饒文碧 熊盛武 袁景凌
摘 要:依托多維協(xié)同改革思路,緊密跟蹤計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展前沿,順應(yīng)人才培養(yǎng)教育的時(shí)代需求,構(gòu)建了“行業(yè)協(xié)同、校企協(xié)同、科教協(xié)同、學(xué)科交叉”的計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式,利用教學(xué)云平臺(tái)將六個(gè)實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺(tái)整合為一體,并通過(guò)專業(yè)基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計(jì)型、研究創(chuàng)新型三個(gè)層次的教學(xué)來(lái)提升學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力,構(gòu)建了一套能力評(píng)估與質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制,形成了“三層次六平臺(tái)一機(jī)制”的實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系,著力培養(yǎng)“適應(yīng)能力強(qiáng)、實(shí)干精神強(qiáng)、創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)”的計(jì)算機(jī)類新型“三強(qiáng)人才”。
關(guān)鍵詞:多維協(xié)同;三層次六平臺(tái)一機(jī)制;實(shí)踐與創(chuàng)新能力
中圖分類號(hào):TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
Abstract:Based on the reform idea of multi-dimensional cooperation, the development frontier of computer science, and the requirements of talent cultivation and education,the paper constructs the practical and innovative ability training mode for computer professionals:University-Industry Cooperation,University-Enterprise Cooperation,Research-Teaching Cooperation,and Interdisciplinary Integration.Six practical and innovative ability training platforms are integrated into the teaching cloud platform.Students' practical and innovative abilities are enhanced through the three-level teaching,including the professional foundation level,the comprehensive design level and the research innovation level.A set of capability evaluation and quality supervision mechanism has been constructed.On the basis of the above,the paper proposes the practical and innovative ability training system of Three Levels,Six Platforms and One Mechanism,in order to cultivate better computer professionals with strong adaptability,practical spirit and innovative sense.
Keywords:multi-dimensional cooperation;Three Levels,Six Platforms and One Mechanism;practical and innovative
ability
1 引言(Introduction)
當(dāng)前我國(guó)計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)中普遍存在培養(yǎng)模式、教學(xué)體系趨同,教學(xué)內(nèi)容與方法滯后于計(jì)算技術(shù)快速發(fā)展的問(wèn)題。同時(shí),傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)體系難以促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)的綜合構(gòu)建和全面發(fā)展,已經(jīng)成為影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心問(wèn)題[1-3]。急需打破傳統(tǒng)教育設(shè)計(jì)思路,創(chuàng)造一個(gè)多元合作、協(xié)同創(chuàng)新的人才培養(yǎng)模式[4],融會(huì)貫通相關(guān)課程知識(shí)體系,優(yōu)化課程體系和實(shí)踐教學(xué)體系,改革教學(xué)方法和考核體系;強(qiáng)化學(xué)生主體地位,形成基于教學(xué)云平臺(tái)的能力評(píng)估和質(zhì)量保障體系[5,6]。
我校結(jié)合國(guó)家級(jí)、省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目和多項(xiàng)省級(jí)教研項(xiàng)目,學(xué)院積極探索以學(xué)生為中心、以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的計(jì)算機(jī)類人才培養(yǎng)模式和教學(xué)體系的改革,明確以四類實(shí)踐能力(計(jì)算思維能力、程序設(shè)計(jì)能力、算法設(shè)計(jì)與分析能力和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力)與三類創(chuàng)新能力(工程創(chuàng)新能力、科研創(chuàng)新能力和交叉應(yīng)用創(chuàng)新能力)為重的培養(yǎng)目標(biāo),并與國(guó)家和地方行業(yè)需求、學(xué)校專業(yè)特色和優(yōu)勢(shì)相結(jié)合,以創(chuàng)建實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式為牽引,以構(gòu)建的實(shí)踐教學(xué)體系為主線,以多模式的實(shí)踐與創(chuàng)新教學(xué)平臺(tái)為支撐,以能力評(píng)估與質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制為保障,多維協(xié)同(學(xué)校與行業(yè)協(xié)同、學(xué)校與企業(yè)協(xié)同、教學(xué)與科研協(xié)同、多學(xué)科交叉等)創(chuàng)建計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。
2 “三協(xié)同一交叉”計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才實(shí)踐與創(chuàng)
新能力培養(yǎng)模式(Practice and innovation ability
