适当的课程。

3.3实践教学

实践教学作为理论教学的补充，根据学生专业知识学习的深度，分为3个阶段展开：

1) 实训、通识实践(编程实训、仿真实训)安排在第一学年的小学期。

2) 专业实训(软件技术基础实训、硬件技术基础实训)安排在第二学年的小学期。

3) 综合实践(专业综合设计)安排在第三学年的小学期。

“小学期”的实施，可以把过去那些集中实践的内容放到“小学期”中进行。然而“小学期”有其自身的特点和形式，过去的集中实践内容和教学方式等可能都需要做出相应的调整优化，下面将在教学改革部分阐述我们所进行的有益尝试和探索。

4教学改革

1) 多姿多彩的“小学期”。

“小学期”绝不应该是过去集中实践的改头换面，只是简单地将集中实践换个时间而已，应该走教学内容丰富多样、形式活泼轻松的路子。

(1) 邀请在学生群体中有影响力和号召力的知名人士来校讲座和交流，在学生中刮起头脑风暴，集思广益。

(2) 安排学生走进生产第一线，深入社会底层，真切体会大学生应该具有的技能和素质，结合所学专业，积极思考人生定位。

(3) 当然，集中实践的内容也不可少，如何让学生享受了假期又增长了知识是接下来将进行的第二个改革的目标。

2) 活泼有趣的集中实践。

现行的集中实践环节是老师布置若干题目，学生选择其中几个完成，学生普遍觉得这种教学内容和方式枯燥无味。可以通过以下3个途径，使得集中实践环节变得活泼有趣，提高学生的积极性。

(1) 实验平台。配置可自由装配的设备，或者说基本的零器件，而非成型的仪器，便于学生动手动脑，自由设计。实验室实行开放式运行管理。

(2) 实验内容。开设具有专业特色的实验课程。请一些有丰富经验的教师面向全校学生开设门槛低、趣味性浓厚的公共实验课。对于一些有优势的学科竞赛，定期开设面向所有学生的培训，吸收有潜力的学生组队参赛。

(3) 教学方式。改革实验课程的教学方式，减少教师设计实验内容，增加学生自主设计实验的比重，使学生有相对充分的时间思考并在教师指导下，从实验原理、系统设计、仪器选用、实验数据采集与分析等环节入手，自主开设实验。

5预期目标与效益

通过在2011年入学的新生中实施该计划，我们期待达到以下目标和效果。

1) 培养出具有良好的智能科学人文素养与数理能力，系统掌握信息与智能科学的理论与方法，熟练掌握程序与软件设计方法、数字系统设计能力、多媒体信息与生物信息处理技术、机器感知与智能控制技能的科学研究、工程技术与技术管理专业人员。

2) 充分结合专业实验室的建设，通过教学内容和方式的改革，充分发挥“小学期”的作用，使得“小学期”制度能够真正使学生受益。

3) 体现出我院智能科学与技术专业的自身特色，人才培养能够发挥出我院在生物信息处理、智能控制、图形图像处理、计算智能等领域上的优势。

6结语

在三年智能科学与技术专业建设实践中，我们根据学生培养实际情况，总结了当前培养方案存在的不足，专业特色缺乏、选修范围受限、学科交叉性忽视，并重新修订了该专业培养方案。在学校新实施的“小学期”制度下，通过汲取其他高校的经验教训，抓住“小学期”的特点，在课程内容和教学方式上提出了改革思路。通过以上的探索，我院在专业建设、人才培养等方面更上一个台阶。

参考文献：

[1] 王万森,钟义信,韩力群,等. 我国智能科学技术教育的现状与思考[J]. 计算机教育,2009(11):10-14.

[2] 赵欢,廖波,朱雯. 湖南大学“智能科学与技术”本科专业建设探讨[J]. 计算机教育,2009(11):49-52.

[3] 李智勇,肖正,骆嘉伟,等. 湖南大学智能科学与技术本科专业实验室建设[J].计算机教育,2010(15):91-94.

[4] 魏秋月. 关于智能科学与技术专业人才培养和学科建设的思考[J]. 教育理论与实践,2009(9):18-19.

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Investigation on Teaching of the Specialty of Intelligence Science and

Technology under Summer School System

LI Zhiyong, XIAO Zheng, ZHAO Huan, LI Renfa