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關鍵詞:教育技術學專業(yè);軟件開發(fā);課程體系
作者簡介:董曉麗(1976-),女,山西太原人,中北大學電子與計算機科學技術學院,講師。(山西 太原 030051)
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0117-02
一、教育技術專業(yè)概述
教育技術學專業(yè)是教育學和技術學相互交叉、相互作用而形成的學科。目前在我國開辦教育技術學本科專業(yè)的院校已經(jīng)從師范類院校擴展到綜合性大學、理工類院校。開設教育技術學專業(yè)的多數(shù)高校將教育技術學本科人才培養(yǎng)方向之一定位為教育軟件與知識工程方向,該方向著重培養(yǎng)多媒體素材的設計與開發(fā)、教育軟件設計與開發(fā)、網(wǎng)絡課程設計與開發(fā)以及人力績效開發(fā)與知識管理方面的人才。就專業(yè)培養(yǎng)方向來看,各類軟件的設計與開發(fā)都要求本專業(yè)學生有很強的計算機應用(開發(fā)和實踐)能力,也即計算機應用能力培養(yǎng)在教育技術學專業(yè)中占有重要的地位。筆者所在院校為理工類院校,對近幾屆畢業(yè)生的軟件開發(fā)能力進行調查分析,學生普遍感覺大學四年學了眾多計算機類課程,到畢業(yè)設計的時候還是不會編程,大四最后一個學期才開始邊學編程技術邊做畢業(yè)設計題目。究其原因,由于教育技術學科是綜合性的應用學科,不可避免地在課程設置上存在一些問題:課程開設龐雜,開設多門高級語言程序設計類課程,知識體系有廣度沒有深度,導致學生學而不精;課程設置缺乏系統(tǒng)性,課程教學內容不連貫或者重復教學;在教學過程中注重理論教學而忽視學生實踐動手能力的培養(yǎng),導致學生編程能力差;核心課程知識陳舊,與現(xiàn)實的教育技術實踐應用需求脫節(jié),與現(xiàn)實的計算機發(fā)展技術相脫節(jié)。課程設置是教學計劃的核心,決定著學校的教學內容和學生的知識結構,直接關系到人才的培養(yǎng)質量。為實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)目標,研究并建立適合教育技術學本科專業(yè)的計算機軟件開發(fā)類課程體系,切實提高該專業(yè)學生的計算機應用能力是目前重要的課題。
教學技術學專業(yè)是一個跨學科的專業(yè),本科生在四年中所能接收的信息量是有限的,不可能將交叉學科的所有系統(tǒng)知識都納入學習的范圍,因此在明確培養(yǎng)目標的前提下,設置計算類課程時不應該“雜而全”,而應該是“專而精”;其次要注意課程與課程之間有效的銜接,避免前后脫節(jié);再次應注意同市場需求以及計算機學科發(fā)展結合起來,開設的課程符合社會發(fā)展需求;最后突出實踐能力,加強動手能力的培養(yǎng)。教育技術學專業(yè)本身是一門實踐性很強的學科,人才的培養(yǎng)本著學以致用、以學促用理念。
二、課程體系建設
教育技術學本科專業(yè)計算機軟件開發(fā)類課程體系建設目的是讓學生熟練掌握一至兩門編程語言,熟悉相關開發(fā)方法、工具和平臺,綜合運用所學知識去解決實際問題。鑒于目前主流的編程技術有.NET和Java編程,建立以“C-C#-Java”語言類課程為主線的課程體系,從初級到高級、由簡單到復雜,循序漸進逐步提高學生的軟件開發(fā)能力。
Java語言是面向對象的編程語言,也是目前階段開發(fā)應用程序的首選語言,但是對于大一新生來說,直接接觸面向對象編程思想有一定的難度,因此在大學第一學期仍然選擇C語言作為程序設計的入門語言,有了C語言的基礎,跳躍到C#或Java就十分容易,因為許多語法是通用的。C#是從C/C++派生來的一種簡單、現(xiàn)代、面向對象的高級程序設計語言,由Microsoft公司設計運行于.NET框架之上,它具有語法簡單、表達力強的特點,對于低年級且又是非計算機專業(yè)的學生來說,學習該語言相對比較容易,所以,在第二階段選擇學習C#語言。Java是一種可以編寫跨平臺應用軟件的面向對象的程序設計語言,自1995年由Sun公司推出,就迅速成為全球主流的編程語言,Java基本語法規(guī)則和C語言類似,優(yōu)點之一是去掉了C語言中難學的指針,有助于學習者理解和掌握。但是學習Java語言類開發(fā)技術較C#語言有一定的難度,雖然這兩種編程語言都為面向對象的程序設計語言。基于上述分析,研究并建立的課程體系為學生第一學期學習C語言之后,在后續(xù)的學期過渡到面向對象的程序設計語言。圍繞這三門語言類課程,再設計其余計算機軟件開發(fā)類課程如何銜接。設計的課程體系結構如表1所示。
表1 課程體系結構
開課時間 必修課 大型實驗
第1學期 C語言程序設計 無
第2學期 C#可視化程序設計 C#可視化程序課程設計
第3學期 數(shù)據(jù)結構 數(shù)據(jù)結構課程設計
第4學期 數(shù)據(jù)庫原理及應用
(面向對象程序程序設計Java) 數(shù)據(jù)庫課程設計
第5學期 Web應用系統(tǒng)開發(fā)(JSP) Web應用系統(tǒng)課程設計
第6學期 Java網(wǎng)絡編程 Java網(wǎng)絡編程課程設計
第7學期 J2EE企業(yè)級應用開發(fā) J2EE企業(yè)級應用開發(fā)課程設計
第8學期 畢業(yè)設計
第一學期主修C語言程序設計,掌握面向過程的程序設計思想。第二學期主修C#可視化程序設計,這里注意的是本課程內容包括兩部分:一是C#語言基礎介紹,二是.NET技術,可視化界面的設計部分。通過Windows界面的設計,學生獲得面向對象的感性認識以及認識到編程的實用性,從而提高編程興趣,有助于后續(xù)學期進行軟件開發(fā)類其他課程的學習。第三學期主修數(shù)據(jù)結構,目前數(shù)據(jù)結構課程的教材有C、C++以及Java語言版,由于到此階段學生未接觸Java語言,所以選擇C語言版的,學生可用C語言來實現(xiàn)數(shù)據(jù)結構中的算法,對于Visual C#.NET掌握較好的學生,在數(shù)據(jù)結構課程設計時可選擇用C#語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)結構中描述的算法。第四學期主修數(shù)據(jù)庫原理及應用課程,在講授數(shù)據(jù)庫編程內容時,由于學生在前面學期已經(jīng)學習過可視化的程序設計(應用系統(tǒng)前臺界面的設計),即已經(jīng)掌握.NET開發(fā)平臺的使用,可以重點講述利用技術如何進行數(shù)據(jù)庫的操作。第四學期同時開設面向對象程序設計(Java語言)課程,為后續(xù)課程打基礎。第五學期直到第七學期每學期均開設Java語言應用開發(fā)類的一門課程,具體包括Web應用系統(tǒng)開發(fā)(JSP)、Java網(wǎng)絡編程、J2EE企業(yè)級應用開發(fā)。每學期均安排相應課程的課程設計,有助于消化所學知識,同時鍛煉和提高學生分析、設計、編程能力。第八學期學生主要任務是畢業(yè)設計,如果是軟件開發(fā)類題目,那么學生可以利用已經(jīng)學習過的主流技術.NET或J2EE來完成。
