关于计算机类的创新想法精选(九篇)

第1篇：关于计算机类的创新想法范文

0 引言

机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。

本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。

基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。

1 机械创新设计思维规律

我们常把思维的过程称为“思路”，是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：

一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。

二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。

要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性，以促进机械创新设计。

机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。

判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。

功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。

这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ）分析了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系，以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。

2 计算机辅助创新设计系统

两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示，它包含如下关键技术：

2.1 实例检索

利用基于实例推理（CBR）技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。

本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。

2.2可视化的实例模型表达及矛盾分析

概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。

实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。

矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。

2.3基于WEB的创新设计知识库

本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。

作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。

创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理，使知识库建立在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。

2.4相似性的量化方法及改进的遗传算法

每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。

在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。

实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。

设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1，2，…，n}; F={Fj|j=1，2，…，m}; G={Gk|k=1，2，…，q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：

rkj =

又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：

rkm =

隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。

3 结论

本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。

参考文献

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G帕尔，W拜茨. 冯培恩，等译. 工程设计学[M]. 北京：机械工业出版社，1992

2.

张亮. 演化式事例改写策略. 武汉大学学报（自然科学版）. 1997，43（1）：51-56

3.

Wynne Hsu， Irene M Y Woon， Current research in the conceptual design of mechanical products Computer-aided Design， 1998， 30(5): 377-389

4.

王漫，王志海，胡学钢，张奠成. 智能概念设计的设计知识表示. 合肥工业大学学报，1997，20（2）：34-38

5.

牛占文，徐燕申，林岳，陈永亮. 实现产品创新的关键技术—计算机辅助创新技术. 机械工程学报. 2000，36（1）：11-14

6.

阎平凡，张长水. 人工神经网络与模拟进化计算. 北京：清华大学出版社，2000

Research on application of Web-based computer-aided mechanical creative design system

第2篇：关于计算机类的创新想法范文

关键词：应用技术型；设计艺术类；实训教学；设计软件；实战案例分析法

1 应用技术型高校设计艺术类专业计算机设计软件课程教学模式

《计算机设计软件》在应用技术型高校艺术设计专业课程设置中属于专业课。应用技术型高校应以就业为导向，培养创新机制，拔尖创新人才，突出课程的职业定向性。重技术、轻实训，重视“基本功”而忽视认知过程和实训过程的设计教育模式存在于多数院校。

普通院校设计艺术类专业的课堂教学模式和教学方法已不能完全满足应用技术型高校设计类专业人才能力培养的需求，应以“理论教学直观，实践教学模拟”的教学模式来为设计艺术类专业培养设计与技术并存的复合型人才。即坚持做好理论教学的同时，要重点进行实践教学的模拟性，最大化缩短普通院校与民办高校教育存在的距离。

2 应用技术型高校设计艺术类专业计算机设计软件课程教学革新

教学改革是一项带有方向性、全局性及开创性的工作。应用技术型高校设计艺术类专业计算机课程教学改革正以社会需求为目的，从设计实践出发进行人才培养。社会转型背景下应用技术型人才占主导地位，这正为高校设计软件课程教育教学研究指明了方向。

2.1 计算机设计软件课程教学思想的改革

存在于许多院校随着现代社会科学技术发展迅速，知识经济迅速崛起，应用技术型高校对于设计软件课程的教学尤为重视。计算机设计软件课程教学首先应不断进行教学思想转变及教学思维的转换，其次应调整设计艺术类专业人才培养方案中对于设计软件课程设置，如增加《设计软件课程设计》或《设计软件测试周》等课程。最后实现由“传授知识”为主转变为“传授知识和培养能力的有机结合”，以适应社会转型背景下设计人才的培养。

根据以上分析，作者对教学思想的改革途径有两点建议：首先，要求学生做到自由操纵电脑，不断研究电脑和软件的新功能及其应用扩展，以适应不断探索创新的设计要求。其次，明确电脑设计作品，不能参考、借鉴和模仿，要突出设计创意。这就要培养学生直觉、发散和聚合等艺术设计思维，才能在构思和设计表现上突出个性。

2.2 计算机设计软件课程教学内容革新

自2014年2月国务院出台《关于推进文化创意和设计服务与相关产业融合发展的若干意见》以来，即为中国设计教育未来发展指明方向。

第一，课程内容应增加计算机图形学和软件工具的内在逻辑性结构。如在《Photoshop》的教学中向学生讲解计算机位图和矢量图的定义方法、RGB、CMYK色彩模式、通道和路径的概念；在《AutoCAD》教学中阐释人机交互技术和数据库系统及管理方法；在《3DMAX》教学中对三维空间建模等基础进行重点教学。

第二，内容上由简到繁，选取针对设计艺术类专业的计算机辅助设计软件进行教学，激发学生学习兴趣。通过讲解设计软件中常用命令键，让学生掌握基本操作，个别代表性的问题，可以重点分析。

第三，认清设计的核心是创作，这就需要教学内容安排上不能仅局限于掌握软件，更要增加综合知识运用。因此，教学大纲应增设诸如色彩与图案关系，构图发展与色彩理论、美学修养及BIM实训等内容，突出现代艺术设计中创意、构思和意念等特点，从而提高学生审美和应用实践水平。

2.3 设计艺术类专业计算机课程教学方法的创新研究

计算机设计软件课程不同于其他课程，实践性非常强，这就需要学生在掌握理论知识的基础上，又要灵活将操作技能应用于实践。通过分析和讲解实际工程案例，让学生了解和掌握整套设计方案制作流程，激l学生的学习兴趣，以便取得好的教学效果。作者结合设计艺术类专业发展现状和自身教学经验，认为可采取实战案例分析的教学具体方法如下：

第一，以课内教学和课外作业紧密结合的方式。教师首先制定整个教学进度和课程内容的教学大纲，并针对每节课程内容设计合理的课后作业，最好能在实例教学和知识讲解后，安排一个综合性任务。例如，在《Photoshop》课程教学中，在完成对套索、路径、图层和色彩调整功能的基础讲解后，安排一个照片合成任务，随后组织并指导学生作品参加设计类比赛；在《AutoCAD》教学中，可以在讲解三维图形的绘制和编辑命令等功能后，安排绘制一个建筑物三维立体图的任务。

第二，提倡学生自己创作素材，以便培养学生的自主创新能力。设计本身是一种理性的创作活动，学生通过手绘稿或是自己拍摄的素材再经过软件调整设计，不仅可以利用设计软件来创造视觉上的感官刺激，还可以突出设计作品的原创性，提高学生的审美水平和对全局的把握能力。

第三，结合设计艺术类专业，引入实战案例分析的创新教学方法。如在《设计软件课程设计》中采用BIM实训系统，使学生通过对具体实际工程案例的模拟，在经过分析、辩论、演绎和推断等认知过程，调动学生的积极性和主动性，以提高学生对整体设计过程的了解。学生运用《3D MAX》在实际工程中的应用训练则需要与实际社会工程案例接轨，按照实际工程定性法则要求，去规范化设计要求与作图要求，使设计在现行社会法则中具有可行性。

3 结语

应用技术型高校教师应该着力于设计实例教学与实践应用相结合从而进行教学改革研究，与当代社会培养学生的设计能力与动手能力。教师提高自身艺术和人文素养的同时，要形成与社会经济相适应的教育思想，构建现代科技与传统文化、东西方审美理念融合的科学教育体系，以培养符合应用技术型发展趋势的设计人才。

参考文献：

[1] 侯力平.文化转型与中国当今设计学学科本科教育课程设计的变革[D].中央美术学院，2013.

