大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革實(shí)踐探究

陳娟+趙歡+吳蓉暉+李小英+楊圣洪

[摘 要]如何將計(jì)算思維落到實(shí)處，是大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)中亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。項(xiàng)目組以在面向應(yīng)用的過程中培養(yǎng)計(jì)算思維為基本導(dǎo)向，探討大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核機(jī)制、實(shí)訓(xùn)課程等方面闡述湖南大學(xué)的教學(xué)實(shí)踐，提出進(jìn)一步改革的設(shè)想。

[關(guān)鍵詞]面向應(yīng)用；計(jì)算思維；大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）02-0043-02

隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式受到質(zhì)疑。近年來，將計(jì)算思維能力的培養(yǎng)作為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)已經(jīng)成為共識(shí)。[1]然而，如何將計(jì)算思維培養(yǎng)落到實(shí)處，是大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)中亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。

在大學(xué)計(jì)算機(jī)研討43院校廈門會(huì)議中，旗幟鮮明地提出在堅(jiān)持面向應(yīng)用的過程中培養(yǎng)計(jì)算思維。[2]湖南大學(xué)以此為基本導(dǎo)向，對(duì)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程進(jìn)行新一輪的改革。實(shí)踐證明，這些改革措施，在注重知識(shí)應(yīng)用、技能培養(yǎng)的同時(shí)，重視知識(shí)體系的構(gòu)建和理論的融會(huì)貫通，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，提升其綜合素質(zhì)有著顯著的效果。

一、合理專業(yè)分類，更新教學(xué)內(nèi)容

湖南大學(xué)是綜合性高校，學(xué)校學(xué)科專業(yè)涵蓋經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、文學(xué)、理學(xué)、工學(xué)等11大學(xué)科門類。為了將計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)更加緊密地結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的計(jì)算思維，我們首先在各學(xué)院進(jìn)行調(diào)研，了解各專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)需求，然后根據(jù)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的基本要求，并結(jié)合我校實(shí)際情況，歸納出五種專業(yè)類別，設(shè)置各專業(yè)類別的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教學(xué)內(nèi)容，如表1所示。

表1 專業(yè)分類及計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教學(xué)內(nèi)容

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1.工科類。土木、化工、機(jī)械等工科類專業(yè)學(xué)生，需要掌握程序設(shè)計(jì)的基本方法、編程技能與上機(jī)調(diào)試能力，并通過編程解決一些應(yīng)用問題。[3]而c語言具有簡(jiǎn)潔靈活、運(yùn)算符豐富、可移植性好等優(yōu)點(diǎn)，因此選用c語言作為該專業(yè)類別的教學(xué)語言。

2.理學(xué)類。數(shù)學(xué)、力學(xué)、生物等理學(xué)專業(yè)學(xué)生，需要理解實(shí)際問題與模型、模型與軟件算法、算法與問題數(shù)值解的內(nèi)在聯(lián)系，掌握在計(jì)算機(jī)軟件輔助下如何解決實(shí)際工程問題的技巧。Matlab軟件基于矩陣運(yùn)算，具有強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理功能，在復(fù)雜算法方面有優(yōu)勢(shì)。因此選用該軟件作為該專業(yè)類別的教學(xué)工具。

3.管理類。經(jīng)濟(jì)、國(guó)貿(mào)、會(huì)計(jì)等管理類專業(yè)學(xué)生，應(yīng)了解數(shù)據(jù)庫(kù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用，理解數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念和簡(jiǎn)單SQL語言的使用，掌握一種數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件來設(shè)計(jì)、開發(fā)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用實(shí)例。[3]開源數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件MY SQL和腳本語言PHP，是目前成熟、穩(wěn)定、安全的WEB開發(fā)技術(shù)。在教學(xué)中選用該組合，符合互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)。

