大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的信息化教學(xué)手段應(yīng)用

車 敏，王 彤，朱良誼

（空軍工程大學(xué) 裝備管理與無人機工程學(xué)院，陜西 西安 710051）

0 引 言

由于信息化教學(xué)在優(yōu)化教學(xué)效果、提高教學(xué)效率、改變學(xué)習(xí)方式、促進教學(xué)改革等方面都有著顯著優(yōu)勢，因此借助信息化手段對課堂教學(xué)進行重新構(gòu)造勢在必行。目前，以MOCC 為代表的各類信息技術(shù)已廣泛應(yīng)用于課程教學(xué)各個階段。具體可以分為以下幾類：①學(xué)習(xí)平臺，資源類。如中國大學(xué)MOCC。②在線交流的智慧教學(xué)工具。如基于微信使用的雨課堂。③課程實踐類[1]。如浙江大學(xué)PTA 練習(xí)系統(tǒng)、“實驗樓”IT 技術(shù)實驗平臺、國防科技大學(xué)創(chuàng)建的Educoder 實訓(xùn)平臺等（www.educoder.net）。

大學(xué)計算機基礎(chǔ)作為第一門計算機公共基礎(chǔ)課，其基本理念力求全面貫徹素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育思想，以培養(yǎng)復(fù)合型人才為目標(biāo)。通過學(xué)習(xí)，獲得計算機發(fā)展、軟硬件系統(tǒng)、算法、信息安全等方面基本知識，掌握信息處理基本方法和多媒體基本技術(shù)，初步具備運用計算工具解決實際問題的能力，著力提高學(xué)員信息素養(yǎng)和能力，并使之逐步形成運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念去分析、求解實際問題的計算思維能力[2]。目前大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中面臨的問題如下。

（1）課程內(nèi)容豐富，學(xué)時相對較少。

（2）教學(xué)模式相對單一,課堂理論教學(xué)主要以教員為主體，學(xué)員參與課堂的潛力沒被很好激發(fā)，理論課堂教學(xué)更多重視知識內(nèi)容的傳遞，強調(diào)內(nèi)容和組織形式整齊劃一。

（3）學(xué)員來自全國各地，學(xué)員計算機應(yīng)用水平良莠不齊，學(xué)員也大多習(xí)慣“單兵作戰(zhàn)”，不善于取長補短，相互學(xué)習(xí)。

（4）教學(xué)期班人數(shù)較多，教員在對學(xué)員課程學(xué)習(xí)“形成性評價”的量化統(tǒng)計時，存在工作量過大的問題。

1 課程改革的思路

1.1 理論教學(xué)根據(jù)章節(jié)內(nèi)容的不同，采用多種混合式教學(xué)模式

理論課堂教學(xué)主要采用以下4 種教學(xué)模式：面對面講授+觀看視頻相結(jié)合的模式；采用翻轉(zhuǎn)課堂模式；組長（學(xué)員）主導(dǎo)講授模式；對分課堂模式。

面對面講授+觀看視頻的混合模式：在課程內(nèi)容組織時，選擇MOCC 上的精品視頻資源或自制視頻，將“面對面”講授和“觀看視頻”有機結(jié)合起來，在技術(shù)型情境中開展教學(xué)。課程“計算與社會”的內(nèi)容，通過觀看視頻了解計算機的前世、計算裝置的發(fā)展史、各時期為計算機產(chǎn)生做出突出貢獻的科學(xué)家，以及現(xiàn)今計算機發(fā)展新技術(shù)，通過豐富生動視頻畫面點燃學(xué)生求知欲望。

翻轉(zhuǎn)課堂模式[3]：這種模式適應(yīng)于知識點相對多而散的章節(jié)，如果采用傳統(tǒng)講授方式容易變?yōu)椤疤铠喪健保捎梅D(zhuǎn)課堂模式，課下自主完成基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，課堂則主要以討論、分析、總結(jié)的形式展開，這種方式學(xué)員對知識的理解會更透徹。課程“Python 語言基本運算部分”“算法和算法評價”的內(nèi)容采用此教學(xué)模式。

組長（學(xué)員）主導(dǎo)講授模式：在開課前對學(xué)員進行摸底，針對程度不同的學(xué)員，進行合理分組搭配，以保證每組有程度較好的學(xué)員起示范引領(lǐng)作用。教員提前將部分章節(jié)講授任務(wù)交給學(xué)員，學(xué)員依組別選擇不同的內(nèi)容。課下學(xué)員小組自行組織課件或視頻的制作。課堂上每組由一人主講完成。這種模式可以很好訓(xùn)練學(xué)員對知識邏輯組織和語言表達能力，鼓勵他們勇于動手實踐操作，在實踐中學(xué)習(xí)和總結(jié)。課程的“進制轉(zhuǎn)換”“硬件系統(tǒng)組成”的內(nèi)容采用此教學(xué)模式。

