Education Research Frontier December 2013, Volume 3, Issue 4, PP.160-163
Approach to “Spanning” Teaching Methodology ——Undergraduate Student IT Courses Teaching for Non-computer Specialty Jing Feng #, Min Yin Institute of Meteorology and Oceanography, PLA University of Science and Technology, Nanjing 211101, China #Email: fengjing863@gmail.com
Abstract Contemporary information technology (IT) has deeply affected undergraduate education from courses arrangement to knowledge structure and ability training because applications of computer and Internet have penetrated into all walks of live. As undergraduate education has to adapt to the requirements of market, some computer-related courses are set for most of majors. However, these courses are excluded from non-computer specialties generally, which challenges the traditional study in order and advance step by step. The “spanning” methodology was proposed to be applied in IT courses teaching for non-computer specialty based on the main computer application problems students will encounter in the future, with the focus on the core knowledge, and proper principles as complements in order to gain partial integrality and expansibility by self-learning. Keywords: Information Accomplishment; Spanning; Computer Application
“跨越式”教学法初探* ——非计算机专业大学生 IT 课程教学实践 冯径，印敏 解放军理工大学 气象海洋学院，江苏省 南京市 211101 摘 要：现代信息技术对大学教育产生了深刻的影响，从课程设置到知识结构乃至能力培养都越来越重视信息素养，因为 计算机和 Internet 的应用已深入到社会生活的方方面面。大学教育必须与应用需求相适应，越来越多的计算机类课程成为 理工科大学各专业的选修课。然而非计算机类专业通常不开设传统计算机专业所需的先修课程，对于“循序渐进”的教 学模式提出了挑战。本文探索一种“跨越式“教学方法，以学生未来主要的计算机应用问题为牵引，聚合核心知识，适 当补充相关原理，以求得局部的完整性和可自主学习的扩展性。 关键词：信息素养；跨越式；计算机应用
引言 随着军队信息化不断深入发展，对技术类人才的培养要求也有所改变，在系统型、学以致用型、技指 合一型人才的总要求指导下，各专业都把加强信息素养写入新的人才培养方案中。近年来，技术类军事院 校的人才培养模式也发生了较大的变化，出现“2+2”和“4+1”模式，即 2 年基础+2 年专业，以及 4 年专 业教育+1 年任职教育。解放军理工大学承担的学历教育合训本科，旨在培养具有大学本科学历和工程师基 本素质，胜任未来信息化军队领导岗位的高素质初级指挥军官。学员在理工大学进行四年的学历教育，其 中第一、二学年在理学院接受大学基础教育，完成“通识教育”和“部分学科基础教育”；第三、四学年 在各专业学院接收“专业教育”和“岗位任职教育”。第五年的任职教育是在其他任职教育院校进行，如 各类炮院、装甲兵学院等。我校在学历教育合训期间，坚持“厚基础、复合型、信息化、有特色”的人才 培养思路，突出科学思维能力、工程实践能力和国际交流能力。 *基金资助：受国家自然基金支持资助（61371119） 。
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就信息素养而言，主要通过在通识教育平台上开设 IT 类课程进行训练，相应课程分别在第 1 到第 7 学 期开设。因为学员前两年在理学院学习，不同专业方向和不同的期班，可能选修的 IT 课程不同，使得后面 两年在专业学院学习时，信息类选修课面临的基础参差不齐。 我们在实施 IT 类课程的教学过程中，不断分析学员特点，探索新的教学方法，力求 IT 课程能与不同专 业背景有机结合。为此，总结出一套“跨越式”教学方法，打破传统“循序渐进”的方式，以学生未来主要 的计算机应用问题为牵引，聚合核心知识，适当补充相关原理，以求局部的完整性和可自主学习的扩展性。 文章的其余部分组织如下：在第二节归纳了 IT 课程分类及其本质问题，第三节以任职教育课程“气象 水文信息网络系统”为例，结合非信息类专业学员的特点，介绍“跨越式”教学方法的核心思想和实施方 法，最后在第四节总结全文。
