社會計算:大數(shù)據(jù)時代面向卓越工程師培養(yǎng)的網(wǎng)絡教學模式

洪晶

(泰山學院機械與工程學院，山東泰安271000)

社會計算:大數(shù)據(jù)時代面向卓越工程師培養(yǎng)的網(wǎng)絡教學模式

洪晶

(泰山學院機械與工程學院，山東泰安271000)

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來以及社會計算在各項社會活動領域中的應用與推廣，高等教育理念與教學模式也在經(jīng)歷著深刻的改革.為了促進卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的實施，本文闡述了當前卓越工程師培養(yǎng)的主要作用及社會背景，對影響當前卓越計劃發(fā)展的因子進行了分析，以土木工程高等教育為例，在結合土木工程生產(chǎn)特點和管理要求的基礎上，研究了一種主動式面向“卓越土木工程師”培養(yǎng)的網(wǎng)絡教學模式.依托大數(shù)據(jù)所帶來的豐富、優(yōu)質數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢，并按照企業(yè)導師與學校導師分布式協(xié)同工作的策略，這種網(wǎng)絡教學模式不僅具備主動應用與定制業(yè)務的管理優(yōu)點，而且能夠克服卓越計劃在初期發(fā)展階段所存在的影響因子，以滿足社會對高層次技術人才的培養(yǎng)要求，期望為卓越工程師教育培養(yǎng)計劃參與高校進行的教學改革提供借鑒和參考，為卓越工程師培養(yǎng)的可持續(xù)性發(fā)展奠定基礎.

社會計算;卓越工程師;土木工程;網(wǎng)絡教學模式

在當前信息技術飛速發(fā)展的背景下，人類的社會活動逐漸呈現(xiàn)出社會化、網(wǎng)絡化的互聯(lián)趨勢，正是在這種社會群體性的人與人之間的互聯(lián)過程中，信息的互聯(lián)互通也日益密切、交叉而融合.在社會網(wǎng)絡環(huán)境中，廣大用戶主動“貢獻”內容，或分享數(shù)據(jù)，每天都有大量的社會行為數(shù)據(jù)被保存在網(wǎng)絡空間中，數(shù)據(jù)正以巨大的速度迅速增長和積累［1］.社會計算作為一種數(shù)據(jù)密集型學科，在收集和分析數(shù)據(jù)的廣度、深度以及規(guī)模上都產(chǎn)生了巨大的影響［2］.同時，社會計算作為一種信息科學與社會科學相互交叉的新學科，也會對于人類的社會活動及其社會問題的解決帶來深刻的正面影響.教育作為社會科學的一個分支領域，必將受到社會計算這一新的計算范式的有力推動，引起高校教育理念和教學活動的實質性變革.

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，面向教育教學活動的社會數(shù)據(jù)也會在人類的群體性社會活動的交互過程中，以日新月異的速度迅速增長和集聚.本文正是從社會計算的角度出發(fā)，以土木工程本科專業(yè)高等教育為例，建立一種面向卓越土木工程師教育培養(yǎng)的網(wǎng)絡教學理論模式.這種教學模式突出社會計算借助社會數(shù)據(jù)對教育活動及其教學問題，所采取的調查與分析、預判與評估、調控與解決的管理方法，并微觀地體現(xiàn)社會計算對大數(shù)據(jù)的應用和處理能力，希望能夠支撐工科高校卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的可持續(xù)發(fā)展.

1 我國卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的社會發(fā)展背景

我們國家的高校工科領域正在積極推行“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)，這是為貫徹落實黨的十七大提出的走中國特色新型工業(yè)化道路、建設創(chuàng)新型國家、建設人力資源強國等戰(zhàn)略部署，貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010－2020年)》實施的高等教育重大計劃.卓越計劃對高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，調整人才培養(yǎng)結構，提高人才培養(yǎng)質量，推動教育教學改革，增強畢業(yè)生就業(yè)能力具有十分重要的示范和引導作用.