以“計算機硬件系統(tǒng)組成”內(nèi)容為例，介紹面對面講授+觀看視頻的模式+組長（學(xué)員）主導(dǎo)講授模式的實施過程，如圖1 所示。

圖1 “計算機硬件系統(tǒng)組成”內(nèi)容課堂實施過程

對分課堂模式[4]：此模式的核心理念是將教員講授和學(xué)員討論結(jié)合起來，分配一半時間給教員講授，另一半時間給學(xué)員討論。此模式主要在課程內(nèi)容“Python 語言的程序三大基本結(jié)構(gòu)”部分實施。整個課堂教學(xué)分為三部分，首先由教員先完成三大基本結(jié)構(gòu)的理論講解。其次由教員給出類似算法的題目，由學(xué)員在給定的時間內(nèi)以小組討論的形式完成代碼的編寫。最后選取部分小組由組長完成代碼的講解工作。此教學(xué)模式在實踐過程中，學(xué)員的課堂參與度和興趣更高，對于知識的理解掌握更透徹。但也存在部分小組學(xué)員若不能很好地完成題目，使得整個課堂教學(xué)效果打折扣。這種教學(xué)模式對教員在實例選擇的難易度方面提出更高要求。

1.2 基于雨課堂的課前—課上—課后的課程教學(xué)組織形式[5]

課前由教員提前兩天將授課內(nèi)容相關(guān)文件，上傳至雨課堂中所建立的課堂并進行分布，教員通過手機微信端隨時查看班級學(xué)員預(yù)習(xí)的詳情。通過查看學(xué)員的預(yù)習(xí)詳情，對課堂講授的詳略做調(diào)整。學(xué)員利用手機或平板電腦在課下零碎時間里，可隨時查看所在雨課堂班級上發(fā)布的內(nèi)容。

課上開啟雨課堂授課模式，在課堂上的前5分鐘，通過3～5 個測試題完成上一次課的知識回顧。課上依據(jù)課程內(nèi)容可靈活設(shè)置課堂練習(xí)，課堂隨機點名學(xué)員回答問題，這種方式對提高學(xué)員的課堂注意力，激發(fā)學(xué)員的課堂參與度效果很好。

課后在雨課堂中建立章節(jié)試題庫，學(xué)員可利用碎片時間完成習(xí)題的自我測試。

雨課堂提供整個課程的教學(xué)日志，并提供每次課程的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)對于學(xué)員考核評價中的形成性評價提供了有力的支持，同時又減輕教員做統(tǒng)計工作花費的時間。教員可根據(jù)學(xué)員練習(xí)測試的結(jié)果，科學(xué)有效地調(diào)整相應(yīng)的課程內(nèi)容。

1.3 課程實踐環(huán)節(jié)，采用案例驅(qū)動+線上和線下相結(jié)合的方式。

教員提前設(shè)計典型的綜合案例，案例可以視頻形式進行形象展示，學(xué)員通過視頻了解任務(wù)要求。任務(wù)依難度等級來設(shè)計，主要供操控計算機程度有別的學(xué)員選擇。這種課堂方式主要針對Office 部分和Python 語言部分。Office 部分內(nèi)容只在機房進行，主要以任務(wù)驅(qū)動模式進行。如果操作實踐能力差的學(xué)習(xí)，可以觀看校園網(wǎng)上視頻資源，邊看邊練（視頻資源來源有二：一是教員或往屆學(xué)員自制；二是網(wǎng)上收集的優(yōu)秀視頻資源，視頻資源的難度以全國等級考試的二級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定）。

Python 語言部分的上機實訓(xùn)，在國防科技大學(xué)提供的Educoder 實訓(xùn)平臺上進行，此平臺提供豐富的程序設(shè)計類課程的在線實訓(xùn)實例，教員可以依據(jù)自己的課程內(nèi)容，選擇相應(yīng)的實訓(xùn)資源，這大大避免了教師的重復(fù)工作。同時平臺支持教員創(chuàng)建適合自己教學(xué)對象的實訓(xùn)實例。平臺提供程序編譯環(huán)境和運行結(jié)果測試，錯誤的測試結(jié)果，不能完成題目上傳。教員通過管理平臺可以方便統(tǒng)計出每位學(xué)員的實訓(xùn)結(jié)果。根據(jù)實訓(xùn)的結(jié)果，教員可以相應(yīng)地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的詳略部分。這種實踐方式屬于閉環(huán)系統(tǒng)。教員可以第一時間掌握每個學(xué)員的實訓(xùn)結(jié)果。平臺提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，也大大減輕了教員對學(xué)員形成性考核需要做的統(tǒng)計工作。

