地方高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革研究

方大良 薛斌

[摘要]針對(duì)地方高校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)存在的對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重視度不夠、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程對(duì)其他專業(yè)的支撐不足、師資不足、大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)水平的評(píng)價(jià)體系不足等主要問題，結(jié)合嶺南師范學(xué)院實(shí)際，提出了以基礎(chǔ)為本，計(jì)算思維為主，面向應(yīng)用需求的“l(fā)+ l+x”的課程體系設(shè)置，為地方高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革提供一種新思路。

[關(guān)鍵詞]地方高校;計(jì)算機(jī)基礎(chǔ);計(jì)算思維

[中圖分類號(hào)]G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]2095-3437（2020）02-0118-05

一、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的現(xiàn)狀

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是面向全體非計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生提供計(jì)算機(jī)知識(shí)、能力、素質(zhì)方面教育的公共基礎(chǔ)課程。20世紀(jì)70年代末，我國的一部分高校開設(shè)了這門課程，教學(xué)的主要內(nèi)容是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。到了20世紀(jì)90年代，教育部正式把大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程列為高校重要的必修課，在課程內(nèi)容上有了較大的改動(dòng)，提出了“文化基礎(chǔ)一技術(shù)基礎(chǔ)一應(yīng)用基礎(chǔ)”三個(gè)層次的課程體系。在這個(gè)階段，全國大部分高校組建了教師隊(duì)伍，配備了計(jì)算機(jī)機(jī)房，在教學(xué)計(jì)劃中設(shè)置了相關(guān)的必修課程，全面深入地推動(dòng)了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的普及工作。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)通信等新概念和新技術(shù)不斷出現(xiàn)，深刻地改變了人類的思維和學(xué)習(xí)方式。同時(shí)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)課程的普及程度越來越高，一部分原來在大學(xué)講授的計(jì)算機(jī)知識(shí)已經(jīng)下放到中小學(xué)學(xué)習(xí)。面對(duì)新的局勢，原有的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容和模式已經(jīng)越來越不符合時(shí)代發(fā)展的要求。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)面臨新的問題，同時(shí)也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。

在這樣的重要關(guān)口，教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)（以下簡稱“教指委”）確立了推進(jìn)課程教學(xué)改革的總體目標(biāo)：明確以計(jì)算思維為導(dǎo)向的改革方向，探索多元化的教學(xué)方案、推動(dòng)以在線開放課程為代表的教學(xué)模式改革、完善課程教學(xué)成效評(píng)測方式，從而建設(shè)適應(yīng)時(shí)代要求的新的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系。

基于以上認(rèn)識(shí)，在廣泛總結(jié)各個(gè)高校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教指委經(jīng)過多次修訂和完善，明確提出了新的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)總體框架：“4個(gè)領(lǐng)域x3個(gè)層次”，并著重強(qiáng)調(diào)了要培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的要求。4個(gè)領(lǐng)域即系統(tǒng)平臺(tái)與計(jì)算環(huán)境、算法基礎(chǔ)與程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理與信息處理和系統(tǒng)開發(fā)與行業(yè)應(yīng)用;3個(gè)層次是概念與基礎(chǔ)、技術(shù)與方法和綜合與應(yīng)用。在這一總體框架下，高校根據(jù)白身人才培養(yǎng)定位與學(xué)科專業(yè)特色，形成了“I+X”的課程設(shè)置方案，即“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)+若干必修/選修課程”。

從以上描述中我們發(fā)現(xiàn)，作為一個(gè)改革目標(biāo)，它并非強(qiáng)制性的，而是作為一種建議和參考，高校還須根據(jù)自身特色來完善和發(fā)展這一目標(biāo)。在實(shí)際的教學(xué)中，無論是從教學(xué)課程的設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容的選擇以及教學(xué)模式的改革等形式上，高校本身都具有很大的自主權(quán)。對(duì)于雄厚實(shí)力的高校來說，這一改革目標(biāo)已經(jīng)基本完成或正處于實(shí)施過程當(dāng)中。作為地方院校，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的模式還主要停留在第二個(gè)階段，進(jìn)行這樣的改革面臨各種各樣的困難和阻力。下面以筆者所在的嶺南師范學(xué)院為例，介紹分析地方高校在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育中存在的主要問題。

