时间：2023-08-18 17:16:23
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇人工智能教学成果，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1.1集先进性、实用性和前沿性为一体的教学内容改革对国内外优秀的人工智能教材[2-6]的内容进行整合，建立人工智能的知识体系，并提取人工智能课程的知识要点，确定集先进性、实用性和前沿性为一体的教学内容。人工智能的核心思想是研究人类智能活动规律和模拟人类智能行为的理论、方法和技术，因此人工智能应围绕“智能”这个中心。由于智能本身的复杂性，难以用单一的理论与方法来描述，因此可以通过建立人工智能的不同层次来刻画智能这个主题。人工智能的主要内容可按图1所示划分为最底层、抽象层、逻辑层和应用层这4个不同层次。在最底层，神经网络与演化计算辅助感知以及与物理世界的交互。抽象层反映知识在智能中的角色和创建，围绕问题求解对知识进行抽象、表示与理解。逻辑层提出学习、规划、推理、挖掘的模型与方式。应用层构造智能化智能体以及具有一定智能的人工系统。将人工智能划分为这4个层次可确定人工智能课程的教学内容，并保证教学内容的循序渐进。
1.2基于人工智能知识体系的教学案例库建设根据所确定的教学内容、知识重点和知识难点，从国内外经典教材、科研项目、研发设计、生产建设以及国内外人工智能网站等多种途径，收集案例素材，加以整理，撰写各知识要点的教学案例及其内容。表1给出基于人工智能知识体系的教学案例示例。
2人工智能课程教学案例的详细设计
在教学案例具体设计时应包括章节、知识重点、知识难点、案例名称、案例内容、案例分析过程、案例教学手段、思考/讨论内容等案例规范，分别从以下单一案例、一题多解案例和综合应用案例3种情况进行讨论。
2.1单一案例设计以人工智能课程中神经网络课堂教学内容为例，介绍基于知识点的单一案例的设计。神经网络在模式识别、图像处理、组合优化、自动控制、信息处理和机器人学等领域具有广泛的应用，是人工智能课程的主要内容之一。教学内容主要包括介绍人工神经网络的由来、特性、结构、模型和算法，以及神经网络的表示和推理。这些内容是神经网络的基础知识。其重点在于人工神经网络的结构、模型和算法。难点是人工神经网络的结构和算法。从教学要求上，通过对该章节内容的学习，使学生掌握人工神经网络的结构、模型和算法，了解人工神经网络的由来和特性，一般性地了解神经网络的表示和推理方法。采用课件PPT和演示手段，由简单到复杂，在学生掌握人工神经网络的基本原理和方法之后，再讲解反向传播BP算法，然后运用“手写体如何识别”案例，引导学生学习理解人工神经网络的核心思想及其应用方法。从国外教材中整理和设计该案例，同时应包括以下规范内容。章节：神经网络。知识重点：神经网络。知识难点：人工神经网络的结构、表示、学习算法和推理。案例名称：手写体如何识别。案例内容：用训练样本集训练一个神经网络使其推广到先前训练所得结果，正确分类先前未见过的数据。案例分析过程：①训练数字识别神经网络的样本位图；②反向传播BP算法；③神经网络的表示；④使用误差反向传播算法训练的神经网络的泛化能力；⑤一个神经网络训练完毕后，将网络中的权值保存起来供实际应用。案例教学手段：手写体识别的神经网络演示。思考/讨论内容：①训练改进与权值调整改进；②过学习/过拟合现象，即在一个数据集上训练时间过长，导致网络过拟合于训练数据，对未出现过的新数据没有推广性。
2.2一题多解案例设计一题多解案例有助于学生把相关知识点联系起来，形成相互关联的知识网络。以人工智能课程中知识及其表示教学内容为例，介绍一题多解案例的设计。知识及其表示是人工智能课程三大内容（知识表示、知识推理、知识应用）之一。教学内容主要包括知识表示的各种方法。其重点在于状态空间、问题归约、谓词逻辑、语义网络等知识表示方法。难点是知识表示方法的区别及其应用。从教学要求上，通过对该章节内容的学习，使学生掌握利用状态空间法、问题归约法、谓词演算法、语义网络法来描述和解决应用问题，重点掌握几种主要知识表示方法之间的差别，并对如何选择知识表示方法有一般性的了解。通过讲解和讨论“猴子和香蕉问题”案例，来表示抽象概念。该案例从国内外教材中进行整理和设计，同时包括以下规范内容。章节：知识及其表示。知识重点：状态空间法、问题归约法、谓词逻辑法、语义网络法等。知识难点：知识表示方法的区别及其应用。案例名称：分别用状态空间表示法与谓词逻辑法表示猴子和香蕉问题。案例内容：房间内有一只机器猴、一个箱子和一束香蕉。香蕉挂在天花板下方，但猴子的高度不足以碰到它。猴子如何摘到香蕉？如何采用多种知识表示方法表示和求解该问题？案例分析过程：①状态空间法的解题过程。用n元表列表示该问题的状态；定义问题的操作算符；定义初始状态变换为目标状态的操作序列；画出该问题的状态空间图。②谓词逻辑法的解题过程。定义问题的常量；定义问题的谓词；根据问题描述用谓词公式表示问题的初始状态、中间状态和目标状态。案例教学手段：猴子和香蕉问题的演示。思考/讨论内容：①选择知识表示方法时，应考虑哪些主要因素？②如何综合运用多种知识表示方法获得最有效的问题解决方案?
2.3综合应用案例设计与单一案例、一题多解案例相比，综合应用案例能更加有效地启发学生全方位地思考和探索问题的解决方法。以机器人行动规划模拟为例，介绍人工智能综合应用案例的设计，该案例包括以下规范内容。章节：人工智能综合应用。知识重点：人工智能的研究方向和应用领域。知识难点：人工智能的技术集成。案例名称：机器人行动规划模拟。案例内容：综合应用行为规划、知识表示方法、机器人学、神经网络、人工智能语言等多种人工智能技术与方法，对机器人行动规划问题进行描述和可视化。案例分析过程：①机器人行为规划问题求解。采用状态归约法与分层规划技术，将机器人须完成的总任务分解为若干依序排列的子任务；依据任务进程，确定若干关键性的中间状态，将状态对应为进程子规划的目标；确定规划的执行与操作控制，以及机器人过程控制与环境约束。②基于谓词逻辑表示的机器人行为规划设计。定义表达状态的谓词逻辑；用谓词逻辑描述问题的初始状态、问题的目标状态以及机器人行动规划过程的中间状态；定义操作的约束条件和行为动作。③机器人控制系统。定义机器人平台的控制体系结构，包括反应式控制、包容结构以及其他控制系统等。④基于神经网络的模式识别。采用神经网络方法以及BP算法对桌面茶壶、杯子等物体进行识别，提取物体图形特征。⑤机器人程序设计语言。运用人工智能语言实现机器人行动规划行为的可视化。案例教学手段：机器人行动规划的模拟演示。思考/讨论内容：人工智能将会怎样发展？应该在哪些方面进一步开展研究？
3案例教学环节和过程的具体实施细节
人工智能案例教学的实施面向笔者所在学院软件工程专业三年级本科生展开。具体实施细节如下。（1）教学内容的先进性、实用性和前沿性。引进和整合国外著名人工智能教材内容，保证课程内容具有先进性。同时将前沿人工智能的研究成果与技术有机地融入课程案例教学之中。（2）案例教学的创新教学模式。在教师的引导下，将案例中涉及的人工智能内容推广到对人工智能的一般性认识。案例的教学过程，成为认识人工智能、初步运用人工智能的理论与方法分析和解决实际应用问题的过程，使学生具备运用人工智能知识解决实际问题的意识和初步能力。在课程教学中，打破国内常规教学方式，建立和实施开放式案例教学模式。采用动画课件、录像教学、实物演示、网络教学等多种多媒体教学手段，以及集中讲授与专题讨论相结合的教学方式将理论、方法、技术、算法以及实现有机结合，感性认识与理性认识相结合，理论与实际相结合，极大地激发学生自主和创新性学习的热情。（3）“课堂教学—实践活动—现实应用”的有机融合。在案例教学过程中，从传统教学观以学会为中心转化为创新应用型教学观以创新为中心，以及从传统教学的以课堂教学为中心转化为以课堂教学与实践活动并重为中心，构造具体问题场景以及设计教学案例在情境中的现实应用，加深学生对教学内容的理解，同时提高学生的思考能力和实际综合应用能力。
4结语
摘要：本文介绍了国防科技大学计算机学院在人才培养实践方面的具体做法，即将实验课程体系划分为基础验证性实验、课内综合性实验、综合课程设计和自主创新实践四个层次，在计算机科学与技术专业的计算机硬件、计算机软件和网络工程三个专业方向上大规模设立综合性课程设计。
关键词：实验课程体系；创新与实践；计算机学科
中图分类号：G642
文献标识码：B
1紧跟学科前沿，构建实验教学体系
我院长期跟踪、研究了ACM和IEEE联合推出的教学计划和美国CC2001教程，并深入剖析了国内外十多所一流大学和著名军事院校的专业课程体系，并据此制订了国防科技大学计算机学院计算机科学与技术2002本科教学计划。我们将实验课程体系划分为基础验证性实验、课内综合性实验、综合课程设计和自主创新实践四个层次，如图1所示。这四个层次之间点面结合、融会贯通、配合紧密、循序渐进、环环相扣。
以计算机硬件方向为例，在“模拟电子技术”、“数字电子技术”和“数字逻辑”三个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验基础上，开设“数字逻辑课程设计”；在“计算机原理”和“数字系统设计工程”两个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验以及“数字逻辑课程设计”基础上，开设“计算机原理课程设计”；在“计算机控制基础”、“计算机体系结构”和“嵌入式系统”三个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验以及“数字逻辑课程设计”和“计算机原理课程设计”基础上，开设“嵌入式系统课程设计”；形成从电子器件到功能单元、再到部件、最后到系统的实验课程体系，依次推进，最终让学生深入而系统地掌握计算机硬件的原理与技术。
这种创新性的实验体系科学、可行，有效保证了实验建设具有先进的水平和显著的效果，为后续实验内容、实验平台、实验组织管理等方面建设奠定了坚实的基础。综合课程设计和自主创新实践采用项目团队的方式组织和实施，帮助学生树立团队精神和协作精神，培养学生的组织能力和创新能力。
为了能够更好地发挥综合课程设计的作用，我们率先在计算机科学与技术专业学科课程体系三个专业方向上大规模设立了综合性课程设计并单独设课，见表1。这些综合性课程设计穿插在系列课程学习的各个阶段开展，实验内容结合了我们的科研方向，体现了综合性和系统性，不仅强调培养学生具有综合运用所学的多门课程知识解决实际问题的能力，更加强调系统分析、设计和集成能力，以及强化培养学生的独立实践能力和良好的科研素质。
图1 实验课程体系的层次
表1 计算机科学与技术专业的专业方向
2教学科研结合，创新实验教学内容
我院在坚持依照教学大纲施训的基础上，根据计算机技术发展迅速的特点，结合我院科研实践和成果，设置了9门综合课程设计并逐步开设一批新的实验项目，使学生能够学到较新的知识，取得了显著的效果。
例如“数字逻辑课程设计”课程，作为“数字电子技术”、“数字逻辑”的后续课程，要求学生在计算机系统综合设计平台上掌握计算机部件级的逻辑功能设计，通过数字闹钟、八位运算器、交通灯、乒乓球游戏、流水算术逻辑部件、串行收发器等课程实验内容，可以使学生在进一步理解课程内容的基础上利用较先进的设计手段掌握数字系统设计和调试的工具和方法，增加集成电路应用知识，培养学生的实际动手能力和分析、解决问题的能力；在后续的“计算机原理课程设计”课程中进一步要求学生学习和掌握HDL语言描述电路，并使用HDL语言设计和实现一个完整的八位机，通过逻辑模拟和综合，在计算机系统综合设计平台上测试和验证。通过这一系列课程的学习，可以使学生进一步理解计算机原理和组成，掌握计算机部件的设计方法，培养学生的实际操作能力和分析解决问题的能力。
再比如“人工智能导论”课程，我们在实验教学过程中尝试对以Agent为中心的教学方法进行扩展，以机器人为主线，将人工智能的各个论题处理成机器人任务，学生通过构建机器人并编程完成任务，更好地将人工智能的各个知识点有机整合起来。更重要的是，机器人论题对学生来说是个极大的激励，学生的学习过程有相当的成就感。目前我们用于实验教学的典型实验内容如表 2所示。在学校“十一五”实验教学经费的支持下，我们将继续丰富和拓展更深层次的实验教学内容。
表2 “人工智能导论”实验教学内容
3 依托学科优势，完善实验支撑体系
经过“十五”的建设，依托计算机科学与技术国家重点学科的优势，我们进一步完善了实验教学软硬件条件的建设，形成了完整的实验教学支撑保障体系。
在实验教学硬条件建设上，一方面我们建设并完善了专门的基础教学实验室“计算机技术与网络实验中心”，下分“计算机系统实验室”、“计算机软件及应用实验室”和“计算机网络实验室”三个分实验室，制定了一系列的实验教学规范和管理制度，方便老师与学生开展课程实验教学；另一方面我们依托“211”工程和“985”建设，利用“高性能计算中心”等专业科研环境支撑创新活动、毕业设计等实践教学活动。
在实验教学软条件建设上，一方面我们充分贯彻教学科研相互促进的宗旨，将一些科研成果，如银河系列巨型机系统等直接服务于课程实验教学，更好地帮助学生学习内容；另一方面我们充分开发调动老师的创造性和积极性，自主编写配套的实验教材、自主研制配套的软硬件实验平台。
在不断吸取国内外著名大学教材建设先进成果的基础上，面向我院的课程体系改革和建设需要，自编实验教材和讲义十余部，例如《收音机安装指南》、《数字逻辑课程设计》、《计算机系统课程综合设计指导书》、《嵌入式系统课程设计实验指导书》、《程序设计课程设计》、《操作系统课程设计》、《软件工程课程设计》、《网络工程课程设计》和《网络攻防课程设计》等，并有多部高水平教材已经正式出版。目前我们已经逐步建立起了和课程体系相配套、结合自身科研实际的富有特色的完整实验教材体系。
在硬件实验平台方面，我们在国内率先自主研制成功了计算机系统综合设计平台，见图2。该平台可以满足数字逻辑课程设计、计算机原理课程设计、数字系统设计工程、计算机系统结构和超大规模集成电路(VLSI)设计等多门课程的实验教学需求。
