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农业是国民经济发展的基础,而种子又是农业生产的基础,所谓“农以种为先”。我国加入WTO及《种子法》颁布以来,国内种业市场已经发生了很大变化。国有种子企业纷纷改制,国外种业巨头以合资、股份制、独资等形式大举进入国内种业市场。在中国最大的反季节蔬菜种植基地山东寿光,彩椒、长茄等一些蔬菜品种的外资种子已占据90%以上的市场份额。国内种子企业面临前所未有的市场竞争压力。
国发[201118号文件《=关于加快推进现代农作物种业发展的意见》明确指出我国是农业生产大国和用种大国,农作物种业是国家战略性、基础性核心产业,是促进农业长期稳定发展、保障国家粮食安全的根本;明确提出构建产业为主导、企业为主体、基地为依托、产学研相结合、“育繁推一体化”的现代农作物种业体系的蓝图,以期全面提升我国农作物种业发展水平。为了实现这一目标,国务院确立的重点任务包含了“加强农作物种业人才培养,建立教学、科研与实验相结合的有效机制,提升农作物种业人才培养质量,充分利用高等院校教学资源,加大农作物种业人才继续教育和培训力度,为我国农作物种业发展提供人才和科技支撑”。
教学活动仅仅依靠校内的实验农场来完成培养目标是不够的,安徽农业大学把办学空间向种子企业延伸,重点选择一批有规模、有特色的种子企业建立校外实践教学基地。经过多方努力,先后与国营寿西湖农场、龙亢农场等单位建立了一批校外实训基地、教学实习基地,并由学校拨出专门经费用于教学实践基地建设和实践教学活动。国营寿西湖农场种子公司年产3007J-kg~麦良种,并拥有华东地区最大的小麦三圃原种生产基地,近年来成为我校的实践教学基地之后,在小麦种子收获、加工期间先后组织300多名种子专业、农学专业的学生实地参观、动手操作,还根据需要组织种子科学与工程专业的学生吃住在基地,观摩、实践种子从田间到仓库一整套环节的详细操作过程,同时还聘请该公司的种子生产、any.检验和企业管理骨干向学生讲解技术要点和管理经验。来自生产、管理第一线的真知灼见使学生能够尽快学会学以致用,使学生在没有走上工作岗位期间就能提前深切感受到一个合格的种业技术人才、管理人才所应有的基本素质和专业要求。
安徽农业大学还与丰乐、荃银、皖垦、绿亿等国内知名的大中型种子企业合建实习基地。不仅如此,校方还从中穿针引线,推荐并促成企业与学生签订实习任务书,使学生能利用暑假时间在企业参加水稻、棉花的杂交制种生产。2011年就有30名学生奔赴省内外制种基地直接从事杂交制种生产。这不仅可以使学生将书本上学到的专业知识用于实际生产中,累积了生产经验;学生参与企业的种子生产及生产基地的管理工作,还为企业创造了效益,深受种子企业的欢迎,企业也表示期待这些学生毕业后留企业工作。学校向种子企业输送了大批的合格人才,为学生增加了学以致用、专业对口的就业机会。这种形式对学生、学校和企业来说,达到了多赢的目的。
建立校外实践教学基地,使学生置身于种子生产、加工、检验、贮藏和企业管理的真实场景之中,成为培养学生动手能力、观察能力和创新能力的理想场所。
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电泳法(CapillaryElectrophoresis,CE),是2O世纪8O年代问世的一种高效液相分离法,是经典电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。目前,它已成为能与20世纪50年代末、6O年代初出现的气相色谱(GC)以及20世纪70年代初出现的液相色谱(HPLC)相媲美的一种分离技术,并被认为是当代分析科学最具活力的前沿研究课题。毛细管电泳法因其分离效率高、分析速度快、样品用量少、抗污染能力强及易自动化等特点而被广泛应用于分子生物学、医学、药学、高分子等领域,尤其在生物分析及生命科学领域中已展示了诱人的应用前景口。
传统毛细管电泳检测方法主要有光学检测、电化学检测、质谱检测等。光学检测又可分为紫外吸收检测(UVabsorptiondetection)、热光学检测(Thermoop-ticaldetection)、荧光检测(F1uorescencedetection)、化学发光检测(Chemiluminescencedetection)等;电化学检测可分为电位分析检测(Potentiometricdetection)、电导率检测(Conductivitydetection)、电势梯度检测(Potentialgradientdetection)、安培分析检测(Amper-ometricdetection)等。随着毛细管电泳技术的不断发展,逐渐出现了非水毛细管电泳(Nonqueouscapillaryelectrophoresis,NACE)、毛细管阵列电泳(Capillaryarrayelectrophoresis,CAE),毛细管电泳免疫分析(Capillary electrophoresisbased immunoassay,CE—IA)、毛细管电色谱(Capillaryelectrochromatography,CEC)等分支。非水毛细管电泳法是在以非水为溶剂的缓冲溶液中进行的,主要用于分析不易溶于水而易溶于有机溶剂的物质,分离在水溶剂毛细管电泳中淌度十分相似的物质。毛细管阵列电泳是在常规毛细管电泳法原理和技术的基础上,结合微型制造技术设计出来的一种检测技术,是_种新型的生物芯片。毛细管电泳免疫分析技术利用抗原抗体复合物与游离的抗原、抗体在电泳行为上的差异,将毛细管电泳作为分离与检测手段。毛细管电色谱是一种在毛细管内充填、涂布或键合色谱固定相,用电渗流作为驱动力的分离模式嘲。
影响毛细管电泳法分离的因素主要有以下几个方面:①毛细管。毛细管是关键部件,管径、管长、不同物质的涂层厚度对分辨率均有影响。②电泳缓冲液。电渗分离现象在毛细管电泳中起着非常重要的作用,而缓冲液的pH值及浓度对电渗的影响很大,并对分离度产生效应。③电压。在进行电泳时,进样电压和操作电压对分辨率及操作时间会产生影响。④电泳温度。
电流通过毛细管会产生热量,升高温度,使物理参数发生改变,造成样品迁移时间、峰面积的偏差和分离效率下降。
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种子是农业第一性生产资料,种子产业在农业生产中有着重要的地位。种子科学与工程专业是顺应国内外种子产业化快速发展的需要而设立。从2002年中国农业大学第一批招收种子科学与工程专业本科生后,全国先后已有lO余所高校开办了种子科学与工程专业。湖南农业大学是于2007年正式招收种子科学与工程专业本科生。作为实践性和应用性很强的一门学科,实验教学是培养种子学科专业人才创新能力的重要手段,系统、完善的实验教学有利于提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,也有利于学生创造性思维和团队协作精神培养。近年来为提高学生的动手能力和思维创新能力,很多高校教师开展了相关的实验教学研究工作。而目前,国内农业高校种子科学与工程专业开办的时间都不长,还是一个较年轻的专业,对种子科学与工程本科专业的实验教学基本上仍处于探索阶段。下面主要介绍一下湖南农业大学近几年来在种子科学与工程本科专业实验教学改革方面的一些思路和措施,以供其他院校一起探讨和参考。
充分利用了校园网这一教学平台进行了种子学实验技术网络课程建设,建立了网上实验教学辅助系统。将教学大纲、教学计划、多媒体课件、教案和讲义在网络课程上公布,便于学生及时了解课程的进度及安排,认真预习相关内容,了解有关背景知识,查找处理数据;将基本操作部分的实验内容放于网上,学生可以在自己方便的时候观看,这可以解决上课老师面对多个学生无法一一指导,以及上课教师个体差异而引起的教学质量问题。网上实验教学辅助系统的建立,使得实验教学内容得到了扩展和补充,增加了学生对实验课的兴趣,有效地提高了学习效率和教学效果。
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摘要:概述了我国种子产业的市场变化和发展趋势,探讨了种业新形势下种子专业人才培养思路,结合安徽农业大学种子科学与工程专业建设与教学改革实践,提出强化教师的实践教学改革意识、改革实践教学方案、加强校内外实验实习基地建设、开展多种形式的实践教学活动等实践教学改革举措。
关键词:种子科学与工程;实践教学;改革与实践
农业是国民经济发展的基础,而种子又是农业生产的基础,所谓“农以种为先”。我国加入WTO及《种子法》颁布以来,国内种业市场已经发生了很大变化。国有种子企业纷纷改制,国外种业巨头以合资、股份制、独资等形式大举进入国内种业市场。在中国最大的反季节蔬菜种植基地山东寿光,彩椒、长茄等一些蔬菜品种的外资种子已占据90%以上的市场份额。国内种子企业面临前所未有的市场竞争压力。
国发[201118号文f牛《=关于加快推进现代农作物种业发展的意见》明确指出我国是农业生产大国和用种大国,农作物种业是国家战略性、基础性核心产业,是促进农业长期稳定发展、保障国家粮食安全的根本;明确提出构建产业为主导、企业为主体、基地为依托、产学研相结合、“育繁推一体化”的现代农作物种业体系的蓝图,以期全面提升我国农作物种业发展水平。为了实现这一目标,国务院确立的重点任务包含了“加强农作物种业人才培养,建立教学、科研与实验相结合的有效机制,提升农作物种业人才培养质量,充分利用高等院校教学资源,加大农作物种业人才继续教育和培训力度,为我国农作物种业发展提供人才和科技支撑”。
我国农作物种业发展面临着前所未有的发展形势,一方面是农作物种业取得了长足的发展,良种生产水平及其供应能力显著提高,种子企业实力明显增强,培育形成了一批“育繁推一体化”的种子企业,市场的集中度逐步提高,种子管理体制实现了政企分开,市场监管得到加强。另一方面,随着全球化进程的深入和生物技术的发展,我国农作物种业的发展要应对前所未有的问题和严峻挑战,集中表现在微观上企业、科研院所育种方法、技术和模式落后,品种特色不强;宏观上种子市场准入门槛低,企业的规模仍然偏小,技术研发能力普遍弱,市场竞争力不强。
同时,种子市场监管技术和手段落后,违法生产经营及不公平竞争较为普遍,严重影响了我国农作物种业的健康发展,制约了农业生产的可持续发展。
在长期计划经济体制下,农业高等学校对农学类专业人才的培养中偏重于教育与生产劳动相结合,很少开设涉及种子的课程,对于种子企业需求的种子生产、加工、贮藏及经营管理人才的培养基本上处于空白状态。而对于种子企业,一方面需要大批科研、技术人才,即新品种选育、优质种子生产、种子加工检验贮藏等专业技术人才,这是把科技转化为生产力的重要因素,是提高种子企业科技创新能力、增强发展后劲的关键;另一方面还需要优秀的产品营销、企业管理人才,即能根据市场环境和企业内部环境适时整合企业资源,积极推动企业经营管理,有效实现企业经营管理目标的人才。
为了适应当前种子产业及种子企业发展的人才需求,中国农业大学于2002年率先招收“种子科学与工程”专业本科生。此后,国内一些高校相继开设“种子科学与工程”本科专业,其人才培养模式一直在不断探索之中。安徽农业大学在国内高等院校中较早开展种子专业人才培养,于1979年成立种子教研室,1985年开办种子专业(专科),1994年开始农学专业(种子专科)成人教育,2000年开始招生种子工程高职(三年制),该专业于2001年被教育部批准为“国家级高职高专教学改革试点专业”,2004年开始招生种子方向博士研究生,2008年开始种子科学与工程(一本)专业招生,至2011年已有830多名毕业生走向社会,成为安徽省及邻近省份农业和种业各部门的骨干力量。随着种业市场的发展,种子产业对专业人才的需求将有新变化和更高的要求。
随着我国高等教育由精英教育向大众化、社会化和长期化教育的转变,种子专业的培养目标也必须进行相应的调整,才能适应种业对人才的要求,准确把握种业人才需求。在安徽农业大学种子科学与工程(一本)专业教学大纲培养目标中明确提出,该专业培养具备作物育种、种子研发、种子生产、种子贮藏加工、种子检验、种子营销、种子管理和贸易等方面的理论知识和技能,能在种业及其他相关的部门、企业和单位从事与种子有关的技术与设计、研发与推广、经营与管理、教学与科研等E作的创新型、创业型、复合型高级人才。
安徽农业大学在制订种子科学与工程(一本专业培养目标时,对实践教学目标进行了重新认识和定位,对传统的实践教学进行了改革,并在教学实践中实施。以实践教学为载体,在整个教学环节中,特别注重培养学生的动手能力,实践环节的主要内容包括了作物育种学实习、作物栽培学实习、种子生产学实习、种子贮藏加工学实习、种子经营管理学实习、专业综合实践、毕业论文(设计)等。将实践教学、课程实习、生产实现等环节贯彻始终,针对每一个阶段制定了切实可行的实践教学具体内容。
在实践教学方面,逐渐改变原有专业劳动、三秋实习和毕业实习的三段式课程,增加社会实践、市场调研等内容,形成实践教学系列课程,充分发挥校内外实习、实训基地的作用,并与农村、农场、种子企业和农业企业合作培养学生,以增加实践教学内容,提供实践机会。在此基础上,结合安徽省农业生产以水稻、小麦、玉米、大豆和棉花为主的作物种植格局,努力探索和进一步完善种子专业的实践教学体系。
立足种业对专业人才的需求,根据专业培养目标,以就业为导向,制定专业人才培养方案,加强实践教学环节,是在市场经济条件下高等教育改革的重要内容之一。在坚持面向生产、经营、管理第一线的同时,根据在种业就业的岗位和岗位群所需要的能力与素质,提炼、整合教学内容和教学形式,加大学生动手和主动参加实践的机会。在安徽农业大学种子科学与工程(一本>专业培养方案中,加大了实践(实验)课程学学时)比重。专业核心课中,实验课4.5学分,课程实践l6学分,专业实践37学分,素质拓展4学分。实验课与理论课学时比由原来的1:3提高到1:2,专业课程《种子生物学》、《种子生产学》、《种子检验学》、《种子贮藏加工学》和《种子经营管理学》课程均在理论教学的同时有相应的实践(实验)教学。在小麦、水稻、棉花等作物种子生产的播种、管理、收获、加工等环节的关键时期,带领学生到种子企业深入田间、车间、生产线进行学习、实践。在每年暑假期间,组织学生参与种子企业的棉花、水稻、玉米等作物的种子田间生产、杂交制种等活动。根据不同作物的生长季节,灵活安排大四学生的毕业实习。通过实践教学环节的改革,不仅使学生加深了对理论课程的理解,对种业相关工作岗位的职责有了直观的认识,而且还大大丰富了学生的实践经验,锻炼了学生发现问题、分析解决问题的综合能力,大大增强了学生投身种业的责任感,提高了教学效果。
教师是实施实践教学改革的主体,专业教师教育思想的转变和改革意识的强化关系到整个实践教学工作环节的落实和实施的质量。教师实践水平的高低还是学生既能学好理论知识又能掌握实践技能的保障。安徽农业大学每年安排35岁以下青年教师带着明确的目的和任务在企业或相关生产基层单位实践半年以上,并在实践结束时向学校专门机构答辩、汇报。通过培训年轻教师、引进校外人才等多种方式,逐步提高“双师型”教师的数量和质量。
安徽农业大学种子专业教学改革的目标是以提高人才培养质量为目的,以人才培养模式的改革和创新为主题,大力革新教学手段和内容,加强实验室、实践教学基地、“双师型”师资队伍和教材建设。充分利用校内实习场所及实验室,鼓励学生开展创新和科研活动是开展校内实践教学的重要内容之一。
利用安徽农业大学校园内的农萃园,在学生大二、大i期间,有计划地在专业教师指导下种植水稻、玉米、棉花、大豆、油菜、甘薯等农作物,分田到班级,每个班级明确责任人,在作物的生长各生育期组织、安排班级所有同学连续观察生长进程,并在种植结束后写成实习报告。培养学生认真观察的学习、工作作风,促进学生对田间试验从感性认识到理性思考的转变。在小麦、水稻、玉米等作物开花、杂交、授粉的关键时期,组织学生在校实验农场开展人工去雄、授粉杂交等实际操作,通过每个学生亲自动手和认真观察,有助于强化《作物育种各论》、《种子生产学》等课程课堂理论教学的效果,真正做到理论教学与实践教学的紧密结合。
安徽农业大学自2003年建立“大学生创新基金”,鼓励大二和大三的学生申报“大学生科技创新基金”研究项目,自主编制科研项目书,组织成科研团队,成员间分工协作,让有在研项目的教师带本科生参加到自己的科研项目中。
仅2011年,安徽农业大学设立的第九届“大学生科技创新基金”全校批准立项422项。整个项目的实施过程中,学生从编制项目申请书到科研项目实施、项目答辩结题等流程完全由学生自己完成,在科研教师的带领下进行科学研究,不仅提高了学生科研素质及动手能力,激发了科技兴农的意识,还使考研的同学提前接受系统、规范的科研技能训练,通过规范的科研项目管理,使学生掌握正规的课题研究过程、科研方法和技能,为以后进行科技研发及攻读硕士学位积累了扎实的科研素养。
仅仅依靠校内的实验农场来完成培养目标是不够的,安徽农业大学把办学空间向种子企业延伸,重点选择一批有规模、有特色的种子企业建立校外实践教学基地。经过多方努力,先后与国营寿西湖农场、龙亢农场等单位建立了一批校外实训基地、教学实习基地,并由学校拨出专门经费用于教学实践基地建设和实践教学活动。国营寿西湖农场种子公司年产3007J-kg~麦良种,并拥有华东地区最大的小麦三圃原种生产基地,近年来成为我校的实践教学基地之后,在小麦种子收获、加工期间先后组织300多名种子专业、农学专业的学生实地参观、动手操作,还根据需要组织种子科学与工程专业的学生吃住在基地,观摩、实践种子从田间到仓库一整套环节的详细操作过程,同时还聘请该公司的种子生产、any.检验和企业管理骨干向学生讲解技术要点和管理经验。来自生产、管理第一线的真知灼见使学生能够尽快学会学以致用,使学生在没有走上工作岗位期间就能提前深切感受到一个合格的种业技术人才、管理人才所应有的基本素质和专业要求。
安徽农业大学还与丰乐、荃银、皖垦、绿亿等国内知名的大中型种子企业合建实习基地。不仅如此,校方还从中穿针引线,推荐并促成企业与学生签订实习任务书,使学生能利用暑假时间在企业参加水稻、棉花的杂交制种生产。2011年就有30名学生奔赴省内外制种基地直接从事杂交制种生产。这不仅可以使学生将书本上学到的专业知识用于实际生产中,累积了生产经验;学生参与企业的种子生产及生产基地的管理工作,还为企业创造了效益,深受种子企业的欢迎,企业也表示期待这些学生毕业后留企业工作。学校向种子企业输送了大批的合格人才,为学生增加了学以致用、专业对口的就业机会。这种形式对学生、学校和企业来说,达到了多赢的目的。
建立校外实践教学基地,使学生置身于种子生产、加工、检验、贮藏和企业管理的真实场景之中,成为培养学生动手能力、观察能力和创新能力的理想场所。
[1]姚大年,马传喜,张文明,等.关于种子工程专业高等职业教育教学改革的若干问题….山东省农业管理干部学院学报,2002,18(2):l26—127.
