傅翠嬌　曹慶華

摘要：針對目前大學(xué)計算機課程教學(xué)過程中的問題，提出在教學(xué)過程中融入計算思維和科學(xué)研究的方法，采用類比的方法生動形象地闡述計算機中的基礎(chǔ)概念，充分發(fā)揮多媒體教學(xué)工具的作用，采用動畫演示計算機抽象的工作原理，通過知識結(jié)構(gòu)圖、學(xué)生互評作業(yè)、對作業(yè)情況統(tǒng)計和分析等方式發(fā)揮教學(xué)網(wǎng)站的輔助作用，同時采用多樣化的考核方式檢驗教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：科學(xué)素養(yǎng)；計算機基礎(chǔ)；教學(xué)改革；多媒體輔助；計算思維

0 引言

目前大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程是北京航空航天大學(xué)的精品課程。該課程主要分為兩個層次：第一層次，課程主要以“案例驅(qū)動、問題驅(qū)動、任務(wù)驅(qū)動”的模式授課，采用課堂教學(xué)與課后作業(yè)、上機操作相結(jié)合的教學(xué)方式；第二層次，每門子課程單獨以講座的形式授課。該課程嘗試引入計算思維的思想，盡量按照問題求解的模式組織教學(xué)內(nèi)容和實施教學(xué)。目前這種教學(xué)方式取得了不錯的教學(xué)效果，但由于計算機內(nèi)部的工作過程不直觀，相關(guān)概念比較抽象，學(xué)生感覺理論知識枯燥無味，有些學(xué)生不能獨立完成作業(yè)，還存在互相抄襲作業(yè)的現(xiàn)象，部分學(xué)生還認(rèn)為計算機基礎(chǔ)課程就是學(xué)習(xí)Office工具的課程，為此筆者通過以下教學(xué)方法的改革，提高教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到更好的教學(xué)效果。大學(xué)計算機基礎(chǔ)是一門先導(dǎo)課、基礎(chǔ)課，要通過這門課程培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維方式，這也和我們研究型大學(xué)的理念一致，并且在教學(xué)過程中要充分發(fā)揮多媒體工具和教學(xué)網(wǎng)站的輔助作用。

1 在教學(xué)中引入人文關(guān)懷和科學(xué)研究的方法

1.1 人文關(guān)懷

在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心自己的發(fā)展，關(guān)注社會和環(huán)境中存在的問題，并對自己和社會進行思考，主要通過課后作業(yè)和實驗教學(xué)體現(xiàn)。例如，學(xué)生做Word圖文混排實驗時，要求學(xué)生用圖文并茂的形式來介紹自己，在展現(xiàn)自己的過程中學(xué)習(xí)使用Word進行排版；做應(yīng)用Word進行論文高效排版實驗時，要求學(xué)生用論文的形式闡述自己的中國夢或者撰寫某項班級活動的策劃方案；做PowerPoint實驗時，讓學(xué)生就某個環(huán)境問題進行演講；在做Photoshop實驗時，讓學(xué)生設(shè)計出10年后的自己并要求有場景。這樣的實驗可以引導(dǎo)學(xué)生及早規(guī)劃自己的未來，關(guān)心社會的發(fā)展。

1.2 培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)

我們的教學(xué)理念是通過基礎(chǔ)課培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，將科研方法融入教學(xué)活動中，向?qū)W生傳授科研理念、科研文化、科研價值，使學(xué)生了解科技最新發(fā)展和學(xué)術(shù)前沿動態(tài)，激發(fā)科研興趣，啟迪科研思維，培養(yǎng)科研道德，提升學(xué)生科學(xué)研究和科技創(chuàng)新的能力。在教學(xué)過程中，通過課后作業(yè)和實驗教學(xué)來引導(dǎo)學(xué)生進行獨立思考，對閱讀的文獻(xiàn)進行對比，通過數(shù)學(xué)建模解決實際問題，對一些問題進行社會調(diào)查并得出結(jié)論。課后作業(yè)如下：如果第一臺計算機是你設(shè)計的，闡述設(shè)計過程。怎樣把宿舍的計算機組成一個局域網(wǎng)？怎樣使你的計算機安全地暢游在互聯(lián)網(wǎng)上，闡述多媒體技術(shù)的發(fā)展過程中存在的問題。這些問題都要求學(xué)生進行獨立的思考，查閱大量的文獻(xiàn)并對文獻(xiàn)進行分析和對比，得出有價值的結(jié)論。課后大作業(yè)要求學(xué)生采用數(shù)學(xué)建模的方式解決生活中的問題，數(shù)據(jù)可以是物理實驗中的數(shù)據(jù)，可以是北京的交通流量，也可以是學(xué)生的上課情況等，對這些數(shù)據(jù)進行分析后，建立起一定的模型并得出有價值的結(jié)論。

