“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程教學(xué)方法的思考與探討

房彩麗　丁文珂

文章編號(hào)：1672-5913(2009)10-0083-02

摘要：“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”是計(jì)算機(jī)各專業(yè)本科的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)的重要性是不言而喻的。針對(duì)近年來(lái)在大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)中開(kāi)展的“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程的現(xiàn)狀，結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，本文就“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”的教學(xué)方式和方法做初步探討。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；計(jì)算學(xué)科；課程構(gòu)建；導(dǎo)引

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)者要學(xué)習(xí)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是入門課。應(yīng)該就學(xué)科特點(diǎn)、學(xué)科形態(tài)、歷史淵源、發(fā)展變化、典型方法、學(xué)科知識(shí)組織結(jié)構(gòu)和分類體系、各年級(jí)課程的重點(diǎn)，以及如何認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)，學(xué)好計(jì)算機(jī)科學(xué)等問(wèn)題從科學(xué)哲學(xué)和高級(jí)科普的角度去回答學(xué)生的疑問(wèn)，因而起到后續(xù)課程導(dǎo)引的作用，從而讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有一個(gè)全面的初步了解，并為深入學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)學(xué)科的各專業(yè)課奠定“以全局指導(dǎo)局部”的基礎(chǔ)。

但是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展日新月異，新方法、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。因此很難找到一本與時(shí)俱進(jìn)的教材，既滿足學(xué)生的理論課需求，又滿足實(shí)踐課需求。同時(shí)傳統(tǒng)教學(xué)模式中有些內(nèi)容已不適應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)的要求，需要進(jìn)行變革，針對(duì)上述情況，筆者對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行探討自己的看法。

2存在問(wèn)題

通過(guò)大三、大四學(xué)生調(diào)查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)問(wèn)及你對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科的體系結(jié)構(gòu)怎么理解？80%的學(xué)生對(duì)此問(wèn)題回答模棱兩可，筆者對(duì)這種現(xiàn)狀震驚了。相當(dāng)一部分學(xué)生對(duì)計(jì)算科學(xué)缺乏比較全面的認(rèn)識(shí)，科學(xué)思維能力、創(chuàng)新能力、工程知識(shí)、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的工作能力較差，一些學(xué)生經(jīng)過(guò)四年的學(xué)習(xí)后還沒(méi)有建立起一些專業(yè)學(xué)習(xí)的方法，甚至有些同學(xué)認(rèn)為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)就是熟練掌握電腦的基本操作，而對(duì)于一些理論方面的知識(shí)缺乏興趣。這樣必然導(dǎo)致學(xué)生在以后的專業(yè)學(xué)習(xí)和自我學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)方面出現(xiàn)很大的障礙。究其以上情況，教與學(xué)的目前狀況值得我們深思了。

鑒于存在以上的現(xiàn)象，誠(chéng)然與學(xué)生本身的學(xué)習(xí)能力、態(tài)度、興趣有關(guān)，但另一方面對(duì)“計(jì)算機(jī)算計(jì)導(dǎo)論”這門課程的內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)要求以及對(duì)教師的要求等都發(fā)起了挑戰(zhàn)，如何解決這門入門課程對(duì)學(xué)生、后續(xù)課程的引導(dǎo)作用，是目前亟待解決的問(wèn)題。

3教學(xué)目標(biāo)