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[4]马守才,廖允成,付增光.种子科学与工程本科专业的建设与发展Ⅲ.高等农业教育,2007,139(8):54—56.
[5]刘国瑜,严隽析,陈兆夏,等.发挥年农业高校优势推动中国种业持续发展[J].高等农业教育,2002,134(8):93—95.
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[7]邓艳葵.谈就业视角下的实践教学[J]_教育与职业,2003,9:40—41.
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摘要:本文简要介绍了毛细管电泳技术的原理、特点、检测方法及其影响因素。着重探讨了毛细管电泳在种子科学领域的应用前景,主要包括毛细管电泳在品种鉴定、种子遗传学、种子生物技术、种子营养成分、离子成分及农药残留分析等方面的应用。
关键词:毛细管电泳;种子科学;应用毛细管
电泳法(CapillaryElectrophoresis,CE),是2O世纪8O年代问世的一种高效液相分离法,是经典电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。目前,它已成为能与20世纪50年代末、6O年代初出现的气相色谱(GC)以及20世纪70年代初出现的液相色谱(HPLC)相媲美的一种分离技术,并被认为是当代分析科学最具活力的前沿研究课题[1]。毛细管电泳法因其分离效率高、分析速度快、样品用量少、抗污染能力强及易自动化等特点而被广泛应用于分子生物学、医学、药学、高分子等领域,尤其在生物分析及生命科学领域中已展示了诱人的应用前景口]。
毛细管电泳泛指以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道,依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术D]。毛细管电泳仪的基本结构包括一个高压电源,一根毛细管,一个检测器及两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液贮瓶。
毛细管电泳仪的工作原理:毛细管电泳所用的石英毛细管柱,在pHi3情况下,其内表面带负电,和溶液接触时形成一双电层。在高电压作用下,双电层中的水合阳离子引起流体整体朝负极方向移动的现象叫电渗。粒子在毛细管内电解质中的迁移速度等于电泳和电渗流(EOF)两种速度的矢量和。正离子的运动方向和电渗流一致,故最先流出;中性粒子的电泳速度为“零”,故其迁移速度相当于电渗流速度;负离子的运动方向与电渗流方向相反,但因电渗流速度一般都大于电泳流速度,故它将在中性粒子之后流出,从而因各种粒子迁移速度不同而实现分离L4]。
与经典电泳相比,毛细管电泳法克服了由于焦耳热引起的谱带宽,柱效较低的缺点,确保引入高的电场强度,改善分离质量Is],具有分离效率高、速度快和灵敏度高等特点,而且所需样品少、成本低,更为重要的是,它又是一种自动化的仪器分析方法[a3。毛细管电泳法与高效液相色谱一样同是液相分离技术,很大程度上两者互为补充,但无论从效率、速度、用量和成本来说,毛细管电泳法都显示了它的优势。如毛细管电泳法成本相对较低,且可通过改变操作模式和缓冲液成分,根据不同的分子性质(如大小、电荷数、手征性、疏水性等)对极广泛的物质进行有效分离,而高效液相色谱法要用价格昂贵的柱子和溶剂【5]。可见,毛细管电泳法具有仪器简单、分离模式多样化、应用范围广、分析速度快、分离效率高、灵敏度高、分析成本低、环境污染小等特点[4]。
传统毛细管电泳检测方法主要有光学检测、电化学检测、质谱检测等。光学检测又可分为紫外吸收检测(UVabsorptiondetection)、热光学检测(Thermoop-ticaldetection)、荧光检测(F1uorescencedetection)、化学发光检测(Chemiluminescencedetection)等;电化学检测可分为电位分析检测(Potentiometricdetection)、电导率检测(Conductivitydetection)、电势梯度检测(Potentialgradientdetection)、安培分析检测(Amper-ometricdetection)等。随着毛细管电泳技术的不断发展,逐渐出现了非水毛细管电泳(Nonqueouscapillaryelectrophoresis,NACE)、毛细管阵列电泳(Capillaryarrayelectrophoresis,CAE),毛细管电泳免疫分析(Capillary electrophoresisbased immunoassay,CE—IA)、毛细管电色谱(Capillaryelectrochromatography,CEC)等分支。非水毛细管电泳法是在以非水为溶剂的缓冲溶液中进行的,主要用于分析不易溶于水而易溶于有机溶剂的物质,分离在水溶剂毛细管电泳中淌度十分相似的物质。毛细管阵列电泳是在常规毛细管电泳法原理和技术的基础上,结合微型制造技术设计出来的一种检测技术,是_种新型的生物芯片。毛细管电泳免疫分析技术利用抗原抗体复合物与游离的抗原、抗体在电泳行为上的差异,将毛细管电泳作为分离与检测手段。毛细管电色谱是一种在毛细管内充填、涂布或键合色谱固定相,用电渗流作为驱动力的分离模式嘲。
影响毛细管电泳法分离的因素主要有以下几个方面:①毛细管。毛细管是关键部件,管径、管长、不同物质的涂层厚度对分辨率均有影响。②电泳缓冲液。电渗分离现象在毛细管电泳中起着非常重要的作用,而缓冲液的pH值及浓度对电渗的影响很大,并对分离度产生效应。③电压。在进行电泳时,进样电压和操作电压对分辨率及操作时间会产生影响。④电泳温度。
电流通过毛细管会产生热量,升高温度,使物理参数发生改变,造成样品迁移时间、峰面积的偏差和分离效率下降。
毛细管电泳与传统的凝胶电泳相比,具有分析速度快,分辨能力高,分析过程全自动化及样品用量少等优点。自1988年发表第一批关于毛细管电泳用于DNA分析的文献后,即引起众多科学家的关注。目前,毛细管电泳已被用于DNA纯度检测,PCR产物分析,DNA序列分析以及酶和多糖蛋白的结构、纯度、稳定性等方面的研究[7叫。如能将毛细管电泳运用于种子生物技术领域的研究,对拓宽种子中酶蛋白、特异基因片段的分离手段和加快物种的鉴定分类有重要意义。
毛细管电泳在种子遗传分析中的应用国内外已有报道,如Gerber等采用高效毛细管电泳对大豆种子品质的遗传学进行研究分析[1引。变异是群体进化的基础,品种内变异的两个常用度量指标是杂合度和多态信息含量。由于微卫星标记呈共显性遗传,基因型直接反映表型,因此,等位基因频率可通过简单计算获得,进而得出杂合度和多态信息含量。应用毛细管电泳快速灵敏地对微卫星标记进行检测分析,将极大地推动这方面的研究,这些成果将为开展品种保存、选育及开发利用提供科学依据]。
对种子蛋白的分离与表征,传统方法多是采用不同模式的聚丙烯酰胺凝胶电泳和高效液相色谱,这些方法在实际操作中都存在不同程度的局限性,如聚丙烯酰胺凝胶电泳的操作复杂,无法进行定量分析,且分辨率不高,还要使用有毒试剂等;高效液相色谱虽然在一定程度上克服了聚丙烯酰胺凝胶电泳的不足,但其运行成本高,难以在实践中广泛应用。毛细管电泳是从传统电泳发展而来的一种高效、新型的分离分析技术,在蛋白质、氨基酸、核酸等生物分子的分离分析方面显示出极大的优越性。目前这一技术在作物种子蛋白研究中已取得重要进展,并显示出广阔的应用前景。
高效毛细管电泳在烟草糖类化合物分析中的应用国内外已有报道,如刘少民等采用高效毛细管电泳一安培法分离测定了烟草中4种寡糖。马强等分离测定了烟草中的5种还原糖(葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖和麦芽糖)Ll。毛细管电泳还可用于种子内氨基酸、有机酸等组分的测定,这在食品等领域已有较多报道[1,可借鉴到种子分析领域,发展种子营养成分分析方法。
毛细管电泳在食品分析中应用最广泛和成熟的领域即毛细管离子电泳(CIE)。目前,毛细管离子电泳已被用来测定多种食品基质中的无机离子,如K、Ca抖、Na、NH、SO、F一、Br一等。种子中的离子分析多采用原子吸收光谱法,该仪器不利于普及,应用毛细管电泳的独特优势,将大大简化已有的检测方法,使种子微量元素的测定更方便、更经济n。
农药包括杀虫剂和除草剂两大类。过去农药残留量常用高效液相色谱的方法测定,但随着毛细管电泳的发展,它越来越多地被用于农药残留分析。目前毛细管电泳已被用于饮用水、牛奶、啤酒、谷物、马铃薯和猪肉等食品中农药残留的测定[1。加入WTO后,为了消除贸易壁垒,我国执行了更为严格的农残标准,这就要求我们在种子种植、加工等一系列环节加强对农残含量的监控,在这方面国内外已有报道。毛细管电泳因其独特的优势,将会在种子农残检验领域发挥重要的作用。
作为一种高效分离技术,毛细管电泳在食品、药物、环境、生物碱、毒品、天然产物等方面的应用已显示出巨大的潜力。目前,毛细管电泳在种子分析领域的应用才刚刚起步,国内已有种子部门开展此方面的应用研究,随着毛细管电泳技术研究的深入、毛细管电泳仪器的普及和种子分析检验技术的发展。可以预计,毛细管电泳将在种子领域中发挥更大的作用。
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摘要:种子实验教学模式的改革,不仅关秉到种子科学与工程,植物科学和技术农学等专业的目标定位,而且更重要的是影响教学质量的提高、办学特色的形成,人才培养目标的实现。通过对种子科学实验教学改革背景进行分析,明确教学改革的必要性和紧迫性,井对教学改革模式进行探索,促进实验内容,实验手段和方法的改革与创新,构建面向创新型人才培养的实验教学体系,全面提高种子科学实验教学水平和教学质量。
关键词:种子科学;实验教学;改革
加强学生创新能力的培养已成为高等学校教育的重要任务。随着我国农业生产的快速发展,种子工程的实施,种子科学理论和技术的研究在农业持续发展中的作用日趋重要。目前国内外高等农业院校都开设有种子科学方面的专业课程。在调研我校种子科学实验教学运行的现状和学生对实验课反馈意见后深深感受到,种子实验教学模式存在的这些问题不解决,不仅关系到种子科学与工程、植物科学和技术、农学等专业的目标定位,而且更重要的是影响教学质量的提高、办学特色的形成、人才培养目标的实现,最终反过来影响社会对相关专业的认同,从而造成就业难的被动局面。
早在20世纪80年代起就在农学院农学专业中开设了“种子学”课程,随后学校又于2003年分别在植物科学和技术、种子科学与工程专业两个专业设置,并相继增加“种子生物学”、“种子检验学”等专业相关课程,现每门课程平均总学时48学时。相应地,“种子学实验”、“种子生物学实验”、“种子检验学实验”等分别附设在各有关课程之中,实验学时l6学时,实验课程教学一直以来沿袭传统教学模式按阶段、分科进行。
国内其他高等农业院校的情况基本类似。
我们在多年实验教学的实践中发现,这样的实验教学模式存在以下弊端:(1)严重影响了相关学科间内容的互相交叉、渗透与融合,使学生对学科在不同情况下产生的变化缺乏全面的、系统的观察与认识。(2)实验课从属于理论课教学,每门课程的实验学时相对较少,使得一些应用性、设计性强的实验和综合性实验的开设受到极大的限制,影响了对学生综合实验技能的培养。(3)传统的实验教学一般采取教师首先准备好所用的实验材料、调试好所需仪器并将实验步骤写在黑板上,学生进入实验室按照步骤一步一步操作。学生在实验过程中对仪器设备和实验操作流程缺乏感性认识,有些学生甚至不了解实验原理而盲目操作。因此学生对实验课往往不够重视,学习积极性与主动性不高,对实验课投入的精力较少。
这种传统的实验教学模式,一方面限制了学生对“种子科学与技术”理论知识和技能学习、掌握的系统性、全面性、主动性、积极性和创造性;另一方面严重影响学生能力的培养、智力的发挥和创新力的开发,不利于创新人才的培养。
因此,目前的实验教学模式必须随形势的发展而变革。构建一个完整的、科学合理的种子科学实验教学模式,是进一步提高教学质量、锻炼学生的综合素质和创新能力的前提和基础。
优化种子科学和技术实验课教学内容,改革课程体系,独立开设种子科学技术实验课,基本形成符合种子科学与工程专业本科生培养要求的实验种子科学和技术教学体系,将基本理论学习、实验技能、综合能力训练以及创新精神的培养融为一体,全面培养学生的创新能力、实践能力、分析问题和解决问题的能力,提高学生的综合素质。
建立新的教学体制打破原有的课程设置体系,对种子生物学实验、种子检验学实验、种子学实验等三门实验课的内容进行优化、重组,实现学科间教学内容的互相交叉渗透,设立一门独立、完整、系统的种子科学实验课,独立考核。使教师和学生更加重视实践性教学环节,锻炼和提高学生的操作技能、动手能力、创新能力、分析和解决问题的能力。
本着“删重、增新”的原则,优化实验内容,淘汰一些验证性实验,增加一些操作性、应用性、设计性强的实验和一些综合性实验。编写《种子科学与技术实验指导》书,实验教学分三阶段进行:(1)基本技能实验阶段,仅保留少数经典实验,作为培养学生基本知识、基本技能的媒介;(2)综合性实验阶段,以培养学生科学思维;(3)设计性(创新性)实验阶段,引导学生探索未知领域,让学生经历一次科研工作的体验。教学循序渐进,步步深入,并让学生早期接触科研活动,以培养高素质、创新型人才。
随着高等教育的不断改革、发展,我校农学院的专业也在不断地调整和增加。我校现有的农学专业、植物科学和技术专业、种子科学和工程专业学生都需要学习种子科学和技术基础课,但不同的专业对种子知识和技能的要求不同,因此在实验教学过程中就要体现出来。如将种子科学实验教学分为“实验学1”和“实验学2”两部分。
“实验学l”,授课对象是各专业的本科生,其内容以基本技能训练为主,通过综合实验和部分设计性实验,加强对学生素质和能力的培养;“实验学2”是在学习“实验学1”基础上,着重培养学生实验技能的综合应用、新方法和新技术的学习和应用、以及实验方案设计训练,授课对象是植物科学和技术专业、种子科学与工程专业的本科生。
采用多媒体设备等现代化教学手段辅助教学,讲解仪器设备的设计原理与使用规程,演示实验方法及标本制作,对指导、帮助学生应用实验仪器。将主要作物种子发育过程、种子生产过程、种子加工重要环节、种子质量田间检验资料等进行录像播放,提高对这些实验的直观、具体的认识,并加深印象和理解,还可以避免因生产季节的影响造成的部分实验环节的延误。同时利用以多媒体课件的形式将具体的实验步骤和操作进行详细的讲解、演示,进一步提高实验教学的可视性、趣味性和科学性。
通过动手能力、创新能力培养,研究种子科学技术实验教学运行模式的改革和创新,研究成果及时应用到相关专业的建设和教学实践中。
从种子科学和技术实验教学的实际出发,对实验课程建设、能力培养以及实验教学方式、方法、教学管理等多方面进行系统研究和综合实践改革。
改革实施的各个方面(包括方案的制订、实施、运行机制、并上升为实验模式等)都要纳入具体的实践中进行,以便取得经验、解决相关课程实验教学中的实际问题。
