本科院校計算機(jī)基礎(chǔ)課程改革思考

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摘要：針對應(yīng)用型本科院校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中出現(xiàn)的弊病，即在課程教學(xué)和學(xué)生能力培養(yǎng)間存在鴻溝，提出將計算思維引入教學(xué)，解決計算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)危機(jī)。通過介紹計算思維中的關(guān)鍵內(nèi)容，分析計算思維的核心方法，探討融入計算思維的分層次分類別教學(xué)模式，提出以計算思維能力培養(yǎng)為核心的計算機(jī)基礎(chǔ)課程改革方案。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校；計算思維；計算機(jī)基礎(chǔ)課程；課程改革

0引言

應(yīng)用型本科院校是中國高等院校的重要組成部分，學(xué)校數(shù)目眾多，辦學(xué)特色明顯。不同于傳統(tǒng)研究型本科院校，應(yīng)用型本科院校立足于地方，為本地經(jīng)濟(jì)和社會培養(yǎng)技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的高技術(shù)應(yīng)用型人才。大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程是高校學(xué)生入學(xué)后的第一門信息技術(shù)類課程，該課程旨在培養(yǎng)學(xué)生使用計算機(jī)科學(xué)知識和技術(shù)分析和解決實際問題的能力，提升學(xué)生創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼課程打下堅實的信息技術(shù)基礎(chǔ)。該課程的教學(xué)是保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的一項重要教學(xué)工作，對大學(xué)生畢業(yè)后是否能夠迅速適應(yīng)社會需要，并具有可持續(xù)發(fā)展的再學(xué)習(xí)能力，具有重要意義。

1應(yīng)用型本科院校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

2012年全國共有普通本科高校1171所，其中：211工程高校116所，占9.9%，非“211”高校1055所，占90.1%，新建的本科院校是指1999年以來新晉升科學(xué)校，共有647所，約占全國普通本科高等學(xué)校數(shù)量的55.3%，占非“211”普通本科高校數(shù)量的61.3%[1]。這些地方本科院校在辦學(xué)地位、人才培養(yǎng)模式、生源質(zhì)量和課程教學(xué)上都與傳統(tǒng)的重點院校有著明顯區(qū)別。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和無線接入技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機(jī)基礎(chǔ)知識得到快速的普及，特別在應(yīng)用型本科院校中，計算機(jī)基礎(chǔ)課程進(jìn)入蓬勃發(fā)展期，呈現(xiàn)出以下特點。1）大多數(shù)學(xué)校都十分重視計算機(jī)教育教學(xué)的重要性，并確立了計算機(jī)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)性地位，計算機(jī)基礎(chǔ)課程在各專業(yè)的培養(yǎng)方案中已成為不可缺少的一部分。2）隨著計算機(jī)的發(fā)展和普及，計算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚摻虒W(xué)與實踐教學(xué)高度融合，用理論指導(dǎo)實踐，并在具體的實踐案例中去深化理論。同時，以能力訓(xùn)練為核心的實驗教學(xué)理論已經(jīng)滲透進(jìn)課程中，“案例教學(xué)”、“任務(wù)驅(qū)動”等多種教學(xué)模式得到廣泛運用。3）社會信息化進(jìn)程不斷加速，各種學(xué)科間不再局限于單純的某一領(lǐng)域的研究，多學(xué)科交叉融合是信息技術(shù)發(fā)展的契機(jī)，計算機(jī)的輔助功能得以極大的發(fā)揮作用，各專業(yè)對學(xué)生的計算機(jī)應(yīng)用能力的要求日趨強(qiáng)烈，計算機(jī)基礎(chǔ)課程成為很多專業(yè)課程的前驅(qū)課。

雖然計算機(jī)基礎(chǔ)課程在應(yīng)用型本科院校里得到越來越多的關(guān)注，但受限于學(xué)校的歷史沿革和生源質(zhì)量，該課程存在以下方面的問題。1）課程體系不明確應(yīng)用型本科院校大多是1999年以后晉升為本科院校的，以前大都是高職高專層次的學(xué)校，在課程體系的規(guī)劃上缺乏系統(tǒng)性和規(guī)范性，部分學(xué)校還繼續(xù)沿用?？齐A段的課程體系，教學(xué)內(nèi)容還停留在“計算機(jī)文化基礎(chǔ)”或“計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”階段，體現(xiàn)不出計算機(jī)技術(shù)的先進(jìn)性。2）學(xué)時少、內(nèi)容多計算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)學(xué)時一般在32至70個學(xué)時之間，每一章的教學(xué)內(nèi)容可能對應(yīng)著計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)課程，造成每章的教學(xué)只能觸及表面即止，不能深入系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。特別是教育部對本科教學(xué)計劃的總學(xué)時做出規(guī)定后，很多專業(yè)在指定教學(xué)計劃時就首先減少公共基礎(chǔ)課程的學(xué)時，計算機(jī)基礎(chǔ)課程首當(dāng)其沖，有些院校甚至將計算機(jī)基礎(chǔ)課開設(shè)為選修課，不僅學(xué)時大幅縮減，其基礎(chǔ)性地位也受到動搖。3）陷入“狹義工具論”誤區(qū)“狹義工具論”就是認(rèn)為計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)就是教學(xué)生怎么將計算機(jī)作為工具使用[2]。教學(xué)內(nèi)容的組織上以各種軟件的使用為重點，教材中的一章就是某些軟件的使用手冊，如Windows操作系統(tǒng)、Office辦公軟件和網(wǎng)絡(luò)軟件等常見內(nèi)容，教學(xué)過程以教會學(xué)生熟練使用常用軟件為目的，讓學(xué)生掌握軟件工作環(huán)境的構(gòu)成、具體的菜單命令和操作步驟等。“狹義工具論”誤區(qū)使計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)丟失了靈魂，學(xué)生往往只會使用教會的軟件，由于軟件的升級換代非常頻繁，很多學(xué)生又要重新學(xué)習(xí)新版本的或其他的軟件，導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力成為空話。

