導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇計(jì)算機(jī)科學(xué)研究方向，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：案例導(dǎo)向 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論 教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（c）-0166-01

《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)本科新生的首門(mén)必修專業(yè)課，也是學(xué)生學(xué)習(xí)其它計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)的先導(dǎo)課。該課程擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)、全面地介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的興趣和熱情，提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重任[1]。通過(guò)對(duì)《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的所學(xué)內(nèi)容有了全局的、概貌性的認(rèn)識(shí)，為以后各門(mén)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)[2]。同時(shí)，該課程也是對(duì)新生的一次具體而詳盡的專業(yè)思想教育[3]。目前，《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程教學(xué)中存在著教學(xué)方法和教學(xué)手段落后等問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行改革和完善非常必要。

1 教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容

《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握基本的計(jì)算機(jī)操作技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，理解學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)主干課程的重要性，了解職業(yè)前景與職業(yè)要求，力求使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)及其后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有一個(gè)整體上的認(rèn)識(shí)，為今后在各自的專業(yè)中對(duì)計(jì)算機(jī)的使用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》是將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用操作相結(jié)合的課程，其中教學(xué)內(nèi)容要緊密聯(lián)系教學(xué)目標(biāo)，重視對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的要求，將理論知識(shí)和實(shí)踐操作相結(jié)合。雖然其課程內(nèi)容涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)的各個(gè)方面，但重點(diǎn)描繪體系框架，奠定知識(shí)基礎(chǔ)，為今后的深入學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。具體來(lái)說(shuō)，該課程主要講述計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)表示方法等方面的內(nèi)容。

2 教學(xué)中存在的問(wèn)題

《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程涉及的知識(shí)面廣，且大部分是學(xué)生首次接觸到的內(nèi)容，教學(xué)中容易使學(xué)生感覺(jué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容抽象，過(guò)程枯燥，進(jìn)而影響其學(xué)習(xí)的積極性，以至達(dá)不到良好的教學(xué)效果。究其原因有以下幾點(diǎn)。

（1）傳統(tǒng)教學(xué)方式和理念缺乏創(chuàng)新。當(dāng)前的《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程教學(xué)以知識(shí)的傳授為主，學(xué)生往往只能被動(dòng)地接收教學(xué)信息。教學(xué)中沒(méi)有結(jié)合本課程的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)手段的創(chuàng)新，同時(shí)也缺少對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。落后的教學(xué)方式和理念，不但無(wú)法實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，也會(huì)對(duì)今后其它計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)帶來(lái)不利影響。

（2）沒(méi)有結(jié)合學(xué)生的不同起點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)?！队?jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程教授的對(duì)象是剛剛邁入大學(xué)校園的新生，由于進(jìn)入大學(xué)前所接受的教育環(huán)境不一樣，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)程度也參差不齊，如果仍然采取傳統(tǒng)的課堂講授方法，將很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

（3）教學(xué)中多媒體技術(shù)的應(yīng)用水平較低。當(dāng)前，多媒體技術(shù)在課堂教學(xué)中被廣泛采用，通過(guò)對(duì)圖文聲像的綜合展示，提高了課堂教學(xué)的效率。但是我們也應(yīng)該看到，大部分多媒體課件采用PPT模版制作，內(nèi)容設(shè)計(jì)流于形式，交互性不佳，無(wú)法實(shí)現(xiàn)師生雙向的溝通，從而使得學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

（4）實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)脫節(jié)。某些地方將《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》實(shí)驗(yàn)課與《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》公共課實(shí)驗(yàn)歸為一類，只練習(xí)基本的Windows和Office軟件操作，這和《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》的理論教學(xué)內(nèi)容存在嚴(yán)重脫節(jié)，使得學(xué)生所學(xué)的理論內(nèi)容無(wú)法得到有效的操作實(shí)踐。

3 案例導(dǎo)向的教學(xué)方法

在《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》的課堂教學(xué)中，傳統(tǒng)教學(xué)方法通常先提出概念，然后再對(duì)其進(jìn)行解釋說(shuō)明，無(wú)法對(duì)每個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入系統(tǒng)的講解，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度都難以把握，容易使計(jì)算機(jī)知識(shí)的介紹成為各自獨(dú)立、互不相關(guān)的內(nèi)容。要改變這種現(xiàn)狀，可以選擇采用案例導(dǎo)向的方法來(lái)組織教學(xué)。

案例導(dǎo)向的教學(xué)方法是指根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的要求，組織學(xué)生通過(guò)實(shí)際案例的分析、討論和操作實(shí)踐，指導(dǎo)學(xué)生綜合各方面知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的自主探究性學(xué)習(xí)方法。在《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》的課程中采用案例導(dǎo)向的教學(xué)方法，能夠產(chǎn)生良好的教學(xué)效果，具體有以下幾個(gè)方面。

（1）能培養(yǎng)學(xué)生采用創(chuàng)新思維解決問(wèn)題的能力。教師應(yīng)盡可能選擇與學(xué)生的學(xué)習(xí)生活關(guān)系密切的案例，例如通過(guò)組裝學(xué)生個(gè)人電腦的案例來(lái)讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，能夠加深學(xué)生對(duì)所學(xué)計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握。案例的討論分析不是要得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案，恰恰相反，這里并沒(méi)有所謂的標(biāo)準(zhǔn)答案，學(xué)生可以從實(shí)際應(yīng)用的角度全面而熟練地掌握所學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（2）能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的整體認(rèn)識(shí)度。通過(guò)將計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的多種知識(shí)融合入案例，可以讓學(xué)生在進(jìn)入相關(guān)專業(yè)課學(xué)習(xí)之前對(duì)整個(gè)教學(xué)體系有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，了解它們之間的關(guān)聯(lián)與作用，系統(tǒng)地掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論，并將其貫穿于大學(xué)四年的專業(yè)課學(xué)習(xí)當(dāng)中，從而真正實(shí)現(xiàn)《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程的教學(xué)目標(biāo)。

（3）能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。在案例導(dǎo)向的教學(xué)方法中，教師是組織者，學(xué)生是參與者，課堂教學(xué)過(guò)程變成一項(xiàng)師生共同參與交互的有趣活動(dòng)。通過(guò)對(duì)案例的講解與分析，學(xué)生會(huì)自然而然地開(kāi)始自主的學(xué)習(xí)與探究。在交互式的教學(xué)活動(dòng)中所產(chǎn)生的強(qiáng)烈興趣能夠使學(xué)生比在采用傳統(tǒng)教學(xué)法的課堂上更加積極和認(rèn)真，從而提高教學(xué)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》是高校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的先導(dǎo)必修課，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的興趣，提高學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力起到重要作用。針對(duì)當(dāng)前《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程教學(xué)中存在的教學(xué)方法及手段落后的問(wèn)題，采用案例導(dǎo)向的教學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行改革和完善，在實(shí)際教學(xué)中可以取得良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫兆豪，黃文艷.“計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論”雙語(yǔ)教學(xué)的探討和改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2008（5）：11-13.

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關(guān)鍵詞：計(jì)算；計(jì)算學(xué)科；計(jì)算機(jī)科學(xué)思維；計(jì)算思維；計(jì)算機(jī)思維

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算領(lǐng)域已成為一個(gè)極其活躍的領(lǐng)域，計(jì)算學(xué)科也成為一門(mén)范圍極為寬廣的學(xué)科[1]。在此發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的種種現(xiàn)象，在很大程度上改變了人們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)，有力地刺激了人文科學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)認(rèn)知科學(xué)的研究就是“以電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生發(fā)展為物質(zhì)、技術(shù)基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)與人腦相類比為前提的[2]”。我國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森院士從近三十年電子計(jì)算機(jī)發(fā)展引起的新技術(shù)革命，兩千多年邏輯學(xué)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，作為符號(hào)處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在智能方面存在的嚴(yán)重缺陷，尤其是人們?cè)诟呒?jí)抽象思維領(lǐng)域，如辯證思維、形象思維、創(chuàng)造性思維尚缺乏研究等方面，對(duì)認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展進(jìn)行了科學(xué)的分析。同時(shí)結(jié)合我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，提出了“思維學(xué)”的理念，給出了“思維科學(xué)”的研究框架、研究方向與基本道路，并在隨后的一系列工作中進(jìn)一步充實(shí)和完善了思維科學(xué)的理論與思想體系[3]。他指出：“現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的實(shí)踐，正預(yù)示著更重大的變革――思維科學(xué)的出現(xiàn)。”“引出這項(xiàng)變革的是電子計(jì)算機(jī)”。而“推動(dòng)思維科學(xué)研究的是計(jì)算機(jī)技術(shù)革命的需要[4]”。在錢(qián)學(xué)森的倡導(dǎo)下，自上世紀(jì)80年代起，面向新技術(shù)革命的思維科學(xué)研究愈來(lái)愈受到國(guó)內(nèi)有關(guān)專家學(xué)者的關(guān)注與重視。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，隨著美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(簡(jiǎn)稱ACM)和美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)分會(huì)(簡(jiǎn)稱IEEE-CS)組成的聯(lián)合攻關(guān)組于1988年底提交了“作為學(xué)科的計(jì)算科學(xué)”的報(bào)告[5]，計(jì)算學(xué)科的“存在性”得以證明。隨后，CC1991報(bào)告和CC2001報(bào)告等相繼出臺(tái)，從學(xué)科的角度詮釋了計(jì)算科學(xué)的內(nèi)涵與外延，為計(jì)算學(xué)科建立了現(xiàn)代課程體系。在計(jì)算學(xué)科課程體系的本土化進(jìn)程中，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者們付出了艱辛努力，并取得實(shí)質(zhì)性成果，于2002年提出了“中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002”(China Computing Curricula 2002，簡(jiǎn)稱CCC2002)[6]。在CC2002教程的引導(dǎo)下，針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教育方面的諸多問(wèn)題，國(guó)內(nèi)從事計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教育的廣大工作者進(jìn)行了廣泛而有益的探討[7-10]，大大豐富了計(jì)算學(xué)科課程體系建設(shè)的內(nèi)容。在計(jì)算學(xué)科課程教育改革的進(jìn)程中，如何培養(yǎng)既能熟練掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí)與技能，又具有計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科意識(shí)和素養(yǎng)的人才問(wèn)題，逐步成為人們關(guān)注的主要方面。

基金項(xiàng)目：本文受江蘇省教育廳指導(dǎo)性計(jì)劃項(xiàng)目“計(jì)算機(jī)思想史研究”(03KJD520028)及江蘇科技大學(xué)高教項(xiàng)目“計(jì)算思維與創(chuàng)新教育”(GJKTY2009025)資助。

作者簡(jiǎn)介：張曉如(1963-)，女，教授，學(xué)士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用教育、數(shù)據(jù)庫(kù)；張?jiān)佘S(1961-)，男，教授，博士，研究方向?yàn)榭捎?jì)算性理論與知識(shí)工程。

一個(gè)人的實(shí)踐與創(chuàng)新能力與思維方式密切相關(guān)，與其他學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)家和工程技術(shù)人員等相比，計(jì)算機(jī)學(xué)科的專家學(xué)者們?cè)谒伎紗?wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題方面也應(yīng)有其獨(dú)特的地方。正如計(jì)算大師Dijkstra所言：“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習(xí)慣，從而也將深刻地影響我們的思維能力[11]。”因此，當(dāng)計(jì)算機(jī)與人們的生活聯(lián)系越來(lái)越趨密切的形勢(shì)下，研究與之相關(guān)的人類思維活動(dòng)與思維方式便成為現(xiàn)代思維學(xué)科領(lǐng)域中一個(gè)十分重要的課題。我們不妨稱此種思維為面向計(jì)算學(xué)科的思維。顯然，面向計(jì)算學(xué)科的思維除了具有一般思維的特點(diǎn)外，還具有其自身的特性，而后者則是從事計(jì)算機(jī)科學(xué)研究的人員和計(jì)算機(jī)教育工作者們更為關(guān)心的。究竟什么是面向計(jì)算科學(xué)的思維？它的特點(diǎn)是什么？對(duì)面向計(jì)算學(xué)科的思維研究對(duì)計(jì)算學(xué)科的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生哪些積極作用？這種思維能力是可以培養(yǎng)的嗎？又如何培養(yǎng)呢？我們現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)會(huì)因此而有所改變嗎？

1面向計(jì)算學(xué)科的思維

國(guó)內(nèi)最早面向計(jì)算學(xué)科思維的研究文章是收集在2000年全國(guó)高等師范院校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)年會(huì)論文集上筆者的《談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)思維》[12]一文。當(dāng)時(shí)的“計(jì)算機(jī)思維”意為“計(jì)算機(jī)科學(xué)思維”(Computer Science Thinking)，在隨后關(guān)于面向計(jì)算科學(xué)的思維研究中，相繼出現(xiàn)了“計(jì)算思維”(Computational Thinking)[13-14]與廣義“計(jì)算機(jī)思維”(Computing Thinking)[21]等概念。這些概念雖然與“計(jì)算機(jī)”有關(guān)，但它們有一個(gè)共同特點(diǎn)，即它們都是關(guān)于人的思維。

1.1計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)思維

“計(jì)算思維”的思考和研究在國(guó)內(nèi)受到更多專家學(xué)者的關(guān)注與重視，要?dú)w功于全國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)于2008年10月31日至11月2日在桂林召開(kāi)的一次專題學(xué)術(shù)研討會(huì)，會(huì)議的主題是“探討在教學(xué)過(guò)程中，如何以課程為載體講授面向?qū)W科的思維方法，共同促進(jìn)國(guó)家科學(xué)與教育事業(yè)的進(jìn)步”。會(huì)議從8各方面征集論文，無(wú)不涉及“計(jì)算思維”。在會(huì)議提供的資料中，美國(guó)卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真(Jeannette M.Wing)教授2006年3月發(fā)表在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威雜志ACM會(huì)刊上的文章《計(jì)算思維》(Computational Thinking)[13-14]和王飛躍2007年3月發(fā)表在中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊的文章《從計(jì)算思維到計(jì)算文化》[11]位居榜首。其中，王飛躍教授從計(jì)算機(jī)文化發(fā)展的高度對(duì)“計(jì)算思維”概念的提出和“計(jì)算思維”的研究與發(fā)展對(duì)計(jì)算科學(xué)的進(jìn)步產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響給出了充分肯定。王飛躍教授在提及國(guó)內(nèi)對(duì)“計(jì)算思維”研究和計(jì)算文化與計(jì)算思維聯(lián)系方面的狀況時(shí)指出，“在中文里，計(jì)算思維不是一個(gè)新名詞，常被朦朦朧朧地使用，卻一直沒(méi)有被提到周教授所描述的高度廣度，那樣的新穎、明確、系統(tǒng)”。這一陳述雖然有一定的道理，但不完全正確。“計(jì)算思維”從命名的角度可以如是說(shuō)，但就其作為面向計(jì)算機(jī)科學(xué)思維的概念與特征而言，無(wú)論從高度講，還是從廣度說(shuō)，周以真教授的描述確有“新穎”之處，但在“明確”和“系統(tǒng)”方面，同本文作者在上世紀(jì)90年代末就提出的“計(jì)算機(jī)思維”的概念在主要方面是基本一致的，并可形成互補(bǔ)。特別指出的是，《談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)思維》在談到計(jì)算機(jī)文化與計(jì)算機(jī)思維相互之間的聯(lián)系時(shí)指出，“隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，‘計(jì)算機(jī)’已不再是一個(gè)單純的計(jì)算工具的代名詞，而是信息時(shí)代高新技術(shù)的象征?？梢赃@樣說(shuō)，‘計(jì)算機(jī)’作為一種文化，已滲透到社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，而使得生活在這一時(shí)期的人們的思維活動(dòng)中或多或少地與‘計(jì)算機(jī)’這一概念相聯(lián)系，研究與之相關(guān)的思維活動(dòng)與思維方式，便成為現(xiàn)代思維科學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)十分重要的課題[12]”。在此，我們可以把有關(guān)“計(jì)算思維”特征的陳述同有關(guān)“計(jì)算機(jī)思維”的陳述作一比較。

周以真教授在對(duì)計(jì)算思維的描述中首先指出，“計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能，不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家”，這一觀點(diǎn)與《談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)思維》一文中提出的“計(jì)算機(jī)思維具有廣泛性。計(jì)算機(jī)思維已不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家所應(yīng)具有的思維，而應(yīng)是全民族所必須的”的觀點(diǎn)是完全一致的。并且文中還強(qiáng)調(diào)，“只有這樣，計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展才能具有廣泛的社會(huì)基礎(chǔ)，才能使計(jì)算機(jī)科學(xué)真正服務(wù)于社會(huì)”。在總結(jié)計(jì)算思維的特征時(shí)，周以真教授從6個(gè)方面，以“是”與“不是”的對(duì)立統(tǒng)一作了闡述。

為了更好地挖掘計(jì)算機(jī)思維的內(nèi)涵，更加清楚地了解與把握計(jì)算機(jī)思維與其他學(xué)科思維方式的聯(lián)系與區(qū)別，我們對(duì)計(jì)算科學(xué)發(fā)展的過(guò)程進(jìn)行了初步考察，提出了“計(jì)算科學(xué)思想史”研究的基本思想，并對(duì)計(jì)算科學(xué)思想史研究的特點(diǎn)、研究?jī)?nèi)容、研究方法進(jìn)行了分析探討[16]。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)課程教育，提出了基于知識(shí)背景的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革的基本構(gòu)想[19]。我們深信，無(wú)論是對(duì)計(jì)算機(jī)思維的研究，還是對(duì)計(jì)算科學(xué)思想史的研究，都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)教育的實(shí)踐與發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

