時間：2023-08-18 17:16:23
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人工智能教學成果，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1.1集先進性、實用性和前沿性為一體的教學內容改革對國內外優秀的人工智能教材[2-6]的內容進行整合，建立人工智能的知識體系，并提取人工智能課程的知識要點，確定集先進性、實用性和前沿性為一體的教學內容。人工智能的核心思想是研究人類智能活動規律和模擬人類智能行為的理論、方法和技術，因此人工智能應圍繞“智能”這個中心。由于智能本身的復雜性，難以用單一的理論與方法來描述，因此可以通過建立人工智能的不同層次來刻畫智能這個主題。人工智能的主要內容可按圖1所示劃分為最底層、抽象層、邏輯層和應用層這4個不同層次。在最底層，神經網絡與演化計算輔助感知以及與物理世界的交互。抽象層反映知識在智能中的角色和創建，圍繞問題求解對知識進行抽象、表示與理解。邏輯層提出學習、規劃、推理、挖掘的模型與方式。應用層構造智能化智能體以及具有一定智能的人工系統。將人工智能劃分為這4個層次可確定人工智能課程的教學內容，并保證教學內容的循序漸進。
1.2基于人工智能知識體系的教學案例庫建設根據所確定的教學內容、知識重點和知識難點，從國內外經典教材、科研項目、研發設計、生產建設以及國內外人工智能網站等多種途徑，收集案例素材，加以整理，撰寫各知識要點的教學案例及其內容。表1給出基于人工智能知識體系的教學案例示例。
2人工智能課程教學案例的詳細設計
在教學案例具體設計時應包括章節、知識重點、知識難點、案例名稱、案例內容、案例分析過程、案例教學手段、思考/討論內容等案例規范，分別從以下單一案例、一題多解案例和綜合應用案例3種情況進行討論。
2.1單一案例設計以人工智能課程中神經網絡課堂教學內容為例，介紹基于知識點的單一案例的設計。神經網絡在模式識別、圖像處理、組合優化、自動控制、信息處理和機器人學等領域具有廣泛的應用，是人工智能課程的主要內容之一。教學內容主要包括介紹人工神經網絡的由來、特性、結構、模型和算法，以及神經網絡的表示和推理。這些內容是神經網絡的基礎知識。其重點在于人工神經網絡的結構、模型和算法。難點是人工神經網絡的結構和算法。從教學要求上，通過對該章節內容的學習，使學生掌握人工神經網絡的結構、模型和算法，了解人工神經網絡的由來和特性，一般性地了解神經網絡的表示和推理方法。采用課件PPT和演示手段，由簡單到復雜，在學生掌握人工神經網絡的基本原理和方法之后，再講解反向傳播BP算法，然后運用“手寫體如何識別”案例，引導學生學習理解人工神經網絡的核心思想及其應用方法。從國外教材中整理和設計該案例，同時應包括以下規范內容。章節：神經網絡。知識重點：神經網絡。知識難點：人工神經網絡的結構、表示、學習算法和推理。案例名稱：手寫體如何識別。案例內容：用訓練樣本集訓練一個神經網絡使其推廣到先前訓練所得結果，正確分類先前未見過的數據。案例分析過程：①訓練數字識別神經網絡的樣本位圖；②反向傳播BP算法；③神經網絡的表示；④使用誤差反向傳播算法訓練的神經網絡的泛化能力；⑤一個神經網絡訓練完畢后，將網絡中的權值保存起來供實際應用。案例教學手段：手寫體識別的神經網絡演示。思考/討論內容：①訓練改進與權值調整改進；②過學習/過擬合現象，即在一個數據集上訓練時間過長，導致網絡過擬合于訓練數據，對未出現過的新數據沒有推廣性。
2.2一題多解案例設計一題多解案例有助于學生把相關知識點聯系起來，形成相互關聯的知識網絡。以人工智能課程中知識及其表示教學內容為例，介紹一題多解案例的設計。知識及其表示是人工智能課程三大內容（知識表示、知識推理、知識應用）之一。教學內容主要包括知識表示的各種方法。其重點在于狀態空間、問題歸約、謂詞邏輯、語義網絡等知識表示方法。難點是知識表示方法的區別及其應用。從教學要求上，通過對該章節內容的學習，使學生掌握利用狀態空間法、問題歸約法、謂詞演算法、語義網絡法來描述和解決應用問題，重點掌握幾種主要知識表示方法之間的差別，并對如何選擇知識表示方法有一般性的了解。通過講解和討論“猴子和香蕉問題”案例，來表示抽象概念。該案例從國內外教材中進行整理和設計，同時包括以下規范內容。章節：知識及其表示。知識重點：狀態空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法、語義網絡法等。知識難點：知識表示方法的區別及其應用。案例名稱：分別用狀態空間表示法與謂詞邏輯法表示猴子和香蕉問題。案例內容：房間內有一只機器猴、一個箱子和一束香蕉。香蕉掛在天花板下方，但猴子的高度不足以碰到它。猴子如何摘到香蕉？如何采用多種知識表示方法表示和求解該問題？案例分析過程：①狀態空間法的解題過程。用n元表列表示該問題的狀態；定義問題的操作算符；定義初始狀態變換為目標狀態的操作序列；畫出該問題的狀態空間圖。②謂詞邏輯法的解題過程。定義問題的常量；定義問題的謂詞；根據問題描述用謂詞公式表示問題的初始狀態、中間狀態和目標狀態。案例教學手段：猴子和香蕉問題的演示。思考/討論內容：①選擇知識表示方法時，應考慮哪些主要因素？②如何綜合運用多種知識表示方法獲得最有效的問題解決方案?
2.3綜合應用案例設計與單一案例、一題多解案例相比，綜合應用案例能更加有效地啟發學生全方位地思考和探索問題的解決方法。以機器人行動規劃模擬為例，介紹人工智能綜合應用案例的設計，該案例包括以下規范內容。章節：人工智能綜合應用。知識重點：人工智能的研究方向和應用領域。知識難點：人工智能的技術集成。案例名稱：機器人行動規劃模擬。案例內容：綜合應用行為規劃、知識表示方法、機器人學、神經網絡、人工智能語言等多種人工智能技術與方法，對機器人行動規劃問題進行描述和可視化。案例分析過程：①機器人行為規劃問題求解。采用狀態歸約法與分層規劃技術，將機器人須完成的總任務分解為若干依序排列的子任務；依據任務進程，確定若干關鍵性的中間狀態，將狀態對應為進程子規劃的目標；確定規劃的執行與操作控制，以及機器人過程控制與環境約束。②基于謂詞邏輯表示的機器人行為規劃設計。定義表達狀態的謂詞邏輯；用謂詞邏輯描述問題的初始狀態、問題的目標狀態以及機器人行動規劃過程的中間狀態；定義操作的約束條件和行為動作。③機器人控制系統。定義機器人平臺的控制體系結構，包括反應式控制、包容結構以及其他控制系統等。④基于神經網絡的模式識別。采用神經網絡方法以及BP算法對桌面茶壺、杯子等物體進行識別，提取物體圖形特征。⑤機器人程序設計語言。運用人工智能語言實現機器人行動規劃行為的可視化。案例教學手段：機器人行動規劃的模擬演示。思考/討論內容：人工智能將會怎樣發展？應該在哪些方面進一步開展研究？
3案例教學環節和過程的具體實施細節
人工智能案例教學的實施面向筆者所在學院軟件工程專業三年級本科生展開。具體實施細節如下。（1）教學內容的先進性、實用性和前沿性。引進和整合國外著名人工智能教材內容，保證課程內容具有先進性。同時將前沿人工智能的研究成果與技術有機地融入課程案例教學之中。（2）案例教學的創新教學模式。在教師的引導下，將案例中涉及的人工智能內容推廣到對人工智能的一般性認識。案例的教學過程，成為認識人工智能、初步運用人工智能的理論與方法分析和解決實際應用問題的過程，使學生具備運用人工智能知識解決實際問題的意識和初步能力。在課程教學中，打破國內常規教學方式，建立和實施開放式案例教學模式。采用動畫課件、錄像教學、實物演示、網絡教學等多種多媒體教學手段，以及集中講授與專題討論相結合的教學方式將理論、方法、技術、算法以及實現有機結合，感性認識與理性認識相結合，理論與實際相結合，極大地激發學生自主和創新性學習的熱情。（3）“課堂教學—實踐活動—現實應用”的有機融合。在案例教學過程中，從傳統教學觀以學會為中心轉化為創新應用型教學觀以創新為中心，以及從傳統教學的以課堂教學為中心轉化為以課堂教學與實踐活動并重為中心，構造具體問題場景以及設計教學案例在情境中的現實應用，加深學生對教學內容的理解，同時提高學生的思考能力和實際綜合應用能力。
4結語
摘要：本文介紹了國防科技大學計算機學院在人才培養實踐方面的具體做法，即將實驗課程體系劃分為基礎驗證性實驗、課內綜合性實驗、綜合課程設計和自主創新實踐四個層次，在計算機科學與技術專業的計算機硬件、計算機軟件和網絡工程三個專業方向上大規模設立綜合性課程設計。
關鍵詞：實驗課程體系；創新與實踐；計算機學科
中圖分類號：G642
文獻標識碼：B
1緊跟學科前沿，構建實驗教學體系
我院長期跟蹤、研究了ACM和IEEE聯合推出的教學計劃和美國CC2001教程，并深入剖析了國內外十多所一流大學和著名軍事院校的專業課程體系，并據此制訂了國防科技大學計算機學院計算機科學與技術2002本科教學計劃。我們將實驗課程體系劃分為基礎驗證性實驗、課內綜合性實驗、綜合課程設計和自主創新實踐四個層次，如圖1所示。這四個層次之間點面結合、融會貫通、配合緊密、循序漸進、環環相扣。
以計算機硬件方向為例，在“模擬電子技術”、“數字電子技術”和“數字邏輯”三個課程內的基礎驗證性實驗和課內綜合性實驗基礎上，開設“數字邏輯課程設計”；在“計算機原理”和“數字系統設計工程”兩個課程內的基礎驗證性實驗和課內綜合性實驗以及“數字邏輯課程設計”基礎上，開設“計算機原理課程設計”；在“計算機控制基礎”、“計算機體系結構”和“嵌入式系統”三個課程內的基礎驗證性實驗和課內綜合性實驗以及“數字邏輯課程設計”和“計算機原理課程設計”基礎上，開設“嵌入式系統課程設計”；形成從電子器件到功能單元、再到部件、最后到系統的實驗課程體系，依次推進，最終讓學生深入而系統地掌握計算機硬件的原理與技術。
這種創新性的實驗體系科學、可行，有效保證了實驗建設具有先進的水平和顯著的效果，為后續實驗內容、實驗平臺、實驗組織管理等方面建設奠定了堅實的基礎。綜合課程設計和自主創新實踐采用項目團隊的方式組織和實施，幫助學生樹立團隊精神和協作精神，培養學生的組織能力和創新能力。
為了能夠更好地發揮綜合課程設計的作用，我們率先在計算機科學與技術專業學科課程體系三個專業方向上大規模設立了綜合性課程設計并單獨設課，見表1。這些綜合性課程設計穿插在系列課程學習的各個階段開展，實驗內容結合了我們的科研方向，體現了綜合性和系統性，不僅強調培養學生具有綜合運用所學的多門課程知識解決實際問題的能力，更加強調系統分析、設計和集成能力，以及強化培養學生的獨立實踐能力和良好的科研素質。
圖1 實驗課程體系的層次
表1 計算機科學與技術專業的專業方向
2教學科研結合，創新實驗教學內容
我院在堅持依照教學大綱施訓的基礎上，根據計算機技術發展迅速的特點，結合我院科研實踐和成果，設置了9門綜合課程設計并逐步開設一批新的實驗項目，使學生能夠學到較新的知識，取得了顯著的效果。
例如“數字邏輯課程設計”課程，作為“數字電子技術”、“數字邏輯”的后續課程，要求學生在計算機系統綜合設計平臺上掌握計算機部件級的邏輯功能設計，通過數字鬧鐘、八位運算器、交通燈、乒乓球游戲、流水算術邏輯部件、串行收發器等課程實驗內容，可以使學生在進一步理解課程內容的基礎上利用較先進的設計手段掌握數字系統設計和調試的工具和方法，增加集成電路應用知識，培養學生的實際動手能力和分析、解決問題的能力；在后續的“計算機原理課程設計”課程中進一步要求學生學習和掌握HDL語言描述電路，并使用HDL語言設計和實現一個完整的八位機，通過邏輯模擬和綜合，在計算機系統綜合設計平臺上測試和驗證。通過這一系列課程的學習，可以使學生進一步理解計算機原理和組成，掌握計算機部件的設計方法，培養學生的實際操作能力和分析解決問題的能力。
再比如“人工智能導論”課程，我們在實驗教學過程中嘗試對以Agent為中心的教學方法進行擴展，以機器人為主線，將人工智能的各個論題處理成機器人任務，學生通過構建機器人并編程完成任務，更好地將人工智能的各個知識點有機整合起來。更重要的是，機器人論題對學生來說是個極大的激勵，學生的學習過程有相當的成就感。目前我們用于實驗教學的典型實驗內容如表 2所示。在學校“十一五”實驗教學經費的支持下，我們將繼續豐富和拓展更深層次的實驗教學內容。
表2 “人工智能導論”實驗教學內容
3 依托學科優勢，完善實驗支撐體系
經過“十五”的建設，依托計算機科學與技術國家重點學科的優勢，我們進一步完善了實驗教學軟硬件條件的建設，形成了完整的實驗教學支撐保障體系。
在實驗教學硬條件建設上，一方面我們建設并完善了專門的基礎教學實驗室“計算機技術與網絡實驗中心”，下分“計算機系統實驗室”、“計算機軟件及應用實驗室”和“計算機網絡實驗室”三個分實驗室，制定了一系列的實驗教學規范和管理制度，方便老師與學生開展課程實驗教學；另一方面我們依托“211”工程和“985”建設，利用“高性能計算中心”等專業科研環境支撐創新活動、畢業設計等實踐教學活動。
在實驗教學軟條件建設上，一方面我們充分貫徹教學科研相互促進的宗旨，將一些科研成果，如銀河系列巨型機系統等直接服務于課程實驗教學，更好地幫助學生學習內容；另一方面我們充分開發調動老師的創造性和積極性，自主編寫配套的實驗教材、自主研制配套的軟硬件實驗平臺。
在不斷吸取國內外著名大學教材建設先進成果的基礎上，面向我院的課程體系改革和建設需要，自編實驗教材和講義十余部，例如《收音機安裝指南》、《數字邏輯課程設計》、《計算機系統課程綜合設計指導書》、《嵌入式系統課程設計實驗指導書》、《程序設計課程設計》、《操作系統課程設計》、《軟件工程課程設計》、《網絡工程課程設計》和《網絡攻防課程設計》等，并有多部高水平教材已經正式出版。目前我們已經逐步建立起了和課程體系相配套、結合自身科研實際的富有特色的完整實驗教材體系。
在硬件實驗平臺方面，我們在國內率先自主研制成功了計算機系統綜合設計平臺，見圖2。該平臺可以滿足數字邏輯課程設計、計算機原理課程設計、數字系統設計工程、計算機系統結構和超大規模集成電路(VLSI)設計等多門課程的實驗教學需求。
