導(dǎo)語：如何才能寫好一篇生物信息學(xué)基本概念，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。

篇1

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；課堂研討；案例分析

作者簡介：劉偉（1979-），女，遼寧鐵嶺人，國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，講師；張紀(jì)陽（1979-），男，湖南泌陽人，國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，講師。（湖南?長沙?410073）

中圖分類號：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）23-0060-02

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，生物技術(shù)飛速發(fā)展，生物學(xué)數(shù)據(jù)大量積累。而生物信息學(xué)正是在這種大背景下蓬勃興起的交叉型學(xué)科，旨在用信息學(xué)方法解決生物學(xué)問題。為了培養(yǎng)復(fù)合型人才，大力發(fā)展交叉學(xué)科，國防科技大學(xué)（以下簡稱“我?！保┙陙砻嫦蛉＠砉た蒲芯可_設(shè)了“生物信息學(xué)”選修課程。

“生物信息學(xué)”作為新興的交叉學(xué)科，具有融合性、發(fā)展性和開放性的特點(diǎn)。[1]融合性是指生物信息學(xué)涉及的生物、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科的交叉與融合。從20世紀(jì)90年代到現(xiàn)在，該學(xué)科發(fā)展非常迅速，研究熱點(diǎn)發(fā)生了數(shù)次改變。開放性是指該學(xué)科存在大量有待探索和研究的新問題。這些特點(diǎn)一方面為課堂教學(xué)提供了大量的主題和素材，一方面也對授課方式提出了較高的要求。經(jīng)過認(rèn)真分析，選定研討式教學(xué)作為該課程的主要授課方式。研討式教學(xué)即研究討論式教學(xué)，是將研究與討論貫穿于教學(xué)的全過程。[2]在教師的具體指導(dǎo)下，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，通過自我學(xué)習(xí)、自我教育、自我提高來獲取知識和強(qiáng)化能力培養(yǎng)。[3]通過確立教學(xué)目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)和組織教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)踐中貫徹研討式教學(xué)理念和方法，在生物信息學(xué)課程中對研討式教學(xué)模式進(jìn)行了理論探索和實(shí)踐創(chuàng)新。

一、教學(xué)目標(biāo)的確立

合理的課程目標(biāo)與定位是決定課程建設(shè)成敗和教學(xué)效果的基礎(chǔ)，其主要依據(jù)是人才培養(yǎng)需求和授課對象的實(shí)際情況。首先，教學(xué)對象是研究生，已具備一定的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維的能力。教師不僅要傳授知識，而且要講解基本的研究方法，讓學(xué)生具備獨(dú)立思考問題、分析問題和解決問題的能力。其次，作為軍校學(xué)生，以后從事的工作可能涉及很多學(xué)科方向，展現(xiàn)如何針對一門新的學(xué)科方向進(jìn)行研究的整體思路顯得很有意義。最后，考慮到學(xué)生不同的知識背景，對于各部分內(nèi)容的理解程度不同，必須兼顧不同的專業(yè)方向，讓每個(gè)學(xué)生都能有所收獲。因此，確立教學(xué)目標(biāo)為：介紹生物信息學(xué)的基本概念和方法，通過案例分析展現(xiàn)科學(xué)研究的基本方法和實(shí)踐過程。

二、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和組織

1.教學(xué)內(nèi)容的總體設(shè)計(jì)

確定了教學(xué)目標(biāo)之后，需要對課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。參考國內(nèi)外多所高校的相關(guān)課程設(shè)置，如北京大學(xué)的“生物信息學(xué)導(dǎo)論”、中科大的“生物信息學(xué)”、中科院的“生物信息學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)”和MIT的“Bioinformatics and Proteomics”等，發(fā)現(xiàn)這些課程主要是針對生物專業(yè)的學(xué)生開設(shè)，側(cè)重于方法學(xué)介紹。而我校學(xué)生大部分是工科背景，對于統(tǒng)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法有一定基礎(chǔ)，重點(diǎn)是了解相關(guān)的生物學(xué)問題，并應(yīng)用已有的工科知識去分析和解決這些問題。同時(shí)，隨著生物信息學(xué)的快速發(fā)展，研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，有必要展現(xiàn)該學(xué)科的最新進(jìn)展。

因此，課程內(nèi)容總體設(shè)計(jì)上以生物學(xué)問題為主線，結(jié)合最新的研究成果，對各種計(jì)算方法的應(yīng)用過程進(jìn)行深入和細(xì)致的講解。在介紹生物信息學(xué)的研究現(xiàn)狀和生物學(xué)基礎(chǔ)知識之后，分多個(gè)專題詳述生物信息學(xué)最新的研究進(jìn)展，各專題在內(nèi)容上相互銜接，由淺入深，以便學(xué)生理解和接受。以問題為導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)對于啟發(fā)學(xué)生思考，積極參與課堂研討具有重要作用。

進(jìn)一步，為了突出部分重點(diǎn)專題及其分析方法，采用案例分析課的形式，針對一些重要問題進(jìn)行深入探討。鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識，結(jié)合自身的專業(yè)背景，通過積極地思考和討論提出相應(yīng)的解決方案。案例選擇為教師有一定研究基礎(chǔ)的開放性問題，一方面介紹已有的研究成果，一方面結(jié)合教師的研究體會(huì)，通過積極討論拓展新的研究思路。案例分析課有助于學(xué)生更多地參與課堂研討，對于知識的綜合應(yīng)用和科學(xué)研究過程產(chǎn)生切身體會(huì)。

2.教學(xué)內(nèi)容的組織

研討式教學(xué)的關(guān)鍵是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，鼓勵(lì)學(xué)生踴躍地參與課堂討論，提出自己的觀點(diǎn)。通過集中備課，學(xué)習(xí)和吸取老教師的成功經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的基本要素，對授課內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真的組織和編排。

（1）重點(diǎn)突出，詳略得當(dāng)。由于生物信息學(xué)涵蓋內(nèi)容非常豐富，有必要對課程內(nèi)容進(jìn)行取舍，在保證知識面的基礎(chǔ)上，突出授課的重點(diǎn)。減少或刪除重要性較低的部分，采用圖片和動(dòng)畫等形式對重要的知識點(diǎn)加以強(qiáng)調(diào)，以深化學(xué)生的理解。只有學(xué)生對重點(diǎn)內(nèi)容理解透徹，才能激發(fā)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣，積極參與課堂研討，碰撞出智慧的火花。

（2）新穎有趣，實(shí)例豐富。在課程內(nèi)容上應(yīng)充分體現(xiàn)知識性和趣味性，以豐富的實(shí)例展現(xiàn)生物信息學(xué)中基本的概念和方法。學(xué)生往往關(guān)注與日常生活休戚相關(guān)的內(nèi)容，期望能用所學(xué)知識解釋常見現(xiàn)象，因此實(shí)例選擇應(yīng)貼近生活體驗(yàn)。課件中準(zhǔn)備了大量的實(shí)例，例如，在講完構(gòu)建進(jìn)化樹之后，舉例說明為什么人類的祖先是從非洲走出來的；在生物代謝一章，通過賣火柴的小女孩的故事闡釋生物代謝過程的高效性；在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)部分，討論為什么濕著頭發(fā)睡覺，頭發(fā)容易變翹。通過實(shí)例分析，增加學(xué)生對于所學(xué)知識的理解和參與課堂研討的積極性。

篇2

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 交叉學(xué)科 學(xué)生培養(yǎng)

一、生物信息學(xué)的產(chǎn)生

生物學(xué)是一門古老的學(xué)科，在人類歷史發(fā)展的長河中，人類從未停止過對生命奧秘的探索。人們逐漸認(rèn)識到，雖然生物種類多種多樣，但是它們的最基本分子卻是相同的。DNA、RNA和蛋白質(zhì)等分子構(gòu)成了生命的基本單位，再由細(xì)胞到組織、器官，最后器官系統(tǒng)組成完整的生物體。

傳統(tǒng)的生物學(xué)研究中，由于受到技術(shù)水平的限制，生物學(xué)家多采用低通量的生物實(shí)驗(yàn)方法，其研究對象通常是一個(gè)基因或者幾個(gè)基因組成的通路。在這種情況下，實(shí)驗(yàn)后的簡單觀察就可以滿足研究需要。隨著生物研究的不斷深入，積累了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，人們不禁想到，如何把不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果整合起來？另一方面，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，大量新興技術(shù)出現(xiàn)，產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)。例如90年代興起的基因芯片技術(shù)，單張芯片就可以測定成千上萬個(gè)基因在某一狀態(tài)下的表達(dá)情況。1990年啟動(dòng)的人類基因組計(jì)劃更為生命科學(xué)的研究提供了海量的序列數(shù)據(jù)。面對如此多的數(shù)據(jù)，以前依靠生物實(shí)驗(yàn)研究單個(gè)或幾個(gè)基因的方法很難再適用，生命科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)等若干學(xué)科的交叉學(xué)科――生物信息學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。生物信息學(xué)以計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)、模式識別等方法為手段，以生物數(shù)據(jù)為研究對象，通過對大量生物數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、處理和分析，提取其中有意義的生物知識[1]，從而最終揭示蘊(yùn)藏在核酸序列和蛋白質(zhì)序列中的信息，對了解生命活動(dòng)的基本規(guī)律出貢獻(xiàn)。