綜上所述,將教育技術學專業(yè)學生計算機應用(開發(fā)和實踐)能力的培養(yǎng)分為兩個階段:在大一、大二階段,掌握C語言結構化編程、面向對象編程(C#)、圖形用戶界面編程、數(shù)據(jù)結構及算法、數(shù)據(jù)庫編程,為專業(yè)培養(yǎng)目標打下編程基礎,該階段注重.NET技術開發(fā);大三、大四階段,掌握面向對象編程(Java)、小型Web應用系統(tǒng)的開發(fā)(JSP)、Java網(wǎng)絡編程、J2EE企業(yè)級應用開發(fā),該階段注重Java程序開發(fā)。
以上課程體系安排使學生在大學四年的前兩年基本會利用.NET技術進行一些簡單小型應用軟件項目的開發(fā),如學生對.NET技術感興趣的話,可以利用大學四年的剩余學期邊學習新的課程,邊利用業(yè)余時間拓展自己的.NET編程技術。學生從第四學期(即大二階段)開始學習Java相關課程,即Java應用開發(fā)階段,學生利用在校的兩年時間主修Java軟件類開發(fā)課程,學習主流Java開發(fā)平臺和框架的使用,最后掌握企業(yè)級應用系統(tǒng)的開發(fā),逐步提高學生的軟件開發(fā)能力。這樣,大學四年軟件開發(fā)類課程不斷線,且從第二學期開始,每學期都安排課程設計,通過課內實驗以及課程設計實踐提高學生的軟件開發(fā)能力,解決學生學習了眾多編程語言卻不會編程的問題,學生在畢業(yè)設計前具備獨立開發(fā)應用系統(tǒng)的能力,從而提升該專業(yè)學生就業(yè)競爭力。
三、課程內容解析
以下對課程主要教學內容及教學目標作簡要闡述。
1.C語言程序設計基礎
掌握C語言的基本結構、各種數(shù)據(jù)類型、控制流程、函數(shù)、數(shù)組、指針和結構體的語法及語義,使學生了解結構化程序設計思想,學會用結構化方法編寫程序,初步具備解決實際問題的能力。
2.C#可視化程序設計
掌握C#高級語言基礎、Visual Studio 2008集成開發(fā)環(huán)境的使用、Windows界面控件的使用、事件驅動的編程機制,使學生獲得面向對象的感性認識,初步擁有Windows應用編程能力。
3.數(shù)據(jù)結構
掌握數(shù)據(jù)結構的基本概念和各種基本的數(shù)據(jù)結構,包括數(shù)據(jù)的邏輯結構(線性表、堆棧和隊列、廣義表和字符串、樹與二叉樹、圖、文件等)、存儲結構(順序存儲、鏈式存儲)以及在這兩種結構基礎上對數(shù)據(jù)實施的基本操作(算法)的設計與分析。
4.數(shù)據(jù)庫原理及應用
掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一般概念、數(shù)據(jù)模型、關系模型、SQL語言、數(shù)據(jù)庫安全性、完整性、關系數(shù)據(jù)庫理論、數(shù)據(jù)庫設計、數(shù)據(jù)庫編程、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的使用以及運用開發(fā)平臺開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的方法,為從事數(shù)據(jù)庫應用開發(fā)打下基礎。
5.面向對象程序設計(Java)
掌握Java語言基礎、面向對象程序設計思想(抽象、封裝、類、繼承與多態(tài))、工具類、圖形界面編程、異常處理、文件輸入輸出、數(shù)據(jù)庫編程、Java Applet 編程、開發(fā)環(huán)境與工具的使用等。著重培養(yǎng)學生對Java 編程思想的體會,為進一步學習Java 語言打好基礎。
6.Web應用系統(tǒng)開發(fā)(JSP)
掌握JSP軟件體系結構、運行環(huán)境的安裝與配置、JSP基礎、JSP常用內置對象、JSP與JavaBean、JSP操作數(shù)據(jù)庫、Java Servlet技術,使學生掌握JSP基本理論知識,能夠運用JSP進行Web小型應用系統(tǒng)開發(fā)。
7.Java網(wǎng)絡編程
掌握網(wǎng)絡編程基礎知識,基于TCP、UDP以及FTP等應用層協(xié)議的Java應用開發(fā),使學生掌握“基于協(xié)議”的網(wǎng)絡程序開發(fā)方式。
8.J2EE企業(yè)級應用開發(fā)
掌握J2EE的體系結構、Servlet、EJB以及利用開源框架(Struts、Spring和Hibernate)進行J2EE程序開發(fā),使學生掌握基于J2EE的企業(yè)級應用系統(tǒng)的開發(fā)方法。
四、實踐教學體系
與上述課程體系配套的實踐教學體系包括每門課程的課內實驗和課程設計。課內實驗部分主要是基礎性實驗和驗證型實驗,重點加深學生對知識的理解,掌握基本技術和方法。從第二學期開始,每學期都安排大型的課程設計,課程設計需要綜合一門或多門課程的內容。C#可視化程序課程設計,體驗C#的編程思想以及組件開發(fā)原理,利用Visual Studio2008集成開發(fā)環(huán)境來完成應用系統(tǒng)的設計,初步體會面向對象程序開發(fā)的思想。數(shù)據(jù)結構課程設計主要針對具體問題進行數(shù)據(jù)結構與算法設計,并用C語言或C#語言實現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫課程設計主要針對具體問題,按照數(shù)據(jù)庫設計的步驟進行,學生可利用已掌握的.NET技術實現(xiàn)具體數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)。本課程設計涉及技術和數(shù)據(jù)庫兩門課程的知識,是對學生綜合分析、設計以及編程能力的檢驗。Web應用系統(tǒng)開發(fā)(JSP) 針對具體問題,運用JSP技術及JDBC數(shù)據(jù)庫訪問技術,利用開發(fā)平臺實現(xiàn)小型的Web應用系統(tǒng),主要檢驗學生運用JSP技術解決實際問題的能力。Java網(wǎng)絡編程課程設計主要檢驗學生“基于協(xié)議”的網(wǎng)絡程序開發(fā)能力,即學生運用已掌握的網(wǎng)絡編程技術進行基于TCP、UDP、FTP等協(xié)議的小型應用軟件的設計與開發(fā)。J2EE企業(yè)級應用開發(fā)課程設計主要針對Java企業(yè)級架構開發(fā),學生使用Struts、Spring和Hibernate進行整合開發(fā)Web程序。在完成課程設計任務過程中,學生需要查閱課外知識,有助于培養(yǎng)學生的自學
能力,同時鍛煉和提高學生綜合分析、設計和編程能力,完整體驗到一個應用系統(tǒng)開發(fā)的全過程,鞏固了已學的知識,為畢業(yè)設計和就業(yè)打下良好的編程基礎。
五、與課程體系相關的教學改革
1.改革教學手段
采用案例教學法。由于學生缺乏實際開發(fā)經(jīng)驗,為了充分調動非計算機專業(yè)學生學習軟件編程積極性,在上課前期就強調應用,精心準備一些與課程相關的應用軟件系統(tǒng)案例,使學生從接觸課程開始就認識到學習編程的實用性,從而提高學習的興趣,有利于整個教學過程的實施。