training mode for computer professionals with
Three cooperation and one intersection)
針對(duì)培養(yǎng)模式不能滿足社會(huì)行業(yè)人才需求等問(wèn)題,構(gòu)建了“行業(yè)協(xié)同、校企協(xié)同、科教協(xié)同、學(xué)科交叉”的計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式,培養(yǎng)計(jì)算機(jī)類“三強(qiáng)人才”。
依托國(guó)家數(shù)字傳播工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地、湖北省數(shù)字傳播工程中心等,開(kāi)設(shè)全國(guó)首個(gè)“軟件工程—數(shù)字傳播工程”學(xué)科交叉人才培養(yǎng)試點(diǎn)班,形成以試點(diǎn)班為示范的“學(xué)科交叉+科教協(xié)同+校企協(xié)同”三位一體的人才培養(yǎng)模式,強(qiáng)化科研創(chuàng)新能力和交叉應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。開(kāi)設(shè)了系列計(jì)算機(jī)與數(shù)字傳播工程學(xué)科交叉的特色課程,邀請(qǐng)長(zhǎng)江傳媒等企業(yè)導(dǎo)師合作授課。endprint
依托國(guó)家級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目、湖北省交通物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等,開(kāi)設(shè)面向行業(yè)的“物聯(lián)網(wǎng)工程(交通/汽車)”國(guó)家特色專業(yè)試點(diǎn)班,構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)工程與交通/汽車行業(yè)協(xié)同的教學(xué)組織機(jī)制,進(jìn)行了行業(yè)/校企協(xié)同、科教協(xié)同育人等綜合改革實(shí)踐,強(qiáng)化工程創(chuàng)新能力和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
依托國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心、國(guó)家卓越工程師培養(yǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目,以華為、中軟國(guó)際等行業(yè)引領(lǐng)企業(yè)為外聯(lián),開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)班,創(chuàng)建產(chǎn)學(xué)研深度融合的協(xié)同育人新機(jī)制,強(qiáng)化四類實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3 多維協(xié)同的計(jì)算機(jī)類實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系
(Practical and innovative ability training system
for computer professionals with multi- dimensional
cooperation)
以培養(yǎng)“適應(yīng)能力強(qiáng)、實(shí)干精神強(qiáng)、創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)”的計(jì)算機(jī)類新型“三強(qiáng)人才”為目標(biāo),將專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、綜合能力訓(xùn)練平臺(tái)、工程創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)、科技創(chuàng)新培養(yǎng)平臺(tái)、交叉應(yīng)用創(chuàng)新平臺(tái)、實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)云平臺(tái)等六個(gè)實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺(tái)整合為一體,通過(guò)專業(yè)基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計(jì)型、研究創(chuàng)新型三個(gè)層次的教學(xué)來(lái)提升學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力,構(gòu)建了一套能力評(píng)估與質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制,形成了“三層次六平臺(tái)一機(jī)制”的實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系,如圖1所示,夯實(shí)了人才培養(yǎng)的教學(xué)與實(shí)踐基礎(chǔ)。
3.1 促進(jìn)學(xué)生能力可持續(xù)發(fā)展的三層開(kāi)放課程體系
針對(duì)傳統(tǒng)的課程體系中知識(shí)結(jié)構(gòu)較完備、但創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足的問(wèn)題,圍繞學(xué)生計(jì)算思維與算法設(shè)計(jì)能力、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力、解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力與創(chuàng)新能力的提升,構(gòu)建了三層開(kāi)放的課程體系。
(1)計(jì)算機(jī)專業(yè)基本能力培養(yǎng)層
由計(jì)算機(jī)學(xué)科各個(gè)專業(yè)方向共性的、具有明顯學(xué)科特點(diǎn)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容構(gòu)成,基本反映了本學(xué)科一個(gè)合格的本科畢業(yè)生應(yīng)該具備的專業(yè)基礎(chǔ)性實(shí)踐能力需求和知識(shí)需求。以驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主要手段,以部分綜合性實(shí)驗(yàn)為補(bǔ)充,開(kāi)設(shè)可以覆蓋計(jì)算機(jī)理論和系統(tǒng)(涵蓋軟、硬件和計(jì)算系統(tǒng))基礎(chǔ)實(shí)踐能力訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)課程,為學(xué)生的科研創(chuàng)新能力和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)奠定共性基礎(chǔ)。主要包括《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與編程綜合實(shí)驗(yàn)》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法綜合實(shí)驗(yàn)》《面向?qū)ο笈c多線程綜合實(shí)驗(yàn)》《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》《軟件工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》《嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)》等專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課和《操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)》《編譯技術(shù)實(shí)驗(yàn)》《數(shù)據(jù)庫(kù)原理實(shí)驗(yàn)》《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》《計(jì)算機(jī)組成原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》等課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)專業(yè)基本能力培養(yǎng)層的課程體系見(jiàn)圖2。