4.經(jīng)法類。統(tǒng)計(jì)、金融、法學(xué)等專業(yè)學(xué)生，需要掌握必要的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，并能運(yùn)用各種統(tǒng)計(jì)原理，通過操作統(tǒng)計(jì)軟件來完成特定的數(shù)據(jù)分析任務(wù)，適應(yīng)不同專業(yè)對(duì)各種數(shù)據(jù)整理以及挖掘的需要。而SPSS作為“統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案”軟件， 集數(shù)據(jù)錄入、整理、分析功能于一身，操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，是國(guó)際上最流行的統(tǒng)計(jì)軟件之一。

5.文史藝類。影視、新聞、英語、歷史等文科類學(xué)生，要求初步了解多媒體信息表示和處理的基本原理，掌握常用多媒體素材的制作方法與處理技術(shù)，能夠使用專業(yè)創(chuàng)作工具進(jìn)行多媒體應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。[3]通過綜合學(xué)習(xí)photoshop、flash、AE等工具軟件，可解決其在多媒體應(yīng)用的實(shí)際問題。

二、改革教學(xué)模式，貫徹計(jì)算思維

在計(jì)算機(jī)教學(xué)中，建立計(jì)算思維才是根本目的，即運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念對(duì)問題進(jìn)行求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和行為理解。[1]雖然學(xué)生是通過掌握語言或工具來學(xué)習(xí)，但學(xué)會(huì)使用計(jì)算思維的基本方法解決問題比起學(xué)會(huì)具體解決問題的技術(shù)，前者更加重要。在此輪教學(xué)改革中，我們運(yùn)用了案例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目教學(xué)等多種教學(xué)方式，貫穿在課上課下、主體課程與綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)之中。具體來說，將課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)分解為以下幾個(gè)階段：

1.教師將每堂課的內(nèi)容分解為多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，將每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的電子教案、微課視頻、案例素材上傳至課程網(wǎng)站。學(xué)生進(jìn)行課前準(zhǔn)備，預(yù)習(xí)教學(xué)資料，準(zhǔn)備課堂討論的內(nèi)容。

2.在課堂上，教師首先列出主要知識(shí)點(diǎn)，然后通過相關(guān)案例闡述說明，再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行討論、理解和消化。在每個(gè)學(xué)習(xí)階段，結(jié)合學(xué)生專業(yè)，布置項(xiàng)目式的綜合練習(xí)。

3.在課余時(shí)間，學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位，合作完成綜合練習(xí)。在每次實(shí)驗(yàn)課，安排一個(gè)時(shí)間段，由學(xué)生演示其設(shè)計(jì)思路和完成情況，教師和其余同學(xué)對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

4.在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提前發(fā)布在課程中心，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)課堂上完成任務(wù)，將結(jié)果提交課程中心。對(duì)于學(xué)習(xí)確有困難，未能及時(shí)完成的，也可以在課余完成后指定時(shí)間內(nèi)提交。

圖1和圖2分別演示了在新的教學(xué)模式下教師和學(xué)生的各階段任務(wù)。由于學(xué)生在課前通過觀看教學(xué)視頻了解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，在課堂上改變了教師滿堂灌，學(xué)生被動(dòng)接受狀態(tài)的現(xiàn)狀，可以騰出更多時(shí)間進(jìn)行課堂討論，讓學(xué)生更多地融入課堂，從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在項(xiàng)目式的綜合練習(xí)中，學(xué)生需要組合成學(xué)習(xí)小組，協(xié)同合作，上網(wǎng)搜索資料，實(shí)際動(dòng)手完成項(xiàng)目，制作演示文件，在實(shí)踐課上還需要展示演示文件，回答教師和同學(xué)的提問。這些環(huán)節(jié)，讓學(xué)生掌握了問題求解的思路和方法，理解計(jì)算思維過程，也提高了學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用開發(fā)能力、應(yīng)用創(chuàng)新能力。

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圖1 新教學(xué)模式下教師各階段的任務(wù)

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圖2 新教學(xué)模式下學(xué)生各階段的任務(wù)

三、調(diào)整考核方式，綜合評(píng)定學(xué)生成績(jī)

