應(yīng)用技術(shù)型院校計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)方法改革研究

董瑋++付燕寧

摘要：針對(duì)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)過(guò)程中存在的教學(xué)方法單一、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)不合理等問題，結(jié)合應(yīng)用技術(shù)型院校學(xué)情實(shí)際，提出根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程、選取教學(xué)方法的觀點(diǎn)，并通過(guò)典型案例說(shuō)明了這種觀點(diǎn)。課程教學(xué)實(shí)踐表明該種思想是正確的和合理的，適合應(yīng)用技術(shù)型院校的教學(xué)實(shí)際。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論；教學(xué)方法；教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）16-0152-03

一、引言

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課教學(xué)內(nèi)容幾乎涉及到計(jì)算機(jī)學(xué)科的各個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，每一部分內(nèi)容對(duì)于毫無(wú)專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)生來(lái)講都是全新的，而應(yīng)用技術(shù)型院校的學(xué)生普遍來(lái)講學(xué)習(xí)熱情不高、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，因此，如何針對(duì)該類院校學(xué)情實(shí)際，搞好計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教學(xué)，以促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性，是應(yīng)用技術(shù)型院校計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課教學(xué)亟待解決的問題。

目前計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)而言，存在以下一些問題：從教學(xué)內(nèi)容上看，有的院校將計(jì)算機(jī)操作知識(shí)作為主要教學(xué)內(nèi)容，有的將計(jì)算機(jī)主要專業(yè)課的綜合作為主要教學(xué)內(nèi)容[1]。顯然，第一種內(nèi)容組織模式與計(jì)算思維的教育理念是相悖的，但是第二種內(nèi)容組織模式也普遍存在知識(shí)覆蓋面不合理，知識(shí)層次把握不準(zhǔn)確，知識(shí)融合不夠等問題。從教學(xué)方法上看，任課教師對(duì)教學(xué)過(guò)程的研究和思考較少，對(duì)教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新，基本采用單一的課堂教學(xué)方式[2-3]，沒有根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)過(guò)程，教學(xué)方法缺乏針對(duì)性，導(dǎo)致學(xué)生很難理解所講授的內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)產(chǎn)生為難情緒。因此，無(wú)論是教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)方法均不符合應(yīng)用技術(shù)型院校學(xué)情，文獻(xiàn)[4]就課程教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建做了系統(tǒng)和全面的闡述，本文著重從“如何教”的方面提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施和方法，以調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性。

二、相應(yīng)的改進(jìn)措施和方法

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

周以真教授提出的計(jì)算思維[5]的教育理念統(tǒng)一了教育界對(duì)計(jì)算導(dǎo)論課的作用的認(rèn)識(shí)，本文結(jié)合應(yīng)用技術(shù)型院校的學(xué)情，將計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課的教學(xué)目標(biāo)確定為：使學(xué)生認(rèn)知計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問題的思維方法，揭示計(jì)算機(jī)學(xué)科所蘊(yùn)含的計(jì)算思維思想。

從該種教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，以“程序”為主線，將課程教學(xué)內(nèi)容劃分為4個(gè)模塊，10個(gè)教學(xué)單元。這4個(gè)模塊是程序執(zhí)行、程序運(yùn)行、程序設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；10個(gè)教學(xué)單元是信息的機(jī)器表示、信息的機(jī)器存儲(chǔ)與運(yùn)算、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)及其工作原理、操作系統(tǒng)的基本功能、高級(jí)語(yǔ)言與編譯程序、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程方法、數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為使核心教學(xué)內(nèi)容得到更好地貫徹，在上述教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，增設(shè)了“計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”教學(xué)單元，其教學(xué)目的是使學(xué)生獲得對(duì)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)學(xué)科宏觀認(rèn)識(shí)和總體了解。

（二）改進(jìn)教學(xué)方法

貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程最為重要的就是教學(xué)方法，教學(xué)方法的選擇應(yīng)具有多樣性和靈活性。針對(duì)教學(xué)過(guò)程中暴露出的教學(xué)方式單一的問題，本文在分析和研究學(xué)生的心理特點(diǎn)后，提出了以學(xué)生為中心，以教學(xué)內(nèi)容為導(dǎo)向，在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用與之相適應(yīng)的教學(xué)方法。根據(jù)該門課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，采用了講授式教學(xué)法、問題引領(lǐng)式教學(xué)法、案例驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法、引導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué)法、類比教學(xué)法、專題討論式教學(xué)法等。對(duì)于計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)這部分內(nèi)容，通過(guò)引導(dǎo)啟發(fā)方式逐步使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)的作用和基本組成；對(duì)于信息的機(jī)器表示這部分內(nèi)容，利用身份證編碼類比闡述計(jì)算機(jī)中數(shù)的編碼，使學(xué)生更加容易理解信息的編碼；對(duì)于計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)及其工作原理這部分內(nèi)容，采用“質(zhì)疑——解答”的方式使學(xué)生始終帶著問題在聽課，從而揭示出計(jì)算機(jī)各主要部件的作用和構(gòu)成，以及計(jì)算機(jī)的工作原理。算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這部分內(nèi)容，采用案例驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法，通過(guò)案例將算法以及算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系揭示出來(lái)；對(duì)于操作系統(tǒng)這部分內(nèi)容，采用問題引領(lǐng)式教學(xué)法，通過(guò)不斷地質(zhì)疑——解答方式揭示出操作系統(tǒng)的主要基本功能，這種方法可以引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生求知欲望；對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)這部分內(nèi)容，采用生活中的實(shí)例來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)庫(kù)在人類生活中的應(yīng)用需求，從而引起學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)注。

