时间：2023-07-23 09:16:43
序论：在您撰写计算机语言的概念时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
1.云计算的定义
云计算是一种基于互联网的超级计算模式。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。云计算实质上是通过互联网访问应用和服务，而这些应用或者服务通常不是运行在自己的服务器上，而是由第三方提供。它的目标是把一切都拿到网络上，云就是网络，网络就是计算机。云计算依靠强大的计算能力，使得成千上万的终端用户不担心所使用的计算技术和接入的方式等，都能够进行有效的依靠网络连接起来的硬件平台的计算能力来实施多种应用。云计算的新颖之处在于它几乎可以提供无限的廉价存储和计算能力。
基于云计算的原理和其固有的特点，云计算比其它新技术更容易进入高校。云计算对用户端的设备要求很低，这一特点决定云计算将会在学校大受欢迎。
2.云计算的特点
(1)服务提供的多元性
云就是庞大的计算机群，具备极高的计算、存储能力，能够完成单机所完不成的海量计算、存储等工作。云将调用云中的计算机群，使用基于海量数据的数据挖掘技术来搜索网络中的数据库资源，并运用各种方法为用户反馈出尽可能详尽、准确的结果，极大的扩展了而不是传统意义上的基于某个具体服务器为用户提供相应服务的工作模式;同时云中的计算机可以通过相应技术保持网络数据库信息的及时更新，用以保证用户服务的快速、准确。
(2)使用的便捷性
在云计算模式中所有应用和服务请求的数据资源均存储在云中，用户可以在任意场合、时间通过网络接入云平台，使用统一的云服务，按照自身的需求获取所需信息，并可以实现不同终端、设备间的数据与应用共享，为工作带来极大的便利和效率。
(3)服务的安全性
分布式系统具有高度容错机制，云计算作为分布式处理技术的发展，依托据存储中心可以实现严格、有效的控制、配置与管理，具有更好的可靠性、安全性和连接性能，同时高度集中化的数据管理、严格的权限管理策略可以让用户避免数据丢失、病毒入侵等麻烦。
(4)用户端设备成本低廉
由于云计算模式下大量的计算及存储工作都被放到了网络上，作为个人的用户端就完全可以简化到只有一个浏览器了。云计算模式中用户只需通过网络使用服务商所提供的相关服务，并按实际使用情况付费，具体的计算机系统硬件配置、设备运行维护开支和服务器系统软、硬件升级都由云服务提供商来完成。云计算的端设备和现在的PC机相比，云计算终端功耗低，成本低廉，终端用户使用简单，维护方便。
二、云计算为高校教育信息化建设提供新的思路
1.云计算能大大节约信息化的资金投入
目前的高校信息化建设中成本主要来源于软硬件的购置、日常维护及设备更新等，如果将这些建立在云计算和服务的基础之上，将大大减少资金投入。其一，整个网络课程建设的基础平台将是云服务提供商提供的跨平台、运算能力强大、资源丰富的统一的通用信息平台，无需购买本地服务器，仅需投入少数管理终端及云接入设备即可;其二，所有的服务提供均由云端提供，无需为保证服务器运行的可靠性、保证存储在服务器中的数据资源的安全以及避免因网络访问异常导致服务器瘫痪而对网络服务器响应及接入数量等进行限制，因此原来维护、升级等工作几乎降至最低，管理成本也相应可以大大降低。
2.真正实现资源整合，建立统一的资源平台
将高校信息化建立在云计算和服务的基础之上，将繁重的网络信息平台建设、服务器的配备、课程资源的存储与管理等工作交给云服务提供商，那么现有分散的、自成一体、本地化的网络信息平台将转变成为一个与具体网络运行环境、网络服务器系统、网络操作系统无关的强大的统一的通用信息平台，在这个平台上以成千上万的云服务器为依托，拥有着极其强大的计算功能、海量的网络资源，现有的网络课程建设中存在的软、硬件资源重复投入、虚拟化教学设备运行能力支持等问题将迎刃而解。
3.云计算的应用能够保证高校师生的信息安全
校园网内的计算机病毒的防控一直是一个十分棘手的问题，尤其在多媒体教室及计算机实验室。一台机器中毒，很快就会传遍所有机器。杀毒软件授权使用费用对高校来说也是一笔不小的开支，但对病毒仍不能有效的防控。而在云计算环境下，云计算提供商拥有先进技术和专业团队来负责这些资源的安全维护工作，师生们只需通过网络，就能访问自己的数据。本地不再存储任何数据，因而不用担心病毒入侵造成的破坏。所以，云计算在高校的应用既省去了高校在信息安全方面的开支，又确保了高校师生的信息安全。
关键词：OWL；相似度；本体
中图分类号：TP301.6文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 05-0000-02
一、引言
本体可以提供强大的知识表示方法，是信息检索领域中的重要内容。传统的本体概念相似度计算方法大多采用特定于描述语言的通用推理服务来进行匹配，这些方法忽略了概念的语义信息。在概念检索或语义查询系统的实验过程中，利用本体对领域知识进行建模，使查询结果满足语义方面的匹配，避免了基于关键字进行简单查询的局限性，在构建基于本体的语义信息检索系统的过程中，提高了查询结果的准确率和召回率。
二、本体描述语言OWL
