公务员期刊网 精选范文 计算机核心技术范文

计算机核心技术精选(九篇)

计算机核心技术

第1篇:计算机核心技术范文

在核心网络模型组成部分中服务器端缓存模块是相当重要的,服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。两部分组件分工合作,缓存管理组件是根据索引分析得出的结果,在缓存中处理请求数据然后向客户端发送,或者利用数据库中已存数据,而索引管理组件先索引分析客户端请求,制作出瓦片空间待处理数据列表。

2基于计算机核心技术的煤矿安全信息系统建设

2.1软件平台要求及选型

系统结构采用国际流行的Client/Server结构,即客户/服务器结构。操作系统应具备开放性、可靠性等特点,支持远程查询服务和数据处理。服务器端使用的主流网络操作系统WindowsNT4.0中文版(ServieePaek6、InternetInformationServer4.0)。客户端同样使用Mi-crosoft公司的Windows95/98/2000,以保证系统的兼容。网络系统采用国际标准的协议,包括广域连接协议,各种局域网协议,路由协议等。

2.2联网设计

为达到核心网络带宽的预定要求,在安全信息系统的设计中采取分层视频转发、本地局域网组播的设计方案,也就是在每个网络层构设视频转发服务端口,以及煤矿现场、区、县、市局成立监控管理中心,完善各部门视频解码器、电视播放墙等设施。具体的视频监控系统联网设计如图1所示。由于煤矿施工通常都较为偏远,带宽并不充裕,这种联网设计则可以很好地应用于广域视频联网,若考虑到以后省级平台视频联网模式,这种设计方案无疑是当前2Mb带宽的最佳选择,不然很容易使监控网络不稳定甚至不能使用。该联网设计借助已知煤炭网的部分节点,经上级授权之后连接并登录视频流管理服务端口,就可以轻松观看该服务器监控矿区的生产工作视频,且不会增加前端带宽负荷,可多个用户同时共享图像信息。

2.3安全系统体系结构设计

在图2中,可以清楚地看到安全系统体系结构的设计方案。通过4个监控工作站或D1单画面轮巡,将画面进行分割并上传到视频流管理服务端口,然后统一由视频流管理服务端口对视频信号进行存储和,这样有效地避免工作人员直接访问客户端而导致网络拥塞现象。开展视频监控工作时,前端摄像机视频线依次对前端画面处理器、视频服务器和光端机实施连接,通过光缆把接收到的视频信号传输到监控中心。这时其他用户会根据已经规定好的操作流程来对系统进行操作和数据处理,而且由于不受时间、地域的限制,还可能会通过输入地址直接对数据库实施访问。如此一来,就很容易造成客户肆意操作,最终致使后台数据库随时都有崩溃的威胁。所以应该采取一些可运用的技术对系统进行尽可能全面的安全防范,比如说系统加密、防火墙、真实身份认证、授权控制技术等等。监控中心在接收视频信息后,第一时间向远端的视频服务器发出云台控制信号,最终传输到摄像机云台控制线,并直接上传到系统客户端。

2.4视频流管理服务器设计

在视频监控设计中,视频流管理服务器无疑是IP视频监控系统的重点。建立视频流管理服务端口,不但可支持视频管理系统同时被多名用户访问,而且还很好地解决了远程前端视频受网络带宽限制的问题,从而保证了各部门及领导可以直接通过桌面计算机对视频监控系统进行访问,随时可浏览监控现场图像和视频。服务器端拥有通过查询数据库,进而实现对煤炭安全生产信息化的作用,可以为远程计算机提供很多实用服务。视频流管理服务器与空间数据库建立连接,可提供大量查询服务,例如属性查询服务、矢量和栅格地图服务等。在网络视频监控系统组成部分中,视频流管理缓存服务器模块是相当重要的,服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。两部分组件分工合作,缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果,在缓存中处理请求数据然后向客户端发送,或者利用数据库中已存数据;而索引管理组件先索引分析客户端请求,制作出瓦片空间待处理数据列表。若能发展好缓存数据的利用,数据库交互即可免去,同时数据的响应速度也会大大提高。

2.5计算机瓦斯监控控制系统

该系统通过井下通信和工业电视监视设备,对煤矿井下作业进行全程生产监控。这一过程中的工业电视监视和井下通信不但可以任意搭配组合,还可以单独使用,能够很好地满足不同条件的矿井需求。监测系统与通信系统两者之间相互独立,主线采用光纤为材料,以确保通信系统所发出的语音信号和监测系统采集到的数据可以同时被地面的电端机所接收,为方便光纤传输,光端机会将混合后的电信号转变成光信号,再通过矿井下的光端机把光信号转换成电信号传送至井下工作面,最终将数据和语音彻底分开。抽巷形成的采空区瓦斯的顶板裂隙排水渠,对下部采空区瓦斯发挥起作用,减少采空区气体涌向工作面和上隅角。通过分段砌筑封闭墙,在封闭墙中铺设管路进行瓦斯抽采,抽采管路为240mm的铁管,抽采流量为91m3/min,封闭墙间距为110m。封闭墙砌筑两道墙体,并在其内部充填黄泥,墙体厚度800mm,墙与墙之间的距离≥4m,这样可以很好地起到密闭和防爆的作用。每个封闭墙内铺设两道管路,在新的封闭墙砌筑充填完成时,根据瓦斯抽采量适时关闭里段抽采阀门,保障了高抽巷瓦斯抽采的连续性。

2.6井下人员定位技术

井下作业环境复杂、人员流动性大,如果发生事故且井下人员不能迅速升井自救的话,及时确定井下人员数量及其具置则成为有效开展营救计划的重要参考依据。井下人员定位技术可以有效提供人员数量及其具置方面的数据支持,该技术利用集中定位方式,由管理中心进行定位。井下人员定位技术实现定位的流程如下:布设网关和参考节点,保持网关之间的距离,再布设一些位置已知的参考节点,保证每个移动节点至少要处于多个参考节点的射频信号覆盖范围之内。首先进行移动节点的相对定位来确定移动节点相对于参考节点的位置;而后,移动节点把得到的相对于参考节点的位置值传送到网关,加上自己的位置信息传输到网络管理中心,管理中心的计算机根据移动节点的位置和网关的位置就可以确定该移动节点在井下的绝对位置,便于实现移动节点的精确定位。

3结语

第2篇:计算机核心技术范文

关键词: 计算机多媒体技术;应用领域;发展趋势

中图分类号:TP23文献标识码:A文章编号:1671-7597(2012)0320041-01

曾经有人预言,90年代开始将是一个全新的多媒体时代。果不其然,事实证明,计算机多媒体技术进入一个快速发展的阶段。

1 计算机多媒体的概述

所谓计算机多媒体技术,是指文字、视频、图像、声音、动画等各种形式的媒体信息经过计算机的一些变换,最后转变为数字信息,然后通过友好的界面而显示出来的一种技术。其中文字、图像、视频、声音、动画、计算机程序等都可以归纳为多媒体。其实在现实生活中,我们经常可以看到计算机多媒体技术的应用,尤其是在教学过程中,传统教学模式与计算机多媒体技术的结合,使教学课程更加生动活泼,很多传统教学手段无法解决的难题,在如今数字化教学时代,都可以通过计算机多媒体技术来解决。

