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一、引言
數據挖掘是數據知識庫發現的一個重要步驟,又被稱為數據采礦和資料勘探,與計算機科學有著非常緊密的關系,通過計算機進行數據統計、分析處理以及檢索等,可以為數據搜索的精準度提供充分的保障。云計算也是近幾年計算機技術快速發展衍生出來的產物,云計算的出現在很大程度上推動了計算機技術的進一步發展,有效打破了傳統計算機技術的局限。實現云計算與數據挖掘的有效結合,可以有效提高數據分析的科學性和可靠性,對于促進商業持續發展具有十分重要的作用。所以,云計算環境下如何建立科學的數學挖掘服務模式,就成為計算機領域亟待解決的重要問題。
二、云計算的基本概念和特點
(一)云計算的基本概念
云計算是計算機技術發展衍生出來的產物,是一種基于互聯網相關服務增加、使用以及交付的有效模式,主要是通過互聯網提供動態、虛擬化數據。云其實就是網絡和互聯網的另一種說法,過去經常被用來表示電信網,后來則用于描述互聯網基礎設施。廣義的云計算指的是服務的交付和使用模式,通過網絡按照需要的方式獲得所需服務,這種服務可以與互聯網相關,也可以是其他服務,可以將計算能力作為一種商品通過互聯網進行流通。它是一種商業化的超大規模式的計算技術,使用這種技術,用戶可以通過網絡將所需要處理的程序拆分為若干個較小的子程序,減少數據處理的難度,再通過由多個服務器組成的系統對信息進行搜索、計算以及分析,從而將經過處理的準確數據返回給用戶。常見的云計算技術如搜索引擎等,云計算技術的出現對人類社會的進一步發展具有十分重要的作用。
(二)云計算的基本特點
與傳統計算方式不同,云計算不是計算本地計算機或遠程服務器中的數據,而是通過計算分布在大量分布式計算機上的數據,在這種計算環境下,企業數據中心的運行與互聯網相似,這就可以使企業將資源切換到互聯網需要的應用上,通過搜索計算機和存儲系統,對所需數據進行精準化處理,確保企業獲取信息的準確性。云計算的突出特點就是它可以像商品一樣進行流通,使用方便、成本低廉,與互聯網有著緊密的聯系,通過互聯網進行信息、數據傳輸。
三、云計算環境下的數據挖掘服務模式
隨著商業迅速發展,發展過程中積累下的數據越來越龐大,使得企業數據庫中的商業數據量越來越龐大,這就對企業獲取數據形成了一定的障礙。傳統數據挖掘模式難以滿足海量數據挖掘對計算機能力的需求。為了促使商業實現進一步發展的重要目標,就需要結合數據特點,依據計算機技術,建立科學、有效的數據挖掘服務模式。云計算在互聯網大環境下應運而生,為數據挖掘提供了非常良好的解決方案,有效解決了傳統數據挖掘中存在的問題,對優化數據挖掘服務模式,以及促進商業持續發展具有十分重要的意義。
(一)數據挖掘服務架構
云計算為數據挖掘服務結構提供了充分的保障,主要是因為云計算實現了計算機設備、存儲設備、集成開發環境以及應用軟件共享的網絡環境,在這種環境下,使得數據挖掘形成了完善的服務模式。云計算環境下的數據挖掘可以為用戶數據挖掘提供更加良好的解決方案,使用戶更加靈活的使用服務資源,同時按照業務需求進行動態服務組合。所以,云計算環境下數據挖掘服務結構更加科學。
(二)數據挖掘服務建模基本流程
云計算環境下進行數據挖掘服務模式建立,需要嚴格按照相應的流程。對于數據挖掘服務建模流程可以歸納為三個方面,第一,準確定位服務。這就需要通過云計算在互聯網海量信息中獲取與數據挖掘服務相關的信息,對數據挖掘服務的核心功能進行準確定位;第二,綁定數據和服務,主要是因為數據挖掘是由功能和數據兩部分組成,構建數據挖掘服務模式,就需要建立候選服務與其相關聯數據的聯系,為服務找到準確的信息,從而實現網絡數據調用的重要目標;第三,完整的服務組件,云計算環境下對數據挖掘服務模式建模,實現服務定義的功能,需要將服務打包為獨立的組件,并通過統一的接口,構建具有有效性的服務組件。按照流程進行數據挖掘建模,可以保障云計算環境下數據挖掘服務模式的準確性和有效性。
(三)云計算環境下數據挖掘服務模式基本結構
云計算為數據挖掘服務模式建立提供了充分的保障,基于云計算的數據挖掘服務模式基本結構主要包括四個層次,分別為基礎設施層、虛擬化層、平臺層以及應用層。其中,基礎設施層主要為數據挖掘服務提供所需的計算、存儲資源,虛擬化層主要是利用虛擬化工具,將云計算環境下的各種資源匯聚在一起,形成集中、統一的服務資源,為數據挖掘中資源合理分配和調度提供科學的理論依據。平臺層作為數據挖掘的核心服務層,包括數據挖掘服務的各種核心服務和功能,主要用于對數據管理、計算機資源調度等。而應用層則主要由接口層和終端層兩部分組成,主要用于用戶數據處理和請求的表達,對于實現用戶數據挖掘目標具有重要作用。
四、結束語
綜上所述,云計算的出現和應用在很大程度上推動了計算機技術的進步,在云計算環境下實現數據挖掘服務模式構建,根據數據挖掘的基本目標,結合云計算的基本特點,建立科學的數據挖掘服務模式,充分滿足用戶數據挖掘準確性和有效性的需求,實現應用數據挖掘的重要目標。因此,在商業蓬勃發展的大環境下,必須充分利用互聯網的優勢,不斷優化數據挖掘服務模式,為商業進一步發展提供充分的保障。
參考文獻:
(①淮海工學院計算機工程學院,連云港 222005;②中國礦業大學管理學院,徐州 221116)
(①School of Computer Engineering,Huaihai Institute of Technology,Lianyungang 222005,China;
②School of Management,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China)
摘要: 電子商務融合了計算機技術、網絡通信技術,涉及到了金融學、管理學、市場營銷學等多門學科,文理滲透,理論與實踐相結合的課程。本文旨在結合計算機專業要求和學生特點,探索出計算機專業的電子商務教學模式,合理取舍,激發學生的興趣和熱情。
Abstract: The e-commerce integrates computer technology, network communication technology, the finance, management, and marketing. This paper aims to find appropriate electronic business teaching mode of computer major to inspire students' interest and enthusiasm, combing with computer professional requirements and the characteristics of students.
