提高“算法设计与分析”面向复杂认知技能的实践.doc

1、提高“算法设计与分析”面向复杂认知技能的实践摘要:4C/ID 是提高复杂认知技能的方法。文章阐述了如何运用 4C/ID 对“算法设计与分析”课程进行教学改革,实践证明,该方法有效地提高了学生算法设计与分析的能力并且增加了考证通过率。 关键词:算法; 复杂认知技能;4C/ID 尼克劳斯 威茨,结构化程序设计的首创者和图灵奖获得者,提出了一个著名论断:程序=算法 +数据结构。这说明了算法的重要地位。什么是算法?算法和程序设计技术的先驱者高德纳把算法比喻成菜谱。他认为“算法是一组有穷的规则,这些规则给出求解特定类型问题的运算序列”,他强调“我们不仅要算法,而且还要在某种不明确定义的意义下的好算法”1

2、算法分析。 高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范把算法设计与分析能力界定为计算机专业高级人才的基本学科能力之一2。可见,“算法设计与分析”课程的重要性。然而,学生普遍觉得该课程难学。为了解决这个问题,应用四要素教学设计模型(以下简称 4C/ID)进行教学改革。 4C/ID 是提高复杂认知技能的方法,在国外,4C/ID 的研究已有 30 年的历史,曾经成功地将 4C/ID 应用与计算机编程。在国内,4C/ID 的研究还处于起步阶段。本文主要研究了 4C/ID 在“算法设计与分析”课程教学中的实践。 1 课程教学中存在的问题 1.1 学生学习有畏难情绪 算法是问题的程序化解决方案3。首先

3、,要理解问题,确定问题的条件和应用范围。然后 ,建立数学模型。最后,证明算法的正确性和分析算法的效率。这需要微积分、线性代数、离散数学等数学知识。所以,对于这门复杂、抽象的课程,学生自然感到难学。 1.2 算法实现有难度 算法实现指编制与调试算法。算法实现有助于加深对算法的理解,是不可缺少的环节。算法的实现取决于:(1)丰富的程序设计语言和数据结构实践经验。如学生在程序调试时经常出的错是缺少函数声明;在进行“分支限界”实训时,很多学生由于没有掌握队列而无法实现装载问题算法。这是程序设计语言和数据结构基础不扎实造成的。过多的出错会严重影响上机实践的质量,造成学生不愿动手。(2)对算法的理解。算法

4、通常是由伪代码来描述的,如果不理解算法,很难准确地将算法转换成可以运行的程序。如果这两个问题不能很好地解决,算法设计与分析能力的培养就成为一句空话。 2 “4C/ID”是解决问题的途径 算法设计与分析是复杂的认知技能,其构成见图 1。复杂的认知技能是由一系列的技能所构成,其中一部分构成技能体现为自动的处理过程,其它多数的构成技能涉及认知的领域4。从图 1 可以看出,这是一个复杂的学习过程。如果从头到尾地讲解给学生听 ,然后再让学生上机实践,这就不能了解学生哪些技能掌握了,哪些没有掌握,从而影响了上机实践的质量。而且,直线式讲解不符合问题求解的规律,有些过程需要反复实践,有些过程需要思考和补充相

5、关信息。4C/ID 是面向复杂认知技能培训的教学设计模型,由约伦 范麦里恩伯尔基于学习和信息加工的认知心理学理论创造。该模型之所以能提高复杂认知技能的原因是它将复杂认知技能分成再用性构成技能和非再用性构成技能,并对它们分别进行实际练习设计和信息呈现设计。再用性构成技能是指在不同问题情境中以极为类似的方式而操作的技能,非再用性构成技能是指在不同的问题情境中进行不同操作的技能5。再用性构成技能的熟练掌握可以解决问题中熟悉的方面,非再用性构成技能通过图式建构可以运用于问题情境中新的、不熟悉的方面。两者相互促进,能提高解决问题的整体水平。所以,将4C/ID 应用于“算法设计与分析”教学中会比传统的教学

6、方法更能提高算法设计与分析的能力。 3 “4C/ID”的教学实践 4C/ID 分成教学分析和教学设计两个部分。这两个部分又各分成两层,共 4 层。它们是:(1)原理性技能的分解;(2)构成技能及相关知识的分析;(3)教学方法的选择;(4)训练策略的合成。 3.1 原理性技能的分解4C/ID 的第一步是将复杂认知技能分成不同类型的构成技能。分解的过程依据一定的原则,因此称为“原理性”分解。原理性技能的分解遵循以下的原则:(1)识别。识别组成复杂认知技能的构成技能,产生一个技能分层结构。这个分层结构包含了确定的构成技能及它们之间的关系。(2)描述。清晰描述每个构成技能。(3)分类。将构成技能分成用