（三）強(qiáng)化教學(xué)設(shè)計(jì)

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不僅需要對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行精心選擇，而且需要對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。本文以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)模式，將教學(xué)方法有效地融入教學(xué)過(guò)程中，使教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)更貼近該類院校的學(xué)情，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。下面以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其硬件組成為例說(shuō)明對(duì)教學(xué)內(nèi)容是如何組織的。如果開始就講授什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于毫無(wú)專業(yè)基礎(chǔ)的新生來(lái)講會(huì)感到晦澀難懂。通過(guò)利用學(xué)生能夠感受到生活中的例子，如高速公路網(wǎng)來(lái)類比講授這部分內(nèi)容，學(xué)生接受起來(lái)要容易得多。針對(duì)這部分教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)如下：（1）通過(guò)“引導(dǎo)”方式，詢問學(xué)生是否見過(guò)高速公路網(wǎng)絡(luò)。（2）由任課教師講述高速公路網(wǎng)絡(luò)是由城市以及連接兩個(gè)城市之間的高速公路組成的。（3）通過(guò)“啟發(fā)”方式，詢問學(xué)生高速公路網(wǎng)絡(luò)中的城市相當(dāng)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的什么？連接兩個(gè)城市的高速公路相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的什么？從而給出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的初步概念。（4）通過(guò)質(zhì)疑-解答方式，詢問“為什么要將分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)呢？”，從而揭示出計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的目的是什么，使學(xué)生獲得對(duì)這個(gè)概念完整的理解。（5）澄清了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這個(gè)概念之后，進(jìn)一步講解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成。到目前為止，學(xué)生顯然理解了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由計(jì)算機(jī)（在網(wǎng)絡(luò)中稱之為主機(jī)）和傳輸介質(zhì)組成的，除此之外還包括網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。這部分內(nèi)容的講解也采取理論聯(lián)系生活的方式，比如網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備中的Modem，學(xué)生也不感到陌生，當(dāng)然對(duì)于毫無(wú)生活基礎(chǔ)可以借鑒的內(nèi)容如Hub，它既作為網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)，又起到信號(hào)放大作用，Hub這兩個(gè)作用講解起來(lái)也不是難事。由上述過(guò)程可知，每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是緊密結(jié)合的，將類比、引導(dǎo)和啟發(fā)等教學(xué)方法有效地融合在教學(xué)過(guò)程中，形成了環(huán)環(huán)相扣的教學(xué)過(guò)程。

三、典型案例討論與效果分析

（一）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法

教學(xué)目標(biāo)：了解算法的描述工具，完整地理解算法的概念、掌握簡(jiǎn)單問題的算法描述，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決計(jì)算問題的思維方法。

教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：

第一環(huán)節(jié)：提出問題，計(jì)算1+2+3+4…10

學(xué)生1回答：逐項(xiàng)累加求和

學(xué)生2回答：1+2+3+4…10=（1+10）×5=55

由教師帶領(lǐng)學(xué)生分別給出這兩種解決方案的算法，然后引導(dǎo)啟發(fā)方式給出算法的初步概念。

算法1：

S1：計(jì)算1+2得到3；

S2：將第一步得到的結(jié)果（即1+2）與3相加得到6；

……

S9：將第8步得到的結(jié)果（即1+2+…+9）與10相加得到55。

算法2：

S1：將原式變形為（1+10）+（2+9）+（3+8）+（2+9）+（3+8）=5×11；

S2：計(jì)算5×11；

S3：輸出運(yùn)算結(jié)果。

通過(guò)這兩個(gè)算法，幫助學(xué)生理解什么是算法，并簡(jiǎn)單說(shuō)明這兩種算法的優(yōu)劣。但是，第二種方法只適合有規(guī)律的數(shù)據(jù)序列，如果對(duì)于沒有規(guī)律可循的數(shù)據(jù)序列，如何求和呢？從而引出第三種解決方案。