在软件实验平台方面，我们自主设计研发了NetDemo计算机网络原理辅助教学系统，见图3。该系统可以对计算机网络的主要原理和有关协议进行参数可配置的、直观的、动态的多媒体演示，使原来静态的板书式文字教学成为动态的、图文并茂的、交互式演示性教学，在提高学生对网络原理理性认识的同时增强了学生的感性认识，并提高了学生的学习兴趣。
图2 计算机系统综合设计平台
图3 NetDemo计算机网络原理辅助教学系统
4整合教学资源，加强实验队伍建设
我们十分重视实验教学队伍建设，通过各种途径加强实验教学队伍建设。目前我们的实验教学队伍主要包括专职实验教师、兼职实验教师、TA(教学助理)和研究生教辅组成。从2004年开始我们借鉴国外大学成功经验，在综合性课程设计课程中聘请TA。此外在学院的研究生培养方案中明确规定，所有研究生学生必须参加课程辅导，课程辅导成绩合格方可毕业，研究生教辅力量成为实验教学队伍的有力补充。通过整合各种教学资源，增强了学院实验辅导力量，促进了实验队伍建设，对人才培养起到了很好的支撑作用。
5注重全面发展，开展创新实践活动
通过“十五”期间的全面实施，实验教学效果明显，学生的综合素质、工程实践能力、团队意识、创造性思维得到进一步提高，2006年我院“创新实验课程体系、增强学生实践能力、培养高素质人才”获国防科技大学教学成果一等奖。我院毕业学生业务能力强，能够适应军队和国家建设要求，受到用人单位和领导机关的高度评价。
2004年以来，我们组织本科学生参加各种学科竞赛60余次，参加人员近700人次，有415人次获奖，学科竞赛成绩突出。其中有代表性的奖项有：8人次获国际数模竞赛一等奖；14人次获国际数模竞赛、ACM国际大学生程序设计竞赛二等奖；18人次获全国数模竞赛、电子设计竞赛、机械创新设计大赛一等奖；43人次获全国数模竞赛、嵌入式系统设计竞赛等二等奖。本科生组队参加主要由研究生参加的全国微软“创新杯”软件开发大赛获团体银奖。
6致谢
感谢国防科学技术大学“十一五”教学研究项目“探索开拓博士研究生国际学术交流空间的方法和途径”和国防科学技术大学“十一五”本科重点课程建设项目“计算机网络”和“计算机程序设计”的资助。
法学教育一直是我国高等教育的重要组成部分，然而随着以大数据、云计算、区块链、人工智能等为代表的信息技术的发展，与数据有关的法律现象逐步形成新的法学领域———数据法学。自改革开放以来，我国的法学教育基本形成了兼顾法律体系与法律部门、理论与实践相结合的路径，目标是为社会培养追求正义、忠于法律的法律人才。与传统法学教育相比，数据法学呈现出文理交叉、技术理性与人文关怀兼容的“新文科”特征。2018年，教育部、中央政法委《关于坚持德法兼修实施卓越法治人才教育培养计划2.0的意见》中指出，“鼓励高校开发开设跨学科、跨专业的新兴交叉课程、实践教学课程，形成课程模块供学生选择性修读……推进法学学科体系、学术体系、话语体系创新。”此后，数据法学在国内外不少院校中以本科生、研究生课程的培养方式迅速展开，数据法学教育也启动了实践中的探索。例如西南政法大学人工智能法学院设置了“人工智能法学”二级学科（含数据法学、计算法学、算法规制、智慧司法等方向），并于2019年秋着手增设二级学科“人工智能法学”的博士学位授权点；清华大学法学院法律硕士培养中新增了“计算法学”方向；中国人民公安大学自主设立二级学科“数据法学”；江西财经大学在本科招生中新增法学（数据法学）专业方向；上海政法学院在本科招生中新增法学（人工智能法学方向）；等等。其中，西南政法大学人工智能法学院已经招收了本科生和硕士研究生，清华大学法学院已经招收了两届计算法学方向的硕士研究生。①在这样的背景下，梳理数据法学教育与传统法学教育的差异与融合问题，既有益于传统法学教育的与时俱进，又使数据法学能够在汲取法学教育经验的基础上迅速发展。
一、差异性：教学内容与方法
数据法学是伴随现代信息技术，尤其是大数据和人工智能技术的发展而出现的新兴学科，数据法学的教学往往需要与数据科学及信息技术的研习结合进行，具有知识体系的综合性、学科视野的开放性、应用场景的广泛性、方法工具的多元性和专业性等特点。相较之下，传统法学教育的发展已然十分成熟，不仅教学模式趋于稳定，而且教学内容的体系相对成熟，诸如法律诊所、模拟法庭等教学方法与法学实践结合甚密。正因如此，新兴数据法学教学与传统法学教学之间存在多个层面的差异。就内容而言，传统法学教育重在法律规则、原理及其适用的讲授，数据法学教学则不限于此，与数据科学相关的信息技术问题均融入法学教育的体系，且占据近乎同样重要的地位。传统法学教育围绕我国现行法律体系中的部门法展开，既包括法的本体、价值和发展等理论问题，又包括法律适用、运行等实务问题，这些方面的教学成果，使法学教育在我国社会科学教育中占有一席之地。相比之下，数据法学是对数据生成、采集、存储、传输、处理、应用等一系列过程中的法律现象进行研究的学科，数据法学的教育也围绕这些内容展开。[1]数据法学教学中的“数据含量”，使其与相邻计算机科学、互联网科技具有极大的相通性。这意味着数据科技的全新法学镜像世界，使法学问题不再拘泥于传统部门法调整对象和调整方式的范畴，而是经由数据问题的整合以全局性、领域性的态势予以因应。如此一来，数据法学的教育往往包括不同层级的多种法律门类，单一法律部门的课程设计无法满足数据法学教育的需求。数据法学的实践教学方式区别于传统法学。我国以法典法为基础的法律形式，使得传统法学教育与实践的环节往往是分开的，通常在校学习期间安排专门的时段进行实习，或者兼职从事实务工作。就数据法学而言，理想的教学实践应当综合数据技术和数据方法，比如实验教学、可操作性编程、数据研发应用等“产学研一体化”的要求，这无疑对法学传统的教学实践模式构成了冲击。法学教学中的实践导向，往往引用已经发生的案例阐释法律规范的教义与适用情形，这是一种“向后看”的思维方式。而数据法学则不同，它不忽视已经制定了的规范性内容，更重要的是将规制融入数据科学算法的世界，这就要把握科技发展的现状和前沿问题，甚至要求对数据的风险性与可能性进行前瞻性的评估。这样一来，数据法学实际具有了“向前看”的思维方式，它改变了传统法学教育的保守性和稳定性，使法学具有了尖端科学的色彩。调研数据法学学生的实践实习情况，科技公司、互联网企业的数据合规部门逐渐成为重要基地，这与传统法学院青睐律所、政府部门和法检机构的情况不同。数据科技的进步导致数据法学发展迅速，而与传统法学教材、教辅资料总量繁多、内容固定的情况相比，数据法学教育教材、资料的建设是薄弱的。作为法学教育的重要环节，概念清晰、体例完备的教材是实现法学教育功能的重要工具和载体。它不仅是法学知识传承的载体，而且是规范教学内容、提高教学质量的关键。相比之下，尽管数据法学前沿性的研究成果频出，但可以形成通说的数据法学理论和规则体系远未形成，大量基本概念和范畴处于争议之中，直接影响教材建设的进程。同步于数据科技进步的国内外各级行政法规、技术标准，成为规制数据问题的先锋性制度文件。这些制度文件的调整比较频繁，导致数据法学教材的出版发行可能面临及时更新与增补的问题。[2]如此一来，短期之内形成稳定的数据法学教学资料似乎不大可能，目前教学主要依托于各数据法学研究人员的学术涉猎，而这种学术涉猎难免片面，这就导致数据法学教学的资料支持远落后于传统法学的诸学科。
二、可融合性：培养方向与基本路径
无论如何，数据法学仍处于法学学科的大框架之中，传统法学仍旧是数据法学教育的重要基础。不能否认，数据法学教育的重点在于法学人才，只不过数据法学教育又有所突破，它独具特色地为国家各级公安司法机关、行政机关、法律科技领域的企事业单位等培养高层次的研究型和应用型人才。尽管数据法学教育与传统法学教育存在较大差异，但数据法学教育的发展仍需与传统法学教育的优势进行整合。1.传统法学在一定程度上为数据法学的新兴理论和范畴提供了分析工具。数据法学之所以为法学，意味着传统法理论中，诸如法的性质、渊源、要素、效力等级、权利义务、行为关系等基本范畴，可以为数据法学理论体系的建构提供支点。与此同时，由于数据法学根植于信息化数据所创造的新兴客体，有条件在传统法学的理论视野上实现超越，且这种超越并不意味着必然的冲突和矛盾。数据空间的特有话语体系、规制手段和价值判断，的确导致了新兴法学范畴的确立，但也启动了对既有法学理论体系的解释和补充。应对数据空间的复杂化，传统法学应当继续扮演理论元叙述的角色，而数据法学突出的实务性和前沿性，也将为法学体系的发展提供充分的补给与反刍。2.数据法学教育的核心在于以数据法学为主干的跨学科复合型人才培养，其关键在于法学研究与信息技术的有机融合，这就要求我们在既有培养模式的基础上，厘清法学教育与数据科学教育的逻辑关系，必须明确数据法学并不等同于尖端数据科学，其科研侧重点、教学培养目标存在交叉，但又有明显差别。数据法学属于法学一级学科，同时借力信息网络技术、数据安全技术尖端学科为支撑。以法学教育为主体，就是要借鉴传统法学教育的理论与实践教学范式，促进法学素养的形成。以网络技术、数据安全为支持，推动这种法学素养向数据技术、数据防范、数据问题等方向的演化，这种演化或许加入了计算机代码、算法、程序、数据等不同于传统法律课题的话语表述，但它并不构成对传统法学体系的颠覆，而是一种法学教育话语体系的更新。可以说，法学仍旧是基础，而数据是现实的关照，前者是基础方法，后者是方法所给予的对象，只不过方法要根据对象的特征进行调整。3.数据法学教育对课程体系建设提出了新的要求。目前，国内各院校数据法学课程建设模式主要有三种：第一种是“三分模式”，以清华大学2019年开设的计算法学专业硕士为例，教学内容对既有法学体例形成了实质性的颠覆，法学、数据科学、法学数据交叉科学构成了“交叉型课程集群”，沿用传统法学教学内容的法学科目仅占三分之一，以数据科学为先导的数据技术教育、交叉学科教育，实现了法学院与强势理工科教学的合并，将编程语言、概率论、线性代数等数据技术基础课程涵盖在内，又以数据与法律的整合类课程，如科技法、专利法、技术规范进行辅助。第二种是“二分模式”，教学内容包括传统法学教育与数据科学教育两个部分，传统法学课程注重教学培养过程中的“法学”含量，数据科学教育则确保教学过程中的“数据”含量，这要求相关院校具备法学和数据科学的学科基础，唯有两类课程的相互影响，才能推动学生产生对数据与法学的思维碰撞与整合。第三种是“综合模式”，这也是目前国内大多数院校开设数据法学的教育模式。该模式将数据科学融入目前法学院的日常教育体例之中，不同学科以课程接力或者课后拓展的形式展开。综合模式对开课学校的理工科背景要求并不高，但是这种模式往往过多偏重法学教育的内容，容易将数据法学等同于知识产权法学、专利法学等具有数据相关性的部门法学教育，是否能够有效实现数据法学的教学效果仍应存疑。4.以科研创新和前沿性资料库弥补教材薄弱的现状。数据法学教育目标在于为新一代信息技术的发展提供人才保障，也为法律行业和法治现代化提供技术支持。正因如此，学术创新能力培养是数据法学教学的重要内容。鉴于教材、教辅资料体系尚未确立的现状，现阶段数据法学教学应在科研训练、问题意识为先导的教学方法上有所突破，间接推动数据法学教学案例、实验、文献等资料的系统性完善。这样不仅跳出了传统法学教育以课堂、教材为核心的旧模式，还推动了科研项目、论文融入教学过程中，增强了学生的参与度，也对前沿性数据政策、法规和行业标准予以关照。借此，可以尝试以数据法学方向为单位建立主文献库，加强文献研读、资料分析与写作指导，同时注重数据分析、计算机编程等技术的实操能力训练，为跨学科研究打下了基础。以数据库的形式拓展资料、文献的存储载体，利用信息技术开展传统课堂、教材的教学模式改革，推动信息化手段在教学资料查阅、利用过程中的便利性，通过数据手段实现数据法学的教学创新。5.实现人才培养与实务需求的对接，不同授课模式可以发挥各自所长。数据法学教育需要通过实践训练和学位论文撰写等环节，培养学生解决信息技术相关法律问题的能力。为此，应当深化实践教学改革，加强实践教学基地、研究生工作站建设和数据法学实验室建设，拓展与互联网法院、信息技术公司、公安执法网安部门的学习与合作，实践第二课堂。对于理工科实力并不突出的学校，可以整合校内外培养资源，突出跨学科人才培养特色。可以实行校内外双导师制度，第一导师由法学院教师和专家担任，第二导师由校内外从事计算机、网络安全研究的教师和专家担任，或者聘请校外实务部门知名专家作为兼职导师辅助培养；制定联合导师、兼职导师管理办法，建立完善兼职导师的遴选、任职、考核、激励、保障和退出等工作机制。法学、计算机学科建设都相对成熟的学校，可以积累教学经验并打造精品教学资源，开发线上线下课程，建立数据法学教育案例库，服务于校内外人才培养，建立数据法学教学领域的“参考样板”。除此之外，传统法学院实习成果转化的多种可能性值得拓展，调研文章、案例研究、智库建议、技术研发、专利申请等多样化应用成果可以作为数据法学学位授予条件的改革试点。在实践过程中，尤其要注重学生法律职业伦理和计算机、大数据应用职业能力的培养。法律职业伦理包括职业道德与执业规则；大数据应用职业能力包括计算机工程、数据分析工程等技术职业思维，如常用编程语言、计算机应用方法及知识、大数据通用工作能力等。唯有面向实务需求的数据法学教育，才能整合法学教育与数据法学教育的优势，实现传统教学模式与方法的突破。
三、结语
数据法学交叉学科的兴起，紧紧围绕党的的战略部署，聚焦国家治理体系和治理能力的现代化。与此同时，数据法学教学也因“跨学科专业”和“跨理论实践”的特征，成为值得讨论的时代教育命题。数据法学教育既集成了数据科学的迅速发展，又打破了传统法学教育相对稳定、固化的态势，使其不得不在解决新问题的过程中整合交叉学科资源并向前发展。无论如何，数据法学教育与传统法学教育的整合，可以将数据信息技术与法律融入培养教授的环节；数据法学教育的培养质量与成果，将直接为中国特色社会主义法律体系建设与发展输送新型人才。数据法学教育的不断改进与发展，是为我国学术研究前沿阵地的关键性突破服务，更是为我国加快建设创新型国家服务。
参考文献
［1］雷磊.数据法学的学科定位与培养模式［N］.中国社会科学报,2020-10-27(8).
［2］何渊.数据法学:数据法的多维呈现［M］.北京:北京大学出版社,2020.
