時間：2023-07-23 09:16:43
序論：在您撰寫計算機語言的概念時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
1.云計算的定義
云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的超級計算模式。它將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務。云計算實質(zhì)上是通過互聯(lián)網(wǎng)訪問應用和服務，而這些應用或者服務通常不是運行在自己的服務器上，而是由第三方提供。它的目標是把一切都拿到網(wǎng)絡上，云就是網(wǎng)絡，網(wǎng)絡就是計算機。云計算依靠強大的計算能力，使得成千上萬的終端用戶不擔心所使用的計算技術和接入的方式等，都能夠進行有效的依靠網(wǎng)絡連接起來的硬件平臺的計算能力來實施多種應用。云計算的新穎之處在于它幾乎可以提供無限的廉價存儲和計算能力。
基于云計算的原理和其固有的特點，云計算比其它新技術更容易進入高校。云計算對用戶端的設備要求很低，這一特點決定云計算將會在學校大受歡迎。
2.云計算的特點
(1)服務提供的多元性
云就是龐大的計算機群，具備極高的計算、存儲能力，能夠完成單機所完不成的海量計算、存儲等工作。云將調(diào)用云中的計算機群，使用基于海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術來搜索網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)庫資源，并運用各種方法為用戶反饋出盡可能詳盡、準確的結果，極大的擴展了而不是傳統(tǒng)意義上的基于某個具體服務器為用戶提供相應服務的工作模式;同時云中的計算機可以通過相應技術保持網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫信息的及時更新，用以保證用戶服務的快速、準確。
(2)使用的便捷性
在云計算模式中所有應用和服務請求的數(shù)據(jù)資源均存儲在云中，用戶可以在任意場合、時間通過網(wǎng)絡接入云平臺，使用統(tǒng)一的云服務，按照自身的需求獲取所需信息，并可以實現(xiàn)不同終端、設備間的數(shù)據(jù)與應用共享，為工作帶來極大的便利和效率。
(3)服務的安全性
分布式系統(tǒng)具有高度容錯機制，云計算作為分布式處理技術的發(fā)展，依托據(jù)存儲中心可以實現(xiàn)嚴格、有效的控制、配置與管理，具有更好的可靠性、安全性和連接性能，同時高度集中化的數(shù)據(jù)管理、嚴格的權限管理策略可以讓用戶避免數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。
(4)用戶端設備成本低廉
由于云計算模式下大量的計算及存儲工作都被放到了網(wǎng)絡上，作為個人的用戶端就完全可以簡化到只有一個瀏覽器了。云計算模式中用戶只需通過網(wǎng)絡使用服務商所提供的相關服務，并按實際使用情況付費，具體的計算機系統(tǒng)硬件配置、設備運行維護開支和服務器系統(tǒng)軟、硬件升級都由云服務提供商來完成。云計算的端設備和現(xiàn)在的PC機相比，云計算終端功耗低，成本低廉，終端用戶使用簡單，維護方便。
二、云計算為高校教育信息化建設提供新的思路
1.云計算能大大節(jié)約信息化的資金投入
目前的高校信息化建設中成本主要來源于軟硬件的購置、日常維護及設備更新等，如果將這些建立在云計算和服務的基礎之上，將大大減少資金投入。其一，整個網(wǎng)絡課程建設的基礎平臺將是云服務提供商提供的跨平臺、運算能力強大、資源豐富的統(tǒng)一的通用信息平臺，無需購買本地服務器，僅需投入少數(shù)管理終端及云接入設備即可;其二，所有的服務提供均由云端提供，無需為保證服務器運行的可靠性、保證存儲在服務器中的數(shù)據(jù)資源的安全以及避免因網(wǎng)絡訪問異常導致服務器癱瘓而對網(wǎng)絡服務器響應及接入數(shù)量等進行限制，因此原來維護、升級等工作幾乎降至最低，管理成本也相應可以大大降低。
2.真正實現(xiàn)資源整合，建立統(tǒng)一的資源平臺
將高校信息化建立在云計算和服務的基礎之上，將繁重的網(wǎng)絡信息平臺建設、服務器的配備、課程資源的存儲與管理等工作交給云服務提供商，那么現(xiàn)有分散的、自成一體、本地化的網(wǎng)絡信息平臺將轉變成為一個與具體網(wǎng)絡運行環(huán)境、網(wǎng)絡服務器系統(tǒng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)無關的強大的統(tǒng)一的通用信息平臺，在這個平臺上以成千上萬的云服務器為依托，擁有著極其強大的計算功能、海量的網(wǎng)絡資源，現(xiàn)有的網(wǎng)絡課程建設中存在的軟、硬件資源重復投入、虛擬化教學設備運行能力支持等問題將迎刃而解。
3.云計算的應用能夠保證高校師生的信息安全
校園網(wǎng)內(nèi)的計算機病毒的防控一直是一個十分棘手的問題，尤其在多媒體教室及計算機實驗室。一臺機器中毒，很快就會傳遍所有機器。殺毒軟件授權使用費用對高校來說也是一筆不小的開支，但對病毒仍不能有效的防控。而在云計算環(huán)境下，云計算提供商擁有先進技術和專業(yè)團隊來負責這些資源的安全維護工作，師生們只需通過網(wǎng)絡，就能訪問自己的數(shù)據(jù)。本地不再存儲任何數(shù)據(jù)，因而不用擔心病毒入侵造成的破壞。所以，云計算在高校的應用既省去了高校在信息安全方面的開支，又確保了高校師生的信息安全。
關鍵詞：OWL；相似度；本體
