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1.1高壓直流輸變電技術(shù)在變電工程中的應(yīng)用高壓直流輸變電技術(shù)具有高穩(wěn)定性、高容量的特點(diǎn),能滿足遠(yuǎn)距離輸電的同時(shí)也對異步聯(lián)網(wǎng)做出卓越貢獻(xiàn),它是計(jì)算機(jī)技術(shù)和光纖技術(shù)在輸變電工程中的應(yīng)用與快速發(fā)展。高壓直流輸變電技術(shù)具有兩個(gè)“不需要”新興技術(shù)特點(diǎn),一種是不需要輸送電能和距離一起進(jìn)行,另一種是不需要在兩個(gè)交流系統(tǒng)之間同時(shí)進(jìn)行的技術(shù)。鑒于兩個(gè)不需要特點(diǎn),人們通常使用高壓直流輸變電技術(shù)進(jìn)行區(qū)域化管理,這樣的優(yōu)點(diǎn)是用電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),高壓直流輸變電技術(shù)能迅速、準(zhǔn)確找到事故發(fā)生位置和發(fā)生原因,同時(shí),能在最短的時(shí)間內(nèi)啟用交流系統(tǒng),能在最快的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)控制用電事態(tài)的發(fā)展,有效地避免更大的損失,保證群眾的正常生活、生產(chǎn)用電。
1.2基礎(chǔ)移位技術(shù)方法在變電工程中的應(yīng)用輸變電基礎(chǔ)移位技術(shù)是在不改變原有建筑基礎(chǔ)的前提下,將原有的建筑鋼架結(jié)構(gòu)進(jìn)行平移尺度、平移方法的新型技術(shù)方法。使用基礎(chǔ)移位技術(shù)一般是在輸變電施工過程中,由于地基塌陷、混凝土基礎(chǔ)坍塌、舊線改造等原因造成鋼架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)移位的產(chǎn)生,需要在原有的地基不遠(yuǎn)處重新搭建鋼架結(jié)構(gòu)塔,使用基礎(chǔ)移位技術(shù),不需要進(jìn)行重新建筑安裝,采用千斤頂緩慢移動(dòng)地基,使其達(dá)到預(yù)定的位置、高度,最后,對平移之后的建筑物進(jìn)行固定?;A(chǔ)移位技術(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了重新安裝建筑結(jié)構(gòu)所造成的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)還保證了施工質(zhì)量。
2輸變電工程技術(shù)向智能化的發(fā)展趨勢
2.1智能化工程管理系統(tǒng)在輸變電工程中的應(yīng)用智能化工程管理信息系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)輸變電工程管理的智能化、系統(tǒng)化、實(shí)時(shí)化、統(tǒng)一化管理,它對輸變電工程施工的安全性、可靠性,提高工程效率,降低施工成本方面具有重要意義,智能化工程技術(shù)管理信息系統(tǒng)能準(zhǔn)確計(jì)算工程各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的計(jì)算,還能對工程進(jìn)行智能化管理,比如工器具管理、工程流程管理、工程安全管理、工程進(jìn)度管理等,可使輸變電工程管理高效化、科學(xué)化,有利于縮短施工周期,降低造價(jià)成本,提高工程安全,保證施工企業(yè)綜合效益。
2.2智能化工程技術(shù)在輸變電架線中的應(yīng)用智能化工程技術(shù)是輸變電工程今后發(fā)展的必然趨勢,由于傳統(tǒng)的工程技術(shù)管理的方式和方法已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化輸變電工程建設(shè),時(shí)代的發(fā)展,要求輸變電工程向智能化、集成化和軟件化方向發(fā)展,這樣,很大程度上提高作業(yè)效率和施工安全性,實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械智能化,將工程施工作業(yè)調(diào)整為智能化施工系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)智能化作業(yè),開啟智能化輸變電工程新技能。
2.3智能化工程技術(shù)在輸變電工程后檢測維修中的應(yīng)用飽和鹽密技術(shù)是一種智能化工程技術(shù),它利用光傳感器對輸變電設(shè)備絕緣子進(jìn)行鹽密在線實(shí)時(shí)監(jiān)測的一種技術(shù),這種監(jiān)測系統(tǒng)是由傳感器對線路的絕緣子污穢現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并傳送到控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析,并準(zhǔn)確檢測繪制污穢區(qū)分布圖,由維修人員進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)。飽和鹽密技術(shù)由數(shù)據(jù)監(jiān)測終端和數(shù)據(jù)監(jiān)測中心兩部分組成,是一種智能化大范圍遠(yuǎn)程分布式嚴(yán)密實(shí)施監(jiān)測系統(tǒng)。智能化工程技術(shù)節(jié)約了大量的人力物力,有效地防止污閃事故的發(fā)生,目前該技術(shù)已經(jīng)被各大電力公司廣泛采用。
3結(jié)語
1.1原方案分析
掛網(wǎng)噴播防護(hù)和框架錨桿防護(hù)(錨桿混凝土框架+混凝土空心塊+噴播植草)為兩邊坡處的原方案。
1.1.1掛網(wǎng)噴播防護(hù)
掛網(wǎng)噴播主要應(yīng)用于土質(zhì)邊坡及沙石土混合型邊坡,特別是土質(zhì)貧瘠的較矮路塹邊坡和土石混填的路基邊坡,一般不超過1:1.25,常用坡度1:1.5,試驗(yàn)證明:當(dāng)坡面角為45°時(shí),如果并且在草皮形成之前,對于掛網(wǎng)噴播(平面網(wǎng))防護(hù)來說,一般的掛網(wǎng)植草墊的同土阻滯率約為74%;而掛網(wǎng)植草墊固土阻滯率在坡面角為60°的情況下一般都為0%,這樣的情況下,同土作用就已經(jīng)失去了。所以當(dāng)邊坡坡面角較大時(shí),不宜使用掛網(wǎng)噴播防護(hù)。
1.1.2框架錨桿防護(hù)
對于錨桿混凝土框架植草防護(hù)來說,一般的適用情況如下,包括巖石路塹邊坡、以及邊坡高度較大、穩(wěn)定性較差的土質(zhì)邊坡。這樣的情況下,非預(yù)應(yīng)力的系統(tǒng)錨桿往往采用于風(fēng)化破碎的巖石路塹邊坡,以及坡體中無不良結(jié)構(gòu)面的情況下;預(yù)應(yīng)力錨索則往往采用于滑動(dòng)面(或者破壞面)的土質(zhì)邊坡和巖石路塹邊坡,以及邊坡中存在不良結(jié)構(gòu)面的情況下。
1.2改善方案
1.2.1K58+500邊坡
這里考慮到K58+500處風(fēng)化土質(zhì)邊坡的情況,表1為兩種組合防護(hù)方案(,這些都是在工程實(shí)際情況的實(shí)地考察分析的基礎(chǔ)上得到的,唯一目的就是要在保證邊坡穩(wěn)定性基礎(chǔ)上,還能滿足景觀觀察的需要。
1K58+500和K62+500處邊坡防護(hù)
1.1原方案分析
掛網(wǎng)噴播防護(hù)和框架錨桿防護(hù)(錨桿混凝土框架+混凝土空心塊+噴播植草)為兩邊坡處的原方案。
1.1.1掛網(wǎng)噴播防護(hù)
掛網(wǎng)噴播主要應(yīng)用于土質(zhì)邊坡及沙石土混合型邊坡,特別是土質(zhì)貧瘠的較矮路塹邊坡和土石混填的路基邊坡,一般不超過1:1.25,常用坡度1:1.5,試驗(yàn)證明:當(dāng)坡面角為45°時(shí),如果并且在草皮形成之前,對于掛網(wǎng)噴播(平面網(wǎng))防護(hù)來說,一般的掛網(wǎng)植草墊的同土阻滯率約為74%;而掛網(wǎng)植草墊固土阻滯率在坡面角為60°的情況下一般都為0%,這樣的情況下,同土作用就已經(jīng)失去了。所以當(dāng)邊坡坡面角較大時(shí),不宜使用掛網(wǎng)噴播防護(hù)。