OWL（Web Ontology Language）是语义Web中本体描述语言的标准。OWL在资源描述框架RDF(Resource Description Framework)的基础上，添加了更多的语义结构的声明，从而对RDF进行了扩展。OWL语言建立在描述逻辑DL（Description Logic）的基础上，因此OWL具备良好的知识表示能力和机器推理能力。领域知识本体可以做如下定义：
Onto=(V，C，P，H，R) （1）
其中：V表示概念词汇集，C表示本体概念，P表示属性，H表示层次，R表示概念之间的关系。
分析OWL语言中描述元素，对于基于语义特征的概念相似度计算方法非常重要。OWL语言中有四类不同的语义描述元素：
第一类描述元素用于定义本体中实体集合，主要包括类Class和实例Instance。
第二类描述元素用于生成一个本体的特征集合，包括描述本体实体的类层次描述元素和属性特征描述元素以及其他各种约束的描述元素。
第三类是用于描述实体之间，以及特征之间的异同关系的描述元素。
第四类是本体中的补充性的描述元素，以及现有算法尚不能有效支持的特征。
三、基于本体的概念相似度计算
（一）属性相似度
在现实世界中，事物可以由各种属性来进行描述和分类，属性的相似度可以通过两个概念属性集合的相似程度来进行计算。
其中，Ci∩Cj表示概念Ci与概念Cj的相同属性集合；Ci－Cj表示在概念Ci中存在而概念Cj不存在的属性集合；Cj－Ci表示在概念Cj中存在而在概念Ci中不存在的属性集合，α，β，γ为调节权重参数，且α＞β＝γ。
（二）语义层次距离
本体作为一种知识表示模型，其所包含的概念、属性和关系可以通过有向图的形式进行表示，节点表示概念，边表示关系，概念之间的语义距离可以表示为概念节点之间最短路径边的数目，用 表示。语义相似度和语义距离之间存在如下对应关系：
1.两个概念间的语义距离为0时，其相似度为1；
2.两个概念间的语义距离为无穷大时，其相似度为0；
3.两个概念间的语义距离越大，其相似度越小。
在本体中，如果两个概念的语义距离相同，那么概念的语义相似度由它们所处的层次决定，所处的层次越深，其所对应的语义相似度越高，反之则相反。
其中，h为本体有向图的最大深度，L为概念Ci和Cj之间有向边的数量。考虑到层次深度对语义相似性的影响，同时，层次深度也能判断出两个概念的上下位关系。综合考虑语义距离和层次深度，可以使用树形结构来对本体进行表示.
其中，hi和hj分别表示概念Ci和Cj在本体树中的深度； 表示本体树的最大深度； 为调节参数，对系统所需的相似度进行动态调节，表示本体树中深度和广度对概念相似度的影响。
（三）基于属性和语义距离的柔性相似度
本体概念的相似度要综合考虑概念的属性以及概念之间的关系，它们对概念的相似度具有重要的影响。综合考虑概念的属性和层次关系对概念相似度的影响，对公式进行权重调整，得到领域本体中两个概念的相似度计算模型.
其中， 是权重系数。由于概念相似度的主观性较强，因此对于不同的服务请求，可以通过权重系数的调节来决定本体概念的属性和层次关系对相似度的影响，从而确定系统所需要的相似度阈值。概念相似度的变化趋势是一种线形关系，参数的取值会影响相似度的大小，但是对概念的相似顺序没有影响。
（四）算法描述
给定相似度算法sim(Ci，Cj)，该算法最主要的工作是计算两个概念的相似度。相似度算法描述如下：
第一步：预处理。构建相似度矩阵A，提供任意两个概念之间的相似度度量，其中Aij=sim(Ci，Cj)。显式定义所有的等价概念和反义概念的概念元素集合，赋值为1和0，在相似度矩阵A中，除了能被初始化的元素，其它每个概念的取值都与中参数取值有关的，因此，对同一个概念，可能得出不同的相似度，设定相似度的取值区间为（0，1）。
第二步，解析本体文件，并抽取出本体中的类、实例和属性，并根据其在本体树中所处位置设置参数构建特征向量，向量的相似性反映了本体中的类、实例和属性的相似程度。
第三步，计算概念之间的特征向量的公共属性和差异属性，并根据实际需要，设定概念差异的参数。
四、实验
本体概念相似度，即依赖于概念属性的相似程度，又依赖于本体概念的层次关系。概念的相似属性越多，说明两个概念越相似。而概念的层次关系反映了领域专家对概念的层次关系的定义，如果调整了概念的层次，相似度也会发生很大的变化。
实验所用本体数据采用Protégé 2000自带的pizza本体，pizza本体包含97个类命名，采用了OWL语言描述。该本体描述了领域内的概念、属性以及它们之间的关系，很好的体现了本体的语义特征。根据上述公式的计算方法得到的概念相似度结果。其中各参数取值为：ρ=5，α=0.6，β=γ=0.2，θ=0.2。
对于概念相似性的判断，通常以领域专家的判定作为标准。对于一般的概念，领域专家给定的概念匹配顺序为：同义概念＞父子节点＞相近属性的节点＞兄弟节点＞其它节点。虽然使用了不同的计算方法，但是得到的概念匹配顺序基本相同。实验结果客观地反映了本文所采用的概念相似度计算方法的有效性。
PizzaTopping与PepperTopping作为较近的属性结点，相似度要大于作为兄弟结点的PizzaTopping与PizzaBase，同时小于作为父子结点的PizzaTopping和VegetableTopping，同一个父节点VegetableTopping和CheessTopping与VegetableTopping和PepperTopping相比，属性相似度大的概念综合相似度大。