中圖分類號：TP301.6文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2012) 05-0000-02
一、引言
本體可以提供強大的知識表示方法，是信息檢索領域中的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的本體概念相似度計算方法大多采用特定于描述語言的通用推理服務來進行匹配，這些方法忽略了概念的語義信息。在概念檢索或語義查詢系統(tǒng)的實驗過程中，利用本體對領域知識進行建模，使查詢結果滿足語義方面的匹配，避免了基于關鍵字進行簡單查詢的局限性，在構建基于本體的語義信息檢索系統(tǒng)的過程中，提高了查詢結果的準確率和召回率。
二、本體描述語言OWL
OWL（Web Ontology Language）是語義Web中本體描述語言的標準。OWL在資源描述框架RDF(Resource Description Framework)的基礎上，添加了更多的語義結構的聲明，從而對RDF進行了擴展。OWL語言建立在描述邏輯DL（Description Logic）的基礎上，因此OWL具備良好的知識表示能力和機器推理能力。領域知識本體可以做如下定義：
Onto=(V，C，P，H，R) （1）
其中：V表示概念詞匯集，C表示本體概念，P表示屬性，H表示層次，R表示概念之間的關系。
分析OWL語言中描述元素，對于基于語義特征的概念相似度計算方法非常重要。OWL語言中有四類不同的語義描述元素：
第一類描述元素用于定義本體中實體集合，主要包括類Class和實例Instance。
第二類描述元素用于生成一個本體的特征集合，包括描述本體實體的類層次描述元素和屬性特征描述元素以及其他各種約束的描述元素。
第三類是用于描述實體之間，以及特征之間的異同關系的描述元素。
第四類是本體中的補充性的描述元素，以及現(xiàn)有算法尚不能有效支持的特征。
三、基于本體的概念相似度計算
（一）屬性相似度
在現(xiàn)實世界中，事物可以由各種屬性來進行描述和分類，屬性的相似度可以通過兩個概念屬性集合的相似程度來進行計算。
其中，Ci∩Cj表示概念Ci與概念Cj的相同屬性集合；Ci－Cj表示在概念Ci中存在而概念Cj不存在的屬性集合；Cj－Ci表示在概念Cj中存在而在概念Ci中不存在的屬性集合，α，β，γ為調(diào)節(jié)權重參數(shù)，且α＞β＝γ。
（二）語義層次距離
本體作為一種知識表示模型，其所包含的概念、屬性和關系可以通過有向圖的形式進行表示，節(jié)點表示概念，邊表示關系，概念之間的語義距離可以表示為概念節(jié)點之間最短路徑邊的數(shù)目，用 表示。語義相似度和語義距離之間存在如下對應關系：
1.兩個概念間的語義距離為0時，其相似度為1；
2.兩個概念間的語義距離為無窮大時，其相似度為0；
3.兩個概念間的語義距離越大，其相似度越小。
在本體中，如果兩個概念的語義距離相同，那么概念的語義相似度由它們所處的層次決定，所處的層次越深，其所對應的語義相似度越高，反之則相反。
其中，h為本體有向圖的最大深度，L為概念Ci和Cj之間有向邊的數(shù)量。考慮到層次深度對語義相似性的影響，同時，層次深度也能判斷出兩個概念的上下位關系。綜合考慮語義距離和層次深度，可以使用樹形結構來對本體進行表示.
其中，hi和hj分別表示概念Ci和Cj在本體樹中的深度； 表示本體樹的最大深度； 為調(diào)節(jié)參數(shù)，對系統(tǒng)所需的相似度進行動態(tài)調(diào)節(jié)，表示本體樹中深度和廣度對概念相似度的影響。
（三）基于屬性和語義距離的柔性相似度
本體概念的相似度要綜合考慮概念的屬性以及概念之間的關系，它們對概念的相似度具有重要的影響。綜合考慮概念的屬性和層次關系對概念相似度的影響，對公式進行權重調(diào)整，得到領域本體中兩個概念的相似度計算模型.
其中， 是權重系數(shù)。由于概念相似度的主觀性較強，因此對于不同的服務請求，可以通過權重系數(shù)的調(diào)節(jié)來決定本體概念的屬性和層次關系對相似度的影響，從而確定系統(tǒng)所需要的相似度閾值。概念相似度的變化趨勢是一種線形關系，參數(shù)的取值會影響相似度的大小，但是對概念的相似順序沒有影響。
（四）算法描述
給定相似度算法sim(Ci，Cj)，該算法最主要的工作是計算兩個概念的相似度。相似度算法描述如下：
第一步：預處理。構建相似度矩陣A，提供任意兩個概念之間的相似度度量，其中Aij=sim(Ci，Cj)。顯式定義所有的等價概念和反義概念的概念元素集合，賦值為1和0，在相似度矩陣A中，除了能被初始化的元素，其它每個概念的取值都與中參數(shù)取值有關的，因此，對同一個概念，可能得出不同的相似度，設定相似度的取值區(qū)間為（0，1）。
第二步，解析本體文件，并抽取出本體中的類、實例和屬性，并根據(jù)其在本體樹中所處位置設置參數(shù)構建特征向量，向量的相似性反映了本體中的類、實例和屬性的相似程度。
第三步，計算概念之間的特征向量的公共屬性和差異屬性，并根據(jù)實際需要，設定概念差異的參數(shù)。
四、實驗
本體概念相似度，即依賴于概念屬性的相似程度，又依賴于本體概念的層次關系。概念的相似屬性越多，說明兩個概念越相似。而概念的層次關系反映了領域專家對概念的層次關系的定義，如果調(diào)整了概念的層次，相似度也會發(fā)生很大的變化。
實驗所用本體數(shù)據(jù)采用Protégé 2000自帶的pizza本體，pizza本體包含97個類命名，采用了OWL語言描述。該本體描述了領域內(nèi)的概念、屬性以及它們之間的關系，很好的體現(xiàn)了本體的語義特征。根據(jù)上述公式的計算方法得到的概念相似度結果。其中各參數(shù)取值為：ρ=5，α=0.6，β=γ=0.2，θ=0.2。
