引入世界著名高校實驗教學理念,改革計算機公共基礎課程實驗

王 華 侯孟書 陸 慶 邢建川

摘要:本文通過對國外著名高校計算機公共基礎課實驗教學情況的研究,總結出我實驗中心在計算機公共基礎課實驗教學方面存在的不足,探討了如何在引入西方先進教學理念的基礎上建設具有系統化和體系化的實驗教學模式,探索以提高計算機公共基礎課實驗教學效果為目的的建設非計算機專業學生培訓基地等教學方式,努力建立一套科學的計算機公共基礎課程教學方法。同時本文還探討了在青年教師培養方面應該注意的問題。

關鍵詞:計算機公共基礎課;實驗教學;教學理念

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A

目前,國內各大高校已經著手開始進行計算機公共基礎課程的建設和改革,但是從了解的情況來看,大多數高校重點在教學方法上進行了一定的革新,探索了以學生分級制為基礎的教學模式,但總的來說,在人才培養的宏觀教育理念方面還沒有形成成熟的體系。因此,研究和改革現有的計算機公共基礎課程必將有力推動高校非計算機專業學生的計算機教育水平,對探索形成科學的、具有可操作性和較高的教學“收益”的教學理念具有十分重要的現實意義。

1國內外教學情況對比和分析

國內高校的計算機公共基礎課程一般都只介紹幾門入門型課程,如“計算機應用基礎”、“C語言”等。而在“計算機應用基礎”中,Windows操作以及Office操作的練習占了很高的比重。總的來說教學涉及的技術水平偏低,不利于學生計算機能力的全面培養和提高。

在國外,計算機公共基礎課一直是受到廣泛關注的基礎型學科,而開設公共基礎課程的最終目的不僅僅是對非計算機專業學生的技術掃盲,更主要的是通過這樣一個教學平臺,激發學生對計算機知識的熱愛以及提高學生對計算機技術的認知和應用水平。在斯坦福大學、加州伯克利大學、伊力諾大學、麻省理工學院等世界著名高校,計算機公共基礎課始終堅持“啟迪思維、拓寬視野”的八字方針,開設了一系列新生研討課,如“計算機系統結構”,通過此課程介紹典型的計算機體系結構、技術發展以及其局限性,探討未來計算機一些可供選擇的組織結構及程序系統。又比如“計算機與信息安全”,介紹黑客入侵、計算機系統常見漏洞,防范攻擊的技術措施密碼技術與計算機安全有關的法律問題。再比如“計算機領域的重大突破”,介紹計算機發展史上的主要成就,考察計算機理論與實踐的相互影響,涉及的問題有計算能力的局限性、算法效率、密碼技術、語言翻譯、人工智能、計算機網絡等。此外還有“計算機系統災難”,同時還討論計算機系統如何實效,計算機系統崩潰對社會造成的影響,并介紹了計算機崩潰導致災難的一些實例,討論計算機安全、容差結構等問題。

在程序設計的課程方面,國內的計算機專業一般只開設了C、Java等少數幾門編程課程。而國外著名高校所供學生選擇的程序設計及編程語言課程多達10門以上,既講解C、C++、C#、Java,也還講解Javascript、HTML、CSS、XML等網絡客戶端編程語言;既注重橫向比較各種語言難點和精髓,也有突出訓練程序設計能力的軟件實踐類課程,還有編程語言基礎理論課。

前述可見,國外一流大學與國內高校之間在計算機公共基礎課教學上的最大差異在于兩者教學理念的不同。國內高校旨在提供計算機入門講座,不夠重視學生能力的提高和興趣愛好的激發;而國外著名高校在思維啟迪、知識面拓展方面做了大量的工作。從教學內容的設置、教學方式的采用等各個方面都精心安排,量身打造,培養的學生不僅能做到廣泛的應用,還能做到技術層面的思考,正好吻合了國內高校在專業教學中所提倡的培養創新性人才的教學理念。

2面向全校非計算機專業學生的公共基礎課教學模式的探討

通過對國外多所著名高校的教學模式的分析,發現國內外高校在新生入學水平上存在著巨大的差異。我們學習別人的優秀教學經驗應該從理念入手,在教學模式上絕對不能生搬硬套,應該具體問題具體分析。

由于國外的計算機普及程度較國內高出很多,國外的大學新生通常都具有一定的計算機應用基礎知識,具備一定的計算機操作能力,因此,國外高校通常采用計算機導論的形式多角度地去介紹計算機核心基礎知識。在我國,盡管近幾年來個人計算機的普及程度日益提高,一部分學生和國外新生一樣,在大學入學時已經具有一定的計算機操作經驗,但對于那些來自農村等家庭條件有限的學生來說,計算機操作不多甚至沒有操作經歷,因此國內新生在計算機能力方面具有嚴重的層次劃分。

根據這樣的國情,很多高校提出了分級制的教學模式。即將學生按照具備的基礎能力進行劃分,在相同課程的傳授中,教學內容的難度分為初級班、提高班等。實踐證明,運用該教學模式取得了一定的教學效果。