作者:康宁 单位:中国人民公安大学法学院
1.1计算机实验教学的定位
以计算机科学与技术学科为依托，以计算机理论教学为基础，以实践与理论的结合为核心，丰富和完善计算机系列实验教学，促进计算机在全校各专业中的渗透与应用，提升计算机科学研究、工程技术与应用开发创新人才的培养水平。
1.2实验教学理念
1.2.1面向全校需求的课程体系
计算机的发展推动了计算机学科的进步，计算机的应用提升了各学科的技术水平。本中心面向全校各专业对计算机知识的不同需求，按照通识基础、技术应用和科学研究，建立了多层次的实验课程体系。课程内容体现了基础知识、综合应用、创新研究。
通过实验课程，促进计算机在各学科的渗透与应用，培养具有专业知识和综合能力的人才，提升各学科的整体水平。
1.2.2强调基础理论的实践第一
计算机教学具有实践性强的特点，本中心给学生提供充足的实践空间，通过实验验证、课程设计、专题训练、专业实践、毕业设计等实践活动，提高学生的实践能力、科学作风，加深对理论知识的理解。数理、电子技术是计算机学科的基础，逻辑思维、抽象思维是计算能力的体现，本中心强调理论指导下实践，实践与理论的结合。
1.2.3依托科研优势的创新教育
清华大学计算机科学与技术是全国重点学科，拥有高素质的科研队伍和雄厚的科研能力，承担了一系列国家“973”、“863”、“国家自然科学基金”、“国家攻关”等重大和重点项目，取得了多项创新性成果。
本中心注意提取科研中的相关知识点，引入到教学实验中；关注普及型与专业型教学的结合；以先进的科学问题激励学生的思考。通过实验教学，让学生体验书本与应用、学习与研究、通识与专业、继承与开创的关联，提升创新人才的培养水平。
1.3实验教学总体情况
计算机实验教学中心面向全校所有专业本科生开课，每年开出计算机实验教学课超过7000人门，完成实验学时数逾750000。计算机学科是一门理论与实践结合非常紧密的学科，因此实验教学中心的教学指导小组在教学实践中归纳出一套计算机学科特有的实验教学模式：除了独立设置的部分专题实验以外，提倡理论教学与实验教学不分离，提出了有计算机学科特色的课程体系。
在对面向全校的计算机课程(包含实验)作了调整、优化和分工的基础上，中心制订了全校计算机课程和实验体系，如图1所示。
基于这样的课程体系，计算机基础课被各院系列入了培养计划，更多的公共选修课程群为学生学习计算机提供了多种选择。例如，他们可以在全校任选课程中自主选择需要的课程，也可以修读计算机应用辅修专业，在计算机的某个技术领域有所专长；学生还可以根据个人兴趣或专业要求选修计算机专业的课程。通过计算机公共课程的实验教学，培养了各专业学生运用计算机技术进行本专业学习和研究的能力、将计算机学科与本学科进行交叉融合的能力，为各专业学生的后续专业课学习和研究生阶段的培养奠定了基础。
根据图1的计算机课程体系，我们提出了分层次的计算机实验教学课程体系，如图2所示。
计算机实验教学课程体系包括三个层次：通识基础类实验课程、技术应用类实验课程和专业技术类实验课程。针对计算机课程所共有的特点，即理论紧密地和实践结合在一起，因此我们实验教学中心不是强行将实验教学同理论教学拆开，而是将很多理论教学引入实验室，将理论教学在实验中完成。因此，从实验课程的角度看，也分为三个层次，而且在各种类别的实验课程中分别包含基本型、综合型和研究创新型实验项目。
计算机实验教学中心属校级编制，挂靠在计算机系，由实验中心管理委员会和教学指导小组共同管理。中心由11个实验室组成，其组织结构如图3所示，包括面向全校计算机基础教学和面向计算机专业和特长生的计算机专业教学两部分。
2特色及优势
2.1在奠定坚实的数理基础和计算机基本理论基础上，特别强调实践第一
计算机学科是当今发展最快的学科之一，要想跟上时代的飞速发展，特别是让学生在毕业后的职业生涯中能够始终不落伍，我们要给学生奠定坚实的数理基础和计算机理论基础，以及自主学习的能力。同时，计算机科学与技术学科具有实践性极强的特点，需要通过实验强化动手能力，引导学生树立理论联系实际的观念，培养学生严谨的科学作风。计算机技术水平是干出来的，不是看出来的，不动手是学不会的。在“教”的方面，提倡“案例教学”；在“学”的方面，强调作业、大作业、项目训练、专题训练等实践活动，引导学生在计算机实验教学中心这个实践平台上理性思维和理性实践。计算机实验教学主要目的是强化动手实践能力，引导学生既动手又动脑。计算机科学与技术有两重特性，即构造性和能行性。所谓构造性是指计算机科学与技术是建立在多基础学科理论基础上，由多学科共同构造、集成的。这就要求学生要开放思维，充分利用计算机解决问题，在实践中体验如何解决问题。所谓“能行性”就是说计算机科学理论最后都要落到实处，要理论联系实际，求真务实、一丝不苟，所有的理论都是为了能够让创造性的工作行得通，能够真正完成既定的任务。而这两大特点的落脚点恰恰在于“能行性”上，即要求在计算机学科方面的实践能力要强，要有真才实学。我们在整个教学、实验的各个环节都突出强调和体现计算机科学与技术的这两个特点。
2.2实现了多层次、多元化的教学实验体系，有利于个性化发展，培养各层次高素质人才
由于清华大学计算机实验中心面向的是对计算机知识有不同层次要求的各专业学生，我们扩大和加深了计算机学科与各专业的融合。在借鉴了国外一流大学实验教学体系基础上，总结了多年在计算机教学和实验方面所积累的经验，提出并建立了通识基础类、技术应用类和专业技术类三个层次的计算机实验教学课程体系，在每类实验课程中都设有基础型、综合型和研究创新型实验，有利于对各式人才的培养。在这个课程体系中，我们首先确立了计算机科学与技术专业学生的课程体系，充分考虑了各专业对计算机相关知识的要求，将计算机知识作为支持其他专业的基础信息平台，形成了多层次、多元化的实验教学体系。在各类实验中，强调增加综合型、研究创新型实验的数量和质量，指导学生根据各自的专业特点选择不同的实验内容，尽量将实验设计积木化、模块化，满足不同兴趣的同学对实验的不同需求，达到个性化发展和培养多层次高素质人才的目的。为了培养国际高水平计算机软件人才，制定了单独的培养方案和指导性教学计划，由姚期智教授主持“软件科学实验班”，该实验班得到教育部“大学生创新训练计划”项目的支持。十年树木、百年树人，我们的教学实验体系在人才培养上卓有成效，正是在这样的课程体系下培养出来了大批全面发展、高素质的人才。
2.3重视课程建设和教材建设，精品课程、精品教材成果显著
随着计算机学科的高速发展，计算机教学中教材建设和课程建设具有至关重要的地位和作用。在课程建设方面我们有9门课获精品课，“计算机语言与程序设计”、“计算机组成原理”、“计算机文化基础”、“面向对象的程序设计”获国家级精品课。其中“计算机语言与程序设计”和“计算机组成原理”获北京市级精品课，另外“计算机专业实践”、“数据结构”、“计算机程序设计基础”、“人工智能导论”、“计算机网络原理”获清华大学精品课。作为教学实验成果的一部分，教材建设是我们注重的另一个方面。我们积极参与世界先进技术和理论的研究，密切关注前沿计算机
科学与技术课程和实验，及时地推出各种教学和实验教材。近几年比较有代表作用的教材如《数据结构》，其三个版次、两种语言(C语言版和C＋＋版)的总发行量超过了300万册；《PASCAL程序设计》及其实验指导教材的发行量超过120万册；《计算机文化基础》及其实验指导教材的发行量超过了110万册；《IBM-PC汇编语言程序设计》及其实验指导书的发行量也超过了110万册，还有像《计算机图形学》、《计算机操作系统教程》、《微型计算机技术及应用》等的发行量也都在50万册至100万册之间，这样大发行量的教材还有很多。近5年教材建设方面有16种教材获得省部级以上奖励，其中获得国家级教学成果二等奖的教材6种；获得国家科技进步三等奖的教材1种；获得教育部科技进步一等奖的教材1种；获得教育部全国普通高等学校优秀教材二等奖的教材1种；获得北京市高等教育精品教材7种；获得北京市教育教学成果一等奖的教材1种；列为普通高等教育“十五”国家级规划教材3种；列为普通高等教育“十一五”国家级规划教材4种。我们还在不断地总结科研和教学成果，适时地推出包括“十一五”规划教材在内的各种系列教材。
2.4注重科研成果向实验教学转化，转化成果向全国高校推广
清华大学一直非常重视实验教学和研究创新相结合，根据实验教学和科研创新的要求，建设了一支结构合理、高水平的实验教师队伍与实验技术人员队伍，形成了与国际接轨的师资队伍建设机制。这支队伍依托计算机系的学科优势，以高水平的科学研究为源泉，自主设计了一批反映计算机新成就和新技术的教学实验、研制了新的教学实验装置。例如在获得国家科技进步二等奖的“高性能IPv6路由器”的科研基础上，我们及时地将该技术引入到实验中，研制了IPv6实验装置，并引入到实验教学中。这样的例子很多，例如TEC系列计算机组成原理实验装置，作为我们的研究成果获得了很多奖励，并推广到全国200多所院校。再比如TPC系列计算机接口技术和微机原理实验系统，推广到全国260余所院校，约5500套实验系统在为全国高校的微机接口和微机原理实验服务。
另外，作为学校规模最大的计算机实验教学和学习环境，我们采用现代信息化管理手段，包括学生管理、设备管理、课表管理，选课管理等。自主开发的计算机实验室综合管理系统在2000年通过教育部认证，并获得专利一项，为实现中心开放式教学，建立了配套的实验中心信息化系统。该系统包括中心网站、实验室门禁系统、实验室窗口预约、实验室综合管理系统、学习资源库。我们将实验教学中心建设与科研工作相结合，自主研发了中心网站，管理系统，构建了一个完整的网络化信息管理平台。这套管理平台已经推广到70多所院校的实验中心(室)中使用。
2.5以雄厚的科研为依托，开展各项科技活动，培养学生的自主性、研究型学习能力
学习兴趣是学生自主性学习的主要动力和源泉。为了提高学生的自主性学习和研究创新能力，我们从培养学生的学习兴趣入手，利用我们的科研优势，辅以资金支持和制度化管理，由教师选择合适的科研题目和部分项目，作为学生研究训练(SRT)的题目和内容。为了培养学生们对科研能力训练的兴趣，我们还举办各种国际、国内计算机知识技能的竞赛或组队参加各种竞赛。例如ACM大赛、数学建模大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、两岸清华程序设计大赛、智能体大赛、趋势科技程序设计大赛、“英特尔杯”清华大学创业计划大赛、清华大学程序设计竞赛、校计算机知识与技能大赛等等。在这些科技活动中，根据学生各自的兴趣，协助学生制定了详细的设计方案和实施方法，培养了学生们的自主性研究和创新学习的意识，养成了自主学习的好习惯，提高了研究和创新的能力。
XX中学年度工作总结
2017年，XX中学在市委、市政府和市教育局的正确领导下，以贯彻落实《XX市市教育改革和发展规划纲要（2011-2020）》为主线，对接新高考，深化课程改革，圆满完成了年度工作任务。
一、高考成绩再创新高。2017届是浙江省实行新高考模式的第一届，在全校上下齐心共同努力下，2017届我校高考成绩再创辉煌！上一段线人数突破四百大关，达到403人（不含体艺、农村专项等），总数比2016年增加96人，增幅位列全市第一，一段上线率接近65%。为适应新高考模式，学校着力加强了针对高三学生的高校三位一体、自主招生等特殊类型招生的指导，我校2017届高三在自主招生、三位一体和农村专项等特殊类型招生有重大突破：2位同学通过清华大学初审；60多位同学通过了复旦、浙大等一流高校的自主招生审核；200多位同学通过各重点高校的三位一体审核；160多位同学通过农村专项审核。丰硕的成果背后是一中人追求卓越、超越自我、爱生如子、甘于付出的奋斗精神和奉献精神。
二、学科竞赛成绩突出。在新高考背景下，各名牌高校的自主招生也越来越看重学科竞赛。学校结合“三个团队建设”，积极将竞赛辅导工作制度化、规范化，以促进我校竞赛成绩的稳步提升。要求各学科竞赛辅导团队，合理安排教学内容和进度，注意调动学生的学习兴趣，加强对学生学法的指导，转变学生学习方式，提高学生自主学习能力和学科素养，提升竞赛成绩。 2017年，我校五大学科（数学、物理、化学、生物、技术）获得国家级二等奖2人，三等奖1人；省级一等奖6人，二等奖38人，三等奖52人；市级一等奖22人，二等奖50人，三等奖55人。我校地理学科首次参加全国地理奥赛，2人获得铜奖。另外，160余人在语文学科国家级、省级各类大赛中获奖，200余人在全国中学生英语能力大赛中获奖。
三、体艺成绩亮点纷呈。一年来，我校在体育艺术方面取得了优异的成绩：在XX市市第五届运动会上，我校代表队获得团体总分和奖牌总数双料第一。在2017年高校新生体质健康测试中，我校平均分排名全省高中第30名（全市第二），及格率排名全省高中第36名（全市第一）。我校田径队在浙江省中学生运动会田径比赛中获得团体总分第十二名，女子团体总分第八名，并荣获体育道德风尚奖；在全国中学生田径锦标赛中获得男子三级跳远第六名。我校男子足球队连续八次夺取浙江省中学生校园足球联赛XX市赛区的冠军，并在浙江省男子超级组的比赛中勇夺季军。我校健美操队夺得省级比赛金牌四枚，银牌四枚，铜牌三枚；其中王伟和梅圣杰两位同学被评为国家级运动健将，李昂同学获得国家一级运动员称号。我校学生林雪儿与她的舞伴在2017世界杯国标舞和环球巨星公开赛暨CEFA（中国艺术职业教育学会）国标舞全国锦标赛上，以第四名的成绩入选CEFA国际标准舞国家队，今后，她们将由国家公益资助，代表中国参加国际比赛、集训。在XX市市第九届高中生论语辩论赛中，我校辩论队第七次捧起冠军奖杯；在XX市市第六届高中生儒学校园剧比赛中，我校展演的节目获得最高奖“最佳导演奖”。我校学生胡简妮同学在2018年美术类浙江省统考中以96分的成绩获得全省第一名，我校学生赖越欣同学获得2017年浙江省中小学艺术节书法类比赛二等奖。
四、系列德育活动深受好评。加强传统节日文化教育，传承中华民族优秀传统文化。2017年我校的传统文化教育形式更新颖，成效更显著。端午节的“糕粽会”高三老师亲自动手为学生包粽子，化身食堂员工为学生打饭菜，“糕粽”既蕴含了端午节的传统内涵，又寄予了对一中学子的深深祝福；2017年中秋音乐诗会全面升级，舞台高端大气，节目高雅，传统文化的内涵丰富，且全部选自学生社团和老师、校友，场面隆重热烈；重阳节“我有爱对您说”的活动形式多样，真挚感人，既很好地对学生进行了孝亲敬老的教育，也打动了家长的心。学校还通过18岁成人仪式、开学典礼、毕业典礼等活动，积极对学生进行感恩、责任的教育，因为活动形式新颖接地气，仪式感强，深受学生和家长的喜爱，每次活动都在社会上引起强烈反响。中国教育报、浙江教育报、XX市日报、XX市电视台等媒体纷纷予以报道，相关微信报道阅读人数突破50000人次。
五、教学评比、科研业绩突出。一年来，学校教学研究实现常规化、课题化、系列化、成果化。具不完全统计，2017年我校教师参加一师一优课评比中获省级优课6项、部级优课4项；在各学科教学比武中，获省级一等奖1人，市级一等奖9人。一年来，我校教师在省级以上正式刊物76篇，10余项课题研究结题获市级以上奖励，我校毛佩清老师领衔的研究课题“高中研究性学习课程教学的课型范式”获第五届浙江省教学成果二等奖。选修课《中国古代社会生活的变迁》被评为浙江省精品选修课程。
六、进一步加强教师队伍建设。一是顺利完成全校教师的教师资格定期注册和第二轮岗位聘任工作。按照市教育局的统一部署，考培处牵头，办公室、教务处等处室的配合下，完成了教师资格定期注册的首次注册工作和第二轮岗位聘任工作，工作任务重，情况复杂，但我们克服困难，力求把工作做细做实，顺利完成了全校教师的资格定期注册工作，为进一步规范教师资格管理打好基础。二是顺利完成本年度教师培训任务。2017年当年完成的教师培训总学时数17764，人均完成82学分；年平均限定选修90学分集中培训完成24%（52人）；教师通过培训管理平台自主选择培训项目的学分数14702，占总培训学分数的比例达到82.8%；且按分层分类匹配率达到100%；教师自主选课后实际参训率达98%；按要求组织教师参加省级及以上培训完成率达100%；参训教师对本地区开设的培训项目、培训质量和效果网上总体评价平均满意率达到95%以上;学校按省厅文件要求，确保学校日常公用经费的10℅专项用于教师培训，达标率为100℅。三是加强对校名师和市学科带头人的考核，发挥名师作用。按照校名师和市学科带头人的考核要求，及时开展对第六届校名师（15人）和第五届市学科带头人（5人）的考核工作，组织专家按照校名师和市学科带头人的年度考核要求，从教育教学工作、教科研成果、结对带徒、辐射影响等方面进行考评。完成了10个市级名师工作室的申报工作。同时，组织全体教师特别是青年教师积极选报名师工作室成员。为下一步名师工作室的工作开展，发挥名师作用，促进青年教师成长打下基础。
