基于翻轉(zhuǎn)課堂的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)研究與改革

曲巨寶，梁洪濤

（武夷學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，福建 武夷山 354300）

1 引言

“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程作為計(jì)算機(jī)專業(yè)大一學(xué)生第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)其后四年大學(xué)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)有一定的指導(dǎo)意義，正如文獻(xiàn)[1]所述“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程教學(xué)應(yīng)該起到“五導(dǎo)”作用：導(dǎo)知識(shí)、導(dǎo)方法、導(dǎo)思維、導(dǎo)意識(shí)、導(dǎo)職業(yè)，可見計(jì)算機(jī)導(dǎo)論對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)生的引導(dǎo)作用是非常重要的.通常這門課程由兩部分構(gòu)成，一部分是理論授課，一部分是實(shí)驗(yàn)授課，各校根據(jù)計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)方案中給定的“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”的課程總學(xué)時(shí)和分學(xué)時(shí)各有不同.比如我們學(xué)校在2015級(jí)以前的培養(yǎng)方案中“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程總學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為16學(xué)時(shí)，從2016級(jí)開始的培養(yǎng)方案中“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程總學(xué)時(shí)改為48學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)為40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為8學(xué)時(shí).那么面對(duì)變化的總課時(shí)，和越來(lái)越被壓縮的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，如何保證學(xué)生在學(xué)好基本理論的同時(shí)，充分利用實(shí)驗(yàn)課時(shí)效率，把學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?dòng)手提高上來(lái)，確實(shí)擺在了每個(gè)授課教師的面前.

2 目前計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

根據(jù)2002年我國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程研究組提出的中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程（China Computing Curricula 2002，簡(jiǎn)稱 CCC2002）的要求，“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程應(yīng)該面向計(jì)算學(xué)科思維能力的培養(yǎng).[2]所謂的計(jì)算思維是指運(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).[3]因此，在理論課上進(jìn)行必要的計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的傳授是非常必要的.從最初的計(jì)算機(jī)發(fā)展史、應(yīng)用領(lǐng)域，到計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示、存儲(chǔ)和處理，常用的操作系統(tǒng)、常用軟件、辦公軟件、計(jì)算機(jī)硬件組成與結(jié)構(gòu)，算法與程序設(shè)計(jì)等，到后來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念、數(shù)據(jù)模型、SQL語(yǔ)言、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)Acess、黑客與數(shù)據(jù)安全、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、信息檢索等，這么豐富的內(nèi)容想在大一時(shí)期一股腦的讓學(xué)生學(xué)會(huì)是不可能的，只是教會(huì)他們這些知識(shí)如何學(xué)習(xí)、怎么學(xué)好、今后有什么用途等，那么實(shí)驗(yàn)課要是按照這個(gè)理論內(nèi)容去安排，學(xué)生根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)，也吃不消，不但無(wú)法取得預(yù)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，而且還會(huì)給學(xué)生造成對(duì)未來(lái)學(xué)習(xí)產(chǎn)生為難情緒.為此，有的院校將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容開設(shè)成“六大模塊：熟悉計(jì)算機(jī)、操作系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化套裝軟件的使用、電子郵件設(shè)置使用、網(wǎng)絡(luò)信息檢索、常用工具軟件使用、程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)Access操作.”[4]這與非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”沒什么不同，達(dá)不到計(jì)算機(jī)專業(yè)導(dǎo)論應(yīng)起到作用；有的院校將實(shí)驗(yàn)分成5項(xiàng)內(nèi)容“微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與配置、建立文件和文件夾、WINDOWS任務(wù)管理器應(yīng)用、程序集成開發(fā)環(huán)境、建立學(xué)生信息表以及簡(jiǎn)單操作.”[5]該方法確實(shí)與其理論授課配套，但要起到引導(dǎo)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)和思維的目標(biāo)還不容易達(dá)到.經(jīng)過(guò)多年的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的教學(xué)和對(duì)在校生、畢業(yè)生的調(diào)查反饋信息統(tǒng)計(jì)，我們從2016級(jí)大一學(xué)生開始對(duì)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和內(nèi)容進(jìn)行了研究和改革，經(jīng)過(guò)兩年多的實(shí)踐，取得了較好的效果.

表1 《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配表

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置及學(xué)時(shí)分配如表1所示.

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成過(guò)程中，我們做了一些完成這些實(shí)驗(yàn)方式、方法的改革，比如對(duì)于基本內(nèi)容（如實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2）需學(xué)生在課外完成.對(duì)于課堂上講授的基本內(nèi)容，比如office辦公軟件的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)信息檢索、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用等要求學(xué)生在課外時(shí)間完成.因?yàn)檫@部分實(shí)驗(yàn)的完成可以通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)或同學(xué)間相互協(xié)助完成，一般都沒有問(wèn)題.對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（如實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4）需要學(xué)生在課外自學(xué)再課內(nèi)完成.對(duì)于這部分綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要求學(xué)生通過(guò)教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻在課外時(shí)間完成學(xué)習(xí)，到實(shí)驗(yàn)室時(shí)，學(xué)生和老師采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的討論和分析以及創(chuàng)新性應(yīng)用能力的拓展性培養(yǎng).旨在引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂的利用率，豐富學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，進(jìn)一步培育學(xué)生計(jì)算思維能力.

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革

通常在一般的院校，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師常常忙于指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，很少引導(dǎo)學(xué)生探究和創(chuàng)新，學(xué)生往往更多的是關(guān)心實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正誤，較少反思實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果，如此要提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的動(dòng)手能力很難實(shí)現(xiàn).在本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，我們采取了兩種教學(xué)方式.