2 “計(jì)算思維”研究現(xiàn)狀

無(wú)論叫計(jì)算思維，還是稱計(jì)算機(jī)思維，關(guān)鍵是要解決問(wèn)題，即“如何讓人們學(xué)會(huì)像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣去思考”。從總體看，計(jì)算思維的研究應(yīng)包含計(jì)算思維研究的內(nèi)涵和計(jì)算思維推廣與應(yīng)用的外延兩個(gè)方面。周以真在給出“計(jì)算思維”概念后，進(jìn)一步探討了計(jì)算思維的本質(zhì)，并指出計(jì)算思維將在各種行為方面影響每個(gè)人，這一點(diǎn)對(duì)我們的社會(huì)教育提出挑戰(zhàn)，特別是少兒教育。在關(guān)于計(jì)算的思考中，我們需要理解不同類型的3個(gè)方面：科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)。飛速發(fā)展的技術(shù)進(jìn)步和巨大的社會(huì)需求迫使我們重新思考計(jì)算科學(xué)最基本的問(wèn)題[20]。從周以真教授多次關(guān)于計(jì)算思維的論述中可以看出，其“計(jì)算思維”的概念是面向社會(huì)、面向教育和面向大眾的。這也許是一種策略，為了能讓更多的人關(guān)注并思考“計(jì)算思維”的問(wèn)題，并將思考的結(jié)果應(yīng)用于計(jì)算科學(xué)實(shí)踐，以此促進(jìn)計(jì)算科學(xué)的普及和發(fā)展。在對(duì)“計(jì)算思維”的深入研究過(guò)程中，郭喜鳳教授等從工程化的角度對(duì)“計(jì)算思維”的內(nèi)涵進(jìn)行剖析[20]，以周以真面向大眾的計(jì)算思維為基礎(chǔ)，根據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)中的理論、技術(shù)、工程、工具、服務(wù)和應(yīng)用等幾個(gè)不同層面的思維特點(diǎn)，闡述了計(jì)算思維的工程化思想，將計(jì)算思維的概念加以推廣并提出了計(jì)算機(jī)思維(Computing Thinking)工程化的層次結(jié)構(gòu)，豐富了計(jì)算思維的研究?jī)?nèi)涵。董榮勝和古天龍教授從計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論的角度對(duì)計(jì)算思維研究的外延進(jìn)行分析?！坝?jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論是對(duì)計(jì)算領(lǐng)域認(rèn)識(shí)和實(shí)踐過(guò)程中一般方法及其性質(zhì)、特點(diǎn)、內(nèi)在聯(lián)系和變化發(fā)展進(jìn)行系統(tǒng)研究的學(xué)問(wèn)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論是認(rèn)知計(jì)算學(xué)科的方法和工具，也是計(jì)算學(xué)科認(rèn)知領(lǐng)域的理論體系[21]”。在關(guān)于計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論之間關(guān)系的論述中，董榮勝和古天龍教授在周以真教授工作的基礎(chǔ)上，對(duì)計(jì)算思維的特征進(jìn)一步加以闡述，從抽象與自動(dòng)化兩個(gè)方面，以具體的實(shí)例刻畫(huà)了計(jì)算思維的本質(zhì)，并介紹了國(guó)外關(guān)于計(jì)算思維研究的進(jìn)展情況。在談到計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論關(guān)系時(shí)，他們指出，“盡管計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論有著各自的研究?jī)?nèi)容與特色，但是，顯而易見(jiàn)，它們的互補(bǔ)性很強(qiáng)，可以相互促進(jìn)”?！坝?jì)算機(jī)方法論可以對(duì)計(jì)算思維研究方面取得的成果進(jìn)行再研究和吸收，最終豐富計(jì)算機(jī)方法論的內(nèi)容；反過(guò)來(lái)，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)方法論的學(xué)習(xí)得到更大的提高[22]”。這不是一個(gè)一般概念的問(wèn)題，我們認(rèn)為是計(jì)算思維研究的一個(gè)技術(shù)路線問(wèn)題，只有把計(jì)算思維的研究同計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，計(jì)算思維才具有實(shí)際的意義和價(jià)值，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的方法才能夠獲得進(jìn)步。

3 “計(jì)算思維”研究?jī)?nèi)容

不管是周教授的計(jì)算思維(Computational Thinking)，或是郭教授的計(jì)算機(jī)思維(Computing Thinking)，還是計(jì)算機(jī)科學(xué)思維(Computer Science Thinking)，它們都有一個(gè)共同面向，即都是面向計(jì)算學(xué)科的思維；都有一個(gè)共同的出發(fā)點(diǎn)，即研究和探索面向計(jì)算學(xué)科的思維規(guī)律；都有一個(gè)共同的目標(biāo)，即引導(dǎo)人們?cè)诮鉀Q有關(guān)計(jì)算學(xué)科及其應(yīng)用領(lǐng)域問(wèn)題時(shí)，能夠運(yùn)用正確的思維方法。計(jì)算學(xué)科是關(guān)于“計(jì)算”的學(xué)問(wèn)，因此，計(jì)算思維的研究勢(shì)必圍繞解決所謂“計(jì)算問(wèn)題”而展開(kāi)。

3.1計(jì)算思維研究的基本問(wèn)題

何謂計(jì)算思維？《談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)思維》一文對(duì)計(jì)算機(jī)思維的內(nèi)容進(jìn)行了概括，即人們有意識(shí)地將計(jì)算機(jī)用于生產(chǎn)、生活等各個(gè)領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)活動(dòng)以及人們解決計(jì)算機(jī)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)過(guò)程。一方面，它是指一種形式，這種形式表現(xiàn)為人們認(rèn)識(shí)具體的計(jì)算機(jī)科學(xué)，或是應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)于其他科學(xué)、技術(shù)的過(guò)程中的辯證思維；另一方面，它是由計(jì)算機(jī)科學(xué)本身的特點(diǎn)及計(jì)算機(jī)作為認(rèn)識(shí)世界的工具所決定的，它同樣受到一般思維方式的限制[12]。周教授則將計(jì)算思維歸納為運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[13]。董教授等則從方法論的角度將計(jì)算思維定義為運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的思想與方法進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[22]。

篇3

關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù);實(shí)驗(yàn)課程體系;實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是我院于2005年設(shè)立的,學(xué)校于1987年成立了經(jīng)濟(jì)信息管理籌備組,設(shè)立“經(jīng)濟(jì)信息管理”本科專業(yè),在管理信息系的基礎(chǔ)上成立了信息學(xué)院,并于2006年開(kāi)始進(jìn)行“計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)招生,學(xué)院將計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)科確立為重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科,學(xué)科建設(shè)目標(biāo)是以信息管理與信息系統(tǒng)、電子商務(wù)等信息類專業(yè)為支撐點(diǎn)與財(cái)經(jīng)等優(yōu)勢(shì)學(xué)科交叉滲透、互補(bǔ)發(fā)展;開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)科學(xué)理論、計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)及應(yīng)用知識(shí),包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用的基本理論、基本知識(shí)和基本技能與方法,熟練地進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等從事針對(duì)金融、經(jīng)濟(jì)、統(tǒng)計(jì)等財(cái)經(jīng)應(yīng)用領(lǐng)域的軟、硬件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)或系統(tǒng)集成、企業(yè)信息管理,培養(yǎng)具有堅(jiān)實(shí)的計(jì)算機(jī)軟件理論基礎(chǔ)知識(shí),較強(qiáng)的應(yīng)用軟件實(shí)踐與開(kāi)發(fā)能力高級(jí)人才[1]。

由于發(fā)展時(shí)間短,該專業(yè)暴露出一些問(wèn)題,諸如專業(yè)定位不明確、專業(yè)特點(diǎn)不突出,特別是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),對(duì)于“面向應(yīng)用,強(qiáng)調(diào)實(shí)踐”的培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)說(shuō),直接關(guān)系著其目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在整個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,實(shí)驗(yàn)課程體系中哪些課程應(yīng)該開(kāi)出實(shí)驗(yàn)?開(kāi)設(shè)哪些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?這些問(wèn)題對(duì)于所有開(kāi)設(shè)此專業(yè)的財(cái)經(jīng)類院校都在探索實(shí)踐中。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系

1.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系設(shè)置目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系設(shè)置目標(biāo)是建立與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合,以能力培養(yǎng)為核心,確定分層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)專業(yè)是應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科,并且隨著大學(xué)生就業(yè)形勢(shì)的日益嚴(yán)峻,考慮到學(xué)生的后續(xù)發(fā)展,計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置和選擇,主要依據(jù)兩個(gè)方面,其一是注重與理論教學(xué)的有機(jī)結(jié)合,合理分配理論課與實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)的比例,根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)形成配套、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系,將培養(yǎng)學(xué)生寬厚的基礎(chǔ)知識(shí)、扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)知識(shí)統(tǒng)一起來(lái),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。其二是考慮計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)生的社會(huì)需求,就業(yè)方面要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)與新實(shí)踐技術(shù)應(yīng)用、工程實(shí)踐緊密結(jié)合,融入科技創(chuàng)新和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果;另外,考慮部分學(xué)生有繼續(xù)深造的需求,應(yīng)主要考慮實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與科學(xué)研究緊密結(jié)合,介紹新技術(shù)、新設(shè)備和新的研究發(fā)展方向。

根據(jù)《中國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育課程體系2008》中的課程設(shè)置,計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括了3類:軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)。其中,分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系涵蓋基本型實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用型、綜合型、設(shè)計(jì)型、研究型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)等[2]。

作者簡(jiǎn)介:馮海旗(1964-),男,教授,博士,研究方向?yàn)樾畔⒐芾淼睦碚撆c方法;張媛媛(1982-),女,助理工程師,碩士,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

圖1計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.2項(xiàng)目具體設(shè)置

(1) 根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材,確定能覆蓋本中心所承擔(dān)的所有實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。

目前我院的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心共有專業(yè)實(shí)驗(yàn)室7個(gè),包括電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全實(shí)驗(yàn)室、信息管

理與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、電子商務(wù)實(shí)驗(yàn)室、本科生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室和研究生創(chuàng)新研究實(shí)驗(yàn)室。近年來(lái),在教育部專項(xiàng)的重點(diǎn)支持下,中心得到了快速的發(fā)展,現(xiàn)有面積約1000平方米,各類實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器儀表約830臺(tái)套件。根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材,指定了相應(yīng)的規(guī)劃,開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)覆蓋高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如表1所示[3]。

表1本中心開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

序號(hào) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 實(shí)驗(yàn)課/學(xué)時(shí) 所占課程比例 所屬類別

1 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 22 30% 軟件設(shè)計(jì)類

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 10 19%

3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 18 100%

4 操作系統(tǒng) 16 30%

5 編譯原理 10 19%

6 軟件開(kāi)發(fā)工具 16 30%

7 軟件開(kāi)發(fā)工具課程設(shè)計(jì) 18 100%

8 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘 8 22%

9 Java程序設(shè)計(jì) 12 33%

10 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) 12 33%

11 UML面向?qū)ο蠼?20 56%

續(xù)表

序號(hào) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 實(shí)驗(yàn)課/學(xué)時(shí) 所占課程比例 所屬類別

12 IT項(xiàng)目管理 10 28% 軟件設(shè)計(jì)類

13 軟件測(cè)試 16 44%

14 電工與電子學(xué)基礎(chǔ) 10 19% 硬件基礎(chǔ)類

15 數(shù)字邏輯 10 19%

16 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 8 22%

17 計(jì)算機(jī)組成原理 16 30% 應(yīng)用技術(shù)類

18 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 8 15%

19 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì) 18 100%

20 網(wǎng)站開(kāi)發(fā)技術(shù) 20 56%

21 嵌入式系統(tǒng) 6 19%

22 微機(jī)原理與接口 18 33%

23 計(jì)算機(jī)安全 10 28%

24 人工智能概述 8 22%

(2) 參考其他院校計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)成熟的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,逐步確定自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

北京語(yǔ)言大學(xué)作為文科院校中,開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)較早并且較成熟的院校,教學(xué)特色突出,培養(yǎng)目標(biāo)明確,充分利用學(xué)校英語(yǔ)環(huán)境好的優(yōu)勢(shì),培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)扎實(shí),同時(shí)英語(yǔ)能力較強(qiáng)的復(fù)合型人才。其實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系完整,有突出特色的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,語(yǔ)言信息處理研究所始建于1987年,是中國(guó)第一個(gè)以漢語(yǔ)信息處理為主要研究方向的研究所。研究所面向?qū)嶋H應(yīng)用,主要研究計(jì)算語(yǔ)言學(xué)理論和面向信息處理的漢語(yǔ)語(yǔ)言理論,發(fā)展自然語(yǔ)言處理關(guān)鍵技術(shù)和知識(shí)庫(kù),開(kāi)發(fā)相應(yīng)的工具軟件和應(yīng)用軟件,支持對(duì)外漢語(yǔ)教學(xué)和語(yǔ)言本體研究。分析其文科信息技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不難發(fā)現(xiàn),軟件設(shè)計(jì)類的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所占比例達(dá)到64%,突出其語(yǔ)言信息處理特色的實(shí)驗(yàn)課程,其中匯編語(yǔ)言編程和Perl語(yǔ)言編程分別設(shè)實(shí)驗(yàn)課,實(shí)驗(yàn)課時(shí)分別有36學(xué)時(shí)和18學(xué)時(shí)。

中國(guó)人民大學(xué)信息學(xué)院針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中,必修課中相對(duì)我校現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課程,增設(shè)了“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”和“匯編語(yǔ)言”兩門(mén)課程,在選修課中主要分兩個(gè)方向,一是信息管理方向二是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)方向,計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)方向所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程,涵蓋了目前計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域熱門(mén)的課題,包括信息安全、數(shù)字通信、無(wú)線通信技術(shù)、

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關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;通識(shí)教育;計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）40-0276-03

一、計(jì)算思維提出的意義

計(jì)算思維和計(jì)算問(wèn)題關(guān)系密切，美國(guó)在2005年6月，通過(guò)一份報(bào)告《計(jì)算科學(xué)：確保美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力》中明確闡述了計(jì)算科學(xué)的重要性，提出計(jì)算科學(xué)中的先進(jìn)技術(shù)可以在經(jīng)濟(jì)以及其他的前沿研究中發(fā)揮重要作用[1]，21世紀(jì)科學(xué)研究中的難題可以通過(guò)計(jì)算找到相應(yīng)的解決辦法。2007年美國(guó)科學(xué)基金會(huì)啟動(dòng)了“大學(xué)計(jì)算教育振興的途徑”計(jì)劃，投入巨資進(jìn)行美國(guó)計(jì)算教育的改革。美國(guó)政府開(kāi)始實(shí)行CPATH計(jì)劃進(jìn)一步宣傳了計(jì)算思維在社會(huì)生活各領(lǐng)域以及人才培養(yǎng)中的重要作用，在高等教育中提出了具體的以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的課程改革[2，3]。2008年，美國(guó)麻省理工學(xué)院還向全球開(kāi)放公開(kāi)課程《計(jì)算科學(xué)與編程導(dǎo)論》，重點(diǎn)講解計(jì)算思維訓(xùn)練，讓全球的讀者都可以自由免費(fèi)學(xué)習(xí)計(jì)算思維的本質(zhì)。

在我國(guó)近幾年也有越來(lái)越多的學(xué)者和機(jī)構(gòu)開(kāi)始認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維的重要性，并開(kāi)展了相關(guān)的研究。全國(guó)高等教育學(xué)校2008年中國(guó)計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)在召開(kāi)了“計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”專題學(xué)術(shù)研討會(huì)，探討了在中國(guó)高等學(xué)校中開(kāi)展計(jì)算思維能力培養(yǎng)的研究。2010年7月，中國(guó)的“常青藤”學(xué)校發(fā)表了《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，提出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程應(yīng)該以計(jì)算思維為核心[4]。

新生的事物出現(xiàn)還是需要一個(gè)普及的過(guò)程，目前多數(shù)高校教師對(duì)于計(jì)算思維價(jià)值的認(rèn)識(shí)和重視程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此培養(yǎng)計(jì)算思維的實(shí)踐也甚少。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題本文探討計(jì)算思維在科學(xué)研究、哲學(xué)方法論以及人才培養(yǎng)等方面的價(jià)值，提出在計(jì)算機(jī)通識(shí)教育中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的教學(xué)改革措施，使非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生像具備讀、寫(xiě)、算能力一樣，具備計(jì)算思維的普適能力。

二、計(jì)算思維的定義及解讀

2006年周以真教授的《Computational Thinking》給出了計(jì)算思維系統(tǒng)定義，在國(guó)際上被廣泛認(rèn)同。計(jì)算思維涉及運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)并理解人類行為。計(jì)算思維涵蓋反映了計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣泛性的一系列思維活動(dòng)。強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維是所有人必需具備的基本技能，在閱讀、寫(xiě)作及算術(shù)之外，應(yīng)將計(jì)算思維添加到每個(gè)孩子解析能力之中。周以真從多個(gè)角度給出了計(jì)算思維的細(xì)致描述[5]。具備計(jì)算思維能力，是在信息化社會(huì)中創(chuàng)新的需要。各領(lǐng)域中的科學(xué)研究都需要有高效思維的正確引導(dǎo)，要培養(yǎng)出具有創(chuàng)造性的人才，我們?cè)谒枷敕椒ㄉ暇捅仨氈匾曀季S能力的培養(yǎng)，讓學(xué)習(xí)者運(yùn)用高效的思維去思考。

三、計(jì)算思維對(duì)于科技創(chuàng)新的價(jià)值

對(duì)應(yīng)于自然科學(xué)領(lǐng)域的理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算三大科學(xué)的方法，同樣有三大科學(xué)的思維：理論思維、計(jì)算思維和實(shí)驗(yàn)思維。計(jì)算創(chuàng)新在人類科技發(fā)展史上占有異常重要的地位，歷史上有多位科學(xué)家因?yàn)樵谟?jì)算方面的成就而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。1982年的物理學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)都是計(jì)算技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用，證明科學(xué)計(jì)算在科學(xué)方法論中的重要地位。1985年得主豪普曼就憑借X光晶體結(jié)構(gòu)分析的方法摘得當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，同樣，1998年科恩與波普爾也是因?yàn)閷⒂?jì)算量子化學(xué)方法獲得了大獎(jiǎng)。

人類歷史上的許多重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)也與計(jì)算思維有關(guān)。19世紀(jì)海王星的發(fā)現(xiàn)就是通過(guò)計(jì)算得來(lái)的，在20世紀(jì)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論開(kāi)創(chuàng)物理學(xué)的新紀(jì)元，充分體現(xiàn)計(jì)算思維對(duì)于科學(xué)史的貢獻(xiàn)。前人未能證明的“四色定理”也通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算得到了證明。

中國(guó)著名的“華―王方法”，有限元方法，及“吳方法”，也都是和計(jì)算相關(guān)的重大的科學(xué)創(chuàng)新[6]。

很多科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程充分說(shuō)明了計(jì)算思維在科技創(chuàng)新中的重要價(jià)值。

四、計(jì)算思維的哲學(xué)價(jià)值

計(jì)算機(jī)科學(xué)家、圖靈獎(jiǎng)獲得者Edsger Dijkstra曾說(shuō)：我們使用的工具影響著我們的思維方式及習(xí)慣，從而也將影響我們的思維力。思維的方式、方法是人類認(rèn)識(shí)論研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容，恩格斯說(shuō)過(guò)：每一時(shí)代的理論思維，包括我們時(shí)代的理論思維，都是一種歷史的產(chǎn)物，在不同的時(shí)代具有不同的形式，并因而具有不同的內(nèi)容。所以，有關(guān)于思維的科學(xué)，和其他的任何科學(xué)是一樣，是一種歷史科學(xué)，是關(guān)于人的思維的歷史發(fā)展的科學(xué)[7]。

五、計(jì)算機(jī)的計(jì)算思維對(duì)于人才的培養(yǎng)價(jià)值

人才對(duì)于國(guó)家和企業(yè)的重要性是不言而喻的，高等學(xué)校的首要任務(wù)就是為國(guó)家培養(yǎng)合格的人才。衡量人才質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)有多種多樣，最重要的是解決實(shí)際問(wèn)題的創(chuàng)新能力，而在計(jì)算機(jī)普及的現(xiàn)代社會(huì)中，利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的計(jì)算思維能力就顯得非常重要了?，F(xiàn)代的合格人才應(yīng)該是能充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性能高效地解決實(shí)際問(wèn)題，能根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的規(guī)模選擇合適的計(jì)算環(huán)境和算法，這就是計(jì)算思維能力的具體體現(xiàn)了?，F(xiàn)實(shí)社會(huì)中的問(wèn)題用人工解決還是計(jì)算機(jī)輔助解決，即不同的計(jì)算環(huán)境采取的思路是有很大不同的;同樣用計(jì)算機(jī)輔助求解問(wèn)題，問(wèn)題的復(fù)雜程度不同，采用的算法也是截然不同的。因此面對(duì)問(wèn)題解決的思路和效果就和決策人的計(jì)算思維相關(guān)了。計(jì)算思維不是獨(dú)立存在的，是融合在一個(gè)人的整體素質(zhì)中的，但是在高校的培養(yǎng)方案和課程設(shè)置中卻可以特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，確保提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，而計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)對(duì)此責(zé)無(wú)旁貸。

