高校計算機基礎課程教學改革探究

胡慶龍

摘要：計算機基礎是面向高校非計算機類各專業(yè)的第一門計算機公共基礎課程，也是培養(yǎng)信息時代高校綜合素質(zhì)創(chuàng)新人才的基礎環(huán)節(jié)。隨著時代的進步與信息科技技術(shù)的普及，對信息科技人才的需求也越來越大，以至于對我國傳統(tǒng)的高校計算機基礎課程教學也提出了新的挑戰(zhàn)，從而使得以計算思維為導向的高校計算機基礎課程改革，逐漸興起。目前，高校計算機基礎課程教學改革正成為當代高校計算機課程教育研究的新話題。本文通過對我國高校計算機基礎課程的改革歷程簡介，根據(jù)計算思維為導向，對教學內(nèi)容與教學模式進行改革探究，推進課程改革和建設的做法，改善我國高校計算機基礎課程教育，加速我國計算機信息技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新。

關鍵詞：高校計算機課程；課程改革；計算機教學改革；計算思維

一、引言

隨著時代不斷發(fā)展，信息革命帶來的科技技術(shù)，在我們?nèi)粘Ｉ钪姓谥鸩饺粘；絹碓绞艿礁鞣矫骊P注。高校計算機基礎作為計算機入門課程，為了適應社會發(fā)展，也被提到改革的日程上來。

我國計算機基礎課程改革基本可以分為三個階段。即普及階段，完善階段以及高速發(fā)展階段。

計算機課程被開始受到教育行業(yè)的重視是從1997年開始的。同時也是在這一年，計算機基礎課程開始在我國大部分高校普及，這也就是我國計算基礎課程改革的第一階段。在這一階段提出了計算機基礎教育的“計算機文化基礎、計算機技術(shù)基礎、計算機應用基礎”的三層次課程體系。各高校在師資隊伍的培養(yǎng)和實驗室的建設上都進行了較大力度的投入，“計算機文化基礎”進入各專業(yè)的本科培養(yǎng)計劃，成為開設的第一門計算機基礎課程。各高?；臼前凑沼嬎銠C基礎三個層次開展教學，重點是對計算機技能的教學。

第二階段是完善階段。自2004年以來，國家開始高度重視對計算機基礎課程的教學改革，提出加強計算機基礎教學的多條建議，最終確定了“領域+層次”的知識結(jié)構(gòu)總體構(gòu)架以及“1+X的課程設置”。同時，根據(jù)不同的高校辦學實際情況，又將教學要求進一步劃分為一般要求與較高要求，并對相關核心課程內(nèi)容也進行了標準設定。計算機基礎課程逐步取代了計算機文化基礎課程，開始日常化起來。

第三階段是高速發(fā)展階段。自2012年以來，教育部啟動了第三輪大學計算機課程改革項目，批準了“以計算思維為導向的大學計算機基礎課程研究”等多個項目。旨在提升大學生信息素養(yǎng)和應用能力，推動以計算思維能力培養(yǎng)為重點的大學計算機課程改革[1]。

二、高校計算機基礎課程改革

自2013年以來，我國通過參與教育部第三輪大學計算機課程改革項目“基于計算思維的地方高校大學計算機基礎課程教學改革與實踐”，針對地方高校的實際情況對大學計算機基礎課程主要進行了多方面改革嘗試。

以踏實邁進、平穩(wěn)過渡為指導對原有教學內(nèi)容進行梳理、整合、提高、優(yōu)化；再通過多校聯(lián)合的方式，協(xié)同創(chuàng)新，共建共享，以計算思維導向進行教程內(nèi)容的編纂，聯(lián)合各個高校不同的特長，相互學習，共同創(chuàng)新，實現(xiàn)資源共享；再者開始對課程內(nèi)容進行結(jié)構(gòu)調(diào)整、創(chuàng)新[2]。根據(jù)本校教學課程的設計要進行不同模塊的組織教學。具體組織教學改革結(jié)構(gòu)內(nèi)容調(diào)整如圖1所示。

接著對課程內(nèi)容問題方面的解讀，需要通過算法、設計以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進行基礎實現(xiàn)。流程圖是大部分高校計算機基礎課程首先引入的與程序、算法表達有關的基礎概念，Raptor解決算法問題，使一些原本抽象的理念變得更加清晰，明了；實驗教學需要以應用能力和計算思維培養(yǎng)為主線。實驗教學除保留計算機組成、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡一些基本實驗外，還需要對辦公軟件、控制結(jié)構(gòu)流程編制、繪制思維導圖、XMind繪圖等諸多方面的優(yōu)化提升。以思維導圖來說，思維導圖適合自頂向下逐步求精、模塊化的設計方法，在一個軟件項目中，思維導圖可作為系統(tǒng)的功能設計、總體設計、頭腦風暴、項目會議組織的思維與描述工具。圖2就是一種“教師信息管理系統(tǒng)”思維導圖。

