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篇(1)

關鍵詞　軟件工程　實驗　設計　創新

軟件工程是應用計算機科學、數學及管理科學等原理來開發計算機軟件的工程科學，它的教育培養目標是讓學生了解和掌握軟件開發中的方法學和工程學知識，并應用于實踐。

今天，軟件工程的教學正面臨著計算學科發展規范所提出的更高質量要求，同時也面臨著大眾化高等教育背景下所帶來的客觀問題。軟件工程教育應當給予學生“工程”的概念，以軟件生命周期為主線，構建知識結構，將科學與工程有效結合，實施技術與管理的能力和素質培養。因此，對軟件工程實驗教學進行精心設計與創新發展至關重要。

1CC2004與規范對軟件工程課程的要求

IEEE/ACM一直在跟蹤工業界對計算領域人才需求和教育界對人才教育培訓的狀況、發展和存在的問題，并于2004年6月1日公布了“計算教程CC2004”。CC2004將計算學科分為計算機科學 (CS) 、計算機工程 (CE) 、軟件工程 (SE) 、信息技術 (IT) 和信息系統 (IS) 等五個專業方向，各個專業都針對本科生教育提出了相應的知識領域、知識單元和知識點，并給出了相應的參考教學計劃和課程設置。

IEEE/ACM強調工程教育的基本要求，包括：

1) 系統觀點：熟悉系統設計、構造和分析過程。

2) 知識的深度和廣度：知識面要寬，但具體領域方向上要能夠深入。

3) 設計經驗：參與設計活動，具有項目 (工程) 概念。

4) 工具使用：能夠使用計算機軟、硬件工具，分析和解決實際問題。

5) 職業訓練：了解職業 (行業) 需求，具有“產品”(如軟件、系統、行業和應用服務等) 意識。

6) 交流技巧：能夠以合適的形式 (如書面、口頭、可視化等) 進行交流和溝通。

為指導我國計算機本科專業的發展，教育部計算機科學與技術專業教學指導分委員會了“戰略研究報告”，并制定了《計算機科學與技術本科專業 (軟件工程方向) 規范》(以下簡稱《規范》) 。如今，軟件工程已經由最初的一個學科方向，發展成為以計算機科學技術為基礎的一個新興交叉學科，在當今的信息社會中占有重要的地位。

軟件工程強調采用工程化的方式開發軟件，要求培養的軟件工程師能夠勝任如研究、開發、設計、生產、測試、構造、操作、管理，以及銷售、咨詢和培訓等多種角色，并能在軟件工程過程中選擇和使用合適的軟件工程設計與開發工具。《規范》要求，軟件工程課程要培養學生熟練掌握軟件工程知識與技能，具備作為軟件工程師從事工程專業所需的能力。其實踐教學體系需要重點培養學生以下方面的能力：工具的使用與實驗、工程設計與實現、評審與測試、團隊協作與溝通、過程管理與控制等；實踐教學的形式包括：課程實驗、綜合設計、項目實踐、企業實踐、畢業設計等。

2軟件工程課程改革所面臨的問題

我國的普通高等教育從1999年開始連年擴招，在教學規模上有了迅速發展，從精英教育迅速走入了大眾化教育環境。但是，傳統的精英教育模式即使仍然優秀與先進，也不能完全適應普及化高等教育的需要，新的高等教育形勢呼喚新的教學方法、新的教材和新的教學模式。另一方面，傳統的計算機教學模式在實踐環節上的缺乏與不足與今天社會人才市場的需求遠遠不相適應。長期以來，我們培養的計算機專業的學生存在著“什么都學過 (卻) 什么都不會”的尷尬處境，專業教育、教材與應用需求嚴重脫節。事實上，學生就業難并不是就業市場不需要計算機人才，其根源還是計算機教學的現狀所致。

軟件工程課程雖然一直都有實驗教學的要求，但常常只是停留在組織學生編寫軟件項目若干設計文檔這個單一環節上。然而，由于中等教育過早和長期的文理分家，理工科學生的文檔編寫能力是個“軟肋”，他們不感興趣；而且，由于教學時間有限，要真正完成軟件工程各階段文檔的編寫事實上也沒有可能。此外，由于學生甚至連任課教師也缺乏軟件開發的實踐經驗和感性認識，使一門應用性很強的工程科學卻常常被當成理論課來開展，課堂教學必然枯燥、乏味。因此，作為一門重要的計算機專業課程，如何開展軟件工程的實驗教學，如何保證軟件工程實驗環節的效果一直是個問題。

軟件工程課程要讓學生學以致用，為市場培養適用的應用型軟件工程專業人才；軟件工程課程要“因材施教”，通過加強實驗實踐環節促進學生對學科理論知識的理解和學習熱情。因此，迫切需要優秀的軟件工程實驗教材和對軟件工程綜合實踐的精心設計。

3關于解決問題的思考

教育的一個重要原則是“因材施教”。通過對計算學科教學現狀和對培養對象的分析，我們認識到：

1) 大眾化高等教育背景下人才的培養，應該體現到教材建設上。尤其是應用型大專院校的教材建設不僅要做好減法――適當地降低理論要求，也要做好加法――增加探究性實驗并在實踐環節中有突破性的創新。

2) 要根據學生求知欲望強的特點擴大學生的知識面，要利用學生動手能力強的特點來提高學生的實踐能力、創新能力和就業競爭能力，努力形成一個“什么都學過什么都會點”的積極局面。

3) 實驗內容的建設要有可操作性、趣味性和適當的難度。可操作性保證學生都能完成實驗而促進學生學習信心的建立，在一定程度上減少學生抄襲的理由，克服實驗數據普遍抄襲的弊病；趣味性體現“寓教于樂”以提高學生完成實驗的積極性；而適當的難度有助于激發優秀學生進一步鉆研的斗志。

4) 實驗內容應覆蓋軟件工程學科的各個主要環節，覆蓋軟件生存周期的各個階段，使學生通過實驗加深對學科理論知識的理解。但也要避免“喧賓奪主”，沖擊或淡化相應理論課程的學習。實驗內容要形式多樣，例如可以是實驗、論文、課程設計等不同環節，并且各種實驗內容應該得到嚴肅認真的設計，使實驗產生適當的節奏感。同時，在積極發展實驗教育的同時，要保證必要的理論教學水平。

4實驗的創新與成果

根據以上思考，我們在實驗內容的選擇、實驗步驟的設計和實驗文檔的組織等方面都做了精心的考慮和安排，嘗試為軟件工程課程編寫并出版了《軟件工程學實驗》教材。該實驗教材依據課程教學大綱，充分理解課程的大多數主教材，遵循課程教學的規律和節奏，體現了實驗的可操作性，幫助學生有效地把握本課程的知識內涵和提高理論與實踐的水平。

《軟件工程學實驗》通過一系列學習軟件工程工具的實驗練習，把軟件工程的概念和理論知識融入到實踐當中，從而加深對軟件工程的認識和理解。實驗內容涉及到軟件生存周期的各個階段，如表1所示。

實驗1：軟件工程工具與環境。主要通過因特網搜索與瀏覽等，讓學生熟悉軟件工程的技術支持環境，了解軟件工程工具以及支持環境對于開展軟件工程實踐的意義，了解主流的軟件工具和軟件開發環境產品及其發展與應用狀況，嘗試通過專業網站的輔助與支持來開展軟件工程應用實踐。

實驗2：軟件工程標準化。了解支持國家標準和其他相關標準信息的專業網站。熟悉和掌握軟件工程標準化的概念、內容及其意義。系統地了解與軟件工程相關的國家標準，重點熟悉和掌握國家標準GB/T8567-1988，掌握軟件項目規模與軟件文檔實施關系的處理方法，掌握軟件文檔管理的基本要求。

實驗3：軟件開發繪圖工具Visio。了解Visio工具軟件的功能特色和工作環境，掌握應用Visio工具繪制軟件開發圖形的基本操作；了解開發Visio解決方案的基本概念，通過UML模型圖、網絡圖、機架圖和網站圖等圖形的繪制，熟悉Visio繪圖操作。

實驗4：軟件分析與建模工具PowerDesigner。了解PowerDesigner的4個模型：業務處理模型(BPM)、概念數據模型(CDM)、物理數據模型(PDM) 和面向對象模型(OOM)及其相互關系與作用；初步了解系統分析和建模工具PowerDesigner的概念和操作界面；學習運用PowerDesigner工具進行簡單系統分析建模操作，學習建立BPM、CDM、PDM和OOM的方法等。

實驗5：軟件自動化測試。學習自動化測試的原理和方法，結合軟件生命周期，了解自動測試工具的類型以及測試步驟和自動測試用例設計基礎，了解測試自動化的優點和限制，掌握MI WinRunner功能測試等工具的基本操作。

實驗6：軟件項目管理Project。了解IT項目管理的基本概念和項目管理核心領域的一般知識，初步掌握項目管理軟件Microsoft Project的一般操作界面和基本操作。

實驗7：軟件配置管理VSS。學習軟件配置管理的基本概念、分類、工具集成和相關技術，初步了解Visual SourceSafe 配置管理工具的使用方法。

每個實驗中都包含背景知識介紹、所需的工具與準備工作，以及詳細的實驗步驟指導等，以幫助學生加深對課程教材中所介紹概念的理解以及掌握一些主流工具或應用的基本使用方法。每個實驗完成后，要求學生根據個人體會完成實驗總結。

實驗總結：軟件工程實驗總結。全部實驗完成后，要求學生回顧所有實驗內容，進行系統的概括、評價和總結，以鞏固通過實驗所了解和掌握的軟件工程相關知識和技術。師生通過“實驗總結”和“教師評價”部分，交流對學科知識、實驗內容的理解與體會。每個實驗單元設計了“實驗單元的學習評價”，全部實驗完成之后的實驗總結部分還設計了“課程學習能力測評”等內容，書后則提供了“實驗成績記錄”，以此方便師生交流對學科知識、實驗內容的理解與體會，方便老師對學生實驗成績的記錄和管理，以及對學生學習情況進行必要的評估。

課程設計：根據實驗進度，分別要求完成的兩個課程設計作業是：

1) 指定或自選項目需求分析與概要設計文檔；

2) PowerDesigner項目設計――物業管理系統。

5學生的體會與評價

《軟件工程學實驗》教材編寫和出版以來，已經在全國范圍內得到了廣泛的應用，師生們大都給予了很高的評價。

教師們說：

＊很高興看到一本非常優秀、實用的軟件工程實驗教材，對我的教學很有幫助，彌補了軟件工程實驗的空缺。

＊得到《軟件工程實驗》一書很受啟發，特別是通過這段時間的閱讀、操作與理解，感到這本書確實很好，有撥云見日的感覺。該書的各部分都很有特點，對軟件工程課程各部分的學習也很有幫助。

一些學生的實驗總結摘錄如下。

＊這組實驗是輔助我們學好軟件工程的重要實踐課程。通過實驗，我們真正領會了課程所介紹的概念、原理、方法和技巧等。實驗充分地結合了課本，效果非常好，大家對學好軟件工程有了強大的信心和興趣，讓人感到學以致用。用一句話來總結軟件工程實驗：學軟件工程可以沒有實驗，但學好軟件工程則必須要有實驗。

＊軟件工程課是唯一一門讓我覺得學得還不夠，課時還不夠多的一門課程。較其他計算機課程，這門課多的是快樂和輕松，少的是無奈和郁悶，如此愜意地完成，其中又不缺少知識的灌溉。……

6后記

我們高興地看到，軟件工程課程實驗教學中所做的設計與創新嘗試，較好地符合了CC2004和《規范》的相關要求，同時，也得到了學生與教師的好評。我們要認真研究“專業發展戰略研究報告”和CC2004的相關報告，積極進取，繼續完善已經獲得的成果。

在軟件工程實驗課程成功設計的基礎上，我們正在考慮下一步以軟件開發小組為基本模型，設計“軟件工程項目沙盤模擬系統”作為軟件工程課程設計環節，組織學生以一定的競技方式開展軟件工程項目的設計活動，使學生能綜合應用軟件工程知識，充分運用軟件工程工具，很好地實踐和完成軟件工程項目，從中感性地理解和把握軟件工程活動。

參考文獻

[1] 教育部計算機科學與技術專業教學指導分委員會.中國計算機本科專業發展戰略研究報告.2004，8.