7、于培训和不用于培训的技能。对于用于培训的构成技能将进一步分成再用性构成技能和非再用性构成技能。(4)排序。将被选择用于培训的构成技能排序。这里重点讲一下如何区别再用性构成技能和非再用性构成技能。它们的区别主要反映在执行时表现不同。再用性构成技能的表现特征为:(1)执行很快;(2)显示错误很少或没有;(3) 能和其他构成技能同时执行 ;(4)只能在特定的问题情境中产生上述特点,不易迁移到新的、不熟悉的情境中。再用性构成技能的执行过程可以被制定成一套执行程序,只要配以必备的知识,总能成功的执行。非再用性构成技能的表现特点:(1)执行缓慢;(2)执行过程容易出错;(3) 不适合与其他的非再用性构成技

8、能同时执行。如,深度优先搜索算法就是再用性构成技能,在求解动态规划问题时分析最优子结构是非再用性构成技能。 3.2 构成技能及相关知识的分析 构成技能的分析方法有程序分析法和基于规则的分析法。程序分析法用于可以观察的、具有先后执行顺序的再用性构成技能,基于规则的分析法用于不可观察的、不具有明显先后执行顺序的非再用性构成技能。 3.2.1 再用性构成技能 深度优先搜索可以表示成固定的“算法”,如图 2。再用性构成技能的成功执行往往需要必备知识。必备知识包括事实、概念、原则等,见图 2 中的注释。 3.2.2 非再用性构成技能 非再用性构成技能的执行过程不能表示成固定的“程序”,它的执行依赖于支撑

9、性知识和策略性知识。其实,非再用性构成技能的分析就是对支撑性知识和策略性知识的分析。支撑性知识的分析涉及到复杂的认知图式。复杂的认知图式由不同的、有相互关系的认知单元所组成,这些认知单元可以是陈述、概念、原理等。支撑性知识的分析是建立在对关系分析的基础上,再从相关的关系中找出所有有用的认知单元。主要的关系包括种类关系、部分关系、方位关系、原因结果关系、相似关系。确定关系和认知单元后,用概念模型、目标方案层次结构、原理功能模型、心智模型组织和显示认知单元及它们之间的关系。策略性知识的分析主要采用解决问题的系统方法。该方法的目的是要建立一个描述解决问题的模型。为了建立这个模型,让专家和教师解决他们

10、领域内和该问题相似的经典问题,并且要求他们在思考问题的同时把思路讲出来,这些话便被整理成描述解决问题的模型。如,在求解动态规划问题时可以选择矩阵链相乘、求最长公共子序列、最优二叉搜索树、装配线调度等例子,通过分析经典教材来建立描述解决问题的模型。 3.3 教学方法选择和训练策略合成 教学方法通过现则支持再用性、非再用性构成技能获得的实际练习设计和信息呈现设计。学习者通过反复训练都能掌握再用性构成技能,相应的信息呈现可以采用分割、示范和搭建脚手架的方法。分割的作用是避免认知负荷,在同一时间内仅提供直接的、可利用的信息。专家示范可以形象地说明规则和程序的运作。搭建脚手架就像帮助系统一样,能因人而异

11、地 提供及时的、直接有效的信息。非再用性构成技能的获得取决于图式建构。图式建构是指把低水平的图式整合到高水平图式中,逐渐形成更加复杂的图式。复杂的图式有助于非再用性构成技能的获得。图式建构取决于归纳的程度。归纳的作用为:(1)创建新的图式;(2)调整已有图式,使之适合更广泛的事件。相应的信息呈现方式必须能为归纳所用。因此,必须要对知识精制化。精制化是指将新的知识整合到记忆中已有的认知结构。这个过程通过类比来实现。 复杂认知技能的获得是建立在整体任务实践的基础上。因此,训练策略的合成是形成复杂认知技能的关键。这个过程必须遵循以下原则:(1)在实践开始阶段,为再用性和非再用性构成技能提供需要的必备

12、知识和支撑知识;(2)随着专长的提高,相应地减少知识的呈现,直至学习者能够独立地、在不需要帮助的情况下面对真实的问题。这时,学习者获得了复杂认知技能。 4 结论 经过实践检验,4C/ID 能有效提高复杂认知技能。应用 4C/ID 于“算法设计与分析”课程,效果体现在两方面:(1)解决问题的能力提高了。以前,答题是把算法从头到尾背过来的,算法常有缺漏或搞乱算法语句顺序。现在,答题内容以实践的经验体会居多,答对率提高了 16%。(2) 考证通过率提高了。 “算法设计与分析”是一门综合性的课程,算法设计与分析能力的提高深化了学生对“程序设计语言” 、 “数据结构”等课程的学习,考证通过率也增加了。4