二、生物信息學(xué)在生命科學(xué)研究中的作用

作為一門新興的學(xué)科，大家對生物信息的作用并不十分明確。很多人認(rèn)為生物信息學(xué)只是為實(shí)驗(yàn)科學(xué)服務(wù)。從廣義上講，這種說法也不無道理，但是生物信息學(xué)并不是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的附屬品，與生物實(shí)驗(yàn)一樣，它也是解決生物問題的一種手段。為了解決生物問題，生物學(xué)家依靠的是實(shí)驗(yàn)臺(tái)，生物信息學(xué)家依靠的是計(jì)算機(jī)。

在生命科學(xué)的發(fā)展過程中，以分子生物學(xué)的產(chǎn)生為界，可以分為傳統(tǒng)生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)。傳統(tǒng)生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)取得的成就為生命科學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)以來，人們一度認(rèn)為只要把各種生物基因組的全部堿基排列順序測定清楚，生命的遺傳奧秘就會(huì)顯露無余，但是真實(shí)的情況遠(yuǎn)不像想象的那樣簡單。人類的個(gè)體發(fā)育開始于一個(gè)單細(xì)胞受精卵，受精卵經(jīng)過一系列的細(xì)胞分裂和分化，產(chǎn)生具有不同形態(tài)和功能的細(xì)胞，不同細(xì)胞之間相互作用構(gòu)成各種組織和器官。雖然人類基因組中有兩萬多個(gè)基因，但是在單個(gè)細(xì)胞當(dāng)中，同時(shí)起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定階段起作用，有些基因只在特定組織起作用。只關(guān)心某個(gè)基因或蛋白的功能是不夠的，因?yàn)樵诓煌瑫r(shí)空條件下，同一個(gè)基因或蛋白的功能可能不同。生物是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其表型和功能不僅體現(xiàn)于基因數(shù)量和序列的不同，更體現(xiàn)在基因、蛋白以及其他生物分子之間的相互作用之中。因此，把研究對象當(dāng)成一個(gè)整體，系統(tǒng)地分析內(nèi)部的相互關(guān)系尤其重要。但是無論是傳統(tǒng)生物學(xué)還是現(xiàn)代生物學(xué)，都是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，生物學(xué)的發(fā)展中缺乏一種系統(tǒng)思想。生物信息學(xué)可以從大量生物數(shù)據(jù)中提取有意義的生物知識，通過對已有數(shù)據(jù)的總結(jié)，進(jìn)一步推測生物體的某些性質(zhì)和變化趨勢，生物信息學(xué)為大量生物數(shù)據(jù)的整合提供了可能，與生物實(shí)驗(yàn)一樣，是生物研究中的一種重要途徑。

三、生物信息學(xué)學(xué)生的培養(yǎng)

生物信息學(xué)是一門交叉學(xué)科，要求學(xué)生具有較好的分子生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)素養(yǎng)，目前國內(nèi)只有少數(shù)幾個(gè)學(xué)校設(shè)立了生物信息學(xué)本科專業(yè)，大部分的學(xué)生都是進(jìn)入研究生階段才開始生物信息學(xué)的培養(yǎng)。在進(jìn)入生物信息學(xué)專業(yè)前，本科階段可能接受過計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息學(xué)、生物學(xué)等某一方面的教育，但要進(jìn)行生物信息學(xué)的研究，大多需要補(bǔ)充其他方面的知識。

生物信息學(xué)研究可以分為兩類：第一，在深刻理解生物問題的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算技術(shù)解決生物問題，第二，為生物學(xué)家提供性能更好的方法（算法）。理工科背景學(xué)生的生物知識較少，但是對于各種計(jì)算方法的原理和使用非常熟悉，對于這類學(xué)生的培養(yǎng)，第二類問題比較適合他們?nèi)腴T。在生物信息領(lǐng)域，有很多經(jīng)典的分類問題。這些問題已經(jīng)明確了分類目標(biāo)，并且大都有通用的數(shù)據(jù)集。但是這類工作也受到了生物學(xué)家的質(zhì)疑，因?yàn)榇蟛糠止ぷ鞫际前岩延械慕?jīng)典算法用在生物數(shù)據(jù)上，由于對生物問題不夠了解，最后成為只有做生物信息的人才看的方法。這也在一定程度上導(dǎo)致了部分生物學(xué)家對生物信息存在偏見，認(rèn)為生物信息就是提出新算法，做一些數(shù)據(jù)庫。要想真正讓生物學(xué)家認(rèn)識到生物信息學(xué)的重要性，就要以解決生物問題為根本出發(fā)點(diǎn)，即使是做預(yù)測方法，也要建立在解決生物問題的基礎(chǔ)上。做出更好預(yù)測方法的關(guān)鍵是深入理解生物問題并抓住關(guān)鍵特征。舉個(gè)例子，要把男生和女生分開，我們可以根據(jù)很多特征，比如身高、體重、頭發(fā)長短，雖然大多數(shù)情況下來說，男生比女生高、比女生重、比女生頭發(fā)短。但是只基于這些特征還是會(huì)造成很多的分類錯(cuò)誤，因?yàn)檫@些特征不是男生女生差別的最根本因素。如果我們是根據(jù)性染色體來分，那正確率的提高就非常顯著了。在預(yù)測問題中，利用五花八門的方法并不是關(guān)鍵，如何能夠?qū)ι飭栴}深入了解并找到關(guān)鍵特征，才是最主要的。

作為一門新興的學(xué)科，大家對生物信息的了解還很少，很多人對它的定位也不同。但既然是生物信息，就是先生物后信息，可見生物的重要性。所以，在生物信息的研究過程中，對生物問題只限于表面地理解，勢必不能做出好的工作。只有對生物問題有了深入了解，才能發(fā)現(xiàn)其中的問題。能夠找到值得做的問題，可以說工作已經(jīng)成功了一大半。當(dāng)然，解決問題過程中也會(huì)有很多困難，比如發(fā)現(xiàn)了值得研究的課題，但在解決的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)某些數(shù)據(jù)無法獲得，或者某些技術(shù)超出了自己的能力范圍。在這種情況下，可以首先想想有沒有其它變通的辦法可以解決問題，如果經(jīng)過慎重的考慮都無法找到，就要果斷的放棄。這里要強(qiáng)調(diào)一定要慎重考慮，不能遇到一點(diǎn)困難就放棄。

相比理工科背景的學(xué)生，生物背景的學(xué)生有著扎實(shí)的生物學(xué)知識基礎(chǔ)。但是如果是從本科階段直接進(jìn)入生物信息學(xué)，由于還沒有進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)操作，他們對生物問題的理解也很難非常深入。不管是理工科背景還是生物背景的學(xué)生，豐富的生物學(xué)知識都是進(jìn)行好的生物信息學(xué)研究的前提。在培養(yǎng)學(xué)生時(shí)不可忽視對其基礎(chǔ)生物學(xué)知識的傳授和教育，并適當(dāng)引導(dǎo)其對生物學(xué)問題的思考。生物學(xué)問題可以很大也可以很小。大的生物學(xué)問題任何一個(gè)懂得基礎(chǔ)生物學(xué)知識的人都可以提出，但也是最難解決的，比如到底是什么改變使細(xì)胞惡變，自身免疫病是如何形成的，心血管病糖尿病等復(fù)雜疾病是如何發(fā)生的，為何有人容易生某種病而其他人不易感。小的生物學(xué)問題就是各自領(lǐng)域的具體研究課題，比如表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域的DNA去甲基化酶是否存在，基因表達(dá)調(diào)控領(lǐng)域的轉(zhuǎn)錄起始頻率是如何決定的，RNA領(lǐng)域的大量非編碼RNA的作用，蛋白修飾領(lǐng)域新發(fā)現(xiàn)的修飾如何調(diào)控蛋白的功能等等。在腦中提出并試圖思考一系列大大小小的生物學(xué)問題是對學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的第一步。這些問題的產(chǎn)生的前提是對生物學(xué)知識的熟悉掌握。然而在對學(xué)生培養(yǎng)的過程中沒必要也不可能告訴他們所有的知識，生物學(xué)知識教育的原則是為他們打開門，當(dāng)他們思考問題的時(shí)候知道去哪里找到相關(guān)的知識。