第3篇：关于计算机类的创新想法范文

关键词：视觉　艺术网络　虚拟现实

艺术活动反应时代的现象，且在各种意义上，艺术与时代革新或改造的根本精神，有着密切的关系。在艺术创作的过程中，感情的自发形成占了大部分，但在有些状态下理性的计划性成分亦占有相当的比例，尤其在新媒体、新美学观念、新素材及新的科学技术高度发展的今天，以理性为诉求的创作灵感，已占有绝对的重要性及审美价值。

科技的革新，从计算机、网络到虚拟现实，在艺术创作上产生极大的变化，具有实验精神的先驱艺术家们热衷于新媒体与材料与新艺术形式的探求，从十九世纪末到今天，其中发生了难以计数的艺术运动，一部新媒体艺术史，几乎就是一部近代科技史，而我们仍然活在其中，变化日新月异，很难去归纳风格，或下任何定论。到目前为止，网络艺术、包括虚拟实境的交互式装置，似乎是互动艺术的主流。科学的发明与发现，大量地运用在改善人类生活上，不过是近五十年的事，却带给人类前所未有的便捷与刺激。改变的不仅是物质的层面，在精神上的意义也相当深远。

尤其是60年代末70年代初，当电子媒体与计算机科技开始普及之时，媒体深深影响我们对世界的认知，人们视野变宽了，世界变小了。当时，艺术、科技与科学间的关系常受争议。艺术与科技运动吸引许多艺术家、科学家、工程师以及业者参与，意图发展出跨领域的合作架构，然而时至今日，这种系统化的合作模式，仍然只是一个理想。因为科技、艺术都是文化有机整体的一部分，原本就不容分割。

运用科技的视觉艺术，一个明显的议题便是科技带来的艺术品复制性与真实性的问题，一切展演都只是以复制品呈现，要观赏者破除原有的观赏习惯，在传统上的艺术价值包含了独创性、唯一性、与真实性，都将被重新思考。

数字化科技成熟后，讲求光与速度，去物质化的虚拟影像透过媒体四处传播，复制已经不再是模仿、替代真实或是真实的幻觉，数字世界已然成为另外一种真实。因为影像可被转换为数字语言，可被任意操弄，因而影像成为一种信息，于是艺术行为也大大不同于前，艺术家在庞杂的影像信息中，选择、过滤、重新组装，不只是利用技术来解决视觉问题，开发新的视觉经验，更利用新媒体去呈现人们生活中的种种困境，作品意义的产生存在于事件的脉络还有与观赏者的互动中。观赏者从最早的被

动接受，到目前已然成为参与者，甚而是展演内容的提供者。以往视觉艺术的形式，可大分为平面的绘画与立体的雕刻，而影像的领域今后将与前述二者并列为视觉艺术的重要形式之一。未来随着计算机图像处理，多媒体、高画质等新媒体技术的高度发展，传统的录像技术也将面临新的整合。

十九世纪八十年代以后高科技产品发展迅速，计算机、雷射光线、传真机、复印机、卫星传播等。这些尖端科学技术，都成为创造想象和架构的创作工具，这些新的媒介能仿真真实世界，也能创造出幻想境界中的奇景。高科技艺术是十九世纪八十年代以后，兴起于美国的新艺术。它是泛指以运用高科技创造的现代美术作品，诸如计算机艺术、雷射光艺术等作品，在美学领域中带来明显意义，结合了人类智能和科技产生的大量新颖技巧。潜藏在这种深具潜力的新视觉技巧下，有一个更深入的意义：在高科技的辅助下，视野更加瞭阔，并为艺术创作，提供了新的美学向度，跳跃连结代替线性思考，多向度空间取代绘画透视，前所未有互动性功能。

尤其是，自从计算机出现以后，因为可以储存、修改，容易重新绘制及复制，所有有关绘画的行为起了很大的改变。1952 年美国的Ben F.Laposky利用计算机做出一个抽象的图像，1956 年才开始能创作出彩色的电子影像，1960年德国K. Alsleben 及W. Fetter发表最早的计算机绘图作品，直至1994年网际网络开始盛行，四、五十年间，人们对于空间的思考模式随之改变，我们离开了复杂而趋向一个快速沟通、大纲式了解的理想。我们不再需要画一堆很复杂辅助线去处理放置一个三维物体于二维平面上的问题，计算机影像帮我们解决了这些问题。因此，艺术家已把兴趣放在如何避免复杂的建构，因为人们想象的空间已经改变，波浪的、拥挤的西方绘画已被纯粹的、无限空间的现代绘画所取代。

计算机对现代艺术造成的冲击及影响之巨，超乎想象。计算机一般被认为是一个空间可视化的简单辅助工具，但它不只是一件工具，一种媒体和材料，更重要的是一种新的美学方向，新的再现可能。多数计算机艺术的创作者，深信虽然计算机本来不是为艺术创作的理由而发明，但它会持续发展出特有的本质，继续为艺术家提供最好的工作伙伴。

通常，计算机比传统铅笔的方式更简单、便宜、快速地生产，计算机让艺术家与音乐创作者更快速的生产，这也就是我为什们称之为“罐头艺术”的原因，然后，计算机也可提供一种艺术替代品更快速的方法，这也是我为什么称其为“麦当劳艺术”。当然，计算机艺术有它的隐忧。虽然计算机为艺术带来发展的新契机，却也有不少令人不安的地方。

第一：由于计算机也是科技的产物，自然有现代和传统的冲突，如何把过去的传统艺术，配合新的计算机媒材，加以融合表现出来，呈现附合时代的新风貌而被接受，是值的深思的问题。因为全世界都是用相同的软件和设备，如果一窝蜂的跟着主流，则艺术创作则会划地自限，而显露大量复制和类似的肤浅平面感，失去艺术的美感和深度。第二：如同前面提到的，工具的方便，却造成个人风格的丧失，并且

失去敏锐度，因为一旦创作者习于依赖计算机的修改功能，创作的动力则渐渐退去，例如：惯用PHOTOSHOP的摄影者很可能因此，不在意拍照的决定性时刻，因为可以透过计算机仿真修改，不怕拍不好，但即使效果逼真，却失去艺术价值了。

第4篇：关于计算机类的创新想法范文

【关键词】TRIZ理论；创新；程序设计；教学方法

0 引言

我国高等教育已经把培养具有创新能力的人才作为一项迫切的任务。创新问题解决理论是前苏联发明和创造学家G.S.Altshuller 在1946年创立的，“TRIZ”是其俄文单词（Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch）的首字母。目前TRIZ在创新设计、创新教学、创新科研等方面得到应用，取得了可喜的成果，其中阮汝祥 [1]和高常青 [2]在TRIZ的理论和发展、应用等方面做了详细的研究；江敏[3]和卢惠林 [4]在计算机课程中具体如何应用做了深入的研究。但是，这些研究一般都是针对TRIZ理论本身的研究，或是对程序设计类专业课研究，很少对计算机程序设计公共课程的研究，对于非计算机专业学生，程序设计类课程作为一个学生必修课，它不像计算机专业学生要求那么高，设计的程序也不是特别深，只是与自己所学专业有效结合，通过该课程，培养学生的计算机思维、计算机素养，所以更体现出需要创新思维的深入挖掘。本文将TRIZ理论与学生创新能力培养相结合，将其应用到计算机公共课程素养教育中，为培养具有计算机素养软件的创新性人才培养提供一条辅助途径。

1 TRIZ理论的创新思想

TRIZ的含义是 “发明问题解决理论”。经过50多年总结出解决技术矛盾所遵循的创新原则，建立起了一整套实用的解决发明问题的理论和方法体系――TRIZ理论体系。TRIZ理论体系[1]主要包括以下几个方面：问题分析与建模方法；技术系统进化法则；冲突解决原理。

TRIZ理论的创新方法指的是解决冲突的原理，最终建立了包括发明原理、发明问题解决算法和标准解在内基于知识的逻辑方法。在利用TRIZ理论解决实际问题的过程中，首先可以将问题建模成TRIZ模型，然后利用TRIZ理论提供的方法和工具，找出该问题的普适解，再根据实际的情况和环境，最终将普适解转化为领域解或特解。

2 程序设计教学传统模式

程序设计课程长期沿袭传统教学模式：以一种高级语言（如Visual Basic或Visual C++）的语句体系为脉络展开教学，详细地讲解其语句、语法。教学通常采用整堂灌输书本知识，比较抽象，枯燥无味，使学生产生畏惧心理。学生每学习一个语句只需要做一些与该语句有关的习题，学生很少动手实践。教师在实践教学过程中， 对一些问题的解决，方法模式化、绝对化，有没有其他途径或思路，存在哪些不确定因素和各种选择的可能性等。

3 TRIZ理论在计算机程序设计教学中的应用

教学中采用TRIZ理论中发明式教学，将本课程与专业特色相结合，鼓励学生自己思考，并对他们的思考结果给予鼓励，培养他们思考的成就感，进而激发他们的创新思维，使得课堂教学在动态思维变化中，不断提高学生创新能力。

3.1 基于TRIZ 理论进行发明式教学，启迪学生的创新思维和发散思维

针对非计算机专业的学生，在教学中采用TRIZ理论，将本课程分为几个关键点，对关键点鼓励学生自己思考。对学生的创新思维训练的主要方法有：

3.1.1 采用基于专业特色的案例教学法

1/4时间教师传授该知识点，使学生在理论上产生认知。

1/2时间教师与学生互动式解决问题，本专业实际应用在哪些方面，如何应用，有没有更好的方法等等。

3/4时间学生在教师引导下，练习完成问题分析和求解过程，并有效地举一反三。

最后学生自己梳理、总结、提炼知识，并归纳分析问题和解决问题方法，教师进行适当调整。

3.1.2 采用综合作业（项目）引导学生的创新思维

TRIZ理论认为，对问题中存在的矛盾和冲突的解决，作为程序设计类课程，其最终目标在于培养学生的程序开发能力，所以在程序设计课程中，所谓的“冲突”，就是如何培养学生根据实际专业特点，学以致用中的项目开发能力，提高实战能力，即项目教学法[5]。在教学进行到一定阶段时，可以让学生完成一个完整系统的开发，完成整个的开发流程，包括需求分析、设计、开发、测试等等，同时，在实践的过程中，给学生足够的创新空间，在实际项目中培养和鼓励学生发散性的、创造性的设计。

3.1.3 进行创新思维技法和思维方法的训练

每讲完一个知识点，可以让学生相互启发，激发他们的联想思维、想象思维、灵感思维， 进而得到创新的成果，然后再进行拓展，使学生在视觉、感性认识得到充分利用，激发他们的创新激情。

3.2 TRIZ理论ARIZ算法的实践教学，强化实训教学

在课程教学中穿插TRIZ理论的ARIZ算法实践教学，主要从下面几个方面改革：

3.2.1 课程设计和实验内容的改革

将实验课程加强综合性和设计性实训的开设，加入自己的创新思维，才能完成实训内容。这个实践环节对培养学生的创新能力有着重要作用。这些实践课程采用兴趣组合、团队合作、相互帮助和启发的方式，对现有的问题提出创新性解决方案。

3.2.2 实验考核方案改革

采用上机自主学习系统，对每个实验项目按知识要点分配分值，为每个实验项目配置评分程序和测试数据，在实验课结束前10分钟对所有学生的提交的程序进行快速评测，生成评测结果报告，报告中详细记录每位学生的得分情况以及每题完成情况。这种实验考核方案不仅将教师从低层次的批改实验报告等繁杂的工作中解脱出来同时增强了批改的准确性，降低教师重复性、简单性工作量；而且在分数驱动下，大大提高了学生的实验积极性和主动性，实验出勤率达到 95%以上，提高学生了动手编程能力。

3.2.3 积极开设第二课堂， 鼓励学生参与创新活动

基于TRIZ理论的问题解决过程， 是发散思维和收敛思维相互作用的过程， 是运用逻辑思维和非逻辑思维的过程，具体环节的思考又充分利用各种创新思维方法。结合各个学院专业特点和教学优势， 程序设计创新实训联盟，具有实践经验的双师型教师构建第二课堂， 供学生在课余进行创新活动。

4 总结

经过对非计算机专业计算机程序设计类课程的教学研究和实践，我们认为要破除旧的教学体系，需要用新的理念、新的内容、新的方法组织教学，针对非计算机专业学生对程序设计类课程的认知特点、认知心理、学习模式。提出基于TRIZ理论培养创新能力，TRIZ理论不能直接提供问题的创新解决方案， 将通用解转化为特殊解是有效运用TRIZ理论的关键。用先进的程序设计理论指导程序设计教学，在教学中加强编程算法、逻辑思维和编程方法的学习。

【参考文献】

[1]阮汝祥.TRIZ理论与创新方法[K].北京：中华人民共和国工业和信息化部，2009.

[2]高常青，黄克正.由TRIZ理论的通用解求问题的特殊解[J].中国机械工程，2006（1）：84-88.

[3]江敏，花丽.TRIZ理论在Web程序设计教学中的应用[J].电脑知识与技术，2012，8（23）：5641-5644.

第5篇：关于计算机类的创新想法范文

关键词：创新能力 计算机 网络教学 策略

中图分类号：G710 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）11-0204-01

现在的教育机构非常重视人才创新性的培养，并将人才创新能力的培养作为教育改革的重点，加大科研立项或者资金资助扶持力度，用于强化学生创新意识的树立，创新精神的增加，创新能力的提高，创建利于创新能力培养为目的的计算机网络教学体系，进而成为满足社会市场的具有创新意识和创新能力的复合型人才需求。

一、计算机网络教学的现状及社会期待

目前很多中职院校的计算机网络教学基本上都是“拿来主义”，将其中的一些理论性知识删除或者做浅略更改，原版复制其他学校的方法与模式，这些既不利于学生创新能力的养成。教育体制改革的开展、计算机网络的兴起，教育事业迎来了创新教育时代，社会对计算机网络技术人才的需求加大，同时也提出了更高的标准，培养具有创新意识和创新能力复合型技术人才成为中职院校的育人目标，因此，社会给予以创新能力培养为目的的计算机网络教学更高的期望。

二、创新能力培养的作用

为了促进科学技术的发展，满足现代化市场经济建设的用人需求，大力培养具有扎实的实践能力和创新能力的专业人才，是当前高等教育事业的重任。在市场经济高速发展的今天，需要具有创新能力、创新精神和创新意识的全能型人才投入到轰轰烈烈的社会中来。学生的创新能力和创新水准决定着经济社会的发展水平和前进速度，加剧了中职院校针对具有创新能力人才培养的速度。

在计算机网络应用逐步普及的形势下，需要网络教育者将教学改革放在首位，在计算机网络教学的各个环节融入创新能力的培养，只有具备创新精神和创新能力，才能得到社会认可，在竞争激烈的社会中拥有立足之地。

三、教学思想观念的转变

确保培养学生的创新能力，并在教学的各个环节得到充分渗透，需要老师的自我意识发生基础转变。在计算机网络教学过程中，老师对教学的认知与理解、教育成果的优劣与成败完全取决于老师的教学思想观念，目前多数老师受传统教育的约束，教学理念和教学方法难免会受到影响，进而影响到教学质量和教学成果。传统的教学模式和教学方法，与当代知识经济时代的发展极不相称。所以，在计算机网络教学当中，要想培养学生的创新能力，老师必须要先从思想观念上发生转变，认识创新能力培养的重要性。譬如，在讲解计算机基础知识时，将启发式、参与式、讨论式等多种教学方法综合运用在不同知识点的教学过程中，在老师的引导下，学生自主学习的潜能被挖掘激化，聪明才智得以启发和拓展。

四、创新环境的营造

创新是一种对新事物的认真发现以及探索的心理取向。在计算机网络教学当中执行“创新教育”。在民主、主动的学习态度和和谐学习环境，营造适合于学生学习的温馨和谐氛围。借此激发学生学习知识内容的积极性，增添学习动力。因此需要老师自身优势的充分发挥，针对教材，通过教课形式的精心设计，将知识和趣味融合在一起，提高学生学习的积极性。

计算机是一种知识变化比较快的工具，在计算机网络教学中，老师应当将传授的知识面拓展扩大，并且达到与其他学科的融合渗透，将计算机广泛灵活地运用到各专业教学过程中，保证各个专业之间创新能力的巧妙迁移，综合知识的运用能力以及创新能力得到提高。采取有效措施，为广大学生营造创新环境、创建创新平台，激励学生的创新学习积极性是相关学校与老师的重要责任。譬如在讲解网页制作知识时，鼓励学生尽其所能制作作品，并将作品进行评比展示，对于优秀作品给予一定的奖励等等。依靠多种形式为学生提供首创性、自主性、个性化创新能力的展示机会，在学生之间形成尊重人才、热爱创新、崇尚科学的良好氛围。

五、教学方面激励创新的有效措施

1.实践操作方面

在计算机网络教学过程中，对于实践性比较强的教学课程，为了让学生对所学课程的真实用途了解，做到明明白白学习，应先将好的成果展示给学生，了解学习课程中所涉及到的基础知识及常用工具的使用技术，最后将教学课件及所需素材提供给学生，然后让学生自觉主动学习，针对课程的学习方法逐步了解掌握，并在教学过程中适时举行形式多样的创作比赛，激励学生创新能力的发挥，提高学习兴趣，激发创新激情。

2.软件编程方面

编程一类的课程能够很好地拓展学生的创新思维能力，提高学生实际动手操作能力。但是编程类的课程对于一些学生来说，掌握起来具有一定的难度。可在程序软件的设计编写过程，从学生的实际水平出发，所设计编写项目要具有综合性、探索性，并且难度适宜。并在教学过程中，不断引导学生学会发现问题，探索解决问题的方法，利于学生独立思考问题习惯的养成和解决问题能力的提升。同时，学生还要在老师的引导下，学会掌握与其他学科知识融会贯通、交叉运用的能力，培养解决问题能够举一反三，使学生的综合知识的运用能力得以提升。

3.技术培训方面

学习掌握一项或者多项技术知识对于中职院校的学生来说是非常有必要的，技训类的课程不仅理论知识丰富，而且动手操作性比较强。学生不仅要掌握其丰富的理论知识，更要掌握熟练的实践操作技能。为了解决学习此类课程的乏味无趣的情况，在教学过程中，可利用一些考试软件通过比赛的形式，在寓教于乐的情景下锻炼学生们排版速度，提高正确率，形成比、学、赶、超的学习风尚，无形中培养学生敢于创新、敢于挑战的学习精神。

结束语

总而言之，教学需要方法，但是没有固定的方法。综合以上的观点，我们不难看出，以创新能力培养为目的的计算机网络教学建设是一些复杂的系统工程，计算机网络教学教学质量的提高不仅需要强化自身建设，合理利用各种有利资源，培养学生独立自主的创新能力。在科学的教学理念的指引下，不断革新教学内容、优化教学模式，实现学生个性维修能力和创新能力的全面发展，使学生的整体素质得到提升。

参考文献

[1]张晓明，陈明，杜天苍，等.计算机网络实践教学体系与能力培养[J].实验室研究与探索，2013，10：401-404+411.

第6篇：关于计算机类的创新想法范文

关键词：计算机组成原理；哲学思想；唯物辩证法；教学

中图分类号：TP399文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21765-02

In Computer Teaching Philosophy View

LIU Zhi-fang

(Tangshan teacher’s college,Tangshan 063000,China)

Abstract:According to "Computer Organization Principle" this curriculum characteristic and the author teaching process practice, it is proposed in the curriculum contains the philosophy thought in "Computer Organization Principle", and introduces the philosophy thought "Computer Composition Principle" in the curriculum teaching, has the enormous promoter action to the teaching process implementation and student's study.

Key words:Computer Organization Principle; Philosophy view; Materialistic dialectics; Epistemology；teaching.

1 引言

“计算机组成原理”是计算机学科的一门非常重要的专业基础课，是“操作系统”、“接口技术”和“计算机系统结构”等课程的先修课程，具有理论性强，内容多，难度大等特点，学生理解显得很吃力。但将贯穿在计算机组成原理课程中的哲学思想挖掘出来并运用于教学中，将对教学的实施和学生的创新能力培养起到事半功倍的作用。

“哲学是关于世界观的学问，是世界观的系统化和理论化。”[1]它是研究自然界、人类社会、思维三大领域的普遍本质及其规律的科学。计算机是研究将现实世界用计算机进行处理、存储和表现，并能反映现实世界的具体科学。哲学为计算机科学的研究提供了理论基础与背景，提供了世界观和方法论基础，促进着计算机科学的不断发展。

2 哲学思想在计算机组成原理中的体现

任何科学学科的发展都是在哲学思想的导引下进行的，计算机也不例外。尤其在计算机组成原理课程中，哲学思想与原理无处不在。

2.1 内部的矛盾性促使技术的发展在计算机组成原理中的体现

事物发展的动力在于事物内部的矛盾性，矛盾的同一性和斗争性在事物发展中起着重要作用。计算机组成原理中，讲到系统整体上分为硬件系统和软件系统，硬件与软件在功能上是等价的。但二者之间又是对立的，硬件要求软件要短小精悍，运行效率要高，而软件则要求硬件大空间，电路快，支持的功能多，性能稳定。正是这种矛盾性，软件促使硬件技术不断进步，而硬件技术的发展又推动了软件的进步，目前硬件可满足软件实现的功能越来越多，软件系统也越来越完善。双方在矛盾运动中，不断提升着自身的档次和品位。

与此同时，在计算机组成原理课程中，还体现着矛盾发展的不平衡性。早先计算机硬件制作、生产成本高，主要矛盾为软件占用硬件资源的多少。随着硬件的发展，主次矛盾发生转化，这主要表现在人们不断追求计算机速度的加快，因为资源已不成问题，人们希望其越快越好。软、硬件作为矛盾双方，是相互影响、相互作用，主次地位在一定条件下是相互转化的。

2.2 否定之否定规律在计算机组成原理课程中的体现

辩证唯物主义认为事物的发展是经过两次辩证的否定，由肯定阶段到否定阶段，再到否定之否定阶段，从而使事物的发展表现为螺旋式上升和波浪式前进的过程。计算机组成原理课程中，在虚拟存储器管理方式这节内容中很好地体现了这一思想。如虚拟存储器管理方式最早是段式管理，后来应用中发现很多缺点，发展成为页式管理，而页式管理中又有新的矛盾，为此发展为现在普遍使用的段式页管理。它是以段式管理为主，但又与原来的段式管理不同，是带有改进与创新的。“仿佛是对旧事物的恢复”，而整体却是螺旋式上升的。

2.3 在计算机组成原理课程中体现事物之间的相互联系性

计算机组成课程中，主要讲解计算机的基本组成与工作原理，而其组成本身就体现了事物之间的普遍联系性。计算机本身是物理与数学两大学科发展与交叉而产生的。又如计算机与通讯技术的结合形成了计算机网络这样一个崭新的通讯系统，计算机与数学的交叉产生了“计算数学”这样一个新的研究领域，计算机网络与数据库的结合实现了远程数据共享及协同工作等，这些发现和发明无不体现事物之间联系的普遍性。

3 哲学思想引入教学有助于学生各种能力的培养和思维的扩展

唯物辩证法是用联系的、发展的观点看世界，它研究自然、社会和人类思维发展的一般规律。在计算机组成原理课程的教学中合理地运用唯物辩证法及其基本规律的哲学思想，对教学过程的实施与学生的学习有以下重要作用。

（1）帮助学生了解计算机。教师将计算机科学理论在实践中的产生、发展的历史介绍给学生，不仅有助于学生分析问题、解决问题能力的培养，而且能激发学生的学习积极性和兴趣。

（2）引导学生把计算机的五大组成部分统一结合起来，建立起计算机科学知识的结构框架，从整体上理解和掌握计算机科学的精髓。

（3）能使学生在学习中善于发现知识的内在联系，能从不同的角度分析所给问题，掌握灵活多变的方法。

（4）使学生知道学习过程是一个由量变到质变的积累过程，对于计算机这门理论抽象、实践性强的学科，不能急于求成，而要耐心学习、逐步提高。

（5）有助于培养学生的创新能力。如在计算机组成原理课程中讲解有关内存与CPU之间的矛盾问题及解决方法中，为了解决CPU与内存间速度不匹配而又不增加大量成本的情况下，计算机中采用了加入CAHCE技术，很好地解决了这个问题。又为了解决内存容量不足而又不大量增加成本的情况下，采用外存储器（硬盘），并加入了虚拟内存技术，成功的解决了这一问题。将这些思想让学生深刻领会，有助于提高学生分析问题、解决问题的创新能力。

（6）提高学生的思维能力。辩证唯物主义认识论有着一系列科学的逻辑思维方法，如分析与综合、归纳与演绎。从抽象上升到具体、历史的与逻辑的统一。掌握了这些科学的逻辑思维方法，学生的思维会更开阔，学习方法会更灵活。

4 结束语

辩证唯物主义认识论深刻地阐述了实践与理论之间的关系，指出了人类认识发展的普遍规律，强调了非理性因素在人类认识过程中的积极作用。计算机组成原理课程中无处不蕴含着哲学，而且计算科学的发展也在不断推动着哲学的发展。由于计算机高度抽象，内部原理性东西不可见，使学生学习困难，枯燥乏味。将哲学融入计算机教学中，在教学过程中运用唯物辩证法的思想观点，不仅使学生能系统全面地掌握计算机专业知识，还能够将计算机理论等相关教学活动变得生动具体，使学生在学习中形成辩证的思维方式、掌握科学的思维方法、培养自己的创新精神与能力、坚固自己的专业基础知识，最终能成为计算机专业的高级人才。

参考文献：

[1]谢辛现，王道君．哲学原理[M].北京：广播电视大学出版社，1998.

[2]王爱英．计算机组成原理[M]（第三版）.北京：清华大学出版社．1999.

第7篇：关于计算机类的创新想法范文

【关键词】机类机械制图 新课程体系 研究 实践

一、机械制图课程的培养目标

通过对高职院校机械制图课程教学的研究，制定了适合高职教育机械制图课程的培养目标，这个目标包括三个方面，分别是素质培养、基础培养、后续课程。素质培养注重对学生创造能力、思维能力、图形表达能力的培养。丰富的想象力是学生构图的前提，培养工科生的创造能力与思维能力才有助于提高其科学素质。根据机械制图课程的教学特点，图形表达能力是学生必须具备的基础素质，学生设计图形的理念与思想，只有依靠自身绘画的能力才能实现，因此，学生的图形表达能力是学好机械制图课程的根本。机械类专业的学生必须要学习机械制图这门课程，只有充分掌握了机械制图的设计理念，才有助于学生更好地走入社会。由于机械制图课程占整体课程时间比较少，现阶段主要将机械制图分为基础、提高这两部分，基础是面向所有机械类学生，让学生通过学习此门课程，了解计算机构图设计的理论知识，表达思想的方法与手段，为今后其他相关课程打下良好的基础，体现出机械制图课程的前沿性、创新性。机械制图主要是用于教授机械或其他设计的课程，具有很强的实践性与理论性，只有学好了机械制图，才能更好地学习相关课程，注重各科知识间的融合，保证知识的连贯性、完整性、系统性。

二、机械制图课程体系结构

构建集科学性、合理性为一体的机械制图课程体系，是实现教学目标的前提，现阶段机械制图课程的培养目标是素质培养、基础培养以及后续课程。由于机械制图课程主要以培养形体构造、图形表达能力为主，其中涵盖了正投影、二维视图等内容，在表达方式与理念的基础上，设计与创造轴测草图。机械制图课程是一门比较前沿的课程，支持计算机绘图、集成三维实体模型等，利用投影将设计草图、设想、构思与表达方式联系在一起，实现徒手绘图、仪器绘图、计算机绘图的共存，其中心是形体构造、图形表达，形象思维是最主要的指导方向，从而提高理论知识与技能，培养学生的科学素质，为以后的相关课程打下良好的基础。机械制图课程体系结构分别为基本理论、基础知识、基本方法、基本技能，其中基本理论是机械类工科生必须掌握的，例如投影、图示、图解、计算机绘图概念与方法等，基础知识有机械制图的基本概念、基本规范、基本方法和基本技术。基本方法包括构形方法及表达方法、二维建模及表达方法、三维建模及表达方法等，基本技能包括徒手绘图、仪器绘图、计算机绘图。机械制图课程体系结构，见下图1。

图1 机械制图课程体系结构

三、机类机械制图新课程体系的教学实践

（一）培养构形能力与图形表达能力

机械制图课程以培养学生创新能力、表达能力为中心，学生将学到的知识与实践联系在一起，从而有效解决问题。在此过程中，专业技能与水平得到全面提高，机械制图课程需要学生具备构形能力、图形表达能力，因此，从培养这两方面能力出发，制定出合理的教学内容，通过营造宽松、自由、愉快的课堂氛围，减少学习的枯燥感，教师可提出一些开放性题目，便于学生思考。如教师在讲到画法几何这一章节的时候，点、线、面、相对位置作为构图的重要元素，学生了解到单视图表达，教师结合计算机绘图的概念与方法，给学生出一道训练题，并且鼓励学生创新，对训练题目展开思考，培养构型能力、图形表达能力，还能掌握到计算机绘图基础运用的方法。通过一边学一边制作，与同学们建立交流、自由讨论，这类具有开放性的题目，使学生思维能力不再被局限，从而能够创造性的完成整个画图的构造与表达。

（二）应用组织教学

以往的机械制图课程教学模式比较单一，其组织也过于严密，过于关注理论知识的完整性，而不注重实践制图的能力。学生往往比较被动，致使有极大部分学生在完成整个课程教学后，只会设计不会画图。机械制图以创造为主，制图是表达创造的手段，两者存在密切的联系。例如以往的组织教学在讲到合体三视图后，就会继续讲六面视图、断面图、剖视图等，学生在学习这么多画法后，一时无法吸收，也就不懂得如何表达形体，通过合理的教学组织，将众多知识进行优化，使学生便于理解和吸收，下次再遇到问题时，也能自己解决。

第8篇：关于计算机类的创新想法范文

关键词：创客教育；计算思维；融合；机器人教学

中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2017）02-0006-03

创客教育以培养学生的创新精神和解决问题的能力为核心，强调STEAM多学科的融合，创新精神具有通过实践去发现问题，并努力探寻解决方案的含义，体现出积极向上的生活态度。“只有想不到，没有创客做不到”，实质是对“发现问题和解决问题”两方面的辩证反映。那如何既要想得到又要快速做得了呢？融合计算思维教育是个不错的选择。

计算思维[1]，“作为一个学术词汇出现得较晚，但其作为人类思维方式的组成成分很早就存在，而且随着计算工具、计算方法和人类整体思维能力的不断进步而改变”[2]，经过多年萌发，现犹如海啸般正在教育界激荡和蔓延，许多地区把计算思维作为技术课程的基础理论和内在核心价值加以引入，期望实现技术学科的稳定性和核心性，并因此而展开了实践探索。

一、 创客教育与计算思维

1. 计算思维教育是创客教育的一种载体

计算思维教育是一种“普适教育”。“教育的本质是人自身的发展”[3]，而人的发展需要高品质的思维，作为“涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动”[4]的计算思维以发现问题和解决问题为立足点，如同所有人都具备“读、写、算”能力一样，成为适合每个人的一类普适技能，其“思维教学的核心理念是培养聪明的学习者，教师不仅要教会学生如何解决问题，也要教会他们发现值得解决的问题”[5]，通过计算思维教育让学生品味计算思维、提高计算思维、享用计算思维，让“计算思维成为每一个人的技能组合成分，而不仅仅限于科学家”[6]。

创客教育是一种“基于创造的学习” [7]的全人发展教育。计算机科学家、图灵奖得主艾兹格・迪杰斯特拉曾说过：“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力”，创客教育是信息技术常态化有效应用的一种阶段外显形态，旨在“借助技术工具与资源让学生能够将学习过程融于创造过程，实现基于创造的学习；能够在创造过程中提升学科学习质量，尤其是提升科学、技术、工程、数学、艺术等学科学习中的自信、创造力与兴趣；能够全身心投入到基于创造的学习过程中，培养自己的批判性思维、创新思维与问题解决能力，实现全人发展”[8]。

从上述意义上说，计算思维教育是创客教育的一种载体，“人类最基本学习方式的基于创造的学习”，与计算机技术（信息技术）支持下的“适合每个人的普适技能”的融合，是创新人的学习工作生活方式等行为方式的一种形态，创客教育与计算思维教育的融合，昭示着学生已从创新出发，而不是开始走向创新。

2.计算思维训练是创客教育的途径之一

郭喜凤教授等认为：计算思维源于并服务于由理论、技术、工程、工具、服务和应用构成的计算链，这一计算链以计算理论为始点，以计算应用为终点，每一结点都将产生计算思维，从始点到终点的转化构成计算思维的工程化，从终点到始点的转化构成计算思维的抽象、升华和理论化[9]。 现阶段“创客教育是在创客空间（环境）中开展的培养青少年创客（目的）的一种教育类型，是以造物（手段）的形式培养学生综合实践能力（目标）的一种工程教育（本质）”[10]。

创客教育的实践是从始点到终点的转化，是计算思维工程化的体现；创客教育的课程是从终点到始点的转化，虽然现实层面上的课程体系尚未形成，但是完善的课程体系不是简单的产品操作说明书，而是始于应用终于理论的套件系列，创客教育课程是计算思维理论化的体系形式之一。

可见，计算思维工程化是创客教育的一种实践形态，工程化过程中的计算思维训练是创客教育的途径之一，它既让创客教育的实践具有了可操作性，又让创客教育的教程得以条理化，计算思维教育既可助力创客教育课程的体系形成，又可促进创客教育理论的深入研究。

3.计算思维方法是创客教育的具体策略

一个创客项目一般都含有内涵复杂、相互关联的若干个任务，虽然有可能包含一些良构问题，按程序性思维就能解决，但更多的是场景不明、影响因素模糊且解决问题的线索不易找到的劣构问题，也许还包括一些带有个性立场和感彩的争点问题。

用计算思维去发现问题和解决问题应是每个人的基本技能，“计算思维应把基础和核心建立在经验、实证和教育之上，应关注方法、实践和实效”[11]，学生在分析问题任务、设计解决方案、实施项目任务的过程中，对“约简、分离、转化、仿真和应用等”计算思维方法的大量组合应用，实质就是创客教育中的一个个具体实践策略。

可见，计算思维方法是创客教育中实践策略的具体化，是创客实践策略的基础，学生正是在这类劣构问题场景下_始了基于创造的学习，形成的创造性作品是创客存在境界的一种外显，俨然就是创客教育与计算思维教育的融合标志。

二、创客教育与计算思维教育的融合案例

课堂是创客教育与计算思维教育融合的常见阵地，以下结合苏科版小学信息技术教材中《机器人行走》一课的教学，例谈计算思维与创客教育的融合应用。

1.问题的约简

激发学生创造兴趣，让学生有信心参与创造过程是创客教育的标配。教材配套了“后两轮独立驱动”的三角形智能机器人，它貌似普通的玩具小车，学生初见时有点不屑一顾，而当要求通过编程来指挥机器人行走时，马上满脸充满兴奋，苦于没有头绪，不知如何来“玩”。

“把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题”[12]，这是计算思维的基本构件，培养学生逐步养成这一思维习惯此时正是时候。行走问题实际上就是个典型的可计算问题，可先让学生观看月球车落月后行走的一段视频，然后问：“月球车行走了多少距离？”，通过整合数学知识，学生极易明白“速度与时间”是获取月球车行走距离的两大核心要素，于是机器人行走问题，学生也就很自然地简约成计算机技术了：编程指挥机器人行走，只需设置行走的速度和时间。

通过对庞杂或复杂问题简约化，降低问题难度，便于分析和解决问题，这就是计算思维的约简。

2.关注点分离

能让机器人按预设顺序行走，体现机器人的“智能”，这是本课的一个具体化创客项目。维持创造动机是创客教育的标准件，为此我们借助场景，融合应用了关注点分离方法。

关注点分离就是将复杂系统，用合适方法分解成多个模块（阶段），然后再逐一针对各模块特征，找出各自解决方法，最终解决整个系统问题；如庖丁解牛般在关节点分割，其应用模式一般分3步：①问题分离策略，②各模块分别求解，③合成各模块的解。

如图1场景：“机器人位于中间的矿石加工区E区域，A、B、C、D四种矿石分布在四周区域，如果机器人要采集其中一种矿石用于加工，请以加工区为始点和终点，设计一个机器人行走方案”。这类场景学生极易上手，会有多种分离策略，如采集B矿石用“前进、后退和停止”分解策略，采集C矿石用“右转弯、前进、后退和停止”分解策略等；各模块的解，通过尝试操作较易获得，各模块解的合成也无难度，即“机器人采矿行走方案实质就是机器人前进、后退、转弯和停止这四种基本形态及其组合方式”。

通过关注点分离，学生把任务场景演变成机器人的四种行走形态，从而顺利桥接到已有的计算机设置技术，最终完成设计方案。

3.巧妙的转化

把复杂问题转化为能够用计算机解决的形式，谓之转化。这是创客教育中十分常用的一个计算思维方法。本课对转弯内容的处理就运用了转化法。根据机器人两轮驱动组合形态，即“左右同进、左右同退、左停右转、左转右停、左进右退、左退右进”共六种，分别设计对应的六组转弯策略，再用“机器人行走模拟演示工具”在计算机上实验这六组策略，从而把实操场地上不易留存的转弯轨迹，在屏幕上绘制成对应的轨迹形态，进而归类转化成直观形象图，可视性强。（见图2）

借助计算机工具有效显示了机器人转弯轨迹，使得动态事物静态化，顺应了小学生形象思维为主，初步的逻辑思维为辅的思维特点，把抽象的逻辑思维转化为直观的形象思维，省时省力有实效。

4.验证式仿真

一个创客项目，除计算工程中的“实现方法”外，还有“系统分析、方案设计”等其他配套环节，实施“机器人按人的要求行走”，至少应当包括“系统分析”中的行走路径规划、“方案设计”中的程序编程策略和“实现方法”中的算法优化等内容。为此增补了项目场景：如果机器人要采集到全部四种矿石才能进行加工，那这个行走方案该如何设计呢？

创客教育与计算思维融合的特征之一，就是“能够发现、提出可用计算机解决的问题，能够自主分析问题，并能探索解决问题的途径和方法”。本例中，先设计机器人行走路径策略，后讨论程序编程策略，如前进距离、转弯大小等，再通过思辨和仿真演练，进行算法优化，如优化为顺时针转个大弯（转一大圈分别经过C、D、A、B区域）后停下等。

充分利用计算机模拟演示工具来仿真验证策略方案，让学生既享受结果，也享受过程，不减少探究体验但能缩短探究过程，实现了过程与结果的动态平衡。在模拟仿真环境下，因没有了机械传动、摩擦力等因素的影响，所以，工程化方案主体的支撑性和稳健性更易得到验证，同时干扰少了，学生也就更易专注于需求分析、策划设计和算法优化了。

5.实体化应用

课至此时，整体上是在思辨及模拟操作，可谓“纸上谈兵”，但实体项目中因受电力强弱、地面平整度等因素影响，行走策略的实现未必理想。让学生身临其境地参与求解过程，学以致用，避免只会解答理想模型而不能求解现实问题，这是教学使然，因此，教学的应然是让学生在具体创客项目中（实体场地纸上）调试操作机器人，实证策略方案。

原型制作（实体化应用），从思维过程化的角度看，计算思维源存在于一个“以计算理论为始点，以计算应用为终点”的计算思维生存周期中，从创客教育角度看，创造是一个需要全身心投入的复杂过程，本环节不但是学生领悟这一道理的极佳时机，而且也是创客教育中不可或缺的一个组成部分。

学生在探寻实体项目的解法中常会频发状况，实施情况可能并不理想，这很正常，但我们关注的重点应是学生“计算思维应用”与“创造的学习”之间的融合状况，前者需要关注学生能否将事物模型逐步转化为计算机所能理解的符号模型，能否把现实事物转化到信息世界，再把信息世界描述数据转化到机器人世界等，后者需要关注学生思考探索问题的过程，关注学生和机器人协同解决问题的过程，关注学生对机器人执行程序后反馈结果的处理方法等，两者融合层面上，要让学生领悟人和计算机之间的辩证关系，明白人之思维越深入模型构建越合理，则具体方案可行性越强，而计算机智能化程度越高，则人需关注之因素会减少，在问题求解过程中人与计算机是有不同分工的。

三、 结束语

基于创造的学习过程中融合计算思维，吻合创客教育的全人发展理念；计算思维教育能够培养学生像计算机科学家那样，用计算机科学的基础概念去发现问题和解决问题；创客教育和计算思维教育的融合是可行和有效的；把计算思维培养成每位学生的基本技能，不可能一蹴而就，而应当穿于整个教学体系之中。

参考文献：

[1][4][6][12]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007，3（11）：83-85.

[2]张东生，季超. 从形象思维到计算思维[J]. 计算机教育，2012，（19）：6-11.

[3]张诗亚.论教育发展从以物为中心到以人为中心的转换[J].教育评论，2001，（2）：4-7.

[5]斯滕伯格.思维教学――培养聪明的学习者[M].北京：中国轻工业出版社.2001.

[7][8]郑燕林，李卢一.技术支持的基于创造的学习――美国中小学创客教育的内涵、特征与实施路径[J].开放教育研究，2014，（6）：42-49.

[9]郭喜凤，孙兆豪，赵喜清.论计算思维工程化的层次结构[J].计算机科学，2009，（4）：64-67.

第9篇：关于计算机类的创新想法范文

中图分类号：G642

摘要：随着高等教育由精英向大众化转型以及信息技术的普及，大多数高校的计算机专业将人才培养定位于应用型。文章分析应用型计算机人才的能力结构，讨论创新精神与计算机应用能力的相互依赖与支持关系以及在应用型计算机专业中培养学生创新精神的必要性，结合滁州学院网络工程专业的人才培养实践，讨论人才培养方案、教学内容及实践教学环节中的创新与应用能力培养问题。

关键词：应用型计算机人才；创新精神；应用能力

0 引言

近几年来，几乎所有高校开设了计算机专业，大量毕业生涌向社会致使就业质量下降，进一步导致专业吸引力降低以及第一志愿报考计算机专业学生的数目减少等一系列问题，有研究机构将计算机专业列入限制招生或者黄牌专业。然而，各类人才需求报告及招聘信息却显示计算机专业人才的需求量一般都位居前3位，许多企业也表示最难的还是招聘合适的IT人才。由此，我们有理由相信真正的问题并不是计算机专业的人数多了，而是毕业生不能适应社会及企业的需要。我们认为，造成这一现象的主要原因有以下两个方面。

（1）在高等教育大众化时代，多数高校的生源特征有了明显改变，但是高校的人才培养模式仍然停留在传统的精英教育模式，导致培养目标、方法与培养对象不匹配以及人才培养质量的下降。

（2）高校对社会需求的认识相对简单，将具体的企业需求当成了社会需求，导致人才培养目标及规格与社会需求的错位，进一步导致人才培养方法的不适用。

为解决上述问题，有学者提出借鉴德国应用科技大学的经验进行专门的应用型人才培养，许多地方高校也将自己的定位调整为应用型；还有观点认为在计算机教育中应该将应用能力与创新能力的培养结合起来，才能提高毕业生解决实际问题的能力，同时教学方法的改革对应用能力的培养也具有重要作用，但是从总体上看，对创新能力与计算机应用能力之间的关系及其相互影响的研究以及具体实践与培养措施还比较欠缺，并且教育实践层面上的成功案例也不多见。

为了提高人才培养质量，滁州学院计算机与信息工程学院开展了一系列探索与实践，具体讨论在计算机教育中培养应用能力与创新能力的必要性及其相互关系，以及如何在人才培养方案中体现应用能力与创新能力，如何在教学过程中培养应用能力与创新能力。

1 计算机应用与创新

1.1 计算机应用中的创新

创新是人类最重要的特点之一，是在后天实践中形成的一种产生新的及适合的思想或者作品的能力。创新可以分为个体心理创新（Psychological Creative，P-Creative）与历史创新（Historical Creative，H-Creative）。个体创新主要针对特定个人，可以是设计一件新的作品，也可以是对本人而言的新的思想；历史创新则是指人类历史上新的、原创性的思想或者作品。从教育角度看，个人创新主要是指知识的应用以及使用这种知识的愿望。训练学生的创新能力对培养他们的适应能力以及处理工作生活中遇到的各种不可预测事件的能力有重要意义。

对于计算机专业的学生来说，创新就是能够产生具有（对学生个体而言的）原创性、适应性以及可用性的思想、解决方案或者洞察力的能力。随着计算机应用的迅速普及，更多应用型高校的计算机毕业生将从事应用计算机技术解决实际问题的工作，由此引出对应用能力与创新能力的要求。应用型计算机专业人才的创新属于P-Creative，创新与应用应该相互支撑与促进。有学者认为，为了解决前述计算机专业面临的问题以及学生学习动机不强、学习兴趣及成绩下降、人们对计算机专业的印象变差等问题，高校应该在计算机专业中开展创新能力培养并且设计一些创新能力标准体系与培养方案，以剖析计算机教育中创新能力培养各个要素之间的关系；还提出通过教学活动及学生之间的相互影响正确引导学生在学习过程中注重创新。

1.2 应用型计算机人才需要创新的原因

我们认为，应用型计算机人才需要创新。首先，计算机技术本身就需要创新。在计算机从问世到如今近70年的发展历史中，各种类型的创新是其发展的主要标志，既有发明新的体系结构、计算模式或者芯片之类的历史创新，如基于RISC（Reduced Instruction Set Computing）架构的芯片、云计算、物联网等，又有大量由普通计算机技术人员所做的以应用为目标的个人创新，如一个园区的网络方案或者一个灯光控制系统。

其次，计算机应用的特点导致其对创新有着天然的需要，计算机应用面对的任何一个问题都有其特定的上下文，从解决问题的个人或者特定上下文角度考虑，每一次的方案都是新的，都是以前没有遇到的，也就都需要有与以前不同的解决方案，这就是个人创新。

最后，计算机技术的迅速发展对计算机教育提出了创新要求。在过去几十年中，OOP（Object-Oriented Programming）、AOP（Aspect-OrientedProgramming）、SOA（Service-Oriented Computing）及Cloud Computing等先后问世，促进了计算机应用的快速发展与普及，也极大地提高了应用开发的效率。这些新技术的涌现对计算机教育也提出了新的要求，需要教师将这些新技术及应用开发模式引入课堂和学生的实践训练中，所有这些工作都是以前未曾遇见的，也是创新。

1.3 国外培养创新型应用人才的成功实践

在20世纪70年代初期，为了适应经济快速发展的需要，德国设立专门的应用科技大学，将培养目标定位于“通过对学生进行必要的基础理论教育和充分的职业训练，使其成为在某一领域具有独立从事职业活动能力的中高级技术人才”，同时强调通过来自于企业实际应用项目教学培养学生的职业能力并采取多样化的教学方法，如理论教学、讨论式教学、项目教学等。正是因为有了明确的应用型定位以及有特色的教学方法，应用科技大学的学生技术应用能力与创造能力都比较强，受到了社会、学生及家长的欢迎。

在美国，.通过与企业密切合作培养具有较强创新精神与职业能力的学生，是许多地方大学（regional university）的标准做法。例如，1829年成立的Rochester理工学院Gochester Institute ofTechnology），自成立以来就一直致力于以就业为目标的职业教育，尽管学术排名并不高，但其职业教育的质量却受到社会各界的广泛认可，该校培养出的学生是许多国际性企业员工的重要来源，毕业学生的就业质量也相对比较高。

2 在人才培养方案中融合应用与创新

人才培养方案是人才培养的基本依据。为了在应用型计算机专业中培养创新能力，我们必须明确培养目标与规格，并且还需要进一步考虑相应的教学体系与实践体系。下面以滁州学院物联网工程及网络工程专业的教育实践为例，说明如何通过人才培养方案体现创新能力培养。

2.1 人才培养目标与规格中的创新元素

根据前述分析，创新能力就是应用计算机的基本理论与方法解决实际问题的能力，因此我们在定义计算机专业的人才培养目标与规格时，要将创新融入具体的计算机应用能力及职业素养中。

滁州学院网络工程专业的培养目标是“培养学生具有较好的网络系统集成能力以及一定的网络应用系统设计与开发能力，对计算机网络新思想、新技术和新方法的适应能力以及创造性分析与解决问题的能力”。在这个目标中，计算机网络系统集成或应用能力均面向实际问题，对于学生来说，解决这些问题并没有现成的解决方案，他们只能根据所学的网络基本原理及方法自己动手设计，这就是一种个人创新；另一方面，一种新的计算模式或者网络技术问世，从发明到实际应用还有一段漫长的路，人类在这个过程中更需要根据应用需求及新技术的特点设计新的应用方案，这当然就是创新。

另外，我们在滁州学院网络工程专业人才培养方案的能力结构中，还分别具体定义了应用网络基本原理与方法解决实际问题的能力、网络系统的分析评价能力和学习能力，这3种能力实际上已经包含对创新能力的要求。这样就将创新能力与具体的应用能力紧密结合起来，为未来的人才培养提供了明确的努力方向。

2.2 教学内容体系中的应用能力与创新元素

目标及规格需要通过具体的内容及人才培养活动实现。教学内容体系一般包括课堂教学内容、实践教学内容及创新实践等几个方面，因此培养计算机专业学生的应用能力与创新能力也需要具体课程及实践教学的支撑。由此得出的结论是在人才培养方案的设计阶段，教师就应该将创新能力的各种组成元素融入课堂教学及实践教学内容中。

在网络工程课程体系中，我们一方面在网络集成方向上安排了TCP/IP协议与网络编程、局域网技术、Interaet技术、网络安全与管理4门课程，帮助学生系统掌握网络基本原理；另一方面，设计与实际应用有紧密联系的课程设计、学年设计及创新项目等一系列实践内容，并且通过实践教学小学期强化实践教学，进一步对这些实践活动的开展提出目的与内容方面的具体要求。例如，在创新项目中，我们要求学生在教师的指导下自行解决问题并对效果进行分析与评价。我们通过这样的训练过程，拓展学生的思维空间，增加学生发现问题和解决问题的能力，促进创新能力的形成。

3 课堂教学中的应用与创新

课堂教学是大学教育的主要形式。为了将应用能力与创新能力的培养融入课堂教学，我们从课堂教学内容和教学方法两个方面进行创新。

3.1 课堂教学内容的创新

为了兼顾应用与创新，教师在课堂教学中不能仅仅局限于讲解基本原理，还应该系统地将原理背后的发展规律、相关联的新技术及普遍问题呈现给学生，为此我们在组织教学内容时注重以下3个方面的问题。

（1）跳出具体理论，从整体上分析计算机技术发展规律。计算机技术的发展也有一定规律，掌握了这个规律，学生学习起来就不会感到复杂，更不会感到恐惧。例如，在程序设计系列课程中，从面向过程到面向对象，再到面向方面AOP，蕴含了一个不断抽象、不断虚拟化从而促进应用开发日益高效与简便的过程，这里的抽象与虚拟化既是原理，又是规律。学生认清这样的原理与规律后，对新的技术就不会感到恐惧了。

（2）将原理与新兴计算技术相结合。计算机专业的学生对新兴技术有一定的敏感性，新兴技术也更加容易激发学生的学习兴趣，因此教师在课堂教学中，要在原理的基础上适度引入新兴计算技术。例如，分布式计算是计算机技术的一个重要领域，也处于不断的发展过程之中。我们结合新的计算模式及理论开设了相应的Web Services应用开发、Map/Reduce程序设计、基于Android的移动应用等课程，对培养学生的适应能力及创新能力起到积极的促进作用。

（3）突出应用背后的普遍性问题，将实际应用与基本原理联系起来。计算机是一个与实际应用联系非常紧密的学科，在许多问题解决方案的背后都有相应的基本原理与方法，如可计算性、算法与计算复杂性等。从应用开始分析背后的普遍问题能够有效激发学生学习理论知识的兴趣，同时为创新性地应用这些理论知识解决问题奠定基础。

3.2 课堂教学方法的创新

教学方法对于激发学生的学习兴趣与学习主动性和培养学生的应用能力与创新精神具有重要意义，因此我们在教学过程中要根据课程特点及培养目标的需要，灵活采用多种形式的教学方法。

（1）在教师引导下开展探究式学习，培养学生对未知理论及方法的探索习惯。在课堂教学中，教师要引导学生进行问题的探究，如网络协议几乎每一层都有相应的检错与纠错机制，教师在教学过程中不要直接讲授相应的方法，而要从检错及纠错需要完成的任务出发，引导学生考虑如何才能完成这些任务，然后再逐步引入相应的方法，而且要对每种方法的优点与不足进行分析，再引导学生思考如何改进这些不足。

（2）构建数字化学习环境，开展基于网络的协作式学习，通过开展学习活动，促进学生协作能力与主动学习能力的形成。滁州学院先后开展了一系列基于网络的课程教学改革活动，在网络学习平台的支持下，由教师提出学习目的、要求与建议，提供相关的学习资源并讲解主要思想；学生在教师的指导下进一步深入学习，在遇到困难时可以通过与同学协作或向教师求助解决。

（3）将实际项目及案例引入课堂，训练学生解决问题的能力。德国应用科技大学的成功经验为我们提供了有益的借鉴。该大学通过与企业进行密切合作，将他们的实际应用项目提炼为课堂教学的案例，在课堂中培养学生的应用能力与创新能力。

4 实践教学中的创新

对于应用型计算机专业的学生来说，创新离不开实践。在人才培养工作中，我们也组织了一系列以培养应用能力与创新能力为目标的实践教学活动，并通过实践教学方法的改革培养学生的学习能力与创新精神。

4.1 构建系统的实践教学内容体系

实践教学内容体系由图1所示的3个层次及若干模块组成：第1层主要培养基本操作技能，包括课程实验、实验课程及认识实习等；第2层主要培养系统分析与验证能力，通过一系列的实践活动，如课程验证性设计、学年设计及实验课程等，帮助学生掌握分析与评价计算系统的基本方法，形成分析与评价网络系统的能力；第3层主要培养系统集成与开发能力，即培养学生实际解决问题的能力，创新能力则通过创新型的应用方案体现，在这个层次中，我们设计了一系列创新型实践教学活动，如组织学生参加各类专业比赛、在教师的指导下参加各类科研活动或由学生独立申报大学生创新实践项目等。

4.2 改革实践教学方法

类似于课堂教学，为了在实践教学中培养学生的创新能力，还需要对传统的实践教学方法进行改革，为此我们开展以下几个方面的工作。

（1）在课程实验或实验课程中，采用多媒体演示、引导、讨论、任务驱动等多种不同类型的实验教学方法。例如，通过多媒体手段直观显示复杂的计算过程及工作原理。对于综合性、设计性实验，教师从实验中的问题或者任务出发，引导学生对问题进行递进式分析并将其与所学知识结合起来，逐步设计出解决问题的程序或者系统。

（2）在课程设计或者学年设计一类的实验教学中，采用引导式、讨论式、协作式教学方法。教师根据项目任务的特点，引导学生从需要解决的问题出发，分析需求，引导学生根据已有知识与技术设计解决问题的方案。

（3）在大学生创新与科研项目、毕业设计等实验教学环节中，主要采用研究式、探究式、自主式的教学方法。学生需要根据教师的指导独立分析问题，设计解决问题的方案，如果在解决问题时还涉及未知技术，要求学生在教师的指导下自主学习。

此外，为了促进学生创新能力的培养，我们还在实验室建设与开放方面开展一系列工作，主要包括改革实验室管理模式，实现每周7天、每天14个小时开放；利用校企合作建立实践教学基地，向学生提供包括专业见习、社会实践、毕业实习等多种形式的实践教学环境；构建基于云计算技术的实验教学平台及信息化管理平台等。

5 结语