计算机多媒体技术的出现,将文件的处置带入一个新的境地,不论是文件的修改还是生成,同时网络通信将文件可以传到世界各地,且能够改善传统纸质文件保存时间不久远等缺点,可以将文件永久保存,当以后需要时可以通过互联网在计算机终端上打印出来。

2 计算机多媒体技术的研究内容

计算机多媒体技术涉及的内容比较比较多,但是主要的有几下几个方面:计算机多媒体数据的压缩、计算机多媒体数据的组织和管理、计算机多媒体信息的展现和交互、计算机多媒体的通信技术与分布处理技术等。

其中计算机多媒体数据压缩技术是一项重要的技术,像图像、视频、音频等信息所占的存储空间很大,所以将这些数据压缩是非常必要的,同时由于这些数据庞大且种类较多、关系复杂等原因,因此计 算机多媒体数据的组织和管理也比较重要。计算机多媒体技术与传统的信息技术相比,比较先进的一处就是,除了传统的信息技术的显示功能外,还可以将视觉、味觉、触觉、嗅觉等多种媒体信息结合起来,相互作用和合成。计算机多媒体中还有一个重要的技术就是多媒体通信技术,它弥补了传统的通信网络的很多不足之处。另外还有一种虚拟现实技术,用户只可应用人类的智慧和技能来考察和操作这个虚拟的世界。

3 计算机多媒体技术应用现状

现在计算机多媒体技术应用在多个领域,归结主要有以下几个领域:

1)计算机多媒体技术应用在通信领域。计算机多媒体技术在通信领域主要应用的一个方面就是数据压缩与编码技术。在通信领域,尤其是视听业务中,通过低延时的数高压缩比率、优质图像质量的良好的视频视听压缩技术来让视频视听达到趋于完美的境地。随着视频和视听技术业务的不断发展,一些更为优良的数据压缩和数据编码的算法和标准也会陆续出现。

计算机多媒体技术另一个在通信领域重要的应用就是数据的同步,比如在多媒体数据处理过程中的数据采集、数据传输、数据播放等,来实现数据的同步机制。

2)计算机多媒体技术应用在信息数据的处理方面。在信息数据处理方面,计算机多媒体技术的应用包括视频应用、音频应用、动画制作、虚拟现实等。

其中视频方面的应用包括视频编码和数字化视频。视频编码技术实现的是将数字化视频信号编码为视频信号,而视频数字化是利用视频采集卡将视频信号转换为数字视频文件后,然后存储在设备的过程。

音频应用则包括数字化的音频、语音合成、处理、识别等,为了使大部分的声像信息的使用更加的快捷,我们采用数字化的形式来进行存储和传输。

在动画设计制作方面,利用计算机多媒体技术制作的三维动画由于具有动感生动、效果逼真等一些优点,广泛应用于动画制作、电视电影广告拍摄、大型网游等中。

另外,现在计算机多媒体技术应用一个重要的研究方向就是虚拟现实,通过计算机多媒体技术与计算机仿真技术结合,创造出接近真实环境的模拟气氛,用户之身其中,感受如同在真实的世界中,这种技术现在用的比较多的领域有军事、医疗、网络游戏等。

3)计算机多媒体技术应用于人工智能领域。所谓人工智能,就是以模拟类似人类智能的方式,来扩展和延伸人类智能的一种方法或者技术。其研究领域包括计算机智能信息系统、计算机多媒体智能监控系统、计算机智能机器人、语言图像识别系统、专家系统等。

4)计算机多媒体技术在工业领域中的应用。现代企业在自身信息化管理和生产自动化控制的过程中,对信息的采集、监视、存储、传输、分析、处理等方面,如果能够应用到计算机多媒体技术,就可以节省成本、提高产品质量控制,处理信息的时候综合化、智能化,提高工业生产和管理的自动化控制水平。尤其是在生产过程中,设备的故障诊断和参数监测、工业生产实时监控等方面起着至关重要的作用,这也是未来计算机多媒体技术的一个发展方向。

4 计算机多媒体技术的发展趋势

计算机多媒体技术在未来的发展趋势主要有以下几个方面:

1)计算机多媒体技术未来的发展会更加趋于多类业务的结合,并且更加网络化。将计算机多媒体技术融合到通信和网络系统环境中,制造出来的二维、三维图像,加之一些设备如摄像头等的联接,就可以实现多种业务的融合,且无距离的集办公、娱乐、学习为一体。像我们常见的有计算机视频会议、聊天、信息整合和模拟现实等,更加强大宽阔的网络基础平台是促进计算机多媒体技术更加完善的必要条件。

2)计算机多媒体技术在安全领域和军事领域方面的应用及发展。现在计算机多媒体技术发展趋于智能化和嵌入式的方向发展,那么它对数据存储、处理、传输的设备和网络环境方面的安全性要求就会更加严格,在军事领域如军事信息管理系统、作战指挥模拟系统、军事教学系统等都会加入计算机多媒体技术,那么前景无可限量。

参考文献:

[1]柴亚辉、沈文枫、徐炜民、刘觉夫、郑衍衡,Searching for complete set of free resource rectangles on FPGA area based on CPTR[J].Journal of Shanghai University(English Edition),2011(05).

[2]张倬、陆宇凡、沈文枫、徐炜民、郑衍衡,Blocking optimized SIMD tree search on modern processors[J].Journal of Shanghai University(English

Edition),2011(05).

第3篇:计算机核心技术范文

1.计算机教育技术的重要性

1.1计算机教育技术的经济放益作用

计算机教育技术在教育领域中起着举足轻重的作用,计算机教育技术育韵;提高教育质量,利用先进的教学方;利用先进的科技方法来服务于教育于业,通过对课程教育的课程开发,学习资源的利用。学习课程的有效的设计,有规划的教学, 能够扩大教育规模,学习者可以充分利用网络技术的资源,可以节省买印刷书籍的资金,同样的,利用网络技术,随时可以在没有老师教的清况下学习,也节约了受教育者的学习时间,让受教育者能够在没有老师白勺清况下更好的自学,也扩大了教学范围,教学空间。

1.2计算机教育技术可以为学者创造一个更好的教育环境

计算机教育技术充分发挥了计算机网络技术全球化的优势,利用计算机超大存量的优势,为受教育者提供超级丰富的学习资料,各种绚丽多彩的图片,通过计算机可以在网上进行信息交流,学习讨论,有利资源共享。为学生提供非常广泛的学习空间,多媒体丰富的声图并茂功能运用到教学中, 比单纯的教师课堂只用黑板的教学方式更具有吸引力,计算机教育技术的多样化,让学生的自学效果得到很大的提升,给学生创造了一个新的学习平台。

