关键词:计算机视觉;教学应用;教学改革
计算机视觉是人工智能学科中的一门重要课程。随着相关应用在多个领域中的出现,越来越多的学生开始对这门课产生了浓厚的兴趣。如何让学生能够在整个课程中保持盎然的兴趣,并为有志于深入研究计算机视觉的学生指明方向,成为我们教师首先应注重的问题。
在实际的教学工作中,通过不断摸索总结,我们认为,以实际应用引导学生的学习兴趣,既满足了学生想了解计算机视觉实际应用的需求,又加深了学生对于算法的理解,把算法放在一个实际应用中,学生可以理解怎么用,为什么这么用。在这样的目标导引下,我们从选择教材开始,准备教学内容(包括合理的应用实例的选择)、制作PPT、探索教学方法,形成了目前以实际应用为主导的创新教学体系,非常受学生欢迎。在此,我们对这期间遇到的问题,解决方法、心得体会做一个总结和思考,希望能对同行有些许参考作用。
1选择教材
在我们这个专业,每年的上研率基本都保持在50%左右。在本专业的研究生阶段,也开设了双语教学的计算机视觉课程。另外,毕业后选择参加工作的同学也基本都进入和本专业非常相关的一些单位,所从事的工作,都是和在学校学习的知识密切相关。
因此,如何让这门课程的教学既兼顾本科毕业就参加工作的那部分同学,又兼顾继续深造的学生的需求,也是在这门课程讲授的过程中,需要特别注意的一个问题。对于本科毕业就要参加工作的同学而言,需要“广度”,需要了解计算机视觉这门课在各个领域中的应用,在实际中接触到相关的项目或工作时,能够知道去哪里可以找到自己需要的参考资料;而对于要进一步深造的同学而言,则需要一定的“深度”,为研究生阶段的研究打下基础。
全盘考虑到这些学生毕业之后的去向,我们选择了两本教材。一本是贾云得教授编著,科学出版社于 2000年出版的《机器学习》[2],这是一部顺应了时代与教学发展要求的教材,对计算机视觉中的基本概念、基本算法、基本算法的应用、经典应用进行了由浅入深的介绍。内容涵盖了所有经典的数字图像处理与机器视觉方法,也对一些已经得到非常好实际应用的方法,如光流法等作了简要介绍。另外还选择了一本英文原版的计算机视觉的经典著作,Ramesh Jain 教授等所著的《Machine Vision》[3],机械工业出版社于2003年出版。这是国内外非常推崇的一本计算机视觉著作,该教材条理清晰,深入浅出,对计算机视觉的基本原理、算法、应用的介绍非常详尽。
在教学中,我们采用了英文的PPT,但主要用的教材是贾云得教授的《机器视觉》,这样中英文对照讲解,一方面加深学生对教学内容的理解,另一方面也为学生今后阅读专业的英文论了相应准备。
2教学内容和工程实例的选取
2.1选取教学内容
本课程之前,大学二年级的本科生已开设数字图像处理课程,但所讲的基本原理和算法都非常浅显,所以在教学内容的安排上,分为两大部分:数字图像处理部分和视觉部分。数字信号处理部分主要讲解在视觉部分会用到的一些基本算法,为后面进入计算机视觉部分打基础。这部分约占总课时的1/3。视觉部分的课时也分为两部分:算法讲解与实例讲解。在算法讲解部分,对计算机视觉的基本算法、经典算法都做了深入浅出的讲解。实例部分则选择了经典的工业应用,让学生能够对所学算法进一步加以理解。
2.2选取适当的工程实例
就计算机视觉的教学内容而言,各个孤立的算法和方法对本科生来讲,有些抽象不好理解。如果在教学上仅仅通过老师在课堂上的讲解,很难让学生深入地理解相关的教学内容,而选择一个触手可及且简单好理解的工程实例往往就会达到意想不到的教学结果,学生可以把课堂上所学的枯燥理论与现实中活生生的事物联系起来,从而加深对教学内容的理解。
通过反复比对、反复论证,我们选择了在讲解基本原理和算法之后,在课程结束前,专门留出课时讲解手机制造这个例子。手机现在是人手一部,是这些年青学子再熟悉不过的事物了,通过对手机主板、手机键盘的制造过程的讲解,把所学的算法都融合进来,学生在觉得有趣的同时,不知不觉就加深了对所学算法的理解。
另外,在教学的过程中,我们还不断穿插其他学生耳熟能详的实例,如数码相机原理中的一些算法的讲解,我们和学生一起探讨应该怎么选择数码相机。再有,滤波器算法、在课堂上对Photoshop功能的演示,与所学算法关联起来,学生都很容易理解接受。
3教学点滴
3.1点睛之笔
在第一节课的讲述中,我们的重点不在于Marr理论,而是告诉学生:
人工智能就是要让计算机像人一样,能够会听、会看……
我们这门课程就是要让计算机“会看”,要像人一样会看。进而展示给学生一些我们精心挑选的图片,让学生自己判断,是不是自己的眼睛“骗了”自己,人眼和计算机看到的到底有什么不一样。
每次讲到这里,学生都会进行热烈的讨论,每个人都有不同的看法,每个人都有自己的坚持,不知不觉中,对这门课就产生了浓厚的兴趣,有了继续深入学习下去的愿望。在课堂讨论的最后,比较人眼对图片的判断以及计算机的判断后,让学生自己总结归纳,我们这门课到底要研究些什么,都有可能应用在哪些方面,然后对争议比较大的提议一一探讨。每到这个时候,大家的积极性就都被激发出来,在不断的争论与思想碰撞中找出正确的结论。
3.2拿身边的事物说“事”
计算机视觉课程的前半部分,多涉及到图像处理的一些常见算法。在讲授各种各样的滤波器和算子时,并没有针对各个滤波器和算子摆出一堆示例图片,让学生比较滤波前后的差异,从而很生硬地理解滤波器与算子的功能。取而代之的,我们首先以现在人手一台的数码相机为例提出问题,你为什么要选择你手里的这台数码相机?当初选这个品牌和型号时,你的考虑是什么?历年学生的回答几乎都是看网上测评,或者在网上看别人怎么说。这时列出我们收集到的各个品牌相机的测评报告,列出它们的优缺点,然后引导学生去思考,例如这个品牌的相机的缺点是照片发灰,不是很鲜亮,而另一个品牌的相机则绿的特别绿,红的特别红,为什么?那么有可能是哪部分的算法不够完善,为什么?
通过如此简单的对比,学生的积极性被完全激发。原来,数码相机这个几乎人人都有,大家都熟悉的“玩具”竟然和自己在课堂上学到的知识这么密切相关。
再有,就是利用学生们都熟悉的PS(Photoshop),演示现在所谓的“完美证件照”是怎么来的。为什么可以把疙疙瘩瘩的脸部皮肤变得光滑?在PS中,你就是点了一下鼠标,其实在后台,是加入了一个滤波器进行了滤波。各种这样的演示,学生都非常喜闻乐见。因为他们突然发现,原来那些事物,和我自己接触到这些看似枯燥的理论之间,还有这么深刻的联系。
还有一个很受学生欢迎的例子就是对于“鼓形失真”的讲解。我们的老师每次讲到这里,都不会简单告诉学生“鼓形失真”发生的原因是什么,应该怎么解决?老师都会问学生,明星为什么都一窝蜂去减肥?现在的女明星为什么都要去弄个“锥子脸”?课堂上就会出现一个小高潮,男同学和女同学的看法各异,彼此之间开始争论不休。此时再趁热打铁地问学生,如果拿着相机,离自己的鼻子一公分,会拍出什么样的效果?有学生开始拿出手机对着自己和别人开拍,有的学生开始头头是道地分析。每到这种学生都开始热烈讨论的时候,就可以适时引导学生往正确的方向去,让他们自己找到正确的分析解决方法,往往这个时候,学生都会颇有成就感,对于问题的理解也会特别的深刻。
3.3选择合适的实际应用
在所有理论讲解结束后,我们会留出2～4次课讲述计算机视觉在工业上的应用。这些年来,对于手机制造这样一个工业应用,非常受学生欢迎。正如“数码相机”这个例子一样,现在学生都是人手一部手机,是大家再熟悉不过的东西。这个例子涉及到了在前面理论讲述中的大部分算法,如二值图像的处理、模板匹配、高斯滤波器等。学生通过对这个工业应用的理解,更进一步加深了对算法的理解。
以讲解手机键盘的制造过程为例,向学生提出和前面所讲内容相关的问题,引导学生自发思考,如为什么选择模板匹配法,而不是采用其他更复杂更精确的方法等等。每到这个时候,课堂气氛总是分外热烈,学生各抒己见,在不断争论中,更进一步加深对课本上枯燥理论的认识。
在这里需要注意的问题是一定要一步一步提出问题,循循善诱,引导学生一层一层地深入思考。如果问题的答案过于“深藏不露”,则有可能触发学生的抵触情绪,无法继续深入地思考。
4结语
通过多年的教学摸索,我们认为,在计算机视觉课程的讲述中,以实际应用引导学生这样的教学方法非常可取,而且也收到了很好的效果。另外,除了制定好的教学大纲,并选择合适的教材外,根据学校现在的时间情况,我们选择了多媒体手段辅助教学,充分利用Matlab和大屏幕投影等方方面面的优势,结合多种方法进行教学,对讲好计算机视觉这门课,非常有益。
参考文献:
[1] 林尧瑞,马少萍. 人工智能导论[M]. 北京:清华大学出版社,1989.
