基于MOOC環(huán)境的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革初探

李 穎 崇美英

（北京信息科技大學(xué)計(jì)算中心，中國(guó) 北京100192）

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門公共基礎(chǔ)課，立足于培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能和計(jì)算機(jī)文化素養(yǎng)，促進(jìn)大學(xué)生綜合素質(zhì)提升。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍擴(kuò)展到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育提出了越來(lái)越高的要求。計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和計(jì)算思維能力已成為大學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。因此，積極應(yīng)對(duì)新要求，更新教學(xué)觀念，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，完善教學(xué)模式，強(qiáng)化計(jì)算思維和能力培養(yǎng)，成為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的不懈追求。本文就大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中引入MOOC模式的初步實(shí)踐做如下分析探討。

1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)呈現(xiàn)新趨勢(shì)和新要求

1.1 當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的新趨勢(shì)

時(shí)代在發(fā)展，教學(xué)目標(biāo)的定位在演進(jìn)。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)認(rèn)為，高校設(shè)置的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和計(jì)算思維能力為目標(biāo)。以此目標(biāo)為前提，在著名的“九校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明”中，明確提出幾項(xiàng)重要共識(shí)：一是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才的重要組成部分；二是把“計(jì)算思維能力的培養(yǎng)”作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的核心任務(wù)；三是進(jìn)一步確立計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的基礎(chǔ)地位,加強(qiáng)師資隊(duì)伍和機(jī)制建設(shè)；四是加強(qiáng)以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程體系和教學(xué)內(nèi)容的研究?？梢?jiàn)，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革與質(zhì)量提升依然是任重道遠(yuǎn)、時(shí)不我待。

1.2 當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的新要求

計(jì)算思維及其能力培養(yǎng)日益成為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心目標(biāo)。2006年3月，美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真（jeannette m.wing）教授提出了“計(jì)算思維”（computational thinking），她認(rèn)為計(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(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解的思維活動(dòng)。她在2010年給出了計(jì)算思維的正式定義：計(jì)算思維是與形式化問(wèn)題及其解決方案相關(guān)的一個(gè)思維過(guò)程，其解決問(wèn)題的表示形式應(yīng)該能有效地被信息處理代理執(zhí)行。2010年10月，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳國(guó)良院士在“第六屆大學(xué)計(jì)算機(jī)課程報(bào)告論壇”倡議將計(jì)算思維引入大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)。此后，計(jì)算思維得到了國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育界的廣泛重視，但是在具體的落實(shí)執(zhí)行過(guò)程中遇到了許多問(wèn)題，效果不甚理想。那么，如何在新的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，有效培養(yǎng)大學(xué)生的計(jì)算思維與能力，使大學(xué)生學(xué)會(huì)用計(jì)算思維去思考問(wèn)題和解決問(wèn)題，這對(duì)提升計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)水平、培養(yǎng)卓越人才具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.3 新趨勢(shì)和新要求迫切呼喚對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)進(jìn)行新探索

事實(shí)上，基于我國(guó)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)多年來(lái)的扎實(shí)積累和豐富實(shí)踐，以計(jì)算思維和計(jì)算能力培養(yǎng)為核心的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革具有良好的基礎(chǔ)。需要注意的是，在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程開(kāi)展計(jì)算思維教學(xué)，并不是顛覆原有的課程體系和內(nèi)容，而更多的是在原有課程結(jié)構(gòu)及內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和提升。原有課程本身也在進(jìn)行無(wú)意識(shí)的計(jì)算思維教學(xué)，只需將計(jì)算思維與原來(lái)的內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，變無(wú)意識(shí)的為主動(dòng)的、積極的、有意識(shí)的，達(dá)到進(jìn)一步強(qiáng)化和突出的目的。為此，需要業(yè)界同仁們進(jìn)行新的改革探索。

2 當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

以我校為例，客觀分析當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的現(xiàn)狀，并以新的培養(yǎng)目標(biāo)加以審視，主要存在以下主要問(wèn)題。