2.计算机教育中存在的问题

2.1缺乏全面实施计算机文化教育的强烈意识

当前在计算机领域出现的许多事件,如“黑客”攻击、偷窃信息、计算机病毒泛滥等,有的是集体行为(如敌对国家、竞争对手等),有的是个人行为,这些人都是计算机高手、计算机“怪才”,他们利用高超的计算机技术进行犯罪,造成了极大的社会危害,究其根本原因就是缺乏良好的、负责任的计算机文化修养。因此,高校计算机教育,必须树立强烈的全面教育意识,重视对学生进行全面系统的计算机文化教育。而在实际教学过程中,往往有意无意地忽视了这个问题,只重视知识与技能传输,却忽视了计算机文化修养教育,使高校计算机文化教育出现了“一手硬、一手软”的现象,没能真正发挥计算机文化教育的社会功能,影响了人才综合素质的提高。

2.2缺乏运用以计算机为核心的信息技术手段的能力

以计算机为核心的现代信息技术,对高校教育发展的影响是不可估量的,它已成为现代教育技术发展的重点和主要方向。目前,大部分高校都已建立了校园网、多媒体教室、网络教室,各单位也都配备了一定数量的计算机。但是,相当一部分高校教师,在教学过程中没有充分发挥以计算机为核心的现代教育技术手段的作用,还是停留在黑板加粉笔、教科书加教案的水平上,其中重要原因在于高校教师缺乏运用以计算机为核心的现代信息技术辅助教学的能力。主要表现为,对应用以计算机为核心的现代信息技术缺乏必要的知识、技能储备,不能熟练运用以计算机为核心的现代信息技术获取信息,以充实教学内容和改进教学方法与手段,怕运用不当降低教学效果,从而导致先进的信息技术不能充分被教师利用的状况。

2.3缺乏超前的新技术发展观念

随着计算机等高新技术群的迅猛发展,以计算机为核心的现代信息技术如网络技术、数字通信技术、多媒体技术、模拟仿真技术等已广泛地运用于国民经济各个领域,对高校学生的计算机文化素质提出了很高的要求,舍此难以担负起高技术条件下经济建设的重任。但是,由于长期受传统教育思想观念的束缚,缺乏超前的新技术发展观念,既影响了以计算机为核心的信息技术在教学中的广泛应用,同时也不能更加敏锐地把握高技术的发展,更影响了计算机教育自身的发展。主要表现就是缺乏接受新技术的积极态度,导致利用新的信息技术的能力滞后于计算机技术的发展,其结果便是计算机教育理论修养欠缺,将新信息技术应用于自己学科领域的意识不强,如何最大限度地发挥计算机“辅助”教学的能力不够。这些都将直接影响到高校现代教育技术的广泛运用,影响到高校教育教学质量的提高,对于培养适应现代信息技术发展的高素质人才十分不利。

3.计算机教育技术的发展方向

3.1计算机教育技术的多媒体化

“多媒体”不是多种媒体的简单集合,而是以计算机为中心把处理多种媒体信息的技术集成在一起,它是用来扩展人与计算机交互方式的多种技术的综合。直至90年代初期,人机交互方式仍主要是通过基于文字或简单图形的界面来实现,枯燥而单调。多媒体技术则为人机之间的信息交流提供了全新的手段,这包括:高保真度的声音、达到照片质量的图像、二维和三维动画,甚至是活动影像。近年来,在关于教育技术的国际性刊物或国际学术会议上所发表的论文中有70%-80%都与多媒体有关,多媒体教育应用正在迅速成为教育技术中的主流技术,换句话说,目前国际上的教育技术正在迅速走向多媒化。

3.2计算机教育技术多媒体下劫勺运用方向

在教学的时候运用多媒体创设一些剧作情景,有利于创建一个良好的课堂气氛, 提高学引门学习的兴趣和积极胜,激发学生自主学习的能力。多媒体技术运用到教育中,确实能给受教育者带来很多益处,多媒体技术已经在教育领域中得到了广泛的运用,多媒体技术不仅将文字和图郁吉合在一起,也也可以将影视和声音结合在一起,到达一种“ 文图声相并茂” 的效果,便于受教育者接受和理解。

第4篇:计算机核心技术范文

1.1缺乏全面实施计算机文化教育的强烈意识

当前在计算机领域出现的许多事件,如“黑客”攻击、偷窃信息、计算机病毒泛滥等,有的是集体行为,有的是个人行为,这些人都是计算机高手、计算机“怪才”,他们利用高超的计算机技术进行犯罪,造成了极大的社会危害,究其根本原因就是缺乏良好的、负责任的算机文计化修养。因此,高校计算机教育,必须树立强烈的全面教育意识,重视对学生进行全面系统的计算机文化教育。而在实际教学过程中,往往有意无意地忽视了这个问题,只重视知识与技能传输,却忽视了计算机文化修养教育,使高校计算机文化教育出现了“一手硬、一手软”的现象,没能真正发挥计算机文化教育的社会功能,影响了人才综合素质的提高。

1.2缺乏超前的新技术发展观念

随着计算机等高新技术群的迅猛发展,以计算机为核心的现代信息技术如网络技术、数字通信技术、多媒体技术、模拟仿真技术等已广泛地运用于国民经济各个领域,对高校学生的计算机文化素质提出了很高的要求,舍此难以担负起高技术条件下经济建设的重任。但是,由于长期受传统教育思想观念的束缚,缺乏超前的新技术发展观念,既影响了以计算机为核心的信息技术在教学中的广泛应用,同时也不能更加敏锐地把握高技术的发展,更影响了计算机教育自身的发展。主要表现就是缺乏接受新技术的积极态度,导致利用新的信息技术的能力滞后于计算机技术的发展,其结果便是计算机教育理论修养欠缺,将新信息技术应用于自己学科领域的意识不强,如何最大限度地发挥计算机“辅助”教学的能力不够。这些都将直接影响到高校现代教育技术的广泛运用,影响到高校教育教学质量的提高,对于培养适应现代信息技术发展的高素质人才十分不利。

1.3缺乏运用以计算机为核心的信息技术手段的能力

以计算机为核心的现代信息技术,对高校教育发展的影响是不可估量的,它已成为现代教育技术发展的重点和主要方向。目前,大部分高校都已建立了校园网、多媒体教室、网络教室,各单位也都配备了一定数量的计算机。但是,相当一部分高校教师,在教学过程中没有充分发挥以计算机为核心的现代教育技术手段的作用,还是停留在黑板加粉笔、教科书加教案的水平上,其中重要原因在于高校教师缺乏运用以计算机为核心的现代信息技术辅助教学的能力。主要表现为,对应用以计算机为核心的现代信息技术缺乏必要的知识、技能储备,不能熟练运用以计算机为核心的现代信息技术获取信息,以充实教学内容和改进教学方法与手段,怕运用不当降低教学效果,从而导致先进的信息技术不能充分被教师利用的状况。