對于概念相似性的判斷，通常以領域專家的判定作為標準。對于一般的概念，領域專家給定的概念匹配順序為：同義概念＞父子節(jié)點＞相近屬性的節(jié)點＞兄弟節(jié)點＞其它節(jié)點。雖然使用了不同的計算方法，但是得到的概念匹配順序基本相同。實驗結果客觀地反映了本文所采用的概念相似度計算方法的有效性。
PizzaTopping與PepperTopping作為較近的屬性結點，相似度要大于作為兄弟結點的PizzaTopping與PizzaBase，同時小于作為父子結點的PizzaTopping和VegetableTopping，同一個父節(jié)點VegetableTopping和CheessTopping與VegetableTopping和PepperTopping相比，屬性相似度大的概念綜合相似度大。
TF-IDF(Term Frequency Inverse Document Frequency)方法是文本相似度的計算方法中最為典型的一種方法[12]，傳統(tǒng)的TF-IDF方法是一種將文本轉化為向量形式，用于計算文本相似度。該方法沒有考慮到概念的屬性相似性，本文利用領域本體改進傳統(tǒng)的TF-IDF的空間向量模型：
其中， 是傳統(tǒng)TF-IDF方法的計算權重； 是概念在領域本體中計算得到的權重； 是根據(jù)TF-IDF值對本體相似度進行加權處理得到的計算結果。
評價信息檢索性能優(yōu)劣的最通用和最重要的兩個指標是查準率（Precision）和查全率（Recall），因此本文采用查準率P和差全率C對實驗結果進行評估。
相似度的結果不同，會對查準率和查全率產(chǎn)生比較大的影響，一般情況下，查準率和查全率會呈現(xiàn)出相反的趨勢。由于查全率對于大規(guī)模海量數(shù)據(jù)不容易進行統(tǒng)計，因此通常只有在數(shù)據(jù)規(guī)模較小的情況下才能統(tǒng)計出來，因此，查準率比查全率更容易進行統(tǒng)計，在實際應用中也更有意義。
實驗所用測試數(shù)據(jù)來自Yahoo!網(wǎng)站收集的關于pizza的數(shù)據(jù)。本文采用支持向量機SVMs（Support Vector Machines）[14]分類方法，使用空間向量模型對測試文本集合進行分類測試。本文對兩種權重表示的測試文本進行分類，對于不同的懲罰系數(shù)c進行實驗比較，
利用本體改進的概念相似度計算方法，在不同的懲罰系數(shù)下，本文方法比傳統(tǒng)的TF-IDF權重在分類準確率方面有一定的提高。實驗表明本文方法能充分利用OWL的語義特征來計算相關概念之間的相似度，因而可以為基于本體的文本分類和聚類方法提供參考。
五、結論
本文提出了一種基于OWL語言描述的本體概念相似度計算方法，通過結合OWL屬性特征與概念層次關系來計算概念相似度，并通過與傳統(tǒng)的TF-IDF方法進行比較實驗。實驗結果表明，本文的相似度計算方法能夠有效的反映出概念之間的語義相似度，對文本分類的準確率方面有明顯提高。本文的后續(xù)研究將在現(xiàn)有探討語義相似度的基礎上，進一步分析本體描述語言所包含的語義特征與概念屬性的權重問題等，這對于基于本體的文本分類和聚類問題研究有著積極的作用。
關鍵詞：語義檢索；概念語義樹；語義相似度
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2011)16-3809-02
Research on Method of Semantic Similarity Based on Concept Semantic Tree
HAN Xin, QIN Fan
(School of Electronics and Computer Science and Technology, North University of China, Taiyuan 030051, China)
Abstract: At present, the application of information retrieval has been widely used, but it is still a difficult thing to be accurate in the specific field of searching. This paper provides a semantic similarity calculation method based on the concept semantic tree, considering the concept of the semantic relations, hierarchies, and inheritance and other factors, as much as possible to improve retrieval efficiency in specific areas of information, and at final, demonstrate the feasibility of the method by experiment.
Key words: semantic retrieval; concept semantic tree; semantic similarity
傳統(tǒng)的信息檢索都是基于關鍵詞查詢的，因此在檢索時可能會出現(xiàn)一堆用戶并不真正需要的信息，導致查詢結果的準確率很低，查全率也不令人滿意，會出現(xiàn)“表達差異”，“詞匯孤島”等問題。語義檢索就是把信息檢索從傳統(tǒng)的基于關鍵詞層面提高到基于語義的層面，從語義方面著手，分析概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，利用語義來組織、存儲和獲取信息，信息和語義的結合，使信息變成計算機可識別的知識，從而系統(tǒng)能識別出用戶所需要的信息，提高檢索的查準率和查全率。
