方嬌莉　劉明　秦衛(wèi)平

[摘要]本文分析當前大學(xué)計算機基礎(chǔ)教育的教學(xué)現(xiàn)狀與行業(yè)需求之間的矛盾，結(jié)合計算思維，就如何提高教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，提出關(guān)于非計算機專業(yè)的大學(xué)計算機課程的改革思路。從教學(xué)目標、教改指導(dǎo)思想、新的教學(xué)模式的組成等幾個方面論述了新的教學(xué)模式和改革，力爭提高計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，以適應(yīng)創(chuàng)新型社會的人才需求。

[關(guān)鍵詞]計算思維 非計算機專業(yè) 大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程 改革

引言

社會信息化不斷向縱深發(fā)展，各行各業(yè)的信息化進程不斷加速。 電子 商務(wù)、電子政務(wù)、數(shù)字化校園、數(shù)字化圖書館等己向我們走來。用人單位對大學(xué)畢業(yè)生的計算機能力要求有增無減，計算機成為衡量大學(xué)生業(yè)務(wù)素質(zhì)與能力的突出標志。

高等學(xué)校的計算機教育有兩類不同的范疇：一種是指計算機專業(yè)的學(xué)科教育即計算機專業(yè)教育；另一種是指面向全體大學(xué)生的計算機基礎(chǔ)教育。非計算機專業(yè)的學(xué)生占全體學(xué)生數(shù)量的90%，高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)教學(xué)是為非計算機專業(yè)學(xué)生提供的計算機知識、能力與素質(zhì)方面的教育，旨在使學(xué)生掌握計算機、 網(wǎng)絡(luò)及其它相關(guān)信息技術(shù)的基本知識，培養(yǎng)學(xué)生利用計算機 分析問題 、解決問題的意識與能力，提高學(xué)生的計算機素質(zhì)，為將來應(yīng)用計算機知識與技術(shù)解決自己專業(yè)實際問題打下基礎(chǔ)。

但隨著新形勢的變化，很多高校計算機基礎(chǔ)教育出現(xiàn)了頗多問題，無法真正滿足素質(zhì)教育的要求。因此，有必要對當前存在的問題進行分析，對教學(xué)目標、教學(xué)模式、教學(xué)思想等方面進行相應(yīng)的改革，以滿足社會對人才、知識和技能的需求，增強學(xué)生的就業(yè)信心和實力。

一、出現(xiàn)的問題

（一）基礎(chǔ)不同，學(xué)習(xí)需求各有差異的問題

本科院校的生源通常來自不同地方，使得學(xué)生間的計算機基礎(chǔ)存在較大的差異。我們連續(xù)三年在昆明理工大學(xué)做過問卷調(diào)查，在入學(xué)前學(xué)生掌握的計算機知識多限于網(wǎng)絡(luò)的初步應(yīng)用，比如收發(fā)郵件和聊天，但是基礎(chǔ)知識仍然未達到大學(xué)計算機教學(xué)的目標。隨著中小學(xué)信息技術(shù)教育的普及，目前，大學(xué)的計算機基礎(chǔ)教育中計算機文化層次的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)逐步下移到中小學(xué)。但由于各地區(qū)發(fā)展的不平衡，在今后一段時間，新生入學(xué)的計算機水平會呈現(xiàn)出更大的差異。目前我校教學(xué)中出現(xiàn)的情況是，計算機基礎(chǔ)較好的同學(xué)感覺課堂內(nèi)容簡單重復(fù)，學(xué)習(xí)興趣降低；計算機基礎(chǔ)較差的同學(xué)往往從零學(xué)起，希望能放慢授課進度。

（二）內(nèi)容繁雜，興趣不大逃課率大的問題

大學(xué)計算機基礎(chǔ)的教材，名稱很多，諸如入門、文化等等，都被認為是計算機基礎(chǔ)課的教材。內(nèi)容基本上是Windows操作系統(tǒng)、Office軟件、Internet基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)庫基本知識等有關(guān)領(lǐng)域的濃縮版。教學(xué)突出了實用性，但給學(xué)生有操作培訓(xùn)的感覺。教學(xué)內(nèi)容也沒有針對不同專業(yè)進行區(qū)分，讓學(xué)生覺得和后續(xù)本專業(yè)的課程沒有太大關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致的后果就是：學(xué)生進入大學(xué)后，對第一門計算機課程興趣不大，逃課率較高。

