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为保证校园网信息网络系统的物理安全,除在网络规划和场地、环境等要求之外,还要防止系统信息在空间的扩散。
今天读文网小编要与大家分享的是:校园网基本网络搭建及网络安全设计分析相关论文。具体内容如下,欢迎参考:
摘要:伴随着Internet的日益普及,网络应用的蓬勃发展,网络信息资源的安全备受关注。校园网网络中的主机可能会受到非法入侵者的攻击,网络中的敏感数据有可能泄露或被修改,保证网络系统的保密性、完整性、可用性、可控性、可审查性方面具有其重要意义。通过网络拓扑结构和网组技术对校园网网络进行搭建,通过物理、数据等方面的设计对网络安全进行完善是解决上述问题的有效措施。
关键词:校园网;网络搭建;网络安全;设计。
以Internet为代表的信息化浪潮席卷全球,信息网络技术的应用日益普及和深入,伴随着网络技术的高速发展,各种各样的安全问题也相继出现,校园网被“黑”或被病毒破坏的事件屡有发生,造成了极坏的社会影响和巨大的经济损失。维护校园网网络安全需要从网络的搭建及网络安全设计方面着手。
由于校园网网络特性(数据流量大,稳定性强,经济性和扩充性)和各个部门的要求(制作部门和办公部门间的访问控制),我们采用下列方案:
1. 网络拓扑结构选择:网络采用星型拓扑结构(如图1)。它是目前使用最多,最为普遍的局域网拓扑结构。节点具有高度的独立性,并且适合在中央位置放置网络诊断设备。
2.组网技术选择:目前,常用的主干网的组网技术有快速以太网(100Mbps)、FDDI、千兆以太网(1000Mbps)和ATM(155Mbps/622Mbps)。快速以太网是一种非常成熟的组网技术,它的造价很低,性能价格比很高;FDDI也是一种成熟的组网技术,但技术复杂、造价高,难以升级;ATM技术成熟,是多媒体应用系统的理想网络平台,但它的网络带宽的实际利用率很低;目前千兆以太网已成为一种成熟的组网技术,造价低于ATM网,它的有效带宽比622Mbps的ATM还高。因此,个人推荐采用千兆以太网为骨干,快速以太网交换到桌面组建计算机播控网络。
为保证校园网信息网络系统的物理安全,除在网络规划和场地、环境等要求之外,还要防止系统信息在空间的扩散。计算机系统通过电磁辐射使信息被截获而失密的案例已经很多,在理论和技术支持下的验证工作也证实这种截取距离在几百甚至可达千米的复原显示技术给计算机系统信息的__带来了极大的危害。为了防止系统中的信息在空间上的扩散,通常是在物理上采取一定的防护措施,来减少或干扰扩散出去的空间信号。
正常的防范措施主要在三个方面:对主机房及重要信息存储、收发部门进行屏蔽处理,即建设一个具有高效屏蔽效能的屏蔽室,用它来安装运行主要设备,以防止磁鼓、磁带与高辐射设备等的信号外泄。为提高屏蔽室的效能,在屏蔽室与外界的各项联系、连接中均要采取相应的隔离措施和设计,如信号线、电话线、空调、消防控制线,以及通风、波导,门的关起等。对本地网 、局域网传输线路传导辐射的抑制,由于电缆传输辐射信息的不可避免性,现均采用光缆传输的方式,大多数均在Modem出来的设备用光电转换接口,用光缆接出屏蔽室外进行传输。
针对这个问题,我们决定使用VLAN技术和计算机网络物理隔离来实现。VLAN(Virtual LocalArea Network)即虚拟局域网,是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。
IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的广播域(或称虚拟LAN,即VLAN),每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站,与物理上形成的LAN有着相同的属性。
但由于它是逻辑地而不是物理地划分,所以同一个VLAN内的各个工作站无须放置在同一个物理空间里,即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其它VLAN中,即使是两台计算机有着同样的网段,但是它们却没有相同的VLAN号,它们各自的广播流也不会相互转发,从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。
VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的,它在以太网帧的基础上增加了VLAN头,用VLANID把用户划分为更小的工作组,限制不同工作组间的用户二层互访,每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围,并能够形成虚拟工作组,动态管理网络。从目前来看,根据端口来划分VLAN的方式是最常用的一种方式。许多VLAN厂商都利用交换机的端口来划分VLAN成员,被设定的端口都在同一个广播域中。例如,一个交换机的1,2,3,4,5端口被定义为虚拟网AAA,同一交换机的6,7,8端口组成虚拟网BBB。这样做允许各端口之间的通讯,并允许共享型网络的升级。
但是,这种划分模式将虚拟网络限制在了一台交换机上。第二代端口VLAN技术允许跨越多个交换机的多个不同端口划分VLAN,不同交换机上的若干个端口可以组成同一个虚拟网。以交换机端口来划分网络成员,其配置过程简单明了。
3.计算机病毒
黑客以及电子邮件应用风险防控设计 我们采用防病毒技术,防火墙技术和入侵检测技术来解决相关的问题。防火墙和入侵检测还对信息的安全性、访问控制方面起到很大的作用。
第一,防病毒技术。
病毒伴随着计算机系统一起发展了十几年,目前其形态和入侵途径已经发生了巨大的变化,几乎每天都有新的病毒出现在INTERNET上,并且借助INTERNET上的信息往来,尤其是EMAIL进行传播,传播速度极其快。计算机黑客常用病毒夹带恶意的程序进行攻击。
为保护服务器和网络中的工作站免受到计算机病毒的侵害,同时为了建立一个集中有效地病毒控制机制,天下论文网需要应用基于网络的防病毒技术。这些技术包括:基于网关的防病毒系统、基于服务器的防病毒系统和基于桌面的防病毒系统。例如,我们准备在主机上统一安装网络防病毒产品套间,并在计算机信息网络中设置防病毒中央控制台,从控制台给所有的网络用户进行防病毒软件的分发,从而达到统一升级和统一管理的目的。安装了基于网络的防病毒软件后,不但可以做到主机防范病毒,同时通过主机传递的文件也可以避免被病毒侵害,这样就可以建立集中有效地防病毒控制系统,从而保证计算机网络信息安全。形成的整体拓扑图。
第二,防火墙技术
企业防火墙一般是软硬件一体的网络安全专用设备,专门用于TCP/IP体系的网络层提供鉴别,访问控制,安全审计,网络地址转换(NAT),IDS,,应用代理等功能,保护内部局域网安全接入INTERNET或者公共网络,解决内部计算机信息网络出入口的安全问题。
校园网的一些信息不能公布于众,因此必须对这些信息进行严格的保护和保密,所以要加强外部人员对校园网网络的访问管理,杜绝敏感信息的泄漏。通过防火墙,严格控制外来用户对校园网网络的访问,对非法访问进行严格拒绝。防火墙可以对校园网信息网络提供各种保护,包括:过滤掉不安全的服务和非法访问,控制对特殊站点的访问,提供监视INTERNET安全和预警,系统认证,利用日志功能进行访问情况分析等。
通过防火墙,基本可以保证到达内部的访问都是安全的可以有效防止非法访问,保护重要主机上的数据,提高网络完全性。校园网网络结构分为各部门局域网(内部安全子网)和同时连接内部网络并向外提供各种网络服务的安全子网。防火墙的拓扑结构图。
内部安全子网连接整个内部使用的计算机,包括各个VLAN及内部服务器,该网段对外部分开,禁止外部非法入侵和攻击,并控制合法的对外访问,实现内部子网的安全。共享安全子网连接对外提供的WEB,EMAIL,FTP等服务的计算机和服务器,通过映射达到端口级安全。外部用户只能访问安全规则允许的对外开放的服务器,隐藏服务器的其它服务,减少系统漏洞。
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摘要:伴随着Internet的日益普及,网络应用的蓬勃发展,网络信息资源的安全备受关注。校园网网络中的主机可能会受到非法入侵者的攻击,网络中的敏感数据有可能泄露或被修改,保证网络系统的保密性、完整性、可用性、可控性、可审查性方面具有其重要意义。通过网络拓扑结构和网组技术对校园网网络进行搭建,通过物理、数据等方面的设计对网络安全进行完善是解决上述问题的有效措施。
关键词:校园网;网络搭建;网络安全;设计。
以Internet为代表的信息化浪潮席卷全球,信息网络技术的应用日益普及和深入,伴随着网络技术的高速发展,各种各样的安全问题也相继出现,校园网被“黑”或被病毒破坏的事件屡有发生,造成了极坏的社会影响和巨大的经济损失。维护校园网网络安全需要从网络的搭建及网络安全设计方面着手。
一、 基本网络的搭建。
由于校园网网络特性(数据流量大,稳定性强,经济性和扩充性)和各个部门的要求(制作部门和办公部门间的访问控制),我们采用下列方案:
1. 网络拓扑结构选择:网络采用星型拓扑结构(如图1)。它是目前使用最多,最为普遍的局域网拓扑结构。节点具有高度的独立性,并且适合在中央位置放置网络诊断设备。
2.组网技术选择:目前,常用的主干网的组网技术有快速以太网(100Mbps)、FDDI、千兆以太网(1000Mbps)和ATM(155Mbps/622Mbps)。快速以太网是一种非常成熟的组网技术,它的造价很低,性能价格比很高;FDDI也是一种成熟的组网技术,但技术复杂、造价高,难以升级;ATM技术成熟,是多媒体应用系统的理想网络平台,但它的网络带宽的实际利用率很低;目前千兆以太网已成为一种成熟的组网技术,造价低于ATM网,它的有效带宽比622Mbps的ATM还高。因此,个人推荐采用千兆以太网为骨干,快速以太网交换到桌面组建计算机播控网络。
二、网络安全设计。
1.物理安全设计 为保证校园网信息网络系统的物理安全,除在网络规划和场地、环境等要求之外,还要防止系统信息在空间的扩散。计算机系统通过电磁辐射使信息被截获而失密的案例已经很多,在理论和技术支持下的验证工作也证实这种截取距离在几百甚至可达千米的复原显示技术给计算机系统信息的__带来了极大的危害。为了防止系统中的信息在空间上的扩散,通常是在物理上采取一定的防护措施,来减少或干扰扩散出去的空间信号。正常的防范措施主要在三个方面:对主机房及重要信息存储、收发部门进行屏蔽处理,即建设一个具有高效屏蔽效能的屏蔽室,用它来安装运行主要设备,以防止磁鼓、磁带与高辐射设备等的信号外泄。为提高屏蔽室的效能,在屏蔽室与外界的各项联系、连接中均要采取相应的隔离措施和设计,如信号线、电话线、空调、消防控制线,以及通风、波导,门的关起等。对本地网 、局域网传输线路传导辐射的抑制,由于电缆传输辐射信息的不可避免性,现均采用光缆传输的方式,大多数均在Modem出来的设备用光电转换接口,用光缆接出屏蔽室外进行传输。
2.网络共享资源和数据信息安全设计 针对这个问题,我们决定使用VLAN技术和计算机网络物理隔离来实现。VLAN(Virtual LocalArea Network)即虚拟局域网,是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。
IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的广播域(或称虚拟LAN,即VLAN),每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站,与物理上形成的LAN有着相同的属性。
但由于它是逻辑地而不是物理地划分,所以同一个VLAN内的各个工作站无须放置在同一个物理空间里,即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其它VLAN中,即使是两台计算机有着同样的网段,但是它们却没有相同的VLAN号,它们各自的广播流也不会相互转发,从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的,它在以太网帧的基础上增加了VLAN头,用VLANID把用户划分为更小的工作组,限制不同工作组间的用户二层互访,每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围,并能够形成虚拟工作组,动态管理网络。从目前来看,根据端口来划分VLAN的方式是最常用的一种方式。许多VLAN厂商都利用交换机的端口来划分VLAN成员,被设定的端口都在同一个广播域中。例如,一个交换机的1,2,3,4,5端口被定义为虚拟网AAA,同一交换机的6,7,8端口组成虚拟网BBB。这样做允许各端口之间的通讯,并允许共享型网络的升级。
但是,这种划分模式将虚拟网络限制在了一台交换机上。第二代端口VLAN技术允许跨越多个交换机的多个不同端口划分VLAN,不同交换机上的若干个端口可以组成同一个虚拟网。以交换机端口来划分网络成员,其配置过程简单明了。
3.计算机病毒、黑客以及电子邮件应用风险防控设计 我们采用防病毒技术,防火墙技术和入侵检测技术来解决相关的问题。防火墙和入侵检测还对信息的安全性、访问控制方面起到很大的作用。
第一,防病毒技术。病毒伴随着计算机系统一起发展了十几年,目前其形态和入侵途径已经发生了巨大的变化,几乎每天都有新的病毒出现在INTERNET上,并且借助INTERNET上的信息往来,尤其是EMAIL进行传播,传播速度极其快。计算机黑客常用病毒夹带恶意的程序进行攻击。
为保护服务器和网络中的工作站免受到计算机病毒的侵害,同时为了建立一个集中有效地病毒控制机制,天下论文网需要应用基于网络的防病毒技术。这些技术包括:基于网关的防病毒系统、基于服务器的防病毒系统和基于桌面的防病毒系统。例如,我们准备在主机上统一安装网络防病毒产品套间,并在计算机信息网络中设置防病毒中央控制台,从控制台给所有的网络用户进行防病毒软件的分发,从而达到统一升级和统一管理的目的。安装了基于网络的防病毒软件后,不但可以做到主机防范病毒,同时通过主机传递的文件也可以避免被病毒侵害,这样就可以建立集中有效地防病毒控制系统,从而保证计算机网络信息安全。形成的整体拓扑图。
第二,防火墙技术。企业防火墙一般是软硬件一体的网络安全专用设备,专门用于TCP/IP体系的网络层提供鉴别,访问控制,安全审计,网络地址转换(NAT),IDS,,应用代理等功能,保护内部局域网安全接入INTERNET或者公共网络,解决内部计算机信息网络出入口的安全问题。
校园网的一些信息不能公布于众,因此必须对这些信息进行严格的保护和保密,所以要加强外部人员对校园网网络的访问管理,杜绝敏感信息的泄漏。通过防火墙,严格控制外来用户对校园网网络的访问,对非法访问进行严格拒绝。防火墙可以对校园网信息网络提供各种保护,包括:过滤掉不安全的服务和非法访问,控制对特殊站点的访问,提供监视INTERNET安全和预警,系统认证,利用日志功能进行访问情况分析等。通过防火墙,基本可以保证到达内部的访问都是安全的可以有效防止非法访问,保护重要主机上的数据,提高网络完全性。校园网网络结构分为各部门局域网(内部安全子网)和同时连接内部网络并向外提供各种网络服务的安全子网。防火墙的拓扑结构图。
内部安全子网连接整个内部使用的计算机,包括各个VLAN及内部服务器,该网段对外部分开,禁止外部非法入侵和攻击,并控制合法的对外访问,实现内部子网的安全。共享安全子网连接对外提供的WEB,EMAIL,FTP等服务的计算机和服务器,通过映射达到端口级安全。外部用户只能访问安全规则允许的对外开放的服务器,隐藏服务器的其它服务,减少系统漏洞。
参考文献:
[1]Andrew S. Tanenbaum. 计算机网络(第4版)[M].北京:清华大学出版社,2008.8.