關鍵詞: 電子商務 計算機 教學 探索
Key words: electronic commerce;computer;teaching;explore
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)27-0198-01
1電子商務的地位
電子商務是一門新興的交叉性課程,它融合了計算機技術、網絡通信技術,涉及到了金融學、管理學、市場營銷學等多門學科,是一門學科綜合、文理滲透、理論和實踐應用相結合的課程。電子商務是當今世界商務活動的現實,也是商務活動發展的趨勢,并將在本世紀的一定時期內獨領。本課程的教學目標則是通過對電子商務的基本理論、基礎知識、基本方法的學習,通過上機、上網等教學實踐以及有關教學案例的討論和思考,使學生樹立起電子商務的一個基本框架,同時掌握電子商務的基本原理、基本技術、管理知識、營運實務,為培養更多的實用型人才、高層次的復合型專業人才奠定基礎。
2計算機專業的開課目的
通過本課程的學習,使學生計算機專業本科系統地了解電子商務系統的基本概念、電子商務系統的特點、電子商務系統發展中的熱點技術、電子商務系統的基本發展過程,熟悉電子商務系統的設計開發過程,能夠對電子商務系統進行規劃、系統分析,進行電子商務系統設計、企業信息門戶設計,能夠設計電子商務應用系統、設計電子支付系統,熟悉電子商務安全子系統規劃設計,了解電子商務系統建設實施,能夠對電子商務系統進行維護管理。總之,通過對電子商務的理論和實踐的學習、研究和分析,掌握電子商務的基本知識和基本原理,提高學生結合自身特點從事商務實踐的理論素養和電子商務的能力。
3針對計算機專業學生的特點設計電子商務的教學重點
本課程中涉及的概念繁多,學時較少(32-48學時),因此教學過程中針對計算機專業學生培養計劃和電子商務的知識體系,必須做出取舍,查缺補漏。一個比較適合計算機專業學生的電子商務教學的重點、難點和要求設計如下:
(1)熟悉電子商務的各種基本概念,了解電子商務的基本框架。
(2)熟悉Internet商務的基本框架,掌握B2C、B2B電子商務交易方法與特點。
(3)了解EDI商務,了解EDI的基本概念、術語、標準等基本概念。
(4)掌握企業實施電子商務的策略。
(5)掌握流通業、生產業、信息服務業電子商務的特點。
(6)掌握電子貨幣基本類型、網絡銀行的基本業務、網上支付的模式。
(7)掌握安全交易的體系,掌握安全交易的方法。
(8)了解電子商務物流的基本概念。
(9)掌握網絡營銷的策略、網絡廣告策略。
(10)熟練掌握電子商務網站建立。
從以上的教學要求可以看出,在本課程中弱化了對計算機專業開發技術的要求,這是因為學生已經有了計算機程序設計、計算機網絡、網站建設與網頁制作等課程的基礎,而網絡信息安全技術、軟件工程、軟件新技術等課程是學生的后續課程,因此在本課程的教學中,可以對先修和后續課程中的知識不做重點講授。而在課程教學中,講授的重點應該是計算機專業其他課程中所不能涉及的與商務相關的概念、原理等知識。
4課堂教學重在激發學生靈感和探索熱情
計算機專業學生在先修課程中已經建立了較為扎實的專業基礎和素養,培養了對計算機專業的興趣。開設電子商務課程,可以使學生在專業基礎之上,了解電子商務,開拓視野,為將來的就業拓寬途徑和渠道。因此,在課堂教學中,教師應適時引入一些商務和IT經典案例和故事,吸引學生,激發學生的學習興趣和探索熱情。對于學生感興趣的熱點和想法,鼓勵學生大膽嘗試,敢于實踐。教師可給以積極的引導和培育,可建議學生申請學校的大學生創新項目的支持,在教師的指導下進一步開展研究和探索;還可以在畢業設計時中進一步的完善和提高,有的方案就可能成為將來的就業或創業的方向。在幾年的電子商務教學中,通過引導和培育,使學生對電子商務產生了濃厚的興趣,并有多人成功地創業。另外,鼓勵有興趣的同學報考國家助理電子商務師、電子商務師等職業認證,將來可成為融IT與商務于一身的高素質復合型人才。
5適時推行雙語教學
在經濟全球化、教育國際化的發展趨勢下,雙語教學越來越呈現出其優越性和迫切性。同時雙語教學也是我國現今教育改革的一個熱點話題,是電子商務專業教學改革的需要。商務在全球的飛速發展,帶來了電子商務人才大量的需求。作為一門由歐美國家創造的新的學科,其中有大量的專業詞匯及專業英文文章的出現,電子商務的雙語教學作為一個輔助的教學手段就很有發展的必要。開展雙語教學,要求教師和學生都能運用這兩種語言進行科目知識的教學與交流,最終達到用這兩種語言的思維方式進行學科學習、思考和研究。
6搭建電子商務實踐平臺
電子商務實驗,是對已經學習過的電子商務專業知識進行重復、加深和運用,用實踐的形式來鞏固知識、理解知識和綜合運用知識,把在專業理論課中學習過的知識點,轉變為可以操作的活動和過程,聯結成一個具有明顯實踐特征的經驗型知識體系,并運用于實踐之中,引導學生完成對知識的認知,體驗,應用和創新的活動。
7結論
在教學過程中結合學生實際情況充分運用了上述方法,激發了學生的學習興趣和積極性,培養了學生扎實的理論基礎和較強的實踐能力,同時鼓勵同學報考國家職業資格考試,這為后續專業課程的學習打下了良好的基礎,已有多名學生在電子商務課程的啟發下畢業后走上了成功的創業之路。
參考文獻:
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1672-1578(2017)01-0022-02
1 引言
在傳統的講授式電路教學方法中,學生是被動的接收者,他們在課堂的注意力主要集中在對知識點的掌握和相關公式的推導和記憶上,對基本的物理概念和電路本質并不清楚。在通常情況下,課堂講述的內容直接呈現在教材或是相關講義上,這對于學生專心于課堂教學沒有什么較好的激勵作用,所以傳統的課堂教學幾乎是在一個帶有問題的、被動的聽眾面前的一場獨角戲,師生之間沒有任何的互動,學生之間更談不上交流、合作學習[1-2]。目前很多的學生在學習過程中只記住相應的解題步驟,并不了解其基本概念,當題目條件發生一定變化或是其以前未碰見的題目便無從下手,因此電路教學方法的改革對提高學生對電路的基本物理概念和原理的進一步理解、學生的思維能力、自主學習能力、激發學生學習興趣等都是至關重要。利用學生與學生的平等關系進行學習的交流,進而達到學生之間的互動[3-4],從而激發學生的學習興趣和對電路基本概念的理解。老師在整個的教學過程中起主導作用,學生起主體作用,學生之間合作學習,師生之間協同教學,因此本文將基于Peer-Instruction(以下簡稱PI)理論的協同教學法應用在電路課程教學中,取得了良好的效果。
2 基于Peer-Instruction理論的協同教學法
Peer-Instruction理論是哈佛大學著名教授Eric Mazur創立的,變傳統的單一講授為基于問題的自主學習和學習之間的合作探究。堅持以學生為主體,教師為主導的教學理念,是將傳統的灌輸式授課形式轉化為學生的合作學習、自主性學習的形式,重在培養獨立自主學習能力,實現多元化主體的互動、師生協同教學[5]。
