1、操作系统之哲学原理操作系统之哲学原理 “这是一个瞬息万变的时代。分布式计算的脚步渐行渐远,网格计算的热潮逐步退却,云计算和云存储正慢慢揭开面纱在所有的变化中,不变的是这些计算的支柱:操作系统!能否深刻理解它也许会决定云时代的浮沉 。 ” 由上海交通大学邹恒明著的计算机的心智:操作系统之哲学原理 (以下简称操作系统之哲学原理)别开生面,以生活哲学的视角对操作系统原理进行阐述,通过逻辑推理来演绎操作系统核心技术的奥秘,其讨论范围包括操作系统的所有基础内容:背景与历史、进程与线程、通信与同步、调度与死锁、分页与分段、磁盘与文件、输入与输出等。此外,作者还以新颖的组织方式讲解了锁的实现、同步机制的发展
2、逻辑、从分段到段页式的演变、多核环境下的同步与调度、操作系统设计的原则等内容。 1 操作系统是计算机的心智 操作系统之哲学原理,作者在“第一章操作系统导论”的一开始就指出:“一个人觉得操作系统没用,那是因为他不知道怎么用,或者他没有用操作系统的意愿。说明白一点,你如果认为操作系统没用,那是因为你的编程开发处在一个低级的水平上。如果你掌握了操作系统,你的编程水平将显著提高。 ” 作者指出: 要想学好操作系统,具有恰当的思维模式是十分必要的。这个思维模式就是本书所强调的“哲学” 。 计算机程序的运行至少需要如下 4 个因素: 程序设计语言; 编译系统; 操作系统; 指令集结构(计算机硬件系统)。
3、其中,操作系统在程序的执行过程中具有关键的作用。由于计算机的功能和复杂性不断发生变化(趋向更加复杂), 操作系统所掌控的事情越来越多,越来越复杂。同时,操作系统本身能够使用的资源也不断增多。操作系统是一个软件系统,它使计算机变得好用(将人类从繁琐、复杂的对机器掌控的任务中解脱), 使计算机运作变得有序(操作系统掌控计算机上所有事情 )。因此 ,操作系统的功能一般包括: 替用户及其应用管理计算机上的软、硬件资源; 保证计算机资源的公平竞争和使用; 防止对计算机资源的非法侵占和使用; 保证操作系统自身正常运转。作者进一步指出:将操作系统功能进行提升,就可以得出操作系统所扮演的两个根本角色管理者和魔
4、术师。 本书集中精力对操作系统的核心内容进行分析,用大量的生活实例,生动地解释了操作系统中的主要难点和模糊点,包括锁的实现、同步机制的发展轴线、纯粹分段到段页式的演变、多核环境下的进程同步与调度和操作系统设计等内容,而放弃了操作系统核心以外的内容,如安全、多媒体系统、虚拟机技术、光盘技术等的论述。全书重点突出、逻辑清晰、内容连贯,便于学生顺利掌握操作系统的核心内容,是了解计算机操作系统原理不可多得的教学参考书。 本书对操作系统原理的讨论充满趣味性:每一章都力求细致地阐明一个主题 ,将通俗的哲学原理和逻辑推理贯穿于每一个主题,构成全书的有机整体,并适当地引入计算机组成和编译器知识,揭示操作系统在
5、程序运行中发挥的作用,把读者对操作系统的理解带到一个崭新的境界。 2 操作系统的哲学原理 在详细论述了操作系统的基本概念和各种机制之后,作者认为:首先,操作系统作为计算机的管理者,需要对计算机的各个组成部分进行管理,这就导致了 CPU 管理、内存管理、磁盘管理、输入输出管理等操作系统功能的出现和相互关联;其次,操作系统作为魔术师,需要对计算机的各种硬件进行抽象和装扮,以使其显得更大、更快、更好和更容易使用。这些抽象就形成了进程、线程、虚拟内存、文件系统、各种 I/O 模式等操作系统构造的出现,而这些构造之间也因操作系统魔术师的角色而互相联结起来。作者认为,除了管理和魔幻这两条共同的纽带外,操作
6、系统各个部分还有一个联结纽带,即其设计上所遵循的哲学原理。作者认为:最为重要的核心是不同的生活哲学将导致不同的操作系统设计与构造。 在本书的第七篇(第 22 章),作者概括性地介绍了操作系统设计的 10 条哲学原理,它们是: 第 1 条哲学原理:层次架构。操作系统的功能分为多个模块,并按层次分解。下面一层向上面一层提供功能,而上面一层只能对直接下属进行控制。采用层次结构不仅使得操作系统的构造过程容易,也因为符合人类的习惯而更加易于理解,从而使操作系统结构清晰,节省开发操作系统的成本。 第 2 条哲学原理: 没有对错。作者认为:操作系统本身并无对错之分,只有好坏之分。就像我们不能说 Window
7、s 是对的,Unix 是错的。我们只能说,Windows 更容易使用,而 Unix 不太好使用而已。因此,在设计操作系统时,只要达到功能、效率、公平、正确的平衡即可。例如,操作系统进程调度策略有很多,而每种调度策略有其适用的场景。我们不能说“时间片轮转是对的,而优先级调度是错误的” 。 第 3 条哲学原理:懒人哲学。以 Unix 操作系统里面 fork 系统调用的实现为例,作者介绍了在操作系统设计中懒人哲学的应用:fork 系统调用中有时需要进行父子进程地址空间的复制,但在设计中“不到万不得已不复制” 。这在计算机术语中称为懒惰或延迟的复制。懒人哲学的合理性在于提前将事情做掉也许是一种浪费。
