大學(xué)計算機導(dǎo)論課程教學(xué)方法探究

趙勇超　謝瑩　顏麗君　李春梅

摘 要 大學(xué)計算機課程中的計算機導(dǎo)論課程是作為普通院校計算機專業(yè)學(xué)生入校后第一個需要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程。提出大學(xué)計算機課程，不能一味地強調(diào)計算機是作為工具使用而存在著，應(yīng)摒棄計算機科學(xué)沒有理論只是工具的錯誤認(rèn)識，需要將計算思維引入到大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中，可從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為導(dǎo)入，以直觀教學(xué)為基點，以團隊協(xié)作為支撐，以重視實驗及作業(yè)為重要輔助的計算機導(dǎo)論教學(xué)方式。形成圍繞使用計算手段求解問題的全過程來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程進行了探討。

關(guān)鍵詞 計算機導(dǎo)論 計算思維 課程教學(xué)

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.01.067

目前，計算機技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域和社會生活的各個方面，信息化社會要求所有工作人員必須不同程度地了解和掌握計算機知識。計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和普及，使得計算機的應(yīng)用范圍更加廣泛。由此帶來的計算機知識在各個專業(yè)中的應(yīng)用也越來越普遍，如何體現(xiàn)本專業(yè)的普及性及特殊性，需要我們深入探究。

1 計算思維概念回顧

1.1 計算思維的定義

美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計算機學(xué)院周以真（Jeannette Wing）教授是最早提出“計算思維”概念的學(xué)者，她提出計算思維的定義為：計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。

1.2 計算思維的特征

計算思維的特征表現(xiàn)為：（1）概念化，不是程序化。計算機科學(xué)不是計算編程，可進一步說，計算機科學(xué)不僅關(guān)注計算機，還要求能夠在抽象的多個層面上思維。（2）根本的，不是刻板的技能。根本的技能是每一個人為了在現(xiàn)代社會中發(fā)揮職能所必須掌握的；刻板的技能意味著繼續(xù)的重復(fù)。（3）是人的，不是計算機的思維方式。計算思維是人類求解問題的一條途徑，但絕非要使人類像計算機那樣去思考。（4）數(shù)學(xué)和工程思維的互補與融合。計算機科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維，又本質(zhì)上源自工程思維，兩者的互補與融合很好地體現(xiàn)在抽象、理論和設(shè)計三個學(xué)科形態(tài)上。（5）是思想的，不是人造物。不只是生產(chǎn)出的計算機硬件和軟件等人造物將以物理形式呈現(xiàn)并時刻觸及人們的生活，更重要的是計算的概念。（6）面向所有人的，所有地方。當(dāng)計算思維真正融入人類生活的整體以至于不再體現(xiàn)為一種顯示哲學(xué)時，就將成為現(xiàn)實。

1.3 計算思維的本質(zhì)及其與計算機的關(guān)系

計算思維的本質(zhì)是抽象（Abstract）和自動化（Automation）。反映了計算機的根本問題，計算是抽象的自動執(zhí)行，自動化需要某種計算機去解釋抽象。

計算思維雖然具有計算機的許多特征，但計算機思維本身并不是計算機的專屬。即使沒有計算機，計算思維也會逐步發(fā)揮，甚至有些內(nèi)容與計算機沒有關(guān)聯(lián)。但正是計算機的出現(xiàn)，給計算思維的研究和發(fā)展帶來了改變。

2 計算思維在計算機導(dǎo)論教學(xué)中的應(yīng)用

通過對上述計算思維的概念、特征、本質(zhì)及與計算機的關(guān)系的回顧，我們可以試探性地把計算思維思想引入計算機導(dǎo)論教學(xué)中。

2.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

莎士比亞曾說過“學(xué)問必須合乎自己的興趣，方可得益”。計算機導(dǎo)論課程的作用是引導(dǎo)學(xué)生入門，是把學(xué)生引入計算機技術(shù)殿堂。如果通過本課程的學(xué)習(xí)，能激發(fā)起學(xué)生對計算機專業(yè)知識的濃厚興趣，有了興趣學(xué)生才能更主動地學(xué)習(xí)，才會把后續(xù)課程學(xué)好，那么該課程的內(nèi)容選擇與教學(xué)算是成功了。如何激發(fā)學(xué)習(xí)興趣是每個教育工作者的必由之路。而計算機導(dǎo)論課程的內(nèi)容的特殊性又需要我們針對不同的章節(jié)提出不同的興趣出發(fā)點。例如，在計算機的發(fā)展史部分，我們介紹計算機最早出現(xiàn)的歷史，提到一個典故：小說作家謝爾頓在《假如明天來臨》里的一個故事說，商人杰夫向經(jīng)銷商兜售一種袖珍計算機，說它“價格低廉、絕無故障、節(jié)約能源、十年中無需任何保養(yǎng)”，當(dāng)經(jīng)銷商打開包裝盒一看，原來是來自中國的“算盤”。由這個典故一方面激發(fā)學(xué)生對早期世界文明的敬仰，另一方面也促使學(xué)生了解計算機真正的初衷是作為計算機工具而存在。計算機典故之后再逐步介紹機械計算機時代的開荒者、電子計算機的誕生：從ABC（Atanasoff-Berry Computer）到ENIAC（Electronic Numerical Integrator&Calculator）到晶體管計算機再到集成電路及大規(guī)模集成電路計算機。