為了切實執(zhí)行卓越計劃，教育部在2010年批準清華大學等61所高校為第一批卓越計劃實施高校，2011年又批準中國石油大學(北京)等133所高校為第二批卓越計劃實施高校.經(jīng)過近幾年的探索發(fā)展，各高校結合本校特色、面向行業(yè)企業(yè)需求，已經(jīng)建立或逐步完善本校的卓越工程師教育培養(yǎng)標準，相關的院系也制訂了參與卓越計劃的本科人才專業(yè)培養(yǎng)方案，而且與卓越計劃發(fā)展相關的學校政策、院系措施也已陸續(xù)出臺或調整，這就進一步促進參與高校卓越工程師人才培養(yǎng)平臺的形成.

2 卓越計劃所面對的學校與社會底層次問題

無論是對于卓越計劃的通用標準、行業(yè)標準，還是對于卓越計劃的學校標準［3］，這些標準對于相關院系所制訂的參與卓越計劃本科專業(yè)的人才培養(yǎng)方案來說，都是屬于參與高校在人才培養(yǎng)過程中需要貫徹執(zhí)行的頂層設計和上層設計.為了按照卓越工程師的標準培養(yǎng)學生，讓學生成為行業(yè)企業(yè)所需要的卓越工程師后備人才，卓越計劃要求本科層次的學生要有一年左右的時間在企業(yè)學習，學習企業(yè)的先進技術和先進企業(yè)文化，深入開展工程實踐活動，參與企業(yè)技術創(chuàng)新和工程開發(fā)，培養(yǎng)學生具備現(xiàn)場工程師、設計開發(fā)工程師和研究型工程師的基本能力.同時，各個高校也針對卓越計劃加大了人才培養(yǎng)方式與途徑的改革力度［4］，主要包括實行學校導師與企業(yè)導師聯(lián)合指導模式，基于問題、案例和項目的探索、研究性教學模式，以及實行產(chǎn)學研一體化培養(yǎng)模式.

相對于傳統(tǒng)的高校工科人才培養(yǎng)方式，如果按照上述卓越計劃的培養(yǎng)標準和要求來具體執(zhí)行，讓參與卓越計劃的工科學生3年在學校學習，累計1年在企業(yè)實習和源于企業(yè)的實際問題選擇畢業(yè)設計選題，并結合真實的工程環(huán)境，“真刀實槍”的干工程、搞專業(yè)、做課題，相信這樣培養(yǎng)出來的專業(yè)本科學生，其分析問題和解決問題的能力會得到切實的提高，能夠面向相關行業(yè)和技術領域的基層業(yè)務與管理崗位，具備在企事業(yè)單位基層和生產(chǎn)一線解決實際問題的知識、能力和素質，為企業(yè)創(chuàng)造、增加真實的價值.但是隨著卓越計劃發(fā)展進程的深入，一些相對于頂層設計而言屬于底層次的具體問題也日益突出，從參與卓越計劃的專業(yè)教師與學生的切身體驗來看，具體存在以下影響因子嚴重制約卓越計劃的深入發(fā)展:

(1)參加學生:本科招生規(guī)模擴大，生源質量參差不齊.

(2)學校導師:往往熟練課本專業(yè)知識的講解，普遍缺乏長期、真實的工程訓練背景，在課程教學過程中缺少“工程元素”的滲透與融合，導致學生對理論知識的掌握和工程實際的理解無法對接，不能主動、靈活應用.

(3)企業(yè)導師:雖然具有豐富實踐經(jīng)驗、較強理論基礎和一定指導能力，但是大多數(shù)企業(yè)導師能夠登上講臺進行授課的教學能力達不到要求，缺乏豐富的教學手段，而僅僅局限于生產(chǎn)現(xiàn)場“有限教學空間”的親身示范或只言片語，就學生自身的參與主動性和學習深入能力來講，若不進行多次強調或者示范，也同樣達不到應有的規(guī)模性效果.