[2] 贾云得. 机器视觉[M]. 北京:科学出版社,2000.
[3] Ramesh Jain. Machine Vision[M]. 北京:机械工业出版社,2003.
[4] 蔡自兴. 智能控制原理与应用[M]. 北京:清华大学出版社,2007.
Innovation in the Course of Computer Vision
HAN Hong, JIAO Li-cheng
(School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China)
一
“计算”是一个无人不知无人不晓的数学概念。无论是人们的日常生活，还是平常的生产实践和科学研究，都离不开计算。同时，“计算”也是一个历史悠久的数学概念，它几乎是伴随着人类文明的起源和发展而起源和发展的。但是，真正能够回答计算的本质是什么的人恐怕不会太多。应该说，在20世纪30年代以前，还没有人能够说得清计算的本质是什么，以及什么是可计算、什么是不可计算的等问题。30年代中，由于哥德尔、丘奇、图灵等数学家的工作，人们终于弄清楚了计算的本质，以及什么是可计算的和什么是不可计算的等根本性问题。由此也就形成了一个专门的数学分支——递归论或可计算性理论。在此我们就是以这一理论为背景，概括出计算的本质，并阐明其他一些根本性问题。
计算首先指的就是数的加减乘除，其次则为函数的微分、积分、方程的求解等等;另外还包括定理的证明推导。抽象地说，所谓计算就是从一个符号串f变换成另一个符号串g。比如说从符号串12+3变换成15，这就是一个加法计算。如果符号串f是xx，而符号串g是2x，从f到g的计算就是微分。定理证明也如此，令f表示一组公理和推导规则，令g是一个定理，那么从f到g的一系列变换就是定理g的证明。从这个角度看，文字翻译也是计算，如f代表一个英文句子(由英文字母及标点符号组成的符号串)，而g为含义相同的中文句子，那么从f到g就是把英文翻译成中文。这些变换间有什么共同点?为什么把它们都叫做计算?
为了回答究竟什么是计算、什么是可计算性等问题，人们采取的是建立计算模型的方法。从30年代到40年代，数理逻辑学家相继提出了四种模型，它们是递归函数、λ演算、图灵机和波斯特系统。这种种模型各不相同，表面上看区别很大，它们完全是从不同的角度探究计算过程或证明过程的。但事实上，这几种模型却是等价的，即它们完全具有一样的计算能力。在这一事实基础上，最终形成了如今著名的丘奇—图灵论点:凡是可计算的函数都是一般递归函数(或都是图灵机可计算的，或都是λ演算可计算的，或都是波斯特系统可计算的)。这就确立了计算与可计算性的数学含义。这一表述过于抽象，下面我们给出一个比较直观的说法:所谓计算，就是从已知符号串开始，一步一步地改变符号串，经过有限步骤，最后得到一个满足预先规定的符号串的变换过程。现已证明:凡是可以从某些初始符号串开始而在有限步骤内计算的函数与一般递归函数是等价的。这就是说，所有可计算的函数都是通过符号串的变换来实现其计算过程的，即计算就是符号(串)的变换。(1)
与计算具有同等地位和意义的基本概念是算法。从算法的角度讲，一个问题是不是可计算的，与该问题是不是具有一个相应的算法是完全一致的。一般而言，算法就是求解某类问题的通用法则或方法。也就是一系列计算规则或程序，即符号串变换的规则。
正是这样一个原本只是数学中的基本概念，如今却成为各门科学研究的一种基本视角、观念和方法，上升为一种具有世界观和方法论特征的哲学范畴。
二
我们认为，人类最早把计算作为一种哲学性观念和方法而不仅是一种数学观念和方法，并自觉运用到有关领域的研究中，是一些人工智能的专家们做出的，尤其是在后来的认知科学研究中很明显地表现出这一倾向。由于纽威尔、西蒙、福多、明斯基等一大批学者的努力，物理符号系统假说、心灵的表达计算理论，心脑层次假说等相继提出。这些理论的一个共同主题就是:思维就是计算(认知就是计算)。他们明确主张:思维是一种信息加工过程，亦即计算过程，这种计算就是指某种符号操作或加工，指在能对其提供语义解释的符号代码的形式表达式上所进行的受规则制约的变换，如问题求解这种思维活动就是通过一定的算法对初始态空间进行操作，直达到目标态空间。有人更进一步主张:心灵有一套程序或一组规则，类似于控制计算机的程序，思维是一种包括对单词在内的符号的操作。(2)
除了思维、认知可看作是一种计算，一些研究视觉认知理论的学者把视觉也看作是一种计算。这主要是来自马尔的《视觉计算理论》。这一理论认为，在计算理论层次上，视觉信息处理过程由三种内部表象表征:描述图像光强度与局部几何结构的要素图;描述以观察者为中心的物体可见表面的朝向、轮廓线、深度及其他性质的二维半图;识别和理解物体的三维表象。这个理论把视觉过程理解为功能模块(像元空间、图像空间、景物空间)的变换。这意味着视觉计算的基本单位是符号表象。3在此基础之上，后来人们又提出了视觉拓扑计算理论等各种视觉计算理论。其共同点是均认为视觉过程就是一种计算过程，但是对它是一种什么样的计算还存有较大分歧。
在对认识、思维、视觉等内容进行计算主义研究的同时，人们确立了大脑就是一台计算机的信念:大脑的生物结构是其硬件，大脑的运作规律是其软件，大脑的(广义)思维过程就是其计算过程。20多年前的“计算机能否思维”的问题已经演化为当今的“人脑是否计算”的问题。更重要的是，“思维就是计算”这已不仅仅是一个哲学性的命题，而且已成为科学方法论意义上的一个科学假设。人们早已从科学意义上探究思维的计算本质，计算已成为当前认知科学中占主导地位的一种基础观念和研究方法，人们试图从计算的角度揭示出思维、意识以及整个大脑的全部奥秘。
把计算作为哲学性观念和方法运用到具体学科研究中的另一个范例是与生命科学相关的一些研究。这主要体现在20世纪80年代以来，人工生命科学、遗传算法理论和DNA计算机等新型学科的相继涌现。这些学科或理论的共同之处就在于都是以计算作为自己研究的观念和方法，主张生命就是一种算法，一个程序，一个能够实现自我复制、自我构造和自我进化的算法。人工生命的基本信条是:生命的特征并不存在于单个物质之中，而存在于物质的组合之中。生命的规律是一种动力形式的规律，这种规律独立于45亿年前地球上形成的任何特定的碳化物细节之外。即生物体的“生命力”存在于分子的组织(软件)之中，而不是存在于分子本身。人工生命就在于用计算或算法的观念与方法探索生物学领域中的奥秘。把生命与计算机类比，似乎是19世纪机械论在当今的延续，看起来有背于时展的潮流。但人工生命的奠基者朗顿认为，答案就在于进一步的伟大洞见之中:生命系统这台计算机具有与通常意义上的机器全然不同的组织形式，有生命的系统几乎总是自下而上的，从大量及其简单的系统群中突现出来，而不是工程师自上而下设计的那种机器。朗顿强调说:“最为惊人的认识是:复杂的行为并非出自复杂的基本结构。确实，极为有趣的复杂行为是从极为简单的元素中突现出来的”。4这就是说，生命包含着某种能够超越纯物质的能力，不是因为有生命的系统里被某种物理和化学之外的一种生命本质所驱动，而是因为一群遵循简单的互动规则的简单物体能够产生永远令人吃惊的行为效果。生命就是这样一种生化机器，只要启动这台机器，而不是把生命注入这台机器，即将这台机器的各个部分组织起来，让它们产生互动，从而便具有了“生命”。生命就是这样一种算法。算法对于生命的意义，就在于以过程或程序描述代替对生物的状态或结构描述，将生命表达为一种算法的逻辑，把对生命的研究转换成对算法的研究，特别是把对真实生命的研究转换成对人工生命的研究。 1994年11月美国科学家阿德勒曼在《科学》上公布的DNA计算机理论，更是从另一个角度揭示了生命就是算法，进化就是计算的观念。5DNA是生命的基石，任何生命类型的所有特征都以严格的规则编码在其DNA序列上，不管是生命的结构，还是生命的过程，在这个意义上它是一个信息库或数据库。另外，DNA所有的行为都是以程序化、模块化的形式表现，在这个意义上它又是一个程序库。无论它是作为信息库还是程序库，DNA都具有基本的计算特征。而生物体中所有现象的基本形式都是DNA的复制、切割、粘贴，这一事实深刻表明，生命本身就是由一系列复杂的计算或算法组成的。生命系统就是一台以分子算法为组织法则的多层次生物计算机，DNA计算机就是对生命这种自然计算机的一种表征。从前，分子算法，如自复制自动机、胞格自动机、遗传算法、人工生命等全都是在电子计算机上实现的，DNA计算机概念的出现是分子算法的化学实现的开端。这种立足于可控的生物化学反应或反应系统，无疑更加有力地直接地表明了生物现象与过程的计算特征。正如有人所言:DNA计算宣称数学处于生命的核心。
三
运用计算、算法观念和方法研究认知问题和生命系统，有着深刻而普适的科学方法论意义，它们是人们运用算法观念和方法研究其他自然现象或自然系统的两个有益的重要范例。如今，计算或算法的观念与方法已经深入到宇宙学、物理学、化学乃至经济学、社会学等诸多领域。计算、算法已经成为人们认识事物、研究问题的一种基本的普适的观念和方法，人们的科学实践，已经使计算、算法上升到哲学性的观念和方法。在这一现实背景之下，我们以为，把计算、算法作为一种哲学范畴正式提出并引入哲学已是十分必要的。这不仅是因为已经有了一些成功的范例，而且还有着更深层的学理:生命、大脑是最复杂的自然现象之一，是自然界进化的最高代表。因此，我们完全有理由猜测:整个自然界也是按算法构成的，是按算法演化的。现实世界之万事万物只不过是算法的复杂程度的多样性。从虚无到存在、从非生命到生命、从感觉到意识、思维，或许整个世界的进化过程就是一个计算复杂性不断增长的过程。这就是说，自然界就是一台巨型计算机(硬件)，任何一种自然过程都是自然规律(软件)作用于一定条件下的物理或信息过程(计算过程)，其本质上都体现了一种严格的计算和算法特征。生命系统作为自然界中最复杂最有特色的系统，它也就是形形色色的自然计算机中的一种。这或许就是人工生命与DNA计算理论所蕴含的最重要的哲学道理。
把计算、算法作为一个哲学范畴，还有着哲学史上的渊源关系。也许人们还没有忘记，在2500多年前，一位名叫毕达哥拉斯的古希腊人曾向世人宣称:万物皆数。今天，我们何以不能说:万物皆算法。严格地说，当年毕达哥拉斯率先提出的“数”这个重要范畴，并不是一个纯粹哲学性范畴，而是一个从数的角度寻求世界万物之本原，考察事物生成演化过程，由自然科学思维方式与哲学思维方式相互融合的过渡性范畴。这种观念在近代和现代科学与哲学中得到了充分的继承和发扬。这说明，哲学范畴在其生成、演化和发展的过程之中，总要受到各个历史时期数学发展程度、数学思维方式的影响和规定。这或许可以称为哲学范畴的数学规定，正因为如此，当今计算机科学的发展，使得我们完全可以把毕达哥拉斯的“数”向前推一大步。毕达哥拉斯哲学在当代有了更深刻更丰富的内含。
最后我们要指出的是，已经泛化到整个科学领域中的计算、算法这个概念，完全具有哲学范畴的基本特征。众所周知，哲学范畴是反映事物本质属性和普遍联系的基本概念，人类理性思维的逻辑形式。它是人类在一定历史时论思维发展水平的标示器，是帮助人们认识和把握自然现象和社会现象之网的网上扭结;是对自然、社会和思维发展过程最本质、最普遍的联系的表征。哲学范畴对各门具体科学都具有普适的哲学方法论意义。如今，人们在各方面都开始用算法的观念来看待问题、用计算的方法来解决问题，不正表明计算与算法的一种范畴性吗?历史上每次重大的科技进步，都要改变当时的哲学范畴，有时甚至是直接把科学中的基本概念移植到哲学中。当今计算机科技对哲学的影响也不例外。这正是有人所说的哲学范畴的科技命运。因此，及时总结和概括当代科技成果，把最为精华的人类理念上升为一种哲学范畴，不仅是哲学范畴自身发展之所需，更是各门科学文化进一步发展所必须。只有渗透着时代最主要、最有效的观念和方法的科学与文化，才能真正体现时代之精神，成为时代之主流。
参考文献
（1） 莫绍揆.递归论.科学出版社，1987年。
（2） 邱仁宗.当代思维研究新论.中国社会科学出版社，1993年。
（3） (美)D.马尔.视觉计算理论.科学出版社，1988年。
[关键词]计算机人才的培养 计算机能力的培养 创新性思维
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2013）12-0242-01
现在社会上人们发现，进来中国的IT产业的发展前景不太乐观，高校培养出来的计算机人才大多数都不能找到本专业对口的岗位就业。对于这种现象，当前有一些专家学者给出了一些观点，有的学者认为这是体制问题，认为中国对IT产业的管理体制不健全，特别是对专利著作权保护的力度不够；有的认为这是中国的区域经济发展不平衡所导致的；有的认为现在大学生不好就业是个普遍的社会问题。而本人认为上述观点都不是主要原因，而主要原因在于我们高校在培养计算机人才的观念上和方向上出现了偏差，从而导致了在应对市场经济不断发展变化的过程中，我们的反应僵化而缓慢。
一、对计算机专业地位的重新评定
计算机，我们大多数人把它称作电脑，它只是一种工具，但它在我们生活中的地位却日益凸显。我们的工作、学习和娱乐都离不开它，也由此引申出了许多相关的行业，如软件制作、视频动画、信息通讯和电脑游戏等等，并且在社会上这几个相关的行业也曾火爆一时，计算机行业也曾被社会各界关注，同时广泛认同计算机行业前景一片美好，以至于学习计算机的人数也不断加大。但不要忘记，计算机无论再怎么变化，它也只是一个工具，一个可以帮助我们学习、工作和娱乐的工具。然而“满则溢，极必反”，过热之后一定会出现过冷。现在IT业的火爆已经过去，我们应该好好的理性分析一下，我们不应该把计算机当做一个工学学科来对待，我们应该把它当成一个大众化的理论课来学习。这一观点曾经为许多学者指出来过，但因为，其中牵扯到太多的利益链条和太多的利益群体，没人支持是必然的结果。
二、高校计算机入教学体制需要改良
现在各个高校为学生开设的计算机课程基本都是一个样子，本人在一些高校中专门这对计算机专业的学生所上的专业课程做了一些调查，调查结果如下：第一年所开设的是一些基础课程MacroSoft office 2003、计算机组成原理，还有计算机程序语言的启蒙课程像C语言、passical语言等；第二学年开设了一些图形图片处理和动画制作的课程像photoshop和flash，面向对象的程序设计语言如C++，VB等，就是汇编和数据结构等；第三学年所开设的课程就是应对现在信息市场上流行的应用型软件，类似如.net、JSP、ASP、3DMAX、MAYA等；第四学年由于大多数学生要实习，所开设的课程并不主要，课程内容根据各个学校的实际情况而定。这么多不同的课程，就这么累计起来，分派在高校学生4年或3年的学习生活中，我们不禁要问一下，我们这么教学生最后掌握了什么？我不说学校这么安排课程不合理，它既然存在那就有其合理的价值。但是，从学生的口中得到的却是另外一种答案，其中有37%的学生认为自己所学的计算机专业课程对自己未来的就业或是工作没有任何意义；20%的学生对自己所学习的专业知识处于不了解，不明白，静观其变的观察态度；10%的学生认为自己所学专业知识非常有用（这10%的学生是已经找到与所学专业对口的工作岗位）；还有27%分学生为了继续考学，而不对自己所学的专业发表任何观点；还有极少数选择其他原因。这说明了我们的计算机教学体制需要做出一些调整。曾经有人认为，高校计算机人才的培养应当满足当代的市场要求，市场需要什么，我们就培养什么。本人认为这种说法不正确，市场的需求是瞬息万变的，而高校的培养目标也能瞬息万变吗？本人的观点是，高校要培养的计算机人才应当是一个学习型的计算机人才，他是具有扎实的理论知识体系，有着乐观积极的工作态度，以及带有极强的求知欲望的人，这才是我们真正的培养目标。
一、《信息的输入和输出》教学设计
（一）设计思想与学习目标
1.教学设计思想
本节课以《中小学信息技术课程标准》中“小学信息技术教育的内容及目标要求”为指导，引导学习者对《信息的输入和输出》进行学习。由于教材设置中理论课只占1/14，本课是省信息技术教材三年级下册第一课，教学内容是不同类型信息在计算机中传播的方式，信息输入和输出所使用的相应设备。涉及到的知识及操作内容主要有：了解计算机输入、输出常见信息类型，认识信息输入、输出设备的种类，掌握不同信息对应的输入、输出设备，使用计算机的输入、输出设备进行信息输入、输出操作练习。因此，本课的教学设计思想是：一切以学生为中心、重点，引导学生积极参与试验过程，关注学习者的讨论、交流、质疑等，要他们会动手做，还要知其然、知其所以然。通过使用电子白板交互平台，在向学生展示资源的同时，也为教师提供一个教学平台，更为学生提供了一个参与学习的操作平台，使以“学生为主体、教师为主导”的现代教学思想真正得以体现。
2.学习目标
（1）知识目标：知道信息无时不有，无处不在；初步了解计算机中信息的传递；了解计算机的常用输入、输出设备。
（2）技能目标：能够准确地对输入输出设备进行分类；动手操作、表达观点的能力。
（3）情感目标：激发学生对信息传递的兴趣，学生主动地去探索思考，培养正确的信息价值观以及对新知识的热情与渴求。学会与人交流合作，培养团队精神。
（二）学习者特征分析
教学对象：农村小学三年级学生。
信息对于三年级学生来说并不复杂，也容易理解，但不能概念化。教师在教学中注意形象化地举一些实例加以讲解。本课主要采用学生在学中做、做中学的方式完成学习任务，培养学生遇到问题请教书本和帮助材料的好习惯。
1.知识基础
学生初步了解计算机的基本情况，能够初步使用鼠标和键盘。
2.认知能力
学生特别喜欢自己动手操作计算机。
3.学习动机分析
小学生对计算机兴趣浓厚。通过实践可以加深对计算机的认识，并巩固鼠标和键盘的使用。通过学习《信息的输入和输出》，可以使学生巩固学习计算机的基本组成部分，同时了解计算机中的信息是如何传递的，为掌握计算机的输入输出设备分类打下良好的基础。
4.信息素养
学生已具有简单的计算机操作能力，但对理论知识分析处理能力欠缺，协作意识差，需在教师指导下完成已布置的任务。
本课主要是通过让学生了解计算机中信息的传递来认识计算机中常用的输入、输出设备。在教学中要让学生明白信息的输入与输出的区别，否则，学生就不易区分输入与输出设备。
（三）学习环境选择与学习资源设计
1.学习环境选择
配有交互式电子白板的教室。
2.教学媒体设计
应用交互式电子白板，教学媒体的设计分两个层次：
（1）展示课题，有关背景图片、文字等要集中把握的内容，目的是明确目标。在情景导入时，播放相关影视资料，目的是吸引学生注意，激发学习兴趣。
（2）白板交互平台：学生通过交互式电子白板对“输入设备和输出设备”进行连线游戏，激发学习者对理论知识的学习热情。
二、《信息的输入和输出》教学实施过程
（一）新课导入
1.提出问题
我们使用计算机能做些什么事情？学生讨论回答，如：玩游戏、看电影、听音乐、绘画、写文章、收发电子邮件，等等。
2.激发兴趣
通过电子白板向学生展示各种信息材料。
（1）上学期学生的美术作品、学生的作业等。
（2）让学生观看视频。
展示信息材料后教师问学生：你们看到了什么？听到了什么？还想知道什么？
3.导入新课
信息与我们非常密切，信息无时不有，无处不在。信息是如何传递的呢？又是通过什么进行传递的呢？本节课，我们一起来学习《第一课 信息的输入和输出》。
（二）课堂讲解
1.计算机中信息的传递
（1）让学生观察书上的熊猫“”利用计算机做事的四幅画面，同桌的同学讨论回答以下几个问题。
熊猫“”是通过什么设备用计算机绘画的？是通过什么设备看到自己正在画的画？是通过什么设备用计算机写字？是通过什么设备传递声音？用计算机画的画、写的作文能够印在纸上吗？如何实现？
（2）由学生讨论回答：哪些是计算机接收了我们给它的信息。
（3）让学生讨论回答：哪些是计算机向我们输出的信息。
（4）由学生的回答而总结出：我们在使用计算机时，随时都在向计算机输入信息，而计算机也随时向我们输出信息。
（5）除了计算机还有网络也可以接收发送信息，还可以用扫描仪将照片或画面原样输入计算机内，也可将数码相机、数码摄像机拍摄到的景物输入到计算机内（向学生展示数码相机）。
2.输入设备和输出设备
（1）由“信息的输入与输出，都需要相应的设备”而引入到“输入、输出设备”。
（2）教师使用白板出示学件（如图1）。
图1 输入输出设备Flash学件
（3）请学生到白板前试一试、连一连。
要求：（1）面向全班同学大声说出自己的想法，如： 显示器 是 输出设备（如图2）。
图2 学生说出自己的想法
（2）在白板上连线（如图3）。
图3 学生正在和电子白板互动
（3）面向全班说一说为什么这样连线。
最后，齐读由孩子们自己实践连线的结果（如图4）。
图4 学生完成的作品
（三）学生练习
向全班出示“想一想 练一练”学件（如图5）。
图5 练习题“想一想 练一练”学件
要求：（1）面向全班同学大声说出你的答案。
（2）在白板上输入答案（或使用键盘输入）。
（3）面向全班同学说一说为什么这样填空。
（4）在白板上点“自查”按钮，看看是什么结果：“笑脸”表示正确；“哭脸”表示“需要再动脑想一想”（如图6）。
（5）全班共同检查正确后，齐读。
图6 学生正在自查结果
三、课后反思
学生似乎对在教材上做练习并没有什么兴趣，而且记忆也不深刻；通过使用学件在电子白板上展示，让更多的孩子积极地投入到做练习的学习中来，他们的答案对错，用笑脸和哭脸来表示，这样的练习孩子们才更愿意参与，而且笔者观察到好多平时上课不举手的孩子也兴致勃勃地举起了小手。他们更愿意与教学媒体——交互式电子白板有更多的互动。
本堂课对于三年级的学生内容有些抽象，不易理解，而交互式电子白板的使用却提高了学生的注意力和理解力。同时，由于白板教学更强调学生的参与和师生、生生的互动，使原来课堂教学中学生不注意听讲、做小动作、随意说话等现象大大减少，提高了学生的学习质量、学习动力和学习自信心，即有利于调动学生在课堂上主动学习的积极性和参与性。但由于课堂时间有限，班级人数多，并不能真正做到每位学生都参与白板互动，不过相比以往的教学媒体，学生参与率还是有了明显提升。在今后的理论知识讲解过程中，语言应更简练，留出更多的时间给孩子，尽量做到人人都能与白板互动。
[参考文献]
[1] [EB/OL].http：///view/220681.htm.
论文摘要：本文分别从专业性质与培养目标、信息管理理论与学科基础、行业与岗位以及技术等角度，探讨了高职院校信息管理与信息系统专业的定位。指出高职院校信息管理与信息系统专业应该定位于信息管理与信息系统的实施与管理，应该是组织中系统开发的参与者和中间人，更主要的，应做好数据（资料）的分析工作。
1998年，教育部整合了分属于不同学科领域的经济信息管理、科技信息学等5个专业，设立了高职院校信息管理与信息系统专业（以下简称“信管专业”），经过10多年的发展，该专业取得了长足的进步，形成了不同的发展方向和流派，出现了各式各样、各具特色的信管专业。在这些已开设的专业中，有偏重于计算机方面的，有偏重信息情报的，还有偏重经济信息管理的，所开设的课程也多种多样。那么，信息专业应该培养什么样的人才，其专业到底应该如何定位？本文尝试从以下4个方面对其进行探讨。
一、 专业性质与培养目标
在教育部1998年的专业目录中，对高职院校信息管理与信息系统专业的培养目标是这样确定的：“培养具备现代管理学理论基础、计算机科学技术知识及应用能力，掌握系统思想和信息系统分析与设计方法以及信息管理等方面的知识与能力，能在国家各级管理部门、工商企业、金融机构、科研单位等部门从事信息管理以及信息系统分析、设计、实施管理和评价等方面工作的高级专门人才。”
从上面的论述中我们至少可以看出，信管专业是一个边缘性学科，且是多学科交叉的，强调实践性和动手能力。那么，其实践性和动手能力又体现在何处呢？所从事的信息管理与信息系统方面的工作是其全部还是部分？是组织领导还是具体实施？这些，都值得我们去思考。
二、从理论与学科角度看
信管专业是计算机专业吗？显然不是。信管专业是管理学科吗？至少不全是。所以，我们说信管专业是学科交叉的产物。那么，交叉点在哪儿呢？假定是计算机与管理的交叉，那么，是把计算机作为工具，用于管理领域，还是用计算机来实现管理？是偏重计算机，还是偏重管理，还是不偏不倚，走中间路线？反映在教学上，就是什么都开，什么都学，最后什么也不知道。
如果把信息科学作为信管专业的学科基础，那么，信管专业是侧重于哪一方面呢？是信息生成、信息加工处理、噪声控制、信息展示还是全部？还有一个比较有意思的现象，作为信管专业的专业概论课，有开“信息管理基础”或是“信息管理概论”的，也有开“信息资源管理”的，我们又需要研究信息管理与信息资源管理的区别与联系了。
三、从行业及岗位角度看
按教育部设定的培养目标，信管专业是适合于全行业的。至于岗位，“从事信息管理以及信息系统分析、设计、实施管理和评价”等方面的工作。这也就是说，本专业可以做系统分析工作，系统设计工作，系统实施管理或者评价、评估等工作。那么，系统分析工作、系统设计工作是不是就是我们所说的系统分析员、系统设计员或者程序员呢？
我们换一个角度来探讨这个问题，即该专业的人在一个组织或者单位中的角色，是系统开发，还是系统使用。如果是系统开发，目前自行开发系统的组织已经很少了，多数通过专门的软件公司来开发，这时，信管专业的角色应该是开发公司与本组织之间的中间人。况且，不论是在软件公司里做开发，还是在本单位做开发，与软件专业的、计算机专业的人相比，信管专业的人是没有优势的。基于此，信管专业更多的是系统的使用。准确地说，信管专业在组织中的角色应该是信息分析与处理（也可称为数据分析与处理）。
四、从技术角度看
信管专业有什么技术？信息管理与信息系统需要什么样的技术？是计算机技术、网络技术、多媒体技术，还是什么？如果单从信管专业的课程来看，上述这些都是信管专业的技术。但不论在授课过程中还是学生的学习过程中，我们都会有这样的疑问，这与计算机专业有区别吗？
我们认为，信管专业主要是对信息进行加工处理的。对于组织而言，这更多地是对现有的资料进行归纳整理和加工，而对于一个计算机系统来说，它更多地应该是对数据的操作。具体说，就是对数据的规范化处理，即数据预处理、索引的建立，然后按一定的格式存储起来，这是初级技术也是信管专业的基本技术，信管专业高级一点的技术应该是对数据处理后的分析、规律的探寻甚至是模型的建立。至此，我们是不是可以这样说，信管专业与计算机相关，但更着重于对数据的处理，而不是整个系统的完整的开发。
如果从一个管理信息系统的开发过程来看，其过程是：需求分析总体设计详细设计系统开发系统实施。信管专业在这其中应该做的是：需求分析中向开发单位提供本组织最基本的需求，并在此过程中与之反复交流和沟通，以确定需求。总体设计中能够起到辅助作用，详细设计中应侧重于数据库及数据问题，开发过程积极参与，系统实施中验收通过。上述是从一个组织的系统开发过程来看的。需要强调的是，不是说信管专业的学生不能学习计算机语言，不能去做系统开发，而是说，信管专业应主要侧重于数据处理，对其他的知识，可以了解，掌握基本的技能，但谈不上精通。
综上所述，不论是从专业性质与培养目标、理论及学科基础，还是从行业及岗位，以及技术等多个角度看，信息管理与信息系统都是一个多科学交叉的边缘性学科，信管专业本身应定位在企事业单位从事信息管理与信息系统的实施和管理工作，做好组织内系统开发的参与者和中间人，并充分利用所掌握的数据处理方面的专业技能，做好数据（资料）的分析工作；更进一步，可以做一些数据模型的建立工作。
参考文献
［1］ 唐志豪，王衍，等． 财经类院校信息管理与信息系统特色专业建设的思考［J］． 中国管理信息化，2010，13（15）：112-114.
［2］ 张广钦． 信息管理教程［M］． 北京：北京大学出版社，2005.
【关键词】数据结构 学习方法 理论性 概念性
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682（2012）10-0086-02
一、引 言
“数据结构”是计算机程序设计的重要理论技术基础，它不仅是计算机学科的核心课程，而且已成为其他理工专业的热门选修课。[1]通过“数据结构”课程的学习使学生学会分析、研究计算机加工的数据机构特性。以便为应用涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及其相应的算法，并初步掌握算法的时间分析和空间分析技术。另外，本课程的学习过程也是复杂程序设计的训练过程。通过本课程的学习提高学生进行软件设计开发的能力，也为操作系统和数据库等后续课程奠定基础。[1]
二、数据结构课程的特点
从课程性质上讲，“数据结构”是一门综合性的专业基础课，是介于数学、计算机硬件和计算机软件之间的核心课程。因此，在学习本课程的过程中不仅考虑数据本身的数学性质，而且还必须考虑数据的存储结构。为了研究数据结构课程的学习方法，我们可以先分析本课程的特点，该课程具有以下特点：
1.很强的理论性
本课程不是以掌握应用性知识为目的，而是以掌握基本理论、基本方法、基本技能为目的。让学生把握解决什么样的问题，用什么思想，采用什么方法解决，以及用什么方法最优等一系列问题。
2.很强的概念性
本课程要求学生不但深刻理解某些概念的所有要素，同时也要求理解为什么要引入某些概念，这些概念的形成过程，以及引入这些概念解决什么样的问题。在学习各个数据结构（线性表、栈等数据结构）时要考虑为什么要引入这些数据结构，这些数据结构在什么样的场合中使用。例如“栈和队列”这章中在“数制转换”、“括号匹配的检验”和“行编辑程序”等应用中，由于栈的引入极大地简化了程序设计的问题。
3.很强的连贯性
本课程结构紧凑，每部分所述问题层层推进，逐步深入。全课程始终是以数据间的关系即“结构”为主线展开。其中“基本数据结构”部分围饶数据结构三要素即逻辑结构、物理结构、运算特性展开，辅以一定该数据结构基本应用的讲述；而“应用数据结构部分”以基本概念、基本方法、性能分析的顺序展开，使全课程大量庞杂的内容条理分明，轮廓分明。
4.易混淆性
本课程中有一些易混淆的基本概念，也有很多算法、状态等一系列问题都易混淆。比如要解决某类问题，也许有很多方法和途径，每种方法和途径适用于什么场合，各自存在什么优缺点（例如“内部排序”这一章中各种内排方法的比较与应用），都易产生相互混淆。
三、数据结构课程的学习方法
1.循序渐进学习法
由于本课程很强的理论性、概念性和连贯性，所以学习过程中要从概念入手，逐段、逐节、逐章深刻理解和掌握，层层推进，从基础到应用，最后达到完全掌握该课程内容的要求，培养学生分析问题、解决问题的能力。加强上机实践环节非常必要，能增强对数据结构的理解和应用能力。
注重上机实践环节，上机实践是提高学生操作能力的一种直接有效的方法：
从时间角度可以把上机过程分为三个阶段：上机前、上机和上机后。我们从这三个阶段对学生和教师的要求来说明如何做好上机实践这个环节：
上机前，老师要把每次上机题目提前给学生，并让学生了解本次上机所要用到的数据结构的理论知识、C语言相关的知识和开发工具所需要熟悉的内容。学生根据本次实验的要求，做好上机的准备，不要等到上机时还一头雾水。由于C语言的学习已经经过了一段时间，有些学生可能对C语言的所学的东西有些模糊，例如：一些语法的标准使用、类型的使用范围等。所以在上机前需要学生对C语言的知识进行巩固。
上机，在进行实际的上机操作时，教师要时刻在学生周围辅导，一是能及时帮助学生解决问题，二是能监督学生认真做实验。使学生明白上机实践的意义，使学生的上机实践能够规范化，认真编写程序，通过程序的编写和调试，不但能更深刻的理解理论知识（如：通过一元多项式的加减的例子，学生才能真正理解链表的使用，并体会到采用链表这种数据结构能极大的简化程序的设计与实现），还可以培养学生良好的程序设计习惯。
上机后，要求学生写出完整的实验报告，并对自己的上机实习情况进行总结，指出成功之处和不足之处。通过这种实验方式，能有效地提高学生的编程能力、分析问题和解决问题的能力。
2.概括提炼学习法
每学完一节、一章内容，都要从中概括提炼出本部分内容的要点和重点。一则可以达到内容总结、有效复习的目的，二则可以自检学习中存在的问题。
课堂的讲解只是让学生有了一个系统的概念，为了让学生巩固课堂所学到的知识和深入理解基本概念和算法，教师应根据各章节的教学目的和具体内容，精选习题，让学生练习。例如，学过单链表的插入、删除基本操作以后，可通过让学生多做习题，反复练习指针的修改情况，从而深刻掌握链表的操作，为后面的学习打下良好的基础。同时教师要认真批改作业，从学生的作业中发现问题，然后针学生存在的问题进行讲解。所以，习题不但是促使学生掌握所讲授内容的一种手段，也是老师与学生之间的一种互动方式。[2]
3.归纳对比学习法
针对课程中容易混淆的概念以及课程中同类、非同类容易混淆的问题，进行归纳和比较，从中找出它们的异同点、优缺点。这种方法不仅能搞清楚容易混淆的问题，而且能更深刻理解本课程的内容实质。
4.循环学习法
由于课程中许多基本概念和复杂算法在顺序地学习过程中并不能达到准确、透彻地理解的程度，有些概念和方法可以应用于多种场合，对这些内容，在学习时就需要循环往复，借助后续内容的信息来全面把握。
四、结束语
数据结构是一门专业技术基础课，本文分析了数据结构课程的特点，并针对这些特点提出了几种学习方法。这些方法已在教学实践中得到了初步验证，但数据结构的教学方法还需进一步研究。
参考文献
摘要：本文概述了我国卫生信息化建设对医学人才培养的需求，从“教什么、学什么、考什么、用什么”四个方面着手，对知识结构、课程体系、教材体系、评价体系等方面进行了深入的分析和研究。
关键词：计算机基础；课程体系；卫生信息化；应用型人才；教学质量
中图分类号：G642 文献标识码：B
“社会的发展靠科学，科学的进步靠人才，人才的培养靠教育，教育的进步靠理念”。在我国卫生信息化高速发展的形势下，医信技术的应用水平已经成为当前医学人才的核心能力与基本要求。培养满足信息化社会需求的医学人才，首先应该树立科学务实的教育理念，构建“适应需求，关注发展，主动学习，自我完善”的生态型计算机与信息技术基础课程体系。从“教、学、考、用”四个方面入手，深入研究社会、学校、学生各自的责任与实际需求，理清教学观念、明确教学方向、制定教学内容、评价教学体系、验证教学成果，培养合格医学人才。踏上跬步千里的教改征程，才见风雨之后的育人彩虹！
1教什么，怎么教? ――明确“医信技术应用”的教学方向
当前我国的高等教育人才培养模式正在从“学科本位”向“能力本位”发生转变，在这一转变的过程中，从教学体系、方法、目标到教学内容上不可避免的存在大量的问题，对此普遍存在的共识是：
1.1教的现状与急待解决的问题
缺乏完整的适合医学高校的计算机与医信技术应用基础课程体系，没有明确的教学规范和指导；
医学计算机与信息技术应用基础课程教学没有紧密结合医学信息化发展的需求，教学方向对医信技术的发展，医学生IT基本知识结构和能力结构的需求研究不够，因此学非所用，用非所学；
对医学计算机课程体系是主干公共基础课程的认识不够，把计算机基础课程设置为选修课、考查课，计算机课程成为减轻学生负担，压缩学时的对象，影响了计算机基础学科的建设和发展。
缺乏与医学专业教改配套的医学计算机应用基础规范教材，随意选用其他学科的计算机教材来替代。甚至把软件工具书，考试辅导书当成计算机基础课程的教材，造成教、学、用的脱节。
教学内容的取舍上，或多或少地存在老师会什么就教什么，教什么就考什么的现象，把教学水平停留在教师个人的知识水平和能力。急待培养“三师”(教师、工程师、职业指导师)型教师队伍。
应试教育思想作祟，把计算机等级考试作为教学指挥棒，等级考试考什么就教什么，造成教学目标的偏差。
忽视对医学生未来职业中 IT基本技能的实际需求分析，片面强调软件工具的先进性，试图用计算机专业学生的培养目标和课程体系来替代。脱离了教、学为用的目标。
忽略对医疗卫生人员从业后医信职业技能的培训与考核，知识老化能力落后与医信技术的发展需求严重脱节，因此应大力推广医信技术教育工程，造就适应卫生信息化发展需求的合格人才。
1.2解决教的目标和方法
针对上述存在诸多问题，教育工作者们一直都在努力寻求教学改革的有效方法，他们首先必须回答的问题是教什么和怎样教的问题。只有明确了前进的方向，才能找到正确的道路。我们的作法是：
将大学计算机基础课程教育与医学实际应用紧密结合，构建和完善“医学计算机与信息技术应用基础”课程体系。理清教、学、考、用的关系，确立应用型人才培养的教育理念。
明确医学计算机与信息技术应用基础课程方向为医学应用，培养目标为操作能力，学习过程为自主参与，评价指标为熟练程度，提升医信技能为培养核心，最终结果为合格人才的教育模式。
紧密结合医学信息化实际需求开设课程。较好的解决了课程结构、知识结构、能力结构三者之间的关系，合理分配理论与实验课程的学时，强化实用技能和创新能力的训练。
见表1。
制定详细的教学内容、教学方案，精选医学案例占全部教学案例的74%，培养学生全面掌握医信技术，解决医学领域实际问题的能力。老师的课堂主导转变为“授人以渔”的全程引导，让学生懂得“主动学习的态度+自主学习的方法=获取和掌握知识的能力”达到知而获智，教书育人的目的。见表2。
提高、完善和加强实验课程的教学环节，强化医学IT实用技能的训练，通过典型实验设计和详尽的重点难点分析提高实验课堂水平，引导和调动学生独立完成具有实际应用意义的综合实验题目。
加强配套教材体系建设，教材编写坚持“系统全面、科学合理、结合专业、注重实用、知识宽泛、关注发展、助教助学”的原则，突出现代医学与IT技术相互融合的教材特色。目前已经推出了一套完整的与课程体系相配套的医药院校计算机规划系列教材(12册)，并在此基础上主编出版了全国普通高等教育部级“十一五”规划教材《医学计算机与信息技术应用基础》(2册)，很好的解决了目前国内缺乏医学专业特色计算机教材的情况。为优秀课程进校和课程置换做好了准备。
加强“三师型”师资队伍建设，完善教师培养制度，充分发挥教师在应用能力培养、职业技能指导等方面的综合作用，培养学生的创新精神、实践能力和职业意识，提高学生的就业质量。
加强课程资源网络平台建设，实现课程进校、教育资源共享。实现集教学大纲、教材、教学方案、教学课件、实验教学、教学资源素材及师生交互的立体化教育平台，现/computer网上完成了助教与助学的双重功能，实现了教学资源的共享，期待同行的支持和指导。
2学什么，怎么学？――采用“知而获智与创新能力”的人才培养方法
学什么？怎么学的问题是教学改革中另一个需要研究解决的事情。首先要了解学生需求，明确培养目标，树立正确学习态度、端正学习动机、激励学习兴趣、引导自主学习方法，是培养学生成才的必由之路。
2.1学的现状与急待解决的问题
学生在学习过程中容易形成的误区是：
没有明确的学习“计算机与医学信息技术应用”目标，造成教、学、用的脱节。学习无兴趣，为了考试而被动的学习。
在老师主导的课堂教学模式下，学生早已习惯了老师教什么就学什么的方法，没有主动自觉学习的激情和动力。
在应试教育的影响下，学生、家长、学校、甚至社会一直唯考试成绩作为评价人才的标准，很大程度上左右了学生学习的动机和热情，考试成了教与学的指挥棒。
凭个人兴趣学习，缺乏IT知识与技能结构的完整性，学生的自主学习能力与创新性思维得不到提高和锻炼，因而造成“学而无志，学而无趣，学而无用，学而无能”。
重理论轻实践，重分数轻能力，重就业轻需求，重现实轻发展，高分低能现象使学生在毕业后无法适应信息化社会的人才需求。
2.2解决学的目标和方法
要解决学习存在的问题首先要解决老师的教学观念，明确教、学、考、用的关系与目标。其次要制定明确的考试内容、方法和评价标准，重点考核学生医信实用技术的应用能力及拓展创新能力。使考试成为真实反映老师教学水平和学生应用能力的一面镜子。规范老师的教学行为，引导和鞭策学生走上事半功倍的成材之路。
鼓励学生了解当今社会与本行业对人才的IT知识需求和能力需求。明确学习目标，把成才的渴望与现实社会的需求有机结合起来。采用“知而获智与拓展创新”的能力型人才培养方法，在教师的引导下激发学生自主学习的兴趣, 注重学习过程中的信息技术能力和计算机文化素质培养。
精心设计《医学计算机与信息应用基础》课程体系的拓展性实验课程，采用“生态学”教学模式引导学生变被动学习为主动学习，要求学生通过自主创意、自主设计的方法独立或合作完成作业并在其中体现知识和能力。
通过《医学计算机与信息应用基础》实验设计作业，让学生自主创意完成电子病历模板、常用医学统计、医学FLASH动画、医学多媒体、医学图像处理、医学网站等设计作品，使其不仅掌握了常用医学信息处理与操作能力，还使学生很好的了解医学形态学相关知识。
通过《Visual FoxPro数据库与程序设计》实验设计作业，让学生以5人为单位组成程序设计小组，自主完成《住院信息系统》的项目开发与设计工作，并自我做出创新点、体会与收获的评价等。使学生了解信息在数字化医院中的流程，掌握了数据库项目开发与设计能力，形成了严谨的逻辑思维推理能力，增长团队合作意识与协作能力。
通过《医学信息系统》与《医学影像实用技术》实验设计作业，要求学生上网检索、下载本专业方向的医信技术应用的最新资料不少于十篇，纵向比较弄清医学IT应用的过去、现在与将来，横向比较弄清医学IT应用国际与国内、先进与落后的不同和差距，写出相关综述论文、在课堂上用PPT 文稿演讲交流，老师和同学共同讲评并且打分，充分调动学生的积极性，使学生获得学习的责任感和成就感。
3考什么，怎么考？――把“应用能力”作为教学质量考核标准
考试是教学体系中的重要组成部分，是评价学生知识能力水平与老师教学质量的重要因素。合格的考试应该是在整个教学阶段全程考核学生的学习态度、学习方法、应用水平和创新能力，通过考试将教学中的知识点、能力点、技能点三者有机的结合起来，及时发现学生的进步和存在的不足，从而有效的促进教学水平与学生应用能力的提高。
3.1考的现状与急待解决的问题
考试命题过分强调理论知识的广度、深度却忽视了对学生实践技能与学习态度的考核，实践考试内容与实际能力需求相脱节，无法真正反映出学生实际能力与老师教学水平。
社会上有些考试完全作为市场经济行为运作，宣传过度，造成不良社会导向。
考试缺乏明确的专业方向指导和考试大纲规范，没有深入剖析教学中的难点和重点，老师教什么就考什么，与知识点、技能点严重脱节。
缺乏权威的行业技能考试和紧密对口的职业资格认证考试体系，各考其道，各发其照，互不认可，吓人一跳。
3.2解决考的目标和方法
以考核自主学习能力为出发点，评价时坚持发展性原则、多样化原则、激励性原则与个性化原则。
发挥好考试机制的教学导向作用。考试大纲必须明确考试的知识点、技能点、创新能力点。
考试命题以促进学生“应用能力的提高”为核心标准，杜绝偏题、难题、怪题、概念题，以考促学。
改革考试评价方法，重视实践与创新能力的考核，加大实践技能考试的分值比例，强调学生综合性拓
展性实验作业的考核，期末考试由理论考试、上机操作考试和综合性作业三部分组成，成绩均为100分制，且必须各自通过60分及格线。最终成绩取三个考试成绩的平均分(理论30%，实践35%，作业35%，其中实践能力考核部分占总分比例的70%)
建立教师评价体系，通过对考试结果的分析与评估，真实反映教学水平和学生能力之间的相互联系，进而提升教师的教学能力和水平。
推广医信教育工程，加强医信技术资格认证考试体系，提升职业技能，促进卫生信息化人才建设。
4用什么，怎么用？――将是否具备“适应未来需求能力”作为评价指标
医信技术的发展，IT人才的需求已成为各级医疗卫生机构急需解决的首要问题。从当前卫生信息化建设形势与医学人才的医信技术应用能力需求来进行分析，在教育模式及培养方法等方面还存一些问题：
4.1用的现状与急待解决的问题
高等教育模式上依然存在重视“学科本位”，忽略“能力本位”的状况；种种原因造成办学盲目向高层次学校看齐、向一流研究型大学看齐，下级学校向上级学校看齐的攀高现象。
职业技能教育的认识急待提高，对行业信息技术发展与人才IT能力提升的需求变化研究不够。造成“学无所用，用无所学”的学、用脱节现象。
在人才培养模式上忽视社会需求，追求热门专业和大城市就业率，造成学生适应社会能力差。
在人才知识结构上重视研究型人才培养，忽视应用型、通用型、特殊紧缺型人才的技能培养。
4.2解决用的目标和方法
将学生未来医信技术要“用”的需求目标、知识点、能力点和技能点全部融进教、学、考、用的课程体系中，明确教学目标，激发学习热情，引导自主学习，加强考试导向，培养应用人才。
让学生自己弄清未来职业方向所应该具备的IT知识与能力结构，懂得社会需求的变化、科学技术的发展对人才能力的要求将与时俱进的提升，做到了解过去、驾驿现在、掌握未来。
改进教学评价体系，增加实用技能的评估办法，将过去评价学生“学了什么，成绩如何”变为“能做什么，水平如何”看学生是否具备“适应未来需求的能力”作为主要的评价指标。
建立以市场需求为导向的新型医学人才培养模式，发展高等教育的同时注重高职高专、中职中专、职业高中和在职继续教育等多层次的人才培养方式，强调各层次各学科之间的交叉融合。
医学毕业生参加工作后的能力提升问题，可以由“学历教育、职业技能考试认证与实践经历”共同构成。通过推广医信教育工程，提高全体医务人员应用医信技术的能力和整体水平。
5结束语
构建具有医学特色的《计算机与信息技术应用基础》课程体系是一个与时俱进的、动态的、不断完善的过程。让我们共同努力创出一条医学计算机应用基础教学的新路，跬步积千里，风雨见彩虹，耕耘得硕果，能力见英才。
参 考 文 献
[1] 谭浩强. 中国高等院校计算机基础教育课程体系2006[M]. 北京：清华大学出版社,2006.
[2] 谭浩强. 中国高职院校计算机教育课程体系2007[M]. 北京：中国铁道出版社,2007.
[3] 袁玫,宋旭明. 高职计算机教育评价体系与方法探讨[J]. 计算机教育,2008,(09).
关键词：操作系统；教学方法；教学实施
0 引言
计算机操作系统课程是计算机科学与技术及相关专业的核心课程之一，该门课程的学习对于计算机专业的学生十分重要。ACM和IEEE/CS联合工作组于2005年提交了具有指导意义的计算学科本科教学参考计划Computing Curricula2005，其中明确指出“计算机操作系统课程是一门计算机结构与操作系统方面的中级课程，是这个方向最基础和最重要的课程之一”。同时，计算机操作系统课程是计算机学科软件与硬件综合应用、理论与实践融为一体的_门课程，不但具有相当多的科学成分，而且从实现来看，还具有更多的工程技术含义。对于理论课中介绍的基本概念、原理和思想，学生一定要通过实践加以理解和吸收。这门课程不仅在计算机专业课程学习中起着不可替代的承前启后作用，而且对学生了解计算机结构、从事系统级编程、深入理解计算机系统都有着非常重要的作用。
1 新知识点引入
不少从事操作系统教学的教师试图把纷繁复杂的各种概念和算法都讲解得深入且全面，然而学生发现操作系统很难学并且感到难以下手。操作系统课程涉及的概念很多，每个概念都是由教师硬生生地传递给学生，学生接受新概念和新知识的过程过于突兀，教师应该引导学生参与知识的发现过程。只有主动参与进来，学生才能够真正想要了解为什么这样设计、这样设计有什么好处并且会产生什么问题、如何能够解决这些问题等。
以操作系统中最经典的生产者一消费者问题为例，我们要让学生理解这种问题模型本身并不困难，难的是能否在各个场合灵活使用信号量机制正确地解决实际问题。对于操作系统中关于信号量机制的各种描述，不同的人有不同的见解，但是有一点是相同的，就是我们如何想到要用这种机制，它会带来哪些好处？我们从一种简单算法的改良开始讲起。
#define N100 //定义缓冲区的大小
Int count=0；//初始化为0
void producer（void）
{int item；
While（TRUe）{
item=produce_item（ ）；
if（count=N）sleep（ ）；//满则休眠
insert_item（item）；//放入商品
count=count+1；//计数加1
if（count=1）wakeup（consumer）；
）
Void consumer（void）
{int item；
While（TURE）{
if（court=0） sleep（ ）；//无商品休眠
item=remove_item（ ）；//取走商品
count=count-1；//计数减1
if（court=N-1） wakeup（producer）；
consume_item（item）；
}
上述程序所描述的算法很简单，那么它是否正确，会带来什么问题呢？由于该程序对于变量count没有保护，有可能出现生产者进程和消费者进程同时对数据修改的结果，也可能会出现生产者进程在唤醒消费者进程时，根本没有消费者进程在“睡觉”，那么如何解决这些问题呢？我们可以加上开锁和闭锁操作，加锁原语之后可以解决互斥访问的问题，但是仍然存在两个进程都“睡觉”了，没有进程唤醒对方的问题，因此要加入能够把信号量累积起来的操作系统原语，即要引入信号量机制。
同样，除了进程中的同步问题，对于内存管理的策略、文件系统的实现等操作系统中的很多问题，我们都可以先让学生自己思考；如果由你设计操作系统，你可以怎样做？能不能用最简单的方法实现它？实现之后再来看这种方法好不好，会产生什么问题？接下来则需要考虑如何解决该问题。我们首先谈一种实现，无论用哪种思路，能实现是第一步，就像做工程，把操作系统当成一个工程，用做工程的角度做操作系统，带领学生进入操作系统设计者的角色，即如果自己是操作系统设计者会怎样考虑，这样的考虑又会出现什么问题，接下来如何改进，改进之后还会有哪些新的问题……如此不断地更新算法，操作系统才能不断完善，就像我们现在正在使用的操作系统每时每刻都在发生新变化一样。
以这样的思路引入新的知识点，才能真正引导学生理解操作系统，掌握操作系统的设计精髓，从而很自然地把学生带人操作系统的世界，使学生不知不觉地接受新的概念、新的思想和新的知识。
2 教学内容体系构建
操作系统这门学科经过多年的发展后形成许多子学科，而这些子学科又进一步发展成为单独的学科并从操作系统学科中分离出来，如计算机网络、数据库系统、计算机安全、分布式计算等。由于这些学科都已自成体系，自然其内容不包含在操作系统的教学范围内。
各所大学的计算机专业都制订了各自的学科教学计划，并且大部分都参考了CC2005，其中计算机操作系统明确说明“该课程涉及操作系统运行机制的基本原理，包括运用各种具体方法和宏观策略完成给定的任务以及操作系统设计者使用不同的机制实现这些策略和方法”。操作系统具有复杂性，其内容也极为丰富，然而我们在教学过程中不能求全，否则学生会抓不住关键知识点，不知道操作系统的精髓到底是什么。为了使其关键点不会淹没在无关紧要的细节里，我们选择讲述核心内容，让学生明白只有有了坚实的基础，才可以进一步探索操作系统的具体实现以及其他相关课程内容。
目前操作系统课程在高等院校的教学分为3个不同层次：一是计算机专业本科必修课程；二是针对研究生阶段的高级操作系统；三是面向非计算机专业开设的操作系统选修课程。教师应当针对不同的授课对象适当调整教学内容的学时安排，接下来重点阐述本科阶段操作系统课程内容体系的构建。
为清楚阐明操作系统的基本原理，使得内容紧凑，逻辑上一气呵成，形成科学合理的教学内容体系，笔者在实际教学中选择操作系统中最核心的内容进行分析，结合操作系统设计思想，集中对操作系统发展的历史背景、进程与线程、内存管理、文件系统、设备管理等展开分析与论述，重点突出，逻辑清晰，便于学生掌握操作系统的关键核心；分专题讲解操作系统的各部分实现原理，采取系统的、精简的专题教学思路。
第一专题为操作系统基础原理，主要介绍什么是操作系统、操作系统管理范畴、操作系统发展历史，其中简要回顾计算机硬件基本知识。
第二专题为操作系统进程原理部分，主要讲解操作系统最核心的概念——进程，介绍进程的几种状态及其转换，分析进程模型的缺陷、进程的调度及通信、线程的管理与实现、死锁的预防与处理等。笔者将进程作为操作系统课程中讲解得最详细的一部分，并且会对进程的管理结构和调度算法作最详细的阐述。
第三专题为操作系统内存原理，对操作系统的另一个重要组成部分——内存管理进行讲解，主要介绍内存的分区管理、段式管理、页式管理和页面替换算法等，建立虚拟内存的概念并讨论几种不同的管理方法。该专题主要从物理内存和虚拟内存的管理策略人手，其中对于存储层次的概念只是简单介绍；而对于存储层次更深更细致的分析及有关cache失效率、一致性的讨论，我们将在计算机系统结构课程中重点研究。
第四专题为操作系统文件原理和设备原理，讲解操作系统的第3个核心构件——文件系统，从为什么需要文件系统开始分析文件系统的任务、实现和性能，讨论设备管理的重要性和实现方法。该专题主要从物理文件管理和虚拟文件管理两方面进行阐述，让学生在正确理解物理磁盘结构的基础上，从软件的角度了解文件的组织与访问、文件目录、文件共享与安全等多方面内容。设备管理在多门计算机硬件课程中都有独立的章节，操作系统中把设备当做一种特殊文件，讨论其对操作系统的设计产生怎样的影响、如何有效访问I/O、设备驱动程序是如何服务于操作系统等，这些讨论角度是操作系统课程区别于其他硬件课程中有关设备部分内容介绍的重要体现。
第五专题为高级专题，讲解新出现的多核技术，重点讨论多核环境给操作系统带来的影响，主要介绍多核结构和多核环境下的进程同步、进程调度等一系列问题。此部分内容与其他相关课程联系紧密，涉及某些主流操作系统与多核组织结构所使用的相关新技术与新算法，起到抛砖引玉的作用。
通过查阅国外一些著名大学的网上公开资源，如普林斯顿大学、哥伦比亚大学、哈佛大学、麻省理工大学等，我们将操作系统原理各个专题部分的教学学时安排比例与各个名校进行对比，见表1。
从各个学校的学时数分配看，各校都将重点放在进程原理、内存原理、文件和设备原理上，即突出操作系统的3大核心构件，其中麻省理工大学的操作原理课程主要面向研究生，所以高级专题占比较大。信息工程大学面向计算机专业本科生开设的操作系统必修课共60学时，包括两部分：第一部分是操作系统原理，占20学时；第二部分是Linux操作系统结构分析和操作系统实验部分，占40学时。面向非计算机专业开设的操作系统选修课共20学时，主要讲解内容是操作系统原理。
构建科学合理的课程内容体系，既能突出操作系统课程的重点内容，减少与其他课程不必要的重复，又能为后续相关课程打好坚实的基础，作好必要的衔接。
3 教学方法创新
操作系统是工程学科，亦是一门人造学科。它是人设计的，因此遵循人类社会的种种特征。操作系统课程组根据多年教学经验，不断总结利用生活中生动的实例类比操作系统中典型的设计思路与实现方法，使学生易于理解，对他们今后进行操作系统的设计也大有启发。
在第一专题介绍操作系统的发展历史时，我们讲述各种不同的操作系统及其发明者，将操作系统对计算机软硬件资源的管理比作各国政府对国家的管理，同时将国家政府的管理职能与服务职能类比于操作系统的管理与服务功能；操作系统管理进程和资源都是为用户服务，就如同国家政府管理各项事务都是为人民服务一样。
在第二专题讲解进程的概念时，一般的教材都会介绍进程是运行中的程序，同时也会从资源分配的角度区分进程与线程，这使得学生理解起来过于抽象。在这里我们可以引用一个形象的比喻，将静态的程序比作剧本，而将运行中的程序比作一场生动的舞台剧。对于相同的剧本可以有不同的演出，也就是程序每次的运行结果都有可能不一样，并且同一段程序可以同时运行多个进程。剧本是静态的，而舞台剧是动态的，正如同程序是静态的，而进程是动态的；剧本可以只有几页纸，而舞台剧却需要演员、道具、舞台等多种资源的配合，正如同程序只是磁盘上的一部分空间，而进程则需要分配cPu资源和内存资源等。舞台剧结束，舞台可以撤掉，演员可以散去，而剧本仍然存在，同样进程终止之后，所占用的资源都会释放掉，而程序段仍然存在。我们可以用这种形象的比喻阐述进程与程序的关系、进程的概念、进程的运行过程，以便给学生留下深刻印象。
在第四专题分析文件系统的任务时，学生很容易对文件系统的复杂性产生畏难情绪，于是我们可以对比仓库的管理：仓库的管理中会出现哪些问题？同样，文件的管理也会出现类似的问题，那么如何解决这些问题？需要采用什么样的机制？这样，我们一步步引导学生参与进来。从对仓库如何进行分配、以什么为单位进行分配，讨论外存资源的分配与回收；从如何记录各仓位的使用情况、如何存取货物，讨论外存中数据的组织与管理、查找与读写；从如何保证仓库的安全性和可靠性，讨论外存中数据的保护与共享以及可靠性等。通过这种方式，让学生从被动接受变为主动思考，从而感到文件控制块、文件目录、文件结构等问题不再是枯燥的知识，而是鲜活的实例。
这样的教学手段让学生感到我们使用的操作系统不再神秘，它不过是人类设计的一个软件，只不过这个软件可能是我们目前为止接触到的最庞大的一个软件系统，它的设计遵循人类社会的特点，与生活密切相关，其中包含的设计思想以管理和服务为宗旨，采用的设计方法有时是真实的，有时是虚拟的，并且可以不断优化。不同的操作系统由于面向的用户需求不同，会有不同的设计理念，因此我们采用不同的算法，引导学生主动思考不同算法的优劣，鼓励学生善用自己的思路解决问题。