TF-IDF(Term Frequency Inverse Document Frequency)方法是文本相似度的计算方法中最为典型的一种方法[12]，传统的TF-IDF方法是一种将文本转化为向量形式，用于计算文本相似度。该方法没有考虑到概念的属性相似性，本文利用领域本体改进传统的TF-IDF的空间向量模型：
其中， 是传统TF-IDF方法的计算权重； 是概念在领域本体中计算得到的权重； 是根据TF-IDF值对本体相似度进行加权处理得到的计算结果。
评价信息检索性能优劣的最通用和最重要的两个指标是查准率（Precision）和查全率（Recall），因此本文采用查准率P和差全率C对实验结果进行评估。
相似度的结果不同，会对查准率和查全率产生比较大的影响，一般情况下，查准率和查全率会呈现出相反的趋势。由于查全率对于大规模海量数据不容易进行统计，因此通常只有在数据规模较小的情况下才能统计出来，因此，查准率比查全率更容易进行统计，在实际应用中也更有意义。
实验所用测试数据来自Yahoo!网站收集的关于pizza的数据。本文采用支持向量机SVMs（Support Vector Machines）[14]分类方法，使用空间向量模型对测试文本集合进行分类测试。本文对两种权重表示的测试文本进行分类，对于不同的惩罚系数c进行实验比较，
利用本体改进的概念相似度计算方法，在不同的惩罚系数下，本文方法比传统的TF-IDF权重在分类准确率方面有一定的提高。实验表明本文方法能充分利用OWL的语义特征来计算相关概念之间的相似度，因而可以为基于本体的文本分类和聚类方法提供参考。
五、结论
本文提出了一种基于OWL语言描述的本体概念相似度计算方法，通过结合OWL属性特征与概念层次关系来计算概念相似度，并通过与传统的TF-IDF方法进行比较实验。实验结果表明，本文的相似度计算方法能够有效的反映出概念之间的语义相似度，对文本分类的准确率方面有明显提高。本文的后续研究将在现有探讨语义相似度的基础上，进一步分析本体描述语言所包含的语义特征与概念属性的权重问题等，这对于基于本体的文本分类和聚类问题研究有着积极的作用。
关键词：语义检索；概念语义树；语义相似度
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)16-3809-02
Research on Method of Semantic Similarity Based on Concept Semantic Tree
HAN Xin, QIN Fan
(School of Electronics and Computer Science and Technology, North University of China, Taiyuan 030051, China)
Abstract: At present, the application of information retrieval has been widely used, but it is still a difficult thing to be accurate in the specific field of searching. This paper provides a semantic similarity calculation method based on the concept semantic tree, considering the concept of the semantic relations, hierarchies, and inheritance and other factors, as much as possible to improve retrieval efficiency in specific areas of information, and at final, demonstrate the feasibility of the method by experiment.
Key words: semantic retrieval; concept semantic tree; semantic similarity
传统的信息检索都是基于关键词查询的，因此在检索时可能会出现一堆用户并不真正需要的信息，导致查询结果的准确率很低，查全率也不令人满意，会出现“表达差异”，“词汇孤岛”等问题。语义检索就是把信息检索从传统的基于关键词层面提高到基于语义的层面，从语义方面着手，分析概念之间的内在联系，利用语义来组织、存储和获取信息，信息和语义的结合，使信息变成计算机可识别的知识，从而系统能识别出用户所需要的信息，提高检索的查准率和查全率。
1 语义相似度
语义相似度是对语义相似性的定量表示，语义相似度计算是信息检索、数据挖掘、知识管理等领域的基本问题。在信息检索中，语义相似度能够更多的反映文本概念是否符合用户的查询要求，相似度越高，说明文本内容与用户的查询请求越接近。