(4)合作形式:學生在企業(yè)進行工程實踐的過程中，部分單位簡單按照現(xiàn)場工人的要求對待學生，有些單位考慮現(xiàn)場安全環(huán)境復雜與學生自身防護意識差等原因，不安排學生深入現(xiàn)場從事具體工作.

(5)合作愿望:在指導、培養(yǎng)學生的過程中，學校導師占主導地位，而合格企業(yè)導師的數(shù)量、參與愿望也比較少，培養(yǎng)學生的工作態(tài)度不積極，導致學校的聘用往往流于形式［5］.

(6)合作力度:由于政府支持政策的力度不夠，企業(yè)考慮自身的生產(chǎn)規(guī)模、成本、質量和進度等現(xiàn)實因素，導致企業(yè)的積極性不高，無法拿出更多、較好的工程資源，提供給眾多的高校工科學生實習實訓，甚至部分企業(yè)就不歡迎學生來現(xiàn)場實踐.

這些底層次問題對于學生到企業(yè)進行實踐的初期是可以的，但等到時間一長，就會流露出厭煩、浮躁、失望、無所事事等情緒，導致卓越計劃無法按標準實施.此外，對于高校土木工程專業(yè)的本科學生畢業(yè)之后，能夠去設計院從事設計工作、在科研機構從事研究工作、到建管部門從事管理工作等的機會不多，其中的大部分將來都要去與土木工程施工相關的工作崗位上去，那么學生在上學期間由于上述影響因子的存在，而沒有嚴格受到卓越計劃培養(yǎng)標準的工程訓練，將來走上工作崗位就無法盡快適應企業(yè)的工作節(jié)奏及其對于卓越工程師的內在價值要求.

3 卓越計劃發(fā)展影響因子的社會解決途徑與相應對策

目前，我國卓越計劃的實施尚處于初期階段，企業(yè)對卓越計劃參與積極性并未達到高校所期望的要求，這一現(xiàn)狀無疑會在一定程度上打擊卓越計劃參與師生的情緒［6］，而且也不會在短期內得到有效的改變.但是，應當看到高校工科專業(yè)推行卓越計劃的道路和方向是不會改變的，全社會各個行業(yè)企業(yè)的可持性科學發(fā)展也需要高校所培養(yǎng)的大批卓越工程師后備人才.因此，在卓越計劃的初期階段，參與高校不應僅局限于學校的“內在”傳統(tǒng)，還應廣泛聯(lián)系社會利用企業(yè)的“外在”資源，讓高校與企業(yè)找到一個切實可行的結合點，形成雙方需求互補、合作共贏的新局面，促進卓越計劃更好、可持續(xù)地發(fā)展下去.

由于大多數(shù)參與卓越計劃的高校對于本科生的培養(yǎng)采用3+1的教學模式，3年在校學習，累計1年在企業(yè)實踐和做畢業(yè)設計，可見卓越工程師的校內培養(yǎng)占據(jù)了大部分的培養(yǎng)時間.為此，在認識當前發(fā)展困難的同時，也要堅持高等教育與工程實踐必須要密切結合的教學原則.在當前階段，需要看到高校與企業(yè)所擁有的優(yōu)勢資源，學校導師具有熟練的理論教學經(jīng)驗，社會企業(yè)導師具有豐富的工程實踐經(jīng)驗，卓越計劃的實施需要以“工程”為介質，而“工程”可以將學校導師與企業(yè)導師的業(yè)務領域給緊密結合.

