計算機專業基礎課教學改革探索

鄭剛++戴敏

摘要：針對計算機專業基礎課程中知識學習與能力培養的問題，通過優選教學內容重構知識體系、改革教學方法、突破時空限制加強實踐能力等改革，加強專業基礎課程建設，確保了厚基礎、寬口徑的人才培養模式的實施。

關鍵詞：實踐教學；工程實踐；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0260-02

根據計算機學科的發展特點，計算機專業培養的學生具備扎實的學科理論基礎和較強的實踐能力[1]。專業基礎課程是計算機學科知識結構的基礎層，承擔著向學生傳授本專業基本思維方式、基本方法和基本技術手段的責任[2]。很多院校的本科教學中，專業基礎課都占據了較大比重，但教學效果卻往往與投入不成正比。學生不滿意總學“無用”的理論基礎課、教師抱怨學生基本功不扎實。專業基礎課教學如何改，才能使學生不但能系統掌握計算機科學與技術學科的基礎理論知識，還能更好地培養學生的計算思維能力、實踐能力和創新能力，這個問題困擾著很多高校計算機專業的教學改革。作為基礎課教學的承擔者，我們從教學內容、教學方法與手段等方面入手，加強基礎課課程建設，確保了厚基礎、寬口徑的人才培養模式的實施。

一、優選教學內容，重構知識體系

要提高學生的培養質量，能力培養必須貫穿在整個教學過程中。教學內容是教學過程的基本要素之一，基礎課程的建設，要根據本專業的培養目標，適時調整課程結構、重組課程體系、優選課程內容。為體現計算機專業基礎課程對于學生的能力培養，南京大學計算機科學與技術系重組了計算機導論、離散數學、程序設計、數據結構和計算機算法設計與分析五門課程的內容，打破課程間的邊界，突出問題求解主線，形成新的“計算機問題求解”課程，對專業基礎課的教學內容進行了改革探索。這種改革模式，對教師和學生的要求很高，很難在普通高校的計算機教學中推廣。課程結構與體系的重構，需要結合專業人才培養目標、教學條件、師資情況來進行，不宜照搬照套。我們在不改變傳統課程結構的情況下，通過優選課程教學內容，達到重構知識體系目的。

1.計算機導論導什么？計算機導論課程的目標是對初入計算機領域的學生加以引導。但究竟該引導什么，卻始終沒有共識。目前很多學校普遍的做法是導環境和技術，即介紹目前主流的計算機軟硬件環境和網絡環境，或對核心的計算機技術作初步的介紹，但這種講法有時會退化為主要講概念或僅是對后續專業課程的“預告”，導致學生興趣不足[2]。我們對計算機導論課程定位是希望通過該課程的學習，使學生了解學習計算機科學的意義和現實價值，了解計算機解決問題的方式、方法和特點，了解計算機學科的發展現狀和發展趨勢等，激發學生專業學習的興趣，領悟作為一名專業計算機人才所應掌握的知識、能力和素質要求，更好地設計自己的專業未來和社會定位。因此，在教學內容的設置上，改變只“講”不“導”的現狀，突出課程的引導性作用。本著“導”而不深，“淺”而不漏的原則，循序漸進地展開教學內容，使學生在一種自然而然的過渡中掌握知識和運用知識，培養學生的抽象思維能力。該課程的學習，既給學生一個計算機學科的總體框架，也使學生從第一門專業課就深深體會到計算機科學的嚴謹性和系統性，體會到科學素養的形成是一個合格的專業人才所必須具備的潛質，取得了事半功倍的效果。

2.離散數學的實踐。離散數學是計算機科學與技術的主要基礎，其突出特點是使學生掌握使用數學語言或符號系統處理問題的基本方法，熟悉和習慣抽象符號的表示及演算形式，進行思維方式數學化的訓練。在離散數學的教學中，基本概念、基本定理、定理證明、正反例方法、計算方法應是教學的重點內容。

以往離散數學的教學以理論教學為主，注重培養學生的抽象思維能力、邏輯推理能力、思維方式數學化的能力，但學生不理解也不知道所學知識有什么用、怎樣用。在離散數學中適當增加實驗教學的環節，以充分體現“理論、抽象和設計”的專業理念，加深對課堂學習內容的理解和掌握。在實驗內容的選擇上，既考慮到典型方法和基本技術，也要充分體現“理論、抽象和設計”的原則。

