大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革探索

魯紅英

(成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川成都610059)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革探索

魯紅英

(成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川成都610059)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門必修課程，授課內(nèi)容多，教學(xué)課時(shí)少，知識(shí)覆蓋面廣.為了激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中，采用有利于引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)方法顯得尤為必要.

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；課程；教學(xué)方法；計(jì)算思維

0 引言

隨著云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通訊等新技術(shù)的迅速發(fā)展，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等越來越倍受教學(xué)管理部門和教育工作者的重視.但我們也應(yīng)對當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)面臨的形勢和任務(wù)以及教學(xué)過程中存在問題要有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí).如何搞好非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)工作，著力培養(yǎng)信息素養(yǎng)高，獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力、分析問題和解決問題能力、實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生是擺在教育工作者面前的重要工作.在多年的課程教學(xué)實(shí)踐中，筆者以為，在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)方法尤為重要.現(xiàn)從大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程面臨的形勢和任務(wù)、教學(xué)過程中存在的問題、培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要性，以及授課過程中引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的一些做法分別予以闡述.

1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)面臨的形勢和任務(wù)

進(jìn)入21世紀(jì)，當(dāng)我們重新審視大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程時(shí)，其知識(shí)能力、社會(huì)需求、信息化進(jìn)程等方面都發(fā)生了許多變化.一是隨著中小學(xué)學(xué)生信息技術(shù)教育的普及，大學(xué)生對計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)已有較好的認(rèn)知和了解；二是用人單位對大學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力要求更高更具體；三是計(jì)算機(jī)技術(shù)與專業(yè)課的教學(xué)深度融合，各專業(yè)對學(xué)生需要具備的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力有更加明確和具體的要求；四是信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，教育信息化的進(jìn)程不斷加速，對課程本身的改革和發(fā)展帶來了巨大挑戰(zhàn).

在高等院校中開設(shè)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”的一個(gè)重要目的是拓展大學(xué)生的思維和視野，通過比較全面、概括性地講述計(jì)算機(jī)學(xué)科中的一些基礎(chǔ)性知識(shí)和重要概念，并通過必要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求，使學(xué)生較為深入地了解計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與組成原理、操作系統(tǒng)的功能與其中一些重要概念、程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、多媒體等技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域、基本概念和相關(guān)技術(shù)，掌握計(jì)算機(jī)基本應(yīng)用技能.[1]通過大學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，大學(xué)生應(yīng)具備自主學(xué)習(xí)后續(xù)課程的能力，并在其所學(xué)專業(yè)課程學(xué)習(xí)中能夠有意識(shí)地利用計(jì)算機(jī)科學(xué)中的一些理念、技術(shù)和方法來處理計(jì)算機(jī)應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題.

2 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)存在的問題分析

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是高等教育中必不可少的基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，而目前高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)仍存在很多問題，主要表現(xiàn)在：

2.1 狹隘的“工具論”認(rèn)識(shí)問題

在高校中還存在認(rèn)為“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)就是教學(xué)生怎么將計(jì)算機(jī)作為工具使用”的認(rèn)識(shí)，這樣使學(xué)生對計(jì)算學(xué)科的認(rèn)識(shí)淡化，無助于計(jì)算技術(shù)中最重要的核心思想與方法的掌握.[2]

2.2 教學(xué)陷入“應(yīng)試教學(xué)”的困境

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)過程中，部分高校一味追求等級(jí)考試合格率，使得教學(xué)圍繞考試轉(zhuǎn)，學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平卻不高.[3]

2.3 教學(xué)內(nèi)容前沿性和時(shí)代性不強(qiáng)

計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)更新快，授課內(nèi)容不能緊跟技術(shù)更新步伐，讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用計(jì)算思維的基本方法解決問題顯得更加重要和緊迫.[4]

2.4 教學(xué)效果評價(jià)模式單一

多數(shù)高校仍采用閉卷考試的方式來測試學(xué)生掌握知識(shí)的程度，以學(xué)生分?jǐn)?shù)高低來判定教學(xué)效果.這樣的教學(xué)效果評價(jià)方式顯然與培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立自學(xué)能力、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐動(dòng)手能力等目標(biāo)不相適應(yīng).

