高等農(nóng)業(yè)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革初探

目前，各農(nóng)業(yè)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程群大都由“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”、“算法與程序設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類課程(軟，硬件基礎(chǔ))”，以及“信息處理與應(yīng)用基礎(chǔ)”等若干課程組成。這些課程的開設(shè)對(duì)于幫助學(xué)生盡快掌握計(jì)算機(jī)基本知識(shí)、提高實(shí)用操作技能以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理各種實(shí)際問題能力等方面都發(fā)揮了巨大的作用。但隨著計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的深入及現(xiàn)代信息技術(shù)等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深入和發(fā)展，這些課程在指導(dǎo)思想、內(nèi)容安排上已日益暴露出許多的不足。主要表現(xiàn)在：其一課程本身未能全面反映“計(jì)算思維”等新的教學(xué)思想及理念、缺乏對(duì)基于計(jì)算技術(shù)，計(jì)算機(jī)求解問題的思路與方法的論述，特別是缺乏農(nóng)業(yè)領(lǐng)域運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決問題的途徑和手段等實(shí)際內(nèi)容；其二是大部分課程缺少引導(dǎo)學(xué)生自我主動(dòng)學(xué)習(xí)的典型素材，對(duì)用于解決專業(yè)實(shí)際問題的典型案例等突出熱點(diǎn)問題描述不足，課程內(nèi)容基本上仍是有關(guān)領(lǐng)域的濃縮版；其三是目前所設(shè)置的課程缺乏有效的針對(duì)性，與各專業(yè)的實(shí)際需求存有一定的差距，課程群所具有的實(shí)踐性、綜合性、創(chuàng)造性、工具性、時(shí)代性等特點(diǎn)在現(xiàn)有課程中體現(xiàn)不足。因此，在貫徹教育部加強(qiáng)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)意見精神的同時(shí)，應(yīng)結(jié)合農(nóng)業(yè)院校的自身特點(diǎn)和實(shí)際需要，對(duì)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程加以改革，以便更好地適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的特殊需要。

眾所周知，農(nóng)業(yè)院校人才培養(yǎng)的目標(biāo)是造就高素質(zhì)、復(fù)合型的高級(jí)農(nóng)業(yè)科技人才，為了更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須不斷地隨著社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)要求的提高而對(duì)課程不斷進(jìn)行優(yōu)化和改革。作為嘗試和探索，農(nóng)業(yè)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程改革的目標(biāo)應(yīng)是：大力加強(qiáng)學(xué)生“計(jì)算思維”意識(shí)的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生利用計(jì)算技術(shù)，計(jì)算機(jī)求解問題的綜合能力；同時(shí)遵循“先分析社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用人才的能力要求，然后研究作為支撐的相應(yīng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)建課程體系”的原則，全面優(yōu)化課程設(shè)置。實(shí)現(xiàn)《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》中所提出的“面向應(yīng)用、突出實(shí)踐”的目標(biāo)。

一、強(qiáng)化學(xué)生“計(jì)算思維”意識(shí)的培養(yǎng)，提升學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維獲取知識(shí)的能力

多年的教學(xué)實(shí)踐證明，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)類課程的開設(shè)對(duì)于普及農(nóng)業(yè)院校學(xué)生計(jì)算機(jī)知識(shí)以及提高運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)問題的能力都發(fā)揮了重要作用。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域里應(yīng)用的不斷深入，以及社會(huì)對(duì)畢業(yè)生計(jì)算機(jī)技能的需求越來越高、針對(duì)性越來越強(qiáng)的趨勢(shì)，現(xiàn)有課程在設(shè)置上已日顯不足。從目前課程設(shè)置安排來看，各校基本是以通識(shí)課的形式分階段安排“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”和“算法與程序設(shè)計(jì)”等課程的教學(xué)。其中，作為大學(xué)第一門計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”既是學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)及基本技能訓(xùn)練的主要途徑，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生“計(jì)算思維”意識(shí)的關(guān)鍵階段，為此該課程應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：即幫助學(xué)生了解計(jì)算思維的基本內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維獲取知識(shí)的能力、初步掌握運(yùn)用計(jì)算思維解決問題的一般思路和步驟，理解計(jì)算在問題處理過程中所發(fā)揮的作用。因此，在課程內(nèi)容的安排上應(yīng)將現(xiàn)有以概念、結(jié)論為主向通過計(jì)算思維的培養(yǎng)帶動(dòng)知識(shí)的學(xué)習(xí)、提升能力方向轉(zhuǎn)變。

目前，大多數(shù)院校在講授大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)時(shí)基本上仍以單純講解概念、簡(jiǎn)單原理和結(jié)論為主，其結(jié)果是學(xué)生對(duì)系統(tǒng)只是有一個(gè)概念上的了解和認(rèn)識(shí)，無法真正認(rèn)識(shí)計(jì)算科學(xué)，計(jì)算技術(shù)在處理實(shí)際問題過程中所發(fā)揮的作用。為了改變這種脫離實(shí)際的教學(xué)，通過探索實(shí)踐筆者認(rèn)為可通過以下思路嘗試解決所存在的問題。