8、第 4 条哲学原理:让困于人。以文件系统为例,作者指出:对于操作系统来说 ,它需要保证自己的正确性,而文件夹对于操作系统文件系统的正常运转至关重要,因此,文件夹必须保持不能出现问题,操作系统会使用各种原语操作保证文件系统的一致性。而用户文件的一致与否并不影响操作系统本身的运行。虽然用户文件的毁坏有可能激怒用户,但这不是操作系统有义务管的事情。这种哲学就是“让困于人” 。第 5 条哲学原理:留有余地。例如,文件系统目录夹的记录里面通常都有一部分所谓的保留空间,如 DOS 目录夹记录里面就有 10 个字节的保留空间,而事实上,这 10 个保留字在 Windows 98 的文件系统里面就得到了利用。
9、如果没有这些保留字,将不得不设计全新的系统而导致无法兼容。 第 6 条哲学原理: 子虚乌有。操作系统的目的是服务上层的应用程序和用户,用户要什么就提供什么。而提供的这种东西虽然在用户看来实实在在,但实际上都是子虚乌有。例如,在操作系统里面,用户看到的内存非常大(其实是与磁盘一样大),速度无限快(其实是与缓存一样快 )。但实际上,我们的物理内存可能只不过 4G,速度也只有缓存的十分之一。 第 7 条哲学原理: 时空转换。以页表的实现为例。由于页表的尺寸通常太大,占用内存过多,便将页表分级,只保留一部分页表在内存,而其他部分放置于磁盘上。这样,页表所占空间大为减少,但付出的代价就是时间成本。 第
10、8 条哲学原理:策机分离。立法就是策略 ,执法就是实现机制。立法和执法的分离就是所谓的“策机分离”哲学。作者认为,操作系统里面的策机分离主要是为了实现的灵活性。比如“调度算法参数化”,算法在内核里,参数可以由用户指定。又例如,在程序设计领域,对界面的设计和对界面的实现是分开的;在计算机安全领域 ,对安全标准的设计 和安全设计的实现是分开的。 第 9 条哲学原理: 简单为美。作者指出,在数学领域有个不成文的共识:“如果一个问题有多个数字表示 ,那么最简单的表示通常是正确的。 ”在操作系统设计中,文件存储的方式有网状组织、树状组织、记录流、数据块流和字节流等各种选择,而现代操作系统选择的都是最简单
11、的字节流。 第 10 条哲学原理:适可而止。作者认为,第 10 条哲学原理是用来修正前面 9 条原理的。即在前面 9 条原理的贯彻过程中,要保持一个度,适可而止。例如,“简单为美”但不能过于简单。正如爱因斯坦所言:“一切都应该尽可能简单,但没有更简单” 。 实名制与互联网之下的新商业生态的主动构造 在 2010 年 4 月 7 日的温州当地报纸上,有一篇报道网售限折有令难行,温州小书店在沉默中渐退,说的是温州本地的众多小书店经营形势越来越差。报道的最后阐述道:当前网络带来的冲击远不只图书业,而是几乎充斥在每一个行业。如家电购物网站对传统家电卖场的冲击、专业代购网站对百货商场的冲击、淘宝店对个体
12、商家的冲击互联网地位日渐强大,实体店面临越来越大的生存压力。记者最后问道:“那么,面对大势所趋,传统经营者将何去何从?是完成历史使命,从此退出舞台吗?” 也有分析认为:在很多行业,互联网和传统实体店将不再是势均力敌的对手。此时,实体店需要做的不是悲观退市,而是重新审视自己,在承认互联网优势地位的前提下,尽量寻找自己的生存空间。在避开恶性价格竞争的同时,实体店可积极发展品牌化战略、体验式消费、扁平化渠道或者区别于大型购物网站的小众化定位。 在中国市场经济的最前沿所触摸到的,其实是“两种路线”的斗争,是两个商业生态系统的博弈,不是东风压倒西风,就是西风压倒东风。事实上传统的西风已经没有机会了。实体
13、店还将以一定方式存在,但是必须“隶属”于互联网之下的新商业生态。比如现在拖拉机耕地很普及了,依然有几千年来的牛耕作业。这个时候牛耕只是一种补充,甚至只有文化观赏价值了。上个世纪九十年代中期,互联网来到中国,短短十几年的发展,它事实上已经缔造出了一个新的商业生态,我们都以一个不可逆转的状态渗透其中,被它重新布局!电子商务不是一个补充,不是一个时髦,而是一种基本的生存方式了。这就是互联网带来的直接变化。 对越来越庞大 B2C 以及 C2C“店铺”实行实名制政策,事实上已经酝酿很久,但是一直从鼓励电子商务活动出发,没有及时规范。事实上现在出台已经有些迟了,这不仅仅是守法经营与工商税务征管的问题,是直