[2]袁津生,吴砚农。 计算机网络安全基础[M]. 北京:人民邮电出版社,2006.7.
[3]中国IT实验室。 VLAN及技术[J/OL], 2009.
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高校图书馆中,电子阅览室是重要的组成部分,为师生提供丰富的电子资源,同时,在电子阅览室的推动之下,高校的图书馆发展更加完善。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅谈高校图书馆电子阅览室规划设计相关论文,内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:电子阅览室是读者在图书馆获取电子资源的服务平台,完善高校图书馆电子阅览室的服务工作有利于促进高校数字图书馆的发展。本文分析了高校图书馆电子阅览室的现状与存在的问题,提出解决问题的方法,并对高校图书馆电子阅览室服务工作的目标进行了探索。
【关键词】: 读者服务 高校图书馆 电子阅览室
高校图书馆电子阅览室是以方便用户上机处理各种文档、检索和浏览各种电子资源为初衷而开辟的专门区域。配备上网网线和电源,为读者提供自助上网服务;为读者提供光盘室内上机服务;宣传并辅导读者利用网络文献信息及各类数据库。这里对四川警察学院图书馆电子阅览室的使用现状进行调研,分析高校图书馆电子阅览室规划设计中存在的一些问题,并提出相应的改进措施以实现信息自动化服务。
不同的高校图书馆电子阅览室的定位不同,以四川警察学院图书馆电子阅览室为列进行调研分析可知,电子阅览室在高校图书馆具有教育和辅助科研教学的使命,因此各软硬件措施应配备齐全。四川警察学院图书馆电子阅览室1位于图书馆一楼大厅右侧,内设30座位;电子阅览室2位于图书馆七楼,内设124座位。分别配有先进的DVD视听设备,利用馆藏原版光盘和磁带等各类视听资料为读者提供视听服务。
通过IP 控制,在电子阅览室内的用户只能访问校内电子资源数据库不能登陆外网,并没有充分发挥电子阅览室的功效。用户普遍反映限制-不利于资料的检索,信息的查询。每台机器上所安装的软件只是常用的基本软件,不能满足用户的个性化需求。还反映电子阅览室的内网运行速度慢存在噪音等问题。以上问题均是高校图书馆电子阅览室现状中普遍存在的问题。
不同图书馆要根据自身需求对电子阅览室进行规划设计。一般可分为以下几个模块:
1.电子阅览室的布局设计及功能区划分
电子阅览室的布局应简洁明快, 在整体上应采用开放式设计, 便于管理人员的管理,布局设计合理可以提高读者工作效率和设备利用率。
结合目前的网络环境, 建议电子阅览室的规模一般以30左右为宜。机器数量太多在某种程度上会造成对公网访问的拥塞, 解决这一矛盾的一种简单有效的方法就是划分功能区。根据不同的用途可划分为四个区:工作区、培训区、阅览区以及上网区。工作区是管理人员解答读者问题、指导读者就坐、帮助读者取还光盘的地方;培训区是对读者和本馆管理人员进行培训的地方;阅览区是读者上机操作和浏览多媒体光盘的地方;上网区是读者检索馆藏光盘、数据库和internet网上信息的地方;保证上网速度的同时,又充分利用了资源。
2.远程Internet数据库查询服务与网络通信
(1)建立internet数据库查询服务的重要性
Internet网上提供的丰富的信息资源和及时方便的信息传递手段已逐渐为用户所关注。高校图书馆本着方便用户信息服务则把开展Internet信息服务作为提高信息服务的一个有力手段。搜索、浏览校内外网上信息,发送电子邮件,查询专业数据库,Internet网络阅读已经成为在校大学生学习和生活中的重要组成部分。在阅读需求的驱动下能利用网络去检索、获取各类信息资源,电子阅览室应提供平台以支持网络阅读。
(2)网络通信网络结构的选择建立
电子阅览室网络是常见的小型局域网。按照网络的拓扑结构来划分,可以分为总线型结构、星型结构、环型结构、树型结构和网状结构, 其后两种主要采用光纤连接, 成本相对较高, 主要用于一些可靠性要求高、环境干扰大的地方连网,而总线结构和星型结构是目前较普遍的网络结构, 特别是星型结构因其传输介质双纹线的价格十分便宜, 结构简单, 建网容易, 传输误差低, 便于管理,为各高校电子阅览室普遍采用。电子阅览室应结合自身现状建立星型结构网。
3.电子阅览室配套设施方面
高校图书馆电子阅览室的规划设计应顺应时代的发展,在现代信息社会日益更新的情况下,要及时对电子阅览室的软硬件设施进行升级维护。在硬件方面应尽量配置计算机、Internet服务器、交换机、扫描仪、数字相机、光盘刻录机、投影机等设备。软件方面一是要完善数据库:包括网上运行的数据库、多媒体光盘数据库、镜像全文数据库等类型。如中文科技期刊全文数据库、中国学术会议论文数据库、中国学位论文数据库等。二是要配置一些学生较喜欢的软件或程序:office.wps.photoshop等。还可以配置一些多媒体教学软件, 如计算机等级考试模拟试题、多媒体CAJ教学课件、各种电子出版物和vcd光盘等。
4. 开展网络信息资源监管工作
开展网络信息资源监督工作,单纯的限制IP-是不科学的。电子阅览室应当与有关部门联手对校园网络资源进行监管, 利用防火墙、网络杀毒软件等网络技术, 通过网络监控、过滤、屏蔽等措施对网上色情、暴力等不良信息进行控制, 净化网络阅读空间, 为大学生营造良好校园网络环境。
电子阅览室专门配备管理员,积极主动地控制大学生的网上的不规范操作, 及时发现, 及时制止。只有在良好的网络阅读环境中, 大学生才能提高网络阅读效率, 网络阅读才能更好地发挥其自身优势。电子阅览室才能发挥其功效。可在校园图书馆主页推荐给大学生一些免费的网络数字资源、论文下载资源等等。通过馆藏数字资源、网上图书馆建设等为大学生提供较为完善的、健康有益的阅读。
高校电子阅览室要根据实际需求进行合理的规划设计,电子阅览室是无纸化的情报信息部门,要以方便快捷服务读者为原则进行科学化布局设计,积极发挥电子阅览室的作用,充分保证科研教学的正常进行,才能真正实现电子阅览室的信息自动化服务。
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设计者做城市公园规划设计时往往只是考虑使用者的需求而并没有让使用者参与到设计中来,这两者是不可真正替换的。 但是,使用者往往不够了解或根本不理解设计师对外部环境如景点、小品等建筑的设计意图,难免产生与设计意图相悖的使用行为,即误用环境。今天读文网小编要与大家分享:城市公园规划设计与公众参与相关论文。具体内容如下,欢迎参考阅读!
摘要:我国城市公园规划设计中存在的主要问题是缺少公众参与。提出设计应由领导者、设计者、公众共同来完成,从而使设计更加完美。根据我国国情,公众参与城市公园规划设计应采取大众传媒发布信息,召开公众座谈会、专家咨询和审查会,邀请公众代表参与规划设计,公示设计图纸和模型等方法。
关键字:城市公园;公众参与;规划设计
论文正文:
城市公园规划设计与公众参与
随着人们对自己周围环境要求的不断提高, 城市公园规划设计的趋势和方向不断发展变化, 以设计师和领导的决策为主导的设计过程已经在削弱,趋向于注重使用者的需求,因为场所或景观不仅是让人参观的,而是供人使用、让人成为其中的一部分。所以,设计者就应围绕这个主题进行设计,这样设计出来的作品才会迎合公众的需求。 而我国作为人口大国,推行“公众参与”性设计就显得更为重要,也具有绝对广泛的应用前景。
目前的城市公园规划设计,充斥着简单化的功能空间,一些虽经刻意处理,但不免陷入图案式的平面安排与雕塑式的体量表现中,新的外貌掩盖了地方风格,过于追求建筑形式的“美”,而忘却了使用者的实际需要,较少有使用者的行为和生活介入,因此得不到使用者的认同,当然也就达不到设计的最终目标。主要表现在以下方面:
1.1 意图不被公众理解
设计者做城市公园规划设计时往往只是考虑使用者的需求而并没有让使用者参与到设计中来,这两者是不可真正替换的。 但是,使用者往往不够了解或根本不理解设计师对外部环境如景点、小品等建筑的设计意图,难免产生与设计意图相悖的使用行为,即误用环境。 最典型、也最为大家所熟悉的例子是美国学者阿尔伯特.J.拉特利奇在《大众行为与公园设计》一书中所举的例子'在某公园的入口处,设计者设计了一组照明灯具。其外型与垃圾箱相似,而导致大多数使用者仅凭第一印象。 就将废弃物往其半圆形开口里扔。 这是设计师有意给使用者一个错误的功能印象所产生的结果。
上例是有意设计的,但现实的生活中不少设计是无意识的,却带来了与设计相悖的效应。 如不少的城市住区外部环境设计中没有充分考虑人们休息、休闲、对话的空间设置或合理的位置,而使得人们不得不在外部环境中的小品、景点或踏步上坐下休息或对话。
1.2 城市公园规划设计过程中没有公众的身影
大多数设计者即使在设计时注重了公众的参与,但也仅是采用问卷的形式,并没有真正意义的公众参与。 如深圳市中心公园设计,在调查公园的使用情况时发现,在设计过程中没有公众的参与,公众使用起来就会出现一些问题,如座凳的材质、朝向等小问题,以及功能分区划分不准等大问题- ,这些问题如果在设计中有公众的参与,就可以避免了。设计师在做设计时想当然地认为使用者喜欢什么,而不是亲自询问他们。 因为缺少了公众参与的环节,既使考虑到了人们的一些需求,但有时还会脱节,对应不上,因为使用者和设计者之间不存在可替换的真实体验。 这时就需要征求公众的意见,即公众参与到设计中,以避免使用时出现问题,也使设计更加合理、完善。
我国城市公园规划设计过程基本上是封闭的,不对外的,这种运作模式已经越来越不适应市场经济的发展,必须建立一种开放、透明度高的模式来取代它,使城市公园规划设计工作从封闭走向开放,使其更加成熟。
从某种意义上讲,设计过程是一个教育过程,使用者和设计者之间不存在可替换的真实体验。 正如佛里德曼所说,“设计过程有一部分是教育过程,设计者(规划者)从群众学习社会的文脉和价值观,而群众则从设计者身上学习技术和管理,双方的交往让两类知识融合,共同发展。 &所以,公众能有效地对设计师和领导者两个主体进行制约,形成合理的公众参与城市公园规划设计决策模式。 政府、设计者、公众在城市公园规划设计中的不同角色定位,三者优势互补,从而建立起了和谐有机的城市公园规划设计系统。
3、公众参与城市公园规划设计的几种常用方法
3.1 大众传媒发布信息
由项目实施单位通过广播、电视、报纸等传播媒介发布信息,向有关政府机构、非政府组织、社会团体、各界知名人士、专家技术人员及广大群众介绍项目背景资料,让他们发表看法和质疑,清楚项目建设的目的和目标要求,以便得到公众的理解与支持,同时能及时根据公众的意见调整方案,以减少不必要的损失。
3.2 公众座谈会
由政府规划部门和项目实施单位召开公众座谈会。 参加人员有项目所在地区的社会团体、人大代表、政协委员、民主党派人士、公众代表等。请与会代表对项目的规划设计方案提出自己的观点及建议等,建设单位认真听取这些意见,并在方案中做出合理的调整。
3.3 专家咨询和审查会
对项目的方案进行咨询和审查。 几乎每一设计项目必须经过专家的讨论看方案是否可行,才会进行下一步的实施。 这一过程公众可参与进来,畅谈他们所憧憬的风景,并提出合理化建议,这对方案的改进大有裨益。
3.4 公众代表参与到规划设计中
在城市公园规划设计过程中,可以让公众选出来的代表直接参与到设计中来, 公众可以把自己喜爱的且具有创意的作品提供给设计者,特别是具体的设施,如什么风格的景观建筑、什么形式的座椅、健身器材等的设计,相互交流,使设计者真正了解公众所需,及时调整方案,加快设计进度,减少不必要的时间浪费。设计的最终目的是服务于老百姓,也就必须有公众参加。
3.5 公示设计图纸和模型
这种方法是较为简便,也最容易进行,所以在我国应用较为普遍。 如在2008年绿色奥运规划、奥林匹克公园规划及比赛场馆设计过程中,多次举行展览、听取公众对方案的意见,收到很好的效果。 但有一些公示是在走形式,所以对于这个方法,有关单位在组织展示时一定要讲究方法,不能走过场,要受到应有的效果。
3.6 其他方法
接受公众来访,来电,来信,诉讼等、设立专人专线接待群众、群众可通过这些形式发表自己的意见、项目实施单位再予以协调解决。对这些问题应加以重视、以作为设计参考。随着信息产业的发展、公众参与的形式更加广泛。 如通过计算机网络、在网上进行民意调查等方式征求公众对项目的看法和建议。 这种方法见效快、在一些地区应用较为普遍。
公众参与设计提供了一种在尊重与平等中进行交流的机会。 城市公园这种为大多数市民使用的开放性的交流空间的设计、适合这种方式。 设计师只有在全面地理解自己的角色定位后、才能更好的促进项目向成功的方向迈进。 城市公园的建设是为广大人民服务的、所以在进行设计时就必须与公众(尤其是居住在该城市的居民)取得一致。这就要求在城市公园的设计过程中有公众的参与、要调查他们的意愿、切不可主观臆断。
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随着Web2.0时代的发展,许多政府、学校和企业的关键业务活动越来越多地依赖于Web应用,然而,在向客户提供简便服务的同时,Web应用所面临的安全风险也越来越大。以下是读文网小编为大家精心准备的浅谈基于WEB防火墙的校园网络安全解决策略相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
互联网的飞速发展,基于网络信息系统给学院网络办公与学习带来了更大的便利和学习效率,但随之而来的安全管控与应用访问日志记录的问题也在困扰着学院,随之而来的安全问题也在困扰着用户,如:网络入侵、蠕虫病毒、XSS 跨站攻击、SQL 注入、数据库拖库、DOS 攻击、网页篡改等,这些不安全因素,威胁到网络应用的安全。
随着学校规模不断扩大,上网人数也迅速增加,带宽的增加,原有的信息化设备大部分比较陈旧,采购时间长,硬件性能满足不到信息增长的需要,且现有的网络没有现代化的安全防护设备,学校内网频繁遭遇攻击,WEB 服务器也经常被黑客入侵,全校师生的上网日志没有专用的设备保存记录,论坛发帖没有专业的监管设备,学校为满足日益增加的学生数量,改善教育教学环境,净化校园网,在学校中心机房增加专业的网络安全设备,来解决上述问题。
针对学校对网络完全防护的具体需求,采用下一代防火墙、WEB 应用防火墙、上网行为管理、智能流量管理整合一套完整的解决方案、提供更加系统化的网络安全管控与网络优化方式。
设备方案拓扑描述如下:
(1)将下一代防火墙部署在出口路由器与核心交换机之间,以达到防护内网的目的;
(2)将WEB 应用防火墙(WAF)部署在业务系统汇聚交换机与核心交换机之间,保障应用服务器的安全,同时在服务器上安装专业的防篡改客户软件,与WEB 应用防火墙联动,防护WEB 应用服务器,同时防护来自外访问内部服务安全,也可防护从内部网络访问服务器的安全;
(3)上网行管理设备(ICG)镜像模式部署,通过核心交换机的镜像过来的数据,将流量传送至上网行为管理设备上,上网行为针对这部分流量进行审计与记录,生成日志,方便事后朔源。