在參與卓越計劃本科生的3+1教學模式下，高校既要盡量抓住“爭取更多的合作企業(yè)為學生提供真實的工程實踐環(huán)境”這一育人方向不變，又要更加重視和加強“學生3年在校學習”的教學主陣地.以土木工程本科教育為例，由于土木工程具有項目實體大、業(yè)務綜合性強、條件變異性多、生產(chǎn)流動性強、施工周期長等技術經(jīng)濟特點，如果要讓高校教師去企業(yè)進行短期的學習或培訓來增加課程教學過程中的“工程元素”，也并不見的成效顯著，而且對于師資力量比較短缺的院系，這種需要長期的企業(yè)生產(chǎn)訓練活動又會打亂正常的課堂教學安排.既然學校導師和企業(yè)導師各自擁有工程理論與工程實踐的資源優(yōu)勢，在卓越工程師開設課程的教學過程中，就要在學校導師盡量結合“工程元素”進行課程教學的基礎上，充分拓寬校企合作平臺，讓企業(yè)導師為高校基于問題、案例和項目并面向實際應用的教學模式，提供源于真實工程環(huán)境的課程備課素材或問題解決思路、方案.這樣的校企合作成本不大，對于當前卓越計劃發(fā)展初期階段的社會企業(yè)及其企業(yè)導師來說能夠做到.

在這種從社會“外在”角度解決高?！皟仍凇眴栴}的策略下所構建的課程教學內容和課堂講解過程，對于參與卓越計劃培養(yǎng)的學生來講，不僅符合土木工程本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案關于知識、能力和素質的規(guī)格要求，又能夠直接滲透來自于企業(yè)導師的專業(yè)見解與問題思路.這對于學生今后深入工程現(xiàn)場，會起到與真實的工程環(huán)境、企業(yè)導師進行直接對接的作用，能夠促進卓越工程師的培養(yǎng)效果，滿足社會企業(yè)對于卓越工程師后備人才的市場需求.

4 面向“卓越土木工程師”培養(yǎng)的網(wǎng)絡教學管理模式

社會計算作為一種新的計算范式，更加強調社會計算以信息技術和社會理論為指導，對計算機交互系統(tǒng)加以設計和開發(fā)，以更具人性化和社會化的交流平臺來達到人們之間高度有效的社會協(xié)作和交往［7］.在基于計算機網(wǎng)絡的教學中，教師、學生可以借助于網(wǎng)絡教學支持平臺開展課程教與學活動，一個完整的網(wǎng)絡教學支持平臺通常有三個系統(tǒng)組成:網(wǎng)上課程開發(fā)系統(tǒng)、網(wǎng)上教學支持系統(tǒng)和網(wǎng)上教學管理系統(tǒng).目前，相關業(yè)界的教育軟件公司已經(jīng)開發(fā)了一些網(wǎng)絡教學平臺，并在學校的日常教學活動中進行了應用，但是這種網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的應用通常是局限于教師與學生之間的內在交互，不具有對社會外在的開放性.

在這種網(wǎng)絡支持平臺上，教師可以完成教學設計、教學內容的組織、教學過程的實施、作業(yè)的布置與批改、答疑、組織課堂討論、課外輔導、教學效果評估等教學活動，學生能夠完成聽課、學習課程內容、完成作業(yè)、參與討論、參加考試等學習活動.這些教與學的活動相對于傳統(tǒng)的教學過程來說，只是借助于網(wǎng)絡教學支持平臺來開展教與學的活動，而無法基于上述的卓越工程師培養(yǎng)的課程教學策略，讓管理跨區(qū)域、生產(chǎn)流動性的企業(yè)導師參與進來，提供源自于真實工程環(huán)境的課程備課素材或問題解決思路、方案，深化基于問題、案例和項目的研究性教學模式.