14、接影响新的商业生态成长的问题。实名制作为规范网上店铺经营的第一步,是完全正确的,但是仅仅有它是不够的。一笔贸易,一个以货币为媒介的需求的满足过程,已经被分解为广告、店铺陈列、商务沟通、支付、物流、服务等多个环节,这些环节都有庞大的服务体系在支撑,以淘宝为代表的个体交易集群显示出越来越强劲的商业生态经营活力。当然这个体系还是基于民间信用体系的,这个体系与金融、财税、行业的关联既紧密又分散。已经到了必须综合治理的程度了。 根据笔者的工作与生活体验,从国民经济稳健运行的角度出发,在实名制之外至少还有以下三件事需要做周密的筹划与落实。 支付手段与财税的统一 去年元旦后不久我写了一篇文章叫做2009,中
15、央网络银行元年,当时就非常清楚地和众多朋友一样看到,支付宝、财付通这样的支付工具事实上已经具备中央金融的特性了,与传统商业银行业务的博弈越来越占有优势。在金融体系上,事实上到了明确身份的时候了,经过论证直接将这类支付机构列为与商业银行同级别的金融机构其实对国家未来的发展有极大便利! 这样的交易模式和支付模式之下,按照合适的营业税税额进行征税,将获得最直接的税源,当然税额按照什么标准去走,怎么启动是一个策略性、政策性很强的问题。但是金融和财税的强关联是必须尽快规范化、合法化的! 物流匹配问题 虽然现在的网店都有物流机构尤其是快递机构在合作,但是这些合作是浅层次的交易关系,还不足以形成强大的规模效
16、应。未来地方政府如果期望在电子商务领域获得可靠的税源,构造与电子商务有关的物流基地,改善物流条件将是一个重要的砝码。物流领域的资源浪费是相当严重的,而网店的经营者显然缺乏专业准备,个体也无法承载区域性甚至更大范围物流支持需求。物流问题本质上是一个需求匹配问题,除了一部分完全电子化的产品之外,网店经营的大部分产品事实上是不需要转储物流的,是可以直接从生产机构发货的。这个方面目前只有一些个案,难以进入法律框架进行规范。我们在这个方面如果能取得突破,那将会成就一项伟大的事业。 产业链通融与生活方式变迁的 匹配问题 B2B 与 B2C 的业务在经过初级阶段的爆炸式增长之后,也一样会进入一个重新洗牌阶段
17、,这个情况在部分领域已经出现,大面积的出现应该是 2012 年前后的事情。那是一个新商业生态群落显示出雏形的时机,商家会逐步进入一个动态的分工体系,不再是独立的面对最终消费者,会以集群方式为消费者进行服务,而且消费者的结构又是多种形态的,形成若干个细分市场,与传统的细分市场不一样的是,这些细分市场迭代的周期会越来越短。在生活方式与生产方式发生重大变化的时候,在生产者和消费者的角色模糊的时候,将有更多的未知问题需要我们去解决。 虽然对于这个新的商业生态系统,还不能进行全貌的畅想,但是端倪已现,自然是紫气东来。我们能前瞻性地研究和解决上面的问题,将是对这个新生态的主动构造,那样必将在有为中赢得互联
18、网世界的更大话语权,这个话语权其实就是新的经济力,这个新的经济力与传统不一样的是,它形成排他性格局的周期非常之短。 摘要：本文结合学院实际需要，着重介绍了计算机基础双语多媒体课件开发中的关键点、存在问题及课件制作中的收获体会。 关键词本文来自：计算机毕业网 ：计算机基础；多媒体课件；双语 1引言 计算机基础课程涉及面广，知识点分散，但该课程的授课学时却在不断减少，要解决这一矛盾，开发适宜的计算机基础多媒体教学课件已成为当务之急。我院是一所外语类职业学院，外语能力是我院的突出特色，因此，我们同时开发了中英文版的计算机基础教学课件。 2 中文版课件的制作 我院计算机基础教学现在主要有两种教学模式，
19、 “计算机+大屏幕”模式和在计算机网络教室的双向教学模式。这两种教学模式都要使用多媒体课件来辅助教学。这就要求教师能够制作出符合教学需求的多媒体课件。我院计算机基础课程以自编教材为蓝本，结合多年教学实践经验，开发出与教材相配套的课件，在教学中取得了良好的效果。 2.1 目标先行，重难点突出 在多媒体课件的制作中，我们非常重视教学目标的编写。在课件的第一页以明显的方式呈现学习目标，让学生在上课之初即对该次课程的学习任务、重点难点、学习要求等一目了然，从而明确当前所学知识的主题。 2.2 创设情境，激发兴趣 构建情境教学模式，充分体现教学中学生的主体地位。教师有目的地引入或创设一定的具体场景，引起
20、学生的情感体验。比如在 Excel 引入课中，我们以学生熟悉的成绩管理为例，首先分析 Word 表格的不便之处，然后使用 Excel 的数据填充、公式和函数对数据进行计算；使用图表、排序、筛选、分类汇总、数据透视表等对数据进行分析比较。通过这样的情境设置，使学生对 Excel 软件有了整体的认识，从而达到快速获取和掌握知识的目的。另外，在课件的制作过程中，尽可能创设合乎实际的教学情境，激发学生的学习动机，培养学生解决问题的能力。 2.3 技术合理，交互性强 多媒体课件制作平台有许多种，常用的有 Flash、Authorware、PowerPoint 、Dreamweaver、方正奥斯、洪图 (