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IT 课程分类及其特点 通常大学教育包括基础课、专业基础和专业课[1]。对于传统的计算机专业来说，基础课中的数学类不仅
要包括高等数学（要求学难度最大的数学分析）、工程数学，还要学习离散数学，这是建立离散（或数 字）思维的基础；专业基础课中一般必须包括脉冲数字电路、数据结构、计算方法、程序设计、计算机原 理、操作系统、数据库原理等。专业课通常按二级学科方向可分为计算机理论、计算机应用、计算机安全 等，不同方向的课程设置差别很大。很多大学开设的信息类专业，基本上参考计算机应用方向的课程设 置，面向可能的就业市场或行业应用背景开设相应的课程，如取消编译原理和计算机体系结构，开设地理 信息系统、计算机图形学、图像信号处理、语音信号处理、多媒体动漫技术、计算机辅助决策、计算机网 络等。 由此可见，专业课需要的基础知识不尽相同，完全可以有侧重的选择“核心知识群” [2]，构造某个方向 的 IT 知识框架。我们将计算机应用方向再细化为几个子类：计算机网络与数据库，计算机多媒体信息处 理，人工智能，嵌入式系统。这样便于将应用领域所需的专业基础和专业知识进行匹配，构成“局部”完 整的知识体系。 （1）计算机网络与数据库 将计算机网络与数据库放在一起，是因为现代 Internet 所呈现的 WEB 应用，几乎都遵从 B(Browser) /S(Server)结构，意味着系统按照客户端-Web 服务器-数据库服务器三层结构组织实施。在一般的管理信息系 统、电子商务系统和企业信息化系统中，计算机网络和数据库是必须的基本技术。因此，这也应成为非信 息类学员日后参与本行业基础信息系统建设所必须具备的信息素养。这个知识群最基本的课程可以是计算 机程序设计基础，计算机网络应用基础，数据库应用基础，Web 技术基础。 （2）计算机多媒体信息处理 这个方向偏重具体的数据资料处理，有时需要与专业领域知识相结合。如在气象水文信息处理中，就 涉及到卫星云图、气象雷达图等图像数据的处理，天气图、热带气旋等分析和产品数据的图形化表达，更 深层次的还有各种场数据的三维可视化表达。因此，它是非信息类学员日后参与本行业信息化业务系统建 设所应当具备的信息素养。这个知识群最基本的课程可以是计算机程序设计基础，计算机图形学基础，数 字图像处理技术基础，科学数据可视化技术基础。 （3）人工智能 这个方向偏重从一般数据、信息到高层知识的转换，需要结合大量的领域知识。在特殊应用领域，更 侧重如何将一般人工智能知识用于解决本领域的决策支持。以气象水文领域为例，预报产品包括气象专业 人员需要的天气要素，如不同高度的温、湿、压，或大众化简单的天气现象预报，如风、雨、晴、温等， 对于决策和管理人员来说，需要将这些信息转化为对某个活动、任务的执行时机、地点和方式的可行性判 定。这就涉及到领域知识的表达，决策对象的描述以及条件和处理结果之间的推理关系。因此，它是非信 息类学员日后参与本行业信息化业务增值服务所应当具备的信息素养。这个知识群最基本的课程可以是计 - 161 www.erfrontier.org
算机程序设计基础，计算机逻辑推理基础、数据库应用基础，数据挖掘技术基础。 （4）嵌入式系统 这个方向一般与硬件设备相关，现代智能化电子设备大多内嵌微处理器。气象水文领域用到大量的传 感器进行大气探测，该专业一个重要的分支就是大气探测，这些学生需要了解嵌入式系统的基本组成和工 作原理。它是非信息类学员日后参与本行业专用设备设计、改造所必须具备的信息素养。这个知识群最基 本的课程可以是计算机硬件基础，计算机程序设计基础，微处理器接口、计算机网络应用基础。 由此可见，这四类应用方向既有共同需要的课程，也有各自独特的知识结构，对于非信息类学员来 说，可以根据主打专业在今后行业信息化建设中的作用，选择一个方向，即可有的放矢的学习相应课程。
“跨越式”教学方法的实施
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2.1 非计算机专业对信息知识的需求 多年的教学实践使得我们认识到，多种非计算机专业，对计算机类课程的开设及其需求是不一样的。 例如，我院本科教育主要有气象专业、海洋专业、雷达工程专业、大气探测专业和仪器科学专业等，前两 个专业对计算机类课程的要求偏“软”，后三个专业对计算机类课程的要求 “软”“硬”兼顾。因此在课 程配备上，首先充分利用第一、二学年的基础教育，完成通识平台上的“大学计算机基础”、“计算机程 序设计基础”课程学习。然后在第三、四学年，基于上述知识群的观点，为不同专业 建议不同方向的选修 课。 前两个专业的学生没有任何数字电路的基础，对于信息知识的核心需求是：能够编写和使用与专业知 识紧密结合的计算机程序 （典型的是气象/海洋预报程序），但他们也可能在未来的学习和工作中进行深度 资料分析和辅助决策，需要补充“计算机多媒体信息处理”和/或“人工智能”方面的知识。 后三个专业有良好的模电和数电的基础，有些还学过通信原理、气象数据采集与处理、MATLAB 等课 程，基本上具有与计算机类同源的电子工程(EE: Electronic Engineering)“基因”，因此，学习计算机类课程 更容易些。他们对于信息知识的核心需求是：能够编写和使用与专业设备紧密结合的计算机程序（典型的 是数据采集与处理），但他们也可能在未来的学习和工作中进行设备改造和智能化组网应用，需要补充 “计算机网络与数据库”和/或“嵌入式系统”方面的知识。
