本科院校計算機基礎(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基礎(chǔ)課程教學中出現(xiàn)的弊病，即在課程教學和學生能力培養(yǎng)間存在鴻溝，提出將計算思維引入教學，解決計算機基礎(chǔ)課程的教學危機。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模式，提出以計算思維能力培養(yǎng)為核心的計算機基礎(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，學校數(shù)目眾多，辦學特色明顯。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。大學計算機基礎(chǔ)課程是高校學生入學后的第一門信息技術(shù)類課程，該課程旨在培養(yǎng)學生使用計算機科學知識和技術(shù)分析和解決實際問題的能力，提升學生創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)，為學生學習后繼課程打下堅實的信息技術(shù)基礎(chǔ)。該課程的教學是保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的一項重要教學工作，對大學生畢業(yè)后是否能夠迅速適應(yīng)社會需要，并具有可持續(xù)發(fā)展的再學習能力，具有重要意義。

1應(yīng)用型本科院校計算機基礎(chǔ)課程教學現(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年以來新晉升科學校，共有647所，約占全國普通本科高等學校數(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地位、人才培養(yǎng)模式、生源質(zhì)量和課程教學上都與傳統(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，計算機基礎(chǔ)課程進入蓬勃發(fā)展期，呈現(xiàn)出以下特點。1）大多數(shù)學校都十分重視計算機教育教學的重要性，并確立了計算機基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)性地位，計算機基礎(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）隨著計算機的發(fā)展和普及，計算機基礎(chǔ)課程的教學轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚摻虒W與實踐教學高度融合，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理論已經(jīng)滲透進課程中，“案例教學”、“任務(wù)驅(qū)動”等多種教學模式得到廣泛運用。3）社會信息化進程不斷加速，各種學科間不再局限于單純的某一領(lǐng)域的研究，多學科交叉融合是信息技術(shù)發(fā)展的契機，計算機的輔助功能得以極大的發(fā)揮作用，各專業(yè)對學生的計算機應(yīng)用能力的要求日趨強烈，計算機基礎(chǔ)課程成為很多專業(yè)課程的前驅(qū)課。

雖然計算機基礎(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，部分學校還繼續(xù)沿用?？齐A段的課程體系，教學內(nèi)容還停留在“計算機文化基礎(chǔ)”或“計算機應(yīng)用基礎(chǔ)”階段，體現(xiàn)不出計算機技術(shù)的先進性。2）學時少、內(nèi)容多計算機基礎(chǔ)課程的教學學時一般在32至70個學時之間，每一章的教學內(nèi)容可能對應(yīng)著計算機科學與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)課程，造成每章的教學只能觸及表面即止，不能深入系統(tǒng)的學習。特別是教育部對本科教學計劃的總學時做出規(guī)定后，很多專業(yè)在指定教學計劃時就首先減少公共基礎(chǔ)課程的學時，計算機基礎(chǔ)課程首當其沖，有些院校甚至將計算機基礎(chǔ)課開設(shè)為選修課，不僅學時大幅縮減，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”就是認為計算機基礎(chǔ)教學就是教學生怎么將計算機作為工具使用[2]。教學內(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，教學過程以教會學生熟練使用常用軟件為目的，讓學生掌握軟件工作環(huán)境的構(gòu)成、具體的菜單命令和操作步驟等?！蔼M義工具論”誤區(qū)使計算機基礎(chǔ)教學丟失了靈魂，學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，很多學生又要重新學習新版本的或其他的軟件，導(dǎo)致培養(yǎng)學生的創(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

針對高校計算機基礎(chǔ)課程教學中出現(xiàn)的上述問題，2010年陳國良院士在第六屆大學計算機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)”作為計算機基礎(chǔ)課程教學改革切入點的開創(chuàng)性倡議。2006年，美國卡內(nèi)基•梅隆大學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科學的基礎(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科學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)人類思考問題進行解決，推動人類科技進步。2010年，包括清華大學等高校在內(nèi)的九校聯(lián)盟在《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)教學發(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基礎(chǔ)課程教學改革。