六、計(jì)算機(jī)通識(shí)教育課程中培養(yǎng)計(jì)算思維

計(jì)算思維本質(zhì)上是一種利用計(jì)算機(jī)去解決問(wèn)題的思維方式，是基于不同計(jì)算環(huán)境的問(wèn)題求解，而這和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)相吻合。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為各高校的通識(shí)教育課程，面向廣大的非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，不僅要擴(kuò)展學(xué)生的計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)面，更重要的是展示計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維方式。其核心目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)問(wèn)題的能力，因此，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力是很順理成章的，也應(yīng)該作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，特別可以在大學(xué)的第一門(mén)計(jì)算機(jī)課程――《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課中著力培養(yǎng)計(jì)算思維。

目前由于對(duì)于《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)了“狹義工具論”的說(shuō)法，甚至有人質(zhì)疑《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程開(kāi)設(shè)的必要性。問(wèn)題的產(chǎn)生可能是因?yàn)槎鄶?shù)《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)內(nèi)容偏重知識(shí)的介紹和流行軟件的使用方法，僅注重實(shí)用而沒(méi)有提升到計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維方式，即教學(xué)過(guò)程中僅將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)普通的工具使用，而并沒(méi)有重視計(jì)算機(jī)科學(xué)本身自有的思想方法、方式，導(dǎo)致學(xué)生感覺(jué)不到新知識(shí)而失去學(xué)習(xí)的興趣。因此，在《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》以及其他計(jì)算機(jī)通識(shí)課程教學(xué)課程中加強(qiáng)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)不僅關(guān)系到學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，也關(guān)系到《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程本身的出路，重新審視計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的定位，將計(jì)算思維能力培養(yǎng)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，是一個(gè)明智的選擇。

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程群一般包括《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》、《程序設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》和《計(jì)算方法》等，可以從多方面培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，包括涉及計(jì)算機(jī)基本原理的思維、應(yīng)用計(jì)算機(jī)的思維以及計(jì)算機(jī)和專業(yè)結(jié)合的思維等。從《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成和存儲(chǔ)程序的思想讓學(xué)生了解二進(jìn)制的存儲(chǔ)、0和1的思維、程序代碼和機(jī)器指令的思維、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的思維和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的思維等。從《程序設(shè)計(jì)》語(yǔ)言中可以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于問(wèn)題求解的算法的思維，例如問(wèn)題約簡(jiǎn)、細(xì)化和仿真的思維，遞歸和并行的思維、預(yù)防、保護(hù)和啟發(fā)式推理的思維，在時(shí)間和空間之間、處理能力和存儲(chǔ)能力之間尋求平衡的思維等。讓學(xué)生為解決問(wèn)題而主動(dòng)學(xué)習(xí)駕馭計(jì)算機(jī)硬件和軟件的方法，而不是為考試而被動(dòng)學(xué)習(xí)。計(jì)算思維是人類求解問(wèn)題的一條途徑，使人類更好地借助計(jì)算機(jī)發(fā)揮強(qiáng)大的計(jì)算能力去解決各種需要大量計(jì)算的問(wèn)題。

計(jì)算思維的培養(yǎng)可以貫穿于教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程中，《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的基本教學(xué)內(nèi)容大部分可以保留，思維方式的培養(yǎng)可以滲透到每一教學(xué)環(huán)節(jié)中，例如課程實(shí)施中通過(guò)講解案例分析，讓學(xué)生感受思維方式對(duì)問(wèn)題有效解決的影響，再通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)中問(wèn)題的有效解決讓學(xué)生體驗(yàn)計(jì)算的愉悅，培養(yǎng)學(xué)生將現(xiàn)實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為可計(jì)算問(wèn)題的思維習(xí)慣，訓(xùn)練學(xué)生針對(duì)問(wèn)題規(guī)模選擇或發(fā)掘計(jì)算工具和算法的敏銳性，在教學(xué)過(guò)程和實(shí)踐過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為通識(shí)教育課程在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力方面應(yīng)該承擔(dān)更多的責(zé)任，特別應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面有所作為，更好地體現(xiàn)楊玉良所說(shuō)的通識(shí)教育的特征：通識(shí)教育要同時(shí)傳遞科學(xué)精神和人文精神;要展現(xiàn)不同文化、不同學(xué)科的思維方式;要充分展示學(xué)術(shù)的魅力[8]。通識(shí)教育課程受眾面大，影響廣泛，認(rèn)真研究通識(shí)教育規(guī)律將對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量有深入的影響。現(xiàn)在已有幾所高校針對(duì)計(jì)算思維能力做了對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)，將大學(xué)生入學(xué)的第一門(mén)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程改名為《計(jì)算思維導(dǎo)論》，從內(nèi)容到形式都聚焦在計(jì)算思維上，明確的為基礎(chǔ)課程的改革做了示范。希望更多的高校能認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維對(duì)于人才培養(yǎng)的價(jià)值，繼而在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)及計(jì)算機(jī)通識(shí)教育中開(kāi)展計(jì)算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐。

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篇5

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)；論文選題

中圖分類號(hào)：G807．0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007―3612(2006)09―1231一04

本文對(duì)1982―2003年全國(guó)體育院校及部分重點(diǎn)大學(xué)體育院系、國(guó)家體育總局等30多個(gè)單位的運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)專業(yè)碩士、博士生研究生論文選題進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)和比較分析，并對(duì)其選題方向和特點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，以期為今后運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)科研究生的論文選題提供參考。

1　研究對(duì)象與方法

1．1研究對(duì)象 本文共收集1982―2003年運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)專業(yè)各研究方向的研究生論文505篇，其各專業(yè)的分布情況如下表：

1．2研究方法

1．2．1 文獻(xiàn)資料法 本文搜集了研究生論文選題方面的文獻(xiàn)并進(jìn)行了分類整理，獲得了相關(guān)資料和信息。

1．2．2數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 對(duì)論文的題目、研究對(duì)象、研究方向、研究?jī)?nèi)容和特征等指標(biāo)進(jìn)行了初步統(tǒng)計(jì)，并對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)理分析。

2　結(jié)果與分析

2．1 人體運(yùn)動(dòng)科學(xué)專業(yè)論文分布情況 運(yùn)動(dòng)生理方向的研究生論文數(shù)量占運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)專業(yè)研究生論文總數(shù)的46．34％(表1)，這與以北京體育大學(xué)為代表的一批體育院校運(yùn)動(dòng)生理學(xué)科點(diǎn)開(kāi)設(shè)較早、而其他學(xué)科點(diǎn)開(kāi)設(shè)較晚有關(guān)，同時(shí)與80年代某些院校只設(shè)立運(yùn)動(dòng)生理專業(yè)碩士的現(xiàn)象也有一定的關(guān)系。數(shù)據(jù)顯示：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)方向的論文數(shù)量較少，90年代后有所增加，這主要是由于運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)為一門(mén)較為年輕的學(xué)科，在我國(guó)的起步較晚；而運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)方向的論文數(shù)量總數(shù)也相對(duì)比較少，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后的3年中運(yùn)動(dòng)解剖方向的研究生數(shù)量急劇減少，其原因主要在于各院系的招生培養(yǎng)結(jié)構(gòu)所致，該學(xué)科屬基礎(chǔ)理論學(xué)科，且與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練相關(guān)性不大所致。

從圖形及數(shù)量分析可以看出，各研究方向在年代分布上，盡管呈現(xiàn)出一些波動(dòng)，但總體趨勢(shì)是各研究方向的數(shù)量和總數(shù)都在逐漸增多。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，近年來(lái)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究生的選題方向主要集中在骨骼肌生理、疲勞與恢復(fù)、機(jī)能評(píng)定和心血管等范圍內(nèi)，其數(shù)量占運(yùn)動(dòng)生理方向研究總數(shù)的55．98％，這與目前國(guó)內(nèi)體育期刊上相關(guān)領(lǐng)域的研究方向與研究趨勢(shì)基本相符。其原因是骨骼肌生理，運(yùn)動(dòng)性疲勞與恢復(fù)，運(yùn)動(dòng)員機(jī)能評(píng)定及心血管等方向與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練關(guān)系密切，這些研究可以解決運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題。進(jìn)入21世紀(jì)后，內(nèi)分泌功能的調(diào)解、訓(xùn)練效果等與大眾健康、全民健身關(guān)系密切相關(guān)的問(wèn)題也將受到了重視，其研究生論文數(shù)量必然有所增加。

2．2各專業(yè)方向研究生論文選題方向分析

2．2．1運(yùn)動(dòng)生理專業(yè)

2．2．2運(yùn)動(dòng)生化專業(yè)

如表3所示，營(yíng)養(yǎng)是運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)方向研究的一個(gè)主要方面，其研究生論文數(shù)量約占總數(shù)的1／3。在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中“沒(méi)有恢復(fù)就沒(méi)有訓(xùn)練”的新觀點(diǎn)提出之后，人們開(kāi)始逐漸著眼于營(yíng)養(yǎng)學(xué)的相關(guān)研究，如何應(yīng)用合理的營(yíng)養(yǎng)手段來(lái)延緩運(yùn)動(dòng)性疲勞的產(chǎn)生，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)已成為體育科研領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問(wèn)題。但這些論文的研究對(duì)象多采用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，對(duì)人體的研究相對(duì)較少，而運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)及合理的恢復(fù)段在運(yùn)動(dòng)員當(dāng)中推廣使用，還須更多的人體實(shí)驗(yàn)作為更直接的依據(jù)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和體育健身在我國(guó)的開(kāi)展，近年來(lái)針對(duì)各種健身鍛煉項(xiàng)目的訓(xùn)練效果的研究數(shù)量也在逐漸增加，呈現(xiàn)了與運(yùn)動(dòng)生理方向相一致的變化趨勢(shì)。

2．2．3運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，兒童少年體質(zhì)現(xiàn)狀和生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及體育運(yùn)動(dòng)在人體塑造方面的作用是運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)方向研究者們所關(guān)注的主要問(wèn)題，其論文數(shù)量分別占該研究方向論文總數(shù)的37．14％和28．57％。涉及骨骼肌的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)性研究也占有一定的比例，而其它方向的論文數(shù)量比例均相對(duì)較少，呈現(xiàn)出明顯的“選題分布極不均衡”的特點(diǎn)，這一現(xiàn)象說(shuō)明運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)知識(shí)領(lǐng)域廣泛，可供研究的問(wèn)題相對(duì)比較多，而經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)已經(jīng)形成了較為固定的研究領(lǐng)域，這也是一個(gè)學(xué)科發(fā)展基本成型的表現(xiàn)。

2．2．4運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)方向研究生的選題方向主要集中于心血管生理、訓(xùn)練效果、骨骼肌生理及運(yùn)動(dòng)損傷等方向，各個(gè)方向的科研討論數(shù)量分布均衡，占其方向的百分比均在15％左右，且這些研究相對(duì)集中，與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐結(jié)合比較緊密，體現(xiàn)了科學(xué)研究服務(wù)于訓(xùn)練實(shí)踐的基本指導(dǎo)思想，和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)實(shí)用性較強(qiáng)的學(xué)科特點(diǎn)。

2．2．5運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)方向的研究熱點(diǎn)集中在對(duì)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的某些技術(shù)環(huán)節(jié)的動(dòng)作分析上，其研究主要是利用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的手段輔以現(xiàn)代化技術(shù)手段展開(kāi)探索研究，從而得到一些敏感指標(biāo)、數(shù)據(jù)，并采用計(jì)算機(jī)評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)。其中涉及動(dòng)作技術(shù)分析的占42．86％，而涉及計(jì)算機(jī)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的研究呈現(xiàn)逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)，達(dá)到生物力學(xué)研究生論文總數(shù)的23．81％，體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的聯(lián)系日趨緊密。隨著科學(xué)的發(fā)展運(yùn)動(dòng)生物力與數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科的交叉將逐漸增多。

2．2．6 各專業(yè)方向選題特點(diǎn)的分析 從表2～6的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，各方向的選題方向一方面呈現(xiàn)了各自專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，同時(shí)各學(xué)科之間互相關(guān)聯(lián)，存在一些共同點(diǎn)。

從各自專業(yè)方向選題特點(diǎn)來(lái)看，運(yùn)動(dòng)生理方向選題中骨骼肌生理及疲勞與恢復(fù)的內(nèi)容較多，尤其是在90年代前后，對(duì)肌纖維類型、肌纖維組成比例的研究很多，采用無(wú)損傷方法測(cè)定肌纖維類型，對(duì)延遲性肌肉酸痛以及骨骼肌疲勞后超微結(jié)構(gòu)改變的研究，都是這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

運(yùn)動(dòng)生化方向?qū)\(yùn)動(dòng)員營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充問(wèn)題以及運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)手段的研究得到越來(lái)越多的注視?！皼](méi)有恢復(fù)就沒(méi)有訓(xùn)練”這一新觀點(diǎn)提出之后，營(yíng)養(yǎng)及其他恢復(fù)手段成為競(jìng)技體育中的熱門(mén)問(wèn)題。

運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)方向論文選題明顯集中在“兒童少年體質(zhì)現(xiàn)狀和生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律的研究”、“體育運(yùn)動(dòng)對(duì)人體器官組織形態(tài)結(jié)構(gòu)影響的研究”和“骨骼肌形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的研究”這3個(gè)方向，占論文總數(shù)的80％。

運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的選題則集中在創(chuàng)傷、心血管、訓(xùn)練效果及骨骼及生理四方面，而且分布比較均衡，各占該方向論文選題的13．04％、17．39％、15．22％和13．04％。

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是相對(duì)較為獨(dú)立的學(xué)科，其選題集中在兩個(gè)方面：動(dòng)作技術(shù)分析(42．86％)，其次是計(jì)算機(jī)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的研究(23．8l％)；除此之外人體組織力學(xué)、動(dòng)力學(xué)及身體素質(zhì)等方面的論文選題也逐漸受到一定程度的關(guān)注。

2．3各專業(yè)方向研究生論文的研究對(duì)象

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)專業(yè)的研究對(duì)象中動(dòng)物實(shí)驗(yàn)占到總數(shù)的41．05％。運(yùn)動(dòng)員只占到19．26％左右，位居第

三位的是體院學(xué)生，占12．26％。近年來(lái)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的比重越來(lái)越大，而人體實(shí)驗(yàn)在逐漸減少。

從科學(xué)研究的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值上看，人體實(shí)驗(yàn)的科學(xué)研究通常具有更直接的實(shí)用價(jià)值。但是，由于人體實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)條件不一，且實(shí)驗(yàn)對(duì)象在實(shí)驗(yàn)期間難以控制，作為受試對(duì)象的人本身個(gè)體差異較大，因此在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中會(huì)造成很大的困難。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是樣本個(gè)體差異小，條件容易控制，測(cè)試結(jié)果更為準(zhǔn)確，特別適合做一些機(jī)制性的研究。其缺點(diǎn)是動(dòng)物與人的親緣關(guān)系太遠(yuǎn)，有時(shí)候反映在動(dòng)物身上的變化，未必可以在人體上得到重現(xiàn)。而且，動(dòng)物采用的運(yùn)動(dòng)模型較為單一。從目前來(lái)看，常用的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)模式為大鼠(或小鼠)游泳，以及在動(dòng)物跑臺(tái)。且不說(shuō)這些運(yùn)動(dòng)模型的控制是否嚴(yán)格，從這些運(yùn)動(dòng)方式上看，與人體的運(yùn)動(dòng)畢竟有一定的差異。而且疲勞點(diǎn)如何確定的問(wèn)題，一直是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)論文中存在爭(zhēng)議的問(wèn)題。

在實(shí)際操作中，如何將人體實(shí)驗(yàn)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，一直是研究生論文需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。好的選題不僅在于題目本身，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也是論文成敗的關(guān)鍵。

2．4各專業(yè)方向研究生采用的研究手段

2．4．1運(yùn)動(dòng)生理專業(yè)

2．4．2運(yùn)動(dòng)生化專業(yè)

2．4．4運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)專業(yè)

數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)動(dòng)生理、生化、解剖和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)方向研究生論文中使用的各種研究手段中，運(yùn)動(dòng)生化指標(biāo)的測(cè)定占相當(dāng)大的數(shù)量和比例。尤其與運(yùn)動(dòng)實(shí)踐結(jié)合比較密切的論文多采用生化指標(biāo)對(duì)受試者進(jìn)行評(píng)定，觀察受試者身體機(jī)能的變化。如：血乳酸一直是科學(xué)訓(xùn)練所關(guān)注的主要問(wèn)題。另外，血常規(guī)、血尿素指標(biāo)以及以血清酶的變化都是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中經(jīng)常涉及的問(wèn)題。另外，在一些機(jī)制性的研究中，如運(yùn)動(dòng)性低血睪，運(yùn)動(dòng)性閉經(jīng)或月經(jīng)紊亂等問(wèn)題，都需要對(duì)激素及激素受體輔助生化手段進(jìn)行定性分析。近些年來(lái)，隨著基因分析手段的日益更新、先進(jìn)，實(shí)用性的基因分析手段逐漸應(yīng)用到了體育科學(xué)研究中來(lái)，例如對(duì)骨骼肌a―actin基因表達(dá)的研究，對(duì)β－腎上腺素受體基因表達(dá)的研究，對(duì)衰老過(guò)程中線粒體DNA缺失的研究等等，都是現(xiàn)代基因手段與運(yùn)動(dòng)實(shí)際相結(jié)合的有益嘗試。

在研究手段的選取上：運(yùn)動(dòng)生理學(xué)使用較多的是生化指際、生物電技術(shù)和常規(guī)生理指標(biāo)，共占其研究總數(shù)的74．99％，近幾年來(lái)，借助生化指標(biāo)檢測(cè)的研究數(shù)量逐漸升高。運(yùn)動(dòng)生化方向則是生化指標(biāo)占絕對(duì)統(tǒng)治地位，達(dá)到總數(shù)的85．19％，充分體現(xiàn)了本學(xué)科的特點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)則較多地應(yīng)用身體素質(zhì)指標(biāo)、組化電鏡、生物電技術(shù)及常規(guī)生理指標(biāo)等，所采用研究手段相對(duì)較多，且分布均勻，即運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)的研究手段呈現(xiàn)多元化。運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)方向中應(yīng)用較多是生化指標(biāo)、常規(guī)生理指標(biāo)和組化電鏡及生物電技術(shù)，占該方向研究手段總數(shù)的89．36％，體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要借助生理、生化手段的特點(diǎn)。各方向的研究手段呈現(xiàn)出互不相同特點(diǎn)，歸結(jié)原因在于不同專業(yè)研究的側(cè)重點(diǎn)不同所致。

動(dòng)作技術(shù)分析系統(tǒng)是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)專業(yè)研究中最常用的手段，占生物力學(xué)各研究手段總數(shù)的42．22％，它是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練直接服務(wù)的最常用手段，在近幾年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)碼拍攝技術(shù)的發(fā)展取得了很大的進(jìn)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)也逐漸進(jìn)入體育科學(xué)研究領(lǐng)域，其主要運(yùn)用在計(jì)算機(jī)分析、評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，這些先進(jìn)、準(zhǔn)確手段的引入對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和科學(xué)研究產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。

2．4．6 除運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)外所有專業(yè)不同年代研究手段的對(duì)比

表13顯示，80年代采用較多的是生物電技術(shù)、常規(guī)生理、生化指標(biāo)，各占總數(shù)的28．87％、25．77％、25．77％，他們之間的分布相對(duì)均衡。進(jìn)入90年代后，隨著研究的進(jìn)一步深入，一些簡(jiǎn)單手段，如生物電技術(shù)和常規(guī)生理指標(biāo)的應(yīng)用比例逐漸減少，而生化指標(biāo)等反應(yīng)受試者機(jī)體機(jī)理的研究手段所占比例增大，達(dá)到總數(shù)的52．30％，體現(xiàn)了各學(xué)科研究的精確、精細(xì)化和定量分析的逐漸增多。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些前沿科技手段，如基因技術(shù)開(kāi)始在運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用。本文所統(tǒng)計(jì)的只是2001―2003年的研究生論文，樣本量相對(duì)較少，但其變化趨勢(shì)基本和90年代相同，這些變化趨勢(shì)反映了體育科學(xué)研究的不斷深入以及研究手段的不斷發(fā)展，同時(shí)也反映了運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)專業(yè)學(xué)科水平的提高。

3　結(jié) 論

篇6

首先從社會(huì)需求來(lái)看，據(jù)人事部人才網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2001~2007年，全國(guó)各個(gè)地區(qū)對(duì)人才需求的統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。

表1 計(jì)算機(jī)人才(季)供需情況

年度

求職數(shù)量

招聘數(shù)量

供需比

2001

9.9

6.9

1.43

2002

31.6

14

2.26

2003

57.1

20.6

2.77

2004

31.6

25.9

1.22

2005

76.9

34.7

2.21

2006

75.3

33.2

2.27

2007

90.9

39.