在軟件實驗平臺方面，我們自主設計研發了NetDemo計算機網絡原理輔助教學系統，見圖3。該系統可以對計算機網絡的主要原理和有關協議進行參數可配置的、直觀的、動態的多媒體演示，使原來靜態的板書式文字教學成為動態的、圖文并茂的、交互式演示性教學，在提高學生對網絡原理理性認識的同時增強了學生的感性認識，并提高了學生的學習興趣。
圖2 計算機系統綜合設計平臺
圖3 NetDemo計算機網絡原理輔助教學系統
4整合教學資源，加強實驗隊伍建設
我們十分重視實驗教學隊伍建設，通過各種途徑加強實驗教學隊伍建設。目前我們的實驗教學隊伍主要包括專職實驗教師、兼職實驗教師、TA(教學助理)和研究生教輔組成。從2004年開始我們借鑒國外大學成功經驗，在綜合性課程設計課程中聘請TA。此外在學院的研究生培養方案中明確規定，所有研究生學生必須參加課程輔導，課程輔導成績合格方可畢業，研究生教輔力量成為實驗教學隊伍的有力補充。通過整合各種教學資源，增強了學院實驗輔導力量，促進了實驗隊伍建設，對人才培養起到了很好的支撐作用。
5注重全面發展，開展創新實踐活動
通過“十五”期間的全面實施，實驗教學效果明顯，學生的綜合素質、工程實踐能力、團隊意識、創造性思維得到進一步提高，2006年我院“創新實驗課程體系、增強學生實踐能力、培養高素質人才”獲國防科技大學教學成果一等獎。我院畢業學生業務能力強，能夠適應軍隊和國家建設要求，受到用人單位和領導機關的高度評價。
2004年以來，我們組織本科學生參加各種學科競賽60余次，參加人員近700人次，有415人次獲獎，學科競賽成績突出。其中有代表性的獎項有：8人次獲國際數模競賽一等獎；14人次獲國際數模競賽、ACM國際大學生程序設計競賽二等獎；18人次獲全國數模競賽、電子設計競賽、機械創新設計大賽一等獎；43人次獲全國數模競賽、嵌入式系統設計競賽等二等獎。本科生組隊參加主要由研究生參加的全國微軟“創新杯”軟件開發大賽獲團體銀獎。
6致謝
感謝國防科學技術大學“十一五”教學研究項目“探索開拓博士研究生國際學術交流空間的方法和途徑”和國防科學技術大學“十一五”本科重點課程建設項目“計算機網絡”和“計算機程序設計”的資助。
法學教育一直是我國高等教育的重要組成部分，然而隨著以大數據、云計算、區塊鏈、人工智能等為代表的信息技術的發展，與數據有關的法律現象逐步形成新的法學領域———數據法學。自改革開放以來，我國的法學教育基本形成了兼顧法律體系與法律部門、理論與實踐相結合的路徑，目標是為社會培養追求正義、忠于法律的法律人才。與傳統法學教育相比，數據法學呈現出文理交叉、技術理性與人文關懷兼容的“新文科”特征。2018年，教育部、中央政法委《關于堅持德法兼修實施卓越法治人才教育培養計劃2.0的意見》中指出，“鼓勵高校開發開設跨學科、跨專業的新興交叉課程、實踐教學課程，形成課程模塊供學生選擇性修讀……推進法學學科體系、學術體系、話語體系創新。”此后，數據法學在國內外不少院校中以本科生、研究生課程的培養方式迅速展開，數據法學教育也啟動了實踐中的探索。例如西南政法大學人工智能法學院設置了“人工智能法學”二級學科（含數據法學、計算法學、算法規制、智慧司法等方向），并于2019年秋著手增設二級學科“人工智能法學”的博士學位授權點；清華大學法學院法律碩士培養中新增了“計算法學”方向；中國人民公安大學自主設立二級學科“數據法學”；江西財經大學在本科招生中新增法學（數據法學）專業方向；上海政法學院在本科招生中新增法學（人工智能法學方向）；等等。其中，西南政法大學人工智能法學院已經招收了本科生和碩士研究生，清華大學法學院已經招收了兩屆計算法學方向的碩士研究生。①在這樣的背景下，梳理數據法學教育與傳統法學教育的差異與融合問題，既有益于傳統法學教育的與時俱進，又使數據法學能夠在汲取法學教育經驗的基礎上迅速發展。
一、差異性：教學內容與方法
數據法學是伴隨現代信息技術，尤其是大數據和人工智能技術的發展而出現的新興學科，數據法學的教學往往需要與數據科學及信息技術的研習結合進行，具有知識體系的綜合性、學科視野的開放性、應用場景的廣泛性、方法工具的多元性和專業性等特點。相較之下，傳統法學教育的發展已然十分成熟，不僅教學模式趨于穩定，而且教學內容的體系相對成熟，諸如法律診所、模擬法庭等教學方法與法學實踐結合甚密。正因如此，新興數據法學教學與傳統法學教學之間存在多個層面的差異。就內容而言，傳統法學教育重在法律規則、原理及其適用的講授，數據法學教學則不限于此，與數據科學相關的信息技術問題均融入法學教育的體系，且占據近乎同樣重要的地位。傳統法學教育圍繞我國現行法律體系中的部門法展開，既包括法的本體、價值和發展等理論問題，又包括法律適用、運行等實務問題，這些方面的教學成果，使法學教育在我國社會科學教育中占有一席之地。相比之下，數據法學是對數據生成、采集、存儲、傳輸、處理、應用等一系列過程中的法律現象進行研究的學科，數據法學的教育也圍繞這些內容展開。[1]數據法學教學中的“數據含量”，使其與相鄰計算機科學、互聯網科技具有極大的相通性。這意味著數據科技的全新法學鏡像世界，使法學問題不再拘泥于傳統部門法調整對象和調整方式的范疇，而是經由數據問題的整合以全局性、領域性的態勢予以因應。如此一來，數據法學的教育往往包括不同層級的多種法律門類，單一法律部門的課程設計無法滿足數據法學教育的需求。數據法學的實踐教學方式區別于傳統法學。我國以法典法為基礎的法律形式，使得傳統法學教育與實踐的環節往往是分開的，通常在校學習期間安排專門的時段進行實習，或者兼職從事實務工作。就數據法學而言，理想的教學實踐應當綜合數據技術和數據方法，比如實驗教學、可操作性編程、數據研發應用等“產學研一體化”的要求，這無疑對法學傳統的教學實踐模式構成了沖擊。法學教學中的實踐導向，往往引用已經發生的案例闡釋法律規范的教義與適用情形，這是一種“向后看”的思維方式。而數據法學則不同，它不忽視已經制定了的規范性內容，更重要的是將規制融入數據科學算法的世界，這就要把握科技發展的現狀和前沿問題，甚至要求對數據的風險性與可能性進行前瞻性的評估。這樣一來，數據法學實際具有了“向前看”的思維方式，它改變了傳統法學教育的保守性和穩定性，使法學具有了尖端科學的色彩。調研數據法學學生的實踐實習情況，科技公司、互聯網企業的數據合規部門逐漸成為重要基地，這與傳統法學院青睞律所、政府部門和法檢機構的情況不同。數據科技的進步導致數據法學發展迅速，而與傳統法學教材、教輔資料總量繁多、內容固定的情況相比，數據法學教育教材、資料的建設是薄弱的。作為法學教育的重要環節，概念清晰、體例完備的教材是實現法學教育功能的重要工具和載體。它不僅是法學知識傳承的載體，而且是規范教學內容、提高教學質量的關鍵。相比之下，盡管數據法學前沿性的研究成果頻出，但可以形成通說的數據法學理論和規則體系遠未形成，大量基本概念和范疇處于爭議之中，直接影響教材建設的進程。同步于數據科技進步的國內外各級行政法規、技術標準，成為規制數據問題的先鋒性制度文件。這些制度文件的調整比較頻繁，導致數據法學教材的出版發行可能面臨及時更新與增補的問題。[2]如此一來，短期之內形成穩定的數據法學教學資料似乎不大可能，目前教學主要依托于各數據法學研究人員的學術涉獵，而這種學術涉獵難免片面，這就導致數據法學教學的資料支持遠落后于傳統法學的諸學科。
二、可融合性：培養方向與基本路徑
無論如何，數據法學仍處于法學學科的大框架之中，傳統法學仍舊是數據法學教育的重要基礎。不能否認，數據法學教育的重點在于法學人才，只不過數據法學教育又有所突破，它獨具特色地為國家各級公安司法機關、行政機關、法律科技領域的企事業單位等培養高層次的研究型和應用型人才。盡管數據法學教育與傳統法學教育存在較大差異，但數據法學教育的發展仍需與傳統法學教育的優勢進行整合。1.傳統法學在一定程度上為數據法學的新興理論和范疇提供了分析工具。數據法學之所以為法學，意味著傳統法理論中，諸如法的性質、淵源、要素、效力等級、權利義務、行為關系等基本范疇，可以為數據法學理論體系的建構提供支點。與此同時，由于數據法學根植于信息化數據所創造的新興客體，有條件在傳統法學的理論視野上實現超越，且這種超越并不意味著必然的沖突和矛盾。數據空間的特有話語體系、規制手段和價值判斷，的確導致了新興法學范疇的確立，但也啟動了對既有法學理論體系的解釋和補充。應對數據空間的復雜化，傳統法學應當繼續扮演理論元敘述的角色，而數據法學突出的實務性和前沿性，也將為法學體系的發展提供充分的補給與反芻。2.數據法學教育的核心在于以數據法學為主干的跨學科復合型人才培養，其關鍵在于法學研究與信息技術的有機融合，這就要求我們在既有培養模式的基礎上，厘清法學教育與數據科學教育的邏輯關系，必須明確數據法學并不等同于尖端數據科學，其科研側重點、教學培養目標存在交叉，但又有明顯差別。數據法學屬于法學一級學科，同時借力信息網絡技術、數據安全技術尖端學科為支撐。以法學教育為主體，就是要借鑒傳統法學教育的理論與實踐教學范式，促進法學素養的形成。以網絡技術、數據安全為支持，推動這種法學素養向數據技術、數據防范、數據問題等方向的演化，這種演化或許加入了計算機代碼、算法、程序、數據等不同于傳統法律課題的話語表述，但它并不構成對傳統法學體系的顛覆，而是一種法學教育話語體系的更新。可以說，法學仍舊是基礎，而數據是現實的關照，前者是基礎方法，后者是方法所給予的對象，只不過方法要根據對象的特征進行調整。3.數據法學教育對課程體系建設提出了新的要求。目前，國內各院校數據法學課程建設模式主要有三種：第一種是“三分模式”，以清華大學2019年開設的計算法學專業碩士為例，教學內容對既有法學體例形成了實質性的顛覆，法學、數據科學、法學數據交叉科學構成了“交叉型課程集群”，沿用傳統法學教學內容的法學科目僅占三分之一，以數據科學為先導的數據技術教育、交叉學科教育，實現了法學院與強勢理工科教學的合并，將編程語言、概率論、線性代數等數據技術基礎課程涵蓋在內，又以數據與法律的整合類課程，如科技法、專利法、技術規范進行輔助。第二種是“二分模式”，教學內容包括傳統法學教育與數據科學教育兩個部分，傳統法學課程注重教學培養過程中的“法學”含量，數據科學教育則確保教學過程中的“數據”含量，這要求相關院校具備法學和數據科學的學科基礎，唯有兩類課程的相互影響，才能推動學生產生對數據與法學的思維碰撞與整合。第三種是“綜合模式”，這也是目前國內大多數院校開設數據法學的教育模式。該模式將數據科學融入目前法學院的日常教育體例之中，不同學科以課程接力或者課后拓展的形式展開。綜合模式對開課學校的理工科背景要求并不高，但是這種模式往往過多偏重法學教育的內容，容易將數據法學等同于知識產權法學、專利法學等具有數據相關性的部門法學教育，是否能夠有效實現數據法學的教學效果仍應存疑。4.以科研創新和前沿性資料庫彌補教材薄弱的現狀。數據法學教育目標在于為新一代信息技術的發展提供人才保障，也為法律行業和法治現代化提供技術支持。正因如此，學術創新能力培養是數據法學教學的重要內容。鑒于教材、教輔資料體系尚未確立的現狀，現階段數據法學教學應在科研訓練、問題意識為先導的教學方法上有所突破，間接推動數據法學教學案例、實驗、文獻等資料的系統性完善。這樣不僅跳出了傳統法學教育以課堂、教材為核心的舊模式，還推動了科研項目、論文融入教學過程中，增強了學生的參與度，也對前沿性數據政策、法規和行業標準予以關照。借此，可以嘗試以數據法學方向為單位建立主文獻庫，加強文獻研讀、資料分析與寫作指導，同時注重數據分析、計算機編程等技術的實操能力訓練，為跨學科研究打下了基礎。以數據庫的形式拓展資料、文獻的存儲載體，利用信息技術開展傳統課堂、教材的教學模式改革，推動信息化手段在教學資料查閱、利用過程中的便利性，通過數據手段實現數據法學的教學創新。5.實現人才培養與實務需求的對接，不同授課模式可以發揮各自所長。數據法學教育需要通過實踐訓練和學位論文撰寫等環節，培養學生解決信息技術相關法律問題的能力。為此，應當深化實踐教學改革，加強實踐教學基地、研究生工作站建設和數據法學實驗室建設，拓展與互聯網法院、信息技術公司、公安執法網安部門的學習與合作，實踐第二課堂。對于理工科實力并不突出的學校，可以整合校內外培養資源，突出跨學科人才培養特色。可以實行校內外雙導師制度，第一導師由法學院教師和專家擔任，第二導師由校內外從事計算機、網絡安全研究的教師和專家擔任，或者聘請校外實務部門知名專家作為兼職導師輔助培養；制定聯合導師、兼職導師管理辦法，建立完善兼職導師的遴選、任職、考核、激勵、保障和退出等工作機制。法學、計算機學科建設都相對成熟的學校，可以積累教學經驗并打造精品教學資源，開發線上線下課程，建立數據法學教育案例庫，服務于校內外人才培養，建立數據法學教學領域的“參考樣板”。除此之外，傳統法學院實習成果轉化的多種可能性值得拓展，調研文章、案例研究、智庫建議、技術研發、專利申請等多樣化應用成果可以作為數據法學學位授予條件的改革試點。在實踐過程中，尤其要注重學生法律職業倫理和計算機、大數據應用職業能力的培養。法律職業倫理包括職業道德與執業規則；大數據應用職業能力包括計算機工程、數據分析工程等技術職業思維，如常用編程語言、計算機應用方法及知識、大數據通用工作能力等。唯有面向實務需求的數據法學教育，才能整合法學教育與數據法學教育的優勢，實現傳統教學模式與方法的突破。
三、結語
數據法學交叉學科的興起，緊緊圍繞黨的的戰略部署，聚焦國家治理體系和治理能力的現代化。與此同時，數據法學教學也因“跨學科專業”和“跨理論實踐”的特征，成為值得討論的時代教育命題。數據法學教育既集成了數據科學的迅速發展，又打破了傳統法學教育相對穩定、固化的態勢，使其不得不在解決新問題的過程中整合交叉學科資源并向前發展。無論如何，數據法學教育與傳統法學教育的整合，可以將數據信息技術與法律融入培養教授的環節；數據法學教育的培養質量與成果，將直接為中國特色社會主義法律體系建設與發展輸送新型人才。數據法學教育的不斷改進與發展，是為我國學術研究前沿陣地的關鍵性突破服務，更是為我國加快建設創新型國家服務。
參考文獻
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［2］何淵.數據法學:數據法的多維呈現［M］.北京:北京大學出版社,2020.