面向業(yè)務的網(wǎng)絡管理是一個以網(wǎng)絡業(yè)務為被管對象的網(wǎng)管系統(tǒng)，通過提供給客戶端模擬用戶請求服務的方法，測試網(wǎng)絡服務，監(jiān)測和分析業(yè)務的運行狀況，達到監(jiān)視網(wǎng)絡業(yè)務的運行和變化規(guī)律的目的.主動網(wǎng)絡作為一種允許用戶對網(wǎng)絡中間節(jié)點進行編程的智能網(wǎng)絡體系結構，能夠提供主動代碼ANC (Active Network Code)運行所需要的相關服務和節(jié)點資源，可適時地為用戶提供業(yè)務管理服務.本文以主動網(wǎng)絡技術為支撐，從面向業(yè)務的角度研究面向“卓越土木工程師”培養(yǎng)的網(wǎng)絡課程教學模式，這種模式具有主動服務和定制業(yè)務的特點，是分布式面向業(yè)務用戶的，能夠滿足包括土木工程專業(yè)在內的卓越工程師培養(yǎng)課程的教學管理需求.

同時，結合近期教育部關于地方本科高校轉型發(fā)展的教改思路，在形成專業(yè)集群、應用技術型大學(學院)聯(lián)盟以及組建社會行業(yè)企業(yè)與高校共管的教育集團的系統(tǒng)平臺上，學校所獲取的來自群體性企業(yè)導師的社會數(shù)據(jù)就會迅速海量集聚，其中包括文本、圖像、音視頻等數(shù)據(jù)，這就意味著該種網(wǎng)絡課程教學模式在實施教學業(yè)務管理的同時，也在同步地對上述的教學數(shù)據(jù)進行著主動、定制式的專業(yè)化管理.

5 主動式面向網(wǎng)絡教學業(yè)務管理的工作機制與理論分析

5.1 主動代碼ANC的分發(fā)機制

在主動網(wǎng)絡中，程序和數(shù)據(jù)的傳輸主要有兩種方式，分別為封裝和可編程交換.基于封裝的，程序和數(shù)據(jù)綁定在一起，形成主動信包AP(Active Packet)進行傳輸;基于可編程交換的，程序和數(shù)據(jù)分開傳輸，用戶預先將ANC傳送到目的主動節(jié)點ANN(Active Network Node)并存儲，以后相同信包中只需包含相應ANC的指針及必要參數(shù).

圖1 DCCAN結構

結合上述兩種傳輸技術，形成一種分布式主動代碼存儲機制DCCAN(Distributed Code Caching for Active Network)，用于實現(xiàn)ANC分發(fā).網(wǎng)絡上傳遞的主動信包中不再包含完整的ANC，而只包含相應ANC的指針及狀態(tài)參數(shù).將各種ANC分布存儲于主動代碼服務器ACS(Active Code Server)或駐留在ANN中，當ANN接收到某個主動信包后，執(zhí)行環(huán)境EE對主動信包進行解析，首先檢測指針所指示的ANC在本地代碼庫中是否存在，若存在，就立即調用;否則，請求從ACS中下載并存儲在本地代碼庫中，以便后來到達的信包能夠直接加載使用，其結構如圖1所示.

5.2 網(wǎng)絡教學業(yè)務管理的工作過程

在本網(wǎng)絡教學管理機制的設計中，將基于網(wǎng)絡教學支持平臺的網(wǎng)絡課程系統(tǒng)所涉及的網(wǎng)絡教學應用，包括校內導師的教學設計、教學內容的組織、教學過程的實施、作業(yè)的布置與批改、答疑、組織課堂討論、課外輔導、教學效果評估等教學活動，學生的聽課、學習課程內容、完成作業(yè)、參與討論、參加考試等學習活動，企業(yè)導師對于卓越工程師培養(yǎng)課程的教學參與活動，均可視為網(wǎng)絡服務(Web Service)，并將網(wǎng)絡服務理解為網(wǎng)絡業(yè)務.這樣，把業(yè)務定義為由一組網(wǎng)絡層功能支持的面向終端用戶的應用，其中包含教學業(yè)務.同時，將網(wǎng)絡教學所涉及的校內導師、參與卓越計劃的學生、企業(yè)導師等視為業(yè)務用戶，進一步擴展網(wǎng)絡教學業(yè)務的服務與應用范圍.