02.33

由表1可以看出，計(jì)算機(jī)專業(yè)需求和供應(yīng)的比例關(guān)系為1：2.5左右，供求大致平衡。供和求都在前三名，大部分排名第一。

第二，從精英教育和大眾教育的角度來(lái)看，大眾化教育是國(guó)際教育的總趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)際通用的高等教育“大眾化”階段臨界指標(biāo)(毛入學(xué)率達(dá)到15%以上)顯示，各國(guó)數(shù)據(jù)分為高等教育毛入學(xué)率15%以上和15%以下兩組(分別簡(jiǎn)稱為A類國(guó)家和B類國(guó)家)。

1995年，A類國(guó)家為68個(gè)，其中超過(guò)35%的國(guó)家為29個(gè)，加拿大、美國(guó)、澳大利亞、芬蘭、新西蘭、挪威和韓國(guó)等7個(gè)國(guó)家超過(guò)了50%。

B類國(guó)家為50個(gè)，其中低于8%的國(guó)家有34個(gè)。近25年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家高等教育毛入學(xué)率增幅均較為顯著，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平。

表2 1950-1995年部分國(guó)家高等教育毛入學(xué)率年均遞增率

國(guó)別

1950年

1995年

2007 年

均遞增率(%)

美國(guó)

2

081.8

0.03

日本

2.95

40.9

0.06

英國(guó)

3

26.9

43

0.05

法國(guó)

5.3

51

0.05

德國(guó)

3.93

41.1

0.05

意大利

5.78

41.4

0.04

韓國(guó)

0.8

60.3

0.10

中國(guó)

0.31

6.86

23

0.07

由表2可以看出，我國(guó)的高等教育毛入學(xué)率在1950年達(dá)到0.31%，1995年達(dá)到6.86%，2007年達(dá)到23%。

2007年，我校組織團(tuán)隊(duì)到英國(guó)大學(xué)考察大學(xué)教育，當(dāng)時(shí)英國(guó)的高等教育毛入學(xué)率達(dá)到43%。通過(guò)跟專家教師的交流我們了解到，我們現(xiàn)在遇到的問(wèn)題，他們也曾遇到過(guò)，如學(xué)生人數(shù)的增加與相關(guān)資源的矛盾等。如表3所示，從教育指標(biāo)和國(guó)家人均GDP產(chǎn)值對(duì)照可以看出，發(fā)達(dá)國(guó)家人均入學(xué)率是持續(xù)增長(zhǎng)的。

表3 教育指標(biāo)和國(guó)家人均GDP產(chǎn)值對(duì)照

2000/01年國(guó)際數(shù)據(jù)

人均GDP (美元)　大學(xué)毛入學(xué)率(%)

全世界平均

512

022

高收入國(guó)家

2651

062

中上收入國(guó)家

455

026

中等收入國(guó)家合計(jì)

186

017

中下收入國(guó)家

123

015

中下收入國(guó)家

123

015

中國(guó)(2006年)

2055

22

估計(jì)中國(guó)國(guó)際排序

約1

00

以社會(huì)進(jìn)步來(lái)看，入學(xué)率的增長(zhǎng)是一個(gè)重要的趨勢(shì)或指標(biāo)。教育部長(zhǎng)周濟(jì)在2005年“亞洲教育北京論壇”上發(fā)表主題演講時(shí)表示，我國(guó)還將繼續(xù)推進(jìn)高等教育大眾化，到2020年實(shí)現(xiàn)高等教育毛入學(xué)率40%的目標(biāo)。

《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要》提出，我國(guó)2010年高等教育毛入學(xué)率達(dá)到25%。從國(guó)家需求和教育目標(biāo)來(lái)看，入學(xué)率要持續(xù)增長(zhǎng)，另一方面，現(xiàn)在的學(xué)生都是獨(dú)生子女，人口當(dāng)年入學(xué)率在降低。因此，我們應(yīng)該好好考量人才培養(yǎng)目標(biāo)，制定出優(yōu)秀的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略。

培養(yǎng)人才應(yīng)和國(guó)家的科技計(jì)劃緊密結(jié)合。2006年，國(guó)家制訂了《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》(以下簡(jiǎn)稱《綱要》)，對(duì)我國(guó)的科技計(jì)劃具有重要作用。我們現(xiàn)在培養(yǎng)的學(xué)生，10年后是國(guó)家科技計(jì)劃中發(fā)揮重要作用的一批人，能否滿足國(guó)家需求，對(duì)我們來(lái)說(shuō)是重要挑戰(zhàn)。《綱要》給出了國(guó)家創(chuàng)新體系，即建設(shè)以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系；知識(shí)創(chuàng)新體系，建設(shè)科學(xué)研究與高等教育有機(jī)結(jié)合的知識(shí)創(chuàng)新體系；建設(shè)軍民結(jié)合、寓軍于民的國(guó)防科技創(chuàng)新體系；建設(shè)各具特色和優(yōu)勢(shì)的區(qū)域創(chuàng)新體系；建設(shè)社會(huì)化、網(wǎng)絡(luò)化的科技中介服務(wù)體系。

《綱要》中設(shè)立了11個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域；68項(xiàng)優(yōu)先主題；16個(gè)重大專項(xiàng)；8個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的27項(xiàng)前沿技術(shù)；18個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題；4個(gè)重大科學(xué)研究計(jì)劃。其中有關(guān)信息產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)領(lǐng)域及優(yōu)先主題包括現(xiàn)代服務(wù)業(yè)信息支撐技術(shù)及大型應(yīng)用軟件；下一代網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)與服務(wù)；高效能可信計(jì)算機(jī)；傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理；數(shù)字媒體內(nèi)容平臺(tái)；高清晰度大屏幕平板顯示；面向核心應(yīng)用的信息安全幾大項(xiàng)。前沿技術(shù)包括智能感知技術(shù)；自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的基礎(chǔ)研究主要是支撐信息技術(shù)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)，包括重點(diǎn)研究新算法與軟件基礎(chǔ)理論；虛擬計(jì)算環(huán)境的機(jī)理；人機(jī)交互理論；海量信息處理及知識(shí)挖掘的理論與方法；網(wǎng)絡(luò)安全與可信可控的信息安全理論等。

考慮到我們培養(yǎng)的人才最終要適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的發(fā)展需要，因此要制定計(jì)算機(jī)專業(yè)規(guī)范與專業(yè)認(rèn)證，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)將計(jì)算機(jī)學(xué)科分為計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程、信息技術(shù)四大領(lǐng)域；計(jì)算機(jī)專業(yè)認(rèn)證的學(xué)校有山東大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、華南理工大學(xué)。

規(guī)范計(jì)算機(jī)教學(xué)知識(shí)體系在教學(xué)過(guò)程中起到了很好的作用，也提出了很多問(wèn)題。如計(jì)算機(jī)專業(yè)認(rèn)證分為四個(gè)方向，即計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、軟件工程、信息技術(shù)，高校認(rèn)為雖然定了各個(gè)方向的指標(biāo)體系，但如何實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)體系是高校結(jié)合自身特點(diǎn)確定的。企業(yè)也有專家參加專業(yè)認(rèn)證，如ISO9000的專業(yè)認(rèn)證也有一系列指標(biāo)，達(dá)到就可以通過(guò)，沒(méi)達(dá)到就無(wú)法通過(guò)，因此這里有很多挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。比如在這四個(gè)方向中，計(jì)算機(jī)科學(xué)對(duì)同一門(mén)課的知識(shí)體系規(guī)定是不相同的，如操作系統(tǒng)課程就可以選擇三個(gè)方向，一個(gè)學(xué)校很難把一門(mén)操作系統(tǒng)課程按照三個(gè)不同方向進(jìn)行講授。但如果不這樣講授，高校和企業(yè)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)出現(xiàn)不吻合的現(xiàn)象。

下面介紹計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)科的布局情況，全國(guó)普通高校開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)專業(yè)的數(shù)量是(按省市劃分)：

江蘇(114)

廣東(101)

山東(99)

湖南(93)

河北(87)

湖北(85)

河南(83)

安徽(81)

北京(78)

遼寧(76)

陜西(72)

上海(69)

四川(68)

浙江(67)

江西(67)

黑龍江(62)

山西(59)

福建(53)

廣西(51)

吉林(44)

云南(44)

天津(42)

重慶(36)

貴州(34)

內(nèi)蒙古(33)

甘肅(33)

新疆(30)

海南(15)

寧夏(13)

青海(11)

(4)

從以上數(shù)據(jù)可以看出，我國(guó)大學(xué)分布極不均衡。

另外，我們還對(duì)我國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科分布的情況做了統(tǒng)計(jì)。

學(xué)科分布情況是：

重點(diǎn)一級(jí)學(xué)科(7)

國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科(27)

一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)授予權(quán)(25)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)博士點(diǎn)授予權(quán)(29)

計(jì)算機(jī)軟件與理論博士點(diǎn)授予權(quán)(37)

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)博士點(diǎn)授予權(quán)(63)

專業(yè)分布情況是：

計(jì)算機(jī)專業(yè)(771)

一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)授予權(quán)(116)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)碩士點(diǎn)授予權(quán)(119)

計(jì)算機(jī)軟件與理論碩士點(diǎn)授予權(quán)(184)

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)碩士點(diǎn)授予權(quán)(314)

在此基礎(chǔ)上，又對(duì)具體情況進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)(按省市劃分)。

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科及博士點(diǎn)的情況如下：

一級(jí)學(xué)科的分布情況是：

北京(6)

上海(3)

江蘇(2)

湖北(2)

四川(2)

陜西(2)

遼寧(1)

吉林(1)

黑龍江(1)

浙江(1)

安徽(1)

山東(1)

湖南(1)

重慶(1)

廣東(0)

廣西(0)

海南(0)

福建(0)

天津(0)

河北(0)

山西(0)

內(nèi)蒙古(0)

江西(0)

河南(0)

貴州(0)

云南(0)

甘肅(0)

青海(0)

寧夏(0)

新疆(0)

(0)

博士點(diǎn)的分布情況是：

北京(26)

陜西(13)

上海(12)

江蘇(12)

四川(7)

湖北(7)

遼寧(6)

湖南(6)

黑龍江(5)

浙江(5)

安徽(5)

山東(5)

吉林(3)

河南(3)

廣東(3)

重慶(3)

天津(2)

山西(2)

河北(1)

內(nèi)蒙古(1)

貴州(1)

新疆(1)

福建(0)

江西(0)

廣西(0)

海南(0)

云南(0)

甘肅(0)

青海(0)

寧夏(0)

(0)

從數(shù)據(jù)可以看出分布是非常不均衡的。

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級(jí)碩士點(diǎn)及碩士點(diǎn)的分布情況如下(按省市劃分)。

一級(jí)學(xué)科的分布情況是：

北京(20)

陜西(12)

江蘇(9)

浙江(9)

山東(7)

上海(7)

重慶(6)

湖南(5)

四川(5)

遼寧(5)

湖北(5)

黑龍江(4)

天津(4)

廣東(4)

河北(4)

山西(3)

安徽(3)

甘肅(3)

吉林(2)

福建(2)

江西(2)

河南(2)

云南(2)

內(nèi)蒙古(1)

廣西(1)

新疆(1)

貴州(1)

海南(0)

青海(0)

寧夏(0)

(0)

碩士點(diǎn)的分布情況是：

北京(88)

陜西(51)

江蘇(43)

遼寧(37)

山東(35)

上海(29)

湖北(27)

浙江(25)

湖南(23)

河北(22)

黑龍江(21)

河南(21)

廣東(21)

重慶(21)

四川(21)

安徽(18)

江西(17)

天津(15)

吉林(14)

甘肅(13)

山西(13)

福建(10)

廣西(10)

云南(8)

內(nèi)蒙古(7)

貴州(5)

寧夏(2)

新疆(2)

海南(1)

青海(0)

(0)

從數(shù)據(jù)可以看出分布是極度不均衡的。

因此人才培養(yǎng)面臨挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

第一個(gè)挑戰(zhàn)，社會(huì)認(rèn)知問(wèn)題。高思在《提高高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量的重大舉措》一文中指出，“實(shí)施‘質(zhì)量工程’，是提高高等教育服務(wù)社會(huì)的能力，發(fā)揮高等教育在建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)中的關(guān)鍵作用的要求。然而，高校辦學(xué)條件不足、教師隊(duì)伍水平不高、教育觀念落后、教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法過(guò)死的局面，正在削弱著高等教育對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展應(yīng)有的支撐作用，影響高等教育的健康發(fā)展。”

第二，高校為國(guó)家培養(yǎng)人才承擔(dān)了責(zé)任，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展快，高等教育入學(xué)比例持續(xù)提升，社會(huì)需求多樣性，國(guó)家的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃要求高校承擔(dān)更多的責(zé)任。

但同時(shí)，我們也面臨著很多機(jī)遇，教育部的質(zhì)量工程和專業(yè)認(rèn)證為本科生培養(yǎng)創(chuàng)造了好的條件。在此基礎(chǔ)上，北航也做了一些探索性工作，這些工作也付出了相當(dāng)?shù)钠D辛和努力。

北航是研究型大學(xué)，北航計(jì)算機(jī)學(xué)院也是研究型學(xué)院，在學(xué)科上有很大優(yōu)勢(shì)。我校學(xué)科建設(shè)的任務(wù)是凝煉研究方向、匯聚學(xué)術(shù)隊(duì)伍、構(gòu)筑學(xué)科基地。但學(xué)科優(yōu)勢(shì)與人才培養(yǎng)并非等同，在人才培養(yǎng)過(guò)程中如何發(fā)揮優(yōu)勢(shì)學(xué)科作用，如何將優(yōu)勢(shì)學(xué)科真正用在人才培養(yǎng)上，是一個(gè)挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。

我校的李未校長(zhǎng)提出了本科教育要“強(qiáng)化基礎(chǔ)、突出實(shí)踐、重在素質(zhì)、面向創(chuàng)新”。

計(jì)算機(jī)學(xué)院將本科生培養(yǎng)目標(biāo)定位為培養(yǎng)科技研究型人才。科技研究型人才就是擁有科學(xué)型與工程型相結(jié)合的素質(zhì)、具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)、強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)，具有正確地分析和解決問(wèn)題的能力及良好組織能力的人才。而人才培養(yǎng)的基本理念就是把學(xué)科優(yōu)勢(shì)變成人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，在此過(guò)程中建好人才培養(yǎng)的三個(gè)環(huán)境，即教學(xué)環(huán)境、實(shí)踐環(huán)境和科研環(huán)境，深化優(yōu)勢(shì)學(xué)科在人才培養(yǎng)環(huán)境建設(shè)中的核心作用。

我們的基本做法是：

1．強(qiáng)化基礎(chǔ)，建設(shè)6門(mén)校級(jí)核心基礎(chǔ)課和10門(mén)核心專業(yè)基礎(chǔ)課

李校長(zhǎng)提出大學(xué)生的教育要分二個(gè)階段強(qiáng)化基礎(chǔ)性教育，其一是通識(shí)素質(zhì)教育，重點(diǎn)在大學(xué)一、二年級(jí)進(jìn)行；其二是專業(yè)素質(zhì)教育，重點(diǎn)在大學(xué)三、四年級(jí)進(jìn)行；學(xué)校建設(shè)六門(mén)校級(jí)核心基礎(chǔ)課程，即數(shù)學(xué)分析(272學(xué)時(shí))、高等代數(shù)(112學(xué)時(shí))、基礎(chǔ)物理(206學(xué)時(shí))、大學(xué)英語(yǔ)、大學(xué)語(yǔ)文、工程訓(xùn)練(程序設(shè)計(jì))；學(xué)院建設(shè)8-10門(mén)核心專業(yè)基礎(chǔ)課；學(xué)院作為首批試點(diǎn)，選擇了離散數(shù)學(xué)、數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理、操作系統(tǒng)、軟件工程、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為計(jì)算機(jī)專業(yè)核心基礎(chǔ)課。

2．學(xué)科梯隊(duì)作為課程群和核心課程主體

學(xué)院在學(xué)校最早完成了所有教授上本科課程的任務(wù)，進(jìn)而組建了學(xué)科責(zé)任教授、學(xué)術(shù)帶頭人負(fù)責(zé)的5個(gè)課程群。課程群教授負(fù)責(zé)整合課程體系結(jié)構(gòu)，組織設(shè)計(jì)課程及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等，形成教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)銜接，促進(jìn)了新知識(shí)、新技術(shù)及時(shí)進(jìn)入課堂。

學(xué)科責(zé)任教授組織教學(xué)與實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)與建設(shè)，使得教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系能夠按學(xué)科方向建設(shè)；按本科生與研究生實(shí)驗(yàn)統(tǒng)籌規(guī)劃，使得本科生與研究生實(shí)驗(yàn)打通，并有機(jī)銜接，為優(yōu)秀的本科生提供更深入的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

3．以建設(shè)精品課程為驅(qū)動(dòng)力，建設(shè)核心課程

精品課程建設(shè)是教學(xué)一項(xiàng)重要工作，我們現(xiàn)有校級(jí)精品課程8門(mén)，北京市精品課程2門(mén)，國(guó)家精品課程2門(mén)。

2008年，《計(jì)算機(jī)概論與倫理》和《編譯技術(shù)》獲得國(guó)家精品課程。熊璋教授是學(xué)科責(zé)任教授，他首先將計(jì)算機(jī)倫理引入本科計(jì)算機(jī)教學(xué)，教學(xué)效果非常好，是學(xué)生最喜愛(ài)的教師之一。

張莉教授是國(guó)家重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃973項(xiàng)目二級(jí)課題負(fù)責(zé)人，她負(fù)責(zé)的《編譯技術(shù)》課程注重團(tuán)隊(duì)建設(shè)，將科研成果融入教學(xué)。

4．突出實(shí)踐，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)

學(xué)院教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心已經(jīng)建設(shè)成為一個(gè)具有堅(jiān)實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)、擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)體系和一流的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地和工程創(chuàng)新能力培育基地，2006年獲得首批計(jì)算機(jī)專業(yè)國(guó)家教學(xué)示范中心。