13、C/ID 不尽人意之处在于要费很多时间去分析。所以,4C/ID 一般和教学设计系统一起使用。 参考文献: 1 DONALD E.KNUTH. 计算机程序设计艺术:基本算法M. 苏运霖,译.北京:国防工业出版社,2007. 2 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会. 高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范M. 北京 :清华大学出版社,2008. 3 Anany Levitin. 算法设计与分析基础M. 潘彦,译. 北京 :清华大学出版社,2007. 4 Jeroen J.G.Van Merrienboer,Paul A. Kirschner.Ten Steps to Comple

14、x Learning:A Systematic Approach to Four-component Instructional DesignM. New Jersey:LAWRENCE ERLBAUM ASSOCIATES,2007. 5 罗伯特 D.坦尼森,弗兰兹 肖特,诺伯特 M.西尔,等. 教学设计的国际观:理论研究模型M. 任友群,裴新宁,译. 北京:教育科学出版社,2007. Improve Complex Cognitive Skills on “Algorithms Design and Analysis“ Course LUO Yi-sheng (Department of

15、Technology Edu摘要：随着网络技术、通讯技术、存储技术和应用系统的普及，以及非 IT 产品嵌入式技术广泛地融入，社会对系统集成提出了更高层次的设计要求。原有的系统集成设计，已经不能充分地满足用户的使用需求，因此，集成服务设计便在系统集成设计的基础上而发展起来。 关键词本文来自：计算机毕业网 ：集成服务；应用模式非 IT 技术溶入；社会化服务；个性化与人文化设计 随着宽带技术、网络应用技术和计算机网络服务社会化的发展，使用者已经对网络信息系统所能支持的应用服务提出了更高的、多样化的需求，特别是突显出了人文化、个性化及信息量迅猛扩大化的趋势。广大用户已经不仅仅满足于传输速率、带宽、路由

16、、安全和网管能力方面，而是把关注点更多地集中在网络信息系统的应用内容上，因为以往的“系统集成”已经不能充分地满足社会对网络信息系统迅速膨胀的应用要求。 对于集成商而言， “系统集成”已经不能充分地提供解决方案的设计能力。而对于用户而言， “系统集成”也远不能满足日益增长的网络应用需求的强烈欲望。由此便产生了设计、产品线、应用软件、项目实施与技术服务之间，供给与需求的矛盾。那么，这个矛盾怎样解决呢？实践证明，解决问题的路径之一就是更新设计理念，不断地满足使用者，对于信息网络系统持续提高的需求。在原有的“系统集成”方案设计基础上发展一种新的设计理念集成服务。 1 集成服务是对系统集成的发展 计算机

17、网络系统建设大致经历了三个发展阶段：以网络、通信和结构化布线为核心的基础设施建设，以基础设施和基本应用为核心的“系统集成”解决方案，以网络应用模式为核心的“集成服务”设计方案。 1.1 网络系统建设初期 基础设施建设阶段是建立基本的计算机网络平台，构建基础局域网系统。用户的技术关注点集中于局域网的带宽、路由功能、传输速率等方面。这一阶段的网络应用仅仅在少数专家和计算机人员中间使用，应用层面比较狭窄。作业内容仅局限在解决特定的专业应用范围。 1.2 网络系统建设发展期 以网络通信、网络基本应用为核心的解决方案是这个时期的主要特点，其着眼点是“系统集成”设计。也就是说，经过工程技术人员的方案设计，

18、将网络技术、通信技术、计算机技术和网络安全技术等经过技术人员的“系统集成”形成一套解决方案提供给用户。这一时期的主要技术特点集中在局域网能否保证网络安全稳定运行，并且支持诸如 Internet、VOD 点播、计费系统、数据库服务、初级网络管理功能以及中间件等基本应用能力层面。 这一阶段的网络信息应用的实际意义在于从少数专家和专业技术人员迅速地向社会的各个领域和个人普及。此时的网络信息平台不但支持企业管理、电子政务、系统控制、流媒体、灾难备份，而且还支持许多社会功能，为人类的生产和社会生活提供了充分的想象空间。 1.3 网络系统建设的成熟期 以信息网络系统模式设计为代表的“集成服务”是信息网络平

19、台发展的第三阶段。这一阶段的主要技术特点是计算机网络系统从成熟的网络化向数字化综合应用层面发展。例如，通过网络平台可以进行协同设计、多语种翻译及发布、网上银行业务及其他金融服务、数字图书馆、远程教育，等等。公网通信技术的进步为远程多媒体、流媒体、VPN、灾难备份等提供了强大的通信支持。利用公网传输私有数据已经十分普遍。 在局域网中，NAS 和 SAN 等网络存储技术非常成熟，为应用系统的数字化深层次发展提供了可靠的海量存储保证。在这一基础上，许许多多的企事业单位和社会部门的网络信息平台充分地显现出个性化和人文化等特征。不难想象，使用者更加关心的信息网络系统的智能化、人文化和个性化等应用特征已经