4.1有利于师资队伍建设,提高整体师资水平。种子实验课独立设课,有利于教师、实验技术人员综合素质的提高。改革后的种子实验涉及的知识面宽,现有教师可能很难承担全部的实验内容,结合学校和学院建立的资队伍建设机制,将会更加有效地激励在职教师通过各种途径,不断提高教学能力和水平。
4.2有利于培养学生综合素质.提高教学质量改变传统种子实验课程的从属地位,可以克服学生只重视理论课而轻视实验的倾向,有利于建立新的教学体制,同时回避了教学内容的的不必要重复,节约学时,有利于提高种子实验课程的教学质量和教学效果。
4.3有利于建立教学新体系,实现资源共享实验课的合并,将有利于提高教师、实验室、仪器设备等实验资源和教学经费的利用率,节约人力、物力和财力。
4 4有利于学生的联动性。加强高等农业院校种子科学技术实验教学改革从学生的角度看,该研究将对我校种科专业、植科专业、农学专业2008级、2009级近300名学生产生直接影响,也会对整个高等农业院校种子科学技术实验教学改革产生积极影响。
实验教学是培养学生理论联系实际、提高创新意识和实践能力的重要环节,实验教学改革对于推进和深化我国高等教育改革具有重要意义。实验教学改革又是一个长期探索的过程,需要结合各专业特点和具体情况,着力培养学生的创新精神、创新思维、独立思考能力和动手能力,注重学生的个性化发展。探索刨新型人才的实验教学培养模式,促进实验内容、实验手段和考核方式等方面的改革与创新,建立和完善实验教学的质量评价和监控机制,构建面向创新型人才培养的实验教学体系,全面提高实验教学水平和教学质量[5-61。
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摘要:本文概述了我国种子科学与工程专业及学科发展情况,论述了我校种子科学与工程专业建设与发展的指导思想,总体目标,基本原则主要内容及措施,探讨了种子科学与工程专业人才培养的基本模式。
关键词:种子科学与工程;专业建设;人才培养模式
种子科学与工程专业是为了适应我国农业和种子产业发展的需求而诞生的新专业。2002年,中国农业大学率先申报建立种子科学与工程专业,随后,我国一些农林院校与综合性大学相继开设种子科学与工程本科专业。据初步统计,2010年,全国开设本科或本科以上的种子科学与工程专业(或方向)的院校共有29所,其中培养本科层次的有25所,硕士层次的有l4所,博士层次的有ll所。
安徽农业大学于l979年成立种子教研室,l985年开始招收种子专科(二年制),1997年开始招收农学专业种子方向2000年开始招收种子工程高职(三年制该专业2001年被教育部批准为“国家级高职高专教育教学改革试点专业”),2001年开始招收作物遗传育种专业种子科学与技术方向硕士研究生,2004年开始招收该方向博士研究生,2007年申报设置种子科学与工程专业。2008年,种子科学与工程专业作为我校首批5个一本专业之一开始招生。目前,招生计划由2008年、2009年的每年40人增加到20l0年的6O人,呈现出良好的发展势头。
学校高度重视和扶持种子科学与工程专业建设与学科发展,该专业有教授9人,副教授14人,博士15人。依托农学院作物学级学科博士点和作物遗传育种、作物栽培学与耕作学二级学科博士点,以及长期开办种子专科和农学专业种子方向的经验积累,我校种子科学与工程专业具有较强的教学力量和较好的教学条件,具有…定的学科优势和特色。
(1)指导思想和总体目标。以《中共中央、国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》和《中共中央、国务院关于进一步加强人才工作的决定》为指导,以提高人才培养质量为目的,以人才培养模式的改革和创新为主题,围绕培养能够主动适应我国种子行业科研、生产与经营管理第一线需要的德、智、体、能全面发展的创新型、创业型、复合型高级人才的目标,全面改革课程体系结构、教学方法和教学手段,大力加强师资队伍建设、教材体系建设和实验实习基地建设,强化实践教学环节和创新能力的培养,经过3~5年的教学实践,力争将种子科学与工程专业办成具有自身特色,在国内农林院校中具有较高水平,适应种子产业发展需要的种子类本科专业。
(2)基本原则。以教育思想、教育观念更新为先导,以教学内容改革和构建新型课程体系为核心,以师资队伍建设、教材体系建设和实验实习基地建设为重点,逐步构建起注重素质教育,“融传授知识、培养能力与提高素质为一体”,富有鲜明时代特征和主动适应现代种子行业发展需要的人才培养模式。在此基础上,加大实践教学的比重,加强实习环节的指导,强化人才培养的针对性、应用性和实践性,走产学研相结合的人才培养道路。2.2专业建设的主要内容及措施(1)专业发展规模与培养人才类型。种子科学与工程本科专业计划每年招生60人,并根据种子行业发展的需要和自身的办学条件,适当调整招生规模。培养人才的类型包括:企(事)业管理型;种子生产、加工、贮藏与检验技术型,营销型;科研教学型和自主创业型等。
(2)构建新型的人才培养方案。围绕“宽基础”、“高素质”、“能力强”、“创新型、创业型、复合型人才”等几个要点,构建种子科学与工程专业人才培养方案。我校干2005年开始实行学分制本科教育,种子科学与工程专业2008年开始招生,因此,我们在充分研讨的基础上,制订并修订了学分制种子科学与工程专业人才培养方案。
本专业培养具备作物育种、种子研发、种子生产、种子贮藏加工、种子检验、种子营销、种子管理和贸易等方面的理论知识和技能,能在种业及其他相关的部门、企业和单位从事与种子有关的技术与设计、研发与推广、经营与管理、教学与科研等工作的创新型、创业型、复合型高级人才。本专业学生主要学习农业生物科学与技术、作物育种、作物栽培、植物病理、农业昆虫、农业机械化、种子生理生化、种子生产、贮藏加工、检验、经营管理以及企业运作需要的成本会计、市场营销、商法、公共关系等方面的基础理论知识,受到作物新品种选育、种子研发、种子生产、贮藏加工、检验、营销等方面的基本训练,具有科研创新、作物新品种选育与推广、种子生产与经营、市场营销与管理等方面的能力。
课程体系紧紧围绕培养目标和培养要求进行构建和优化。从有利于学生全面发展和将来适应社会的角度对教学内容进行整合,适当减少必修课程门数,加强实验和实践教学环节,实验课均独立开设,增加综合性、设计性大实验。本专业要求最低修读3l0学分,其中课内教学不低于250学分,实践教学不低于60学分。课程类别包括公共基础课(1ll学分,其中,免费修读10学分)、学科基础课(59.5学分)、专业核心课(32学分)、任选课(47.5学分,其中,专业选修课25学分,素质教育类22.5学分)、实践课(60学分,其中,课程实践l6学分,专业实践37学分,思政实践3学分,素质拓展4学分)。课程学时按理论课10学时/学分,实验、实习20学时/学分计算。
专业核心课和实践课是体现专业特色的主要课程。本专业核心课有14门,包括种子生物学、种子生物学实验、种子检验学、种子检验学实验、种子生产学、种子贮藏加工学、种子经营管理学、作物栽培学总论、作物栽培学总论实验、作物栽培学各论、作物栽培学各论实验、作物育种学总论、作物育种学总论实验、作物育种学各论等课程。本专业实践课有2ofq,包括军训、作物栽培学总论实习、作物栽培学各论实习、作物育种学总论实习、作物育种学各论实习、植物分类学实习、种子生产学实习、种子贮藏加工学实习、种子经营管理学实习、作物育种综合性、设计性大实验、种子综合性、设计性大实验、专业综合实践、专业综合能力训练与测试、毕业论文(设计)与毕业实习、思想政治理论课实践、形势与政策教育、入学教育和就业指导实践、社会实践、科研活动、文化素质活动等课程。
(3)加强教学改革和教学科研团队建设。改革教学方法和教学手段,积极推行启发式、探究式、讨论式、参与式等教学方法,加强师生间的互动交流与研讨,加强种子贮藏加工学、种子经营管理学、植物检疫学、植物组织培养等课程的建设及教学改革,充分利用现代教育技术手段。改革考核方法,改变过去单纯以课堂考试成绩作为衡量学生学习效果标准的做法,除笔试外,采用口试、答辩和现场测试、操作等多种考试形式,把实验、实习作为考核的重要内容,把学生在仿真的职业环境中的实际工作能力,作为考核的重要标准,着重考核学生综合运用所学知识,解决实际问题的能力,促进学生个性与能力的全面发展。充分发挥我校与种子企业联系广泛的优势,积极主动地“走出去,请进来”,密切与种子企业、种子基地联系与合作,通过立项、签订合约等形式,联建、共建一批相对稳定的校外“实践教学基地”和“产学研实践基地”,为学生的实习、实训提供仿真的环境,培养学生专业技术应用能力和综合技能。邀请企事业单位的专家、科技人员参与专业教学改革实践和教学质量的评估工作,培养学生主动适应社会发展的能力。继续完善种子科学与工程实验室及相关实验室,增添新的仪器设备,增加种子加工与贮藏设备、组织培养设备等,加强实验室管理。
加强科技创新,不断开拓研究领域,按照种子产业化思路调整科研结构,强化育种科研体系建设和种子产业化工程技术研究,突出我校作物育种的科研优势,推动我校种子学科的建设。按照外出进修和科研锻炼的形式,不断提高教师的水平;按照学科发展要求,进一步培养和吸引高层次人才,优化师资队伍的知识结构和年龄结构,加强教学团队和科研团队的建设。
3种子科学与工程专业人才培养模式的探讨与实践人才培养模式是指在一定教育思想和教育理论的指导下,由人才培养目标、教育制度、培养方案、过程诸要素构成的相对稳定的教育教学过程与运行机制的总称。简单来说,人才培养模式就是人才的培养目标、培养规格和基本培养方式的合成系统。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010至2020年)》提出:“要树立多样化人才观念”,“注重学思结合,注重知行统一,注重因材施教”;“支持学生参与科学研究,强化实践教学环节”。依据《教育规划纲要》的有关精神,按照我校种子科学与工程专业建设与发展规划的要求,针对当代大学生的特点,我们探讨提出种子科学与工程专业“1—2—3-4”人才培养基本模式,即“一个基本目标、两条基本路线、三种基本能力、四类基本成果”。
即培养具备作物育种、种子研发、种子生产、种子贮藏加工、种子检验、种子营销、种子管理和贸易等方面的理论知识和技能,“德、智、体、能”全面发展,能在种业及其他相关的部门、企业和单位从事与种子有关的技术与设计、研发与推广、经营与管理、教学与科研等工作的创新型、创业型、复合型高级人才。
即实现目标的两种基本途径或毕业去向,一是读研,二是就业(1)积极鼓励学生争取读研。本专业为一本专业,生源质量相对较好。因此,我们积极鼓励将来想从事科研和教学等工作的学生准备考研,尤其是争取考种子专业(方向)的研究生,并尽力为他们创造条件,希望他们将来能成为更高层次的种子领域人才。
(2)多渠道帮助毕业生就业。采取多样化形式引导学生树立正确的就业观念,锻炼学生的人际交往能力和适应社会能力,增强学生的主动求职意识,多渠道帮助学生就业。本专业就业面较宽,就业去向有种子公司、种子管理部门、农业类公司、农场、农业行政部门、科研与教学部门、相关涉农单位、自主创业等。
即自我管理能力、团结协作能力和探索创新能力。相比较其他各方面能力而言,这三种基本能力是当代大学生较为欠缺而需要加强锻炼的能力。
大学生的主要任务是学习,大学生自我管理能力包括独立生活能力、处理事务能力、自我学习和知识自我更新能力等方面。面对现代社会知识爆炸式增长的环境,教育已不再是“传道、授业、解惑”,更重要的是培养学生自我学习和知识自我更新的能力,而这种能力又是培养探索创新能力的基础。我们通过改革教学方法和考核办法,培养学生的学习兴趣,激励学生在课外自主学习,取得了明显的效果。
在团结协作、探索创新能力训练方面,我们做了多方面的尝试,其中有两个方面的做法深受学生欢迎。一是鼓励和支持学生结合专业综合实践积极申报校大学生创新基金项目。让学生在实践中学习,在学习中思考。同时,也培养了吃苦耐劳的精神。如“植物种子标本的收集、制作与利用”项目,可以充分利用学生家庭所在地分布差异以及学校假期,收集各种植物种子,然后带回学校整理制作实体种子标本和电子标本;“优质无公害鲜食玉米、毛豆等农产品的生产与销售”项目,可以充分利用学校支持大学生创业实践的优越条件,让学生无偿承包校农场专门划出的一部分土地,从选用购买优良品种种子开始,到整地、播种、施肥、管理直至产品收获,然后自行到农贸市场、饭店等地销售。二是在大一至大四不同阶段举办不同主题的交流研讨会。我们制订并正在实施“种子科学与工程专业大一至大四阶段交流研讨会计划”,交流研讨的主题包括:大学生管理与自我管理、专业及人才培养方案解读、大学学习与生活、大学四年规划、考研之路、素质拓展与能力培养、大学生科技创新创业训练、大学学习方法、校外专家系列报告、学习与事业经历、考研辅导、就业指导与求职经验、毕业实习与毕业论文、大学四年收获与感悟、人才培养方案修订等方面,针对不同的主题分别邀请不同层面人士作报告,有本院分管学生工作的副书记、分管教学的院长、心理学老师、专业负责人、教师代表、博士和硕士研究生代表、学生干部代表、高年级同学代表、班级同学代表、毕业校友代表、考研辅导班老师、种子专家代表、种子企业经理代表、种子管理部门负责人代表等。
(1)专业学习成果。主要包括:毕业证书、学位证书、专业奖学金、国家及社会各界提供的奖学金等。其中,“学位证书”是最基本的成果,要求每位学生必须取得,即要求修满培养方案规定的最低学分。
(2)素质拓展成果。主要包括:各类比赛、竞赛、业余爱好、科研活动、创新和创业活动等获奖证书或荣誉,以及公开发表的文章或论文等。
(3)辅助技能成果。主要包括:英语六级证书、计算机等级证书、驾驶证、其他各类资格证书等。辅助技能成果有利于毕业后更好地就业和创业。
(4)信仰奉献成果。主要包括:思想政治上积极要求进步;入党,优秀团员、优秀学生干部l义工服务、志愿者活动、“三下乡”活动、创先争优活动、无偿献血、奉献爱心等荣誉或事迹。目的在于引导学生树立崇高的理想和信仰,培养“感恩”和“包容”的胸怀。
四类基本成果指的是四大类,每类又包括若干方面的具体成果,要求学生每类中至少能够取得l项具体成果。学生在大学阶段取得的成果可以说是“知识、能力和素质”的综合体现。将成果分类并具体化,目的在于引导和支持学生在注重个性发展的同时,尽可能全面发展,但不等于要求各方面平行发展,即“因势利导”、“因材施教”。
种子科学与工程专业“l一2-3—4”人才培养基本模式,构成人才培养的静态与动态相结合的整体,使人才培养的指导思想和理论具体化,人才培养方法和过程则隐含其中,具有可操作性和可评价性。显然,由于我校开办种子科学与工程本科专业时间较短,该模式还有待于进一步在实践中检验和完善。
【1】王建华,刘为民.创建种子科学与工程专业,适应农业发展需要[J】.高等农业教育,2003(2):45~46.
【2】马守才,廖允成,付增光.种子科学与工程专业的建设与发展【J】.高等农业教育,2007(8):54~56.
【3】高荣岐,张春庆,李艳萍,等.高校种子专业就业形势及应对策略分析[J】.中国科教创新导刊,2008(【1):22~23。
【4】闵华,周晓舟,梁庆平,等.高职种子生产与经营专业人才培养模式的研究与实践[J1.法制与经济,2008(4):87~88.