學(xué)院除教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的專任實(shí)驗(yàn)教師參與實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)外，另有20多名非實(shí)驗(yàn)中心的教師參與到實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)上分為學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、一級(jí)學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和二級(jí)學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)三個(gè)層次。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)中心堅(jiān)持本研一體化建設(shè)。

堅(jiān)持教學(xué)實(shí)驗(yàn)室與國(guó)際企業(yè)合作。

實(shí)驗(yàn)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 北航計(jì)算機(jī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)體系結(jié)構(gòu)

5．以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)系列課程為突破口，實(shí)現(xiàn)核心理論基礎(chǔ)課程與工程實(shí)驗(yàn)課程相結(jié)合

對(duì)數(shù)理邏輯、數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理、編譯原理與技術(shù)、操作系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一一體的研究。現(xiàn)在的教材基本上自成一體，課程之間相對(duì)獨(dú)立，缺乏有效的銜接，各門(mén)課程知識(shí)自成體系，冗余性較為突出，學(xué)生難以建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體概念。我們通過(guò)MIPS指令系統(tǒng)建立環(huán)境，使本科生能夠設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能型計(jì)算機(jī)、一個(gè)編譯系統(tǒng)、一個(gè)操作系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

具體做法是，用數(shù)理邏輯建立邏輯描述的方法和能力，包括布爾邏輯及其變換、真值表的邏輯表示以及邏輯范式表示。這樣就可以應(yīng)用數(shù)字邏輯知識(shí)，基于MIPS指令集，實(shí)現(xiàn)基本部件，設(shè)計(jì)寄存器、加法器、移位器、控制器、多路選擇器、計(jì)數(shù)器、比較器。有了基本部件，就可以應(yīng)用組成原理知識(shí)，將基本部件搭建起來(lái)，形成數(shù)據(jù)通路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生實(shí)現(xiàn)編譯，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)。這樣可以使課程有機(jī)地結(jié)合在一起，解決了核心課程與方向核心課程的合理有效劃分；為解決工科類研究型學(xué)院實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)專業(yè)認(rèn)證提出的四個(gè)方向知識(shí)體系教學(xué)；為實(shí)踐科學(xué)型和工程型相結(jié)合的人才培養(yǎng)的教學(xué)課程與實(shí)驗(yàn)課程體系提供了一種成功的經(jīng)驗(yàn)。

6．以企業(yè)作為人才培養(yǎng)的重要基地，了解企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境

本科人才培養(yǎng)的過(guò)程中，建立學(xué)生社會(huì)實(shí)習(xí)基地，使學(xué)生了解社會(huì)需求，參與社會(huì)技術(shù)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)能力。每年的45%的專業(yè)實(shí)習(xí)、5%~10%的畢業(yè)設(shè)計(jì)在企業(yè)進(jìn)行。

另外，我校著眼創(chuàng)新能力與素質(zhì)培養(yǎng)的科研環(huán)境建設(shè)，具體做法是：

1．將重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室作為學(xué)術(shù)梯隊(duì)的基地

我校擁有軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、可信網(wǎng)絡(luò)計(jì)算國(guó)防科工委重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室、先進(jìn)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)教育部工程中心、北京市先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及中德軟件技術(shù)研究所、軟件所和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究所等單位。90%以上的教師與實(shí)驗(yàn)室是緊耦合的合作關(guān)系。

2．以重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研環(huán)境為基地，培養(yǎng)科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力與素質(zhì)

以重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為主要培養(yǎng)基地，發(fā)揮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的主導(dǎo)作用，為本科生感悟科技探索、研究和創(chuàng)新提供了實(shí)踐環(huán)境。

通過(guò)本科生參與學(xué)術(shù)討論，培養(yǎng)學(xué)生有效的交流能力；通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)學(xué)生能夠較好地與人合作共事的能力；通過(guò)科研實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)自信心及對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的熱愛(ài)，培養(yǎng)他們的探索精神，并具備渴望解決問(wèn)題的愿望和自驅(qū)力。

將重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研環(huán)境轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在“985”工程和科技部實(shí)驗(yàn)室基金的支持下建立了良好的實(shí)驗(yàn)研究環(huán)境，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程實(shí)踐充分利用這一有利條件開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，包括演示驗(yàn)證、典型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)三個(gè)不同層次。

發(fā)揮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的主導(dǎo)作用，將其作為科學(xué)型與工程型教學(xué)實(shí)踐的重要基地。近三年來(lái)，我院進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室的本科生達(dá)到90%以上，其中有55%的專業(yè)實(shí)習(xí)在科研實(shí)驗(yàn)室完成，承擔(dān)了90%以上的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。

3．以重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為國(guó)際學(xué)術(shù)交流的窗口，使直接感悟國(guó)際學(xué)術(shù)前沿

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成為國(guó)際交流與合作的窗口，與英國(guó)劍橋大學(xué)、南安普頓大學(xué)、利茲大學(xué)與愛(ài)丁堡大學(xué)，美國(guó)MIT、芝加哥大學(xué)與伊利諾斯理工學(xué)院，加拿大多倫多大學(xué)，德國(guó)洪堡大學(xué)，澳大利亞Monash大學(xué)及香港科技大學(xué)等建立了合作關(guān)系。

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室邀請(qǐng)國(guó)際著名專家、教授訪問(wèn)，如邀請(qǐng)“圖靈獎(jiǎng)”獲得者Robin Milner教授、“萊布尼茲獎(jiǎng)”和“祖思獎(jiǎng)”獲得者Hotz教授、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員Gordon Plotkin教授、英國(guó)eScience首席科學(xué)家Tony Hey、美國(guó)阿貢實(shí)驗(yàn)室Ian Foster教授、荷蘭科學(xué)院院士Barendregt教授來(lái)華訪問(wèn)交流。

篇7

認(rèn)知科學(xué)是研究人類認(rèn)知的本質(zhì)及規(guī)律，揭示人類心智奧秘的科學(xué)。它的研究范圍包括知覺(jué)、注意、記憶、動(dòng)作、語(yǔ)言、推理、思考乃至意識(shí)在內(nèi)的各個(gè)層次和方面的人類的認(rèn)知活動(dòng)。認(rèn)知科學(xué)是建立在心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、人類學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、哲學(xué)共同關(guān)心的交界面上，即為解釋、理解、表達(dá)、計(jì)算人類乃至機(jī)器的智能的共同興趣上，涌現(xiàn)出來(lái)的高度跨學(xué)科的新興科學(xué)。

2認(rèn)知科學(xué)的起源及發(fā)展

2.1認(rèn)知科學(xué)的起源認(rèn)知科學(xué)起源于古代，基本上以思辨式的研究為主。從20世紀(jì)30年代開(kāi)始，一批有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的科學(xué)家就已經(jīng)開(kāi)始了認(rèn)知科學(xué)的基礎(chǔ)研究，1973年，美國(guó)心理學(xué)家朗蓋特第一次在論文中使用“認(rèn)知科學(xué)（CognitiveScience）”一詞。1977年，著名的認(rèn)知科學(xué)研究領(lǐng)域的權(quán)威期刊《CognitiveSci－ence》創(chuàng)刊。1979年，在著名的斯隆基金會(huì)的資助下，由心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和哲學(xué)界著名的學(xué)者SchankR、CollinsA、NormanD等人發(fā)起，聯(lián)合其他學(xué)科對(duì)認(rèn)知進(jìn)行深入研究，一些著名的學(xué)者在加州共同成立了美國(guó)認(rèn)知科學(xué)協(xié)會(huì)，并將權(quán)威期刊《CognitiveScience》確定為認(rèn)知科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)刊。美國(guó)認(rèn)知科學(xué)協(xié)會(huì)的成立標(biāo)志著認(rèn)知科學(xué)的誕生［9］。從此以后，世界各國(guó)的名牌大學(xué)及科研院所紛紛成立認(rèn)知科學(xué)的研究中心或研究所，并創(chuàng)刊了一批具有國(guó)際影響力的認(rèn)知科學(xué)學(xué)術(shù)期刊，如《CognitivePsychology》、《Cognition》、《CognitiveNeuroscience》。上述種種努力，使得認(rèn)知科學(xué)得到了迅速的發(fā)展，并逐漸成為世界各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的前沿學(xué)科［10］。

2.2認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展在認(rèn)知科學(xué)近60年的發(fā)展歷程中，其主要指導(dǎo)理論在發(fā)生著變化，因此我們可以按照主要指導(dǎo)理論將認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展分為以下三個(gè)不同的發(fā)展階段。

2.2.1計(jì)算理論階段約為20世紀(jì)40年代到50年代末，這一階段認(rèn)知科學(xué)的研究主要是基于“認(rèn)知即計(jì)算”這一經(jīng)典理論而展開(kāi)的。其代表人物為丘奇（Church）、圖靈、馮•諾伊曼。美國(guó)數(shù)學(xué)家丘奇最早在他的論文《初等數(shù)論中的一個(gè)不可解問(wèn)題》中，提出了人類的認(rèn)知和其它任何具有輸入輸出關(guān)系的函數(shù)一樣，都是可定義可計(jì)算的；圖靈在其著名的“圖靈機(jī)”和“圖靈測(cè)試”中，進(jìn)一步表達(dá)了對(duì)認(rèn)知和智力的理解，他認(rèn)為認(rèn)知和智力的任何一種狀態(tài)都是圖靈機(jī)的某一種狀態(tài)，認(rèn)知和智力的任何活動(dòng)都是圖靈機(jī)定義的可以表達(dá)的、可以一步一步地機(jī)械實(shí)現(xiàn)的“計(jì)算”；馮•諾伊曼在“馮•諾伊曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)”中，將人類的大腦思維模擬為中央處理器對(duì)一系列指令序列的處理，而將人類記憶的認(rèn)知信息和學(xué)習(xí)技能模擬為存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和程序，將接受信息和改造世界模擬為輸入／輸出，從而將認(rèn)知統(tǒng)一在“計(jì)算機(jī)”這一認(rèn)知模擬器中，其中心思想仍然是中央處理器對(duì)指令的計(jì)算。

2.2.2符號(hào)處理理論階段從20世紀(jì)50年代末到80年代初期，這一階段認(rèn)知科學(xué)的研究主要基于“認(rèn)知是對(duì)符號(hào)的計(jì)算機(jī)處理”的理論，又被稱為“計(jì)算機(jī)處理經(jīng)典符號(hào)階段”，因?yàn)樗彤?dāng)時(shí)逐漸發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)科學(xué)緊密相關(guān)。符號(hào)處理理論實(shí)際上是“認(rèn)知即計(jì)算”理論的延伸和拓展。既然認(rèn)知是計(jì)算，所以它一定是個(gè)信息處理系統(tǒng)，并將描述認(rèn)知的基本單元定義為“符號(hào)”；而不同的認(rèn)知活動(dòng)都可以模擬為一個(gè)計(jì)算機(jī)程序；因此，人類的認(rèn)知就是計(jì)算機(jī)程序?qū)Ψ?hào)的一系列處理，包括輸入符號(hào)、輸出符號(hào)、存儲(chǔ)符號(hào)、復(fù)制符號(hào)、建立符號(hào)結(jié)構(gòu)及條件性轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)智能。艾倫•紐維爾和赫伯特•西蒙是這個(gè)階段認(rèn)知科學(xué)研究的杰出代表，他們將任何可被人類感覺(jué)器官感知、智能系統(tǒng)分辨、認(rèn)知功能實(shí)現(xiàn)的有意義的認(rèn)知模式，如圖像、聲音、文字、語(yǔ)言、意識(shí)等，都編碼為物理符號(hào)，而將人類的某個(gè)認(rèn)知活動(dòng)模擬為一個(gè)計(jì)算機(jī)程序?；谶@種思想，他們合作開(kāi)發(fā)了最早的模擬人類認(rèn)知的啟發(fā)式程序“邏輯理論家（LogicTheorist）”，并在著名的“達(dá)特茅斯會(huì)議”上，引起認(rèn)知科學(xué)研究領(lǐng)域的極大轟動(dòng)。他們進(jìn)一步研究人類認(rèn)知中求解難題的共同思維規(guī)律，開(kāi)發(fā)出能夠求解11種難題的著名計(jì)算機(jī)程序“通用問(wèn)題求解器（GeneralProblemsSolver）”，從而將符號(hào)處理階段的認(rèn)知科學(xué)的研究發(fā)展到了一個(gè)頂峰。

2.2.3多理論階段從20世紀(jì)70年代到今天，三種主要的指導(dǎo)理論引領(lǐng)著認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展，它們分別是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、模塊理論、環(huán)境作用理論?！叭斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)理論”又稱“聯(lián)結(jié)主義理論”，該理論把人類的認(rèn)知模擬為多個(gè)人工神經(jīng)元所組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)處理信息，是一種信息處理系統(tǒng)，信息是交互作用的人工神經(jīng)元的激活模式，信息并不存在于特定的神經(jīng)元中，而是存在于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)結(jié)中或權(quán)重里，通過(guò)調(diào)整權(quán)重就可以改變網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)結(jié)關(guān)系并進(jìn)而改變網(wǎng)絡(luò)的功能?！澳K理論”由福德（Forder）首次提出，受計(jì)算機(jī)硬件和軟件中的模塊化思想影響，福德認(rèn)為人類認(rèn)知的主體—大腦，在結(jié)構(gòu)及功能上實(shí)際都可以劃分為若干個(gè)高度專業(yè)化并相對(duì)獨(dú)立的認(rèn)知模塊，這些模塊的結(jié)合及相互作用實(shí)現(xiàn)了人類的認(rèn)知功能。因此，認(rèn)知科學(xué)研究的重點(diǎn)應(yīng)該是大腦功能模塊的劃分及相互作用機(jī)制的研究?！碍h(huán)境作用理論”認(rèn)為，認(rèn)知科學(xué)的研究不應(yīng)該僅僅局限在表達(dá)（Represention）和推理（Reason－ing）等認(rèn)知方法和理論的研究中，還應(yīng)該從系統(tǒng)的角度來(lái)研究，尤其注重認(rèn)知體所在的環(huán)境及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)認(rèn)知的影響。人類的認(rèn)知不只是認(rèn)知個(gè)體大腦的思維活動(dòng)，還取決于環(huán)境，發(fā)生在個(gè)體與環(huán)境的交互作用之中。這方面研究的代表人物是MIT的Brooks教授，他的《沒(méi)有表達(dá)的智能》、《沒(méi)有推理的智能》等一系列的論文，強(qiáng)調(diào)了認(rèn)知體與環(huán)境交互作用對(duì)認(rèn)知的重大影響，并以研究成果“人造昆蟲(chóng)”將這一理論推到了高峰［13］。

3認(rèn)知科學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)及研究方向

3.1認(rèn)知科學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)當(dāng)前，國(guó)際上公認(rèn)的認(rèn)知科學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)如圖2所示，它是基于美國(guó)科學(xué)家PylyshynZ提出的六角形認(rèn)知科學(xué)學(xué)科結(jié)構(gòu)圖，分布在六角形六個(gè)頂點(diǎn)的是心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、人類學(xué)、哲學(xué)六大核心支撐學(xué)科，體現(xiàn)了認(rèn)知科學(xué)是上述六大核心支撐學(xué)科共同關(guān)注的交界面［14］。這六大核心支撐學(xué)科之間互相交叉，又產(chǎn)生出11個(gè)新興交叉學(xué)科，分別是控制論、神經(jīng)語(yǔ)言學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)、認(rèn)知過(guò)程仿真、計(jì)算語(yǔ)言學(xué)、心理語(yǔ)言學(xué)、心理哲學(xué)、語(yǔ)言哲學(xué)、人類學(xué)語(yǔ)言學(xué)、認(rèn)知人類學(xué)、腦進(jìn)化。

3.2認(rèn)知科學(xué)的研究方向當(dāng)前，認(rèn)知科學(xué)的研究方向主要集中在與計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)的認(rèn)知模型、大腦存儲(chǔ)模型及認(rèn)知計(jì)算的研究上。4．2．1認(rèn)知模型認(rèn)知模型是指模擬人類認(rèn)知，從而人工構(gòu)建出的認(rèn)知對(duì)象、認(rèn)知架構(gòu)、認(rèn)知模擬的統(tǒng)一體。考慮到認(rèn)知科學(xué)研究的巨大復(fù)雜性，研究認(rèn)知科學(xué)往往摒棄認(rèn)知的許多表象，而將認(rèn)知的實(shí)質(zhì)簡(jiǎn)化在一個(gè)認(rèn)知模型（CognitiveModel）中，并通過(guò)對(duì)認(rèn)知模型的研究來(lái)發(fā)現(xiàn)認(rèn)知的本質(zhì)及其規(guī)律。

3.2.2大腦存儲(chǔ)模型大腦存儲(chǔ)模型是指仿生人類大腦的存儲(chǔ)機(jī)制而構(gòu)造出的人工存儲(chǔ)模型。人類的大腦是迄今為止已知的最復(fù)雜、最合理、最高效的存儲(chǔ)系統(tǒng)。模擬大腦的存儲(chǔ)機(jī)制構(gòu)建一個(gè)大腦存儲(chǔ)模型，以這個(gè)大腦存儲(chǔ)模型為研究對(duì)象進(jìn)行大腦存儲(chǔ)的深入研究，不但可以解決以真正大腦為研究對(duì)象進(jìn)行研究面臨的諸多生理和倫理困難，而且可以以一個(gè)全新的角度提出大腦存儲(chǔ)研究的科學(xué)理論和方法，并將這些理論和方法應(yīng)用于人造存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)踐中。因此，大腦存儲(chǔ)模型的研究有著很高的理論水平和應(yīng)用價(jià)值。

3.2.3認(rèn)知計(jì)算認(rèn)知計(jì)算（CognitiveComputation）是指仿生人類在認(rèn)知過(guò)程中，對(duì)所有認(rèn)知數(shù)據(jù)連續(xù)進(jìn)行處理時(shí)所采用的全部算法。借助于認(rèn)知計(jì)算，我們不但可以將外部世界紛繁復(fù)雜的信息進(jìn)行量化、融合、轉(zhuǎn)達(dá)，而且還可以把人類的認(rèn)知機(jī)制建模在一個(gè)適合認(rèn)知科學(xué)研究的認(rèn)知模型中，開(kāi)展認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，記錄認(rèn)知數(shù)據(jù)，計(jì)算認(rèn)知性能指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)認(rèn)知的本質(zhì)和規(guī)律，并最終構(gòu)建一個(gè)具有人類認(rèn)知功能的“認(rèn)知機(jī)”。