二、地方高校在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的主要問題

（一）對(duì)于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重視程度不夠

學(xué)校對(duì)于大學(xué)計(jì)算機(jī)的課程定位認(rèn)識(shí)不足，將計(jì)算機(jī)僅僅當(dāng)作一種工具，側(cè)重于軟件工具的操作培訓(xùn)。目前針對(duì)全校學(xué)生僅開設(shè)了一門計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)，主要培訓(xùn)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)操作文檔的技能。對(duì)于程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理等方面沒有涉及，學(xué)完之后學(xué)生僅能夠把計(jì)算機(jī)

當(dāng)成一種“辦公用品”。隨著計(jì)算機(jī)的普及，中小學(xué)相繼開設(shè)了信息技術(shù)課程，課程教授的大部分內(nèi)容和計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)相互現(xiàn)了重疊，高校開設(shè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的必要性受到了進(jìn)一步質(zhì)疑，出現(xiàn)了一些輕視大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的觀點(diǎn)。

（二）大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程對(duì)其他專業(yè)的支撐不足

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)和新概念不斷出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)也越來越廣泛地滲透到各行各業(yè)的各種應(yīng)用當(dāng)中。信息處理已經(jīng)成為人們?nèi)粘９ぷ骱蜕畹幕臼侄?，普及?jì)算機(jī)知識(shí)的任務(wù)也已經(jīng)下放到中小學(xué)，大學(xué)本科的計(jì)算機(jī)課程要以復(fù)合型的研究和應(yīng)用人才培養(yǎng)為目標(biāo)。因此，本科計(jì)算機(jī)課程不能再以技能和操作入門，而應(yīng)該以計(jì)算機(jī)學(xué)科的全面介紹為引導(dǎo)，使學(xué)生對(duì)學(xué)科概況、研究方法、與其他學(xué)科的交叉融合關(guān)系有一個(gè)科學(xué)、全面的認(rèn)識(shí)，作為今后學(xué)習(xí)的引導(dǎo)與基礎(chǔ)。 從這個(gè)方面來看，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育不僅僅是提升個(gè)人計(jì)算機(jī)能力的問題，也是各個(gè)專業(yè)發(fā)展的剛性需求。但目前大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)在課程內(nèi)容上還不能滿足不同專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的需求。如何提高學(xué)生在學(xué)科專業(yè)層面的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力是目前亟待解決的問題。

（三）師資不足

師資不足包含兩層含義。

第一層含義是教師人數(shù)不足。大學(xué)計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)面向全校新生。近年來，本校每年的新生人數(shù)超過5000人，而大學(xué)計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)的專任教師數(shù)量只有6-8人，教師數(shù)量嚴(yán)重不足。同時(shí)，基礎(chǔ)課教師的人才引進(jìn)卻一直陷入停滯狀態(tài)，目前不足的部分由其他部門的人員兼任。師資隊(duì)伍的不足導(dǎo)致教學(xué)改革難以進(jìn)行。

第二層含義是教師個(gè)人能力方面的不足?；A(chǔ)課教師長年擔(dān)負(fù)著繁重的本課程教學(xué)工作，沒有足夠的時(shí)間和精力在專業(yè)方面進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，長期重復(fù)單一的教學(xué)也使部分教師產(chǎn)生了職業(yè)倦怠感，降低了提升自身能力的意愿。同時(shí)，由于學(xué)院的忽視，對(duì)這些教師的能力培訓(xùn)也缺乏相應(yīng)的引導(dǎo)和渠道。這些情況導(dǎo)致了部分基礎(chǔ)課教師忽視了白身的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的今天，對(duì)新知識(shí)和新技術(shù)的認(rèn)知存在一些不足。由于自身能力的不足，一些教師對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革存在一些擔(dān)心，對(duì)推動(dòng)教學(xué)改革不夠積極。