另一方面，只有生物學(xué)基礎(chǔ)知識和問題是不夠的。很多問題在生物信息學(xué)產(chǎn)生之前就存在了，傳統(tǒng)的方法無法帶給人們問題的答案。人們一直期待新的方法去理解和解決這些問題。生物信息學(xué)的產(chǎn)生無疑提供給人們另一種思考生物問題的方式，為一些經(jīng)典問題的解決提供了可能。例如最近的大規(guī)模的腫瘤基因組測序和分析使我們發(fā)現(xiàn)了很多新的腫瘤相關(guān)基因[2]。對于生物背景的學(xué)生，在教學(xué)中要把這樣的例子介紹給學(xué)生，生物背景的學(xué)生在理解信息學(xué)理論方面會(huì)存在困難。最初很難要求他們理解所有具體過程。但是至少要讓他們知道這些方法的基本原理，還有在什么情況下使用。這樣在以后的研究中遇到類似問題才能想到應(yīng)該選擇什么樣的信息學(xué)工具去解決，在具體應(yīng)用過程中加深對整個(gè)過程的理解。生物背景的學(xué)生如果想成為生物信息學(xué)專家，只會(huì)應(yīng)用是不夠的，補(bǔ)充一些計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)、信息方面的基礎(chǔ)知識是必不可少的。

生物信息學(xué)是一門仍處在快速發(fā)展之中的學(xué)科。還沒有一本教材能夠滿足生物信息學(xué)教學(xué)的需要，生物信息學(xué)立足于分子生物學(xué)、模式識別、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科，所以學(xué)生要先對這些學(xué)科的基本概念和系統(tǒng)有一個(gè)較為全面和直觀的認(rèn)識，為日后的科研打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，培養(yǎng)過程中要包括大量的實(shí)例介紹，對一些重要的應(yīng)用還加以詳細(xì)解剖，使得同學(xué)們不再僅掌握理論，而是能夠?qū)W會(huì)如何在實(shí)際工作中靈活應(yīng)用這些理論。在此基礎(chǔ)之上，向同學(xué)們推薦一些最新的論文、期刊、參考讀物和相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告，讓同學(xué)們能夠切身感受到學(xué)科發(fā)展的前沿，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。21世紀(jì)是生命科學(xué)的時(shí)代，也是信息科學(xué)的時(shí)代。生物信息學(xué)在這樣的歷史條件下產(chǎn)生并壯大，它作為多個(gè)領(lǐng)域的交叉新興學(xué)科，對生命科學(xué)研究有著巨大的推動(dòng)力。生物信息學(xué)是一門應(yīng)用性非常強(qiáng)的學(xué)科，也是一門非?；钴S的前沿學(xué)科，良好的教學(xué)效果必須以先進(jìn)的內(nèi)容體系為基礎(chǔ)，我們應(yīng)時(shí)刻注意以科研促進(jìn)教學(xué)，教學(xué)科研相長，使教學(xué)研究達(dá)到更高的水平。

[參考文獻(xiàn)]

[1]蔣彥等.基礎(chǔ)生物信息學(xué)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2003

篇3

《離散數(shù)學(xué)》是以一切離散量為研究對象的一門學(xué)科，包括數(shù)理邏輯、關(guān)系代數(shù)、罔論、集合論等多方面內(nèi)容。這門學(xué)科在計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和研究中起著重大的作用，比如在編譯原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)課中都大量涉及了離散數(shù)學(xué)中各個(gè)分支的基本概念、基本理論和基本方法。所以它還有一個(gè)專業(yè)的名字――組合數(shù)學(xué)。離散數(shù)學(xué)是掌握和研究計(jì)算機(jī)學(xué)科的必要理論基礎(chǔ)。

有時(shí)人們也把離散數(shù)學(xué)和圖論加在一起算成是離散數(shù)學(xué)。離散數(shù)學(xué)是計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后迅速發(fā)展起來的一門數(shù)學(xué)分支。計(jì)算機(jī)科學(xué)就是算法的科學(xué)，而計(jì)算機(jī)所處理的對象是離散的數(shù)據(jù)，所以離散對象的處理就成了計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心，而研究離散對象的科學(xué)恰恰就是離散數(shù)學(xué)。離散數(shù)學(xué)的發(fā)展改變了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)中分析和代數(shù)占統(tǒng)治地位的局面?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)可以分為兩大類：一類是研究連續(xù)對象的，如分析、方程等，另一類就是研究離散對象的離散數(shù)學(xué)。離散數(shù)學(xué)不僅在基礎(chǔ)數(shù)學(xué)研究中具有極其重要的地位，在其它的學(xué)科中也有重要的應(yīng)用，如計(jì)算機(jī)科學(xué)、編碼和密碼學(xué)、物理、化學(xué)、生物等學(xué)科中均有重要應(yīng)用。微積分和近代數(shù)學(xué)的發(fā)展為近代的工業(yè)革命奠定了基礎(chǔ)。而離散數(shù)學(xué)的發(fā)展則奠定了本世紀(jì)的計(jì)算機(jī)革命的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)之所以被稱為電腦，就是因?yàn)橛?jì)算機(jī)被人編寫了程序，而程序就是算法，在絕大多數(shù)情況下，計(jì)算機(jī)的算法是針對離散的對象，而不是在作數(shù)值計(jì)算。正是因?yàn)橛辛穗x散算法才使人感到計(jì)算機(jī)好像是有思維的。

離散數(shù)學(xué)不僅在軟件技術(shù)中有重要的應(yīng)用價(jià)值，在企業(yè)管理、交通規(guī)劃、戰(zhàn)爭指揮、金融分析等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。在美國有一家用離散數(shù)學(xué)命名的公司，他們用離散數(shù)學(xué)的方法來提高企業(yè)管理的效益，這家公司辦得非常成功。此外，試驗(yàn)設(shè)計(jì)也是具有很大應(yīng)用價(jià)值的學(xué)科，它的數(shù)學(xué)原理就是組合設(shè)計(jì)。用組合設(shè)計(jì)的方法解決工業(yè)界中的試驗(yàn)設(shè)計(jì)問題，在美國已有專門的公司開發(fā)這方面的軟件。最近，德國一位著名離散數(shù)學(xué)家利用離散數(shù)學(xué)方法研究藥物結(jié)構(gòu)，為制藥公司節(jié)省了大量的費(fèi)用，引起了制藥業(yè)的關(guān)注。

在1997年11月的南開大學(xué)離散數(shù)學(xué)研究中心成立大會(huì)上，吳文俊院士指出，每個(gè)時(shí)代都有它特殊的要求，使得數(shù)學(xué)出現(xiàn)一個(gè)新的面貌，產(chǎn)生一些新的數(shù)學(xué)分支，離散數(shù)學(xué)這個(gè)新的分支也是在時(shí)代的要求下產(chǎn)生的。最近，吳文俊院士又指出，信息技術(shù)很可能會(huì)給數(shù)學(xué)本身帶來一場根本性的變革，而離散數(shù)學(xué)則將顯示出它的重要作用。楊樂院士也指出離散數(shù)學(xué)無論在應(yīng)用上和理論上都具有越來越重要的位置，它今后的發(fā)展是很有生命力、很有前途的，中國應(yīng)該倡導(dǎo)這個(gè)方面的研究工作。萬哲先院士舉例說明了華羅庚、許寶祿、吳文俊等中國老一輩的數(shù)學(xué)家不僅重視離散數(shù)學(xué)，同時(shí)還對離散數(shù)學(xué)中的一些基本問題作了重大貢獻(xiàn)。迫于中國離散數(shù)學(xué)發(fā)展自身的需要，以及中國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，在中國發(fā)展離散數(shù)學(xué)已經(jīng)迫在眉睫，刻不容緩。