計(jì)算機(jī)課程的學(xué)習(xí)效果很難通過理論考試的成績(jī)來衡量。為了提高考核的科學(xué)性，應(yīng)強(qiáng)調(diào)從多個(gè)方面來綜合評(píng)定學(xué)生成績(jī)：實(shí)驗(yàn)課作業(yè)成績(jī)、課堂討論的表現(xiàn)、學(xué)習(xí)小組完成綜合練習(xí)的情況、期中和期末的機(jī)測(cè)成績(jī)。

其中，Office基本操作的內(nèi)容，以計(jì)算機(jī)基本能力測(cè)試形式進(jìn)行，所有專業(yè)學(xué)生均要求通過。學(xué)生可以根據(jù)自己的水平，在教學(xué)網(wǎng)站選取不同難度層次的教學(xué)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。每個(gè)學(xué)期提供兩次機(jī)器測(cè)試機(jī)會(huì)，考試合格即可獲取學(xué)分。

工科類計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的實(shí)驗(yàn)，采用在線測(cè)試系統(tǒng)，支持自動(dòng)評(píng)測(cè)。通過分章建立的海量題庫(kù)，支持實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)評(píng)測(cè)，學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)課或課余多次登錄系統(tǒng)答題。

其他類別的導(dǎo)論課程實(shí)驗(yàn)，目前采用課程中心網(wǎng)站的作業(yè)功能按章節(jié)布置實(shí)驗(yàn)題。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課登錄網(wǎng)站提交作業(yè)，若沒有及時(shí)完成，在指定時(shí)間內(nèi)也可以提交。由教師或助教登錄系統(tǒng)人工批改作業(yè)，作業(yè)成績(jī)作為平時(shí)成績(jī)的重要組成部分。

期中和期末，均安排機(jī)器考試，主要考查學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。為了體現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)過程的考查，期末成績(jī)?cè)谄谠u(píng)成績(jī)中占比不超過50%。

具體來說，各部分成績(jī)所占比例如表2所示。

表2 專業(yè)分類及計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教學(xué)內(nèi)容

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四、開展實(shí)訓(xùn)課程，注重能力培養(yǎng)

為了強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合能力，在小學(xué)期安排實(shí)訓(xùn)課程。實(shí)訓(xùn)課程通常以四周為一個(gè)周期，采取項(xiàng)目教學(xué)法。教師依據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)合理的項(xiàng)目。各門實(shí)訓(xùn)課程有所偏重，注重知識(shí)的綜合運(yùn)用。工科類的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論，實(shí)訓(xùn)題目為C程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練；理學(xué)類的導(dǎo)論，實(shí)訓(xùn)題目為matlab工程訓(xùn)練項(xiàng)目；經(jīng)法管理類的導(dǎo)論，實(shí)訓(xùn)題目為調(diào)查報(bào)告及spss數(shù)據(jù)分析；文史類的實(shí)訓(xùn)題目為網(wǎng)站設(shè)計(jì)與制作。

在項(xiàng)目的實(shí)施階段，以學(xué)生為主體，組成小組，完成系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、集成和測(cè)試各個(gè)環(huán)節(jié)。在項(xiàng)目進(jìn)行的各個(gè)階段，從開題報(bào)告、中期檢查到后期測(cè)試，教師要適時(shí)地指導(dǎo)和監(jiān)督，引導(dǎo)學(xué)生不斷完善項(xiàng)目。

五、結(jié)語

隨著技術(shù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)正逐步成為其他學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)。培養(yǎng)計(jì)算思維，將進(jìn)一步提升大學(xué)生的綜合素質(zhì)，啟發(fā)其創(chuàng)新能力。我校在計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的改革中，通過以上舉措，穩(wěn)步推進(jìn)了計(jì)算思維培養(yǎng)的全面有效落實(shí)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 佚名.九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010（9）：4.

[2] 盧湘鴻.大學(xué)計(jì)算機(jī)體系研討——43所院校廈門會(huì)議共識(shí)[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（13）：29.

[3] 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).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 [M]. 北京：高等教育出版社，2009.

[4] 教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).計(jì)算思維教學(xué)改革宣言[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013（7）：10.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]