1.4缺乏良好的计算机文化教育环境

高校计算机文化教育环境主要包括,进行计算机教育教学活动的场所,如普通教室、计算机机房、多媒体教室等;支持教学和计算机应用的各种软件和信息资源;进行计算机文化教育健康向上的良好的环境氛围。目前,在高校计算机文化教育环境建设上还存在着许多不完善的地方,主要表现在以下方面:一是计算机硬件设施比较落后。计算机教室、计算机网络教室、多媒体教室数量相对较少,无法满足教育工作者和受教育者的用机需求等等。二是计算机软件资源比较贫乏。重硬件建设、轻软件投资的现象比较严重;软件资源的管理不够集中,致使一些优秀的、新的软件不能被充分利用;教学资料软件贫乏,不能充分地发挥计算机的优势;工具软件相对落后、贫乏,一些工具软件已经过时,一些需要用的新工具软件不能及时提供。三是计算机教育的环境氛围还不够完善。计算机文化在相当多的院校内还没有被高度重视,其主要原因就是没有创造相应的具有良好氛围的计算机教育环境。对计算机文化修养重视不够,没能结合现代信息技术的发展及其社会需求相应地开设一些相关知识教学,如运用信息网络实施远程教学、进行网络协作实现信息共享和合作攻关、进行信息网络防护、预防计算机犯罪等等都没有引起足够重视,限制了计算机教学向社会化、应用化领域进一步拓展,不利于培养良好的计算机文化意识和学习交流的氛围。

1.5缺乏与计算机文化教育相适应的教学目标标准

当前,影响高校计算机教育深入开展的一个重要因素是其教育目标的层次偏低。高校计算机教育没有确定一个总的教育目标,只是对一些具体的计算机教育课程提出了一些具体的教学目的,就只提出了某一具体课程的能力培养要求,没有提出总的教育目标。这样必然使高校计算机教育难以适应信息社会计算机文化的发展,也就难以培养适应信息技术条件下所需要的高素质人才的需要。确定科学合理的计算机教育目标,从本质上讲就是要培养高校学生什么样的计算机文化素质。从发展的角度看,高校计算机教育目标的确定,应立足于计算机知识和技能的培养,着眼于计算机技术的发展和社会化应用,对学生进行综合计算机教育,在突出知识传输、技能培养的前提下,提高其包括计算机技术发展观、计算机应用意识、计算机行业道德规范和社会责任感等在内的全面素质,从而使高校计算机教育提高到一定层次。

2.成因分析

通过以上对高校计算机教育存在问题的研究可以发现,高校计算机教育存在的诸多问题决不是偶然的,既有思想观念和认识上的问题,也有着一定的历史和社会根源。综合分析主要是由以下因素造成的:

2.1计算机技术发展和应用对教育领域的冲击所带来的短暂的“不适应”

计算机技术作为当代电子技术和信息技术相结合的产物,早已成为世界各国高科技竞争的焦点之一,不仅其日新月异的发展速度是史无前例的,而且其应用领域的广泛深入也是前所未有的。特别是90年代以后,随着计算机技术、多媒体技术、通信技术、网络技术的高速发展,计算机已从单机应用发展到网络应用,尤其是国际互联网的建立与普及,给人们的工作、学习和生活带来了更加广阔的天地,利用计算机可以获取信息、收集信息、处理信息、交流信息、使用信息,也可以直接在计算机网络上访问著名学者、查询你所感兴趣的国内外信息、异地同步进行信息交流等。计算机的迅猛发展和广泛应用对社会生活产生巨大影响的同时,也必然对应了其它领域发展的“相对”滞后,这就使得人们往往难以适应以计算机为核心的信息社会发展的快节奏,有的表现了一种无所适从的“无奈”。尽管最终还是要依托计算机技术的发展,推动各个领域包括教育领域的快速发展,但这个“短暂”的、“不适应”的“阵痛”,就会使许多领域在快速发展的计算机技术面前显得有些落后,反过来导致人们在意识、观念等方面对计算机在各个专业领域的运用意识不够、重视不强,制约了计算机教育的发展,使计算机教育落后于计算机技术自身的发展。

第5篇:计算机核心技术范文

关键词:计算机系统结构;多核;FPGA

随着计算需求的不断增长,由于复杂的芯片工艺与功耗成本限制,处理器的性能提升从原有的主频提高转为多内核发展。很快,一些大型机制造厂商,如IBM、Sun开始利用并行计算设计出了多核处理器(例如:IBM推出的CELL异构多核处理器,Sun公司推出的OpenSparc T1开源多核处理器[1]),这些处理器在一块芯片上集成多个计算内核,成倍地提高了计算速度。2006年,以Intel与AMD为代表的处理器制造商在年初和年底相继推出双核、四核处理器,紧接着,在2007年1月,Intel展示了配置两个四核处理器的八核计算机,这标志多核处理器开始全面进入市场,宣告计算机真正进入多核时代。

所谓“多核(Multi-core)”,即指一块芯片上集成多个处理核,各自拥有独立的控制和计算部件,无需共享关键资源。多核技术的发展给大学计算机教育带来新的课题,即在多处理器环境下,计算机系统结构、计算机操作系统、编译原理和应用软件的编程模型等都发生了很大的变化,促使大学计算机的教学需要做出针对性的变化。

计算机系统结构(Computer Architecture),作为研究计算机系统结构演化以及影响计算机硬件与软件系统设计的一门重要课程,在介绍计算机系统结构原理、分析设计方法、性能评价、发展趋势和新的实现技术上,需要增加多核技术这个重要的新知识点。在过去相当长的一段时间里,由于不具备开设计算机系统结构和多核技术相关实验的硬件平台和软件环境,

国内很多高校开设计算机系统结构课程时均未开设该课程的实验,特别是多核技术方面的实验,以至于学生没有实验教学和体验式实践而很难掌握该课程的知识。

为了更好地应对新的“多核”时代,电子科技大学的计算机科学与工程学院、信息与软件工程学院(原示范性软件学院)从2007年开始在计算机系统结构课程教学中引入多核技术。一是在理论教学上增加处理器体系结构、系统架构和程序设计内容,从三个方面给学生展现了一个比较完整的多核技术概览图景;二是在实验平台建设上设计多核实验,从实践环节上来锻炼学生的动手能力和提升其创新能力。

1实验教学的现状

在计算机系统结构课程中设计多核实验,须从计算机系统结构与多核知识的课堂教学成果入手,把握多核技术的理论教学动态。然后重点调查国内高校在多核实验教学方面的研究现状,为计算机系统结构中的多核技术实验设计提供必要的技术支持和可行性研究。

事实上,计算机系统结构课程重在培养计算机专业本科生的抽象思维能力、自顶向下系统分析和创新能力。全国重点和普通高校中几乎都开设了这门课程,出现了大量的课程教学与教研成果[2-12]。虽然课程教学成果多,但是实验教研成果小,而且还缺乏多核知识点的引入或多核体系更新不足。