作者:康寧 單位:中國人民公安大學法學院
1.1計算機實驗教學的定位
以計算機科學與技術學科為依托，以計算機理論教學為基礎，以實踐與理論的結合為核心，豐富和完善計算機系列實驗教學，促進計算機在全校各專業中的滲透與應用，提升計算機科學研究、工程技術與應用開發創新人才的培養水平。
1.2實驗教學理念
1.2.1面向全校需求的課程體系
計算機的發展推動了計算機學科的進步，計算機的應用提升了各學科的技術水平。本中心面向全校各專業對計算機知識的不同需求，按照通識基礎、技術應用和科學研究，建立了多層次的實驗課程體系。課程內容體現了基礎知識、綜合應用、創新研究。
通過實驗課程，促進計算機在各學科的滲透與應用，培養具有專業知識和綜合能力的人才，提升各學科的整體水平。
1.2.2強調基礎理論的實踐第一
計算機教學具有實踐性強的特點，本中心給學生提供充足的實踐空間，通過實驗驗證、課程設計、專題訓練、專業實踐、畢業設計等實踐活動，提高學生的實踐能力、科學作風，加深對理論知識的理解。數理、電子技術是計算機學科的基礎，邏輯思維、抽象思維是計算能力的體現，本中心強調理論指導下實踐，實踐與理論的結合。
1.2.3依托科研優勢的創新教育
清華大學計算機科學與技術是全國重點學科，擁有高素質的科研隊伍和雄厚的科研能力，承擔了一系列國家“973”、“863”、“國家自然科學基金”、“國家攻關”等重大和重點項目，取得了多項創新性成果。
本中心注意提取科研中的相關知識點，引入到教學實驗中；關注普及型與專業型教學的結合；以先進的科學問題激勵學生的思考。通過實驗教學，讓學生體驗書本與應用、學習與研究、通識與專業、繼承與開創的關聯，提升創新人才的培養水平。
1.3實驗教學總體情況
計算機實驗教學中心面向全校所有專業本科生開課，每年開出計算機實驗教學課超過7000人門，完成實驗學時數逾750000。計算機學科是一門理論與實踐結合非常緊密的學科，因此實驗教學中心的教學指導小組在教學實踐中歸納出一套計算機學科特有的實驗教學模式：除了獨立設置的部分專題實驗以外，提倡理論教學與實驗教學不分離，提出了有計算機學科特色的課程體系。
在對面向全校的計算機課程(包含實驗)作了調整、優化和分工的基礎上，中心制訂了全校計算機課程和實驗體系，如圖1所示。
基于這樣的課程體系，計算機基礎課被各院系列入了培養計劃，更多的公共選修課程群為學生學習計算機提供了多種選擇。例如，他們可以在全校任選課程中自主選擇需要的課程，也可以修讀計算機應用輔修專業，在計算機的某個技術領域有所專長；學生還可以根據個人興趣或專業要求選修計算機專業的課程。通過計算機公共課程的實驗教學，培養了各專業學生運用計算機技術進行本專業學習和研究的能力、將計算機學科與本學科進行交叉融合的能力，為各專業學生的后續專業課學習和研究生階段的培養奠定了基礎。
根據圖1的計算機課程體系，我們提出了分層次的計算機實驗教學課程體系，如圖2所示。
計算機實驗教學課程體系包括三個層次：通識基礎類實驗課程、技術應用類實驗課程和專業技術類實驗課程。針對計算機課程所共有的特點，即理論緊密地和實踐結合在一起，因此我們實驗教學中心不是強行將實驗教學同理論教學拆開，而是將很多理論教學引入實驗室，將理論教學在實驗中完成。因此，從實驗課程的角度看，也分為三個層次，而且在各種類別的實驗課程中分別包含基本型、綜合型和研究創新型實驗項目。
計算機實驗教學中心屬校級編制，掛靠在計算機系，由實驗中心管理委員會和教學指導小組共同管理。中心由11個實驗室組成，其組織結構如圖3所示，包括面向全校計算機基礎教學和面向計算機專業和特長生的計算機專業教學兩部分。
2特色及優勢
2.1在奠定堅實的數理基礎和計算機基本理論基礎上，特別強調實踐第一
計算機學科是當今發展最快的學科之一，要想跟上時代的飛速發展，特別是讓學生在畢業后的職業生涯中能夠始終不落伍，我們要給學生奠定堅實的數理基礎和計算機理論基礎，以及自主學習的能力。同時，計算機科學與技術學科具有實踐性極強的特點，需要通過實驗強化動手能力，引導學生樹立理論聯系實際的觀念，培養學生嚴謹的科學作風。計算機技術水平是干出來的，不是看出來的，不動手是學不會的。在“教”的方面，提倡“案例教學”；在“學”的方面，強調作業、大作業、項目訓練、專題訓練等實踐活動，引導學生在計算機實驗教學中心這個實踐平臺上理性思維和理性實踐。計算機實驗教學主要目的是強化動手實踐能力，引導學生既動手又動腦。計算機科學與技術有兩重特性，即構造性和能行性。所謂構造性是指計算機科學與技術是建立在多基礎學科理論基礎上，由多學科共同構造、集成的。這就要求學生要開放思維，充分利用計算機解決問題，在實踐中體驗如何解決問題。所謂“能行性”就是說計算機科學理論最后都要落到實處，要理論聯系實際，求真務實、一絲不茍，所有的理論都是為了能夠讓創造性的工作行得通，能夠真正完成既定的任務。而這兩大特點的落腳點恰恰在于“能行性”上，即要求在計算機學科方面的實踐能力要強，要有真才實學。我們在整個教學、實驗的各個環節都突出強調和體現計算機科學與技術的這兩個特點。
2.2實現了多層次、多元化的教學實驗體系，有利于個性化發展，培養各層次高素質人才
由于清華大學計算機實驗中心面向的是對計算機知識有不同層次要求的各專業學生，我們擴大和加深了計算機學科與各專業的融合。在借鑒了國外一流大學實驗教學體系基礎上，總結了多年在計算機教學和實驗方面所積累的經驗，提出并建立了通識基礎類、技術應用類和專業技術類三個層次的計算機實驗教學課程體系，在每類實驗課程中都設有基礎型、綜合型和研究創新型實驗，有利于對各式人才的培養。在這個課程體系中，我們首先確立了計算機科學與技術專業學生的課程體系，充分考慮了各專業對計算機相關知識的要求，將計算機知識作為支持其他專業的基礎信息平臺，形成了多層次、多元化的實驗教學體系。在各類實驗中，強調增加綜合型、研究創新型實驗的數量和質量，指導學生根據各自的專業特點選擇不同的實驗內容，盡量將實驗設計積木化、模塊化，滿足不同興趣的同學對實驗的不同需求，達到個性化發展和培養多層次高素質人才的目的。為了培養國際高水平計算機軟件人才，制定了單獨的培養方案和指導性教學計劃，由姚期智教授主持“軟件科學實驗班”，該實驗班得到教育部“大學生創新訓練計劃”項目的支持。十年樹木、百年樹人，我們的教學實驗體系在人才培養上卓有成效，正是在這樣的課程體系下培養出來了大批全面發展、高素質的人才。
2.3重視課程建設和教材建設，精品課程、精品教材成果顯著
隨著計算機學科的高速發展，計算機教學中教材建設和課程建設具有至關重要的地位和作用。在課程建設方面我們有9門課獲精品課，“計算機語言與程序設計”、“計算機組成原理”、“計算機文化基礎”、“面向對象的程序設計”獲國家級精品課。其中“計算機語言與程序設計”和“計算機組成原理”獲北京市級精品課，另外“計算機專業實踐”、“數據結構”、“計算機程序設計基礎”、“人工智能導論”、“計算機網絡原理”獲清華大學精品課。作為教學實驗成果的一部分，教材建設是我們注重的另一個方面。我們積極參與世界先進技術和理論的研究，密切關注前沿計算機
科學與技術課程和實驗，及時地推出各種教學和實驗教材。近幾年比較有代表作用的教材如《數據結構》，其三個版次、兩種語言(C語言版和C＋＋版)的總發行量超過了300萬冊；《PASCAL程序設計》及其實驗指導教材的發行量超過120萬冊；《計算機文化基礎》及其實驗指導教材的發行量超過了110萬冊；《IBM-PC匯編語言程序設計》及其實驗指導書的發行量也超過了110萬冊，還有像《計算機圖形學》、《計算機操作系統教程》、《微型計算機技術及應用》等的發行量也都在50萬冊至100萬冊之間，這樣大發行量的教材還有很多。近5年教材建設方面有16種教材獲得省部級以上獎勵，其中獲得國家級教學成果二等獎的教材6種；獲得國家科技進步三等獎的教材1種；獲得教育部科技進步一等獎的教材1種；獲得教育部全國普通高等學校優秀教材二等獎的教材1種；獲得北京市高等教育精品教材7種；獲得北京市教育教學成果一等獎的教材1種；列為普通高等教育“十五”國家級規劃教材3種；列為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4種。我們還在不斷地總結科研和教學成果，適時地推出包括“十一五”規劃教材在內的各種系列教材。
2.4注重科研成果向實驗教學轉化，轉化成果向全國高校推廣
清華大學一直非常重視實驗教學和研究創新相結合，根據實驗教學和科研創新的要求，建設了一支結構合理、高水平的實驗教師隊伍與實驗技術人員隊伍，形成了與國際接軌的師資隊伍建設機制。這支隊伍依托計算機系的學科優勢，以高水平的科學研究為源泉，自主設計了一批反映計算機新成就和新技術的教學實驗、研制了新的教學實驗裝置。例如在獲得國家科技進步二等獎的“高性能IPv6路由器”的科研基礎上，我們及時地將該技術引入到實驗中，研制了IPv6實驗裝置，并引入到實驗教學中。這樣的例子很多，例如TEC系列計算機組成原理實驗裝置，作為我們的研究成果獲得了很多獎勵，并推廣到全國200多所院校。再比如TPC系列計算機接口技術和微機原理實驗系統，推廣到全國260余所院校，約5500套實驗系統在為全國高校的微機接口和微機原理實驗服務。
另外，作為學校規模最大的計算機實驗教學和學習環境，我們采用現代信息化管理手段，包括學生管理、設備管理、課表管理，選課管理等。自主開發的計算機實驗室綜合管理系統在2000年通過教育部認證，并獲得專利一項，為實現中心開放式教學，建立了配套的實驗中心信息化系統。該系統包括中心網站、實驗室門禁系統、實驗室窗口預約、實驗室綜合管理系統、學習資源庫。我們將實驗教學中心建設與科研工作相結合，自主研發了中心網站，管理系統，構建了一個完整的網絡化信息管理平臺。這套管理平臺已經推廣到70多所院校的實驗中心(室)中使用。
2.5以雄厚的科研為依托，開展各項科技活動，培養學生的自主性、研究型學習能力
學習興趣是學生自主性學習的主要動力和源泉。為了提高學生的自主性學習和研究創新能力，我們從培養學生的學習興趣入手，利用我們的科研優勢，輔以資金支持和制度化管理，由教師選擇合適的科研題目和部分項目，作為學生研究訓練(SRT)的題目和內容。為了培養學生們對科研能力訓練的興趣，我們還舉辦各種國際、國內計算機知識技能的競賽或組隊參加各種競賽。例如ACM大賽、數學建模大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、兩岸清華程序設計大賽、智能體大賽、趨勢科技程序設計大賽、“英特爾杯”清華大學創業計劃大賽、清華大學程序設計競賽、校計算機知識與技能大賽等等。在這些科技活動中，根據學生各自的興趣，協助學生制定了詳細的設計方案和實施方法，培養了學生們的自主性研究和創新學習的意識，養成了自主學習的好習慣，提高了研究和創新的能力。
XX中學年度工作總結
2017年，XX中學在市委、市政府和市教育局的正確領導下，以貫徹落實《XX市市教育改革和發展規劃綱要（2011-2020）》為主線，對接新高考，深化課程改革，圓滿完成了年度工作任務。
一、高考成績再創新高。2017屆是浙江省實行新高考模式的第一屆，在全校上下齊心共同努力下，2017屆我校高考成績再創輝煌！上一段線人數突破四百大關，達到403人（不含體藝、農村專項等），總數比2016年增加96人，增幅位列全市第一，一段上線率接近65%。為適應新高考模式，學校著力加強了針對高三學生的高校三位一體、自主招生等特殊類型招生的指導，我校2017屆高三在自主招生、三位一體和農村專項等特殊類型招生有重大突破：2位同學通過清華大學初審；60多位同學通過了復旦、浙大等一流高校的自主招生審核；200多位同學通過各重點高校的三位一體審核；160多位同學通過農村專項審核。豐碩的成果背后是一中人追求卓越、超越自我、愛生如子、甘于付出的奮斗精神和奉獻精神。
二、學科競賽成績突出。在新高考背景下，各名牌高校的自主招生也越來越看重學科競賽。學校結合“三個團隊建設”，積極將競賽輔導工作制度化、規范化，以促進我校競賽成績的穩步提升。要求各學科競賽輔導團隊，合理安排教學內容和進度，注意調動學生的學習興趣，加強對學生學法的指導，轉變學生學習方式，提高學生自主學習能力和學科素養，提升競賽成績。 2017年，我校五大學科（數學、物理、化學、生物、技術）獲得國家級二等獎2人，三等獎1人；省級一等獎6人，二等獎38人，三等獎52人；市級一等獎22人，二等獎50人，三等獎55人。我校地理學科首次參加全國地理奧賽，2人獲得銅獎。另外，160余人在語文學科國家級、省級各類大賽中獲獎，200余人在全國中學生英語能力大賽中獲獎。
三、體藝成績亮點紛呈。一年來，我校在體育藝術方面取得了優異的成績：在XX市市第五屆運動會上，我校代表隊獲得團體總分和獎牌總數雙料第一。在2017年高校新生體質健康測試中，我校平均分排名全省高中第30名（全市第二），及格率排名全省高中第36名（全市第一）。我校田徑隊在浙江省中學生運動會田徑比賽中獲得團體總分第十二名，女子團體總分第八名，并榮獲體育道德風尚獎；在全國中學生田徑錦標賽中獲得男子三級跳遠第六名。我校男子足球隊連續八次奪取浙江省中學生校園足球聯賽XX市賽區的冠軍，并在浙江省男子超級組的比賽中勇奪季軍。我校健美操隊奪得省級比賽金牌四枚，銀牌四枚，銅牌三枚；其中王偉和梅圣杰兩位同學被評為國家級運動健將，李昂同學獲得國家一級運動員稱號。我校學生林雪兒與她的舞伴在2017世界杯國標舞和環球巨星公開賽暨CEFA（中國藝術職業教育學會）國標舞全國錦標賽上，以第四名的成績入選CEFA國際標準舞國家隊，今后，她們將由國家公益資助，代表中國參加國際比賽、集訓。在XX市市第九屆高中生論語辯論賽中，我校辯論隊第七次捧起冠軍獎杯；在XX市市第六屆高中生儒學校園劇比賽中，我校展演的節目獲得最高獎“最佳導演獎”。我校學生胡簡妮同學在2018年美術類浙江省統考中以96分的成績獲得全省第一名，我校學生賴越欣同學獲得2017年浙江省中小學藝術節書法類比賽二等獎。
四、系列德育活動深受好評。加強傳統節日文化教育，傳承中華民族優秀傳統文化。2017年我校的傳統文化教育形式更新穎，成效更顯著。端午節的“糕粽會”高三老師親自動手為學生包粽子，化身食堂員工為學生打飯菜，“糕粽”既蘊含了端午節的傳統內涵，又寄予了對一中學子的深深祝福；2017年中秋音樂詩會全面升級，舞臺高端大氣，節目高雅，傳統文化的內涵豐富，且全部選自學生社團和老師、校友，場面隆重熱烈；重陽節“我有愛對您說”的活動形式多樣，真摯感人，既很好地對學生進行了孝親敬老的教育，也打動了家長的心。學校還通過18歲成人儀式、開學典禮、畢業典禮等活動，積極對學生進行感恩、責任的教育，因為活動形式新穎接地氣，儀式感強，深受學生和家長的喜愛，每次活動都在社會上引起強烈反響。中國教育報、浙江教育報、XX市日報、XX市電視臺等媒體紛紛予以報道，相關微信報道閱讀人數突破50000人次。
五、教學評比、科研業績突出。一年來，學校教學研究實現常規化、課題化、系列化、成果化。具不完全統計，2017年我校教師參加一師一優課評比中獲省級優課6項、部級優課4項；在各學科教學比武中，獲省級一等獎1人，市級一等獎9人。一年來，我校教師在省級以上正式刊物76篇，10余項課題研究結題獲市級以上獎勵，我校毛佩清老師領銜的研究課題“高中研究性學習課程教學的課型范式”獲第五屆浙江省教學成果二等獎。選修課《中國古代社會生活的變遷》被評為浙江省精品選修課程。
六、進一步加強教師隊伍建設。一是順利完成全校教師的教師資格定期注冊和第二輪崗位聘任工作。按照市教育局的統一部署，考培處牽頭，辦公室、教務處等處室的配合下，完成了教師資格定期注冊的首次注冊工作和第二輪崗位聘任工作，工作任務重，情況復雜，但我們克服困難，力求把工作做細做實，順利完成了全校教師的資格定期注冊工作，為進一步規范教師資格管理打好基礎。二是順利完成本年度教師培訓任務。2017年當年完成的教師培訓總學時數17764，人均完成82學分；年平均限定選修90學分集中培訓完成24%（52人）；教師通過培訓管理平臺自主選擇培訓項目的學分數14702，占總培訓學分數的比例達到82.8%；且按分層分類匹配率達到100%；教師自主選課后實際參訓率達98%；按要求組織教師參加省級及以上培訓完成率達100%；參訓教師對本地區開設的培訓項目、培訓質量和效果網上總體評價平均滿意率達到95%以上;學校按省廳文件要求，確保學校日常公用經費的10℅專項用于教師培訓，達標率為100℅。三是加強對校名師和市學科帶頭人的考核，發揮名師作用。按照校名師和市學科帶頭人的考核要求，及時開展對第六屆校名師（15人）和第五屆市學科帶頭人（5人）的考核工作，組織專家按照校名師和市學科帶頭人的年度考核要求，從教育教學工作、教科研成果、結對帶徒、輻射影響等方面進行考評。完成了10個市級名師工作室的申報工作。同時，組織全體教師特別是青年教師積極選報名師工作室成員。為下一步名師工作室的工作開展，發揮名師作用，促進青年教師成長打下基礎。