[2] 周蘇，王文等.大學計算機專業基礎課程實驗教學的改革與創新.北京：高等教育出版社，大學計算機基礎課程報告論壇論文集,2005，194-198.

[3] 周蘇等.電子商務實驗教學的創新與發展.北京：萬國學術出版社，第三屆中美電子商務高級論壇論文集，2006:585-588.

[4] 周蘇，王文等編著.軟件工程學教程 (第二版).北京：科學出版社，2004.

篇(2)

[關鍵詞]軟件工程；云計算；實訓平臺；架構；模塊

[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009-8097（2013）01-0107-06 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.01.023

一、引言

軟件工程是一門綜合應用學科，軟件工程專業具有實踐性、工程性、實用性等特征。學生不可能靠聽講軟件工程的理論學會開發一個實際的軟件，而是在“動手做”和“真正練”中體會和掌握軟件工程的思想，軟件工程專業實訓環節尤為重要。近年來，諸多學者提出采用校企合作培養模式、項目教學法，增加實驗、實訓比例，以增強學生理論與實踐的聯系，提高動手能力、思維能力和創新能力。但目前大部分高校存在資金來源有限、實驗設備老化、實驗實訓資源不足等問題，且校企合作實習基地建設滯后，學校與實習基地之間缺乏互動，均影響學生實踐能力的培養。應用云計算技術建立軟件工程實訓平臺，不但學生可以在“云”中進行真實項目訓練，體驗企業工作環境，提高實訓效果，而且可以降低高校實訓基地的投資與運行成本，提高辦學效益。

二、文獻綜述

1.云計算

云計算是一種商業計算模型，它將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使用戶能夠按需獲取計算力、存取空間和信息服務。云計算是并行計算（Parallel Computing）、分布式計算（Distributed Computing）和網格計算（Grid Computing）的發展，是虛擬化（Virtualization）、效用計算（Utility Computing）、基礎設施即服務（Infrastructure aS a service，IaaS）、平臺即服務（Platform as a service，PaaS）、軟件即服務（Software as a service，SaaS、等概念混合演進并躍升的結果。云計算的基本原理是用戶所需的應用程序運行在大規模服務器集群中，數據也保存在互聯網的數據中心，其管理與維護由提供云計算服務的公司負責，用戶終端的功能被大大簡化，而諸多復雜的功能都轉移到終端背后的網絡上去完成。云計算具有虛擬化、超大規模、高伸縮性、高可靠性、高通用性、按需服務、極其廉價等特征。

Google、Amazon、IBM、Yahoo、Vlware等大公司是云計算的先行者。2006年，Google啟動了“Google101”計劃，引導大學生進行“云”系統的程序開發。2007年10月，Google與IBM聯合宣布，把全球多所大學納入類似Google“云計算”平臺之中。Google是最大的云計算技術使用者，典型的云計算平臺還有Amazon的彈性云、微軟的云+端、軟件+服務的云計算服務、IBM的藍云（Blue Cloud）計劃等等。2008年，IBM先后在無錫和北京建立了云計算中心。2009年，云計算走進了教育界，黎加厚教授正式提出了“云計算輔助教學”（Cloud Computing Assisted Instructions，CCAI）概念，即學校和教師利用“云計算”提供的服務，支持教師的教學和學生的學習，提高教學質量。“云計算”可以應用于教學管理、學生交流與管理、實驗室建設與管理等方面。

2.云計算輔助教學研究

隨著云計算技術引入我國，諸多學者對云計算輔助教學相關領域進行了探討：（1）云計算輔助教學的可行性與作用研究。Armando Fox（2009）等認為云計算應用到教學中是可行的，還可以幫助學生了解云計算技術和工具：金苗苗、周躍良（2009）、曹大有（2011）等認為云計算的共享性、協作性可以提高學生的學習興趣，培養學生的探索研究能力，并且最小化終端設備的要求，大大減少學校為維護和升級操作系統和應用軟件的費用；張林（2011）等認為應用云計算技術可以搭建個性化的學習環境；林瑜華（2011）認為通過公共云服務平臺提供完善的網絡教學功能和運行環境，具有更好的易用性和實用性；黎加厚（2010）、楊濱王、文霞（2010）則提出應用“云服務”能實現教育活動低碳化。（2）云計算協作學習與網絡學習策略研究。楊濱（2009）以Google sites為例闡述了網絡協作平臺的使用；何雙泉（2010）探討了云計算輔助教學環境中協作學習的特點與活動策略：張潔、裴芳（2012）等提出了基于世界大學城的云計算輔助教學下的協作學習方案；林瑜華（2011）研究了基于云計算的實驗教學環境、改革模式及協作學習模式；于莉（2011）探討了使用百會在線辦公平臺輔助課堂教學策略。（3）云計算教學資源平臺的構建研究。馬強、付艷茹（2011）等討論了國內典型云平臺及Google App Engine“公共云”平臺的接入技術；俞建華（2011）、李偉林、陳戍（2012）等設計了基于云計算的在線遠程教學平臺及運作模式；黃曉玲、趙生慧（2011）設計了通用的實驗教學平臺：楊曼（2011）以分布式計算框架Hadoop為基礎，闡述了在學院網絡實驗室中搭建云計算平臺Hadoop教學環境的過程與方案；張向陽（2012）探討了建設我國“云計算”教學資源平臺的構架與應用功能；張懷南、楊成（2012）則探討了基于云平臺的區域性高校數字教學資源共建、共享體系與模式；張家貴、羅龍濤（2011）、陳巧、胡新平（2011）等提出基于云服務的教學資源大平臺建設思路，認為在大平臺支持下，教學單位無需提供硬件設備、教學資源及技術人員，即可快速構建基于海量教學資源的特色教學資源平臺，促進優質教學資源的共建共享。

現有研究多以云計算技術構建遠程學習、協作學習等虛擬平臺與實驗教學資源平臺為對象，以降低教學成本、提高學生學習興趣與教學效果為目的，以高校教育資源平臺的共享共建、教學資源的利用、教學條件的改進等為重點進行了研究。而結合軟件工程專業的具體特征，如何運用云計算技術，校企合作共建真實的企業實訓平臺與環境，學生不受時空限制接受真實項目訓練，現有研究成果較少。

三、軟件工程專業云計算實訓平臺架構的設計

軟件工程專業云計算教學資源平臺的建設需要有強大的底層技術支撐，同時需要開發符合本專業要求的功能模塊，其技術體系與服務體系構架如圖1所示，云計算技術體系由物理資源層、資源池層、管理中間件和面向服務體系（Service-Oriented Architecture，SOA）的構建層組成。物理資源層包括所有的硬件資源，資源池層通過虛擬化技術將底層硬件如網絡系統、數據庫系統和操作系統等集成起來，虛擬為一個大的資源池，管理中間件層負責管理云計算資源，并為SOA構建層提供支持與服務，SOA構建層將云計算能力封裝成標準的Web Services服務。

云計算技術體系從根本上決定了服務體系模式，云計算強調各種資源的共享和隨需分配，其服務模式劃分方法較多，通常分為三個層次：最底層是基礎層，由硬件或虛擬機資源構成，是整個服務體系的基礎，通過虛擬資源池為學校與合作企業提供計算、存儲、帶寬等按需的動態云基礎設施服務（IaaS）：第二層為在線開發平臺層（PaaS），構建在基礎設施層之上，對資源的抽象層次更進一步，為軟件項目開發與教學虛擬資源的建設提供接口與環境，通過分布式計算環境和分布式存貯環境提供海量文件系統、海量數據庫系統、大規模消息系統等服務，在線云通過在線開發平臺將操作系統、應用開發環境等平臺級產品以Web服務的方式提供給高校師生、合作企業開發人員等，方便高校與合作企業對教學資源的開發和使用；第三層為實訓資源應用服務層（SaaS），位于最上層，是用戶與云服務體系的接口，直接為合作企業開發人員、高校師生等提供實訓應用軟件服務，如作品展示、開發文檔輸出、資源設計、軟件檢測以及項目管理等等。合作企業開發人員、高校師生可以在任何時間、任何地點使用PC電腦、3G手機或其他移動終端設備訪問“云”端，接受云計算各層次提供的服務。

云計算供應商提供的服務收費低廉，有的甚至免費。對于單個高校或少數高校聯盟建立云計算實訓中心，高校不必建設云計算基礎設施及其技術體系，只需購買或租用“云服務”供應商提供的云計算服務，按使用付費，按需自助服務，校企合作的重點是建設虛擬教學資源，這樣，可以節省實訓中心初期投資與維護運行成本。而對于全國高校聯盟建設云計算實訓中心，可采用主管部門或高校聯盟主導，云服務開發企業參與，公有云與私有云相結合方式，共同建立云計算基礎設施、服務體系與虛擬教學資源。

四、軟件工程專業校企合作云計算實訓平臺模塊的設計

軟件工程專業實訓是指學生通過直接參與軟件項目開發，提高實踐能力與職業素質的訓練過程。實訓基地的建設應符合真實性、高技術性和通用性原則，體現真實的職業環境，接觸新技術、新工藝[2…。實訓體系要求做到三個“真實”：“真實的企業項目”、“真實的企業化管理要求”和“真實的企業環境標準”。因此，學生實訓平臺的建設離不開軟件企業的參與，校企深度合作是企業實訓的基礎與前提，第二，學生能否進行真實的軟件企業項目開發與指導是軟件工程專業實訓的核心，第三，如何通過構建虛擬環境做到三個“真實”是保證云計算實訓平臺實訓效果的必要條件。軟件工程專業云計算實訓平臺功能模塊關系如圖2所示，黑色虛線框A表示軟件開發的全過程，是實訓平臺的核心模塊，綠色虛線框B為實訓資源模塊，包括實訓環境與教學資源開發功能模塊，紅色虛線框c為實訓管理模塊，包括校企合作、學生管理、團隊管理、項目管理、系統管理模塊，藍色虛線框D為實訓評估模塊，主要有作品展示、實訓報告、成績生成及所有項目文檔模塊。

1.軟件開發模塊

（1）軟件開發模塊的功能

構建軟件工程專業實訓平臺的目的之一是學生可以不去企業，不受時空限制，在學校的軟件工程實驗室或其他任何地方，只要有上網的電腦，登陸至學校的云計算實訓平臺就能進行真實的軟件項目開發訓練，并且學生在開發軟件的過程中，能得到企業老師與學校老師（以下簡稱“雙師”）的適時指導、動態監控。學生可通過以下方式參與企業實際項目開發：一是企業直接在云平臺上進行項目開發，企業老師擔任項目經理，分配任務并指導學生在同一平臺上共同完成項目開發，起到“工學結合、頂崗實習”的作用。二是企業老師挑選已開發過的軟件項目，在云平臺上建立項目庫、案例庫，通過云計算實訓平臺指導學生在該平臺上進行項目開發，或者學生分組完成軟件項目開發全過程。軟件項目開發過程主要包括項目規劃、需求分析、系統設計（軟件架構設計、數據庫設計、界面設計、模塊設計）、代碼編寫、軟件測試等過程，每一個過程應能輸出相應的項目文檔，并且通過軟件開發平臺可以實現師生適時互動，提高學生實訓效果。