1 語義相似度
語義相似度是對語義相似性的定量表示，語義相似度計算是信息檢索、數(shù)據(jù)挖掘、知識管理等領域的基本問題。在信息檢索中，語義相似度能夠更多的反映文本概念是否符合用戶的查詢要求，相似度越高，說明文本內(nèi)容與用戶的查詢請求越接近。
劉群、李素建[1]基于實例的機器翻譯，提出語義相似度就是兩個不同上下文本中的本體概念，在不改變文本的句法及語義結構的情況下可以互相替換的程度。如果位于不同上下文本中的兩個概念詞語在不改變文本的句法及語義結構的情況下可以互相替換的可能性越大，則說明二者的相似度就越高，否則相似度就越低。
當兩個語義概念元素x，y相似時，用sim(x, y)表示兩者之間的相似度，形式上，相似度計算滿足[2]：
1）相似度的值為[0,1]區(qū)間中的一個實數(shù),即sim(x, y)∈[0,1]；
2）如果兩個對象是完全相似的，則相似度為1，即sim(x, y) = 1 當且僅當x = y；
3）如果兩個對象沒有任何共同特征，那么相似度為0 ，即sim(x, y) = 0；
4）相似關系是對稱的，即sim(x, y) = sim(y, x)。
2 概念語義樹
使用層次化的樹狀結構來描述概念之間的邏輯關系，這種語義化的概念樹為檢索算法提供語義基礎，在檢索過程中不同的概念之間也有一定的相似性和相關性，因此需要處理概念樹中祖孫節(jié)點、兄弟節(jié)點等不同類型的關系，我們考慮用概念間的相似度對其進行描述和量化，以提高檢索的準確率為了計算概念相似度，作如下定義[3-4]：
定義1：在本體概念的樹狀層次結構中，如果概念A和概念B之間存在這樣的關系：A是B的祖先，則稱A和B為同支概念。概念A稱為A和B的最近根概念，記為R(A,B)，而A、B之間的距離dist(A,B)=dep(B)-dep(A),其中depth(C)為概念C在層次結構中的深度。如圖1(a)所示。
定義2：在本體概念的樹狀層次結構中，如果概念A和概念B之間存在如下這樣的關系：A不是B的祖先并且B也不是A的祖先，則稱A和B為異支概念。如果概念R是A和B最近的共同祖先，并且是符合此條件的所有節(jié)點中距離概念樹的根節(jié)點最遠的一個，則稱R為A和B的最近根概念，記為R(A,B)，且A、B之間的距離為dist(A,B)=dist(B,R)+dist(A,R)，如圖1(b)所示。
定義3：概念C 稱為概念A 和B 的語義相關概念，當且僅當概念C 滿足如下的條件：當A, B 為同支概念時，C 在以A 為根的子樹中且不在以B 為根的子樹中；當A，B 為異支概念時，C 在以R 為根的子樹中且不在以A 或B 為根的子樹中。
在計算語義相似度時，A和B各自的子概念數(shù)以及它們的語義相關概念數(shù)對相似度計算結果也有影響, 當A，B為同支概念時，A的子概念由B的子概念和A，B的語義相關概念組成，前者所占的比重越大，則概念A，B的語義相似度越大；當A，B為異支概念時，R的子概念由A 的子概念、B 的子概念以及A，B 的語義相關概念三部分組成，前兩部分的比重越大，則A，B 的語義相似度越大。
1）當A，B為同支概念時，A與B之間的語義關系為：
式中，m表示概念B的子概念數(shù)，n表示概念A的子概念數(shù)。
2）當A，B為異支概念時，A與B之間的語義關系為：
式中，m表示概念B的子概念數(shù)，n表示概念A的子概念數(shù)，X表示A與B最近根概念的子概念數(shù)。
定義4：兩個概念之間的語義距離，是指在語義樹中連接這兩個概念的最短路徑的長度。語言學研究認為，兩個概念的語義距離越大，其相似度越低；反之，兩個概念的語義距離越小，其相似度越大，兩者之間可以建立一種簡單的對應關系。特別地當兩個概念之間語義距離為0 時，其相似度為1；當兩個概念之間的語義距離為無窮大時，其相似度為0。兩個概念之間的語義距離表達式為：
式中,distant(A,B)表示概念A與B之間的語義距離，weighti表示連接A，B的最短路徑上第i 條邊的權值。
定義5：概念的深度是指該概念與語義樹根的最短路徑中所包括的邊數(shù)。因為在語義樹中，每一層的概念都是對上一層概念的細化，由此可見，在語義距離相同的前提下，兩個概念的深度和越大，概念之間的相似度越大；兩個節(jié)概念的深度差越小；概念之間的相似度越大。概念深度的表達式為：
式中，depth(A)表示概念A的深度，n表示概念A與語義樹根之間的最短路徑中所包括的邊數(shù)。
3 語義相似度計算方法
考慮概念語義樹中概念之間的層次關系、繼承關系及語義關系，我們提出下面這個關于語義相似度的就算方法：
其中：Level(A,B)表示概念之間的語義關系對相似度的影響；
Distant(A,B)表示概念之間的語義距離對相似度的影響；
Depth(A,B)表示概念之間的深度對相似度的影響。
但對概念語義樹中層次結構分以下這兩種情況考慮：
1）當A，B為同支概念時，A與B的語義相似度為：
2）當A，B為異支概念時，A與B的語義相似度為：
α,β,γ為調(diào)節(jié)因子，且α+β+γ=1.
4 實驗結果
選取如圖2一個簡單的實例來計算語義相似度。
選參數(shù)α=0.6,β=0.3,γ=0.1，可得到“計算機”與其余各節(jié)點之間的語義相似度為：
參考文獻：
[1] 劉群,李素建.基于《知網(wǎng)》的詞匯語義相似度計算[J].Computational Linguistics Chinese Language Processing,2002,7(2):59-76.
[2] 李玲.面向流程診斷的企業(yè)知識相似度匹配工具研究與開發(fā)[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2006.
[3] 王進,陳恩紅,施德明,等.一種基于語義相似度的信息檢索方法[J].模式識別與人工智能,2006(6):2-6.