同時(shí)還與華為等世界500強(qiáng)企業(yè)合作建設(shè)了《編程思想》《軟件編程規(guī)范》《敏捷開(kāi)發(fā)》和《軟件開(kāi)發(fā)工具》等實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程,增強(qiáng)專業(yè)基本能力培養(yǎng)的工程性和先進(jìn)性。相應(yīng)課程簡(jiǎn)介見(jiàn)表1。
(2)自主與綜合能力培養(yǎng)層
依托國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心、計(jì)算機(jī)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心等基地,打破理論課程內(nèi)容橫向劃分的慣例,優(yōu)化教學(xué)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置,通過(guò)《計(jì)算機(jī)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)踐》《大型軟件工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)》《物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實(shí)訓(xùn)》和《傳播工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)》等綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié),訓(xùn)練學(xué)生對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的架構(gòu)、綜合設(shè)計(jì)和求解能力,并以第二課堂為補(bǔ)充進(jìn)行自主與綜合能力的訓(xùn)練。
計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì):我校結(jié)合工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),采用軟硬件課程貫通,以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(SOC)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的實(shí)踐過(guò)程為手段,深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和高性能程序設(shè)計(jì)為目標(biāo),融會(huì)貫通《數(shù)字邏輯》(邏輯與計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ))《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)》《操作系統(tǒng)》和《編譯技術(shù)》等課程知識(shí)體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,并與高通、DIGILENT等企業(yè)合作建設(shè)了軟硬件貫通教學(xué)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)系列課程,相應(yīng)課程體系見(jiàn)圖3。
大型軟件工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn):關(guān)注綜合性軟件工程實(shí)踐,運(yùn)用以前所學(xué)軟件工程基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)、需求工程、軟件設(shè)計(jì)、軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件項(xiàng)目管理、軟件測(cè)試和軟件職業(yè)知識(shí),采用螺旋開(kāi)發(fā)模型,突出團(tuán)隊(duì)交流合作和軟件項(xiàng)目管理,強(qiáng)化軟件工程制品,組織學(xué)生構(gòu)建中規(guī)模軟件系統(tǒng)(產(chǎn)品)的實(shí)踐。
物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實(shí)訓(xùn):運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工程方法論進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施,使學(xué)生對(duì)包括技術(shù)交流與培訓(xùn)、系統(tǒng)咨詢、應(yīng)用項(xiàng)目需求分析、應(yīng)用系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、應(yīng)用系統(tǒng)上線實(shí)施、投資回報(bào)率分析等在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)施方法論有全過(guò)程的感性認(rèn)識(shí)和實(shí)踐。
傳播工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn):依托科技部數(shù)字傳播工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地、湖北省數(shù)字傳播工程中心、武漢理工數(shù)字傳播工程有限公司研發(fā)數(shù)字傳播工程系列實(shí)訓(xùn)軟件包,設(shè)計(jì)了數(shù)字傳播工程相關(guān)應(yīng)用案例,提高學(xué)生創(chuàng)新能力。
(3)創(chuàng)新能力培養(yǎng)層
依托自身科研優(yōu)勢(shì)及與行業(yè)大型企業(yè)的合作,將先進(jìn)的科研成果和企業(yè)工程方法與技術(shù)轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源,著力提升課程內(nèi)容的工程性、綜合性、先進(jìn)性和可持續(xù)性;同時(shí),以科技創(chuàng)新競(jìng)賽為牽引、以實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)為基礎(chǔ),強(qiáng)化計(jì)算機(jī)科技創(chuàng)新能力、工程創(chuàng)新能力和交叉應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。突出“軟件工程—數(shù)字傳播工程”學(xué)科交叉、“物聯(lián)網(wǎng)工程(交通/汽車)”行業(yè)協(xié)同、計(jì)算機(jī)類卓越工程師培養(yǎng)校研企協(xié)同的人才培養(yǎng)特色。