2.改革實踐教學環(huán)節(jié)
轉變“重理論、輕實踐”的觀念,建議采取課堂教學與實驗教學相結合、課內與課外實踐相結合的教學方法。教師可將課堂教學中技術性、操作性、應用性比較強的內容直接在實驗室中進行教學,采取邊講邊練的教學方法,使學生在實際操作中掌握相關的知識、技能和方法;為了更好地培養(yǎng)學生的實踐能力,應積極加強課外實踐活動,例如參與其他院系的網(wǎng)絡精品課程建設、教學網(wǎng)站的設計與開發(fā)和教育游戲軟件的設計與開發(fā)等,這些課題本身就屬于教育技術學專業(yè)應用研究課題,學生在參與過程中,不僅鍛煉了動手編程、解決問題的能力,同時還鍛煉了與他人合作解決問題的能力,使人才培養(yǎng)方案與社會需求結合,做到學以致用。
3.改革實踐教學考核方式
實驗考核不但可以考核學生對知識的掌握程度,還能夠激發(fā)學生的學習積極性,對學生有很大的引導作用。實驗部分分數(shù)比例設置過低,會使一些學生輕視實踐環(huán)節(jié),所以適當提高實驗分數(shù)比例是必要的,且對于不同類型的實驗,應采用不同的考核方式。
六、結束語
教育技術學專業(yè)是一個交叉學科,學生計算機應用能力的培養(yǎng)在該專業(yè)的培養(yǎng)方案中占有重要的地位,加強學生計算機軟件開發(fā)動手能力也是當前提升學生就業(yè)競爭力采取的必要措施。在本文中,主要探討了教育技術學軟件開發(fā)類課程體系的建設,通過研究,建立了以“C-C#-Java”語言類課程為主線的教學體系,突出的是該專業(yè)學生實踐動手編程能力的培養(yǎng),希望能夠為教學技術學本科專業(yè)的計算機類課程教學提供一些幫助和啟示。教育技術學專業(yè)學生計算機應用能力人才的培養(yǎng)是一個循序漸進的過程,該專業(yè)計算機類課程體系的改革研究,仍然需要在實踐中不斷深入探索和完善。
參考文獻:
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關鍵詞:軟件工程;實踐體系;3P能力
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
文章編號:1672-5913 (2007) 22-0013-05
1引言
軟件工程專業(yè)學生的培養(yǎng),在學科教育與培養(yǎng)面向市場需求的人才方面存在著事實上的矛盾。市場要求的軟件人才要距離當前成熟的熱門技術不能太遠;而學科教育在于鑄就學生的軟件專業(yè)素質。在學時有限的情況下,兩者不易兼得。根據(jù)軟件工程專業(yè)教學所面臨的挑戰(zhàn),學院將軟件工程實踐教學體系的改革作為突破口,成立了由教學規(guī)劃、管理和相關實踐課程主講教師組成的實踐教學課題組,系統(tǒng)地對實踐課程、重要的實踐環(huán)節(jié)、實習基地建設等進行規(guī)劃,制定了一套較為完整的實踐教學實施計劃,形成了“一個目標、兩種途徑、三大環(huán)節(jié)、四級臺階,3P能力訓練為核心以及多渠道的措施保證”為特色的實踐教學體系。
2實踐教學體系的內容與規(guī)劃
在跟蹤與研究計算機科學與技術學科教程、軟件工程學科教程、軟件工程知識體系(SWEBOK)的基礎上,借鑒國內外軟件人才培養(yǎng)模式的經(jīng)驗與成果,依托北航計算機學科優(yōu)勢,針對軟件學院的辦學模式和實際情況,我們給出了如圖1所示的實踐教學體系框架圖。
“一個目標”:即培養(yǎng)的學生應具有較強的軟件工程專業(yè)基礎、寬闊的知識面,富有創(chuàng)業(yè)和創(chuàng)新激情,并具有務實進取精神、實踐能力,能適應社會需求的變化,具有良好的科技和人文素質,熟練的外語運用能力,規(guī)范的軟件開發(fā)和項目組織能力、富有國際視野、競爭意識和團隊合作精神,又能適應未來軟件技術變化發(fā)展的需要,成為的德、智、體全面發(fā)展的軟件工程技術人才。一句話可概括為“強實踐、強工程、強外語應用能力”。
圖1實踐教學體系框架圖
“兩種途徑”:即為了使學生能夠有機會近距離了解社會、增長見識、開闊視野,積極開拓兩種途徑:一是“請進來”,即邀請國內外著名專家和工程師,到學校訪問交流,給學生上課,開設講座,召開座談會、招聘會等;二是“送出去”:即選送學生到國內知名IT公司實習或到國外公司進行實訓工作、交流學習等。
“三大環(huán)節(jié)”:即強化實踐教學的三種主要形式――與理論課程配套的實踐教學環(huán)節(jié)(課程作業(yè)或實驗)、集中式實習環(huán)節(jié)(暑期課程設計、專項實習)和綜合性實習環(huán)節(jié)(生產(chǎn)實習、畢業(yè)設計)。
“四級臺階”:即分解大學四年實踐教學的具體目標,要求每位學生一年要上一級實踐臺階,每級臺階包含明確的所必須掌握的應知應會的實踐教學內容,實踐能力層次提高的四級臺階如圖2所示。
“3P能力訓練”:即將對學生書面表達(Paper-
work)、口頭表達(Presentation)、動手實踐(Practice)的訓練貫穿整個實踐教學過程始終。
“多渠道的措施保證”:即從制度保障、師資隊伍建設、高年級學生擔任助教、校內實習基地建設、學生第二課堂(課外的各種協(xié)會、我校的大學生科研訓練計劃SRTP、馮如杯課外科技活動、學科競賽)、引進專業(yè)認證(目前引入了二門微軟的MCP認證課程)、構建面向創(chuàng)新的實踐教學信息管理平臺(目前已投入運行)等多個方面保證目標的實現(xiàn)。
圖2實踐能力層次提高的四級臺階
3實踐教學體系的實施
3.1以學期為單位分解實踐教學體系目標,進一步規(guī)范課程實踐的教學要求和內容
根據(jù)本科生課程體系與實踐教學體系的規(guī)劃,設計每門專業(yè)理論課程所要求的實踐目標、實踐案例、實踐內容、所要求掌握的主要工程文檔和熟悉的程序文件以及常用工具;同時分析每門實踐課程的覆蓋和銜接,探求內容和案例規(guī)范化,對于未覆蓋到的技能,設計出一、二、三年級暑期社會實踐與專項實踐的教學內容,并通過綜合性實習環(huán)節(jié)得以綜合運用――即精心設計“三大環(huán)節(jié)”,力爭通過這些環(huán)節(jié)實踐教學的訓練,覆蓋軟件工程專業(yè)要求本科生掌握的知識領域,并掌握相關方面的工具軟件和工程文檔的技能,提高動手能力和實踐能力。對于教學實踐中涉及到相應的過程與文檔,要求學生按照北航軟件學院質量體系文件(參見3.2內容)的相關規(guī)定開發(fā)與編寫文件,如圖3所示。
在上述實踐教學體系統(tǒng)一的規(guī)劃下,大部分課程實驗、課程設計及實踐環(huán)節(jié)可以構成一個統(tǒng)一的體系,各課程所覆蓋的知識體系與實踐技能互相銜接;力圖通過四年的培養(yǎng),使學生在實踐技能上一年上一個臺階,由“具有個人基本的程序設計能力”達到“綜合應用”的水平。除培養(yǎng)專業(yè)技能外(四年代碼行累積編寫在10000行以上),還有意識地培養(yǎng)學生的工程化思想,將工程化文檔的訓練貫穿在實踐中,同時加入了有關職業(yè)道德、協(xié)同工作能力及溝通能力等方面的內容,以期學生畢業(yè)時素質與能力能夠達到企業(yè)的用人需求。