基于Peer-Instruction理論的協同教學法的基本目標是利用課堂時間進行學生互動、師生互動,把相應的注意力學習的概念上來,而不是傳統的對教材或講義上細節內容的詳細介紹,基于PI的協同教學發是由一系列關鍵知識點的簡短講授構成,每個關鍵知識點一個相關的概念測試題目,也就是學生所討論的知識點的概念測試小題目。教師在整個教學過程中講述內容的重點、難點和關鍵點,啟發學生思維,營造一個學生互動、師生協同教學的環境,通過某些能夠影響學生認知能力的問題來調動他們的學習主動性,并逐步激發,引導學生合作學習、積極討論,培養其批判性思維,并使學生在獲得更多知識的同時能反思自己和別人的觀點,最后完全理解問題本質[6]。基于Peer-Instruction理論的協同教學法特別為學生設計了相應的基本概念測試題,在簡短的測試后便可與同學相互討論,合作學習,使學生有機會爭辯,交流,共同解決問題,從而對物理概念和電路本質理解更深刻。學習者在與他人的相互辯論、相互影響、相互交流之中達到更完善的發展。
Peer-Instruction理論的協同教學法設計的概念測試題與傳統的題目考核方向不一樣,其重概念、輕直接帶公式計算。某些題目看似簡單,卻能有效地檢測學生對相關概念的理解正確與否,從而引發學生的討論,真正理解基本概念。當學生在課堂上的時間大部分用來理解理解基本概念,因此在課堂上便沒有相應的時間來進行相關內容解題技巧的訓練,為此,特將解題技巧的訓練放到課外作業,因為課外作業和課外學生討論部分有相應充足的時間來進行解體技巧訓練,這樣一來基本物理概念和解題技巧都得到了訓練,基本概念的準確理解是有助于解題技巧的訓練的,因此不必擔心學生的解題能力得不到訓練。
3 基于Peer-Instruction理論的協同教學法的教學組織
基于Peer-Instruction理論的協同教學法不同于傳統教學對課本或講義中各個層次和知識點的詳細講解,而是由大量關鍵知識點的簡短講授構成,每個知識點都有一個需要討論的概念性小測試題目。學生課前事先預習,課堂給簡短時間作答,然后學生相互討論并可修改答案,該過程一方面可促使學生思考并理解問題,另一方面也給教師提供了一個評判學生對該基本概念的理解程度。如選擇正確答案的學生比例太低,教師則可放慢講解速度。然后通過另外一個概念測試題來再次評估學生對該知識點的掌握情況。教學組織流程圖如圖1所示。
課堂教學組織安排:
(1)概念題目測試 1分鐘
(2)學生思考時間 1分鐘
(3)學生作答(選擇題) 1分鐘
(4)學生互動,說服同伴(Peer-Instruction) 12分鐘
(5)修改答案并提交最后答案 1分鐘
(6)反饋給教師:公布正確答案和成績分布 1分鐘
(7)講解正確答案(含知識點的簡短講授) 5分鐘
(8)另一測試題評估學生掌握情況 3分鐘
(9)提交答案并復習該概念和講解相應解體技巧 6分鐘
重要知識點可按照上述的安排進行教學組織,約20分鐘左右,簡單知識點可省略(8)(9)步,整個知識點教學約10分鐘左右。該方法可使得教師實時了解學生對該知識點的掌握情況,以防止學生對知識點的理解程度與教師的預期教學效果之間的鴻溝越來越大,因為隨時間的增長,學生的不理解就會導致失去對該課程的學習興趣,從而使得整個課程的教學失敗。
從表1可知,在實施了基于Peer-Instruction理論的協同教學法后,學生對基本概念的理解比傳統教學法的正確率高,由圖1的期末考試成績對比可以看出,實施PI教學法的期末考試平均分比傳統的平均分高10.3分,最低分數也比傳統教學法的最低分數高,因此對基本概念的較好理解可使得在傳統計算題的成績得到了提高。
4 結語
電路課程是電氣信息類的重要專業基礎課,通過在該課程中使用基于Peer-Instruction理論的協同教學法能有效提高學生對基本概念的理解,從而提高該課程的教育教學質量和學生自主學習能力,讓學生養成終身學習的習慣,把學習轉化為自覺的行為。采用該教學方法在提高學生對基本概念和期末成績的同時,通過培養學生的批判性思維,比起那些只掌握了專門知識體系的人,這樣的學生更具有靈活性和適應性,更有可能進行創新,成為能夠終身為社會服務的現代化人才。
參考文獻:
[1] 趙郁聰,陳滿儒.雙語教學引入Peer-Instruction教學方法的實踐[J].中國校外教育,2011(9):86.
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[3] 王祖源,武荷嵐,顧牡.以同伴教學法促進學生互動式學習[J]. 物理與工程,2013(23):45-48.
對私有云的基本理解是,為一個客戶單獨使用而構建的,提供對數據、安全性和服務質量最有效的控制。私有云建設方擁有基礎設施,并可以控制在此基礎設施上部署應用程序方式。私有云的典型實施是商用硬件虛擬化內部,再添加應用服務層。
在云計算從概念日漸落地過程中,有不少機構對私有云情有獨鐘。據悉,光大結合目前技術發展趨勢和自身情況,考慮到云計算具有彈性敏捷部署、資源池化、靈活調度等特點,光大選擇進行私有云規劃,推動IT服務轉型。
雖然,在云計算技術領域一直有公有云、私有云之爭,并有人認為,在強調互聯互通、開放交換互聯網文化中,區隔出來、服務單個公司的私有云將不會是云計算主流框架。
但在目前云計算發展狀態下,選擇私有云有更多深層次原因。目前,監管部門并沒有運營云的專門法律法規,公有云的使用缺乏必要保障。另外,目前能提供公有云服務的機構數量有限,其收費方式等也仍處于相對模糊狀態。且公司機構在開始推進云計算初期,一般都會習慣性地選擇私有云,在私有云領域探索較早,積累的經驗也較多。因此,在繼續推進相關項目時,也多順勢選擇私有云。
一、牢固掌握基本概念和基本規律
好多同學有這樣一個困惑:書上的基本概念、基本規律我都知道,可做題為什么還總是出錯?其實,基本概念、規律僅僅停留在背誦上是沒有任何意義的,要知道任何概念和規律都不是孤立的,要知道它提出的背景、要了解它與其它問題的聯系。對于一個基本概念,要問一下自己:為什么要引入這概念?是如何引入的?如何定義?公式、單位與相關量的關系怎樣?……對于一個基本規律,也應該清楚:為什么要引進這個規律?規律成立的條件是什么?規律內容怎樣(包括文字、公式、圖像)?能解決怎樣的問題,如何來驗證它?……只有對物理概念、規律從宏觀的、立體的角度來把握,才可以做到真正地學懂、會用。例如,對電場強度這個基本概念,可做如下把握:它是為了描述電場的力的性質而引入的物理量。其定義式是E=F/q,但E是描述電場本身性質的物理量,其大小與F、q均無關(只是可以借助q在電場中的受力情況來探知),點電荷電場的量度式E=KQ/r2恰好證明了這一點。場強E可以表示電場的強弱和方向,用電場線可以形象地表示出來。與E相關的量是電勢U,然而電場強度為零的地方電勢不一定為零,電勢為零的地方場強也不一定為零。把公式變形為F=qE之后,可以用來計算電荷在電場中的受力大小和方向,從而分析電場中的力學問題。
二、注重知識形成過程,不要死記硬背
由于“慣性”許多同學學習物理依然習慣于小學初中的學習方法和習慣,只洼重知識的記憶,重結果輕過程。在這種思想的支配下,他們花大量時間背概念、規律、公式。顯然,這樣的同學對學習物理缺乏全面認識,是一種“可憐”的舍本逐末的學習方法。實際上,每一學科都有各自的特點。物理即知物明理,理從物來。“理”如何從物中來的,這才是同學們最應關注的。也就是要注重知識的形成過程。如,要掌握一個概念,必須弄清,為什么要引入這個概念,引入這個概念老師提供了哪些豐富、生動的典型材料?又怎樣從這些材料中抽象出事物本質屬性、歸納概括出客觀規律,進行定義的?其物理意義是什么?又與哪些概念有區別和聯系?容易出現哪些錯誤?實際中哪些地方用到這一概念?這一切要在老師的引導下,通過觀察、分析、思考、討論、形成概念,總結出規律。從中獲取知識,了解結論的來龍去脈,了解結論成立的條件和特點。
三、注重知識的聯系,解好新題型