2.1 課程設(shè)置中教學(xué)內(nèi)容單元多與學(xué)時(shí)配置少的矛盾十分突出

我校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、操作系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化軟件（包含字處理軟件，演示文稿軟件，數(shù)據(jù)計(jì)算軟件）、多媒體應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)、信息安全等。從以上教學(xué)內(nèi)容描述可以看出，該課程幾乎囊括了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)中最基礎(chǔ)的部分，是大量后續(xù)計(jì)算機(jī)課程的基礎(chǔ)和前提，該課程教學(xué)的好壞直接影響學(xué)生對(duì)后續(xù)課程的順利接續(xù)及學(xué)習(xí)興趣，所以說(shuō)這門課程所承擔(dān)的責(zé)任相當(dāng)重大。

2.2 課程教學(xué)的基本定位與信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)展要求明顯存在滯后性

從20世紀(jì)90年代，多數(shù)高校開(kāi)設(shè)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程以來(lái)，教學(xué)內(nèi)容主要涵蓋計(jì)算機(jī)學(xué)科的多門重要課程和多種軟件中提煉出的共性知識(shí)作為知識(shí)單元，主要介紹基礎(chǔ)知識(shí)和基本概念以及軟件的使用，實(shí)踐環(huán)節(jié)也是強(qiáng)調(diào)工具的使用，學(xué)生一直認(rèn)為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)就是教些計(jì)算機(jī)的理論、計(jì)算機(jī)軟件及其使用方法。但是，隨著信息時(shí)代和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)普及應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，社會(huì)對(duì)人才的需求已經(jīng)從會(huì)使用軟件，提高到能用計(jì)算機(jī)解決處理本職工作中遇到的所有問(wèn)題，因此大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程不僅應(yīng)該“授之于魚”，更應(yīng)該“授之予漁”。

從發(fā)展趨勢(shì)看，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程不應(yīng)該是計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)的介紹，不應(yīng)該是Office軟件使用技巧的介紹，更不應(yīng)該是程序設(shè)計(jì)課程。作為計(jì)算機(jī)的入門課程，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是思維訓(xùn)練而不是具體實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該把計(jì)算科學(xué)基礎(chǔ)的計(jì)算思維作為大學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)的重要組成部分，強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維基礎(chǔ)教學(xué)，把知識(shí)的傳授和素質(zhì)的培養(yǎng)貫穿于計(jì)算思維的教學(xué)中。由此看，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的課程目標(biāo)應(yīng)該緊跟時(shí)代發(fā)展要求，應(yīng)該從“雙基一能力”（基本知識(shí)、基本操作技能和應(yīng)用能力）的培養(yǎng)逐漸提升到計(jì)算思維的培養(yǎng)，技能上強(qiáng)調(diào)綜合應(yīng)用，思維方式上突出歸納和理解。

2.3 課程教學(xué)方式中普遍要求與因材施教之間存在缺失

目前，教師普遍在教室以多媒體方式開(kāi)展教學(xué)，由于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)容多、課時(shí)少，教師為了趕進(jìn)度，在課堂上主要是滿堂灌，學(xué)生參與“教”和“學(xué)”互動(dòng)的機(jī)會(huì)很少，只能被動(dòng)聽(tīng)課，基本沒(méi)有自主學(xué)習(xí)。另一方面，由于我校面向全國(guó)招生，學(xué)生來(lái)自全國(guó)各地，他們對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的掌握和計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)能力差別巨大，有偏遠(yuǎn)山區(qū)的學(xué)生根本沒(méi)有見(jiàn)過(guò)計(jì)算機(jī)，他們從心理上對(duì)計(jì)算機(jī)很怵，這樣對(duì)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程缺乏自信，甚至上機(jī)時(shí)有學(xué)生覺(jué)得自己無(wú)從下手，著急的會(huì)哭起來(lái)。而城市的學(xué)生已經(jīng)具備了一些計(jì)算機(jī)的使用方法，對(duì)計(jì)算機(jī)的一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)也很熟悉，也就是說(shuō)同一個(gè)班的學(xué)生差異很大，教師授課上往往是兼顧兩頭、照顧全班，不能做到因材施教。這必然導(dǎo)致基礎(chǔ)好的學(xué)生覺(jué)得這門課沒(méi)有學(xué)的價(jià)值，基礎(chǔ)弱的同學(xué)又感覺(jué)有難度聽(tīng)不懂，這使相當(dāng)一部分學(xué)生失去了學(xué)習(xí)該課程的興趣。