2.《離散數(shù)學(xué)》與計(jì)算機(jī)軟件

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的使用已經(jīng)影響到了人們的工作、生活、學(xué)習(xí)、社會(huì)活動(dòng)以及商業(yè)活動(dòng)，而計(jì)算機(jī)的應(yīng)用根本上是通過軟件來實(shí)現(xiàn)的。我在美國聽到過一種說法，將來一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力可以直接從軟件產(chǎn)業(yè)反映出來。我國在軟件上的落后，要說出根本的原因可能并不是很簡單的事，除了技術(shù)和科學(xué)上的原因外，可能還跟我們的文化、管理水平、教育水平、思想素質(zhì)等諸多因素有關(guān)。除去這些人文因素以外，一個(gè)最根本的原因就是我國的信息技術(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)十分薄弱，這個(gè)問題不解決，我們就難成為軟件強(qiáng)國。然而解決這一問題決不是這么簡單，信息技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)涉及了很深的數(shù)學(xué)知識，而數(shù)學(xué)本身也已經(jīng)發(fā)展到了很深、很廣的程度，并不是單憑幾個(gè)聰明的頭腦去想想就行了，更重要的是需要集體的合作和力量，就像軟件的開發(fā)需要多方面的人員的合作。美國的軟件之所以能領(lǐng)先，其關(guān)鍵就在于在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上他們有很強(qiáng)的實(shí)力，有很多杰出的人才。一般人可能會(huì)認(rèn)為數(shù)學(xué)是一門純粹的基礎(chǔ)科學(xué)，1+1的解決可能不會(huì)有任何實(shí)際的意義。如果真是這樣，一門純粹學(xué)科的發(fā)展落后幾年，甚至十年，關(guān)系也不大。然而中國的軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已向數(shù)學(xué)基礎(chǔ)提出了急切的需求：網(wǎng)絡(luò)算法和分析、信息壓縮、網(wǎng)絡(luò)安全、編碼技術(shù)、系統(tǒng)軟件、并行算法、數(shù)學(xué)機(jī)械化和計(jì)算機(jī)推理，等等。此外，與實(shí)際應(yīng)用有關(guān)的還有許多許多需要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的算法，如運(yùn)籌規(guī)劃、金融工程、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等。如果我們的軟件產(chǎn)業(yè)還是把眼光一直盯在應(yīng)用軟件和第二次開發(fā)，那么我們在應(yīng)用軟件這個(gè)領(lǐng)域也會(huì)讓國外的企業(yè)搶去很大的市場。如果我們現(xiàn)在在信息技術(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上大力支持和投入，那將是亡羊補(bǔ)牢，猶未為晚；只要我們能搶回信息技術(shù)的數(shù)學(xué)基地，那么我們還有可能在軟件產(chǎn)業(yè)的競爭中扭轉(zhuǎn)局面，甚至反敗為勝。吳文俊院士開創(chuàng)和領(lǐng)導(dǎo)的數(shù)學(xué)機(jī)械化研究，為中國在信息技術(shù)領(lǐng)域占領(lǐng)了一個(gè)重要的陣地，有了雄厚的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，自然就有了軟件開發(fā)的競爭力。這樣的陣地多幾個(gè)，我們的軟件產(chǎn)業(yè)就會(huì)產(chǎn)生新的局面。值得注意的是，印度有很好的統(tǒng)計(jì)和離散數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，這可能也是印度的軟件產(chǎn)業(yè)近幾年有很大發(fā)展的原因。

3.離散數(shù)學(xué)在國外的狀況

縱觀全世界軟件產(chǎn)業(yè)的情況，易見一個(gè)奇特的現(xiàn)象：美國處于絕對的壟斷地位。造成這種現(xiàn)象的一個(gè)根本的原因就是計(jì)算機(jī)科學(xué)在美國的飛速發(fā)展。當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)界的最權(quán)威人士很多都是研究離散數(shù)學(xué)出身的，美國最重要的計(jì)算機(jī)科學(xué)系（MIT，Princeton，Stanford，Harvard，Yale，...）都有第一流的離散數(shù)學(xué)家。計(jì)算機(jī)科學(xué)通過對軟件產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)，帶來了巨大的效益，這已是不爭之事實(shí)。離散數(shù)學(xué)在國外早已成為十分重要的學(xué)科，甚至可以說是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)。一些大公司，如IBM、AT&T都有全世界最強(qiáng)的組合研究中心。Microsoft的Bill Gates近來也在提倡和支持計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)研究。例如，Bell實(shí)驗(yàn)室的有關(guān)線性規(guī)劃算法的實(shí)現(xiàn)，以及有關(guān)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的算法，由于有明顯的商業(yè)價(jià)值，顯然是不會(huì)對外公開的。美國已經(jīng)有一種趨勢，就是與新的算法有關(guān)的軟件是可以申請專利的。如果照這種趨勢發(fā)展，世界各國對離散數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)算法的投入和競爭必然日趨激烈。美國政府也成立了離散數(shù)學(xué)及理論計(jì)算機(jī)科學(xué)中心DIMACS（與Princeton大學(xué)、Rutgers大學(xué)、AT&T聯(lián)合創(chuàng)辦的，設(shè)在Rutgers大學(xué)），該中心已是離散數(shù)學(xué)理論計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要研究陣地。美國國家數(shù)學(xué)科學(xué)研究所（Mathematical Sciences Research Institute，由陳省身先生創(chuàng)立）在1997年選擇了離散數(shù)學(xué)作為研究專題，組織了為期一年的研究活動(dòng)。日本的NEC公司還在美國的設(shè)立了研究中心，理論計(jì)算機(jī)科學(xué)和離散數(shù)學(xué)已是他們重要的研究課題，該中心主任R.Tarjan即是離散數(shù)學(xué)的權(quán)威。美國重要的國家實(shí)際室（Los Alamos國家實(shí)驗(yàn)室，以造出第一顆原子彈著稱于世）從曼哈頓計(jì)劃以來一直重視應(yīng)用數(shù)學(xué)的研究，包括離散數(shù)學(xué)的研究。有關(guān)離散數(shù)學(xué)的計(jì)算機(jī)模擬項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)達(dá)三千萬美元。不僅如此，該實(shí)驗(yàn)室最近還在積極充實(shí)離散數(shù)學(xué)方面的研究實(shí)力。美國另外一個(gè)重要的國家實(shí)驗(yàn)室Sandia國家實(shí)驗(yàn)室有一個(gè)專門研究離散數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的機(jī)構(gòu)，主要從事組合編碼理論和密碼學(xué)的研究，在美國政府以及國際學(xué)術(shù)界都具有很高的地位。由于生物學(xué)中的DNA的結(jié)構(gòu)和生物現(xiàn)象與離散數(shù)學(xué)有密切的聯(lián)系，各國對生物信息學(xué)的研究都很重視，這也是離散數(shù)學(xué)可以發(fā)揮作用的一個(gè)重要領(lǐng)域。前不久召開的北京香山會(huì)議就體現(xiàn)了國家對生物信息學(xué)的高度重視。據(jù)說IBM也將成立一個(gè)生物信息學(xué)研究中心。由于DNA就是離散數(shù)學(xué)中的一個(gè)序列結(jié)構(gòu)，美國科學(xué)院院士，近代離散數(shù)學(xué)的奠基人Rota教授預(yù)言，生物學(xué)中的組合問題將成為離散數(shù)學(xué)的一個(gè)前沿領(lǐng)域。

最近Thomson Science公司創(chuàng)刊的一份電子刊物《離散數(shù)學(xué)和理論計(jì)算機(jī)科學(xué)》即是一個(gè)很好的說明。它的內(nèi)容涉及離散數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的眾多方面。由于計(jì)算機(jī)軟件的促進(jìn)和需求，離散數(shù)學(xué)已成為一門既廣博又深?yuàn)W的學(xué)科，需要很深的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，逐漸成為了數(shù)學(xué)的主流分支。本世紀(jì)公認(rèn)的偉大數(shù)學(xué)家蓋爾芳德預(yù)言離散數(shù)學(xué)和幾何學(xué)將是下一世紀(jì)數(shù)學(xué)研究的前沿陣地。這一觀點(diǎn)不僅得到國際數(shù)學(xué)界的贊同，也得到了中國數(shù)學(xué)界的贊同和響應(yīng)。

加拿大在Montreal成立了試驗(yàn)數(shù)學(xué)研究中心，他們的思路可能和吳文俊院士的數(shù)學(xué)機(jī)械化研究中心的發(fā)展思路類似，使數(shù)學(xué)機(jī)械化、算法化，不僅使數(shù)學(xué)為計(jì)算機(jī)科學(xué)服務(wù)，同時(shí)也使計(jì)算機(jī)為數(shù)學(xué)研究服務(wù)。吳文俊院士指出，中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)中本身就有濃厚的算法思想。

今后的計(jì)算機(jī)要向更加智能化的方向發(fā)展，其出路仍然是數(shù)學(xué)的算法和數(shù)學(xué)的機(jī)械化。另外的一個(gè)有說服力的現(xiàn)象是，離散數(shù)學(xué)家總是可以在大學(xué)的計(jì)算機(jī)系或者在計(jì)算機(jī)公司找到很好的工作，一個(gè)優(yōu)秀的離散數(shù)學(xué)家自然就是一個(gè)優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)科學(xué)家。

篇4

關(guān)鍵詞 圖像處理；圖像分析；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2014）02-0090-02

Practical Teaching Reform of Medical Images Processing and Analysis//Tang Min， Zhang Shibing， Shen Xiaoyan

Abstract Medical images processing and analysis is one of the major foundational courses for biomedical engineering. According to the characteristics of this course， several practical teaching reform measures of medical images processing and analysis are carried out， including experiments and course design and the second classes. The author’s rich practical experiences demonstrate that these teaching reform measures can foster the students’ abilities， inspire their interests and therefore improve the teaching effect greatly.