1、圖像與知識的聯系。物理中的運動學、振動和波以及熱學是運用圖像最多的地方,但在綜合考試中圖像所涉及的問題已經超出了這些部分,它不僅要求考生會解答已畫好的圖像問題,有時還需要考生利用圖像解決物理問題(比如實驗的數據處理),所以同學們要重視這個問題,盡快學會解決方法。其實圖像問題并不神秘,先要看清橫縱坐標各表示什么物理量,這些物理量在題目所涉及的物理過程中存在什么樣的關系,寫出關系式,然后再對比圖像上所反映的關系,解決問題。在解答計算題時也可利用圖像,比如涉及物體運動的題目,可畫V-t圖,因為V-t圖線的斜率表示物體的加速度,圖線與時間軸所圍面積表示物體的位移,解決問題時,畫出V-t圖線既直觀,又能反映全過程,有時還使解題過程變得簡捷。
2、運用新、舊知識的聯系,解好信息題。綜合考試中有一類這樣的題目,在題目中介紹給考生沒有學過的概念或規律,要求考生當場學習并簡單應用。這類題目一是考查學生的理解能力,二是考查考生將新舊知識結合在一起運用的能力,其實主要考查靈活運用課本知識的能力。因此,其難點在于對基本知識的理解和應用。
四、做好“題后反思”和“章后回顧”
做題的目的是為了鞏固對物理知識的理解,提高對物理規律的運用能力,盲目的多做題是不會有太大的收獲的,要處理好低頭拉車與抬頭看路的關系。當你吃力地做完一道題后,一定不要放過進一步提高自己能力的好機會,要重新體會物理場景、再次對過程進行快速的分析,看看是通過哪幾個關鍵的環節解出了這道題,發現自己在哪些方面還有欠缺……,經過題后反思,要達到能夠“線索清晰、思維流暢”地迅速求解,這樣,下次再遇到同類題目,便可迅速地抓住要害,少走彎路。這一工作可能只需你幾分鐘的時間,但是卻是相當的寶貴。
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)31-7235-02
近年來,計算機網絡技術快速發展,云計算作為一種新興的應用領域,受到了人們的廣泛關注,在多個領域中迅速流行和推廣。基于云計算機的安全數據存儲結構可以安全的分析、共享、廣利和存儲大量的復雜數據,不僅可以拓展容量,其管理成本和設備投入也較低,是未來計算機存儲系統的重要發展趨勢。
1 基于云計算的數據存儲結構概述
1.1 云計算的基本概念
云計算是由網絡計算、并行處理和分布式處理發展起來的,是一種重要的分布式計算技術,云計算的基本概念是利用計算機網絡將復雜的計算程序分解成若干個獨立的子程序,將這些子程序交給運算系統的多層服務器來處理,處理完成后將計算結構回傳給計算機網絡用戶。
云計算是一種對分布式數據庫、網格計算、并行處理以及分布式處理的改進計算方式,可以有效地解決復雜數據的網絡計算,并且為多種計算機資源提供公用的可計量的計算,是虛擬化技術和寬帶技術的一種重要發展成果。云計算可以為我們的生活、工作和學習提供多樣化的服務,如MSP(管理服務)、PaaS(平臺即服務)以及SaaS(軟件即服務)等[1],這些服務可以幫助計算機網絡用戶節約系統維護成本,專注于應用系統開發,省去了很多繁瑣的細節過程。
1.2 云計算的數據存儲結構
1) 存儲層:存儲層是云計算數據存儲結構最基礎的層次,主要由多種網絡設備和存儲設備組成,在存儲層還有一個最主要的存儲管理系統,其主要職能就是對各種硬件設備的維護升級、狀態監控以及集中管理等。
2) 管理層:管理層是云計算數據存儲結構的核心部分,同時也是最復雜繁瑣的部分。管理層主要采用了成熟的分布式存儲系統和集群管理技術,不僅具有良好的可拓展性,還可以復雜云存儲系統的容災、備份以及數據加密等任務[2],極大地滿足了用戶的對數據存儲性能和可用性的需求。
3) 接口層:接口層是云計算數據存儲結構開發和應用云儲存資源最重要的部分,云計算的數據存儲供應商可以通過接口層為計算機網絡用戶設置統一的編程和協議接口,便于用戶自主開發應用程序。
4) 訪問層:云計算數據存儲結構的訪問層是應用程序的系統入口,計算機網絡用戶可以通過這個入口登陸云計算數據存儲系統,共享系統的數據資源。
2 基于云計算的數據存儲安全技術
2.1 數據加密技術
當前,云存儲系統服務商除了提供即服務(SaaS)之外,其保護私密數據的能力非常有限,因此計算機網絡用戶自身要注意對數據進行加密,為了確保云存儲數據的完整性和機密性,無論是個人用戶還是企業用戶都要提高數據安全意識,使用數據加密技術,加強密鑰管理[3],提高云儲存數據的安全性和利用率。
2.2 數據隔離技術
由于基于云計算的數據存儲結構會將用戶的數據隨意擺放,很多用戶的數據可能會共同存儲在一個虛擬服務器上,因此用戶要注意使用數據隔離技術將自己的數據和其他用戶的數據隔離開來,提高云計算數據存儲的安全性。
2.3 訪問權限控制
計算機網絡用戶將數據上傳到云計算數據存儲系統后,訪問數據的優先權由計算機網絡用戶轉移給云計算提供商,因此用戶要限制云儲存服務商的訪問自己數據的權限,在上傳數據之前,將自己設置為訪問該數據的最優先級,掌握訪問該數據的權限,確保云儲存系統的數據安全。
3 結束語
如今的信息化網路時代,基于云計算的數據存儲結構是未來存儲系統重要的發展趨勢,如果有效地利用云計算的數據存儲結構、如果確保云計算的數據存儲安全、如何提高云計算數據存儲結構的運行效率等問題逐漸成為人們關注的焦點,隨著云存儲系統的快速發展和廣泛應用,我們相信這些問題會逐漸被解決,同時也推動基于云計算的數據存儲結構的不斷改善和改進。
參考文獻:
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)15-0086-02
一、大類招生背景及《概率論與數理統計》課程教改的需求
目前很多原因迫使我國高校公共數學課程進行教學改革,其中我國高校相繼開始實行了大類招生是非常重要的原因,這種從細分專業招生到大類招生的變化是迫使各高校必須進行公共課程教學改革的內在動力之一,其次大學課程面向實際、面向應用的定位也成為促進大學課程教學改革的深化實際動力,再次高中新課標也從下向上推動了大學數學公共課程的教學改革,當然這種改革是相互的[1]。《概率論與數理統計》是大學重要的三大數學課程之一,因此高校《概率論與數理統計》課程改革的深化也隨之全面展開,不同的高校都進行了相關的探索[2,3],有的院校還建議對《概率論與數理統計》課程實行雙語教學[3,4]。在大類招生的條件下,如何使《概率論與數理統計》課程的教學適應這種變化,激發同學們的學習興趣,體現出寬口徑、強基礎、重應用的新要求,這是我們深入研究《概率論與數理統計》課程教學改革的主要動力。而在改革中,既要突出相近專業的共同需求,也要體現工科大類與經濟管理大類專業的差異需求,又要進一步考慮該課程教學的改革必須滿足大多數同學掌握《概率論與數理統計》知識的需求,還要考慮到部分優秀同學繼續升學深造的需求。
二、基于教改需求《的概率論與數理統計》課程教改內容的基本分析