20、是必然的发展趋势。 社会更加关注其他非 IT 领域技术的先进成果在网络系统中的应用。例如 CT、DR、 CR 等先进的医疗系统，GPS、即时通等通信系统，楼宇自控系统，监控系统以及影视流媒体系统，等等，甚至家用电器设备的数字化，都在网络平台上取得实际应用。由于 IT 和相关领域技术的交叉渗透以及整个社会网络化的高速发展，迫使计算机工程师必须找到一个客户满意的设计模式，即集成服务。 2 集成服务的概念与内涵 2.1 集成服务的概念 具体地讲， “集成服务”是 IT 技术与相关领域科技成果的相互交叉渗透，在信息网络系统发展到比较成熟的阶段，系统集成商的多样化和个性化是使用者的需求进一步提高的必然结

21、果。 集成服务是建立在网络信息系统的基础上，以应用模式为核心，通过集成商的个性化的解决方案设计，为用户提供一个数字化的系统设计方案，并且融入了非 IT 领域的最新成果，从而构建起一个应用软件集成的、个性化的网络信息系统平台。 因此， “集成服务”不是广义上讲的为“客户服务”的概念，而是一种在“系统集成”的基础上发展而来的设计理念。2.2 集成服务的内涵 集成服务是一种设计理念，是一种为使用者提供个性化、数字化的整体设计手段。在内涵方面，大致包含四个方面的设计内容： (1) 设计网络、通信、服务器、存储、网络安全、网络管理和操作系统平台。 (2) 设计网络基础应用系统，如网站、中间件、公共资源信

22、息交换与共享、数据安全和数据库服务系统，等。 (3) 建立信息资源数字化和相关的支持软件、系统软件以及应用软件的类。通过在计算机网络系统中的应用整合，对传统信息资料进行电子化的过程； (4) 以集成服务设计为手段，建立起针对用户的特定基本数字应用模式。界定具体用户非IT 技术的设备和系统的接口及支持软件类型，设计非 IT 系统的作业模式以及与网络信息系统数据交换、管理的方法。 3 为什么需要集成服务设计 集成服务是社会和技术两个方面发展的要求，强调的是信息网络系统设计的整体性、差异性和统筹性。它把信息网络系统内部的不同应用系统作为一个有机整体看待，例如包含大量嵌入式设计的非 IT 系统和若干

23、IT 子系统。网络信息平台的运行是通过综合管理系统完成的，从而为使用者提供一个充分个性化的信息网络平台。 在社会方面，各个社会部门在建立了网络系统之后，就需要在网络平台上开展各种各样的实际应用。正是由于信息网络系统在社会中广泛的覆盖率、信息攫取和交流方面的便捷性，以及使用的经济性，使得社会生活的各个领域充斥着对信息网络系统的依赖。 在技术方面，由于网络与通信技术、计算机技术、存储技术、自动化技术和其他领域的嵌入式技术的发展，使得网络信息平台可以为完全不同的社会群体和应用内容提供个性化的、充分的技术应用支持。4 对于集成服务的几点认识 通过技术人员的集成服务设计为用户提供个性化的网络信息整体解决

24、方案是集成商所要解决的关键问题。 丰富的网络产品线信息网络产品已经十分地成熟，其中大部分已经实现了国产化，如 IP 网络产品、IP 通信产品、IP 存储产品、IP 监控产品、IP 安全产品、IP 管理产品，等。 成熟的解决方案包括网络解决方案、多媒体解决方案、数据中心解决方案、安全解决方案、灾备解决方案、楼宇智能化解决方案，等。 多样化的支持软件和应用软件系统成熟的数据库软件、系统软件、中间件、应用软件、安全软件和管理软件等，为网络信息平台提供了充分的应用支持能力。 大量的嵌入式非 IT 产品在网络中的应用例如医疗系统、通信系统、影视系统、家用电器等，为网络信息应用平台提供了广阔的发展空间。集

25、成服务强调的是系统的观点和非 IT 技术的溶入，并且具备系统整体运筹框架，而不是零散的、不相关的应用。它通过个性化与社会化设计在网络系统中统筹规划运行模式，为用户提供了一个量身定做的、全新的解决方案。 个人简介：郑继学(1955-)，男，北京人，大学，工程师，研究方向：计算机信息安全。 本文中，我们以独立学院“操作系统”精品课程建设实践为基础，来讨论应用型精品课程建设的一些认识基础，探索计算机专业课程的教学新方法。作为计算机科学技术及其相关专业的重要基础， “操作系统原理”(也称“操作系统”)是一门承上启下的重要课程。该课程帮助学生理解操作系统的工作原理和技术，熟悉操作系统内核，能够运用操作系