刘群、李素建[1]基于实例的机器翻译，提出语义相似度就是两个不同上下文本中的本体概念，在不改变文本的句法及语义结构的情况下可以互相替换的程度。如果位于不同上下文本中的两个概念词语在不改变文本的句法及语义结构的情况下可以互相替换的可能性越大，则说明二者的相似度就越高，否则相似度就越低。
当两个语义概念元素x，y相似时，用sim(x, y)表示两者之间的相似度，形式上，相似度计算满足[2]：
1）相似度的值为[0,1]区间中的一个实数,即sim(x, y)∈[0,1]；
2）如果两个对象是完全相似的，则相似度为1，即sim(x, y) = 1 当且仅当x = y；
3）如果两个对象没有任何共同特征，那么相似度为0 ，即sim(x, y) = 0；
4）相似关系是对称的，即sim(x, y) = sim(y, x)。
2 概念语义树
使用层次化的树状结构来描述概念之间的逻辑关系，这种语义化的概念树为检索算法提供语义基础，在检索过程中不同的概念之间也有一定的相似性和相关性，因此需要处理概念树中祖孙节点、兄弟节点等不同类型的关系，我们考虑用概念间的相似度对其进行描述和量化，以提高检索的准确率为了计算概念相似度，作如下定义[3-4]：
定义1：在本体概念的树状层次结构中，如果概念A和概念B之间存在这样的关系：A是B的祖先，则称A和B为同支概念。概念A称为A和B的最近根概念，记为R(A,B)，而A、B之间的距离dist(A,B)=dep(B)-dep(A),其中depth(C)为概念C在层次结构中的深度。如图1(a)所示。
定义2：在本体概念的树状层次结构中，如果概念A和概念B之间存在如下这样的关系：A不是B的祖先并且B也不是A的祖先，则称A和B为异支概念。如果概念R是A和B最近的共同祖先，并且是符合此条件的所有节点中距离概念树的根节点最远的一个，则称R为A和B的最近根概念，记为R(A,B)，且A、B之间的距离为dist(A,B)=dist(B,R)+dist(A,R)，如图1(b)所示。
定义3：概念C 称为概念A 和B 的语义相关概念，当且仅当概念C 满足如下的条件：当A, B 为同支概念时，C 在以A 为根的子树中且不在以B 为根的子树中；当A，B 为异支概念时，C 在以R 为根的子树中且不在以A 或B 为根的子树中。
在计算语义相似度时，A和B各自的子概念数以及它们的语义相关概念数对相似度计算结果也有影响, 当A，B为同支概念时，A的子概念由B的子概念和A，B的语义相关概念组成，前者所占的比重越大，则概念A，B的语义相似度越大；当A，B为异支概念时，R的子概念由A 的子概念、B 的子概念以及A，B 的语义相关概念三部分组成，前两部分的比重越大，则A，B 的语义相似度越大。
1）当A，B为同支概念时，A与B之间的语义关系为：
式中，m表示概念B的子概念数，n表示概念A的子概念数。
2）当A，B为异支概念时，A与B之间的语义关系为：
式中，m表示概念B的子概念数，n表示概念A的子概念数，X表示A与B最近根概念的子概念数。
定义4：两个概念之间的语义距离，是指在语义树中连接这两个概念的最短路径的长度。语言学研究认为，两个概念的语义距离越大，其相似度越低；反之，两个概念的语义距离越小，其相似度越大，两者之间可以建立一种简单的对应关系。特别地当两个概念之间语义距离为0 时，其相似度为1；当两个概念之间的语义距离为无穷大时，其相似度为0。两个概念之间的语义距离表达式为：
式中,distant(A,B)表示概念A与B之间的语义距离，weighti表示连接A，B的最短路径上第i 条边的权值。
定义5：概念的深度是指该概念与语义树根的最短路径中所包括的边数。因为在语义树中，每一层的概念都是对上一层概念的细化，由此可见，在语义距离相同的前提下，两个概念的深度和越大，概念之间的相似度越大；两个节概念的深度差越小；概念之间的相似度越大。概念深度的表达式为：
式中，depth(A)表示概念A的深度，n表示概念A与语义树根之间的最短路径中所包括的边数。
3 语义相似度计算方法
考虑概念语义树中概念之间的层次关系、继承关系及语义关系，我们提出下面这个关于语义相似度的就算方法：
其中：Level(A,B)表示概念之间的语义关系对相似度的影响；
Distant(A,B)表示概念之间的语义距离对相似度的影响；
Depth(A,B)表示概念之间的深度对相似度的影响。
但对概念语义树中层次结构分以下这两种情况考虑：
1）当A，B为同支概念时，A与B的语义相似度为：
2）当A，B为异支概念时，A与B的语义相似度为：
α,β,γ为调节因子，且α+β+γ=1.
4 实验结果
选取如图2一个简单的实例来计算语义相似度。
选参数α=0.6,β=0.3,γ=0.1，可得到“计算机”与其余各节点之间的语义相似度为：
参考文献：
[1] 刘群,李素建.基于《知网》的词汇语义相似度计算[J].Computational Linguistics Chinese Language Processing,2002,7(2):59-76.
[2] 李玲.面向流程诊断的企业知识相似度匹配工具研究与开发[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2006.
[3] 王进,陈恩红,施德明,等.一种基于语义相似度的信息检索方法[J].模式识别与人工智能,2006(6):2-6.