（三）教學(xué)滯后，教學(xué)目的與社會需求不一致的問題

應(yīng)用型本科院校對非計算機專業(yè)的大學(xué)計算機課程教學(xué)的目的是不以學(xué)習(xí)純理論的課程為目的，而是作為應(yīng)用技術(shù)來掌握。因此教師在講授內(nèi)容時大都結(jié)合具體軟件，注重訓(xùn)練學(xué)生使用計算機的技能。盡管學(xué)生掌握了幾款軟件的使用方法，但在畢業(yè)后進入各自行業(yè)工作中，學(xué)生將面對不得不學(xué)習(xí)新的版本的境況；同時不同行業(yè)對信息或數(shù)據(jù)處理的需求是不同的，這不是使用幾款軟件的經(jīng)驗就可以勝任的。

二、計算思維的思想

2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授清晰系統(tǒng)地闡述了計算思維，2010年10月中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳國良院士在“第六屆大學(xué)計算機課程報告論壇”倡議將計算思維引入大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)以后，計算思維得到了國內(nèi)計算機基礎(chǔ)教育界的廣泛重視。然而，在具體的執(zhí)行過程中遇到了許多問題，既由于認識上的不足，又由于大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)的特殊性。如何在計算機基礎(chǔ)教學(xué)中，培養(yǎng)大學(xué)生的計算思維，使大學(xué)生學(xué)會用計算思維去思考問題和解決問題，對提升計算機基礎(chǔ)教學(xué)水平、培養(yǎng)卓越人才具有重要的意義。教育部高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會頒布的《關(guān)于進一步加強高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)教學(xué)的意見》、《計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》等有關(guān)文件雖然沒有明確提出計算思維，但是貫穿了計算思維思想?！蛾P(guān)于進一步加強高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)教學(xué)的意見》提出；計算機基礎(chǔ)教學(xué)的目標是培養(yǎng)學(xué)生掌握一定的計算機基礎(chǔ)知識、技術(shù)與方法，以及利用計算機解決本專業(yè)領(lǐng)域中問題的能力。大學(xué)計算機基礎(chǔ)的課程目標是“使他們在各自的專業(yè)中能夠有意識地借鑒、引入計算機科學(xué)中的一些理念、技術(shù)和方法……利用計算機、認識并處理計算機應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題”。簡單地說，是使用計算機科學(xué)技術(shù)和方法處理問題，這是計算思維的目標。

三、改革措施

（一）分層次、分類別、分階段實施教學(xué)

首先，我們應(yīng)當探索實施以計算思維為導(dǎo)向的教學(xué)方案。原則上分類實施：分為理工類、綜合類和人文藝術(shù)類。主要區(qū)別是前兩者增加程序設(shè)計算法要求，后者增加辦公軟件高級應(yīng)用。

理工類、綜合類的專業(yè)的教學(xué)方案如下：弱化Office軟件課堂講解，強化實踐和自主學(xué)習(xí)；保持原來網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、多媒體基本要求，精簡了在后繼課程中涉及的多媒體制作；騰出6周時間開展計算思維和程序設(shè)計算法教學(xué)。其中：

①利用1周（2學(xué)時）開展計算思維基礎(chǔ)知識專題教學(xué)。主要內(nèi)容包括；

科學(xué)思維；三大科學(xué)思維、計算思維及其主要內(nèi)容、計算思維的作用。

計算理論；馮·諾依曼計算機、存儲程序，圖靈機、停機問題、圖靈猜想，可計算性問題、計算復(fù)雜性、P&NP;問題。

大學(xué)計算機基礎(chǔ)由于教學(xué)對象是非計算機專業(yè)大學(xué)生，因此計算思維基礎(chǔ)知識教學(xué)必須有別于專業(yè)學(xué)生。在計算機專業(yè)中，某些知識點就是一門課程，如可計算性理論。在大學(xué)計算機基礎(chǔ)中，開展計算思維基礎(chǔ)知識教學(xué)要注意：對三大科學(xué)思維、計算思維及其主要內(nèi)容、計算思維的作用、馮·諾依曼計算機、存儲程序等問題簡明扼要地闡述清楚；停機問題、圖靈猜想、可計算性問題、P&NP;問題等本身沒有答案，僅僅是像公理一樣的命題，只需要簡單舉例提出并說清楚即可，不需展開。

②利用5周（10學(xué)時）講授程序設(shè)計基本知識和訓(xùn)練算法基本功。讓學(xué)生明白計算機抽象、自動執(zhí)行的道理，掌握基本編程的能力。更有利的是學(xué)生根據(jù)各自情況，利用假期可更深入地自主學(xué)習(xí)程序設(shè)計內(nèi)容，拓展第二課堂的學(xué)習(xí)渠道。

（二）引入計算思維，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程中充滿著大量的計算思維案例。例如，全面展示計算機的應(yīng)用，實質(zhì)上起了培養(yǎng)計算思維意識的作用；從算盤到計算機的發(fā)展過程是計算思維內(nèi)容不斷拓展的過程：計算機系統(tǒng)是用抽象和分解來控制龐雜的任務(wù)和設(shè)計復(fù)雜的系統(tǒng)；數(shù)據(jù)在計算機中的表示是表示問題的方法；操作系統(tǒng)是用計算思維思想解決了計算機自身問題的案例；使用辦公軟件是一種基本的、低級的計算思維；網(wǎng)上檢索、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上開店是典型有別傳統(tǒng)思維的計算思維活動；設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫就是抽象和分解的過程；設(shè)計一個動畫，可以看成是一個建模和仿真的問題。

從計算思維的角度來講解計算機基礎(chǔ)概念和原理知識。例如；通過展示計算機科學(xué)的最新成果，了解計算機能做什么。思考計算科學(xué)的兩個基本問題；什么事計算機比人做得好，什么事人比計算機做得好？計算機有沒有智能？從而培養(yǎng)計算思維意識。講授操作系統(tǒng)基礎(chǔ)時首先提出“車輛追尾問題所在？正常情況下公交車不來，責任在誰”等問題，說明操作系統(tǒng)解決此問題的方法和思想。又如Cache是一個預(yù)置和緩存問題，其思想是一個典型的計算思維案例。以前，可能僅僅講解Cache起什么作用；從計算思維的角度來說，則需要講解如何起作用。

（三）實施問題驅(qū)動式的教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

計算機課程都是實踐性很強的課程，只有多上機、多實踐才能真正掌握課堂講授的知識。我們在平時的教學(xué)中，按1：1：1的比例來組織教學(xué)，在安排與理論課學(xué)時相當?shù)恼n內(nèi)上機學(xué)時的基礎(chǔ)上，還為學(xué)生無償提供了同樣多的課外免費機時，給學(xué)生提供了充分的實踐機會。

很多同學(xué)都是在入學(xué)后的第一門課《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》開始對計算機產(chǎn)生興趣的，因此我們加強了應(yīng)用和實踐這個環(huán)節(jié)，除了要求學(xué)生在上機時間完成作業(yè)外，還布置了大量的課外大型作業(yè)，另外還為學(xué)生創(chuàng)造了參與實際工作的機會。比如指導(dǎo)學(xué)生參與我?！皵?shù)字化校園網(wǎng)”的設(shè)計和開發(fā)、“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺”的建設(shè)等一系列的實踐任務(wù)。通過親自動手，同學(xué)們嘗到了“我能創(chuàng)造，我能成功”的滋味，也提高了學(xué)習(xí)計算機課程的興趣。

計算機技術(shù)的內(nèi)容浩瀚無比，學(xué)生的興趣又各不相同，按步就班地統(tǒng)一教學(xué)無法滿足多樣化的需求。為此，針對不同的專業(yè)，我們引入了一些具體的運用，如：“Unix操作系統(tǒng)在金融業(yè)中的應(yīng)用”、“存儲技術(shù)”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最新進展”、“數(shù)字信號傳輸規(guī)范發(fā)展的新趨勢—由并行到串行”、“Oracle系統(tǒng)分析”、“超級計算機現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢”、“信息安全技術(shù)在金融業(yè)中的應(yīng)用”等，以擴充課堂教學(xué)內(nèi)容，豐富學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（四）與時俱進，更新教學(xué)手段

計算機課程是實踐性很強的課程，計算機知識與能力的培養(yǎng)在很大程度上有賴于學(xué)生上機的實踐與鉆研。我們應(yīng)該不能只有課堂教學(xué)，在現(xiàn)形勢下，網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用給我們的實驗教學(xué)提供了很好的平臺。我們在學(xué)校的校園網(wǎng)上建立了“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程的在線教育平臺，教學(xué)中的高層次的需求在網(wǎng)絡(luò)中得到極大的補充。在線教育平臺的建設(shè)包含講義、實驗指導(dǎo)書、課堂教學(xué)錄像、網(wǎng)絡(luò)課程，還應(yīng)該包含自學(xué)需要的素材庫、試題庫，以及可以開發(fā)出考試系統(tǒng)等豐富的教學(xué)資源和軟件，它們各自自成體系又相互關(guān)聯(lián)，各種教學(xué)形式互相補充又充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢，滿足了各專業(yè)不同層次學(xué)生的需求。