圖3 以學期為單位的實踐教學體系內容分解圖(部分)
3.2圍繞實踐教學體系目標,制定實踐質量體系管理文件
為保證實踐教學體系規(guī)劃的有力實施,針對當前我國軟件行業(yè)中普遍存在的工程型文檔相對薄弱的現(xiàn)狀,我們認為學生應該從開始就接受工程型文檔的閱讀與寫作能力的訓練,尤其是英文文檔的閱讀與寫作能力。因此,結合ISO9001質量體系,并參考CMM2級、3級的要求,我們建立了一整套軟件學院實踐質量體系文件,層次結構如圖4所示,其中第二層與第三層的程序文件與文檔模板力爭覆蓋軟件開發(fā)過程的主要環(huán)節(jié)。第二層的程序文件包括軟件開發(fā)程序、評審程序、軟件測試指南、配置管理指南、實習管理程序和畢設管理程序等,作為教師和學生在實踐教學中的程序性和過程活動的規(guī)范性指導文件。第三層模板則盡量涵蓋程序文件中所用到的各種文檔模板與編寫規(guī)范等供學生編寫文檔時參考使用。為加強真實性與指導性,在質量體系文件中還收錄了一些軟件公司的實例項目的部分文檔,如圖4所示。
由于實踐教學的骨干教師們都參與了質量體系文件的制定與編寫,因此教師在理念上接受并認同質量體系文件,從而在實踐教學環(huán)節(jié)中能夠有意識地遵循執(zhí)行,通過不同學期、不同課程實踐教學內容對文件的覆蓋(參見圖3),使學生們在實踐過程中也逐漸熟悉并掌握了工程文檔的書寫規(guī)范與標準。
3.3校內與校外實習相結合,打造學生實訓與實習基地
課堂教學要服務于滿足市場和企業(yè)對人才的素質和能力不斷增長的需求,一個有效的途徑是加強和安排去學生進入企業(yè)實習。然而我國的軟件企業(yè)大部分處于初創(chuàng)和成長期,目標和學校人才培養(yǎng)的目標不很一致,有時還存在時間上的沖突和認識上的矛盾。鑒于這樣的現(xiàn)實,我們一方面積極開拓企業(yè)的實習渠道,給同學提供充分的選擇,同時制定了“有自主核心軟件產(chǎn)品、企業(yè)規(guī)模百人以上、距離學校近的”企業(yè)優(yōu)先推薦,并規(guī)范實習派出條件、過程管理、學生和企業(yè)指導教師職責等內容,并每年實習企業(yè)進行評估,淘汰效果不好的企業(yè),獎勵效果好的企業(yè),促進企業(yè)和小學的良性互動,不斷積累好企業(yè)實習案例和鞏固好的企業(yè)實習成果。另一方面,充分利用校內優(yōu)質辦學資源、結合學院信息化工作的需求開拓學生的校內實習基地,以彌補企業(yè)實習的不足,學院在學生實習安排上更主動。學院信息化實習基地是一個很成功的例子,學生在幾位擔任實踐教學的青年教師的帶領下先后完成了學院網(wǎng)站、辦公管理、教務管理、文擋管理中心、教師講義和學生作業(yè)上傳和下載服務,答辯管理、招生和報名管理等等,兩次在學校機關部處和院系的信息化建設評比中名列第一名,這些成果也成為學院實踐教學信息管理平臺的重要組成部分。
在校內校外實習相結合打造學生實訓與實習基地的同時,通過與廠家及企業(yè)共建等方式,引進一些實踐教學設備與主流系統(tǒng)及應用軟件,積極促進學院實驗室的建設,建立與實踐教學體系中所要求的軟件開發(fā)支持環(huán)境,如數(shù)據(jù)庫、配置管理庫、BUG跟蹤與處理系統(tǒng)等。同時安裝行業(yè)內常用的開發(fā)環(huán)境與開發(fā)工具,為學生創(chuàng)造一個良好的開發(fā)與應用平臺。為了將來就業(yè)的適用性,開設新技術新工具的演示課,建立國產(chǎn)軟件體驗中心。大力支持學生的第二課堂(課外的各種協(xié)會、北航大學生科研訓練計劃、馮如杯課外科技活動、學科競賽)活動。
3.43P能力訓練貫竄實踐教學過程始終
在多年的人才培養(yǎng)過程中,我們深刻體會對學生的口頭表達能力(Presentation)、書面表達能力(Paperwork)和自主動手實踐能力(Practice)培養(yǎng)的重要性與必要性。我們積極倡導授課教師將這三種能力的訓練和培養(yǎng)貫穿在教學的整個過程中,我們堅信如果學生這三方面的能力經(jīng)過四年的大學學習獲得了長足的提高,其就業(yè)競爭力將大大增強,并受用終身。
口頭表達能力是一個人的思維能力、溝通能力、性格以及風度等個人素質的體現(xiàn)。在計算機實踐教學中所強調的口頭表達能力的訓練主要是提高學生語言的邏輯性、準確性、簡練性和目的感,將自己的設計思想、觀點在有限的時間內,運用最生動、最易被人所接受的有效的表達方式傳遞給聽者,對聽者產(chǎn)生最理想的影響效果。
書面表達能力是將自己的實踐思想、思路、方案、步驟、內容、成果和效果,運用文字表達出來,使其系統(tǒng)化、科學化、條理化的一種能力。書面表達是口頭表達的補充,更看重學生的專業(yè)知識的掌握。在實踐教學的每個環(huán)節(jié),我們都制定了一整套文檔規(guī)范和模板,供同學學習參考,平時的大作業(yè)、課程設計等都有嚴格的文檔格式要求。在注重格式要求的同時,不斷對同學在書面表達方面的技巧、方法進行指導、組織同學們進行交流。反復的訓練,促使每一位同學在書面表達方面的提高。
自主動手實踐能力是在學生具備一定的實踐意識前提下,以一定的學科知識為基礎,以實踐任務為內容,自覺主動地運用一定的操作方法和技能,發(fā)現(xiàn)和解決實際問題的能力。在大學四年中,根據(jù)培養(yǎng)方案的要求,每位同學需要具有10000行(相當)的編程量,每位學生在平時作業(yè)和課程設計中,不斷進行自主動手實踐。
實踐教學過程中強化三個方面能力的訓練,激發(fā)了同學們的積極性和創(chuàng)新潛力,同時我們也進行了課程考核方面的改革,將近80%的專業(yè)課程設計考核的最后成績由三大部分構成:講解演示(必須要制作PPT)、實踐報告或論文、設計和實現(xiàn)過程中的成果以及程序實際運行效果。此外,為了提高學生們的表達能力,學院專門開設有“科技寫作與溝通技巧”課程;學院鼓勵教師有意識地在課堂之外,增設“開放課堂”內容,學生們可以在開放課堂上自由地表達自己對課程某部分內容的理解與見解,或介紹感興趣的最新相關學習或研究心得;在課外科技活動的申報與參賽,畢業(yè)設計的開題、中期檢查、答辯的各個環(huán)節(jié),同學們都被要求準備PPT做演講及演示,老師給予講評,通過不斷的訓練,積極創(chuàng)造條件為每個學生提供三方面能力的鍛煉和提高的機會。
4實踐教學體系的成效
本科生實踐教學體系的建立和實施,有效地促進了學生的培養(yǎng)質量。激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識,提高了學生的實踐能力,3P能力訓練的理念已經(jīng)成為每個同學的思想意識和實際行動,并在以下幾個方面取得了明顯的成績:
1) 在課程講授中結合實踐訓練,如程序設計、編譯技術、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、計算機體系結構等課程,都有明確具體的實踐內容,考核檢查方式等,很受同學歡迎,反饋的效果良好。2002和2003級本科畢業(yè)一次就業(yè)率達到99%,在北航各院系中名列前茅。學生就業(yè)行業(yè)分布質量高,2002級本科生在政府機關或國際大型知名公司工作的共119人,占總人數(shù)59.80%。2002級本科生申請出國留學共32人,占總人數(shù)15%,居北航之首。