21、Hong Tool)，等。在选择时，要根据实际需要，配合使用。如讲授 Windows 操作系统，用 Flash 制作的课件具有容量小，易携带，演示方便的特点；在学习网页制作部分内容时，可以利用FrontPage 或 Dreamweaver 将所讲的知识做成一个网站，等等。 但是，不能片面认为多媒体课件做得越美观越好，媒体用得越多越好，界面越复杂越好。比如用 PowerPoint做课件时，有的老师喜欢添加 PowerPoint 自带的一些声音效果，如鼓声、掌声、急刹车声、碎玻璃，等，这些声音会分散学生的注意力。再如，设置自定义动画和幻灯片切换时，如果添加过多的效果，同样会影响听课质量。 在多媒体
22、课件中每一章都设置了多个栏目，但在制作中很容易忽视这些知识点的链接，造成课件中各个栏目相互独立和课件运行流程的线性化。其实学生在知识的构建过程中认知过程应是非线性的，良好的交互性才能帮助教学。 3 英文版课件的制作 外语是我院的特色，使用英文版多媒体课件可以在向学生传授计算机知识的同时，提高学生外语理解、应用能力，因此，双语课件的应用，为外语或计算机水平突出的同学搭建了一个新的学习平台。在英文版课件的制作中，我们将主要精力放在课件内容的查找、确定及校对上，其他方面采用了与中文版相同的技术路线。课件的内容主要借助于外文书籍、相关网站、英文版软件等渠道来获取。学生对这种课件内容表现出了极大的兴趣，
23、普遍认为对计算机应用能力和英语能力的提高有很大帮助。 4 课件制作中存在问题及解决方案 4.1 中文版课件 本课件在设计初期，我们计划使用PowerPoint 来制作各章节内容。但在教学中发现，有些章节并不适合用 PowerPoint，如Word 和 FrontPage。因此对于 Word 部分，我们直接在 Word 中制作相关内容，FrontPage部分设计制作成了网站的形式。这种多样化的形式更容易被学生接受。 4.2 英文版课件 计算机基础英文版课件是该课题的创新点，同样的知识用另外的语言来进行理解，使学生对课件内容感到新奇，对学习产生很大的积极性。但由于英文水平所限和资料的欠缺，目前制作
24、的课件还不能与教材及中文版课件完全吻合，今后要更广泛搜寻资料，加以改进完善。 5 课件制作中的体会 5.1 有助于提升教师的实践技能 目前，大多数教师在教学过程中长期远离系统的实践开发，造成实践技能、创新意识与现代教学需要差距越来越大。因而这一课件的完整制作，是我们充实自己、提升实践能力的过程。 5.2 有助于提高教师的英语水平 为了完成英文版课件，我们研读了 Computers in your future，Microsoft Word 2002，Introduction to Excel，Microsoft FrontPage 2000 等多本英文原版书籍，查阅了大量相关网站，并已熟练掌握
25、了英文版 Office 的使用。因此，双语课件的制作对教师英语水平的提高是显而易见的。5.3 有助于教师形成先进的教学理念 中西方教材有很大区别。英文版教材的编写注重面向学生，从学习者角度出发，体现以人为本的理念。教材通常在每一章节开头都有学习目标(Objective)，章节中有很多的技巧 (Tip) ，问题 (Trouble) ，章节后有本章小结 (Summary) ，所学知识的快速回顾 (Quick Check) ，课后的练习也分为不同类型：概念回顾 (Concepts Review) 、技能回顾 (Skills Review) 、独立挑战(Independent Challenge) 、
26、大作业 (Assignment) 、小组作业 (Team Work) 等，容易贴近读者。因此，这种编写思想对于目前教学中落实“以生为本”的教学理念有深层的启发作用。吸取英文教材的这些长处，有助于教师对教学理念、教学方法的改进完善。 6 结束语 通过这一课题周期，我们深切感受到：只要认真思考、研究，就会发现问题；再进一步研究，就能发现解决问题的方法。 参考文献 1 中国高等院校计算机基础教育改革课题研究组. 中国高等院校计算机基础教育课程体系，2004M. 北京：清华大学出版，2004. 2 夏亚. 多媒体课件设计与制作M. 杭州：浙江大学出版社，2005. 3 覃华，姚怡. 多媒体应用技术M.