七、深入推進教育大數據應用。一是全面提升校園基礎網絡。我校與中國電信合作對原有的整個校園網絡進行了大規模改造，全面升級校園基礎網絡，目前已經實現有線、無線雙網校園全覆蓋,確保校園網絡暢通。目前，校園基礎網絡建設處于全市領先地位。二是積極推進大數據教學診斷與評價。根據衢市教電〔2017〕9號“XX市市教育局關于公布全市教育大數據試點學校名單（第一批）通知”，我校列為試點項目學校，重點推進利用大數據改進教學診斷與評價。我校高度重視，積極行動、精心謀劃，一年來，我們統籌規劃，制訂方案，通過宣傳營造氛圍、精心挑選技術工具，以及包裝項目爭取經費。在大數據推進中，精心挑選出適合各學科的大數據應用工具。目前，我校實現了全學科全年段的大數據診斷應用，初步形成了教、學、考、評、管等環節的大數據鏈，提高了教學效率，實現減負增效，構建以學生為中心的評價體系，改善了學生的學習方式。三是促進了大數據應用相關課題研究。XX中學在大數據應用的同時，一批教師開始進行了有關大數據的教學研究。基于人工智能英語作文批改是一個較新的領域，英語組組織人員開展了《基于人工智能批改與教師批改對中學生英語寫作與自主學習培養的影響研究》。目前該課題已經被列為浙江省教育科學立項課題。另一個課題《大數據背景下高中英語作文教學的研究---英語新高考概要與續寫語料庫創建的研究》，也被列為市級課題。論文《英語新課程在信息技術平臺的初步嘗試》《新高考和大數據背景下高中英語作文批改探究》在全國外語基礎教育大會論文評選中獲二等獎。
2006年12月8日，地處全國惟一的農業高新技術產業示范區內的楊凌職業技術學院，被確定為全國首批28所“示范院校建設項目”承擔院校之一。這所2001年由教育部確定的示范性職業技術學院建設單位，又榮幸地承擔了國家首批高職“示范院校”的建設任務，這充分彰顯出了它順應改革創新趨勢的活力，折射出其示范引領、輻射帶動整個陜西省乃至西部地區高職教育的無窮魅力。
質量立校，理念在傳統優勢中不斷發展創新
1999年，為順應國家級農業高新技術產業示范區科教體制改革的需要，學院合并改制，成為陜西省第一所由教育部審批成立的高職院校。陜西省原省長程安東對學院的辦學提出了“三新兩高”的具體要求，即新起點、新體制、新理念、高水平、高質量。質量意識成為學院辦學的宗旨與方針。學院領導廣征博研，在“三新兩高”的基礎上確定了學院的辦學理念為：以人為本、質量立校、特色辦學、創新發展。
近年來，學院堅持以就業為導向，以服務為宗旨，走產學研相結合的辦學方針。把教學放在核心位置，以打造鮮明的辦學特色為突破口，從專業設置與改革入手，力求實現產銷連接；從人才培養模式入手，力求實現產學研的有機結合；從強化實踐應用能力入手，力求實現教學與實踐的零距離、教師與學生的零距離、畢業與就業的零距離，取得了辦學事業的驕人業績。學院先后被評為全國科教興農先進集體、省級文明校園、“十佳”誠信辦學示范單位，是陜西省首批獲得人才培養工作水平評估優秀的學校。
重視技能，綜合素質在強化訓練中成為亮點
楊凌職業技術學院為了適應高等職業教育對高技能人才培養的需要，不斷加強實踐性教學環節的軟、硬件建設，對教學實訓基地建設實施傾斜性投資。近五年累計投入過億元，新增建筑面積11萬平方米，相繼建成水利水電實訓大樓、生物技術實訓大樓、水工實訓大廳等。同時，學院進一步加強了實驗實習設施的建設，先后投入3000萬元更新儀器設備，完善現代化教學手段；投入300多萬元購置圖書資料，建設圖書自動化管理系統；投入300萬元建成具有同類院校先進水平的校園千兆以太網，初步實現了學院辦公自動化。目前，學院擁有國內一流的水工實訓大廳、人工智能溫室、組織培養實驗室等一系列先進的實驗實習場所，為培養應用型高技能人才提供了強有力的支撐。
為了增強實踐應用能力的培養，學院規定各專業實踐性教學要占到總學時的一半以上，學生需有半年以上的時間在實際工作崗位頂崗實習，課程實習、畢業設計等也需要從生產實際中選題。水利水電建筑工程專業的畢業設計選題一直堅持在工程施工中確定，讓學生在工程一線通過實際調研來完成；園林工程專業采取模擬招標形式，按照工程招標程序，讓學生分組演練不同角色；機電設備運行及維護專業用水輪機、水電站、電氣設備、C語言、CAD制圖等綜合模擬練習來代替原教學計劃中的單項練習，開發出了綜合實驗實訓項目，提高了學生對專業知識的綜合運用能力。
學院率先在陜西省推行“雙證書”制度，要求畢業生除了具備畢業證外，還需要取得1-2個社會承認的崗位資格證書。學院內也開設了包括特有工種技能在內的多項行業技能鑒定培訓站，能承擔107個高級和中級職業（工種）的鑒定任務，可滿足學生獲取職業資格證書的需要。此外，學院還通過校企合作、企業深度參與、學校與用人單位分工實施的辦法，積極探索“工學結合”、“產學合作”、“訂單培養”、“頂崗實習”等教學模式創新，強化學生職業崗位能力培養，使學生“雙證書”獲取率達到80%。
校企合作，產學研在互惠多贏中彰顯活力
產學研合作教育已成為學院鮮明的辦學特色。學院依托科研推廣項目，在秦巴山區鳳縣及關中平原楊凌等地建立了11個產學研示范基地，在主動為生產單位解決實際問題的過程中，探索出了農業類高職院校產學研合作教育的五種模式，即技術服務型、基地示范型、經濟共同體型、股份合作型和公司帶動型。同時，學院積極開展校政聯合、校企合作，充分利用社會資源，在校外建立了50個穩定的實訓基地，與中水集團、中鐵集團等60多個大型企業建立合作關系，選派教師去生產一線實踐鍛煉，選派學生去企業一線參加為期半年的頂崗實習。學院和北京偉嘉集團、河南明達集團合作開展訂單培養，與合作企業開展聯合攻關，解決生產中出現的技術難題，同時為企業提供職工培訓，形成了由地方政府、企事業單位構成，覆蓋學院已開專業的校外實訓基地網絡，成為學院培養學生實踐操作技能、提高學生職業能力、打造高素質的高等職業技術應用型人才的重要平臺。產學研的緊密結合，縮短了課堂教學與現實生產的距離，使理論教學和生產實踐有機結合，促進了教學質量的提高。
近年來，學院共承擔省（部）和楊凌示范區重點科研推廣項目192項，是全國為數不多的幾個承擔國家星火計劃、參與“863”計劃課題項目的高職院校之一；先后獲省部級科技成果獎13項，地廳級16項；獲國家級教學成果獎1項、省級教學成果獎一等獎1項、二等獎5項。學院選育的小麥新品種“武農148”經農業部檢測，達到優質小麥標準，已累計推廣面積達1000多萬畝；學院選育的新品種“玉壺妹”已通過省級品種審定；新型瓜菜化控浸種技術居國內領先水平，其產品“優比”浸種劑獲國家專利。整體上看，學院的科研項目總數、在研經費總數、科研獲獎總數等數年來一直穩居陜西省高職高專院校前列。
導向就業，教學質量在就業市場中贏得聲譽
近年來，學院招生規模、報考率、報到率、就業率均名列陜西省同類院校前列。學院水工建筑、水利工程、測量、路橋工程等專業已有973名學生到中國水利水電集團總公司及下屬15個分公司（局）就業，成為中水集團一支重要的建設隊伍；有376名畢業生被中鐵集團及下屬公司錄用；分配到中建、省建系統工作的畢業生也有528名，另有640名畢業生到新疆生產建設兵團就業。此外，像中煤建設集團總公司、中國路橋公司、葛洲壩工程集團公司、中國第九冶金建設總公司等“國”字號隊伍每年也新添學院畢業生500多人。
學院堅持就業是“民生之本、立校之根”的理念，不斷解放思想，更新觀念。學生工作走過了“擴大招生規模――重視就業工作――強調就業質量”的三部曲。合校建院之初，學院確定了“以規模促效益，以效益促質量”的辦學思路；在陜西省內部分高職院校紛紛展開招生大戰時，學院又確定了“以學生為中心，以就業為導向”的辦學理念；當就業率成為各校互相攀比的目標時，學院又明確了“穩住就業率，提高就業力，以質量求發展”的新路子。從家長、考生、社會三方利益著眼，開創性地提出“就業指標剛性化、就業任務全員化、就業信息網絡化、就業面向社會化、就業重心基層化”的“五化”原則，取得了畢業生就業工作的可喜成績。實踐證明，這是一條符合高職發展規律、貼合學院發展實際、順應家長客觀愿望、符合學生就業要求的可行之路。
關鍵詞：機器人教學方法 實訓建設 師資隊伍
隨著社會的進步和科技的發展，社會人力成本不斷提高，勞動者在技能方面的欠缺導致先進技術的應用出現瓶頸。進入21世紀以后，智能機器人必將全面應用于生產。做好機器人技術教育，培養大批優秀的高技能機器人應用型人才，是當今新形勢下技工院校面臨的挑戰。
一、機器人教學方法
機器人的學習過程融合了計算機、機械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學科領域的知識。因此機器人教育和傳統的學科教育區別很大。單純的機械、電氣、計算機等學科的學習只能作為學習機器人的基礎。機器人的教學應該是一個系統的架構，學生在掌握各學科的同時要對計算機整體系統有更為深入的了解，這需要在教學過程中采用多種方法積極引導，使學生在思考的過程中將各學科的知識有機地串聯起來。
1.多基礎學科交叉學習，聯合啟發
在傳統的基礎學科教學中，如電機控制實訓中教師只針對電氣線路進行講解，鉗工實訓則只進行金工方面的技能教學。這種模式的教學在過去取得了一定的成果，但是在面向機器人的教學時，由于不能將各學科進行有效地串聯，因此難以形成機器人學習的基礎。
新形勢下，應該交叉教學，比如在講解電機控制小車往返控制的章節中，應該對小車的機械運動特點進行分析，如小車機械傳動出現問題，導致小車無法順利行進等種種情況。電氣控制線路和機械知識的相互結合，使學生能夠充分理解各學科的交叉融合，為學習機器人打下基礎。
2.機器人專業方向課程設置
傳感方面課程：圖像處理、計算機視覺、卡爾曼濾波、信息融合。
認知：機器學習、人工智能。
驅動：自動控制原理、線性控制理論(線性空間理論)、非線性控制理論、計算機控制/數字控制、 機器人導論、機器人控制、非各向同性機器人控制、路徑規劃、數模電子線路、信號與系統、各種電子線路設計知識、機械設計、工程制圖。
這些不需要全部都懂，但至少要專攻一個方向，其他方向略懂，比如專攻控制和路徑規劃。
3.行為導向教學
行為導向教學以學生為主體，通過問題驅動學生的積極主動思考。在教學過程中，通過積極的發問，以學生的討論為主，教師在整個教學過程中起引導的作用。這種教學方法可以充分發揮學生的主體作用，積極調動學生學習的主觀能動性，培養學生分析問題、解決問題的能力。在解決問題的同時，學生充分將所學到的各學科知識主動進行“融會貫通”，解決問題的能力也得到了提高。學生取得了成就感和激勵，使學習的過程變得更有挑戰。教師還可進一步建立獎勵機制。各種方法共同作用下，使機器人學習變得更加生動有趣。
4.鼓勵創新
“創新”是科技進步的源泉。學生在學習的過程中，受思維定式的影響較輕，往往會出現一些大膽的充滿新意的想法。在遇到這些情況時，教師絕不應該漠視甚至打擊，應該積極針對學生這些想法進行分析假設，甚至在有條件的情況下付諸實踐。21世紀技工院校培養的是熟練的高技能人才，更是充滿創新精神的高技能人才。只有大膽鼓勵創新，才有可能出現大量的優秀的國家需求的創新型技能人才。
二、實訓教學建設
1.實訓室建設
機器人教學實訓室應具有信息化、多媒體化的課堂，配備有滿足多個班級同時實訓的電腦、桌椅、機器人設備等必備條件。機器人教學的設備應該是集成化的、模塊式的，在便于學生學習的過程中進行拆解。分組式的實訓臺面有利于學生在學習的過程中鍛煉團隊協作的能力。合理的桌面布局能夠幫助學生養成“6S”的良好工作習慣。
ABB工業機器人綜合實訓裝置組成是由工業機器人工作站、碼垛工作站、裝配工作站、弧焊軌跡練習工作站、模擬噴涂工作站、多功能翻轉工作站等組成。典型的機器人實訓室如圖1所示。
2.靈活的實訓方法
由于客觀條件限制，實訓室的教學設備有限，機器人實訓設備只能有條件地進行購置。在實訓教學中，針對特定的機器人實訓設備，不應單純以“說明書式教學”的方法進行講解。例如在完成機器人的某一功能的過程中，可以主動設置故障點，引導學生獨立思考排查，通過分析和解決問題加深學生對設備的理解。與此同時，在機器人原有功能的基礎上，鼓勵學生進行大膽思考和創新，開發更多的原本不具備的功能，在不損壞實訓設備的前提下，盡可能地以豐富多樣的靈活的實訓方法，使學生更加深入地進行機器人的學習。
4.虛擬仿真教學
在設備短缺的情況下，采用工業機器人虛擬仿真軟件進行機器人的學習。以ABB公司的RobotStudio軟件為例，RobotStudio軟件是ABB機器人公司的一款離線機器人編程與仿真工具， 使用圖形化編程、編輯和調試創建機器人的運動，并模擬優化現有的機器人程序。圖2為采用RobotStudio軟件模擬的應用于醫藥行業的機器人。
虛擬仿真教學使學生直觀地觀察仿真軟件觀察機器人的動作過程，同時通過編程離線調試并模擬現場畫面。在這個過程中，學生的軟件編程水平得到了提高，彌補了設備短缺造成的缺憾。
三、師資隊伍建設
有一支熱愛機器人教育事業并具有較高科學素養的師資隊伍是開展機器人教學的重要前提條件。由于技工院校存在的“知識老化”、教師老齡化嚴重等各種問題，在師資隊伍建設方面，需要從以下幾方面著手。
1.引進現場經驗豐富的工程師人才
新形勢下，鐵飯碗逐步被打破，校企之間的人才流動愈加頻繁。教學經驗豐富的教師在技能上可能稍有不足，現場經驗豐富的工程師在教學能力上還需稍加磨練和指導。通過人才引進的方式，吸引優秀的工程師人才長期或定期進入教育行業，能夠提高校內教師的技能水平，同時使教學過程更加貼近現場。
2.豐富多樣的教師培訓和激勵手段
通過多媒體網絡課堂、校企聯合師資培養等多種手段，為教師專業能力的提高創造學習條件，邀請各領域專家、教師到校開展講座，交流促進，共同發展。同時，從事機器人教育的教師也應充分意識到機器人技術發展日新月異，必須牢固樹立不斷學習的教育理念。
通過對取得成果的教師進行物質上和精神上的獎勵，引導學校形成教師之間相互競爭、相互促進的良好氛圍，激勵教師積極改進教學方法，主動進行科研及教學探索。在這種你追我趕的學習氛圍下，才能形成良好的發展的機器人教學團隊。
3.積累創新，開發校本教材
在不斷進行教學改進和探索的同時，要及時對取得的教學成果及教學中的不足進行總結，在總結中逐步摸索出一套適合本校的、具有特色的教學方案。
由于各學校的實訓室配備不盡相同，傳統單一的教材無法滿足機器人教學的要求。針對本校的機器人設備，逐步形成自己獨立的校本教材。
4.積極參賽，以賽代練
國家非常重視機器人教育的發展，因此每年都會組織大量的機器人比賽。在機器人教學的過程中，采用教師帶隊，學生為主體的方式，以賽代練。通過校內比賽競爭，選撥優秀的學生參加各種比賽。比賽使學生在得到鍛煉的同時，也使教師將比賽中的經驗再次代入到日常的教學過程中，提高機器人教學的水平。
四、小結
系統化的教學對專業教師的知識面提出了更高的要求。將各學科的知識在教學過程中有機的串聯到一起，是對新形勢下工業機器人專業教師提出的挑戰。同時，“行為引導法”的優勢在工業機器人教學中體現得更加淋漓盡致。只有讓學生成為課堂的主體，才能使學生分析解決問題的能力得到逐步提升，才能培養出具有創新精神的21世紀的高技能人才。
現代化的實訓室、模塊化的實訓設備、配合靈活的仿真軟件，都是為了更加準確地模擬出現場的實際工況。學生如身臨其境，才能得到熏陶和感染。在實訓中，尤其要注重對學生“6S”工作習慣的培養。
以中青年教師為主、激勵機制健全的教師隊伍是工業機器人教學的基石。現場經驗豐富的工程師，通過交流和講座，能夠成為工業機器人教學的重要補充。通過“以賽代練”“校本教材”等各種措施，最終形成適應新時展的、具有學校特色的工業機器人教學。