2) 積極與國內外著名的軟件公司交流合作,使學生身在校園也能真切感受和了解軟件產(chǎn)業(yè)的市場需求、軟件技術的迅猛發(fā)展和無限魅力,縮短學校教學與市場需求的差距。業(yè)內知名企業(yè)對學院培養(yǎng)質量也有充分信心,僅2006年就有21個公司向軟件學院發(fā)來了本科畢業(yè)生需求,許多企業(yè)都對我院學生質量給予了高度評價。
3) 本科生的國際交流取得良好成效,04年選派3名同學赴加拿大阿爾伯達大學學習交流一年。05、06年向印度Infosys派出實習生23人,為期8個月,邁出了“走出去”的堅實腳步。
4) 積極支持學生參加課外科技實踐,并開設了“科技創(chuàng)新與商業(yè)運作”課程,外請了企業(yè)界和商業(yè)界的知名專家進行講座和點評,讓學生們不僅接觸到專業(yè)領域最前沿的信息與技術,還學習與掌握了一些有效的應用解決方案,提高了學生分析問題、研究、開發(fā)的能力和陳述、答辯的能力等。學院涌現(xiàn)了一批特長突出、全面發(fā)展的優(yōu)秀學生和一批優(yōu)秀的學生軟件作品。在北航“馮如杯”課外科技競賽中一等獎作品一直名列前茅。另外,學院代表隊獲得2006年亞洲賽區(qū)(北京賽區(qū))ACM程序設計競賽金獎等等。
5結束語
本著學院提出的“瞄準出口,設計入口,市場驅動,品牌運作”指導思想,經(jīng)過五年多的探索和實踐,我們在本科實踐教學體系的研究和探索方面取得了可喜的成績。然而,如何更好地適應和滿足市場和社會發(fā)展對軟件人才的需要,還需要我們付出艱苦地努力,拋磚引玉,讓我們共同求索,為我國軟件工程人才的培養(yǎng)貢獻智慧和力量。
作者簡介
關鍵詞:應用型本科;軟件工程專業(yè);教學質量體系
一、 引言
軟件產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),亟需大批高層次、國際化、工程型實用人才。寧波市委、市政府也將“建設軟件研發(fā)推廣產(chǎn)業(yè)基地”作為加快推進寧波市智慧產(chǎn)業(yè)基地建設中的重要組成部分[1]。作為地方高校,如何為本地區(qū)的軟件行業(yè)培養(yǎng)急需的實用型軟件人才,軟件工程專業(yè)首當其沖。
教學質量是高校生存和發(fā)展的生命線,是衡量高校辦學水平的重要指標[2]。高質量的教學需要一個運行健康、合理和全面的教學質量體系作保證。在軟件工程管理中有一個著名的論斷:沒有高質量的開發(fā)過程,就沒有高質量的軟件。軟件人才的培養(yǎng)質量與軟件外包產(chǎn)品的質量有很大程度的一致性,都必須注重過程控制,因此教育教學質量在很大程度上取決于教學過程的質量。高校應按照“預防為主, 過程控制”的理念和“緊抓兩頭, 嚴控中間”的思路, 重點加強教學輸入過程監(jiān)控、教學實施過程監(jiān)控和教學輸出過程監(jiān)控,對動態(tài)過程進行適時監(jiān)控,促使過程控制與目標管理相結合,通過過程控制達到目標管理[3]。
二、 教學質量體系構建的方案
基于對教學質量體系相關理論的認識,同時借鑒國內其他高校的一些做法,我校軟件工程專業(yè)的教學質量體系大致分為制度體系質量的保障、課程質量的保障、學生學習質量的保障、實踐教學質量保障、學生創(chuàng)新能力保障等五個方面。
1.制度體系質量保障:主要包括組織制度、保障制度的建立、信息反饋制度的建立。在組織制度保障方面學校建立了包括學校教學工作委員會、主管校長及校教學督導委員會為核心的領導機構,對學校教學工作中的重大事項進行決策。在保障制度上根據(jù)軟件工程專業(yè)的特點建立了學生學籍管理制度、學生學習管理制度、課程教學管理制度以及專業(yè)建設制度等內容,構建了一個科學、合理的保障制度系統(tǒng)。其中在學生學習管理制度的實施中我校除了給每個班級配備專業(yè)輔導員、班主任外,還讓學生以興趣分組,每5-6個人一個小組,為每個小組配備了專業(yè)導師,讓導師對他所帶的學生進行言傳身教、專業(yè)指導以及興趣培養(yǎng)。在信息反饋制度方面學校建立了學生信息反饋制度、督導及教學管理人員聽課反饋制度、同行互相聽課制度,不定期抽查及常規(guī)檢查制度等反饋制度。
2. 課程質量保障:主要包括課程體系制定過程控制及教學過程質量控制。在課程體系制定過程中綜合考慮產(chǎn)業(yè)界需求、核心知識體系的調整和各課程負責人提交的該模塊的知識體系來設計學科知識體系,將軟件外包的元素加入到軟件工程的教學過程中,融合國際規(guī)范和產(chǎn)業(yè)需求制定完整的軟件工程學科課程體系,知識體系的更新由課程負責人跟蹤和修改。在教學過程質量控制的實施過程中建立包括管理人員、教師、學生在內的對專業(yè)的教學管理水平、教師課堂教學質量、學生學習效果、專業(yè)課程建設等進行有計劃有組織的評估和考核。主要包括督導監(jiān)控、領導干部及教學管理人員聽課、常規(guī)教學檢查、教學效果綜合評價等。
3. 學生學習質量保障,主要包括學生作業(yè)管理條例及學生考試管理條例的建立實施。根據(jù)軟件工程專業(yè)的特點結合我校相應的學生管理規(guī)章制度制定合理的學生作業(yè)管理條例及考試管理條例,來保證學生積極向上的心態(tài)進行學習和生活。在學生作業(yè)管理中我們要求任課教師每周至少布置一次作業(yè),一個行政班授課作業(yè)要求全部批改,兩個班級作業(yè)批改1/2以上,三個以上班級同時上課作業(yè)批改不得少于1/3,作業(yè)批改情況每次都要有記錄。在考試管理制度方面包括學生的考試紀律管理、試卷保密、監(jiān)考教師履行職責情況、教師試卷批改規(guī)定及期末成績反饋等管理制度。
4. 實踐教學質量保障:培養(yǎng)學生的專業(yè)實踐能力是軟件工程專業(yè)的辦學方針,主要包括學生課程實驗、實訓,企業(yè)實習,畢業(yè)設計和工程實踐等方面保障系統(tǒng)的建立。在規(guī)劃課程時,適當提高教學中的實驗部分的比重,除個別理論性較強的課程外,要求80%以上的專業(yè)課程應包含實驗或實習環(huán)節(jié)。設立每學期不少于兩門的獨立的實踐課程,來加強學生的軟件開發(fā)能力、團隊協(xié)作能力及文檔撰寫能力的培養(yǎng)。專門安排一個學期讓學生進行企業(yè)實習,從企業(yè)聘請一批有能力的工程技術人員作為導師,提高學生的實習質量。在必要的情況下可將畢業(yè)設計和工程實踐相結合,完成畢業(yè)論文。在學生的課程實驗、實訓及畢業(yè)設計實施過程中注重過程性考核,每個中間模塊都由老師對學生的學習過程進行實時監(jiān)控,來保證學生的學習質量。
三、 結束語
應用性本科院校教學質量體系的構建是一項系統(tǒng)的工程,我們必須不斷地探索和實踐,參考現(xiàn)代企業(yè)的先進管理理念到教學工作中來,建立起與之相適應的教學質量體系,并確保本教學質量體系的有序運行,從而全面提高軟件工程專業(yè)的教學質量。
參考文獻
[1] 寧波市委、市政府.寧波市委市政府關于建設智慧城市的決定.甬黨[2010]14號.