算法3：

S1：S←0，i←1；

S2：S←S+i；

S3：i←i+1；

S4：i≤n，轉(zhuǎn)S2；否則，輸出S。

利用流程圖來(lái)描述該算法，在描述過(guò)程中直接講解了這種描述工具。以該種解決方案再次重申算法的概念，并著重講解算法的特性。

第二環(huán)節(jié)：闡述算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系

前邊所給出算法概念是不完整的，還需要揭示出算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，從而使學(xué)生更完整地理解算法。

以{23，9，45，12，65，73}這樣一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)序列為例，其順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。

順序存儲(chǔ)如下：

鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)如下：

由圖可見順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)是不一樣的，那么在執(zhí)行某一操作時(shí)，有什么區(qū)別嗎？比如刪除45這項(xiàng)操作，對(duì)于順序表來(lái)說(shuō)是使用下標(biāo)訪問方式，在刪除了45這個(gè)元素后需要將后面的所有元素全部向前移動(dòng)；而對(duì)于鏈表，沒有順序的概念，要想刪除45這個(gè)元素，只需要將前一個(gè)結(jié)點(diǎn)9的指針指向被刪除點(diǎn)的下一個(gè)結(jié)點(diǎn)12的頭指針即可。由此可見，兩種算法是不同的。盡管是同一組數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不同，算法也不同。

教學(xué)反思：這樣組織教學(xué)由淺入深、循序漸進(jìn)、逐步給出算法的初步概念，算法的完整概念，不僅容易使學(xué)生理解算法的概念，而且還使學(xué)生了解到了數(shù)據(jù)還存在多種存儲(chǔ)表示。通過(guò)這種教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，使教學(xué)目的變得非常明確，并且利用這個(gè)教學(xué)目的將不同知識(shí)領(lǐng)域的內(nèi)容融合為一體，有利于學(xué)生計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)框架的形成。通過(guò)不斷設(shè)計(jì)算法來(lái)揭示算法概念的過(guò)程，同時(shí)也達(dá)到了訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決問題的思維方法。

（二）操作系統(tǒng)基本功能

教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生理解操作系統(tǒng)的基本功能，從而達(dá)到對(duì)操作系統(tǒng)的概念理解。

教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：

1.師生互動(dòng)：

同學(xué)們使用過(guò)Windows操作系統(tǒng)嗎？

雙擊程序圖標(biāo)意味著什么？

雙擊程序圖標(biāo)之后程序被調(diào)入到哪了？

雙擊程序圖標(biāo)之前程序存放在哪？以什么形式存放？

程序被調(diào)入到內(nèi)存之后又是如何被管理和控制執(zhí)行的？

這樣組織教學(xué)內(nèi)容將學(xué)生熟悉的生活實(shí)踐有效地融入到教學(xué)當(dāng)中，使抽象問題變得簡(jiǎn)單化了，容易被學(xué)生理解和接受。

2.學(xué)習(xí)新知：通過(guò)質(zhì)疑方式，導(dǎo)入這部分教學(xué)內(nèi)容，然后再通過(guò)解答方式，逐個(gè)闡述操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理、CPU管理、文件管理等功能。學(xué)生理解了操作系統(tǒng)的基本功能后，就容易理解操作系統(tǒng)這個(gè)概念了。下面以文件管理為例，說(shuō)明這部分教學(xué)內(nèi)容是如何設(shè)計(jì)的。

提出問題：圖書館有上百萬(wàn)冊(cè)圖書，如果將這些圖書雜亂地堆放在一起，會(huì)是什么情形呢？讓你去找一本書會(huì)變得十分艱難。如果將數(shù)以萬(wàn)計(jì)的文件隨便地堆放在一起，和圖書一樣，查找一個(gè)文件也會(huì)變得十分困難。因此，必須要按照某種機(jī)制將文件管理起來(lái)。

教學(xué)反思：操作系統(tǒng)這部分內(nèi)容是專業(yè)教育的核心基礎(chǔ)課，也是難點(diǎn)課程之一，大多學(xué)生會(huì)操作但對(duì)其原理理解不甚了解。就雙擊程序圖標(biāo)這個(gè)操作而言，幾乎人人都會(huì)操作，但是如果專業(yè)教育僅僅是使學(xué)生學(xué)會(huì)這種操作，教學(xué)就失去了意義。因此采用以上教學(xué)設(shè)計(jì)，環(huán)環(huán)相扣不斷提出問題，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考，從而更好地讓學(xué)生理解什么是操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)哪些功能，如何對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理。

四、結(jié)束語(yǔ)

在計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)其教學(xué)過(guò)程，采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法及教學(xué)手段，解決了其教學(xué)方法單一以及教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)不合理的問題。通過(guò)部分教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)給出了如何針對(duì)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程的思路，并通過(guò)教學(xué)實(shí)踐對(duì)文中提出的觀點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐表明：學(xué)生上課積極性變高，曠課率明顯下降，教學(xué)效果也有了較大提升。

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