27、 北京：中国铁道出版社，2005. 4 张复兴，张宝剑 . 计算机教学中使用英文版教材的体会J. 计算机教育，2010 ，(2). 收稿时间： 2010-06-30 作者简介：胡立源 (1966- )，男，河北抚宁人，硕士，副教授，研究方向：计算机教育，多媒体技术。卜荣欣(1964-)，女，河北昌黎人，副教授，研究方向：多媒体技术。 浅谈人工智能中的启发式搜索策略 关键词:人工智能;启发式搜索; 估价函数 摘要:人工智能所要解决的问题大部分是非结构化或结构不良的问题,启发式搜索可以极大提高效率。讲述了搜索策略中的启发式搜索,对它的原理进行讲解,前景进行了展望。 盲目搜索即是按预定的控制策略进行
28、搜索1, 这种搜索具有盲目性,效率不高,不便于复杂问题的求解。为解决此类问题,人们提出启发式搜索策略,即在搜索中加入与问题有关的启发式信息,用以指导搜索朝着最有希望的方向前进,加速问题求解的效率并找到最优解。 一、启发式搜索策略的发展历史 40 年代:由于实际需要,提出了启发式算法,具有快速有效的特点。50 年代:启发式搜索逐步繁荣,其中贪婪算法和局部搜索得到人们的关注。 60 年代: 反思阶段,人们发现以前提出的启发式算法速度很快,但是解的质量不稳定,而且对大规模的问题仍然无能为力。 70 年代:计算复杂性理论的提出。人们发现贪婪算法和局部搜索算法速度快,但解不好的原因是得到的解没有全局最优
29、性。Holland 的遗传算法的出现再次引发了人们研究启发式算法的兴趣。 80 年代以后,模拟退火算法,人工神经网络,禁忌搜索等新式算法相继出现。 二、启发式搜索策略的工作原理 盲目式搜索求解的过程中,节点的扩展次序是随意的,且没有利用已解决问题的特性,为此需要扩展的节点数会非常大。启发式搜索则克服了上述缺点,它利用搜索过程中的有用信息优化搜索。 ( 一)一般搜索过程 基本思想2:把初始结点作为当前状态,选择适用的算符对其进行操作,生成一组子状态,然后检查目标状态是否在其中出现。若出现,则搜索成功,否则从已生成的状态中再选一个状态作为当前状态。重复上述过程,直到目标状态出现或者不再有可供操作的
30、状态和算符时为止。 在给出具体过程之前,首先介绍两个数据结构OPEN 表和 CLOSED 表。OPEN 表用于存放刚生成的节点。CLOSED 表用于存放将要扩展或者已经扩展的节点。 搜索的一般过程如下: 1.把初始节点 S0 放入 OPEN 表,并建立目前只包含 S0 的图,记为 G。 2.检查 OPEN 表是否为空 ,若为空则问题无解,退出。 3.把 OPEN 表的第一个节点取出放入到 CLOSED 表,并记该节点为节点 n。 4.考察节点 n 是否为目标节点。若是,则求得了问题的解,退出。 5.扩展节点 n,生成一组子节点。把其中不是节点 n 先辈的那些子节点记作集合 M,并把这些子节点作
31、为节点 n 的子节点加入到 G 中。 6.针对 M 中子节点的不同情况 ,分别进行如下处理:对于那些未曾在 G 中出现过的 M 成员设置一个指向父节点(即节点 n)的指针,并把他们放入OPEN 表中;对于那些先前已在 G 中出现过的 M 成员,确定是否需要修改指向父节点的指针;对于那些先前已在 G 中出现并且已经扩展了 M 的成员,确定是否需要修改其后继节点指向父节点的指针。 7.按某种搜索策略对 OPEN 表中的节点进行排序。 8.转向 2 步。 由以上介绍可知,问题的求解过程实际上就是搜索过程,问题的求解的状态空间图是通过搜索逐步形成的,边搜索边形成,而且搜索每前进一步,就要检查一下是否到
32、达了目标状态,这样就可尽量少生成与问题无关的状态,即节省了存储空间,又提高了求解效率。 (二)估价函数 用于估价节点重要性的函数称为估价函数3,其一般形式为:f(x)=g(x)+h(x),g(x) 为从初始节点 S0 到节点 x 已经实际付出的代价;h(x)是从节点 x 到目标节点 Sg 的最优路径的估计代价,它体现了问题的启发性信息,其形式要根据问题的特性确定。例如,它可以是节点 x 到节点的距离,也可以是处于最优路经上的概率等;h(x)称为启发函数。 估价函数 f(x)表示从初始节点经过节点 x 到目标节点的最优路径的代价估价值,它的作用是估价 OPEN 表中各节点的重要程度,决定它们在