2.5 理論與實(shí)踐之間脫節(jié)

部分高校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程定位不夠準(zhǔn)確，課程目標(biāo)與人才培養(yǎng)目標(biāo)結(jié)合度較低，沒有形成針對各類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的科學(xué)課程實(shí)踐體系，實(shí)踐課程與理論課程之間沒有形成有機(jī)整體.

3 深刻認(rèn)識(shí)在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要性

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng).[5]計(jì)算思維概念的提出是計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展的自然產(chǎn)物，不僅反映了計(jì)算以及計(jì)算機(jī)科學(xué)在當(dāng)前社會(huì)中重要作用的新認(rèn)識(shí)，也反映了計(jì)算機(jī)學(xué)科的本質(zhì)特征和核心方法.

從當(dāng)前高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)效果來看，學(xué)生在掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)方面的能力較強(qiáng)，但相對比較缺乏的是了解影響計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展背后的思想和理論，使得學(xué)生在解決具體問題的思路上習(xí)慣于沿用已有方法而不是采用科學(xué)的思維方式來理解問題、尋求解決問題的方案，這就造成在計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面缺少原創(chuàng)性成果，很多領(lǐng)域都是跟著國外的技術(shù)發(fā)展路線走，創(chuàng)新意識(shí)不足，缺乏引領(lǐng)先進(jìn)技術(shù)更新發(fā)展潮流的能力.

因此，在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維首先必須要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念和觀念.一是讓學(xué)生學(xué)會(huì)從演化的角度，而不是靜止的角度來看待問題和分析問題；二是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到理解一門技術(shù)比學(xué)會(huì)一門技術(shù)更重要；三是引導(dǎo)學(xué)生解決具體問題時(shí)，從實(shí)質(zhì)和全局上來把握問題的關(guān)鍵，而不是就事論事的尋求表面解決問題的方案；四是在使用計(jì)算機(jī)解決問題時(shí)，要習(xí)慣于采取資源受約束條件下的解決方案，而不是一般的統(tǒng)而化之、不講成本、不顧環(huán)境、不考慮用戶體驗(yàn)的解決問題方式.[6]

4 基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革

4.1 架構(gòu)科學(xué)合理的課程體系是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的首要任務(wù)

教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)基本要求》明確提出了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程體系.大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程一般由“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”、“算法與程序設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類課程(軟/硬件基礎(chǔ))”，以及“信息處理與應(yīng)用基礎(chǔ)”等若干課程內(nèi)容組成.其中，大學(xué)第一門計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是計(jì)算思維培養(yǎng)的一個(gè)關(guān)鍵.構(gòu)建以計(jì)算思維為核心的課程內(nèi)容，應(yīng)做到：一是計(jì)算思維基礎(chǔ)知識(shí)，包括科學(xué)發(fā)現(xiàn)的三大支柱，計(jì)算學(xué)科的興起，計(jì)算學(xué)科的作用；什么是計(jì)算科學(xué)；什么是計(jì)算機(jī)科學(xué)；什么是計(jì)算思維；計(jì)算思維對其他學(xué)科的影響.二是計(jì)算理論，包括可計(jì)算問題 、停機(jī)問題、計(jì)算復(fù)雜性、存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)基本組成原理和非傳統(tǒng)計(jì)算模型.三是算法基礎(chǔ)，包括算法的基本概念、算法的設(shè)計(jì)方法、算法的分析、基本算法介紹.四是程序設(shè)計(jì)語言，包括程序設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)問題；語言的語法和語義；低級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言.五是計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)，包括數(shù)制與運(yùn)算，布爾邏輯與門電路，計(jì)算機(jī)組成，指令系統(tǒng)及執(zhí)行，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，組網(wǎng)與因特網(wǎng).六是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)軟件，包括操作系統(tǒng)，軟件工程，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，人工智能.在構(gòu)建計(jì)算思維的教學(xué)體系過程中，需要解決計(jì)算思維的基本內(nèi)容如何表達(dá)，相關(guān)知識(shí)內(nèi)容及其之間的關(guān)系.這些知識(shí)通過一堂一堂的課程給學(xué)生進(jìn)行講授，使得學(xué)生在持續(xù)的學(xué)習(xí)過程中，逐步理解和掌握計(jì)算思維的一些基本內(nèi)容和方法.[8]

