大学计算机专业创新人才培养教学模式的研究与探索

重庆工商大学计算机科学与信息工程学院 毛 凯

一、概述

当前，在我们国家的高等教育体系中，特别是在以理工科为主的高校中，普遍开设计算机专业，包括计算机科学、计算机应用、计算机网络、计算机体系结构、软件工程等计算机相关专业，由于计算机专业的覆盖面广，涉及到的学生人数众多，据中国教育网统计，每年计算机专业的毕业生大约在10 万人以上，是高校毕业生人数最多的10 个本科专业之一。此外，其它一些理工科专业，如通信工程、自动化、仪器仪表、机械制造、测量控制、机电一体化等专业，由于对学生的计算机水平要求也很高，也开设了大量的计算机课程，可以说计算机专业的课程几乎覆盖了全部理工科专业，因此，开设计算机专业的理论与实践课程，培训计算机专业的人才以及其它理工科专业的人才已经成为了一个重中之重的教学任务。

二、加强实践教学环节建设

众所周知，计算机是一个以实践为主的应用型专业，这点从计算机的起源与发展的历程就一目了然。计算机从诞生之日起，就是一个应用型的产物，可以说是需求产生了计算机，而计算机技术的不断发展，更是在人们新的需求的不断推动下得以迅速发展。现行的计算机应用专业的课程体系还是以学科体系为主,强调学科的系统性和完整性,存在理论知识过多、课程内容老化、教材滞后于技术发展、与社会和企业需求脱节等问题。计算机是一门飞速发展的科学,只有紧跟时代步伐,才能够真正培养出对社会有用的人才。

因此，我们在设置大学计算机专业课程时，首先应该紧贴时代与社会的需求，把握住计算机技术未来的发展方向，将实用型的新技术尽可能地融入到理论与实践教学环节，使同学们学有所得，学有所成。推陈出新，应是计算机专业创新人才培养重中之重的第一要务。以计算机网络课程为例，随着互联网技术的快速发展和应用，高等院校中网络技术课程的开设较为普及，一般认为网络技术既有网络理论规范，又有网络工程应用，应该做好“两条腿”走路。如何在网络课程的教学实践活动中引入创新元素，应根据实际情况，有的放矢。例如在计算机网络理论教学中，最为经典的莫过于网络模型和分层协议，无论是OSI 的七层模型还是TCPIP 的四层模型，都是为了分工协作，相互配合，共同完成系统的整体功能。为了加深学生对计算机网络体系结构的理解，特别是模型中“分层”的概念，在讲述分层的原则同时，对每个层上有代表性的协议分门别类地加以介绍，在有条件的情况下辅助以实验活动。如在介绍应用层的协议FTP 过程中，就可以设计一个专门的应用实验，使用FTP 协议完成文件上传与下载，并通过编程完成数据传输的连接。其中指定WebRequestMethods 对象的FTP 方法，调用CreateFtpWebRequest 功能函数创建请求对象，并使用GetFtpResponse 方法完成数据下载。在此基础上，开展进一步的应用实验，如使用同样是应用层的HTTP 协议来完成文件上传与下载。一般情况下，现在几乎所有的同学每天都在上网，而上网过程中所使用最多的协议莫过于HTTP 协议，然而有相当一部分同学并不清楚HTTP 协议可以用来完成文件的传输，更不用说HTTP 协议与FTP 协议在文件传输过程中的差别。通过本次应用层的两个最主要协议实验，可以使同学全方位地理解划分应用层作用以及网络应用层的功能，从而对计算机网络的体系结构和功能有更加全面和深入的了解。

三、理论教学引入创新元素

教学过程中的教与学是密切联系的两个方面,其中任何一个方面没有积极性,教学效果均无法保证。现代教育的使命更多地关注人的发展,以及适应这种发展的“自主学习”的需求。

在计算机网络理论教学过程中，由于专业术语众多，新技术新名词层出不穷，既让同学们耳目一新，又让同学们觉得不好理解。凡是涉及到新名词的理论教学，都应该加入一些新鲜说法，引入一些创新元素，加以佐证，帮助理解。例如，时延带宽积这个概念，用理论公式加以说明很简单，就是网络时延与带宽的乘积。关键在于这个概念的提出的意义是什么，则几乎没有同学知道。为了能够有效地说明这个概念本身的意思，这时候就应该从另外角度加以阐述。以高速公路为例加以说明，因为广大同学对高速公路都很熟悉，已经是司空见惯，为了能够让高速公路上面行驶更多的车辆，就必须最大限度拓宽道路，这和网络传输的道理一致，为了能够在单位时间内传送更多的数据，就必须提高网速。古人喜欢用车水马龙这个成语形容马路街道的繁忙景象，但究竟繁忙到什么程度，并没有一个量化指标。当然从理论上来说，准确衡量一个网络传输信道的繁忙程度技术指标主要是信道占用率，但正是借用了时延带宽积才能又高效又准确地计算出信道占用率。假设传输信道的带宽是10Mbps，信息在信道中传输时延是10 毫秒，则可以计算出时延带宽积为10 万比特，假设网络系统中发送一包数据的长度是1 万比特，则该信道的利用率为10%，显然这样的信道利用率太低了。为了提高信道的利用率，可以进一步组织同学进行讨论所能够采取的措施与方法以提高信道的利用率，采取的措施与方法包括或者提高每包数据的长度，或者增加传输数据包的数量，同学们经过讨论发现，提高每包数据的长度可能性并不大，这是因为每包数据传送时的最大长度要受到传输链路物理特性的限制和制约，没有增加数据包长度上限的空间。唯一可行的办法就是增加数据包的数量，这样同学们就很容易理解为什么在停止等待协议的基础上，又进一步发展和增加了回退N 字节协议以及选择重传协议，进而从根本上理解了传输层各种协议的产生缘由、背景、功能和作用等，达到事半功倍的效果。这种效果的取得，是一些课堂理论教学所无法达到的效果。