33、OPEN 表中的次序。其中 g(x)指出了搜索的横向趋势,它有利于搜索的完备性 ,但影响搜索的效率。如果我们只关心到达目标节点的路径,并且希望有较高的搜索效率,则 g(x)可以忽略,但此时会影响搜索的完备性,因此,在确定 f(x)时,要权衡各种利弊得失,使 g(x)与 h(x)各占适当的比重。 三、小结 启发式搜索算法是一种很实用、很有效的算法,比如 SA 算法具有对初始点的不依赖性,可以任意选取初始解和随机序列,应用广泛。SA 普及的最重要的原因是能在复杂的情况下产生更高质量的解,因此,它特别适用于非线性和复杂的系统。在多目标优化领域,SA 还处于起步阶段,在种群选择以及如何与 Pareto
34、 前沿结合等方面,还需要进一步地研究,SA 具有广阔的发展前景。 参考文献: 1George F.Luger 著,史忠植,张银奎译.人工智能M.北京 :机械工业出版社,2004 2 田中.人工智能中搜索策略的探讨J.福建电脑,2004,(08):30-31 3王万森.智能原理及其应用(第 2 版)M.北京:电子工业出版社,2007 高职高专计算机基础能力培养与实现 关键词:计算机应用能力; 计算机基础;实践教学; 任务;无纸化考试;题库;教学改革; 高职高专 摘要:根据计算机基础教学特点,对高职高专计算机基础教学进行研究,旨在探索高职高专学生的计算机应用能力培养模式,并提出培养的与实现的方式。
35、探索有利于培养高职人才的教学模式 计算机基础课程是针对大学生刚进校开设的,旨在培养大学生的计算机应用能力,为以后使用计算机解决本专业的问题,以及对毕业后能迅速适应岗位需要、在工作岗位上具有可持续发展的终身学习能力打下坚实的基础。由于在实际教学过程中,存在着许多困难与问题,比如授课对象存在着专业差异、计算机水平层次不齐,特别的是对于大一学生,习惯了中学的灌输式教育,对大学的教学方法一时无法适应;另外,社会信息化环境在发生变化,诸如随着中小学信息技术教育规划的实施,高校新生计算机知识水平趋于非零起点,信息技术在各个领域的应用日益普及,用人单位对大学毕业生的计算机应用能力要求有增无减、计算机的应用技
36、术与专业教学、科研结合得更加紧密等等,因此计算机基础教学面对的是对教学内容体系、教学模式、教学方法与手段进行创新设计与实施,对其课程教学资源进行有效建设。 高职院校的计算机基础教学工作,更加不同于本科院校的计算机基础教学。高职学院招收的学生大多是高考录取成绩较低的学生,他们不仅在学习基础上与其他本、专科学生有一定差距,更突出的是非智力因素(如心理、学习习惯、学习自觉性和努力程度等)的差距,需要在大学阶段给予格外的关注和教育培养,让他们能以一名合格的大学毕业生走入社会,真正成为德、智、体、美全面发展的社会主义建设者和接班人。高职高专的计算机基础教学主要的目的是培养适应市场需求,勇于开拓进取的实践
37、型、技能型人才。培养学生的利用计算机分析问题、解决问题的意识与能力,提高学生的计算机素质。为将来使用计算机知识与技术解决自己专业实际问题打下基础。 一、加强以应用能力为核心的实践教学 高职院校的以提高学生计算机的应用能力为教学目标。以提高学生运用知识分析和解决问题的能力,培养学生具有可持续发展和继续学习的能力为目标。因此要特别加强实践教学环节,彻底改变以往只注意理论学习不注重实践的教学模式。计算机基础课程作为一门实践性很强的课程,其实践教学无论对学生掌握理论知识,还是培养学生运用计算机解决实际问题的能力,都具有非常重要的作用,这就要求教师在教学中要坚持实践教学与理论教学同步,理论与实践相结合的
38、原则。 当前计算机技术在日新月异地发展,学生的计算机能力的起点也在不断提高,社会对非计算机专业学生计算机能力的要求也水涨船高。面对这些新问题,我们对计算机基础课程的内容进行了拓展与深化。对于传统内容我们提出了更高的要求,学生不仅要了解相关的知识和操作,还要在此基础上突出应用能力的培养。为此我们提供了立体化的资源,而且要求学生通过创新性设计将自己的综合应用能力与个性展现出来。 经过几年来的不断探索和实践,根据计算机基础课程教学的特点,需要在课堂教学模式与方法、课程资源建设、课程教学评价等方面形成立体化全方位的发展,才能提高对学生应用能力培养。 计算机基础教育的改革,教学内容改革是核心,其次就是教