26、统深层次功能来解释和开发更好的中间件和应用程序，等。此外，无论是为新设备编写驱动程序、创建新的微内核服务器，还是提供能够高效处理发展需求的新系统，等等，都需要理解基本的操作系统原理和技术。一些学校的专业学生甚至还需要掌握操作系统的分析、开发和设计技术。而另一方面，应用型、教学型高等院校(尤其是本科院校)计算机专业毕业的学生虽然很少直接从事操作系统软件的开发，但其操作系统原理的知识水平，直接或间接地影响其专业水平和系统设计与开发能力，是他们与其他非计算机专业的用户和应用者的分水岭。 1 “操作系统原理”已经有完整的知识结构与内容 鉴于其重要性，各个学校，尤其是研究型大学的计算机专业，都一贯重视“

27、操作系统原理”的课程建设。例如，我们利用 Google (谷歌)搜索引擎，对“操作系统精品课程”关键字进行搜索，得到“简体中文网页中，约有 880, 000 项符合操作系统精品课程的查询结果”(2010.10.9 查询。作为比较，同样是重要的专业基础课程， “数据结构精品课程”有 290, 000 项；“软件工程精品课程”有 594, 000 项) 。 又例如，我们在图书的专业网站“互动出版网”(http:/www.china-) 进行相关搜索，在该网站的“计算机书店”中， “操作系统”类图书信息有 2, 251 条(2010.10.9 查询。作为对照， “数据结构”类图书信息有 433 条；

28、“软件工程及软件方法学”类图书信息有 1270 条)。 可见，在解决操作系统课程教学的重点难点问题方面，我们不乏优秀论文和优秀成果，也有很多优秀的教学前辈和教学典范；另一方面，从宏观上讲，我们不缺教材，也不缺好的“操作系统原理”教材。在长期的专业建设和教学实践中，通过引进、消化吸收以及教改创新，许多优秀的、具有方方面面特色的国内外“操作系统原理”教材得以建设、出版和发行。 但是，在精品课程的建设过程中，我们认识到，应用型院校的学科建设应该有其自身的特点和特色。传统的精英教育模式即使仍然优秀与先进，也不能完全适应普及高等教育的需要，新的高等教育形势呼唤新的教学方法和新的教学模式。这一点，在当下的

29、众多精品课程建设中，无论是建设者，还是评判者，都很少顾及，往往还是用传统的方法，用精英模式的方法来建设和评价应用型院校的项目。在实践中，我们认为兄弟院校做到的我们要努力学习积极争取做到，更重要的是，应用型“操作系统原理”精品课程建设还应该包括对本课程教育对象 (例如独立学院本专业学生的学习状况和认知特点) 的正确认识、对教学目的( 例如独立学院培养“应用型”“本科”人才)的深刻理解和对新的教学方法的改革与发展，等。 2 正确理解教育对象，建设应用型人才培养环境 孔子曾经提出过不少至今仍然具有教育意义的人本思想，他的“有教无类”观点的理论基础是其“性相近也，习相远也”的人性论。 “性相近”说明人

30、皆有成才成德的可能性，而“习相远”又说明了实施教育的重要性。正是基于“人皆可以通过教育成才成德”认识，才有了“有教无类”的教育原则。认识“有教无类” ，对于教师来说，就要真心地爱学生，真心地热爱教师这个职业。由基本的对岗位和对学生的“爱”为出发点，去理解学生，思考问题，寻找解决之道。亦即：要尊重学生，用科学的态度分析和认识学生中存在和出现的问题；根据学生群体的认知习惯来设计、调整、改变和发展自己的教学方法。通过师生的共同努力，建设新的、更加积极的良好学风。 就像池塘养鱼。不同的鱼种有不同水深分层次生活的习性，所以，池塘养鱼一般是分层次确定投放鱼种的。在社会生活中，对于计算机专业人才的需要也是分

31、不同层面而产生不同需求的。研究型院校主要培养学科精英，教学型院校主要培养优秀应用人才，甚至是高职高专的应用型人才，都各有各的用武之地，重要的是，应该以不同的角度去看待他们，理解和认识他们，教育和培养他们，而不是一刀切。 在精品课程建设过程中，我们逐渐认识到：学校学习氛围的变化主要缘于学生结构和学生对象的改变。事实上，教学对象变了，教学目标变了，教师“单一”的教学方法已经成为亟待解决的关键。 3 着眼于应用性教育目标，倡导教学内容的分层次设计 大多数大专院校都设置有计算机科学技术及其相关专业，我们至少可以认为：根据所在院校的办学类型不同、培养目标不同、所在地及其周边地区社会需求的不同，这些计算机