2.2計算思維的地位

計算思維是一種科學思維，與理論思維、實驗思維一起構(gòu)成了人類的三大科學研究思維。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，強調(diào)對問題進行自動化求解。計算機學科是計算思維的代表學科，思維的訓(xùn)練是一個長期的過程，在計算機基礎(chǔ)教學中，不是僅僅通過幾節(jié)課就要求學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?shù)姆椒?，使人們能借助現(xiàn)代和將來的計算機，逐步達到人工智能的較高目標，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；有對進行系統(tǒng)恢復(fù)的采用預(yù)防、保護等方式；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)學和工程的方法，也有如遞歸等公認的計算機科學方法。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基礎(chǔ)課程改革方案

3.1構(gòu)建“分層次、分類別”教學模式

應(yīng)用型本科院校是服務(wù)于地方經(jīng)濟社會發(fā)展需求的高校，計算機基礎(chǔ)課程教學內(nèi)容、方法和手段，必須與時俱進，才能適應(yīng)學校辦學定位和人才培養(yǎng)目標的要求。根據(jù)教育部高等學校計算機科學與技術(shù)教學指導(dǎo)委員會《關(guān)于進一步加強高等學校計算機基礎(chǔ)教學的意見》，采用了“1+X”的課程體系，“1”即“大學計算機基礎(chǔ)”課程，推行“分層次、分類別”的課程教學模式[6]。1）分層次“分層次”是值新生入學以后進行計算機基礎(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學年上學期的測試數(shù)據(jù)為例。以分級測試成績作為分班依據(jù)，達到標準的學生編入層次2班級，沒有達到標準的學生編入層次1班級。層次1的學生系統(tǒng)學習公共平臺基礎(chǔ)知識，層次2的學生通過強化公共平臺知識的綜合應(yīng)用能力，快速提升后學習與專業(yè)后繼課程對接的模塊課程。3）分類別根據(jù)學科屬性，將學科類別相近的院系學生劃分為一類，全校分為4類，為每個類別的學生開設(shè)不同的模塊課程。模塊課程是在認真分析各院系人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上確定的，原則是學習模塊課程后對學生學習本專業(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習，打牢了學生學習后繼專業(yè)課程的信息基礎(chǔ)，實現(xiàn)了計算機基礎(chǔ)課與專業(yè)課的“無縫對接”，更好地滿足了不同專業(yè)學生對信息技術(shù)的學習需求?！胺謱哟巍⒎诸悇e”的教學模式很好地解決了計算機基礎(chǔ)課程學時少與內(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”，學生學習效果只能是淺嘗即止，更談不上讓學生掌握使用計算機進行問題求解的方法。

3.2融入計算思維的課程知識體系

針對所有學生利用2周的時間（8學時）開展計算思維基礎(chǔ)知識專題教學，主要介紹三大科學思維、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)學生學習計算思維的興趣。通過講授漢諾塔問題說明計算機和人類相比，各自的優(yōu)勢和局限性所在；講解圖靈機和停機問題讓學生理解計算模型和可計算理論；講解圖靈模型讓學生了解人工智能，引導(dǎo)學生主動探索人工智能領(lǐng)域的知識。對于層次2學生，理工類模塊課程強調(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)練學生的建模思維；音體美類模塊課程強調(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)練學生的分析設(shè)計能力；文史類模塊課程強調(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)學生的計算思維，讓學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證的雙重教學質(zhì)量考核標準，在組織學生參加云南省級高校計算機等級考試的同時，積極引導(dǎo)和鼓勵學生報考全國計算機等級考試及各類行業(yè)能力認證考試，如獲得考試證書也能獲得課程學分，有效追蹤了課程教學效果，實現(xiàn)教學質(zhì)量與能力認證間的有機結(jié)合。

4總結(jié)

計算思維的培養(yǎng)不僅僅是計算機技能的培養(yǎng)，而是思考方法和方式的培養(yǎng)，它的最終目標是培養(yǎng)大學生可持續(xù)學習和發(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基礎(chǔ)課程教學中，不僅讓學生從“做中學”升華為從“思考中學”，而且能讓教師真正做到“授人以魚，不如授之以漁”。

參考文獻

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作者：岳強 胡中玉 李玲 平大林 黃吉花 單位：昆明學院