同時(shí),還從優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)和先進(jìn)教學(xué)方法的建設(shè)等方面完善人才培養(yǎng)體系。重點(diǎn)打造計(jì)算思維與程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)能力培養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)三支優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì);在教學(xué)方法上,引入面向問(wèn)題式、案例驅(qū)動(dòng)式、線上線下結(jié)合、MOOC與翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法,探索以學(xué)生為中心的自主式、協(xié)作式、研究式學(xué)習(xí)機(jī)制。
3.2 “教評(píng)一體、虛實(shí)結(jié)合、開(kāi)放共享”的多模式實(shí)踐
與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺(tái)
近5年累計(jì)投入資金2300余萬(wàn)元,用于建設(shè)實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái),建設(shè)或更新專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室/平臺(tái)、綜合能力訓(xùn)練室/平臺(tái)、工程創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)、科技創(chuàng)新培養(yǎng)平臺(tái)、交叉應(yīng)用創(chuàng)新培養(yǎng)平臺(tái)等。將上述六個(gè)平臺(tái)/室整合為一體,構(gòu)建了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的“教評(píng)一體、虛實(shí)結(jié)合、開(kāi)放共享”的多模式實(shí)踐與能力培養(yǎng)平臺(tái)。endprint
上述多模式實(shí)踐與能力培養(yǎng)平臺(tái)的主要特征是所有系統(tǒng)是建立在云平臺(tái)架構(gòu)基礎(chǔ)上,教師和學(xué)生能在任何時(shí)任何地點(diǎn)用任何計(jì)算機(jī)終端(PC機(jī)、Pad、手機(jī)等)登錄實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)習(xí)任務(wù)。同時(shí),該平臺(tái)具有開(kāi)放程度高,“實(shí)體實(shí)驗(yàn)室”與“虛擬實(shí)驗(yàn)室”相結(jié)合,可對(duì)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)/實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)/競(jìng)賽/創(chuàng)新活動(dòng)等進(jìn)行記錄和過(guò)程跟蹤、學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力評(píng)估、教師評(píng)價(jià)、課程審核及持續(xù)改進(jìn)等特色,可實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的多模式教學(xué)方式,支持課程與實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放式教學(xué)、自主式學(xué)習(xí)和跨學(xué)期彈性實(shí)施。
3.3 基于云平臺(tái)的能力評(píng)估機(jī)制
該機(jī)制依托在實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)云平臺(tái)上部署的學(xué)生能力評(píng)估與質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)/實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)/競(jìng)賽/創(chuàng)新活動(dòng)等進(jìn)行過(guò)程跟蹤,對(duì)能力成長(zhǎng)進(jìn)行評(píng)估。
對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、競(jìng)賽、創(chuàng)新活動(dòng)等進(jìn)行信息記錄和軌跡跟蹤,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)云平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù),幫助老師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)情況等信息,構(gòu)建學(xué)生社會(huì)需求—實(shí)踐項(xiàng)目—能力達(dá)成度—?jiǎng)?chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力等的信息反饋和持續(xù)改進(jìn)機(jī)制,為教學(xué)過(guò)程的持續(xù)改進(jìn)提供數(shù)據(jù)依據(jù),最終促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。
構(gòu)建面向行業(yè)實(shí)際崗位的卓越工程師崗位能力成熟度模型,該模型借鑒軟件工程的CMMI模型,詳細(xì)定義達(dá)成相應(yīng)崗位各級(jí)能力所應(yīng)該具備的技術(shù)能力和水平。利用基于崗位能力成熟度模型的能力評(píng)估工具,將學(xué)習(xí)路徑流程化和圖形化,通過(guò)云端行為記錄和大數(shù)據(jù)分析自動(dòng)對(duì)模型中學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì),并與崗位素質(zhì)模型的要求進(jìn)行比較,為學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的授課提供科學(xué)指引。
4 結(jié)論(Conclusion)
我校多維協(xié)同創(chuàng)建的計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式、“六平臺(tái)三層次一機(jī)制”的實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系已經(jīng)過(guò)3—5年的實(shí)踐,并將其部分成果匯聚于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站(http://cslab.whut.edu.cn)中。該體系對(duì)提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力,提高畢業(yè)生的就業(yè)質(zhì)量和就業(yè)率效果明顯,同時(shí)對(duì)同類院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的建設(shè)有一定參考價(jià)值。
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作者簡(jiǎn)介:
饒文碧(1967-),女,博士,教授.研究領(lǐng)域:普適計(jì)算,智能軟件技術(shù).
熊盛武(1966-),男,博士,教授.研究領(lǐng)域:數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn),智能計(jì)算與自然計(jì)算.
袁景凌(1975-),女,博士,教授.研究領(lǐng)域:綠色計(jì)算,智能方法.endprint