[關鍵詞]高職教育; 現(xiàn)代學徒制;軟件技術專業(yè); 課程體系;
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)22-0203-01
一、課程體系改革的意義與價值
根據(jù)《國務院關于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》(國發(fā)〔2014〕19號)和《教育部關于開展現(xiàn)代學徒制試點工作的意見》教職成〔2014〕9號等多項文件精神,職業(yè)教育學徒制教學模式將應用于全國高職院校的各個專業(yè),必將促進專業(yè)建設和發(fā)展。
現(xiàn)代“學徒制”是傳統(tǒng)“學徒制”融入了學校教育因素的一種職業(yè)教育,是職業(yè)教育校企合作不斷深化的一種新的形式。作為高等教育類型之一的高等職業(yè)教育,其本質和特征是“跨界的教育”,要體現(xiàn)在“高等性”與“職業(yè)性”兩個屬性上?,F(xiàn)代“學徒制”以職業(yè)實踐為中心組織教學內容,充分凸顯了高職教育的“職業(yè)性”,較好地實現(xiàn)了教育的價值。
現(xiàn)代“學徒制”是對傳統(tǒng)學徒制和學校教育制度的重新組合,學生和學徒身份相互交替,校企共同制訂培養(yǎng)方案,共同實施人才培養(yǎng),各展所長,分工合作。學校和企業(yè)是兩種不同的教育環(huán)境和教育資源,實施現(xiàn)代學徒制,需要探索校企合作新模式,使校企合作向縱深發(fā)展,建立符合行業(yè)崗位需求、科學合理實際的、學生發(fā)展特點的高職院校課程體系是工作的重點。
二、基于現(xiàn)代學徒制高職軟件技術專業(yè)的課程體系構建
1.建設思想
通過對軟件行業(yè)實際工作崗位的典型工作任務進行分析研究,確定軟件設計與開發(fā)崗位的具體職業(yè)能力要求,具有現(xiàn)代學徒制特點的模塊化課程體系。本文以“圍繞一個中心,二個標準、開展三個共同合作”為目標進行整體研究。一個中心,即培養(yǎng)學生的職業(yè)能力為中心,二個標準,即圍繞企業(yè)用人標準和行業(yè)職業(yè)資格標準; 開展三個共同合作,即校企雙方共同制訂人才培養(yǎng)方案,共同開發(fā)基于典型工作過程的模塊化課程體系,共同組織專業(yè)課程體系的教學實施。課程體系設計思想概述如下:
(1) 經(jīng)過廣泛深入的調查研究,明確軟件行業(yè)工作崗位和工作任務如下:
(2)構建具有現(xiàn)代學徒制特點的軟件技術專業(yè)課程體系
①明確學校、企業(yè)、學生三方共同參與的人才培養(yǎng)模式。建立校企聯(lián)合招生招工制度,由學校與企業(yè)簽署校企合作協(xié)議,再由企業(yè)與學生簽署培養(yǎng)協(xié)議,形成學校、企業(yè)師傅、在校學生三個主體共同參與現(xiàn)代學徒制人才培養(yǎng)方式。
②積極探索“4F5M”課程體系,強調學生職業(yè)能力和職業(yè)素質的培養(yǎng)。在4個平臺基礎上,將課程分為職業(yè)教育通識課、職業(yè)基礎課、職業(yè)技術課、職業(yè)實踐課、職業(yè)拓展課5種類型。實現(xiàn)教學與崗位、教師與師傅、考試與考核、學歷與證書四個融合。加大學生職業(yè)素質的培養(yǎng),通過職業(yè)拓展課、人文類課程的開展提升學生終身學習和持續(xù)發(fā)展的能力。
③以學生的認知規(guī)律、教學內容前后銜接關系確定層次,以能力培養(yǎng)目標和實踐教學環(huán)節(jié)確定為四個實踐模塊,以項目驅動創(chuàng)新實踐教學內容,構建分層次、模塊化的實踐教學體系,使應用型人才能力培養(yǎng)的途徑更加清晰,目標指向性更加明確,環(huán)節(jié)設計更加科學合理,內容與實際結合更加密切,符合應用型人才培養(yǎng)的需要。
(4) 與軟件企業(yè)共建課程,共建教學資源,建設軟件技術專業(yè)的核心課程
如下圖所示:
(5)明確現(xiàn)代學徒制校企合作的重要環(huán)節(jié)
學校與企業(yè)共同做好:招生、學校與企業(yè)雙教學環(huán)境、校內企業(yè)共建教育教學資源、學校企業(yè)雙師教學、學校企業(yè)雙教學與管理、學生實訓與就業(yè)等6個方面的工作,校企共同努力,實現(xiàn)并體現(xiàn)出現(xiàn)代“學徒制”教學模式的教學特色和教學效果。
本文主要研究了“現(xiàn)代學徒制”人才培養(yǎng)模式下的軟件技術專業(yè)的課程改革問題,對行業(yè)工作崗位和典型工作任務進行分析,明確崗位所需的知識和技能,以“圍繞一個中心,二個標準、開展三個共同合作”為建設目標,建立了“4F5M”的課程體系,明確了6門專業(yè)核心課程,研究內容將應用于實際教改工作中,并不斷進行完善和補充。
關鍵詞:納米技術及其相關產(chǎn)業(yè);概念界定;體系辨識。
當前,“發(fā)展納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)”這一口號,已被提升到實現(xiàn)中國夢蘇州篇章、蘇州實施創(chuàng)新引領戰(zhàn)略進而華麗轉身的重大戰(zhàn)略高度,那么什么是納米技術及其相關產(chǎn)業(yè),搞清楚這一問題,則無論對于蘇州的決策者、研究者還是實踐者來講,都具有重要的建設性意義。
去年,我們在執(zhí)行一項有關促進蘇州市納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大軟科學課題時,首當其沖地遭遇到這一問題。通過文獻檢索與分析,我們發(fā)現(xiàn),由于納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)紛繁復雜,納米科學技術界尚未對該一問題形成共識;同時,社會科學理論界卷入納米領域研究較少,可資借鑒的成果太少。然而,這一問題的解決將直接影響到我們研究項目的進一步履行,為此,我們設立了一個研究子課題,本文即是該子課題研究成果,在此拋磚引玉,期望不僅對蘇州市,也對國內其他正在促進納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地區(qū)起到啟迪作用。
一、什么是納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)
要搞清楚納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)首先要理解納米與納米尺度范圍,以及納米尺度范圍內物質的質變特性及其意義,本節(jié)我們將據(jù)此入手,進而界定納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)的概念。
1.納米與納米尺度范圍