39、学模式的改革。讲授与实践一直是计算机教学中的两个主要环节。而每个学期,教学时间有限。如有的高职学校,因属于二专或三本招生,不得不延迟学生报到时间。原定的教学计划,不得不根据时间进行调整。如何在有限的时间内快速有效地传授知识,提高学生的应用能力是每个教师都在思索的问题。 (一)多媒体的教学环境 计算机基础教学是需要在多媒体教学环境中进行的,使用文本、声音、图像、视频等多种媒体资源,使得原本抽象枯燥的内容能够更直观地展现。教师讲解并进行演示、学生认真观察教师的示范,从图形、声音、动画中学习到知识,这能明显活跃学习气氛。 ( 二)互动双向的教学模式 在调动学生的视觉、听觉等感官的同时,注重学生动手、
40、实践能力的培养。使用讲练结合双向教学系统的教学模式。学生在了解了基本原理以及基本方法之后,必定会有强烈的好奇心想动手尝试,在计算机机房进行实践,恰好的满足学生动手的需求。安装了多媒体软件的教师机具有广播、监看、提问、讨论、示范等多项功能。教师机屏幕的内容可以实时广播到每一台学生机上,讲完一段内容后,学生马上可以在自己的机器上动手练习,还可以把某个学生的机器作为示范,把所有其他机器的屏幕全部切换成这个学生的屏幕。这使得学生能够快速的将了解到的新知识新方法,并转化为自己的能力,并能及时发现并提出问题。通过讲练结合,边讲边练的模式,能够让学生与教师之间展开良好的互动。 ( 三)注重过程的案例实验教学
41、方法 为了提高应用能力,计算机基础教学需要将课程中的每一个知识点从示例入手,通过对实际问题的解决介绍概念、归纳方法,之后又回到问题中去,使用刚刚学习到的方法去解决各种类似的问题。整个教学过程注重实践,由浅入深,由简入繁。 教师在教学中应利用本学科的特点,知识点融入案例中,把重点放在学生对知识的灵活运用和有意识地留出给学生探索思考的空间,培养学生的创新探索能力并深度挖掘,重在训练学生的基本操作技能,培养创新意识。开设多层次、多类别、多样化的计算机基础教学实验。教学的基本内容包括:计算机软硬件的基础理论、Windows 操作系统的基本应用、Microsoft Office 软件的应用(包括文字处理
42、软件 Word、表格处理软件 Excel、演示文稿软件PowerPoint)、计算机网络的基础理论与应用以及多媒体技术的基础理论与应用。网页设计软件 FIREWORK、DEAMWEAVER、FLASH 以及数据库 Access 基本知识及应用等。要求学生能够掌握计算机基本应用能力,了解计算机的基本结构,了解操作系统的概念及使用,了解计算机网络、多媒体等技术、网页设计及应用领域。 通过实践操作加深学生对理论知识的理解,而且还能使教师把握学生对所学知识的掌握情况,及时发现和解决学习中出现的问题。所以,一方面在教学中要保证实习课与理论课有合适的比例,另一方面,教师应高效地利用每一节实作课,如在实作课
43、前对实作内容做出明确安排,明确每次上机学习的目的、任务、内容与要求等等。课后要求学生写出上机实验报告。这样做,可以避免学生上机学习的盲目性,对学生进行有针对性的训练,从而保证教学质量的提高。 在计算机基础教学中开设案例实验课程分为三个层次: 1.基本验证型实验。例如,在 Excel 中学习相对引用与绝对引用,首先会展示出使用相对引用及绝对引用的两个工作表,并分析其中的作用,引出相对引用及绝对引用的概念。引起同学兴趣,为什么会有这样的不同,怎样去解决它。$在其中的作用是什么,如何应用。接下来就可以让学生通过亲自动手操作刚刚讲解的例题进行验证性的体会。在时间允许的情况下,马上从配套实验中选取类似的