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摘要:对种子科学与工程本科专业建设中选择过程与依据、教学基本建设、教学研究、实践教学建设及教学法的应用进行论述,提出新专业的开设应紧密结合种子产业发展方向,重视专业教师队伍建设、教材建设、教学法研究,实施产学研相结合的教学体系,建立健全实习基地。
关键词:种子科学与工程;专业建设
种子产业化工程,是以实现种子产业化为目标的系统工程,列入我国“九五”发展计划和2010年远景目标,是从系统科学的角度,把种子的选育、生产、加工、推广、销售、质量检测、加工、管理的全过程作为一个工程系统,运用现代科技成果进行建设的组织及运行管理。按其功能分为农作物改良(新品种引育)、种子生产、种子加工、种子销售、种子管理五大系统,这些方面的有机结合与统一形成新兴学科。所以,无论从知识密集结合,还是从技术创新角度上都是一个有超前性和有活力的学科。如何在大学教学中建立建设种子科学与工程专业,提高农业院校办学水平,适应现代农业发展中种子产业人才需求,提高办学质量,是农业院校学科发展中的重要课题。
20世纪80年代中期,随着改革开放的不断深化,经济的快速发展,中国的种子产业也得到较快的发展。产业的发展对农业院校教学内容提出新的要求,对种子科学方面的知识及人才需求不断加大,但是在国内没有专门的种子专业教学。虽然各农业高等院校大部分都开设种子学课程,并随着现代科学技术的发展不断完善其教学内容,但是难以满足种子产业对人才需求的新要求。为此,西北农林科技大学于20世纪90年代初在农学专业设置了种子生产与营销专业方向,并在此基础上于1996年试办种子生产与营销专科专业。1999年,随着国家对本科专业的调整,该校农学专业设置4个方向,种子科学与工程是其中之一。但是由于没有相应的专业设置,在种子专门人才的培养上存在许多不足,如课程体系不完善,没有能够反映世界种子科技发展最新资料的教材等等,种子专门人才的培养远远落后于产业对人才的需求与要求,因此,建设种子科学与工程专业,培养社会急需人才,为中国种子产业发展培养高素质的,能够在种子公司、种子管理等部门从事新品种培育、种子生产、种子营销甚至种子公司的经营与国内外贸易工作,掌握国际国内种子产业发展所需的知识与技能的种子专门人才具有非常重要的意义。2002年,西北农林科技大学组织申请了种子科学与工程专业,经教育部审定批准于2003年开始招收种子科学与工程本科专业。
(一)新专业的开设与建设要紧密结合种子产业发展的方向。高等院校农业人才的培养是为了满足农业产业发展的需要,新专业的开设与建立在考虑基础理论研究需要的同时,更重要的应考虑农业产业发展的新情况、新需要。只有紧密结合产业发展开设专业,专业发展前景才能广阔。世界发达国家的种子产业发展如火如荼,尤其是20世纪30年代国际种子检验协会(ISTA)的成立,促进了国际种子贸易和交流,推动了世界种子产业发展和农业进步。随后,国际种子贸易联盟(FIS),国际植物新品种保护联盟(UPOV),北美官方种子认证协会(AOSCA)等一系列国际组织的建立,使得全世界种子产业发展突飞猛进。美国种子年贸易额60亿美元,每年大约生产60000个品种的种子,美国与世界上120多个国家有种子贸易往来,贸易额占世界种子总贸易额300亿美元的20%。中国是一个有13亿人口的农业大国,种子的市场规模在200—300亿元人民币左右,但我国的种子商品率仅为发达国家的l0%一20%,1995年国家实施“种子工程”,种子产业作为一个朝阳产业具有无限的发展前景。所以该专业的建立紧密结合了生产发展及产业升级的需要,符合国家产业发展政策。
(二)造就与培养一批优秀专业教师队伍是基础。无论建立什么专业,具有优良的教师队伍是基础。西北农林科技大学经过在农学专业开设种子方向及试办种子专科专业的建设,通过“校内培养、校外提高”,培养了一批优秀的专业教师队伍。
(一)教材建设教材建设是专业建设的前提和基础。近年针对种子科学技术革新快,生产发展速度快的特点,课程组及时进行教学内容更新。2002年以来组织编写《种子生物学》、《种子生产学》、《种子质量检验原理与技术》、《种质资源学》等教材。同时,还参与了中国农业出版社“十五”规划教材《种子生产与经营管理》、高等教育出版社《种子生产学》、《种子检验学》等教材的编写。
新专业开设的基础和前提是优秀的专业教师队伍的建设与完善。西北农林科技大学种子科学与工程专业通过三条途径实施教师队伍建设:一是教师的校内培养。积极支持青年教师攻读硕士、博士学位。
为了帮助青年教师尽快成长,实施了“青年教师试讲制”和“青年教师导师制”等教学管理方法,促进了专业教学建设与青年教师教学水平。二是教师的校外提高。选拔1名优秀骨干教师进行国际合作研究,有计划地选派3名教师到中国农业科学院进行定向合作培养。三是通过科研项目实施培养,提高教师适应新专业教学的需要。近年来,该专业教师先后承担国家科技攻关项目、国家“863”项目、农业部丰收计划项目等。通过项目的实施,提高了教师的专业理论水平,掌握学科发展的新理论、新知识,通过农业科技推广项目的实施提高教师生产实践能力,保证了教师队伍整体素质提高。
为了搞好实践教学,培养学生的实践、创新能力,专门成立了“种子工程实验室”,进行了人员配备,实验仪器购置;建立了占地52亩的作物教学标本园实习基地;学院自筹经费建设了种子科学馆、植物标本和教学挂图室,搜集展示作物种子标本238号,植物标本367号,教学挂图485件,增强了学生对课堂理论教学的感性认识。
(一)课程与专业方向教学研究课题的开展为了探讨新专业开设的途径与条件,学校、学院设立教学研究课题,先后开展了“农学类专业改造与新增专业课程体系建设研究”,“种子科学与工程系列课程的教材建设”等研究。通过这些教学法研究,为新专业的建设打下良好基础。
(二)根据社会需求,科学定位专业培养目标随着我国高等教育由精英教育向大众化、社会化和长期化教育的转变,各类教育的培养目标也必须进行相应调整,以适应这种变化。本科教育不仅直接向社会输送大量的专业技术人才,而且是研究生教育的基础,直接影响高层次人才的培养质量。因此,我们确立了培养“基础厚、口径宽、能力强、素质优”的复合型和研究型本科人才培养目标。只有口径宽、基础实的本科毕业生,才具有较强的适应能力,更好的服务于社会经济发展;才具有宽广的学术视野、活跃的思维和创新精神,从而为提高研究生培养质量奠定基础。“复合型”和“研究型”人才培养目标客观反应了社会对人才的需求状况和学生的实际情况。“复合型”人才主要适应社会发展对人才多方面的需求;“研究型”人才主要是继续学习深造,服务于农业科学研究、科技创新和农业高等教育等。西北农林科技大学办学历史悠久,办学基础雄厚,具有培养“研究型”人才的优势。
由此确立的种子科学与工程专业培养目标为注重植物种业领域的专门知识和技能,培养“德、智、体、能”全面发展,具备植物遗传改良,种子生产、加工、贮藏、质量检验、营销及相关领域的基本理论、专业知识和实践技能,能在种子科学与工程相关行业从事教学与科研、推广与开发、营销与管理等工作的高级专门人才。
(三)根据专业培养目标,科学调整人才培养方案根据专业培养目标,于2004年修订完善了以学分制为基础的人才培养方案,充分发挥理论教学、实践教学和创新教育对学生知识能力、素质培养的作用。通过“三增、两减、一优”,优化本科生培养过程。
三增,即增加选修课、增加实践教学环节、增加创新学分(培养学生的创新意识);两减,即减少总学时和减少必修课学时;一优,即优化课程体系。同时改革过去实验(实习)课依附于理论课的传统,对18学时以下的实验,按照课程特点设立综合性实验课,单独开设。种子科学与工程分别开设3个综合眭实验课;完善了新专业的“三段式实践网络教学体系”,单独设立种子生产实践课程,教学实习紧密结合生产实际,实习要求、实习内容、实习地点等具体化,力争使学生对某一作物(植物)从播前准备、播种、田间管理到收获的整个生长发育过程有一个完整的认知。
(四)加强种子工程学科建设,为了进一步促进学科建设,课程组2003年获批“种子工程”学科的博士、硕士学科点,形成学士、硕士、博士完善的人才培养体系。
(一)实践教学环境的建设为了搞好专业实践教学,培养学生的实践、创新能力,我们注重课程实践教学环境的建设,分为三个层面:一是校内实验室实践教学。分为种子工程实验室、种子科学馆及多媒体教室。主要完成学生基本技能训练,有专题性实践教学和综合教学实践。专题性实践教学是以课程实验为主,在此基础上,进行综合性教学实践,学生由点到面全面掌握课程知识。二是教学标本园区生产实践教学。在农学院原农作物标本区的基础上,2004年,扩建为“作物教学标本园”,具有植物标本采集、植物多样性展示、实践技能训练、观赏和科普教育等多种功能,为本科生的种子生产实践、教学实习和毕业实习提供了基本场所和优越条件。以田间现场观看、现场操作、参与种子生产田的管理等方式进行。三是校外实践教学基地实践教学。
学院对校外实践教学基地进行了科学评价和筛选,并以协议和挂牌的形式确定了5个基地,主要满足学生综合实习的需要。通过以上三个层面的实践教学的相互结合,把学生的创新、实践能力培养落到实处,实现理论与实践的结合。
以“三段式”专业实践教学为核心的实践教学网络体系是西北农林科技大学在农学专业创建并经多年实践教学检验效果显著的一种有效实践教学体系,该体系涉及以劳动课为主的劳动体系;以农事操作教学实习、毕业实习为主的“三段式”专业实践体系;以社会调查、科技三下乡和社会服务为主的社会实践体系。随着新专业的教学发展,结合种子科学与工程专业的教学需要,设立《种子生产实践》课程,完善了“三段式”专业实践教学为核心的实践教学网络体系。
以“三段式”专业实践教学为核心的实践教学网络体系突破了校园的空间限制,通过劳动锻炼学生的专业品德,通过专业实践培养学生解决生产实际问题的能力和科研意识,通过社会实践培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和创新意识。较好地体现了“基础厚、口径宽、能力强、素质优”的研究型和应用型本科人才培养目标。
(一)传统教学方式与现代网络教学相结合各门课程教学方法主要有课堂讲授、课堂讨论辅导、室内外实验实习,在传统课堂讲授的基础上,充分利用网络、多媒体教学条件,扩大教学内容,提高教学效果。
(二)理论教学与生产实践教学相结合整个教学体现出生产、研究、教学紧密相结合的教学运行机制。通过课堂讲授使学生系统学习种子科学的基本理论知识,通过参加生产实践提出问题通过解决问题引导教学,达到灵活掌握和运用知识。
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摘要:针对种子科学与工程专业人才培养涉及的学科领域多、知识面广、知识更新快、实践性强的特点.探讨了新形势下如何通过完善实验教学体系、优化实验教学内容、改革实验教学方法、改善实验教学条件、改革实验考核方法和建立网上实验教学辅助系统等措施来开展实验教学,提高实验教学效果和水平,培养创新型人才。
关键词:种子科学与工程;实验教学改革;创新人才培养
种子是农业第一性生产资料,种子产业在农业生产中有着重要的地位。种子科学与工程专业是顺应国内外种子产业化快速发展的需要而设立。从2002年中国农业大学第一批招收种子科学与工程专业本科生后,全国先后已有lO余所高校开办了种子科学与工程专业。湖南农业大学是于2007年正式招收种子科学与工程专业本科生。作为实践性和应用性很强的一门学科,实验教学是培养种子学科专业人才创新能力的重要手段,系统、完善的实验教学有利于提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,也有利于学生创造性思维和团队协作精神培养。近年来为提高学生的动手能力和思维创新能力,很多高校教师开展了相关的实验教学研究工作。而目前,国内农业高校种子科学与工程专业开办的时间都不长,还是一个较年轻的专业,对种子科学与工程本科专业的实验教学基本上仍处于探索阶段。下面主要介绍一下湖南农业大学近几年来在种子科学与工程本科专业实验教学改革方面的一些思路和措施,以供其他院校一起探讨和参考。
传统的实验教学基本上是验证性的基础性实验,综合性实验少,研究性实验基本没有,这样的实验教学忽视了学生综合运用知识的能力和创新能力的培养。
针对种子科学与工程专业人才培养涉及的学科领域多、知识面广、知识更新快、实践性强特点,湖南农业大学种子科学与工程专业的实验教学形成以学生实践能力和创新能力培养为核心,实行分层次教学,实施“厚基础、宽口径、适应广、能力强、素质高”为基本内容的人才培养模式,在实验教学中构建传授知识、运用提高、研究创新的“一体化、三层次”实验教学新体系:第一层次为基础性、验证性实验,主要以训练学生基本实验技能和验证基础理论知识为目的;第二层次为综合、设计性实验,以提高学生自主实验和综合实验素质,培养学生实验动手能力及分析问题、解决问题能力为目的;第三层次为探索性、研究性和创新性实验,以培养学生创新素质和创新精神及独立开展实验科学研究能力为目的。
优化实验教学内容种子科学与工程专业人才的培养涉及到生物学、农学、生态学、经济学、机械与工程、系统科学等多个学科领域,涵盖种子生物学、品种引育、种子繁制、种子加工与储藏、种子企业经营与管理、种子质量检验与认证管理等一系列环节。为了避免种子科学与工程各专业课程实验教学的重复,内容分散等问题,根据种子科学与工程专业培养目标,将各专业实验整合为一门独立的实验课程种子学实验技术,实验学时72学时,3.0学分,分2‘个学期开课,另外加1周大实验,36学时。实验内容包括了常规实验项目和电泳法测定种子纯度等新内容,实验学时数和实验项目数都多于其他专业的专业实验课,实验课教学内容涵盖了主要农作物的杂交技术、田问测产技术、种子形态结构、种子生物学、种子质量检验、种子加工与贮藏等方面,逐步形成了一个基本能反映湖南农业大学特色的实验教学内容体系。在实际教学内容上重点让学生掌握主要农作物的杂交技术、田间测产技术、种子形态结构、种子生物学、种子质量检验、种子加工与贮藏等实验操作技术,熟悉所用仪器的原理,学会使用和维护。同时培养学生科学、严谨、实事求是的学风,提高学生的动手能力、分析问题能力、解决问题的能力以及创新性思维。
改革传统的实验课教学方法:(1)让学生参与实验课的准备工作,如配制试剂、准备材料、野外采样等。(2)结合学校和湖南省教育厅设立的大学生创新性实验计划项目,鼓励学生成立科研兴趣小组,自主设计实验方案,自主申报学校和省教育厅的科研创新基金。到目前为止,种子科学与工程专业有5个科研小组申请得到了学校和省教育厅设立的大学生创新性实验计划项目,通过参加这些科研活动,使实验教学与科研有机地结合起来,相互促进,从而提高实验课的教学质量。(3)实验室面向学生开放,让学生利用课余时间到实验室做实验,或结合毕业论文研究,参与老师的科研课题。这样可以充分发挥学生的学习积极性和主观能动性,扩大知识面,培养独立科研能力。(4)利用寒、暑假进行现场实验教学。在寒、暑假利用作物标本园、教学实验田、教师的科研试验田及种子企业进行现场教学,内容丰富、增强了学生的感性认识、扩大了学生的知识面。
实验教学条件影响到实验教学效果。过去开设植物幼穗分化过程观察和作物不育系镜检,主要借助于光学显微镜或体视显微镜下观察完成,学生观察显微或微小结构与只有1—2名教师指导的矛盾必然造成教师只能照顾个别学生而顾及不到全班,这肯定影响教学效果。现在学校改善了实验教学条件,目前种子科学与工程专业建设有一个专门的实验室,实验室里配备有多媒体教学设备,有从事种子检验、种子加工与贮藏等仪器设备,另外配有一个综合实验室,配备有彩色电视显微镜成像系统,在实验教学过程中运用现代化教育手段,可以把抽象的微观世界变得形象具体、生动有趣,有利于提高教学效率和学生的学习兴趣,有利于学生对教学内容的理解和掌握,大大提高了教学效果。
完善实验评分标准实验考核是检查教师教学质量和学生掌握实验技能的重要手段。我们对传统的实验考核方法进行了改进和完善,形成一套综合评价学生成绩考核体系。考核体系由平时实验成绩和实验考试成绩2大部分构成,各占5O。平时实验成绩可根据学生上课出勤、实验态度、实验操作的规范性、实验结果、实验报告完成情况等内容综合评定给出。实验考试成绩包括实验笔试成绩和综合性实验操作考试成绩2部分。笔试考查学生对种子学实验技术的实验理论、基本知识、基本原理的掌握隋况以及对实验现象的分析、解释等,占实验考试成绩的30;综合性实验操作考试考查学生独立进行综合性实验的能力,占7O。通过建立这种综合的实验课考核体系,能较全面、客观、公正的反映出学生对实验知识和技能的掌握情况,有利于提升学生综合素质培养。
充分利用了校园网这一教学平台进行了种子学实验技术网络课程建设,建立了网上实验教学辅助系统。将教学大纲、教学计划、多媒体课件、教案和讲义在网络课程上公布,便于学生及时了解课程的进度及安排,认真预习相关内容,了解有关背景知识,查找处理数据;将基本操作部分的实验内容放于网上,学生可以在自己方便的时候观看,这可以解决上课老师面对多个学生无法一一指导,以及上课教师个体差异而引起的教学质量问题。网上实验教学辅助系统的建立,使得实验教学内容得到了扩展和补充,增加了学生对实验课的兴趣,有效地提高了学习效率和教学效果。
7结束语
种子科学与工程专业实验教学对于学生掌握种子学研究的基本实验技能,培养学生的综合素质和创新能力是至关重要的。湖南农业大学在种子科学与工程专业实验教学改革中做了初步探索并取得了一定的实践经验。在今后的实验教学中,将继续不断完善实验教学体系,与时俱进地更新实验教学内容,不断改进实验教学方法和手段,提高实验教学效果。
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我国建筑行业呈现生机勃勃景象的当下,建筑施工企业要想更好更快的发展,就需要注重科学技术的有效应用,以此来不断创新和优化工程施工,这样才能够高质高效建成工程的同时所消耗的成本最低,提高工程建设的经济效益,促进企业更好更快的发展。而在计算机科学技术应用越来越广泛的情况下,将其应用于工程施工中是可以提高施工质量,降低施工成本的。对此,笔者以民建住宅工程为例,就计算机科学技术在民建住宅工程施工中的应用进行分析。
在我国科学技术不断发展的当下,将计算机科学技术应用于,民建住宅工程施工中,计算机科学技术可以将负责住宅工程施工的各个部门结合在一起中,促使各个部门联系在一起,交换日常工作信息,并相互交流,进而制定行之有效的住宅工程施工方案,促使住宅工程施工合理实施的同时,所消耗的工程成本最好。另外,计算机的有效应用可以对住宅工程施工的相关资料进行统一整理、分析、处理、整合,促使处理后的资料可以作为住宅工程施工的重要依据。以上内容充分说明了计算机科学技术的应用是非常必要的,其能够实现技术、经济一体化,促进住宅工程建设更加有效的实施。
在民建住宅工程施工中利用计算机科学技术,可以通过计算机来编制工程材料采购限制条件,以此为标准对所住宅工程施工材料加以控制,确保所采购的工程材料符合工程施工标准,可以有效的应用于住宅工程建设中。另外,使用计算机科学技术还可以对住宅工程施工所应用的资金加以控制。计算机的有效应用可以对工程施工预算、实际资金运用、工程结算进行详细的、合理的、准确的计算和分析,尽可能的降低资金的运作成本。所以说,计算机科学技术的应用,可以促进民建住宅工程施工规范、合理、有序的进行,实现工程物资控制、企业资金控制,工程建设现代化发展。
上文已经充分说明计算机科学技术的有效应用,对于实现民建住宅工程施工现代化起到非常重要的作用。但如何促使计算机科学技术有效应用于民建住宅工程施工中?