多年來(lái)，在計(jì)算機(jī)專業(yè)教育中，對(duì)該課程應(yīng)達(dá)到怎樣的教學(xué)目標(biāo)問(wèn)題一直沒(méi)有定論，這也就給從事該課程教學(xué)的教師帶來(lái)了一些難度和偏差。由于學(xué)生個(gè)體的差異，如對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)程度的不同，導(dǎo)致他們對(duì)該課程的需求、興趣不同，因此就有可能在教學(xué)過(guò)程中增加或刪減一些內(nèi)容，而實(shí)際上，內(nèi)容的增加或刪減的根本原因就在于沒(méi)有課程目標(biāo)的約束。1989年1月，ACM攻關(guān)組在《ACM通訊》雜志上發(fā)表了計(jì)算教育史上具有里程碑意義的報(bào)告——《計(jì)算作為一門學(xué)科》，該報(bào)告明確要求《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程要以嚴(yán)密的方式將學(xué)生引入計(jì)算學(xué)科中各個(gè)富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。2001年12月，ACM 和IEEE - CS任務(wù)組提交的CC2001 (Computing Curricula 2001)報(bào)告更進(jìn)一步指出，該課程應(yīng)能讓學(xué)生了解計(jì)算學(xué)科中那些富有智慧的核心思想 。我們從這個(gè)意義上出發(fā)來(lái)看，既然本課程是計(jì)算專業(yè)的最先開(kāi)設(shè)的課程，它應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)是：(1)激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)學(xué)科的興趣；(2)充分展示計(jì)算領(lǐng)域能做什么，但不去深究怎么做；(3)能揭示計(jì)算領(lǐng)域的歷史及其發(fā)展?fàn)顩r；(4)能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科全局觀及隨著學(xué)科的發(fā)展不斷更新知識(shí)的意識(shí)；(5)能讓學(xué)生了解該專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具有的基本知識(shí)和技能，以及在該領(lǐng)域工作應(yīng)有的職業(yè)道德和應(yīng)遵守的法律準(zhǔn)則。

4教學(xué)內(nèi)容

近年來(lái)，雖然很多高等學(xué)校開(kāi)設(shè)了“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課，但要區(qū)別計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生與非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生在培養(yǎng)目標(biāo)和方向上的不同，；還要明確課程內(nèi)容設(shè)置目的，作為計(jì)算機(jī)方向的入門課程，應(yīng)把握教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度。按照“CCC2002教程”的描述，按照上述對(duì)內(nèi)容的描述，“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程的內(nèi)容可分為下列幾大部分：

(1) 計(jì)算機(jī)學(xué)科概述，包括學(xué)科的背景、發(fā)展歷程、名稱的來(lái)歷等；

(2) 對(duì)計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的描述，包括計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展，馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的基本組成，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展等；

(3) 對(duì)軟件知識(shí)的描述，包括軟件的分類、程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想、算法與算法分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與操作系統(tǒng)的基本知識(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件工程；

(4) 對(duì)通信與網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的描述，主要介紹數(shù)據(jù)通信的基本概念和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，包括網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通信的基本方法和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全和管理知識(shí)；

(5) 人與計(jì)算機(jī)，包括人機(jī)交互知識(shí)、人工智能技術(shù)的研究領(lǐng)域及取得的主要成果、人腦與電腦的關(guān)系；

(6) 計(jì)算機(jī)和社會(huì)，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)專業(yè)與社會(huì)的關(guān)系、知識(shí)產(chǎn)權(quán)與職業(yè)道德等；

(7) 學(xué)科的未來(lái)，在每一部分中穿插介紹計(jì)算機(jī)發(fā)展史上著名的事件、公司、人物、產(chǎn)品，我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程，使學(xué)生全面了解本學(xué)科。

5教材選擇

5.1適當(dāng)補(bǔ)充新的信息

在課程內(nèi)容的選擇上，既要有基礎(chǔ)性又必須有先進(jìn)性。既然計(jì)算機(jī)導(dǎo)論是一門正規(guī)的基礎(chǔ)課程，課程內(nèi)容就不能帶有隨意性。課程的性質(zhì)和目的也決定了不僅要向?qū)W生介紹計(jì)算機(jī)的感性知識(shí)，還要介紹計(jì)算機(jī)的理性知識(shí)，即要“領(lǐng)進(jìn)門”，又要“送一程”，所以課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性是十分重要的，這一部分內(nèi)容應(yīng)該相對(duì)穩(wěn)定。 但是計(jì)算機(jī)導(dǎo)論又是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和軟件的更新?lián)Q代十分迅速，如果授課內(nèi)容陳舊、膚淺，不但學(xué)生會(huì)失去學(xué)習(xí)的興趣，而且上機(jī)實(shí)習(xí)也會(huì)遇到障礙(找不到過(guò)時(shí)版本的軟件)，所以課程內(nèi)容必須“吐故納新”，要適當(dāng)介紹一些計(jì)算機(jī)技術(shù)的新知識(shí)和一些流行的優(yōu)秀軟件，使課程內(nèi)容始終保持先進(jìn)性。 所以不僅教學(xué)大綱要不斷修訂，而且教材也要及時(shí)更新。