（四）大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)水平的評(píng)價(jià)體系不足

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)水平的評(píng)價(jià)體系一直以來都存在不足，這是一個(gè)普遍的問題，地方高校如此，全國性的高校也是如此。目前本校采用廣東省的高校計(jì)算機(jī)水平考試平臺(tái)組織課程日常實(shí)踐和考核，這一平臺(tái)方便易用，有不少優(yōu)點(diǎn)，但它側(cè)重于對(duì)單項(xiàng)知識(shí)技能的評(píng)測，缺乏對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用能力的檢測。

三、計(jì)算思維培養(yǎng)的重要性

在新一輪的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革中，計(jì)算思維被作為一個(gè)重要的詞匯提出并引起專家學(xué)者的廣泛討論。

計(jì)算思維的定義最早是由美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真（Jeannette Wing）教授在計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊《Communications of the ACM》上給出：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、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)。為了讓人們更易于理解，周以真教授義將它進(jìn)一步地定義為：通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看來困難的問題重新闡釋成一個(gè)我們知道問題怎樣解決的方法;是一種遞歸思維，是一種并行處理，是一種把代碼譯成數(shù)據(jù)義能把數(shù)據(jù)譯成代碼，是一種多維分析推廣的類型檢查方法;是一種采用抽象和分解來控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨大復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，是基于關(guān)注點(diǎn)分離的方法（SoC方法）;是一種選擇合適的方式去陳述一個(gè)問題，或?qū)σ粋€(gè)問題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法;是按照預(yù)防、保護(hù)及通過冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式，并從最壞情況進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)的一種思維方法;是利用啟發(fā)式推理尋求解答，也即在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度的思維方法;是利用海量數(shù)據(jù)來加快計(jì)算，在時(shí)間和空間之間，在處理能力和存儲(chǔ)容量之間進(jìn)行折中的思維方法。

計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象化和自動(dòng)化。它雖然具有計(jì)算機(jī)科學(xué)的許多特征，但是計(jì)算思維本身并不是計(jì)算機(jī)科學(xué)的專屬。隨著智能手機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)的每個(gè)人都不知不覺地融入信息世界中。各種事物和活動(dòng)都被數(shù)字化而成為計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象，在這一過程中人們的思想或多或少的地受計(jì)算機(jī)的影響，從而以計(jì)算機(jī)的方式去處理問題。由于計(jì)算機(jī)對(duì)信息和符號(hào)的快速處理能力，使得許多原本只是理論的內(nèi)容變成了實(shí)際可以實(shí)現(xiàn)的過程。就教學(xué)而言，計(jì)算思維作為一個(gè)問題解決的有效工具，應(yīng)當(dāng)在所有學(xué)校的課堂教學(xué)中得到應(yīng)用。

2016年出版的由教指委編撰的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》中明確指出：計(jì)算思維能力的培養(yǎng)將成為今后大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的新常態(tài)。能力的培養(yǎng)是教育的核心內(nèi)容。雖然計(jì)算思維無處不在，但計(jì)算思維能力的培養(yǎng)需要系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)和精心的設(shè)計(jì)。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程應(yīng)承擔(dān)起培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維能力的任務(wù)。以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，具有量大面廣的特點(diǎn)，可以使各專業(yè)的學(xué)生廣泛接受計(jì)算思維方法的訓(xùn)練，這對(duì)提升大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，讓其具備復(fù)合交叉的知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升我國未來在科技與教育領(lǐng)域的核心競爭力具有重要意義。

下表給出了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中涉及計(jì)算思維的8類42個(gè)核心概念及重點(diǎn)，需要說明的是，這些核心概念的培養(yǎng)需要通過多門課程來實(shí)現(xiàn)。