其一，在教學(xué)中應(yīng)首先培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)，并引導(dǎo)學(xué)生自覺將其運(yùn)用到具體的學(xué)習(xí)過程中；其二，教師在講授時(shí)應(yīng)盡量將對(duì)知識(shí)的抽象解釋轉(zhuǎn)化為運(yùn)用知識(shí)處理實(shí)際問題的具體實(shí)例的說明上，以這種可實(shí)現(xiàn)思維帶動(dòng)對(duì)知識(shí)的掌握，幫助學(xué)生逐步提高運(yùn)用計(jì)算思維獲取知識(shí)的能力。那么，什么是計(jì)算思維，周以真教授指出：“計(jì)算思維是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問題，設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為。”計(jì)算思維是一種選擇合適的方式陳述一個(gè)問題的思維方法；它是通過啟發(fā)式推理法尋求處理問題的方案。以下以二進(jìn)制教學(xué)為例說明計(jì)算思維思想在幫助學(xué)生全面掌握和認(rèn)識(shí)二進(jìn)制理論及在數(shù)據(jù)處理中的作用。

目前在講授這部分內(nèi)容時(shí)基本上是以概念和結(jié)論為主，結(jié)果是學(xué)生對(duì)其只是有一個(gè)概念上的了解和認(rèn)識(shí)，認(rèn)知程度仍停留在對(duì)0和1認(rèn)識(shí)的水準(zhǔn)上，對(duì)二進(jìn)制理論在數(shù)據(jù)處理過程中的作用以及基本邏輯電路的組成與二進(jìn)制理論間的關(guān)系仍認(rèn)識(shí)不全。為盡快提高認(rèn)識(shí)，筆者認(rèn)為可從系統(tǒng)和應(yīng)用兩個(gè)角度解釋講解：從系統(tǒng)角度而言，由于計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別和處理的數(shù)據(jù)只有“0”和“1”，而大量要處理的數(shù)據(jù)是以各種形式存在，因此要對(duì)它們進(jìn)行處理首先要解決的是數(shù)據(jù)的識(shí)別，通過分析發(fā)現(xiàn)大多數(shù)客觀事物(實(shí)體)由其性質(zhì)決定了它們都是以兩種形態(tài)存在，既以字符、文字或數(shù)字(0和1)。因此在處理時(shí)只要將其由字符或文字形式轉(zhuǎn)換為“0”和“1”或“0”和“1”的組合形式就能實(shí)現(xiàn)；同樣，對(duì)于圖像、音頻的處理也可完全運(yùn)用這一思維思想，通過對(duì)其進(jìn)行采樣、量化、編碼等操作實(shí)現(xiàn)問題的處理；而從應(yīng)用角度來看，主要應(yīng)解釋將各類數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)過程。如實(shí)現(xiàn)由字符向數(shù)字的轉(zhuǎn)換可借助ASCII編碼實(shí)現(xiàn)。其具體過程為：數(shù)據(jù)輸入→編碼(ASCII)→處理→存取→顯示結(jié)果。同樣，對(duì)于其他類型數(shù)據(jù)(圖像、視頻、音頻)等的處理都也可采用這種方式。此外，從目前設(shè)計(jì)技術(shù)來看，大多數(shù)計(jì)算機(jī)的基本器件仍是由采用集成技術(shù)的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，而其固有的PN結(jié)特性恰好也只有兩種形式“0”和“1”，這正好符合二進(jìn)制理論，這樣就可利用二進(jìn)制運(yùn)算理論設(shè)計(jì)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各種邏輯電路以滿足計(jì)算需求。即用二極管、三極管等實(shí)現(xiàn)基本門電路→組合邏輯電路→芯片(復(fù)雜組合邏輯電路)。

二、以人為本合理優(yōu)化課程內(nèi)容，搭建有效的自主學(xué)習(xí)平臺(tái)

目前，從課程設(shè)置到內(nèi)容的編撰來看，農(nóng)業(yè)院校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)雖經(jīng)多次改革，但由于受通識(shí)教育思想所限，課程內(nèi)容仍趨于對(duì)知識(shí)作籠統(tǒng)的、一般性的概念化描述。久而久之，以這種統(tǒng)一的、模板式方式組織教學(xué)必然會(huì)挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力極為不利。因此，要有效地解決這些問題必須樹立以人為本的指導(dǎo)思想，從有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的角度，針對(duì)解決專業(yè)問題的需要和學(xué)生的實(shí)際需求優(yōu)化課程內(nèi)容。為此，我們作了以下的嘗試。