众所周知,工程预算是一项非常复杂的、繁琐的、工作,计算起来费时费力,并且容易出现错误。这使得预算人员承担较大工作量的同时,还要承担预算不准确的问题。而在我国计算机科学技术应用越来越广泛的情况下,将计算机科学技术应用于住宅工程预算当中,可以利用电子计算机专业预算软件来进行工程预算编制和审核,所得到的工程预算方案不仅符合工程预算编制、审核程序、表格形式等方面的要求,还能够保证所编制的工程预算方案具有较强的应用性,可以有效的应用于民建住宅工程施工中。所以说,利用计算机科学技术可以准确且有效的完成工程预算编制,为降低民建住宅工程成本创造条件。
计算机科学技术应用于民建住宅工程审计中,主要是对住宅工程进行审查和监督。由于工程审计需全面了解和掌握国家和地方的相关政策、法规以及住宅工程的第一手施工资料,准备齐全了上述资料,建设工程审计系统方对住宅工程的工程量、投资、工期等指标进行审核。而借助计算机来展开住宅工程审计工作,可以利用计算机来构建住宅工程模型,根据相关审计指标对住宅工程模型进行审计,进而确定住宅工程审计结果,明确住宅工程施工存在的不足,促进住宅工程施工优化实施。
随着我国改革开放政策的不断深入,我国建筑行业不断规范化发展,这使得工程建设相关工作逐步规范、合理、标准。工程监理作为建筑工程建设重要工作之一,对于提高工程施工质量起到非常重要的作用。基于此点,在进行民建住宅工程施工的过程中,应当利用计算机科学技术来优化工程监理工作,促使工程监理发挥作用,有效监督工程施工,为有效的、合理的、有序的、科学的进行住宅工程施工创造条件。计算机科学技术在民建住宅工程监理工作的具体应用是将工程监理标准输入到计算机中,促使计算机按照此标准对工程概预算、工程进度款、工程施工质量参数、工程材料成本等方面进行审批,进而确定工程施工不足的方面,促使施工负责人加以改进和调整,进而更加科学。合理的调整民建住宅工程施工,提高住宅工程施工质量,降低住宅工程投资成本。
在住宅工程投标之前,最为重要的工序便是标前评审、造价咨询、科学决策,利用计算机辅助评标能大大减少清单环境下评标工作的工作量,提供了专业、高效的电子手段。计算机技术在投标评审中的应用已得到普遍发展。
在我国经济、科技蓬勃发展的今天,我国建筑行业受其影响有很大程度的进步和发展。但在社会竞争日益激烈的情况下,建筑施工企业要想在社会中生存且长远的发展,还需要注重运用科学技术来优化和创新工程建设。计算机科学技术就是一种非常有效的先进科学技术,将其应用于住宅工程项目施工中,可以优化工程预算工作、强化工程监理工作、完善工程审计工作、细化工程评标工作,促使民建住宅工程施工有序、有效、合理、规范的实施,高质量、高效率建成住宅工程,并且降低工程成本。所以说,将计算机科学技术应用于民建住宅工程施工中是非常有意义的。
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近些年来,科学技术不断地提高,其发展也促进了计算机科学与技术的飞速前进,与此同时,它的使用范围也越来越广泛。计算机科学与技术在工程建设项目中的应用,可以让工程建设有一个飞跃性的革新。不仅是可以改善人工管理时耗费的很多精力和时间,同时也可以很大程度提高工程建设项目的现代化水平和科学技术的高水平。由此说来,在现在如此激烈的市场竞争之下,计算机科学与技术的应用可以使建筑行业在众多的挑战之中脱颖而出。计算机科学与技术的应用可以使项目的管理更上一层楼。
工程项目建设很长一段时间都使用比较传统的管理方式,但根据现在我国工程项目的特点,显然,传统的方法已不再适用。而且在管理中,一些技术人员缺乏相关专业知识,管理水平十分有限,所以会导致在管理中出现很多不必要的麻烦。计算机科学与技术应用于工程项目当中,可以使各个部门紧密的联系在一起,在工作当中,各个部门可以通过网络互相交换信息、互相学习彼此的技术和经验,由此工程项目可以在经济和技术方面实现一体化。除此之外,计算机科学与技术的应用还可以让资源共享。工程项目中,若要有良好的管理,就要对信息进行及时的跟踪、收集和处理等措施,其过程十分繁杂,而且涉及的内容很多,只依赖技术人员的管理很容易使信息丢失。但计算机对信息进行处理时则不会出现这样的情况,计算机可以快速、精确的对各类信息进行整理以及分类。这样,不但可以根据不同部门的具体要求来实现资源的共享,还可以让建设工程中的每个部门紧密联合到一起,逐步可以实现一体化管理。
计算机科学与技术在建设项目中应用不仅可以了解到物资管理的具体情况,同时也可以根据这些情况对物质进行合理的调整。在对工程进行施工的过程中,采购工程材料是一项十分重要的内容,使用计算机对买购的条件进行编辑,可以准确的掌握购买量和需求量是否一致,并可再采取一定的方法,降低项目的投入成本,赚取更多的利润。同时,计算机的使用还可以对资金进行有效的管理,计算机科学与技术的应用可以实现对工程结算、验工计价等项目的一体化管理,这样不仅可以使管理更有序,同时可以降低工程的整体成本。我国当前在管理方面的水平较之于发达国家还有比较悬殊的差距,但随着计算机技术的应用以及和各个国家合作交流的机会不断增多,我国的工程项目的管理水平也在不断地进步。
计算机科学与技术在工程项目管理中有着至关重要的作用,工程建设项目中,很多工作内容极其复杂而且工作量很大,技术人员的操作会浪费精力和时间同时也不可避免地带来很多错误。将计算机科学与技术应用于工程建设的项目之中,让其进行预算、评标、审计和监理等工作,可以显著提高工程建设的管理水平。不仅如此,还可以减少人力和时间上的浪费,提高整体的效率。
预算在整个工程项目中扮演着至关重要的角色,它是建筑企业获利的关键性环节,在以往的预算过程,由于数目多工作量大,工作人员经常会在预算中出现差错,不仅耗费了很多的时间以及精力,往往得到的成果并不理想。计算机科学与技术的应用可以有效的解决这一问题。首先对工程项目进行大概的预算编制、审核等一些工作,达到要求之后直接将概预算数据打印出来,这样可以大大提高工作效率,而且会有效的降低数据的错误率。不仅如此,预算人员的工作量和压力也可以大大减少,这样就可以将更多的精力投入到经济的分析方面。计算机在经济的分析方面准确率接近100%,除此之外,其在预算过程中的安全性和完整性也得到人们更多的青睐。操作的简单可以让预算人员节约很多时间,不仅提高了效率,而且工作的质量也有所提高。
建设工程项目在进行施工之间,需要进行一系列的工作,如:投标、标前的评审、造价询问等,在这些工作中使用计算机,可将评标电子化。在项目过程中,主要有招标和投标,招标一方需要使用计算机来制作招标的电子文件,与以往的纸质文件相比,安全性和方便性可以为招标方减少很多不必要的麻烦。招标人员根据相关文件以及相关程序进行招标。投标方根据招标方的具体要求进行填写进行投标,填写完毕保存、提交后就会有一份较详细的记录。这样招标文件不但真实,而且不容易丢失。根据这份电子版的投标文件招标方进行招标,这样不但公平、公正,还能使整个招标更加公开更加透明,同时也可以减少在招标过程中出现的一些混乱和错误。计算机科学与技术的应用可以对技术进行较精准的分析,由此可以不断提高评审的水平,逐渐发展可以增强评审的科学性。招标这一重要的环节加上计算机的应用可以有效提高工作效率,也可以使整个工作更加公平也更加规范。
计算机科学与技术在企业中各个方面都起着重要作用。现如今,计算机的水平也在不断发展,并且很多领域也有更多更广泛的运用。建设项目工程在审计和监理中也有应用,工作中主要包括对投资的检查和核对以及对工程量的检查和核对。整个建筑工程项目工作总量很大,而且十分复杂。所以说,在此使用计算机,可以有效地提高工作效率。不仅如此,计算机还可以在审计之中起着监督和审查的作用,已经竣工的建设项目需要进行准确的审查,对已结束的工期也要进行严格的审核。同时,计算机也被广泛应用到监理之中。计算机的应用,可以使监理工作更加规范化,而且各项监理工作可以更加稳定健康的发展下去。相比老式的监理方法,计算机的使用无疑会大大提高工作效率,由此会给企业带来更多的经济效益。计算机的应用使我国的监理工作有了飞速的发展,取得很多令人欣喜的成就,而且逐步走向国际化。总结说来,计算机在审计和监理中的使用,会让这两项十分复杂的工作变得更有效率,不仅可以有效地减少人为的错误,更有助于建筑业的健康、快速发展。
建筑事业随着我国不断发展的经济逐渐壮大起来,但在这个过程中,常常会把至关重要的项目管理这一环节忽视掉。项目管理的水平会直接影响到整个建筑的质量,所以说,计算机科学与技术的应用在工程建设项目中必会成为一种发展趋势。计算机科学与技术的应用可以有效的提高工作效率,节省大量人力和时间,除此之外,可以更好地对工作进行管理来提高建筑工程整体的质量。由此观之,计算机科学与技术一定会促进我国建筑行业的发展,会在其发展之中形成一个稳定的推动力。
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社会经济的发展带动科学技术的飞速发展,短短几十年已经在中国占据了重要的地位。在这样的背景之下,培养人才是新时代社会中重要的任务之一。下面是读文网小编为大家整理的计算机科学基础课程论文,供大家参考。
1现代教育中计算机科学技术的应用
现代教育对计算机科学技术的应用较普遍,具体表现在以下几点。
1.1学生预习环节
与传统教学模式相比,应用计算机科学技术可有效解决学生预习的盲目性与随意性。即课前,教师可指出学习的重难点及课前预习的目标,同时教师可以展示课前预习课件的方式来评价学生的课前预习效果,以帮助学生了解学习过程需要解决的难点,由此增强课前备课的目的性,并有效引导学生理解教学内容及拓展知识面。
1.2课堂教学环节
课堂教学环节对计算机辅助教学手段的应用,对提高教学内容的直观性与生动性及丰富课堂教学的方法与手段具有重要作用。例如,课堂教学环节对多媒体技术的应用,使计算机成功取代传统的教学工具——黑板,如此可使教师省去繁琐的板书工作,从而实现课堂教学效率的提高。与此同时,计算机科学技术的应用可帮助教师制作出极具吸引力及形式多样的教学课件,且可设置开放性的问题,由此引导学生开展自主性及探究性的学习活动,从而为学生营造出极具参与性及吸引力的学习环境,以维护学习过程学生的主体地位。
1.3远程教学过程
计算机科学技术的应用使现代教育免受教学时间及教学空间的束缚,因此能为各类求学人群提供开放且平等的学习机会,同时开放性教学及远程教育逐渐兴起。现代远程开放教育模式允许求学者不受时间、空间、年龄及办学规模的束缚而开展自主式的学习活动,如教师把制作好的网络课程上传至教育网站,以便求学者结合自身学习需求进行相关课程的学习,同时求学者亦可就疑惑点与专家或教师进行在线交流。此外,教师可借助视频传输技术对求学者进行远程的实时性指导或建立在线答疑系统,以强化教育活动过程师生的交流,从而方便教师就学生的个性特点开展更具目的性的教学管理活动。
1.4多媒体课堂教学过程
多媒体课堂由计算机、数据存储设备、多媒体音频输入设备及控制软件组成,具体以传统的课堂教学为基础,采用计算机科学技术与传统媒体技术相结合的方式,满足现代教育的教学要求,如多媒体课堂教学过程,教师不仅可对教学过程进行优化,亦可就学生的个性特点实施专项指导,以提高教学评价的工作效率及现代教育的效用。
2结语
尽管计算机科学技术的应用对现代教育的促进作用显而易见,但具体实践过程,务必要主要下列事项:提高计算机科学技术的时效性,以免误入形式主义的困境;强化人机交流的同时,切记不可小觑师生面对面交流及教师面对面指导学生的重要性;教师“教”法革新的同时,也应引导学生“学”法的同步革新,以强化课件的交互性;多媒体课件材料的制作务必做到“内外美”相结合,切忌过分强调华丽的外表,而忽视课件内容的合理性,以满足现代教育的需要。
1计算机科学技术现状
1.1计算机科学技术在生活中应用广泛
在这个信息化时代,计算机网络作为人们社会生活的重要部分,已经进入千家万户。人们不用出门就可以通过计算机了解国内外新闻、天气预报资讯、股市行情、世界地图、收发电子邮件、检索信息等;不用逛街就可以通过互联网中的购物网站买到喜欢的东西;通过计算机可以与相隔较远的朋友在线聊天、视频聊天等,加强人们之间的交流和沟通,促进友谊;人们可以通过计算机网络订购飞机票、火车票等,节省排队时间;教师可以通过计算机科学技术实现对学生的在线授课,更及时、更方便;动漫工作者可以使用计算机科学技术制作动漫;政府机关也可以通过计算机科学技术建立城市网站,及时了解市民反映的问题,通过计算机与各个行业的工作人员在线交流;很多企业使用计算机来处理大量数据和信息,代替传统的人工处理,提高工作效率。计算机科学技术潜移默化的影响着人们的生产、工作和学习。
1.2计算机科学技术更加智能化和专业化
计算机科学技术的快速发展和广泛应用,推动了集成电路、微电子和半导体晶体管的发展,计算机科学技术更加智能化和专业化。计算机能根据使用对象的不同个体需要进行改装、更新,对于有更高需求的用户可以专门定做计算机,用户可以根据使用环境的不同选择台式计算机、笔记本计算机、掌上电脑和平板电脑等。计算机科学技术在其他特殊领域也能发挥自己的优势,如智能化家用电器和智能手机,家庭式网络分布系统代替了传统的单机操作系统,满足人们的生活需求。
1.3计算机的微处理器和纳米技术
微处理器能提高计算机的使用性能,缩小传统处理器芯片中的晶体管线宽和尺寸。利用光刻技术,波长更短的曝光光源经过掩膜的曝光,将晶体管在硅片上制作的更精巧,将晶体管导线制作的更细小。计算机科学技术的快速发展使计算机运算速度更快,体积更微型,操作更智能,传统的电子元件不能适应计算机的发展。纳米技术是一种用分子射程物质和单个原子的毫微技术,可以研究0.1~100纳米范围内的材料应用和性质。计算机科学技术中利用纳米技术,可以使计算机尺寸变小,解决运算速度和集成度的问题。
2计算机科学技术的未来发展
现如今,计算机科学技术的应用越来越广,人们对计算机科学技术的要求越来越高,促使数学家和计算机学家们不断研究计算机科学技术,使计算机科学技术在各个领域、各个行业发挥更大的作用,满足人们的不同需求。下面从DNA生物计算机、光计算机和量子计算机三方面来探究计算机科学技术的发展前景。
2.1DNA生物计算机DNA生物计算机用生物蛋白质芯片代替传统的半导体硅芯片。1994年,美国科学家阿德勒曼率先提出关于生物计算机的设想。在计算机运算数据时,将生物DNA碱基序列作为信息编码载体,运用分子生物学技术和控制酶,改变DNA碱基序列,从而反映信息,处理数据。这一设想增加了计算机操作方式,改变了传统的、单一的物理操作性质,拓宽了人们对计算机的了解视野。DNA生物计算机元件密度比大脑神经元的密度高100万倍,信息数据的传递速度也比人脑思维快100万倍,生物计算机的蛋白质芯片存储量是传统计算机的10亿倍。2001年,以色列科学家研制出世界上第一台DNA生物计算机,体积较小,仅有一滴水的体积。2013年,英国生物信息研究院的科学家们使用DNA碱基序列对文学家莎士比亚154首作品的音乐文件格式和相关照片进行编制,增加了储存密度,使储存密度达到2.2PB/克(1024TB=1PB),提高了人们对信息储存的认识,这一重大突破使生物计算机的设想有望成为现实。
2.2光信号和光子计算机