（2）云計算軟件開發平臺構架

為了更好地滿足個性化、多樣性、復雜性軟件開發需求，解紹詞等（2011）提出了基于MDA（ModelDrivenArchitecture）的云計算軟件開發平臺模型，這種模型是面向服務、面向軟件的開發方式，稱之為“軟件業務化定制”模式。如圖3所示，云計算軟件開發平臺模型架構主要分布于云計算環境的平臺層與應用層，云端平臺層提供構件支持、環境支持、開發工具支持，將平臺無關模型（Platform Independent Model，PIM）自動轉換為一個或多個特定平臺模型（Platform Specific Model，PSM），然后再生成代碼，最終進行系統測試與。模型交換和變換交換總線是聯系整個開發平臺的技術紐帶，以面向服務的體系結構（service-Oriented Architecture，SOA）方式對外提供統一開放的應用程序編程接口（Application Programming Interface，API），其他模塊通過API進行交互。應用層向用戶提供軟件業務化定制接口，滿足用戶個性化軟件開發需求。對于傳統的個體開發模式更為簡單，直接通過云計算系統平臺層將軟件研發的平臺、開發環境作為一種服務向用戶提供，應用層為用戶提供各種應用軟件服務，即用基于云計算的實訓資源平臺為師生提供各種可靠的、經濟的在線應用軟件服務。

2.實訓資源模塊

實訓資源模塊包括實訓教學資源模塊與實訓環境資源模塊。軟件工程專業實訓教學資源主要包括：軟件開發環境；企業實際軟件項目庫、案例庫；實訓教材；軟件開發的基礎理論資料；軟件開發專用技術資料；重點、難點講解資料及相關文檔、模版等，這是應用型軟件人才培養的基礎和保障，是可教學化實訓體系的核心。軟件開發環境主要指進行軟件開發的各種技術和軟件工具，還包括相關的幫助文檔、開發文檔，軟件開發環境應該符合IT業界使用的主流技術和開發工具。軟件開發環境是云計算服務提供商根據高校及其合作企業的要求，通過云計算在線開發平臺層（PaaS）提供。校企合作雙方共同在“云”端研發實訓教材及配套的課件、主流軟件、具體實訓項目的實際代碼、視頻等，共同制定《實訓教學大綱》、《實訓教學安排與日志》、《實訓教學要求及方法》、《實訓項目開發計劃》等一系列實訓教學指導文件并上傳至“云”端，以企業為主高校配合的方式建設Java、嵌入式、.NET等在內的實訓項目體系，企業將已經完成的軟件工程項目進行需求與技術分析，按照軟件項目管理的基本要求進行可教學化的項目改造，在應用層建立實際軟件項目庫，不斷補充修訂實訓項目文檔，完善實訓內容，在“云”端構建可教學化的實訓教學資源。

實訓環境模擬即軟件企業工作環境模擬，就是讓學生通過云計算實訓平臺親身體驗企業的“真實”環境、工作壓力、管理制度與企業文化，對于提高學生實訓的積極性與主動性具有重要作用。在“云”端通過交互式的可視化工具將企業真實工作現場、學生實際訓練現場、企業工作流程、企業考勤制度等可視化內容與邏輯內容進行有效地集成，再配以聲音效果，對實訓環境構件進行可視化設計，構建虛擬元件。虛擬元件的構建主要包括外觀特性和內部特性的設計，外觀特性主要是可視化設計，內部特性主要是進行內部仿真模擬的邏輯運算。如在“云”端構建虛擬元件，設計虛擬打卡機或指紋考勤機，嚴格管理上下班出勤，設置專門的虛擬會議室供各個小組討論和評審，并配備虛擬會議桌、投影儀、白板等附屬設施，高度仿真企業的工作環境，讓學生有一種身臨其境的感覺，增加新鮮感，提高實訓效果。

3.實訓管理模塊

沒有嚴格的管理，即使技術體系再先進，也難以保證每個開發小組高效地完成開發任務。盡管大學生對新知識、新技術比較渴望，但諸多大學生缺乏吃苦耐勞的精神，責任心不強，所以，嚴格管理對提高學生實訓效果也不容忽視。軟件工程專業的實訓過程主要是學生開發軟件項目的過程。實訓管理體系應以軟件項目開發過程管理為中心，以系統管理、學生管理、團隊管理、校企合作管理等為支撐的一體化管理體系。

（1）項目管理模塊

云計算項目管理模塊主要對軟件項目生命期的五個階段即啟動階段、計劃階段、實施階段、控制階段和收尾階段進行的控制與管理，涉及項目的整合管理、范圍管理、質量管理、進度管理、成本管理、資源管理、風險管理、采購管理、溝通管理等九大知識領域，其中，質量管理、進度管理、成本管理為項目管理的核心領域，成為“雙師”監控的重點。在實訓中，學生將在項目組內承擔的開發和管理任務、項目完成進度及遇到的問題在實訓項目管理子平臺上，“雙師”登陸高校云計算實訓項目管理子平臺，對學生開發項目的全過程進行監控、階段評價與引導；學生將各階段的開發文檔與軟件產品經項目文檔輸出模塊與作品展示平臺進行輸出與展示，“雙師”通過項目管理子平臺及時檢查每一開發過程的項目文檔，通過互動交流平臺及時解決學生的疑問。

（2）系統管理模塊

系統管理模塊是對云計算實訓平臺的運行、維護、應用軟件的二次開發、教學資源庫的動態更新、系統登錄權限設置等的管理。實訓平臺系統管理員應為高校指定的老師，負責基礎信息維護、通訊簿管理、系統用戶管理、模板管理、日志管理、數據備份與恢復等管理。使用者涉及高校老師、學生、合作企業老師三方，可分別以其三個身份進行登錄使用。實訓平臺向用戶提供統一的接口，任何一個授權用戶都可以通過標準的接口來登錄云計算實訓平臺提供的服務。為了方便用戶使用，在線云可借助Web2.0技術中的B/S結構，高校師生、合作企業老師只需要使用瀏覽器便可進行訪問。高校老師主要將實訓計劃與要求到云計算實訓平臺，企業老師按學校的要求在平臺上上傳軟件開發項目及相關指導文件，高校老師提供學生登錄賬號，高校與合作企業老師均可對實訓學生的信息進行審核并分組管理。

（3）學生管理模塊

學生管理是為了實現實訓目標，在實訓期間以學生為管理對象的各種計劃、組織、領導、控制活動，是取得實訓成功的重要條件。如圖4所示，云計算學生管理模塊包括學校管理、企業管理與學生自我管理子模塊。學校教學管理部門、學生工作部門、實訓指導老師分工協作，通過學校入口登陸云計算學生管理平臺對學生進行職能管理。教學管理部門主要檢查學生實訓計劃完成、實訓過程的資料存檔等情況，學生工作部門主要對學生信息、請假、考勤與學習態度進行檢查與考核，實訓指導老師主要對學生實訓項目的選擇、實訓效果檢查、實訓過程的指導、考核與評價。企業指導老師從企業入口登陸云計算學生管理平臺，對學生的實訓全過程進行指導、監控、評價。學生從學生入口登陸云計算學生管理平臺進行自我管理，如學生個人考勤、學生自評、組長申請、小組成員管理、小組評估。

（4）團隊管理模塊

為了提高軟件項目開發效率與實訓效果，開發小組采取團隊工作方式。開發團隊以自由組合的方式，由5-6名學生組成一個開發小組，根據學生對專業知識的掌握程度、項目開發的技能、經驗與興趣，學生自行推選出項目經理與任務角色分配，如開發經理、計劃經理、測試經理、技術支持經理等角色，還可以自行決定崗位輪換方式。小組成員在登陸至云計算軟件開發平臺以后，各司其職，協調配合地開展工作。“雙師”通過團隊管理模塊了解開發小組的分工，監視團隊的運行情況，同時，通過團隊管理模塊，激勵團隊成員的士氣和工作熱情，鼓勵團隊之間開展競爭，提高工作壓力。

（5）校企合作管理模塊

項目庫、案例庫、實訓教材等實訓資源的建設，企業真實工作環境的模擬，學生實訓過程的指導與管理等等均離不開學校與企業的通力合作，因此，校企深度合作是云計算實訓平臺成功的前提條件。通過建設云計算校企合作交流與管理平臺，加強學校與企業之間的溝通，明確雙方的職責、任務與權限，構建人才共育、過程共管、資源共享、優勢互補、責任共擔、互利互惠的合作機制，提高實訓質量。

4.實訓評估模塊

實訓評估既是對學生實訓效果、校企雙方合作成效的檢查，又是對云計算實訓平臺的考驗，是進一步完善與改進的實訓體系與教學管理體系的依據，同時，也是一種牽引和導向，促使學生了解自己在各階段努力的方向。評估體系是一個多維考核評價系統，包括專業技能、綜合能力和職業素養三個維度，其對象包括團隊評估和個人評估，其過程包括階段計劃評估和終結績效評估。實訓評估模塊由項目文檔輸出、作品展示、實訓報告、成績生成等模塊組成。

項目文檔輸出模塊能展示項目開發全過程的所有文檔，是“雙師”作為項目過程控制與質量控制的重要控制點，也是專業技能、綜合能力和職業素養的直觀表現。作品展示模塊為學生提供作品、個人基本信息、院校評價的展示，是實訓考核優異者的舞臺，也是學生評互，實現協作學習、共同提高的平臺，如果對學生就業面試單位開放，讓用人單位進一步地了解學生，還可以提高學生的就業競爭力。實驗報告是學生對全部實訓過程的總結與提高，實訓成績是學生實訓的綜合表現。各階段項目文檔輸出、軟件測試報告、學生實驗報告及學生自評等構成實訓成績評定的依據。實訓評估模塊記錄學生的日常開發工作與團隊表現，給出定量評價并匯總，做到全程實訓全程評價。

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關鍵詞：計算思維；計算機課程：非計算機專業

自上世紀九十年代開始，在大學內進行了計算機基礎教育，應用教育等兩個關于計算機的學習階段。隨著對計算機知識的不斷加深，關于計算機專業的學時、計算機教學內容的選擇以及計算機理論和應用的平衡發展等問題逐漸浮出水面。針對這些有關問題的不斷出現，教育部等和各高校都召開研討會討論有關“計算思維”的問題，許多大學也先后開展以計算思維為主題的課程改革，并獲得了成功也為之后的改革奠定了基礎。對于大學生計算機課程的教育重點，都形成了“計算思維”的核心理念，達成了課程改革以計算思維為主題的共識，但是計算思維如何體現計算思維，其他專業的學生如何實現計算思維？本文對此提出了見解。

一、計算思維的含義與發展

大學課程中計算機課程的選擇要考慮以下問題：何為計算思維的授課內容？計算機課程中的核心計算思維有哪些？非計算專業的學生如何培養計算思維？計算思維是伴隨著計算系統出現的，自計算機出現以來，計算機系統也隨之像大樹一樣不斷發展。

1. 計算系統根基性理論

計算系統的根基性理論對于現在的計算技術以及未來的計算技術都有著不可忽視的指導作用。其中的“0和1”思維、“程序”以及“遞歸”思維尤其重要。

（1）0和1是計算的基礎，世界上的各類信息都可轉化為0和1的問題。0和1也可以轉化為各種信息滿足人類的需求。0和1先轉化復雜的運算為簡單的邏輯運算，隨后運用各種晶體元件實現運算，晶體管再組合成復雜的元件，最后組合成最為復雜的計算機系統。將復雜化為簡單，從0到1的轉換，就是一種重要的計算思維。