5.2防止兩個(gè)傾向

在計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課的內(nèi)容選擇上還要防止兩個(gè)傾向:一個(gè)是過(guò)于簡(jiǎn)單，另一個(gè)是過(guò)于復(fù)雜。 如果課程內(nèi)容簡(jiǎn)單化，降低要求，就容易把這門課降格為社會(huì)上一般的計(jì)算機(jī)操作培訓(xùn)班。 把計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育系列課程的第一門課程混同于計(jì)算機(jī)掃盲，是對(duì)該課程采取實(shí)用主義態(tài)度的結(jié)果，也是對(duì)課程性質(zhì)和任務(wù)的一種誤解。 反之，如果課程內(nèi)容復(fù)雜化，一再加碼，就會(huì)把這門課提升到計(jì)算機(jī)原理課的水平，學(xué)生聽(tīng)不懂，吃了夾生飯，會(huì)給后續(xù)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)造成障礙，同樣也會(huì)使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)“望而卻步”。

6教學(xué)方法的探討

6.1教學(xué)融入“故事性、趣味性、啟迪性”

“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程的教學(xué)會(huì)涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的很多人和事物，如果將一味地將一些枯燥的知識(shí)簡(jiǎn)單的傳授給學(xué)生，學(xué)生的接受能力和興趣并不能達(dá)到理想的效果，把涉及到的專業(yè)術(shù)語(yǔ)知識(shí)等所關(guān)聯(lián)的到人物事件講述成一個(gè)個(gè)生動(dòng)的故事，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)他們的成功與貢獻(xiàn)來(lái)啟迪我們的學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)專業(yè)認(rèn)識(shí)。比如講到計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)時(shí)，就會(huì)提到馮諾依曼，他的人生經(jīng)歷，事件發(fā)展背景；講到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)就會(huì)提到，美蘇爭(zhēng)霸等重大事件；比如講到人工智能方面可以引出“深藍(lán)大戰(zhàn)”。這樣集故事性、趣味性、啟迪性結(jié)合古板的知識(shí)讓學(xué)生充滿興趣開(kāi)拓自己的知識(shí)面。

6.2直觀的教學(xué)法

比如，當(dāng)涉及到一些硬件知識(shí)時(shí)候，教師可以在課堂一邊拿著一些硬件部件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解。在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓學(xué)生親自動(dòng)手來(lái)實(shí)踐課堂教學(xué)的理論知識(shí)，比如進(jìn)行硬件組裝，讓學(xué)生通過(guò)真實(shí)地觸摸硬件的元器件及產(chǎn)品來(lái)加深他們對(duì)知識(shí)的理解；再如，當(dāng)講到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)知識(shí)時(shí)，就可以到實(shí)驗(yàn)室去，讓學(xué)生從專業(yè)的角度來(lái)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的組成。這種感性的教學(xué)方法能帶給學(xué)生直接的專業(yè)學(xué)習(xí)體驗(yàn)以及更新穎的感觀認(rèn)識(shí)。

6.3善用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)教學(xué)法

采用這種技術(shù)不僅能使大一學(xué)生有了上課耳目一新的感覺(jué)，更重要的是它能在有限的課堂時(shí)間里帶來(lái)更多的信息量：

(1) 在講到硬件的一些基礎(chǔ)知識(shí)，可以用視頻展現(xiàn)整個(gè)說(shuō)要講解的相關(guān)知識(shí)的視頻過(guò)程。