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中圖分類號：G642
摘要：實踐教學作為人才培養的重要環節，能起到融會貫通所學知識、促進理論與實踐相結合的重要作用，是培養學生實踐能力和創新精神的重要手段。文章詳細介紹了國防科學技術大學計算機學院在實踐教學中的主要做法與經驗。 關鍵詞：實踐教學體系；實踐教學隊伍；實踐育人
0 引言
實踐教學作為人才培養的重要環節，具有不可替代的地位和作用。國防科學技術大學計算機學院在長期的人才培養實踐中，始終堅持“厚基礎、重實踐、強能力、實踐貫穿全程”的原則，把重實踐作為推進人才培養工作科學發展的重要理念，作為提高人才培養質量的重要著力點，培養了大批深受用人單位歡迎的復合型人才。學院持續跟蹤IEE/ACM的計算教程，強化系統概念，突出知識的綜合運用能力與創新能力的培養，創新實踐計算機專業實踐教學體系；堅持學思結合、知行統一、因材施教，貫徹理論實踐并重、知識傳授與能力培養有機統一的思想，不斷深化實踐教學方法和手段的改革；堅持與高水平科研相結合，自主研發綜合實踐平臺，將高水平科研成果和環境直接轉化為實踐教學條件，建成服務自主學習和創新實踐的實踐教學支撐環境；堅持用“銀河精神”和“天河文化”凝聚隊伍，不斷創新實踐育人方法與途徑，拓展實踐育人基地，加大政策與制度保障力度，打造高水平的實踐育人隊伍。
1 構建體系化的實踐教學環節
在深入剖析國內外近20所一流大學計算學科課程體系的基礎上，基于長期跟蹤研究IEEE和ACM聯合推出的計算學科教學計劃參考方案（CC1991、CC2001、CC2005、CC2013）所獲得的經驗，學院針對計算學科實踐性強、解決實際問題能力要求不斷提高的特點，構建了“4433”實踐教學體系，即：通過4個實踐教學環節環環相扣、4個實驗教學層次逐步提升、3個專業方面實踐能力融會貫通、3個實踐教學支撐條件統籌建設，來構建計算學科的實踐教學體系。按照“點面結合、循序漸進、綜合配套、全面培養、突出創新”的原則，將計算機實踐教學與能力培養貫穿于課程實驗、實訓、課外實踐和畢業設計等4個環節中。同時，加大課程實驗環節的比重，加強實踐動手能力的培養；優化課程實驗體系，使其具有層次性、階段性和系統性。將專業課程實驗劃分為基礎驗證實驗、課內綜合實驗、綜合課程設計和自主創新活動4個層次，全方位培養學生計算機硬件、軟件、網絡與信息安全3個方面的工程實踐能力。通過基礎驗證實驗使學生加深對原理及知識點的理解和把握，通過課內綜合實驗使學生實現對某門課程內相關知識點的融會貫通，通過綜合課程設計增強學生綜合運用相關知識解決實際問題的能力，通過自主創新活動培養并提升學生的創新實踐能力。
學院在國內計算學科首創大規模綜合課程設計并單獨設課，按照計算機工程、軟件工程、計算機應用技術、網絡工程、信息安全專業方向面向技術類和指揮類學生開出15門綜合課程設計。目前，學院的教學實驗室共支撐69門課程的247個實驗項目，其中“綜合性、設計性、研究創新性”實驗項目開出的學時數占實驗項目總學時數的73%，來自工程實踐和科研項目的實驗項目數為113項，占實驗項目總數的46%。
學院特別重視課外創新實踐活動，積極組織學生申報各級創新實踐項目、參加各類高水平學科競賽。近3年共申報省級以上大學生創新項目31項（其中國家級25項）。通過不斷建設和完善實踐教學團隊、實踐教學環境和實踐教學管理3個支撐條件使整個實踐教學體系得以有效運轉。
2 實施個性化的實踐育人方法
根據不同課程，不同教學目的，不同教學對象的特點，充分發揮教師主觀能動性，在實踐育人的過程中突出個性化，特別是在實踐教學內容、實驗教學方法、實驗組織與考核等方面開展了有益探索。
2.1 將科研成果及時轉化成為教學內容，開設本科研討課程
結合科學研究不斷充實和完善實踐教學體系，結合銀河與天河系列計算機系統、麒麟操作系統、銀河玉衡高性能路由器等成果的科研實踐，詳細介紹相關技術產生的背景、發展歷史和現狀，同時將最新的計算技術及面臨的挑戰展現給學生，使學生深切感受創新實踐過程，不僅加深了對書本上的理論知識的理解，還激發了學生的學習興趣和進一步創新實踐的愿望。
通過開設新生研討課和專題研討課，為學生提供在合作環境下開展研討型學習的機會，使學生能體驗探究式學習方式。建設以軟件開發過程案例為代表的實踐案例庫。采用“問題—討論一引導一結論一延伸”的研討模式，結合實踐案例精心設計課堂教學片段，激發學生探求知識的興趣，培養學生合作交流的能力與進行批判性思維的能力，強化學生對知識的理解及向其他領域遷移知識的能力。
2.2 引進先進教學工具和先進教學理念。創新實驗教學模式
以先進技術推動教學手段的改革，有效支撐課堂與實踐教學。通過引入iclicker等教學工具，實施教學中即時反饋、組合研討的互動教學模式，較好地解決了大班教學中難以開展互動研討的難題。基于機器人和Android平臺不但豐富了嵌入式系統、人工智能和程序設計等課程的實驗教學，而且還增強了實驗的趣味性和學生的實驗興趣。
從2011年開始，學院聘請了加拿大Mantis Cheng博士來學院給本科生實施全英文實驗課程授課，從而引進了國際上先進的實驗教學理念、教學方法、外文教材和實驗案例。目前聘請外教授課這種實驗課程教學改革形式已在學院形成常態。
2.3 以提升實踐教學的綜合水平為目標，改革實踐教學方法
采取演示教學、分組比拼、模擬對抗等多種教學手段，豐富實驗教學的形式，提高學生的參與熱情。
讓學生分組實習，并設置角色輪流扮演機制。例如，在“軟件工程課程設計”的實驗中，按照軟件工程過程分別設置了分析、設計、實現、測試、管理等不同角色并明確了每個角色的任務，每組學生輪流擔任不同角色完成不同任務，使每位學生能夠在開發過程中體會到軟件開發各階段的要求，充分認識到合作的重要性，并加深對軟件開發工程化的理解。在“網絡安全課程設計”中，將學生分為紅方和藍方，以及評估方。紅方和藍方分別自行設計各自的安全策略，評估方根據各種客觀數據進行評比。通過這種組織形式，學生在類似“玩游戲”的過程中深入體會到了網絡安全的各種技術手段，加深了對課程相關知識的理解。
3 形成團隊化的實踐育人隊伍
學院十分關注教師實踐教學能力的培養，形成了一支全員參與、專職負責的實踐教學隊伍。各施其責，落實到每個實踐環節。
探索形成一套建設高水平實踐育人隊伍的方法。以教學科研為事業舞臺匯聚隊伍，在教學科研實踐中培養學科帶頭人和創新團隊；以銀河精神為共同價值取向凝聚隊伍，并不斷豐富銀河精神的時代內涵；以高水平計算機科學與技術學科群為共同的學術平臺提升隊伍，提高團隊的自主創新能力；以鼓勵想做事、獎勵做成事為共同的評價標準激勵隊伍，保持隊伍的生機與活力。近年來，學院建設了計算機科學與技術和網絡工程2支國家級教學團隊，建設了計算機體系結構、計算機軟件與理論、計算機應用技術、網絡工程、信息安全以及計算機實踐教學等6支校級教學團隊，團隊成員以不同的角色和不同的方式全員參與實踐育人，并通過計算機實踐教學團隊對教學實驗室進行統籌管理。
從實踐教學隊伍建設的層次看，不僅有專職的實驗環境管理人員，有承擔獨立實驗課程的教師，還有課程中包括實驗環節、以講授為主實驗為輔的教師。不同類型的教師在不同的崗位上承擔差不同的職責，各司其職。同時，根據不同崗位的要求開展相關的培訓，以提高其業務素質。
為發揮團隊對實踐教學的支撐作用，學院以課程為單位形成相應的實踐教學課程研究小組，如大學計算機基礎課程組、程序設計課程組、計算機原理課程組等。每組充分發揮組內老、中、青教師的積極性，開展傳、幫、帶，通過集體備課、試講等方式培養新教師，新的實驗課教學方法首先會在課程組內進行推廣，然后不斷總結、不斷創新，成熟后再推薦給全體教師。此外，學院的督導組對實踐環節進行跟蹤檢查，有效促進了實驗課程教學質量的提高。
依托高水平實踐育人隊伍培養高素質創新人才。依靠集體力量，發揮集體智慧，全員發動，科學分工，精心組織，針對不同層次不同類型人才培養的特點，整體優化實踐課程體系，以團隊模式建成了若干系列課程和精品課程，為學生基礎知識的構建與深化理解奠定了堅實基礎；依托團隊優勢，合理配置資源，承擔大型科研任務，構建先進的科研實踐體系，對實踐環節進行整體設計，確保實踐效果的整體提升。以聯合導師組的模式指導學生深入開展創新活動，為學生實踐能力的培養提供有力支撐；發揮團隊學科交叉優勢，建設綜合實踐體系，建成良好的學術生態系統，為學生創新實踐拓展學科空間。
4 建成現代化的實踐育人環境
在學校的支持下，學院不斷加大實驗室建設投入，特別是“十一五”期間，學院教學實驗室的設備、環境和條件都得到很大改善。“十二五”期間，學院還拓展了計算機技術與網絡實驗室，新建了信息安全和軟件工程實驗室，新建了高性能計算研究生創新基地。
在實驗室管理方面，學院設置了專門的計算機教學實驗中心對實驗室進行全面管理。實驗中心的設備配置合理，數量充足，儀器設備性能指標穩定、故障率低，實驗條件建設達到國內同類實驗室先進水平，為實踐環節的高質量實施提供了保障。精良的實驗設備、高素質的實驗教學團隊，滿足了全校計算機實驗教學的要求。
實驗中心擁有豐富的網絡實驗教學資源。依托校園網建立了課程實驗教學平臺，所有實驗課程均在該平臺上建立了相應的網絡課程，開設了多個欄目，支持多樣化的交流，匯聚了包括實驗視頻、教學課件、參考資料、疑難解答等在內的豐富的實驗教學資源。“計算機體系結構”等7門國家精品課程都建立了相應的網站并可方便地訪問，其中包含了豐富的、高質量的實驗教學資源。為更好地支持網絡教學，實驗中心不斷加強網絡虛擬實驗項目的建設。例如，針對計算機網絡實驗的“計算機網絡教學輔助系統NetDemo 2.0”，可將主要網絡協議的原理、協議參數以及該組參數控制下協議中復雜對象的交互過程以靈活交互的方式和多媒體的形式，進行動態、直觀地模擬演示，也可與實際網絡進行交互實驗。
實驗中心在校園網中建設有中心網站、實驗室管理系統、網絡教學平臺等信息化系統。實驗中心網站主要面向教師和學生提供與實驗資源相關信息，例如開通了機時預約、設備管理等項目以提升實驗資源利用率。中心的教師還將實驗大綱、實驗指導書、典型實驗案例和視頻、設備使用案例和設備說明書等上傳至網站以提升實驗資源的信息化水平。實驗室管理系統由機房管理系統和視頻監控系統兩部分組成，可以有效實施機房上課、集體預約、自由上機等多種模式的管理與多項數據統計。為方便課程實驗的實施，實驗中心還向授課教師和學生提供了MOOC教學平臺服務、網絡存儲文件服務以及多媒體教學網軟件系統，并配套提供了大容量網絡存儲。
實驗中心的資源管理采取開放共享模式，主要保障計算機專業和全校多個信息類專業的實驗教學。2010年以來，實驗中心共支撐69門課程247個實驗項目，服務全校不同學院的37個專業，其中15門實驗課程全部以“課程設計”的形式單獨設課，實驗開出率為100%，新增實驗項目75個，占實驗項目總數的30%，年平均實驗教學人時數達13萬以上。實驗'中心在支撐實驗教學的同時，積極參加實驗課程教學改革，支撐多門課程在實驗室全程授課。另外，實驗中心面向全校學生開放，有效支持了各種創新實踐活動，充分發揮了實驗中心的綜合效益。
5 實踐教學成效
5.1 創新競賽能為得到顯著提高
學科競賽可以作為檢驗學生創新實踐能力的手段。近年來，學院學生創新競賽成績斐然。2010年以來，學生獲各種校級以上學科競賽獎460余項，其中獲國家級及以上獎220余項。在連續三屆由本科生組隊參加的“Super Computing”學生超算全球競賽中，2次獲得了“Linpack最高性能獎”。學院先后組織學生參加了5屆全國大學生信息安全競賽，依次有10支代表隊獲得一等獎，在全國高校中名列前茅。
5.2 學生能夠勝任大型工程項目
作為實踐育人的重要措施，學院充分利用承擔大型工程項目的條件，組織學生參與“銀河”“天河”超級計算機系統的裝機和研制任務。通過實踐，增強學生對科研的直觀感受，提升實踐能力，激發其榮譽感，提高了創新意識。許多學生的實踐能力得到大幅度提升，部分本科生還參與了超級計算技術的課題攻關。
5.3 本科畢業設計水平得到提升
在畢業設計的實施過程中，學院充分利用一流的實驗設備和環境，讓學生在畢業設計階段能接觸到巨型計算機、大型軟件、高性能網絡設備、微處理器設計與開發平臺等先進設備，使學生能受到嚴格的工程訓練和科研熏陶，真刀真槍的科研活動強化了學生的實踐能力和團隊協作精神，使畢業生有更廣的視野。通過將部分學生留在實習基地做畢業設計，使他們能夠針對實習基地的各類計算機系統、網絡系統及相關應用系統開展核心技術的研究與有關系統的設計與開發。以提高全系統的分析與設計能力和先進計算技術與網絡信息處理技術的應用能力為目標，結合關鍵技術攻關和系統研制切實提升學生的實際研發能力，著力解決實習基地科研、生產和維護中存在的現實問題。
6 特色與思考
6.1 文化特色：傳承了“銀河精神”和“天河文化”
堅持把“銀河精神”“天河文化”有機融入教學科研具體實踐，促使教職員工有效履行歷史使命。廣泛開展教學比賽、技能大賽和創先爭優活動，引導教職員工愛崗敬業，把弘揚“銀河精神”、建設“天河文化”落實到商標準履職盡責上。實踐育人團隊是一個需要奉獻的團隊，“銀河精神”與“天河文化”已成為凝聚團隊的精神法寶。銀河與天河事業的發展史就是一部鮮活的創新實踐史。沒有創新不行，沒有實踐也不行。這一事實使實踐育人團隊深深地感受到實踐的重要性以及從事實踐育人工作，爭當和培養銀河傳人的責任與光榮。
6.2 體系特色：全面創新實踐。“4433”實踐育人體系
2006年，學院申報的“計算機科學與技術實踐教學體系研究”獲得高等教育教學改革項目的支持。這些年來，以計算機優勢學科為基礎，創造性地提出并實踐了計算機專業“4433”實踐教學體系，統籌規劃計算機硬件、軟件與網絡3個方面實踐能力的培養；從多方位、多層次優化實踐教學內容，創新實踐技能教學模式，為提高計算機專業的教學質量，培養高素質計算機人才做出了突出貢獻。以該體系為主要內容的《高等學校計算機科學與技術專業實踐教學體系與規范》已由清華大學出版社出版，并依托教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會在全國進行推廣，現已被國內多所高校借鑒或采用。2008年，“計算機專業實踐教學體系創新研究與實踐”獲湖南省教學成果二等獎。2012年，“基于系統觀的計算機系統結構綜合實踐體系及平臺建設”獲校教學成果一等獎。
6.3 科研特色：基于科研成果自主研發實踐教學平臺
依托優勢科研，構建以項目實踐為核心的實踐訓練體系，強化系統觀的養成。為提高學生在系統層面發現問題、分析問題和解決問題的能力，提出支持知識學習與實踐體驗平行推進和迭代優化的實踐教學模式，按照基于課堂的知識傳授與基于項目的自主學習2條主線平行推進知識學習與實踐體驗。以能力訓練的跟蹤、評價和考核機制為支撐，按照“體驗一分析一設計”3階段反復迭代提升，在實踐中強化對知識的理解和運用以及復雜問題求解的思維能力。
以計算思維能力的培養為重點，依托高水平科研，自主研制計算機硬件綜合實踐教學平臺“天河陽光”、軟件資源共享與協同開發訓練平臺Trustie、網絡綜合實踐教學平臺NetMagic、網絡輔助教學系統NetDemo、信息安全大賽競賽網站IScompetition。在上述平臺、系統和網站的基礎上，依托校園網和自主可控無線教學專網構建了服務自主學習和創新實踐的網絡遠程實踐教學支撐環境，并提供遠程共享服務。該實驗平臺多次在國際會議上展示，在全國性教學研討會上做主題交流報告，產生廣泛的影響。
7 結語
創新能力和實踐能力培養一直是人才培養中的永恒話題，學院雖然在實踐育人方面取得了一定的成績，但離國際領先水平尚有差距。今后將進一步探索實踐能力培養的規律和特點，加強實踐環節設計，不斷提升學生實踐能力。
參考文獻：
1加強實踐性指導