4.2 分層次教學(xué)和知識(shí)單元教學(xué)相結(jié)合是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的基礎(chǔ)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)應(yīng)采取分層次和知識(shí)單元教學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行.分層次教學(xué)就是要根據(jù)學(xué)生已經(jīng)掌握計(jì)算機(jī)的程度進(jìn)行分類,不同的專業(yè)有不同的要求，需要培養(yǎng)出不同層次的計(jì)算機(jī)應(yīng)用人才.將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系分為三個(gè)層次，即計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ).知識(shí)單元教學(xué)是指將大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容分解為若干個(gè)知識(shí)單元, 知識(shí)單元內(nèi)容的選擇既要兼顧目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用和等級(jí)考試的需要, 不斷地補(bǔ)充新內(nèi)容, 淘汰一些陳舊的內(nèi)容, 使學(xué)生畢業(yè)后能夠迅速適應(yīng)社會(huì)對大學(xué)生的要求.學(xué)生可以根據(jù)自己的基礎(chǔ)情況、興趣和需要, 選擇幾個(gè)單元學(xué)習(xí).通過分層次教學(xué)與知識(shí)單元教學(xué)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出不同的講授內(nèi)容，把有關(guān)計(jì)算思維的相關(guān)思維特征和方法分解到每一個(gè)具體的講授內(nèi)容，同時(shí)要考慮對于具體的內(nèi)容，講什么、怎么講、如何檢查學(xué)習(xí)效果等.

4.3 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的保證

建立一支優(yōu)秀的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)是是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程建設(shè)與改革成功的關(guān)鍵.為了建設(shè)好一支優(yōu)秀的師資隊(duì)伍，我們可以采取如下途徑：一是派青年教師到國內(nèi)外知名IT企業(yè)實(shí)踐，拓展教師的視野，提高教師的業(yè)務(wù)水平；二是出臺(tái)優(yōu)惠政策吸引高素質(zhì)計(jì)算機(jī)學(xué)科人才，充實(shí)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)隊(duì)伍；三是建立教師隊(duì)伍“傳、幫、帶”機(jī)制，讓優(yōu)秀且具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師作為青年教師的指導(dǎo)教師，幫助其提高教學(xué)水平；四是積極倡導(dǎo)從事計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的教師參與科學(xué)研究，以科研促進(jìn)教學(xué).

4.4 制作經(jīng)典教學(xué)案例是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要手段

經(jīng)典的教學(xué)案例不僅可以培養(yǎng)學(xué)生啟發(fā)思維和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，還能夠讓學(xué)生更好地探究推動(dòng)這些技術(shù)發(fā)展背后的原因和動(dòng)力.在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，計(jì)算思維的一些重要特征被分散到不同的知識(shí)單元部分.下面就列舉一個(gè)EXCEL電子表格中“求平均分公式運(yùn)用”(數(shù)據(jù)如表1所示)知識(shí)點(diǎn)的講解案例，旨在說明推進(jìn)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)方法改革工作.

表1 學(xué)生成績表

4.4.1 利用傳統(tǒng)方法求解

傳統(tǒng)教授學(xué)生的操作方法一般有四種途徑：

1)利用工具及菜單操作完成.第一步，將光標(biāo)定位于單元格F2中；第二步，在公式對話框中，選擇“求平均值”；第三步，選擇所求單元格數(shù)據(jù)區(qū)域并回車(計(jì)算出陳七同學(xué)的平均分)；第四步，利用EXCEL的自動(dòng)填充功能完成所有同學(xué)平均分的計(jì)算.

2)使用函數(shù)平均值函數(shù)average()完成.在單元格F2中鍵入公式：=average(b2:e2)即可完成陳七同學(xué)平均分的計(jì)算，再利用EXCELE自動(dòng)填充功能完成所有同學(xué)平均分的計(jì)算.