一、前言
隨著計算機的普及，我國越來越多的高校已經(jīng)把計算機?n程作為公共教學內(nèi)容，所有大學生能熟練地使用計算機，這也為計算機專業(yè)教學帶來了巨大的挑戰(zhàn)。如果繼續(xù)使用過去傳統(tǒng)的教學模式，計算機專業(yè)學生的計算機綜合應用能力跟其他專業(yè)的學生相比并沒有明顯的優(yōu)勢，從而在就業(yè)方面受到來自其他專業(yè)學生的挑戰(zhàn)。因此，各高校計算機專業(yè)的教師應該根據(jù)計算機行業(yè)的發(fā)展前景和發(fā)展熱點，對計算機教學進行以就業(yè)為導向的改革，使教師教得新穎，使學生計算機應用能力得到全面提高，從而獲得更好的就業(yè)機會[1]。基于CDIO理念的教學模式代表了近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO包括構思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）四個階段，它將產(chǎn)品研發(fā)到運行的完整生命周期運用到教學過程當中，是一整套工程教育理念和實施體系[2]。CDIO讓學生可以通過實踐的方式學習工程理論知識，積累工程實踐經(jīng)驗并提升對專業(yè)知識的綜合應用能力。本文通過對CDIO工程教學模式的研究，提出以就業(yè)為導向基于CDIO理念的大學計算機教學改革新方案，將計算機行業(yè)的發(fā)展熱點內(nèi)容加入到基礎理論教學當中，并與實踐能力訓練相結合，使學生把基礎理論運用到實踐中，并且在實踐中加深對基礎理論的理解，真正達到學以致用的目的。從根本上提高學生的計算機綜合應用能力和就業(yè)競爭力，滿足社會對計算機工程人才的需求。
二、基于CDIO理念的大學計算機教學改革
CDIO理念下計算機改革的目的是從就業(yè)視角出發(fā)培養(yǎng)學生的工程實踐能力，進一步提高學生的就業(yè)競爭力。因此，在進行教學改革時應當將CDIO理念與具體教學實際相結合，把構思、設計、實現(xiàn)和運作四個過程應用其中，如圖1所示。
該方案中教師應當構思改革目標和方向，突出以就業(yè)為視角的大學計算機教學改革前瞻性和必要性，考慮以何種方法和步驟推進改革的順利進行，將計算機工程實際與課程教學建立聯(lián)系，為接下來的設計步驟做好準備，然后設計并構建出真實的計算機工程實踐平臺，還需安排相應的綜合課程，為學生創(chuàng)建合適的工程實踐場所，做好理論與實踐學習相結合的前期準備。在實現(xiàn)部分，“填鴨式”教學等傳統(tǒng)的教學模式已不可再套用，教師和學生的關系也亟待改變，教師應在學生主動學習的過程中起到引導作用。在運作部分，為了保證學生的學習效果，驗證CDIO理念的實效，應當衡量每個學生對規(guī)定學習效果所完成的進度，要求教師對學生的學習效果進行評估。因而，CDIO理念下的大學計算機改革方式應包含以下四個方面的內(nèi)容。
1.構思（Conceive）改革目標及方向。工程教育應該注重如何將學科知識轉化為工程能力，這是工程教育的本質(zhì)和出發(fā)點。面對當下計算機行業(yè)的巨大就業(yè)壓力和殘酷的競爭淘汰率，大學計算機教學改革更應當以此為改革的出發(fā)點和落腳點，這要求教師在進行教學改革前深刻構思改革目標和方向方法，思考何為改革、為何改革。顯然，新時期的計算機教學改革對教師提出了更高的要求，教師不再進行單純的課本知識的教授，而是轉型成為兼具計算機工程項目的設計和專業(yè)知識的傳授雙重教學能力的“雙師型”教師。
2.設計（Design）綜合課程和工程環(huán)境。教師是計算機實踐課程的設計者。由于現(xiàn)在的學生缺乏實際動手能力，計算機教學中應安排豐富的工程實踐項目，盡量讓學生以親自動手的方式進行[3]。教師要基于CDIO理念的預期目標，以實現(xiàn)良好就業(yè)為著力點，合理安排教學內(nèi)容和方法，設計出有助于學生計算機工程水平提高和積極情態(tài)建設的一體化課程，計算機類學生就業(yè)能力集中體現(xiàn)在實踐項目的方方面面，教師在課程的選擇和設計上也需要花費更多的時間，才能設計出以項目為主導的啟發(fā)性知識鏈的教學模式。同時，教師也是工程實踐場所的設計者。教師在設計課程的過程中，必須同時考慮設計與之相匹配的實踐場所，工程實踐場所的構建應以提升學生團隊合作能力和動手能力為目標。
3.實現(xiàn)（Implement）師生角色的雙重改變。傳統(tǒng)教學模式下師生關系的特征表現(xiàn)為“以教師為中心，學生被動接受”。CDIO模式將不再局限于傳統(tǒng)教學方法，學生的主動學習和經(jīng)驗學習應在CDIO環(huán)境下促進其工程實踐能力與就業(yè)競爭力。有學者指出，CDIO理念要求教師不斷創(chuàng)新，他們的教學風格要始終以學生為中心，要不遺余力的傳授大綱中規(guī)定的軟硬件開發(fā)以及系統(tǒng)構建的能力[4]。基于這一要求，在計算機教學過程中學生應進行“一體化學習”，即學生在工程實踐環(huán)境中學習計算機學科知識的基礎上，進一步培養(yǎng)其軟硬件開發(fā)和系統(tǒng)構建能力。一體化學習是CDIO框架的重要特點之一，學生將完成從被動灌輸?shù)街鲃犹骄康霓D變，教師應當保證每位學生都能主動參與到團隊項目開發(fā)中，使他們的團隊合作能力和工程能力得到充分的培養(yǎng)和鍛煉。CDIO理念下的實現(xiàn)過程，即在具體的計算機實踐課程教學過程中，師生關系從教師管理學生轉型為教師引導學生，教學模式從“填鴨式”知識傳授轉型為互動式探究討論。
4.運作（Operate）良性循環(huán)的教學關系。對學生采用考核或評估的目的是為了考察學生的學習情況。傳統(tǒng)的計算機課程評估方法往往采用的是正確率越高越優(yōu)秀的試卷考核，且學生和教師之間缺乏學術溝通和實踐交流。這樣培養(yǎng)出來的學生多數(shù)都存在理論分數(shù)高、動手能力差的問題，畢業(yè)后在計算機行業(yè)也難以立足。與此相反，CDIO教學通過關注學生在學習前、學習中和學習后三個不同時期的學習“證據(jù)”，全面了解學生的學習成績和學習情態(tài)的轉變。這種評估聚焦在學生學習上，其作用是通過考核學生的計算機理論知識、實踐能力和綜合素質(zhì)而得到學習效果的反饋信息，從而不斷改進和完善課程設計、教學方法以及學習場所的設計和使用。顯然，新型模式對學生計算機能力的考核由單一注重理論知識的傳統(tǒng)模式向“知識+能力+素質(zhì)”的綜合考核模式轉變，其中能力是指計算機工程實踐能力，學習效果應反映在計算機工程技術上而非分數(shù)上。