（2）簡單的部件和動作系統可合成一個復雜的系統，所以系統的控制可以通過控制基本的部件和動作來完成，而基本指令的組合就能形成一個程序。通過程序的控制來實現系統的控制，正是計算機的運行原理，所以程序也是計算思維的一種。

（3）遞歸是一種利用有限完成無限的思維方法，是自身對自身進行調動，從高到低來解決問題的思維，也是重要的計算思維。

2. 計算系統的發展

研究計算系統發展過程中蘊含的計算思維對于計算專業的研究以及計算技術的應用有著非凡的意義。計算系統的發展主要有一下幾個方面。

（1）馮諾曼依結構計算機的運行原理是，信息先在存儲器里春樹，隨后控制器通過讀取和分析數據，經行運算執行。運行思維是程序的存儲和執行，馮諾曼依結構計算機對于程序的執行和設計有著重要的指導作用。

（2）PC是由硬件和軟件系統組成，一種能獨立運行，完成特定功能的設備。PC是操作系統和程序共同協作完成存儲，最后由硬件進行信息執行的細微體現。

（3）并行和分布的計算是一種多個中央處理器和磁盤組成的計算環境。一般在局域或廣域網內運行，是硬件協同系統共同執行程序的思維體現。

（4）多CPU和大容量的磁盤可構成云計算。這種計算體現了一種按照需求實現信息計算的思維。

通過計算思維的發展，可以看出計算思維其本質就是抽象化與自動化的結合。

3. 社會和自然與計算思維結合

計算學科包含了各種細小的分支學科，這些分支學科又能與社會或自然學科結合，形成新的邊緣學科。這些新學科的形成是計算機學科融合的體現，也使計算學科的研究成為了具有更廣博范圍的研究。

隨著計算技術的不斷發展，網絡會從簡單的局域廣域網絡發展到更深層次曾大范圍的，充滿人類智慧網絡。如今的網絡已經不只是單純的計算機網絡，物質對象形成的物聯網、人脈關系形成的社交網等，都是網絡發展的體現，未來的計算機網絡更是可以和社會與自然結合，形成更大更具體的網絡。

4. 算法和計算系統的計算思維

算法是計算系統的精神所在，它是計算規則和問題解決方式的集合。算法則普遍存在于計算系統中，系統是一個包含自然方面和社會方面各種問題的整體，其間具有種種聯系與作用，也具有不可替代的功能。如果要開發一個新的系統或軟件，就需要一個整體和科學的思維系統，然后運用算法，起到畫龍點睛的效果。

二、計算機以外其他專業計算思維的重要性

計算思維不僅對計算機專業的人員有影響，對其他專業的人才也會有作用，通過一個例子，我們來談一下其他專業中計算思維的成功運用。

其中一個成功的例子就是1982年獲得諾貝爾化學獎的約翰波普。他在研究化學的過程中成功運用了計算機，如今化學界常用的量子化學也是他建立的。他開發的“Gaussian 量子化學綜合軟件包”可進行多種化學研究，在為化學的研究更廣闊開閘提供了很大的便利。約翰波普的案例成功證明了計算思維在其他領域的影響：可以將不同的思維轉換為可計算的對象；研究過程利用計算思維中的算法，形成一個系統；將數據匯集起來形成一個數據庫，然后進行性質的總結；利用計算思維轉換物理為信息。所有這一切都離不開計算思維。

3. 計算思維對其他專業人員的必要性

從波普的實例能看出，其他專業人員同樣需要計算思維，可以將從事的工作與計算機聯系起來。

（1）學科專業的研究可以利用計算機進行。以往使用的專一手段可能在事業未來的發展中受限，所以計算機的利用可以為學科信息等的獲得提供新的更加便利的可能。

（2）通過計算機進行計算的革新。有些需要用到計算的非計算機專業，結合本專業的固有思維和計算，利用計算機進行計算方法的革新，對于一些專業非常必要。自己的專業結合計算機專業的知識，這種新型人才正是未來所需要的。

4. 其他專業的人員利用計算思維可完成新的思維跳躍

其他專業的學生只對計算機的一般應用技能進行學習，很難應付未來的專業需求。這時就需要計算思維的加入，計算的思維與本學科固有的思維融會貫通，完成新思維的跳躍，在專業領域獲得更廣博的見解。知識可能會隨著時間被忘卻但思維模式是不會忘記的，計算思維模式為非計算專業學生提供了靈活的思維模式，將計算思維與其他學科結合，激發創新能力是學生所真正需要的。

三、以計算思維為核心的計算機課改之路

綜上所述，針對計算機專業和其他專業課程的選擇，應當以計算思維培養為核心，可考慮以下的改革建議。

（1）通過直接對計算思維比較專業和典型理論以及實例的講解，使學生更加升入了解和體會計算思維，并能與生活相結合，形成新的豐富的思維。

（2）也可以先從較簡單常見的計算機運用講起，然后由淺入深引入計算思維，然后通過案例加深了解。第一次計算機課程最好先講述理論，然后其他的課程可以幫助訓練計算思維。

計算思維有著堅定的計算體系與技術支持，由豐富的系統和各種算法構成，能夠與社會與自然緊密結合形成新的內容。對于非不同專業的學生來說，計算思維都是幫助專業創新和思維跳躍的重要工具。大學生思維的培養以及新課程的改革，計算思維都是正確且重要的方向。

篇(4)

破譯兩大密碼震驚世界

早在2005年初，王小云教授的人氣指數沿著互聯網在全世界急速飚升。2月15日，在美國召開的國際信息安全RSA研討會上，來自中國山東大學的王小云提交了自己和尹依群、于紅波三人的論文，本論文描述了如何使得兩個不同的文件產生相同的SHA-1散列值，而計算復雜度比以前的方法更低，在理論上證明了SHA-1被破解。這是繼2004年8月王小云教授破譯MD5之后，國際密碼學領域的又一突破性研究成果。

2004年8月的國際密碼學會議的總結報告這樣寫道：“我們該怎么辦？MD5被重創了，它即將從應用中淘汰。SHA-1仍然活著，但也見到了它的末日。現在就得開始更換SHA-1了。”

然而，更讓密碼學界震驚的是，僅僅半年的時間，SHA-1也宣告被破解，而且破譯者是同一個人領導的研究小組。一貫被認為固若金湯的兩大世界密碼算法戲劇性地走到了盡頭。

MD5、SHA－1是國際通行的兩大密碼標準，兩大算法是目前國際電子簽名及許多其它密碼應用領域的關鍵技術，廣泛應用于金融、證券等電子商務領域。二者的廣泛應用源自人們對其安全性的充分信賴。從理論上講，它們是“計算不可能的”，以SHA-1為例，密碼學家一度認為，即使使用目前世界上最強大的計算機也需要數百萬年時間才能找到這樣一組“碰撞”。

加固密碼堡壘

王小云的研究成果公布之后，許多朋友都跟她開玩笑：“隨便破譯個密碼，銀行的錢不就嘩嘩地流進腰包？”誠實淳樸的她信以為真，忙不迭地為自己辯解。

其實，王小云教授的研究成果對SHA-1的研究仍是理論上的破解，并未像MD5那樣已經有實際應用的例子。使用這個理論方法，要找到SHA-1的一個碰撞，需要的計算能力大約相當于用5萬臺超級計算機工作100年，這已經超出了現有計算資源的能力范圍。所以現在還沒有必要過多地憂慮銀行存款之類的安全問題。但王小云的擔心是：“沒有立即的威脅出現并不表示會一直太平無事，現在就應該考慮提前將SHA-1換成更安全的算法了”。

MD5和SHA-1相繼被破解，在世界范圍內引起了軒然大波。其破解的意義可以簡單喻證為：在最快速度下，普通PC機只需幾分鐘時間就能找到MD5的“碰撞信息對”。這不僅意味著數字簽名安全性的降低，也意味著其它一些基于Hash函數的密碼應用安全性降低的可能，必須及時添加限制條件，或者重新選用更為安全的密碼標準，以保證電子商務的安全。

美國國家標準與技術研究院隨即表示，為配合先進的計算機技術，美國政府5年內將不再使用SHA-1，并計劃在2010年改用先進的SHA-224、SHA-256、SHA-384及SHA-512的密碼系統。此外，微軟、SUN和Atmel等幾家知名公司的專家也發表了他們的應對之策。

事實證明，破解密碼的影響已經超過了王小云她們的預料，業界一片忙亂。既然兩大密碼已經失守，很多廠商首先要考慮的是更換算法問題，尤其是在數字簽名中應用了MD5算法的產品，升級已勢在必行。但要更換這些算法，就意味著更換產品，企業對產品的前期投入成為浪費，成本隨之增加。

不過，王小云本人倒是愿意從另一個角度來看待自己的發現，那就是呼喚更先進的函數，使網絡信息更加安全。作為一個學者，她更注重的是學術的探索與交流。“有攻有防，世界密碼算法才能在不斷的更換中變得更加安全。” 與同行們在一起，王小云最樂意做的就是和他們探討密碼的“破”與“立”，有時竟為對某個問題的不同意見爭得面紅耳赤，同門師兄弟也不例外。

目前，王小云正致力于安全計算學的研究，她仍將分析國際密碼算法標準作為密碼理論研究的重點。在這個特色領域里，王小云充滿了信心。

不可思議的女子團隊

讓很多密碼學界的專家認為“不可思議”的是，在國際上通用了15年的兩大密碼算法，最終被一位中國女學者帶領的女子團隊的無情地擊倒，而且過程看起來似乎并不復雜，SHA－1的破解只用了兩個多月的時間。

20世紀80年代末，國際上開始研究密碼算法。當時在山東大學師從著名數學家潘承洞教授、于秀源教授攻讀解析數論研究生的王小云，轉攻密碼學方向， 1993年獲得山東大學數論與密碼學專業博士學位后留校任教。她成功將數論知識應用到密碼學中，從1996年開始進行Hash函數的研究。

當時，在公鑰密碼算法里，大多數密碼體系都是用HASH函數確立的，其中一個非常重要的應用是HASH函數是用來保證電子簽名安全的一個關鍵技術。一些密碼學家嘗試破譯，均是有花無果，無功而返。由此HASH函數被認為是近15年來密碼學研究中最不活躍的領域。就是在這樣一個領域里，王小云潛心鉆研，屢有突破。

王小云實話實說，研究Hash函數算法之初，她并沒有想去破解，只是好奇地想弄清楚：Hash算法為什么如此安全？它果真像大家認為的那樣牢不可破嗎？

回憶起那個令她難忘的過程，王小云說：“一開始，我也覺得很難，破不了，但是后來從數學的角度來思考，慢慢地發現了很多規律，影響其安全性。這個過程是一點點積累，一步一步解決的。而一旦養成了這種思維方式，數字在我們眼中就變成了美妙的音符，我們的研究就像音樂創作一樣有趣。”

令她非常欣慰的是，自己的學生在這個領域也學有所成。由于現代密碼算法是新興起的專業，應用密碼學難以找到合適的教材，這對當時留校任教的王小云是一個很大的考驗。“這課到底該怎么上？”不斷的探索之后，王小云選擇了自己的辦法：讓學生學習經典的文章，經過思考，抓住一個研究方向，從這個方向找到突破點。她說，要讓學生自己去發現創新點，研究生就要成為一個獨立的研究者。而現在，她的研究生在密碼學領域表現出的非常的才能已經體現于現實，在破解密碼算法的工作中，弟子們功不可沒，多人是其課題研究小組的成員。