(4)整个网络结构中,采用新建与列旧相结合的方式,可将原有的网络设备列旧,以节约成本,可将原有的上网行为管理设备(旧),部署在实训楼,对实训楼上网的用户进行上网行为的审计与无关高风险应用的控制。
3.1 下一代防火墙
下一代防火墙(NGFW)是可以全面应对应用层威胁的高性能防火墙。通过深入洞察网络流量中的用户、应用和内容,并借助全新的高性能单路径异构并行处理引擎,NGFW 能够为用户提供有效的应用层一体化安全防护,帮助用户安全地开展业务并简化用户的网络安全架构。网康下一代防火墙自带IPS入侵防御的功能,入侵防御基于多核Plus G2 架构、全并行的流检测引擎和基于攻击原理的入侵防御检测引擎。基于多核PlusG2 的安全架提供了高性能的入侵防御解决方案,并为入侵防御需要的深度应用分析和攻击原理分析提供了强劲的处理能力。全并行流检测引擎则使用较少的系统资源,并且在并行扫描会话和开启其他多项应用处理功能提供了高可用性。基于攻击原理的入侵防御有助于提高攻击检测率和降低攻击误判率。
3.2 WEB 应用防火墙
WEB 应用防火墙能提前发现预警、实时防护及事后追溯分析,完成了从事前WEB 扫描、事中WEB 防护、事后WEB 防篡改“三位一体”的防护体系。从网络层、应用层4 层Web 安全扫描与检查,网页防篡改、Web 安全扫描互动,网络层、应用层D.DoS,构建立体式防护网络。从而真正对web 防护提供一套全方面安全体系。网页防篡改软件,是安全在服务器上一套安全的防篡改插件。基于文件夹驱动级保护技术,事件触发机制,确保系统资源不被浪费。与WAF 联动:网页防篡改(端点技术)与WAF 联动,阻断Web 威胁。采用文件级驱动保护技术后,用户每次访问每个受保护网页时,Web 服务器在发送之前都进行完整性检查,保证网页的真实性,可以彻底杜绝篡改后的网页被访问的可能性。支持Windows 2000/xp/2003/2008(64位), Linux/BSD 系统的网页防篡改。
3.3 上网行为管理
上网行为管理能有效避免不良信息的扩散,提高员工的教育教学效率,保障网络资源合理使用,提高网络可管理性,便于网络管理与行政管理,最终实现安全、高效、健康的互联网环境,从而帮助用户管理、控制互联网的接入与使用,对网页访问过滤、网络应用控制、带宽流量管理、信息收发审计、用户行为分析。
通过层次化的管理, 管理员将学院不同区域的用户的不同应用分别限制在一定带宽之内,保证了不同用户、不同VLAN、不同应用在预先规定的通道内按照设定的速率、时间段各行其道。这样既可以保证每个应用的正常使用,又可以防止某些应用占用带宽过大而造成整个学院网络的拥塞。
以上,是针对下一代防火墙采取的校园网络安全解决方案,不足之处请各位同行专家批评指正。
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从专业发展上来看,景观规划设计包含的内容不仅仅是狭义理解的“建筑十书”中所包含的建筑、建筑环境等内容;我们现在理解的景观规划设计不仅包括传统的建筑技术和艺术,还包含传统的园林技术与艺术,包含了更多的综合性学科的技术与艺术。现代景观规划设计涵盖的内容更加广泛,尺度更大,知识面更广,涉及的因素更多,是面向大众群体的,强调精神文化的综合学科,要求的专业人员综合素质更高。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:景观规划设计审美思想的原则和发展趋势相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
景观规划设计审美思想的原则和发展趋势全文如下:
随着我国经济结构的快速改变,人们的空间审美观念悄然发生着巨大的变化,功能形式等经典空间美学原则受到空前的挑战,在我国特有的社会形态发展过程中,空间审美思想将呈现多元并存的现状,空间审美的思想观念、意识正在发生着历史上从未有过的改变,这种改变是由我国特有的发展中国家现状和经济全球化的趋势所决定的。旧有的景观空间的审美原则正在进行着历史性的融合与置换,这种融合、置换将在世界各个国家之间、城乡之间、不同人文或地理单元之间交叉出现,交叉融合,发展趋势趋于明显,即趋同于以自然生态景观审美为目标的“景观生态审美”模式。
接受西方纪元文化,我们进入纪元二十一世纪,各行各业以崭新的期待接受新世纪思想的沐浴、挑战。然而同时,生存与居住环境问题却日益凸现。生态环境与经济、社会发展综合问题也随之越来越突出,为适应这种急剧变化,作为社会经济发展的先行行业——规划设计,其思想应紧紧把握时代脉搏,为社会发展、变化做出合理预警和对策。规划设计的观念也应作出相应的改变,不仅仅应解决局部人群或地域的矛盾,也不能单独追求片面的空间功能需求,也远非“空间形式美学”一词所能简单概括,而应着眼于大地环境的综合改善。
如果说, 20 世纪初期在西方兴起的工业设计思想革命掀起了工业设计的狂潮,演绎了现代意义上的空间环境设计思想美学,近而推动了社会的发展,影响人类整整一个世纪,对人类在文化进化史上写下了岂今为止最为光辉的一页;那么在 21 世纪,当人类面对自身文化极度发展所带来的负面影响的诸多作用下,在社会、经济发展和生存环境恶化的巨大压力下,如何谱写新的历史篇章,人类在思想方法层面上如何提出新的革命性的“激活点”或者在设计规划上提出新的、能够在更大程度上协调诸多矛盾的规划观念,是我们应当高度重视的规划战略思想。新世纪规划设计的革新点在哪儿?发展趋势又是什么?这一系列的问题一直困惑着我们新一代规划设计师。
随着知识与信息时代的来临,交流已变得相对容易,社会发展速度节奏成倍增长,巨大的社会需求变革要求每一个个体与集体作出相应的变化,新的社会与经济、环境模式应该对应怎样的规划设计理念,是本文所关心的问题。笔者认为,与知识经济、信息时代、文化生态时代相适应的规划设计审美思想不再是贯穿二十世纪始终的功能与形式美学原则,长期以来被奉为空间审美金科玉律的功能、形式比例原则。这些原则在纷繁多变的众多思想杂流的冲击下,变得模糊、混沌而富有多义 ……
在面对千篇一律的城市风貌和建筑面孔,衣食不愁的人们终于发出了很多疑问。原始、自然、多义、丰富、混沌、模糊的原生态景观和非机器化的农业文明手工景观重新以巨大的自然野性姿态博得了众多的人们的怀念和欣赏,工业文明的机器与直线不再是主宰的审美选择。城市中心的巨大膨胀伴随着城郊土地的严重流失、以及农村的工业化进程等、带来了政治、经济、观念文化的相互渗透,同时使我国的空间审美意识在不同的城市、不同的经济和文化状态下形成了巨大的差异,这种差异或体现为一种相互融合、共存的奇异状态,或则变现为一种水火不相容的隔离状态,或体现为一种较为纯粹的工业文化表现或农业文化表现,或表现为非常流行、前卫的后工业、信息时代的纯粹状态,而有时则依然表现为传统的天人合一的自然原生态状态。
然而如此纷繁复杂的空间审美思想状态其走向基本有一个较为明确的趋同,即综合了各种文化与生态状态的理想的景观模式,我们简单称之为“理想景观生态美学”。理想景观生态美学是原生态景观美学与人类先进文化科技状态的提炼与抽象。是一种全新的多义的能够适应自然生态需求与高度科技文化需求的审美原则,它以原生态景观审美为基本出发点,以关注人类各个历史时期的生活民情、科技文化、历史记忆精华为焦点或内容,包含了工业时代的比例、尺度等空间形式原则,同时从宏观角度和个体层面则极力反对单一工业文化空间审美的一种审美观念。
这些相互矛盾,观念纷杂的思想现状非常具体而现实地存在于我国的各类思想观念层面中,我国进入 WTO 之后,经济全球化的态势在我国将近一步加强,外来思想的强力注入,使我国的思想观念不得不提前做出综合整合,即用具有自己民族与国情特点的文化观、思想观来面对来自世界各个文化层面的对比与冲击,只有具备自己民族的鲜明思想文化观念,才能面对来自世界的冲击,成为世界文化思想观念的一个重要成员。比如,我们不可能在一个经济全球化的时代,普遍使用美国或者英国、德国的文化去面对这些国家的文化竞争。因此在我国无论多么繁杂多变的思想观念将在一定的时间内达成相对的统一,这是我国对外文化发展的历史必然。
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摘要: 文中就信息网络安全内涵发生的根本变化,阐述我国发展民族信息安全体系的重要性及建立有中国特色的网络安全体系的必要性。文中论述了防火墙部署原则,并从防火墙部署的位置阐述了其的选择标准。
Abstract: The importance of China’s development of security system of national information as well as the necessity of establishing network security system with Chinese characteristic were expounded on the fundamental changes which the content of information network security occurs. The firewall deployment principle was discussed, and its selection criteria was also expounded from the position of firewall deployment in this article.
关键词: 网络安全;防火墙;办公自动化
Key words: network security; firewall; Office Automation
1 浅析网络安全技术
1.1 概述 21世纪全世界的计算机都将通过Internet 连到一起,信息安全的内涵也就发生了根本的变化。它不仅从一般性的防卫变成了一种非常普通的防范,而且还从一种专门的领域变成了无处不在。一个国家的信息安全体系实际上包括国家的法规和政策,以及技术与市场的发展平台。我国在构建信息防卫系统时,应着力发展自己独特的安全产品,我国要想真正解决网络安全问题,最终的办法就是通过发展民族的安全产业,带动我国网络安全技术的整体提高。网络安全产品有以下几大特点:第一,网路安全源于安全策略与技术的多样化,如果采用一种统一的技术和策略也就不安全了;第二,网络的安全机制与技术不断地变化;第三,随着网络在社会各个方面的延伸,安全进入网络的手段也越来越多,因此,网络安全技术是一个十分复杂的系统工程。为此建立有中国特色的网络安全体系,需要国家政策和法规的支持及集团联合研究开发。安全与反安全就像矛盾的两个方面,总是不断地向上攀升,所以安全产业将来也是一个随着新技术发展而不断发展的产业。
1.2 防火墙 网络防火墙技术是一种用来加强网络之间访问控制,防止外部网络用户以非法手段通过外部网络进入内部网络,访问内部网络资源,保护内部网络操作环境的特殊网络互联设备。它对两个或多个网络之间传输的数据包如链接方式按照一定的安全策略来实施检查,以决定网络之间的通信是否被允许,并监视网络运行状态。虽然防火墙是目前保护网络免遭黑客袭击的有效手段,但也有明显不足:无法防范通过防火墙以外的其他途径的攻击,不能防止来自内部节变者和不经心的用户们带来的威胁,也不能完全防止传送已感染病毒的软件或文件,以及无法防范数据驱动型的攻击。
1.3 防火墙的选择 选择防火墙的标准有很多,但最重要的是以下几条:
1.3.1 总拥有成本 防火墙产品作为网络系统的安全屏障,其总拥有成本(TCO)不应该超过受保护网络系统可能遭受最大损失的成本。当然,对于关键部门来说,其所造成的负面影响和连带损失也应考虑在内。如仅作粗略估算,非关键部门的防火墙购置成本不应超过网络系统的建设总成本,关键部门则应另当别论。
1.3.2 防火墙本身是安全的 作为信息系统安全产品,防火墙本身也应该保证安全,不给外部入侵者以可乘之机。通常,防火墙的安全问题来自两个方面:一是防火墙本身的设计是否合理。二是使用不当。
1.3.3 管理与培训 管理和培训是评价一个防火墙好坏的重要方面。人员的培训和日常维护费用通常会在TCO中占较大比例。一家优秀的安全产品供应商必须为其用户提供良好的培训和售后服务。
1.3.4 可扩充性 随着网络的扩容和网络应用的增加,网络的风险成本也会急剧上升,此时便需要增加具有更高安全性的防火墙产品。如早期购置的防火墙没有可扩充性,或扩充成本极高,这便是对投资的浪费。好的产品应该留给用户足够的弹性空间,在安全水平不高的情况下,可只选购基本系统,而随着要求的提高,用户仍然有进一步增加选件的余地。这样不仅能够保护用户的投资,对提高防火墙产品的厂商来说,也扩大了产品覆盖面。
1.3.5 防火墙的安全性 防火墙产品最难评估的方面是防火墙的安全性能。这一点同防火墙自身的安全性一样,普通用户通常无法判断。所以用户在选择防火墙产品时,应该尽量选择占市场份额较大同时又通过了权威认证测试的产品。
2 办公自动化网络系统的安全设计
网络系统的安全是保证数据与信息的完整性、消除整个系统的安全威胁是每一个计算机应用系统必须考虑的问题。计算机系统的安全包括数据与信息的完整性和系统安全两个方面:数据与信息完整性指数据不发生损坏或丢失,具有完全的可靠性和准确性;系统安全指防止故意窃取和损坏数据,计算机系统通常使用安全产品和措施来保证数据免受威胁。
2.1 数据完整性和系统安全的影响因素分析
2.1.1 数据完整性威胁因素 人类自身方面:主要是意外操作、缺乏经验、蓄意破坏等;自然灾难方面:包括地震、水灾、火灾、电磁等;逻辑问题方面:包括应用软件错误、文件损坏、数据交换错误、操作系统错误、容量错误、不恰当的用户需求等;硬件故障方面:主要指构成硬件系统的各个组成部分,如硬盘、芯片、主板、存储介质、电源、I/O控制器等发生故障;网络工作方面:网络故障包括连接问题(如网桥或路由器的缓冲不够大引起的阻塞),网络接口卡和驱动程序问题以及辐射问题等。
2.1.2 系统安全影响因素 物理设备影响:是指偷窃设备、直接读取设备、间谍行为等以直接方式对系统信息造成的影响;线缆连接影响:包括拨号进入、连接或非连接(如磁场分析)窃听方式窃取重要信息;身份鉴别影响:包括、加密算法不周、随意设置口令等漏洞性因素;病毒或编程影响:病毒袭击目前已成为计算机系统的最大威胁。此外,有的编程技术人员为了某种目的,故意编写一段程序代码隐藏在系统中,对系统安全构成了威胁。
2.2 办公自动化网络系统的安全设计 由于众多的因素造成了对数据完整性威胁和安全威胁,因此,办公自动化系统必须建设一套完整的策略和安全措施来保障整个系统的安全:建立一套安全措施;加强对外安全防护;加强内部安全防护。
3 结束语
网络安全技术在21世纪将成为信息网络发展的关键技术,21世纪人类步入信息社会后,信息这一社会发展的重要战略资源需要网络安全技术的有力保障,才能形成社会发展的推动力。在我国信息网络安全技术的研究和产品开发仍处于起步阶段,仍有大量的工作需要我们去研究、开发和探索,以走出有中国特色的发展之路,赶上或超过发达国家的水平,以此保证我国信息网络的安全,推动我国国民经济的高速发展。
参考文献:
[1]袁鹏飞.Intranet网络建设与应用开发[M].北京:人民邮电出版社.
[2]黄光奇.CGI编程指南[M].北京:电子工业出版社.
[3]蔡奇玉等.CGI编程指南[M].北京:机械工业出版社.
[4]戚文静主编.网络安全与管理(第二版)[M].北京:中国水利水电出版社.
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论文摘要:探讨了城市规划设计与历史文化名城保护的关系,结合工作经验探讨了通过科学的城市规划来实现历史文化名城的保护与现代城市建设的有机融合,并提出了具体措施.关键词城市规划设计;历史文化遗产;古建筑保护
具有2300多年历史的古城保定,是国家级历史文化名城、国家优秀旅游城市和对外开放城市,蕴含着深厚的文化底蕴和光荣的革命传统.是河北省第一文物大市,直隶总督署,是我国现存的唯一一座最完整的清代省级衙署.众多的文化遗迹和文物古迹,是保定的宝贵财富,更是建设保定不可替代的宝贵资源.
众所周知,历史文化是长时间沉淀产生的,是一个地区传统特色的积累与表现,它既带有某一历史阶段的时代烙印,又融合了多个历史阶段的修正与积累,具有丰富、珍贵的科学文化价值和教育美学价值.城市历史遗留下的建筑空间环境,是一种特殊的文化载体,它们凝固与浓缩了当时的文化,并以物质的形态进行展示,是城市传统与特色的继承.从不同时期的建筑空间环境的变化可以找寻到城市历史演变的轨迹,从而了解一个城市的发展变化.
我国现在已进入城市化发展的高速阶段,1990年我国城市化率为28%,至2005年已快速上升为43%,而据权威预测,未来几年我国城市化水平还将以平均每年1.5个百分点的速度提高.城市化是我国当前发展主要趋势所向,也是推动我国经济增长的主要因素,随着城市化进程的加快以及土地资源稀缺性问题的突出,旧城改造及其规划设计开始成为各级政府管理部门的关注焦点,而随之所出现的历史文化保护问题也成了旧城改造中备受争议的问题.
1历史文化名城保护的要素和原则
1.1保护要素
作为一座历史文化名城,首要条件是要保存有相当数量具备历史文化价值的建筑物(建筑群)、构筑物或工程遗址,并被分别认定为一定等级的文物保护单位.文物管理部门按“抢险第一、保护为主”的方针和“修旧如旧”的原则,对古建筑进行保护和维修,这是历史文化名城保护的第一要素.历史文化名城保护的第二要素是“原貌保护”,主要是指历史街区、历史村镇这一较大地域范围内原有建筑及其历史环境的外观保护.这个地段的多数建筑物应保持其建造之初的原貌,或大致按原貌来修复,但建筑物的内容可以更新,可以改变用途,以适应社会的发展.城市演变至今已迈入21世纪,几乎不可能对历史文化漫长的古城实施整体原貌保护,因而遴选少数有代表性的历史街区就显得十分必要而且比较容易实施.
历史文化名城保护的第三要素是“风貌保护”,一般是指在特别重要的文物建筑周边地段或城市的“景观走廊”中,对新建工程实施高度控制和建筑风格协调.对于国家明令实施古城风貌全面保护的少数历史文化漫长的城市,风貌保护的范围则扩大到整个古城,包括街市、河网、城廓的基本布局以及街景和民宅原有特色的适度体现等等.这种保护在很大程度上是为了在传统与现代的两类建筑形象之间寻求一种过渡,使本已寥寥无几的古建筑不致悄然埋没在现代建筑的夹缝中.
1.2保护原则
首先要落实名城保护的具体内容.如历史街区、自然风景区、重点文物、风貌控制区、文化景观敏感区等都要进行规划控制并落实实际保护措施.对于具有独特的城市景观特色的历史文化遗存,要提出全面系统的整修控制方案,同时还要注意古城天际线与新区的风貌相协调,强调历史文化名城整体保护.
第二,要建立完善的保护体系.要在整个城市范围内,明确确定历史文化保护区域范围、城市总体布局、古城整体保护方案、历史街区或历史保护区、文物古迹的分布以及其周围环境的保护及整治.
第三,协调名城保护与城市建设、经济发展之间的关系.城市是一个活着的文化遗产,我们应让它活得更加和谐,更加充满生机和活力,同时又不伤害原来的脉络和空间肌理构成.其重点就在于古城内部旅游产业的选择与协同发展模式,处理好名城保护与旧城改造、环境整治绿化与名城文脉复兴的关系.
2历史文化名城保护的设计策略
2.1科学规划
从科学的规划出发,在保护中寻求发展.规划是从全局出发,对整体的部署和安排,有利于从空间上和时间上对整体的协调,达到和谐发展.旧城改造由于其内容的复杂性、涉及对象的多样性、目的的综合性,一个全局性的综合性的规划显得更为必要.要想协调好城市改造与历史文化保护间的关系,合理解决拆与留的矛盾,一个具体详细的旧城改造规划必不可少.
以城市规划为主要依据.城市规划是建设城市和管理城市的基本依据,是对城市空间布局和各项建设的综合部署与具体安排,是对于一定时期城市发展的总体规划.旧城改造作为城市建设的一部分必须符合城市规划的目标,以城市规划作为建设的主要依据,根据城市定位与发展目标,结合历史、现状与未来发展,确定历史文化遗产保护内容.规划要留有余地.任何一座历史文化名城都是历史的积累,智慧的结晶.但城市建设是一个连续相继的过程,有时可能是断断续续的,城市规划很难也不可能做到一步到位.因此,在城市规划时要留有可持续发展的空间,不要大拆大迁,要给后人留下余地.对于直隶总督署所在的裕华路,规划时要充分利用旧城的现有设施,考虑旧城原有建筑风格和传统.完全保护直隶总督署现状,改造周边环境,保护其所涵含的历史文化片断,使其成为街区的标志性建筑,突出传统街道的艺术魅力.
2.2合理城市设计
旧城改造是为了使原来的城市能够更好的发挥其功能作用,使市民能够工作、生活在一个舒适、安全、美观的环境当中,所以城市的设计以及城市的再建设是旧城改造的重中之重.但是这种新的城市设计和再建设也要根据所设定的城市文化、城市特色来进行.
对于在已保护的古建筑周围进行的城市建设,应在总体设计上与古建筑尽可能的保持一致,使城市有整体感、协调感,处理好现代化和历史性的关系,不至于出现一个城市,两种文化的现象,这会使城市出现分裂感.如在进行古建筑周围建设时,新建的建筑物在外形结构、高度体量上应与古建筑相照应,甚至是相一致,不能出现一片古朴的古建筑群孤独的陷入大片的后现代主义建筑中.这种格格不入将会埋没了具有城市标志性的古建筑群,同样带给别人一种极度的不协调感.这样的城市设计将会是一个失败的作品.
2.3开辟新区、保旧城
中国城市大多具有较高的密集度和紧凑度.所有的历史文化名城都是多功能过度重叠的城区,而这种多功能重叠对历史文化名城的保护非常不利,必须对它进行硫导.从功能上看,较有效的方法便是通过开辟新区来保护旧城,引导城市创造可持续发展的空间形态.在中国每年大约有1500万的农民移居到城市,这相当于每年中国都要创造一个像纽约那么大的大都市来容纳新增的人口.所以每一个城市都要考虑到自己的发展空间和妥善保护老城.我国作为一个高紧凑度的历史文化名城众多的国家,如果没有良好的思路、正确的定位、准确的时机把握来进行新城开发,就很难保护好历史文化遗产和城市特色风貌.
对于保定来讲,应重点向北、向西发展,建设新市区,保护好老中心街区和古建筑,促进旅游业和经济的快速发展,把保定建设成为具有古都魅力和地方特色的现代化风景旅游城市.
3结束语
历史文化的保护作为城市设计的重要内容,它对于城市文化的认同与发展具有重要的意义.历史文化是城市的资源,它对城市形态的发展具有非常大的意义,如果将保存维护的概念扩大到历史资源的保护和利用,更有利于城市的可持续发展.
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随着建筑行业的飞速发展,建筑规划设计逐渐成为建筑行业争论的热点,为了加快城市化建设步伐,很多城市建筑的规划效果几乎相同,没有明显的差别,也不能将城市的民族文化体现出来,在经济快速发展的今天,人们不仅仅对物质享受有很高的要求,对精神世界的享受也提出了更高的要求,将中国传统文化融入建筑规划设计中,不仅能促进中国传统文化的继承发展,还能满足人们的审美要求,通过建筑将各地区的文化特色显示出来。中国传统文化对建筑规划设计的整体布局有很大的影响,受传统思想的影响,在进行建筑规划设计时,考虑的因素也存在一定的差异。如有的设计师在设计过程中会考虑环境、日照、文化等因素,而有的设计师在带有一些迷信风水思想,还有的设计师会对古代哲学、美学等进行考虑。中国传统建筑四合院是传统文化的象征,体现了传统的建筑居住思想观念,四合院的布局对外具有防御气候环境变化,达到冬暖夏凉的效果,对内能营造良好的环境,同时还能将地区的传统文化体现出来。对于现代建筑,这些思想虽然看起来很平常,但对现代建筑的影响十分深远。中国传统文化博大精深,其传统的人文思想对建筑的审美观念有极大的影响,如儒家的“天人合一”思想,在建筑规划设计中体现为对外自由,对内严格封闭;禅宗的“曲径通幽处,禅房花木深”思想在建筑规划设计中体现为亲近自然,在生活节奏十分快的城市中,人们越来越希望接近自然,远离喧闹的城市,因此,这种思想很容易受到人们的赞赏;道家的“无为而治”思想对建筑规划设计也有很深的影响,国家大剧院就是在这种思想的引导下设计出来的,这种看似无为,实则贴切自然的思想,使得建筑物的空间和形式得到了充分的发挥。
在不同的文化背景下,设计出来的建筑是不同的,建筑设计师的思想观念受传统文化的影响比价大,因此,在设计建筑过程中传统文化发挥着十分重要的作用。设计师在进行建筑设计时,要充分考虑建筑的周围环境、地理位置及当地的传统文化,中国传统文化对建筑规划设计的主要影响在布局方式和人文风情,因此,在设计过程中,要充分遵循传统文化理念和自然环境,将现代建筑艺术和传统文化有效地结合起来,从而达到自然、和谐、统一的设计效果。
在进行建筑规划设计时,其设计效果对建筑的价值观和审美观有很大的影响。传统文化对人们有很深的的影响,对建筑设计师而言,传统文化对设计师的设计灵感、价值观、审美观等的影响很大。如在进行建筑规划设计时,经常会看见龙的存在,龙在中国传统文化中象征着神圣、吉祥,随着时代的变迁,龙逐渐成为中华儿女的精神寄托,在现代建筑设计中,设计师不单纯追求建筑的商业价值,更是要求传统文化和建筑整体的和谐统一,在这种情况下,龙的形象就会引入建设规划设计中,这样建筑就会以传统文化质感和现代审美内涵相结合的形式展现在人们面前。建筑的整体性很容易受到当地的传统文化影响,因此,建筑设计师在进行建筑规划设计时,不仅要有创新的思路,还有充分考虑当地的历史背景,将当地的人文背景应用在建筑设计中,使得建筑含有丰富的传统文化情怀,从而使得建筑得到人们的认可,例如浙江美术馆和西湖相对望,形成一幅江南水墨画。
在进行建筑规划设计时,设计师需要含有丰富的创新精神,随着经济文化的快速发展,为防止建筑规划设计出现相似的现象,就需要将中国传统文化应用在建筑设计创新中。设计师在进行建筑规划设计创新时,不能单纯的依靠奇思妙想,还要对创新思路的可行性进行分析,充分考虑建筑美学和历史文化,遵循和谐统一的设计理念进行建筑设计,这样不仅能保证建筑设计效果符合人们的审美要求,还能传承和发扬中国传统文化。设计师在进行建筑规划设计时,要充分体现传统文化符号,如果将建筑物看成某种文化符号,那么设计师使用的文化符合则体现了人们的价值观和审美观,在这种价值观的引导下,设计师不仅要将建筑物的使用功能充分发挥出来,还要展现出具有特殊含义的文化符号。将文化符号运用在建筑规划设计中,不仅能满足人们的需求,还能将中国传统文化符号表现出来。将中国传统文化应用在建筑设计创新中,不仅能避免出现建筑设计雷同的现象,还能通过传统文化将建筑设计的多样性充分发挥出来。中国传统文化有极其深远的历史,因此,设计师在进行建筑设计时,一方面要学习先进的科学技术,另一方面要深入发掘传统文化,这样就能将传统文化和现代建筑艺术有机的结合在一起,极大的提高建筑物的社会价值。在中国传统文化中,更多的是关注对内涵的理解,因此,设计师不仅要注重建筑设计的创新,还要注重对传统文化的创新,这样才能达到和谐统一的建筑设计目标。设计师在进行创新时,要注重对传统建筑的保护和扩展,通过保护、修复文化艺术价值高的建筑,不仅能提高建筑设计师的传统文化素养,还能为设计师提供良好的设计思路。
在经济快速发展的今天,将中国传统文化应用在建筑设计中,不仅能保证建筑呈现多样化形式,还能促进传统文化的继承和发扬。科技的快速发展推动了现象建筑设计的发展,但要想进一步提高建筑设计效果,就需要充分和传统文化结合起来,设计出富含古典文化内涵建筑物,从而有效地促进建筑行业的快速发展。
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摘要在AutoCAD的平台上,利用其嵌入式语言VBA的函数并结合Excel获取AutoCAD绘制多义线长度值的算法,完成多义线自动统计到Excel中的二次开发。该研究用于土地整理项目规划设计中新修排水沟长度值的自动统计,减少了烦琐的工作量,为进一步实现土地整理项目规划设计的自动化提供了可能。
关键词多义线长度统计AutoCADVBA
中图分类号:TP39文献标识码:A
近年以来,随着人口不断增加与城镇建设用地的扩展,使得土地尤其是耕地相对短缺的问题日益突出,土地开发整理作为补充耕地的主要途径,是保住“耕地18亿亩红线”(1.2亿hm2)和国家粮食安全的主要措施。随着我国土地整理工作在全国深入开展,国家在土地整理中投入大量的财力、人力、物力,如何提高土地整理中工程量计算的效率以,是目前需要研究的问题之一。目前,在土地整理规划设计中所用的绘图软件主要是AutoCAD系列软件。其中在进行排水沟规划设计时,通常是在规划后逐条点击其属性统计长度值。如果更改规划要素,则需要再次重新统计,工作效率低、且易出错。土地整理项目规划设计是一项涉及面广、内容复杂的过程,各类地物信息影响土地整理规划设计的各个方面。如何有效快速的在规划设计中确定规划要素的基础数据,如长度值等,本研究进行了一些探索。本文介绍如何利用AutoCAD嵌入式语言VBA(Visual Bacic for Applications)并结合Excel进行二次开发,完成在土地整理项目规划设计中各新修排水沟多义线长度值的自动统计。
基于AutoCAD的自动统计程序,是用其内嵌的开发语VBA,结合Excel进行二次开发,其优点是:在土地整理项目规划设计中所涉及到的规划要素为多义线时,能方便快捷的统计出同一图层中的长度值,为工程造价预算提供科学,准确的基础数据;其程序占用内存少,运行速度快,简单实用,符合在土地整理项目规划设计中的相关要求。
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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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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,计算机工程被广泛应用。下面是读文网小编为大家整理的计算机工程毕业论文,供大家参考。
1概述
近年来,科学技术不断进步,互联网与计算机技术也随之快速发展,信息技术向人类生活的各个领域全面推进,促进了商业、信息业、通信业等各个科学领域的发展,逐步演变成数字化时代。如今,计算机工程应用具备方便、快捷等优势不可否认,但网络环境的开放性,使非法用户有机可趁,随之带来了病毒入侵、数据丢失、黑客攻击等一系列影响人们正常工作与生活的问题。因此,计算机工程应用中存在的问题,值得我们深入探究,并挖掘计算机工程应用的优势,不断改进,不断取得创新,以确保计算机工程应用的安全性和可靠性。
2计算机工程应用存在的相关问题
在计算机工程的应用中,由于信息网络平台的开放共享,病毒与黑客极易入侵计算机系统,对信息数据的安全构成严重威胁。因此,计算机工程应用中的安全问题应该得到重视。对计算机安全的管理,包括软硬件结构管理、数据信息管理和应用程序的管理。首先,在计算机应用阶段,计算机的实体安全性应该得到有效确保,计算机实体、计算机的电磁辐射应该得到有效控制,使其符合各项安全指标。其次,针对计算机软件设施,应该进行高效安全的管理和控制,使计算机的存储功能得到体现,阻止非法入侵和数据丢失。除此之外,提高计算机的存储防护能力也很重要,约束用户的作业范畴,避免用户读写操作跨越规范的界限。对于数据信息管理,设置专人进行数据的安全管理以及数据的输出管控,实施安全体系监测,有效记录数据及系统运行状况。另外,对计算机传输数据的输出进行全面审核也很重要。在计算机系统中,用户识别身份的方式通常为口令识别,因此,应严格管理用户登记信息,当应用中出现非法请求,系统应实施全面追踪程序,进行有效识别,对非法用户实施拦截。此外,计算机应自动对应用中的日志记录进行全面记载,记录项目包括节点名、用户名、用户口令、使用终端、使用数据等方面,实施对信息的有效保护。在计算机中,计算机应用的安全性与便利性存在失衡。安全体系的安全水平等级不一,针对信息的重要程度,制定相应的安全措施进行保护。确保信息与数据的保密性、整体性、可用性。在计算机网络体系中,计算机信息的取用,使用者必须经过授权方可访问,这是确保网络管理信息保密性的根本[1]。在信息输入、输出过程中,未经授权用户禁止擅自更改数据,破坏数据的整体性。同时,要体现动态信息的可见性,提高系统静态信息的可操作性。
3计算机工程应用的优势
计算机工程在应用上存在诸多安全隐患,对计算机信息实施安全保护非常重要,计算机工程应用也因此得到发展。例如,运用入侵检测系统,对计算机软硬盘设施中的信息数据进行实时检测,及早发现恶意攻击。对于黑客的入侵和恶意攻击,采取防火墙、防病毒墙对计算机系统进行保护,防火墙可以对网络数据的合理性进行分析,防止外部入侵,对非法用户进行约束[2]。运用加密技术,使黑客无法还原数据,从而阻止其恶意攻击。优化端口保护也具有显著的保护作用,能够对单端及双端进行保护,解决远程终端在计算机应用中的不足。计算机工程的广泛应用,推动了信息化的发展,同时也对经济发展起到了促进作用,计算机工程的发展,带动起相关产业的发展步伐,使我国经济水平提高,同时网络平台的发展给就业者提供了更多的就业机会和发展平台,带动电子产业、商业、信息业、通信业等各大领域的大规模发展。在保证安全的情况下,充分发挥计算机工程应用的优势,让用户安全、放心的使用。在公共服务体系中,计算机工程得到社会的广泛应用,其与互联网技术相结合,有效提高了公共服务体系的管理水平和工作效率。过去,公共服务体系数据需要人工采用手工输入法输入,导致工作效率较慢、服务水平低下、服务质量欠佳等想象。如今,计算机工程与互联网技术的应用,使公共服务体系得到明显改善,服务效率有所加强,获得巨大的进步。
结束语
综上所述,计算机工程在应用过程中,尚存在一些相关的安全问题,但也具备相应的优势。因此,对计算机工程应用的不足与优势进行探讨,掌握存在的问题并针对问题提出解决方案,运用科学的管理手段,实施具有针对性的安全措施,以解决计算机工程应用存在的不足,提高其可靠性和安全性,充分发挥其应用价值,为人们提供安全、可靠的信息平台,促进经济、科学的发展,提高全民经济水平。
14所大学计算机工程课程设置
计算机工程是涉及现代计算系统、计算机控制设备的软硬件设计、制造、操作的科学与技术,建立在计算、数学、科学和工程学的基础上,主要研究计算机处理器、多处理器通讯设计、网络设计和存储器体系,着重研究硬件设计以及与软件和操作系统的交互性能,如嵌入式系统、分布式数据与大规模存储系统。绝大多数美国学校的电气工程和计算机工程是在一个系,除数学、物理等基础科学知识外,课程体系主要包括计算机科学和电气工程等学科的相关课程、设计和构建计算机系统及基于计算机系统的相关软硬件课程。培养的学生应具备从事计算机系统工作的能力,或具备基于计算机相关系统进行分析、设计、应用和集成工作的能力,具有扎实的计算机基础理论、良好的科学素质和工程实践能力,包括良好的团队合作和人际交流沟通能力[5]。下面主要介绍美国这4所大学的计算机工程课程设置情况。
1.1UIUC计算机工程专业本科课程设置
UIUC计算机工程专业学生需要修满128个学分,这些课程分为如下7大类:1)科学基础与数学课程(31学分),包括数学、物理、化学在内的10门课程。2)计算机工程核心课程(34学分),这些课程重点介绍计算机工程领域的基本概念、基本原理、基本实验方法和技术,共有10门课程。3)专业基础数学课程(6学分),包括离散数学和概率、工程应用两门数学课程。4)写作课程(4学分),1门写作原理课程,主要讲授研究报告的写作方法。5)专业技术选修课(23学分),其中1门必须选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程之外的课程,其他必须均选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程。这些课程强调计算机工程实践中用到的主要分析方法和设计原则。6)社会科学与人文科学课程(18学分),这些课程被工学院认可并满足学校对学生社会科学与人文科学课程通识教育的要求。7)自由选修课程(12学分),这些几乎没有限制的选修课可以让学生学习任何领域的知识。学生可以在计算机工程专业深入学习课程,也可以学习生物工程、技术管理或语言等课程。
1.2普度大学计算机工程专业本科课程设置
普度大学计算机工程专业学生需要修满125个学分,这些课程分为如下6大类:1)通识教育课程(24~25学分),包括6~7学分的两门交流技巧课程和18个学分的社会与人文学科选修课程。2)数学课程(21~22学分),数学课程有两种套餐,各6门课,学生可以根据自己的情况任选一种。3)科学基础课程(18~19学分),包括物理、化学、生物及面向对象编程等5门课程。4)工程基础课程(7学分),包括工程导论两门课程及计算机工程和计算机科学以外学科的工程学科选修课1门。5)计算机工程专业课程(49学分),包括32~33学分的13门计算机工程专业核心课程;两门共计1学分的研讨课程;2门3~4学分的高级设计课程;2门8学分的研究生课程;1~2门计算机专业选修课程,使计算机工程专业课程总学分达到49学分。6)任选课程(4~6学分),根据辅修要求或个人兴趣,任选课程可以从理学院或文理学院中适合工科学生的数学、科学课程中选择,目的是使总学分达到125学分。
1.3伊利诺伊理工学院计算机工程专业本科课程设置
IIT计算机工程专业学生需要修满130~134个学分,这些课程分为如下3大类:1)限选课程(109学分),学分分配如下:计算机工程专业限选课程47学分,包括计算机工程和计算机科学两类课程;数学限选课程24学分;物理限选课程11学分;化学限选课程3学分;工程科学限选课程3学分;社会科学与人文学科限选课程21学分。2)选修课程(15~19学分),包括专业选修课程9~12学分,其中含1门硬件设计选修课;科学选修课程3学分。3)跨专业实践项目课程(6学分),包括IPROI跨专业实践项目I和IPROII跨专业实践项目II两门课程。
1.4西北大学计算机工程专业本科课程设置
西北大学计算机工程专业学生需要修48门课程,这些课程分为如下7类:1)通用工程方法、数学、科学基础课程(15门),必修计算方法与线性代数GenEng205-1、线性代数与力学GenEng205-2、动态系统建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4门通用工程方法课程;必修微积分(I)MATH220,微积分(II)MATH224,微积分(III)MATH230及多元积分与矢量微积分MATH234四门数学课程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3两门科学基础课程;从McCormick工学院科学基础课程中任选其他2门课程;另外必修IDEA106-1工程设计与交流(I)、IIDEA106-2工程设计与交流(II)两门工程设计和交流课程。2)工程基础课程(5门),必修4门,包括EECS202电气工程导论、EECS203计算机工程导论、EECS211编程基础(C++)、EECS302概率系统与随机信号,并从McCormick工学院工程基础课程热电力学、系统工程与分析、材料科学和流体与固体中任选1门。3)交流与社科人文学科课程(8门),选修GenCmn102演讲或GenCmn103课程的其中1门,另外选修7门满足McCormick工学院要求的社科人文学科课程。4)专业核心课程(5门),必修EECS205计算机系统软件基础、EECS303高级数字逻辑设计、EECS361计算机体系结构、EECS311数据结构与数据管理和EECS343电路基础这5门课程。5)技术选修课程(10门),西北大学计算机工程专业分高性能计算、VLSI与CAD、嵌入式系统和算法设计与软件系统4个方向,每个方向开设若干门技术课程,每个学生必须在这4个方向中选修5门课;从专业基础课程EECS213计算机系统导论、EECS222信号与系统基础、EECS223固态工程基础、EECS224电磁场与光学基础、EECS225电子学基础5门课中根据学习方向选修2门;剩下3门从计算机科学、计算机工程、数学、科学基础等课程中选修,如可以是生物学BIOL210-1,2,3和化学原理CHEM210-1,2,3课程,也可以经申请同意选修相关计算机工程研究生课程。6)自由选修课程(5门),共修5门,学生可以根据自身情况和兴趣爱好自由选修。若从未学习过任何计算机编程语言,建议其中1门选修编程入门(Python)EECS110课程。7)高级项目课程(1门),至少在微处理器系统项目EECS347-1、计算机体系结构项目EECS362和VLSI设计项目EECS3923门课中选修1门。
24所大学计算机工程课程设置特色
4所大学计算机工程本科专业的课程设置都通过美国工程教育认证机构ABET的EC2000指标体系认证,有如下特点:
1)注重基础知识的学习,在贯彻通识教育中培养学生的各种能力。基础知识直接决定学生未来的发展潜力[7-8],而基础知识的掌握通常是通过通识教育实现的。与我国高校通识教育不同的是,这4所美国大学按照各种完整的项目组织基础知识,让学生在基于项目的学习中形成各种能力。他们还特别重视人际沟通能力的培养和学生对广泛深入的人文社科知识的理解,使所有工科学生在数学、物理、信息、物质、生命、技术和能源科学方面及人文社科方面打下广泛的基础。这种比知识更重要的能力是学生取之不尽、用之不竭的资源。普度大学第一年的工程基础培养及UIUC第一年的计算机工程训练从一开始就围绕能力培养,使学生能更好地理解和应用所学的基础科学和数学知识。
2)注重相关学科的交叉和融合,培养学生跨学科处理问题的本领。现代工程是一个复杂系统,不是狭隘的技术知识背景所能胜任的。解决现代工程问题要求工程师能够打破学科壁垒,把被学科割裂开来的工程再还原为一个整体。这要求学校在课程设置上必须充分考虑学科的交叉和融合,为学生提供综合的知识背景,以利于复杂工程问题的解决[6,8]。UIUC、普度大学、西北大学和IIT在课程设上均体现了学科交叉、学科融合的思想。UIUC规定学生在技术选修课中必须选1门计算机工程和计算机科学系以外的课程,例如宇航工程、农业与生物工程、土木工程、化学工程、生理学、生物工程、生物物理学、生物化学、大气科学、天文学、材料科学与工程、机械工程等。普度大学的计算机工程专业学生也必须选修1门电气工程和计算机工程领域以外的课程,以满足工程拓宽要求,可以是航空力学、化学工程计算、噪音控制、核工程导论、材料结构与特性、环境工程中的物理化学原理、环境可持续工程以及运筹学-优化、运筹学-随机模型中的任何1门。西北大学的计算机工程本身就是该校电气工程和计算机科学交叉和融合的结果,学生除必须选修科学基础选修课中的普通物理-电磁学、普通物理-波现象和现代物理外,还必须在遗传和进化生物学、工程分子和细胞生物学中任选1门。IIT规定科学选修课必须选1门生物学、材料科学、化学原理,工程选修课必须选1门机械学导论或热动力学。
3)强调工程实践能力培养,培养学生“以解决问题为中心”的工程设计能力。工程本身就意味着实践,意味着更加重视工程实际和工程的系统性和完整性。这4所大学都十分强调学生工程实践能力的培养,在课程设置上不仅有丰富的实验课程,而且通过更为灵活多样的基于项目学习(Project-basedLearning)课程培养学生的实践能力。如IIT有IPRO跨专业实践项目,西北大学要求学生在微处理器系统项目(EECS347)、计算机体系结构项目(EECS362)、VLSI设计项目(EECS392)等项目课程中必须至少选修1门。普度大学要求学生选修电气工程设计导论(ECE402)、计算机设计与样机(ECE437)、操作系统工程(ECE469)、编译器与翻译器工程(ECE495S)和数字系统高级项目(ECE495C)等项目课程。UIUC则有计算机组成与设计(ECE411)、高级数字系统项目(ECE395)、微处理器项目(ECE412)、数字信号处理项目(ECE410)等项目课程供学生选择。
4)发挥和保护学生的个性及兴趣,激发学生的自主性和创造性。工程教育应该在最大程度上发挥学生的个性并促进其创新能力的发展。在专业学习中,学生可以根据自己的水平、学习兴趣、个性特长选择不同的课程,从而促进个性和创造性的发展。为学生提供不同的培养计划是这4所大学的共同特点。西北大学为计算机工程学生提供了高性能计算、VLSI与CAD、嵌入式系统和算法设计及软件系统4个不同的学习路径。UIUC、IIT及普度大学则采用庞大的选修课程及明确的课程分类,使学生可以依据兴趣爱好自行组织课程和学习内容,以发展个性,提高创新能力。
5)坚持课程设置机构的开放性,改变只按学科知识、由教师单方面设置的做法。在课程设置机构方面,这4所大学均根据产业界对计算机工程师的能力、素质、技能和知识等要求,学生求职的需求,毕业校友学习和工作的经验反馈及ABET2000指标体系,成立由有工程背景的教师、产业界、教育认证机构、学生及毕业生等利益相关者组成的专门委员会,讨论、确认、不断改进计算机工程专业的课程体系及教学大纲。这与我国由高等院校计算机科学与技术专业教学指导委员会主导、以学科为导向,追求知识完备性为基础,由缺乏产业经验和工程背景的教师确定的课程设置和教学计划相比,在满足学生求职和产业界需要等方面有明显优势[8]。
3改进我国计算机科学与技术本科专业实践教学的思考
截至2006年,我国高校工科专业在校生为600万人,其中计算机相关专业在校生近45万人,在规模上基本适应我国经济社会发展的需求。问题是我国计算机工程教育与计算机工业界脱节较严重,不同类型、层次学校的培养目标趋同[8]。通过深入研究、分析和比较美国高等学校计算机工程专业的培养目标及课程设置特色,我们深刻认识到我国工科院校计算机专业本科教育存在的诸多弊端。比如工程实践环节薄弱;工科教师队伍的非工化趋向严重;评价体系错位;课程体系落后,学科交叉欠缺,导致创新与实践双向不足,计算机毕业生得不到产业界的认同,普通工科院校计算机专业毕业生就业率低下。以下是我们对工科院校计算机科学与技术本科专业实践教学改革的一些思考:
1)计算机科学与技术本科专业实践教学的改革应从培养目标、课程体系、师资建设和评价体系、产学合作等方面综合考虑。
2)从培养目标上,工科计算机人才培养应从学科导向转为求职导向,也就是以产业需求为导向。这使学生能形成胜任今后工作的能力,成为合格的公民和称职的产业人员,而不仅仅是只掌握系统、完备的学科知识。
3)课程体系要符合大工程观的要求,注重学科的交叉和融合,强调基础知识的同时强化对学生实践能力的培养。实践教学应加强实验课程、项目课程和企业实习项目的建设,强调做中学、用中学,提倡学生的主动学习和实践是实践教学改革的重点内容。
4)评价体系涉及如何评价学生的学习效果,是关系到教学是否能达到培养目标的重要因素。如果要培养符合计算机产业界需要的具有各种能力和素质的工程师,以理论考试为主评价学生能力的评价体系就尤显片面。如何制定科学有效的评价指标,对学生的各种能力进行综合评价,特别是在基于项目的实践学习中对学生的团队合作能力、交流沟通能力、解决工程实际问题的能力进行科学评价,是一个有待探索的问题。
5)工科院校的师资队伍建设不应片面追求高学位和高学历。一方面应加强对现有教师实践环节的训练,鼓励大学教师到产业界兼职、进修和实习,通过必要的产业实践提高他们理论联系实际的能力,加强他们对产业发展需求的了解和认识;另一方面应聘请产业界具有丰富理论及实际经验的工程师到工科院校兼课,帮助学生了解工程实际,指导他们应用理论解决实际问题。
6)目前,产学合作主要体现在校企科研项目联合攻关、科研成果转化等方面。今后,我们应将产学合作有计划、有步骤地深入到工科高等院校计算机专业的课程设置、教学内容制定、实践项目课程教学、教学评价、师资培训等方面中去。
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计算机工程已经逐渐地走进了人们的生活之中,在人们的日常生活中也在不断地扩大应用范围。下面是读文网小编为大家整理的计算机工程毕业设计论文,供大家参考。
一、计算机工程制图的概念
市场的快速扩大使得近年来环境艺术设计专业得以长足发展,据统计,全国已有超过百所院校开设此学科,有超过五百所院校开设了相关设计类学科,但在专业制图软件操作上的规范性与高效性仍相对滞后,制图能力与设计能力脱节的矛盾十分突出,无法满足日益发展需求的设计教育现状。工程制图是设计师之间相互交流的规范语言,是方案设计乃至整个方案实施过程中的一个施工依据。随着计算机技术的迅猛发展和普及性的提高以及行业的迫切需要,计算机辅助绘图(ComputerAidedDrafting)应运而生并被广泛应用,简称为CAD。
二、计算机工程制图教学现状
环境艺术设计专业在学制内开设的计算机软件课程从专业应用角度可分为四个方面。一类是使用AutoCAD辅助设计软件,完成工程制图,或三维模型;第二,是三维造型、场景设计和建筑动画,以3dsMax、Vray等软件为代表;第三,是版面编排和平面设计软件,用于效果图后期编辑和制版,如Pho-toshop、CorelDRAW等;四是非线性编辑软件(一般作为选修课程),用于建筑漫游动画等流媒体文件后期合成。作为院校的设计专业的软件教学,就应该在宏观上划分出软件类别,进而才能针对不同软件定位和应用领域确定课程教学方向,选择相关软件,分析专业差异,开展组织教学。环境艺术设计专业兼有文、理等学科的内容,具有学科跨度大等特点,因而,在课程的设置上要整合课程资源,突出专业特点。鉴于传统教学的模式,是根据专业文理倾向不同的特点而通常采用两种教学模式:即按艺术类的艺术教学模式和按工程技术类的理工科教学模式。这两种模式同时存在是专业教学的必然结果,但经过长期的教学实践会发现,这样的课程设置虽然各有千秋,但都缺乏符合专业教学特点的专业性和系统性。在环境艺术基础教学中,软件操作课程是环境艺术设计设计专业的必修课程,而计算机工程制图又是软件操作课程的基础,其目的在于培养学生空间的创造能力和想象能力,在室内设计中正确运用计算机软件通过图示、图解法阅读、绘制图形等技能,进而加强设计能力。学生可借用计算机制图技术设计再现各种施工图或设计全新的方案。自课程开设以来,已经逐渐形成了一种相对稳定的传统教学模式,即在教学内容、教学方式方法上都直接借用了工科类机械制图的教学方式方法。然而环境艺术设计专业的学生主要是由艺术类招考录取的,无论是数学运算和逻辑思维都不是强项,这种教学模式给教学带来诸多的困难和矛盾,如学生对知识的接受能力、逻辑性思维能力以及在教学内容、教学过程等方面都存在着不适的严重问题,归根到底就是传统的教学方式方法与本专业的教学不能完全匹配。艺术类学生的形象思维能力和造型表达能力十分突出,这就要求课程要因材施教、扬长避短,进行相应的改革,要根据专业的特点和需求,在教学方法上创造一种适合于环境艺术设计专业的教学模式,以满足真正适应专业要求和满足社会需求教学模式。
三、教学方法改革措施
(一)教学理念的改革
环境艺术设计专业是以室内空间设计为核心的设计学科,空间的布置、色彩的搭配、材料的选择、施工的工艺等,是环境艺术设计设计重要的研究方面,这就要求在课程中适当引入美学法则、人机工程学、材料学以及人文学等内容,要考虑空间的划分、构建等各阶段所涉及的方方面面因素,因此专业的学习目的在于解决空间环境与人、环境与社会、室内空间与室外空间的诸多关系。作为环境艺术设计专业所开设的第一个软件课程,它是培养设计思想的必要过程,是实现设计作品的重要手段,它的目的在于为今后的设计创意奠定基础,也为设计的传达和实施创造更多可能性。因此要指导学生明确学习的目的性,熟悉现代制图的观念,提高空间造型水平,促进设计表达能力,变再现为创新,理论与实践的交互,才能使学生把握知识、提高技能。
(二)教学内容的改革
从计算机工程制图的知识体系来看,它主要以专业制图要求为依据,以专业透视和手绘效果图为基础,通过AutoCAD软件确定各视图之间的造型关系,从而规范高效地完成制图。那么,如何将把前期相关课程的内容结合起来,贯穿在计算机工程制图课程中就成为教学的重要内容,使其并非仅仅停留在讲授计算机软件相关知识与操作技巧的层面上。此外,把握基本原则是建立一切关系的必要条件,不论是在图形的分析过程中,还是在设计作品表达过程中,制图规范要求和合理制图步骤都是至关重要的。目前我们将计算机工程制图教学内容分成两大部分:一是平面制图部分,包括平面图、天棚图、立面图、剖面图、节点大样图等。使用线型、线宽、图层工具、绘图工具、修改工具、标注工具等,结合投影理论,绘制施工图的各个元素,学习AutoCAD制图的常用表达方式(包括造型的构成与修改、图层的建立与编辑、尺寸标注与文字标注、图框绘制)等方面的内容。如案例教学中安排的学习内容有:家具组合平面图、建筑总平面图、建筑立面图、详图、园林规划图等。适合于环境艺术设计、建筑设计、工业设计的基础制图教学;二是三维制图部分,学习使用三维造型工具,建立基本体造型和三维造型编辑命令,让学生树立视图概念、三维空间想象能力,结合专业的要求进行内容设置。如案例教学中所安排的三维制图内容有:三维零件图、三维零件装配图、三维室内空间图、矢量图导出为位图等内容。另外,由于该课程是学制内学生所接触的第一个软件课程,教学初期需要引导学生了解Windows基本操作。这些都是环境艺术设计专业的实践课基础教学内容,是根据专业的特点而制定的,在教学内容的讲解中自始自终围绕着专业特点进行,内容设置上也以规范和创新为基础展开。
(三)教学方法的改革
首先,相对于传统手绘制图是一种锻炼手、眼、脑配合的练习形式,在制图应用的软件中Auto-CAD、3dsMax绘图制图软件其强大的数据治理系统和优选功则能给设计过程搭建了新平台,一方面可以高效制图、便捷传输,另一方面也能激发设计师的想象空间,激发设计灵感。因此,如果学习过程仅停留在简单的造型临摹,无异于放弃了计算机制图软件的思维拓展功能。在整个图形的表达过程中能充分进行思维构想,所以在课堂上除了案例操作演示、快速表现练习外,要通过临摹范图,强调制图规范,还要通过开放性题目,提高学生的创造能力和设计水平。其次,设计流程中,通常是先画出总平面图,然后分解画出各角度立面图、以保证设计表达的准确性;在内部图形的处理上则采用剖面图和节点大样图来明确表达出其细部线型关系、材料工艺等信息。借助计算机工程制图软件,利用对象属性、图层以及其他辅助工具,合理安排图形、文字、标注等制图内容,通过制图软件实现制图表达的准确性和规范性是练习过程中的学习重点。为了让学生在学习过程中明确专业定位和学习目的,要在课程中安排出适量课时进入到设计工作室了解整个环境艺术设计流程,了解所学知识在行业中的定位,明确学习的目的性。
1.计算机实践教学中存在的问题
随着国家对教育的不断投入,教学改革已经有了明显的成效,但实践教学还在诸多方面存在一些不足。
1.1实践经费相对不足
学校真正提供给实践的资金有限,校内实践场地和设备存在一定程度上的不足,这就出现了人均实际操作动手机会少,教学与设备不协调等现象,直接影响了实践教学的质量,也影响了学生技能的培养。
1.2实践指导教师结构不合理
在实践教学师资队伍中,“双师型”教师还比较紧缺。参与实践教学指导者多为从公司聘请的工程技术人员,他们虽有着深厚的实践经验,但不能很好地将实践操作与理论知识统一起来,属于会做不会讲。而本校的教师虽有一定的专业基础理论知识,但在生产实践方而缺乏一定的锻炼,属于会讲不会做。教师结构的不合理,使得理论知识与实践技能不能有效的形成统一体,也影响了实践教学的质量。
1.3校企合作实践存在不足
(1)能够接受实践的学生少。企业受到人员和场地的限制,不可能接收太多的学生进入企业实习。
(2)对学生管理不足。由于学校和企业对于学生实践的管理都较为松散,造成学生对实践教学缺乏正确认识,使得实践教学的质量难以保证。
(3)需要有专门的教师脱离工作岗位指导学生。如果没有专门教师指导,企业很难抽调人员为学生提供专门指导。另外,没有教师的参与,企业很难保证项目开发进度,也不愿意不熟练的学生参与项目开发。这样,学校和企业就失去了合作的基础。
1.4实践考核不严
学校对于实践教学没有建立规范的考核标准,对实践教学的考核往往低于理论考核的要求,使得实践考核流于形式,影响了实践教学的效果。
2.计算机工程教育实践教学改革
针对上面分析的问题,我们认为高等工程教育中计算机实践教学改革应该侧重以下几个方面。
2.1加强教师实践能力培养,提高教师专业素质
高素质、实践能力强的师资队伍是提高人才培养质量的保证。学校应该加强计算机专业具有丰富工程经验的“双师型”教师的引进,同时采取有力措施组织教师参加各类师资培训,努力提高师资队伍的业务水平和工程能力,不断更新和拓展专业知识,提高专业素养。学校发展过程中有许多与计算机相关的项目,教师应该关注这些项目的实施,学校要尽可能把这些项目放在学校内部立项、实施。这些可以为老师和学生提供一次实践锻炼的机会,并能够降低开发成本,方便维护。有计划地安排教师到相关企业实践,了解计算机行业管理知识和新技术发展动态,积累工程开发经验,努力打造“双师型”教师队伍。教师们将最新的软件技术和职业技能传授给学生,指导学生进行实践,培养学生的实践创新能力。在人才引进和教师培训有限的情况下,教师可以组成模拟项目开发教学团队,确定明确的设计目标,教师引导,学生直接参与,按照工程项目管理方法管理,按照项目验收标准验收,提高教师的实践教学能力和管理水平,促进学生工程开发能力和团队合作精神的培养。
2.2案例教学法
根据教材重点、难点和学生中存在的疑难问题,精心设计案例题,以巩固深化知识,发展能力,以达到热能生巧。案例教学模式就是打破“以教师为中心”的传统教学模式,扩展到“以学生为中心”的复合型教学模式。在这种教学模式下,整个教学过程,教师利用情境、协作、会话等学习环境,要求充分发挥学生的主动性、积极性和创造精神。在这种模式中,学生是主体,也是中心,是知识的主动构建者;而教师是教学过程的组织者、指导者、促进者;教材是学生主动构建的对象;媒体则是认知工具。这种模式是与现代社会对人才培养目标相适应的,因而也是最有效的新型教学模式。
2.3激发学生的自主实践兴趣
采取激励机制,鼓励学生以兴趣小组或课程实验小组的形式开展实验、展开实验讨论,并主动和教师交流;鼓励优秀学生和高年级学生参与课外实践指导,逐步形成学生合作、自主实验和自主指导的氛围,转变教师指导为学生自主研讨,缓解开放性建设中实验指导教师数量不足的问题。设置合理比例,严格规定学生应该完成的课内和课外实验,让学生带着任务进实验室或实习基地。根据学生的学习动态,启发和引导学生自主选择实验项目,自主设计实验,综合运用所学知识,解决学习中的困难和问题,显现自己的智慧和能力,体验自主实践的成果,从而达到充分调动学生自主实践的积极性和主动性的目的。
2.4开发虚拟实践教学平台
由于自主实验所占比例较高,实践教学条件势必有限,加上难以为每个开放实验室全程安排指导教师,那么,可以借助校园网络建设虚拟实践教学平台,方便各个实践课程项目案例的管理,缓解教师和设备短缺问题,也缓解外出校企合作费用过高问题,为学生自主学习创造条件。以此平台的软件虚拟实训环境为例,老师和学生分组充当项目经理、开发员和测试员角色,登陆虚拟实训环境,根据其中真实的软件开发实例课件内容要求完成不同的开发和测试任务,并分阶段提交各自的成果,项目经理对开发员和测试员的工作进行指导、评审、考核和答疑。这样,学生将置身于以真实工程项目职场为背景的实训环境中,以项目团队的组织形式完成实战训练,亲身感受到规范的软件开发流程,迅速掌握规范高效的软件项目开发步骤与方法,在真实的项目开发过程中提高实践动手能力,获得实际工作经验,从而大大缩短了就业后的岗位适应期,真正实现专业教育与企业岗位需求之间的相互衔接。为了提高实践教学资源的利用率,开发实践教学资源库也就显得尤为重要。计算机虚拟实践教学资源库的构建要与人才培养目标相一致,以专业岗位需求为根据,突出“能力”目标。如软件开发课程实践库应主要包括以下内容:软件开发的基本概念、方法和步骤,解决问题的思路和过程;完整的开发过程和各个过图1计算机虚拟实践教学资源库结构图程的实际成果资料,具体包括“软件开发计划书”、“可行性研究报告”、“需求分析说明书”、“概要设计说明书”和“详细设计说明书”;最终开发成果、编码集及操作使用说明书。实践案例按照行业工程标准规范化的、系统的制定原则,把行业的要求融合到教学案例中,使案例库丰富及多样。实践项目库的项目是非常典型的,具有代表性的任务,根据专业相关技术领域相关职业岗位的任职要求,充分体现职业性、实践性和可持续发展性;以职业岗位真实的项目和任务及其工作过程为依据,整合相应的知识、技能,在真实项目的基础上构建学习性的环境。
3.结束语
实践教学是高等计算机工程教育中的重要环节,也是培养学生实践能力、创新能力的重要手段,还有许多教学改革的问题值得研究,我们将不断努力,逐步完善实践教学体系,在改革中探索、提高,培养出更多适应社会需要的复合型、应用型工程人才。
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计算机的应用广泛,为人们的生活提供了便捷的服务。随着计算机技术和网络技术的不断发展,人们的生活、工作和学习已经离不开计算机,人们对计算机的依赖程度使得计算机的安全问题,受到广泛的关注。下面是读文网小编为大家整理的计算机毕业设计论文,供大家参考。
1现有实践教学体系的不足
1.1专业课程设置定位不准确
当前很多高校计算机工程专业是在社会大量需求下匆匆上马,没有相应的学科基础,新教师多,是参照其他学校的教学大纲开设自己的专业课,没有深入研究本校学生的基础素质和能力,以及本校教师的专业素养和能力,使其专业课程不能满足现代高等教育的理念,造成其实践教学体系先天性不足。
1.2课程实验师资不足
学校规模的扩大,在校学生规模剧增,致使专业教师和实验指导人员严重不足。每年分配到校的年轻老师几乎都是从学校到学校,缺乏实践经验。暑假的教师岗前培训,不到一个月的时间也只是形式而已。同时计算机工程专业高级教师的大量流失,使实验课程的指导教师严重缺失。
1.3实验教学内容质量不高
师资专业水平不高,使开出的实验内容水平也不高。主要是以验证性和观察性的实验为主,设计性、综合性的实验较少,研究性和创新性的实验几乎没有。现在的实验很多都是表面的形式,没有达到实际的效果。
1.4实验指导和管理落后
计算机工程专业的实验以锻炼学生的能力为主。但是当前实验内容陈旧,指导教师的实践经验不足,不能很好满足学生学习的需要。实验课程的安排随意性很大,不能与课堂教学相辅相成,学生理论和实践脱节。实验室管理手段比较落后,采用人员绑定实验室,手工登记和监督,致使实验教学非常忙乱,更不用说实验室开放了,使很多教学设备闲置,学生的需求得不到满足。
1.5实验设备不足和陈旧
计算机设备是更新非常快、投入非常大的,与其他学科的实验设备性质差别很大。很多学校的领导和相关部门不能认识到计算机教学的特点,在实验设备上投入不够,使很多设备落后,数量也不足,根本达不到教育部规定的4:1的指标。
1.6实习基地较少
学校与企事业单位联系的渠道较少,相互的合作不多。学生的毕业实习基本由学生自己解决实习的单位,学校只能提供较少的实习单位给学生,根本无法满足学生增长的需要。针对当前计算机工程专业实践教学体系的不足,参照国内外高校中计算机工程专业教学体系,按照学校的实际情况重新制定培养计划,对本校的专业教师和实验人员进行继续教育和培训,加大设备的投入。本文按照实践教学的各个环节分开讨论如何设置实践教学的内容、目标和教学的手段,给出一个符合当前社会需求的计算机工程专业实践教学体系的设置方案。
2以素质教育为目标的实践教学体系
2.1课程实验
课程实验是课堂教学的重要组成部分,它是和课堂理论教学相辅相成的。通过课程实验,不仅可以传授实验基础理论知识,而且可以使学生更加深入地理解理论,完成理论与实践的结合。通过实验可以训练学生的基本技能,严格按照实验过程进行,分析实验中出现的问题,排除一般故障,对实验的结果进行分析和解释,锻炼学生的动手能力,培养学生的技能,提高其计算机软件和硬件设计和实现的技能。实验也是教师和学生深入交流的通道,启发学生深入思考,敢于创新。计算机工程专业的课程实验按照实验的性质,可以分为观察性实验、验证性实验、设计性实验、研究性实验等不同类型。现在实行多媒体教学,观察性的实验一般可以在课堂上简单演示,一般不列入实验体系。自从20世纪90年代以来,互联网在全世界大规模推广,现在的很多学生在大学入学之前都接触过使用过计算机,很多中学都开设了计算机课程,使学生具备了初步的计算机技能,能够使用可视化的开发工具进行编程,这使得计算机工程专业的低年级学生可以有少量的验证性试验,验证性实验可以在理论教学中简单演示,给出详细的辅导材料指导学生利用课余时间自己实验,其他的实验为设计性实验和综合性实验。在计算机工程专业有全校理工课基础教育,包含的物理实验、化学实验等公共基础系列实验本文不予讨论。软件技术系列实验要强调实验内容的设计,按照学生的能力和当前的素质以及教学大纲重新规划实验的内容,追求变化以适应社会的需求。
当前重点加强的实验是基础理论系列实验和硬件技术系列实验。现在学生都是轻理论重应用,计算机工程专业的本科教育是以素质为核心的,理论是应用的基础,只有掌握理论应用才能够深入的探讨,否则其应用仅仅是模仿,不能够进行创新。为此要加强数值分析实验、离散数学实验、算法设计与分析实验等为主的基础理论系列实验,其中离散数学原来仅仅是讲授原理,不能和实践应用结合脱离实际。这些实验应该在验证性的基础上变换为一定设计性实验,重点强调理论的实践。软件实验的可操控性强,对于硬件实验需要一定的技术和经验,当前很多学生和教师都不愿开设这类的实验,多数是按照实验设备教程进行验证性操作,没有任何的设计性,更谈不上创新试验了,为此电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、数字逻辑、计算机原理、微机原理及应用、嵌入式系统、计算机接口设计、计算机网络[2]等课程实验要增加趣味性,不要仅仅是枯燥的理论验证,而是结合理论设计实验内容以激发学生兴趣为主,寓教于乐,在设计性实验中掌握理论,在实验中培养学生的创新思维。在设计实验内容时要考虑到学生的起步基础不同和素质高低不同,设计出可以选择的实验,满足多方面多层次的需求,提高实验的质量。课程实验应该包括适当的开放性实验,目的是进一步提高教学水平、培养学生实验技能与创新能力。为此需要实验管理采用开放性,采用自动式的学生认证系统,提高设备的利用效率,为学生创造良好的实验环境。
2.2课程设计和协作设计
在课程实验的基础上,以提高学生的综合能力为出发点,应该选择比较重要的课程作为单独课程开设综合性课程设计,这对学生实践教学能力培养是非常重要的,考虑到整个实践教学必须占到整个学时的比例,应该开设以下综合课程设计。(1)高级程序语言课程设计:高级语言是计算机工程专业的基础课,通过课程实验学生仅仅是掌握语言的词法、语法和语义,不能从整体上掌握整个系统。特别是现在高级程序语言的开发环境虽然比较方便使用,但是其知识结构比较复杂,但是掌握其可以直接在程序中使用,大大提高编程效率。课程设计指导书中给出10多个题目,以学生综合掌握高级程序设计语言和集成设计工具为目的,学生能根据题目的目的,独立完成分析、设计和调试。使学生能更进一步地理解程序设计方法,熟练掌握常用的数据结构和算法,培养学生的实际设计能力和分析解决问题的能力,保持良好的程序设计风格。(2)数字电路课程设计:使学生基本掌握数字电路设计和调试的方法,增加集成芯片的使用知识。教师根据学生的基础列出10多个的选题,给出设计的目标,提供相应的数字电路分离的器件,要求学生独立完成设计、系统装配和调试。能力比较强的同学可以独立完成选题设计,完成系统的装配及调试,教师只需给予一定的指导。(3)计算机原理课程设计:使学生加深对计算机原理和相关课程的理解,实践和锻炼计算机硬件的设计能力和调试能力。要求了解实验所能提供的硬件基础和计算机体系结构,以及现在硬件设计语言的一般设计过程和方法,能够按照指令体系和功能进行逻辑设计和实现CPU,并进行软件的模拟。(4)嵌入式系统课程设计:现在机电设备的智能化都来自于嵌入式系统,嵌入式课程深入需要综合性的课程设计,能够使学生掌握嵌入式的环境应用的限制性、功能的限制性,根据设计的目标,综合使用嵌入式系统的接口、通信的基础知识、嵌入式微处理器构成控制系统,掌握实际控制设备运行的实际知识,培养学生硬件方面的综合设计能力和动手能力。(5)操作系统课程设计:要求学生掌握流行大型操作系统的系统结构、各种实现机理和各种典型算法,系统地了解操作系统的设计和实现思路。该实验可以采用开源的Linux系统为实验平台,运用所掌握的知识对内核某个部分进行替换,运用内核开发环境实现内核的重新组合。这样可以锻炼学生进行系统编程的能力,为今后开发驱动程序、网络接口等打下基础。(6)软件工程课程设计:使学生系统地掌握软件工程及软件管理的过程、方法和工具,教师可以按照学生比较熟悉的需求,设计多个相对比较大的项目作为题目,方便学生需求分析,这些需求分析可以是一定条件下现场的调研,多数数据是通过其他材料整理汇集出来的,也可以通过网络收集具体项目的需求,这个不能是真正的现场调研,这是课程设计中非常重要,而且是需要特别处理的部分。在此基础上学生要完成软件的设计,给出测试和维护的基本原则和文档。由于教学时间的限制,不可能完成编程和具体的测试,仅仅是完成必要的文档标准化和内容完整性检测。
在计算机工程专业的课堂实验和课程设计是按照教学计划一个年级同步进行的,为此可以在达到实验目标的同时,在班级内部进行计算机技能比赛,比赛解决实验相关内容及问题的能力、比赛编写程序的质量、比赛编程程序的规范程度,比赛学生各种能力,促进学生内部有序良好的竞争,提高他们学习的积极性。也在同一个课程的不同班级进行比赛,培养整个专业的学生能够具有注重技能训练的精神。课堂教学和课程设计都是以班级为单位的独立设计来和完成,当前现实的项目是需要多人的系统完成,为此需要增加一个大作业和项目开发的实践教学环节,帮助学生增强交流能力、解决问题能力和技术技能[3]。(1)综合性作业课程:需要综合多门课程,可能需要多个学期,成立班级内部的小组分工协作共同完成。该作业具有一定的难度,综合多个知识点,需要系统的规划,能够锻炼学生的综合能力,同时也可以实现信息沟通技巧的掌握,达到交流技巧的掌握。(2)项目小组开发:团队精神是当今计算机工程专业必须具备的,可以按照当前社会需求和科研需求,设置多个项目,让高低年级学生自由组合,组成开发小组和兴趣小组,协同完成一项任务。项目过程包括开发、软件管理、经济、风险管理、需求工程、设计、实现、维护、质量保证、标准以及协同工作等。这样不仅提高了他们的实践能力和技能训练,关键是协同工作能力的锻炼,使学生更加容易地融入社会工作中。项目小组也是高级学生向低年级学生传递知识和技术的最佳场所,也可以大大提高高年级学生的管理能力和各个方面协调的能力团队开发课程。这也是课堂教学有益的补充。在项目开发的需求分析中要注意相关的法律和道德的可行性研究,清楚涉及的有关问题,锻炼采用何种策略来应对。这样的项目可能是多个学科综合的,可以把相关科目的同学吸引到小组中,比如自动化控制、通信工程、信息技术、电子商务、经济管理等等,实现高层次的综合。
2.3实习和毕业设计
实习不仅是学生发挥本专业特长服务社会、接触社会;也在实践教学中起着重要的作用,使学生在实践过程中即能达到提高个人能力的目的。当前实习有多种形式,多数分为校外的实习基地和校内实习基地,使学生能够到实践单位接触和了解科研和开发中存在的各种现实的技术或管理问题,参与实际课题或项目的开发等。实习基地的选择和建设是非常关键的,为了保证实习的质量。必须定期对实习基地进行评估,包括接收学生的数量、提供实习题目的质量、管理学生实践过程的情况、学生的实践效果等。实习指导教师必须有实践经验、教学经验,校外实习基地聘请业务水平高、责任心强的人员担任校外指导教师。毕业设计是一个科研和教学结合最为密切的实践环节。在毕业设计中学生可以理论联系实际,锻炼解决实际问题的能力。毕业设计应当紧密结合科研项目或课题,从科研任务中选择有价值的题目进行设计、实验和研究,还可以通过与企业紧密合作的实践教学活动来进行。
3结束语
随着计算机技术的日新月异的发展和深入应用,将会对实践教学提出了更高的要求;这就要求高等学校按照自身办学的定位和社会的当前需求对计算机工程专业的实践教学体系进行修订。以培养学生技能和实践能力为核心,高校教师要转变教育思想,更新教育观念,以构建主义为教学指导思想,推动计算机教学向着“培养全面高素质人才”的方向发展,为学生以后更好地为社会服务打下坚实的基础。
1现状分析
培养高质量的软件开发人才一直是社会和行业关注的焦点。早在11年前,对于工程教育的迫切性就被人提出来[1]。工程教育本身也作为一个系统问题被讨论[2]。现在从国家层面在战略上建立了软件学院进行专门培养,各个高校也不断推出新的课程、新的措施方案。在这一领域虽然比过去似乎已经有了翻天覆地的变化,但来自企业的呼吁似乎一直反映出诸多不尽如人意。更多的思路希望将企业的力量直接引入到教学,比如实训基地等[3];而国家层面也非常关注实训[4]。但实际效果可能变得流于表面,因为企业往往难以将核心的工作拿给学生做,而其训练的项目也并未从更全面系统的角度去设计,其锻炼效果就有限了。在软件开发这一领域,由于其具有变化迅速,新技术不断涌现的特点,导致不少在教育内容上选择了追逐新技术、新语言、新平台,以能用会用这些流行主流技术为目标。典型的代表就是北大青鸟,有些二本的学生在毕业前专门花钱去青鸟学习,似乎可以看到这种教育的优势。但另一个矛盾的情况是,往往那些关注员工后劲的公司却不愿意招聘青鸟的学生。如果将目光投向国外的顶级大学,例如斯坦福,其教学上并没有去“依赖”校企合作,以及很热门的“实训”。其核心课程依然是过去的传统经典课程。以一个研究生为例,一学期能修2门课是正常,3门就很优秀。它并没有追逐所谓的新技术。但无人质疑其学生的工程能力、科研能力和创造能力。
2什么是计算机工程能力的核心
什么才是我们软件开发教育的核心知识架构,怎样才能培养学生可持续发展的核心竞争力?我们调查过一些非常高水准的软件开发者,发现他们往往在底层软件上持之以恒地进行长时间深刻的锻炼,然后在未接触的新领域才能非常迅速地掌握核心。例如,一个非计算机专业的系统分析员曾经“只”在DOS这种原始的操作系统下玩了10年,甚至自己写过一个汉化的DOS。他只有书本上的一点点网络知识时,就用一两天时间解决了一个学通信的研究生1个月都不能解决的网络故障。这是一个典型的例子,他并没有“实际的”网络经验,什么使得他如此轻松地进入了新的领域呢?而另一个曾就职于vmware、google等顶级公司的程序员,在Unix下只用C语言做了10年系统级编程。当用Java,C++甚至是javascript时,其学习时间只是1天,很快就比做了几年专门java编程的程序员还精通。如何才是软件开发人员的本质力量?什么才能让他们在变化万千的新技术面前屹立不倒,乘风破浪?
