“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下的“大學(xué)計算機”教學(xué)改革探索與實踐

石云+伍曉平+管彥允

摘要：本文從“互聯(lián)網(wǎng)+”時代對各專業(yè)人才信息素養(yǎng)要求切入，重點闡述了新時代下“大學(xué)計算機”課程內(nèi)容的構(gòu)建及教學(xué)環(huán)節(jié)的組織與實施細節(jié)，最后給出教改經(jīng)驗及工作方向。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計算機；計算思維；虛擬實驗；混合式教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）46-0141-02

引言：

自李克強總理在2015年政府工作報告中提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃后，各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)積極向“互聯(lián)網(wǎng)+”模式轉(zhuǎn)型。2016年6月16日在北京成功舉辦的中國互聯(lián)網(wǎng)+峰會，推動了“互聯(lián)網(wǎng)+”與政務(wù)、民生、各行各業(yè)深度融合。一場關(guān)系到每個人的以“物聯(lián)網(wǎng)、云計算與大數(shù)據(jù)”為核心技術(shù)的產(chǎn)業(yè)大變革正影響著我們的生活。作為大學(xué)生學(xué)習(xí)的第一門計算機通識課程“大學(xué)計算機”，其內(nèi)容由軟件工具應(yīng)用向面向計算、面向計算思維轉(zhuǎn)變成為必然。

一、“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下的“大學(xué)計算機”課程內(nèi)容的構(gòu)建

隨著高性能計算、普適計算、量子計算等一系列計算問題的涌現(xiàn)，以及大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等社會應(yīng)用的興起，以計算思維為導(dǎo)向構(gòu)建“大學(xué)計算機”課程內(nèi)容成為趨勢，重點展示計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念、原理和方法。內(nèi)容包括：

第一，問題的抽象與建模。自然社會問題如何抽象與各種建模方法，計算機科學(xué)的知識領(lǐng)域有哪些，計算機科學(xué)家在思考什么，基于計算機能做什么。

第二，信息的表示與編碼。從計算機中的“數(shù)”與“碼”兩個方面理解計算機信息表示和處理的基本概念和數(shù)字化方法，形成計算機科學(xué)的思維方式——形式化。

第三，計算機的三大平臺。強調(diào)計算機的自動化控制原理、資源管理機制和基于系統(tǒng)平臺的網(wǎng)絡(luò)計算服務(wù)，體現(xiàn)“用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解和系統(tǒng)設(shè)計”的技術(shù)路線。

第四，計算、算法與程序設(shè)計。強調(diào)計算的本質(zhì)和計算機應(yīng)用的理論問題，從計算機科學(xué)中找到對計算需求的支持。

二、“大學(xué)計算機”課程的改革探索與實踐

1.現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)。從教師角度看，知識陳舊、視野局限、師資培訓(xùn)經(jīng)費緊張和實驗室條件有限，任課教師更愿守著原來的教學(xué)方案開展教學(xué)；從學(xué)生角度看，學(xué)習(xí)興趣不濃，基礎(chǔ)參差不齊，自學(xué)習(xí)能力差，學(xué)生更愿玩著就把課程學(xué)分拿到；從外部環(huán)境看，學(xué)校認為“大學(xué)計算機”課程對各專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和人才市場競爭力的幫助不大，導(dǎo)致大幅壓縮課時，縮減教學(xué)報酬等。因此，保障以計算思維為導(dǎo)向的“大學(xué)計算機”的教學(xué)質(zhì)量，成為教學(xué)改革面臨的挑戰(zhàn)。

2.解決策略。實驗教學(xué)是“大學(xué)計算機”教學(xué)中一個重要環(huán)節(jié)，它不僅可以輔助理論教學(xué)，而且可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，有助于計算思維的建立。虛擬實驗室是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下由虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng)。虛擬實驗室具有傳統(tǒng)實驗室無法比擬的特點：經(jīng)濟性、開放性、針對性，操作者可隨時控制實驗的進展情況，實驗中相應(yīng)的數(shù)據(jù)也可按需求反饋給操作者。因此，我們提出在“大學(xué)計算機”課程教學(xué)中采用“以虛擬實驗促進計算思維落地的混合式教學(xué)模式”的教學(xué)方案，包括以下環(huán)節(jié)：

第一，MOOC。借力985高校已有的優(yōu)質(zhì)MOOC教學(xué)資源，解決師資力量薄弱、視野局限、培訓(xùn)經(jīng)費緊張等問題。

第二，SPOC。根據(jù)學(xué)生的特點，建設(shè)SPOC以補充教學(xué)資源，彌補MOOC資源對當(dāng)?shù)貙W(xué)生的針對性不足的問題，解決學(xué)生的個性化需求。