真實的王小云

1966年出生于山東濰坊市的王小云，講起話來依是濃濃的鄉音，樸實而平和。同事們給她的評價是“不急功近利”、“先做后說”。王小云一鳴驚人后，不僅外國專家感到不可思議，連周圍的同事和朋友也無法理解：平時看起來柔柔弱弱的她從哪里迸發出如此巨大的能量？

能夠做成別人難及之事，王小云有著與眾不同的天分。美國科學院院士、美籍華人密碼學專家姚期智先生說她“具有一種直覺，能從成千上萬的可能性中挑出最好的路徑”。王小云自己則認為這是一種“幸運”――幸運找對了思路，從俯拾皆是的數學規律中找到了自認為合適的那個，剛好是解開密碼的鑰匙。

但在天分和幸運的背后，是王小云20年的深厚積累，10年的不懈探求。

在浩若繁星的數字堆里找到正確的碰撞路線，其難度不亞于大海撈針。為破解算法，王小云領導她的團隊投入了全部的精力，沒有節假日和雙休日，沒有8小時工作概念，不分晝夜，通宵達旦，能吃上一頓可口的飯菜，成了她們奢望。于是，每完成一次攻堅，王小云就忙中偷閑在家里做上一桌飯菜，犒勞一下自己的團隊。

緊張的工作讓王小云養成了“吝嗇”時間的習慣，她可以邊做飯邊思考問題，甚至一手抱著孩子，一手在鍵盤上敲擊新算法。“我的科研就是抱孩子抱出來、做家務做出來、養花養出來的，我從不避諱這一點。” 王小云買家具電器從來都要質量最好的，為的是避免壞了維修浪費時間。

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關鍵詞：算經十書，傳統數學思想，新理解

Abstract:Exploringandstrivingfortheconstantlyimprovingmethodsandtechniquesofcalculation,stressingtheexplicitthinkingbasis,andconcentratingonitsflexibleandwideapplicationisthepithofthemathematicideasofSuanjingshishu,thethreadofwhichisadvancingalongtheexploration,improvementanddevelopmentoftuibu(thescienceofcalculatingtheastronomiccalendar).Itcombinescalculationwithanalogy,andthus,formsitsuniquetraditionalstyleandmethod.

KeyWords:SuanJingShiShu,TraditionalMathematicalThinking,newunderstanding

在世界科學史中，中國傳統數學是一顆燦爛的明珠。在中國傳統數學中，“算經十書”是典型的代表。所謂“算經十書”，指的是中國十部古算書：《周髀算經》、《九章算術》、《孫子算經》、《五曹算經》、《夏侯陽算經》、《張丘建算經》、《海島算經》、《五經算術》、《綴術》（元豐年間已失傳，后來以《數術記遺》代之）、《緝古算經》。唐代時期，國子監內設算學館，置有博士、助教，指導學生學習數學，規定這十部書為課本。許多人為這十部算書作注釋，作增補刪改，歷代華夏子孫學習它，研究它，中國數學也因它而形成自身的傳統并將此傳統繼承和發揚。“算經十書”就其內容來說，屬于初等數學；就其數學思想和數學方法來說，則是十分高深的。下面，我們闡述其數學思想。

1.探索和追求精益求精的計算方法和技巧

就數學內容而言，“算經十書”以善于計算而見長，并且這一長足的發展還被推進到讓世界其他各國都望塵莫及的地步，這已是中外中算史家的共識。“算經十書”能如此輝煌耀目，是跟它著力探索和追求精益求精的計算方法和技巧分不開的。

“算經十書”中最早的一種《周髀算經》，其第一章敘述了西周開國時期（約公元前1100年）周公與商高的一段問答。從這段問答中，我們可以見到我國早期數學思想的一些初步端倪。當周公問商高“夫天不可階而升，地不可得尺寸而度。請問數安從出？”時，商高答道：“數之法出于圓方，圓出于方，方出于矩。矩出于九九八十一。”接著，商高還說：“故折矩以為句廣三，股脩四，徑隅五。既方其外，半之一矩，環而共盤，得三、四、五。兩矩共長二十有五,是謂積矩。故禹之所以治天下者，此數之所由生也。”這里，我們可以清新地見到，我們祖先在早期“定天下”、“治天下”時，已經看到了數學的重要性（如大禹、周公）；而掌握到一些數學知識的人（如高商），是注意數學思想和數學方法的。比如，我們從上述商高答問中，就可以看到，古人理解“數之所由生”，是將形與量結合起來考察的。圓和方都是形，而形是有數量關系的，從考察形可以探討到“數之法”，但這形中又包含著豐富的數量關系，特別是平方關系（九九八十一）。數之法是從圓形和方形開始的。圓是內接正多邊形經過無數次的倍邊之后所得到的正多邊形的極限（我國最早的極限思想，是不是來自于這種“圓出于方”的觀念，希望讀者引起注意）。矩是木匠用的曲尺，形如L，方中的直角，非矩不能作，所以說方出于矩。矩形的面積又不外于二數相乘，也就是說，要算出來。我國古代算法好憑口訣，而乘法口訣是從“九九八十一”起的，古人用“九九”作為乘法口訣的簡稱，故有“矩出于九九八十一”。這里所包含的用數的性質來研究形的性質的思想，與古希臘的數學思想旨趣相映。古希臘的畢達哥拉斯定理：a2+b2=c2。而當a=b=1時，則

c=，這既不是自然數，也不是自然數之比，所以不能是可接受的正常的數，被稱為無理數，導致了第一次數學危機，從此古希臘數學發展的方向產生了大改變，“幾何化”占了主導地位。[1]商高提出了著名的“句三股四弦五”這個勾股定理（也稱勾股弦定理、商高定理），是從“折矩”而來然后得“積矩”的，3，4，5及其平方的關系可以體現出勾股定理，但中國并沒有由此而產生數學危機，也沒有發生發展方向的大改變，反而為“幾何代數化”[2]這個中國傳統數學發展主導方向奠定了很好的基礎。中國早期講究以算的方法去解決實際數學問題，是“數之所由生”的重要思想。

在古代，不管是西方國家或中國，數學的發展都跟勾股定理結下不解之緣，這不是偶然的歷史巧合，而是不同淵源和發展脈絡的科學認識的一種必然交匯，其原因是由人們的實踐活動決定的。作為人類早期的數學研究活動，很自然地會碰到考察形的性質及數量關系，直角三角形成為關注的對象是在情理之中。正如趙爽所說的，早期先人們（如大禹）能掌握有關的數學知識是“乃勾股之所由生也”。但不同民族的不同思維方式會導致數學發展的不同朝向，至少在初等數學領域內是存在的。古希臘在數、形簡單和諧的觀念被打破之后發生大轉向，從重算發展到重證，發展到重視幾何證明，往后的趨勢就是有了這種發展趨勢和成果的集大成標志——歐氏幾何的產生，它是西方國家初等數學體系確立的標志，而中國此時并不發生方向的大改變，而是沿著算的道路繼續前進，往廣度和深度上延伸發展，導致的是中國傳統數學體系的形成——《九章算術》的出現。《九章算術》中有許多具有世界意義的成就，如負數計算、分數計算、聯立一次方程解法等，正是沿著探索計算的方法和技巧前進的結果。可貴的是，我們的祖先在此數學思想的指導之下，并不以原有的結果為滿足，沒有停留在原有的水平上裹足不進，而是精益求精地深入下去。如《九章算術》246道題，有解題方法202“術”，在當時有如此輝煌成績已難能可貴，但三國魏晉時期的劉徽，就在《九章算術》的基礎上，仔細作注，不但為《九章》提供了系統的理論依據，而且大力向前推進，提出了許多創見，將探討和講究精益求精的計算方法和技巧這種數學思想，提到一個更高的水平，并對后世的發展帶來了深刻的實際影響，如他發現的割圓術，為后來祖沖之求得更精確的π值奠定了基礎，唐李淳風注《九章算術》時說：“劉徽特以為疏，遂乃改張其率，但周徑相乘數難契合。祖沖之以其不精，就中更推其數。”劉徽本人告誡人們他所得到的“徽率”太小，后人也正是沿著劉徽的思想方法再繼續前進，將π值愈推愈精確。在求積問題上，劉徽也有突破，他提出了推求球體積的著名的“牟合方蓋”理論，之后，祖暅在劉徽研究的基礎上，精益求精，得到了聞名于世的“祖暅定理”，并具體求出了“牟合方蓋”。這長江后浪推前浪，一浪更比一浪高的中國高超的算法技巧，正是在一條清晰的傳統思維途徑――探索和講求精益求精的計算方法和技巧中進行和取得成就的。如《張丘建算經》自序中這樣寫道：“其夏侯陽之方倉，孫子之蕩杯，此等之術皆未得其妙。故更造新術推盡其理。”在探索精益求精的算法道路上更上一層樓，就是《張丘建算經》的數學指導思想，正是在此思想的指導之下，出現了舉世聞名的“百雞問題”。

2．講究明確的思想依據

數學思想研究的是數學產生和發展的思想方法和思想依據。“算經十書”不僅在數學知識上光彩耀目，在數學思想上也獨樹一幟，其顯著的特點是對于作為每項有意義的數學成果，都講究其明確的思想依據。

劉徽精細地注釋了《九章算術》，從而確立了中國傳統數學理論體系。劉徽的數學思想和方法，對后世影響極深。如王孝通在《上緝古算經表》中云：“徽思極毫芒，觸類增長。”說劉徽的思想方法是“一時獨步”。而劉徽對自己所接觸和研究的數學，是十分講究明確的思想依據的。“算經十書”中有二部與他密切相關。《九章算術》由于有了劉徽注，從此中國傳統數學有了自己的理論體系；他在注《九章算術》時補撰“重差”，其單行本即《海島算經》。劉徽注《九章算術》時，十分講究數理之道要有明確的思想依據。在《九章算術》注原序中，劉徽說：“徽幼習《九章》，長再詳覽。觀陰陽之割裂，總算術之根源，探賾之暇，遂悟其意。是以敢竭頑魯，采其所見，為之作注。事類相推，各有攸歸，故枝條雖分而同本干者，知發其一端而已。又所析理以辭，解體用圖，庶亦約而能周，通而不黷，覽之者思過半矣。”在“圓田術”注中，劉徽寫道：“不有明據，辯之斯難”，于是，他在創造“割圓術”的同時，還告訴人們此種創造是有依據的：“謹接圖驗，更造密率。恐空設法，數昧而難譬。故置諸檢括，謹詳其記注焉。”在“開立圓”（由球的體積以開立方的方法求其直徑）注中，劉徽創立了“牟合方蓋”理論，他不僅介紹了有關方法，而且還言明思想依據，“互相通補，……觀立方之內，盒蓋之外，雖衰殺有漸，而多少不掩。判合總結，方圓相纏，濃纖詭互，不可等正。”但他又擔心依據不足，惟恐理法相違，專門作了交待，以待后人獲得更嚴密的依據：“欲陋形措意，懼失正理。敢不闕疑，以俟能言者”。從中我們不僅見到先哲們對探討數理的思想依據的重視，也深深領悟到他們治學嚴謹的高尚風范。在談到將割圓術作為解決有關極限問題的工具時，劉徽也闡述了其思想依據：“數而求窮之者，謂以情推，不用算籌”（“陽馬術”注）。意思是說，數學中凡解決有關無窮之類問題時，不必用算籌去計算，應當用數學思想去把握。再拿《海島算經》來說，劉徽為什么要寫《海島算經》呢？其思想依據是什么?在《九章算術》劉徽注原序中，劉徽清楚的說明“蒼等為術猶未足以博盡群數也”，于是“輒造重差，并為注解，以究古人之意，綴于句股之下”，“以闡世術之美”。而造“重差”此術的思路是：要測量不可到達目的物的高和遠時，一次測望不夠，于是采用二次測望、三次測望、四次測望，即“度高者重表，測深者累矩”（“重表”或“累矩”就是用表或矩測望兩次）、“孤離者三望”、“離而又旁求者四望”。更為深刻的是，劉徽并不是勉強、被動地去考究數學知識之思想依據的，他認為數學思想與數學知識之間本身具有非常緊密的聯系，他用庖丁解牛來闡述此層道理：“更有異術者，庖丁解牛，游刃理間，故能歷久其刃如新。夫數猶刃也，易簡用之則動中庖丁之理，故能和神愛刃，速而寡尤”（《九章算術》方程術注）。