3)創(chuàng)建一個(gè)公式完成.在單元格F2中鍵入公式：=(b2+c2+d2+e2)/4(或=sum(b2:e2)/4)即可完成陳七同學(xué)平均分的計(jì)算，再利用EXCELE自動(dòng)填充功能完成所有同學(xué)平均分的計(jì)算.

4)創(chuàng)建一個(gè)公式完成.在單元格F2中鍵入公式： =(89+93+90+85)/4可完成陳七同學(xué)平均分的計(jì)算，但是不能使用EXCEL的自動(dòng)填充功能完成其余同學(xué)的平均分的計(jì)算.

知識(shí)擴(kuò)展：怎么計(jì)算每門課程的平均分？怎么計(jì)算所有學(xué)生的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)的平均分？為什么第四種方法不能有效計(jì)算每個(gè)同學(xué)的平均分呢？

4.4.2 采用計(jì)算思維的方法求解

如何引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算思維來完成所有同學(xué)的平均分計(jì)算呢？實(shí)際上就是讓學(xué)生去思考：計(jì)算機(jī)是如何計(jì)算的？計(jì)算過程如何理解？在教學(xué)過程中，我們可以按照下面的計(jì)算思維去引導(dǎo)學(xué)生完成計(jì)算.

將所有學(xué)生的每門課程成績放在一個(gè)行列式AVE中，表示如下：

第一步：將行列式中所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)二維數(shù)組AVE(8,5)中.其中二維數(shù)組的第5列用于存儲(chǔ)平均分.

第二步：引導(dǎo)學(xué)生完成第一個(gè)學(xué)生的平均成績，即是AVE(1,5)=(AVE(1,1)+AVE(1,2)+AVE(1,3)+AVE(1,4))/4,依此類推得到第二個(gè)學(xué)生的平均成績，第三個(gè)，…直到最后一個(gè)學(xué)生的平均成績計(jì)算完成.

第三步：講解計(jì)算機(jī)執(zhí)行過程的流程圖(如圖1)，使學(xué)生更好的理解計(jì)算過程.采用計(jì)算思維的方法求解，主要是在解決問題的過程中體現(xiàn)其中包含的計(jì)算方法，從而有助于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，讓學(xué)生知其然，更知其所以然.

圖1 計(jì)算機(jī)執(zhí)行過程流程圖

5 結(jié)論

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的要求更高、任務(wù)更加具體，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革是一個(gè)擺在我們面前的重要課題.在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中引入計(jì)算思維的教學(xué)方法，既是提高大學(xué)生信息素養(yǎng)的需要，更是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要.

[1] 李 廉. 以計(jì)算思維培養(yǎng)為導(dǎo)向 深化大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013(4)：7-11.

[2] 教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的意見暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求(試行)[M].北京：高等教育出版社，2006：36.

[3] 龔沛曾，楊志強(qiáng).大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的計(jì)算思維培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012(5)：51-54.

[4] 趙志敏.高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育現(xiàn)狀與發(fā)展對策研究—以德州學(xué)院為例[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008：17.

[5] (美)周以真.計(jì)算思維[J].徐韻文，王飛躍，譯. 中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2007(11)：77-79.

[6] 馮博琴.對于計(jì)算思維能力培養(yǎng)“落地”問題的探討[J].中國大學(xué)教學(xué)，2012(9)：6-9.

[7] 陳國良,董榮勝.計(jì)算思維與大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011(1)：7-11.

[責(zé)任編輯 鄧 杰]

Research on the Pedagogy Reform of College Computer

LU Hong-ying

(Information Science and Technology College of Chengdu Technology University 610059, China)

College computer basic course is the first compulsory course for non-computer majors in Colleges and Universities, and its content is rich but teaching time is less besides its wide coverage of knowledge. In order to stimulate the students' enthusiasm, to improve the students' ability to analyze and solve problems and practice, it is necessary to train students' thinking in the process of teaching.

college computer course; teaching method; computational thinking

2013-10-18

成都理工大學(xué)2013-2016年高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目(13JGY64)

魯紅英(1974—)，女，重慶江津人.副教授，主要從事計(jì)算機(jī)教學(xué)與研究.

G642

A

1674-5248(2014)02-0114-04