三、高校計算機基礎課程教學內(nèi)容改革

以計算思維來進行高效計算機基礎課程教學內(nèi)容的改革，目前國際上公認的代表是自美國卡內(nèi)基·梅隆大學周以真教授。周以真教授認為，計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計，以及人類行為理解的涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化。如同所有人都具“讀、寫、算”（簡稱3R）能力一樣，計算思維是必須具備的思維能力。根據(jù)“基于計算思維為導向的高校大學計算機基礎課程教學改革與實踐”項目實施計劃，通過對課程內(nèi)容的梳理，對于高校計算機基礎課程教學內(nèi)容具體改革，可以從以下幾個方面來進行。

首先是從引論上來進行教學內(nèi)容改革。在教學組織結(jié)構(gòu)與教學模式，需要從傳統(tǒng)教學的方式中，突破出來，增加計算模型教學、計算思維基本理論教學等，有意識、有放心的去培養(yǎng)學生思考模式與計算思維。其次，是對計算機硬件基礎課程的改革?？梢酝ㄟ^計算機中的0和1，更好地理解計算機二進制課程；通過介紹現(xiàn)代計算機中數(shù)據(jù)的存儲與表示、數(shù)據(jù)壓縮方法、計算機硬件組成來進行計算機硬件基礎課程內(nèi)容改革；接著是計算機軟件基礎的教學改革。計算機軟件基礎教學改革，需要從傳統(tǒng)的計算機軟件課程的理論介紹模式中，完善到對計算機平臺操作的具體實踐中來。對虛擬技術(shù)、移動操作系統(tǒng)等實踐性較強的課程，從理論層面上升到具體實踐操作中來，從而便于計算機專業(yè)學生更好的理解計算機實踐操作，同時也能很好的實現(xiàn)計算機操作資源的共享；再者是對算法基礎、程序設計、數(shù)據(jù)庫基礎、計算機網(wǎng)絡基礎等方面的基礎課程進行教學改革。從算法基礎來說，算法是計算科學的精髓。介紹算法的起源、算法的3種結(jié)構(gòu)、算法的表示、算法設計基本方法、常見算法、算法的評價，通過Raptor流程圖實現(xiàn)算法；程序設計課程，則需要介紹高級程序設計語言的特征、程序設計過程和方法、Raptor流程圖編程、基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)庫基礎則介紹數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫模型、結(jié)構(gòu)化查詢語言，以設計某高校學生教學管理系統(tǒng)為例說明數(shù)據(jù)庫的建立；計算機網(wǎng)絡基礎[3]。介紹網(wǎng)絡基礎知識，當前網(wǎng)絡中常見的、新的概念、技術(shù)和應用。這樣可以更好的讓非計算機專業(yè)學生更好的理解與把握計算機基礎課程知識。endprint

最后則是對計算機信息安全的教學內(nèi)容設計。計算機信息安全教學內(nèi)容設計，需要從數(shù)據(jù)加密技術(shù)、數(shù)字簽名與數(shù)字證書、用戶身份識別等信息安全基礎來進行課程設計，深入淺出地闡釋與一般用戶相關的信息安全知識，解決一般用戶關心的信息安全問題，在教學上通過網(wǎng)絡防火墻、無線網(wǎng)絡安全管理、漏洞掃描、運行隔離阻擋信息安全的威脅等具體實例完善教學內(nèi)容。

四、結(jié)語

在通過本文計算思維為導向的計算機基礎教學改革探究后，基本可以總結(jié)出目前對我國計算機基礎教學改革探究方向。在計算機組成及操作層面的教學改革，需要結(jié)合微型計算機的實際組裝來進行實踐了解，了解Windows系統(tǒng)具體操作以及虛擬機的使用；對理論相關知識的教學理解，可以通過具體的素材來進行教學講解，從而完善理論知識相關的圖文講解，改進對Microsoft Word、Microsoft Excel、Microsoft Powerpoin等課程的學習。

程序設計基礎、計算機網(wǎng)絡基礎以及計算機信息安全基礎課程的教學設計，可以分別從不同的具體應用來進行教學學習，從而便于學生學習與理解。以程序設計基礎來說，可以通過FreeMind繪制思維導圖，運用XMind繪制魚骨圖，完成順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、循環(huán)和分支結(jié)構(gòu)流程圖編程；計算機網(wǎng)絡則可以通過無線路由器的設置和無線局域網(wǎng)上網(wǎng)，組建電力線載波局域網(wǎng)的模式教學來進行；計算機信息安全基礎教學，則需要向?qū)W生講授如何保護自己的隱私與密碼，教師需要明白課程的教學應該教什么，而學生則需要理解老師教的內(nèi)容。在當前形勢下，探索以計算思維為導向的教學設計，使教師和學生真正能夠在教學中學會構(gòu)建計算環(huán)境、進行問題求解，是我們正在尋找的突破點。

參考文獻

[1] 教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會. 高等學校計算機基礎教學發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2] Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J].Communications of the ACM.2006，49（3）.

[3] 中國高等院校計算機基礎教育改革課題研究組.中國高等院校計算機基礎教育課程體系[M].北京：清華大學出版社，2008.endprint