納米(Nanometer,縮寫nm)是計量學中的長度單位。1納米(nm)等于10-3微米(mm),等于 10-6毫米(mm),等于 10-9米。1—100納米(nm)被納米學界公認確定為納米尺度。 通過不同物體相對尺度大小比較(見圖1)及納米尺度范圍內常見球形物體大小比較(見圖2),可以加深對于納米及納米尺度范圍概念的理解。
2.納米尺度范圍內物質的質變特性及其意義
科學家發(fā)現(xiàn),當物質小到1 ~100納米時,由于其量子效應、物質的局域性及巨大的表面及界面效應,物質的很多性能將發(fā)生質變,呈現(xiàn)出許多既不同于宏觀物體,又不同于單個孤立原子的奇異現(xiàn)象(白春禮,2001)。即在原子、分子及納米尺度上,物質表現(xiàn)出極其新穎的物理、化學和生物學特性,該特性能被人類學習、掌握、控制和利用,從而使得人類社會現(xiàn)存的一切發(fā)生翻天覆地的變化。
3. 國外科學家如何理解與解釋納米技術
看一看國外科學家如何理解與解釋納米技術或許對我們會有很大幫助,以下是國外科學家對于什么是納米技術的典型解釋(轉引自彭練矛,2011):
“The term nanotechnology means different things to different people. It used to cover anything from making microelectromechanical systems (MEMS) to creating designer proteins.”
“Whatever we call it, it should let us
—— Get essentially every atom in the right place.
—— Make almost any structure consistent with the laws of physics and chemistry that we can specify in atomic details.
—— Have manufacturing costs not greatly exceeding the cost of the required raw materials and energy.”
這兩段英文的中文翻譯如下:納米技術術語意味著對于不同對象人群的不同事情。它通常涵蓋從制造微電子機械系統(tǒng)到創(chuàng)造人造蛋白質的所有事情。然而,不管我們如何稱呼,納米技術的實質應該包括:每一個原子應被安排在合適的位置,任何相應建構應符合原子水平上的物理和化學原理,原材料和能源等相應制造成本應不是太貴。
從以上國外科學家對于什么是納米技術的典型解釋中我們可以發(fā)現(xiàn),納米技術(nanotechnology)在國外是一個約定俗成的術語,是對納米領域新生事物科學研究、技術研發(fā)和工程應用的統(tǒng)稱,納米技術尚是一個發(fā)展中的概念,目前還沒有被嚴格界定。
4. 納米技術概念
經(jīng)過上面的鋪墊,現(xiàn)在我們可以來探討界定納米技術概念。對于什么是納米技術,麻省理工學院(MIT)的德累克斯勒(Drexler)教授曾作出過一個解釋:
“在分子水平上,通過操縱原子來控制物質結構,利用單個原子組建分子系統(tǒng),據(jù)此制備不同類型的納米器件”(Drexler,1990)。
而在中文語境中,談到技術往往還牽連到科學與工程,對此,白春禮院士也有一個解釋:
“納米科技是20世紀80年代末、90年代初才發(fā)展起來的前沿、交叉性新興學科領域,是指在納米尺度上研究物質(包括原子、分子的操縱)的特性和相互作用,以及利用這些特性的多學科交叉的科學和技術”(白春禮,2001)。
白院士所指的納米科技既包括納米科學又涵蓋納米技術。實際上,中文語境中的納米科技常常是納米科學研究、技術研發(fā)和工程應用的統(tǒng)稱。指在納米尺度上研究物質和體系的現(xiàn)象、規(guī)律及其相互作用,重新認識自然界,發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新知識,并通過直接操控原子、分子結構的技術來創(chuàng)造對人類有用的新的物質和產(chǎn)品。
綜上所述,可見所謂納米技術是指涉及到納米科學研究、材料發(fā)展和制備、器件制造以及產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)之所有技術的總和。
5. 納米技術相關產(chǎn)業(yè)概念
知道了什么是納米技術以后就較易分辨納米技術相關產(chǎn)業(yè)。過去的二、三十年,納米科學技術的進步,尤其是納米技術的應用已經(jīng)和正在對人類社會的經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和國防安全產(chǎn)生重大影響。然而,這僅僅是開始,納米科學研究、技術發(fā)展和工程應用已經(jīng)和正在引發(fā)一場新的工業(yè)革命,證據(jù)表明,納米技術在材料、信息、能源、環(huán)境、生命、生物、軍事、制造、紡織、染料、涂料、食品等產(chǎn)業(yè)領域都具有廣泛而重要的應用。而一旦這些產(chǎn)業(yè)領域中納米技術應用產(chǎn)品批量化、商品化和規(guī)模化,則自然形成一個個納米技術相關產(chǎn)業(yè)。
二、納米技術體系范疇
界定了納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)概念后,本節(jié)與下節(jié)我們可以轉而討論納米技術體系范疇以及納米技術相關產(chǎn)業(yè)體系范疇。
技術來源于科學,是理論知識應用于實踐、解決實際問題的方法和手段,因此談到納米技術不能不涉及到納米科學。盡管目前學術界對于納米科學的內涵和分類尚存在著不同的認識和提法,但對于這一新興領域多學科交叉特性的認識是一致的。一般而言,納米科學可以包括納米材料物理學、納米材料化學、納米材料學、納米測量學、納米電子學、納米機械學和納米生物醫(yī)學等,由此也產(chǎn)生了按照這一體系分類的納米技術。
然而,白春禮院士(2001)認為這種與傳統(tǒng)學科緊密聯(lián)系的分類方式無法簡單便捷地勾勒出納米科技的大致輪廓,而且各類別之間又有交叉和重疊。因此,他建議將納米科學研究分為“納米材料”、“納米器件”和“納米檢測和表征”三大領域, “其中納米材料是納米科技的基礎; 納米器件的研制水平和應用程度是人類是否進入納米科技時代的重要標志; 納米尺度的檢測與表征是納米科技研究必不可少的手段和理論與實驗的重要基礎”(白春禮,2003)。據(jù)此,納米技術體系又可主要由上述三大范疇來表達。
我們認為上述與傳統(tǒng)學科緊密聯(lián)系的分類及三個大類的簡單分類都有各自的道理和應用價值,前一個分類便于整合發(fā)展納米學科知識和實施教育培訓,而后一個分類則更多地聚焦到納米科學技術當前關鍵發(fā)展領域,重點特出、應用性強。若與納米技術相關產(chǎn)業(yè)相聯(lián)系,則我們更傾向于并將更多地采納和應用后一個分類。