一、前言
随着计算机的普及，我国越来越多的高校已经把计算机?n程作为公共教学内容，所有大学生能熟练地使用计算机，这也为计算机专业教学带来了巨大的挑战。如果继续使用过去传统的教学模式，计算机专业学生的计算机综合应用能力跟其他专业的学生相比并没有明显的优势，从而在就业方面受到来自其他专业学生的挑战。因此，各高校计算机专业的教师应该根据计算机行业的发展前景和发展热点，对计算机教学进行以就业为导向的改革，使教师教得新颖，使学生计算机应用能力得到全面提高，从而获得更好的就业机会[1]。基于CDIO理念的教学模式代表了近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO包括构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）四个阶段，它将产品研发到运行的完整生命周期运用到教学过程当中，是一整套工程教育理念和实施体系[2]。CDIO让学生可以通过实践的方式学习工程理论知识，积累工程实践经验并提升对专业知识的综合应用能力。本文通过对CDIO工程教学模式的研究，提出以就业为导向基于CDIO理念的大学计算机教学改革新方案，将计算机行业的发展热点内容加入到基础理论教学当中，并与实践能力训练相结合，使学生把基础理论运用到实践中，并且在实践中加深对基础理论的理解，真正达到学以致用的目的。从根本上提高学生的计算机综合应用能力和就业竞争力，满足社会对计算机工程人才的需求。
二、基于CDIO理念的大学计算机教学改革
CDIO理念下计算机改革的目的是从就业视角出发培养学生的工程实践能力，进一步提高学生的就业竞争力。因此，在进行教学改革时应当将CDIO理念与具体教学实际相结合，把构思、设计、实现和运作四个过程应用其中，如图1所示。
该方案中教师应当构思改革目标和方向，突出以就业为视角的大学计算机教学改革前瞻性和必要性，考虑以何种方法和步骤推进改革的顺利进行，将计算机工程实际与课程教学建立联系，为接下来的设计步骤做好准备，然后设计并构建出真实的计算机工程实践平台，还需安排相应的综合课程，为学生创建合适的工程实践场所，做好理论与实践学习相结合的前期准备。在实现部分，“填鸭式”教学等传统的教学模式已不可再套用，教师和学生的关系也亟待改变，教师应在学生主动学习的过程中起到引导作用。在运作部分，为了保证学生的学习效果，验证CDIO理念的实效，应当衡量每个学生对规定学习效果所完成的进度，要求教师对学生的学习效果进行评估。因而，CDIO理念下的大学计算机改革方式应包含以下四个方面的内容。
1.构思（Conceive）改革目标及方向。工程教育应该注重如何将学科知识转化为工程能力，这是工程教育的本质和出发点。面对当下计算机行业的巨大就业压力和残酷的竞争淘汰率，大学计算机教学改革更应当以此为改革的出发点和落脚点，这要求教师在进行教学改革前深刻构思改革目标和方向方法，思考何为改革、为何改革。显然，新时期的计算机教学改革对教师提出了更高的要求，教师不再进行单纯的课本知识的教授，而是转型成为兼具计算机工程项目的设计和专业知识的传授双重教学能力的“双师型”教师。
2.设计（Design）综合课程和工程环境。教师是计算机实践课程的设计者。由于现在的学生缺乏实际动手能力，计算机教学中应安排丰富的工程实践项目，尽量让学生以亲自动手的方式进行[3]。教师要基于CDIO理念的预期目标，以实现良好就业为着力点，合理安排教学内容和方法，设计出有助于学生计算机工程水平提高和积极情态建设的一体化课程，计算机类学生就业能力集中体现在实践项目的方方面面，教师在课程的选择和设计上也需要花费更多的时间，才能设计出以项目为主导的启发性知识链的教学模式。同时，教师也是工程实践场所的设计者。教师在设计课程的过程中，必须同时考虑设计与之相匹配的实践场所，工程实践场所的构建应以提升学生团队合作能力和动手能力为目标。
3.实现（Implement）师生角色的双重改变。传统教学模式下师生关系的特征表现为“以教师为中心，学生被动接受”。CDIO模式将不再局限于传统教学方法，学生的主动学习和经验学习应在CDIO环境下促进其工程实践能力与就业竞争力。有学者指出，CDIO理念要求教师不断创新，他们的教学风格要始终以学生为中心，要不遗余力的传授大纲中规定的软硬件开发以及系统构建的能力[4]。基于这一要求，在计算机教学过程中学生应进行“一体化学习”，即学生在工程实践环境中学习计算机学科知识的基础上，进一步培养其软硬件开发和系统构建能力。一体化学习是CDIO框架的重要特点之一，学生将完成从被动灌输到主动探究的转变，教师应当保证每位学生都能主动参与到团队项目开发中，使他们的团队合作能力和工程能力得到充分的培养和锻炼。CDIO理念下的实现过程，即在具体的计算机实践课程教学过程中，师生关系从教师管理学生转型为教师引导学生，教学模式从“填鸭式”知识传授转型为互动式探究讨论。