32、专业的教学内容应该有所不同，这些计算机专业对于“操作系统原理”这门课程的教学内容也应该是有所不同的。 我们认为：对于大多数计算机专业的学生，尤其是非研究型院校的学生，应该把“操作系统原理”的学习定位在理解、熟悉和能够灵活运用操作系统原理，来解释计算机运行的现象和开发更好的应用程序与新设备驱动程序等这样的层面，而把那些“考研”所需要的更深层次理论性内容放在选修或者考研复习阶段来解决。从长远看，应该对各层次院校的计算机专业所开设的“操作系统原理”课程的教学内容进行研究，在特定的范围内形成一定的相关共识。 换句话说，在教材建设中要很好地把握编写内容的“度” ，要完整、全面；而在具体教学过程中，要很好

33、地把握灵活的“度” ，在符合培养目标的前提下，授课要生动、能理解，要引导学生产生对课程内容的浓厚兴趣，千万不要满堂深灌而读僵读死。 “操作系统原理”课程虽然有鲜明的应用性和实践性，但也有对基础课程和对理论深度的很高要求，因此，教学方法需要很好地设计，需要明了教学过程中学生的学习状况，积极进行调整和引导。 4 注重因材施教，重视教学方法改革与创新 孔子非常注重因材施教，他研究人的方法是以承认人与人的存在差别为前提的，他对每个学生的性格和特长都很了解，并且要求学生把学和思、学和行结合起来。 孔子的教育观点体现了教书育人的精神。从“教书”来讲，就是要培养有能力有学问的贤才；从“育人”来讲，就是要塑造

34、理想的人格。孔子不把“圣人”作为教育的目标，而把重点放在培养君子人格上。在论语中，孔子所描绘的君子是仪表端庄、崇德向善、慎言敏行、学以致道、善于交际、爱才惠民、安贫乐道的人。在孔子那里，君子的标准可高可低，高到德、才、智全面发展，低到能具备某些优点就行了。君子既要求完美，又不尽完美。孔子培养学生的君子人格、就是在对学生的优点和不足有了全面了解的基础上进行的。 正因为此， “因材施教”就成为教师应该遵循的基本原则。教师要尊重学生的个性，发挥学生的专长，通过因材施教，使广大学生成为各方面的“贤才君子” 。在应用型“操作系统原理”精品课程建设过程中，我们的一个侧重点，就是探索学生能够喜欢、能够接受的

35、教学方法。 传统模式的教学方法可以简单地概括为“先说 (课堂理论教学) 后做 (验证性实验)”和“光说不做” 。但是，在大众化高等教育背景下，课堂教学效果普遍出现滑坡，客观上淡化了“验证性”实验的基础，因而严重影响了课程的教学质量。这一点，在“操作系统原理”课的教学中尤其如此。 我们在教学实践中摸索出一套“把实验实践环节与理论教学相融合，抓实验实践教学促进学科理论知识学习”的教学方法，有效地提高了学生的学习兴趣，以此来提高大众化高等教育背景下“操作系统原理”以及其他专业课程的教学效果和质量。这个教学方法可以简单地概括为“先做后说”和“边做边做” 。这里的“先做” ，就是教师依据相关课程的知识体

36、系和教学要求，精心设计前导实验，学生在实验设计的指导下，通过实验方法来了解和实践课程知识；这里的“后说” ，就是在学生具备了一定的感性认识的基础上，在课堂教学环节中答疑解惑，系统地提高学科知识的理论水平。 例如， “操作系统原理”课程一向都有实验教学的要求，但实验内容通常是根据操作系统原理的思想，运用某种程序设计语言来实现操作系统的部分功能，或者分析诸如 Linux 操作系统某个版本的开放源代码，等，带有强烈的“验证性”色彩。但是，(1) 由于低年级程序设计语言教与学所存在的问题，学生普遍不能顺利地运用程序设计语言工具；(2) 对于应用型院校的学生来说，学习操作系统原理的主要目的应该不是设计新

37、的操作系统，而是在理解的基础之上更好地运用操作系统。 因此，应用型“操作系统原理”的课程建设尤其要重视建设实验、实践和应用等环节，让学生通过实验认识问题所在，通过实践理解问题的解决方法，通过体会到应用价值而喜爱本课程的教学内容。 操作系统软件肯定是我们所见到的最优秀、最复杂和最庞大的软件之一，所以，真正领会操作系统课程所介绍的概念、原理、方法和技巧，对很多学生来说是困难的。我们需要为学生提供了一个研究操作系统内核的学习方法，使学生可以由此来体验操作系统内核及其设计技巧。可以在不修改任何代码的情况下，了解操作系统内部状态的各个方面；也可以通过编写新的代码来阅读内核的数据结构和了解操作系统运作方式

