高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探究

胡慶龍

摘要：計算機(jī)基礎(chǔ)是面向高校非計算機(jī)類各專業(yè)的第一門計算機(jī)公共基礎(chǔ)課程，也是培養(yǎng)信息時代高校綜合素質(zhì)創(chuàng)新人才的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。隨著時代的進(jìn)步與信息科技技術(shù)的普及，對信息科技人才的需求也越來越大，以至于對我國傳統(tǒng)的高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)也提出了新的挑戰(zhàn)，從而使得以計算思維為導(dǎo)向的高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程改革，逐漸興起。目前，高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革正成為當(dāng)代高校計算機(jī)課程教育研究的新話題。本文通過對我國高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程的改革歷程簡介，根據(jù)計算思維為導(dǎo)向，對教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式進(jìn)行改革探究，推進(jìn)課程改革和建設(shè)的做法，改善我國高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教育，加速我國計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：高校計算機(jī)課程；課程改革；計算機(jī)教學(xué)改革；計算思維

一、引言

隨著時代不斷發(fā)展，信息革命帶來的科技技術(shù)，在我們?nèi)粘Ｉ钪姓谥鸩饺粘；絹碓绞艿礁鞣矫骊P(guān)注。高校計算機(jī)基礎(chǔ)作為計算機(jī)入門課程，為了適應(yīng)社會發(fā)展，也被提到改革的日程上來。

我國計算機(jī)基礎(chǔ)課程改革基本可以分為三個階段。即普及階段，完善階段以及高速發(fā)展階段。

計算機(jī)課程被開始受到教育行業(yè)的重視是從1997年開始的。同時也是在這一年，計算機(jī)基礎(chǔ)課程開始在我國大部分高校普及，這也就是我國計算基礎(chǔ)課程改革的第一階段。在這一階段提出了計算機(jī)基礎(chǔ)教育的“計算機(jī)文化基礎(chǔ)、計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)、計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”的三層次課程體系。各高校在師資隊伍的培養(yǎng)和實驗室的建設(shè)上都進(jìn)行了較大力度的投入，“計算機(jī)文化基礎(chǔ)”進(jìn)入各專業(yè)的本科培養(yǎng)計劃，成為開設(shè)的第一門計算機(jī)基礎(chǔ)課程。各高校基本是按照計算機(jī)基礎(chǔ)三個層次開展教學(xué)，重點(diǎn)是對計算機(jī)技能的教學(xué)。

第二階段是完善階段。自2004年以來，國家開始高度重視對計算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，提出加強(qiáng)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的多條建議，最終確定了“領(lǐng)域+層次”的知識結(jié)構(gòu)總體構(gòu)架以及“1+X的課程設(shè)置”。同時，根據(jù)不同的高校辦學(xué)實際情況，又將教學(xué)要求進(jìn)一步劃分為一般要求與較高要求，并對相關(guān)核心課程內(nèi)容也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。計算機(jī)基礎(chǔ)課程逐步取代了計算機(jī)文化基礎(chǔ)課程，開始日常化起來。

第三階段是高速發(fā)展階段。自2012年以來，教育部啟動了第三輪大學(xué)計算機(jī)課程改革項目，批準(zhǔn)了“以計算思維為導(dǎo)向的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程研究”等多個項目。旨在提升大學(xué)生信息素養(yǎng)和應(yīng)用能力，推動以計算思維能力培養(yǎng)為重點(diǎn)的大學(xué)計算機(jī)課程改革[1]。

二、高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程改革

自2013年以來，我國通過參與教育部第三輪大學(xué)計算機(jī)課程改革項目“基于計算思維的地方高校大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實踐”，針對地方高校的實際情況對大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程主要進(jìn)行了多方面改革嘗試。

以踏實邁進(jìn)、平穩(wěn)過渡為指導(dǎo)對原有教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理、整合、提高、優(yōu)化；再通過多校聯(lián)合的方式，協(xié)同創(chuàng)新，共建共享，以計算思維導(dǎo)向進(jìn)行教程內(nèi)容的編纂，聯(lián)合各個高校不同的特長，相互學(xué)習(xí)，共同創(chuàng)新，實現(xiàn)資源共享；再者開始對課程內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整、創(chuàng)新[2]。根據(jù)本校教學(xué)課程的設(shè)計要進(jìn)行不同模塊的組織教學(xué)。具體組織教學(xué)改革結(jié)構(gòu)內(nèi)容調(diào)整如圖1所示。

接著對課程內(nèi)容問題方面的解讀，需要通過算法、設(shè)計以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行基礎(chǔ)實現(xiàn)。流程圖是大部分高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程首先引入的與程序、算法表達(dá)有關(guān)的基礎(chǔ)概念，Raptor解決算法問題，使一些原本抽象的理念變得更加清晰，明了；實驗教學(xué)需要以應(yīng)用能力和計算思維培養(yǎng)為主線。實驗教學(xué)除保留計算機(jī)組成、操作系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一些基本實驗外，還需要對辦公軟件、控制結(jié)構(gòu)流程編制、繪制思維導(dǎo)圖、XMind繪圖等諸多方面的優(yōu)化提升。以思維導(dǎo)圖來說，思維導(dǎo)圖適合自頂向下逐步求精、模塊化的設(shè)計方法，在一個軟件項目中，思維導(dǎo)圖可作為系統(tǒng)的功能設(shè)計、總體設(shè)計、頭腦風(fēng)暴、項目會議組織的思維與描述工具。圖2就是一種“教師信息管理系統(tǒng)”思維導(dǎo)圖。