4.运作（Operate）良性循环的教学关系。对学生采用考核或评估的目的是为了考察学生的学习情况。传统的计算机课程评估方法往往采用的是正确率越高越优秀的试卷考核，且学生和教师之间缺乏学术沟通和实践交流。这样培养出来的学生多数都存在理论分数高、动手能力差的问题，毕业后在计算机行业也难以立足。与此相反，CDIO教学通过关注学生在学习前、学习中和学习后三个不同时期的学习“证据”，全面了解学生的学习成绩和学习情态的转变。这种评估聚焦在学生学习上，其作用是通过考核学生的计算机理论知识、实践能力和综合素质而得到学习效果的反馈信息，从而不断改进和完善课程设计、教学方法以及学习场所的设计和使用。显然，新型模式对学生计算机能力的考核由单一注重理论知识的传统模式向“知识+能力+素质”的综合考核模式转变，其中能力是指计算机工程实践能力，学习效果应反映在计算机工程技术上而非分数上。
关键词：MOOC；高职教育；实验教学
随着计算机技术的飞速发展与计算机应用领域的不断拓展，给计算机专业教学提出新的挑战。实验教学是计算机专业人才培养的规定动作和必要环节，是培养学生自学能力、实践能力和创新能力的重要途径。针对计算机专业实验教学现状，基于MOOC（Massive Open Online Course，大规模开放在线课程）理念进行计算机专业实验教学改革，创建多元实验教学内容、构建全新实验教学模式、创建立体化实验考核方法与构建新型实验教学师资队伍，是实现计算机专业“以 培训为导向，以能力为本位”教育理念的有力保障。
一、计算机专业实验教学现状
1.实验教学内容更新滞后
实验教学内容是学生掌握技能能力的主要来源。目前，计算机专业的实验教学内容多依教材知识点设计，参照教材实例“依葫芦画瓢”，缺乏启发性与创新性；实验内容相对孤立，各实验间不能形成技能体系，学生难以掌握实际应用能力；部分实验内容知识陈旧，不能体现技术热点，与用人单位要求联系不紧密。
2.实验教学模式不能满足教学发展需求
合理的实验教学模式是良好教学效果的前提与保障。传统的实验教学模式主要包括教师演示讲解与操作指导，教师是课堂的中心，学生单一的依赖教师获取知识。教师和学生之间的信息传递为“单向”传递，学生难以在课堂上将所学知识“内化吸收”。随着网络的发展与智能终端的普及，传统的实验教学模式不能激发学生的学习热情，不能充分调动学生学习积极性。
3.实验考核方法不能实现多维度考核
考核方法是学习方向的指挥棒。目前高职计算机专业实验课程的考核方法主要包括实验报告、平时作业、阶段考核和期末考核等，由教师完成全部考核。实验报告和平时作业不易实现“一题多卷”，难以评价学生完成的独立性和学习的主动性；阶段考核和期末考核只对阶段学习做出总结，不能实时跟踪学生的学习状态；考核仅由教师完成，存在一定的主观因素。现有的考核方法不能很好地实现“以考促学”的目的。
4.师资队伍专业素质有待提高
教师的专业素质直接影响实验教学活动效果。由于教师参加培训和参与科研项目的机会较少。随着计算机技术的发展与应用领域的拓展，教师的知识结构与教学思想已不能满足培养人才的需要。
二、基于MOOC理念的计算机专业实验教学改革
1.创建多元实验教学内容
MOOC是一种新兴的网络化智慧教育，其利用网络获取世界范围优秀教学资源的模式给我们提供了一个良好的教学改革思路。基于MOOC理念，以实验教学大纲为基准，将教学内容分解为若干个关联的技能能力点，细化实验内容，突出实验重点；以市场需求为导向，融入ACM大学生竞赛与科研项目，优化实验内容，提高实验课程的实践性、启发性与创新性；以互联网为平台，引入网络优质资源与MOOC在线课程资源，丰富实验内容，增强实验课程的实时性与先进性。充分利用网络资源，优化实验课程知识结构，创建多元实验教学内容。
2.构建全新实验教学模式
根据计算机实验教学特点，构建传统实验课堂、MOOC-翻转课堂、网络虚拟课堂相结合的“三个课堂”实验课堂体系；创建理论知识讲解与实践应用操作相结合、教学活动与竞赛/科研活动相结合、单一课程与相关专业课程相结合的“三个结合”的立体教学方法；创建教师引导-学生主体模式、小组讨论-个别辅导模式、理论分析-操作演示模式相结合的“三个模式”辅导方法；构建教师与学生互动、学生与学生互动、师生与企业互动相结合的“三个互动”沟通方式。充分利用网络资源，有机整合教学视频、电子教案、板书讲解与实践操作，构建立体化实验教学模式。
3.创建立体化实验考核方法
针对 计算机实践课程的特点，创建考核学生知识掌握情况、激发学生学习兴趣、促进学生全面发展相结合的考核目标；构建操作试为主、笔试为辅，课堂问答/答辩为主、课后作业为辅，实际课堂互动为主、虚拟课堂互动为辅，团队合作为主、创新性为辅的多角度考核指标；创建教师评价、生生互评、学生自评相结合的“师生共评”评价方法。在考核中，将成绩评定渗透到每个教学环节，做到公平公正公开，注重学生学习主观因素的考核，达到“以评促学”。
4.构建新型实验教师队伍
实验教学是理论教学的巩固与延展，是培养学生实践能力的重要环节。实验教师的教学活力与实践能力直接影响计算机专业课程的教学效果与学生实践能力的培养。基于MOOC开放、互动的理念，在“走出去、请进来、传下去、动起来”的培养思路基础上，鼓励实验教师积极进行交叉学科知识学习、积极参与MOOC团队建设，在优化自身知识结构与提高实践能力的同时，开拓教学思路、增强教学能力，从而更好地激发教学活力。
三、实验教学改革效果与结论
《计算机应用基础》作为高职院校的一门公共必修课，是非计算机专业学生获得计算机方面知识的最重要途径，尤其是在培养应用型、技能型人才的高等职业技术院校更为重要。然而传统的计算机应用基础教育模式是以教材知识点为核心，缺乏创新，学生学习的积极性主动性不高，实践能力较差。