光子计算机是一种由光子信号进行信息处理、信息存储、逻辑操作和数字运算的新型计算机。集成光路是光子计算机的基本构成部件,包括核镜、透镜和激光器。光子计算机和传统计算机相比较,有以下几点好处:
(1)光计算机的光子互联芯片集成密度更高。在高密度下,光子可以不受量子效应的影响,在自由空间将光子互联,就能提高芯片的集成密度。
(2)光子没有质量,不受介质干扰,可以在各种介质和真空中传播。
(3)光自身不带电荷,是一种电磁波,可以在自由空间中相互交叉传播,传播时各自不发生干扰。
(4)光子在导线中的传播速度更快,是电子传播速度的1000倍,光计算机的运算速度比传统计算机更快。20世纪50年代末,科学家提出光计算机的设想,即利用光速完成计算机运算和储存等工作。与芯片计算机相比较,光子计算机可以提高计算机运行速度。1896年,戴维•米勒首先研制出光开关,体型较小。1990年,贝尔实验室的光计算机工作计划正式开启。根据元器件的不同,光子计算机可以分为全光学型计算机和光电混合型计算机。全光学型计算机比光电混合型计算机运算速度快,还可以对手势、图形、语言等进行合成和识别。贝尔实验室已经成功研制出光电混合型计算机,采用的是混合型元器件。研发制作全光学型计算机的重要工作就是研制晶体管,这种晶体管与现存的光学“晶体管”不同,它能用一条光线控制另一条光线。现存的光学“晶体管”体积较大较笨拙,满足不了全光学型计算机的研发要求。
2.3量子理论计算机
量子计算机将处于量子状态的原子作为计算机CPU和内存,处于量子状态的原子在同一时间内能处于不同位置,根据这一特性可以提高计算机处理信息的精确度,提高处理数据的运算速度,有利于数据储存。量子计算机处理信息时的基本数据单元是量子比特,取代了传统的“1”和“0”,具有极强的运算能力,运算速度比传统计算机快10亿倍。中国和美国的科学家们在实验室里成功实现了同时对多个量子比特进行操作,为制造量子计算机提供了可能。相信在科学技术的不断发展和世界各国的科学家们共同努力下,量子计算机会成为现实。
3结束语
计算机科学技术是一个具有广阔发展前景的领域。从1946年到现在,计算机科学技术经历了巨大的变革,计算机物理元器件、集成电路、外存储器等都有较大的发展。计算机科学技术具有存储容量大、运算处理能力强、运算速度快、性价比高、计算数据精准、自动化程度高等特点。计算机科学技术已经涉及到社会生活的各个方面,改变了人们传统的生活、工作、学习方式,推动社会的全面发展。随着网络和科技的不断进步,未来计算机科学技术势必会朝着高性能、环保化、功能化的方向发展。
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近些年来,我国国民经济正在不断地发展,国家日新月异的改变在很大程度上与计算机科学技术的应用有很大的关系,计算机科学对我国经济发展有着极大的促进作用。下面是读文网小编为大家整理的计算机科学基础课程总结论文,供大家参考。
一、在教学过程中计算机科学技术的重要推动作用
(一)在教学中的作用
在教学过程中教师重视的便是学生学习效率的高低,教师的作用便是在教学过程中对学生进行教学管理,一方面随时了解学生们的日常学习的情况,对学生们的学习情况通过测验的方式进行了解;另一方面也需要管理学生们除了学习之外的其他事情。传统的教学管理既浪费师生们的时间又降低教师的教学活动的创造性,产生负面的影响。在现代化教育中,计算机科学技术在教学管理中的运用,集成学习的计算机系统以及计算机测验软件的运用,在教师们的教学管理中发挥着重要的作用,既提高了教学管理的效率又提高了教师的教学水平,节省出更多的时间来进行其他教学活动,学生们在日常生活中更具自由性。计算机科学技术特色课堂教学的重要组成便是多媒体的交互应用。计算机的大力发展使得教学资源更加丰富,资源共享更加方便。计算机教学课件大量的运用,都提高了教学水平。教师们将这些计算机科学技术合理的运用在自己的课堂之上,使得学生们在学习时更好的理解掌握这些知识,教师们也可以与学生们利用计算机科学技术进行交流,增加师生间的互动性,形成师生共同参与的高效的具有特色的课堂教学。远程教育是随着计算机的发展同步发展的新型教学模式,现在也在高校中广泛地被使用。在师生互动的课堂教学之外还存在多媒体教学,这样学生在学习过程中接收了知识的图像视频语音,比老师的教授更加具有生动性与趣味性,使教学过程变得更加的直观形象;还可以让学生们按照自己的学习情况来安排学习的进度,更具灵活性。
(二)提高学生能力起到重要作用
创新是灵魂。教育教学过程中是否具有创新力的参与,是提高学生们能力的重要部分。高校需要为学生们创造良好的创新教育教学环境。既要提高计算机科学技术的教学环境,也要揣摩教学过程中学生的心理。教师不能限制学生的思维,在他们拥有自己的思维活动时,教师应该大力的鼓励学生们将自己的想法表现出来,提出自己的问题,提高学生们的创新能力。计算机科学技术教学是一个十分开放性的体系,教师在进行教学时,要将计算机方面的最新动态与学生们的学习相结合,通过计算机科学技术与学生们日常学科的结合,将其运用到学生们的各个领域,加强学生们的创新能力在各个学科间的运用。兴趣是创新的开始,教师们在日常的教学过程中要加大学生们对课堂的学习兴趣,计算机科学技术特色课堂教学的作用便体现出来了;在计算机科学技术运用的同时不要忽视教材的重要作用,所有的教学都要以教材为基础进行拓展,要求学生们自行探索。这些都可以加强学生们的创新能力。
二、计算机科学技术特色课堂教学未来发展趋势
现在计算机科学技术在高校教学过程中的运用只是一小步,随着计算机技术的进一步发展,其在教学中的重要性越来越明显,这是就必须加强创新能力,这就需要在未来进行更多的实践。首先需要提高教学过程的环境。学生们对于特定的学生内容具有很强的兴趣并且会努力进行探索与检验他们还会不断的找寻解决问题的途径,在这个过程中学生们在思维方面的强化以及对计算机中学习资料的灵活运用,既增加了理论的学习也增强了组织与动手能力,将会从两方面提高了学生们的创新能力。再者随着社会的发展,教育的发展,学生们在课堂教学中的中心地位将被体现,其计算机科学技术特色课堂教学将会建立以学生为中心的超媒体教学模式。就是采用计算机科学技术将其作为学生学习的主要方式,教师的作用便是辅助学生,不再在学生的学习中占据太多的地位。计算机在未来的教育界的作用一定会是无穷大的,现在的技术还无法达到,但是会渐渐的在实践中去实现它,尽早的让学生们的学习变得更加高效,更加有趣,更加丰富。
三、结语
计算机科学技术特色课堂教学的现在的发展是在慢慢探索的,其未来发展是无限美好的,要好好利用这个手段将课堂教学全面的调动起来,师生共同努力,迎接新时代的到来,迎接新世界的到来,要对未来充满希望。
1计算机科学技术在教学中的应用
计算机网络教学与课堂授课有非常大的不同,在进行课堂授课时要受到很多因素的影响,比如说,教师的上课状态、学生的上课状态、书本知识的局限以及周围环境的影响等都会成为影响授课质量的原因。但计算机网络教学却是大大的不同,计算机网路教学中学生处于主动的一方,教师主要是处于引导的状态,让学生自发的去学习,建立学生自主学习的机制,在这样的情况下,不仅可以提高学生学习的积极性也可以提高教师的教学质量。而虚拟教学和远程教学是属于相互补充的两种教学形式,虚拟教学更是弥补了远程教育的不足,学生足不出户就可以进行各种各样的教学实验,从而获得和课堂学习不一样的学习体验,能够加深对学习内容的理解,从而获得更高的提升。此种教学方法,可以使学生的知识学习更加的形象化和具体化,使学生学习起来更加的直观和容易理解,另外,在进行有趣学习的同时也可以培养学生的创新能力和探索的欲望。
2计算机科学技术在教学中应用的影响
计算机科学技术在现代教学中的作用及影响无疑是非常巨大的,计算机技术的应用使得学生的学习不再局限于那小小书本之内,通过多媒体课件以及种种辅助教学,增加了非常多的课堂知识量。在增加学习知识量的同时并没有消耗更多的时间,恰恰相反,通过计算机的有效运用大大减少了教学时间,让学生在同样的时间内了解了更多的知识。现代的教学手段改变了以往沉闷乏味的教学形式,计算机的合理使用能够有效的吸引学生们的注意力,激发了学生学习的兴趣和积极性,让学生们主动去学习,去了解知识,从而让学习变成了一件非常有趣的事情,改变了以往的学习状态,形成了积极向上的学习风气。从大的方面来说,现在的世界俨然是一个信息化、数字化、网络化的新时代,在这样的时代背景下,计算机电子信息技术得到了广泛的发展,计算机已经进入到了家家户户,成为人们生活和工作的必需品,计算机为人们生活学习等诸多方面带来了很大的便利,打破了传统的区域界限的新知识,带人们走进了一个知识经济的新世界。而且,计算机还扮演着非常多的角色,除了教师、学生以外也可以是朋友、玩伴、工具等。人们可以在计算机当中获取非常多有用的东西,计算机在作为辅助工具时可以进行管理工作,学生可以在计算机上完成自己的作业,它也可以是老师,在自己有不明白的地方时为自己授业解惑。
3结语
计算机科学技术的广泛适用,改变了人们传统的教学方式以及学习形式。通过多种多样的应用形式,使得学生们的学习变得丰富多彩,上班族的工作变得轻松便捷。计算机科学技术将不同的教学呈现给大家,提高了学生的学习效率和学习积极性,提高了教师的教学水平和教学质量,让教学走到了时代的前端来适应现代教育的需求。而未来的教学仍然是个未知数,如何更好地发挥计算机技术在教学中的作用需要更多的有志之士去探索、去实践,也可以说这是现代教育专家和工作者们的主要任务。如何将计算机更好地融入到教学当中以及如何让计算机技术继续的发扬光大将不断激励着大家勇敢前进。
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如今人们已经进入信息化的时代,计算机的科学与技术正在改变着人的生活,社会的不断发展和进步也是离不开计算机的科学与技术。下面是读文网小编为大家整理的计算机科学基础论文,供大家参考。
一、计算机技术在教学管理中现状
日常教学管理中主要两大内容,教师管理和课标安排。教师在教学上主导着整个核心,所以做好教师的管理就成为教学管理的中心环节。高校教师工作较自由,在无安排课程的时间可自行安排,这给学校增加了教师管理的难度。在应用计算机技术的情况下,教学管理部门对教师提供了一个良好的沟通方式,学校管理部门只需将教学通知发布在教学网站上,或直接用邮件的形式发送给教师,这不仅节约了时间,还提供了便利。借助计算机管理教室,可以简便地了解教室的使用情况,制定相关的课表,极大促进学校资源的合理应用。
二、计算机技术在教学管理中的问题
(一)教学管理观念的忽视
教育的观念是教学管理者工作当中的思路与方式。目前的教学管理过程中,对于计算机智能高效的性能并不能完全体现出来,而计算机的价值和重要性还存在很多不足,教学管理的观念相对落后,也过于依赖传统的教学管理模式,现代信息手段无法灵活的运用到教学管理中,使得计算机技术在高校教学管理上落后的主要因素。
(二)教学管理人员素质低
在一些高校管理过程中出现忽视管理、重视教学的情况。普遍高校管理人员对于管理的观念认识不足,还处于一种停滞状态,单方面认为教学管理只是日常事务的一部分,对于教学管理中的人员培养没引起足够的重视。
(三)教学管理软件适用性差
教学管理软件众多,但是很少有适宜高校教学管理的软件。例如,网上教学过程涉及到部分环节:教学内容发布,网上讨论及作业等都不能将此功能发挥出作用,需要教师人工操作才能显示其性能,这也是一些教师轻管理,重视教学的原因。三、计算机技术在教学管理应用中策略转变教学管理观念。计算机技术不仅需要管理方式的改变,还要从管理模式和管理理念的转变。因此,在教学管理过程中应用计算机技术一定要以现代化的教育思想为前提,对整个管理观念转变,需要对管理方式进行仔细分析,以现代化理念对人才进行筛选,全面借鉴成功的教学管理经验,寻找适应现代教学体系的管理理念。加强教学管理队伍建设。首先要对教学管理人员专业素质和使用计算机技术的能力进行全面提升,还要教学管理人员持有现代化教学理念,对于现代化信息技术全面掌握,并有丰富的信息技术管理经验和创新教学管理的能力,所以现代化教学管理人员需要具备综合素质。
三、结语
计算机技术的应用,一定程度上改善了现教学管理中的不足,高校教学管理过程中实行计算机技术不但需要管理方式的转变,还要以实行现代化知识体系,现代化教育思想为理念,打好现代化教育思想的基础,切实提升高校教学管理的成效。
1计算机科学技术的发展现状
众所周知,计算机已经在人们的日常生活和工作中占据了重要的地位,最近今年计算机技术最明显的发展就是网络化和向各个领域的深度渗透。报纸、书刊的电子化,网络电视的普及,计算机的视频聊天功能,远程教学功能以及医学上的远程诊断功能,网络购物以及机票、火车票的预订等都已深入人心,计算机技术已经成为人们日常生活和工作学习中不可或缺的一部分。随着计算机产品走进千家万户,各种电子设备也通过有线或无线网络连接起来,当今计算机科学技术的发展已经步入了互联网时代,并且各个计算机设备互联的带宽也越来越高,其本身所具有的高效性、及时性和合理性的特点同样逐步的显现出来,人们的日常生活发生了翻天覆地的变化。随着计算机科学技术的不断发展,通信技术的快速进步,计算机科学开始迈入了云计算时代。
2计算机科学技术的发展趋势
2.1生物计算机
随着计算机技术的进步,生物技术的快速发展,一种以脱氧核糖核酸为基础的分子生物计算机正在逐步成为现实,已经有科学家使用脱氧核糖核酸进行了简易的数据计算和存储操作。他们采用以蛋白质分子为基本单位构成的生物芯片作为集成电路板,该集成电路板比现有最小的最精致的电子元件结构还要小很多。因为蛋白质分子自身便具有立体的结构,所以它的集成密度要比使用轨迹制成的集成电路高约五个数量级,另外它本身就具有并行处理的能力,所以它的运算速度要比当今最先进的计算机还要快近万倍,而能量消耗却是普通计算机能耗的十亿分之一。最大的优点就是当出现故障时,它们可以进行自我修复,与人的身体相连,由组织细胞提供所需能量,真正成为人体的一部分。
2.2光子计算机
所谓光子计算机,就是以光信号为基础进行逻辑运算的一种未来计算机。光子计算机的主要组成部分包括激光器、集成光路和透镜等,与普通的计算机相比,所用的电子由于不带电荷,没有静止质量,所以不会受到电磁场的影响,速度更快,消耗能量更低,而计算能力与电子计算机相比有了指数倍的增长。而且光存储的储量是现在计算机普通存储的几万倍,随着光存储、光集成器、光互连等技术的突破性进展,光子计算机步入人们的日常生活的道路已经不远。
2.3量子计算机
量子计算机具有类似于人类大脑,当计算机系统的一部分出现故障时,原始数据则会自动绕过出错的部分,继续进行计算。量子计算机这种低功耗、高速度的优良特性,使得计算机向着更加微型化的方向发展成为可能。
3总结
计算机由最早的28吨缩小到现在的2千克,由造价进50万美元到现在2000元的售价,从每秒5000次运算到每秒上亿次运算,在这60多年里,计算机科学技术得到了高速发展。众所周知,计算机科学技术的高速发展已经将人类文明带入了一种新高度,现在已经给人们的日常生活和工作带来了巨大的影响,我们有理由相信未来计算机科学技术将给人们的生活和工作带来更大影响.