2.2 “跨越式”教学方法的核心思想 信息社会使得每年产生的新知识超过过去 10 年的总和，涌现出大量交叉学科[3]。大学教育需要在有限 的四年内交给学生坚实的专业理论基础和拓展的交叉领域知识，使之“一专多能”，有较大的发展空间。 传统的“循序渐进”不能适应知识爆炸，也不能有效利用学时，必须既精讲核心，又扩大知识面。“跨越 式”教学方法的核心思想就是精讲最基本的概念和原理，省略不必要“寻根求源”和推导，引用与主干专 业密切结合的实例，缩短从原理到应用的距离。它包含三个层次： （1）课程的选择 基于第 2 节提出的细化的计算机应用方向的类型，筛选各个方向最基本的课程，还可以以讲座形式补充 最新知识，例如地理信息系统，广泛用于当今的信息系统，但作为非 IT 专业人员，不需要了解其技术细节， 知道有哪些商用软件及其最基本的使用方法即可。如果在教学过程中发现缺失必要的先修课程，可以在教 学内容上适当补充，如在专业基础课没学过数据结构和操作系统，就要在相关课程的引用处补充知识点。 （2）教学内容的选择 现代大学教育常倡导“厚基础，宽口径”，经典的教材又强调科学原理，这就出现了两个矛盾：一是基 础理论的完备性与新知识的开放性之间的矛盾；二是基本原理的一致性与技术实现的多样性之间的矛盾。 我国传统教育在培养学生严密的公式推导和既有知识的传承上见长，但在实验科学和应用科学方面的创新 - 162 www.erfrontier.org
能力却捉襟见肘。一方面正式出版的教材周期相对较长，基本上不能反映近三年的发展；二来实验教学相 对于理论教学需要投入更多的人力、物力和创意，花费的教学资源大，对师资要求高。因此，在教学内容 的选择上不要拘于经典或一本教材，收集整理网络资料和科研项目素材，按照培养目标组织教学内容。 （3）教学设计的思考 一旦确定了教学内容，其实施效果就与教师的理解、讲解和运用的方式密切相关。抛开个人教学风格， 我们认为科学安排内容的先后顺序、详略处置以及贯穿始终的主线是能否有效进行“跨越式”教学的关键。 为此，给出“珠链”原则：核心知识或设计思想是“线”，关键技术是“大珠”，基本原理是“小珠”。 以“气象水文信息网络系统”为例，这是一门任职岗位平台上的专业课，几乎我院的所有专业都开 设，目的是了解网络化的信息系统在气象水文领域的应用。这门课程涉及到网络通信、数据库和网络管理 三个模块[4]。显然，不同的专业，基础不同，教学内容应当也有所不同，但无论怎样，都要让学员明确系统 的设计思想，从而引申出普适的信息系统应该具有的基本结构——这是一次认识上的跨越，因为没有哪个 IT 专业基础课给出这种抽象，这也是本课程的核心知识，即如何根据用户需求的功能、约束条件确定系统 总体方案。 关键技术是：一、网络通信系统中的混合组网和业务调度；二、数据库中的分级分类存储和综合查 询；三、网络管理中的业务监控。每个部分都涉及了众多的知识点，无法面面俱到，要因人施教。例如， 在介绍网络通信系统时，对于基础偏“软”的学员，只讲各种信道的外特性，重点放在业务调度规则上； 而对于 EE 基础的学员，可适当补充相关数据传输控制机制。
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总结 我们提出的“跨越式”教学法。其本质精髓是从计算机应用需求的角度，合理划分 IT 知识群，按照课
程选择、内容选择、教学设计三个层次进行“有所为，有所不为”的教学实践。它不是摒弃基础，只“教 其然，而不教其所以然”，而是借鉴“自顶向下”(Top-Down)思想，厘清核心知识的脉络，更加突出原理 的实现，充分发挥当代大学生已经具备的 IT 感性认识，引导学生以应用牵引，构建个性化的知识体系。
REFERENCES [1]
C. Holmboe, L. McIver, C. George. “Research Agenda for Computer Science Education”. Bournemouth UK, April 2001. http:// www.ppig.org/papers/13th-holmboe.pdf
[2]
Chaojing Tang. “The Consideration and Design to Training Scheme of Electronic Information”[J].Journal of Higher Education Researches, 2009(2):75-77.
[3]
E.Klopfer, S. Osterweil, J.Groff, et al. “Using the Technology of Today, in the Classroom Today”. Nov.2010. http://education. mit.edu /papers/GamesSimsSocNets_EdArcade.pdf
[4]
Jing Feng, Aixia Zhou, Weijun Ma, et al. “The Teaching Model Combining Study, Research and Application for Comprehensive Information Specialty Course”[C]//The 2nd Teaching Seminars on Higher Education Science and Engineering Courses, Taian, China,Nov.24-24,201,Scientific Research Publication,USA,2012:61-64.
【作者简介】 1
冯 径 （ 1962- ） ，女 ， 汉 ， 博士 ，教
专业或学士学位。Email: fengjing863@gmial.com
授，计算机网络与分布式系统，2001 年
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印敏（1978-），女，汉，博士，讲师，网络通信工程，
9 月和 1997 年 3 月在东南大学计算机科
2006 年 6 月、2003 年 2 月和 2000 年 7 月在解放军理工大学
学与工程系分别获博士和硕士学位，
通信工程学院 分别获 博士 学位、 硕士 学位和学 士学位。
1984 年 7 月在空军工程大学计算机应用
Email: 10290702@qq.com
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