4認(rèn)知模型的相關(guān)研究

4.1符號(hào)主義認(rèn)知模型符號(hào)主義認(rèn)知模型是最傳統(tǒng)的認(rèn)知模型，它的認(rèn)知對(duì)象是符號(hào)。符號(hào)主義認(rèn)知模型主要思想是把認(rèn)知當(dāng)成對(duì)理性符號(hào)的處理，借助于不同的產(chǎn)生式規(guī)則，對(duì)符號(hào)進(jìn)行替換運(yùn)算。產(chǎn)生式規(guī)則被描述成“條件———?jiǎng)幼鳌毙问剑７铝巳祟愒谕评砗徒鉀Q問(wèn)題對(duì)應(yīng)不同條件執(zhí)行的相應(yīng)動(dòng)作。符號(hào)主義認(rèn)知模型的主要代表是NewellA提出的狀態(tài)算子和結(jié)果模型SOAR（StateOperatorAndResult）、AndersonJK提出的思維適應(yīng)性控制模型ACT（AdaptiveControlofThought）。SOAR是圍繞著算子的選擇和應(yīng)用功能來(lái)組織產(chǎn)生式規(guī)則，其高層結(jié)構(gòu)由控制策略、成果記憶區(qū)和工作記憶區(qū)組成?；谏鲜鏊枷氲腟OAR實(shí)現(xiàn)了短時(shí)記憶的功能，并且很好地使概念、事實(shí)、規(guī)則有機(jī)結(jié)合在一起。ACT模擬人類高級(jí)認(rèn)知過(guò)程的產(chǎn)生式規(guī)則，產(chǎn)生式規(guī)則系統(tǒng)由三個(gè)記憶部分組成：工作記憶、陳述性記憶和產(chǎn)生式記憶。產(chǎn)生式規(guī)則既可以由工作記憶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況臨時(shí)產(chǎn)生，也可以是陳述性記憶存儲(chǔ)的以往的產(chǎn)生式規(guī)則，還可以是產(chǎn)生式記憶中推理出的新的產(chǎn)生式規(guī)則。ACT實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期記憶的功能，較好地體現(xiàn)了認(rèn)知過(guò)程中“從做中學(xué)”的思想。

4.2聯(lián)結(jié)主義認(rèn)知模型聯(lián)結(jié)主義認(rèn)知模型是一個(gè)巨大的信息節(jié)點(diǎn)交互網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點(diǎn)與其他每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間相互聯(lián)結(jié)、相互影響，它的認(rèn)知對(duì)象是在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳遞的信息。聯(lián)結(jié)主義認(rèn)知模型模擬了人類的思維過(guò)程，具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力。聯(lián)結(jié)主義的典型代表是McClelland等人創(chuàng)立的平行分配過(guò)程模型PDP（ParallelDistributedProcessing），又稱人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。PDP模擬了人類的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其特色在于信息的分布式存儲(chǔ)和并行協(xié)同處理。雖然單個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，功能有限，但大量節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能卻很強(qiáng)大。

4.3腦邏輯認(rèn)知模型腦邏輯認(rèn)知模型是模擬大腦的認(rèn)知機(jī)制而非生理解剖結(jié)構(gòu)建立起來(lái)的認(rèn)知模型，該模型包括思維引擎、記憶體和感知及動(dòng)作緩存機(jī)制，力圖研究記憶的意識(shí)對(duì)認(rèn)知行為的影響。該方面的研究尤其以Calgary大學(xué)的WangYing－xu教授最為有名，WangYing－xu教授及其團(tuán)隊(duì)自2003年至2011年，連續(xù)發(fā)表了多篇論文，詳細(xì)闡述了腦邏輯認(rèn)知模型對(duì)人類認(rèn)知的模擬、腦邏輯認(rèn)知模型中如何實(shí)現(xiàn)認(rèn)知中數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)和行為間的關(guān)聯(lián)。腦邏輯認(rèn)知模型為計(jì)算機(jī)模擬自然智能行為和認(rèn)知方法建立了基礎(chǔ)［21］。國(guó)內(nèi)學(xué)者提出的基于粒計(jì)算的認(rèn)知模型和機(jī)制主義模型同樣屬于腦邏輯認(rèn)知模型。

4.4認(rèn)知模型的最新研究———一元事件認(rèn)知模型一元事件認(rèn)知模型如圖3所示。

4.4.1一元事件認(rèn)知模型的基本概念（1）認(rèn)知元。認(rèn)知的基本單位是認(rèn)知元，以小寫(xiě)字母x、y、z等表示。及所在行的清晰度等屬性值。（4）任務(wù)。任務(wù)記作j＝｛r｝k，是一個(gè)不完整的一元事件描述。（5）方法。方法是任務(wù)中缺省的必元或結(jié)元，是完成任務(wù)后輸出的結(jié)果。

4.4.2一元事件認(rèn)知模型的特征（1）本能。本能是一元事件認(rèn)知模型各功能機(jī)構(gòu)本身固有的操作序列，在滿足一定的外部和內(nèi)部條件時(shí)被觸發(fā)執(zhí)行。（2）hlt。hlt是一元事件認(rèn)知模型的各功能機(jī)構(gòu)的一種暫停狀態(tài)，此時(shí)，它暫停一切操作，等待該功能機(jī)構(gòu)某種本能被觸發(fā)。（3）box。一元事件認(rèn)知模型內(nèi)部的各功能機(jī)構(gòu)內(nèi)都存在著一定數(shù)量的box，作為存放數(shù)據(jù)的中間存儲(chǔ)單元。

4.4.3認(rèn)知流程將按時(shí)間先后串行作用于一元事件認(rèn)知模型上的一元事件、認(rèn)識(shí)、任務(wù)定義為一個(gè)認(rèn)知流程，如圖4所示即是一個(gè)認(rèn)知流程例子。5．4．4認(rèn)知性能指標(biāo)（1）成功率：認(rèn)知模型到某一時(shí)刻止，完成的任務(wù)占提交的任務(wù)總數(shù)的比例，記作η。（2）潛能：認(rèn)知模型到某一時(shí)刻止，能夠完成的所有任務(wù)的總數(shù)，記作pl。（3）水平：某一時(shí)刻，記憶體的水平即為認(rèn)知模型的水平，記作l。（4）認(rèn)知量：認(rèn)知模型在某一時(shí)刻，已經(jīng)存儲(chǔ)在記憶體中的認(rèn)識(shí)總量，記作q。（5）認(rèn)知率：認(rèn)知模型在某一時(shí)刻之前，認(rèn)知量和感悟及接受的認(rèn)識(shí)總量之比，記作a。5．4．5一元事件認(rèn)知模型的研究結(jié)論文獻(xiàn)［22］認(rèn)為，理想的認(rèn)知模型隨著認(rèn)知流程的延續(xù)，各個(gè)認(rèn)識(shí)的屬性值呈動(dòng)態(tài)變化，完成任務(wù)能夠改變記憶體中存儲(chǔ)的認(rèn)識(shí)，而認(rèn)知指標(biāo)的變化則與記憶體容量的變化線性相關(guān)。圖5a和圖5b分別是一元事件認(rèn)知模型中對(duì)應(yīng)圖4的認(rèn)知流程實(shí)驗(yàn)，在容量c＝19時(shí)，t9和t15兩個(gè)不同的時(shí)刻，記憶體存儲(chǔ)的認(rèn)識(shí)屬性變化情況。其中，認(rèn)識(shí)y4的范數(shù)由1變化為3，單元數(shù)由2變化為8，復(fù)雜度由3變化為17，而全部認(rèn)識(shí)y1、y2、y3、y4、y5、y6所在行的清晰度由6、3、5、4、2、1改變?yōu)?、4、5、1、3、2；而完成任務(wù)的前后，即t9和t15兩個(gè)不同的時(shí)刻，記憶體中存儲(chǔ)的認(rèn)識(shí)由6個(gè)減少為5個(gè)?？梢?jiàn)，一元事件認(rèn)知模型中，隨著認(rèn)知流程的延續(xù)，各個(gè)認(rèn)識(shí)的屬性值都呈動(dòng)態(tài)變化，而完成任務(wù)改變了記憶體中存儲(chǔ)的認(rèn)識(shí)。表1為在t9時(shí)刻和t15時(shí)刻，容量c變化時(shí)一元事件認(rèn)知模型認(rèn)知指標(biāo)的對(duì)應(yīng)變化。從表1中可以看出，不同時(shí)刻，當(dāng)記憶體的容量c增大時(shí)，各項(xiàng)認(rèn)知指標(biāo)都相應(yīng)增大，而當(dāng)容量Figure5Cognitionstoredinmemorybankatt9andt15圖5t9時(shí)刻和t15時(shí)刻記憶體中存儲(chǔ)的認(rèn)識(shí)減小時(shí)，各項(xiàng)認(rèn)知指標(biāo)又相應(yīng)地減小。如認(rèn)知指標(biāo)潛能pl，當(dāng)記憶體的容量c從10增加到19時(shí)，潛能pl從20增加到40，而當(dāng)記憶體的容量c從21減小到19時(shí)，潛能pl從44減小到40。可見(jiàn)，認(rèn)知指標(biāo)的變化與記憶體容量的變化線性相關(guān)。更多的認(rèn)知流程實(shí)驗(yàn)在一元事件認(rèn)知模型上的結(jié)果和圖5a、圖5b及表1的結(jié)果相似，因此綜合以上論述，可知一元事件認(rèn)知模型是一種理想的認(rèn)知模型。

5大腦存儲(chǔ)模型的相關(guān)研究

5.1基于神經(jīng)科學(xué)的大腦存儲(chǔ)模型基于神經(jīng)科學(xué)的大腦存儲(chǔ)模型認(rèn)為大腦存儲(chǔ)認(rèn)知信息的最小解剖單位是神經(jīng)元細(xì)胞。大腦左右兩個(gè)半球的表面是一層平均厚度約2．5mm的大腦皮層，由150億個(gè)左右的神經(jīng)元細(xì)胞構(gòu)成，是認(rèn)知信息存儲(chǔ)的主要場(chǎng)所。大量的大腦皮層損傷病例及通過(guò)去除大腦皮層的某個(gè)區(qū)域或?qū)Υ竽X皮層的某個(gè)區(qū)域給予適當(dāng)?shù)奈锢泶碳ぃㄈ珉娏鞔碳ぃ┌l(fā)現(xiàn)，大腦皮層的不同物理區(qū)域存儲(chǔ)不同的認(rèn)知信息。最新的研究發(fā)現(xiàn)，位于大腦前部的額葉（Fron－talLobe）區(qū)域存儲(chǔ)與人類智能及運(yùn)動(dòng)有關(guān)的認(rèn)知信息，位于大腦上部的頂葉（ParietalLobe）區(qū)域存儲(chǔ)與人類的感覺(jué)、知覺(jué)及語(yǔ)言有關(guān)的信息，位于大腦后部的枕葉（OccipitalLobe）區(qū)域存儲(chǔ)與人類視覺(jué)有關(guān)的信息，而位于大腦中部的顳葉（Tempo－ralLobe）區(qū)域則存儲(chǔ)與人類聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)有關(guān)的信息。籍此，基于神經(jīng)科學(xué)的大腦存儲(chǔ)模型認(rèn)為大腦的存儲(chǔ)機(jī)制是將不同性質(zhì)的認(rèn)知信息在不同的大腦皮層區(qū)域分類存儲(chǔ)。

5.2基于神經(jīng)影像學(xué)的大腦存儲(chǔ)模型基于神經(jīng)影像學(xué)的大腦存儲(chǔ)模型利用現(xiàn)代神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)，對(duì)人類認(rèn)知活動(dòng)產(chǎn)生的認(rèn)知信息存儲(chǔ)在大腦的物理位置進(jìn)行定位，對(duì)大腦對(duì)認(rèn)知信息的響應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)存儲(chǔ)認(rèn)知信息時(shí)腦區(qū)各部分之間相互關(guān)聯(lián)的變化進(jìn)行觀察，從而建立對(duì)應(yīng)的大腦存儲(chǔ)模型。這些神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)包括直接測(cè)量與腦神經(jīng)活動(dòng)直接相關(guān)的生物電磁場(chǎng)變化信號(hào)的彌散張量成像DTI（DiffusionTensorImaging）、腦磁圖MEG（Magnetoencephalography）、腦電圖EEG（Electroencephalography）和事件相關(guān)電位（ERPs）等技術(shù)，以及間接測(cè)量腦神經(jīng)活動(dòng)引起的血液動(dòng)力學(xué)變化信號(hào)的單光子發(fā)射計(jì)算層析成像（SPECT）、正電子發(fā)射層析成像（PET）和功能磁共振成像fMRI（functionalMagneticResonanceImage）等技術(shù)。其中，功能磁共振成像fMRI是在磁共振成像（MRI）技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的進(jìn)行腦功能成像的新技術(shù)，可無(wú)創(chuàng)傷地對(duì)神經(jīng)元活動(dòng)進(jìn)行比較準(zhǔn)確的定位，并具有比較高的空間和時(shí)間分辨率及較好的可重復(fù)性，通過(guò)腦血流、葡萄糖代謝和受體的觀察，依據(jù)血氧水平依賴性BOLD（BloodOxygenLevelDependent）腦功能成像方法，得到優(yōu)質(zhì)的fMRI圖像，借助于先進(jìn)的fMRI圖像處理和分析技術(shù)，可以更精確地確定各腦功能區(qū)以及其內(nèi)部構(gòu)造和功能特點(diǎn)，尤其是腦的存儲(chǔ)認(rèn)知信息情況，因此成為目前最先進(jìn)的大腦存儲(chǔ)模型研究手段之一?；谏鲜龅膄MRI技術(shù)，人們發(fā)現(xiàn)了大腦存儲(chǔ)認(rèn)知信息的更精細(xì)結(jié)構(gòu)。對(duì)短時(shí)間內(nèi)需要存儲(chǔ)和操作的信息—即工作記憶，大腦皮層會(huì)分配不同的區(qū)域存儲(chǔ)不同類型的信息或作為操作的臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)。如詞語(yǔ)工作記憶中信息是存儲(chǔ)在左半球后頂葉皮質(zhì)區(qū)（BA40），而詞語(yǔ)工作記憶進(jìn)行復(fù)述時(shí)，由左半球Broca區(qū)（BA44）、左前運(yùn)動(dòng)區(qū)（BA6）以及左輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)（BA6）作為臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)；而空間工作記憶中的信息是存儲(chǔ)在腦右半球一些腦區(qū)，包括右枕前皮質(zhì)（BA19）、右前運(yùn)動(dòng)區(qū)（BA6）以及右腦前額葉腹側(cè)（BA47）；視覺(jué)工作記憶信息主要存儲(chǔ)在左半球的頂葉和顳葉下部。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)需要存儲(chǔ)和操作的信息———長(zhǎng)時(shí)記憶，大腦皮層也有相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域。如長(zhǎng)時(shí)記憶的情景記憶信息是存儲(chǔ)在左額葉、顳葉內(nèi)側(cè)和頂枕區(qū)，長(zhǎng)時(shí)記憶的語(yǔ)義記憶信息存儲(chǔ)在左側(cè)前額葉和顳葉的左側(cè)顳中回（BA21）和雙側(cè)顳頂區(qū)（BA37）［27］。fMRI研究還表明，某個(gè)大腦皮層區(qū)域存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)類型的信息不是絕對(duì)的，在某些情況下（如另外一個(gè)大腦皮層區(qū)域被切除）它可以代償存儲(chǔ)另外一個(gè)大腦皮層區(qū)域應(yīng)該存儲(chǔ)的認(rèn)知信息；進(jìn)一步的研究還發(fā)現(xiàn)，內(nèi)顳葉體積的縮小與長(zhǎng)時(shí)記憶中的提取成功率減少有關(guān)，而隨著人類年齡的增加，內(nèi)顳葉體積有逐漸減小的趨勢(shì)，這也解釋了老年人相對(duì)于年輕人記憶力減退的原因［28］。

5.3基于心理學(xué)的大腦存儲(chǔ)模型基于心理學(xué)的大腦存儲(chǔ)模型把大腦當(dāng)作一個(gè)黑箱，通過(guò)給被試提供不同的視覺(jué)素材、聽(tīng)覺(jué)素材及對(duì)應(yīng)的記憶規(guī)則，研究被試在該記憶規(guī)則下對(duì)輸入信息的記憶效果，從而把大腦黑箱還原成一個(gè)存儲(chǔ)認(rèn)知信息的存儲(chǔ)模型。這些不同的視覺(jué)素材、聽(tīng)覺(jué)素材及對(duì)應(yīng)的記憶規(guī)則構(gòu)成了不同的研究人類大腦存儲(chǔ)模型的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)。其中經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)有Posner視覺(jué)信息編碼實(shí)驗(yàn)、Clark和Chase句子－圖畫(huà)匹配實(shí)驗(yàn)、Sternberg短時(shí)記憶信息相加因素法實(shí)驗(yàn)、字母轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)（“開(kāi)窗”實(shí)驗(yàn)）、Peterson和Peterson遺忘進(jìn)程實(shí)驗(yàn)、Waugh和Norman分開(kāi)痕跡消退與干擾實(shí)驗(yàn)、四卡片證真和證偽等一系列心理學(xué)實(shí)驗(yàn)［29］。通過(guò)這一系列的實(shí)驗(yàn)，心理學(xué)家在關(guān)于大腦的存儲(chǔ)模型上得出以下的共識(shí)：即大腦的存儲(chǔ)模型是以Baddeley三成分模型為框架的泛工作記憶模型。Baddeley三成分模型是Baddeley等人最早提出的，他們認(rèn)為刺激人類認(rèn)知的信息被分為三種不同的成分，分別存儲(chǔ)到大腦中不同功能的存儲(chǔ)區(qū)中。其中，直接刺激人類感覺(jué)器官產(chǎn)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等認(rèn)知信息被稱為工作記憶信息，它們暫時(shí)存儲(chǔ)在大腦的工作記憶區(qū)中，如果這些信息不被人類的認(rèn)知進(jìn)行處理，則這些信息很快就會(huì)從工作記憶區(qū)中消失，所以，工作記憶信息又被稱為短時(shí)記憶信息；當(dāng)工作記憶信息被人類的認(rèn)知有意識(shí)地進(jìn)行了一次處理，則生成的信息稱為陳述性記憶信息，被存儲(chǔ)在陳述性記憶區(qū)。而當(dāng)工作記憶信息被人類的認(rèn)知有意識(shí)地進(jìn)行了重復(fù)的處理，則生成的信息稱為程序性記憶信息，被存儲(chǔ)在程序性記憶區(qū)內(nèi)；程序性記憶信息存儲(chǔ)在大腦中的時(shí)間最長(zhǎng)，因此又被稱為長(zhǎng)時(shí)記憶信息，而陳述性記憶信息存儲(chǔ)在大腦中的時(shí)間介于工作記憶信息和程序性記憶信息之間。心理學(xué)后續(xù)的關(guān)于大腦存儲(chǔ)模型的研究擴(kuò)展了工作記憶信息、陳述性記憶信息、程序性記憶信息的內(nèi)涵和外延，但都基于工作記憶信息，所以統(tǒng)稱為泛工作記憶模型。