38、，等等。 根据以上思考，我们在实验内容的选择、实验步骤的设计和实验文档的组织等方面都作了精心的考虑和安排，结合精品课程建设，尝试为“操作系统原理”课程编写了实验教材操作系统原理实验(2003 年科学出版社出版，2010 年修订)。该实验教材依据课程教学大纲，充分理解课程的大多数教材，遵循课程教学的规律和节奏，体现了在信息化社会环境下公共图书馆将如何应对 关键词:图书馆;文献信息;集群管理 摘要:随着我国社会经济文化的发展,人们对图书资料信息的需求正日益增长。所有图书馆读者,必然都希望能够方便迅速地获得尽可能多的图书资料。传统形式的公共图书馆经营方式存在诸多缺陷。这种服务模式已经严重制约了公共图

39、书馆的整体建设和发展。为了提高公共图书馆服务水平、经营方式和文献信息的充分利用,只有建立图书馆资源集群管理系统,使图书馆的组织形成规范化、规模化,转换图书馆现有的管理机制,既不降低图书馆服务成本,互通有无、方便读者借阅,又可增强图书馆事业的生存能力。才能真正达到共建、共享,顺应信息化社会发展的潮流。 随着我国社会经济文化的发展 ,人们对图书资料信息的需求正日益增长。所有图书馆读者,必然都希望能够方便迅速地获得尽可能多的图书资料。这时公共图书馆应该起到积极作用,但在当前状况之下,各基层馆的读者却难以满足这种愿望。基层馆藏书必然有限,而跨馆借阅又由于各种条件的限制难于实现。如何应对将是图书馆工作者

40、研究的一个新课题。一、传统形式的公共共图书馆经营方式中的缺陷 长期以来,由于各种历史和技术方面的原因,在图书馆建设和经营工作中存在这样一种局面:区域各公共图书馆在发展过程中处于“各自为政,不相往来”的状态。因而,各个图书馆下属的基层馆在建立自已的文献资源时,不得不追求“小而全”,由于这些资源之间缺乏实质性的联系而无法相互流通,每个图书馆只能依赖本馆资源服务读者,不能提供有关其它图书馆藏品的信息,也不能利用其他图书馆所拥有的藏品。时至今日,这种服务模式已经严重滞后于社会的需要,其表现形式有:第一、区域内基层馆的经费和文献资源得不到充分的利用,上级馆很难实现统筹规划,由于基层馆不得不以“小而全”的

41、方式建设馆藏,各馆对低档图书的重复购置就很难避免。同时由于各馆在资金和技术力量方面的限制,高档资料的积累又很难开展,因而会出现所谓“你有我有大家有,你无我无大家无”的状况,造成资金和人力的浪费。第二、限制图书馆管理水平的提高。依照传统管理模式,各基层馆所需处理的信息相对独立,不能与上级馆建立畅通及紧密的联系,这种局面也就限制了图书馆管理工作的发展。在今天,网络技术日新月异,我国政府已经大力投资于网络建设以推进信息技术的推广应用。图书馆属于信息传播渠道,本应利用大好形势积极利用网络技术获取、传播图书信息,联络、服务读者社会。但落后的装备和工作方式却使这些工作难以实施。 这些现象严重制约着基层图书

42、馆整体的建设和发展,为了提高城市公共图书馆的服务水平,经营方式,文献信息的充分利用,解决上述问题已经成为当务之急。 二、公共图书馆的未来发展趋势 知识经济时代的显著特征是经济一体化。它所带来的文化趋同化、信息网络化、自然资源全球化、资源利用综合化等趋势。正对整个世界产生越来越大影响,由于世界每年知识总量的急剧增加,任何一所图书馆都没有能力将人类记录收集齐全,文献信息资源共享是其必然趋势。 1.文献增长与需求的矛盾。在社会经济飞速发展的今天,文献信息已成为社会和经济发展中一个不可缺少的要素,而科学技术的发展,使文献信息量以年 8%的速度急剧增加。书刊价格却不断上涨,国内图书价格每年上涨约 20%

43、,期刊价格上涨约 28%;国外图书价格每年上涨约 15%,期刊价格每年上涨约 40%。而国家和地方政府拨给图书馆的文献购置费是有限的,文献购置费的增长远远跟不上文献信息量和文献价格的上涨,文献购置量呈逐年下降趋势。而据有关资料统计,全国公共图书馆的文献利用率约为 35%,高校图书馆约为 45%,中科院图书馆约为 17%,中国科技情报所约为 30%,文献利用率极低。要解决文献激增 ,价格上涨和利用率不足的矛盾,满足社会和经济发展的需求,唯有馆际合作,资源共享。 2.图书馆信息服务活动分散化。自动化程度低,服务质量差,专业技能发挥不充分,是目前各图书馆存在的普遍问题。这些问题主要是因为各图书馆间缺