我中心在學習兄弟高校的有效經驗的基礎上,根據自己長期的計算機專業教學經驗,擬在課程的設置上重點將一些具有重要應用價值的課程按照考核機制的不同,設置成為面向全校非計算機專業學生的兩類基礎課程,即直接考核基礎課程和間接考核基礎課程。

就課程設置而言,我們重點開設如“Matlab應用技術”、“計算機網絡”、“計算機信息安全”等具有重要應用價值的基礎性課程。以“Matlab應用技術”課程為例,盡管數學學院已經開展了該課程的教學工作,但由于該軟件的應用范圍極廣,除了數值計算和數學建模之外,還可以大量應用于數字圖象處理和模擬仿真等多個領域。學習Matlab對于工科學生而言是十分重要且必要的,我們從計算機專業的角度來講解Matlab,使學生重新認識和了解Matlab,這對于學生以后應用該軟件進行其他相關工作是有益的。因此,該課程的開出,不僅提供給有興趣的學生一個知識的補充,同時又從實踐環節上提高學生的動手操作水平。

我們在精心安排了公共基礎課程之后,根據課程自身的特點又確定了不同的考核機制,其理論依據在于明確課程的學習重點,強調課程的應用方向。

對于直接考核的基礎課程,大多是一些具有動手操作特性的應用型課程,如“C語言”、“Matlab應用技術”等。這類課程的考核可以通過上機編程實現的形式進行,題目通常選擇與實際應用直接掛鉤的,如:要求學生用C語言編程實現一個簡單的計算器/定時器等。又比如,通過與學生“解剖”一個“五子棋游戲”的程序,使得學生建立起算法的概念,并消除計算機應用軟件的神秘感。總之,通過該類課程的學習使學生達到具備一定的分析實際問題并利用計算機來設計的目的。

對于間接考核的基礎課程,多為一些描述性強、概念性強的計算機課程。比如“計算機信息安全”、“計算機網絡”、“計算機體系結構”等。這些課程的教學主要以講座的形式展開,配合實驗進行。考核成績由理論筆試成績(或者綜述報告)和實驗操作成績共同構成。因此,考核重點在于評價學生掌握知識的靈活度、理解知識的程度,以及運用知識進行實際應用的能力。國外的先進經驗通過這類課程的學習得到了體現,不僅啟發了學生的專業思維,擴大了學生的知識視野,同時還培養了學生動手搜集資料的能力。學生在前序的講座中可以得到有關該門課程的宏觀描述、發展動向以及應用領域等知識,通過講座一方面使學生從宏觀應用上建立起正確的認識,并激發起學習的興趣,一方面也為學生提供了是否選擇該課程的參考,與國外大學采取的主動式學習模式一致。學生一旦選擇了該課程,要求必須完成相應的實驗。就“計算機網絡”與“計算機信息安全”課程而言,兩門課程經過多年的發展,我中心已經形成了一套適合本專業學生的實驗體系,并積累了豐富的教學經驗。隨著計算機公共基礎課程建設的啟動,我中心將組織人員根據非專業學生的實際情況修訂其教學大綱,并重組理論教學內容和改革實驗教學環節,力圖形成一系列分別具有實用性、趣味性和知識性的實驗教學新體系。

3為計算機愛好者提供興趣提高培訓基地

考慮到在全校所有非計算機專業的學生當中不乏有計算機愛好者的實際情況,由于這些學生一般都具備一定的計算機基礎知識,具有一定水平的計算機操作能力,因此對于這些學生群體,我們應該充分利用中心優質的教學資源,包括硬件設施和師資隊伍,為他們提供可以提高計算機應用能力的實驗環境。

首先,依托中心下屬的IBM中心實訓基地,充分發揮IBM公司對我校資助大型主機的資源優勢,建立學生實踐基地,對全校非計算機專業的學生進行大型主機的相關培訓,在培訓中注意引入企業中的實際問題,由中心教師指導帶領學生進行解決。同時,鼓勵我校學生參加IBM資格認證,為認證考試提供必要的共享資源,為學生今后走向社會打下夯實的成長基礎。

第二,依托我院在嵌入式系統方面的強大技術優勢,聘請有一定實踐經驗的專家到中心授課,并在中心教師的共同指導下鼓勵學生進行創新性實驗的開發。最終通過實驗遴選出一批具有較強理論基礎和動手能力的學生并備案,為我校參加各級大學生嵌入式邀請賽建立優質的人才資源庫。

第三,基于多年承擔全國/四川省計算機等級考試的相關工作經驗(包括參與等級考試的出題、閱卷、系統管理等多方面的工作),中心可以成立專門的計算機等級考試培訓基地,面向全校各個層次、各個專業的學生開放,為學生重點講解考試中的知識核心點以及考試中容易出現的各種應試錯誤,并憑借中心的硬件平臺為學生模擬一個逼真的考試環境。通過基地的實訓,將極大地提高我校計算機等級考試的通過率,進而提高我校學生在社會選擇過程中的競爭力。