自劉徽之后，“算經十書”的著者都較注意闡述算理要有明確的思想依據，如四庫總目提要中稱：《張丘建算經》之體例，皆設為問答，以參校而中明之，簡奧古質，與近求不同，而條理精密，實能深究古人之意。正因為此書注意講究數學的思想依據，因而對掌握數學知識的來龍去脈很有益處，“故唐代頒之算學，以為專業”。就是在我國近年的中學數學課本中，還列有《張丘建算經》的題目。

此外，“算經十書”中關于數學證明的部分，也講究要有明確的思想依據。[3]

篇(6)

【關鍵詞】  生理學；雙語教學；英語

雙語教學是指利用兩種語言進行的教學，其實際內涵因國家、地區不同而存在著差異。生理學是研究機體正常生命活動規律的科學，是醫學專業的重要基礎課之一，生理學的學習直接影響到學生對后繼醫學課程的學習和理解。采用英漢雙語進行生理學教學不僅能賦予學生一個更為廣闊的英語學習空間，提高學生醫學英語聽說讀寫的能力，同時也能推動其他學科雙語教學的發展。為此筆者在生理學教學中進行了雙語教學的嘗試與探索，并取得了較好的效果。

    1對象與方法

    1.1  對象

    我校2007級三年制英語護理專業1班和2班，均為標準班，每班100人，全部為女生，經過高考統招入學。

    1.2  方法

    1班為實驗班，2班為對照班，兩個班的生理學課程均由同一名老師擔任。中文教材使用劉玲愛主編，人民衛生出版社出版的《生理學》教材，實驗班采用的是任課老師自行編制的英文教學講義。對照班采用傳統的教學方法進行教學；實驗班采取多種形式的雙語教學。

    學期結束后，實驗班和對照班均由教務處統一命題組織考試，全體生理學任課老師流水評卷，比較實驗班和對照班的考試成績，并分為60分以下、60～79分、80～89分、90～100分幾個分數段，統計兩個班各分數段的學生人數，以此除以該班的學生總數計算學生百分比，然后統計分析。并對實驗班進行關于雙語教學的問卷調查，了解學生對生理學雙語教學的意見和建議。

    2結果

    2.1各班級考試成績統計及分析

    結果顯示，實驗班和對照班各分數段人數及平均成績均無顯著性差異（p＞0.05），說明在我校英語護理專業開展生理學雙語教學是可行的，從而也為其他學科開展雙語教學提供了依據。實驗班和對照班期末生理學成績統計及分析

2.2實驗班問卷調查

    學生普遍認為生理學雙語教學對自身專業英語水平的提高具有明顯的促進作用，89%的學生認為生理學雙語教學有助于提高英語水平，91%的學生認為雙語教學對自己未來的發展有益，說明大多數學生對生理學雙語教學是贊同的。

    3討論

    生理學是一門醫學的重要基礎學科，涵蓋了很多與醫學相關的專業英語詞匯，因此，生理學專業英語的學習是掌握和運用醫學術語的關鍵之一，也是醫學發展的必然趨勢。

    3.1開展生理學雙語教學的必要性及好處對教師而言，通過閱讀英文原版教材，可以學習先進的教學理念，提高專業英語水平和英語口語能力。對學生而言，通過雙語教學提高其掌握生理學最新知識及跟蹤科技前沿信息的能力，在學習生理學專業知識的同時，可以逐步適應專業英語教學，逐漸提高專業領域的英語溝通、學習和學術交流能力，為今后的工作和學習創造必要的條件。

    3.2生理學雙語教學存在的問題盡管生理學雙語教學不影響生理學的學習并能提高英語水平，但目前仍存在一些問題。首先，雙語教學無合適的英文教材，英文原版教材對于大多數學生來講還很晦澀，價格昂貴，因此需要開展雙語教學的學校組織教師參考國內外資料，編譯適合目前教學現狀的雙語教材。其次，大多數教師缺乏“雙語”教學經驗，專業英語水平不是很好，在教學中還不能達到真正意義上的“雙語”教學。因此，必須培養一支高素質的雙語教學的教師隊伍，不僅要精通生理學專業知識，而且要能用準確、流利的英語講解知識，及時解答學生的疑問。另外，學生英語整體水平較差，個體差異大；英語閱讀能力相對較好，聽說能力相對較差；公共英語相對較好，專業英語相對較差。雙語教學要求學生在有限的時間內用英語聽懂并用英語思維本來就生疏難懂的醫學專業知識，這對他們來說難度很大；但學生普遍認為生理學雙語教學對自身專業英語水平的提高具有明顯的促進作用，說明英語護理專業學生對雙語教學充滿信心及希望，也必將加倍努力，使生理學雙語教學收到好的教學效果。

    總之，在生理學教學中開展雙語教學對教學雙方都提出了更高的要求，但雙語教學是生理學教學發展的必然方向。如何營造良好的雙語教學氣氛，更新教學教育觀念，更好的進行雙語教學，各方仍在苦苦思索，雙語教學的定位必須基于實踐，以不影響生理學專業教學為前提而確定雙語教學的內容和形式；必須開展廣泛而深入的研究與實踐，不斷反思雙語教學的經驗與教訓，使雙語教學穩步發展。

【參考文獻】

  1 劉國藝,溫海霞等.生理學雙語教學淺析[j]. 山西醫科大學學報,2006, 8(3):249-250.

2 顏君,張英華等.護生對雙語教學認知情況的調查與對策[j]. 現代臨床護理,2006, 5(2):55-56.

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[關鍵詞]關聯主義：“云”計算：設計學習：個人知識管理：學習資源：理念與策略

[中圖分類號]G420 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-0008（2012）05-0082-06

教育部《教育信息化十年（2011-2020年）發展規劃》（以下簡稱《發展規劃》）依據當前迅猛發展的數字與網絡技術，描繪了我國未來十年的教育信息化藍圖。指出“信息技術對教育發展具有革命性影響”，強調了充分利用信息化手段對于我國教育發展的重要性和必然性，提出了在各學科推動信息技術與教育雙向融合創新的實施要求。《發展規劃》無疑極大地促進了我國教育改革的發展，各學科基于“云”計算技術的泛在學習正在悄然興起，由“云”計算支持的泛在學習，代表著當代科技進步與方法創新的有效學習模式，成為當前教學改革的全新方向。泛在學習呼喚著與此對應的學習策略，數字時代的關聯學習理論為當代設計學科洞開了學習策略研究的全新視角。

一、“云”計算一設計學科關聯學習的堅實技術基礎

“云”是一種隱喻。指代基于Internet的公共服務系統平臺。實質上，它是基于當代數字技術的網絡數據存儲和應用服務中心。在“云”的背后，整合著大量分布式計算機集群、計算軟件、計算存儲設備和網絡基礎設施等計算資源。“云”計算充分體現了其公共服務的宗旨：用戶可以隨意通過個人數字助理PDA或3G手機等任何終端設備，方便地接入互聯網傳輸信息，快捷地獲取來自“云”的信息和服務，既不必關心硬件更新或軟件升級，也無須關注數據存儲——一切計算與存儲都在“云”中進行，無論產品設計、服裝設計或是環境藝術設計的相關信息資源，都能夠從“云”計算池中輕松地得到。

“云”體現了一種整合資源、集中服務、應用共享的系統思想，以它高智能的計算進化能力，完全顛覆了獲取信息資源、接受計算服務與人際溝通的既有方式，標志著整合一切信息資源智能服務于個性化泛在學習時代的來臨。“云”計算催生了方便學習者在任何時間、任何地點、以任何形式完成自己學習任務的泛在學習，也催生了供個性化泛在學習共享開放的“云”計算學習資源，“云”計算已成為實現設計學科關聯學習的堅實技術基礎。

（一）共享開放的“云”計算學習資源

個性化泛在學習首先需要相應開放的學習教育資源。“開放教育資源是指通過Internet免費、公開提供給教育者、學生、自學者可反復使用于教學、學習和研究的高質量的數字化材料。近年來，全球各學科共享開放的“云”計算智能學習資源已進入廣泛的開發階段。例如，美國Rice大學開發融資源共創、評價與重用于一體的跨學科開放教育資源系統，為學習者免費開放使用。我國國家開放大學（籌）數字化學習資源中心也已整合普通高校、電大系統、中高職院校、社會培訓機構、教育軟件商、研發機構、港臺及歐美教育機構，包括設計學課程在內的優質數字化學習資源20TB，視頻時長40萬分鐘，這些學習資源為泛在學習提供了大量的教育信息。同時，由于智能感知識別和芯片嵌入技術高度發展，“云”服務器被賦予了智能干預學習的能力，學生只需持輕便的個人移動終端（如圖1）通過網絡識別驗證，便可遠程無線訪問“云”中的資源信息庫和自己個人的信息存儲空間，輕而易舉地獲取各類共享開放的學習資源和相應的專業指導。

（二）基于云的“學習元”組織資源

學習元（Learning Cdl）是一種基于“云”計算的“具有可重用特性支持學習過程信息采集和學習認知網絡共享，可實現自我進化發展的微型化、智能性的數字化學習資源”。Cell-的本質指的是學習元的智能性、生成性、進化性和適應性，學習元能夠自動智能生成和進化學習資源。學習過程中，學習元聚合模型不僅可以把零散的學習素材聚合成學習元。還能夠將已聚合的學習元匯聚成更大結構的學習元：學生只要輸入明確的主題，學習元本體便能夠自動地聯結相同或相似領域的學習元而促成信息交互共享。學習元的信息無限生成性，能夠在知識信息的使用過程中不斷智能生成新信息，所有信息都可以文本、圖片、視頻、音頻、動畫等各種不同的文件格式保存，這些新生成的資源還可以為所有進入系統的學習者所共享。

關聯主義學習理論認為，學習是知識網絡結構中某種關系和節點的重新建構，學習是一個知識的聯結過程，學習元除了可以作為獨立學習單元外還具有關聯性，每個學習元都可以作為資源網絡中的一個節點。彼此可以按照某種規則建立連接。學習元所具有的這些技術特性，毫無例外地適合于設計學科的學習應用需要，成為設計學關聯學習的可靠基礎資源。

二、數字時代的設計學習理念——能動關聯

設計學是一門與社會生活與經濟技術緊密相關的應用性學科，學科知識與社會發展同步，更新頻繁。尤其進入數字時代以來，知識渠道多樣、知識信息激增，知識更新周期與半衰期日益縮短，尤其基于“云”資源泛在學習的興起，使設計知識的學習圖景發生了根本性的改變，傳統以課堂為主的學習，已悄然轉向更多傾向于e Learning形式的泛在學習。既往的行為主義、認知主義和建構主義認知理論，已難以有效詮釋設計知識獲取的發動機制，適應數字時代學習需求的關聯主義（connectivism）十分貼切地為設計學科的知識建構所需要，通過能動地關聯與連接。以知識管理有效地獲取、評價、整合、交流和利用信息，已成為數字時代每一個設計學習者必須掌握的基本學習理念與學習策略。