44、题目,这些实验没有步骤讲解,需要学生独立思考要达到样例的最终效果应该使用哪些方法。当各项功能全部学习完后,我们会对学生提出更高层次的要求,自行完成一个综合实验设计,要求必须有各种相应功能的使用,因而能够鼓励学生开拓思维,提高综合应用的能力。 2.综合设计型实验。该类实验以“任务”或“课题”形式提出实验要求和具体的实验成果,要求学生通过有关课程或自学方式,掌握实验所涉及到的知识,通过综合利用这些知识来设计、开发并最终完成实验项目。 该类实验应该涉及计算机基础与应用开发等多方面的知识,例如可涉及软件工具与环境的使用、高级语言编程、数据库及网络等方面的内容。 该类实验是以“任务”驱动,旨在培养学生综
45、合应用计算机知识与技术的能力,培养学生带着问题自主学习的能力。 要求学生通过有关课程或自学方式,掌握实验所涉及的知识,综合利用这些知识来设计、开发并最终完成实验项目。 例如:要求学生设计制作某个专题的幻灯片,介绍自己的家乡,包含概述、人文、地理、文化、资源,要求形象生动,有各种动态效果。 3.研究创新型实验。重在培养学生的研究能力、探索精神与创新意识。该类实验重在培养学生的研究能力与创新意识。实验室可设定研究题目,也可由学生自选题目。该类实验可以没有最终结果,但要求学生能提供实验分析与研究报告,写出有见解的心得体会。例如用数据库知识创建学生信息管理数据库。 ( 四)在计算机教学中要体现对学生信
46、息素养的培养 当代信息社会的发展,对大学生信息素养与能力的培养提出了新的要求。所谓信息素养与能力,国际 21 世纪教育委员会的报告认为是“吸收、处理、创造信息和组织利用、规划资源”的能力和素质。也就是说,要求信息社会中的每一名大学生,都能够在浩瀚的信息海洋中进行有效地检索,发现有用的信息,并通过适当的分析处理,使获取的信息在自己的学习、工作和生活中发挥作用。此外,信息素养也包括能够自觉遵守与信息相关的道德、法律和规范等方面的品德。 学生可借助网上的信息丰富的知识,培养其创新意识。网络世界有丰富浩瀚的资源,图文并茂的生动界面,多姿多彩的影像资料。使计算机基础教学具有感受性、新颖性、可组合性、可扩
47、充性等特点。同时使学生的思维更容易具有发散性,更容易培养学生的创新思维。 在计算机基础教学改革中,对计算机基础教学如何在培养学生信息素养提出了进一步要求。 在教师教学内容方面,计算机基础课的很多内容都与信息有关。结合 Internet 应用的介绍,结合数据库、网络等信息技术的讲解,可以进一步加深学生对社会信息化的认识,提高学生处理信息、利用信息的意识与能力。 如在 POWERPOINT 及 PHOTOSHOP 软件教学中,就可以利用搜集网上丰富的素材,完成相关作业,以锻炼学生的查找资料,提取信息,整合信息的能力。 在教学模式和方法方面,通过对计算机课程教学过程的设计,使学生在学习过程中,逐20
48、06 年 11 月，教育部和财政部联合下发了关于实施国家示范性高等职业院校建设计划加快高等职业教育改革与发展的意见(教高200614 号文件)。2006 年 11 月 13 日，教育部举行新闻发布会介绍国家示范性高等职业院校建设计划并答记者问。财政部教科文司副司长赵路在介绍国家示范性高等职业院校建设计划使用资金情况时讲到， “十一五”期间，中央财政预计至少要安排专项资金 20 个亿支持国家示范性高等职业院校建设计划。这是两部贯彻落实 2005 年颁发的国务院关于大力发展职业教育的决定的重要步骤。这个项目的实施对于推动、带动、促进我国高等职业院校的发展具有重要的战略性意义。 我国高等职业教育发展
49、已经到了一个由量变到质变的阶段。国家示范性高等职业院校建设计划为各高等职业院校提供了难得的跨越式发展机遇，同时也面临着人才培养模式创新的严峻挑战。国家示范性高等职业院校建设计划的精髓是，在示范校中先行先试，实现院校人才培养与产业需求无缝链接。这需要各示范校对人才培养方案及人才培养实施过程进行全面的工学结合改造，即依靠市场办专业，针对职业岗位设计人才培养过程，校企合作培养高素质技能型人才。 该栏目将积极配合国家示范性高等职业院校建设计划，为国家示范性高等职业院校计算机教育搭建一个行动平台，旨在通过行动转变教师的工学结合教育观念，通过行动示范校之间互相交流促进，通过行动引领一般高职院校，通过行动使行业、企业愿意与学校合作，以此促进我国高等职业院校计算机教育共同发展。