基于上述工作機制，預先將教學業(yè)務管理代碼分布存儲于ACS中，這些代碼包含根據(jù)用戶的要求，實現(xiàn)有關網(wǎng)絡教學業(yè)務信息的適時檢索、教學活動的變更、增加和刪除等定制功能.在教學業(yè)務管理時，根據(jù)用戶的指令，一般僅限于校內導師的權限、企業(yè)導師和學生的部分權限，直接加載本地對應存在的主動代碼ANC來實現(xiàn)教學業(yè)務的變更、增加和刪除等管理功能，從而將企業(yè)導師的教學參與業(yè)務加入進來，以實現(xiàn)校內導師與企業(yè)導師的分布式協(xié)同教學;否則，優(yōu)先選擇該節(jié)點上設置的相鄰節(jié)點最近的缺省下載位置;或者按照主動信包中所封裝的代碼指針，再從ACS中調用、執(zhí)行相應的ANC，主動節(jié)點加載后就可解決網(wǎng)絡教學業(yè)務.

如果主動節(jié)點ANN沒有找到相應的業(yè)務管理代碼，那么ANN就將未解決的這類業(yè)務作為一種新業(yè)務，上報給服務端的主動節(jié)點ANN，請求面向該網(wǎng)絡教學業(yè)務的新管理代碼.客戶端的主動節(jié)點ANN接收到新的主動代碼ANC并執(zhí)行、解決后，再將主動代碼ANC存于本地主動代碼服務器ACS中，以作為歷史記錄進行存儲.

5.3 網(wǎng)絡教學業(yè)務管理的信包丟失率分析

建立一個具有n－1個中間節(jié)點的網(wǎng)絡路徑模型，如圖2所示，然后在這種通信模型的基礎上，對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路的信包丟失率進行分析.

圖2 具有n－1個中間節(jié)點的網(wǎng)絡路徑模型

在主動式網(wǎng)絡教學業(yè)務管理下，主動節(jié)點D從其本地代碼庫、缺省的鄰近主動節(jié)點或主動代碼服務器ACS中調用、執(zhí)行相應的主動代碼，進行網(wǎng)絡教學業(yè)務管理，而不必總是向業(yè)務管理中心請求并等待下達的管理代碼.在沒有出現(xiàn)新的網(wǎng)絡教學業(yè)務的條件下，這就會有效地縮短許多通信鏈路，從整體上減少網(wǎng)絡上的信息流量.

由此，相對于傳統(tǒng)的集中式網(wǎng)管條件下的信包傳輸丟失率PS－D，主動節(jié)點D接收業(yè)務管理代碼的信包傳輸丟失率PD就會大大減小，這樣就能夠有效解決網(wǎng)絡教學業(yè)務管理的延遲問題，以適應參與卓越計劃的校內導師與社會企業(yè)導師對于網(wǎng)絡教學業(yè)務的分布式協(xié)同工作要求.

6 面向“卓越土木工程師”網(wǎng)絡課程教學業(yè)務的管理模式

6.1 網(wǎng)絡課程教學業(yè)務的管理模型

根據(jù)上述網(wǎng)絡教學業(yè)務管理的工作機制，用戶或節(jié)點編寫定制的管理代碼ANC，并將其嵌入主動信包，使主動代碼ANC隨主動信包AP(Active Package)在網(wǎng)絡中傳輸，網(wǎng)絡中的目標節(jié)點ANN收到主動信包后，利用主動節(jié)點的計算能力，進行解析、執(zhí)行這段代碼，從而完成定制的針對卓越工程師培養(yǎng)課程的網(wǎng)絡教學業(yè)務的管理任務.