四、地方高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系的設(shè)置

計(jì)算思維的提出從根本上解決了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)對(duì)其他專業(yè)的支撐問題。大學(xué)計(jì)算機(jī)教育不僅僅是培訓(xùn)大學(xué)生對(duì)軟件工具的使用，而且要從思維層面去培養(yǎng)學(xué)生的能力，就像數(shù)學(xué)和物理等課程一樣。以筆者所在學(xué)校為例，現(xiàn)行的課程體系根本不能支撐這樣的需求。目前學(xué)校僅開設(shè)一門大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，而且課程的設(shè)計(jì)偏向于提高學(xué)生使用Office軟件的水平，對(duì)于計(jì)算機(jī)學(xué)科的基本概念和方法，例如算法、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理和信息處理的基本方法存在缺漏，對(duì)于應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)分析解決問題的能力基本沒有涉及。

作為長期從事大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的教師，筆者經(jīng)過大量的研究，了解和比較了多所不同層次的高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程設(shè)置，結(jié)合本校的實(shí)際情況，提出一個(gè)“I+I+X”的課程體系，也就是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)+Pvthon程序設(shè)計(jì)+若干其他選修課程。

（一）結(jié)合“網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)”，改組大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

現(xiàn)行的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)主要講授Office軟件。前文已經(jīng)介紹，隨著中小學(xué)普及信息教育，大學(xué)新生已經(jīng)具備了一定的Office使用水平，然而由于各地教學(xué)條件的不同和學(xué)生自身的差異，新生的Office軟件操作水平參差不齊。這種情形十分普遍，給統(tǒng)一教學(xué)帶來了很大的麻煩。根據(jù)傳統(tǒng)的方式，教師一般只能從最低的水平開始講起，而高水平的學(xué)生則容易失去興趣，從而造成厭學(xué)的情況。筆者認(rèn)為，這部分內(nèi)容可以依托本校的“網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)”改為自學(xué)，學(xué)生依據(jù)自身的水平并在教師的指導(dǎo)下選擇內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)（類似大學(xué)英語模式），這樣既能解決學(xué)生起點(diǎn)不同的問題，也節(jié)約了師資，教師可以把更多的時(shí)間花在其他內(nèi)容上。期末以能獨(dú)立完成“畢業(yè)設(shè)計(jì)編輯與排版”和“畢業(yè)答辯演示文稿設(shè)計(jì)與美化”為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核，這部分內(nèi)容學(xué)時(shí)建議為32課時(shí)。在這一前提下，改編《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教材，增加計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論介紹，如計(jì)算理論、軟件基礎(chǔ)、算法基礎(chǔ)等與計(jì)算思維相關(guān)的內(nèi)容，為學(xué)生以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。這部分內(nèi)容課時(shí)建議為32課時(shí)。

本校采用的網(wǎng)絡(luò)白主學(xué)習(xí)平臺(tái)是由廣東省高等教育考試中心推出的一套系統(tǒng)，目前在廣東省內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。平臺(tái)包括課程教案、知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)、實(shí)例教學(xué)、測試中心、高級(jí)應(yīng)用、學(xué)習(xí)答疑、學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)等多個(gè)模塊，教學(xué)形式以文字和視頻為主，輔以完善的測試系統(tǒng)，非常適合學(xué)生自學(xué)。

（二）針對(duì)二年級(jí)學(xué)生開設(shè)Python程序設(shè)計(jì)

計(jì)算思維的核心概念是經(jīng)過高度概括和理論總結(jié)的，這些還不能稱為直接的教學(xué)材料，其培養(yǎng)要滲透在傳授學(xué)科知識(shí)、訓(xùn)練應(yīng)用能力的過程中。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)更重要的是讓學(xué)生在理解知識(shí)的基礎(chǔ)上，掌握和應(yīng)用知識(shí)，從而達(dá)到能力和素質(zhì)的提升。程序設(shè)計(jì)語言既有理論又包含實(shí)踐，既能培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維和分析問題的能力，義能為學(xué)生在各自專業(yè)領(lǐng)域解決問題提供幫助。我國的高?；径奸_設(shè)了程序設(shè)計(jì)語言課程，但是由于文理科的不同專業(yè)對(duì)學(xué)習(xí)難度的要求大不相同，選擇何種語言成為一個(gè)問題。