第三，虛擬實驗。通過虛擬實驗的直觀演示，助力理論教學(xué)，讓理論知識更易于學(xué)生掌握，同時解決在實驗室條件有限的情況下，各個關(guān)鍵實驗正常開設(shè)的問題。

第四，學(xué)生的在線學(xué)習(xí)與討論。通過技術(shù)手段掌控學(xué)生的學(xué)習(xí)，解決學(xué)生自學(xué)習(xí)能力差的問題。

第五，翻轉(zhuǎn)課堂。充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用，通過組織討論，引導(dǎo)學(xué)生深入理解重點知識。

第六，軟件應(yīng)用。以案例驅(qū)動的方式開展軟件使用教學(xué)，兼顧學(xué)生軟件工具應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

第七，知識擴展。結(jié)合理論知識與計算機新技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，以講故事的方式，幫助學(xué)生開擴視野。

3.具體做法。（1）實施流程。第一，課前。教師制作完善教學(xué)資源，設(shè)計任務(wù)單，規(guī)劃課堂教學(xué)活動；學(xué)生根據(jù)任務(wù)單展開學(xué)習(xí)，以報告單的形式反饋小組討論結(jié)果，實現(xiàn)知識第一次內(nèi)化。第二，課中。教師課堂測試10分鐘，組織課題討論、小組匯報等學(xué)習(xí)活動，總結(jié)與點評，答疑及深度講解；學(xué)生完成測試題，參與各種學(xué)習(xí)活動，提出疑難問題，實現(xiàn)知識第二次內(nèi)化。第三，課后。教師引導(dǎo)學(xué)生線上討論，解答討論區(qū)的學(xué)生問題，整理歸類學(xué)生問題，評價學(xué)生帖子質(zhì)量；學(xué)生參與線上討論，完成知識進一步內(nèi)化。（2）保障措施。第一，預(yù)習(xí)保障。通過任務(wù)單下達預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在線預(yù)習(xí)；提前一周布置任務(wù)，提前收取小組報告單；小組根據(jù)各組員參與完成報告單的表現(xiàn)，分出A、B兩個等級，與教師給出的小組打分進行加權(quán)，A-100%，B-90%。第二，翻轉(zhuǎn)保障。提前一天根據(jù)小組報告單確定各組講解的主題；課堂上隨機抽該組學(xué)生上臺講解；講解清楚個人、小組均加分；講解不清楚個人、小組均扣分。第三，課前測試。每周測試一次，每次10分鐘；測試題目隨機抽??；題目至少提前一周公布；測試成績累加到學(xué)生平時成績。第四，實驗保障。通過任務(wù)單下達實驗任務(wù)，實驗?zāi)繕?biāo)明確；學(xué)生在線完成實驗及作業(yè)，提交紙質(zhì)實驗報告單，根據(jù)學(xué)生實驗及實驗報告完成情況分出A、B、C三個等級，累加到學(xué)生實驗平時成績。第五，激勵機制。好筆記獎勵；互動交流獎勵。（3）成績構(gòu)成。

各分項成績詳解及成績存檔材料說明：

①“MOOC視頻觀看”、“線上討論”、“線上實驗”成績均來自MOOC平臺后臺數(shù)據(jù)；

②“學(xué)習(xí)筆記”、“完成報告單”由各組組長和教師共同提供；

③“課堂討論”、“實驗報告”由教師提供；

④“期末考試”來自考試系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)。

（4）教學(xué)效果。在對“大學(xué)計算機”實驗班學(xué)生的調(diào)查中，88%的學(xué)生認可這樣的教學(xué)形式，82%的學(xué)生認為現(xiàn)行教學(xué)內(nèi)容對自己有幫助，94%的學(xué)生認為虛擬實驗對深入理解知識有幫助。

在對“大學(xué)計算機”教改任課教師的調(diào)查中，98%的教師認為教改利于自己的知識更新，85.1%的教師對開展教改有信心，97%的教師認為虛擬實驗對學(xué)生計算思維培養(yǎng)有幫助。

三、總結(jié)與展望

在“大學(xué)計算機”課程中開展“MOOC+SPOC+虛擬實驗+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式”的教學(xué)改革是值得的，接下來將著重探索與實踐教學(xué)內(nèi)容與各專業(yè)的深度融合問題，切實找到適合不同特點學(xué)生計算思維培養(yǎng)的教學(xué)方法。

參考文獻：

[1]李鳳霞，陳宇峰，史樹敏.大學(xué)計算機M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]李鳳霞，陳宇峰，李仲君，等.大學(xué)計算機實驗[M].北京：高等教育出版社，2014.