無獨有偶,日本專利局《專利申請技術動向調查報告》中提供了一個與應用實際聯(lián)系密切的納米技術分類(見圖3,該圖由DRM咨詢公司補充修改而完成),該分類基本遵循上述三個大類分類范疇,并采用圖式標識了各主要應用領域中的發(fā)展狀況,恰好為三大類納米技術分類體系作了一個生動的注解,雖然尚未達到完整完善的程度,但已有很大的參考價值。
沿著三大類納米技術分類思路繼續(xù)往下走,可以得到圖4所示納米技術分類體系。其中一級狀態(tài)子目錄包括“納米檢測和表征技術”、“納米材料制備技術”和“納米器件制造技術”。而每個一級目錄又可進一步產(chǎn)生二級目錄,如納米檢測和表征技術可分為“掃描探針顯微技術”和“原子級和超精密加工技術”;納米材料制備技術可分為“化學制備技術”、“物理制備技術”和“綜合制備技術”;納米器件制造技術可分為“LIGA制造技術”、“超精密機械加工技術”、“特種加工技術”、“注塑成形加工技術”和“機械組裝技術”等。需要說明的是,這一分類只是大體上勾勒了納米技術發(fā)展現(xiàn)狀,提供了一個整體認識把握的粗略框架?,F(xiàn)實納米世界中的實際情況則更為紛繁復雜,不僅存在著旁支末葉,也可以進一步細分和再細分。
三、納米技術相關產(chǎn)業(yè)體系范疇
應用上述“納米材料”、“納米器件”和“納米檢測和表征”三大范疇的納米技術分類思想,可以推導出納米技術相關產(chǎn)業(yè)體系范疇,如圖5所示:
如圖5所示,首先,納米技術相關產(chǎn)業(yè)可以被界定為納米材料產(chǎn)業(yè)、納米器件產(chǎn)業(yè)和納米檢測儀器設備產(chǎn)業(yè),其中納米材料是納米技術相關產(chǎn)業(yè)得以生存發(fā)展的原始基礎,沒有納米材料則一切無從談起;納米器件系納米材料進一步加工組合后的產(chǎn)物,是延伸發(fā)展各種納米技術應用產(chǎn)品的基礎;而納米檢測儀器和設備則是發(fā)展納米材料、器件及其延伸產(chǎn)品的必不可少的硬件手段,缺乏這些手段,事情就無法進行。
上述三者一方面構成了納米技術相關產(chǎn)業(yè)生存發(fā)展的基礎,另一方面,正是基于這種基礎性和不可替代性,它們各自能夠發(fā)展成三個供需旺盛的分支產(chǎn)業(yè),并在每個分支產(chǎn)業(yè)下面各自生成若干數(shù)量不等的子產(chǎn)業(yè)。
此外,鑒于納米材料和納米器件能夠被應用到各個新興和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領域,創(chuàng)造出各種各樣新穎獨特、質量上乘、性能優(yōu)異的新產(chǎn)品,因此,在上述三個分支產(chǎn)業(yè)以外,又可辨識出納米材料應用和納米器件應用兩個分支產(chǎn)業(yè)。當然,這兩個分支產(chǎn)業(yè)下面更能各自生成若干數(shù)量不等的子產(chǎn)業(yè)。
若從事情發(fā)生的先后次序來看, 納米科學技術研究發(fā)展的需要首先造就了納米檢測儀器設備產(chǎn)業(yè)和納米材料產(chǎn)業(yè)。結合納米檢測手段和納米材料的研究創(chuàng)造了納米器件, 納米器件(如納米傳感器)的推廣應用催生了納米器件產(chǎn)業(yè)。接著,納米材料和器件在各個領域的廣泛應用開發(fā)出許多新穎產(chǎn)品和更新?lián)Q代產(chǎn)品,從而發(fā)展出形形的納米產(chǎn)品產(chǎn)業(yè),并進一步促進納米材料、器件和檢測儀器設備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這就是納米技術相關產(chǎn)業(yè)相伴共生、互促共長的內在邏輯。
在現(xiàn)實生活中, 納米材料產(chǎn)業(yè)和納米檢測儀器設備產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成一定規(guī)模,發(fā)展相對成熟。處于納米技術高端的納米器件產(chǎn)業(yè)(電子/光電子器件、量子器件、以及微/納機電系統(tǒng))目前尚處在發(fā)展成長過程中,這是納米大國共同關注、競相角逐的領域,也是進一步發(fā)展的方向,其中屬于MEMS/NEMS范疇的微納傳感器分支產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模。同時,納米材料和器件的應用已經(jīng)滲透進入許多不同的經(jīng)濟和社會領域,例如,電子和信息、生物與醫(yī)藥、環(huán)境保護等,從而增殖衍生出發(fā)展狀況各異、紛繁復雜的納米技術產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。
當然,換一個角度,如果忽略納米技術居中扮演的角色,這一復雜邏輯體系中各個分支仍可分屬于自己的母體產(chǎn)業(yè),例如,納米材料產(chǎn)業(yè)可歸屬于材料產(chǎn)業(yè),納米檢測儀器設備產(chǎn)業(yè)可歸屬于儀器設備產(chǎn)業(yè)等等,由此也揭示了納米技術相關產(chǎn)業(yè)所具有的雙重產(chǎn)業(yè)屬性。
四、結 語
以上我們通過運用相關文獻資料, 進行抽絲剝繭式的邏輯分析,界定了納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)的概念, 進而揭示了納米技術及其納米技術相關產(chǎn)業(yè)的體系范疇,從而為從社會科學角度研究促進納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展(譬如制定技術/產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖)奠定了有關客體對象的認知基礎。
當前,納米技術與信息技術和生物技術一起并列為世界三大高技術前沿熱點領域,而納米技術又在促進信息技術和生物技術發(fā)展中扮演了重要角色,正在悄然引發(fā)著新一輪工業(yè)革命,成為國際高科技及其產(chǎn)業(yè)競爭的制高點。期待我們這一拋磚引玉的工作能為蘇州/中國搶占這一制高點作出些微貢獻。
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基金項目:蘇州市2012年度重大軟科學課題,項目編號:SR201201。
作者簡介:趙康(1950 –),男,江蘇蘇州人,博士,教授,博導,主要研究方向為公共管理、咨詢學、專業(yè)社會學。顧茜茜與陳加豐均為趙的博士研究生,趙迪凡為項目研究助理。
What Is Nanotechnology and Its Related Industries
——Concept Defination and System Identification
ZHAO Kang GU Xixi CHEN Jiafeng ZHAO Difan
(School of Politics and Public Adminstration, Soochow University, Suzhou 215021, China)