2計算思維的關(guān)鍵內(nèi)容

2.1計算思維的引入

針對高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中出現(xiàn)的上述問題，2010年陳國良院士在第六屆大學(xué)計算機(jī)課程報告論壇上所作的報告第一次正式提出將“計算思維能力培養(yǎng)”作為計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革切入點的開創(chuàng)性倡議。2006年，美國卡內(nèi)基•梅隆大學(xué)的周以真教授顯性的提出“計算思維”的定義：計算思維是運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去問題求解、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動[3]。計算思維是人類早已存在的思維活動，只是未被發(fā)掘提升到理論高度，它引領(lǐng)人類思考問題進(jìn)行解決，推動人類科技進(jìn)步。2010年，包括清華大學(xué)等高校在內(nèi)的九校聯(lián)盟在《九校聯(lián)盟（C9）計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》中，確定了以計算思維為核心的計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革。

2.2計算思維的地位

計算思維是一種科學(xué)思維，與理論思維、實驗思維一起構(gòu)成了人類的三大科學(xué)研究思維。計算思維并不是一種新的發(fā)明，而是早已存在的思維活動，是每一個人都具有的一種技能[4]。以其他思維方式相比，計算思維以抽象和自動化為本質(zhì)，以設(shè)計和構(gòu)造為特征，強(qiáng)調(diào)對問題進(jìn)行自動化求解。計算機(jī)學(xué)科是計算思維的代表學(xué)科，思維的訓(xùn)練是一個長期的過程，在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，不是僅僅通過幾節(jié)課就要求學(xué)生了解計算思維的內(nèi)涵，而要通過營造環(huán)境、設(shè)計案例讓學(xué)生潛移默化的掌握。

2.3計算思維的核心方法

計算思維方法是計算思維的核心。計算思維是思維過程或功能的計算模擬方法論，其目的是為了提供適當(dāng)?shù)姆椒?，使人們能借助現(xiàn)代和將來的計算機(jī)，逐步達(dá)到人工智能的較高目標(biāo)，諸如模式識別、決策、優(yōu)化、自控等的有關(guān)算法都可屬于計算思維的范疇。計算思維方法很多，周以真教授將計算思維闡述成具體的七大類方法，有把一個困難的問題簡化為如何求解的約簡、轉(zhuǎn)化等方法；有控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨型復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計的抽象和分解的方法；有對一個問題的相關(guān)方面選擇合適的方式陳述或建模的方法；有對進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)的采用預(yù)防、保護(hù)等方式；有利用海量數(shù)據(jù)來加快計算，解決時間和空間之間矛盾的思維方法。這些方法中既有數(shù)學(xué)和工程的方法，也有如遞歸等公認(rèn)的計算機(jī)科學(xué)方法。美國ACM前主席PeterJ.Denning教授將計算原理歸為七類：計算、通信、協(xié)作、記憶、自動化、評估和設(shè)計，大多數(shù)的計算技術(shù)都使用這七類計算原理[5]，它們是解決問題的有效方法。

3融入計算思維的計算機(jī)基礎(chǔ)課程改革方案

3.1構(gòu)建“分層次、分類別”教學(xué)模式

應(yīng)用型本科院校是服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求的高校，計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容、方法和手段，必須與時俱進(jìn)，才能適應(yīng)學(xué)校辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。根據(jù)教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的意見》，采用了“1+X”的課程體系，“1”即“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”課程，推行“分層次、分類別”的課程教學(xué)模式[6]。1）分層次“分層次”是值新生入學(xué)以后進(jìn)行計算機(jī)基礎(chǔ)分級測試，根據(jù)測試成績編入層次1班級（普通班）和層次2班級（高級班）。2）分級測試入學(xué)后新生參加分級考試，測試系統(tǒng)使用無紙化網(wǎng)絡(luò)考試平臺，測試題型包含理論題和實踐操作題，測試題型和期末考一致，難度持平，以我校2015學(xué)年上學(xué)期的測試數(shù)據(jù)為例。以分級測試成績作為分班依據(jù)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生編入層次2班級，沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生編入層次1班級。層次1的學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)公共平臺基礎(chǔ)知識，層次2的學(xué)生通過強(qiáng)化公共平臺知識的綜合應(yīng)用能力，快速提升后學(xué)習(xí)與專業(yè)后繼課程對接的模塊課程。3）分類別根據(jù)學(xué)科屬性，將學(xué)科類別相近的院系學(xué)生劃分為一類，全校分為4類，為每個類別的學(xué)生開設(shè)不同的模塊課程。模塊課程是在認(rèn)真分析各院系人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上確定的，原則是學(xué)習(xí)模塊課程后對學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)的后繼課程提供信息基礎(chǔ)支持。通過分類別模塊課程的學(xué)習(xí)，打牢了學(xué)生學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課程的信息基礎(chǔ)，實現(xiàn)了計算機(jī)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的“無縫對接”，更好地滿足了不同專業(yè)學(xué)生對信息技術(shù)的學(xué)習(xí)需求。“分層次、分類別”的教學(xué)模式很好地解決了計算機(jī)基礎(chǔ)課程學(xué)時少與內(nèi)容多的結(jié)構(gòu)性矛盾，克服了講授內(nèi)容只能“點到為止”，學(xué)生學(xué)習(xí)效果只能是淺嘗即止，更談不上讓學(xué)生掌握使用計算機(jī)進(jìn)行問題求解的方法。

3.2融入計算思維的課程知識體系

針對所有學(xué)生利用2周的時間（8學(xué)時）開展計算思維基礎(chǔ)知識專題教學(xué)，主要介紹三大科學(xué)思維、計算思維核心概念和方法，結(jié)合生活化的例子引入計算思維的存在，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計算思維的興趣。通過講授漢諾塔問題說明計算機(jī)和人類相比，各自的優(yōu)勢和局限性所在；講解圖靈機(jī)和停機(jī)問題讓學(xué)生理解計算模型和可計算理論；講解圖靈模型讓學(xué)生了解人工智能，引導(dǎo)學(xué)生主動探索人工智能領(lǐng)域的知識。對于層次2學(xué)生，理工類模塊課程強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計能力的培養(yǎng)，通過算法多樣化訓(xùn)練計算思維；經(jīng)管類模塊課程強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)庫技術(shù)，講授概念模型和數(shù)據(jù)模型，訓(xùn)練學(xué)生的建模思維；音體美類模塊課程強(qiáng)調(diào)多媒體技術(shù)應(yīng)用，通過制作多媒體體作品和網(wǎng)站設(shè)計訓(xùn)練學(xué)生的分析設(shè)計能力；文史類模塊課程強(qiáng)調(diào)Office綜合技術(shù)應(yīng)用，通過對海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析挖掘出有效的知識。在不同類別的模塊課程中以案例教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動的方式，繼續(xù)深入介紹計算思維的方法，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，讓學(xué)生更加深刻的理解抽象和自動化這一計算思維的本質(zhì)。

3.3考核方式改革

期末考試實施“教考分離”方式，在學(xué)校建設(shè)的“全自動網(wǎng)絡(luò)考試平臺”實現(xiàn)無紙化考試，該考試平臺不但能夠?qū)崿F(xiàn)理論題型的自動評分，也能夠?qū)Σ僮鲗嵺`進(jìn)行自動判分，操作實踐題型包括Windows操作系統(tǒng)、Office軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等。對于層次2的學(xué)生，增加了C程序設(shè)計、Access數(shù)據(jù)庫和Dreamweaver題庫的建設(shè)，以適應(yīng)計算思維內(nèi)容的考核。推行期末考試和社會認(rèn)證的雙重教學(xué)質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)，在組織學(xué)生參加云南省級高校計算機(jī)等級考試的同時，積極引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生報考全國計算機(jī)等級考試及各類行業(yè)能力認(rèn)證考試，如獲得考試證書也能獲得課程學(xué)分，有效追蹤了課程教學(xué)效果，實現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量與能力認(rèn)證間的有機(jī)結(jié)合。

4總結(jié)

計算思維的培養(yǎng)不僅僅是計算機(jī)技能的培養(yǎng)，而是思考方法和方式的培養(yǎng)，它的最終目標(biāo)是培養(yǎng)大學(xué)生可持續(xù)學(xué)習(xí)和發(fā)展的能力，是一種受益終身的教育。將計算思維融入到計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，不僅讓學(xué)生從“做中學(xué)”升華為從“思考中學(xué)”，而且能讓教師真正做到“授人以魚，不如授之以漁”。

參考文獻(xiàn)

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作者：岳強(qiáng) 胡中玉 李玲 平大林 黃吉花 單位：昆明學(xué)院