为了不断提高技能水平，增强就业竞争力，高职院校的学生在取得大专学历的同时，努力获得各种职业资格和岗位资格证书，而全国计算机等级考试一级MS Office就是其中之一，它用以测试学生的计算机应用知识的掌握和实际操作能力。从历年我校学生参加的国家一级MS Office考试的成绩（满分100分，60分及格）来看， 过关率排名在全区范围来讲即使相对比较靠前，但绝对成绩还是较低，这充分证明了传统教育模式的弊端。
因此，笔者尝试将CDIO理念应用于高职院校计算机基础课程的教学中，分析CDIO指导下教学的特点和实施教学的思路，以包头轻工职业技术学院为例，结合本校计算机基础课程的目标和学生的特点，探索一种新的教学模式。
2 CDIO简介
CDIO代表构思（ConcEive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate） ，它以产品研发到产品运行的生命周期为载体 ，让学生以主动的、 实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。
CDIO理念是做中学和基于项目教育和学习的集中概括和抽象表达。它提出系统的能力培养方案与实施办法，与我国高职院校所倡导的项目教学及校企合作办学在理念上具有一致性，这就决定了CDIO引入高职教育具有十分重要的作用。
从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的探索研究，创立了 CDIO 工程教育理念。国内最早引入CDIO工程教育理念的是汕头大学工学院，经过多年的实践表明，CDIO理念非常适合工科教学的各个环节。目前国内已有近四十所CDIO试点高校，并且教学改革多集中在本科院校的机械、电气、土木这些学科类别进行，而高职院校对于这种教学模式的渗透相对较少。
3 计算机应用基础教学改革策略
3.1 编写适合教学要求的教材
根据教学要求和改革思路，以及国家一级MS Office考试大纲的要求，编写一本相适应的教材，教学内容应该突出应用性和先进性，希望学生能够学以致用。教材一共可以分为七章，第1章计算机基础知识，第2章认识Windows 7操作系统，第3章文字处理软件Word2010，第4章电子表格处理软件Excel2010，第5章使用演示文稿制作软件PowerPoint2010，第6章计算机网络基础知识。其中第1章和第6章是纯理论性的知识，可以以选择题的形式考核同学们的掌握情况，其他章节我们可以分为若干个任务，每个任务对应1～2课时的教学内容，每章之后还有实训的要求和内容。其中任务部分较为详尽地介绍一些实用的操作，如同老师在手把手地对学习进行实践操作一样，而实训部分则结合任务内容提出一些要求，学生在思考之后才能进行操作，以期对基本操作水平进行巩固提高。
3.2 灵活运用教学方法和手段
坚持以教师为主导、学生为主体的现代教学理念，课程的实训环节将教学内容设计为教学项目，围绕项目的完成开发若干任务单元，每个任务单元的实施都包含构思、设计、实施、运作等4个环节。教师在教学过程中应该灵活采用个案教学、项目教学、问题教学、任务驱动式教学、启发式等教学方式方法，以充分调动学生的学习积极性，加深其理解。教学做之间形成良性互动、互相促进，整个项目设计的精髓是实践性和可操作性，项目设计环环相扣，紧紧围绕所需学习和掌握的内容，形成一个整体教学方案和授课模式。比如说利用Word创建一份个人简历。该项目涉及到以下几个主要知识点：表格的基本操作、编辑和排版文档、图片的处理。教师可以引导学生充分发挥自己的潜力，利用已学的知识设计一份精美独特的个人简历。首先进行构思，个人简历一般包括哪些部分，学生们可以借助网络等手段进行查阅资料，得到结论，一般可以分为封面，基本情况和自荐信三个方面。接着大家就可以开始查找素材，选择适合自己风格的封面图片，根据需要创建并填写表格，以这种简明扼要的表现方式展现自己的基本情况，最后写一封自荐信。一边制作思考，一边进行格式设置，最后同学们纷纷设计出一份别具心裁的个人简历，之后相互间再多比较比较，取长补短。这样的教学方式特别灵活，学生们的学习兴趣也被激发，转被动型学习为主动型学习，从而提高了教学效果和教学质量。
3.3 设计全新的学习效果考核体系
关键词：CDIO；计算机文化基础；教学改革；高职
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2016）22-0025-02
一、前言
“计算机文化基础”在高等教育中的每一个专业都将开设，是一门必修的公共课。该课程传统的教学模式是教师讲完基础知识点之后，大学生结合上机进行实训巩固。这种教学模式没有针对性，大学生的学习兴趣低，教师也无法有效地掌握大学生的学习情况。因此，导致课堂教学满堂灌，上机实践课也只是依葫芦画瓢，大学生没有自己的主见，也不知道自己操作的目的，缺乏创新性，不利于培养高素质的应用型人才。
二、传统“计算机文化基础”的教学现状