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近年来,互联网技术不断普及、计算机发展迅速,计算机工程能够实现信息的有效传输,对网络与电子商务等的发展具有推进作用。下面是读文网小编为大家整理的关于计算机工程毕业设计论文,供大家参考。
1计算机工程专业方向培养目标
随着计算机领域新技术的不断涌现,“计算机科学与技术”原有的专业设置框架被突破,逐渐形成计算机科学、计算机工程、软件工程、信息技术、信息系统等多个专业方向的新格局[3]。计算机工程是计算机科学与技术领域最早出现的专业方向,它是现代计算机系统、计算机控制设备的软/硬件设计、制造、实施和维护的科学与技术。国际技术教育协会定义工程设计为:系统和创造性地把科学和数学原理运用于实践。鉴于此,在《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》中指出计算机工程专业方向的培养目标是:系统地掌握计算机科学理论、计算机软/硬件系统及应用知识,基本具备领域分析问题、解决问题的能力,具备一定的工程实践能力。因此,实践教学显得尤为重要。
2计算机工程专业方向嵌入式系统课程特点
嵌入式系统涉及到IT领域方方面面的新技术,它融合了计算机软、硬件技术、通讯技术和半导体微电子技术,针对实际应用系统需求,将相应的计算机直接嵌入到应用系统中。嵌入式系统设计需要设计者具有较强的综合理论知识和动手能力,是对设计者一个综合能力、特别是创新能力的考查。因此,嵌入式系统课程应更注重培养学生工程实践的能力、团队合作的能力[2]。目前,在计算机专业之外,国内许多高校还在电子工程、自动化、软件等专业开设了“嵌入式系统”相关课程。由于各专业培养目标、教学体系侧重点不同,课程内容也不尽相同。电子工程专业主要侧重于硬件基础平台的设计,自动化专业则侧重于智能仪器、仪表的设计,软件专业侧重于嵌入式应用软件开发。计算机工程专业方向则应从“系统”的角度出发,更侧重于软/硬件的协同工作,将计算机系统“自下而上”的专业课程有机地整合起来,形成一条清晰的逻辑线,让学生认识到计算机组成原理、微机接口技术、操作系统、数据库、程序设计、计算机网络、计算机控制等课程不再是独立的课程,而是一个有机的“整体”。在嵌入式系统工程设计中,会用到操作系统课程中所讲述的进程、线程、调度、文件系统的概念等;在通信中会用到微机接口课程中所讲述的串行接口的概念;在数据采集中会用到计算机控制课程中讲述的A/D转换、数字滤波算法等;在一个大型应用系统中还会用到计算机组网技术、套接字、数据库的概念等等。因此,计算机工程专业方向嵌入式系统课程内容应以实践为主,结合前修理论课程的内容,最终完成一个实际应用系统的开发[3]。
3嵌入式系统课程内容体系的构建及特色
我学院在2004年开设“嵌入式系统”专业选修课的同时,将计算机工程专业方向细分成嵌入式系统和网络技术两个培养方向,并制定了嵌入式系统专业方向培养计划,设置了4门实践性很强的专业方向课:计算机控制原理与技术(64学时)、嵌入式系统原理与技术(64学时)、嵌入式系统工程设计方法(32学时)和嵌入式系统课程设计(60学时)。IT领域的新技术发展之快、之多令人应接不暇,虽然大学生在校期间需要学习的都是一些基础知识,但他们毕业走向社会后,必然要面对这些新技术,如果我们的教学内容过于陈旧,就会加长学生毕业后的适应周期;如果我们能够提供给学生更多的接触这些新知识、新技术的机会,就能够缩短学生毕业后角色转换的时间,尽快地投入到工作中。因此,在教学内容设置上应力求将最新的技术、最新的设计方法传授给学生。为此,我们积极与国际知名企业建立合作关系,先后建立了“北京工业大学—Intel嵌入式系统联合实验室”、“微软嵌入式系统认证培训中心”和“北京工业大学—AlteraEDA/SOPC联合实验室”,为学生提供了一个接触、学习新技术的环境,同时也能使我们的教学内容与这些企业的新技术基本保持同步[4-5]。“嵌入式系统原理与技术”涉及目前嵌入式系统最为流行的两项新技术—英特尔公司的XScale技术(ARM架构)和微软公司的嵌入式操作系统WindowsCE,该课程以XScale应用处理机为硬件平台,讲述WindowsCE操作系统定制、优化方法以及驱动程序、应用程序的开发手段和方法。“嵌入式系统工程设计方法”则涉及了另一项新技术“IP(知识产权)复用技术”,该课程以Altera公司的Nios软核嵌入式处理器为核心,讲述了SOPC(片上可编程系统)设计方法和流程。上述两门课程均是以工程设计为主的课程,在讲述工程设计方法和设计流程时要涉及到开发环境、开发工具的使用,如果按照以往先在课堂讲授,再到实验室做实验的教学方式,不仅会使学生感觉到枯燥无味、不易掌握,而且在实验之前还要再花费时间复习。因此,我们借鉴美国卡内基•梅隆大学率先提出的“Learningbydoing”的教学理念,这种教学理念旨在强化工程学科的学生全面的实践能力和工程素养。从2005年开始,在实验室授课,采用教师边讲学生边做的教学方式,使学生“从做中学”,取得到了较好的教学效果[6]。
4实践教学安排
为了加强学生工程实践能力的培养,在实践教学体系中,采用了课内实验、课程设计和综合性课程设计3个阶段的培养模式,使学生全面掌握嵌入式系统的工程设计方法和设计流程。
4.1课内实验
以一个实际应用系统开发流程为例,设计了如下实验内容:(1)WindowsCE操作系统的定制:包括在硬件平台和模拟器上定制WindowsCE操作系统、添加组件以及使用远程调试工具进行调试。(2)修改WindowsCE操作系统映像配置文件:包括通过修改系统映像配置文件,在操作系统映像中添加各类文件和修改系统设置。(3)硬件定制实验:包括添加CF存储卡、802.11无线网卡和蜂窝注册表等硬件相关组件。(4)WindowsCE驱动程序的开发:包括流接口驱动程序的开发以及在PlatformBuilder环境下开发简单应用程序用以调用驱动程序函数。(5)WindowsCE应用程序的开发:包括导出SDK开发包,在EVC开发环境下开发、调试应用程序,制作自定义组件、系统优化和Shell实验。
4.2课程设计
课程设计的任务是完成一个应用程序的开发,课程设计题目每年不断更新,学生可以根据自身掌握的程度选择不同难度的题目,分值依据题目难易程度而定。学生也可以自拟题目,为保证题目的难度和规模能达到教学要求须经任课教师认可。题目有:在WindowsCE环境下的闹钟提醒程序、注册表编辑器、串口调试程序、文本编辑器、计算器、画图、贪吃蛇等[4,7]。
4.3综合性课程设计
“嵌入式系统课程设计”是综合性课程设计,要求学生结合专业方向的理论课程,充分发挥自身的能动性,3~4名学生组成一个项目组,自选题目,自选平台,完全按照工程项目管理规范严格检查各阶段完成情况。使学生掌握嵌入式系统实际工程设计的方法和流程,巩固理论课程内容,规范工程文档的建立,培养学生的创新能力和团队精神。通过答辩、演示给出成绩,将题目新颖、完成情况较好的项目组推荐参加国内外相关竞赛。今年正在进行中的项目有:家庭视频监控系统、食品安全追溯系统、家电语音控制系统等[8]。
4.4学生科技竞赛
2007年1月,教育部、财政部“关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见”中,要求继续开展大学生竞赛活动,重点资助在全国具有较大影响和广泛参与面的大学生竞赛活动,激发大学生的兴趣和潜能,培养大学生的团队协作意识和创新精神[4,9]。我校十分重视嵌入式系统学生科技竞赛活动,在2006年投资近60万元,建立了“嵌入式系统科技竞赛训练基地”。通过搭建一个学生参加科技竞赛、训练的基础平台,形成一个传、帮、带的梯队、达到“以点带面”的良性循环效果,增加了学生学习理论课程的兴趣,加强学生创新能力的培养[4]。计算机学院在国、内外嵌入式系统相关竞赛中取得了优异的成绩,在教育部、信息产业部举办的“全国大学生电子设计竞赛———嵌入式系统专题邀请赛(英特尔杯)”中,2004年获得了三等奖,2008年获得了二等奖。“2005年微软嵌入式系统全球大学生挑战赛”入围全球前30名,并参加了在美国西雅图微软总部举行的总决赛,获得“优胜奖”。在IEEE举办的“第六届计算机协会国际设计大赛(CSIDC)”,进入了在美国首都华盛顿举行的全球前10名总决赛,并获得“优胜奖”。在Altera公司举办的“Nios软核嵌入式处理器设计大赛”中,先后获得过优胜奖和三等奖[10]。
5结束语
嵌入式系统涉及的领域越来越广,发展速度越来越快,为了加强计算机工程专业方向学生工程实践能力的培养,就要求我们通过不断地探索、实践,完善嵌入式系统实践教学体系。
1现状及发展趋势
大多数高等院校计算机本科专业涉及的硬件教学课程主要有“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“嵌入式系统”等,在新形势下部分课程内容设置显得不够合理,部分教学内容与实际应用脱节,影响了教学效果,无法完全满足教学大纲中要求的动手能力培养,更无法有效培养同学们的创新意识。目前,作为计算机教学重要专业基础课程的“数字逻辑”,要求学生掌握组合逻辑、时序逻辑电路的分析和设计方法,研究对象主要是分立元件、通用中小规模集成电路及基本的可编程器件等,介绍的方法也以传统方法为主,已无法适应目前应用的需要;作为专业主干课程的“计算机组成原理”、“计算机系统结构”,主要内容是讨论计算机的结构、各功能部件原理及设计方法,同时介绍当前的新技术、新方法,目的是让同学们熟悉计算机的结构,为以后应用和设计计算机系统打下基础。目前大家普遍采用的教材在部件设计中讨论的方法主要是硬布线逻辑或微程序设计方法:硬布线逻辑运行速度高,但缺乏灵活性;微程序设计方法有一定的灵活性,但资源占用多,运行速度慢。尽管这两种方法对于理解计算机组成原理不失为一种较好的选择,但由于缺乏实际应用背景,学生学习兴趣受到影响,教学效果也大打折扣,提高学生的动手能力、培养创新意识更是无从谈起。“汇编语言程序设计”课程也存在类似尴尬,讨论以16位个人计算机为背景的汇编语言程序设计知识,适合入门和了解基本原理,但与“计算机组成原理”、“计算机系统结构”课程一样,由于缺乏实际应用背景,教学目标无法完全实现。随着电子设计自动化(EDA)、系统编程(ISP)、片上系统(SOC)等技术的发展,32位个人计算机的应用已很成熟,多核64位计算机应用也将逐步成为主流。嵌入式系统设计需要较强的软硬件知识综合应用能力,因此在计算机硬件课程的教学中应加大相关新技术的比例,并根据实际及时调整教学内容。国外许多知名高校本科专业的教学内容已经作了适时调整,如麻省理工学院非常注重学生的设计能力的培养,为此专门开设了“计算机系统设计”课程,要求学生在实践环节中自主设计ALU、单指令周期CPU、多指令周期CPU乃至流水线32位MipsCPU和Cache;斯坦福大学也有相似的课程和实验环节;加州大学伯克利分校和杨百翰大学在基于可编程逻辑的超级计算机研制方面也有大量成果。当前在国内,案例教学已被越来越多的人所接受,尤其是在一些法学、工商管理类高校已经开始广泛运用。案例教学法是一种动态的、开放的教学方法,目标是解决学生如何用更有效的方式获得知识以提高应用能力的问题。案例教学法具有综合性、交互性、启发性、针对性和可操作性等多种特征,它的使用大大缩短了教学理论与实际应用之间的差距,同时对教师的教学观念产生了重大的影响。鉴于计算机专业知识与实际应用结合紧密的特点,教学中尤其适合案例式教学。目前在国内计算机课程的教学中,案例教学还处于一个起步阶段,主要表现在:案例教学比例不够,没有形成完整的体系;案例数量不足,质量欠缺;许多高校尽管重视案例教学的应用,但是在案例的搜集、整理与分析等方面相对滞后;案例陈旧,缺乏代表性等。
2以ISP技术为主线改革计算机专业硬件课程教学体系和教学内容
计算机本科专业涉及的硬件教学课程按合理教学顺序一般为“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机系统结构”、“微机原理与接口技术”、“单片机”、“嵌入式系统”等,一些课程可以在时间上重叠,如“数字逻辑”、“汇编语言程序设计”等。由于ISP、EDA技术可以灵活地开发出具有自主知识产权的硬件产品,是目前工程实践领域和芯片设计领域运用最广泛也是最有应用前景的技术,因此在计算机硬件课程的教学中应该把相关技术列为重要内容,即以ISP、SOC技术为主线,使相关课程形成一个完整的体系,达到培养创新性人才的目的。为了实现这一目标,在“数字逻辑”课程中,应大幅增加可编程逻辑技术的比重,重点讨论用EDA方法,利用ISP技术、SOC技术设计IP核的方法,使学生对相关技术的应用及发展趋势有一个全面的理解,并具备基本的实践能力;在“计算机组成原理”课程中增加计算机设计原理和实践的内容,也可考虑再单独增加一门计算机设计课程以替代目前“计算机组成原理”课程设计,在该课程中重点讨论如何采用EDA方法,利用ISP技术、SOC技术设计计算机各部件如CPU、Cache等,通过实际应用和实践进一步加深对相关技术的理解和掌握。在“微机原理与接口技术”课程可以考虑以16位计算机应用知识入门,以讨论32位计算机的应用为重点。相应的,作为“微机原理与接口技术”课程的先行课程,“汇编语言程序设计”课程也应把相应的内容整体提升到32位,考虑到学习过程的先易后难,可以先介绍16位汇编语言程序设计知识作为入门,再对32位汇编语言程序设计相关内容展开。单片机系统本质上也是嵌入式系统,嵌入式系统是针对应用或用户定制的完整、高效的计算机系统,嵌入式系统设计需要较强的操作系统原理、应用程序设计和硬件设计方面知识的综合应用能力,其中特别是硬件系统设计能力可以通过以上几门硬件课程的系统学习逐步培养,因此相关课程的教学内容应注意衔接,同时遵循先易后难的原则,面向实际应用,以提高动手能力、增强创新意识为目的。针对实践教学,目前相关课程的实验教学的实验项目及内容固定,大多为验证性实验,实验步骤程式化,许多同学按教学实验计划做完实验,仍然无法充分理解课程的主要内容,无法真正拥有教学大纲所要求的动手能力。更重要的是计算机技术一直处于高速发展中,高等院校的计算机教学理应不断地适应这种要求,相关的实验教学应适时地调整教学内容。解决问题的一个好思路是利用ISP、SOC技术开发出一种内容可定制的硬件课程教学实验平台,由于作为控制对象的外围电路是相同或相近的,可以设计为通用模块,而实验平台控制部分则可以利用可编程逻辑改变,以适应不同的课程。如控制部分设计为基本CPU即可做“计算机组成原理”课程的相关实验;控制部分设计为单片机即可做“单片机”课程的相关实验;甚至控制部分可以设计为个人计算机CPU,配合有关的接口电路,即可做“微机原理与接口技术”课程的相关实验等。在我院的计算机本科专业相关硬件课程教学实践中,我们已作出了一些有益的探索,如我院“数字逻辑”教学大纲已在近年作过相应调整,EDA技术、可编程技术的理论和实践教学内容的比例从原来的20%增加到60%以上,经过多年的建设,“数字逻辑”课程在今年被评定为“湖北省精品课程”;在“计算机组成原理”课程中引入利用ISP技术设计CPU软核等教学和实践内容;“汇编语言程序设计”、“微机原理与接口技术”课程中也增加了32位计算机相关内容的学习和讨论,新的实验设备可以进行32位的相关实验等,这些安排增强了学生的学习兴趣,学生学习的主动性也明显提高了。
3采用案例教学法作为计算机专业硬件课程教学的主要方法