關鍵詞：MOOC；高職教育；實驗教學
隨著計算機技術的飛速發(fā)展與計算機應用領域的不斷拓展，給計算機專業(yè)教學提出新的挑戰(zhàn)。實驗教學是計算機專業(yè)人才培養(yǎng)的規(guī)定動作和必要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生自學能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑。針對計算機專業(yè)實驗教學現(xiàn)狀，基于MOOC（Massive Open Online Course，大規(guī)模開放在線課程）理念進行計算機專業(yè)實驗教學改革，創(chuàng)建多元實驗教學內(nèi)容、構建全新實驗教學模式、創(chuàng)建立體化實驗考核方法與構建新型實驗教學師資隊伍，是實現(xiàn)計算機專業(yè)“以 培訓為導向，以能力為本位”教育理念的有力保障。
一、計算機專業(yè)實驗教學現(xiàn)狀
1.實驗教學內(nèi)容更新滯后
實驗教學內(nèi)容是學生掌握技能能力的主要來源。目前，計算機專業(yè)的實驗教學內(nèi)容多依教材知識點設計，參照教材實例“依葫蘆畫瓢”，缺乏啟發(fā)性與創(chuàng)新性；實驗內(nèi)容相對孤立，各實驗間不能形成技能體系，學生難以掌握實際應用能力；部分實驗內(nèi)容知識陳舊，不能體現(xiàn)技術熱點，與用人單位要求聯(lián)系不緊密。
2.實驗教學模式不能滿足教學發(fā)展需求
合理的實驗教學模式是良好教學效果的前提與保障。傳統(tǒng)的實驗教學模式主要包括教師演示講解與操作指導，教師是課堂的中心，學生單一的依賴教師獲取知識。教師和學生之間的信息傳遞為“單向”傳遞，學生難以在課堂上將所學知識“內(nèi)化吸收”。隨著網(wǎng)絡的發(fā)展與智能終端的普及，傳統(tǒng)的實驗教學模式不能激發(fā)學生的學習熱情，不能充分調(diào)動學生學習積極性。
3.實驗考核方法不能實現(xiàn)多維度考核
考核方法是學習方向的指揮棒。目前高職計算機專業(yè)實驗課程的考核方法主要包括實驗報告、平時作業(yè)、階段考核和期末考核等，由教師完成全部考核。實驗報告和平時作業(yè)不易實現(xiàn)“一題多卷”，難以評價學生完成的獨立性和學習的主動性；階段考核和期末考核只對階段學習做出總結，不能實時跟蹤學生的學習狀態(tài)；考核僅由教師完成，存在一定的主觀因素。現(xiàn)有的考核方法不能很好地實現(xiàn)“以考促學”的目的。
4.師資隊伍專業(yè)素質(zhì)有待提高
教師的專業(yè)素質(zhì)直接影響實驗教學活動效果。由于教師參加培訓和參與科研項目的機會較少。隨著計算機技術的發(fā)展與應用領域的拓展，教師的知識結構與教學思想已不能滿足培養(yǎng)人才的需要。
二、基于MOOC理念的計算機專業(yè)實驗教學改革
1.創(chuàng)建多元實驗教學內(nèi)容
MOOC是一種新興的網(wǎng)絡化智慧教育，其利用網(wǎng)絡獲取世界范圍優(yōu)秀教學資源的模式給我們提供了一個良好的教學改革思路。基于MOOC理念，以實驗教學大綱為基準，將教學內(nèi)容分解為若干個關聯(lián)的技能能力點，細化實驗內(nèi)容，突出實驗重點；以市場需求為導向，融入ACM大學生競賽與科研項目，優(yōu)化實驗內(nèi)容，提高實驗課程的實踐性、啟發(fā)性與創(chuàng)新性；以互聯(lián)網(wǎng)為平臺，引入網(wǎng)絡優(yōu)質(zhì)資源與MOOC在線課程資源，豐富實驗內(nèi)容，增強實驗課程的實時性與先進性。充分利用網(wǎng)絡資源，優(yōu)化實驗課程知識結構，創(chuàng)建多元實驗教學內(nèi)容。
2.構建全新實驗教學模式
根據(jù)計算機實驗教學特點，構建傳統(tǒng)實驗課堂、MOOC-翻轉課堂、網(wǎng)絡虛擬課堂相結合的“三個課堂”實驗課堂體系；創(chuàng)建理論知識講解與實踐應用操作相結合、教學活動與競賽/科研活動相結合、單一課程與相關專業(yè)課程相結合的“三個結合”的立體教學方法；創(chuàng)建教師引導-學生主體模式、小組討論-個別輔導模式、理論分析-操作演示模式相結合的“三個模式”輔導方法；構建教師與學生互動、學生與學生互動、師生與企業(yè)互動相結合的“三個互動”溝通方式。充分利用網(wǎng)絡資源，有機整合教學視頻、電子教案、板書講解與實踐操作，構建立體化實驗教學模式。
3.創(chuàng)建立體化實驗考核方法
針對 計算機實踐課程的特點，創(chuàng)建考核學生知識掌握情況、激發(fā)學生學習興趣、促進學生全面發(fā)展相結合的考核目標；構建操作試為主、筆試為輔，課堂問答/答辯為主、課后作業(yè)為輔，實際課堂互動為主、虛擬課堂互動為輔，團隊合作為主、創(chuàng)新性為輔的多角度考核指標；創(chuàng)建教師評價、生生互評、學生自評相結合的“師生共評”評價方法。在考核中，將成績評定滲透到每個教學環(huán)節(jié)，做到公平公正公開，注重學生學習主觀因素的考核，達到“以評促學”。
4.構建新型實驗教師隊伍
實驗教學是理論教學的鞏固與延展，是培養(yǎng)學生實踐能力的重要環(huán)節(jié)。實驗教師的教學活力與實踐能力直接影響計算機專業(yè)課程的教學效果與學生實踐能力的培養(yǎng)。基于MOOC開放、互動的理念，在“走出去、請進來、傳下去、動起來”的培養(yǎng)思路基礎上，鼓勵實驗教師積極進行交叉學科知識學習、積極參與MOOC團隊建設，在優(yōu)化自身知識結構與提高實踐能力的同時，開拓教學思路、增強教學能力，從而更好地激發(fā)教學活力。
三、實驗教學改革效果與結論