2.2 重視直觀教學(xué)法在教學(xué)中的應(yīng)用

往往感性的認(rèn)知是人們獲取知識最直接也是最容易的途徑。但計算機導(dǎo)論課程中的許多概念是抽象的，對于那些不易被理解的概念，教師可換種方式，不直接給出定義，而從學(xué)生了解的實際示例或已有的經(jīng)驗知識出發(fā)，通過模擬演示、直觀操作等方式教學(xué)，進而幫助學(xué)生認(rèn)識概念的本質(zhì)，從而達(dá)到歸納出概念基礎(chǔ)的途徑。譬如在講信息技術(shù)這一抽象概念時，可先向?qū)W生討論日常生活中常見的技術(shù)（如即時聊天工具QQ、信息采集技術(shù)中指紋識別器等），然后引入信息技術(shù)（IT-Information Technology）是指一切能擴展人的信息功能的技術(shù)，是利用電子計算機和現(xiàn)代通信手段實現(xiàn)獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關(guān)技術(shù)這一抽象概念。通過這種方式來使學(xué)生結(jié)合生活實際，將認(rèn)識由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，從而加深對概念的理解。但另外需要說明的是，運用直觀的教學(xué)不是最終目的，只是引導(dǎo)學(xué)生積極思維的一種方式方法或者說是手段，為此不能夠僅停留在感性，需要在學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)知后，對所觀察的事物概括歸納，揭示概念的本質(zhì)屬性，使認(rèn)識產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

2.3 適當(dāng)引入合作式學(xué)習(xí)的教學(xué)方式

任何一個高質(zhì)量的工程，都不是一個人的行為，是多方面、多領(lǐng)域、多部門團隊合作的結(jié)晶。對知識的探索過程中強調(diào)人際互動對認(rèn)識的發(fā)展能起到促進作用。并且大學(xué)生未來就業(yè)中依然會需要強調(diào)合作的重要性。為此我們也可以試探性地把合作式學(xué)習(xí)模式引入到對計算機導(dǎo)論這樣基礎(chǔ)但又復(fù)雜的課程中。即通過小組教學(xué)使得學(xué)生之間構(gòu)建諸如溝通、討論、幫助、支持、鼓勵、評價等一系列的合作互動過程，共同解決學(xué)習(xí)中的問題，實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，共享探索成就，體驗合作帶來快樂的學(xué)習(xí)模式。而合作式學(xué)習(xí)模式可在學(xué)校資源允許的情況下使用：大班教學(xué)，小組討論，分隊競賽等的思路。在具體實施合作式教學(xué)時需說明幾點：首先，分組的單位設(shè)置。建議每組4～6人為宜，不宜過多，否則在人數(shù)過多時不排除會有濫竽充數(shù)的少部分學(xué)生存在。也不宜1～2人為組，因為人數(shù)過少就限定了對分組的任務(wù)規(guī)模設(shè)置不宜過大，否則會使大多數(shù)學(xué)生因完不成而產(chǎn)生畏難情緒，從而影響合作式學(xué)習(xí)的初衷。其次，分組時最好由基礎(chǔ)、性別、性格、愛好等不同的同學(xué)構(gòu)建組單位，這樣可以充分發(fā)揮每個學(xué)生的特長，調(diào)動學(xué)生積極參與性、增強各組成員的集體榮譽感。再就是，每組都有多個子題目可選擇，而每2～3個組也可以選擇同一個子題目，這樣既便于組與組之間討論，也可以保證解決問題的全面性。

2.4 加大實驗教學(xué)力度

目前，大多數(shù)學(xué)校認(rèn)為實驗主要是對理論的驗證性模擬，進而忽略了實驗教學(xué)的重要性，往往把實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的課時安排得甚少。另一方面，在實驗教學(xué)時，有的僅強調(diào)基礎(chǔ)性實驗，造成了實驗內(nèi)容的簡單、陳舊，使得學(xué)生失去了實驗的興趣。為此，我們強調(diào)需要加大實驗教學(xué)力度，防止學(xué)生出現(xiàn)眼高手低，看懂了卻不會做的情況。

為達(dá)到實驗教學(xué)的目標(biāo)，需要老師精心安排課堂及課后實驗作業(yè)，要有計劃地選擇能夠涵蓋課堂教學(xué)中知識點的綜合性習(xí)題作為實驗內(nèi)容，能夠讓學(xué)生在實驗過程中學(xué)習(xí)和掌握到計算機的技能。對于那些對計算機有濃厚興趣的學(xué)生，就更應(yīng)該讓他們參與到相關(guān)的教學(xué)活動中來，進而鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和科研能力。另外需要說明的是，還應(yīng)強調(diào)作業(yè)的重要性，使每個學(xué)生都有作業(yè)可做，又要防止少部分學(xué)生因為聽懂了，而應(yīng)付作業(yè)的行徑，為此，作業(yè)布置要大類似而細(xì)不同。

3 結(jié)束語

通過引入計算思維概念及相關(guān)屬性，使我們構(gòu)建出了，在計算機導(dǎo)論這一計算機專業(yè)入門課程教學(xué)方式的探討。引入計算機導(dǎo)論教學(xué)中可從激發(fā)學(xué)生興趣開始，到直觀教學(xué)為基點，再到合作學(xué)習(xí)和重視實驗及作業(yè)為藍(lán)本的教學(xué)方式方法中。探討我們計算機教學(xué)教學(xué)工作者目標(biāo)是要培養(yǎng)出懂理論、能動手、善協(xié)作的全方面發(fā)展的計算機人才。

參考文獻(xiàn)

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