当前，绝大多数的高职院校都将“计算机文化基础”作为一门必修的专业公共课写入到学院教学培养方案中。据了解，大部分高职教师在此课程的教学过程中仍然采用传统的教学方法，即教师先讲知识点，然后学生上机实训。这种传统的教学模式往往只注重计算机基础理论知识的讲授，所举的例子往往也只是为了验证理论知识而设计，没有目的性和针对性。章节内容各知识点之间一盘散沙，缺乏有效的前后联系。在这样的课堂上，教师通常会以讲授和简单的练习作为和学生互动的教学手段，缺乏和实际应用的密切结合，导致的后果是学生只能被动地接受书本中的知识，不能激发学生的学习主动性，学生在上课时往往会感到内容枯燥无味，而碰到具体实际问题时却又无从下手。目前，对于高职院校的学生来说，他们在入校之前大部分已经接触过计算机基础知识，对其中的部分内容已经了解却不甚精通。因此，这种传统的教学模式造成学生上课注意力不集中，对知识点的掌握似是而非。为了解决这种困境，提高课堂教学效率和学生的学习积极性，有必要对此课程进行教学改革。
三、CDIO项目理念
在“计算机文化基础”课程教学中，可以借鉴CDIO理念，吸引学生的学习兴趣，提高学生的自主学习能力、逻辑思维能力及创新能力，提升课堂教学效率。CDIO工程教育模式是国际工程教育改革的最新成果，其创始人爱德华・克劳利因创立CDIO这一深度影响全球的创新人才培养模式而获得美国国家工程院（NAE）“戈登奖”。CDIO中的C代表构思（Conceive）、D代表设计（Design）、I代表实现（Implement）、O代表运行（Operate），它的工作周期是从产品研发到产品的运行，以其生命周期为载体，让学生以积极主动的、实践的、课程之间有机联系的方式进行专业学习。按照CDIO的培养大纲要求，在实施过程中将学生的知识能力分为四个方面，分别为工程基础知识、个人能力、人际团队能力以及工程系统能力。这样，就以综合的培养方式促使学生在这四个层面达到预定目的。
四、CDIO项目化教学模式在“计算机文化基础”课程中的实施
现在大多数的高职院校多媒体设备齐全，教学设施相当先进，上课基本也是采用多媒体教学环境，为实施CDIO项目化教学模式奠定了良好的基础。在“计算机文化基础”课程教学中借鉴CDIO理念，按照“构思、设计、实现、运行”的步骤，对整本教材进行工程项目的改革，将一个大的项目分解成多个包含各章的知识点的小项目。这样，就可以使学生在学习过程中掌握各个项目的知识，提高自身能力，然后用这种能力来解决实际问题，从而提高学生对知识点的延伸和应用创新能力。
以石油大学出版社出版的“计算机文化基础”为例，首先对整本书进行模块化设计。根据教学大纲的要求，设置九个模块，并设置渐进性与融合性的知识点，同时注意项目内容和实际应用相融合，这样有利于项目化教学的开展。其次，课堂教学依项目进行。按照CDIO的理念重构教材内容，以学生应用项目为主体，把教学内容融入到一个个项目中，每一个项目都按照“构思、设计、实现、运行”的步骤组织实施。在课堂教学中，不是直接把项目的实施方案教给学生，而是启发引导学生按照“构思、设计、实现、运行”的思路主动思考，提出解决问题的方案，自主学习课本上没有的相关知识，以项目组的形式集体完成整个项目。再次，实践教学拓展项目采用小组合作的方式承担实训项目，按照“构思、设计、实现、运行”步骤组织项目实施。项目完成之后，不仅要求学生写出书面总结，还要进行口头汇报与答辩。最后，课程考核多样化。将课程考核贯穿于整个教学过程，最终的考试成绩将包含学生的卷面成绩、实训成绩以及平时各项任务的表现。
具体教学过程设计中教师工作流程如下：确定项目内容确定项目目标整合教学知识点项目实施过程。
具体教学过程实施流程如下：提出项目具体要求和目标小组分工老师讲述项目所需知识点具体实施分组完成小组汇报老师点评知识点拓展总体展示成果评价。
通过这样的教学模式，学生可以边实践、边学习、边思考、边总结，增强自己处理同类问题的能力，同时积累实际操作的经验，养成良好的学习习惯。从项目描述至项目实现部分，均对各单元的知识点进行了清晰的讲解，对于项目中没有涉及的知识点均以拓展知识的形式出现，方便学生以后学习与使用，使学有余力者可以进一步掌握软件的应用技巧，引导学生逐步建立自主学习、终身学习的意识。通过总体展示教学成果，使学生能够巩固所学知识与技能，对自己的学习成果予以评价，并为后续学习做好必要的准备。以山东凯文科技职业学院公共基础课程“计算机文化基础”作为突破口进行教学模式改革之后，我院高职课程教学现有模式得到大大的改进，同时，它也促进了高端技能人才的培养。该模式在我院得到推广之后效果明显，以今年我院学生在期末测评中的表现来看，该课程在整个教学过程中的积极性得到明显提高，学生的学习兴趣比以往更加浓厚。通过上机实践测评发现，学生在实践教学过程中的分析问题、解决问题的能力得到大幅度提升。通过对教材模块化进行改革，学生课程考核的通过率达到90%以上，学生的实际应用能力得到明显增强。
五、结束语
通过“计算机文化基础”课程的改革，发现在教学过程中引入CDIO之后，教学目标由过去的“学科导向”变为“项目导向”，把“学以致考”变为“学以致用”，在教学内容上由“强调学科知识的完备性与系统性”向“注重项目训练的系统性与完整性”转移，在教学方法上由“注重知识的传授”向“注重学生能力培养”转移，较好地实现了在高职公共课培养方案中把培养高技能型专门人才作为教学目标的要求。
参考文献：
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