以上需求明確了《概率論與數理統計》進行教學內容改革的方向[5],要做到教學內容上的及時更新,更加注重教學內容與新應用的結合;注重知識的連貫性,比如在高中概率初步知識的基礎上引入概率的各種定義,重點突出古典定義、幾何定義;在清楚把握隨機事件的基本原理基礎上,指出引入隨機變量的必要性,掌握一維隨機變量與二維隨機變量之間的聯系與區別,使同學們理解二維(或多維隨機變量)隨機向量不是一維隨機變量簡單的羅列,更重要的在于研究隨機變量間的關系;從簡單概念入手先理解離散型隨機變量的概念與公式,進一步引出相應的連續隨機變量的概念與公式;隨機變量的數字特征是大類招生背景下的《概率論與數理統計》課程的重點內容之一,無論工科大類還是經濟大類都有各自的應用背景,可以通過這部分內容深挖案例教學,在基本的教學內容中激發學生的興趣學習;大數定律和中心極限定理是連接概率論與數理統計的橋梁,是進行數理統計中參數估計等內容的基礎,比如通過相應案例的教學使經濟管理大類的學生學會借助大數定律和中心極限定理理解保險產品定價的科學性和合理性,工科大類的學生就要注重學會借助大數定律和中心極限定理理解如何通過計算編程進行定積分計算,通過模擬的精度理解頻率和概率之間的關系;統計量的分布理論是進一步掌握基本的參數估計和假設檢驗的前提,統計量的三大統計分布――χ2分布、t分布、F分布中χ2分布尤其重要,χ2分布是理解t分布和F分布的基礎,因此要通過不同的角度、不同的案例深入分析;參數估計和假設檢驗是做好實際工作的有力工具,讓同學們理解借助抽樣調查我們可以實施監控產品的質量、資金的運作、人員的管理等,實現工作效率的提高,案例教學和基本教學內容的相互滲透使同學們能夠通過實際的案例理解更抽象的概念,從而對概率論和數理統計這個處理隨機現象最有力的工具有更深入的理解和把握。大類招生下數學統計類專業除了注重以上基本內容外還要注意理論內容的研究,比如“概率”的概念除了在理解概率的統計定義、古典定義和幾何定義的基礎之上還要加深概率的公理化定義的理解,從數學的角度去把握理解每一個基本概念和原理,數學統計大類除了和工科大類、經濟管理大類學習相同的內容外,還要研究方差分析和線性回歸分析的基本內容、基本理論,讓學生理解線性回歸分析的適用基本條件,學會運用基本的統計軟件或數學軟件(比如spss或matlab)解決回歸系數的求解、模型的解釋效果等,從過去數學統計類教學中重概率論的理論教學、輕數理統計的教學,轉變為既重視概率論的理論研究又注重數理統計的應用內容,同時引入相關的軟件去分析模擬相關的結論,比如用計算機編程的方法模擬計算圓周率π的大小,通過計算精度的變化使學生理解概率的統計定義和幾何定義的關系,進一步理解概率的基本概念。大類招生下還要滿足優秀學生考研學習的需求,條件許可的情況下可開設提高班,從理論上和內容上進行擴展,為將來進一步搞好科學研究打下良好的基礎,這部分教學既要突出理論知識的重要性,還要突出學習興趣的廣泛性,通過激發興趣克服理論學習的困難。
三、《概率論與數理統計》課程教改需要的教學方法、教學手段滿足的層次分析
教學方法上也要突出《概率論與數理統計》課程的創新特點,這種創新不僅體現在內容上,還要結合軟件使教學內容更具有啟發性,激發同學們的學習興趣。同時,這種創新要滿足雙層次的發展需求,首先,在新條件下第一層次是滿足不同大類的共同的基本需求,第二層次是滿足不同大類方向上的不同需求,再次是更深層次上的進一步升學深造的需求。這就要求在教學內容上引進創新的案例教學,講清楚第一層次上的基本概念、基本知識,注重第二層次上的不同大類間的需求,舉出能結合專業應用的案例教學,第三層次是基本概念、基本原理的擴展教學,滿足升學提高的需求。教學手段上,結合新的軟件進行多媒體使《概率論與數理統計》教學更加生動,變抽象的想象為有趣的形象表達,比如結合軟件作圖解釋事件的隨機性,在小班教學中還可以適當引入討論式教學,在教師的引導下通過對某一具體問題的討論引導學生掌握基本知識和基本概念,體現不同層次上教學手段的不同。教學手段在課堂練習的處理上,可以分工科大類、經濟管理大類、數學統計大類,設計出不同層次教學內容上的相關填空題、選擇題及計算題,及時鞏固所學內容,使學生做到活學活用、全面理解,激發學生對《概率論與數理統計》課程的興趣學習。網絡教學、幕客的引進也是同學們學習該課程的有力工具,從國外高校的教學來看,我們沒有理由忽視網絡教學的重要性,如何恰當地引進網絡教學是值得教學改革關注的一個地方。網絡教學不能僅僅滿足于網上聽課,教學實踐中還應結合手機APP軟件進行課程開發,實現分大類、分層次的教學輔助內容的網絡化,使同學們實現隨時隨地學習《概率論與數理統計》課程的需求。我們對兩類班級的教學效果進行了對米,一類是利用郵箱管理課堂練習的班級,一類則是沒有實行該措施的班級,從對比結果來看,實行該措施的班級教學效果非常顯著,同時,這種方法符合學生隨時隨地學習的特點,具有較高推廣的價值。考試手段的改革也是整體教改的一個重要環節,重基礎就要重視平時的教、學、練幾個環節,不再僅僅依賴最后的期末考試去評定教學效果的好壞,實行分階段、分層次的網絡測驗成績與期末考試成績相結合,使同學們在每一個教學環節中都能有較高的學習興趣,實現對概率論與數理統計知識真正的理解。所有這些都表明,《概率論與數理統計》課程在原來教學研究的基礎之上,必須進行更深層次的教學改革,以滿足大類招生的教學需求。在滿足不同層次的教學需求的同時,又滿足了解決難點、突出重點的教學理念,適合寬口徑、嚴基礎的大類招生需求,教學內容的擴展上可以參看盛驟等編寫的《概率論與數理統計》及劉喜波等編寫的《概率論與數理統計》中的主要內容,進行進一步深入研究[6,7]。
四、結論
綜上所述,在大類招生的背景下,《概率論與數理統計》課程教學改革的任務迫在眉睫,我們突出分析了《概率論與數理統計》課程教學內容分三個大類――工科大類、經濟管理大類和數學統計大類教改的重點,分析表明《概率論與數理統計》課程中第一層次基本概念、基本方法教學是進一步學習的基礎,是教與學的重點領域,過難的概念、定理要分解,讓學生學會從不同角度、側面去理解,設計好完備的教學內容,利用現代化及網絡化的教學手段去實現;適合不同大類的案例教學是教學改革的亮點,結合不同的實際案例讓學生理解概率論與數理統計的基本知識如何在實際中應用;三個不同層次強調了大類招生教學的需求及解決方法;最后分析了教學手段、網絡教學及考試考核方法在實際教學中的進行改革的必要性。當然我們僅僅作出一些探討式的研究,我們相信會對大類招生下《概率論與數理統計》教學改革有所幫助,拋磚引玉會引出更多更好的研究,進一步有利于《概率論與數理統計》的教學。
參考文獻:
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中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:B 文章編號:1672-1578(2016)05-0155-02
1.及時掌握基本概念,靈活運用
高中數學有很多基本概念,是要求學生靈活運用的,課堂是學生接收知識的主要陣地,是學生消化知識的重要場合,所以,如何達到高效課堂,學生學好一堂課是每個教師應該重點思考的命題,每上一堂課,教師應該找出最簡單有效的方式進行教學,力保每個學生都能及時吸收消化,高中數學有很多基本概念需要學生去理解掌握,在教學中,我會用學生容易接受的方式進行教學,例如:在講解三角形一知識點時,我會用讓學生理解它的變形公式,即===2R,其中R是三角外接圓徑,我們通過這個基本公式,便可以推算出很多變形公式,① a:b:c=sinA:sinB:sinC,②a=2R sinA, b=2R sinB, c=2R sinC,③sinA=, sinB=,sinC=。我在每次講解完基本概念之后,我便會及時舉出例題,讓學生進行靈活運用,這樣才能將所學的基本知識點進行靈活運用的,同時也是可以加深印象的,對于知識點能及時消化,這樣的教學才是有效率的。例題1:在ABC中,a=15,b=10,A=60°,則cosB=( )。對于這道題,我們首先要清楚正弦定理的基本公式及正弦定理的變形,即===2R,其中R是三角外接圓徑,解析這一題目,可以得出0°
2.冷靜分析重難點,逐一攻破
高中數學之所以不同于其他科目,在于它的重難點比較多,所以很多學生在學習的時候感覺到力不從心,但是,高中數學的題目的考察也會有規律可尋的,部分知識點雖然很困難,但是只要你冷靜分析 ,你會發現它也是由很多基礎知識點進行涵蓋的,考察了學生的綜合分析問題的能力,成績中等偏下的學生,普遍現象是學生看到題干那樣長就直接放棄,這是很不好的現象,這樣從心里便是抗拒的,其實,這些學生是有基礎的,能夠很好地完成第一個小問題的,但是這種害怕的心理狀態嚴重阻礙了學生敢于動腦的行為,使得這些綜合大題是學生永遠的絆腳石,為此,面對高考的現實情況,我需要重拾學生的信心,讓學生看到這種類型的題目不再第一眼就否定自己所有的可能,而是愿意花時間進行冷靜地進行思考,這便是教學的目的,高考例題中"直線、圓的位置關系"是必考題,它總是會以各種各樣的方式出現,直線和圓的知識綜合考察需要學生能有獨立思考分析問題的能力,例如1:若圓x2+y2-2mx+m2-4=0與圓x2+y2+2x-4my+4m2-8=0相切,則實數m的取值集合是?解析:圓(x-m)2+y2=4的圓心為O1(m,0),半徑r1=2,圓(x+1)2+(y-2m)2=9的圓心為O2(-1,2m),半徑r2=3,且兩圓相切,|O1O2|= r1+ r2或|O1O2|= r2- r1,(m+1)2+(2m)2=5或(m+1)2+(2m)2=1,解得m=-或m=2,或m=0或m=-, 實數m的取值集合是{-}。通過這道題目,我們可以看出,考察的也會基本知識點的綜合理解能力,對于學生來說,只要保持良好的心態,冷靜的頭腦,逐一進行分析,問題便會迎刃而解。每個重難點都有突破點,在題干中都有相對應的提示,所以,克服自己的恐懼是很有必要的,將所學的知識靈活運用,我相信面對這些重難點也是有很多方法進行解決的。
3.易錯題及時更正,找出易錯點
高中數學的教學是個細致的教學過程,需要學生進行很多的練習的,在練習中肯定是會經常出現錯誤的,需要學生自己去發現自己的錯誤,對于每次大型的考試,我都會讓學生花上一段時間總結下自己的錯誤題目,到底是什么原因出現錯誤的,普遍情況反映如下:①解題中出現了模糊的概念,解題容易弄混,在計算過程中出現錯誤。②不理解題干的意思,不知道題目的考察點是什么。③題目太難,不愿意去思考,瞎蒙的。對于學生反映的情況,我大致了解到了基本情況,針對學生的情況我這邊及時作出相對應的科學方法改變這些情況,據分析,其中易錯題占了90%的比重,也就是學生反映的模糊概念,所以,在教學中,我會著重分析知識點之間的區別,例如考題中出現函數的奇偶性時,出現了模糊概念,我們需要牢牢把握,函數的奇偶定義,當 f(-x)=f (x),那么函數f(x)就叫做偶函數,當f(-x)=-f(x),那么函數f(x)就叫做奇函數。所以,在解題中,根據這個結論進行審題,便不會出錯的,函數是個經常考察的題目,是學生容易出現失分的地方,所以學生一定要注意易錯點,及時總結更正,避免同一錯誤多次發生。我一般讓學生準備一個易錯題本,把平時容易出現錯誤的題目進行歸總,讓學生自己去及時總結發現,不理解的地方及時咨詢學生或者老師,直到弄懂為止,做學問,不能弄虛作假,要踏踏實實的一步一個腳印。高中數學的教學,需要學生和老師一起鼓起勇氣和信心,學好每一個章節。
作者:趙宏等
一、大學計算機課程現狀
大學計算機課程是指在大學中為非計算機專業學生開設的,以計算機相關基礎知識為主要內容,使大學生具備使用計算機解決專業和生活問題基本能力的一系列通識基礎課程。
1.大學計算機課程目前面臨危機
雖然大學計算機課程的重要性得認可,但目前的種種現象表明,我國傳統的大學計算機課程教學已陷入了危機之中。在各高校的大學計算機課程中,無論是重點高校還是普通高校,如下現象普遍存在:
(1)學校方面。一些高校的教學主管部門直接質疑設置大學計算機基礎課程的必要性。很多學校都已經縮減了大學計算機基礎課程的學時和學分,有的學校只保留了程序設計類課程,或者將“大學計算機基礎”課程從必修改為選修,個別院校甚至取消了計算機基礎課程。
(2)學院方面。專業學院對大學計算機教學效果不滿意,認為對專業的學習和研究幫助不大。對于將計算機基礎知識與專業知識相結合的大學計算機課程教學改革,也沒有表現出積極配合的態度和意愿。在制訂教學計劃時,往往傾向于取消大學計算機課程。
(3)教師方面。在很多大學中,大學計算機課程事實上已淪為雞肋,沒有專門從事大學計算機課程教學的老師,臨時安排計算機專業教師或研究生來完成教學任務。由于許多學校基礎課教學改革任務繁重,但成果與職稱評定條件不掛鉤,導致大學計算機課程的教師不愿意投入更多的時間和精力。
(4)學生方面。大學生普遍對大學計算機課程不感興趣,逃課率相對較高。有些學生就直接質疑大學計算機課程的必要性,教師經常被問到的問題就是“我是XX專業的學生,為什么要學習編程?”各種問卷調查也表明,學生認為計算機對學業和生活很重要,但大學計算機課程則不是他們想要的。
2.危機的主要原因分析
大學計算機重要的基礎課地位與我國目前大學計算機課程教學危機現狀之間的矛盾,已經擺在教育工作者面前。如何解決這一矛盾,是需要長期深入研究和探討的問題。
分析造成大學計算機危機的主要原因,可以歸結為以下三點:
(1)無論是國家層面、教育界還是各高校、各專業學院,對大學計算機課程的重要性認識不足,對計算對各學科發展的促進作用還缺乏明確、統一的認識。因此,大學計算機在根本上沒有得到應有的重視和投入,其改革也沒有真正全面深入地開展。大學計算機課程更像是公共計算機基礎課教師的“自娛自樂”,由于得不到在人力、財力以及成果認定上的有力支持,教師不愿意投入更多精力,在教學內容、教學方法上不可能有根本性的改變。
(2)大學計算機是培養非計算機專業學生具備應用計算手段進行學科研究和創新的能力的系列課程。但目前,在“大學計算機”與“專業計算機”的關系和區別方面也缺乏明確的理解,從而導致目前大學計算機課程知識體系和課程體系的不合理,大學計算機課程逐漸演變成計算機學科知識體系的一個“濃縮版”。由于學時的限制,計算機學科的一門專業課,在大學計算機課程中,只能作為一章來介紹,淺嘗輒止。導致教師無法講明白,學生聽不懂。這也是學生不感興趣、老師不愿意教的主要原因。
(3)在“什么是大學計算機”這個問題上還沒有形成共識。計算機中的基本概念和方法是什么?如何將計算機的基本概念和方法與專業課進行有機的結合,培養學生充分利用計算機及相關技術,去理解問題、抽象問題和解決問題的能力和素質?“計算思維”能力的培養如何落實到日常的教學中?這些問題一直沒有得到很好的回答。因此,目前的大學計算機課程教學在一定程度上已經演變成教一些空洞抽象的理論、編程訓練或者是幾個工具軟件的使用。這種訓練僅僅使學生臨時記住幾個名詞、暫時掌握一門可能永遠不再使用的高級語言或幾個軟件工具。
在大學計算機基礎課地位和內涵快速提升的新形勢下,改革大學計算機課程教學使其適應計算機科學技術發展,滿足各專業掌握相關信息技術和大學生日常工作生活的需求,是歷史賦予大學計算機課程的使命。
二、“計算思維”理念下的大學計算機課程教學改革
“計算思維”理念的提出及其對國外計算機基礎教學帶來的變化,為我國陷入危機之中的大學計算機課程教學帶來了曙光。
1.改革歷程
在我國,計算思維的重要性也已引起了科學家和教育界的高度重視,教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會也認識到了計算思維能力的重要性。在“計算思維”理念下,我國也開始了大學計算機課程教學改革的進程。