4.1 項(xiàng)目式教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法就是在老師的指導(dǎo)下,將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目交由學(xué)生自己處理，信息的收集、方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施及最終評(píng)價(jià),都由學(xué)生自己負(fù)責(zé),學(xué)生通過(guò)該項(xiàng)目的進(jìn)行,了解并把握整個(gè)過(guò)程及每一個(gè)環(huán)節(jié)中的基本要求.“項(xiàng)目教學(xué)法”最顯著的特點(diǎn)是“以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”.針對(duì)第一、二個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們采用了該方法.學(xué)生通過(guò)課堂的理論教學(xué)，結(jié)合教師給的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，比如完成畢業(yè)論文文檔編輯、排版；利用Excel、PowerPoint完成財(cái)務(wù)多報(bào)表透視審核分析和求職報(bào)告PPT設(shè)計(jì)制作，變進(jìn)數(shù)VCN[6]使用等.這種方法與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，項(xiàng)目式教學(xué)法在教育理念、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)手段等方面都發(fā)生了很大變化，它不再以教師為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng).該方法具有實(shí)踐性強(qiáng)、體驗(yàn)性好等典型特征，學(xué)生通過(guò)實(shí)施具體項(xiàng)目獲取知識(shí)、技能及解決問(wèn)題的方法，在完成項(xiàng)目的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的工作責(zé)任感及團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科，跨領(lǐng)域完成復(fù)雜工作的能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行自主深化與拓展的能力.

4.2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法

“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)法是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生.在這種教學(xué)模式下，課堂內(nèi)的寶貴時(shí)間，學(xué)生能夠更專注于主動(dòng)的基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，共同研究解決本地化或全球化的挑戰(zhàn)以及其他現(xiàn)實(shí)世界面臨的問(wèn)題，從而獲得更深層次的理解和技能.教師不再占用課堂的時(shí)間來(lái)講授信息，這些信息需要學(xué)生在課后通過(guò)看教師的視頻教學(xué)錄像完成自主學(xué)習(xí).針對(duì)第三、四個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們采用了該方法.學(xué)生通過(guò)在課下看教師的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)錄像，結(jié)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成全部實(shí)驗(yàn).在可視化軟件應(yīng)用環(huán)節(jié)，要求學(xué)生利用任何一款的可視化軟件、多媒體軟件（如VS.NET、3Dmax、Photoshop、Flash等）進(jìn)行實(shí)例制作與應(yīng)用；在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，要求學(xué)生利用簡(jiǎn)易的Access數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)操作、數(shù)據(jù)表的操作、查詢、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用實(shí)例開發(fā).既增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又給他們帶來(lái)了挑戰(zhàn)，激發(fā)他們對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的熱情.這種將講授法和協(xié)作法同時(shí)運(yùn)用對(duì)滿足學(xué)生的需要和促成他們的個(gè)性化學(xué)習(xí)有極大的幫助.

5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的改革

由于計(jì)算機(jī)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，要想在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成所有實(shí)驗(yàn)是不可能的，更多的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和知識(shí)積累等要在課余時(shí)間完成.學(xué)生除了自己宿舍有電腦可以完成計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的實(shí)驗(yàn)外，我們學(xué)校還對(duì)全校學(xué)生開放了實(shí)驗(yàn)室，并配有指導(dǎo)教師，學(xué)生隨時(shí)可以憑學(xué)生證進(jìn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)；還有興趣實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)等實(shí)踐環(huán)節(jié).學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)打破時(shí)空限制，將自己的理解及探索的結(jié)果與教師及其它同學(xué)進(jìn)行分享和討論，有效地實(shí)現(xiàn)學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間互動(dòng)的協(xié)作學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)過(guò)程成為學(xué)生獲取知識(shí)、培養(yǎng)自主管理、提高動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié).

6 效果檢驗(yàn)

去年我們學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生參加了中華工程教育學(xué)會(huì)IEET的國(guó)際認(rèn)證.該IEET是國(guó)內(nèi)首家被教育部認(rèn)可的專業(yè)評(píng)鑒機(jī)構(gòu)，我們的學(xué)生最后以優(yōu)異的成績(jī)通過(guò)了認(rèn)證.表2是在這次認(rèn)證中，學(xué)生在綜合性訓(xùn)練環(huán)節(jié)Capstone課程中的團(tuán)隊(duì)表現(xiàn)情況問(wèn)卷調(diào)查表，滿分400分，整體表現(xiàn)非常好.

表2 Capstone課程學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作問(wèn)卷調(diào)查匯總表

7 結(jié)論

學(xué)以致用是教學(xué)的宗旨，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，學(xué)生在實(shí)踐能力和解決問(wèn)題思考方式、方法上都有了顯著的提高，擺脫了遇到問(wèn)題先問(wèn)老師的習(xí)慣，學(xué)會(huì)了自主學(xué)習(xí)、自我完善、不斷提高的目標(biāo).如果能夠?qū)⒎D(zhuǎn)課堂教學(xué)法再融合到理論授課過(guò)程中，將會(huì)起到更好的教學(xué)效果，使學(xué)生在理論課堂上有更多的時(shí)間與教師進(jìn)行信息交流，在實(shí)驗(yàn)課堂上有更好的創(chuàng)新思路誕生，這對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用型實(shí)用人才非常重要.