四、在教学实践中坚持知其然还要知其所以然的理念

教学目标由传统的知识传授转变为学生能力的培养;教师角色由传统的知识的传授者、教学的组织领导者转变成为学习过程中的咨询者、指导者和伙伴，这个指导思想在实际创新人才培养方面也能够发挥重要的作用。

在计算机网络教学环节中，不可避免地都需要提及一个重要的网络设备-路由器，对于路由器而言，其在网络中重要地位无需多言，而为了保证路由器能够正常并且快速地运转和工作，对路由器中路由表的设置是一个重中之重的事情，为了使路由器能够更好更高效地工作，应尽可能简化路由表的配置，在网络工程方面，有一个重要的内容就是对路由表项进行合并规约。例如，在IP 地址分配没有规划的情况下，某个区域1 需要使用两个C 类地址，网管就将192.168.8.0/24和172.16.2.0/24 分配给区域1，当区域2 需要使用四个C 类地 址，再 将172.16.3.0/24、172.16.4.0/24 、172.16.5.0/24 和192.168.9.0/24 分配给区域2，由于这样随机分配就势必会造成连接这两个区域的路由器中路由表都没有办法汇总，显然必须调整IP 地址的分配才能有利于完成路由表中相关区域IP 地址的汇总任务。许多同学通过相关IP 地址理论的学习，都清楚首先应该调整相关的IP 地址，即将区域1 中的172.16.2.0/24 调整到区域2 中，将区域2 中的 192.168.9.0/24 调整到区域1 中，通过这两个IP 地址对调以后，接下来就可以对相关区域的IP地址进行汇总。但是在进行汇总过程中，由于很多同学对无分类域间路由选择中子网掩码设置的理论与技巧理解得不够深入，尤其是对设置子网掩码的位数很多同学只是泛泛了解，其内在本质的含义并不清楚，从而导致在汇总过程中出现错误。将192.168.8.0/24、192.168.9.0/24 汇总为192.168.8.0/20 而不是192.168.8.0/23,之所以会出现这样的错误情况，主要原因在于有相当部分同学认为十进制8 换算成二进制为1000，即有4 位二进制，所以想当然认为进行汇总时应该从原有的地址掩码中减去4 位，24-4=20 位，即汇总后的结果为192.168.8.0/20。出现这种情况的同学数量并不在少数，这充分说明了在理论与实践教学环节中知其然还要知其所以然的重要性。而对于172.16.2.0/24、172.16.3.0/24、172.16.4.0/24 和172.16.5.0/24 进行汇总过程中出现的问题就更多。绝大多数同学误认为汇总后的结果为 172.16.2.0/22，认为四个连续的IP 地址进行汇总这是必然的结果。殊不知由于2 不能够被4 整除，所以这四个IP 地址虽然是连续的地址，但并不能全部在一起汇总，而只能够两两在一起汇总。这样的汇总解决方案看似简单，但实际上在实际教学活动中没有几个同学能够完全理解和正确解决，这很值得我们进行深入地研究与探索。

从实践中来，到实践中去，在教学过程中有时候会发现一部分同学甚至连1M 是多少都不清楚，如假定某信道的带宽为1Mbps，往返时延为10 毫秒，求其时延带宽积，正确解答为106×10×10-3=1000 bits，但也有同学认为1M 等于1024，所以计算的结果为1024×10×10-3=10.24，教师在指出这种常识性错误的同时，也不得不认真思考出现这种问题的严重性。如果理论教学严重脱离实际，就会造成同学对一些基本概念甚至基本常识都存在误区，我们在实际教学中，只有紧紧贴近实际需求，才能做到有的放矢，在教学好理论知识的同时，又特别重视对同学实际能力的培养，特别是注重培养运用学过的知识解决实际问题的本领。

五、小结

实践是检验真理的唯一标准，通过不断改进教学方法，目前已经取得了一些阶段性成果。毕业生的一次就业率有了一定的提高，随着我们国家2015-2020 高端装备制造业发展规划战略的实施，迫切需要大量的工程技术人才，这其中对人才素质的要求必然会越来越高。对于高等教育来说，既是挑战，更是机遇。为祖国培养好人才，培养创新型人才，是我们今后工作长期的奋斗目标，这也需要我们在实际的教学工作中不断总结经验，不断进行研究和探索。

[1]刘长生，唐歆瑜等.计算机类专业人才培养模式的研究与实践[J].计算机教学与教育信息化，2008

[2]李殿勋.职业学校计算机专业培养目标和培养模式的思考[J].科技信息(学术研究)，2008

[3[赵志群.职业教育与培训学习新概念[M].北京:科学出版社，2003