計算機基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)該是課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)三位一體，相互促進，各方面全面培養(yǎng)學(xué)生的上機動手能力、獨立分析問題和解決問題能力、知識綜合運用能力。強化學(xué)生的計算機實踐能力，以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教育思想，深入探索自主學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等多種先進的教學(xué)方法，注重對學(xué)生能力與素質(zhì)的培養(yǎng)。探索各種教學(xué)模式混合的新式教學(xué)手段。

（五）創(chuàng)新教學(xué)觀念，完善教學(xué)內(nèi)容

認識了當前計算機基礎(chǔ)教育面臨的形勢和任務(wù)、針對高等學(xué)校具體的實際情況，我們要建立新的教學(xué)模式和進行教學(xué)改革，這就是：將多媒體教室教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)相結(jié)合，加強教師的主導(dǎo)作用，強調(diào)實踐環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生能力為中心，提高學(xué)生的計算機基本素質(zhì)和實踐能力，以及應(yīng)用計算機解決實際問題的能力。進一步確定了計算機基礎(chǔ)系列課程的教學(xué)內(nèi)容及各門專業(yè)課程之間的相互關(guān)系，保證計算機系列課程的科學(xué)性和先進性。計算機基礎(chǔ)教育課堂教學(xué)著重講授計算機技術(shù)中的一些重要概念和方法，培養(yǎng)學(xué)生對基礎(chǔ)知識掌握和方法，主要的技能知識內(nèi)容放在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，積極采用視頻教學(xué)的方式，充分利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，完善課堂教學(xué)。

同時充分考慮學(xué)生的興趣以及就業(yè)的前景需求，計劃內(nèi)的計算機教學(xué)已經(jīng)不能滿足需要，應(yīng)該有選修計算機課程；該課程又是針對非計算機專業(yè)設(shè)計，因此，也要突出課程內(nèi)容的實用性?？傊鲗I(yè)的計算機課程按照重基礎(chǔ)、強實踐，突出綜合應(yīng)用能力的原則建立了大學(xué)計算機基礎(chǔ)教育課程體系。

（六）改革教學(xué)考核手段

為了保證計算機教學(xué)質(zhì)量、促進計算機教學(xué)改革，同時應(yīng)該改革計算機教學(xué)的考核手段非常重要。對教師而言，重點在于對學(xué)生計算機知識與能力的培養(yǎng)，是否符合白皮書和藍皮書大綱的要求。我們著手改革學(xué)生成績的評定，將學(xué)生的期末成績轉(zhuǎn)換為上機成績、平時成績和筆試成績的有機結(jié)合，筆試成績側(cè)重于理論知識的掌握，上機成績是操作技能的表現(xiàn)，平時成績是對學(xué)生的嚴格要求。這樣可以避免學(xué)生盲目追求高分采取死記硬背的方法學(xué)習(xí)計算機，激勵學(xué)生創(chuàng)新追求全面的知識。為了提高學(xué)生的綜合能力，每個計算機課程后都設(shè)置有一個綜合設(shè)計的課程設(shè)計，這樣學(xué)生自主創(chuàng)新能力可以大大加強，同時學(xué)生有很強的成就感。

（七）建立促進學(xué)生參與的激勵機制

鼓勵學(xué)生積極參與各類學(xué)科競賽、創(chuàng)新教育項目，通過多種渠道培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)與計算機應(yīng)用能力。凡是通過全國計算機等級考試、云南省計算機等級考試，獲得等級證書，可按學(xué)校的規(guī)定獲得“課外教育學(xué)分”；凡參加全國、省級計算機競賽獲獎的都給以表彰并記“課外教育學(xué)分”。

四、結(jié)束語

大學(xué)計算機基礎(chǔ)是本科學(xué)生，尤其是非計算機專業(yè)學(xué)生接觸到有關(guān)計算思維的第一門課程，其教學(xué)內(nèi)容和體系仍在不斷完善與發(fā)展。中科院院士陳國良教授在2011年7月舉辦的計算機科學(xué)前沿高端學(xué)術(shù)論壇（HPC China2011）上呼吁：要提倡計算思維，要提倡計算思維在教育和科學(xué)中的作用，要把這種思維普適化、大眾化，真正融入到人類的一切活動中。因此，作為應(yīng)用型本科院校的教師，應(yīng)該積極主動地與時俱進，及時調(diào)整教學(xué)的模式、手段和內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和計算思維能力，使所培養(yǎng)的學(xué)生能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展新需要。

項目來源：云南省高校質(zhì)量工程教改項目“Inquiry learning體系在程序設(shè)計中的運用”（云教高[2010]96號）。

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（作者單位：昆明理工大學(xué)計算中心 云南昆明）