在網(wǎng)絡教學業(yè)務管理中，業(yè)務層是按照高校參與卓越計劃專業(yè)課程的教學活動內容來劃分的，包括教學設計、教學內容的組織、教學過程的實施、作業(yè)的布置與批改、答疑、組織課堂討論、課外輔導、教學效果評估等教學業(yè)務.面向“卓越土木工程師”培養(yǎng)的網(wǎng)絡教學業(yè)務管理模型如圖3所示.其中，業(yè)務層每類業(yè)務對應著面向用戶的教學功能模塊.

圖3 面向“卓越土木工程師”培養(yǎng)的網(wǎng)絡教學業(yè)務管理模型

6.2 主動節(jié)點ANN1和ANN2之間的通信自動機建模

主動節(jié)點ANN1和ANN2之間利用UDP協(xié)議通信.由于主動節(jié)點ANN2負責對網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡管理者Mgr.的交互和管理工作，以實現(xiàn)定制的管理功能，同時網(wǎng)絡管理者Mgr.負責對網(wǎng)元層的網(wǎng)元代理Element Proxy的管理工作，這樣把主動節(jié)點ANN1作為業(yè)務層的代表元，同時，將主動節(jié)點ANN2作為網(wǎng)絡層和網(wǎng)元層的代表元.

主動節(jié)點ANN1和ANN2之間的通信，就能實現(xiàn)業(yè)務層與網(wǎng)絡層的交互，建立業(yè)務與網(wǎng)絡的聯(lián)系.首先，考慮當主動信包AP流經(jīng)主動節(jié)點時，ANN1和ANN2對主動信包進行解析、執(zhí)行，這樣ANN1和ANN2就會由于主動信包的輸入輸出Input/Output而發(fā)生節(jié)點狀態(tài)改變;其次，如果把主動節(jié)點ANN1和ANN2分別看作Client和Server兩端的自動機，那么ANN1和ANN2這兩個節(jié)點狀態(tài)的改變，就會體現(xiàn)出兩個自動機之間的信息交互關系.

下面給出了ANN1和ANN2之間基于UDP協(xié)議的通信模型－有限自動機UDP_M.

(1)定義有限自動機UDP_M

定義:UDP_M是一個七元組:UDP_M=(Q，∑i，∑o，δ，q0，F(xiàn)，C)，其中，

Q—通信狀態(tài)的非空有限集合.

∑i—有限的輸入字母表，對于Client_ANN1的輸入字母表是指Client端下達的主動代碼和Server端上傳的數(shù)據(jù)報;對于Server_ANN2的輸入字母表是指所接收的主動代碼和網(wǎng)絡層中的網(wǎng)絡管理者Mgr.采集的網(wǎng)絡數(shù)據(jù).

∑o—有限的輸出字母表，對于Client_ANN1的輸出字母表是指對Client端上傳的數(shù)據(jù)報和對Server端下達的主動代碼;對于Server_ANN2的輸出字母表是指對Client_ANN1上傳的數(shù)據(jù)報和對Client_ANN1下達指令代碼執(zhí)行的輸出.

δ—狀態(tài)轉移函數(shù)，δ:Q×∑i×∑o→Q.

q0—UDP_M的開始狀態(tài)，且q0∈Q.

F—UDP_M的終止狀態(tài)集合，且F?Q.

C—限定條件集合.在ANN1和ANN2之間進行數(shù)據(jù)通信時，應當設置關于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶傩?，即Free (閑置時間)、TimeOut、TTL或Delay等.

(2)構造有限自動機Server_ANN2_UDP_M

有限自動機Server_ANN2_UDP_M=(Q，∑i，∑o，δ，q0，F(xiàn)，C)，其中:

(3)構造有限自動機Client_ANN1_UDP_M

對于有限自動機Client_ANN1_UDP_M=(Q，∑i，∑o，δ，q0，F(xiàn)，C)，同理，按照上述有限自動機Server_ANN2_UDP_M進行構造.

這樣，業(yè)務層ANN1根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)報決定和下達實現(xiàn)業(yè)務管理的主動代碼，網(wǎng)絡層ANN2依據(jù)接收的主動信包來解析、執(zhí)行這段主動代碼，就可解決面向“卓越土木工程師”培養(yǎng)課程的網(wǎng)絡教學業(yè)務.