Key words image processing； image analysis； practical teaching； teaching reform

1 引言

生物醫(yī)學(xué)工程是一個(gè)由理、工、醫(yī)交叉融合的新興學(xué)科，是多門工程學(xué)科向生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域滲透的產(chǎn)物，包括生物信息學(xué)、醫(yī)學(xué)圖像處理、生物力學(xué)及生物材料、醫(yī)療器械等多個(gè)分支。其中，醫(yī)學(xué)圖像處理與分析是利用數(shù)學(xué)原理和方法，在計(jì)算機(jī)上針對不同醫(yī)學(xué)影像設(shè)備（如CT、MRI、B超、PET、SPECT、顯微鏡等）產(chǎn)生的圖像，按照實(shí)際需要進(jìn)行處理、加工和分析。隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，圖像處理技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究與臨床診斷中的應(yīng)用越來越廣泛，因此，醫(yī)學(xué)圖像處理與分析這門課程的地位和作用也日益重要。

該課程是以數(shù)字圖像處理為基礎(chǔ)，介紹圖像處理中的基本概念、理論和算法，特別針對醫(yī)學(xué)圖像處理研究中的基本問題以及解決這些問題的原理和實(shí)現(xiàn)方法，使學(xué)生能夠編程將圖像處理算法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像的處理和分析，是生物醫(yī)學(xué)工程及相關(guān)專業(yè)的核心主干課程之一。

醫(yī)學(xué)圖像處理與分析這一課程起點(diǎn)高、難度大、理論和實(shí)踐緊密結(jié)合，課程建設(shè)難度較大。雖然目前已有不少院校開展本課程的教學(xué)工作，但實(shí)際教學(xué)情況并不十分理想，主要表現(xiàn)在教材缺乏和實(shí)踐環(huán)節(jié)較少。在中國期刊網(wǎng)上，以題名包含“醫(yī)學(xué)圖像處理”或“生物圖像處理”以及題名中包含“教學(xué)”為檢索條件，只獲得文獻(xiàn)18篇，其中涉及該課程實(shí)踐教學(xué)的只有6篇，主要集中于虛擬實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)[1-6]上，可見在國內(nèi)關(guān)于該課程的教學(xué)研究尚不多見。

筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在理論教學(xué)改革的基礎(chǔ)上[7]，提出一些實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革措施，以全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)效果。

2 實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)的開展

以“科研為教學(xué)服務(wù)，教學(xué)促進(jìn)科研”為宗旨，采用MATLAB編程語言為實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，以醫(yī)學(xué)圖像處理知識為主，同時(shí)綜合醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)電子學(xué)等相關(guān)課程的知識，編寫《醫(yī)學(xué)圖像處理與分析課程的實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，設(shè)置驗(yàn)證型、綜合型和設(shè)計(jì)型三大類實(shí)驗(yàn)（參見表1）。其中，實(shí)驗(yàn)1～9為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過調(diào)用MATLAB中已有的圖像處理程序來完成實(shí)驗(yàn)，加深對理論教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)的理解；實(shí)驗(yàn)10～14是綜合型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生針對醫(yī)學(xué)圖像的具體特點(diǎn)，綜合運(yùn)用多種算法達(dá)到圖像處理的目的；實(shí)驗(yàn)15～24是設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并編程實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)他們查閱資料、分析問題和解決問題的能力[6-8]。

3 第二課堂的實(shí)施

為培養(yǎng)學(xué)生的科研實(shí)踐能力，教師有意識地在課堂中簡要介紹自己科研項(xiàng)目的基本情況，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參加自己的科研項(xiàng)目研究。這不僅增強(qiáng)了他們對該課程的學(xué)習(xí)興趣和重視度，而且使他們親身經(jīng)歷并體驗(yàn)了醫(yī)學(xué)圖像處理和分析知識怎樣應(yīng)用于科研和臨床。

由于南通大學(xué)附屬醫(yī)院擁有門類齊全的現(xiàn)代化醫(yī)療儀器設(shè)備，因此鼓勵(lì)學(xué)生利用假期在醫(yī)院實(shí)習(xí)，特別是到影像科和檢驗(yàn)科實(shí)習(xí)，學(xué)習(xí)和掌握各種儀器的功能和圖像處理的場合，從而有助于他們將理論知識與實(shí)際問題相結(jié)合，提高實(shí)際工作的能力。

在教學(xué)過程中，適當(dāng)融入一些就業(yè)方向的指導(dǎo)，介紹醫(yī)學(xué)圖像處理在醫(yī)院和醫(yī)療器械公司的應(yīng)用狀況，同時(shí)簡要介紹課程中沒有涉及但與工作密切相關(guān)的最新最熱門的醫(yī)學(xué)圖像處理知識，供學(xué)生課后自學(xué)和深入研究。這樣一方面增強(qiáng)了學(xué)生的自信，獲得了更好的教學(xué)效果；另一方面也拓寬了學(xué)生的視野，引導(dǎo)他們尋找自己發(fā)展的方向和目標(biāo)。

4 結(jié)論

本文結(jié)合筆者多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對醫(yī)學(xué)圖像處理與分析課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出一些改革措施，秉承“加強(qiáng)基礎(chǔ)、重視應(yīng)用、培養(yǎng)能力”的宗旨，以“內(nèi)容的基礎(chǔ)性、方法的先進(jìn)性、學(xué)科的交叉性”為原則，編寫《醫(yī)學(xué)圖像處理與分析課程的實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，積極開展第二課堂，實(shí)現(xiàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、科研三管齊下，課內(nèi)、課外、理論、實(shí)踐同時(shí)并舉的教學(xué)格局，有效提升學(xué)生的綜合知識水平和實(shí)驗(yàn)技能，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)開展及科學(xué)研究奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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篇5

關(guān)鍵詞：生物工程；微生物；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）40-0040-02

本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、考核方式等方面對《應(yīng)用微生物學(xué)》課程教學(xué)改革的途徑進(jìn)行了探討。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

1.教學(xué)內(nèi)容要突出實(shí)用特色。《應(yīng)用微生物學(xué)》的專用教材較少，目前我們選用的為洪堅(jiān)平、來航線主編，中國林業(yè)出版社出版的《應(yīng)用微生物學(xué)》[2]，該書不僅論述了微生物資源在工農(nóng)業(yè)、食品加工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等可持續(xù)發(fā)展中的重要作用，而且還通過許多微生物發(fā)酵實(shí)例介紹微生物應(yīng)用的技術(shù)路線和具體方法，適應(yīng)教學(xué)大綱要求并具有較好的實(shí)用性。由于受課時(shí)所限，無法對每章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行精講，所以需要對教材的內(nèi)容進(jìn)行合理的取舍。例如，“微生物的分離及純培養(yǎng)”、“培養(yǎng)基及其制備”以及每個(gè)章節(jié)中微生物的基本概念，在微生物學(xué)基礎(chǔ)課程中包含相同內(nèi)容，在本課程教學(xué)中可作刪減。密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際是本課程的一大特點(diǎn)，因此在教學(xué)過程中需增加實(shí)用性強(qiáng)的內(nèi)容。例如，在“動(dòng)物益生菌劑”章節(jié)教學(xué)中，可增加介紹“有益菌菌株分離篩選”的方法及目前已經(jīng)商業(yè)化的益生菌劑（如酸奶及用于輔助治療嬰幼兒腸炎的酪酸梭菌等），使學(xué)生把理論知識與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合起來，真正學(xué)以致用。

2.及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，反映最新研究動(dòng)態(tài)。教學(xué)內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，近些年《應(yīng)用微生物學(xué)》的發(fā)展日新月異，知識更新速度顯著加快。菌種快速鑒定、基因克隆表達(dá)、熒光-PCR、生物芯片技術(shù)、生物信息學(xué)等很多新技術(shù)、新方法在微生物學(xué)中的廣泛應(yīng)用，《應(yīng)用微生物學(xué)》也由此得到快速發(fā)展。而書本知識往往在學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)上有所欠缺，因此，在保證教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、完整性的前提下，應(yīng)向?qū)W生講授更多的有關(guān)科學(xué)前沿動(dòng)態(tài)的知識。在講授過程中，針對書上的有些知識點(diǎn)進(jìn)一步查閱該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，做到源于書本又高于書本。例如，我們講到“微生物與能源利用”時(shí)，我們補(bǔ)充了英國研究人員的最新研究成果，即利用經(jīng)基因工程改造的大腸桿菌，能成功生產(chǎn)出一種生物柴油，而且得到的生物柴油與傳統(tǒng)柴油幾乎一樣[4]。在講到“微生物與制藥”時(shí)，我們又補(bǔ)充了最新的研究成果：李氏桿菌（Listeria monocytogenes）在胰腺腫瘤靶向治療中所扮演的民族英雄“”的角色[5]。這樣，學(xué)生不僅獲得了最新知識，而且在不知不覺中系統(tǒng)地掌握了書本中的知識要點(diǎn)，并對學(xué)生起到開闊視野、拓寬思路、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的作用。

二、改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量

1.利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。微生物是看不見、摸不著的，如果教學(xué)方法不好，常常會(huì)使學(xué)生造成很多錯(cuò)覺。心理學(xué)研究結(jié)果顯示，人類通過五官吸取知識的比例分別是：視覺83%，聽覺11%，嗅覺3.5%，觸覺1.5%，味覺1.0%，所以通過視聽獲取的知識信息高達(dá)90%[3]。多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)了文字、圖像和聲音的同步輸出，解決了如何高效利用視聽感官學(xué)習(xí)的問題，提高了教學(xué)效率，增強(qiáng)了教學(xué)效果。為此，我們充分利用網(wǎng)絡(luò)資源制作了該課程的多媒體課件，資料充實(shí)，思路清晰，圖文并茂。為了方便學(xué)生理解關(guān)于工藝流程的內(nèi)容，通過插入視頻的方式進(jìn)行講解，不但增強(qiáng)了教學(xué)效果，還使學(xué)生在教室中就了解到工廠產(chǎn)品的生產(chǎn)流程及設(shè)備，在教學(xué)中起了積極的作用。