從2008年開始,當時的教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會在陳國良院士的帶領下,組織了將近20場各種類型的專題研討,從計算思維的基本概念出發,就哲學層面、科學層面以及教學層面的表達形式進行了深入的討論,逐步實現計算思維從哲學的表達體系向教學表達體系的過渡,以提高國內計算思維領域的科學研究和計算機教育的水平[1]。
2010年7月,北京大學、清華大學、西安交通大學等9所“985工程”高校在西安召開了首屆“九校聯盟(C9)計算機基礎課程研討會”,了《九校聯盟(C9)計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》,正式拉開了我國大學計算機課程改革的序幕。該聲明明確了要旗幟鮮明地把“計算思維能力的培養”作為計算機基礎教學的核心任務[2,3]。
2012年8月,教育部高教司設立以計算思維為切入點的大學計算機課程改革項目[4,5]。該項目通過3項“大學計算機課程系統性規劃研究項目”和19項“大學計算機系列課程及教材建設項目”的研究和建設,進一步提高計算思維在大學計算機基礎課程教學中的教學理論水平和實踐水平。
2013年4月,包括北京大學、清華大學、廈門大學等43所院校在廈門召開研討會,并達成“大學計算機研討43院校廈門會議共識”。該共識旗幟鮮明地提出了“建設大學計算機體系”、“進一步確立大學計算機基礎課程的基礎地位”和“在堅持面向應用的過程中培養計算思維”等大學計算機課程改革方向。
2013年5月,教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會了旨在大力推進以計算思維為切入點的《計算思維教學改革宣言》。宣言明確了“科學思維能力的培養是教育的最重要和最基本的目標之一”,“通過以計算思維為切入點的計算機課程改革,大膽揚棄現有的教學觀念和方法,建設適應時代要求的新的教學體系”以及“在這項改革中,我們面臨的最大挑戰就是構建培養計算思維能力的教學體系”等問題。
2013年7月,在第二屆“計算思維與大學計算機課程教學改革研討會”上[6],來自全國各高校的360余名教師參加了此次研討會。會上進行了成果分享,同時,陳國良院士等眾多與會代表在大會上也表達了“計算思維是潛移默化地培養,不應該為計算思維而計算思維”等觀點。
2.標志性成果
在計算思維理念下,我國大學計算機相關課程的改革取得了一系列的標志性成果。
2011年,陳國良院士等認為大學第一門計算機基礎課程是計算思維培養的一個關鍵[7],初步構建了以計算思維為核心的“計算思維導論”課程,并給出了該課程任務、基本要求,教學內容和教學方法。2012年,陳國良、王志強等出版了《計算思維導論》教材[8],并在深圳大學開設了“計算思維導論”課程。唐培和也出版了《計算思維導論》教材[9]。
2012年,李曉明教授在全國多個高校開設了“網絡、群體與市場”課程[10],并于2013年開始開設了相應的MOOC課程[11]。該課程從交叉學科的角度出發,綜合運用經濟學、社會學、計算與信息科學以及應用數學的有關概念與方法,研究網絡行為原理及其效應機制。課程講解了一些社會學和經濟學的經典問題實例是如何轉變為計算機可以解決的形式,完全脫離了傳統的計算機教材里面對系統講述計算機專業知識的講授路線。該課程是培養計算思維的一個有益的嘗試。
2013年2月,戰德臣教授等通過構建計算思維教育空間——計算之樹[12],從計算技術與計算系統的發展角度闡述了“核心”的計算思維,給出了大學計算機所面對的知識空間,進而通過分析非計算機專業學生未來對計算思維能力的需求,給出了大學計算機課程教學的一個內容體系方案。
2013年4月的廈門會議上,桂林電子科技大學的董榮勝教授做了“計算思維的表述體系(草案)”的報告;2013年7月,陳國良、何欽銘等在第二屆“計算思維與大學計算機課程教學改革研討會”上,公布了《計算思維教學改革白皮書(征求意見稿)》(以下簡稱白皮書)[13]。他們構建了具有8類基本計算原理(計算、抽象、自動化、設計、通信、協作、記憶和評估)的計算思維的表述體系。
同時,白皮書也將這8類基本計算原理的關注點及涉及的核心概念進行了梳理,如下表所示。
該計算思維表述體系參考了CC1991的12個核心概念和周以真的計算思維的基本概念,借鑒了Denning在“偉大的計算原理”的分類方法。其創新點在于:(1)白皮書在Denning的7類計算原理基礎上增加了“抽象”,更好地描述了計算思維的本質;(2)Denning的7大計算原理是并列關系,白皮書將8大計算原理劃分為3類,更好地描述了各原理的抽象層次和相互關系。
白皮書還以理工科計算機基礎教學知識體系為研究對象,構建了4×3的知識體系結構。
還有一些在計算思維理論、計算機方法論、深化大學計算機課程改革具體方案等方面進行的研究和嘗試[14-20],在此不一一闡述。
三、討論
“計算思維”是一種以抽象、算法和規模為特征的解決問題之思維方式,是信息時代和知識經濟所需要的思維[21]。現代社會通過“計算思維”來促進自然科學、工程技術及社會各領域產生革命性的成果。因此,培養大學生計算思維的大學計算機課程的基礎課地位不容忽視和動搖。
針對我國大學計算機課程處于危機的現狀,我國已經開展了3年多的以“計算思維能力培養”作為計算機基礎教學核心任務的大學計算機課程教學改革,作為培養大學生“計算思維”的大學計算機課程的基礎性地位得到了共識,也涌現出了一些研究成果。2012年以來,在教育部高教司設立以計算思維為切入點的大學計算機課程改革項目的推動下,新一輪“計算思維”理念下的大學計算機課程改革取得了階段性的成果,對大學計算機進一步深化改革具有理論上的指導意義。
但總體來說,目前我國在大學計算機課程中培養“計算思維”的改革仍處于摸索階段。在內容和方法上的突破性改革成果還不明顯,還沒有形成一套或幾套科學的、得到普遍認可的、操作性強的大學計算機課程體系,更缺少將計算思維能力培養與學科專業發展緊密融合的研究成果,真正全方位進行大學計算機課程深化改革的高校數量較少。
最為重要的是,大學計算機課程改革還沒有得到國家層面的有力支持。例如2012年設立的大學計算機課程改革項目,一個項目幾萬元的經費是由高校和合作出版社共同承擔,這與美國CPATH計劃幾千萬美元的投入相去甚遠。
1.回歸教材,注重基礎
學科的主干知識是重點考查的內容,復習教學中圍繞著物質組成、結構、性質、電解質溶液、元素周期表的結構及元素周期律、氧化還原反應、元素知識、基本實驗、有機化學知識和計算等主干知識進行。尤其是基本概念、基本理論,是形成能力的載體,也是考查的重點,所以更要當作重中之重。對概念和理論的學習,要通過關鍵字詞的分析、挖掘,準確把握其內涵和外延,注意在實際應用中深化對概念和理論的理解,提高正確運用基本概念和基本理論的能力。
2.注重專題復習,構建知識網絡,注重學生綜合素質的培養
通過化學學科的學習,能有效地解決日常生活中所遇到的與化學相關的問題,知道如何獲取信息,并且在需要時能進行科學的決策。在復習教學中,注意引導學生關心自然、社會、科技以及生產、生活中的化學問題,了解化學學科研究的最新成果,幫助學生學會運用已有知識對現實問題進行初步研究,注重培養他們的創新精神和運用所學知識綜合解決實際問題的能力。
3.加強規范訓練,注重學生的心理素質培養
從今年理綜化學卷常見錯誤及原因分析看,書寫不規范丟分較為突出。有些題計算量不大,數據也能很好地處理,可學生有畏懼感,因而不少學生表現出了不自信,想放棄又不愿放棄,若能淡定放下這一問,后面的幾問是不需要計算就能作答的。
4.注意熱點題型的訓練
二、2013年高考理綜化學學科命題思路及題型預測
1.總體預測
預計2013年化學高考試即將繼續保持較高的穩定性與連續性。