計算機專業學生的實踐過程就是在機房進行程序的設計，對課本實驗的驗證等，在學習完理論知識后，就要進行相關的實驗設計。這個過程是學生掌握知識最有效的方式，因此教師在學生做實驗和編程的過程中應該給予及時的指導和針對他們存在的不足給出解決建議。實踐的過程免不了對例題的驗證和課后習題的練習，但是僅僅是對例題的驗證以及對課后習題的鞏固難以真正培養學生更高水平的能力。因此，教師可以針對學生的學習情況對他們出一些拓展性的編程練習，在這些練習中，重點加入編程可能出現錯誤的地方以及大部分人容易忽略的細節，在學生練習出錯時，進行講解，這樣能夠幫助他們更好地掌握所學習的內容。在課堂上重構實踐教學體系的方式還可以是通過留一些經典習題作為課后練習，要求他們獨立完成作業，在下次上課時將答案發給學生，使他們針對自己的程序與答案的不同展開討論，判斷每個程序的優缺點，來幫助他們開拓性思維的培養。教師在教學過程中，應該負起責任，對每位學生的程序進行檢查，分析其編程時的思路，以及思維思考上的優缺點，并給出建議，避免下次犯同樣的錯誤[1]。通過教師進行這樣實踐性的指導，能夠極大調動學生的學習積極性，同時對培養學生的實踐能力非常有好處。
2加強課程設計教學
課程設計是計算機教學中的重點部分，是培養學生實踐能力非常好的方式。課程教學設計實驗一般具有比較強的綜合性，將學生學習過的知識都融合進去，并且一道課程設計題可以使用多種高級語言進行設計，這能夠培養學生應用不同專業軟件的能力。同時，對學生來說，課程設計的題目會有比較多的選擇，在這些題目中，學生可以選出自己擅長的題目來進行程序的設計，加強自己對于這個方向的能力。也可以選擇不擅長的題目進行程序的設計，這樣做可以使學生挑戰自我，并且在設計的過程中，遇到不懂的問題能夠向老師請教或者與同學討論，集合自己與別人的能力來做出最好的解答。課程設計在要求學生進行完整的程序設計的同時還可以鍛煉學生在寫實驗報告是對于程序的理解和分析能力，教師通過學生實驗報告中對程序的解讀，可以發現他們在編程時的思路，這有利于教師針對不同學生的問題進行針對性指導，促進學生學習的能力培養，也提高了教師課程設計實踐教學的成果[2]。
3采用先進的教學手段
計算機領域的更新速度日新月異，先進的教學手段和設備對學生的學習來說非常有必要，能夠時學生與時展的步伐同步，學習到的知識也不會落后。因此，學校可以對機房的設備和軟件進行及時更新，對存在問題的電腦及時修理與維護，為學生打造最有利于學習的硬件環境。同時，高職的實踐教學還可以引進先進的教學理念，培養學生的創新思維，使學生掌握使用應用軟件的方法。
4加強校企合作
學校可以通過加強與企業的合作來促進計算機專業實踐教學的發展，就目前而言，有許多企業的發展離不開計算機技術的支持，并且企業常有一些項目需要計算機團隊來完成，這對于計算機專業學生的實踐能力的培養大有裨益。學生在做具體的項目時，面臨的問題和困難比平時的學習要復雜很多，這對于他們來說是非常大的自我挑戰，但同時也是很好地發展自我的機遇，尤其能夠幫助實踐動手能力的培養。學校應該多和企業合作，并且抓緊這樣的機會，為學校的計算機團隊爭取到實踐的項目，組織計算機實驗小組，召集一些有意愿做項目以及一些專業知識和技術較強的同學來進行項目的實施。還有一些老師和教授等，他們有些人或許有自己的項目或者是有朋友或帶過的學生有項目，都可以抓住機會，來爭取做這些項目，好的成果就是實踐能力的代表[3]。所以，加強學校與企業的合作是促進學校完善計算機實踐教學體系的一種非常有價值的方式。
5組織團隊參加競賽
大學期間，計算機專業有非常多的大賽可以參加，包括“互聯網＋”“人工智能”等眾多項目，參加這些大賽也是培養學生實踐能力非常有效的途徑，同時還能夠為學校贏得榮譽，看見實踐教學的成績。在進行參賽項目的準備過程中，參賽團隊需要付出非常多的時間與努力，團隊中的每一個學生，包括指導老師都會盡全力來完成參賽項目的設計，在整個設計過程中，是學生對于自己沒有掌握的專業知識的一種補充，同時也是對于新的、更難的專業知識的學習，來完成能力的積累和提升[4]。因此，學校應該大力提倡學生參與這樣的競賽，組織學生對于做項目的積極性，并且鼓勵他們自信去參加這些競賽，在設計的過程中，有專業老師給出及時的指導意見。這種參加團隊競賽的方式不僅可以幫助學生提高實踐能力，同時在競賽過程中與對手的作品交流也是打開一種新的看待世界的角度，從中發現社會當前計算機領域的發展方向與需求，這也是計算機專業的學生所必須具備的敏銳的嗅覺，時刻走在時展的前沿，了解全新的科學技術，取得自身的進步，并且學校可以以此來完成教學的實踐模式。
6建立完善的實踐教學評估體系
理論教學有專業知識成績來作為教學成果的檢測，對學生的學習水平做一個鑒定和評估。同時，實踐教學也需要完成的評估體系，對學生的實踐能力做出系統而完整的評價。因此，學校需要建立完善的實踐教學評估體系，對于實踐教學中每個項目和環節的要求，根據學生的表現給出評判，來對學生的學習和表現水平做出評分。為了確保對學生的全面分析，也是對學校實踐教學體系正確性的驗證，學校需要制定全面合理的評估體系，其中對于課程設計的步驟評分進行詳細標注，對有參加“互聯網＋”大賽的同學進行專業技能的評估，同時也要重視學生的創新能力和思維方式的培養。除了對學生的評價以外，為了促進學校教學工作更好地開展，學校也需要對教師進行教學評估，調動教師的積極性，鼓勵教師在教學中引導學生能力的培養，鼓勵教師進行創新與實踐，并且加強教師對于教導學生的耐心，使教師和學生都有完整的可以依靠的評估體系。
7結束語
隨著時代的快速發展，計算機的應用已經與人們的日常生活息息相關，為了跟上技術的更新，學校的教育非常重要，對學生實踐能力的培養更不可缺少。通過對高職實踐教學體系的重構分析，提出了實踐教學重構的方式，來對高職計算機專業實踐重構的重要性進行說明。
[計算機碩士論文參考文獻]
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文章編號：1005－6629(2008)05－0053－04中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：B
21世紀的課堂是多媒體的課堂，在科學技術發展的今天，教育不再僅僅是“粉筆加嘴巴”的傳統模式，現代教育技術必然會引入各學科教學領域，計算機輔助教學(CAI)和計算機管理教學(CMI)已成為世界范圍的教育研究領域和未來教學的發展趨勢。多媒體計算機輔助教學具有明確的教學目的，能反映教材內容和相應教學策略程序系統，具有綜合處理圖、文、聲、像的能力，使學習者能通過多種感官獲取知識，增強理解能力，提高教學效率。幫助解決教學過程中的難點、疑點問題，提高學生的學習積極性和主動性，培養學生的思維能力，達到增強教學效果、提高教學質量的目的。
1計算機輔助化學教學的功能
在大力提倡素質教育的今天，堅持素質教育的基本觀點，就在于要面向全體學生，通過個體的發展，實現真正意義上的全面發展，同時幫助學生具備各方面的基本素質，形成合理的素質結構，為學生的未來發展奠定堅實基礎。而要實現個體的全面發展，必須立足于學生個體差異、因材施教，使學生不僅要有雄厚的知識基礎，還必須掌握獲取知識技能的方法，形成自學能力。只有這樣，才能適應未來社會不斷變化的需要。而計算機輔助化學教學的主要功能，在于它能對素質教育目標的實施提供有益的幫助。
我們認為，計算機多媒體技術應用于化學教學中具有以下功能：
(1)多媒體集文字、圖形、圖像、聲音、動畫、影視等各種信息傳輸為一體，具有真實感和很強的表現力，可以激發學習者興趣，引起學習者注意，提高學習者學習化學的興趣。化學多媒體軟件的內容組織上采用了大量色彩鮮明、活潑有趣的音像畫面，有助于調動學習者的學習積極性。
(2)可以變抽象為具體，模擬微觀世界的化學反應和現象，使教學更加形象、直觀、生動，便于學習者理解和掌握。化學是研究原子、分子等微觀運動和變化規律的一門學科，對于化學中運動而復雜的微觀世界，用傳統的教學手段很難使學生理解掌握，而借助計算機的模擬手段，可以使學生比較直觀、形象地認識微觀粒子的運動，從而對化學變化的本質能一目了然。
(3)可以動態地、對比地演示一些化學現象，有效地控制變化的速度，調節快慢，從而便于學習者觀察和思維。有些化學反應瞬間完成，對其過程很難分步觀察與判斷，通過多媒體技術，教師可以模擬控制反應變化的速度，調整教與學的進度，在教師與計算機的共同啟發下，培養學生的能力。
(4)利用多媒體的人機對話、界面友善、超文本、人工智能、可編著工具、方便的外設、虛擬現實等功能，可以使學習者沿著自己的思路，適應自己的需要去發展學習的過程，及時反饋教學信息；可以突出重點，解決難點，增大課堂教學容量，極大地提高教與學的效率。計算機信息貯量大，處理迅速，具有友好的工作界面，方便的人機交互功能，能為學生提供良好的個別化學習環境，使學生能根據自己的學習能力調節學習進度和難度，真正實現因材施教。而教師可以根據學生已有的認識基礎，構建問題情境，指導學生獨立地上機學習，并輔之以必要的反饋練習，及時肯定或解答，幫助學生總結學習方法，查找學習障礙，逐步提高學生自學能力和處理實際問題的能力。由此可見，計算機輔助教學在提高課堂效率、增大課堂容量、進行全面即時性輔導、減輕學生課業負擔等方面，具有明顯的優點。
(5)多媒體的各種信息傳輸手段作用于學習者，可以同時調動視、聽、說等多種感官，形成合理的教學過程體系，使學習者在最佳的學習環境中學習，達到教學的最佳效果。多媒體的多感官刺激作用，有利于學生注意力的長期保持和獲取知識。
(6)多媒體網絡可以縮短時空距離，加強人與人之間的聯系，拓展學習者的視野，形成互助合作的良好風氣。如電子圖書館和網絡的服務，允許用戶把信息(電子郵件)傳給本系統的其他用戶，也可以通過計算機獲得圖書館的信息，其好處是不言而喻的。
正如埃斯特倫所說：“計算機能非常直觀地、多方面地提供學習經驗，這可以使一個年輕人在大約幾個月的時間內達到用傳統教學方式需幾年才可達到的水平”。由于計算機輔助教學具有這些功能，這就決定了它在化學教學中定會發揮日益重要的作用。
2計算機輔助化學教學的現狀
目前，計算機在教學上的應用普遍停留在基礎知識、文字處理、數據庫基礎等層次上，計算機在化學教學中的應用還處于發展階段。究其原因，一是適合中學化學教學的計算機軟件不多，目前已有的一些已商品化的化學教學軟件也僅停留在初級教學水平，教學針對性不強，而一些水平相對較高的軟件價格偏高，脫離了中學師生的承受能力，因此難以在教學中發揮作用。二是市場上的計算機輔助教學(CAI)軟件品種單一、 制作粗糙、交互性差、界面不理想、連貫性差,難以形成系列產品，更難以在全國推廣。三是現階段我國中學教師現代科學技術水平普遍偏低，往往是懂化學的不懂得軟件編制，許多經驗豐富的教師不懂計算機操作和計算機語言，對計算機輔助化學教學焦急萬分但無法實現自己的許多設想；而會編制軟件的人員卻又不甚了解化學教學，即使他們有豐富的編程經驗也很難能編制出一個令人滿意的CAI課件，這種情況就使得課件設計與制作相脫節，因此很難編制出較為理想的教學軟件。
我們認為，計算機輔助化學教學的現狀突出表現為以下幾方面：
(1)各地區經濟發展水平很不平衡，在很多地區存在著資金短缺的情況，很難對計算機輔助化學教學進行深入的研究與開發。
(2)研究與編制力量分散，隊伍不整齊。尤其是對計算機輔助化學教學的研究缺乏整體設想與規劃，CAI課件難以做到質上的突破。
(3)在突破教學難點上還缺乏好的CAI課件。CAI化繁為簡、化虛為實、變亂為明、化難為易等功能開發得遠遠不夠。
(4)加大教學密度、增加信息容量方面的研究做得還不夠。利用計算機多媒體技術可以做到高密度的知識傳授，大信息量的優化處理，能大大提高課堂效率。從目前已知的CAI課件看，在這方面的研究工作應該加強。
(5)對優化教學過程、反饋教學成果的研究還不夠深入。從目前情況看，在進行計算機軟件研制和教學實踐時，尚不能把握堅持整體觀點、重視多樣化，貫徹綜合觀點、力爭最優化的方法論原理。
我們認為，在當前課程改革不斷走向深入，由應試教育向素質教育轉軌的背景下，應該采取措施向課堂40分鐘要效率，進一步加強計算機輔助化學教學的研究。在中學化學教學中，要著力發揮CAI的模擬功能、多媒體綜合功能、個別輔導功能，要以學生為主體、教師為主導、計算機為輔助手段開展教學活動，要組織力量進行CAI的專題研究，在一定范圍內，開展CAI課件的開發與協作，多出精品。建議政府或教育行政部門要做好統籌協調工作，減少個體作坊式的低水平、無序的軟件開發狀況，同時也可以避免由于重復勞動而造成的浪費。各級教育行政部門和相關學會在協調、引導的基礎上，在人力、物力上要對計算機輔助化學教學研究工作給予支持，加強經驗交流，做好推廣工作。
3 開展計算機輔助化學教學的策略
針對目前開展計算機輔助化學教學的現狀，我們認為，必須解決以下四個方面的問題，才能促進計算機輔助化學教學的全面深入開展，提高化學教學質量。
3.1 要解決好教育手段現代化的要求與當前設備落后、資金短缺的矛盾
在課堂教學中使用多媒體技術，就需要有硬件和軟件的支持。多媒體軟件對硬件的要求較高，設備等需要較大的投資。而目前我國的國情是教學經費不足，教學經費還主要是供給教師工資和學校的日常開支，所以開展計算機輔助化學教學也只能先在經濟較為發達、教學條件較好的地區起步，然后逐步推廣，同時也希望國家能加大對教育的投入，積極推進中小學實現教學手段的現代化。隨著社會進步和物質條件的改善以及計算機的發展，硬件建設問題的解決對學校或是個人來說，也會變得越來越容易。
3.2 要解決好計算機輔助化學教學中的"輔什么”和“怎樣輔”的問題
進行計算機輔助化學教學的研究，首先要明確其地位是“輔助”而不是“代替”，不要以計算機輔助化學教學去盲目地代替其他教學手段和方法。
化學CAI課件在課堂上不能替代教師，而是輔助教師進行教學。因此，就不能將化學CAI課件設計編制成課本教材的翻版。就化學學科而言，化學的概念與原理抽象程度較高，物質的微觀結構既看不見，又摸不著，單靠語言和文字的描述，很難在學生的大腦中留下深刻的印象；同時有些有毒、有危險的化學藥品與化學實驗以及常規方法難于實現的化學反應也無法在課堂上向學生演示。因此，從“輔什么”的角度講，化學CAI課件的內容應為用其他教學方法或手段進行時效果不理想或難于實現的教學問題，如化學反應歷程的模擬，原子和分子等微觀粒子的運動，電子的空間運動與s、p、d電子云軌道的形狀和空間伸展方向，分子結構，晶體結構，離子化合物與共價化合物的形成過程，物質的溶解過程，原電池的形成，有危險的化學實驗，不易觀察的化學實驗，易造成環境污染而學生又必須知道的一些化學實驗，用普通方法不易操作和實現的化學實驗，現代化科研設備與工藝流程等。諸如此類的知識與內容都是化學CAI課件的可以表現素材，這些內容如果能設計編制成質量較高的化學CAI課件，將會使化學課堂教學效率大大提高，有助于學生把化學中抽象的東西形象化、動態化，使化學教學過程具有更強的教育性、直觀性和活潑性。對于“怎樣輔”問題，則要求化學CAI課件必須具有可編輯功能，教師可以根據自己的教學經驗和需要進行選用和編輯，可以將其隨意拆分和組合，使制作出的課件符合自己的課堂設計需要，使化學CAI課件的課程內容有機地成為教師所設計的課堂教學的一個重要組成部分。
我們認為，教師在設計編制化學CAI課件時，還應該特別注意以下幾方面的問題：
(1)要注意化學學科知識內容的科學性與可接受性；
(2)要選取教材的重點與難點內容；
(3)要注意符合學習者的認知規律，加強直觀性與發展學生思維相結合；
(4)不能用模擬實驗代替學生實驗，可以通過CAI課件解決局部放大模擬或微觀變化、宏觀展現問題；
(5)滲透部分教學錄像內容，避免花費很多時間和資金放在制作動畫內容方面；
(6)化學CAI課件應具有較強的交互性、較友好的界面，并具有可編輯功能；
(7)課件設計與編制要有明確的指導思想和理論基礎，要堅持高標準，處理好總體構思與具體設計的關系。
2．3 建立一支合格的編制人員隊伍，并對教師開展操作培訓
要編制出大量好的化學CAI課件，一定要有一支穩定的高素質的編制隊伍，這支隊伍的建立需要有教育行政部門和計算機專業人員的共同努力。要努力做到開發與應用并行、專職與兼職并重、教學人員與研制人員并用，形成一個相對穩定的CAI開發、研制、應用的系統。
要使多媒體在教育教學方面發揮更大的作用，必須進一步加強對專業人員計算機知識的培訓和計算機人才的培養，使教師特別是青年教師都懂得計算機的基礎知識，了解CAI課件的使用，掌握計算機操作方面的基本技術，這樣才能把多媒體用于教育教學工作中，也才能與編制人員更好地交流，提出對CAI課件的開發需求。同時，要注意培養懂得化學學科專業知識的計算機骨干力量，能夠更多更好地掌握CAI課件開發的技術，努力設計出能把教學工作的需要最佳地表現出來的實用軟件。
3.4 建立各省、市乃至全國的信息交流網絡
從全國的情況看，各地開展計算機輔助化學教學程度各不相同。有些地區、學校硬件建設已基本配套，但缺少適當的軟件，因此設備利用率不高。還有相當數量的地區和學校對化學CAI課件的研究工作相互重復或相近，缺少彼此間的交流與聯合，造成人員與資金的浪費。為了能協調好各地、學校對化學CAI課件的研究與制作，有必要建立起一個市級、省級乃至全國的計算機輔助化學教學研究信息交流網絡中心，定期交流與探討對計算機輔助化學教學的研究成果和實踐經驗。
計算機是現代科學技術的基礎和核心。人類已經進入了信息高速公路時代，近30年來世界科學技術90%以上的發現、發展都與計算機技術緊密相連。把計算機引入課堂教學、引進家庭輔導、作為現代化教學技術的重要組成部分不僅有利于加強教學的時代性、競爭性和開拓性，有利于面對新時代的挑戰，也有助于學生在學習過程中形成新思想、新觀念、新方法，對他們今后成長為高素質的化學人才將發揮重點的積極作用。計算機與基礎教育的結合是世界范圍內教育改革的一大趨勢，我們應該進一步加強對計算機輔助化學教學的研究，促進我國計算機輔助化學教學的深入開展，全面提高化學教學質量。
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[關鍵詞] 地圖制圖 地理信息 空間數據庫 可視化 數據挖掘 網格
地圖制圖學與地理信息工程是研究利用圖形科學、抽象概括地反映自然地理和社會經濟各種要素和現象的空間分布、相互聯系、空間關系及其動態變化，并對空間地理環境信息進行獲取、智能抽象、存儲、管理、分析、處理和可視化，建立相應的空間信息系統，以圖形和影像方式傳輸空間地理環境信息的科學。
隨著計算機、遙感技術的發展以及多學科理論的相互滲透，以地理空間信息數據庫、計算機地圖制圖、地理信息系統和計算機網絡技術為主體的數字化地圖制圖，已經取代了傳統手工地圖制圖，并正向以地理空間信息綜合服務為核心的信息化地圖制圖與地理信息系統轉變，地理空間信息獲取的天、空、地一體化、信息處理的智能化、信息服務的網絡化正在成為信息時代地圖制圖學與地理信息工程學科的新特征。當前，我省地圖制圖與地理信息系統工程的技術與應用發展與全國先進省份相比，還存在一定的差距。因此，進一步總結我省地圖制圖學與地理信息工程學科的發展狀況，分析所面臨的挑戰和機遇，明確今后一段時期的發展方向，是十分必要的。
1 地圖制圖學與地理信息工程學科取得的進展
地圖制圖學與地理信息工程學科有其特殊的社會任務和科學任務。它的社會任務是：從社會需求出發，設計和制作不同種類的地圖，建立各類空間數據庫和專題地理信息系統，為資源調查與開發、工程建設與規劃、環境監測與災害治理、宏觀管理與社會應用等服務。它的科學任務是：為完成其它任務提供一系列理論、方法和技術支持，如地圖空間認知理論、地圖自動綜合理論和方法、空間數據不確定性理論和數據質量控制技術、空間數據分析、數據挖掘與知識發現方法、空間信息可視化與虛擬現實技術、基于網格的地理空間信息管理與服務技術等。近年來，我省地圖制圖學與地理信息工程學科取得了一些重要進展。
1.1 地圖制圖生產進一步實現了由手工模擬地圖制圖向現代計算機數字制圖的轉變
“十五”期間，我省地圖制圖生產基本實現了由傳統的手工地圖制圖技術向現代計算機數字制圖技術的跨越式發展，地圖制圖與出版的數字化與一體化已成為我省地圖制圖生產的基本技術手段，基本改變了地圖制圖技術的落后狀況，提高了成圖速度，縮短了成圖周期，適應了經濟建設和社會發展的需求。目前，常見的地圖制圖數據模型有兩種：面向計算機地圖制圖的數據模型和面向GIS的建庫數據模型。前者以滿足地圖制圖規范與圖式要求為核心，強調要素的符號化，以制圖效率與質量作為評價標準，適合于地圖制圖；后者以地理空間對象（包含圖形信息、高程信息和空間關系信息）的表達為核心，不強調物理特征的符號化表達，以檢索查詢和空間分析效率作為評價標準，適合于計算機識別、空間分析和計算（簡燦良，2008）。有的專家提出一種同時面向地圖制圖和GIS的數據模型，將矢量地理信息與符號化地圖圖形數據進行有機融合，在統一平臺上一次性地完成地理信息的生產和更新、地圖制作及圖形信息再現。
1.2 初步構建了我省基礎空間數據庫，空間數據索引技術研究進一步深入
繼建立我省l:25萬、1:5萬數字線劃圖（DLG）數據庫、數字高程模型數據庫、數字正射影像數據庫等之后，又建成了我省1:1萬數字線劃圖（DLG）數據庫、數字高程模型數據庫、數字正射影像數據庫( 葉榮青，2007 )。各設區市l:2000、1:1000、1:500基礎地理信息數據庫也在建設之中，基本建立了福建省地理空間基礎框架，為我省區域經濟規劃、防災減災、科學管理和重大工程建設提供了及時可靠的基礎地理空間信息保障。但海量空間數據的組織與快速檢索仍是空間數據庫領域的一個重要問題。一種大數據量森林場景組織及其實時繪制方法（李建微、陳崇成等，2007），針對森林場景建模的復雜性和大數據量等特點，并在對比分析各種場景組織算法的基礎上，闡述了采用八叉數結構(Octree)來組織森林場景的流程，提出了層次包圍盒+線性邊緣檢測的預裁剪算法，并將該算法應用于大數據量森林場景的實時繪制；通過實驗結果進行分析，得出了八叉樹結構對場景不同劃分深度對繪制效率影響的規律，對大數據量的組織管理，進行有益探索。
1.3 省、市地圖集的編纂出版水平有了新的提高
20世紀70年代以前，由于受制圖技術手段、印刷工藝的制約，地圖產品多數為手工繪制或單色機器印刷的單張圖，地圖表現形式單調，內容簡單。地圖集（冊）的編制出版工作也受技術制約，發展緩慢。1962年，我省編制出版了第一本《福建省地圖集》，直到1989年才編制出版第二本《福建省海岸帶與海涂資源綜合調查地圖集》。1995年之前，編制出版全國范圍的地圖冊一本，全省范圍的地圖冊兩本。上述圖集（冊）均為手工繪制，地圖符號、線劃較為粗糙，色彩表現力不強，內容詳盡程度也受到一定影響。90年代后期，計算機技術的快速發展和四色印刷技術的應用，地圖集（冊）的編制和出版也有了新的提高。相繼編制出版了《福建省農業地圖集》（1995）、《福建省海島資源綜合調查地圖集》（1997）、《福建省自然地圖集》（1998）、《福建省普通地圖集》（1999）、《福建省歷史地圖集》（2004）、《福建省文物地圖集》（2007）、《福建省行政區劃地圖集》（2007）、《中國精品地圖冊》（2007）、《中國高速公路營運里程及城鄉公路網地圖集》（2007）、《中國城市間快速行車指南地圖集》（2007）、《福建省情地圖集》（2008），編制出版了全國性、區域性和省（市、縣）地圖冊幾十種。此外，還與臺灣大輿出版社聯合編制出版了《臺灣省地圖冊》。同時，還編制出版了福州、廈門、泉州市多媒體電子地圖。地圖集（冊）的編制呈現多方位、多品種、形式多樣、內容豐富、信息量大的發展態勢，其應用已涉及到各行各業，在國民經濟建設、社會發展、政府輔助決策中發揮了重要作用。
1.4 電子地圖和地理信息系統技術緊跟國內先進水平，地理信息服務形式更加多樣化
隨著地理信息系統技術、計算機地圖制圖技術和空間數據庫技術的發展，各種專業應用GIS中的電子地圖、多媒體電子地圖(地圖集)、網絡電子地圖、導航電子地圖等多種地圖可視化系統應運而生。例如，福建省地圖出版社編制出版的《福州市電子地圖》（2001）、《泉州市多媒體電子地圖》（2003）、《福建省城市三維電子地圖》（2007）；福建省基礎地理信息中心研制的《福建省三維電子地圖》（2007）；福州市勘測院編制《福州之窗電子地圖》（2004）等。與此同時，用戶范圍也更加大眾化。
近年來，我省地理信息系統技術快速發展，緊跟國內先進水平。福州大學參與研究的國家863 計劃“面向網絡海量空間數據處理的大型GIS 開發”項目立足技術創新，在解決面向空間實體及其關系的數據組織、高效海量空間數據的存儲與索引、分布式計算等關鍵技術問題的基礎上，開發了具有我國自主知識產權的、可支持國家級空間基礎設施建設的大型地理信息系統（GIS）基礎軟件平臺。空間數據庫服務器和空間應用服務器可以在Unix/Linux 大型服務器上運行，具有TB 級空間數據處理能力、安全級別達到B2 級，可以支持局域、廣域網絡環境下空間數據的分布式計算，可供國家級空間數據處理與交換中心以及大型GIS 應用工程使用。此外，福州大學還在國內率先成功研究開發了基于XML Web Services技術、SOA體系架構和SaaS運行模式的城市空間信息網絡服務平臺，通過對地理信息內容和GIS 功能的集中管理，并為應用開發人員提供基于Web Services 的二次開發接口，實現與各種Web 應用的快速集成，從而為地理空間信息的應用提供了基于GIS信息與應用的公共服務平臺，為我國“數字城市”、政府和企業信息化建設提供了一種經濟適用的地理空間信息應用解決方案。地理信息系統研究結合福建省情，立足解決區域發展的實際問題，在不同行業得到廣泛應用。
3S 綜合應用與服務體系。福州大學通過開展二期國家863課題研究，以多時相、多類型的衛星遙感數據（包括微波雷達遙感數據和光學遙感數據）為信息源，以國產地理信息系統軟件為分析和管理工具，以全球定位系統為空間定位手段，以寬帶網絡技術為信息傳輸，開展面向福建省國土資源、農業、海洋環境和林業動態監測、數據更新、信息管理和共享服務應用示范系統的研究和開發；開發了省級、行業級和縣市級等不同空間尺度和主題層次的業務運行示范系統，實現業務運行的面向用戶的數據交換、互操作和應用服務。建立了“省―地（市）―縣”三級國土資源環境和林業專題應用示范系統；開發區域海洋區劃和省級海洋監測集成與服務系統；開展網絡和通信技術在“3S”應用系統中的集成，面向林業監測應用的多源遙感數據融合算法、面向林業或海洋應用的數據挖掘、空間信息的表達、網絡共享與服務等關鍵技術的研究。如福建省林業信息共享服務平臺中的信息共享方案設計（梁娟珠、涂平，2006），以“數字林業”建設為背景，針對信息共享服務平臺建設中的信息共享體系結構、數據庫共享方案、數據交換體系三個主要方面提出福建省林業信息共享方案，并對信息安全問題進行了論述。基于省－地市－縣信息共享平臺的大型3S 綜合應用與服務體系，其成果先后獲得福建省科技進步一等獎和國家科技進步二等獎。
省級政務信息共享平臺。福州大學通過國家863課題開展省級政務信息共享平臺開發與應用研究。建立 “省－地（市）－縣”政務信息寬帶網絡之上的信息共享服務樞紐。實現了分布式政務信息的訪問、查詢、轉換、下載、交換和集成，并提供用戶管理、安全管理、數據目錄管理、異構數據共享和交換、協同辦公服務、分布式異構數據庫的集成與應用等綜合服務功能。面向電子政務的地理信息服務研究，根據電子政務建設對地理信息服務的實際需求，提出了地理信息服務體系和面向電子政務的地理信息服務層次結構模型，提出了“體、層、條、塊”的地理信息服務體系分類方法，并用“塔、層、面、塊”的塔型結構予以表達。探索和基本解決了面向電子政務的地理信息服務體系建設中的地理信息交互式可視化表達等五項關鍵技術。如數字區域應用基礎設施研究（吳升、王欽敏等，2006），針對當前數字區域工程建設普遍存在的一些問題，提出“數字區域”應用基礎設施的概念，對其研究背景、參考模型和面向信息共享的公共應用服務平臺進行了論述。數字區域應用基礎設施是在區域網絡基礎設施和數據基礎設施上層的基礎設施，它為電子政務、電子商務、數字城市等各種數字區域信息化應用工程提供基礎性的應用服務支撐。由專業信息服務機構、管理辦法、標準規范、關鍵技術和公共應用服務平臺構成。信息服務機構是數字區域應用基礎設施的主體，是有效聯系信息需求方和信息擁有方的橋梁；公共應用服務平臺是數字區域應用基礎設施的核心，為區域信息共享和交換提供了統一的構架和解決方案。其中，元數據管理和目錄服務平臺為信息的和查詢提供了“一站式”入口；信息共享與協作服務平臺實現分布式數據庫的信息共享和交換；地理空間信息網絡服務平臺實現對地理空間信息的集中式共享。最后，總結了“數字福建”應用基礎設施建設的成果，對“十一五”“數字福建”工程的需求和發展作了展望。面向電子政務的地理信息系統研究（盧毅敏、汪小欽等，2006），主要針對電子政務GIS中基于Web的地圖技術、空間元數據技術、空間信息協同組織技術、空間信息可視化表達技術、地理編碼技術等關鍵技術進行了具體的討論與應用。
1.5 地圖自動制圖綜合研究取得了實質性進展
人在制圖綜合過程中的思維方式主要表現為抽象思維、視覺思維。計算機能在多大程度上模擬人在制圖綜合過程中的思維方式，認知科學采用功能模擬的方法來研究人腦思維規律，通過計算機按照模擬模型來模擬人腦的思維過程。其模擬結果的正確程度完全取決于模擬模型和輸入數據是否客觀、正確反映了人腦思維系統。當前計算機模擬包括制圖綜合過程中基于聯系的歸納推理、基于過程的形式推理和基于規則的演繹推理；而對于制圖綜合過程中的視覺思維，計算機模擬起來就困難了。同時，用計算機模擬制圖綜合過程中人腦的思維方式，求解制圖綜合的問題，無論是數據處理還是知識處理，都必須具備問題形式化、可計算性、合理的復雜度等三個前提條件，這都是難度很大的問題。國內很多學者在解決自動綜合的許多難題方面做了大量的工作，包括基于知識的自動綜合處理模型、基于遺傳算法的自動綜合處理模型、基于ABTM的自動綜合處理模型、基于彈性力學原理的自動綜合關系處理模型、基于數學形態學和神經網絡的自動綜合處理模型等等。特別是提出了自動綜合鏈及其自動生成的理論和方法，以及據此建立的自動綜合過程控制模型，為電子計算機按照模擬模型來模擬人在制圖綜合過程中的思維方式創造了十分有利的條件。福州市勘測院研制1:500到1:2000城市大比例尺地圖縮編系統，系統基于Visual Studio .Net開發平臺、FME2004數據轉換平臺，綜合應用C＃、、FMEObjects、MDL、數據庫、XML等計算機技術，采用MVC設計模式設計的、面向對象的組件式技術進行開發。實現要素合并、要素化簡、要素抽稀、要素移位以及縮編知識庫維護等。
1.6 空間數據不確定性研究進一步深化
空間數據的不確定性主要探討和研究空間數據誤差和不確定性，及其誤差傳播和控制的方法。不同空間分辨率DEM提取坡度不確定性研究（陳楠、湯國安等，2006）運用信息論與統計學一些指標及比較分析的方法，以1:1萬DEM為研究對象｡定性地分析了在黃土丘陵溝壑區DEM空間分辨率對所提取的坡度信息的不確定性影響，并建立了定量的計算公式｡黃土高原丘坡信息DEM提取算法的應用（陳楠、王欽敏等，2006），選擇代表黃土高原地貌類型（丘陵溝壑區､梁峁區､高原丘陵過渡區）的75個樣區（每個樣區約4 km2），以1:1萬水平分辨率為5m的DEM為研究對象，研究不同算法對提取地面坡度精度的影響，提出了對坡度和坡向精度進行評價的指標，并獲得了以上指標與分辨率的函數關系，所得函數關系可為實際工作部門選取適宜的DEM分辨率提供依據。
1.7 虛擬現實技術向通用化和實用化發展
空間信息可視化與虛擬現實技術過去主要集中在虛擬地理環境的基礎理論及相關學科應用技術的引進和研究。福州大學2002年以來選擇大場景、高復雜度、強交互的虛擬森林環境為研究對象，提出了基于虛擬現實、空間信息技術、圖形學等原理的分布式虛擬森林景觀的構建原理，并在國際上首次按單樹建模―林分場景―森林景觀等三級尺度實現的技術體系。該研究小組已成為國內進行系統地、持續開展虛擬森林環境的3個研究小組之一。主要完成的成果包括:（1）基于OpenGL開發了一個參數化單樹建模工具，并在其它應用項目得到推廣應用；（2）開發成功面向森林經營管理需要的虛擬森林環境。該平臺實現2維GIS與3維仿真功能的緊密結合；（3）基于HLA的開發分布式協同森林滅火仿真原型系統。（4）基于本體技術開展了面向滅火決策的領域本體知識庫系統的研究與原型系統開發；（5）開展了基于L-system的南方果樹-芒果、龍眼的建模，實現了果樹在年周期和生命周期內的生理生態生長發育過程3D表達；（6）初步探索了顧及光合作用的果樹生長的數學建模、三維建模，展示了在不同環境因子和經營參數控制下龍眼的生長變化過程。林開輝，陳崇成等（2006）針對虛擬森林滅火仿真需要多種不同要素同時參與滅火仿真的功能需求，提出了一種基于HLA 的可擴展的分布式森林滅火仿真體系結構。可用于地理多維信息的綜合管理、協同規劃、設計與決策等，可為數字省、數字城市、數字行業建設提供方法和技術支撐。虛擬現實技術中場景的建模和控制一直是人們關注的焦點，江輝仙、林廣發等（2006）應用虛擬現實地理信息系統（VRGIS）技術建立庫區三維仿真系統，結合影響水土流失的各種因素，利用GIS對空間數據處理和分析的特殊功能，實現水土流失監測預報系統數據與圖形的有機結合，提高水土流失監測預報的準確性。系統具有三維性、交互性、多媒體集成性和境界逼真性。省基礎地理信息中心基于三維地理信息系統軟件開發福建省三維基礎地理信息平臺（政務網），實現三維地理信息的查詢、瀏覽，政務信息的查詢、瀏覽，專題地理信息的加載及地名地址信息的上傳、標注等功能；開發了基于三維基礎地理信息的地震救災、地質災害、森林防火、核電規劃、交通規劃、城市三維、旅游三維、治安管理等專題三維地理信息系統。
1.8 空間數據挖掘和知識發現研究越來越受重視
面向地學和資源環境等領域應用的空間數據挖掘，除了能提取地理實體幾何特征知識外，還能發現空間分布、空間關聯、空間層次、空間演變等知識。福州大學面向資源與環境問題，以多源、異構的海洋、林業、國土等行業環境監測數據（如各類監測臺站、衛星遙感等平臺的監測數據）為對象，開展多尺度空間數據的可視化挖掘提供理論框架、技術方法和原型系統研究，在空間離群點的識別與分析、空間關聯規則提取、高維空間數據聚類、高分辨率光學遙感數據聚類等空間數據挖掘算法以及在空間數據挖掘的原始數據、挖掘結果的可視化表達以及挖掘過程的可視化交互探索方法等方向取得進展，推動了地區空間數據深度挖掘的研究與應用水平，空間數據挖掘和知識發現取得了顯著進展。（1）基于時空統計的方法，如鐘春棋、曾從盛（2007），基于RS與GIS的福州市景觀格局動態演化研究，在RS與GIS技術支持下，利用1986年、1993年和2000年3期TM遙感影像，選取反應景觀空間結構和景觀異質性的指數，分析了福州市區景觀格局及動態變化的特征。（2）基于空間關聯規則的方法，主要指空間對象之間的空間和非空間關系，如廈門市濕地時空演化的遙感動態分析（李春華、沙晉明，2007）：以廈門市近20年來多時相遙感數據為數據源，采用RS和GIS技術提取濕地動態變化信息；綜合運用多項式回歸、馬爾可夫模型、虛擬地理環境技術對廈門市濕地時空演化趨勢進行模擬分析和定量預測研究，建立廈門市濕地動態變化系列圖譜。邱炳文， 王欽敏等（2007）采用Moran's I系數的自相關圖來表示土地利用及其影響因子的空間自相關性特征，并且在此基礎上建立了土地利用與影響因子的空間自回歸方程。（3）基于求解問題不確定性的方法，包括粗集理論(Rough Set Theory)和云理論(Cloudy Theory)；（4）基于可視化的方法，如土地利用與土地覆蓋變化信息的圖譜研究（余明、李慧珍，2007），應用RS和GIS復合技術提取土地利用信息圖譜，從現狀結構、發展變化（凈變化與相互轉化）等方面進行土地利用信息定性和定量的分析，并建立了實驗區土地利用演變過程和空間擴展圖譜，其研究和建立的土地利用斑塊形態與擴展圖譜,在一定程度上反映了地學信息圖譜的“形-數-理結合”和“系列化”、“譜系化”、“模型數值化”的特征。（5）基于人工智能的方法，如陳楠、王欽敏等（2006）基于BP神經網絡自動提取溝谷研究，提出了將提取溝谷的過程轉化為根據地形因子綜合判定地貌類型的過程的思想。應用BP神經網絡分析了6種地形因子與溝谷地形的相互關聯關系。
1.9 地理信息網格與知識網格創新研究出現良好開端
知識網格是網格發展最新階段或表現形式，它是在人工智能和知識管理的基礎上形成的網格，是集計算網格和信息（數據）網格、知識發現平臺、決策支持系統為一體的智能網格。福州大學將時空數據挖掘、空間決策支持系統、信息可視化和人-機交互等技術引入網格計算環境，基于主流網格中間件Globus成功開發地理知識網格平臺（GeoKS-Grid），形成數據資源管理中心、資源監控中心、任務管理中心、數據挖掘與決策服務中心、網格平臺管理中心等主要模塊，并在系統上部署了一系列網格服務，如基于MST的空間離群挖掘服務（以福建沿海土壤地球化學異常分析為例）、基于本體知識推理的土壤適宜性評價服務（以福建沿海地區熱帶水果種植應用為例）、空間關聯規則挖掘服務（以漳浦縣林種與影響因子關聯分析為例）、城市空氣高架點源污染模擬服務（以廈門市SO2為例）、城市短期電力負荷預測服務（以廈門市為例）、海上化學品泄露污染擴散模擬服務（以福建湄洲灣易溶液化品為例）。該平臺擁有地理知識發現和輔助時空決策分析的功能，促進網絡地理信息共享與服務從單純的信息交換和互操作、集成處理上升到時空數據挖掘服務、決策服務的深層次轉變，為地理知識服務網格平臺成為一個可視化、交互式、智能型的地學問題協同式求解環境奠定基礎。
1.10 地圖制圖學與地理信息工程理論研究
地圖制圖學與地理信息工程學科中除了地圖投影、地圖綜合和地圖符號等傳統理論外，又增加了地圖空間認知理論、地理信息傳輸理論、地圖視覺感受理論、地圖模型理論、地理空間信息語言學理論、地學信息圖譜理論、空間數據的不確定性理論等，地圖制圖學與地理信息工程科學的理論體系正在逐步形成。許多現代數學方法都在地圖制圖學與地理信息工程科學技術中找到了自己的切入點，特別是現代數學方法在地圖自動綜合和空間數據不確定性研究中的應用。我省在這一方面取得一定的進展。
福建師大地理科學學院和福州大學空間信息工程研究中心致力于空間數據挖掘與信息共享的理論、方法與技術的研究與應用示范研究。師大地理科學院作為主要成員參編的《地圖學基礎》由高等教育出版社出版，該書被全國高校選作教材，并獲全國普通高等院校優秀教材二等獎；《地圖學原理》由科學出版社出版（2004年）；《地圖學》課程被評為福建省優秀課程；《地圖學的改革與建設》經國內專家鑒定為國內先進水平，獲福建師大優秀教學成果一等獎。《地球信息科學導論》由科學出版社出版（2007年），作為地圖學與地理信息系統專業博士與碩士研究生教材。福大空間信息工程研究中心近幾年從事數字區域的理論、技術與應用，地理信息的建模理論與分析技術，空間數據挖掘的理論與方法，數據傳輸與信息安全技術等應用研究。《人口經濟學中的GIS與定量分析方法》（王欽敏等）運用GIS 理論、方法分析人口空間分布與相關自然和經濟因子間的定量關系。建立了人口空間分布與經濟發展之間關系的微分方程組模型，運用穩定性理論揭示兩者之間的非線性動力學機制。對人口空間遷移變化與經濟發展之間的關系建立數學模型，為人口空間遷移預測及政府決策提供參考。
以上所述地圖制圖學與地理信息工程學科取得的進展基本反映了近年來本學科發展的面貌。
2 地圖制圖學與地理信息工程學科的發展趨勢和任務
通過總結地圖制圖學與地理信息工程學科技術取得的進步、存在的問題和差距，進一步分析空間信息科學技術的發展及面臨的機遇和挑戰。
2.1 以空間認知為核心的地圖制圖學與地理信息工程學科理論體系將進一步深化
空間認知理論是地圖制圖學與地理信息工程學科的認識論和方法論基礎。在空間認知理論的指導下，地圖投影、制圖綜合、地圖符號等傳統地圖制圖學的基本理論將在新的條件下進一步深化；地理信息傳輸、地圖視覺感受、地圖模型、地理空間信息語言、地學信息圖譜、空間數據與空間分析的不確定性等地圖制圖學與地理信息工程學科的新理論在整個理論體系中的地位和作用、相互聯系、內容的深層次研究將取得進展。目前，在地圖空間認知研究方面，理論體系尚不完善，空間認知過程研究不夠深入。現有的GIS 數據模型缺乏跟蹤現實世界實體變化的能力，因為它只保存實體的現勢數據，隨著地理信息系統在行業應用的普及和深入，人們開始認識到地理信息系統應該具有描述現實世界中各種時空變化的能力，既可以分析其過去，又可以預測其未來（發展趨勢）。這種想法導致了時空地理信息系統和時空數據模型概念的提出。今后要重點研究：(1)空間認知理論體系框架；(2)空間認知過程、實驗方法與技術；(3)地圖可視化系統中的“人―地圖”關系及表示方法。
地學信息圖譜研究不僅局限于表現，更是一種分析方法。地學信息圖譜是圖形、方法和認知三者的綜合與統一。地學信息圖譜的研究起步工作主要有三方面：區域地理單元及其等級體系；地理單元的遙感影像特征分析；地學信息的表達方法。
2.2 地圖自動制圖綜合及其過程控制的智能化將取得進展并得到應用
在基于大比例尺地圖數據庫生產小比例尺地圖、多比例尺地圖數據庫的自動派生及一體化更新和 GIS中多尺度空間數據顯示等環境下，基于保質設計的空間數據的自動綜合及其過程控制的智能化研究都是必要的。目前的研究離實際應用還有很大的差距：一是自動綜合模型、算法還不具普適性；二是自動綜合結果還有不盡人意。今后研究的重點問題主要包括：(1)幾何信息的尺度依賴與空間認知理論的聯系；(2)多尺度空間數據庫的數據模型與數據結構；(3)網絡環境下的空間數據多尺度表達與在線式自動綜合理論與方法；(4)智能技術支持下的地圖自動綜合決策分析與自適應操作；(5)自動綜合的智能化、過程控制與質量評價；(6)三維城市模型的自動綜合；(7)地圖自動綜合的人機協同機制。
2.3 地理空間信息數據庫多源、多尺度數據一體化及面向對象發展
我省基本實現多源、多尺度矢量數據、影像數據和高程模型數據一體化管理。需進一步研究：(1)矢量數據、影像數據與數字高程模型數據融合的理論和方法；(2)海量數據高效快速索引技術；(3)基于圖形、影像與數字高程模型數據一體化的完全面向對象的方法；(4)基于矢量、影像與高程模型數據融合的地學空間分析理論與方法；(5)基于矢量、影像與數字高程模型數據融合的三維可視化理論與技術。
2.4 空間信息可視化與虛擬現實技術向與GlS集成的一體化和實用化方向發展
空間信息可視化及在此基礎上發展起來的地形仿真和地理環境虛擬現實技術，為人類的地理環境感知提供一種新的、更強大的工具。近些年來，出現不少利用現有的圖形圖像軟件與動畫軟件制作的地學信息可視化產品，如應用3DS制作動畫，完成預定路線的地景觀察；運用OpenGL在微機或工作站上實現實時交互的、可立體觀察的虛擬地形仿真；運用Performer及MultiGen(三維建模軟件)在SGI工作站上完成地景建模與實時顯示；運用VRML(虛擬現實建模語言)在網絡上傳播虛擬地景信息等。空間信息可視化與地理環境虛擬現實技術作為地圖學新的生長點，對于拓寬地圖學的研究領域和促進地理信息系統理論與技術的進步將產生重要作用。但是，從地理信息系統和空間信息可視化與虛擬現實的關系來看，地理信息系統具有強大的海量空間數據存儲、管理、處理和分析功能，空間信息可視化與虛擬現實具有多維動態可視化和實時交互式操作的效果，兩者優勢互補，集成與一體化是一個必然的趨勢。需重點研究：(1)地理信息系統(GIS)與虛擬現實(VR)集成；(2)空間數據多尺度可視化表達的自適應地圖符號系統；(3)面向時空模擬與仿真的演化模型；(4)空間信息可視化人機自適應界面；(5)多維動態空間數據模型及其表達體系；(6)基于空間信息可視化的協同工作與決策支持。
2.5 空間數據挖掘和知識發現的研究正在興起，并向智能化發展
空間數據挖掘和知識發現是空間分析的拓展、延伸和深化，需重點研究：(1)空間數據挖掘與知識發現的理論體系；(2)空間數據挖掘與知識發現方法(基于時空間統計分析、基于空間關聯規則、基于求解問題不確定性、基于可視化、基于人工智能等)；(3)面向決策支持主題的分布式空間數據提取、預處理、變換、挖掘、模式解釋／知識評估；(4)數據挖掘數據、算法、可視化的有機結合(形、數、理的統一)。
2.6 GIS運行實現跨平臺、互操作、資源共享和協同
地理信息系統(GIS)就其運行方式而言，經歷了由單機向網絡發展的過程，網絡地理信息系統(Web GIS)正逐步成為主流產品。目前的Web GIS還存在著數據和功能相對綁定、處理功能相對簡單、系統之間缺乏良好的互操作性等許多問題，還不能實現真正意義上的跨平臺、互操作、資源共享和協同工作。重點研究：(1)基于信息網格的新一代地理信息系統，即網格地理信息系統體系結構和總體方案；(2)基于信息網格的地理空間信息管理與服務標準和規范；(3)Grid與Agent集成模型；(4)地理空間信息服務與Grid集成模型；(5)基于網格的空間數據訪問與集成。
基于網絡服務的GIS 應用軟件平臺研究與開發是要研究、開發基于網絡服務的GIS 應用軟件平臺，實現分布式多源異構地理信息的互操作和綜合利用。通過對地理信息內容和GIS 功能的集中管理，并為應用開發人員提供基于Web Services 的二次開發接口，實現與各種Web 應用的快速集成。主要技術特點表現在：為用戶尋找地理信息服務提供統一的入口和中介；提供基于GML 和Web Services 的地理內容和功能服務；自主開發、開放、跨平臺、可擴展。
基于GML 的網絡地理信息系統研究。基于GML 的網絡GIS，是指GIS 中的所有數據都是表現為GML 文檔，這與傳統的GIS 不同。由于管理的數據對象發生了變化，傳統的GIS 技術不能直接用于GML 數據的管理，因此必須研究基于GML 數據的管理技術，同時作為一個完整的網絡GIS，地圖信息可視化是必不可少的一部分，因此必須對基于GML的空間數據可視化進行研究。研究的具體內容包括：基于GML 的空間數據管理技術；基于GML 的多源異構空間數據集成和轉換；GML 數據的Web 可視化研究；基于GML 的網絡GIS 原型系統。
2.7 空間數據不確定性由理論研究向空間數據質量評價與控制的實用化發展
由于現實世界的復雜性和模糊性以及人類表達能力的局限性，空間數據不可避免地表現出某種不確定性，研究空間數據采集、處理、分析和應用過程中的不確定性理論，直接關系到空間數據生產和應用過程中的質量控制、GIS空間分析的可靠性和數字地圖產品應用的可靠性。其重點研究：(1)空間數據不確定性與數據質量的內容及評價指標體系；(2)空間數據不確定性理論及其可視化方法；(3)屬性數據不確定性理論與方法；(4)數字高程模型(DEM)數據的不確定性理論與方法；(5)空間數據不確定性關系模型和空間分析的不確定性；(6)多尺度空間數據融合的不確定性；(7)空間數據基于不確定性的數據質量評估與控制模型。
2.8 嵌入式地理信息系統將向更廣泛的應用領域滲透
地理信息系統（GIS）的應用領域和應用模式與計算機技術的發展密切相關，早期開發的GIS是基于工作站和桌面PC機的，這類計算機計算能力強、存儲容量大，能滿足GIS對計算機的性能要求。隨著嵌入式硬件技術（如嵌入式處理器、存儲器）和軟件技術（如編譯器、圖像壓縮算法、集成開發環境）的快速發展，GIS技術逐漸應用于嵌入式系統中，構成嵌入式地理信息系統。嵌入GIS由于其具有功耗低、資源消耗少、可靠性高、響應速度快、體積小和重量輕等優點，廣泛應用于基于位置的服務LBS、車載導航儀、移動信息終端等嵌入式系統中，實現地圖瀏覽、地圖縮放、路線分析、數據檢索及地形分析等基本功能。重點研究：(1)嵌入式GIS通用硬件平臺；(2)嵌入式GIS中間件技術；(3)強實時響應關鍵算法；(4)多種數據融合和高效空間數據壓縮算法；(5)支持二次開發的EGISM應用軟件開發包。
未來地圖制圖學與地理信息工程學科的發展和理論和技術：
第一，空間認知理論將促進地圖制圖學與地理信息工程學科的進一步理論化和科學化；
第二，基于保質設計的空間數據自動綜合與細節分層(LOD)技術將促進空間數據的多尺度、多分辨化；
第三，空間信息可視化與虛擬現實技術將促進地理環境的沉浸化；
第四，空間數據挖掘與知識發現技術將促進由源于符號獲取信息到源于信息獲取知識，實現知識獲取的自動化；
第五，網格(Grid)技術推動新一代地理信息系統的誕生，將促進資源共享與解決問題協同化；
第六，基于面向對象方法發展面向Agent技術將促進智能化；
第七，地理空間信息獲取、處理與應用的一體化技術將促進GIS真正意義上的時態化；
第八，空間信息技術的全面嵌入和廣泛應用將促進普適化。
參考文獻：
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課題組成員：
1．簡燦良，福建省基礎地理信息中心，教授高工。
2．吳 升，福州大學，教授。
3．陳崇成，福州大學，教授。
4．戴文遠，福建師范大學，副教授。