（一）依據關聯主義理論的設計學習原則

依據關聯主義學習思想，設計學習需要遵循以下基本原則：（1）設計知識存在于多樣性的觀點中，設計學習發生在對這些觀點的研究之中；（2）將設計學習視為一個連接相關節點和信息源的過程；（3）知識不僅直接獲取于信息源，學習也可在工具、參考數據庫等人工物和心智模式、思維方法、文化符號等意識維度中實現；（4）可持續學習的能力比掌握當前設計知識的能力更重要：（5）促進持續學習需要建立和保持各種相關連接；（6）需要洞察本學科和交叉學科領域以及這些領域中不同觀點和不同概念之間的內在聯系：（7）因為設計創造是需要與時俱進的，因此，精確掌握最新知識信息是設計學習活動的根本宗旨；（8）決策也是一種學習，需要根據不斷變化的現實來選擇“學什么”、“怎樣學”和“如何理解新信息的意義”。關聯主義思想的以上八項學習原則，無不強調了知識學習活動的關聯性與能動性，它直接關系到設計創造意識與能力的培養和養成。

（二）遵循關聯主義學習理論的設計學習觀

1，知識觀

作為邊緣叉學科，設計學科的知識是一種多學科知識的結構組織，是由諸多相關要素按照一定方式相互聯系而成的知識系統。既往的知識組織呈現為相對靜態的層級和結構。在數字化時代。設計學科的知識組織日益凸顯出動態網絡的生態性特征。關聯主義創始人、加拿大阿薩巴斯卡大學教授喬治·西蒙斯（George Siemens）將知識的類型分為：知道是什么（Knowing about）、知道如何做（Knowing to do）、知道成為（Knowing to be）、知道在哪里（Knowing where）和知道怎樣轉變（Knowing to transform），這一理論尤其對應于設計學科的知識學習。“知道成為”（需要什么）、“知道在哪里”找到知識以及“知道怎樣轉變”將成為數字時代設計學科愈來愈重要的知識和能力。關聯主義引入Internet概念。認為知識分布也呈現網絡的性狀，知識網絡也像數字網絡一樣由節點（Nodes）和連接（connections）組成。并且認為，知識不僅存在于個體的頭腦中，還存在于個體之外外部世界的組織、社群、數據庫等中，這些外部的存在體都是鏈接知識網絡的節點，這一知識觀與設計學科的系統認識觀高度彌合，設計過程就十分強調對設計目標相關因素的深入調研，充分理解與系統把握設計構成要素。關聯主義知識觀下的設計學習活動尤為強調知識的現時性，由于設計需要體現現時的時效性，因此，只有通過知識不斷流動和更新，才能掌握最新知識以實現設計創新。

2.學習觀

設計活動需要多學科的知識結構構成，相關知識是以碎片化的形式分布于知識網絡或社會網絡的各個節點上的，因此，關聯主義認為學習就要把分散的各個節點連接關聯起來，學習是一種從節點關系中掌握知識的“分布式認知”過程。當今時代知識信息海量產生。我們既不可能也無須事先掌握所有與設計相關的知識，“‘我把知識儲存在朋友處’詮釋的正是一種通過創建人際網絡匯聚群體智慧來獲取知識的公理。由于“云”計算技術使大量的設計知識信息在“云”中聚集儲存。因此。設計學習活動也是人際網絡與Internet雙重連接的關聯過程。

3.能力觀

關聯主義認為鑒于知識激增并且速衰，當代人需要適應不斷變化的世界。終身學習是別無選擇的不二法門。因此，個人使用多樣方法實現有效學習的能力尤為重要。關聯主義視角下設計學科終身學習的能力包括：個人智商與情商相互啟迪激勵設計創新的能力；不斷應用新知識、新技術、新材料、新工藝等從事設計創新的能力：連接專門節點或信息資源的關聯能力：“知道從何處尋找信息”的搜尋能力：充分利用徒手圖和各種設計軟件表達自己設計意圖，與他人進行交流、共享智慧的分布式學習能力：生成集體智慧的團隊協作學習能力；運用信息工具，獲取、處理、生成和創造信息，以及發揮信息效益、善于信息協作和堅守信息倫理的信息素養；能兼收并蓄將相關因素構成具有內在聯系整體的設計造物能力：利用知識管理工具進行知識生成、知識編碼和知識轉移的知識管理與應用能力；根據不斷變化的社會需求選擇學什么、怎樣學和理解新信息意義的判斷與決策能力。總之。應變能力、問題求解能力、遷移能力、溝通交流能力、批判性思維和持續學習與發展的高階能力。都是關聯主義視域下設計學習所需要關注的學習能力范疇。

三、知識管理—關聯主義視域下的設計學習策略

（一）個人知識管理的作用與意義

個人知識管理（Personal Knowledge Management，PKM）是一種概念框架，指個人組織和集中片段信息轉化為可系統性應用并以此擴展個人知識建構的信息策略。

個人知識管理策略包括以下內容：明確自己的信息需求；制定知識獲取計劃；設定信息優先級，確定哪些信息可以丟棄，哪些信息需要收取；確定如何和何時處理信息；為需要歸檔和保存的知識建立規范：創建個人的文件系統，可以兼顧管理自己的學習、生活和其它知識活動；為不同用途建立信息目錄、書簽和索引；經常評估，評價所存儲信息和目錄的價值，并適時更新。

綜上所述，盡管個人知識管理有各種版本的定義，其實質卻都在于幫助個人整合信息資源，提升學習效率和知識競爭力。作為一種數字時代的知識管理的理念和方法，從應用的角度來定義。知識管理指個人通過使用工具收集、吸收和創新知識。從而完善個人知識體系的建構過程。即是指將個人隨手采集的各種資料、信息，經由管理使之成為具有系統價值的知識，以方便個人在短時間內快速有效地索取、甄別和處理大量的信息，獲取所需知識，準確地應用知識。提高學習效率和工作能力。最終提高自己的工作、學習和生活質量。通過對個人知識的管理，還可以養成良好的學習習慣，增強信息素養，完善自己的專業知識體系。提高個人的綜合競爭能力，為實現個人價值和可持續發展奠定知識基礎。

（二）設計學科中個人知識管理的基本元素

個人知識管理（PKM）是關聯主義視域下設計學習的方法與策略，是為滿足個性化學習需要，通過建構個體自身及外部人際與信息資源管理知識網絡，實現以“云”資源等信息技術為基礎的知識選擇、獲取、編碼、交流分享、使用和創新的過程。

在關聯主義看來，知識建構就是形成或創建網絡，網絡由節點和連接兩個基本元素組成，節點與節點的連接形成網絡。知識流動在建立連接的節點之間傳遞知識信息，形成知識流。由于幾乎所有的事物都存在著一定的相互聯系。因此。一個事物如果不是一個節點，便是一個連接。以下關聯主義視域下設計知識管理的節點、連接、網絡、知識流和工具等基本元素，被賦予了設計學科的性質特色。

1.節點

根據關聯原理，學習和知識不僅存在于多樣性的價值觀點中。還存在于各類人工制品中。因此。關聯主義將人際交往、個人通訊、個人時間管理、個人網絡、個人知識庫等五類資源視為個人知識網絡的節點。這些節點又可區分為人際節點和知識節點兩類，對于設計學科而言，需要管理的人際節點除了學習伙伴、專家學者、學習組織及社群等之外，設計定位的目標人群也是需要關注的人際節點：由于設計創造所需要的知識不僅限于設計本學科的知識域，因此，設計學習的知識節點除包含學習資源庫、網絡學習系統、相關知識鏈接、數字圖書館、主題網站等之外，還需涉及大量為具體目標設計所需要的知識節點，如環境藝術設計要涉及到環境中的地貌元素、建筑元素、植物元素、水體元素、風元素和人文元素等，產品造型設計則需要市場、技術、材料、工藝、結構構造等諸多交叉學科的知識節點。

2.連接

節點需要連接才能構成網絡，學習正是一個連接專門節點或信息資源的過程。因而，“知道知識在哪里”并與之及時建立連接的能力，將成為數字時代設計學習必須掌握的一項基本能力。關聯主義視域下，設計知識管理的連接關系主要有以下三種：（1）人際節點之間的連接，即人與人之間的聯系，如設計學習伙伴通過共同的學習定位和學習興趣建立的同學聯系、與專業教師和各類跨學科專家建立的學導聯系，以及與設計實踐相關的人際節點聯系等；（2）人際節點與知識節點的連接，即學習個體為獲取外部設計知識與信息的各類連接；（3）知識節點間的連接，指個體知識結構中已有知識之間的連接及與外部新知識之間的連接，設計學的知識節點連接還包括本專業知識與目標設計學科知識的連接。

3.網絡

關聯主義知識網絡的節點是學習者個體，設計學習個體的知識建構是一個無網絡。這個知識網絡被編入各自相應的組織和機構，反過來組織與機構的知識又回饋給個人網絡。這種個人對網絡和組織的知識發展循環，使得學習者通過他們所建立的連接在各自的領域保持與時俱進地發展。在日常學習中，學習者主要借助于“云”計算穿行于各類網絡之中而獲得新的節點和形成新的連接，聚合到更大的網絡或者分解成更小的結構。隨著經濟全球化的深入發展，設計所對應的市場日漸國際化，設計師需要在不斷的學習和適應中與周圍的世界進行動態的交互，因此設計學習的網絡也必須國際化。這樣的設計學習不斷地在人際和知識的交互中發展，學習成為一個不斷適應和連接新網絡節點、動態發展的知識探索過程。

4.知識流

知識流是網絡的一個重要功能，建立網絡不僅有利于知識信息在各節點間流動而使關聯者相互受益，還有益于提升個體建立網絡的能力。設計知識管理的最終目的是為了不斷更新和完善設計學習者的專業知識體系，獲取更多有用的知識實現設計創新。鑒于數字時代知識激增并且速衰，這就要求設計知識管理不僅僅是存儲設計知識，而更需要通過建立知識網絡使相關知識在不同的節點之間流動，借助于“云”計算技術在共享開放資源知識庫等更為廣泛的設計知識共享中創新知識。設計知識流動創新的效果是與設計學習者的知識結構、心智模式、思維方式緊密相關的。為此，設計學習者需要以良好的專業知識基礎、清晰的專業知識結構和能動突破固有認知模式的心智能力，來促進專業知識的流動與創新（如圖2）。

5.工具

當今高度發達的數字技術在帶來了“知識激增與速衰”挑戰的同時，各種社會性軟件的興起，也為設計學習提供了相應解決問題的工具和途徑，為實施設計知識管理提供了技術條件。如前所述，關聯主義個人知識管理視角下需要管理的不僅是知識網絡，還包括人際網絡。因此，設計知識管理工具也相應具有知識工具與社交工具兩種屬性。除了百度、Google等常用知識搜索工具之外，其他如QQ、MSN、Gtalk、SNS、Blog、E-mail等諸多工具都具有這樣的雙重屬性，在“云”計算技術的支持下，當前已開發可以實現個人知識管理的專門應用軟件。