2.以學(xué)生為主體，開展課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。當(dāng)今社會(huì)是知識“大爆炸”的時(shí)代，對于教學(xué)來說“授之以魚，不如授之以漁”。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生自覺、主動(dòng)地獲取知識，是教學(xué)的首要任務(wù)，也是當(dāng)今教育與時(shí)俱進(jìn)的體現(xiàn)。在教學(xué)過程中，對于學(xué)生依靠自學(xué)基本能消化的內(nèi)容，如“微生物肥料的種類”等，要提前將題目布置給學(xué)生，鼓勵(lì)他們課下查資料、討論，然后派代表在課堂上講解，最后教師對所講內(nèi)容加以總結(jié)補(bǔ)充。這樣一方面檢驗(yàn)了學(xué)生對知識的理解掌握程度；另一方面調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，鍛煉了學(xué)生的邏輯思維、口語表達(dá)、自學(xué)能力和知識運(yùn)用能力。

3.組織專題講座，拓寬學(xué)生知識面。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，有計(jì)劃的邀請校內(nèi)外從事應(yīng)用性微生物研究的專家進(jìn)行專題講座。通過專題報(bào)告讓學(xué)生掌握了學(xué)科的最新進(jìn)展、動(dòng)態(tài)和前景，也使學(xué)生了解到具體的科研工作，實(shí)現(xiàn)了課堂與課下的良好互動(dòng)，豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓寬了學(xué)生的知識面，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、采用多元考核方式，注重能力考核

考核作為評價(jià)學(xué)生的一種手段，必須有利于學(xué)生充分發(fā)揮自主學(xué)習(xí)和實(shí)際動(dòng)手的能力，這才有利于學(xué)生的全面發(fā)展。為了激發(fā)學(xué)生積極思考和學(xué)習(xí)的熱情，在課程考核中采用綜合考評的方式，注重能力考核，學(xué)生的綜合成績由平時(shí)成績（40%）和期末考試（60%）兩部分組成。平時(shí)成績根據(jù)出勤、作業(yè)、資料查閱和課堂討論等情況評定。設(shè)置平時(shí)成績的目的主要是：提高學(xué)生平時(shí)上課和學(xué)習(xí)的積極性；及時(shí)把握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況；更靈活的進(jìn)行能力考核。通過這種形式多樣的考核方法，客觀、科學(xué)地評價(jià)學(xué)生的知識、能力和專業(yè)素質(zhì)，發(fā)揮考核的積極作用。

四、結(jié)語

筆者通過不懈努力，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，完善考核方式，克服了由于課時(shí)較少給《應(yīng)用微生物學(xué)》帶來的不利影響，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，課堂氣氛活躍，教學(xué)效果良好，受到學(xué)生的歡迎。在今后的教學(xué)工作中，我們將會(huì)繼續(xù)探索，結(jié)合本校專業(yè)的實(shí)際情況，不斷改進(jìn)和完善教學(xué)體系，使《應(yīng)用微生物學(xué)》的教學(xué)工作真正跟進(jìn)本學(xué)科的發(fā)展，真正適應(yīng)生物工程專業(yè)課程學(xué)習(xí)的需要。

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篇6

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；文科計(jì)算機(jī)課程；教學(xué)目標(biāo)；內(nèi)容更新

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，是培養(yǎng)信息時(shí)代大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力不可或缺的重要環(huán)節(jié)。2012年5月，教育部高教司主持召開了“大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革研討會(huì)”，隨后組織編制了《大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目指南》。由當(dāng)時(shí)的教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)和高等學(xué)校文科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)（簡稱教指委）于2012年8月正式啟動(dòng)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目的申報(bào)，教高司函〔2012〕188號文件正式公布批準(zhǔn)“以計(jì)算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研究”等22個(gè)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目，著力提升大學(xué)生信息素養(yǎng)和應(yīng)用能力，推動(dòng)以大學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)為重點(diǎn)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革。

筆者作為項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組成員參加《大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目指南》的編制工作。現(xiàn)結(jié)合主持大學(xué)文科計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目和精品資源共享課建設(shè)的改革實(shí)踐，對以計(jì)算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程建設(shè)問題，主要對文科計(jì)算機(jī)課程改革談一些個(gè)人的理解與體會(huì)。

一、當(dāng)代大學(xué)生文化素質(zhì)教育的三要素

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是大學(xué)生文化素質(zhì)教育的重要組成部分。當(dāng)代大學(xué)生文化素質(zhì)教育主要由三個(gè)要素構(gòu)成。

（1）具備中華文化基礎(chǔ)。中華文化是中華民族的血脈，建設(shè)中華民族共有精神家園，為人類文明進(jìn)步做貢獻(xiàn)是當(dāng)代大學(xué)生肩負(fù)重任。中華文化是中華兒女的根，任何專業(yè)的學(xué)生，都應(yīng)具備中華文化。

（2）掌握良好的專業(yè)文化。大學(xué)教育各專業(yè)都具有自身的專業(yè)特點(diǎn)、知識體系、研究方法、應(yīng)用領(lǐng)域。大學(xué)生必須具備良好的本專業(yè)的文化知識，掌握本專業(yè)必備的基本技能。在信息時(shí)代，任何大學(xué)專業(yè)無一例外地都需要面對“信息核心技術(shù)與本專業(yè)的改革發(fā)展如何結(jié)合”這一現(xiàn)實(shí)問題。如何將信息技術(shù)應(yīng)用于本專業(yè)已成為每個(gè)傳統(tǒng)專業(yè)教育必須或遲或早需要解決的問題。

（3）理解計(jì)算文化內(nèi)涵。隨著社會(huì)的高度信息化和網(wǎng)絡(luò)化，以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)正在全方位地滲透到現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，從而創(chuàng)造和形成了一系列的科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)精神、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)等。人類社會(huì)的生存方式因計(jì)算機(jī)而發(fā)生變化，其產(chǎn)生的嶄新文化形態(tài)極其深刻地影響著人們的思維、學(xué)習(xí)和工作方式。要求我們要適應(yīng)社會(huì)變化需求，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、思想、方法去思考問題，解決問題，每個(gè)人都應(yīng)該具備基本的計(jì)算文化素養(yǎng)。

中華文化、專業(yè)文化、計(jì)算文化，共同撐起了信息時(shí)代大學(xué)生的知識體系。

二、文科計(jì)算機(jī)教學(xué)改革提升動(dòng)因

中國大學(xué)生人數(shù)位居世界第一，毛入學(xué)率達(dá)到30%以上。作為面向高校的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系，面對97%以上非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)本科教育層次，是影響到培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展、具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級專門人才的信息素質(zhì)培養(yǎng)教育。文科的學(xué)科門類占到所有學(xué)科門類一多半，文科大學(xué)生人數(shù)占到大學(xué)生人數(shù)的半數(shù)以上，作為文科大學(xué)生人才信息素質(zhì)培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)教學(xué)，其受眾面寬、影響面廣。文科文化底蘊(yùn)深厚，思維活躍，更擅長形象思維，而現(xiàn)行的文科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容側(cè)重于具體工具的使用，教學(xué)內(nèi)容由產(chǎn)品應(yīng)用上升到技術(shù)思維方法，教學(xué)改革的任務(wù)非常艱巨。

1.目前現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)是“一體兩翼”人才培養(yǎng)理念中重要的一翼。學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)相互結(jié)合、交叉滲透，生物信息學(xué)、電子商務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字媒體等交叉新專業(yè)已成為現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的重要方面和新學(xué)科的生長點(diǎn)之一。理工、文科的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教指委已形成多版本《大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)要求》，建立了大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)的知識體系和課程體系，有力地指導(dǎo)了全國計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)改革。

教學(xué)基本要求給出了大學(xué)各學(xué)科門類計(jì)算機(jī)教學(xué)的理論依據(jù)和開設(shè)課程的具體建議，為不同類型學(xué)校制訂計(jì)算機(jī)教學(xué)計(jì)劃提供指導(dǎo)，但由于教學(xué)要求的具體實(shí)施落實(shí)過程滯后，現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)模式和課程體系缺乏有效解決有關(guān)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的方法，與培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的要求還存在差距。課程教學(xué)中還普遍存在著“三多一少”（內(nèi)容多、工具多、操作多、學(xué)時(shí)少）的狀況，內(nèi)容設(shè)置與社會(huì)需求匹配不夠。具體體現(xiàn)為：

（1）目前的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中，有相當(dāng)課程內(nèi)容停留于產(chǎn)品級使用居多，屬于“狹義工具論”的課程。只關(guān)注現(xiàn)有計(jì)算機(jī)工具產(chǎn)品及其使用方法，對信息技術(shù)快速發(fā)展、深層滲透當(dāng)前社會(huì)需求的匹配程度不夠。

（2）“濃縮版”的教材?；旧鲜怯嘘P(guān)領(lǐng)域的濃縮版導(dǎo)論，引導(dǎo)解決問題內(nèi)容偏少，學(xué)生對大學(xué)計(jì)算機(jī)課程興趣減弱。

（3）專業(yè)認(rèn)可度降低。由于教學(xué)內(nèi)容更新慢，校方對該課程作用認(rèn)識受限，且因?yàn)閷W(xué)時(shí)緊，在制訂新一輪教學(xué)計(jì)劃調(diào)整時(shí)，雙重因素致使計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課學(xué)時(shí)普遍面臨被裁減的危機(jī)。

（4）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程設(shè)置單一。未能形成所在學(xué)校規(guī)范的“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)+專業(yè)類別需求”的課程體系，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和專業(yè)應(yīng)用脫節(jié)的矛盾突出。

存在問題與社會(huì)需求正是迫切需要我們進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的直接動(dòng)力。

2.文科計(jì)算機(jī)教學(xué)目標(biāo)

教指委《關(guān)于申報(bào)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目的通知》中指出，大學(xué)計(jì)算機(jī)的教學(xué)總體目標(biāo)要求是“普及計(jì)算機(jī)文化，培養(yǎng)專業(yè)應(yīng)用能力，訓(xùn)練計(jì)算思維能力”。這既描繪了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)目標(biāo)，又可看成計(jì)算文化、計(jì)算技術(shù)、計(jì)算思維三個(gè)遞進(jìn)層次。“普及計(jì)算機(jī)文化”使學(xué)生了解信息技術(shù)應(yīng)用對人們生活、工作、學(xué)習(xí)方式所帶來的變化和對學(xué)科專業(yè)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的巨大貢獻(xiàn)與影響；“培養(yǎng)專業(yè)應(yīng)用能力”使學(xué)生理解和掌握計(jì)算科學(xué)的基礎(chǔ)知識、基本方法，掌握利用計(jì)算技術(shù)解決專業(yè)領(lǐng)域問題的思路和做法；“訓(xùn)練計(jì)算思維能力”要求培養(yǎng)學(xué)生掌握計(jì)算思維解決專業(yè)領(lǐng)域問題的能力。應(yīng)用計(jì)算機(jī)改變了人們傳統(tǒng)的思維方式和工作方式，培養(yǎng)學(xué)生掌握現(xiàn)代信息社會(huì)處理問題的科學(xué)方法，意義深遠(yuǎn)。

（1）理解目標(biāo)。信息化社會(huì)是一個(gè)學(xué)習(xí)型社會(huì)，要培養(yǎng)學(xué)生成為掌握中華文化、專業(yè)文化、計(jì)算文化的高素質(zhì)人才，計(jì)算機(jī)教育是其中的必備培養(yǎng)環(huán)節(jié)。大學(xué)生的信息素質(zhì)教育需要強(qiáng)調(diào)數(shù)字化生存與數(shù)字化發(fā)展，使學(xué)生掌握獲取信息、處理信息、信息的基礎(chǔ)與能力。能夠共享信息技術(shù)的新成果，并通過信息技術(shù)與專業(yè)結(jié)合應(yīng)用，在信息化社會(huì)中求發(fā)展。對大學(xué)生實(shí)施計(jì)算機(jī)教學(xué)是素質(zhì)教育的必需組成，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)知識是大學(xué)生認(rèn)識現(xiàn)代科學(xué)必需的基礎(chǔ)，發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)是大學(xué)生進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)的必備手段與技能，良好的信息素質(zhì)是大學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)平臺(tái)。

文科計(jì)算機(jī)教育應(yīng)注重突出“四個(gè)一”：訓(xùn)練一種思維方式——計(jì)算思維（具備使用計(jì)算機(jī)技術(shù)去解決問題的能力）；存在一種環(huán)境——無處不在的計(jì)算（手機(jī)、電腦、課程、社會(huì)）；掌握一類工具——和自己專業(yè)相關(guān)的工具；培養(yǎng)一代新人——掌握計(jì)算機(jī)文化、中華文化、專業(yè)文化的時(shí)代新人。

（2）適應(yīng)需求。針對文科學(xué)生的計(jì)算機(jī)教育，強(qiáng)調(diào)“三個(gè)適應(yīng)”的定位，即：

①適應(yīng)教育層次與素質(zhì)文化培養(yǎng)需求。小學(xué)、初中計(jì)算機(jī)教育以普及認(rèn)識為主，高中的計(jì)算機(jī)教育以基本使用為主，但在大學(xué)教學(xué)內(nèi)容突出問題是存在設(shè)置重疊（如教學(xué)內(nèi)容都涉及計(jì)算機(jī)常規(guī)操作、常用的辦公自動(dòng)化系列軟件使用等），內(nèi)容深度有等同。大學(xué)階段應(yīng)講方法，貫穿計(jì)算思維，適應(yīng)素質(zhì)培養(yǎng)的需求。

②適應(yīng)學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)需求。與中小學(xué)基礎(chǔ)教育相對應(yīng)的信息技術(shù)教育屬普及教育；大學(xué)教育有了專業(yè)，且各專業(yè)與信息技術(shù)學(xué)科相互交叉滲透，其計(jì)算機(jī)教育屬信息素質(zhì)型，重心在培養(yǎng)信息技術(shù)與專業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用能力。

③適應(yīng)社會(huì)發(fā)展與創(chuàng)新需求。個(gè)人對信息的獲取與處理應(yīng)用能力已成為文化素質(zhì)的重要內(nèi)容。個(gè)人的信息文化素養(yǎng)是社會(huì)中發(fā)展與創(chuàng)新過程中的個(gè)體細(xì)胞，能幫助人們運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)?；仡櫺录夹g(shù)發(fā)明對社會(huì)發(fā)展的影響可以發(fā)現(xiàn)，書寫的發(fā)明解決了信息的存儲(chǔ)（個(gè)人書寫、記憶再現(xiàn)）；印刷術(shù)的發(fā)明使信息大范圍傳播成為可能（個(gè)體書寫、廣泛傳播）；信息數(shù)字化改變了人類的思考方式，信息時(shí)代互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使信息記憶全球化成為現(xiàn)實(shí)（在網(wǎng)絡(luò)上書寫和閱讀聯(lián)為一體，通過搜索引擎實(shí)現(xiàn)信息即時(shí)在現(xiàn)），說明信息社會(huì)學(xué)生不僅應(yīng)當(dāng)使用傳統(tǒng)圖書館資源，更要應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字圖書館獲取信息。

（3）能力培養(yǎng)。要努力達(dá)到“三個(gè)增強(qiáng)”的能力培養(yǎng)目標(biāo)，即：

①增強(qiáng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)的基本能力的培養(yǎng)。計(jì)算無處不在，學(xué)生使用計(jì)算機(jī)的能力已成為個(gè)人能力素養(yǎng)的重要部分。大學(xué)計(jì)算機(jī)課程應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)的基本素養(yǎng)，而不僅僅是使用某幾種軟件的能力。

②增強(qiáng)學(xué)生理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、熟練專業(yè)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。計(jì)算機(jī)教育讓學(xué)生掌握一類和自己專業(yè)相關(guān)的現(xiàn)代化工具，為專業(yè)學(xué)習(xí)、專業(yè)研究提供服務(wù)，計(jì)算機(jī)作為“工具”應(yīng)能被自如地服務(wù)于專業(yè)需求?！肮ぞ摺钡淖匀邕\(yùn)用需要學(xué)生對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的充分理解。大學(xué)計(jì)算機(jī)課程需要根據(jù)各專業(yè)體系的內(nèi)在需求進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)置，從而體現(xiàn)對學(xué)生熟練進(jìn)行計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)用的要求。

③增強(qiáng)學(xué)生訓(xùn)練有素的計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。計(jì)算思維是將問題形式化并提供解決方案的一個(gè)思維過程。大學(xué)計(jì)算機(jī)教育目標(biāo)是增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)分析問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和解決實(shí)際問題的能力。

3.已具備改革條件

（1）以陳國良院士為代表的一批科學(xué)界和教育界的專家學(xué)者長期關(guān)注、思考、指導(dǎo)大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)，對知識普及、能力培養(yǎng)、計(jì)算思維滲透已具備較成熟的頂層設(shè)計(jì)理念與實(shí)踐，跨越突破，提升理念，已形成核心引領(lǐng)與指導(dǎo)。

（2）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教指委（理工、文科）已形成多版本《大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)要求》，文科計(jì)算機(jī)教學(xué)要求已有4版，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的系統(tǒng)要求初步確立，已逐步進(jìn)入貫徹“計(jì)算思維”思想的課程內(nèi)容體系建設(shè)階段。

（3）2010年開始國內(nèi)一些院校（C9聯(lián)盟）已率先開始相關(guān)改革，積累實(shí)踐，已出版了一批貫穿計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的教材及資源，進(jìn)一步在全國范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算機(jī)教學(xué)改革的時(shí)機(jī)已基本成熟。

（4）為著力提升大學(xué)生信息素養(yǎng)和應(yīng)用能力，推動(dòng)以大學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)為重點(diǎn)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革，教育部就有關(guān)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革專門立項(xiàng)22個(gè)項(xiàng)目，分別從課程系統(tǒng)性規(guī)劃研究、系列課程及教材建設(shè)兩個(gè)層面對提升大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)展開探討，已在全國形成對以計(jì)算思維為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)教學(xué)改革的有力推動(dòng)。

三、對文科計(jì)算機(jī)教學(xué)改革的思考與探索

自2002年以來，擔(dān)任十余年教育部高等學(xué)校文科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)副主任委員，參與了文科計(jì)算機(jī)教指委組織的對多所綜合類、行業(yè)型（藝術(shù)、體育）院校實(shí)地調(diào)研，我認(rèn)為：

1.應(yīng)澄清對文科計(jì)算機(jī)教學(xué)的認(rèn)識誤區(qū)

（1）誤區(qū)一：文科計(jì)算機(jī)教學(xué)比較簡單，等于理工計(jì)算機(jī)課程的簡單版。

提到文科計(jì)算機(jī)教學(xué)，流行的看法是簡單，比理工的要求低。調(diào)研結(jié)果表明，鑒于文科門類寬，與社會(huì)聯(lián)系緊密，享用信息化技術(shù)的要求更廣，要求培養(yǎng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的復(fù)合人才，從后繼課程設(shè)置角度上說比理工類更寬。如多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，也有程序設(shè)計(jì)開發(fā)類技術(shù)學(xué)習(xí)要求；如數(shù)據(jù)管理技術(shù)的學(xué)習(xí)深度未必低于理工類。

（2）誤區(qū)二：文科計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容就是學(xué)辦公軟件。

目前對于文科計(jì)算機(jī)教學(xué)還存在與計(jì)算思維無關(guān)的認(rèn)識誤區(qū)。文科計(jì)算機(jī)教學(xué)不等同掌握辦公軟件，更重要的學(xué)習(xí)收集處理信息的方法技術(shù)，學(xué)習(xí)信息技術(shù)與專業(yè)結(jié)合的能力。當(dāng)然會(huì)使用計(jì)算機(jī)是必需的。

需要理解計(jì)算機(jī)能為專業(yè)的發(fā)展做什么。計(jì)算機(jī)的本質(zhì)是“程序的機(jī)器”，不論是文科生還是理科生，對計(jì)算機(jī)程序一點(diǎn)也不了解，很難說他有很好的“信息素質(zhì)”。程序設(shè)計(jì)的教學(xué)在文科計(jì)算機(jī)教學(xué)的程度要求不一，更注重理解在計(jì)算機(jī)平臺(tái)是如何建模解決問題的。

（3）誤區(qū)三：文科計(jì)算機(jī)教學(xué)就是成熟技術(shù)傳授，無信息前沿技術(shù)引入。

文科計(jì)算機(jī)教學(xué)以計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用為特色的教育，不僅是成熟技術(shù)和流行技術(shù)的傳授，更是交叉應(yīng)用研究的前導(dǎo)基礎(chǔ)。學(xué)科的交叉引入新的課程，授課教師來自多學(xué)科，交叉派生出新的專業(yè)，電子商務(wù)、數(shù)字媒體專業(yè)就是例證。領(lǐng)域?qū)＜姨岢龅膹谋憩F(xiàn)到交互、三維輸入處理輸出技術(shù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程理念，正是信息領(lǐng)域與藝術(shù)領(lǐng)域結(jié)合交叉的很好說明。用計(jì)算機(jī)技術(shù)、方法來表現(xiàn)和理解客觀世界和主觀意圖，成為藝術(shù)的一種時(shí)尚。運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，是時(shí)代對藝術(shù)類教學(xué)的要求。正如李政道博士指出“科學(xué)與技術(shù)的共同基礎(chǔ)是人類的創(chuàng)造力，他們追求的目標(biāo)是真理的普遍性”。

2.內(nèi)容更新是課程教學(xué)改革提升基礎(chǔ)

課程內(nèi)容體系需要從工具型內(nèi)容為主更新為以計(jì)算思維導(dǎo)向?yàn)橹鳌?/p>

（1）教學(xué)內(nèi)容深度的把握。計(jì)算思維培養(yǎng)的內(nèi)容頂層設(shè)計(jì)上，偏計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論的內(nèi)容較多，需要考慮文科應(yīng)用的需求和學(xué)科特點(diǎn)，分類指導(dǎo)。在內(nèi)容定位上，應(yīng)面向應(yīng)用，提升體系，主輔分離。

（2）思維培養(yǎng)與應(yīng)用能力培養(yǎng)的融合。針對文科學(xué)生的“三個(gè)增強(qiáng)”培養(yǎng)，計(jì)算思維并不應(yīng)僅停留于理論層面，更應(yīng)該是體現(xiàn)為“既能感受到、又能看得見、具體的計(jì)算思維”。與現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)類的課程內(nèi)容進(jìn)行融合，從內(nèi)容編排、體系結(jié)構(gòu)方面滲透“計(jì)算思維”的本質(zhì)特征，在了解基礎(chǔ)理論、開闊視野領(lǐng)域、掌握應(yīng)用能力的過程中培養(yǎng)文科學(xué)生“計(jì)算思維”能力。

（3）內(nèi)容更新方式。課程內(nèi)容體系貫穿理解計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)、開拓提高三個(gè)層面。

編排分基礎(chǔ)篇、應(yīng)用篇和提高篇，將“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”與“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”內(nèi)容進(jìn)行重組和融合?；A(chǔ)篇涵蓋兩大基礎(chǔ)，一是計(jì)算理論基礎(chǔ)（計(jì)算本質(zhì)、計(jì)算工具、計(jì)算模型、計(jì)算復(fù)雜性、經(jīng)典范例）；二是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)（信息表示、硬件組成、軟件系統(tǒng)）。應(yīng)用篇圍繞辦公軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、多媒體處理、數(shù)據(jù)庫管理等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)展開。提高篇著力于程序設(shè)計(jì)開發(fā)能力和將計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合的能力培養(yǎng)，以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生將計(jì)算機(jī)新技術(shù)與專業(yè)需求應(yīng)用結(jié)合的興趣。

以主輔教材結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)相互聯(lián)系，主教材用于課堂教學(xué)，輔教材用于機(jī)房教學(xué)，教授與實(shí)踐相結(jié)合。

3.教學(xué)改革應(yīng)追求體系提升與師生認(rèn)同并重

課程的改革提升應(yīng)以教師認(rèn)可、學(xué)生接受為前提。課程內(nèi)容既體現(xiàn)出計(jì)算思維方法的引領(lǐng)，又能落實(shí)于具體實(shí)際，而非空對空的理論概述。

（1）教師的認(rèn)同。課程內(nèi)容的實(shí)施最終取決于教師，課程內(nèi)容的理念及教材具體內(nèi)容需要得到教師認(rèn)同。文科計(jì)算機(jī)第一門課的教學(xué)，從教工具到教方法，上升到貫穿計(jì)算思維培養(yǎng)需要一個(gè)過程。面向計(jì)算思維的課程改革對教師提出更高要求，教師本身也需要對計(jì)算思維進(jìn)行再學(xué)習(xí)，需要加強(qiáng)教師培訓(xùn)。在進(jìn)行課程改革提升過程中，迫切需要引領(lǐng)示范的資源，示范者本身也需要在認(rèn)識、方法等方面進(jìn)行提升。

（2）學(xué)生的認(rèn)可。文科門類眾多、專業(yè)需求發(fā)散，學(xué)科體系差別較大，對具有理科性質(zhì)和特點(diǎn)的“計(jì)算思維”知識的接受能力區(qū)別較大，難于趨同，需要在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)方面考慮學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)實(shí)施分類教學(xué)。傳統(tǒng)的文科專業(yè)具有重定性、輕定量的特點(diǎn)，而計(jì)算機(jī)課程本身源于理工科專業(yè)，是進(jìn)行定量計(jì)算的工具，課程中有關(guān)方法理論的提升內(nèi)容方面，文科學(xué)生的接受會(huì)存在一定難度，教學(xué)過程中應(yīng)該在教學(xué)方法、案例選取等方面創(chuàng)新，以減小學(xué)生對課程內(nèi)容的接受難度。以實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方式滿足學(xué)生的具體操作技能學(xué)習(xí)與培養(yǎng)的需求，又能同時(shí)滿足等級考試類的備考要求，以此增加學(xué)生的認(rèn)同感。

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