44、乏合作。建立图书馆资源共享网络系统,使图书馆的组织形成规范化、规模化,既可适应社会主义市场经济条件下用户对文献信息需求的不断增长,又可使图书馆改变以往分散服务的工作方式,转换图书馆现有的管理机制,既不降低图书馆服务成本,互通有无,方便读者借阅,又可增强图书馆事业的生存能力。 3.区域互联的现实需求。根据目前我国国情,要把各级各类图书馆组成全国性的文献信息共享网络系统,还有待努力。但在一定区域内,由于相邻各馆地理位置较近,不容易受交通、通讯条件的限制和影响,便于组织、便于各成员馆之间的信息交流。各馆根据自己的任务和特点,在文献收藏方面各有侧重,各有特色,只要稍作调整,即可进一步强化各馆的藏书特色

45、,取长补短,即能减少因同种文献重复订购造成浪费,又可结合本地区长远发展规划,回顾本地区的历史,经济条件和自然条件,充分开发利用地区内的文献资源,有效地解决本地区文献贫乏和不匀问题,增强整个地区文献资源的综合能力。 三、建立区域性图书馆集群管理体系 区域图书馆集群管理是目前国内图书馆管理领域正在发展和推广的一种新型的图书馆经营模式。它是利用现代化的通讯手段,打破传统区域图书馆彼此分立营运的局面,将一定范围的各个区域馆整合为一个统一的服务机构网络,在馆与馆之间实行合作,互通有无,进而统一规划图书采购、配送;统一登录、检索,完成图书资料统一布局,达到资源共建、共享的目的。 建立区域图书馆集群管理服务

46、体系需要完成以下几方面工作:第一、建立区域内图书馆的统采、统编 (总馆指导分馆共同进行编目)、配送传递体系,实行统一采购,统一编目;第二、建立区域内图书馆的网上检索、阅览、咨询体系,使读者方便地通过互联网检索书目信息、借阅图书、享受网上的咨询服务;第三、健全、充实区县公共图书馆资源,并以此资源为源头向下级馆进行垂直流动,同时通过网络管理系统实现图书资源可在社区图书馆间进行水平流动,从而使社区图书馆实现“小馆舍、小馆藏、大流动、大资源”;第四、建立区域内图书馆的 “一卡通”借阅体系(即所有图书馆通用统一借书证),使读者既可以就近利用社区图书室借阅 ,又可完成跨馆借阅,亨用其他图书馆较丰富的文化信

47、息资源。 这种改革是解决以上存在问题的有效对策,也可以:1.治理区域图书馆现有馆藏资料的“人有我有,人无我无”,重复和短缺现象并存的状况,使有限的经费投入得到更大的产出,确保国家财政开支用得其所,做到一次开发,多次利用;一家开发,多家利用,使区域图书馆数据库资源布局逐步趋于合理;2. 改善图书馆服务工作质量,使读者可以更为方便地获取更多的资料信息;3. 改善图书馆经营管理工作的效率,使各基层图书馆可以有效地了解图书供给、需求状况,管理、出借馆藏,并与读者进行及时交流。这种新型管理系统的建设还为未来更大规模的国家信息通道预留接口,以便在未来构成广泛的基层信息网络。 总之,建立域性图书馆集群管理体

48、系,可以实现各馆快速有效地图书信息交流,并通过计算机和互联网将所有参与服务网络的图书形成一个整体,使得图书资料信息可以在网络内自由流动,不但可以使图书馆、读者、以及有关管理机构可以彼此有效沟通需求,调度资源,还可以实现图书馆管理自动化,提高管理业务水平,是解决信息化飞速发展的当今社会公共图书馆服务方式的一种行之有效的办法。 参考文献: 1 付永华,周九常.我国图书馆知识共享调查分析报告B.图书馆理论与实践,2008,1 2黄莜玲,郑章飞.区域信息资源共享系统可持续发展的思考A.图书馆理论与实践 3杨丽芸,马学林.论建立民族地区图书馆事业发展的实施机制A.图书馆理论与实践,2008,1 浅议学校

49、网上教学的实践 关键词:网上教学;教学模式;教学主页 摘要:本文提出基于局域网上的教学模式和基于 Internet 上的教学模式。并分别讨论各种了网上教学模式的信息流程,教与学的关系,及网上教学具有时效性,共享性,交互性和个别化等特点。网上教学模式能在教师的主导作用引导下,充分发挥学生的主体作用。最后对加强网上教学的实践与应用提出自己的见解。进入 21 世纪随着计算机网络技术和 Internet 的不断发展,网上教学已经成为一种现实。由于网上教学具有时效性、共享性、交互性和个别化等特点,教师在教学过程中如何根据网上教学不同的教学模式,发挥教师的主导作用和激发学生自主学习使学生成为认识的主体。这就要了解网上教学的教学模式及其特点,在教学工作中不断实践与创新。 一、基于局域网上的教学模式 (一)多媒体教学网的教学模式 1.教学模式的流程。 多媒体教学网上的教学模式。由于这种教学模式基于教室里的多媒体局域网,它与