（三）設計學科PKM的基本方法與技能

1.設計學科PKM的知識類別

設計學科知識管理基本包括以下四個類別知識。首先是事實知識（Know-what），包括既有的設計方法、程序、規范和技術、材料、工藝等本學科知識和相關學科知識；其二是原理知識（Know-why），指的是學科基本理論原理等可指導創造發揮的元知識；其三是技能知識（Know-how），指的是為實現設計創造所必需的表現技能與方法等專業基礎知識：第四是人際知識（Know-who），對于設計學科來說不僅限于直接獲取和交流的人際知識，還需要設計目標客戶端的人際知識，即消費群體的人際知識。從認知角度出發，這些知識又可以分為顯性知識（Explicit Knowledge）和隱性知識（TacitKnowledge）。顯性知識可以通過文件、形象或其他精確的物質溝通過程來呈現，但隱性知識的獲得卻只能依賴于自身的體驗、直覺和洞察力。對于設計學科而言，事實知識和原理知識屬于顯性知識，技能知識和人際知識屬于隱性知識。但顯性知識和隱性知識之間可能發生相互轉化。動態循環：個人可以管理的知識不僅是指書本和文獻中的有形內容，而且更是指信息，是指從原始材料中組織并系統化了的數據。個人知識管理的重點在于對隱形知識的管理。只有實現顯性知識和隱性知識共享，才能更好地提高學習能力、應變能力和創新能力。

綜上所述，關聯主義將學習視為形成“連接”、創建“網絡”的過程。依據這一理念，設計知識管理即是由設計學習個體為促進學習高階能力的形成，選擇人際與知識節點建立連接。構建人際與知識網絡。實現各種人際和知識節點連接的管理、流動與創新過程。依此需要，個人知識管理的方法則可分解為：為知識需求選擇節點；由各類工具建立連接獲取知識：掌握組織連接要素對知識個性化整理存儲并吸收內化：保持知識流動。綜合并實現知識更新。

2.PKM的基本方法

（1）以需要選擇節點。選擇節點首先需要明確建構中的知識結構需要，設計知識管理的前提是依據個體的學習需要選擇節點，以便有效地獲取知識信息。對知識的不同需求決定了不同個體設計知識管理的差異化與個性化。學習者要依據各自的知識建構需要而確定自身對知識資源的需求。對于設計學習個體來說，還需要習慣依照設計定位過濾節點和選擇連接。并且，所選擇的知識須有一定的深度與前沿性，否則獲取的知識只是常識，而常識是無助于提升知識競爭力的。

這一階段可以針對個體特定的知識結構或領域，運用Mind Manager、Mind mapper等可視化思維導圖工具進行語義網絡表征，分析已有知識基礎與目標知識建構定位及學習興趣特征，明確自己需要獲取的知識內容和期望達到的認知程度，使節點與目標知識建構保持一致。

（2）建立有效連接。明確了自身的設計知識需要，也即是設置了人際和知識節點的“過濾器”，這樣就能保證有效地建立連接，有助于設計學習中隨時了解并掌握所關注領域的最新知識動態。“云”計算等當代網絡與數字技術，為建立連接提供了廣闊的空間，我們既可以通過搜索網站建立與設計領域專家學者間的聯系，還可通過社會性網絡關注設計領域的知識動態，包括創新理論、學術交流、專業展會等動態信息，通過各種即時通訊工具與之建立連接。

對設計知識節點的認識，需要有足夠的國際開放視野，不僅需要獲取不同國家的設計網站等開放性共享節點，還需要建立國際性的校際協作學習與相互開放的學習資源節點：在“云”計算技術和“云”信息資源的支持下，個人知識網絡的人際節點可以是全球任何地區、任何國家的設計專業學生、教師乃至學界的設計名人或知名設計組織。也可以是任何一類與設計相關的信息資源庫。

（3）掌握組織連接要素。通過建立連接獲得而未經組織的知識只是無序的知識碎片，還不能成為知識的實體系統或實體關系。因此，需要知識接受者整理加工，按照不同性質或作用進行個性化分類編碼儲存，進而理解內化為應用于設計創造的能力。即實現設計知識組織連接時。知識才會實現它應有的價值。

影響設計知識組織連接的主要因素有如下方面：①既有知識結構：個體既有知識結構是形成知識組織連接的基礎，學習者已有的知識結構與新知識觀念間有意義的連接，才有助于個體迅速內化知識而建立新的知識認知結構。設計學科的知識本身是處在與時俱進的不斷更新之中的，加之當前知識半衰期縮短和更新周期加快。這就要求學習者不斷加固自身知識基礎，持續獲取新知識并更新知識結構，能動地適應社會發展的變化需要。②個體心智模式：心智模式（Mental Models）先入為主地影響我們認識外部世界采取行動的假設、成見，抑或圖像、印象，是對周圍世界如何運轉的既有認知。在知識接受的過程中，心智模式受習慣性思維及已有知識結構的局限，影響理解吸收新的知識觀念和對問題的準確判斷決策。因此，與時俱進地調整心智模式有助于個體組織連接與促進知識內化。調整心智模式需要“理性思維”，即需要掌握深層次理解和遷移運用知識的信息加工方法，善于運用分析、提問、歸類、排序、比較、對照、精細加工、評價、推測、解釋、測量、觀察、運作、范型、預測、總結、綜合、確證、聯系、交流等研究方法對信息進行思維加工。

（4）促進知識流動更新提高學習成效。關聯主義的知識節點是個人。每個學習者個體都是更大網絡中的一個節點和連接，知識流在各節點間的連接中流動，可能在某些節點間增強，也可能在某些節點間衰減或消失。這就意味著建立設計知識連接并不等于已經掌握知識。保存在各種連接中的設計知識只是靜態的知識儲存，只有使設計知識流在連接之間保持高效的流動。與學習協作伙伴、專家學者及相關組織形成交流分享，獲取更多來自他人或其他社群的知識和能力，才可能促進隱性知識顯性化和個性知識社會化。

設計學科既往的知識交流主要依靠專題講座、學術年會等形式，學生參與其中只是一個單向的接受者。而當今基于數字網絡的交流形式則可以是隨時隨地、實時交互的平等獲取，從節點選擇、建立連接、形成網絡，各個階段都是一種相互滲透、生態循環的知識流動過程。設計知識在這樣的動態管理中循環創新。因此，設計學習者尤其需要利用“云”計算技術充分整合利用其他節點知識。尤其需要與設計發達地區建立人際網絡，以期更好地促進知識流動更新而不斷地提高學習成效。

3.PKM的基本技能

在實際操作過程中，PKM涉及創建、分類、索引、檢索、分發以及重新使用知識的價值評估，其中檢索信息、評估信息、組織信息、分析信息、表達信息、保證信息安全和信息協同等七項知識管理技能，是數字時代實現個人知識管理所必須具備的。

（1）檢索信息的技能。檢索信息時，首先要確定信息來源。根據個人的信息需求選擇合適的信息檢索方法。在PKM中，檢索信息的技能包括技術要求很低的提出問題然后獲取回答的技能，更包括充分利用互聯網的搜索引擎、電子圖書館的數據庫和其他相關數據庫查找信息的技能。為充分掌握檢索信息的技能，個人必須對搜索概念和搜索技能等有充分的了解。

（2）評估信息的技能。這一技能不僅指個人能夠判斷信息與自己所遇問題的相關程度，而且還必須能即時判斷信息的質量。個人并不必去了解計算機評估信息的機理，評估主要從可信度、準確度、合理性及相關支持等方面來進行。可信度一般根據作者的可信度、質量保證依據、元信息等來判定。準確度可從時間界限、綜合全面性、信息面向的對象及其使用目的、合理性等方面來確定。相關支持則是指信息文本的索引目錄、參考文獻等。

（3）組織信息的技能。組織信息即整理過濾無用和相關不緊密的信息資源，有效地歸類信息并建立信息之間的聯系，方便隨時查找和使用。有效組織信息的目的是便于有效地利用，這種技能會牽涉到用不同的工具把各種信息組織起來。在手工操作的環境中，我們會用文件夾、文件柜或其他傳統的方法來組織管理信息。在數字技術環境中，即用電子文檔、數據庫和網頁。或者用專門的知識管理軟件來組織管理信息。

（4）分析信息的技能。信息分析須涉及如何對數據進行分析并從中得出有用的歸納結論。常用的信息分析方法是建立和應用模型，通過大量的數據分析從而得出信息間的關系。電子表格、統計軟件、數據挖掘軟件等提供了分析信息的方法，建立各種分析軟件模型的工作需要具備相關的專門知識。

（5）表達信息的技能。信息表達是為了實現隱性知識向顯性知識的轉化，使個人知識在交流和共享中得到創新和提升。信息表達方法和途徑很多，無論是通過PowerPoint、網站還是通過文本，其工作的核心原則應是如何讓他人理解、接受并能與自己產生互動。

（6）保證信息的安全。保證信息安全的技能與個人知識管理中其他的六種技能有所不同。數字時代的信息安全非常重要。保證信息安全涉及到開發與應用各種信息安全存儲的方法和技能，常用到的密碼管理、備份、檔案管理都是保證信息安全所常用的方法。

（7）信息協同的技能。信息技術為協同工作提供了強有力的技術支持，如設計團隊攻關、團隊組織學習，在教師與學生、學生與學生的討論與交流的基礎上對具體問題協同探討，交流和共享彼此的觀點和知識。有效地利用這種技術不僅要求充分理解協同工作的各種原則及其內容，還需要會使用各類交流工具。

以上七種知識管理方法，實際上是處理日常工作中“知識維度”的系列連續操作，并可以根據需要相互結合使用。例如，可能是在對信息進行評估后才發現仍然需要進一步檢索信息等，并無固定的順序和絕對的分類可言。除了以上七項外，個人知識管理的內容還應該包括時間管理、基礎設施管理和組織性工作等方面的技能。具體指的是時間控制、快速閱讀、資料研究、備案、文檔管理與信息設計等，即判別哪些信息有用或哪些信息無用的知識與信息過濾技能、有目的寫作的技能、對PC與IT等知識與信息處理設備的管理技能等。

4.PKM的應用工具軟件

個人知識管理將有賴于軟件工具，依據個人知識管理特點，協助個人方便地管理文件，養成個人知識管理的習慣。在數字技術條件下，PKM可以充分利用各種隨手可得的主流軟硬件工具。結合使用其他方便的輔助小工具來實現個人知識管理。例如微軟Office、MS Outlook、Lotus Notes與ICQ、MSN等常用軟件，以及概念地圖、心智地圖、網絡日志weblog和維基百科Wiki等輔助小工具。硬件有手機、筆記本Pc、PDA等個人數字工具。

常見的PKM工具軟件則是按照內置網頁編輯器原理開發的，如My base、Note Express、資料收藏大師、PKM2、紫軒資料管理大師等，它們和Office文檔基本沒有關系而只作為附件；但“針式PKM”、“Word文檔一資料管理系”等少數管理軟件是基于Office文檔的。PKM軟件鏈接廣泛，包括基于互聯網的“為知”個人知識管理軟件；針式個人知識庫管理系統；magic flu免費中文信息知識管理平臺；Microsoft One Note；My Base；Ever note；網文快捕CyberArticle；網博士Web saver；資料收藏大師：資料收集管理器Collector；My data資料管理器；Essential PIM；Mind Manager；91剪報等。

對個人來說，針對不同的信息可以采用不同的工具，不需要采用統一的入口，只要適合應用。比如郵件管理、通訊錄管理。這是最常見的PKM的一部分。專業知識內容的管理無論采用高度相關性的Wiki還是個性化的Blog，都可以幫助我們在一個社群內共同收集、創作某領域的知識，大家都關心和感興趣的話題，建立起有效的知識連接。