5.4基于語(yǔ)言學(xué)的大腦存儲(chǔ)模型語(yǔ)言是人類特有的信息交流與存儲(chǔ)方式，人類的語(yǔ)言功能受大腦皮層的語(yǔ)言中樞控制，與大腦的關(guān)系極其復(fù)雜。很多語(yǔ)言學(xué)家從人類語(yǔ)言的組成單位及組織規(guī)則的角度，映射大腦對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)模型。Elissa等人認(rèn)為，人類語(yǔ)言的組成單位有音節(jié)、詞語(yǔ)、短語(yǔ)、句子、段落、篇章，它們都具有聲學(xué)特征或語(yǔ)義特征，人類語(yǔ)言的組織規(guī)則是由小的語(yǔ)言組成單位分層遞歸地組合建構(gòu)成較大的語(yǔ)言組成單位，正是不同的組織規(guī)則才構(gòu)成了人類不同的語(yǔ)言。音節(jié)是最小的語(yǔ)言組成單位，音節(jié)的個(gè)數(shù)是有限的，人類大腦生來(lái)就具有識(shí)別和控制發(fā)出音節(jié)的神經(jīng)元組織，即對(duì)音節(jié)的掌握是人類大腦的本能；由小的音節(jié)組合建構(gòu)成大的詞語(yǔ)，是后天訓(xùn)練學(xué)習(xí)的結(jié)果，這個(gè)訓(xùn)練學(xué)習(xí)的方式或程序構(gòu)成了人類語(yǔ)言的第一層組織規(guī)則，并被牢牢地存儲(chǔ)在大腦皮層中；依次類推，由詞語(yǔ)構(gòu)成短語(yǔ)，由短語(yǔ)構(gòu)成句子，由句子構(gòu)成段落，由段落構(gòu)成篇章都是后天訓(xùn)練學(xué)習(xí)的結(jié)果，這些訓(xùn)練學(xué)習(xí)的方式或程序被作為人類語(yǔ)言不同層次的組織規(guī)則，相繼存儲(chǔ)在大腦皮層中。因此，基于語(yǔ)言學(xué)的大腦存儲(chǔ)模型認(rèn)為語(yǔ)言是不同層次的組織規(guī)則（程序）在本能音節(jié)（數(shù)據(jù)）上的運(yùn)行結(jié)果（輸出），大腦中存儲(chǔ)的是語(yǔ)言的組織規(guī)則而非語(yǔ)言本身，任一層次組織規(guī)則的改變都可以改變語(yǔ)言本身，但處于較低層次的組織規(guī)則的改變對(duì)語(yǔ)言的改變影響更大。這種存儲(chǔ)模型得到很多語(yǔ)言學(xué)家的支持。

6認(rèn)知計(jì)算的相關(guān)研究

6.4基于腦電信號(hào)的認(rèn)知計(jì)算基于腦電（EEG）信號(hào)的認(rèn)知計(jì)算是設(shè)計(jì)一組認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，記錄被試對(duì)應(yīng)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中不同認(rèn)知活動(dòng)的腦電信號(hào)，并通過(guò)對(duì)腦電信號(hào)的計(jì)算、分析，提取不同的認(rèn)知活動(dòng)對(duì)應(yīng)的腦電信號(hào)特征。常見(jiàn)的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)有圖片刺激實(shí)驗(yàn)、數(shù)字運(yùn)算實(shí)驗(yàn)、規(guī)則提取實(shí)驗(yàn)等。被試一般經(jīng)過(guò)挑選，文化程度較高且頭發(fā)不太濃密的短發(fā)成年男性是首選。實(shí)驗(yàn)中，被試佩戴電極導(dǎo)數(shù)適中（如64導(dǎo)、128導(dǎo)）的電極帽，按要求完成認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中的任務(wù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生成的腦電信號(hào)被與電極帽相連的放大器放大，再經(jīng)降噪、過(guò)濾、采樣、A／D轉(zhuǎn)換，最終生成特定格式的文件如．cnt文件，作為基于腦電信號(hào)的認(rèn)知計(jì)算的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在PC機(jī)中。認(rèn)知計(jì)算繼續(xù)對(duì)存儲(chǔ)在PC機(jī)中的腦電信號(hào)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。去除壞樣本是計(jì)算的第一步，比如發(fā)生嚴(yán)重漂移的EGA信號(hào)或明顯的肌電、眼電信號(hào)。接著是根據(jù)腦電信號(hào)對(duì)不同認(rèn)知活動(dòng)進(jìn)行特征提取，共空間模式CSP（CommonSpa－tialPattern）是最新的從多導(dǎo)的腦電信號(hào)中提取某種認(rèn)知活動(dòng)腦電信號(hào)特征的有效算法。該算法將某種認(rèn)知活動(dòng)對(duì)應(yīng)的腦電信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，作為Ⅰ類，而把其它的所有信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，作為Ⅱ類。CSP通過(guò)對(duì)兩類的腦電信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練，得到一個(gè)投影矩陣P，P能將兩類數(shù)據(jù)投影到方差區(qū)別最大的方向，從而去除了Ⅱ類信號(hào)的干擾，突出了Ⅰ類信號(hào)的特征。設(shè)V是包含兩類信號(hào)的原始腦電信號(hào)，而Z是經(jīng)過(guò)投影之后得到的可供特征提取及分類的腦電信號(hào)，則Z＝PV。取A＝（P－1）T，A的每一行向量被稱為一個(gè)空間模式。CSP的關(guān)鍵是求解投影矩陣P，設(shè)供訓(xùn)練的輸入腦電信號(hào)是一個(gè)K×T的矩陣，其中K是腦電數(shù)據(jù)的導(dǎo)數(shù)，T是數(shù)據(jù)的樣本點(diǎn)數(shù)，X1是Ⅰ類帶標(biāo)記的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，X2是Ⅱ類帶標(biāo)記的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，X1的協(xié)方差矩陣為。

6.2基于功能磁共振（fMRI）數(shù)據(jù)的認(rèn)知計(jì)算基于fMRI數(shù)據(jù)的認(rèn)知計(jì)算分為三個(gè)步驟：認(rèn)知活動(dòng)實(shí)驗(yàn)、圖像采集、數(shù)據(jù)分析。認(rèn)知活動(dòng)實(shí)驗(yàn)同樣需要精心設(shè)計(jì)，所不同的是，為了提高fMRI圖像中BLOD信號(hào)的信噪比，同一種認(rèn)知活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)需要重復(fù)多次，重復(fù)的時(shí)間間隔稱為刺激時(shí)間模式，常用的刺激時(shí)間模式有組塊設(shè)計(jì)BD（BlockDesign）和事件相關(guān)設(shè)計(jì)ED（E－vent－relatedDesign）。圖像采集包括fMRI圖像采集和解剖圖像采集兩部分。fMRI圖像通過(guò)采用特定的成像序列掃描而獲得，掃描與實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行；由于fMRI圖像的分辨率和信噪比不高，還需要掃描一幅與fM－RI圖像位置完全相同的高分辨率解剖圖像，從而把fMRI圖像得到的腦區(qū)激活信息對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的解剖位置上，解剖圖像一般采用3D圖像或T1解剖結(jié)構(gòu)圖像。數(shù)據(jù)分析包括對(duì)采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理及計(jì)算，以確定不同認(rèn)知活動(dòng)對(duì)應(yīng)的解剖腦區(qū)。預(yù)處理一般包括層間時(shí)間校正、頭動(dòng)校正、標(biāo)準(zhǔn)化、平滑等；計(jì)算包括原始fMRI圖像重建、轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式、fMRI圖像層面時(shí)間校正和運(yùn)動(dòng)校正、fMRI圖像的時(shí)間域?yàn)V波、fMRI圖像的空間平滑、去除頭皮外偽影、時(shí)間序列時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、空間歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)計(jì)、激活腦區(qū)與解剖位置對(duì)應(yīng)等。很多新開(kāi)發(fā)的軟件已經(jīng)能夠完成fMRI數(shù)據(jù)分析的某些功能，如美國(guó)Wisconxin醫(yī)學(xué)院生物物理研究所研制的ANFI、Friston等人開(kāi)發(fā)的SPM、美國(guó)匹茲堡大學(xué)CCN實(shí)驗(yàn)室（ClinicalCog－nitiveNeurosciencelaboratory）開(kāi)發(fā)的NIS、商業(yè)fMRI數(shù)據(jù)分析軟件BrainVoyage等。

6.3基于視聽(tīng)覺(jué)信息的認(rèn)知計(jì)算基于視聽(tīng)覺(jué)信息的認(rèn)知計(jì)算將認(rèn)知定義為大腦對(duì)視聽(tīng)覺(jué)信息的計(jì)算，它的認(rèn)知數(shù)據(jù)就是被人類直接感知和理解的一組圖像、語(yǔ)音和文本（語(yǔ)言）等信息。認(rèn)知計(jì)算的目標(biāo)是從人類的視聽(tīng)覺(jué)認(rèn)知機(jī)理出發(fā)，研究并構(gòu)建新的計(jì)算模型與計(jì)算方法，提高計(jì)算機(jī)對(duì)非結(jié)構(gòu)化視聽(tīng)覺(jué)感知信息的理解能力和海量異構(gòu)信息的處理效率，克服圖像、語(yǔ)音和文本（語(yǔ)言）信息處理所面臨的瓶頸困難。認(rèn)知計(jì)算主要解決感知特征提取、表達(dá)與整合，感知數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)與理解，多模態(tài)信息協(xié)同計(jì)算等核心科學(xué)問(wèn)題。目前，基于視聽(tīng)覺(jué)信息的認(rèn)知計(jì)算已經(jīng)在視聽(tīng)覺(jué)信息協(xié)同計(jì)算、自然語(yǔ)言理解以及與視聽(tīng)覺(jué)認(rèn)知相關(guān)的人腦―計(jì)算機(jī)接口等三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)方面取得一定的突破，Google公司已經(jīng)研制成功集成上述相關(guān)研究成果、具有自然環(huán)境感知與智能行為決策能力的無(wú)人駕駛車(chē)輛，并成功地在加州的公路上行駛了20萬(wàn)公里。

7結(jié)束語(yǔ)

篇8

[關(guān)鍵詞]信息管理與信息系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)踐能力

[中圖分類號(hào)] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）05-0036-02

信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)設(shè)立在我校信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，主要是計(jì)算機(jī)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理與系統(tǒng)科學(xué)等多門(mén)學(xué)科的交叉綜合，目前涵蓋兩個(gè)研究方向：管理信息系y和數(shù)據(jù)建模與智能決策。數(shù)據(jù)建模與智能決策方向的特點(diǎn)是依托計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行各類系統(tǒng)的分析，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行模型優(yōu)化，系統(tǒng)決策，發(fā)展趨勢(shì)是對(duì)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)進(jìn)行研究，并初步形成科研團(tuán)隊(duì)。在研究方向的發(fā)展過(guò)程中，有很多因素制約著學(xué)科的發(fā)展，目前比較突出的一個(gè)問(wèn)題是教學(xué)過(guò)程中學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱，學(xué)生動(dòng)手能力不強(qiáng)，沒(méi)有穩(wěn)定的教師教學(xué)團(tuán)隊(duì)以及規(guī)范的實(shí)踐培養(yǎng)機(jī)制。我們希望通過(guò)數(shù)據(jù)建模與智能決策實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)彌補(bǔ)這些不足，促進(jìn)學(xué)科的全面發(fā)展。

一、相關(guān)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)建模與智能決策研究的課程教學(xué)體系是以運(yùn)籌學(xué)為核心，前期課程包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、離散數(shù)學(xué)等，相關(guān)課程包括信息經(jīng)濟(jì)學(xué)（主要內(nèi)容是博弈理論）、預(yù)測(cè)與決策和數(shù)據(jù)挖掘，后續(xù)課程（主要是知識(shí)應(yīng)用類課程）有供應(yīng)鏈管理、電子商務(wù)、企業(yè)資源計(jì)劃、生產(chǎn)與運(yùn)作管理、決策支持系統(tǒng)等。這些專業(yè)課大多是純理論教學(xué)，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，已經(jīng)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的課程有運(yùn)籌學(xué)和企業(yè)資源計(jì)劃，但是實(shí)驗(yàn)課時(shí)量很少，實(shí)驗(yàn)環(huán)境簡(jiǎn)單，通常是借用公共課實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，軟硬件要求都只能滿足最基本的實(shí)驗(yàn)要求。數(shù)據(jù)建模與智能決策研究方向課程體系中實(shí)驗(yàn)教學(xué)嚴(yán)重不足，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課程無(wú)法進(jìn)一步開(kāi)展更多的實(shí)踐內(nèi)容，同時(shí)由于沒(méi)有穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，很難集中學(xué)生開(kāi)展一些專項(xiàng)的實(shí)踐活動(dòng)，比如一些學(xué)科競(jìng)賽和實(shí)踐項(xiàng)目：互聯(lián)網(wǎng)+大賽，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目等，目前這些活動(dòng)都是由學(xué)生各自分散完成，不能形成規(guī)?；蛨F(tuán)隊(duì)化，可持續(xù)性也很差。

規(guī)范合理的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，一方面可以保證專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的正常開(kāi)展，進(jìn)一步增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)理論結(jié)合實(shí)際，促進(jìn)課程教學(xué)體系的完善，可以更好地讓學(xué)生理解和掌握理論知識(shí)，提高動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的基地；另一方面，可以促進(jìn)教師教學(xué)研究和科學(xué)研究等各項(xiàng)活動(dòng)的開(kāi)展，培養(yǎng)教師科研團(tuán)隊(duì)，同時(shí)帶動(dòng)學(xué)生參加各類社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，參加專業(yè)競(jìng)賽，申報(bào)學(xué)生專項(xiàng)研究，逐漸形成教學(xué)研究與科學(xué)研究、教師與學(xué)生協(xié)作的綜合團(tuán)隊(duì)，逐步提高學(xué)科競(jìng)爭(zhēng)力，培養(yǎng)師資力量，為社會(huì)培養(yǎng)更多高級(jí)應(yīng)用型人才。

二、數(shù)據(jù)建模與智能決策實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的主要目標(biāo)和內(nèi)容

（一）搭建教學(xué)平臺(tái)，優(yōu)化學(xué)科體系

1.硬件平臺(tái)建設(shè)，配置數(shù)據(jù)建模與智能決策實(shí)驗(yàn)室的硬件環(huán)境。配備專業(yè)實(shí)驗(yàn)室1間，購(gòu)置100臺(tái)計(jì)算機(jī)、1臺(tái)服務(wù)器、1臺(tái)投影儀等設(shè)備，搭建基本硬件平臺(tái)，為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)提供基本保障。2.軟件環(huán)境建設(shè)，搭建實(shí)驗(yàn)室軟件環(huán)境。購(gòu)買(mǎi)具有一定行業(yè)背景的開(kāi)發(fā)應(yīng)用類軟件、業(yè)務(wù)流程類軟件、建模與優(yōu)化和決策類軟件，使學(xué)生能通過(guò)這些軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，掌握理論知識(shí)，模擬企業(yè)信息化管理流程，優(yōu)化算法，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力。3.優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，在現(xiàn)有的人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，與企業(yè)對(duì)接，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，進(jìn)一步優(yōu)化理論教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使之與社會(huì)人才需求對(duì)應(yīng)。

（二）完善課程教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)踐體系建設(shè)

1.課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的擴(kuò)充。數(shù)據(jù)建模與智能決策實(shí)驗(yàn)室可進(jìn)一步增加現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)，增設(shè)統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息經(jīng)濟(jì)學(xué)、供應(yīng)鏈管理、企業(yè)信息資源規(guī)劃、數(shù)據(jù)挖掘等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)一些實(shí)際的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、金融、生產(chǎn)管理等各系統(tǒng)中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析、建模、規(guī)劃設(shè)計(jì)和優(yōu)化決策等，加強(qiáng)課程理論結(jié)合實(shí)際，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。2.課程設(shè)計(jì)類教學(xué)的增加。增加部分課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，增加高年級(jí)實(shí)訓(xùn)模塊，畢業(yè)設(shè)計(jì)集中開(kāi)展等。3.自主設(shè)立學(xué)科競(jìng)賽，積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各類學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目。在全系或者全院范圍內(nèi)組織學(xué)生承擔(dān)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并鼓勵(lì)教師指導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)參加各類專業(yè)技能大賽，如信息技術(shù)類競(jìng)賽，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽等。

（三）通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)和使用，形成規(guī)范的育人機(jī)制

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一方面用于開(kāi)展本科和研究生專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)，專業(yè)實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)，另一方面也為學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)支持平臺(tái)和企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目庫(kù)等，同時(shí)提供遠(yuǎn)程在線專家講座和實(shí)時(shí)交流，為學(xué)生提供了一個(gè)多維度的學(xué)習(xí)空間，形成一個(gè)由校內(nèi)外共同協(xié)作支持指導(dǎo)的有效育人環(huán)境和機(jī)制。

（四）培養(yǎng)教師教學(xué)團(tuán)隊(duì)和科研團(tuán)隊(duì)

實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)也可以為教師提供一個(gè)教學(xué)研究和科學(xué)研究平臺(tái)，把課程體系中各課程教師凝聚在一起，開(kāi)展教學(xué)研究工作，同時(shí)也可以團(tuán)結(jié)科研骨干的力量，開(kāi)展科研項(xiàng)目的申報(bào)和實(shí)施，并帶動(dòng)更多教師積極參與到科學(xué)研究中，使教學(xué)促進(jìn)科研，科研反饋教學(xué)，推動(dòng)教學(xué)和科研協(xié)同發(fā)展。

（五）通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與企事業(yè)單位協(xié)作，進(jìn)行開(kāi)放式交流和服務(wù)

專業(yè)系部和學(xué)院可以借助實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與企事業(yè)單位進(jìn)行知識(shí)和人員的合作交流，為企業(yè)研發(fā)和發(fā)展規(guī)劃等提供咨詢，企業(yè)為專業(yè)的發(fā)展和研究提供建議，逐步形成產(chǎn)學(xué)研一體化的合作方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室服務(wù)社會(huì)的功能。

三、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)實(shí)施方案

第一步，從數(shù)據(jù)建模與智能決策課程邏輯體系和教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，重新梳理和構(gòu)建相關(guān)課程教學(xué)體系，以重點(diǎn)課程如統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、預(yù)測(cè)與決策等課程為主線，拓展相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程和應(yīng)用類課程；在現(xiàn)有基礎(chǔ)上規(guī)劃實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，從學(xué)科專業(yè)發(fā)展方向出發(fā)，配備專業(yè)實(shí)驗(yàn)室1間，服務(wù)器1臺(tái)，計(jì)算機(jī)100臺(tái)，投影儀1臺(tái)，購(gòu)買(mǎi)具有一定行業(yè)背景的開(kāi)發(fā)類軟件、業(yè)務(wù)流程類軟件、建模與優(yōu)化和決策類軟件，對(duì)軟硬件進(jìn)行合理配置。

第二步，對(duì)主干課程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理和補(bǔ)充完善，并逐步增設(shè)純理論課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。一方面對(duì)已經(jīng)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程進(jìn)行內(nèi)容的補(bǔ)充和拓展，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，編制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，另一方面對(duì)一些課程循序漸進(jìn)地增設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，如增設(shè)數(shù)據(jù)挖掘、電子商務(wù)等課程的實(shí)驗(yàn)。

第三步，積極鼓勵(lì)教師和學(xué)生開(kāi)展各類實(shí)踐活動(dòng)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。教師以實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為依托申報(bào)各類科研和教學(xué)項(xiàng)目，并制作課程網(wǎng)絡(luò)課件、教學(xué)視頻、微課程等，一方面豐富了教學(xué)形式，教師可以參加各類教學(xué)比賽，形成教師團(tuán)隊(duì)；另一方面可以鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)和參加大學(xué)生研究計(jì)劃、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)+和IT類競(jìng)賽等，配備教師長(zhǎng)期指導(dǎo)，逐步形成學(xué)生團(tuán)隊(duì)。

第四步，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)使用效果的評(píng)價(jià)，教學(xué)效果和實(shí)踐能力的檢驗(yàn)和評(píng)估。構(gòu)建科學(xué)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)考核評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，按照年度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)綜合效果的評(píng)估，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，取長(zhǎng)補(bǔ)短進(jìn)一步完善教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)和使用。

第五步，進(jìn)行數(shù)據(jù)建模與智能決策實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的總結(jié)和反思。按一年和三年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)后續(xù)發(fā)展提供參考，也為其他實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)提供借鑒和依據(jù)。

第六步，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)和使用過(guò)程中，制定配套的制度和政策，以有利于平臺(tái)的可持續(xù)發(fā)展。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和使用過(guò)程中，制定合理的財(cái)物管理和使用制度，持續(xù)的人力和物力支持措施，以及依托實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的教師和學(xué)生管理規(guī)范等，將為實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)健康發(fā)展提供保障。

四、總結(jié)

數(shù)據(jù)建模與智能決策實(shí)驗(yàn)室以本科教學(xué)和教師科研為主，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，將科學(xué)研究和教學(xué)有機(jī)結(jié)合，突出資源的有效配置和充分利用，滿足專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)，服務(wù)于教學(xué)，服務(wù)于學(xué)生，服務(wù)于教師。實(shí)驗(yàn)室為師生提供了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，可以進(jìn)行大量綜合訓(xùn)練、學(xué)科競(jìng)賽，從而提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)態(tài)思維、創(chuàng)新能力，達(dá)到了知識(shí)體系的完整化、系統(tǒng)化，使所學(xué)知識(shí)與社會(huì)需求接軌，并推動(dòng)了學(xué)科體系建設(shè)，形成了良好的育人機(jī)制，突出了專業(yè)特色，形成了專業(yè)優(yōu)勢(shì)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 郭必裕.課程群建O與課程體系建設(shè)的對(duì)比分析[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2005（4）.