3 在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革中引入MOOC環(huán)境的新嘗試

以學(xué)生為本，以問(wèn)題為導(dǎo)向，以質(zhì)量提升為目標(biāo)，成為當(dāng)前教育教學(xué)改革的基本遵循，針對(duì)我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的上述問(wèn)題，我們積極探索、多策實(shí)踐，在教學(xué)中開(kāi)始引入MOOC新模式，并取得初步成效。

3.1 更新教學(xué)理念，為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革實(shí)踐提供有益的先導(dǎo)

“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(wèn)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)”。對(duì)于大一的新生來(lái)說(shuō)理解起來(lái)過(guò)于晦澀難懂，但計(jì)算思維并給一種新的發(fā)明，而是早已存在的思維活動(dòng)，是每一個(gè)人都具有的一種技能。在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，計(jì)算思維的案例隨處可見(jiàn)，幾乎每一個(gè)概念都對(duì)應(yīng)一種計(jì)算思維方法。以前在授課過(guò)程中這些計(jì)算思維活動(dòng)是潛移默化的、無(wú)意識(shí)的，在提出計(jì)算思維是核心目標(biāo)的教學(xué)理念之后，教師們開(kāi)始主動(dòng)強(qiáng)化計(jì)算思維與能力的培養(yǎng)，突出目標(biāo)導(dǎo)向，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)用計(jì)算思維去分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，并貫穿到大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的每一個(gè)知識(shí)單元。

3.2 調(diào)整更新教學(xué)內(nèi)容，使之更加符合當(dāng)前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的新要求

我?！按髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”授課團(tuán)隊(duì)的老師們一直關(guān)注計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的發(fā)展動(dòng)向，致力于基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，從2012年開(kāi)始根據(jù)“九校聯(lián)盟”提出的“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”教學(xué)目標(biāo)，積極調(diào)整了“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”的授課內(nèi)容，并編寫了相關(guān)教材和上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。特別是在教材中增加了一章內(nèi)容即“算法”，并引入了基于流程圖的程序設(shè)計(jì)軟件RAPTOR。經(jīng)過(guò)近兩年的使用，發(fā)現(xiàn)用RAPTOR來(lái)描述算法是一個(gè)非常合適的選擇。RAPTOR是一種基于流程圖的編程環(huán)境，RAPTOR通過(guò)流程圖的跟蹤和執(zhí)行直觀地創(chuàng)建和執(zhí)行算法，不但能夠顯示最終運(yùn)行結(jié)果，還可以顯示在流程圖中使用的變量在執(zhí)行過(guò)程中數(shù)據(jù)的變化情況，這有助于學(xué)生對(duì)算法的理解。RAPTOR注重解題思路，注重思維方式的表達(dá)，將依附程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的程度降至最低。RAPTOR軟件使得學(xué)生繞過(guò)了編程語(yǔ)言，用流程圖把解決問(wèn)題的算法描述出來(lái)就可以在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，并能得到結(jié)果，使得算法得以實(shí)現(xiàn)。RAPTOR可以最大限度讓學(xué)生自由地表現(xiàn)算法，和傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言相比，更容易上手，非常適合用于計(jì)算思維的教學(xué)。

3.3 強(qiáng)化計(jì)算思維理念，把計(jì)算思維能力培養(yǎng)貫穿于教材和教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)