6.3網(wǎng)絡教學業(yè)務管理的工作流程

該網(wǎng)絡教學業(yè)務管理的工作流程如圖4所示.

圖4 網(wǎng)絡教學業(yè)務管理的工作流程

在上述面向“卓越土木工程師”教育培養(yǎng)的網(wǎng)絡教學業(yè)務管理的工作流程中，網(wǎng)絡層中的用戶節(jié)點監(jiān)測教學業(yè)務運行情況，對于教學業(yè)務中需要企業(yè)導師與學校導師進行交互協(xié)作，增加源自于真實工程環(huán)境的教學業(yè)務變更、增加和刪除等請求，則視為影響網(wǎng)絡教學業(yè)務系統(tǒng)正常運行的異常情況，允許學校導師與企業(yè)導師進行教學業(yè)務管理的實施，以達到分布式協(xié)同工作的目的.

7 總結

本文在當前影響卓越計劃深入發(fā)展的社會與高校底層次問題基礎上，將社會計算應用于教育教學活動領域，給出在卓越計劃發(fā)展的初期階段，針對高校卓越工程師的教育培養(yǎng)問題所應當采取的解決策略，研究面向“卓越土木工程師”培養(yǎng)的網(wǎng)絡教學模式.該種網(wǎng)絡教學模式的構建使得教學業(yè)務的管理呈現(xiàn)出高效、分布式的特征，具備主動服務和定制業(yè)務的管理功能，這就使得高校教學業(yè)務在實施專業(yè)化管理的同時，也迅速擴大了企業(yè)導師既有工程數(shù)據(jù)的社會價值，提高學校導師對教學數(shù)據(jù)的快速處理與融合能力，降低高校工科專業(yè)本科教育的教學難度，以實現(xiàn)學校導師與企業(yè)導師對卓越計劃教學業(yè)務進行分布式協(xié)同工作，為參與卓越計劃的學生提供真實工程背景的豐富教學數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)的應用與管理在“廉價、迅速、優(yōu)化”這三方面的綜合成本優(yōu)勢.此外，這種主動式的網(wǎng)絡教學業(yè)務管理模式，對于加大包括土木工程本科專業(yè)在內的卓越工程師培養(yǎng)課程教學活動的深入力度、促進參與高校卓越計劃的進一步發(fā)展都具有重要的理論意義.

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Social Computing in the Era of Big Data:Outstanding Engineers＇Training－Oriented Network Teaching Mode

HONG Jing
(School of Machinery and Engineering，Taishan University，Tai＇an，271000，China)

With the arrival of the era of big data，and social computing application and popularization in the regions of various social activities，higher education idea and teaching mode are also experiencing a profound reform.In order to promote the implementation of the plan for educating and training outstanding engineers，this paper states the main effect and social background about the outstanding engineers＇training，analyses the factors affecting the outstanding plan＇s development at present，and studies an active network teaching mode for outstanding civil engineers＇training，which is exemplified by higher education of civil engineering and based on productive characteristics and managing request of civil engineering.Relying on the advantages of rich，high－quality data resources brought by big data，and in accordance with distributed and cooperative working＇s strategy between enterprise teacher and school teacher，the network teaching mode not only has the managing advantages of active applications and customized services，but also overcomes the influenced factors of outstanding plan existing in the early stage of development.These can satisfy the social demands about high－level technical talents＇training，in the hope of providing the references for the plan for educating and training outstanding engineers involved universities to carry out the teaching reform，laying the basis for the sustainable development of outstanding engineers＇training.

Social computing;outstanding engineers;civil engineering;network teaching mode

TP399;G420

A

1672－2590(2016)03－0136－09

2016－04－12

洪晶(1974－)，男，山東泰安人，泰山學院機械與工程學院講師.