作者简介:于永斌,男,副教授,研究方向为计算机系统结构、大规模集成电路设计与应用。

关于多核技术,清华大学的王小鸽[13]提供了理解多核技术、并行计算与未来计算机发展的视角。薛巍[14]从并行计算基础、高性能计算前沿技术研讨课、多线程/多核CPU逻辑设计短期课程等方面介绍了清华大学多核课程建设成果。吴继雁[15]简要地分析与总结了多核技术及发展趋势。北京交通大学计算机学院的刘近光和梁满贵[16]介绍了基于MIPS体系结构的多核处理器特点。浙江大学的陈天洲等[17-21]介绍了多核程序设计课程和进行了多核精品课程建设探索与实践,并主持了教育部骨干教师多核技术培训,对多核技术的教学科研做出了很大的贡献。武汉大学电子信息学院的杨剑锋等[22]介绍了“多核架构及编程技术”这一教育部-Intel精品课程建设成果。北京工业大学计算机学院的方娟[23]探讨了多核教学内容和教学模式。与这些多核技术的教学成果相比较,由于多核硬件实验平台与软件环境的难构造,使得多核技术方面的实验研究成果特别少。根据作者的可查文献,中山大学教学实验中心的程小雄和伍丽华[24]进行了基于FPGA的多核技术课创新实验探索,介绍了在现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)芯片和SoPC(片上可编程系统)、NOIS-II等工具软件所组成的软硬件平台下,开展多核技术课程创新实验的研究;并在新组成的多核系统中,移植和扩展了µC/OS-II操作系统,还设置了相关的实验环境和若干实验项目,对提高学生的综合实验能力具有积极的作用。

通过对计算机系统结构和多核技术课堂教研与实验教学动态的充分调研,我们不难得到多核技术在国内课堂与实验教学中的实施状况,虽有新增多核课程或修改原有课程(如:计算机系统结构、高级计算机体系结构或高等计算机系统结构)的教学内容,但较少涉及多核技术方面的实验教学。基于这样的背景,在计算机系统结构中设计多核实验,这对学生的实验能力和综合素质提高具有特别重要的作用。

2多核实验的设计

在计算机系统结构课程中设计多核实验,需要把握多核本质和其技术要点。多核的本质是为了解决高性能计算和并行计算问题,它在硬件和软件两个方面改变了传统的计算机系统结构。由此,多核技术的发展使得计算机系统结构的教学发生了变化,这种变化主要来自于多核技术所带来的新知识点。多核技术所涉及的知识点可归纳为硬件和软件两个方面,具体如下:

1) 多核硬件方面的知识点。

(1) 多核下的硬件设计技术,包括Cache与存储一致性、网络互联、IO管理;

(2)多核芯片与传统单核微处理器的区别,多核SoC(System on a Chip)芯片技术;

(3) 嵌入式多核芯片技术以及典型多核芯片:Cell、OpenSparc、Intel双核芯片、AMD双核芯片等;

(4) 并行体系与多核体系结构、多核平台结构与芯片组支持技术。

2) 多核软件方面的知识点。

(1) 多核操作系统、多核系统软件对并行编程的支持、多核API优化函数库,多核平台上编译工具;

(2) 多线程编程对多核的支持,Windows/Linux多核多线程编程技术;

(3) OpenMP多线程编程及性能优化,MPI (Message Passing Interface)编程及性能优化;

(4) 多核多线程程序的性能评测方法与工具。

基于上述的多核知识点,联系计算机系统结构原有实验,可在硬件平台和多核软件工具上设计多核实验。

多核实验,包括两个方面的实验内容。一是在FPGA芯片上设计多个同构或异构处理器内核,并进行操作系统的移植,最终做出一个可实际运行的多内核计算机系统;通过该实验,可增长学生对实验的兴趣,更深刻理解多核技术的知识点。二是Windows/Linux多核多线程编程实验,利用多核软件工具进行编程;在Windows平台下,利用Win32API、MFC或.Net Framework提供的接口来实现;若在Linux平台下,利用IEEE POSIX标准定义的API进行多线程编程。对于综合设计,可设计为学生课外的有关多核技术设计、实验或发展趋势调研的课程设计、创新设计或毕业设计,训练学生面对实际应用问题的综合分析、方案设计、多种程序设计结构的综合使用和实际工程问题的综合解决能力。

在计算机系统结构中设计多核实验,希望达到如下目标。

1) 设计多核实验,发展计算机系统结构课程教学与实验实践内容,按照Intel多核技术大学合作计划[25],实现高校与Intel的合作;

2) 理解普适的多核思想和硬件设计理念[26, 27],普及并行计算技术,使广大的本科生能在以后的程序设计与开发中可以发挥多核计算优势;

3) 通过多核实验,强化计算机专业本科生和未来的科研人员的实验动手能力,激发兴趣爱好

和创造潜能,帮助他们更有效地开展进一步的科研工作。

3结语

计算机系统结构中多核实验的尝试性设计,旨在教学实践中不断完善和创新,充分体现多核技术的革命。应用FPGA技术设计多核实验,是一种培养学生创新能力的尝试,一种引导学生从感性上理解多核技术内涵的实验创新,有利于促进计算机系统结构课程在多核时代的发展。

参考文献:

[1] David L. Weaver. OpenSPARCTM Internals[Z]. Sun Microsystems Inc,2008(10):1-36.

[2] 张晨曦,刘依. 探索新的教学模式和方法,建设计算机系统结构精品课程[J]. 计算机教育,2007(12):103-106.

[3] 张晨曦,王志英,刘依,等. 计算机系统结构课程内容体系的研究[J]. 计算机教育,2009(20):57-60.

[4] 吴晓华,徐洁,王雁东,等. 计算机系统结构课程教学探讨[J]. 实验科学与技术,2006(6):67-70.

[5] 王华,徐洁,王雁东,等. 计算机系统结构课程改革与探索[J]. 计算机教育,2009(10):15-17.

[6] 徐洁,王华,吴晓华, 等. 浅析SPEC基准测试程序集及评价指标[J]. 实验科学与技术,2010(6):21-24.

[7] 王志英,李宗伯,钱程东,等. “计算机体系结构”国家精品课程的特色与建设经验[J]. 计算机教育,2007(4):27-28.

[8] 姜晶菲,肖侬,王志英,等. “计算机体系结构”课程建设及改革思考[J]. 计算机教育,2009(18):3-5.

[9] 王志晓,夏战国,王凯. “计算机组织与体系结构”教学改革与探索[J]. 福建电脑,2009(2):213-214.

[10] 曲大鹏,薛建生,范铁生. 启发式教学法在计算机系统结构教学中的应用[J]. 辽宁大学学报,2010(3):218-220.

[11] 童小念,何秉娇,舒万能. 计算机系统结构实践教学环节的研究与实施[J]. 计算机教育,2008(3):66-68.

[12] 舒万能,童小念,何秉娇. 计算机系统结构实践教学体系研究[J]. 科技信息,2009(5):5-6.

[13] 王小鸽. 关于多核技术的几点思考[J]. 程序员,2006(9):56-58.

[14] 薛巍. 多核课程建设[J]. 计算机教育,2007(6):40-43.

[15] 吴继雁. 多核技术及发展趋势[J]. 哈尔滨轴承,2007(28):57-58.

[16] 刘近光,梁满贵. 多核多线程处理器的发展及其软件系统架构[J]. 微处理机,2007(1):1-3.

[17] 陈天洲,曹捷, 王靖淇. “多核程序设计”概述[J]. 计算机教育,2007(7):39-41.

[18] 陈天洲,刘苏明. 教育部骨干教师培训课程设计:多核技术[J]. 计算机教育, 2007(10):65-67.

[19] 陈天洲. 多核课程建设探索与实践[J]. 计算机教育,2007(2):51-55.