近兩年課程團(tuán)隊(duì)的同仁們不斷強(qiáng)化計(jì)算思維教學(xué)理念和目標(biāo)導(dǎo)向，自覺(jué)把計(jì)算思維的理念貫穿于教材中的每一個(gè)章節(jié)。不論是對(duì)操作系統(tǒng)的功能描述，還是計(jì)算機(jī)的編碼設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，都是從計(jì)算思維的角度加以闡述。學(xué)生從開(kāi)始接觸大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的課程就是從計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的方式方法入手，以計(jì)算思維的方法介紹計(jì)算機(jī)的軟硬件知識(shí)、計(jì)算機(jī)的管理以及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，不斷強(qiáng)化用計(jì)算思維的方式解決問(wèn)題。教學(xué)中有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生去思考和總結(jié)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的一般方法和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)去探索未知世界，通過(guò)反復(fù)的學(xué)習(xí)、思考和應(yīng)用，學(xué)生的計(jì)算思維能力一定能得到明顯提高。

3.4 積極引入MOOC模式，有效拓展大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中教與學(xué)的時(shí)空

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的日新月異和現(xiàn)代教育理論的迅猛發(fā)展，新興的教育模式不斷涌現(xiàn)。近年來(lái)，一種新型的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)模式MOOC(Massive Open Online Course，大規(guī)模在線開(kāi)放課程，亦有人將其音譯為“慕課”)悄然興起并凸顯優(yōu)勢(shì)和生機(jī)，受到業(yè)界同仁的廣泛關(guān)注和嘗試。教師們抓住這一有利契機(jī)，積極適應(yīng)教學(xué)模式變革，大力研究探索和開(kāi)發(fā)構(gòu)建基于MOOC模式的相關(guān)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。積極嘗試MOOC模式，能夠大大彌補(bǔ)傳統(tǒng)授課式教學(xué)的一些缺陷和不足，能提供一個(gè)更為開(kāi)放的教學(xué)環(huán)境，不受人數(shù)、時(shí)間、地點(diǎn)的限制，不受課時(shí)數(shù)的限制，充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性、交互性，廣大學(xué)生從中受益頗多。

3.5 大力激發(fā)MOOC模式優(yōu)勢(shì)，有效促進(jìn)學(xué)生因材施教和師生良性互動(dòng)

以MOOC這種新型教學(xué)模式作為傳統(tǒng)教學(xué)模式的有益補(bǔ)充，我們嘗試把大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容分割成一個(gè)個(gè)相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)單元，每一個(gè)知識(shí)單元都采用分級(jí)教學(xué)，包含基礎(chǔ)篇、提高篇和應(yīng)用篇，均采用視頻教學(xué)，每個(gè)教學(xué)視頻可以被切割成十分鐘甚至更小的“微課程”，發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)生只需要一臺(tái)電腦和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接即可觀看視頻，參與學(xué)習(xí)，這樣不但解決了課時(shí)少的限制，也解決了學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)參差不齊的問(wèn)題，基礎(chǔ)差的學(xué)生可以從基礎(chǔ)篇的視頻開(kāi)始學(xué)起，基礎(chǔ)好的學(xué)生可以直接從提高篇或者應(yīng)用篇學(xué)起。在這一過(guò)程中，教師通過(guò)交互式論壇模塊，設(shè)計(jì)多層次多觀點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)論題，組織學(xué)生討論及研究相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，及時(shí)回復(fù)學(xué)生的問(wèn)題，及時(shí)答疑解惑，針對(duì)學(xué)生個(gè)體進(jìn)行個(gè)別、差異化的輔導(dǎo)，針對(duì)普遍共性的難題則進(jìn)行針對(duì)性、強(qiáng)化式的課堂教學(xué)，廣闊的學(xué)習(xí)空間和良性的師生互動(dòng)有效提升了教學(xué)效果，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)的缺失和不足。

［1］九校聯(lián)盟（c9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2010(9).