1.1.2框架錨桿防護(hù)
對于錨桿混凝土框架植草防護(hù)來說,一般的適用情況如下,包括巖石路塹邊坡、以及邊坡高度較大、穩(wěn)定性較差的土質(zhì)邊坡。這樣的情況下,非預(yù)應(yīng)力的系統(tǒng)錨桿往往采用于風(fēng)化破碎的巖石路塹邊坡,以及坡體中無不良結(jié)構(gòu)面的情況下;預(yù)應(yīng)力錨索則往往采用于滑動(dòng)面(或者破壞面)的土質(zhì)邊坡和巖石路塹邊坡,以及邊坡中存在不良結(jié)構(gòu)面的情況下。
1.2改善方案
1.2.1K58+500邊坡
這里考慮到K58+500處風(fēng)化土質(zhì)邊坡的情況,表1為兩種組合防護(hù)方案(,這些都是在工程實(shí)際情況的實(shí)地考察分析的基礎(chǔ)上得到的,唯一目的就是要在保證邊坡穩(wěn)定性基礎(chǔ)上,還能滿足景觀觀察的需要。
對于一級碎落臺自然式栽植觀賞性來說,這包括有灌木及地被植物黑心菊等;而對于二級碎落臺以上自然式來說,則一般應(yīng)該栽植適應(yīng)性較強(qiáng)的灌木以及種植迎春、薔薇等垂枝植物,還有就是,應(yīng)該對于在碎落臺上下部栽植地錦問題進(jìn)行注意。刺槐、山楊、旱柳、沙棘、杏、云杉彈子松、榆樹、刺槐一般往往是擋墻端頭進(jìn)行遮擋裁植的樹種。
2其他土質(zhì)邊坡防護(hù)分析及改善方案
關(guān)于植物防護(hù)和工程防護(hù)相結(jié)合的綜合方式,可以根據(jù)邊坡的具體情況,選用土質(zhì)邊坡的防護(hù)形式。
2.1植草防護(hù)
為了達(dá)到減少坡面土體沖刷,降低雨水,從而保證公路綠化效果的目的,在實(shí)際調(diào)查基礎(chǔ)上,采用的植草防護(hù)措施主要是利用配合混凝土預(yù)制塊或塊片石的綜合防護(hù)技術(shù)。對于觀賞性要求較高的路段,包括服務(wù)區(qū)站點(diǎn)附近的公路邊坡或者立交區(qū)匝道高邊坡等特殊要求的邊坡,這種植草綜合防護(hù)尤其適用。
2.2骨架植物防護(hù)
作為一種常用的一種綜臺防護(hù)方法的骨架植物防護(hù),主要是利用在框內(nèi)進(jìn)行種草、鋪草皮的防護(hù),并且一般來說框格是由混凝土、漿砌塊(片)石等骨架做成的。
對于護(hù)坡植物來說,主要有以下幾種:草地早熟禾、紫羊茅、紫花苜蓿、無芒雀麥、冰草、小冠花等等,而花卉為地被菊或當(dāng)?shù)氐囊盎??;ü啾緸槎∠?、連翹等。
對于植生帶來說,一般具有、種子肥料不易移動(dòng)以及播種施肥均勻特點(diǎn),也就是說種子、肥料、無紡布綜合為一體,這樣對于運(yùn)輸和現(xiàn)場施工情況,采用捆卷包裝更為方便。
3疊拱及窗式防護(hù)方案分析及改善方案
3.1疊拱防護(hù)
這里采用K107+000~K128+120為例子進(jìn)行說明,其中,草灌結(jié)合普通噴播對于疊拱邊坡二層以下(含兩層)是原來方案的設(shè)計(jì),普通噴播主要對象為灌木為主。但是在實(shí)際過程中,疊拱防護(hù)則是由于某些地方的地下水過大而沖毀。所以,改善方案則為利用疊拱防護(hù)方式而進(jìn)行的二次修補(bǔ),這樣就可以進(jìn)行相關(guān)的綠化防護(hù)工作,達(dá)到,穩(wěn)同邊坡、上側(cè)排水功能;同時(shí),爬藤植物應(yīng)該在疊拱邊緣種植,還應(yīng)該遮擋圬工材料。
3.2窗式防護(hù)
植生袋綠化方案原來為窗式護(hù)面墻,這里,一根錨桿固定每個(gè)植生袋,同時(shí)直徑為8mm的錨桿的深度為20~30cm,地錦一般在沿窗式護(hù)面墻內(nèi)側(cè)栽植。存在的問題則是視覺效果得到影響,主要是因?yàn)榇笆阶o(hù)面墻圬工面太大,同時(shí)也說明了窗室內(nèi)填土不夠。改善方案則是應(yīng)該在栽種攀爬植物以遮蓋墻體圬工的同時(shí),當(dāng)然范圍是在在修建的窗式護(hù)面墻窗室內(nèi),還應(yīng)該對于未施工的窗式護(hù)面墻邊坡高度不大的情況下,修改成拱式或其他少圬工護(hù)面形式。
4其他石質(zhì)邊坡防護(hù)分析及改善方案
可以對于穩(wěn)定的石質(zhì)邊坡不改變原貌,不進(jìn)行人為防護(hù)。另外,最好采用光面爆破技術(shù)對于邊坡進(jìn)行開挖施工,這樣就能夠充分展示巖體的結(jié)構(gòu)、紋理、質(zhì)感等,個(gè)性的自然美也就相應(yīng)的被展現(xiàn)出來。
1.1材料的選擇、防護(hù)與環(huán)境因素
電力工程的施工設(shè)計(jì)的方面非常的多,這樣對于各方面的要求也是非常的多,我們是知道的材料的性能是關(guān)系著工程的總體的質(zhì)量,在我們建設(shè)之初再到我們工程的施工、竣工各個(gè)方面都有著直接的關(guān)系,做一我們必須加以關(guān)注。第一,加強(qiáng)檢驗(yàn)的力度。在材料的采購過程中嚴(yán)格按照檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn),對于不合格的產(chǎn)品堅(jiān)決不采用,在材料選取的過程中到要做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),這樣能夠更好的判斷其性能;第二,加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。對于采購的以及檢驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)一定要認(rèn)清自己的責(zé)任,對于自身的業(yè)務(wù)能力進(jìn)行提升,加強(qiáng)部門之間的合作能力。這樣才能更好的推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展;第三,建立嚴(yán)格的獎(jiǎng)懲制度。對于不法的企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格的處罰絕不姑息,這樣才能更好的構(gòu)建一個(gè)良好的市場秩序;第四,在選擇材料的過程充分的考慮到環(huán)境問題。環(huán)境問題已經(jīng)成為當(dāng)代我們進(jìn)行討論的一個(gè)重點(diǎn),長期以來環(huán)境在各個(gè)方向都在不斷地被破壞,能源的危機(jī)變得越來越嚴(yán)重,所以我們在材料的選擇要無污染的以及能源的節(jié)約的角度進(jìn)行考慮,從而提升我們的選擇的角度促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的步伐;第五,充分的考慮實(shí)際的情況。我們的材料不能進(jìn)行硬性的規(guī)定,在不同的環(huán)境下其物理特性以及化學(xué)特性都可能會(huì)發(fā)生改變,一旦發(fā)生了改變就會(huì)影響工程的整體的質(zhì)量,這類問題是我們不能接受的。還有很多的角度需要我們進(jìn)行考慮的,只有這些得到了滿足我們工程才會(huì)質(zhì)量更加的可靠。
1.2做好施工前的準(zhǔn)備
施工前的準(zhǔn)備,這項(xiàng)工作是非常復(fù)雜的,主要有以下的幾個(gè)方面進(jìn)行準(zhǔn)備:第一,明確分工。對于不同的部門進(jìn)行分工,明確之間的職責(zé),以免后續(xù)出現(xiàn)問題;第二,進(jìn)行專業(yè)性的培訓(xùn)。每項(xiàng)工程都會(huì)有自己的技術(shù)文件,我們對于員工要求必須進(jìn)行嚴(yán)格的學(xué)習(xí),以便滿足人們的需求,對于后續(xù)的順利施工是非常的有必要的;第三,施工方案的審核。施工設(shè)計(jì)者的最終的目的就是滿足設(shè)計(jì)者的方案,這樣我們的審核工作就是非常有必要的,以免后續(xù)發(fā)生事故;第四,實(shí)地的考察。這樣做能夠更好的了解實(shí)際的情況,對于后續(xù)的工作能夠進(jìn)行很好的預(yù)見性預(yù)防,這方面的工作是非常有必要的。
2.電力工程中變電站施工技術(shù)的應(yīng)用
2.1變電站高壓試驗(yàn)
變電站的高壓試驗(yàn)是變電站建設(shè)工作中的重要一環(huán),所涉及的方面非常的多,對于很多的方面都會(huì)造成極大的影響,正是因?yàn)槠渲匾?,所以我們在?shí)驗(yàn)的過程中必須要加以注意,下面針對于這些做一下的總結(jié):第一,為了減少我們實(shí)驗(yàn)過程中帶來的安全事故,我們在實(shí)驗(yàn)的過程中要加強(qiáng)防范的意識,一般的情況下我們會(huì)進(jìn)行絕緣油的使用,在周一圍涂抹;第二,進(jìn)一步的加強(qiáng)安全防范,對于變壓器進(jìn)行真空處理,在真空的情況下進(jìn)行注入油的處理;第三,開始試驗(yàn),一般的情況下針對于具體的情況進(jìn)行具體的分析,正常情況下會(huì)采用局部放電的方式進(jìn)行試驗(yàn);第四,結(jié)果的核算,并且確定相關(guān)的數(shù)據(jù)是否在標(biāo)況下進(jìn)行的試驗(yàn)。試驗(yàn)就是在模擬正常狀態(tài)下開展的,所以我們要在各個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)進(jìn)行注意,這樣的試驗(yàn)才是最成功的試驗(yàn)。
2.2安裝隔離開關(guān)裝置
在以往的變電站建設(shè)過程中施工者一般都不大注意安裝隔離開關(guān)裝置工作,一般來講其對短路器的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對隔離開關(guān)的重視程度,這種疏忽意識表現(xiàn)在國內(nèi)變壓器的高壓隔離開關(guān)大多數(shù)都沒有安裝消弧裝置,以至于在電壓外泄時(shí)變電所內(nèi)有沒有良好的斷電裝置。一般來講隔離開關(guān)一般安裝在架空線架和輸電電纜的連接之處,斷路裝置開關(guān)的電源傍,分支線纜的T型接處,架空線與跌落開關(guān)中間等等。在安裝隔離開關(guān)的過程里,用力過大就會(huì)產(chǎn)生不吻合內(nèi)部齒輪并且發(fā)生三相電流不同期的情形,一定要在調(diào)整觸點(diǎn)的安裝時(shí)對于動(dòng)靜觸頭的接觸比如插入不深等現(xiàn)象進(jìn)行特別留意,還要對于同期調(diào)整接地刀引起重視。針對于卡澀現(xiàn)象來說,我們也是采取了一些應(yīng)對的辦法的,可以在觸頭的位置進(jìn)行,這樣就會(huì)減少很大的阻力。清潔問題是我們必須要做的,這樣可以避免因?yàn)殡s質(zhì)在表面產(chǎn)生磨損的現(xiàn)象,延長使用的壽命。我們進(jìn)行安裝的過程中要充分的考慮是否符合當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)實(shí)的情況,使之變得有特性,這樣能夠相符的促進(jìn),并且取得良好的效果,提升效率。
2.3接地裝置的施工技術(shù)分析
(1)接地裝置要滿足工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與要求,不允許私自的進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的篡改,只有在標(biāo)況下才能更好的符合要求。
(2)接地體之間的距離需要在5m以上,接地體與建筑物的距離要大于1.5m、與避雷針的距離大于3m,這樣才能做到安全保障。
(3)接地裝置與連接設(shè)備之間采用焊接連接,在我們進(jìn)行焊接的過程中要進(jìn)行先期的處理,清理干凈,在焊接的過程擺放一定要按照要求進(jìn)行擺放,對于我們焊接之后一定要做好防銹的工作,以及絕緣的保護(hù)工作。
(4)接地干線與引線之間的長度要大于100mm,用管箍連接接地極與接地干線。
(5)焊接時(shí),要確保管箍與扁鋼處于45°角的位置,這個(gè)時(shí)候要求我們一定要保證良好的工作的精度,尤其在焊接的高度以及扁鋼的厚度方面,盡最大的努力減少偏差,這樣我們進(jìn)行焊接的部位才會(huì)更加的牢靠不容易出現(xiàn)開焊的狀況。
3.結(jié)語
教學(xué)與科研相結(jié)合是培養(yǎng)高素質(zhì)研究生的有效途徑。高水平的人才培養(yǎng)是通過研究生高水平的學(xué)術(shù)成果來反映的,高水平的學(xué)術(shù)成果主要源于大量的高水平的科學(xué)研究,而嚴(yán)格的教學(xué)環(huán)節(jié)在培養(yǎng)研究生扎實(shí)的學(xué)術(shù)功底、嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新性的思維,以及在產(chǎn)生高質(zhì)量學(xué)術(shù)成果方面起到了一個(gè)關(guān)鍵的基奠作用。本文從研究生網(wǎng)絡(luò)課程教材體系建設(shè)中需要注意解決好的四個(gè)問題出發(fā),討論計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)碩士研究生網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)與教材體系建設(shè)思路、教材體系建設(shè)與教學(xué)方法改革問題。
1研究生“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)與教材體系建設(shè)的指導(dǎo)思想
在研究生網(wǎng)絡(luò)課程教材體系建設(shè)中需要注意解決好四個(gè)問題。一是課程內(nèi)容的先進(jìn)性與前瞻性問題;二是研究生與本科課程內(nèi)容的銜接問題;三是理論教學(xué)與能力培養(yǎng)的并重問題;四是自主學(xué)習(xí)和因材施教問題。
1.1課程內(nèi)容的先進(jìn)性與前瞻性問題
研究生的教育必須突出“研究”,教材要能夠反映學(xué)科前沿的研究成果與發(fā)展趨勢。一本好的研究生網(wǎng)絡(luò)教材或教學(xué)參考書應(yīng)該是:在保持網(wǎng)絡(luò)理論體系的基礎(chǔ)上,跟蹤當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展,綜述最新研究的領(lǐng)域、課題、方法、成果與趨勢,讓讀者能夠直接了解當(dāng)前研究的前沿問題、方法、進(jìn)展與趨勢。
與傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)學(xué)科相比,計(jì)算機(jī)學(xué)科應(yīng)用性人才培養(yǎng)的要求更高,技術(shù)發(fā)展速度更快。而在計(jì)算機(jī)學(xué)科中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與知識更新的速度尤為突出。因此,保持計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容的先進(jìn)性與前瞻性更為重要,也更加困難。因此要很好地解決這個(gè)問題,必須將教學(xué)與科研工作緊密地結(jié)合在一起,發(fā)揮科研教學(xué)團(tuán)隊(duì)的作用,以高水平的科學(xué)研究支持高質(zhì)量的課程與教學(xué)體系的建設(shè)。南開大學(xué)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室在多年來一直注意開展以下幾個(gè)方面的工作:
(1)通過科研預(yù)研工作實(shí)踐,了解當(dāng)前熱點(diǎn)問題的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展。
(2)跟蹤美國ACM和IEEE/CS最新制定的計(jì)算機(jī)學(xué)科課程體系,重視學(xué)術(shù)交流。
(3)跟蹤和瀏覽國外知名大學(xué)教學(xué)網(wǎng)站,研究和了解網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)內(nèi)容、教材與主要參考書,以及作業(yè)與實(shí)驗(yàn)、教學(xué)方法與教學(xué)過程控制方法改革的動(dòng)向。
(4)選擇國際流行教材,分析如何處理新的技術(shù)發(fā)展與教學(xué)內(nèi)容的關(guān)系,梳理技術(shù)的內(nèi)在關(guān)系與發(fā)展主線。
(5)跟蹤國際知名網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商與網(wǎng)絡(luò)軟件公司的研究工作,以及技術(shù)認(rèn)證與考試內(nèi)容的變化,了解產(chǎn)業(yè)界對技術(shù)與人才需求的變化。
(6)參與信息化規(guī)劃與建設(shè)工作,通過與產(chǎn)業(yè)界、政府各級管理人員的合作,了解我國信息化發(fā)展的現(xiàn)狀與社會(huì)對網(wǎng)絡(luò)人才的需求。
以上工作在我們把握研究生教材內(nèi)容的先進(jìn)性與前瞻性方面起到了重要的指導(dǎo)作用。
1.2本科與研究生課程內(nèi)容銜接問題
計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的碩士研究生一般在本科階段都修過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程。同時(shí),由于學(xué)生不是來自一個(gè)學(xué)?;蛲粋€(gè)本科專業(yè),所以學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的基礎(chǔ)差異很大。這個(gè)問題在研究生招生規(guī)模擴(kuò)大后更為突出。教師很難在某個(gè)起點(diǎn)上安排教學(xué)內(nèi)容。任課教師比較為難,照顧到基礎(chǔ)比較差的學(xué)生,基礎(chǔ)好的學(xué)生認(rèn)為“吃不飽”;考慮到基礎(chǔ)比較好的學(xué)生,基礎(chǔ)差的學(xué)生反映“跟不上”。無論老師想什么辦法,都無法解決好這對矛盾。這是在很多大學(xué)都很普遍的問題。經(jīng)過多年的實(shí)踐我們逐漸認(rèn)識到:要保證教學(xué)質(zhì)量,必須根據(jù)研究生培養(yǎng)目標(biāo),改變教學(xué)方法,強(qiáng)調(diào)“自主學(xué)習(xí)”和“因材施教”。要為實(shí)現(xiàn)學(xué)生的“研究”、“自主”學(xué)習(xí)和教師的“因材施教”創(chuàng)造條件,就必須從課程教學(xué)目標(biāo)定位入手,研究本科與研究生教學(xué)一體化、理論教學(xué)與能力培養(yǎng)一體化的網(wǎng)絡(luò)教材體系。
1.3理論教學(xué)與能力培養(yǎng)并重問題
團(tuán)隊(duì)成員通過總結(jié)多年指導(dǎo)研究生學(xué)位論文的體會(huì)認(rèn)識到,學(xué)生的實(shí)際工作能力需要他們在參加科研項(xiàng)目和完成開發(fā)任務(wù)的過程中提高。在多年指導(dǎo)和審閱相關(guān)學(xué)科碩士與博士學(xué)位論文的過程中,導(dǎo)師們深刻地感覺到:有相當(dāng)比例的研究生在本學(xué)科領(lǐng)域眼界不寬,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與編程能力亟待提高。如果能夠在他們準(zhǔn)備學(xué)位論文之前認(rèn)真地訓(xùn)練這一方面的能力,那么他們的論文的研究深度與論文水平還能夠有較大幅度的提高。研究生能力培養(yǎng)可以通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的課題、大編程量的訓(xùn)練來實(shí)現(xiàn)。提高網(wǎng)絡(luò)軟件編程的實(shí)際工作能力對于研究生今后的研究工作與就業(yè)將會(huì)有很大的幫助。而這些編程課題應(yīng)該是由教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)從研究工作與開發(fā)的課題成果中提煉出來,將科研成果有選擇的轉(zhuǎn)化為“近似實(shí)戰(zhàn)”的研究生訓(xùn)練課題。這種訓(xùn)練對學(xué)生深入理解網(wǎng)絡(luò)原理與實(shí)現(xiàn)方法會(huì)有很大的幫助,對于日后的科研工作和提高學(xué)位論文質(zhì)量也是很有益的。
1.4自主學(xué)習(xí)和因材施教問題
從研究生自身學(xué)習(xí)的角度應(yīng)該強(qiáng)調(diào)“研究性”與“自主性”,學(xué)生應(yīng)該變被動(dòng)的“聽課、做筆記”轉(zhuǎn)向主動(dòng)的、研究地學(xué)習(xí)和提高。從任課教師與導(dǎo)師角度應(yīng)該強(qiáng)調(diào)“因材施教”。
從我們多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)看,同一屆的研究生實(shí)際能力差異都很大。研究生教學(xué)更多的應(yīng)該是根據(jù)不同的學(xué)生、不同的研究重點(diǎn)、不同的起點(diǎn),有不同的訓(xùn)練方案,不能沒有區(qū)別。導(dǎo)師的因材施教應(yīng)該體現(xiàn)在:指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的基礎(chǔ)、研究方向,選擇不同類型、不同編程量,或不同的難度級的課題自主的完成訓(xùn)練,循序漸進(jìn)地提高實(shí)際能力。教師要做到這一點(diǎn),需要做很多艱苦細(xì)致的工作和積累很多教學(xué)資料。經(jīng)過10多年的積累與團(tuán)隊(duì)成員的集體努力,我們初步完成了一些基礎(chǔ)性的工作。
研究生教材不應(yīng)該僅是一本一學(xué)期使用的教科書,更應(yīng)該是一本技術(shù)參考書,甚至是一本手冊。導(dǎo)師可以根據(jù)需要選擇教材中部分內(nèi)容,作為基本的學(xué)習(xí)要求。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程應(yīng)該在導(dǎo)師的指導(dǎo)下有選擇地自學(xué)和閱讀,完成編程訓(xùn)練。有些內(nèi)容可能第一次僅僅是讀過和了解,如果今后科研、開發(fā)工作需要,可以再回過頭來繼續(xù)閱讀和參考。
為了適應(yīng)研究生“研究性”與“自主性”學(xué)習(xí)的要求,我們設(shè)計(jì)的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級教程》內(nèi)容的覆蓋范圍寬,涉及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)研究的多個(gè)領(lǐng)域;《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級編程技術(shù)》總的編程訓(xùn)練量大,問題近似實(shí)戰(zhàn),難度差異也比較明顯。為了有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí),我們對每個(gè)課題都提供了入門所需要的資料、工具與實(shí)現(xiàn)方法的范例,學(xué)生可以通過自學(xué)的方式完成訓(xùn)練要求。
2 《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級教程》教材的編寫
研究生教材體系由《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級教程》與《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級軟件編程技術(shù)》兩部相互配套的教材組成。主教材《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級教程》重點(diǎn)討論了網(wǎng)絡(luò)研究的最新發(fā)展與研究的熱點(diǎn)問題,力求達(dá)到“反映計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)前沿研究成果與發(fā)展趨勢”的要求。
《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級教程》分12章按網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的三條主線討論了技術(shù)的演變與發(fā)展。其中:
第1章對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與發(fā)展的階段、重點(diǎn)問題和基本概念,以及各個(gè)階段的標(biāo)志性技術(shù)作了一個(gè)概要的總結(jié)。
第2章討論了廣域網(wǎng)(WAN)技術(shù)的演變與發(fā)展趨勢。
第3章討論了局域網(wǎng)技術(shù),尤其是對高速局域網(wǎng)(Gigabit Ethernet與10 Gigabit Ethernet)和無線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)作了較為系統(tǒng)地討論。
第4章討論了城域網(wǎng)(MAN)概念的演變,以及寬帶城域網(wǎng)組建技術(shù)與接入網(wǎng)技術(shù)。
第5章對IPv4協(xié)議近年來的發(fā)展與演變過程作了較為全面地總結(jié)和討論。
第6章對IPv6的基本內(nèi)容與應(yīng)用方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)地介紹。
第7章對移動(dòng)IP的基本概念與關(guān)鍵技術(shù)作了系統(tǒng)地介紹。
第8章對傳輸層分布式進(jìn)程通信的概念,以及TCP、UDP協(xié)議進(jìn)行了系統(tǒng)地討論。
第9章對應(yīng)用層協(xié)議與Internet應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)地討論。
第10章對無線自組網(wǎng)絡(luò)(Ad hoc Network)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)、無線網(wǎng)格網(wǎng)(WMN)的概念、特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu),以及關(guān)鍵技術(shù)的研究與進(jìn)展作了比較全面地總結(jié)和介紹。
第11章討論了網(wǎng)絡(luò)安全與網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。
第12章對國外大學(xué)與產(chǎn)業(yè)界在評價(jià)研究成果時(shí)常用的網(wǎng)絡(luò)性能分析開源工具、網(wǎng)絡(luò)模擬開源工具及其應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)地介紹。
在準(zhǔn)備這本書的資料和寫作的過程中,作者有兩點(diǎn)體會(huì)最為深刻。一是盡管Internet技術(shù)與Ad hoc網(wǎng)、WSN、WMN在設(shè)計(jì)目的、應(yīng)用的領(lǐng)域與技術(shù)特點(diǎn)上差異很大,但是在研究方法上基本上是相通的,并且在高層又都匯集到Internet之中。二是盡管作者認(rèn)真地在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)工作了20多年,但是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展得實(shí)在是太快了,個(gè)人的研究工作與閱歷不可能涉及到各個(gè)領(lǐng)域。個(gè)人與團(tuán)隊(duì)的研究工作也只能是限制在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的幾個(gè)比較窄的方面,深度也十分有限。因此在系統(tǒng)地總結(jié)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域的研究與進(jìn)展時(shí)感到難度很大。盡管也經(jīng)常與同行交流和請教,仍然是力不從心。但是本著對學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)的態(tài)度,還是堅(jiān)持完成了寫作任務(wù)。這部教材應(yīng)該說是匯聚了很多人的研究心血,作者只能是將個(gè)人能夠理解的部分按照自己的思路整理出來,以便讀者學(xué)習(xí)和研究。作者試圖在相關(guān)章節(jié)的后面注明某些研究工作總結(jié)與論文的出處,以及相關(guān)的參考文獻(xiàn)、文檔與標(biāo)準(zhǔn),請有興趣的讀者自己去閱讀相關(guān)的文獻(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)。
3 《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級軟件編程技術(shù)》教材的編寫
高素質(zhì)創(chuàng)新性計(jì)算機(jī)人才應(yīng)具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力。社會(huì)對網(wǎng)絡(luò)人才的需求十分強(qiáng)烈。但是真正懂網(wǎng)絡(luò)技術(shù),能夠具備深入到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議內(nèi)部的高層次網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)軟件編程能力的軟件人才是非常缺乏的,也是社會(huì)急需的高級人才。研究生要能夠做出有自主知識產(chǎn)權(quán)、創(chuàng)新性的成果,就必須踏踏實(shí)實(shí)地苦練內(nèi)功。編著《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級軟件編程技術(shù)》一書,是希望對高級網(wǎng)絡(luò)軟件人才的培養(yǎng)貢獻(xiàn)一點(diǎn)力量。
《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高級軟件編程技術(shù)》的特點(diǎn)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)。
(1) 在總結(jié)了20多年科研工作經(jīng)驗(yàn)與研究生教學(xué)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,構(gòu)思了教材的寫作思路與全書的內(nèi)容結(jié)構(gòu)。
(2) 參考了國內(nèi)外知名大學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程訓(xùn)練與著名信息技術(shù)企業(yè)在員工網(wǎng)絡(luò)軟件編程訓(xùn)練中的相關(guān)資料與文獻(xiàn)。
(3) 結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在Internet、無線網(wǎng)絡(luò)與信息安全等3條發(fā)展主線,總結(jié)提煉出22個(gè)網(wǎng)絡(luò)軟件編程題目。
論文摘要:在建構(gòu)式教育理論的指導(dǎo)下,以就業(yè)需求為目標(biāo),針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中教與學(xué)目標(biāo)不明、學(xué)習(xí)信心和動(dòng)力不足、編程基礎(chǔ)薄弱等問題,提出建構(gòu)式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)方法,在實(shí)際教學(xué)中取得較好的教學(xué)效果,這些措施也可作為其他計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)的參考。
近年來,在產(chǎn)業(yè)界急需大量軟件開發(fā)人員的情況下,普通本科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率持續(xù)走低。網(wǎng)絡(luò)、報(bào)紙等媒體對計(jì)算機(jī)本科教育現(xiàn)狀多有批評,甚至出現(xiàn)了大學(xué)不如培訓(xùn)公司的極端觀點(diǎn),嚴(yán)重影響了學(xué)生對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)力和信心。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程,上承程序設(shè)計(jì)語言、離散數(shù)學(xué),下啟操作系統(tǒng)、編譯原理等課程,其重要性不言而喻。一方面,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)科具有難度大、抽象層次高、概念繁雜等特點(diǎn),學(xué)生很難掌握,更不要說將抽象理論與就業(yè)實(shí)踐需求相結(jié)合。另一方面,國內(nèi)主流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材和相應(yīng)的傳統(tǒng)教學(xué)模式側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)學(xué)科基礎(chǔ)理論素養(yǎng),而將如何通過組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)活動(dòng)積極推動(dòng)就業(yè)的問題留給了任課教師[1]。這造成了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的目標(biāo)不明、信心和動(dòng)力不足。筆者面向就業(yè)需要明確了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的兩大主要教學(xué)目標(biāo),并在實(shí)際教學(xué)過程中實(shí)踐建構(gòu)式教育理論,嘗試解決學(xué)生對專業(yè)認(rèn)識不清、學(xué)習(xí)興趣不足、編程基礎(chǔ)薄弱等問題。一些做法得到了學(xué)生的認(rèn)可和配合,成功地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、在一定程度上培育了學(xué)生的創(chuàng)新精神。
1面向就業(yè)需求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)
教育要服務(wù)于社會(huì)生產(chǎn)需求。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)也必須緊扣這一根本目標(biāo)。本節(jié)從滿足就業(yè)需要的角度闡明了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的兩個(gè)主要目標(biāo):
1) 培養(yǎng)超越具體程序設(shè)計(jì)語言技巧的編程技術(shù)。
現(xiàn)階段是一個(gè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)生活方式迅速向電子化、信息化轉(zhuǎn)變的時(shí)期。人們需要開發(fā)和維護(hù)更多、規(guī)模更大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來滿足生產(chǎn)和生活的需要[2]。這就決定了具有熟練編程技術(shù)的程序員在很長時(shí)期內(nèi)都將受到產(chǎn)業(yè)界的青睞。大學(xué)對學(xué)生編程技術(shù)的培養(yǎng)始于程序設(shè)計(jì)語言的教學(xué),如c語言,java語言等。但是現(xiàn)今編程語言繁多,各種新概念層出不窮,常常出現(xiàn)學(xué)生無所適從或者質(zhì)疑某門語言課程已經(jīng)過時(shí)無用的現(xiàn)象。甚至很多教師也在爭論講授何種編程語言。筆者看來掌握編程技術(shù)(而不僅僅是語言),回歸編程的本質(zhì)問題更加重要,無謂地追趕時(shí)髦不可取。作為編程語言課程的后續(xù),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的重要目標(biāo)就是幫助學(xué)生理解編程的本質(zhì)、鍛煉編程技術(shù)以及學(xué)習(xí)提高編程技術(shù)的方法。
2) 培養(yǎng)圍繞復(fù)用的軟件開發(fā)方式。
隨著軟件規(guī)模的日益增大,軟件開發(fā)模式逐漸從“從無到有”的模式過渡到“從有到有”的模式,即復(fù)用現(xiàn)有的豐富的軟件資產(chǎn),開發(fā)新的應(yīng)用系統(tǒng)。事實(shí)上,復(fù)用的思想已經(jīng)被廣泛的用于軟件開發(fā)實(shí)踐之中,從各種各樣的程序庫、軟件開發(fā)包、軟件構(gòu)件、web服務(wù)等各種可復(fù)用資產(chǎn)已經(jīng)簡化了軟件開發(fā)的難度、提高了軟件開發(fā)的效率也極大地改變了軟件開發(fā)的模式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)科本身就是對軟件復(fù)用思想的一種實(shí)踐,它通過總結(jié)大量軟件系統(tǒng)中反復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如表、樹、圖、集合等),定義和實(shí)現(xiàn)處理這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作,最終達(dá)到能夠在不同項(xiàng)目開發(fā)中反復(fù)應(yīng)用的目的。這些基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)為可復(fù)用的產(chǎn)品隨著程序設(shè)計(jì)語言,如c++ stl、c# collections, java collections等,并得到了廣泛的使用。因此,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的另一個(gè)重要目標(biāo)就是引導(dǎo)學(xué)生習(xí)慣圍繞復(fù)用的軟件開發(fā)方式,能夠使用和定制已有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法庫。
其他傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo),如培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)嶋H問題進(jìn)行算法設(shè)計(jì)和分析的能力,培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)學(xué)科的基本理論素養(yǎng)和思維方式等也非常重要。但普通本科院校學(xué)生對理論內(nèi)容的接受能力以及將理論和現(xiàn)實(shí)就業(yè)需求相聯(lián)系的能力相對較弱且教學(xué)時(shí)間有限[3],筆者認(rèn)為重點(diǎn)突破本節(jié)給出的兩個(gè)更具體、更可達(dá)的教學(xué)目標(biāo),并在實(shí)現(xiàn)這種具體教學(xué)目標(biāo)的過程中潛移默化地培育學(xué)生的計(jì)算思維和理論素質(zhì),將會(huì)取得更佳的效果。
2建構(gòu)式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)
教學(xué)理論研究以及教學(xué)實(shí)踐反饋均表明,學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的效果遠(yuǎn)較被動(dòng)地接受老師灌輸?shù)男Ч玫亩?。因此,為?shí)現(xiàn)上述教學(xué)目標(biāo),在建構(gòu)式教育理論的指導(dǎo)下,筆者探索并采用了一系列建構(gòu)式教學(xué)措施,激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和興趣,取得了較好效果。
建構(gòu)主義認(rèn)為,學(xué)習(xí)并非學(xué)習(xí)者對教師所授知識的被動(dòng)接受,而是學(xué)習(xí)者以自身已有知識和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的主動(dòng)建構(gòu)過程[4]。知識不僅是通過教師傳授而得到,更是學(xué)習(xí)者在一定的情境中,利用必要的學(xué)習(xí)資料,通過同化新知識、順化自身知識結(jié)構(gòu)的方式而獲得。建構(gòu)主義提倡在教師指導(dǎo)下的、以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí),也就是說,既強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知主體作用,又不忽視教師的指導(dǎo)作用,教師是意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者,而不僅僅是知識的傳授者與灌輸者。學(xué)生是信息加工的主體、是意義的主動(dòng)建構(gòu)者,而不僅僅是外部刺激的被動(dòng)接受者和被灌輸?shù)膶ο蟆O旅鎻睦碚摻虒W(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面介紹我們采用的一些教學(xué)措施。
2.1理論教學(xué)措施
課堂教學(xué)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)活動(dòng)的主要部分,充分利用課堂教學(xué)時(shí)間,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的興趣和信心,幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的環(huán)節(jié)非常重要。我們采用了如下措施:
1) 組織小型討論。
好的開始是成功的一半,好的課堂教學(xué)須在上課之初就抓住學(xué)生的注意力,讓學(xué)生帶著輕松、愉快的心情聽課。我的做法是在課堂的前5分鐘,提出一個(gè)學(xué)生感興趣的話題,組織若干個(gè)有3~5位同學(xué)參與的小型討論。到一個(gè)學(xué)期結(jié)束時(shí),每位同學(xué)都有至少一次的發(fā)言機(jī)會(huì)。討論的主題可以靈活設(shè)置,如時(shí)事、技術(shù)、社會(huì)熱點(diǎn)等。有時(shí),課堂中間學(xué)生比較疲憊、注意力下降的時(shí)候,也可以穿插一點(diǎn)討論,改善課堂環(huán)境。大多數(shù)學(xué)生非常喜歡這種討論活動(dòng),積極參與其中,成為課堂的一部分,從被動(dòng)上課轉(zhuǎn)變?yōu)橄矚g上課。
2) 重建理論知識所針對的問題。
國內(nèi)的經(jīng)典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材側(cè)重嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚?,較少討論各種概念、算法出現(xiàn)的背景以及探討的問題是否仍然具有現(xiàn)實(shí)價(jià)值。而回答這些問題能夠幫助學(xué)生重建理論知識所針對的問題原型,重現(xiàn)解決方案的提出、發(fā)展乃至最終成熟的整個(gè)過程,更有助于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,養(yǎng)成批判性、創(chuàng)新性思考的習(xí)慣。眾所周知,關(guān)于樹的存儲(chǔ)方法很多,有雙親表示法,孩子表示法和二叉鏈表表示法[5],其中以樹的二叉鏈表表示法使用最廣,但其他存儲(chǔ)方法也有其適合的應(yīng)用。例如,在利用樹表示各個(gè)集合,求集合中的等價(jià)類時(shí),雙親表示法更為合適。每一個(gè)集合都用樹的雙親表示法存儲(chǔ)時(shí),并設(shè)樹的根結(jié)點(diǎn)的值為集合名,集合中的每個(gè)成員都對應(yīng)一個(gè)結(jié)點(diǎn),這樣很容易找到一個(gè)元素所屬的子集(順著雙親指針找樹的根結(jié)點(diǎn))。
3) 組織“我來講”活動(dòng)。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)涉及很多抽象的概念和算法,初學(xué)者很難理解。而教師則對理論內(nèi)容比較精熟,常常傾向于從理論的角度逐步遞進(jìn)、展開講解,這就增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。教師和學(xué)生在教學(xué)語言上的鴻溝是影響教學(xué)效果的一個(gè)重要障礙。教師當(dāng)然可將抽象的理論概念與生活中更形象的概念進(jìn)行類比,幫助學(xué)生理解,也可以將復(fù)雜的算法過程用多媒體動(dòng)畫模擬出來,直觀地展示給學(xué)生,幫助學(xué)生掌握。但一方面,根據(jù)建構(gòu)主義理論,教師和學(xué)生的知識背景不同,由教師設(shè)計(jì)概念類比語境和算法模擬動(dòng)畫實(shí)際上仍然是基于教師的知識結(jié)構(gòu)對知識點(diǎn)進(jìn)行的同化和順化,而不是對學(xué)生知識體系的直接建構(gòu)。另一方面,教師的經(jīng)驗(yàn)和智慧有其局限性,未必總能夠找到最適合的類比語境和動(dòng)畫模擬。為此,筆者采用了充分發(fā)揮學(xué)生智慧的方法,組織“我來講”活動(dòng),要求學(xué)生通過設(shè)計(jì)算法的動(dòng)畫模擬,創(chuàng)建概念的類比語境等方式進(jìn)行學(xué)習(xí),并隨機(jī)選擇學(xué)生走上講臺對抽象理論概念和復(fù)雜算法進(jìn)行說明。這樣不但能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生思考問題,還能幫助那些無法完成自我知識體系建構(gòu)的同學(xué)從學(xué)生的視角去理解同一個(gè)問題。例如,對于n維數(shù)組是元素為n-1維數(shù)組構(gòu)成的線性表這一遞歸的類型定義,可采用符號推理的方式,培養(yǎng)學(xué)生的理論素養(yǎng),而同時(shí)可鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的理解將抽象理論具體化,建立幫助理解和記憶的現(xiàn)實(shí)語境。
2.2實(shí)踐教學(xué)措施
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是幫助具有基本編程語言基礎(chǔ)的學(xué)生錘煉編程技術(shù)的關(guān)鍵課程。它揭示了程序設(shè)計(jì)的基本面,即如何處理相互之間存在一種或多種數(shù)據(jù)關(guān)系的數(shù)據(jù)元素所構(gòu)成的集合、如何設(shè)計(jì)算法并分析算法的優(yōu)劣。若沒有相應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生如何將理論應(yīng)用于實(shí)際問題,只是泛泛而談、紙上談兵,學(xué)生容易迷失在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一連串復(fù)雜概念和算法之中,而不知道學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義何在。為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),筆者鎖定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置和實(shí)驗(yàn)考核等兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),實(shí)踐了如下措施,取得了較好效果。
2.2.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置是進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的最重要部分。從覆蓋知識點(diǎn)的角度看,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容須面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo),即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容須能夠鍛煉學(xué)生的編程技巧,如算法設(shè)計(jì)、調(diào)試、測試以及調(diào)優(yōu)等能力,還能夠讓學(xué)生體會(huì)到圍繞復(fù)用開展軟件開發(fā)的威力以及思路。從覆蓋教育對象的角度來看,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容須面向大多數(shù)同學(xué)并充分考慮優(yōu)秀同學(xué),即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容須劃分不同的層次,讓大多數(shù)學(xué)生能夠很容易入手,并讓有能力、有余力的學(xué)生能夠不斷地深入,直至形成綜合型課程設(shè)計(jì)。
基于以上考慮,并借鑒同行經(jīng)驗(yàn),筆者開展三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng),一是要求所有學(xué)生都完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,要求學(xué)生采用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同一個(gè)問題并進(jìn)行對比分析,例如,分別使用靜態(tài)數(shù)組和動(dòng)態(tài)分配的連續(xù)內(nèi)存區(qū)實(shí)現(xiàn)順序表,使用整型、字符型數(shù)組或者鏈表實(shí)現(xiàn)長整數(shù)的乘法,使用帶頭結(jié)點(diǎn)或不帶頭結(jié)點(diǎn)的循環(huán)鏈表模擬約瑟夫環(huán)等;二是組織程序設(shè)計(jì)競賽,讓部分學(xué)有余力的同學(xué)能夠在算法設(shè)計(jì)、程序?qū)崿F(xiàn)和調(diào)試、優(yōu)化等方面得到鍛煉和提高;三是設(shè)計(jì)綜合型課程設(shè)計(jì)鍛煉學(xué)生解決問題的綜合能力,并通過適當(dāng)分組,培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和能力,鍛煉學(xué)生解決問題的綜合能力的目標(biāo),最終達(dá)到以點(diǎn)帶面全面提高學(xué)生能力的目的。
2.2.2實(shí)驗(yàn)考核手段
考核手段在教學(xué)環(huán)節(jié)中至關(guān)重要??己耸侄问菍W(xué)生學(xué)習(xí)和鍛煉自身能力的風(fēng)向標(biāo)。為保證每位同學(xué)都能積極完成實(shí)驗(yàn)并有所收獲,避免抄襲和敷衍的現(xiàn)象,筆者采取了綜合型的考核手段。其一,提交實(shí)驗(yàn)成果,即程序及其運(yùn)行結(jié)果;其二,記錄實(shí)驗(yàn)過程、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及總結(jié)實(shí)驗(yàn)得失的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,對實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行選優(yōu)講評,培養(yǎng)學(xué)生撰寫科學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力;其三,每位同學(xué)必須面向教師講解自己編寫的程序,包括主要思路和細(xì)節(jié)性語法,優(yōu)秀的同學(xué)可走上講臺宣講自己的實(shí)驗(yàn)方案和程序設(shè)計(jì)技巧。這就基本杜絕了學(xué)生相互之間抄襲程序和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象,使得學(xué)生真正能夠思考問題,并盡力動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)。綜合上述三種手段的綜合型考核方法既能夠達(dá)到督促大部分同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)、鍛煉動(dòng)手能力目的,又能夠達(dá)到培養(yǎng)優(yōu)秀同學(xué)的目的。特別地,優(yōu)秀同學(xué)宣講活動(dòng)能夠使學(xué)生觀摩到如何從學(xué)生的視角從無到有的解決問題的過程,這能夠培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的信心并激發(fā)其學(xué)習(xí)積極性。
3應(yīng)用中遇到的問題
建構(gòu)式教學(xué)模式在應(yīng)用和推廣過程中遇到的主要問題來自三個(gè)方面。其一,目前學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)較重,習(xí)慣于被動(dòng)“填鴨”而不習(xí)慣于主動(dòng)“求索”,這是推動(dòng)和開展建構(gòu)式教學(xué)模式的主要障礙。其二,建構(gòu)式教學(xué)活動(dòng),需要師生的密切交流,但現(xiàn)有師資不足難以滿足實(shí)際需求。一個(gè)可能的解決方法是綜合多門課程和多個(gè)老師,建構(gòu)整體的知識框架和學(xué)習(xí)體系,避免課程教學(xué)中的重復(fù)勞動(dòng),提高師資的利用率。另一個(gè)可能的解決方法是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),建立在線教學(xué)園地。其三,建構(gòu)式教學(xué)模式仍然處于探索階段,各學(xué)科缺乏建構(gòu)式教學(xué)素材。從筆者在實(shí)踐教學(xué)的體驗(yàn)來看,應(yīng)盡量從學(xué)生的學(xué)習(xí)背景和能力成長規(guī)律出發(fā)而不僅僅是從學(xué)科背景出發(fā),為學(xué)生建構(gòu)知識體系設(shè)計(jì)更平滑的路線。
4結(jié)語
筆者提出將“培養(yǎng)超越具體程序設(shè)計(jì)語言技巧的編程技術(shù)”和“培養(yǎng)圍繞復(fù)用的軟件開發(fā)方式”作為普通本科院校的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo),在建構(gòu)式教育理論的指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)并實(shí)踐了一系列建構(gòu)式教學(xué)措施,分析了應(yīng)用建構(gòu)式教學(xué)模式所遇到的一些問題。
未來將開展兩個(gè)方面的工作。一是通過問卷調(diào)查、統(tǒng)計(jì)分析等手段定量地分析建構(gòu)式教學(xué)方法的實(shí)際效果;二是創(chuàng)造和積累建構(gòu)式教學(xué)素材,如研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)過程中不同類型學(xué)生的知識建構(gòu)路線,挖掘并推廣其中優(yōu)秀的知識建構(gòu)方法。
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