[20] 陈天洲,王靖淇,刘苏明. 从“教育部-英特尔精品课程”评审看大学对多核技术的课程改革[J]. 计算机教育, 2007(6):37-39.

[21] 陈天洲. 多核精品课程建设与拓展[J]. 计算机教育,2008(1):61-62.

[22] 杨剑锋,田茂,谢银波. “多核架构及编程技术”课程建设[J]. 计算机教育,2007(12):82-83.

[23] 方娟. 多核技术在“高级计算机体系结构”课程中的引入与探讨[J]. 计算机教育,2008(20):41-42.

[24] 程小雄,伍丽华. 基于FPGA的多核技术课创新实验探索[J]. 实验室研究与探索,2008(27):3-5.

[25] 英特尔软件学院. 辞旧迎新继往开来持续推进“英特尔多核技术大学合作计划”[J]. 计算机教育,2009(2):119.

[26] Kunle Olukotun,Lance Hammond,James Laudon. Chip Multiprocessor Architecture:Techniques to Improve Throughput and Latency[M]. San Rafael:Morgan & Claypool Publishers,2007:1-141.

[27] Ahmed Amine Jerraya,Wayne Wolf. Multiprocessor Systems on Chips[M]. San Fransisco:Morgan Kaufmann Publishers, 2005:357-392.

Multi-core Experiment Design of Computer Architecture

YU Yongbin, XU Jie, WANG Hua, ZHANG Fengli, LIAO Jianming, ZHOU Shijie

(Computer Science and Engineering College, University of Electronic Science and Technology, Chengdu 610054, China)

第6篇:计算机核心技术范文

一、计算机审计的两种思想:业务导向与技术导向

在计算机审计的发展过程中,新的思路与想法不断涌现,引导着计算机审计关注点的转移与变化,虽然这些思路与想法在表现形式上各不相同,但从本质上却可以总结为业务导向和技术导向两类。

(一)以审计结果为目标的业务导向思想

业务导向思想以审计业务为核心和出发点,认为最核心的部分是审计人员的思想、知识、经验与职业判断,计算机审计只是具体的实现工具和方法,开展计算机审计是辅助审计人员提高工作效率。因此,业务导向思想更愿意使用“计算机辅助审计”的概念来强调业务的核心地位。在这种思想下,判断计算机审计优劣的标准就是能不能辅助审计人员发现问题和查出大要案,因此探讨的主要话题也大多集中在如何利用计算机审计发现问题和审计线索上。

(二)以技术应用为目标的技术导向思想

技术导向思想以计算机技术为核心和出发点,认为在经历了信息化变革后,计算机技术已经对审计产生了颠覆性的影响,计算机审计不仅仅是工具,更是新的审计思想、思维方式与模式。技术导向在称呼上会刻意避免“辅助”字眼出现,更多的使用“计算机审计”来提高计算机技术的地位和重要性。在这种思想下,计算机审计更关注技术的先进性与应用程度,因此讨论的主要话题是新技术的探索和基于计算机技术的审计思想、思维与模式的变革,希望通过将新技术引入审计领域来影响审计。

由于当前“计算机审计”的提法被广泛接受和使用,因此本文未对“计算机辅助审计”和“计算机审计”进行区分,统一使用“计算机审计”来进行探讨。

二、业务导向与技术导向形成的双重螺旋结构

(一)业务导向与技术导向的螺旋交替形态

在计算机审计诞生至今,业务导向与技术导向两种思想一直是同时并存的,但其重要程度不断地发生着变化。在某一时刻,业务导向以主导地位支配着计算机审计发展的方向,随着发展过程的推进,技术导向会逐步替代业务导向占据主导地位,再往前发展,业务导向又回到主导地位,两种思想不断循环交替,形成如图一的双重螺旋结构。

(二)关键因素变化是引起螺旋交替的根本原因

在计算机审计发展初期,由于受审计环境的影响,技术因素对计算机审计的制约较为明显,因此这个阶段的主流思想是以技术为主,不断地将新的计算机技术引入到审计领域;但随着大量技术的引入,如何让这些技术发挥作用成为首要问题,这时候就需要业务导向思想来引导;随着业务应用的成熟和发展,技术因素的影响又会超过业务因素,成为制约发展的关键点。

因此,制约因素的变化是引起螺旋交替的根本原因,不同时期计算机审计的制约因素决定着应该是业务导向还是技术导向,而制约因素是根据审计环境而变化交替的,这样就形成了双重螺旋结构。

(三)双重螺旋结构的长期稳定性与短期不平衡性

从长期来看双重螺旋结构具有天然的稳定性(这也是双重螺旋结构被各个领域广泛接受的原因),技术导向与业务导向两种思想相互补充和制衡,当技术导向不能解决当前问题时会自然转向业务导向,而当业务导向受到制约时也会自然转向技术导向,这是由于计算机审计的制约因素变换而形成的内在规律。

从短期来看业务导向与技术导向又是不平衡的,审计是审计机关的核心业务,在发展过程中保持核心业务的强势是必然的选择,因此计算机审计的发展过程中业务导向占主导思想的时间大多要长于技术导向。

(四)影响双重螺旋结构的人为因素:领军人物

虽然双重螺旋结构是计算机审计发展的内在规律,但在现实中整个行业或某个具体机构的计算机审计在很大程度上受着领军人物的影响,这里所说的领军人物并不特指审计机关和计算机审计部门的负责人,而是指对计算机审计发展起到决定性作用的人物。

对于一个具体的机构来说,一般情况下领军人物会从自己熟悉的领域来切入和主导计算机审计,因此当审计专家领军时会强调审计的重要性和核心地位,以业务为导向来实施和推动计算机审计;而当计算机专家领军时则会强调计算机技术的作用,以技术导向为主导思想。但在部分情况下却也存在审计专家认为应该以技术为导向、计算机专家认为应该以业务为导向的反向情况,这是由于领军人物更多的看到了所熟悉领域存在的局限与约束,转而投向陌生领域寻求解决方法所造成的。

四、促进计算机审计发展的有效途径:构建均衡的双重螺旋结构

对于一个机构来说,长期的单一主导思想会使计算机审计的发展处于停滞状态,长期的业务导向会由于缺乏新技术的介入而在业务上无法突破,长期的技术导向则会由于偏离审计主题而使技术丧失生命力。因此,计算机审计要良性发展必须要形成一个均衡的双重螺旋结构。

在均衡的双重螺旋结构中,业务导向与技术导向两种思想是以相互补充和制衡的关系存在,业务导向能够从业务角度对技术导向引入的技术做出甄别、选择和淘汰,很多新技术在引入审计领域后只是昙花一现,而另一些技术却被长期应用,这就是业务导向对技术导向的补充与制衡。而某些新的计算机技术确实能在一定程度上影响到审计思想、思维与模式,促进审计适应当前信息化环境,这是技术导向对业务导向的促进。因此只有在这两种思想间形成合理的相互牵制与促进,才能使螺旋结构的合力最大化,以最有效的方式推动计算机审计向前发展。