七、深入推进教育大数据应用。一是全面提升校园基础网络。我校与中国电信合作对原有的整个校园网络进行了大规模改造，全面升级校园基础网络，目前已经实现有线、无线双网校园全覆盖,确保校园网络畅通。目前，校园基础网络建设处于全市领先地位。二是积极推进大数据教学诊断与评价。根据衢市教电〔2017〕9号“XX市市教育局关于公布全市教育大数据试点学校名单（第一批）通知”，我校列为试点项目学校，重点推进利用大数据改进教学诊断与评价。我校高度重视，积极行动、精心谋划，一年来，我们统筹规划，制订方案，通过宣传营造氛围、精心挑选技术工具，以及包装项目争取经费。在大数据推进中，精心挑选出适合各学科的大数据应用工具。目前，我校实现了全学科全年段的大数据诊断应用，初步形成了教、学、考、评、管等环节的大数据链，提高了教学效率，实现减负增效，构建以学生为中心的评价体系，改善了学生的学习方式。三是促进了大数据应用相关课题研究。XX中学在大数据应用的同时，一批教师开始进行了有关大数据的教学研究。基于人工智能英语作文批改是一个较新的领域，英语组组织人员开展了《基于人工智能批改与教师批改对中学生英语写作与自主学习培养的影响研究》。目前该课题已经被列为浙江省教育科学立项课题。另一个课题《大数据背景下高中英语作文教学的研究---英语新高考概要与续写语料库创建的研究》，也被列为市级课题。论文《英语新课程在信息技术平台的初步尝试》《新高考和大数据背景下高中英语作文批改探究》在全国外语基础教育大会论文评选中获二等奖。
2006年12月8日，地处全国惟一的农业高新技术产业示范区内的杨凌职业技术学院，被确定为全国首批28所“示范院校建设项目”承担院校之一。这所2001年由教育部确定的示范性职业技术学院建设单位，又荣幸地承担了国家首批高职“示范院校”的建设任务，这充分彰显出了它顺应改革创新趋势的活力，折射出其示范引领、辐射带动整个陕西省乃至西部地区高职教育的无穷魅力。
质量立校，理念在传统优势中不断发展创新
1999年，为顺应国家级农业高新技术产业示范区科教体制改革的需要，学院合并改制，成为陕西省第一所由教育部审批成立的高职院校。陕西省原省长程安东对学院的办学提出了“三新两高”的具体要求，即新起点、新体制、新理念、高水平、高质量。质量意识成为学院办学的宗旨与方针。学院领导广征博研，在“三新两高”的基础上确定了学院的办学理念为：以人为本、质量立校、特色办学、创新发展。
近年来，学院坚持以就业为导向，以服务为宗旨，走产学研相结合的办学方针。把教学放在核心位置，以打造鲜明的办学特色为突破口，从专业设置与改革入手，力求实现产销连接；从人才培养模式入手，力求实现产学研的有机结合；从强化实践应用能力入手，力求实现教学与实践的零距离、教师与学生的零距离、毕业与就业的零距离，取得了办学事业的骄人业绩。学院先后被评为全国科教兴农先进集体、省级文明校园、“十佳”诚信办学示范单位，是陕西省首批获得人才培养工作水平评估优秀的学校。
重视技能，综合素质在强化训练中成为亮点
杨凌职业技术学院为了适应高等职业教育对高技能人才培养的需要，不断加强实践性教学环节的软、硬件建设，对教学实训基地建设实施倾斜性投资。近五年累计投入过亿元，新增建筑面积11万平方米，相继建成水利水电实训大楼、生物技术实训大楼、水工实训大厅等。同时，学院进一步加强了实验实习设施的建设，先后投入3000万元更新仪器设备，完善现代化教学手段；投入300多万元购置图书资料，建设图书自动化管理系统；投入300万元建成具有同类院校先进水平的校园千兆以太网，初步实现了学院办公自动化。目前，学院拥有国内一流的水工实训大厅、人工智能温室、组织培养实验室等一系列先进的实验实习场所，为培养应用型高技能人才提供了强有力的支撑。
为了增强实践应用能力的培养，学院规定各专业实践性教学要占到总学时的一半以上，学生需有半年以上的时间在实际工作岗位顶岗实习，课程实习、毕业设计等也需要从生产实际中选题。水利水电建筑工程专业的毕业设计选题一直坚持在工程施工中确定，让学生在工程一线通过实际调研来完成；园林工程专业采取模拟招标形式，按照工程招标程序，让学生分组演练不同角色；机电设备运行及维护专业用水轮机、水电站、电气设备、C语言、CAD制图等综合模拟练习来代替原教学计划中的单项练习，开发出了综合实验实训项目，提高了学生对专业知识的综合运用能力。
学院率先在陕西省推行“双证书”制度，要求毕业生除了具备毕业证外，还需要取得1-2个社会承认的岗位资格证书。学院内也开设了包括特有工种技能在内的多项行业技能鉴定培训站，能承担107个高级和中级职业（工种）的鉴定任务，可满足学生获取职业资格证书的需要。此外，学院还通过校企合作、企业深度参与、学校与用人单位分工实施的办法，积极探索“工学结合”、“产学合作”、“订单培养”、“顶岗实习”等教学模式创新，强化学生职业岗位能力培养，使学生“双证书”获取率达到80%。
校企合作，产学研在互惠多赢中彰显活力
产学研合作教育已成为学院鲜明的办学特色。学院依托科研推广项目，在秦巴山区凤县及关中平原杨凌等地建立了11个产学研示范基地，在主动为生产单位解决实际问题的过程中，探索出了农业类高职院校产学研合作教育的五种模式，即技术服务型、基地示范型、经济共同体型、股份合作型和公司带动型。同时，学院积极开展校政联合、校企合作，充分利用社会资源，在校外建立了50个稳定的实训基地，与中水集团、中铁集团等60多个大型企业建立合作关系，选派教师去生产一线实践锻炼，选派学生去企业一线参加为期半年的顶岗实习。学院和北京伟嘉集团、河南明达集团合作开展订单培养，与合作企业开展联合攻关，解决生产中出现的技术难题，同时为企业提供职工培训，形成了由地方政府、企事业单位构成，覆盖学院已开专业的校外实训基地网络，成为学院培养学生实践操作技能、提高学生职业能力、打造高素质的高等职业技术应用型人才的重要平台。产学研的紧密结合，缩短了课堂教学与现实生产的距离，使理论教学和生产实践有机结合，促进了教学质量的提高。
近年来，学院共承担省（部）和杨凌示范区重点科研推广项目192项，是全国为数不多的几个承担国家星火计划、参与“863”计划课题项目的高职院校之一；先后获省部级科技成果奖13项，地厅级16项；获国家级教学成果奖1项、省级教学成果奖一等奖1项、二等奖5项。学院选育的小麦新品种“武农148”经农业部检测，达到优质小麦标准，已累计推广面积达1000多万亩；学院选育的新品种“玉壶妹”已通过省级品种审定；新型瓜菜化控浸种技术居国内领先水平，其产品“优比”浸种剂获国家专利。整体上看，学院的科研项目总数、在研经费总数、科研获奖总数等数年来一直稳居陕西省高职高专院校前列。
导向就业，教学质量在就业市场中赢得声誉
近年来，学院招生规模、报考率、报到率、就业率均名列陕西省同类院校前列。学院水工建筑、水利工程、测量、路桥工程等专业已有973名学生到中国水利水电集团总公司及下属15个分公司（局）就业，成为中水集团一支重要的建设队伍；有376名毕业生被中铁集团及下属公司录用；分配到中建、省建系统工作的毕业生也有528名，另有640名毕业生到新疆生产建设兵团就业。此外，像中煤建设集团总公司、中国路桥公司、葛洲坝工程集团公司、中国第九冶金建设总公司等“国”字号队伍每年也新添学院毕业生500多人。
学院坚持就业是“民生之本、立校之根”的理念，不断解放思想，更新观念。学生工作走过了“扩大招生规模――重视就业工作――强调就业质量”的三部曲。合校建院之初，学院确定了“以规模促效益，以效益促质量”的办学思路；在陕西省内部分高职院校纷纷展开招生大战时，学院又确定了“以学生为中心，以就业为导向”的办学理念；当就业率成为各校互相攀比的目标时，学院又明确了“稳住就业率，提高就业力，以质量求发展”的新路子。从家长、考生、社会三方利益着眼，开创性地提出“就业指标刚性化、就业任务全员化、就业信息网络化、就业面向社会化、就业重心基层化”的“五化”原则，取得了毕业生就业工作的可喜成绩。实践证明，这是一条符合高职发展规律、贴合学院发展实际、顺应家长客观愿望、符合学生就业要求的可行之路。
关键词：机器人教学方法 实训建设 师资队伍
随着社会的进步和科技的发展，社会人力成本不断提高，劳动者在技能方面的欠缺导致先进技术的应用出现瓶颈。进入21世纪以后，智能机器人必将全面应用于生产。做好机器人技术教育，培养大批优秀的高技能机器人应用型人才，是当今新形势下技工院校面临的挑战。
一、机器人教学方法
机器人的学习过程融合了计算机、机械、电子、通讯、控制、声、光、电、磁等多个学科领域的知识。因此机器人教育和传统的学科教育区别很大。单纯的机械、电气、计算机等学科的学习只能作为学习机器人的基础。机器人的教学应该是一个系统的架构，学生在掌握各学科的同时要对计算机整体系统有更为深入的了解，这需要在教学过程中采用多种方法积极引导，使学生在思考的过程中将各学科的知识有机地串联起来。
1.多基础学科交叉学习，联合启发
在传统的基础学科教学中，如电机控制实训中教师只针对电气线路进行讲解，钳工实训则只进行金工方面的技能教学。这种模式的教学在过去取得了一定的成果，但是在面向机器人的教学时，由于不能将各学科进行有效地串联，因此难以形成机器人学习的基础。
新形势下，应该交叉教学，比如在讲解电机控制小车往返控制的章节中，应该对小车的机械运动特点进行分析，如小车机械传动出现问题，导致小车无法顺利行进等种种情况。电气控制线路和机械知识的相互结合，使学生能够充分理解各学科的交叉融合，为学习机器人打下基础。
2.机器人专业方向课程设置
传感方面课程：图像处理、计算机视觉、卡尔曼滤波、信息融合。
认知：机器学习、人工智能。
驱动：自动控制原理、线性控制理论(线性空间理论)、非线性控制理论、计算机控制/数字控制、 机器人导论、机器人控制、非各向同性机器人控制、路径规划、数模电子线路、信号与系统、各种电子线路设计知识、机械设计、工程制图。
这些不需要全部都懂，但至少要专攻一个方向，其他方向略懂，比如专攻控制和路径规划。
3.行为导向教学
行为导向教学以学生为主体，通过问题驱动学生的积极主动思考。在教学过程中，通过积极的发问，以学生的讨论为主，教师在整个教学过程中起引导的作用。这种教学方法可以充分发挥学生的主体作用，积极调动学生学习的主观能动性，培养学生分析问题、解决问题的能力。在解决问题的同时，学生充分将所学到的各学科知识主动进行“融会贯通”，解决问题的能力也得到了提高。学生取得了成就感和激励，使学习的过程变得更有挑战。教师还可进一步建立奖励机制。各种方法共同作用下，使机器人学习变得更加生动有趣。
4.鼓励创新
“创新”是科技进步的源泉。学生在学习的过程中，受思维定式的影响较轻，往往会出现一些大胆的充满新意的想法。在遇到这些情况时，教师绝不应该漠视甚至打击，应该积极针对学生这些想法进行分析假设，甚至在有条件的情况下付诸实践。21世纪技工院校培养的是熟练的高技能人才，更是充满创新精神的高技能人才。只有大胆鼓励创新，才有可能出现大量的优秀的国家需求的创新型技能人才。
二、实训教学建设
1.实训室建设
机器人教学实训室应具有信息化、多媒体化的课堂，配备有满足多个班级同时实训的电脑、桌椅、机器人设备等必备条件。机器人教学的设备应该是集成化的、模块式的，在便于学生学习的过程中进行拆解。分组式的实训台面有利于学生在学习的过程中锻炼团队协作的能力。合理的桌面布局能够帮助学生养成“6S”的良好工作习惯。
ABB工业机器人综合实训装置组成是由工业机器人工作站、码垛工作站、装配工作站、弧焊轨迹练习工作站、模拟喷涂工作站、多功能翻转工作站等组成。典型的机器人实训室如图1所示。
2.灵活的实训方法
由于客观条件限制，实训室的教学设备有限，机器人实训设备只能有条件地进行购置。在实训教学中，针对特定的机器人实训设备，不应单纯以“说明书式教学”的方法进行讲解。例如在完成机器人的某一功能的过程中，可以主动设置故障点，引导学生独立思考排查，通过分析和解决问题加深学生对设备的理解。与此同时，在机器人原有功能的基础上，鼓励学生进行大胆思考和创新，开发更多的原本不具备的功能，在不损坏实训设备的前提下，尽可能地以丰富多样的灵活的实训方法，使学生更加深入地进行机器人的学习。
4.虚拟仿真教学
在设备短缺的情况下，采用工业机器人虚拟仿真软件进行机器人的学习。以ABB公司的RobotStudio软件为例，RobotStudio软件是ABB机器人公司的一款离线机器人编程与仿真工具， 使用图形化编程、编辑和调试创建机器人的运动，并模拟优化现有的机器人程序。图2为采用RobotStudio软件模拟的应用于医药行业的机器人。
虚拟仿真教学使学生直观地观察仿真软件观察机器人的动作过程，同时通过编程离线调试并模拟现场画面。在这个过程中，学生的软件编程水平得到了提高，弥补了设备短缺造成的缺憾。
三、师资队伍建设
有一支热爱机器人教育事业并具有较高科学素养的师资队伍是开展机器人教学的重要前提条件。由于技工院校存在的“知识老化”、教师老龄化严重等各种问题，在师资队伍建设方面，需要从以下几方面着手。
1.引进现场经验丰富的工程师人才
新形势下，铁饭碗逐步被打破，校企之间的人才流动愈加频繁。教学经验丰富的教师在技能上可能稍有不足，现场经验丰富的工程师在教学能力上还需稍加磨练和指导。通过人才引进的方式，吸引优秀的工程师人才长期或定期进入教育行业，能够提高校内教师的技能水平，同时使教学过程更加贴近现场。
2.丰富多样的教师培训和激励手段
通过多媒体网络课堂、校企联合师资培养等多种手段，为教师专业能力的提高创造学习条件，邀请各领域专家、教师到校开展讲座，交流促进，共同发展。同时，从事机器人教育的教师也应充分意识到机器人技术发展日新月异，必须牢固树立不断学习的教育理念。
通过对取得成果的教师进行物质上和精神上的奖励，引导学校形成教师之间相互竞争、相互促进的良好氛围，激励教师积极改进教学方法，主动进行科研及教学探索。在这种你追我赶的学习氛围下，才能形成良好的发展的机器人教学团队。
3.积累创新，开发校本教材
在不断进行教学改进和探索的同时，要及时对取得的教学成果及教学中的不足进行总结，在总结中逐步摸索出一套适合本校的、具有特色的教学方案。
由于各学校的实训室配备不尽相同，传统单一的教材无法满足机器人教学的要求。针对本校的机器人设备，逐步形成自己独立的校本教材。
4.积极参赛，以赛代练
国家非常重视机器人教育的发展，因此每年都会组织大量的机器人比赛。在机器人教学的过程中，采用教师带队，学生为主体的方式，以赛代练。通过校内比赛竞争，选拨优秀的学生参加各种比赛。比赛使学生在得到锻炼的同时，也使教师将比赛中的经验再次代入到日常的教学过程中，提高机器人教学的水平。
四、小结
系统化的教学对专业教师的知识面提出了更高的要求。将各学科的知识在教学过程中有机的串联到一起，是对新形势下工业机器人专业教师提出的挑战。同时，“行为引导法”的优势在工业机器人教学中体现得更加淋漓尽致。只有让学生成为课堂的主体，才能使学生分析解决问题的能力得到逐步提升，才能培养出具有创新精神的21世纪的高技能人才。
现代化的实训室、模块化的实训设备、配合灵活的仿真软件，都是为了更加准确地模拟出现场的实际工况。学生如身临其境，才能得到熏陶和感染。在实训中，尤其要注重对学生“6S”工作习惯的培养。
以中青年教师为主、激励机制健全的教师队伍是工业机器人教学的基石。现场经验丰富的工程师，通过交流和讲座，能够成为工业机器人教学的重要补充。通过“以赛代练”“校本教材”等各种措施，最终形成适应新时展的、具有学校特色的工业机器人教学。
参考文献：
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中图分类号：G642
摘要：实践教学作为人才培养的重要环节，能起到融会贯通所学知识、促进理论与实践相结合的重要作用，是培养学生实践能力和创新精神的重要手段。文章详细介绍了国防科学技术大学计算机学院在实践教学中的主要做法与经验。 关键词：实践教学体系；实践教学队伍；实践育人
0 引言
实践教学作为人才培养的重要环节，具有不可替代的地位和作用。国防科学技术大学计算机学院在长期的人才培养实践中，始终坚持“厚基础、重实践、强能力、实践贯穿全程”的原则，把重实践作为推进人才培养工作科学发展的重要理念，作为提高人才培养质量的重要着力点，培养了大批深受用人单位欢迎的复合型人才。学院持续跟踪IEE/ACM的计算教程，强化系统概念，突出知识的综合运用能力与创新能力的培养，创新实践计算机专业实践教学体系；坚持学思结合、知行统一、因材施教，贯彻理论实践并重、知识传授与能力培养有机统一的思想，不断深化实践教学方法和手段的改革；坚持与高水平科研相结合，自主研发综合实践平台，将高水平科研成果和环境直接转化为实践教学条件，建成服务自主学习和创新实践的实践教学支撑环境；坚持用“银河精神”和“天河文化”凝聚队伍，不断创新实践育人方法与途径，拓展实践育人基地，加大政策与制度保障力度，打造高水平的实践育人队伍。
1 构建体系化的实践教学环节
在深入剖析国内外近20所一流大学计算学科课程体系的基础上，基于长期跟踪研究IEEE和ACM联合推出的计算学科教学计划参考方案（CC1991、CC2001、CC2005、CC2013）所获得的经验，学院针对计算学科实践性强、解决实际问题能力要求不断提高的特点，构建了“4433”实践教学体系，即：通过4个实践教学环节环环相扣、4个实验教学层次逐步提升、3个专业方面实践能力融会贯通、3个实践教学支撑条件统筹建设，来构建计算学科的实践教学体系。按照“点面结合、循序渐进、综合配套、全面培养、突出创新”的原则，将计算机实践教学与能力培养贯穿于课程实验、实训、课外实践和毕业设计等4个环节中。同时，加大课程实验环节的比重，加强实践动手能力的培养；优化课程实验体系，使其具有层次性、阶段性和系统性。将专业课程实验划分为基础验证实验、课内综合实验、综合课程设计和自主创新活动4个层次，全方位培养学生计算机硬件、软件、网络与信息安全3个方面的工程实践能力。通过基础验证实验使学生加深对原理及知识点的理解和把握，通过课内综合实验使学生实现对某门课程内相关知识点的融会贯通，通过综合课程设计增强学生综合运用相关知识解决实际问题的能力，通过自主创新活动培养并提升学生的创新实践能力。
学院在国内计算学科首创大规模综合课程设计并单独设课，按照计算机工程、软件工程、计算机应用技术、网络工程、信息安全专业方向面向技术类和指挥类学生开出15门综合课程设计。目前，学院的教学实验室共支撑69门课程的247个实验项目，其中“综合性、设计性、研究创新性”实验项目开出的学时数占实验项目总学时数的73%，来自工程实践和科研项目的实验项目数为113项，占实验项目总数的46%。
学院特别重视课外创新实践活动，积极组织学生申报各级创新实践项目、参加各类高水平学科竞赛。近3年共申报省级以上大学生创新项目31项（其中国家级25项）。通过不断建设和完善实践教学团队、实践教学环境和实践教学管理3个支撑条件使整个实践教学体系得以有效运转。
2 实施个性化的实践育人方法
根据不同课程，不同教学目的，不同教学对象的特点，充分发挥教师主观能动性，在实践育人的过程中突出个性化，特别是在实践教学内容、实验教学方法、实验组织与考核等方面开展了有益探索。
2.1 将科研成果及时转化成为教学内容，开设本科研讨课程
结合科学研究不断充实和完善实践教学体系，结合银河与天河系列计算机系统、麒麟操作系统、银河玉衡高性能路由器等成果的科研实践，详细介绍相关技术产生的背景、发展历史和现状，同时将最新的计算技术及面临的挑战展现给学生，使学生深切感受创新实践过程，不仅加深了对书本上的理论知识的理解，还激发了学生的学习兴趣和进一步创新实践的愿望。
通过开设新生研讨课和专题研讨课，为学生提供在合作环境下开展研讨型学习的机会，使学生能体验探究式学习方式。建设以软件开发过程案例为代表的实践案例库。采用“问题—讨论一引导一结论一延伸”的研讨模式，结合实践案例精心设计课堂教学片段，激发学生探求知识的兴趣，培养学生合作交流的能力与进行批判性思维的能力，强化学生对知识的理解及向其他领域迁移知识的能力。
2.2 引进先进教学工具和先进教学理念。创新实验教学模式
以先进技术推动教学手段的改革，有效支撑课堂与实践教学。通过引入iclicker等教学工具，实施教学中即时反馈、组合研讨的互动教学模式，较好地解决了大班教学中难以开展互动研讨的难题。基于机器人和Android平台不但丰富了嵌入式系统、人工智能和程序设计等课程的实验教学，而且还增强了实验的趣味性和学生的实验兴趣。
从2011年开始，学院聘请了加拿大Mantis Cheng博士来学院给本科生实施全英文实验课程授课，从而引进了国际上先进的实验教学理念、教学方法、外文教材和实验案例。目前聘请外教授课这种实验课程教学改革形式已在学院形成常态。
2.3 以提升实践教学的综合水平为目标，改革实践教学方法
采取演示教学、分组比拼、模拟对抗等多种教学手段，丰富实验教学的形式，提高学生的参与热情。
让学生分组实习，并设置角色轮流扮演机制。例如，在“软件工程课程设计”的实验中，按照软件工程过程分别设置了分析、设计、实现、测试、管理等不同角色并明确了每个角色的任务，每组学生轮流担任不同角色完成不同任务，使每位学生能够在开发过程中体会到软件开发各阶段的要求，充分认识到合作的重要性，并加深对软件开发工程化的理解。在“网络安全课程设计”中，将学生分为红方和蓝方，以及评估方。红方和蓝方分别自行设计各自的安全策略，评估方根据各种客观数据进行评比。通过这种组织形式，学生在类似“玩游戏”的过程中深入体会到了网络安全的各种技术手段，加深了对课程相关知识的理解。
3 形成团队化的实践育人队伍
学院十分关注教师实践教学能力的培养，形成了一支全员参与、专职负责的实践教学队伍。各施其责，落实到每个实践环节。
探索形成一套建设高水平实践育人队伍的方法。以教学科研为事业舞台汇聚队伍，在教学科研实践中培养学科带头人和创新团队；以银河精神为共同价值取向凝聚队伍，并不断丰富银河精神的时代内涵；以高水平计算机科学与技术学科群为共同的学术平台提升队伍，提高团队的自主创新能力；以鼓励想做事、奖励做成事为共同的评价标准激励队伍，保持队伍的生机与活力。近年来，学院建设了计算机科学与技术和网络工程2支国家级教学团队，建设了计算机体系结构、计算机软件与理论、计算机应用技术、网络工程、信息安全以及计算机实践教学等6支校级教学团队，团队成员以不同的角色和不同的方式全员参与实践育人，并通过计算机实践教学团队对教学实验室进行统筹管理。
从实践教学队伍建设的层次看，不仅有专职的实验环境管理人员，有承担独立实验课程的教师，还有课程中包括实验环节、以讲授为主实验为辅的教师。不同类型的教师在不同的岗位上承担差不同的职责，各司其职。同时，根据不同岗位的要求开展相关的培训，以提高其业务素质。
为发挥团队对实践教学的支撑作用，学院以课程为单位形成相应的实践教学课程研究小组，如大学计算机基础课程组、程序设计课程组、计算机原理课程组等。每组充分发挥组内老、中、青教师的积极性，开展传、帮、带，通过集体备课、试讲等方式培养新教师，新的实验课教学方法首先会在课程组内进行推广，然后不断总结、不断创新，成熟后再推荐给全体教师。此外，学院的督导组对实践环节进行跟踪检查，有效促进了实验课程教学质量的提高。
依托高水平实践育人队伍培养高素质创新人才。依靠集体力量，发挥集体智慧，全员发动，科学分工，精心组织，针对不同层次不同类型人才培养的特点，整体优化实践课程体系，以团队模式建成了若干系列课程和精品课程，为学生基础知识的构建与深化理解奠定了坚实基础；依托团队优势，合理配置资源，承担大型科研任务，构建先进的科研实践体系，对实践环节进行整体设计，确保实践效果的整体提升。以联合导师组的模式指导学生深入开展创新活动，为学生实践能力的培养提供有力支撑；发挥团队学科交叉优势，建设综合实践体系，建成良好的学术生态系统，为学生创新实践拓展学科空间。
4 建成现代化的实践育人环境
在学校的支持下，学院不断加大实验室建设投入，特别是“十一五”期间，学院教学实验室的设备、环境和条件都得到很大改善。“十二五”期间，学院还拓展了计算机技术与网络实验室，新建了信息安全和软件工程实验室，新建了高性能计算研究生创新基地。
在实验室管理方面，学院设置了专门的计算机教学实验中心对实验室进行全面管理。实验中心的设备配置合理，数量充足，仪器设备性能指标稳定、故障率低，实验条件建设达到国内同类实验室先进水平，为实践环节的高质量实施提供了保障。精良的实验设备、高素质的实验教学团队，满足了全校计算机实验教学的要求。
实验中心拥有丰富的网络实验教学资源。依托校园网建立了课程实验教学平台，所有实验课程均在该平台上建立了相应的网络课程，开设了多个栏目，支持多样化的交流，汇聚了包括实验视频、教学课件、参考资料、疑难解答等在内的丰富的实验教学资源。“计算机体系结构”等7门国家精品课程都建立了相应的网站并可方便地访问，其中包含了丰富的、高质量的实验教学资源。为更好地支持网络教学，实验中心不断加强网络虚拟实验项目的建设。例如，针对计算机网络实验的“计算机网络教学辅助系统NetDemo 2.0”，可将主要网络协议的原理、协议参数以及该组参数控制下协议中复杂对象的交互过程以灵活交互的方式和多媒体的形式，进行动态、直观地模拟演示，也可与实际网络进行交互实验。
实验中心在校园网中建设有中心网站、实验室管理系统、网络教学平台等信息化系统。实验中心网站主要面向教师和学生提供与实验资源相关信息，例如开通了机时预约、设备管理等项目以提升实验资源利用率。中心的教师还将实验大纲、实验指导书、典型实验案例和视频、设备使用案例和设备说明书等上传至网站以提升实验资源的信息化水平。实验室管理系统由机房管理系统和视频监控系统两部分组成，可以有效实施机房上课、集体预约、自由上机等多种模式的管理与多项数据统计。为方便课程实验的实施，实验中心还向授课教师和学生提供了MOOC教学平台服务、网络存储文件服务以及多媒体教学网软件系统，并配套提供了大容量网络存储。
实验中心的资源管理采取开放共享模式，主要保障计算机专业和全校多个信息类专业的实验教学。2010年以来，实验中心共支撑69门课程247个实验项目，服务全校不同学院的37个专业，其中15门实验课程全部以“课程设计”的形式单独设课，实验开出率为100%，新增实验项目75个，占实验项目总数的30%，年平均实验教学人时数达13万以上。实验'中心在支撑实验教学的同时，积极参加实验课程教学改革，支撑多门课程在实验室全程授课。另外，实验中心面向全校学生开放，有效支持了各种创新实践活动，充分发挥了实验中心的综合效益。
5 实践教学成效
5.1 创新竞赛能为得到显著提高
学科竞赛可以作为检验学生创新实践能力的手段。近年来，学院学生创新竞赛成绩斐然。2010年以来，学生获各种校级以上学科竞赛奖460余项，其中获国家级及以上奖220余项。在连续三届由本科生组队参加的“Super Computing”学生超算全球竞赛中，2次获得了“Linpack最高性能奖”。学院先后组织学生参加了5届全国大学生信息安全竞赛，依次有10支代表队获得一等奖，在全国高校中名列前茅。
5.2 学生能够胜任大型工程项目
作为实践育人的重要措施，学院充分利用承担大型工程项目的条件，组织学生参与“银河”“天河”超级计算机系统的装机和研制任务。通过实践，增强学生对科研的直观感受，提升实践能力，激发其荣誉感，提高了创新意识。许多学生的实践能力得到大幅度提升，部分本科生还参与了超级计算技术的课题攻关。
5.3 本科毕业设计水平得到提升
在毕业设计的实施过程中，学院充分利用一流的实验设备和环境，让学生在毕业设计阶段能接触到巨型计算机、大型软件、高性能网络设备、微处理器设计与开发平台等先进设备，使学生能受到严格的工程训练和科研熏陶，真刀真枪的科研活动强化了学生的实践能力和团队协作精神，使毕业生有更广的视野。通过将部分学生留在实习基地做毕业设计，使他们能够针对实习基地的各类计算机系统、网络系统及相关应用系统开展核心技术的研究与有关系统的设计与开发。以提高全系统的分析与设计能力和先进计算技术与网络信息处理技术的应用能力为目标，结合关键技术攻关和系统研制切实提升学生的实际研发能力，着力解决实习基地科研、生产和维护中存在的现实问题。
6 特色与思考
6.1 文化特色：传承了“银河精神”和“天河文化”
坚持把“银河精神”“天河文化”有机融入教学科研具体实践，促使教职员工有效履行历史使命。广泛开展教学比赛、技能大赛和创先争优活动，引导教职员工爱岗敬业，把弘扬“银河精神”、建设“天河文化”落实到商标准履职尽责上。实践育人团队是一个需要奉献的团队，“银河精神”与“天河文化”已成为凝聚团队的精神法宝。银河与天河事业的发展史就是一部鲜活的创新实践史。没有创新不行，没有实践也不行。这一事实使实践育人团队深深地感受到实践的重要性以及从事实践育人工作，争当和培养银河传人的责任与光荣。
6.2 体系特色：全面创新实践。“4433”实践育人体系
2006年，学院申报的“计算机科学与技术实践教学体系研究”获得高等教育教学改革项目的支持。这些年来，以计算机优势学科为基础，创造性地提出并实践了计算机专业“4433”实践教学体系，统筹规划计算机硬件、软件与网络3个方面实践能力的培养；从多方位、多层次优化实践教学内容，创新实践技能教学模式，为提高计算机专业的教学质量，培养高素质计算机人才做出了突出贡献。以该体系为主要内容的《高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范》已由清华大学出版社出版，并依托教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会在全国进行推广，现已被国内多所高校借鉴或采用。2008年，“计算机专业实践教学体系创新研究与实践”获湖南省教学成果二等奖。2012年，“基于系统观的计算机系统结构综合实践体系及平台建设”获校教学成果一等奖。
6.3 科研特色：基于科研成果自主研发实践教学平台
依托优势科研，构建以项目实践为核心的实践训练体系，强化系统观的养成。为提高学生在系统层面发现问题、分析问题和解决问题的能力，提出支持知识学习与实践体验平行推进和迭代优化的实践教学模式，按照基于课堂的知识传授与基于项目的自主学习2条主线平行推进知识学习与实践体验。以能力训练的跟踪、评价和考核机制为支撑，按照“体验一分析一设计”3阶段反复迭代提升，在实践中强化对知识的理解和运用以及复杂问题求解的思维能力。
以计算思维能力的培养为重点，依托高水平科研，自主研制计算机硬件综合实践教学平台“天河阳光”、软件资源共享与协同开发训练平台Trustie、网络综合实践教学平台NetMagic、网络辅助教学系统NetDemo、信息安全大赛竞赛网站IScompetition。在上述平台、系统和网站的基础上，依托校园网和自主可控无线教学专网构建了服务自主学习和创新实践的网络远程实践教学支撑环境，并提供远程共享服务。该实验平台多次在国际会议上展示，在全国性教学研讨会上做主题交流报告，产生广泛的影响。
7 结语
创新能力和实践能力培养一直是人才培养中的永恒话题，学院虽然在实践育人方面取得了一定的成绩，但离国际领先水平尚有差距。今后将进一步探索实践能力培养的规律和特点，加强实践环节设计，不断提升学生实践能力。
参考文献：
1加强实践性指导
计算机专业学生的实践过程就是在机房进行程序的设计，对课本实验的验证等，在学习完理论知识后，就要进行相关的实验设计。这个过程是学生掌握知识最有效的方式，因此教师在学生做实验和编程的过程中应该给予及时的指导和针对他们存在的不足给出解决建议。实践的过程免不了对例题的验证和课后习题的练习，但是仅仅是对例题的验证以及对课后习题的巩固难以真正培养学生更高水平的能力。因此，教师可以针对学生的学习情况对他们出一些拓展性的编程练习，在这些练习中，重点加入编程可能出现错误的地方以及大部分人容易忽略的细节，在学生练习出错时，进行讲解，这样能够帮助他们更好地掌握所学习的内容。在课堂上重构实践教学体系的方式还可以是通过留一些经典习题作为课后练习，要求他们独立完成作业，在下次上课时将答案发给学生，使他们针对自己的程序与答案的不同展开讨论，判断每个程序的优缺点，来帮助他们开拓性思维的培养。教师在教学过程中，应该负起责任，对每位学生的程序进行检查，分析其编程时的思路，以及思维思考上的优缺点，并给出建议，避免下次犯同样的错误[1]。通过教师进行这样实践性的指导，能够极大调动学生的学习积极性，同时对培养学生的实践能力非常有好处。
2加强课程设计教学
课程设计是计算机教学中的重点部分，是培养学生实践能力非常好的方式。课程教学设计实验一般具有比较强的综合性，将学生学习过的知识都融合进去，并且一道课程设计题可以使用多种高级语言进行设计，这能够培养学生应用不同专业软件的能力。同时，对学生来说，课程设计的题目会有比较多的选择，在这些题目中，学生可以选出自己擅长的题目来进行程序的设计，加强自己对于这个方向的能力。也可以选择不擅长的题目进行程序的设计，这样做可以使学生挑战自我，并且在设计的过程中，遇到不懂的问题能够向老师请教或者与同学讨论，集合自己与别人的能力来做出最好的解答。课程设计在要求学生进行完整的程序设计的同时还可以锻炼学生在写实验报告是对于程序的理解和分析能力，教师通过学生实验报告中对程序的解读，可以发现他们在编程时的思路，这有利于教师针对不同学生的问题进行针对性指导，促进学生学习的能力培养，也提高了教师课程设计实践教学的成果[2]。
3采用先进的教学手段
计算机领域的更新速度日新月异，先进的教学手段和设备对学生的学习来说非常有必要，能够时学生与时展的步伐同步，学习到的知识也不会落后。因此，学校可以对机房的设备和软件进行及时更新，对存在问题的电脑及时修理与维护，为学生打造最有利于学习的硬件环境。同时，高职的实践教学还可以引进先进的教学理念，培养学生的创新思维，使学生掌握使用应用软件的方法。
4加强校企合作
学校可以通过加强与企业的合作来促进计算机专业实践教学的发展，就目前而言，有许多企业的发展离不开计算机技术的支持，并且企业常有一些项目需要计算机团队来完成，这对于计算机专业学生的实践能力的培养大有裨益。学生在做具体的项目时，面临的问题和困难比平时的学习要复杂很多，这对于他们来说是非常大的自我挑战，但同时也是很好地发展自我的机遇，尤其能够帮助实践动手能力的培养。学校应该多和企业合作，并且抓紧这样的机会，为学校的计算机团队争取到实践的项目，组织计算机实验小组，召集一些有意愿做项目以及一些专业知识和技术较强的同学来进行项目的实施。还有一些老师和教授等，他们有些人或许有自己的项目或者是有朋友或带过的学生有项目，都可以抓住机会，来争取做这些项目，好的成果就是实践能力的代表[3]。所以，加强学校与企业的合作是促进学校完善计算机实践教学体系的一种非常有价值的方式。
5组织团队参加竞赛
大学期间，计算机专业有非常多的大赛可以参加，包括“互联网＋”“人工智能”等众多项目，参加这些大赛也是培养学生实践能力非常有效的途径，同时还能够为学校赢得荣誉，看见实践教学的成绩。在进行参赛项目的准备过程中，参赛团队需要付出非常多的时间与努力，团队中的每一个学生，包括指导老师都会尽全力来完成参赛项目的设计，在整个设计过程中，是学生对于自己没有掌握的专业知识的一种补充，同时也是对于新的、更难的专业知识的学习，来完成能力的积累和提升[4]。因此，学校应该大力提倡学生参与这样的竞赛，组织学生对于做项目的积极性，并且鼓励他们自信去参加这些竞赛，在设计的过程中，有专业老师给出及时的指导意见。这种参加团队竞赛的方式不仅可以帮助学生提高实践能力，同时在竞赛过程中与对手的作品交流也是打开一种新的看待世界的角度，从中发现社会当前计算机领域的发展方向与需求，这也是计算机专业的学生所必须具备的敏锐的嗅觉，时刻走在时展的前沿，了解全新的科学技术，取得自身的进步，并且学校可以以此来完成教学的实践模式。
6建立完善的实践教学评估体系
理论教学有专业知识成绩来作为教学成果的检测，对学生的学习水平做一个鉴定和评估。同时，实践教学也需要完成的评估体系，对学生的实践能力做出系统而完整的评价。因此，学校需要建立完善的实践教学评估体系，对于实践教学中每个项目和环节的要求，根据学生的表现给出评判，来对学生的学习和表现水平做出评分。为了确保对学生的全面分析，也是对学校实践教学体系正确性的验证，学校需要制定全面合理的评估体系，其中对于课程设计的步骤评分进行详细标注，对有参加“互联网＋”大赛的同学进行专业技能的评估，同时也要重视学生的创新能力和思维方式的培养。除了对学生的评价以外，为了促进学校教学工作更好地开展，学校也需要对教师进行教学评估，调动教师的积极性，鼓励教师在教学中引导学生能力的培养，鼓励教师进行创新与实践，并且加强教师对于教导学生的耐心，使教师和学生都有完整的可以依靠的评估体系。
7结束语
随着时代的快速发展，计算机的应用已经与人们的日常生活息息相关，为了跟上技术的更新，学校的教育非常重要，对学生实践能力的培养更不可缺少。通过对高职实践教学体系的重构分析，提出了实践教学重构的方式，来对高职计算机专业实践重构的重要性进行说明。
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文章编号：1005－6629(2008)05－0053－04中图分类号：G633.67 文献标识码：B
21世纪的课堂是多媒体的课堂，在科学技术发展的今天，教育不再仅仅是“粉笔加嘴巴”的传统模式，现代教育技术必然会引入各学科教学领域，计算机辅助教学(CAI)和计算机管理教学(CMI)已成为世界范围的教育研究领域和未来教学的发展趋势。多媒体计算机辅助教学具有明确的教学目的，能反映教材内容和相应教学策略程序系统，具有综合处理图、文、声、像的能力，使学习者能通过多种感官获取知识，增强理解能力，提高教学效率。帮助解决教学过程中的难点、疑点问题，提高学生的学习积极性和主动性，培养学生的思维能力，达到增强教学效果、提高教学质量的目的。
1计算机辅助化学教学的功能
在大力提倡素质教育的今天，坚持素质教育的基本观点，就在于要面向全体学生，通过个体的发展，实现真正意义上的全面发展，同时帮助学生具备各方面的基本素质，形成合理的素质结构，为学生的未来发展奠定坚实基础。而要实现个体的全面发展，必须立足于学生个体差异、因材施教，使学生不仅要有雄厚的知识基础，还必须掌握获取知识技能的方法，形成自学能力。只有这样，才能适应未来社会不断变化的需要。而计算机辅助化学教学的主要功能，在于它能对素质教育目标的实施提供有益的帮助。
我们认为，计算机多媒体技术应用于化学教学中具有以下功能：
(1)多媒体集文字、图形、图像、声音、动画、影视等各种信息传输为一体，具有真实感和很强的表现力，可以激发学习者兴趣，引起学习者注意，提高学习者学习化学的兴趣。化学多媒体软件的内容组织上采用了大量色彩鲜明、活泼有趣的音像画面，有助于调动学习者的学习积极性。
(2)可以变抽象为具体，模拟微观世界的化学反应和现象，使教学更加形象、直观、生动，便于学习者理解和掌握。化学是研究原子、分子等微观运动和变化规律的一门学科，对于化学中运动而复杂的微观世界，用传统的教学手段很难使学生理解掌握，而借助计算机的模拟手段，可以使学生比较直观、形象地认识微观粒子的运动，从而对化学变化的本质能一目了然。
(3)可以动态地、对比地演示一些化学现象，有效地控制变化的速度，调节快慢，从而便于学习者观察和思维。有些化学反应瞬间完成，对其过程很难分步观察与判断，通过多媒体技术，教师可以模拟控制反应变化的速度，调整教与学的进度，在教师与计算机的共同启发下，培养学生的能力。
(4)利用多媒体的人机对话、界面友善、超文本、人工智能、可编著工具、方便的外设、虚拟现实等功能，可以使学习者沿着自己的思路，适应自己的需要去发展学习的过程，及时反馈教学信息；可以突出重点，解决难点，增大课堂教学容量，极大地提高教与学的效率。计算机信息贮量大，处理迅速，具有友好的工作界面，方便的人机交互功能，能为学生提供良好的个别化学习环境，使学生能根据自己的学习能力调节学习进度和难度，真正实现因材施教。而教师可以根据学生已有的认识基础，构建问题情境，指导学生独立地上机学习，并辅之以必要的反馈练习，及时肯定或解答，帮助学生总结学习方法，查找学习障碍，逐步提高学生自学能力和处理实际问题的能力。由此可见，计算机辅助教学在提高课堂效率、增大课堂容量、进行全面即时性辅导、减轻学生课业负担等方面，具有明显的优点。
(5)多媒体的各种信息传输手段作用于学习者，可以同时调动视、听、说等多种感官，形成合理的教学过程体系，使学习者在最佳的学习环境中学习，达到教学的最佳效果。多媒体的多感官刺激作用，有利于学生注意力的长期保持和获取知识。
(6)多媒体网络可以缩短时空距离，加强人与人之间的联系，拓展学习者的视野，形成互助合作的良好风气。如电子图书馆和网络的服务，允许用户把信息(电子邮件)传给本系统的其他用户，也可以通过计算机获得图书馆的信息，其好处是不言而喻的。
正如埃斯特伦所说：“计算机能非常直观地、多方面地提供学习经验，这可以使一个年轻人在大约几个月的时间内达到用传统教学方式需几年才可达到的水平”。由于计算机辅助教学具有这些功能，这就决定了它在化学教学中定会发挥日益重要的作用。
2计算机辅助化学教学的现状
目前，计算机在教学上的应用普遍停留在基础知识、文字处理、数据库基础等层次上，计算机在化学教学中的应用还处于发展阶段。究其原因，一是适合中学化学教学的计算机软件不多，目前已有的一些已商品化的化学教学软件也仅停留在初级教学水平，教学针对性不强，而一些水平相对较高的软件价格偏高，脱离了中学师生的承受能力，因此难以在教学中发挥作用。二是市场上的计算机辅助教学(CAI)软件品种单一、 制作粗糙、交互性差、界面不理想、连贯性差,难以形成系列产品，更难以在全国推广。三是现阶段我国中学教师现代科学技术水平普遍偏低，往往是懂化学的不懂得软件编制，许多经验丰富的教师不懂计算机操作和计算机语言，对计算机辅助化学教学焦急万分但无法实现自己的许多设想；而会编制软件的人员却又不甚了解化学教学，即使他们有丰富的编程经验也很难能编制出一个令人满意的CAI课件，这种情况就使得课件设计与制作相脱节，因此很难编制出较为理想的教学软件。
我们认为，计算机辅助化学教学的现状突出表现为以下几方面：
(1)各地区经济发展水平很不平衡，在很多地区存在着资金短缺的情况，很难对计算机辅助化学教学进行深入的研究与开发。
(2)研究与编制力量分散，队伍不整齐。尤其是对计算机辅助化学教学的研究缺乏整体设想与规划，CAI课件难以做到质上的突破。
(3)在突破教学难点上还缺乏好的CAI课件。CAI化繁为简、化虚为实、变乱为明、化难为易等功能开发得远远不够。
(4)加大教学密度、增加信息容量方面的研究做得还不够。利用计算机多媒体技术可以做到高密度的知识传授，大信息量的优化处理，能大大提高课堂效率。从目前已知的CAI课件看，在这方面的研究工作应该加强。
(5)对优化教学过程、反馈教学成果的研究还不够深入。从目前情况看，在进行计算机软件研制和教学实践时，尚不能把握坚持整体观点、重视多样化，贯彻综合观点、力争最优化的方法论原理。
我们认为，在当前课程改革不断走向深入，由应试教育向素质教育转轨的背景下，应该采取措施向课堂40分钟要效率，进一步加强计算机辅助化学教学的研究。在中学化学教学中，要着力发挥CAI的模拟功能、多媒体综合功能、个别辅导功能，要以学生为主体、教师为主导、计算机为辅助手段开展教学活动，要组织力量进行CAI的专题研究，在一定范围内，开展CAI课件的开发与协作，多出精品。建议政府或教育行政部门要做好统筹协调工作，减少个体作坊式的低水平、无序的软件开发状况，同时也可以避免由于重复劳动而造成的浪费。各级教育行政部门和相关学会在协调、引导的基础上，在人力、物力上要对计算机辅助化学教学研究工作给予支持，加强经验交流，做好推广工作。
3 开展计算机辅助化学教学的策略
针对目前开展计算机辅助化学教学的现状，我们认为，必须解决以下四个方面的问题，才能促进计算机辅助化学教学的全面深入开展，提高化学教学质量。
3.1 要解决好教育手段现代化的要求与当前设备落后、资金短缺的矛盾
在课堂教学中使用多媒体技术，就需要有硬件和软件的支持。多媒体软件对硬件的要求较高，设备等需要较大的投资。而目前我国的国情是教学经费不足，教学经费还主要是供给教师工资和学校的日常开支，所以开展计算机辅助化学教学也只能先在经济较为发达、教学条件较好的地区起步，然后逐步推广，同时也希望国家能加大对教育的投入，积极推进中小学实现教学手段的现代化。随着社会进步和物质条件的改善以及计算机的发展，硬件建设问题的解决对学校或是个人来说，也会变得越来越容易。
3.2 要解决好计算机辅助化学教学中的"辅什么”和“怎样辅”的问题
进行计算机辅助化学教学的研究，首先要明确其地位是“辅助”而不是“代替”，不要以计算机辅助化学教学去盲目地代替其他教学手段和方法。
化学CAI课件在课堂上不能替代教师，而是辅助教师进行教学。因此，就不能将化学CAI课件设计编制成课本教材的翻版。就化学学科而言，化学的概念与原理抽象程度较高，物质的微观结构既看不见，又摸不着，单靠语言和文字的描述，很难在学生的大脑中留下深刻的印象；同时有些有毒、有危险的化学药品与化学实验以及常规方法难于实现的化学反应也无法在课堂上向学生演示。因此，从“辅什么”的角度讲，化学CAI课件的内容应为用其他教学方法或手段进行时效果不理想或难于实现的教学问题，如化学反应历程的模拟，原子和分子等微观粒子的运动，电子的空间运动与s、p、d电子云轨道的形状和空间伸展方向，分子结构，晶体结构，离子化合物与共价化合物的形成过程，物质的溶解过程，原电池的形成，有危险的化学实验，不易观察的化学实验，易造成环境污染而学生又必须知道的一些化学实验，用普通方法不易操作和实现的化学实验，现代化科研设备与工艺流程等。诸如此类的知识与内容都是化学CAI课件的可以表现素材，这些内容如果能设计编制成质量较高的化学CAI课件，将会使化学课堂教学效率大大提高，有助于学生把化学中抽象的东西形象化、动态化，使化学教学过程具有更强的教育性、直观性和活泼性。对于“怎样辅”问题，则要求化学CAI课件必须具有可编辑功能，教师可以根据自己的教学经验和需要进行选用和编辑，可以将其随意拆分和组合，使制作出的课件符合自己的课堂设计需要，使化学CAI课件的课程内容有机地成为教师所设计的课堂教学的一个重要组成部分。
我们认为，教师在设计编制化学CAI课件时，还应该特别注意以下几方面的问题：
(1)要注意化学学科知识内容的科学性与可接受性；
(2)要选取教材的重点与难点内容；
(3)要注意符合学习者的认知规律，加强直观性与发展学生思维相结合；
(4)不能用模拟实验代替学生实验，可以通过CAI课件解决局部放大模拟或微观变化、宏观展现问题；
(5)渗透部分教学录像内容，避免花费很多时间和资金放在制作动画内容方面；
(6)化学CAI课件应具有较强的交互性、较友好的界面，并具有可编辑功能；
(7)课件设计与编制要有明确的指导思想和理论基础，要坚持高标准，处理好总体构思与具体设计的关系。
2．3 建立一支合格的编制人员队伍，并对教师开展操作培训
要编制出大量好的化学CAI课件，一定要有一支稳定的高素质的编制队伍，这支队伍的建立需要有教育行政部门和计算机专业人员的共同努力。要努力做到开发与应用并行、专职与兼职并重、教学人员与研制人员并用，形成一个相对稳定的CAI开发、研制、应用的系统。
要使多媒体在教育教学方面发挥更大的作用，必须进一步加强对专业人员计算机知识的培训和计算机人才的培养，使教师特别是青年教师都懂得计算机的基础知识，了解CAI课件的使用，掌握计算机操作方面的基本技术，这样才能把多媒体用于教育教学工作中，也才能与编制人员更好地交流，提出对CAI课件的开发需求。同时，要注意培养懂得化学学科专业知识的计算机骨干力量，能够更多更好地掌握CAI课件开发的技术，努力设计出能把教学工作的需要最佳地表现出来的实用软件。
3.4 建立各省、市乃至全国的信息交流网络
从全国的情况看，各地开展计算机辅助化学教学程度各不相同。有些地区、学校硬件建设已基本配套，但缺少适当的软件，因此设备利用率不高。还有相当数量的地区和学校对化学CAI课件的研究工作相互重复或相近，缺少彼此间的交流与联合，造成人员与资金的浪费。为了能协调好各地、学校对化学CAI课件的研究与制作，有必要建立起一个市级、省级乃至全国的计算机辅助化学教学研究信息交流网络中心，定期交流与探讨对计算机辅助化学教学的研究成果和实践经验。
计算机是现代科学技术的基础和核心。人类已经进入了信息高速公路时代，近30年来世界科学技术90%以上的发现、发展都与计算机技术紧密相连。把计算机引入课堂教学、引进家庭辅导、作为现代化教学技术的重要组成部分不仅有利于加强教学的时代性、竞争性和开拓性，有利于面对新时代的挑战，也有助于学生在学习过程中形成新思想、新观念、新方法，对他们今后成长为高素质的化学人才将发挥重点的积极作用。计算机与基础教育的结合是世界范围内教育改革的一大趋势，我们应该进一步加强对计算机辅助化学教学的研究，促进我国计算机辅助化学教学的深入开展，全面提高化学教学质量。
参考文献：
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[关键词] 地图制图 地理信息 空间数据库 可视化 数据挖掘 网格
地图制图学与地理信息工程是研究利用图形科学、抽象概括地反映自然地理和社会经济各种要素和现象的空间分布、相互联系、空间关系及其动态变化，并对空间地理环境信息进行获取、智能抽象、存储、管理、分析、处理和可视化，建立相应的空间信息系统，以图形和影像方式传输空间地理环境信息的科学。
随着计算机、遥感技术的发展以及多学科理论的相互渗透，以地理空间信息数据库、计算机地图制图、地理信息系统和计算机网络技术为主体的数字化地图制图，已经取代了传统手工地图制图，并正向以地理空间信息综合服务为核心的信息化地图制图与地理信息系统转变，地理空间信息获取的天、空、地一体化、信息处理的智能化、信息服务的网络化正在成为信息时代地图制图学与地理信息工程学科的新特征。当前，我省地图制图与地理信息系统工程的技术与应用发展与全国先进省份相比，还存在一定的差距。因此，进一步总结我省地图制图学与地理信息工程学科的发展状况，分析所面临的挑战和机遇，明确今后一段时期的发展方向，是十分必要的。
1 地图制图学与地理信息工程学科取得的进展
地图制图学与地理信息工程学科有其特殊的社会任务和科学任务。它的社会任务是：从社会需求出发，设计和制作不同种类的地图，建立各类空间数据库和专题地理信息系统，为资源调查与开发、工程建设与规划、环境监测与灾害治理、宏观管理与社会应用等服务。它的科学任务是：为完成其它任务提供一系列理论、方法和技术支持，如地图空间认知理论、地图自动综合理论和方法、空间数据不确定性理论和数据质量控制技术、空间数据分析、数据挖掘与知识发现方法、空间信息可视化与虚拟现实技术、基于网格的地理空间信息管理与服务技术等。近年来，我省地图制图学与地理信息工程学科取得了一些重要进展。
1.1 地图制图生产进一步实现了由手工模拟地图制图向现代计算机数字制图的转变
“十五”期间，我省地图制图生产基本实现了由传统的手工地图制图技术向现代计算机数字制图技术的跨越式发展，地图制图与出版的数字化与一体化已成为我省地图制图生产的基本技术手段，基本改变了地图制图技术的落后状况，提高了成图速度，缩短了成图周期，适应了经济建设和社会发展的需求。目前，常见的地图制图数据模型有两种：面向计算机地图制图的数据模型和面向GIS的建库数据模型。前者以满足地图制图规范与图式要求为核心，强调要素的符号化，以制图效率与质量作为评价标准，适合于地图制图；后者以地理空间对象（包含图形信息、高程信息和空间关系信息）的表达为核心，不强调物理特征的符号化表达，以检索查询和空间分析效率作为评价标准，适合于计算机识别、空间分析和计算（简灿良，2008）。有的专家提出一种同时面向地图制图和GIS的数据模型，将矢量地理信息与符号化地图图形数据进行有机融合，在统一平台上一次性地完成地理信息的生产和更新、地图制作及图形信息再现。
1.2 初步构建了我省基础空间数据库，空间数据索引技术研究进一步深入
继建立我省l:25万、1:5万数字线划图（DLG）数据库、数字高程模型数据库、数字正射影像数据库等之后，又建成了我省1:1万数字线划图（DLG）数据库、数字高程模型数据库、数字正射影像数据库( 叶荣青，2007 )。各设区市l:2000、1:1000、1:500基础地理信息数据库也在建设之中，基本建立了福建省地理空间基础框架，为我省区域经济规划、防灾减灾、科学管理和重大工程建设提供了及时可靠的基础地理空间信息保障。但海量空间数据的组织与快速检索仍是空间数据库领域的一个重要问题。一种大数据量森林场景组织及其实时绘制方法（李建微、陈崇成等，2007），针对森林场景建模的复杂性和大数据量等特点，并在对比分析各种场景组织算法的基础上，阐述了采用八叉数结构(Octree)来组织森林场景的流程，提出了层次包围盒+线性边缘检测的预裁剪算法，并将该算法应用于大数据量森林场景的实时绘制；通过实验结果进行分析，得出了八叉树结构对场景不同划分深度对绘制效率影响的规律，对大数据量的组织管理，进行有益探索。
1.3 省、市地图集的编纂出版水平有了新的提高
20世纪70年代以前，由于受制图技术手段、印刷工艺的制约，地图产品多数为手工绘制或单色机器印刷的单张图，地图表现形式单调，内容简单。地图集（册）的编制出版工作也受技术制约，发展缓慢。1962年，我省编制出版了第一本《福建省地图集》，直到1989年才编制出版第二本《福建省海岸带与海涂资源综合调查地图集》。1995年之前，编制出版全国范围的地图册一本，全省范围的地图册两本。上述图集（册）均为手工绘制，地图符号、线划较为粗糙，色彩表现力不强，内容详尽程度也受到一定影响。90年代后期，计算机技术的快速发展和四色印刷技术的应用，地图集（册）的编制和出版也有了新的提高。相继编制出版了《福建省农业地图集》（1995）、《福建省海岛资源综合调查地图集》（1997）、《福建省自然地图集》（1998）、《福建省普通地图集》（1999）、《福建省历史地图集》（2004）、《福建省文物地图集》（2007）、《福建省行政区划地图集》（2007）、《中国精品地图册》（2007）、《中国高速公路营运里程及城乡公路网地图集》（2007）、《中国城市间快速行车指南地图集》（2007）、《福建省情地图集》（2008），编制出版了全国性、区域性和省（市、县）地图册几十种。此外，还与台湾大舆出版社联合编制出版了《台湾省地图册》。同时，还编制出版了福州、厦门、泉州市多媒体电子地图。地图集（册）的编制呈现多方位、多品种、形式多样、内容丰富、信息量大的发展态势，其应用已涉及到各行各业，在国民经济建设、社会发展、政府辅助决策中发挥了重要作用。
1.4 电子地图和地理信息系统技术紧跟国内先进水平，地理信息服务形式更加多样化
随着地理信息系统技术、计算机地图制图技术和空间数据库技术的发展，各种专业应用GIS中的电子地图、多媒体电子地图(地图集)、网络电子地图、导航电子地图等多种地图可视化系统应运而生。例如，福建省地图出版社编制出版的《福州市电子地图》（2001）、《泉州市多媒体电子地图》（2003）、《福建省城市三维电子地图》（2007）；福建省基础地理信息中心研制的《福建省三维电子地图》（2007）；福州市勘测院编制《福州之窗电子地图》（2004）等。与此同时，用户范围也更加大众化。
近年来，我省地理信息系统技术快速发展，紧跟国内先进水平。福州大学参与研究的国家863 计划“面向网络海量空间数据处理的大型GIS 开发”项目立足技术创新，在解决面向空间实体及其关系的数据组织、高效海量空间数据的存储与索引、分布式计算等关键技术问题的基础上，开发了具有我国自主知识产权的、可支持国家级空间基础设施建设的大型地理信息系统（GIS）基础软件平台。空间数据库服务器和空间应用服务器可以在Unix/Linux 大型服务器上运行，具有TB 级空间数据处理能力、安全级别达到B2 级，可以支持局域、广域网络环境下空间数据的分布式计算，可供国家级空间数据处理与交换中心以及大型GIS 应用工程使用。此外，福州大学还在国内率先成功研究开发了基于XML Web Services技术、SOA体系架构和SaaS运行模式的城市空间信息网络服务平台，通过对地理信息内容和GIS 功能的集中管理，并为应用开发人员提供基于Web Services 的二次开发接口，实现与各种Web 应用的快速集成，从而为地理空间信息的应用提供了基于GIS信息与应用的公共服务平台，为我国“数字城市”、政府和企业信息化建设提供了一种经济适用的地理空间信息应用解决方案。地理信息系统研究结合福建省情，立足解决区域发展的实际问题，在不同行业得到广泛应用。
3S 综合应用与服务体系。福州大学通过开展二期国家863课题研究，以多时相、多类型的卫星遥感数据（包括微波雷达遥感数据和光学遥感数据）为信息源，以国产地理信息系统软件为分析和管理工具，以全球定位系统为空间定位手段，以宽带网络技术为信息传输，开展面向福建省国土资源、农业、海洋环境和林业动态监测、数据更新、信息管理和共享服务应用示范系统的研究和开发；开发了省级、行业级和县市级等不同空间尺度和主题层次的业务运行示范系统，实现业务运行的面向用户的数据交换、互操作和应用服务。建立了“省―地（市）―县”三级国土资源环境和林业专题应用示范系统；开发区域海洋区划和省级海洋监测集成与服务系统；开展网络和通信技术在“3S”应用系统中的集成，面向林业监测应用的多源遥感数据融合算法、面向林业或海洋应用的数据挖掘、空间信息的表达、网络共享与服务等关键技术的研究。如福建省林业信息共享服务平台中的信息共享方案设计（梁娟珠、涂平，2006），以“数字林业”建设为背景，针对信息共享服务平台建设中的信息共享体系结构、数据库共享方案、数据交换体系三个主要方面提出福建省林业信息共享方案，并对信息安全问题进行了论述。基于省－地市－县信息共享平台的大型3S 综合应用与服务体系，其成果先后获得福建省科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。
省级政务信息共享平台。福州大学通过国家863课题开展省级政务信息共享平台开发与应用研究。建立 “省－地（市）－县”政务信息宽带网络之上的信息共享服务枢纽。实现了分布式政务信息的访问、查询、转换、下载、交换和集成，并提供用户管理、安全管理、数据目录管理、异构数据共享和交换、协同办公服务、分布式异构数据库的集成与应用等综合服务功能。面向电子政务的地理信息服务研究，根据电子政务建设对地理信息服务的实际需求，提出了地理信息服务体系和面向电子政务的地理信息服务层次结构模型，提出了“体、层、条、块”的地理信息服务体系分类方法，并用“塔、层、面、块”的塔型结构予以表达。探索和基本解决了面向电子政务的地理信息服务体系建设中的地理信息交互式可视化表达等五项关键技术。如数字区域应用基础设施研究（吴升、王钦敏等，2006），针对当前数字区域工程建设普遍存在的一些问题，提出“数字区域”应用基础设施的概念，对其研究背景、参考模型和面向信息共享的公共应用服务平台进行了论述。数字区域应用基础设施是在区域网络基础设施和数据基础设施上层的基础设施，它为电子政务、电子商务、数字城市等各种数字区域信息化应用工程提供基础性的应用服务支撑。由专业信息服务机构、管理办法、标准规范、关键技术和公共应用服务平台构成。信息服务机构是数字区域应用基础设施的主体，是有效联系信息需求方和信息拥有方的桥梁；公共应用服务平台是数字区域应用基础设施的核心，为区域信息共享和交换提供了统一的构架和解决方案。其中，元数据管理和目录服务平台为信息的和查询提供了“一站式”入口；信息共享与协作服务平台实现分布式数据库的信息共享和交换；地理空间信息网络服务平台实现对地理空间信息的集中式共享。最后，总结了“数字福建”应用基础设施建设的成果，对“十一五”“数字福建”工程的需求和发展作了展望。面向电子政务的地理信息系统研究（卢毅敏、汪小钦等，2006），主要针对电子政务GIS中基于Web的地图技术、空间元数据技术、空间信息协同组织技术、空间信息可视化表达技术、地理编码技术等关键技术进行了具体的讨论与应用。
1.5 地图自动制图综合研究取得了实质性进展
人在制图综合过程中的思维方式主要表现为抽象思维、视觉思维。计算机能在多大程度上模拟人在制图综合过程中的思维方式，认知科学采用功能模拟的方法来研究人脑思维规律，通过计算机按照模拟模型来模拟人脑的思维过程。其模拟结果的正确程度完全取决于模拟模型和输入数据是否客观、正确反映了人脑思维系统。当前计算机模拟包括制图综合过程中基于联系的归纳推理、基于过程的形式推理和基于规则的演绎推理；而对于制图综合过程中的视觉思维，计算机模拟起来就困难了。同时，用计算机模拟制图综合过程中人脑的思维方式，求解制图综合的问题，无论是数据处理还是知识处理，都必须具备问题形式化、可计算性、合理的复杂度等三个前提条件，这都是难度很大的问题。国内很多学者在解决自动综合的许多难题方面做了大量的工作，包括基于知识的自动综合处理模型、基于遗传算法的自动综合处理模型、基于ABTM的自动综合处理模型、基于弹性力学原理的自动综合关系处理模型、基于数学形态学和神经网络的自动综合处理模型等等。特别是提出了自动综合链及其自动生成的理论和方法，以及据此建立的自动综合过程控制模型，为电子计算机按照模拟模型来模拟人在制图综合过程中的思维方式创造了十分有利的条件。福州市勘测院研制1:500到1:2000城市大比例尺地图缩编系统，系统基于Visual Studio .Net开发平台、FME2004数据转换平台，综合应用C＃、、FMEObjects、MDL、数据库、XML等计算机技术，采用MVC设计模式设计的、面向对象的组件式技术进行开发。实现要素合并、要素化简、要素抽稀、要素移位以及缩编知识库维护等。
1.6 空间数据不确定性研究进一步深化
空间数据的不确定性主要探讨和研究空间数据误差和不确定性，及其误差传播和控制的方法。不同空间分辨率DEM提取坡度不确定性研究（陈楠、汤国安等，2006）运用信息论与统计学一些指标及比较分析的方法，以1:1万DEM为研究对象｡定性地分析了在黄土丘陵沟壑区DEM空间分辨率对所提取的坡度信息的不确定性影响，并建立了定量的计算公式｡黄土高原丘坡信息DEM提取算法的应用（陈楠、王钦敏等，2006），选择代表黄土高原地貌类型（丘陵沟壑区､梁峁区､高原丘陵过渡区）的75个样区（每个样区约4 km2），以1:1万水平分辨率为5m的DEM为研究对象，研究不同算法对提取地面坡度精度的影响，提出了对坡度和坡向精度进行评价的指标，并获得了以上指标与分辨率的函数关系，所得函数关系可为实际工作部门选取适宜的DEM分辨率提供依据。
1.7 虚拟现实技术向通用化和实用化发展
空间信息可视化与虚拟现实技术过去主要集中在虚拟地理环境的基础理论及相关学科应用技术的引进和研究。福州大学2002年以来选择大场景、高复杂度、强交互的虚拟森林环境为研究对象，提出了基于虚拟现实、空间信息技术、图形学等原理的分布式虚拟森林景观的构建原理，并在国际上首次按单树建模―林分场景―森林景观等三级尺度实现的技术体系。该研究小组已成为国内进行系统地、持续开展虚拟森林环境的3个研究小组之一。主要完成的成果包括:（1）基于OpenGL开发了一个参数化单树建模工具，并在其它应用项目得到推广应用；（2）开发成功面向森林经营管理需要的虚拟森林环境。该平台实现2维GIS与3维仿真功能的紧密结合；（3）基于HLA的开发分布式协同森林灭火仿真原型系统。（4）基于本体技术开展了面向灭火决策的领域本体知识库系统的研究与原型系统开发；（5）开展了基于L-system的南方果树-芒果、龙眼的建模，实现了果树在年周期和生命周期内的生理生态生长发育过程3D表达；（6）初步探索了顾及光合作用的果树生长的数学建模、三维建模，展示了在不同环境因子和经营参数控制下龙眼的生长变化过程。林开辉，陈崇成等（2006）针对虚拟森林灭火仿真需要多种不同要素同时参与灭火仿真的功能需求，提出了一种基于HLA 的可扩展的分布式森林灭火仿真体系结构。可用于地理多维信息的综合管理、协同规划、设计与决策等，可为数字省、数字城市、数字行业建设提供方法和技术支撑。虚拟现实技术中场景的建模和控制一直是人们关注的焦点，江辉仙、林广发等（2006）应用虚拟现实地理信息系统（VRGIS）技术建立库区三维仿真系统，结合影响水土流失的各种因素，利用GIS对空间数据处理和分析的特殊功能，实现水土流失监测预报系统数据与图形的有机结合，提高水土流失监测预报的准确性。系统具有三维性、交互性、多媒体集成性和境界逼真性。省基础地理信息中心基于三维地理信息系统软件开发福建省三维基础地理信息平台（政务网），实现三维地理信息的查询、浏览，政务信息的查询、浏览，专题地理信息的加载及地名地址信息的上传、标注等功能；开发了基于三维基础地理信息的地震救灾、地质灾害、森林防火、核电规划、交通规划、城市三维、旅游三维、治安管理等专题三维地理信息系统。