為使學(xué)生更快掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用專業(yè)領(lǐng)域的途徑和使用背景，在每一章節(jié)的講授過程中首先給出一個(gè)應(yīng)用成功的典型案例，激勵(lì)和引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生一種強(qiáng)烈的需求動(dòng)機(jī)。并引導(dǎo)學(xué)生分析處理此問題應(yīng)運(yùn)用的知識(shí)結(jié)構(gòu)，尋找歸納出哪些知識(shí)已掌握，哪些需要繼續(xù)探索和積累，由學(xué)生根據(jù)自身情況制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃。同時(shí)，教師也應(yīng)明確給出要達(dá)到的目標(biāo)要求，使學(xué)生時(shí)刻都能了解和掌控自身的學(xué)習(xí)過程。另外，為有效地維持學(xué)生產(chǎn)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，輔佐他們盡快探索總結(jié)出典型應(yīng)用案例所采用的知識(shí)點(diǎn)，并將其真正運(yùn)用到解決專業(yè)問題的實(shí)踐中可采用以下做法：即鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用身邊的問題或?qū)I(yè)問題作為學(xué)習(xí)任務(wù)，從中尋求分析解決任務(wù)所需的知識(shí)與技能，引導(dǎo)學(xué)生通過自主閱讀相關(guān)教學(xué)資源并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或小組協(xié)同完成綜合性項(xiàng)目等環(huán)節(jié)，嘗試?yán)糜?jì)算機(jī)技能解決學(xué)習(xí)任務(wù)，形成較深的知識(shí)底蘊(yùn)，最終實(shí)現(xiàn)運(yùn)用計(jì)算機(jī)知識(shí)與技能靈活處理問題的最終目標(biāo)。

三、面向應(yīng)用、突出實(shí)踐。提升運(yùn)用程序技術(shù)處理問題的綜合創(chuàng)新能力

作為非計(jì)算機(jī)各專業(yè)的學(xué)生，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的主要目的在于運(yùn)用“計(jì)算思維”意識(shí)研究和解決各種面向應(yīng)用的理論及實(shí)際問題。在學(xué)生已基本了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)并具備一定自主學(xué)習(xí)能力的基礎(chǔ)上。課程重點(diǎn)應(yīng)以“面向應(yīng)用、突出實(shí)踐”，提高學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算機(jī)理論分析和處理問題的綜合能力為主。實(shí)現(xiàn)由思維向綜合能力的轉(zhuǎn)變和提升。為適合這種轉(zhuǎn)型的需要，絕大多數(shù)農(nóng)林院校都相繼開設(shè)了“程序設(shè)計(jì)”類課程，力圖實(shí)現(xiàn)由理論知識(shí)向?qū)嶋H應(yīng)用的跨越。從整體來看都取得了良好的效果，但其中也存在一些問題，問題集中體現(xiàn)在過分強(qiáng)調(diào)對(duì)語(yǔ)言的抽象描述，輕視對(duì)程序設(shè)計(jì)思維、設(shè)計(jì)算法以及具體處理步驟等具體內(nèi)容的詮釋。

為此，只有不斷改變和更新教學(xué)理念，真正以培養(yǎng)和提升學(xué)生綜合創(chuàng)新能力作為程序設(shè)計(jì)課程的目標(biāo)才能適應(yīng)和滿足社會(huì)的需要。針對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程所具有的邏輯思維嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)用性、目標(biāo)性、針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，只有不斷加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算思維意識(shí)的培養(yǎng)、研究和積累各種算法在程序中的作用以及大量實(shí)踐方可達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。從對(duì)教學(xué)效果分析來看，影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果及能力提高的主要因素仍是思維方式不當(dāng)、思維意識(shí)不強(qiáng)，由此直接制約和影響了對(duì)設(shè)計(jì)算法以及算法在程序中作用的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用。因此在教學(xué)中必須以思維培養(yǎng)為前提，通過大量不同算法在程序?qū)嵗械难菔竞椭v解提高學(xué)生對(duì)算法的認(rèn)知程度。如：算法的遴選原則、算法在程序中邏輯結(jié)構(gòu)的確定、同一問題運(yùn)用不同算法所衍生的相同或不同結(jié)果的演示等等；同時(shí)在問題選取上要接近或貼近專業(yè)問題的實(shí)際需要，使學(xué)生盡快完成由對(duì)程序設(shè)計(jì)技術(shù)的學(xué)習(xí)到將其運(yùn)用到解決專業(yè)問題的跨越。實(shí)踐證明，以這種方式組織教學(xué)既能克服學(xué)生生搬硬套簡(jiǎn)單機(jī)械的強(qiáng)化記憶的學(xué)習(xí)方式，又能消除“狹義工具論”對(duì)計(jì)算機(jī)教學(xué)的影響，同時(shí)有助于學(xué)生思維的培養(yǎng)和素質(zhì)能力的快速提升，進(jìn)而達(dá)到提升運(yùn)用程序技術(shù)處理問題的綜合創(chuàng)新能力的最終目標(biāo)

三、結(jié)語(yǔ)

以上就高等農(nóng)業(yè)院校非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革提出了一些個(gè)人想法，面對(duì)當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)一步深入和普及，必須造就一批既具有深厚的專業(yè)底蘊(yùn)又熟知計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的高素質(zhì)、復(fù)合型的農(nóng)業(yè)建設(shè)人才以適應(yīng)社會(huì)的迫切需求。因此，高等農(nóng)業(yè)院校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程必須隨時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)需求的不斷提高進(jìn)行深化和改革以期和時(shí)代發(fā)展相適應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

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