1.4 利用互聯(lián)網(wǎng)上提供的教育平臺，延伸學(xué)員的學(xué)習(xí)時間和空間，加強師生、生生之間的課下交流。

豐富多樣的課程資源以及課后作業(yè)，上傳至線上的智慧課堂（智慧課堂由國防科大開發(fā)的實訓(xùn)平臺提供）。學(xué)員利用校園覆蓋的無線網(wǎng)絡(luò)，通過配發(fā)的平板電腦，隨時登錄到智慧課堂進行選擇學(xué)習(xí)，通過此方式使學(xué)員的學(xué)習(xí)在時間和空間上都延伸至課下。智慧課堂上自制的微課、微視頻或搜集的優(yōu)秀視頻資源，由學(xué)員課下自主選擇觀看，完成基本知識的學(xué)習(xí)。目前本課程自制微課程資源5 部，分別為信息編碼、計算機硬件組成、局域網(wǎng)組網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)和多媒體編碼部分。學(xué)員課下可通過觀看資源進行自主學(xué)習(xí)，這些措施很好彌補了課時量的問題，同時智慧課堂的“討論”專區(qū)給學(xué)員之間和學(xué)員與教員的隨時交流討論提供了一個很好的平臺。

1.5 學(xué)員采用分組學(xué)習(xí)，設(shè)置以組為單位綜合作業(yè)考核法。

分組學(xué)習(xí)和綜合作業(yè)考核法，旨在培養(yǎng)學(xué)員自主探究意識和研究能力的訓(xùn)練，以及提高學(xué)員協(xié)同合作能力。在課程整個學(xué)習(xí)過程中，學(xué)員采用分組學(xué)習(xí)，每組不超過8 名學(xué)員。小組推選一名組長。對分課堂的討論和綜合作業(yè)制作都以小組為單位進行。這種方式利于學(xué)員之間互幫互學(xué)，團隊的力量有助于培養(yǎng)他們進一步的探究意識；設(shè)置各種形式的綜合作業(yè)。由小組協(xié)作共同完成。小組之間互評打分。小組內(nèi)部由小組成員共同決定內(nèi)部成員的得分檔次，得分有優(yōu)、良、合格三檔。綜合作業(yè)的設(shè)置有助于培養(yǎng)學(xué)員協(xié)同合作的能力。表1 為綜合作業(yè)任務(wù)。

表1 大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程綜合作業(yè)任務(wù)

2 采用“形成性和終結(jié)性”并重的課程考核方式

課程考核采用“形成性”和“終結(jié)性”相結(jié)合的方式，已成為當(dāng)今大學(xué)各課程考核最為常用且合理的評價方式。利用“雨課堂”的課程日志上的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以方便完成學(xué)員課堂表現(xiàn)的量化評價。Educoder 線上的實訓(xùn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，使學(xué)員的實訓(xùn)“形成性”評價更客觀、可量化。小組間的互評打分和小組成員之間的互評，有助于學(xué)員學(xué)會客觀公正地評價他人。這一系列的“形成性”評價機制可激勵學(xué)員在整個課程的學(xué)習(xí)過程中更愿意爭上游，使他們的主動性、探究性得到更好的發(fā)揮。“終結(jié)性”的考核方式，當(dāng)前采用期末考試筆試形式完成。下一步的期末考核方式，計劃通過在線考試評價系統(tǒng)完成。因為在線考核評價的優(yōu)勢在于，試題庫更大，考核結(jié)果更客觀、全面。最終整個課程考核，“形成性”和“終結(jié)性”的考核各占50%。

3 結(jié) 語

2018 年以來，本課程的學(xué)習(xí)從教學(xué)模式、教學(xué)方法、考核方式各方面，都采用了信息化的教學(xué)手段。目前從學(xué)員課堂上學(xué)習(xí)的積極性、主動性和課下討論問題的熱切性，以及最終的學(xué)習(xí)效果來看，信息化手段的采用還是卓有成效的。圖2 為2017 級和2018 級學(xué)員的期末考試成績統(tǒng)計圖。

圖2 2017 級和2018 級大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程期末考試成績統(tǒng)計圖

從期末成績的分布來看，2018 級學(xué)員的成績分布更合理。平均分和及格率都有較明顯提升。同時激發(fā)學(xué)員參加全國大學(xué)生計算機大賽的信心，學(xué)員斬獲全國計算機設(shè)計賽、藍(lán)橋杯賽獎項的人數(shù)也越來越多。

采用信息化的教學(xué)方式對教員提出了更高的要求，需要教員們不斷學(xué)習(xí)新的信息化手段，在教學(xué)實踐過程中不斷地嘗試、比較、分析與總結(jié)，要不斷完善以學(xué)員為中心，面向應(yīng)用，強調(diào)實踐，著眼創(chuàng)新的新教學(xué)手段。