二、改革教學方法，確保基礎課的教學質量

理論、抽象和設計是計算機科學與技術學科的三種基本形態。我們要在基礎課的教學中將三種基本形態貫穿于教學的始終，用核心概念將各分支學科的內在聯系串聯起來。

1.利用啟發式教學延伸教學內容。專業基礎課的教學，要遵循“點線面”一體化的宗旨。在教學內容的處理上，通過一個知識點的提出，分析并構建相關知識的主線，形成一個子系統，經歸納總結，構成一組知識的框架，形成完整的知識層面。在計算機專業的基礎課教學中針對不同的教學內容，應采取多樣化的教學方式，配合啟發式教學方法，提高課堂教學效率和質量。在講課方式上，可以采取“系統講基礎內容、反復強調重點內容、啟發性講擴展內容”的方式。講課過程中注意學生的興趣、把握學生的興奮點、有效地調動學生的求知欲望。針對知識的內涵和外延，啟發并引導學生主動探索知識、獲取知識的能力。即教學中“以點組線、以線成面”，既要注意基礎課程“基礎”的特點，也要注意知識的輻射性教學，給學生提供發散的思維空間。

2.將“自我探索、深度引導”理念引入課堂教學。教師應把學習的主動權交給學生，讓學生在親身實踐中品嘗艱辛和樂趣，從而培養了他們的學習能力、探索能力。在教學過程中，將“自我探索、深度引導”的教學理念引入到某些課程（如數據結構與算法）或某些課程的適當章節中，逐步提高學生的自我學習能力，培養學生的創新能力。當然，主動權交給了學生并不等于削弱了教師的主導作用，而是對我們教師的要求更高了。在教學內容的設計和教學方式的改革方面就要求教師要有新觀點。在組織學生上機的實踐過程中教師要適當地設計一些大型的作業，有目的地幫助學生解決問題。

三、突破時空限制，加強實踐技能培養

實踐能力是計算機學科的學生必備的專業技能之一，也是衡量優秀專業人才的標準之一。實踐能力的培養，不是一門程序設計語言課的改革所能解決的，應該貫穿于四年的本科教學中，逐步提高和發展。

1.階梯式實踐教學體系。在對學生進行專業實踐技能的培養方面，可以實施“基礎訓練+綜合訓練+開發訓練”的模式。具體為：在基礎課教學中進行基礎訓練，即一次實驗解決一個問題，使初學者易于接受，以學會基本操作、培養基本調試能力為目的；二年級時借助高年級課程（如數據結構與算法等）和專業認知實習，要求學生進行綜合性實習，由簡單的算法構造一些綜合問題的解決方案；三年級后借助專業設計和專業實踐，學生在教師的指導下，進行實踐開發訓練。

2.開放式專業設計。在現有課程體系下，為了突破時空的限制，我們將研究生的導師制模式引入本科生實踐教學，以指導開放性綜合項目設計的形式開展專業設計。以第1學期的“計算機導論”課作為時空起點，由學生選擇題目組成4-6人的研究團隊，每個團隊有一個項目并指定專業導師，專業導師對所指導學生進行不斷線的指導。讓學生利用第2學期到第7學期的課下時間，完成分析、設計要求、功能設計、概念設計和系統設計、系統實現。低年級時，專業導師主要指導學生利用課堂學習和自學獲得相關專業知識；二年級后，可結合專業課程開設情況，逐步開展項目的分析、設計、實現環節。專業導師制，打破了課程、學時界限，可以使學生在教師的指導下，解決課程間知識的銜接問題，也能充分發揮學生的自主學習能力，培養學生的設計、創新、協調、溝通和領導能力，學會以探究方式獲取知識。

計算機專業人才的培養過程中，有如下四個關鍵的環節：鑄造堅實的數學基礎，實現思維方式的數學化；系統掌握計算機科學與技術學科的基礎理論知識；較好地掌握計算機科學與技術基本實驗的方法和技能；培養正確的思想方法、注重綜合素質的提高。計算機專業基礎課的改革，不是這些關鍵環節中的孤立點。專業基礎課程的改革，應將上述四個環節的要求融合在每門課程中，不斷改革教學內容、探索教學方法，結合自己學校的特點，積極開展基礎課程建設。

參考文獻：

[1]陳莉，劉曉霞，張仲選，劉小寧.計算機專業基礎課教學改革探索——從“計算機導論”和“離散數學”課談起[J].高等理科教育，2004，（2）：51-55.

[2]陳道蓄，陶先平，錢柱中，等.計算機問題求解課程的內容建設[J].計算機教育，2012，（23）：6-10.