2.1计算机工程能力
我们认为计算机工程能力包含两方面的内容:(1)核心知识架构;(2)计算机的思维方式。什么是核心知识架构呢?是反应该领域最基本规律和支撑技术的知识。简单地说就是传统的操作系统、编译、数据库。操作系统将硬件、软件、高级语言和汇编融汇在一起,它几乎包括了软件工程中所有重要的因素。举一个简单的例子,似乎只有面向对象这种“高级东西”才有的虚函数运用,其实在Linux中就有相应的虚文件系统。操作系统是最为复杂的计算机工程之一。编译融汇了大量的算法,而且能让大家真正看“穿”语言的外表,深入到其内里,体现了最根本的计算机技术。其优化技术,也深刻地和硬件交融在一起,很好体现了底层风范。数据库,不仅是运用算法最多的地方,甚至是超越操作系统的一个复杂的系统,从缓存技术到i/o优化,到索引,再到事务处理,无一不是反映计算机最深刻规律。大家可以发现,所谓核心知识架构,都具有两个特点,反映本质规律,体现软硬融汇交织。也只有这样,才能建立下面谈到的“计算机思维方式”。
2.2核心知识架构
为什么我们没包括一些新兴的语言和技术呢?似乎它们很“实用”。而且已经出现的问题是,按照传统科目和方式学习后,学生在企业什么都不会。这也正是大家关注工程教育的初衷。为什么不强调这些新兴实用技术的教育还在强调“古老”的“基础”。计算机领域一个显著的特点是,表面上知识更新非常快,新技术、语言层出不穷。这很容易导致当我们发现学生能力欠缺时,将问题归罪于新技术的学习不得力,知识结构老化。但其实目前的问题可以从另外一个角度考虑,是否是基础教育不得力?分析国外著名大学,如斯坦福、伯克利的课程,我们发现两个特点:(1)关键的基础课程,如操作系统、编译原理、数据库,始终是其最重要的课程,并没有过分追逐各种“新潮”技术。(2)学生一学期能修的课程非常有限,一般为3门课。而国内却呈现相反的状况,比如编译原理被降到了选修课的角色,新潮课程层出不穷,一个学生二年级一学期要修13门课。在这种走马观花的状况下,计算机这种具有强烈“手艺”色彩和工程实践的学科,被完全纸上谈兵化。而一些可怜的实验内容,还被学生的复制拷贝所湮没。我们认为,恰恰是这种情况,使得基础核心知识教育没有工程化,没有充分动手,导致了基础知识教育某种程度上的巨大失败。从以下鲜明的对比可以窥见问题的端倪:国内学生反映操作系统课程是文科课程(只需要背条款考试即可);而相对地,国外著名高校操作系统课程要求学生实现“小”操作系统。国内数据库只讲其应用(如大量讲解sql等运用,sql即使非计算机专业人士也很容易学习,这也是它被发明的初衷)。斯坦福的数据库课程中有一门需要实现一个数据库系统。在笔者走访的计算机工程上优秀的人才,发现其共同的特点就是在诸如操作系统或数据库上都有很深入的学习经历,比如前面提及的自己构建过汉化DOS系统,或者在Unix下,做内核以及驱动很多年等。而当他们接触新技术时,之前深刻的经验和淬炼的思维就让他们如虎添翼,快人一等。更有甚者,国外真正的最顶级专家,都是在这些领域有无与伦比水平的专家,从delphi的缔造者,转战到微软并入主.net平台的开发,也可看到雄厚的底层知识和能力的巨大作用。所以“老”知识并不是障碍,而是通向天堂的阶梯。究其原因,就涉及到工程能力的第2个方面,计算机思维方式。
2.3计算机思维方式
对非专业人士它是很抽象的概念,而对真正专业人士,这又是一个非常鲜活的概念。这里限于篇幅,我们只举一个简单的例子。面对在C++中外部代码如何直接修改私有变量的问题,计算机的思维方式就是:对象也是放在内存中,只要能拿到对象的地址,并知道对象的布局,那么就可修改。而没有建立这种思维的人,就完全被高级语言的语法所左右,无从下手。一句话,无法看到本质,没有从下而上的底层思维。核心知识课程的有效深入教学和计算机思维方式建立有何直接关系呢?我们认为核心知识因为其反应了计算机本质规律,而且从底层建立起来,所以对其深入掌握运用后,它从开始的逼迫到最后的陶冶,最终潜移默化地让受众建立起“计算机思维方式”。而这正是计算机工程师安身立命之本,就如同音乐家有其独特的音乐思维方式一样。为什么诸如java之类的课程于建立计算机基本思维不太合适呢?因为它更高层,无法让学生看到最下面。而唯有彻底、深刻和系统的底层淬炼,才能真正建立起“计算机思维方式”。
3如何打造强大的计算机工程能力
大家一方面指责基础课程的“空洞”、“无用”、“陈旧”;另一方面在不断开设的海量新课和技术中压得学生更加远离编程,远离实践。即使能培养出熟悉某种语言的学生,也无法看到他们和培训学校有何不同。实训也似乎没有根本解决问题,我们在实践中发现,往往是那些自己醉心于编程的学生最后有着卓越的表现。让基础知识能支撑和指导实践,而非仅仅“符号”,并引导学生进行高效的实践。
3.1“3块连一线”,4门基础课程整合打造核心知识架构我们将4门基本课程进行贯通式整合,着力塑造学生的“计算机思维”。下层的是3门基础课(在上一小节探讨了其在工程能力训练上不可替代的重要地位),对软件开发环境产生支撑。而软件开发环境又通过精心的设计和工程实践,从应用角度将3门课程所学的知识串联起来。从而将基础知识和工程开发更有机整合在一起。首先,阐述为什么将以上课程整合在一起的理由。要回答这个问题,必须先回答什么东西支撑了优秀程序员。在我们的调查人员中,无一例外地都具有很深厚的底层软件开发背景。有长期从DOS的Hack入手的;有长期从事Unix内核编程的;有从Windows的driver起步的;有以反汇编逆向为根基的。长期在最底层的经历,使他们建立了最真实和能触摸的系统观,能以计算机的方式思考。所以面临新技术时,他们能透过新形式很快把握其精髓,深刻地把握其实质。“太阳下面没有真正的新事物”,例如号称21世纪最新的重要的软件技术AOP(AspectOrientedProgramming,AOP),其实在20世纪60年代就出现在了汇编一级的软件技术中,它本质就是钩子技术的系统化。在底层的软件世界,我们不仅能够用到那些所谓的最新的技术,而且能看到其本质(我们可能就是用机器码自己构建出来的,而不被新技术的华丽外衣障目)。这些使得具有底层经验的开发者,更有创造力,更能创造,也更能洞察迷乱后的本质,庖丁解牛,解决那些异常复杂的工程问题。举一个笔者遇到的真实例子,一个具有深刻底层经验的程序员(一直只有C语言和操作系统编程经验)和一个只有深刻Java经验的程序员,在同时学习Javascript的闭包概念时,后者一个礼拜都还有些似是而非。前者很快就能自如运用,且最后指点了后者1个小时,后者顿时豁然开朗。这是典型的“新”与“老”,上层和底层经验在面对新事物时的对比。既然底层软件赋予我们如此强大的能力,那么哪些是底层软件呢?大家公认,操作系统、编译和数据库由来就是计算机工程自身的根基。所以,我们必须将这3门课涉及的知识好好淬炼。而如何将3门课的知识和我们日常的软件开发联系起来呢?如何用它们指导平时程序的开发呢(我们大多数是开发用户级软件,不会开发内核软件,因此许多人认为几乎整个在内核中的操作系统对用户级软件开发无从指导)?另一门课,《软件开发环境》解决了这一问题。它有一条主线,通过反汇编将C语言和汇编串联起来,让系统级的知识从高级语言的面纱下展现出来。同时用逆向工程这把庖丁之刃,将编译、链接、面向对象等软件开发中的重要知识块剖剔,让底层与上层贯通一气。而逆向的技术技巧,本身也是非常高级的软件开发技术。因此,我们用“3块连一线”来总结4门课的关系是最好不过了。为什么不纳入语言课程,比如C/C++语言?从我们的工程经验来看,语言只是计算机原理和思想的载体,是表述方式而已。为了表述形式而专门花大力气是不值得的。比如,国外的著名大学很多都不开设语言课,在其他课程作业中必须用C语言编程,学生们就在那里锻炼了。真正的语言的力量并非来自语言本身,而是底层知识为支撑的项目锻炼。我们的思路是以构建式完成大量的完整系统的编写,这样就很好锻炼了软件开发和工程能力。同时,“软件开发环境”本身从逆向层面也对语言有了深刻的剖析,这是纯粹的语言课难以完成的。另外,从大纲安排上,我们在大一就会让学生用C语言来初步接触程序编写,这时并不适合放入太高级主题。而在教学中,语言的力量已经渗透到一个个工程构建中,随风潜入夜了。为什么不纳入算法课程?从某种程度上,“程序就是算法与数据结构吗”?我们认为在系统中运用算法,算法才具有生命力。而编译、操作系统、数据库以及我们专门设立的一些课程设计将全面运用各种算法和数据结构。在实战中运用并学习提升才是王道。这也正是构建式学习的精髓所在,这也正是探索式学习培养学生的创造能力的精髓所在。算法课已经为我们准备了元件,就看你怎么去组装甚至改造。
3.2以构建主义的思路,深度实践的风格改革课程
前面我们论述了底层知识架构的重要性,那么怎么来将它们实际地建立在学生的工程实践中呢?简单地说就是“构建一个具体而微的系统”。讲操作系统就构建一个小操作系统,讲编译原理就构建一个小编译器。同时,设计一些跨度较大的课程设计覆盖这些课程的一些重点内容。构建完整系统本身就可真实淬炼工程能力,而这些内容的复杂性、难度以及运用知识点的广度,本身就超越了简单的企业实训项目,在培养人才方面具有系统性、完整性、挑战性独特优点。我们需要的是运用团队的思路和现代软件工程的手段,将其开发过程管理发起来,从而熟悉企业级开发的工具链,将软件工程学到的知识贯通到实作中。这也回答了“和以前相似的强调基础课程教育,什么特点使得我们的做法能获得强大的工程能力?”这一问题。以前更多注重理论知识的学习,而现在的做法是回归计算机工程的自身科学规律———实践为王。
3.3改革考核评价标准,充分强调动手实践
以前我们一直是卷面考试,实验分数只是象征性的点缀。这本身违反了计算机工程的特点。只有改变评价考核标准,才能真正驱动学生充分锻炼工程。在课程软件开发环境中,我们采取了平时的考试结合期末考试的方式,而两者均为软件编写。期末考试在实验室上机编撰指定题目。不强调对一些函数名等死知识点的记忆,可以用在线帮助。这本身也符合软件开发的规律。
4结束语
我们在计算机工程教育上试图做一些回归本质的工作,也取得了一些效果。比如在软件开发环境中,学生普遍认为:“似乎将3年学的程序课全学习了,收获很大”。更有同学,在外企公司的面试中,直接运用了课堂上的知识,这在传统的教学环节中是难以获取的。但整个工作尚在起步阶段,所以仍有很多工作需要做,许多环节需要优化。我们希望在以后的工作中更深入探索工程教育的规律和本质。
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