(1)由于2011年湖南、遼寧、陜西、黑龍江、吉林、寧夏、河南、江西、山西、河北、內蒙古、湖北、云南等均采用新課標全國卷,2012年也是一樣,很多省份都采用新課標全國卷,這些省份的使用決定了2013年全國理綜試題的難度不會有很大變化。
(2)題型比較固定,選擇題7道,必答題3道。
2.選擇題預測
(1)可能有兩道有機題,分別考查有機物結構(重點圍繞同分異構體、同系物)和性質(烷烴的取代、烯烴的加成、芳香烴的取代、醇的催化氧化、消去、酯化等常見有機物的性質為考查主線)。
(2)可能有一道計算選擇題,其中一道有關物質的量方面的計算,另一道將圍繞中學化學常見計算進行設計,估計不會設計技巧性很高的計算,但是一定能夠體現化學基本素養。
(3)實驗題(有關物質制備、性質、分離等基本操作)
(4)離子方程式正誤判斷或離子(分子)共存題型可能會出現,應注意限定的條件。
(5)電解質溶液(pH計算、Ksp計算、鹽類水解、離子濃度大小關系、電離平衡的應用、中和滴定等)。
(6)熱化學方程式、蓋斯定律、電化學(可能為可充電電池、燃料電池等一些新型電池)。
(7)化學平衡、化學反應速率與圖象相結合的題或化學平衡常數應用類的題目。
(8)有關元素化合物之間的轉化、STSE、元素周期律、元素周期表、核素粒子間關系、氧化還原等也可能出現相應的題型。
3.必考非選擇題預測
(1)題型主要以實驗題、無機推斷題、化學反應原理題為主。
(2)2010年新課標全國卷考查探究性實驗的力度不夠大,受到一些教師批評,2011年高考在探究性實驗上做文章,2013年實驗考查力度肯定要增大。
(3)無機推斷題型變化,其他地區的高考題中無機推斷已經被流程題所代替,2011年新課標全國卷圖表推斷已向這一趨勢過渡,2013年無機推斷題的考查已是大勢所趨。
(4)2010年、2011年新課標全國卷中將元素與化學反應原理結合,將化學實驗與反應原理結合,所以2013年可能增加對能力和綜合性的考查,化學原理綜合題是新課程主流題型。
1.問題的提出
在天津大學編寫的《無機化學》教材中,對于分子軌道理論(The Molecular Orbital Method)的基本概念做了如下描述:在分子中任何電子可看成在其所有核和其余電子所構成的勢場運動,描述分子中單個電子運動狀態的波函數被稱為分子軌道;分子軌道可由原子軌道線性組合而成;n個原子軌道線形組合成n個分子軌道;每一分子軌道有一相應能量,分子的總能量等于被電子占據的分子軌道能量的總和;分子軌道同原子軌道一樣,容納電子時也遵循能量最低原理,Pauli原理,Hund規則。該教材將原子軌道組合成分子軌道用圖1來描述,該描述中用“+”和“-”表示不同組合方式,分別形成成鍵軌道和反鍵軌道。對于這種描述,學生往往不能理解,會提出各種各樣的問題。其實,“組合”這個詞在這里解釋為“原子軌道的疊加”,其中有一半分子軌道分別由正負符號相同的兩個原子軌道疊加而成,兩核間電子的概率密度增大,其能量較原來的原子軌道能量低,有利于成鍵,稱為成鍵分子軌道(bonding molecular orbital),如σ、π軌道。另一半分子軌道分別由正負符號不同的兩個原子軌道疊加而成,兩核間電子的概率密度很小,其能量較原來的原子軌道能量高,不利于成鍵,被稱為反鍵分子軌道(antibonding molecular orbital),如σ*、π*軌道。把能量等于原子軌道能量的分子軌道稱為非鍵分子軌道(non-bonding molecular orbital)。
2.案例教學
2.1成鍵軌道、反鍵軌道和非鍵軌道
為了對分子軌道理論的基本概念有更好的理解,在課堂教學中通過舉例[1]闡述一些基本概念。
烯丙基正離子、自由基和負離子,其原子軌道通過不同的組合方式,所形成的成鍵軌道、反鍵軌道和非鍵軌道也不相同,可如圖2表示。烯丙基正離子只在成鍵軌道上有成對電子,而烯丙基自由基在非鍵軌道上還有一個單電子,烯丙基負離子在非鍵軌道上還有成對電子。從圖2可以看出,形成分子軌道后,其鍵能大小依次為:烯丙基正離子?烯丙基自由基?烯丙基負離子,也就是說這三者之中,烯丙基正離子能量最低,最活潑,最容易給出電子參與反應。將深奧的分子軌道理論用這種簡單明了的示意圖解釋,同學們聽了很容易理解,對其他類似問題也會用這種辦法進行分析。
2.2最高占有分子軌道、最低未占有分子軌道和前線軌道
在分子軌道中,可能含有幾個成鍵軌道,是不是都會參與成鍵呢?其實在分子軌道理論中還有一種前線軌道理論的概念。在電子占有的分子軌道中,能量最高的分子軌道叫做最高占有分子軌道最高占有分子軌道(Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO);在電子未占有的分子軌道中,能量最低的分子軌道叫做最低未占有分子軌道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)。把分子軌道中最高占有分子軌道和最低未占有分子軌道統稱為前線軌道(Frontier Molecular Orbital)。處在前線軌道中的電子就像原子軌道中的價電子一樣是化學反應中最活潑的電子,是化學反應的核心。換句話說,只有前線軌道才可能參與成鍵。
1,3-丁二烯分子中的四個p軌道線性組合成四個分子軌道,其能級分布和電子填充如圖3所示。從圖3可以看出,處于成鍵軌道中的HOMO軌道上的電子是最活潑的電子,容易給出電子,形成化學鍵。
為了更形象地展示前線軌道HOMO和LUMO,采用高斯(Gaussian)軟件模擬計算了一種緩蝕劑分子――二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)的分子結構,含有碳硫雙鍵[2]。圖4為DDTC的分子結構、HOMO和LUMO。從HOMO圖上可以看出,電子云在碳硫雙鍵上重疊,兩個硫原子上的電子云密度最大,碳硫雙鍵上硫原子最可能給出電子參與成鍵。通過量化計算將分子軌道中的活性位點直觀地表現出來,同學們能實實在在地感受到分子軌道理論解釋化學活性問題帶來的便利性。
為了進一步直觀顯示DDTC在銅表面的吸附情況,采用SIESTA軟件對其吸附過程進行模擬。圖5為DDTC在銅表面的平衡吸附模型。從圖5可以看出,DDTC在銅表面的吸附正是通過DDTC上的兩個硫原子與銅原子成鍵完成的。因為硫原子上有未成鍵的孤電子對,而銅原子的d軌道上有空軌道,滿足了形成配位鍵的基本條件,所以DDTC能牢固地吸附在銅表面。
咪唑啉分子是另一類非常有效的金屬緩蝕劑。我們采用Materials Studio軟件計算了2-十一烷基-N-羧甲基-N-羥乙基咪唑啉(UHCI)的HOMO和LUMO(圖6),并模擬了在水溶液中其在鐵表面的吸附模型(圖7)。從HOMO圖上可以看出,電子云在羧甲基上的重疊密度很大,羧基上的氧原子最可能給出電子參與成鍵。從圖7可以看出,由于UHCI通過羧基上的氧原子牢固地吸附在鐵表面,將水分子與鐵表面隔開,從而保護鐵免于腐蝕。
這兩個例子通過分子軌道理論很好地解釋了成鍵分子中的活性位點,以及如何與金屬成鍵,直觀、易懂,學生更容易理解。通過分子軌道理論的舉例教學,不但將微觀的分子結構立體地展現出來,而且很好地闡述了不同物質間的化學相互作用本質。這種教學方式有利于學生理解深奧難懂的概念及理論,從而提高學生的學習興趣。
3.小結
通過舉例教學,將分子軌道理論中一些比較抽象難懂的概念以示意圖、模擬圖的形式展示出來,有利于學生理解和掌握。這將在原子軌道理論、晶體結構等物質結構理論中進一步豐富舉例教學的內容,提高學生學習興趣。
參考文獻: