基于翻轉(zhuǎn)課堂的計算機導(dǎo)論實驗課程教學(xué)研究與改革

曲巨寶，梁洪濤

（武夷學(xué)院 數(shù)學(xué)與計算機學(xué)院，福建 武夷山 354300）

1 引言

“計算機導(dǎo)論”課程作為計算機專業(yè)大一學(xué)生第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，對其后四年大學(xué)計算機的學(xué)習(xí)有一定的指導(dǎo)意義，正如文獻[1]所述“計算機導(dǎo)論”課程教學(xué)應(yīng)該起到“五導(dǎo)”作用：導(dǎo)知識、導(dǎo)方法、導(dǎo)思維、導(dǎo)意識、導(dǎo)職業(yè)，可見計算機導(dǎo)論對計算機學(xué)生的引導(dǎo)作用是非常重要的.通常這門課程由兩部分構(gòu)成，一部分是理論授課，一部分是實驗授課，各校根據(jù)計算機專業(yè)培養(yǎng)方案中給定的“計算機導(dǎo)論”的課程總學(xué)時和分學(xué)時各有不同.比如我們學(xué)校在2015級以前的培養(yǎng)方案中“計算機導(dǎo)論”課程總學(xué)時為64學(xué)時，其中理論學(xué)時為48學(xué)時，實驗學(xué)時為16學(xué)時，從2016級開始的培養(yǎng)方案中“計算機導(dǎo)論”課程總學(xué)時改為48學(xué)時，其中理論學(xué)時為40學(xué)時，實驗學(xué)時為8學(xué)時.那么面對變化的總課時，和越來越被壓縮的實驗課時，如何保證學(xué)生在學(xué)好基本理論的同時，充分利用實驗課時效率，把學(xué)生實驗?zāi)芰邮痔岣呱蟻?，確實擺在了每個授課教師的面前.

2 目前計算機導(dǎo)論課程實驗存在的問題

根據(jù)2002年我國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程研究組提出的中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程（China Computing Curricula 2002，簡稱 CCC2002）的要求，“計算機導(dǎo)論”課程應(yīng)該面向計算學(xué)科思維能力的培養(yǎng).[2]所謂的計算思維是指運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動.[3]因此，在理論課上進行必要的計算機科學(xué)基礎(chǔ)知識的傳授是非常必要的.從最初的計算機發(fā)展史、應(yīng)用領(lǐng)域，到計算機中數(shù)據(jù)的表示、存儲和處理，常用的操作系統(tǒng)、常用軟件、辦公軟件、計算機硬件組成與結(jié)構(gòu)，算法與程序設(shè)計等，到后來的數(shù)據(jù)庫基本概念、數(shù)據(jù)模型、SQL語言、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)Acess、黑客與數(shù)據(jù)安全、計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、信息檢索等，這么豐富的內(nèi)容想在大一時期一股腦的讓學(xué)生學(xué)會是不可能的，只是教會他們這些知識如何學(xué)習(xí)、怎么學(xué)好、今后有什么用途等，那么實驗課要是按照這個理論內(nèi)容去安排，學(xué)生根本無法實現(xiàn)，也吃不消，不但無法取得預(yù)期的實驗教學(xué)效果，而且還會給學(xué)生造成對未來學(xué)習(xí)產(chǎn)生為難情緒.為此，有的院校將實驗教學(xué)內(nèi)容開設(shè)成“六大模塊：熟悉計算機、操作系統(tǒng)、辦公自動化套裝軟件的使用、電子郵件設(shè)置使用、網(wǎng)絡(luò)信息檢索、常用工具軟件使用、程序設(shè)計和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Access操作.”[4]這與非計算機專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的“計算機基礎(chǔ)”沒什么不同，達不到計算機專業(yè)導(dǎo)論應(yīng)起到作用；有的院校將實驗分成5項內(nèi)容“微型計算機結(jié)構(gòu)與配置、建立文件和文件夾、WINDOWS任務(wù)管理器應(yīng)用、程序集成開發(fā)環(huán)境、建立學(xué)生信息表以及簡單操作.”[5]該方法確實與其理論授課配套，但要起到引導(dǎo)計算機專業(yè)學(xué)習(xí)和思維的目標(biāo)還不容易達到.經(jīng)過多年的計算機導(dǎo)論的教學(xué)和對在校生、畢業(yè)生的調(diào)查反饋信息統(tǒng)計，我們從2016級大一學(xué)生開始對計算機導(dǎo)論實驗教學(xué)模式和內(nèi)容進行了研究和改革，經(jīng)過兩年多的實踐，取得了較好的效果.

表1 《計算機導(dǎo)論》實驗課程內(nèi)容和學(xué)時分配表

3 實驗教學(xué)內(nèi)容的改革

實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置及學(xué)時分配如表1所示.

在這個實驗內(nèi)容完成過程中，我們做了一些完成這些實驗方式、方法的改革，比如對于基本內(nèi)容（如實驗1和實驗2）需學(xué)生在課外完成.對于課堂上講授的基本內(nèi)容，比如office辦公軟件的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)信息檢索、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等要求學(xué)生在課外時間完成.因為這部分實驗的完成可以通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)或同學(xué)間相互協(xié)助完成，一般都沒有問題.對于綜合實驗內(nèi)容（如實驗3和實驗4）需要學(xué)生在課外自學(xué)再課內(nèi)完成.對于這部分綜合實驗內(nèi)容，要求學(xué)生通過教師的實驗教學(xué)視頻在課外時間完成學(xué)習(xí)，到實驗室時，學(xué)生和老師采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的討論和分析以及創(chuàng)新性應(yīng)用能力的拓展性培養(yǎng).旨在引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂的利用率，豐富學(xué)生實驗內(nèi)容，進一步培育學(xué)生計算思維能力.

4 實驗教學(xué)方式的改革

通常在一般的院校，在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師常常忙于指導(dǎo)學(xué)生的實驗操作，很少引導(dǎo)學(xué)生探究和創(chuàng)新，學(xué)生往往更多的是關(guān)心實驗結(jié)果的正誤，較少反思實驗方法和結(jié)果，如此要提高學(xué)生分析問題和解決問題的動手能力很難實現(xiàn).在本課程的實驗教學(xué)過程中，我們采取了兩種教學(xué)方式.

4.1 項目式教學(xué)法

項目教學(xué)法就是在老師的指導(dǎo)下,將一個相對獨立的項目交由學(xué)生自己處理，信息的收集、方案的設(shè)計、項目實施及最終評價,都由學(xué)生自己負(fù)責(zé),學(xué)生通過該項目的進行,了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求.“項目教學(xué)法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”.針對第一、二個實驗，我們采用了該方法.學(xué)生通過課堂的理論教學(xué)，結(jié)合教師給的實驗任務(wù)，比如完成畢業(yè)論文文檔編輯、排版；利用Excel、PowerPoint完成財務(wù)多報表透視審核分析和求職報告PPT設(shè)計制作，變進數(shù)VCN[6]使用等.這種方法與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，項目式教學(xué)法在教育理念、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)過程和教學(xué)手段等方面都發(fā)生了很大變化，它不再以教師為中心，強調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng).該方法具有實踐性強、體驗性好等典型特征，學(xué)生通過實施具體項目獲取知識、技能及解決問題的方法，在完成項目的過程中培養(yǎng)學(xué)生的工作責(zé)任感及團隊合作能力，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科，跨領(lǐng)域完成復(fù)雜工作的能力，培養(yǎng)學(xué)生對知識進行自主深化與拓展的能力.

4.2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法

“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)法是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生.在這種教學(xué)模式下，課堂內(nèi)的寶貴時間，學(xué)生能夠更專注于主動的基于項目的學(xué)習(xí)，共同研究解決本地化或全球化的挑戰(zhàn)以及其他現(xiàn)實世界面臨的問題，從而獲得更深層次的理解和技能.教師不再占用課堂的時間來講授信息，這些信息需要學(xué)生在課后通過看教師的視頻教學(xué)錄像完成自主學(xué)習(xí).針對第三、四個實驗，我們采用了該方法.學(xué)生通過在課下看教師的教學(xué)和實驗錄像，結(jié)合實驗項目完成全部實驗.在可視化軟件應(yīng)用環(huán)節(jié)，要求學(xué)生利用任何一款的可視化軟件、多媒體軟件（如VS.NET、3Dmax、Photoshop、Flash等）進行實例制作與應(yīng)用；在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，要求學(xué)生利用簡易的Access數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫操作、數(shù)據(jù)表的操作、查詢、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用實例開發(fā).既增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又給他們帶來了挑戰(zhàn)，激發(fā)他們對計算機學(xué)習(xí)的熱情.這種將講授法和協(xié)作法同時運用對滿足學(xué)生的需要和促成他們的個性化學(xué)習(xí)有極大的幫助.

5 實驗教學(xué)環(huán)境的改革

由于計算機導(dǎo)論實驗課時有限，要想在規(guī)定的時間內(nèi)完成所有實驗是不可能的，更多的實驗準(zhǔn)備和知識積累等要在課余時間完成.學(xué)生除了自己宿舍有電腦可以完成計算機導(dǎo)論的實驗外，我們學(xué)校還對全校學(xué)生開放了實驗室，并配有指導(dǎo)教師，學(xué)生隨時可以憑學(xué)生證進實驗室實驗；還有興趣實驗室、創(chuàng)新實驗室、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等實踐環(huán)節(jié).學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺打破時空限制，將自己的理解及探索的結(jié)果與教師及其它同學(xué)進行分享和討論，有效地實現(xiàn)學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間互動的協(xié)作學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)過程成為學(xué)生獲取知識、培養(yǎng)自主管理、提高動手能力的重要環(huán)節(jié).

6 效果檢驗

去年我們學(xué)院計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生參加了中華工程教育學(xué)會IEET的國際認(rèn)證.該IEET是國內(nèi)首家被教育部認(rèn)可的專業(yè)評鑒機構(gòu)，我們的學(xué)生最后以優(yōu)異的成績通過了認(rèn)證.表2是在這次認(rèn)證中，學(xué)生在綜合性訓(xùn)練環(huán)節(jié)Capstone課程中的團隊表現(xiàn)情況問卷調(diào)查表，滿分400分，整體表現(xiàn)非常好.

表2 Capstone課程學(xué)生團隊協(xié)作問卷調(diào)查匯總表

7 結(jié)論

學(xué)以致用是教學(xué)的宗旨，通過對計算機導(dǎo)論實驗教學(xué)改革，學(xué)生在實踐能力和解決問題思考方式、方法上都有了顯著的提高，擺脫了遇到問題先問老師的習(xí)慣，學(xué)會了自主學(xué)習(xí)、自我完善、不斷提高的目標(biāo).如果能夠?qū)⒎D(zhuǎn)課堂教學(xué)法再融合到理論授課過程中，將會起到更好的教學(xué)效果，使學(xué)生在理論課堂上有更多的時間與教師進行信息交流，在實驗課堂上有更好的創(chuàng)新思路誕生，這對于培養(yǎng)應(yīng)用型實用人才非常重要.