1.8 空间数据挖掘和知识发现研究越来越受重视
面向地学和资源环境等领域应用的空间数据挖掘，除了能提取地理实体几何特征知识外，还能发现空间分布、空间关联、空间层次、空间演变等知识。福州大学面向资源与环境问题，以多源、异构的海洋、林业、国土等行业环境监测数据（如各类监测台站、卫星遥感等平台的监测数据）为对象，开展多尺度空间数据的可视化挖掘提供理论框架、技术方法和原型系统研究，在空间离群点的识别与分析、空间关联规则提取、高维空间数据聚类、高分辨率光学遥感数据聚类等空间数据挖掘算法以及在空间数据挖掘的原始数据、挖掘结果的可视化表达以及挖掘过程的可视化交互探索方法等方向取得进展，推动了地区空间数据深度挖掘的研究与应用水平，空间数据挖掘和知识发现取得了显著进展。（1）基于时空统计的方法，如钟春棋、曾从盛（2007），基于RS与GIS的福州市景观格局动态演化研究，在RS与GIS技术支持下，利用1986年、1993年和2000年3期TM遥感影像，选取反应景观空间结构和景观异质性的指数，分析了福州市区景观格局及动态变化的特征。（2）基于空间关联规则的方法，主要指空间对象之间的空间和非空间关系，如厦门市湿地时空演化的遥感动态分析（李春华、沙晋明，2007）：以厦门市近20年来多时相遥感数据为数据源，采用RS和GIS技术提取湿地动态变化信息；综合运用多项式回归、马尔可夫模型、虚拟地理环境技术对厦门市湿地时空演化趋势进行模拟分析和定量预测研究，建立厦门市湿地动态变化系列图谱。邱炳文， 王钦敏等（2007）采用Moran's I系数的自相关图来表示土地利用及其影响因子的空间自相关性特征，并且在此基础上建立了土地利用与影响因子的空间自回归方程。（3）基于求解问题不确定性的方法，包括粗集理论(Rough Set Theory)和云理论(Cloudy Theory)；（4）基于可视化的方法，如土地利用与土地覆盖变化信息的图谱研究（余明、李慧珍，2007），应用RS和GIS复合技术提取土地利用信息图谱，从现状结构、发展变化（净变化与相互转化）等方面进行土地利用信息定性和定量的分析，并建立了实验区土地利用演变过程和空间扩展图谱，其研究和建立的土地利用斑块形态与扩展图谱,在一定程度上反映了地学信息图谱的“形-数-理结合”和“系列化”、“谱系化”、“模型数值化”的特征。（5）基于人工智能的方法，如陈楠、王钦敏等（2006）基于BP神经网络自动提取沟谷研究，提出了将提取沟谷的过程转化为根据地形因子综合判定地貌类型的过程的思想。应用BP神经网络分析了6种地形因子与沟谷地形的相互关联关系。
1.9 地理信息网格与知识网格创新研究出现良好开端
知识网格是网格发展最新阶段或表现形式，它是在人工智能和知识管理的基础上形成的网格，是集计算网格和信息（数据）网格、知识发现平台、决策支持系统为一体的智能网格。福州大学将时空数据挖掘、空间决策支持系统、信息可视化和人-机交互等技术引入网格计算环境，基于主流网格中间件Globus成功开发地理知识网格平台（GeoKS-Grid），形成数据资源管理中心、资源监控中心、任务管理中心、数据挖掘与决策服务中心、网格平台管理中心等主要模块，并在系统上部署了一系列网格服务，如基于MST的空间离群挖掘服务（以福建沿海土壤地球化学异常分析为例）、基于本体知识推理的土壤适宜性评价服务（以福建沿海地区热带水果种植应用为例）、空间关联规则挖掘服务（以漳浦县林种与影响因子关联分析为例）、城市空气高架点源污染模拟服务（以厦门市SO2为例）、城市短期电力负荷预测服务（以厦门市为例）、海上化学品泄露污染扩散模拟服务（以福建湄洲湾易溶液化品为例）。该平台拥有地理知识发现和辅助时空决策分析的功能，促进网络地理信息共享与服务从单纯的信息交换和互操作、集成处理上升到时空数据挖掘服务、决策服务的深层次转变，为地理知识服务网格平台成为一个可视化、交互式、智能型的地学问题协同式求解环境奠定基础。
1.10 地图制图学与地理信息工程理论研究
地图制图学与地理信息工程学科中除了地图投影、地图综合和地图符号等传统理论外，又增加了地图空间认知理论、地理信息传输理论、地图视觉感受理论、地图模型理论、地理空间信息语言学理论、地学信息图谱理论、空间数据的不确定性理论等，地图制图学与地理信息工程科学的理论体系正在逐步形成。许多现代数学方法都在地图制图学与地理信息工程科学技术中找到了自己的切入点，特别是现代数学方法在地图自动综合和空间数据不确定性研究中的应用。我省在这一方面取得一定的进展。
福建师大地理科学学院和福州大学空间信息工程研究中心致力于空间数据挖掘与信息共享的理论、方法与技术的研究与应用示范研究。师大地理科学院作为主要成员参编的《地图学基础》由高等教育出版社出版，该书被全国高校选作教材，并获全国普通高等院校优秀教材二等奖；《地图学原理》由科学出版社出版（2004年）；《地图学》课程被评为福建省优秀课程；《地图学的改革与建设》经国内专家鉴定为国内先进水平，获福建师大优秀教学成果一等奖。《地球信息科学导论》由科学出版社出版（2007年），作为地图学与地理信息系统专业博士与硕士研究生教材。福大空间信息工程研究中心近几年从事数字区域的理论、技术与应用，地理信息的建模理论与分析技术，空间数据挖掘的理论与方法，数据传输与信息安全技术等应用研究。《人口经济学中的GIS与定量分析方法》（王钦敏等）运用GIS 理论、方法分析人口空间分布与相关自然和经济因子间的定量关系。建立了人口空间分布与经济发展之间关系的微分方程组模型，运用稳定性理论揭示两者之间的非线性动力学机制。对人口空间迁移变化与经济发展之间的关系建立数学模型，为人口空间迁移预测及政府决策提供参考。
以上所述地图制图学与地理信息工程学科取得的进展基本反映了近年来本学科发展的面貌。
2 地图制图学与地理信息工程学科的发展趋势和任务
通过总结地图制图学与地理信息工程学科技术取得的进步、存在的问题和差距，进一步分析空间信息科学技术的发展及面临的机遇和挑战。
2.1 以空间认知为核心的地图制图学与地理信息工程学科理论体系将进一步深化
空间认知理论是地图制图学与地理信息工程学科的认识论和方法论基础。在空间认知理论的指导下，地图投影、制图综合、地图符号等传统地图制图学的基本理论将在新的条件下进一步深化；地理信息传输、地图视觉感受、地图模型、地理空间信息语言、地学信息图谱、空间数据与空间分析的不确定性等地图制图学与地理信息工程学科的新理论在整个理论体系中的地位和作用、相互联系、内容的深层次研究将取得进展。目前，在地图空间认知研究方面，理论体系尚不完善，空间认知过程研究不够深入。现有的GIS 数据模型缺乏跟踪现实世界实体变化的能力，因为它只保存实体的现势数据，随着地理信息系统在行业应用的普及和深入，人们开始认识到地理信息系统应该具有描述现实世界中各种时空变化的能力，既可以分析其过去，又可以预测其未来（发展趋势）。这种想法导致了时空地理信息系统和时空数据模型概念的提出。今后要重点研究：(1)空间认知理论体系框架；(2)空间认知过程、实验方法与技术；(3)地图可视化系统中的“人―地图”关系及表示方法。
地学信息图谱研究不仅局限于表现，更是一种分析方法。地学信息图谱是图形、方法和认知三者的综合与统一。地学信息图谱的研究起步工作主要有三方面：区域地理单元及其等级体系；地理单元的遥感影像特征分析；地学信息的表达方法。
2.2 地图自动制图综合及其过程控制的智能化将取得进展并得到应用
在基于大比例尺地图数据库生产小比例尺地图、多比例尺地图数据库的自动派生及一体化更新和 GIS中多尺度空间数据显示等环境下，基于保质设计的空间数据的自动综合及其过程控制的智能化研究都是必要的。目前的研究离实际应用还有很大的差距：一是自动综合模型、算法还不具普适性；二是自动综合结果还有不尽人意。今后研究的重点问题主要包括：(1)几何信息的尺度依赖与空间认知理论的联系；(2)多尺度空间数据库的数据模型与数据结构；(3)网络环境下的空间数据多尺度表达与在线式自动综合理论与方法；(4)智能技术支持下的地图自动综合决策分析与自适应操作；(5)自动综合的智能化、过程控制与质量评价；(6)三维城市模型的自动综合；(7)地图自动综合的人机协同机制。
2.3 地理空间信息数据库多源、多尺度数据一体化及面向对象发展
我省基本实现多源、多尺度矢量数据、影像数据和高程模型数据一体化管理。需进一步研究：(1)矢量数据、影像数据与数字高程模型数据融合的理论和方法；(2)海量数据高效快速索引技术；(3)基于图形、影像与数字高程模型数据一体化的完全面向对象的方法；(4)基于矢量、影像与高程模型数据融合的地学空间分析理论与方法；(5)基于矢量、影像与数字高程模型数据融合的三维可视化理论与技术。
2.4 空间信息可视化与虚拟现实技术向与GlS集成的一体化和实用化方向发展
空间信息可视化及在此基础上发展起来的地形仿真和地理环境虚拟现实技术，为人类的地理环境感知提供一种新的、更强大的工具。近些年来，出现不少利用现有的图形图像软件与动画软件制作的地学信息可视化产品，如应用3DS制作动画，完成预定路线的地景观察；运用OpenGL在微机或工作站上实现实时交互的、可立体观察的虚拟地形仿真；运用Performer及MultiGen(三维建模软件)在SGI工作站上完成地景建模与实时显示；运用VRML(虚拟现实建模语言)在网络上传播虚拟地景信息等。空间信息可视化与地理环境虚拟现实技术作为地图学新的生长点，对于拓宽地图学的研究领域和促进地理信息系统理论与技术的进步将产生重要作用。但是，从地理信息系统和空间信息可视化与虚拟现实的关系来看，地理信息系统具有强大的海量空间数据存储、管理、处理和分析功能，空间信息可视化与虚拟现实具有多维动态可视化和实时交互式操作的效果，两者优势互补，集成与一体化是一个必然的趋势。需重点研究：(1)地理信息系统(GIS)与虚拟现实(VR)集成；(2)空间数据多尺度可视化表达的自适应地图符号系统；(3)面向时空模拟与仿真的演化模型；(4)空间信息可视化人机自适应界面；(5)多维动态空间数据模型及其表达体系；(6)基于空间信息可视化的协同工作与决策支持。
2.5 空间数据挖掘和知识发现的研究正在兴起，并向智能化发展
空间数据挖掘和知识发现是空间分析的拓展、延伸和深化，需重点研究：(1)空间数据挖掘与知识发现的理论体系；(2)空间数据挖掘与知识发现方法(基于时空间统计分析、基于空间关联规则、基于求解问题不确定性、基于可视化、基于人工智能等)；(3)面向决策支持主题的分布式空间数据提取、预处理、变换、挖掘、模式解释／知识评估；(4)数据挖掘数据、算法、可视化的有机结合(形、数、理的统一)。
2.6 GIS运行实现跨平台、互操作、资源共享和协同
地理信息系统(GIS)就其运行方式而言，经历了由单机向网络发展的过程，网络地理信息系统(Web GIS)正逐步成为主流产品。目前的Web GIS还存在着数据和功能相对绑定、处理功能相对简单、系统之间缺乏良好的互操作性等许多问题，还不能实现真正意义上的跨平台、互操作、资源共享和协同工作。重点研究：(1)基于信息网格的新一代地理信息系统，即网格地理信息系统体系结构和总体方案；(2)基于信息网格的地理空间信息管理与服务标准和规范；(3)Grid与Agent集成模型；(4)地理空间信息服务与Grid集成模型；(5)基于网格的空间数据访问与集成。
基于网络服务的GIS 应用软件平台研究与开发是要研究、开发基于网络服务的GIS 应用软件平台，实现分布式多源异构地理信息的互操作和综合利用。通过对地理信息内容和GIS 功能的集中管理，并为应用开发人员提供基于Web Services 的二次开发接口，实现与各种Web 应用的快速集成。主要技术特点表现在：为用户寻找地理信息服务提供统一的入口和中介；提供基于GML 和Web Services 的地理内容和功能服务；自主开发、开放、跨平台、可扩展。
基于GML 的网络地理信息系统研究。基于GML 的网络GIS，是指GIS 中的所有数据都是表现为GML 文档，这与传统的GIS 不同。由于管理的数据对象发生了变化，传统的GIS 技术不能直接用于GML 数据的管理，因此必须研究基于GML 数据的管理技术，同时作为一个完整的网络GIS，地图信息可视化是必不可少的一部分，因此必须对基于GML的空间数据可视化进行研究。研究的具体内容包括：基于GML 的空间数据管理技术；基于GML 的多源异构空间数据集成和转换；GML 数据的Web 可视化研究；基于GML 的网络GIS 原型系统。
2.7 空间数据不确定性由理论研究向空间数据质量评价与控制的实用化发展
由于现实世界的复杂性和模糊性以及人类表达能力的局限性，空间数据不可避免地表现出某种不确定性，研究空间数据采集、处理、分析和应用过程中的不确定性理论，直接关系到空间数据生产和应用过程中的质量控制、GIS空间分析的可靠性和数字地图产品应用的可靠性。其重点研究：(1)空间数据不确定性与数据质量的内容及评价指标体系；(2)空间数据不确定性理论及其可视化方法；(3)属性数据不确定性理论与方法；(4)数字高程模型(DEM)数据的不确定性理论与方法；(5)空间数据不确定性关系模型和空间分析的不确定性；(6)多尺度空间数据融合的不确定性；(7)空间数据基于不确定性的数据质量评估与控制模型。
2.8 嵌入式地理信息系统将向更广泛的应用领域渗透
地理信息系统（GIS）的应用领域和应用模式与计算机技术的发展密切相关，早期开发的GIS是基于工作站和桌面PC机的，这类计算机计算能力强、存储容量大，能满足GIS对计算机的性能要求。随着嵌入式硬件技术（如嵌入式处理器、存储器）和软件技术（如编译器、图像压缩算法、集成开发环境）的快速发展，GIS技术逐渐应用于嵌入式系统中，构成嵌入式地理信息系统。嵌入GIS由于其具有功耗低、资源消耗少、可靠性高、响应速度快、体积小和重量轻等优点，广泛应用于基于位置的服务LBS、车载导航仪、移动信息终端等嵌入式系统中，实现地图浏览、地图缩放、路线分析、数据检索及地形分析等基本功能。重点研究：(1)嵌入式GIS通用硬件平台；(2)嵌入式GIS中间件技术；(3)强实时响应关键算法；(4)多种数据融合和高效空间数据压缩算法；(5)支持二次开发的EGISM应用软件开发包。
未来地图制图学与地理信息工程学科的发展和理论和技术：
第一，空间认知理论将促进地图制图学与地理信息工程学科的进一步理论化和科学化；
第二，基于保质设计的空间数据自动综合与细节分层(LOD)技术将促进空间数据的多尺度、多分辨化；
第三，空间信息可视化与虚拟现实技术将促进地理环境的沉浸化；
第四，空间数据挖掘与知识发现技术将促进由源于符号获取信息到源于信息获取知识，实现知识获取的自动化；
第五，网格(Grid)技术推动新一代地理信息系统的诞生，将促进资源共享与解决问题协同化；
第六，基于面向对象方法发展面向Agent技术将促进智能化；
第七，地理空间信息获取、处理与应用的一体化技术将促进GIS真正意义上的时态化；
第八，空间信息技术的全面嵌入和广泛应用将促进普适化。
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课题组成员：
1．简灿良，福建省基础地理信息中心，教授高工。
2．吴 升，福州大学，教授。
3．陈崇成，福州大学，教授。
4．戴文远，福建师范大学，副教授。