《計算機應用基礎》作為高職院校的一門公共必修課，是非計算機專業(yè)學生獲得計算機方面知識的最重要途徑，尤其是在培養(yǎng)應用型、技能型人才的高等職業(yè)技術院校更為重要。然而傳統(tǒng)的計算機應用基礎教育模式是以教材知識點為核心，缺乏創(chuàng)新，學生學習的積極性主動性不高，實踐能力較差。
為了不斷提高技能水平，增強就業(yè)競爭力，高職院校的學生在取得大專學歷的同時，努力獲得各種職業(yè)資格和崗位資格證書，而全國計算機等級考試一級MS Office就是其中之一，它用以測試學生的計算機應用知識的掌握和實際操作能力。從歷年我校學生參加的國家一級MS Office考試的成績（滿分100分，60分及格）來看， 過關率排名在全區(qū)范圍來講即使相對比較靠前，但絕對成績還是較低，這充分證明了傳統(tǒng)教育模式的弊端。
因此，筆者嘗試將CDIO理念應用于高職院校計算機基礎課程的教學中，分析CDIO指導下教學的特點和實施教學的思路，以包頭輕工職業(yè)技術學院為例，結合本校計算機基礎課程的目標和學生的特點，探索一種新的教學模式。
2 CDIO簡介
CDIO代表構思（ConcEive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate） ，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體 ，讓學生以主動的、 實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。
CDIO理念是做中學和基于項目教育和學習的集中概括和抽象表達。它提出系統(tǒng)的能力培養(yǎng)方案與實施辦法，與我國高職院校所倡導的項目教學及校企合作辦學在理念上具有一致性，這就決定了CDIO引入高職教育具有十分重要的作用。
從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了 CDIO 工程教育理念。國內(nèi)最早引入CDIO工程教育理念的是汕頭大學工學院，經(jīng)過多年的實踐表明，CDIO理念非常適合工科教學的各個環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)已有近四十所CDIO試點高校，并且教學改革多集中在本科院校的機械、電氣、土木這些學科類別進行，而高職院校對于這種教學模式的滲透相對較少。
3 計算機應用基礎教學改革策略
3.1 編寫適合教學要求的教材
根據(jù)教學要求和改革思路，以及國家一級MS Office考試大綱的要求，編寫一本相適應的教材，教學內(nèi)容應該突出應用性和先進性，希望學生能夠學以致用。教材一共可以分為七章，第1章計算機基礎知識，第2章認識Windows 7操作系統(tǒng)，第3章文字處理軟件Word2010，第4章電子表格處理軟件Excel2010，第5章使用演示文稿制作軟件PowerPoint2010，第6章計算機網(wǎng)絡基礎知識。其中第1章和第6章是純理論性的知識，可以以選擇題的形式考核同學們的掌握情況，其他章節(jié)我們可以分為若干個任務，每個任務對應1～2課時的教學內(nèi)容，每章之后還有實訓的要求和內(nèi)容。其中任務部分較為詳盡地介紹一些實用的操作，如同老師在手把手地對學習進行實踐操作一樣，而實訓部分則結合任務內(nèi)容提出一些要求，學生在思考之后才能進行操作，以期對基本操作水平進行鞏固提高。
3.2 靈活運用教學方法和手段
堅持以教師為主導、學生為主體的現(xiàn)代教學理念，課程的實訓環(huán)節(jié)將教學內(nèi)容設計為教學項目，圍繞項目的完成開發(fā)若干任務單元，每個任務單元的實施都包含構思、設計、實施、運作等4個環(huán)節(jié)。教師在教學過程中應該靈活采用個案教學、項目教學、問題教學、任務驅動式教學、啟發(fā)式等教學方式方法，以充分調(diào)動學生的學習積極性，加深其理解。教學做之間形成良性互動、互相促進，整個項目設計的精髓是實踐性和可操作性，項目設計環(huán)環(huán)相扣，緊緊圍繞所需學習和掌握的內(nèi)容，形成一個整體教學方案和授課模式。比如說利用Word創(chuàng)建一份個人簡歷。該項目涉及到以下幾個主要知識點：表格的基本操作、編輯和排版文檔、圖片的處理。教師可以引導學生充分發(fā)揮自己的潛力，利用已學的知識設計一份精美獨特的個人簡歷。首先進行構思，個人簡歷一般包括哪些部分，學生們可以借助網(wǎng)絡等手段進行查閱資料，得到結論，一般可以分為封面，基本情況和自薦信三個方面。接著大家就可以開始查找素材，選擇適合自己風格的封面圖片，根據(jù)需要創(chuàng)建并填寫表格，以這種簡明扼要的表現(xiàn)方式展現(xiàn)自己的基本情況，最后寫一封自薦信。一邊制作思考，一邊進行格式設置，最后同學們紛紛設計出一份別具心裁的個人簡歷，之后相互間再多比較比較，取長補短。這樣的教學方式特別靈活，學生們的學習興趣也被激發(fā)，轉被動型學習為主動型學習，從而提高了教學效果和教學質(zhì)量。
3.3 設計全新的學習效果考核體系
關鍵詞：CDIO；計算機文化基礎；教學改革；高職
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2016）22-0025-02
一、前言
“計算機文化基礎”在高等教育中的每一個專業(yè)都將開設，是一門必修的公共課。該課程傳統(tǒng)的教學模式是教師講完基礎知識點之后，大學生結合上機進行實訓鞏固。這種教學模式?jīng)]有針對性，大學生的學習興趣低，教師也無法有效地掌握大學生的學習情況。因此，導致課堂教學滿堂灌，上機實踐課也只是依葫蘆畫瓢，大學生沒有自己的主見，也不知道自己操作的目的，缺乏創(chuàng)新性，不利于培養(yǎng)高素質(zhì)的應用型人才。
二、傳統(tǒng)“計算機文化基礎”的教學現(xiàn)狀