(2) 在講解到操作系統(tǒng)等軟件進(jìn)行操作時(shí)，可以用視頻展現(xiàn)操作系統(tǒng)的安裝過(guò)程，然后再帶學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，進(jìn)一步鞏固課堂教學(xué)。

(3) 在講到一些抽象的基本原理時(shí)，如在講解到CPU的工作原理時(shí)，可以用制作的Flash小動(dòng)畫(huà)展現(xiàn)CPU的工作原理。

6.4語(yǔ)言表述具體化

因?yàn)橛?jì)算學(xué)科中抽象性的內(nèi)容較多，所以教師在授課過(guò)程中，如果語(yǔ)言表述不通俗易懂的話，抽象性越高，學(xué)生會(huì)在剛剛了解一個(gè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，再盡全力去理解這晦澀的專業(yè)術(shù)語(yǔ)等抽象的表達(dá)，這樣學(xué)生陷入一個(gè)惡性循環(huán)中，就會(huì)有云里霧里的感覺(jué)，聽(tīng)課效果肯定會(huì)受影響。

6.5精講多練是授課的重要方法

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)和利用計(jì)算機(jī)去解決實(shí)際問(wèn)題的能力，以及培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和較快接受新技術(shù)、新方法的能力。這些能力單靠課堂教學(xué)是培養(yǎng)不出來(lái)的，而要靠大量的上機(jī)實(shí)踐。 因此，計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課應(yīng)由“以教師為中心”向“在教師指導(dǎo)下學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為主”轉(zhuǎn)移，正確的指導(dǎo)和大量的上機(jī)實(shí)踐是學(xué)好這門課的基本保證。課程性質(zhì)的定位也決定了必須采用精講多練的授課形式。精講應(yīng)該是不得不講時(shí)才講。現(xiàn)代教育思想在強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)主體的同時(shí)并不忽視教師的主導(dǎo)作用。教師要精選重點(diǎn)和難點(diǎn)詳細(xì)講解，使剛?cè)氪髮W(xué)的新生在陌生的學(xué)習(xí)對(duì)象面前不至于束手無(wú)策，但也要給學(xué)生留有足夠的時(shí)間和空間，使他們能夠充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

6.6對(duì)授課教師的要求

“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程作為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的入門課程，內(nèi)容廣泛且與后續(xù)課程關(guān)系密切，因此講授起來(lái)有一定難度，本課程要求教師必須站在學(xué)科的高度看問(wèn)題，將復(fù)雜的、抽象的內(nèi)容簡(jiǎn)單化、形象化，因此對(duì)教師的要求很高。“良好的開(kāi)端是成功的一半”，但也有“萬(wàn)事開(kāi)頭難”，授課教師不僅要有極大的熱情，能夠帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更要對(duì)本學(xué)科有全面了解，要變傳統(tǒng)的知識(shí)型教學(xué)為研究型教學(xué)，選擇適當(dāng)?shù)闹R(shí)為載體，通過(guò)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講授，讓學(xué)生學(xué)會(huì)思維。這就需要教師自身先把知識(shí)“嚼出味兒”，然后再在課堂上使學(xué)生形成科學(xué)的思維習(xí)慣，掌握有效的學(xué)習(xí)方法。教師還應(yīng)該根據(jù)自己所在學(xué)校對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)定位、根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，有機(jī)地組織和確定課程內(nèi)容，把握教學(xué)計(jì)劃的總體安排，強(qiáng)化能力培養(yǎng)的意識(shí)，使學(xué)生能通過(guò)對(duì)學(xué)科的理解和認(rèn)知進(jìn)入學(xué)科領(lǐng)域。

“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課的每一個(gè)環(huán)節(jié)勢(shì)必影響著計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，這值得我們每一位從事這方面工作的人們?nèi)リP(guān)注。

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