1.3 將計算思維方法融入教學(xué)各個環(huán)節(jié)

2006年，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授提出計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念來求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的科學(xué)方法。它通過選擇合適的方式陳述一個問題，對問題的相關(guān)方面進行建模并用最有效的辦法實現(xiàn)問題的求解。計算思維強調(diào)問題求解的操作過程和機器實現(xiàn)，是一種人機共存的思維。2011年，國際教育技術(shù)協(xié)會（ISTE）和計算機科學(xué)教師協(xié)會（CSTA）給計算思維下了一個操作性的定義，即計算思維是一個問題解決的過程，該過程包括：①提出問題并能夠利用計算機和其他工具幫助解決該問題；②符合邏輯地組織和分析數(shù)據(jù)；③通過抽象（如模型、仿真等）再現(xiàn)數(shù)據(jù)；④通過算法（一系列有序的步驟）支持自動化的解決方案；⑤識別、分析和實施可能的解決方案，并整合這些最有效的方案和資源；⑥將該問題的求解過程進行推廣并移植到更廣泛的應(yīng)用中。這種表述和該課程的數(shù)學(xué)建模過程一致。在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生像計算機那樣處理問題，就是處理問題的自動化。把實際問題進行抽象，抽象出一個模型，通過簡單的編程用計算機進行解決。對一個問題的解決盡量減少復(fù)雜的手工過程，盡可能地通過計算機解決，例如，需要建立大量的文件夾，或處理某些數(shù)據(jù)，使用Excel就可以解決。

2 采用類比的教學(xué)方法

計算機方面的理論知識比較抽象，不好理解。例如，在講到二進制、八進制和十六進制時，部分學(xué)生感覺不好理解，因為在日常的，li活中不經(jīng)常接觸此類進制，計數(shù)和運算多采用十進制。并且學(xué)生不理解為什么需要這些進制。我們可以采用類比的方式進行授課，如生活中的星期是七進制，7天就是1周；12個月就是1年，月份就是采用十二進制；60秒就是1分鐘，采用的是六十進制。計算機內(nèi)部可以識別的是二進制的數(shù)據(jù)，人們?yōu)榱碎喿x的習(xí)慣把3位二進制數(shù)用1位八進制數(shù)表示，把4位二進制的數(shù)用1位十六進制的數(shù)表示，是為了閱讀的方便，通過類比，學(xué)生就比較容易接受和理解進制的概念，

在講到操作系統(tǒng)中的進程和線程時，進程是具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位；線程是進程的一個實體，是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它是比進程更小的、能獨立運行的基本單位，學(xué)生也感覺不易理解。如果采用對比的方式，把進程比作公司，把線程比作公司的員工，公司擁有資金等資源，而進樣是資源分配的基本單位，員工要開展工作，需要向公司申請經(jīng)費，而線程若想正確執(zhí)行，也需要有足夠的資源，一個公司的業(yè)務(wù)開展，至少需要一個員工的工作等，這樣學(xué)生就豁然開朗了。

3 充分發(fā)揮多媒體教學(xué)工具的作用endprint

3.1 采用動畫演示抽象的工作原理

在2013年5月北京地區(qū)舉辦的計算機算機教學(xué)交流活動中，我們深刻地認(rèn)識到動畫在教學(xué)過程中的重要作用，采用幻燈片的動畫功能展示計算機的工作原理比較直觀。例如，計算機指令的執(zhí)行過程比較復(fù)雜，初次接觸的學(xué)生不易理解，用幻燈片的動畫演示指令的取指、解碼、取操作數(shù)、在操作數(shù)的過程，學(xué)生很直觀地理解了數(shù)據(jù)是從哪里取出，計算后又放到了哪里去，也通過比較形象的方式理解了數(shù)據(jù)通路的概念。

3.2 發(fā)揮教學(xué)網(wǎng)站的輔助作用

1）構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)圖。

計算機基礎(chǔ)課程的知識不是特別深奧，但是涉及的內(nèi)容比較廣泛，章節(jié)之間關(guān)聯(lián)性不強，可以通過教學(xué)網(wǎng)站中的知識結(jié)構(gòu)圖，使學(xué)生掌握各章節(jié)知識點之間的關(guān)系，這樣學(xué)生容易建立起一個完整的知識體系。

2）作業(yè)互評。

針對學(xué)生作業(yè)有抄襲的現(xiàn)狀，有些課程采用反抄襲系統(tǒng)，可以有效地避免此類問題，但是這種方法不能使學(xué)生看到好的作業(yè)是什么樣的。我們的做法是以小班為單位上傳作業(yè)，對于學(xué)生上傳的作業(yè)，小班內(nèi)的學(xué)生可以互相評價學(xué)生之間的作業(yè)，發(fā)表自己的評論，可以進行投票。這是一個互相學(xué)習(xí)的過程，也是一個作業(yè)公開的過程，每個學(xué)生都可以看到別人的作業(yè)，如有抄襲行為，會曝光在全班學(xué)生面前，從客觀上杜絕了抄襲的現(xiàn)象。

3）作業(yè)情況統(tǒng)計和分析。

作業(yè)在學(xué)生之間可以互評，另一方面助教也可以評價學(xué)生的作業(yè)。助教把學(xué)生作業(yè)中存在的問題，通過簡單的方式錄入網(wǎng)站中，通過網(wǎng)站的統(tǒng)計和分析功能，用餅圖或柱狀圖的形式展現(xiàn)學(xué)生對某些知識點的掌握情況、學(xué)生作業(yè)的問題主要集中在哪里，方便教師及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題。

4 多樣化的考核方式

該課程的考核包括課堂作業(yè)、實驗作業(yè)、期末考試和大作業(yè)，其中課堂作業(yè)占25%，實驗作業(yè)占35%，期末考試占20%，大作業(yè)占20%。課堂作業(yè)有隨堂小測驗，主要用來了解學(xué)生對課堂講課內(nèi)容的掌握情況，還有開放式的課后作業(yè)，需要學(xué)生查閱大量的資料，進行獨立的思考，寫出小論文；對于實驗作業(yè)，要考慮學(xué)生之間的互評情況、助教的評分以及教師的抽查3個方面的情況；期末考試是上機考試，考查學(xué)生對一些知識點的掌握情況；大作業(yè)是數(shù)學(xué)建模，要求學(xué)生撰寫論文。這樣通過多樣化的考核方式全面地評估教學(xué)效果。

5 結(jié)語

對教學(xué)過程的改革沒有止境，我們還需針對學(xué)生的實際情況及時調(diào)整教學(xué)方法，找到最適合學(xué)生接受和理解的教學(xué)方法，不斷學(xué)習(xí)新的教學(xué)理念，采用先進的教學(xué)輔助工具，提高數(shù)學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]艾明晶，吳秀娟，李瑩，等.大學(xué)計算機基礎(chǔ)[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社，2013：1-5.

[2]何秀青，何聚厚.計算機導(dǎo)論課程中計算思維能力培養(yǎng)研究[J].計算機教育，2012（15）：69-73.

[3]管會生，楊建磊.從中國“古算”到“圖靈機”看不同歷史時期“計算思維”的演變[J].計算機教育，2012（11）：120-125.

[4]易勝秋，彭國星，劉強.大學(xué)計算機基礎(chǔ)課教學(xué)改革的研究[J].企業(yè)科技與發(fā)展。2012（19）：65-67.

[5]xupeisen112·算法第7課時：進位制[EB/OL].（2012-08-05）[2013-07-19].http：∥wenku.baidu.com/view/b53f5036b90d6c85ec3ac630. html.

[6]dandycheung·線程和進程的關(guān)系之比喻[EB/OL].（2011-06-28）[2013-07-19].http：∥blog.csdn.net/dandycheung/article/ details/6573643.

[7]張聰.如何講好計算機基礎(chǔ)知識[J].信息技術(shù)，2010（26）：634-635.

[8]張昱，李封，高克寧，等.程序設(shè)計基礎(chǔ)課程計算思維方法研究與實踐[J].計算機教育，2012（19）：132-135.

[9]趙娟，姜有輝，基于計算思維的個性化實驗教學(xué)[J].計算機教育，2012（16）：107-110.

（見習(xí)編輯：劉麗麗；編輯：宋文婷）endprint