當前，絕大多數(shù)的高職院校都將“計算機文化基礎”作為一門必修的專業(yè)公共課寫入到學院教學培養(yǎng)方案中。據(jù)了解，大部分高職教師在此課程的教學過程中仍然采用傳統(tǒng)的教學方法，即教師先講知識點，然后學生上機實訓。這種傳統(tǒng)的教學模式往往只注重計算機基礎理論知識的講授，所舉的例子往往也只是為了驗證理論知識而設計，沒有目的性和針對性。章節(jié)內(nèi)容各知識點之間一盤散沙，缺乏有效的前后聯(lián)系。在這樣的課堂上，教師通常會以講授和簡單的練習作為和學生互動的教學手段，缺乏和實際應用的密切結合，導致的后果是學生只能被動地接受書本中的知識，不能激發(fā)學生的學習主動性，學生在上課時往往會感到內(nèi)容枯燥無味，而碰到具體實際問題時卻又無從下手。目前，對于高職院校的學生來說，他們在入校之前大部分已經(jīng)接觸過計算機基礎知識，對其中的部分內(nèi)容已經(jīng)了解卻不甚精通。因此，這種傳統(tǒng)的教學模式造成學生上課注意力不集中，對知識點的掌握似是而非。為了解決這種困境，提高課堂教學效率和學生的學習積極性，有必要對此課程進行教學改革。
三、CDIO項目理念
在“計算機文化基礎”課程教學中，可以借鑒CDIO理念，吸引學生的學習興趣，提高學生的自主學習能力、邏輯思維能力及創(chuàng)新能力，提升課堂教學效率。CDIO工程教育模式是國際工程教育改革的最新成果，其創(chuàng)始人愛德華?克勞利因創(chuàng)立CDIO這一深度影響全球的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式而獲得美國國家工程院（NAE）“戈登獎”。CDIO中的C代表構思（Conceive）、D代表設計（Design）、I代表實現(xiàn)（Implement）、O代表運行（Operate），它的工作周期是從產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品的運行，以其生命周期為載體，讓學生以積極主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式進行專業(yè)學習。按照CDIO的培養(yǎng)大綱要求，在實施過程中將學生的知識能力分為四個方面，分別為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力以及工程系統(tǒng)能力。這樣，就以綜合的培養(yǎng)方式促使學生在這四個層面達到預定目的。
四、CDIO項目化教學模式在“計算機文化基礎”課程中的實施
現(xiàn)在大多數(shù)的高職院校多媒體設備齊全，教學設施相當先進，上課基本也是采用多媒體教學環(huán)境，為實施CDIO項目化教學模式奠定了良好的基礎。在“計算機文化基礎”課程教學中借鑒CDIO理念，按照“構思、設計、實現(xiàn)、運行”的步驟，對整本教材進行工程項目的改革，將一個大的項目分解成多個包含各章的知識點的小項目。這樣，就可以使學生在學習過程中掌握各個項目的知識，提高自身能力，然后用這種能力來解決實際問題，從而提高學生對知識點的延伸和應用創(chuàng)新能力。
以石油大學出版社出版的“計算機文化基礎”為例，首先對整本書進行模塊化設計。根據(jù)教學大綱的要求，設置九個模塊，并設置漸進性與融合性的知識點，同時注意項目內(nèi)容和實際應用相融合，這樣有利于項目化教學的開展。其次，課堂教學依項目進行。按照CDIO的理念重構教材內(nèi)容，以學生應用項目為主體，把教學內(nèi)容融入到一個個項目中，每一個項目都按照“構思、設計、實現(xiàn)、運行”的步驟組織實施。在課堂教學中，不是直接把項目的實施方案教給學生，而是啟發(fā)引導學生按照“構思、設計、實現(xiàn)、運行”的思路主動思考，提出解決問題的方案，自主學習課本上沒有的相關知識，以項目組的形式集體完成整個項目。再次，實踐教學拓展項目采用小組合作的方式承擔實訓項目，按照“構思、設計、實現(xiàn)、運行”步驟組織項目實施。項目完成之后，不僅要求學生寫出書面總結，還要進行口頭匯報與答辯。最后，課程考核多樣化。將課程考核貫穿于整個教學過程，最終的考試成績將包含學生的卷面成績、實訓成績以及平時各項任務的表現(xiàn)。
具體教學過程設計中教師工作流程如下：確定項目內(nèi)容確定項目目標整合教學知識點項目實施過程。
具體教學過程實施流程如下：提出項目具體要求和目標小組分工老師講述項目所需知識點具體實施分組完成小組匯報老師點評知識點拓展總體展示成果評價。
通過這樣的教學模式，學生可以邊實踐、邊學習、邊思考、邊總結，增強自己處理同類問題的能力，同時積累實際操作的經(jīng)驗，養(yǎng)成良好的學習習慣。從項目描述至項目實現(xiàn)部分，均對各單元的知識點進行了清晰的講解，對于項目中沒有涉及的知識點均以拓展知識的形式出現(xiàn)，方便學生以后學習與使用，使學有余力者可以進一步掌握軟件的應用技巧，引導學生逐步建立自主學習、終身學習的意識。通過總體展示教學成果，使學生能夠鞏固所學知識與技能，對自己的學習成果予以評價，并為后續(xù)學習做好必要的準備。以山東凱文科技職業(yè)學院公共基礎課程“計算機文化基礎”作為突破口進行教學模式改革之后，我院高職課程教學現(xiàn)有模式得到大大的改進，同時，它也促進了高端技能人才的培養(yǎng)。該模式在我院得到推廣之后效果明顯，以今年我院學生在期末測評中的表現(xiàn)來看，該課程在整個教學過程中的積極性得到明顯提高，學生的學習興趣比以往更加濃厚。通過上機實踐測評發(fā)現(xiàn)，學生在實踐教學過程中的分析問題、解決問題的能力得到大幅度提升。通過對教材模塊化進行改革，學生課程考核的通過率達到90%以上，學生的實際應用能力得到明顯增強。
五、結束語
通過“計算機文化基礎”課程的改革，發(fā)現(xiàn)在教學過程中引入CDIO之后，教學目標由過去的“學科導向”變?yōu)椤绊椖繉颉保选皩W以致考”變?yōu)椤皩W以致用”，在教學內(nèi)容上由“強調(diào)學科知識的完備性與系統(tǒng)性”向“注重項目訓練的系統(tǒng)性與完整性”轉移，在教學方法上由“注重知識的傳授”向“注重學生能力培養(yǎng)”轉移，較好地實現(xiàn)了在高職公共課培養(yǎng)方案中把培養(yǎng)高技能型專門人才作為教學目標的要求。
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