案例教学法是一种事半功倍的教学方法,在教学过程中围绕事先精选的典型的、具有工程背景的实际案例进行讨论,可以为同学们模拟实际应用的场景,获得近似于实战的经验。为完成设计目标,同学们自然会自己主动学习,在这一过程中掌握知识,并学会应用知识,提高解决问题的能力;也能通过用不同的途径解决问题,培养创新意识。这样教师在授课中可以把精力集中于教学内容的总体把握上,而不需要过分在知识细节上消耗时间,提高了教学效率。案例教学法关键在于选择合适的案例,案例首先必须有代表性和实时性,必须是实践中的典型应用实例。在实践中应用的几率高,具有普遍意义,这样的实例在教学过程中值得花费精力讨论和设计,才是有意义的。同样重要的是案例需具有实际工程背景,学生可以面对具体的实际问题和特定的环境,有针对性地通过自主学习和思考进行设计,培养实际解决问题的能力。案例还应该形成相对固定的案例集,并具备一定的开放性,应定期对案例集进行评估,剔除一些过时的案例,增加一些新的典型应用实例。这样就保证了案例的典型性、实时性及工程背景。在教学实践中,我们把案例教学法作为主要方法,并把案例分为4类:一是问题评论型,给出问题和解决问题的方案,让学生去评价;二是分析实现型,不给出解决方案,要求学生讨论分析以提出方案;三是实际模拟型,是指在教学过程中依据教学内容,让学生分别充当不同的角色,进行模拟性的实践活动;四是发展开放型,通过案例发现新的理论生长点,讨论相关理论的发展趋势。我院在相关课堂教学中采用的部分案例如表1所示。在“数字逻辑”、“计算机组成原理”等课程的重点章节教学中,我们通过采用上述案例法,调动学生成为积极参与者,而不是消极被动的听众,在案例学习和讨论中,鼓励学生提出更多解决问题的办法,在课堂上营造出积极发表意见和争论的气氛。这样提高了学生的学习兴趣,教学效果有明显改善,学生的动手能力有了显著增强。
4总结
为实现面向实际应用提高学生动手能力、增强创新意识、培养创新型人才、确定完整合理的计算机本科专业硬件理论教学和实践教学体系的目的,我们提出了以ISP技术为主线的计算机专业硬件课程教学改革方案。它的主要内容为两方面:一是调整现有教学体系和教学内容,如在“数字逻辑”、“计算机组成原理和系统结构”、“嵌入式系统设计”等课程中以“数字逻辑”课程为先导,以ISP、SOC技术为主线贯穿于各相关课程教学过程中;在“汇编语言程序设计”、“微机原理与接口技术”等课程中把主要内容全面提升到32位等。二是在教学中运用案例法,使学生成为教学活动的主体,形成学生自主学习、合作学习、研究性学习和探索性学习的开放型学习氛围。充分发挥案例教学有利于提高学生分析问题和解决实际问题的能力、有利于促使学生学会学习、有利于促使学生学会沟通与合作的优势。实践表明以ISP技术为主线的计算机专业硬件课程教学改革,符合国家高等质量工程建设中培养创新性人才的规划,有效地增强了学生的动手能力和创新意识。我们也意识到计算机工程教学是一个复杂的过程,牵涉到许多方面,我们将在实践中探索教学规律,不断提高教学水平,进一步改善教学效果。
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计算机工程应用的不断发展,给人们生活带来了非常丰富的便利服务。下面是读文网小编为大家整理的有关计算机工程毕业论文,供大家参考。
1、计算机工程技术应用的现状
现在计算机的发展速度很快,硬件技术和软件技术都有很大的进步。各种应用程序层出不穷,并且广泛的应用于建设设计行业。所以这一批工程师在刚刚参加工作就开始使用计算机进行工程的相关计算和设计工作。他们开始盲目的相信计算机,而不通过自己实际的手工计算来对结果进行审核,这样会使设计的准确性受到影响。会对建筑的安全有很大威胁。这些人认为计算机可以解决所有的问题,并且不会出现错误。但是现在的计算机软件虽然得到了大量的开发,但是这些软件的质量却没有得到保证,有一些软件的开发者和技术支持的资质证明都没有得到保证,还有的软件的质量没有进行合理的检测,所以这些软件往往不能全部相信,不能完全依赖。如果只通过这些软件进行设计,会造成工程的安全受到威胁。所以我们必须重视这个问题。现在因为在工程的设计工作中,使用计算机工程技术进行计算已经产生了很多不利的影响。现在新一代的工程师变得十分依赖计算机,他们坚信计算机的知识性、安全性和能力不会出现问题,所以逐渐失去了对工程内容进行正确计算的能力。他们不知道,计算机不可能对一些模型、设计的技巧和分析进行详细的记录。他们只会依赖计算机来进行设计。通过实践经验表明,工程的设计工作,尤其是水利水电方面的工程设计有很多模型,而且差别很大,计算机不可能对这些不同的模型全部识别清楚。计算机的计算速度是很快,这一点毋庸置疑,但是除此之外,它在其他方面的知识都十分零散。而在工程建设过程中,要凭借设计师自身的经验、灵感、直觉、创造力、领悟力、想象力和认知能力来综合的进行设计。这一点计算机是永远无法取代的。任何计算机和程序员都没有办法对这种设计进行理解。所以,我们要培养这些新一批的设计师进行自主的设计,不要只依赖与计算机,而要进行手工计算,这样才能设计出符合规范的作品。现代工程具有复杂的理论依据、集体的设计思想,单纯的依靠计算机工程技术是不可能让人们学习有意义的经验的。越来越多的工程师们都期盼计算机软件能将工程设计程序完全自动化,希望在解决工程问题时他们只需要区化类型和条件,让程序自动生成必要的数学模型,完成复杂而重复的分析和设计过程,最后由制图工具完成设计图纸。这样,工程设计唯一责任就是明确所要解决的问题,然后评价最后的设计“成果”。而对于是否能可靠的检测特征值,在进行分析时是否用了足够的模型、状态,或计算机建立数学模型的理论是否正确,是否符合工程实际的特征,分析结果对工程敏感部位是否敏感,计算结果是否在条件允许范围之内,是否能根据实际的工程设计模型对某些边界条件进行调整。这些在年轻一代的结构工程师们心中,都变得模糊不清。很多软件开发商,在对计算机技术知识的精通之外,毕竟不是工程师,专业技术知识肯定有着各种方面的欠缺。计算机是一种工具,不可能替代人的脑力劳动、人的知识、经验的积累,计算机能处理大量的信息,但计算机程序是没有多少工程实际工作经验的程序员编制的,程序对工程建立的数学模型也不会很完善,在计算中,即使是错误的信息,计算机也不可能识别同样的都在计算机上显示给专业技术工程师们。这就要求专业技术工程师右自己能通过专业技术知识的掌握,来控制设计计算中的偏差。在软件的实际应用方面,那些只有极少经验、极少学识、年轻的工程师依靠计算机软件来解决极度复杂的结构分析和设计问题。他们对力学基本原理和设计规范的背景知识了解很少,无法判断程序算法所蕴含的假设和根据,也无法判断计算机运算结果的质量,他们宁愿相信计算机程序产生的结果都是正确的,也无法怀疑计算机做出的所有结果,以及用独立的例证校验结果,这对计算机工程技术的应用方面造成了很大的缺陷。
2、如何正确合理的应用计算机工程技术
首先,在年轻一代的工程师当中,应让他们对工程设计的危险性、又对公众安全的威胁、对工程设计的责任感有一定的认识,应该让他们知道,工程特性是由工程设计的质量决定的。真正有经验的工程师,应该不能完全依赖计算机工作,计算机工程技术的应用本身并不是坏事,问题的核心在于工程计算中计算机的使用方法,不能滥用计算机。要强调工程实践中知识、专业技术以及经验的重要性,了解“为什么”这样设计才是关键。专业的工程师应在参加工作的最初一段时间内,对工程设计计算进行手工求解了解手工求解的原理、基本原则和提炼模型、识别计算结果中的错误,解决问题的其他方法,判断计算结果的有效性。对计算机的计算结果应持批评态度,尊重工程实践经验,通过工程实践学习工程设计,强调从那些资深的剪有经验的结构工程师那里学习结构工程设计。不依赖计算机解决工程问题,要经常怀疑计算机,在没有深人工程以前不使用计算机的结果。在被工程证实正确之前,假设计算机提供的结果是错误的。在用计算机求解之前,必须先知道答案。不崇拜计算机,而是崇尚知识和经验,提倡全面了解工程理论和实践中的所有经验。一个称职的工程师,应具备不依赖计算机技术解决工程问题的能力,具备经验、直觉、灵感、领悟力、创造力、想象力和对工程的设计思想的能力。工程师应该能够做到独立地靠学识、创新和丰富的经验,而不是依赖计算机找出工程问题的正确解答。计算机工程技术只能回归到工具的位置,它只是一种方便快捷的计算、图像、文字处理等信息技术工具的位置,而不能够把它当做工作中必须依赖的东西。认识到这点,将对计算机工程技术的应用策略起到重要的影响。能够使设计工作更好地进行。总之,对计算机工程技术的应用不能宪全依赖于计算机及其得出的表面数据,而应该更多的凭借自身的工程经验知识,这是一个合格的工程师所必备的条件之一。
3、结语
通过本文我们了解了我国计算机在工程设计上应用所存在的问题,并且提出了相应的解决办法。我们必须要使新一代的设计师对计算机的使用有一个科学的认识,不能够盲目的相信计算机,要学会通过自己手动计算和发挥自己的想象力创造了进行设计创造。要明确计算机在工作中的地位,合理的使用计算机,这样才能使设计工作能够更好地完成,是工程更加安全。
1计算机工程专业方向的教学体系
1.1计算机工程专业方向培养目标
计算机工程专业方向学士学位学制为4年,学习科目主要内容为广大领域内计算机科学及其应用。专业的主要培养目标为:1、理解并掌握计算机的基本理论和实践;2、培养能应用计算机新技术的能力;3、在计算机领域为学生提供进一步学习的知识基础。该专业主要为信息技术类企业的生产和研发培养人才。毕业生的就业范围也比较大,可以在软件开发、软件测试、网络管理、软件系统管理、客户培训和服务、项目开发、设计和调试等方面从事工作。该培养目标比较简单,以培养学生的工程素养为基准,满足社会对大批量的开发性人才的需要。
1.2科学合理的课程设置
按照培养目标,应加大计算机应用方面课程设置,注重新课程的开设和引入计算机的新技术新应用,使计算机工程专业方向与时俱进,合乎信息社会发展的节拍。相比当前国内高校的计算机学科各个方向,本课程体系侧重应用性、实践性环节。计算机工程专业方向的课程分为非计算机专业课程和计算机专业课程两类。非计算机专业课程占总课时的比例应该为17%;其必修课为国家本科工程类教学规定的。增加了非计算机专业课程选修课,其目的是提高学生的文化修养和相关领域知识的了解,能够拓宽视野和扩大知识层面,这些课程主要为文学院、工商学院、信电学院、机电学院和法学院所开设的课程中选择,要求该专业的学生必须限选7门,主要是按照学生个人的兴趣和个人目标为选择指导。计算机工程专业课程分为3个层次:专业必修课、专业选修课和实践环节,其中必修课占总课时的比例38%,选修课占总课时的比例19%,实践环节占总课时的比例26%。专业课程主要为计算机应用以及软件工程和信息处理课程,包括当前应该掌握的课程如离散数学、计算机原理、操作系统、数据库原理、算法分析、计算方法、Web技术、多媒体技术、人工智能及其应用、Java和C++面向对象程序设计、软件工程、计算机系统结构和计算机网络等,注重计算机学科应用能力的培养。减少了计算机硬件的课程,例如模拟电子和电路、单片机原理和微型计算机原理;而是以计算机组成原理课程为核心,以课程事例引入嵌入式计算机和微型计算机的内容。按照国际和国内信息社会对软件业发展需求来设置教学课程,以适合应用型软件人才培养的目标。不应过多强调全面的基础课程,缩小基础,加强知识综合,以培养应用型人才为主。在教学内容上强调应用性、针对性和系统性。
1.3实践教学体系设置
计算机专业具有实践性[1]非常强的特点,设置了课程实验、综合设计、教学实习、社会实践、毕业设计等多种形式比较系统的实践教学体系。实践教学以综合设计和毕业设计为主。按照计算机课程设置,综合设计有高级程序语言综合设计、计算机原理综合设计、操作系统综合设计、软件工程综合设计、Web技术综合设计、信息管理系统综合设计等6门次。综合设计是以班级为单位教学,以当前现实的计算机项目开发为目标,学生独立设计和完成,以培养学生的创新能力为核心。较大的项目则采用多名学生协同完成,进一步提高学生增强交流能力、解决问题能力和应用技术技能。毕业设计采用导师负责指导制,设计开发综合应用项目,按照软件工程和信息开发的标准编写文档、撰写程序代码,提交一个项目总结和程序系统,包括开发文档、程序源代码、数据库结构、配置文档和测试文档。在答辩委员会的审核和测试下完成毕业设计,不再进行包含大量基础知识和重复开发文档内容的毕业论文撰写,侧重于提高学生的应用能力。
2计算机工程专业方向的课程实施的若干教学改革
2.1注重课程实验教学
课程实验是计算机工程专业方向实践教学中的一个重要环节,其实施质量对专业教学质量具有举足轻重的影响[3]。实践性比较强的课程都设有试验内容,按照知识结构和学生需求分配合理的试验学时。课程的每个单元实验都是从讲授过该课程一段知识范围中选取的,其内容相对独立、自成体系。这些实验集中反映了各门技术课程的典型方法和基本技术,能够加深理解和掌握课堂学习主要内容。当前多数采用实验课程单列方式进行的,要求每个单元实验结束后,每一个学生应独立完成试验过程和结果的分析,撰写自己的实验报告,进一步训练学生的科技报告撰写能力。通过课程实验学生能够深入理解课堂中所学习的基本原理、基本方法和基本技术。在实验过程中掌握计算机专业学习所需要的实验技术和实验方法。
2.2教学方式改革
课堂教学仍然是主要的教学模式,以实践为核心的计算机工程专业方向的教学更应该注重教学互动,以灵活掌握技术为中心。课堂教学中增加讨论课、习题课、观摩课、演示课等方式,补充以大量相关技术讲座,自学辅导课相应增多,提高学生的自主性。以实践为目标的课程教学以大班讲课程内容,采用多媒体和网络,以丰富多样知识形式展示给学生,更加自然的方式掌握理论知识;同时采用小班辅导方式,进行个性化教学。小班辅导为学校划分的自然班级,或者自由组合而成的临时班,但每个班学生人数不超过30人,以便每个学生能够直接面对教师来解惑,消化并真正掌握课程内容。按照计算机工程专业方向的课程教学大纲知识点选择合适的教材和教学参考书,以国家优秀教材和各种专业学科规划教材为主要参考,也可以选择国外著名大学教材。但是一定要以课程体系完整性为核心,不能选择过多以计算机理论和抽象内容等先进性为主的教材,要选择适合专业和学校学生实际需要的教材。注重教材与教材之间的相互衔接,符合计算机工程的课程设置。计算机工程专业方向的理论核心和课程多数起源于美英等国家。为了提高计算机专业的大学生素质和学科的发展,双语教学教育[2]已经成为必然趋势,它能使学生直接和国际接轨,满足IT市场对学生素质的需求。普通高等院校的学生的英语水平参差不齐,为此要采用多种形式进行双语教学。对于学生基础素质好的学校和学校,外语教学课程达到所开课程的5%-10%。素质比较差的可以实现部分课程选用外语教材,采用中文授课,逐步到位。
2.3考试方式改革
减少闭卷考试,增加开卷考试,也可以采用项目系统开发、课程报告等考核方式。当前以多种方式的综合为主,总评成绩由考试成绩、平时成绩和试验成绩组成,其比例为30%、40%、30%。学生平时成绩为学生在课堂上的回答问题和讨论课的发言,以及作业和专题报告、期中测试等,以此来激励学生与教师的互动,提高学习积极性,也能提高他们的语言表达能力和思维能力。课程试验内容减少验证型和演示性,以设计性、综合性和研究性实验为主,采用实验过程和结果的考核,提高学生的实践和创新能力。该考核方式能及时了解学生学习状况,更好指导教学方向。
2.4教学资源库的建立
教学资源包括以学校数字图书馆为核心的公共数字信息资源和专业教学资源。公共信息资源建设以学校定位和办学特色为基准,购买其他高校优秀信息资源和社会商业信息资源为主,本校自己创建信息资源库补充。公共信息资源库以服务公共教学和学生自主学习为主。计算机工程专业教学资源建设关系到专业方向的发展和底气,以自己建设为主,突出精品课程,按照各个课程的自己特点建设比较全面的数字资源。
2.5开源应用到教学各个环节
开放源码程序就是公开源代码存取访问、软件自由再分发,任何人可以阅读、再发布、修改软件的源程序,通过让更多人参与来提高软件的质量、可靠性、安全性、开发速度等。把开源软件应用到计算机课程教学中可以提高学生真正地参与比较大且比较实用项目的实践机会,让学生培养融入IT市场,提高学生的实践能力;同时学生也能够学习到更多的核心技术和系统开发技术,开拓知识面,积累实际的开发经验把握住计算机新技术和掌握计算机发展方向。学生通过感兴趣的项目,能够在相互沟通中使计算机素质得到大大提升,也可以协同开发和学习中相互碰撞中产生新的思想,拥有新的技术,同时也必定激发出学生的创造性。
3结语
随着信息社会的发展,计算机更加深入地渗透到各个行业,计算机工程成为当前重要的行业。按照计算机教育培养的原理和当前信息社会地需要调整计算机工程专业方向地课程体系已经成为必然。计算机工程要求必须以实践为中心来培养学生,以培养学生技能和实践能力为核心,为此各个高校要更新教育观念,加大教学改革,把新的教学方式和教学内容贯彻到整个教学过程中,培养出具有工程素质的学生,培养出具有创造力极强的新世纪人才。
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