第四,結合中心學生創新中心建立學生創新基地。學生創新中心對于非計算機專業的計算機愛好者來說,既是一個絕好的實踐工程中心也是一個向實踐者學習實踐技巧、分析問題思路和解決問題辦法的教學中心。由于創新基地場地的限制,可以選拔在其他公共基礎課程學習中表現優異的學生參加創新基地,在中心教師和本專業學生的帶領下,使非計算機專業的學生學會創新思維。

4依托公共基礎課實驗教學平臺加強青年教師的培養

改革計算機公共基礎課教學模式,建設良好的教學平臺,對于學生而言無疑是受益的,同樣,對于中心教師來說,改革和建設一些計算機公共基礎課程,探索嶄新的教學模式,嘗試不同的教學方法,采用特定的教學大綱,這都對中心的教師提出了新的嚴峻的考驗。

當我們將計算機公共基礎課教育提升到系統化,體系化的時候,就意味著與以前僅僅上幾門跨專業實驗課在教育層次上存在著本質的區別。我們鼓勵中心教師,尤其是青年教師加入到公共基礎課教育當中,用自己的專業知識為其他專業學生搭建一個科學的認知平臺,但是,對于教學方法的運用和把握,講解技巧的使用等方面應該說對中心教師提出了更高的要求。我們依托國家級實驗示范中心的良好平臺,申請一定的建設資助,在學校和學院的支持下,鼓勵中心教師參加教學培訓和知識培訓,參與各種實驗教學研討會和研習班,通過這些途徑使中心青年教師不僅在專業知識技能上得到提高,而且在教學水平上也得到大幅的提升。

5結語

近幾年來,我中心在計算機公共基礎課改革和建設方面已經進行了一些有益了嘗試和探索,尤其在教學方法上,中心教師在學習國內外著名高校的成功經驗的基礎上總結出了一系列可行的方案,取得了一些成績。比如:鼓勵學生用不同的解決思路解決同樣的問題;引導學生有意識地查閱科技文獻,了解和掌握最近的專業發展動向;教師在向學生提出問題時盡量做到題目多樣化,以拓展學生的視野;在課前進行綜述型講座,學生可以根據自己的興趣愛好有目的地選擇某門課程;教學的內容應該與學生所學專業的就業方向盡量掛鉤;教學中盡量采用實例教學方法等等,盡可能地將每門課程結合實際運用和操作方法,借鑒實例教學,把學生的注意力和思維集中到實驗室,吸引學生大量進行實驗,在實驗中發現問題,解決問題。

作為全國十家國家級實驗教學示范中心之一,我們計算機國家級實驗教學示范中心利用現有的有利教學平臺,努力探索科學的教學方式和高效的教學模式,不僅要努力為全校的非計算機專業學生學習計算機技術知識提供良好的平臺和支撐,也希望能在一定程度上促進計算機學科本身的發展。

參考文獻:

[1] 張輝宜,陶陶. 計算機公共基礎課教學改革的研究與實踐[J]. 安徽工業大學學報:社會科學版,2007,24(3):118-119.

[2] 周安國. 從中美基礎課教學模式的區別看計算機公共基礎課的教學改革[J]. 計算機時代,2005(11):3-5.

[3] 魏長寶. 高等院校計算機公共基礎課教學改革的探究與實現[J]. 福建電腦,2007(4):194-195.

[4] 胡昌標. 高校計算機公共基礎課程教學的探討[J]. 中國科技信息,2006(12):245-246.

[5] 謝俐,楊樂,楊魯. 引入建構主義思想實行計算機公共基礎課程實踐教學改革[J]. 科技創新導報,2008(8):226.

[6] 諶新年. 高校計算機公共基礎課實驗教學的改革與實踐[J]. 計算機教育,2007(8):23-24.

[7] 江鳳蓮. 試論公共計算機課程體系、教學內容與教學方法的改革[J]. 龍巖學院學報,2007(2):17-18.

Introducing the Experimental Teaching Philosophies of Some Worlds Famous Universities,

and Improving the Public Experiments of Foundation Courses on Computer

WANG Hua, HOU Meng-shu, LU Qing

(Computer Science and Engineering College, University of Electronics Science and Technology of China, Chengdu 610054, China)

Abstract: Through making an investigation in some overseas famous universities on the public experiments of foundation courses on computer, a summary is proposed to point out that some lacks are existing in our experimental center on those experimental teachings. In this paper, we will discuss how to form a kind of experimental teaching mode which should be systematic on the basis of those teaching philosophies. In order to improve the experimental teaching result, some training bases will be set up and opened for those non-computer profession students, and a suit of scientific teaching method will be carried out in actual experiment practices. In this paper, a question about how to train the youthful teachers is also be discussed through the reformation.

Key words: foundation courses on computer; experimental teaching; teaching philosophy