第7篇:计算机核心技术范文

英文名称:Computer Engineering and Design

主管单位:中国航天科工集团公司

主办单位:中国航天机电集团七0六所

出版周期:月刊

出版地址:北京市

种:中文

本:大16开

国际刊号:1000-7024

国内刊号:11-1775/TP

邮发代号:82-425

发行范围:

创刊时间:1980

期刊收录:

SA 科学文摘(英)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

核心期刊:

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊荣誉:

Caj-cd规范获奖期刊

联系方式

期刊简介

《计算机工程与设计》创刊于1980年,是中国航天科工集团主管、中国航天科工集团二院706所主办的国内外公开发行的计算机专业技术类刊物。该刊是中国计算机学会会刊、北京计算机学会会刊、中国宇航学会会刊,是全国中文核心期刊、中国科技核心期刊。

第8篇:计算机核心技术范文

关键词:计算机科学与技术专业;素质教育;工程应用型人才;培养体系

2012年3月,国家教育部教高[2012]4号文件《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》强调了全面实施素质教育的重要性,把促进人的全面发展和适应社会需要作为衡量人才培养水平的根本标准,要求落实文化知识学习和思想品德修养、创新思维和社会实践、全面发展和个性发展紧密结合的人才培养要求。

要达到这样的要求,必须从多方面分析社会对专业人才的综合素质需求,设计完整的素质培养体系,实施全面教学改革,不断检验实施效果并进行调整改进,逐步形成提高教学质量的良性循环。

1.工程应用型计算机专业人才素质需求分析

近年来,我国出现了IT企业在计算机专业人才方面的严重缺乏与高校计算机专业应届毕业生就业率持续下滑相矛盾的现象。究其原因,是由高校培养的计算机专业人才与社会需求不一致造成的。

通过社会调查发现,目前我国IT界紧缺的是能胜任计算机系统设计、开发和推广应用工作的工程应用型人才。根据就业能力分析,社会需要的工程应用型人才需要具有包括专业知识、专业实践能力、社会能力等多方面的综合能力。在专业知识方面需要在掌握计算机学科基础知识、方法和技术的基础上,具有计算机系统建设能力。和应用能力;在专业实践能力方面需要在运用专业理论知识和方法解决实际问题的基础上,具有一定的知识、方法综合运用能力,以及针对工程实际的技术创新精神;在社会能力方面需要在具备语言表达能力、个性发展能力的基础上,具有团队精神和自主学习能力等综合素质。

2.培养体系设计

为达到工程应用型计算机专业人才综合素质培养的目的,在传统培养体系的基础上进行改革和扩展,构建了知识培养与能力培养相结合、课内培养与课外培养相结合的包括4条主线的综合素质培养体系,见图1。中间的两条主线是知识培养体系和实践能力培养体系,结合课程体系调整和课堂教学改革,实现加强计算机学科基础知识、方法和技术的培养;结合实验、课程设计、实习等实践教学环节的改革,着重解决知识、方法的综合运用以及计算机系统建设和应用能力的培养。两边为综合辅助体系,课外活动体系结合学生课外活动和专业竞赛组织,强化自主学习能力、创新能力、沟通能力、团队合作精神等素质的培养;教学管理体系针对其他3个体系实施管理。

其中的知识培养体系、实践能力培养体系分为4个层次:

第1层为通识教育平台,针对大学一年级学生。在知识培养方面以人文、社科、数学、自然科学等基础性综合素质培养为目的,为学生的全面发展和个性化发展打下扎实的基础。在实践能力培养方面从熟练掌握常用计算机应用软件人手,培养学生的计算机基本操作能力。综合辅助体系开展专业认知讲座、名师讲堂、企业专家讲座等形式的专业认知教育,并开展专业科普知识竞赛等课外活动,激发学生的专业兴趣。

第2层为专业素质平台,针对大学二年级学生。在知识培养方面以计算机科学与技术专业核心知识培养为主,为学生专业发展奠定扎实的基础。在实践能力培养方面以专业核心课程对应的实验课程,以及经典编程语言课程为主,为学生打下计算机系统建设实践能力基础。综合辅助体系开展专业兴趣小组活动和校内专业知识竞赛,促进学生专业知识的深入学习和综合运用,为后续的创新活动和创新竞赛作准备。

第3层为专业方向平台,针对大学三年级学生。在知识培养方面结合具体的专业方向知识开设专门课程,强化学生的个性发展能力。在实践能力培养方面围绕专业课程实验及特色开发工具构造实践模块,并以综合性实验、探索性试验、社会实践等多种方式加强学生计算机系统设计、开发能力,培养团队合作精神。综合辅助体系开展本科生科研参与、专业创新竞赛组织工作,促进学生探索精神和创新意识的形成,为其个性化发展准备条件。

第4层为能力提升平台,针对大学四年级学生。在知识培养方面以专业前沿技术发展知识更新为依据,形成动态调整的知识架构,实现持续适应社会需求的建设目标。在实践能力培养方面以计算机领域社会需求研发平台为依据开展校内实践教学,并广泛开展企业实习和项目开发实践,通过将毕业设计与企业实习相结合,促进学生接触社会需求、行业规范、国际标准,帮助学生提升就业能力、创新能力。

3.课程体系建设

计算机专业课程体系的建设首先要考虑计算机学科核心知识体系要求,其次应兼顾所设置的特色专业方向以及计算机技术发展和社会人才需求。

3.1从计算机学科核心知识体系出发,提取专业核心课程

第9篇:计算机核心技术范文

关键词:计算思维;师范;大学计算机基础;课程群,构建

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)10-2389-03

计算思维[1]培养是当前信息技术教育的一个新兴理念,与传统的知识本位教育理念有着较大的差异,它在强调知识、能力的同时,着重于学生计算思维的培养,即实现“知识—技能—思维”的共同提升。这种理念目前正在渗透到信息技术教育的课程建设中,为信息技术教育的课程建设提供有利的理论依据,并希望通过这一理念的指导,全面提升学生的综合能力。

非计算机专业大学生计算思维的培养,主要是通过大学计算机通识课程的学习来实现的。不同类型的高等学校,虽然对计算思维培养的要求一致,但对信息技术素养与技能的要求不一样。如理工类学生需要有较强的程序设计能力、侧重计算机结构及网络与通信,数据库应用系统设计、多媒体技术与应用等素养;医药类学生需要有一定的程序设计能力,侧重多媒体技术在医学中的应用、医学成像及处理技术医学信息分析与决策等素养[2]。因此在课程体系构建方面应符合专业、行业需求,各不相同,各具特色。

高等师范学校大学计算机通识课程学分数有限,根据教育部的建议,一般必修课为3学分,通常由1-2门课构成,外加部分选修课学分。在通识课程学分有限的情况下,构建什么样的大学计算机通识课程群(课程体系),才能满足信息时代培养师范生的需求,即在培养信息技术的基本技能与方法的同时,做到培养学生的计算思维,达到适合教师职业的需求。