[2] 肖文峰.管理科學(xué)專業(yè)《運(yùn)籌學(xué)》課程群構(gòu)建分析[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2015（36）.

[3] 黃留佳.數(shù)學(xué)建模與計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)芻議[J].廣西民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004（S1）.

篇9

按照教育部電氣信息類專業(yè)目錄和定位，電氣信息類專業(yè)方向涵蓋電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電子信息工程、通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程等專業(yè)。從學(xué)科內(nèi)涵來(lái)看，電子信息類專業(yè)涉及的主干學(xué)科包括電氣工程、控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程。由此決定了電子信息類專業(yè)教學(xué)應(yīng)遵循以下四個(gè)原則：以電氣工程為背景；以控制理論為基礎(chǔ)；以信號(hào)分析和處理為手段；以計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)為核心。

二、人才培養(yǎng)目標(biāo)和要求

從總體上來(lái)說(shuō)，電氣信息類專業(yè)大學(xué)生的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具備電工技術(shù)、電子技術(shù)、控制理論、自動(dòng)檢測(cè)與儀表、信息處理、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)與引用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)和信息系統(tǒng)等基礎(chǔ)知識(shí)，能從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)過(guò)程控制、電力電子技術(shù)、檢測(cè)與自動(dòng)化儀表、信息處理、試驗(yàn)分析、管理與決策、電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用、各類電子設(shè)備及信息系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、制造、集成、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域工作的寬口徑“復(fù)合型”高級(jí)工程技術(shù)人才。[2，3]當(dāng)然，對(duì)于歸屬于電氣信息類專業(yè)下的各個(gè)子專業(yè)來(lái)說(shuō)，根據(jù)其主干學(xué)科的側(cè)重點(diǎn)不同，其人才培養(yǎng)目標(biāo)各有側(cè)重。要實(shí)現(xiàn)上述人才培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)電氣信息類專業(yè)本科畢業(yè)生在業(yè)務(wù)、能力和素質(zhì)方面應(yīng)提出以下要求：掌握扎實(shí)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，具備較高的管理科學(xué)、人文社會(huì)科學(xué)和外語(yǔ)綜合能力，具有較高的軍政素質(zhì)；掌握電子信息類專業(yè)領(lǐng)域必要的技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)，主要包含電工理論、電路理論、電子技術(shù)、信號(hào)處理、控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)基本原理與應(yīng)用等；系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)及應(yīng)用方面的工程實(shí)踐訓(xùn)練，具有較熟練的與本專業(yè)相關(guān)的計(jì)算機(jī)軟硬件開(kāi)發(fā)能力；掌握本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)1～2個(gè)研究方向的理論知識(shí)與實(shí)踐技能，了解本專業(yè)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)；在本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有一定的科學(xué)研究、科技開(kāi)發(fā)、組織管理、團(tuán)隊(duì)合作的實(shí)際工作能力，同時(shí)要具有較強(qiáng)的工作適應(yīng)能力。

三、電氣信息類專業(yè)的人才培養(yǎng)模式探討

目前，高校電氣信息類專業(yè)課程體系設(shè)置主要包括公共課程、技術(shù)基礎(chǔ)課程（又稱專業(yè)基礎(chǔ)課）、專業(yè)課程（簡(jiǎn)稱專業(yè)課）三部分。[4]公共課程主要在低年級(jí)展開(kāi)，包括文化課程類、工具課程類及能力培養(yǎng)課程類。公共課程是從學(xué)生可持續(xù)性發(fā)展的角度考慮，針對(duì)該類專業(yè)大學(xué)生必備的知識(shí)和基礎(chǔ)，全面培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)，使學(xué)生獲得較寬泛的公共基礎(chǔ)學(xué)科的理論知識(shí)，從而為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)及工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。技術(shù)基礎(chǔ)課程涵蓋非常廣，主要包括人才培養(yǎng)要求中提到的電路理論、電工理論、電磁場(chǎng)、電子技術(shù)、機(jī)械基礎(chǔ)理論、計(jì)算機(jī)軟硬件原理及對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)等課程，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域必需的技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)。專業(yè)課程根據(jù)電氣信息類下屬各專業(yè)特點(diǎn)選擇相應(yīng)的專業(yè)必修課、專業(yè)方向核心課以及專業(yè)拓展課，使學(xué)生掌握本專業(yè)方向的專業(yè)知識(shí)和技能，訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)踐和創(chuàng)新能力，接觸相應(yīng)學(xué)科的學(xué)術(shù)前沿。綜上所述，從課程體系來(lái)看，各個(gè)高校電氣信息類專業(yè)課程設(shè)置都是嚴(yán)格遵循該類專業(yè)的專業(yè)定位、學(xué)科內(nèi)涵、人才培養(yǎng)目標(biāo)和要求而設(shè)置的，為學(xué)生提供了豐富的自然科學(xué)和專業(yè)技術(shù)知識(shí)，同時(shí)也在一定程度上提高了學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。然而，這種“始終以教師為中心”的統(tǒng)一的教學(xué)培養(yǎng)模式也不利于學(xué)生自主解決與課程對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，不利于學(xué)生系統(tǒng)理解和掌握電氣信息類專業(yè)的各種相關(guān)技術(shù)，同時(shí)在一定程度上也影響了學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的鍛煉效果。

因此，為了促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須在當(dāng)前“以教師為中心”的培養(yǎng)模式中增加“以學(xué)生為中心”的培養(yǎng)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)他們的探索和研究精神，讓學(xué)生在逐步深入的學(xué)習(xí)過(guò)程中構(gòu)建自己的本專業(yè)知識(shí)框架體系。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，達(dá)到電氣信息類大學(xué)生人才培養(yǎng)的目標(biāo)和要求，應(yīng)讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇喜歡的課題，真正參與到一些沒(méi)有借鑒的實(shí)際開(kāi)發(fā)類項(xiàng)目中，與教師或?qū)W生共同討論、設(shè)計(jì)并實(shí)施項(xiàng)目方案，了解電氣信息類項(xiàng)目的整體實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及可能出現(xiàn)的問(wèn)題。如在新加坡國(guó)立大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，學(xué)校教師在學(xué)校主頁(yè)上本科學(xué)生招聘信息（包括：項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和要求、具體負(fù)責(zé)任務(wù)、對(duì)所招收學(xué)生的要求、聯(lián)系方式等等）；學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)站在線查找學(xué)校教師的招聘信息，針對(duì)自己感興趣的項(xiàng)目可以聯(lián)系相應(yīng)教師，申請(qǐng)相關(guān)職位；教師收到學(xué)生申請(qǐng)要求后，組織面試；學(xué)生面試通過(guò)后正式加入該教師項(xiàng)目組，與團(tuán)隊(duì)協(xié)作共同完成項(xiàng)目任務(wù)。在國(guó)內(nèi)高校，近年大量出現(xiàn)“大學(xué)生暑期企業(yè)實(shí)習(xí)計(jì)劃”，即各企業(yè)在相關(guān)網(wǎng)頁(yè)上暑期實(shí)習(xí)職位，相關(guān)專業(yè)大學(xué)生遞交個(gè)人簡(jiǎn)歷，申請(qǐng)企業(yè)提供的實(shí)習(xí)職位；企業(yè)組織相關(guān)人員進(jìn)行簡(jiǎn)歷篩選、筆試以及幾輪面試，通過(guò)的學(xué)生進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)。這種“大學(xué)生暑期企業(yè)實(shí)習(xí)計(jì)劃”不僅讓大學(xué)生了解和掌握了就業(yè)的相關(guān)知識(shí)、技能，鍛煉和培養(yǎng)了大學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐以及進(jìn)入社會(huì)的適應(yīng)能力。同時(shí)，對(duì)于能夠進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)的學(xué)生，還能鍛煉其創(chuàng)新思維、靈活應(yīng)變的能力、持續(xù)學(xué)習(xí)和掌握新知識(shí)的能力、不斷適應(yīng)新環(huán)境的能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神等等。由此可見(jiàn)，學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新等能力的提升需要實(shí)際的項(xiàng)目或任務(wù)支撐。為了更好地鍛煉和培養(yǎng)電氣信息類專業(yè)大學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力，可以借鑒上述國(guó)外高校的人才培養(yǎng)方式以及“大學(xué)生暑期企業(yè)實(shí)習(xí)計(jì)劃”，在本科生培養(yǎng)階段可以引入“項(xiàng)目實(shí)習(xí)制”，引導(dǎo)學(xué)生盡早、更頻繁地接觸實(shí)際項(xiàng)目工作，感受專業(yè)氛圍。另外，目前國(guó)內(nèi)高校中一些青年教師指導(dǎo)的學(xué)生比較少。一方面，沒(méi)有指導(dǎo)的研究生或者研究生數(shù)目比較少；另一方面，本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)有時(shí)間限制（與項(xiàng)目進(jìn)展不同步，缺乏延續(xù)性），因此導(dǎo)致教師有實(shí)際的科研項(xiàng)目但是缺乏足夠的人力資源去實(shí)現(xiàn)。“項(xiàng)目實(shí)習(xí)制”不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，同時(shí)也能解決青年教師項(xiàng)目人員缺少的現(xiàn)狀，對(duì)于高校來(lái)說(shuō)是一個(gè)雙贏策略。

本文介紹的“項(xiàng)目實(shí)習(xí)制”具體如下：1.實(shí)施方法高校教師根據(jù)自身需求（如國(guó)家自然科學(xué)基金研發(fā)項(xiàng)目、企業(yè)橫向項(xiàng)目等），通過(guò)各種渠道（如校內(nèi)網(wǎng)站等）項(xiàng)目實(shí)習(xí)職位需求，相關(guān)專業(yè)的各年級(jí)大學(xué)生可以應(yīng)聘感興趣的職位，教師經(jīng)過(guò)考核后聘用適合的學(xué)生。聘用后的學(xué)生要按項(xiàng)目進(jìn)度完成教師交代的各項(xiàng)任務(wù)，出現(xiàn)問(wèn)題可以查閱資料、與課題組其他組員以及教師商討。以“水壓試驗(yàn)機(jī)故障診斷”項(xiàng)目為例，學(xué)生首先需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研，了解水壓試驗(yàn)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行原理和流程，學(xué)習(xí)PLC（可編程邏輯控制器）、WinCC等軟件編程方法，同時(shí)針對(duì)該設(shè)備的故障診斷問(wèn)題提出可行的解決方法。此外，還要考慮方法的時(shí)效特性。2.管理方法高校制定有關(guān)使“項(xiàng)目實(shí)習(xí)制”進(jìn)入正規(guī)化渠道。學(xué)校制定學(xué)生實(shí)習(xí)津貼標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)學(xué)生的考核成績(jī)劃分為五檔：A檔（考核成績(jī)90分），B檔（80分，考核成績(jī)<90分），C檔（70分，考核成績(jī)<80分），D檔（60分，考核成績(jī)<70分），E檔（考核成績(jī)<60分）。根據(jù)學(xué)校規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)以及學(xué)生參與實(shí)習(xí)的時(shí)間，教師從項(xiàng)目人力資源經(jīng)費(fèi)中支出學(xué)生的津貼。3.實(shí)施過(guò)程和效果在項(xiàng)目實(shí)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生會(huì)遇到各種實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)自身所學(xué)理論知識(shí)、查閱相關(guān)資料、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與高年級(jí)學(xué)生以及教師交流積極主動(dòng)解決實(shí)際項(xiàng)目中出現(xiàn)的問(wèn)題?！绊?xiàng)目實(shí)習(xí)制”不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)方面解決實(shí)際問(wèn)題的專業(yè)能力，而且對(duì)于學(xué)生個(gè)人綜合素質(zhì)（包括：創(chuàng)新思維、靈活應(yīng)變的能力、持續(xù)學(xué)習(xí)和掌握新知識(shí)的能力、不斷適應(yīng)新環(huán)境的能力、良好的溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作精神等）的培養(yǎng)也非常有益。相比而言，“項(xiàng)目實(shí)習(xí)制”比“大學(xué)生暑期實(shí)際計(jì)劃”更加靈活，便于學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，促進(jìn)對(duì)書(shū)本知識(shí)的理解和運(yùn)用。綜上所述，通過(guò)這種“項(xiàng)目實(shí)習(xí)制”人才培養(yǎng)方式，本科生可以跟隨教師進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，并且可以充分利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備以及博士、碩士資源，把課堂“填鴨式”教學(xué)擴(kuò)展為現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，為本科生今后的工程實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，大學(xué)生可以在本科階段接觸多個(gè)研究方向，有利于學(xué)生對(duì)本專業(yè)主要的研究方向有一個(gè)較清晰的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而明確自身愛(ài)好所在，為學(xué)生繼續(xù)求學(xué)或就業(yè)指明方向。

四、結(jié)束語(yǔ)

篇10

作者簡(jiǎn)介:（1978-），男，安徽滁州人，講師，碩士，主要研究方向：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能計(jì)算； 崔遜學(xué)（1969-），男，安徽桐城人，副教授，博士，主要研究方向：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化； 陳桂林（1965-），男，安徽天長(zhǎng)人，教授，主要研究方向：虛擬化與普適計(jì)算、分布式計(jì)算。

文章編號(hào):1001-9081（2011）07-1924-04doi:10.3724/SP.J.1087.2011.01924

（1.滁州學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，安徽 滁州 239012； 2.炮兵學(xué)院 二系，合肥 230031）

（）

摘 要:大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)路由算法耗能?chē)?yán)重，不利于網(wǎng)絡(luò)生命期最大化。在抽象出傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)路由模型的基礎(chǔ)上，將移動(dòng)路由歸結(jié)為一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題。為了優(yōu)化移動(dòng)路由，結(jié)合混沌搜索的全局空間能力和模擬退火算法的快速尋優(yōu)能力，設(shè)計(jì)了一種具有記憶功能和多種鄰域搜索方法的混沌模擬退火算法。理論分析和模擬實(shí)驗(yàn)表明，隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大，算法在優(yōu)化結(jié)果、收斂速度及時(shí)間效率方面均優(yōu)于遺傳算法和粒子群算法，明顯延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生命期。

關(guān)鍵詞:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；路由優(yōu)化算法；移動(dòng)；模擬退火；混沌；數(shù)據(jù)融合

中圖分類號(hào):TP393.07文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

Mobile Agent-based routing optimization algorithm in

large-scale wireless sensor networks

ZHOU Qiang1, CUI Xun-xue2, CHEN Gui-lin1

（1.Department of Computer Science and Technology, Chuzhou University, Chuzhou Anhui 239012, China;

2.The Second Department, Artillery Academy of PLA, Hefei Anhui 230031, China）

Abstract: The common routing algorithms tremendously dissipate energy in large-scale wireless sensor networks, which goes against the maximization of the network lifetime. A routing model about mobile Agent in sensor networks was drawn out, and then an optimization problem of mobile Agent static route was derived. A chaotic simulated annealing with memory ability and various neighborhood search methods were proposed to optimize the route of mobile Agent in large-scale sensor network. The theoretical analysis and experimental results show that the proposed algorithm is superior to other intelligent algorithms in terms of the solutions, the convergence speed, and the computation time. It proves that the proposed approach has obviously prolonged the network lifetime.

Key words: Wireless Sensor Network （WSN）; routing optimization algorithm; mobile Agent; simulated annealing; chaos; data fusion

0 引言

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network, WSN）是連接數(shù)字世界與物理世界的橋梁，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的信息獲取和處理。數(shù)字物理系統(tǒng)又稱物聯(lián)網(wǎng)，是數(shù)字世界與物理世界交互的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)采集信息的終端工具，體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)人和物之間相融互動(dòng)的精髓［1］。

傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量隨機(jī)分布在某一地理區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)通常使用電池供電。節(jié)點(diǎn)測(cè)量的數(shù)據(jù)可看做有一定結(jié)構(gòu)的分布式數(shù)據(jù)源，這些數(shù)據(jù)源通過(guò)通信接口以無(wú)線多跳的方式傳送到sink節(jié)點(diǎn)。目前硬件技術(shù)的局限使得傳感器的通信帶寬有限，電池能量不足，失效率較高。因此，通常需要部署上千個(gè)傳感器來(lái)組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，意圖通過(guò)冗余來(lái)克服傳感器硬件上的局限，然而，有限的能量和通信帶寬難以傳輸大量的傳感數(shù)據(jù)，如何有效地融合傳感數(shù)據(jù)以減少網(wǎng)絡(luò)通信量一直是傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的重要課題［2］。

在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，使用數(shù)據(jù)融合技術(shù)能夠合并多個(gè)數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，去除冗余信息，減少網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量，從而達(dá)到節(jié)省傳感器節(jié)點(diǎn)能量、延長(zhǎng)WSN生命期的目的。文獻(xiàn)［3］提出的低功耗自適應(yīng)分簇（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH）分簇路由策略讓簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)發(fā)送至簇頭，然后由簇頭對(duì)匯總的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，再通過(guò)多跳方式發(fā)送給sink節(jié)點(diǎn)以節(jié)省能量；文獻(xiàn)［4-5］采用分布式的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感數(shù)據(jù)按一定的路由協(xié)議直接發(fā)送到sink節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，得到較為可靠的綜合信息。這些方法雖然節(jié)省了一定的系統(tǒng)能耗，但仍然存在網(wǎng)絡(luò)延遲、能量消耗大、帶來(lái)安全隱患和自適應(yīng)能力較差等問(wèn)題，特別是當(dāng)WSN的規(guī)模非常大時(shí)，節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能達(dá)到成千上萬(wàn)個(gè)，例如森林監(jiān)測(cè)［6-7］、活火山活動(dòng)情況的監(jiān)控等。即使中間節(jié)點(diǎn)采用了數(shù)據(jù)融合技術(shù)，但末端的傳感器節(jié)點(diǎn)仍會(huì)向網(wǎng)絡(luò)中傳遞大量的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，極度消耗無(wú)人職守區(qū)域?qū)氋F的網(wǎng)絡(luò)資源。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出一種基于移動(dòng)的路由優(yōu)化算法，使用一種具有記憶功能和多種鄰域搜索方法的混沌模擬退火算法（Chaotic Simulated Annealing, CSA）優(yōu)化大規(guī)模WSN移動(dòng)的路由，和其他優(yōu)化算法相比，該算法具有較好的優(yōu)化結(jié)果和收斂速度，較少的運(yùn)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了減少網(wǎng)絡(luò)耗能和延時(shí)，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的。