三、高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容改革

以計算思維來進(jìn)行高效計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的改革，目前國際上公認(rèn)的代表是自美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授。周以真教授認(rèn)為，計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計，以及人類行為理解的涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化。如同所有人都具“讀、寫、算”（簡稱3R）能力一樣，計算思維是必須具備的思維能力。根據(jù)“基于計算思維為導(dǎo)向的高校大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實踐”項目實施計劃，通過對課程內(nèi)容的梳理，對于高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容具體改革，可以從以下幾個方面來進(jìn)行。

首先是從引論上來進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革。在教學(xué)組織結(jié)構(gòu)與教學(xué)模式，需要從傳統(tǒng)教學(xué)的方式中，突破出來，增加計算模型教學(xué)、計算思維基本理論教學(xué)等，有意識、有放心的去培養(yǎng)學(xué)生思考模式與計算思維。其次，是對計算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程的改革。可以通過計算機(jī)中的0和1，更好地理解計算機(jī)二進(jìn)制課程；通過介紹現(xiàn)代計算機(jī)中數(shù)據(jù)的存儲與表示、數(shù)據(jù)壓縮方法、計算機(jī)硬件組成來進(jìn)行計算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程內(nèi)容改革；接著是計算機(jī)軟件基礎(chǔ)的教學(xué)改革。計算機(jī)軟件基礎(chǔ)教學(xué)改革，需要從傳統(tǒng)的計算機(jī)軟件課程的理論介紹模式中，完善到對計算機(jī)平臺操作的具體實踐中來。對虛擬技術(shù)、移動操作系統(tǒng)等實踐性較強(qiáng)的課程，從理論層面上升到具體實踐操作中來，從而便于計算機(jī)專業(yè)學(xué)生更好的理解計算機(jī)實踐操作，同時也能很好的實現(xiàn)計算機(jī)操作資源的共享；再者是對算法基礎(chǔ)、程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)等方面的基礎(chǔ)課程進(jìn)行教學(xué)改革。從算法基礎(chǔ)來說，算法是計算科學(xué)的精髓。介紹算法的起源、算法的3種結(jié)構(gòu)、算法的表示、算法設(shè)計基本方法、常見算法、算法的評價，通過Raptor流程圖實現(xiàn)算法；程序設(shè)計課程，則需要介紹高級程序設(shè)計語言的特征、程序設(shè)計過程和方法、Raptor流程圖編程、基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)則介紹數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫模型、結(jié)構(gòu)化查詢語言，以設(shè)計某高校學(xué)生教學(xué)管理系統(tǒng)為例說明數(shù)據(jù)庫的建立；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)[3]。介紹網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中常見的、新的概念、技術(shù)和應(yīng)用。這樣可以更好的讓非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生更好的理解與把握計算機(jī)基礎(chǔ)課程知識。endprint

最后則是對計算機(jī)信息安全的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計。計算機(jī)信息安全教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，需要從數(shù)據(jù)加密技術(shù)、數(shù)字簽名與數(shù)字證書、用戶身份識別等信息安全基礎(chǔ)來進(jìn)行課程設(shè)計，深入淺出地闡釋與一般用戶相關(guān)的信息安全知識，解決一般用戶關(guān)心的信息安全問題，在教學(xué)上通過網(wǎng)絡(luò)防火墻、無線網(wǎng)絡(luò)安全管理、漏洞掃描、運(yùn)行隔離阻擋信息安全的威脅等具體實例完善教學(xué)內(nèi)容。

四、結(jié)語

在通過本文計算思維為導(dǎo)向的計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革探究后，基本可以總結(jié)出目前對我國計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革探究方向。在計算機(jī)組成及操作層面的教學(xué)改革，需要結(jié)合微型計算機(jī)的實際組裝來進(jìn)行實踐了解，了解Windows系統(tǒng)具體操作以及虛擬機(jī)的使用；對理論相關(guān)知識的教學(xué)理解，可以通過具體的素材來進(jìn)行教學(xué)講解，從而完善理論知識相關(guān)的圖文講解，改進(jìn)對Microsoft Word、Microsoft Excel、Microsoft Powerpoin等課程的學(xué)習(xí)。

程序設(shè)計基礎(chǔ)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)以及計算機(jī)信息安全基礎(chǔ)課程的教學(xué)設(shè)計，可以分別從不同的具體應(yīng)用來進(jìn)行教學(xué)學(xué)習(xí)，從而便于學(xué)生學(xué)習(xí)與理解。以程序設(shè)計基礎(chǔ)來說，可以通過FreeMind繪制思維導(dǎo)圖，運(yùn)用XMind繪制魚骨圖，完成順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、循環(huán)和分支結(jié)構(gòu)流程圖編程；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)則可以通過無線路由器的設(shè)置和無線局域網(wǎng)上網(wǎng)，組建電力線載波局域網(wǎng)的模式教學(xué)來進(jìn)行；計算機(jī)信息安全基礎(chǔ)教學(xué)，則需要向?qū)W生講授如何保護(hù)自己的隱私與密碼，教師需要明白課程的教學(xué)應(yīng)該教什么，而學(xué)生則需要理解老師教的內(nèi)容。在當(dāng)前形勢下，探索以計算思維為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計，使教師和學(xué)生真正能夠在教學(xué)中學(xué)會構(gòu)建計算環(huán)境、進(jìn)行問題求解，是我們正在尋找的突破點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 教育部高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會. 高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2] Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J].Communications of the ACM.2006，49（3）.

[3] 中國高等院校計算機(jī)基礎(chǔ)教育改革課題研究組.中國高等院校計算機(jī)基礎(chǔ)教育課程體系[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.endprint