1 师范生信息技术素养需求

师范生是未来教师队伍的生力军与骨干,为适应飞速发展的信息时代的教学需求,需要有较好的计算思维,较强的计算机操作能力、多媒体辅助教学应用能力、多媒体教学软件的设计与制作能力,具有一定的程序设计能力与计算机软硬件知识等。具体体现在以下几个方面:1)能辨识自己的信息需求;2)能了解完整的信息和智慧决策之间的关系;3)能有效地陈述信息问题、表达信息需求;4)能有效查找可能有用的信息资源;5)能制定妥善的信息检索策略;6)能使用印刷方式及高科技方式存储信息资源;7)能评估信息的相关及有用程度;8)能有效组织信息使之能具有实用性;9)能将新信息组合成为自己原有知识的一部分;10)能将信息应用于批判性思考及解决问题。

2 课程群的含义

群的概念来自于数学,群是一个非空集合,*是它的一个(二元)代数运算,如果元素的集合如果满足以下4个条件就称为群:1)封闭性:群内任意两个元素或两个以上的元素(相同的或不同的)的结合(积)都是该集合的一个元素。2)结合律:虽然群元素不一定要求满换律,但必须满足结合律,即对群中任意元素a,b,c都有(a·b)·c=a·(b·c)。3)单位元素:群内存在一个单位元素e,它和群中任何一个元素的积都等于该元素本身。4) 逆元素:对群中每个元素a在群中都有元素a^(-1),叫做a的左逆元,使 a^(-1)·a=a·a^(-1)=e。

课程群是指把具有相关性或一定目的的不同课程编排到一起,组成一个“群”,进行系统地学习和教授。课程群不是一组课程的“集合”,是有序的课程系列,是一体化、完整的“知识—技能—思维”培养方案,包括具体实施步骤与方法。课程群具备的特征是:1)以能力培养与思维养成为核心;2)以知识点为元素;3)群中各个课程的知识点之间具有封闭性,即任意两个知识点之间的结合产生的新认知都属于本课程群研究范围;4)满足结合律,即课程群的任意知识点之间的结合,产生的新的认知结果都类同。同时课程群的知识点之间还具有连贯性、递增性、发展性。

3 一体化课程群的教学目标

一体化课程群的教学目标,主要包含计算思维培养、师范技能培养2个方面的内容。

3.1 计算思维培养

在计算思维培养方面,加强计算思维能力的培养,具有运用计算思维分析问题、解决问题的意识。师范学生必须具有良好的使用信息技术解决实际问题的意识,有为改进教学而积极学习和使用各种信息工具的思维意识,并能付诸行动;善于应用信息技术解决问题,在使用信息技术解决问题时能创造性的完成任务。同时,有利用信息的传递与获取为个人教育教学以及更大范围的教育或社会发展服务的愿望。

3.2 师范技能培养

在师范技能培养方面侧重以下2点能力的培养。

1)在算法设计与分析能力方面,增强使用计算机的基本能力的培养。师范学生需要扎实的信息技术知识。有较好的信息技术知识做支撑,很多理论知识就能很好的在实践当中运用起来。信息技术知识应该包括下面一些内容:一是掌握信息技术的基本原理,如计算机原理、网络原理、多媒体技术原理、信息传递及接收与控制原理;二是熟悉信息技术的发展史,了解信息技术的发展趋势;三是掌握现代信息技术基本操作技能,能排除简单的故障;能够熟练使用信息技术硬件,掌握现代信息技术常用软件的使用方法,掌握网上学习资源的搜集方法,熟悉计算机和网络以外的其它信息技术知识。

2)在综合设计与分析能力方面,增强理解计算机系统,熟练专业应用能力的培养。师范学生要有较好的信息搜集和处理能力,能够为了解决问题而确认自己所需获取的信息是什么,能制定获取信息的几种策略,概括起来包括3个方面的内容:一是信息系统的基本操作能力;二是各种软件的使用能力;三是教育信息资源的开发与利用能力,主要是通过教育网扩宽协作范围、充分运用信息技术工具进行学科知识的学习和研究的能力。

4 一体化课程群构建

按照培养的要求,教学计划是一系列包含教育成分的教学活动构成的系统,课程是成系列的,是面向专业能力逐渐养成的,是包含“知识—技能—思维”培养的一个课程群。融入计算思维培养理念与师范特色的计算机通识教育课程群如图1所示,该课程群包括通识教育必修、通识教育核心、通识教育选修3个层次的课程。该课程群以培养计算思维、师范生信息技术基本技能与素养为核心,围绕这2个核心设置课程,使课程成为一个“知识—技能—思维”的培养体系,为相应学科及专业的学习打好基础。

在一体化课程群构建中,通识教育必修课程用于奠定信息技术基础;通识教育核心课程构成信息技术与专业教育融合的主干,实现对师范专业技能核心知识体系的基本覆盖;通识教育选修课程用于完备课程体系,实现对核心知识体系的完整覆盖与延伸,兼顾学科的发展。师范特色的大学计算机基础一体化课程群的知识点、思维培养目标及课程设置如表1所示。

通识教育必修课程,在操作技能上重点培养学生掌握计算机软硬件、办公软件、网络基础等知识,为后期运用Word文档编写设计教案、运用Excel进行教学成绩与评价统计、运用PowerPoint设计教师演示文稿、运用网络搜集教学资源打下基础。在计算思维上重点培养使用计算机进行问题求解的基本方式与计算环境的理解。随着入校学生信息素养的不断提升,信息技术通识教育必修课程将不断迁移,逐步将学习内容转为多媒体技术与应用,重点加强师范生信息技术多媒体素材与多媒体教学软件设计、制作的基本技能培养。

通识教育核心课程在操作技能上重点培养学生掌握多媒体素材的基本理论、多媒体素材设计与制作的基本技能,编写设计教案、设计制作多媒体教学软件。在计算思维上重点培养问题求解的核心思路和基本技术与方法;通过小规模的应用系统设计与实现,领悟应用系统级的问题求解方式。运用现代教学理念,培养教学设计中专业知识与信息技术融合的基本方法与思维模式。

通识教育选修课程,在技能上重点培养学生掌握程序设计理论与方法、数据库的基本理论与实践;补强计算机硬件知识、网络多媒体软件制作与开发技能。在计算思维上重点培养问题求解的核心思路和算法;设计与实现小规模的应用系统,领悟应用系统级的问题求解方式;培养数据分析与信息处理基本方法与思维模式。

大学计算机通识教育必修课、主干课、选修课3者之间相辅相承,逐层递进,对原有知识内容进行取舍,紧紧围绕计算思维与师范技能培养2个核心组织知识点、展开教学,使所学的知识点支持培养的2个核心目标。从计算机的基本理论与基本操作技能掌握到小规模的应用系统开发,从个体计算环境的认识到系统级的问题求解思维的形成,组成一个完整的一体化课程群。

5 结束语

师范专业的大学计算机基础课程群着力于培养学生的计算思维及信息素养,是一种基础性、技能性、素养性的课程体系。课程群从计算思维与师范技能的角度出发,通过计算机基础知识、多媒体技术与应用、信息化教学设计、程序设计基础等知识的学习,增强学生对计算环境的认识、掌握面向典型计算环境的问题求解方法;使学生在对计算机本身及其应用方式有一个全面了解和理解的基础上,培养学生具有根据专业的应用特征了解或掌握应用系统级或计算机系统级问题求解方法的能力与素养。

参考文献: