馮博琴　張　龍

摘要：本文指出我國走新型工業(yè)化道路、培養(yǎng)新一代產(chǎn)業(yè)大軍，是提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)水平的歷史機(jī)遇；同時闡述了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)作為基礎(chǔ)課程的弱點(diǎn)和差距；最后介紹了教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會和全國十家國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心課題組近期所做的一系列研究工作，指出這將使我國的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)邁向一個新高度。

關(guān)鍵字：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)知識體系；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)在近年來取得了長足發(fā)展，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程在高校確立了公共基礎(chǔ)課地位；多個版本的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程體系的研究成果面世；產(chǎn)生了19門國家精品課程；任課教師已基本實(shí)現(xiàn)以科班出身的高學(xué)歷中青年為主；實(shí)驗(yàn)室條件已有極大改善，上機(jī)實(shí)驗(yàn)在絕大部分高校不再成為問題；從事計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究的學(xué)術(shù)組織十分活躍，教改成果十分豐碩，等等。總之，目前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的態(tài)勢十分喜人。

一、歷史機(jī)遇時代重托

在這種轟轟烈烈的形勢面前，我們必須保持清醒頭腦，一定要清楚地認(rèn)識到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的“成熟度”無法與高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)相比，也不能與計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程相比。首先是我們的課程畢竟太年輕了!與在大學(xué)講臺上具有一二百年歷史的數(shù)理化課程相比，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程只有二十來年的歷史，那是一個數(shù)量級的差別，第二個原因是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展太快，技術(shù)的快速更新?lián)Q代使我們大部分教學(xué)內(nèi)容難以穩(wěn)定，欲形成面向技術(shù)應(yīng)用的“傳世”教材，難度很大。第三個原因是缺乏國際化的交流環(huán)境，國外沒有相應(yīng)的國際學(xué)術(shù)組織來研究計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，也沒有像IEEE CS/ACM的CC2005那樣的權(quán)威研究報(bào)告，所以想借鑒國際上的成果、開展系統(tǒng)的交流都比較困難。這三個缺陷導(dǎo)致計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)積累不足，在那些“老字號”課程面前，我們歷史的沉淀顯得十分淺薄。

黨的十七大提出我國要走新型工業(yè)化道路，應(yīng)從改造傳統(tǒng)工業(yè)入手，通過工業(yè)與信息技術(shù)的融合來實(shí)現(xiàn)。為此，要培養(yǎng)新一代的產(chǎn)業(yè)大軍，這支大軍里的戰(zhàn)士，必須是“信息＋專業(yè)”的人才。主動適應(yīng)社會發(fā)展的需要，這是教學(xué)決策者和普通教師的社會責(zé)任和生存理由。信息技術(shù)教育被提到如此空前重要的位置上，這是我們提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)水平的歷史機(jī)遇。

現(xiàn)在大學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的高低，要比以前任何時候都顯得重要，可以說，這是他能否成為名符其實(shí)的新產(chǎn)業(yè)大軍一員的重要因素。這使我們真正感到提供符合社會需求的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是我們的歷史責(zé)任。我們應(yīng)該研究作為一門公共基礎(chǔ)課，我們與“老字號”的數(shù)理化的差距何在，要向他們學(xué)習(xí)些什么?還有，同樣是計(jì)算機(jī)課程，計(jì)算機(jī)專業(yè)課程也比我們“強(qiáng)大”許多，它們?yōu)橛?jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)樹立了怎樣的榜樣?只有想明白這些，才能建立起符合時代要求的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，才能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的歷史性跨越。

二、批準(zhǔn)差距科學(xué)辦學(xué)

把一門基礎(chǔ)課程或一個專業(yè)的教學(xué)說成是科學(xué)、規(guī)范或成熟的，一般而言，它應(yīng)該已完成以下研究，取得的成果在同行中有很高的認(rèn)同度，并且在本領(lǐng)域被采用：建立了完整的課程知識體系和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；合理的課程設(shè)置；明確的教學(xué)基本要求；建設(shè)了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，包括經(jīng)典的教材、習(xí)題和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

前面三項(xiàng)屬于課程研究性質(zhì)，是教指委和教學(xué)研究團(tuán)體、學(xué)校教務(wù)處以及各校的課程負(fù)責(zé)人所關(guān)心的，目前已有許多版本。理想的目標(biāo)，不僅是這些體系、課程設(shè)置和教學(xué)基本要求本身達(dá)到科學(xué)、合理要求，而且它們是用規(guī)范的語言，清晰地表達(dá)了它們的內(nèi)涵，用戶不會產(chǎn)生理解上的歧義。而最后一項(xiàng)關(guān)于優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，當(dāng)為任課教師所關(guān)注，這是課程可操作的關(guān)鍵。

數(shù)理化和計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程體系科學(xué)規(guī)范、內(nèi)涵清晰，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)基本要求相對穩(wěn)定。它們的課程真可以用千錘百煉來形容，并且已“物化”為教材、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等教學(xué)資源。大幾經(jīng)過大學(xué)本科教育的，教材方面，都知道樊映川先生的《高等數(shù)學(xué)》和趙凱華先生的《新概念物理教程》：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目方面，也都做過物體速度、加速度的測量，用光柵衍射法測定光波長，會做水的總硬度測定以及氧化還原與電化學(xué)等實(shí)驗(yàn)；習(xí)題方面也都做過經(jīng)典的求極限、求積分的習(xí)題等等。

成熟課程的教學(xué)基本要求都有一個相對穩(wěn)定的“基本部分”。如果把教材、習(xí)題和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目看成是對基本要求的詮釋，那么這些課程的一批傳世教材、經(jīng)典的習(xí)題和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就能保證不論何地何時，只要采用這批資源進(jìn)行教學(xué)，就不會“把經(jīng)念得太歪”。

社會發(fā)展到這一步，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教指委和相關(guān)教學(xué)研究團(tuán)體理所當(dāng)然要擔(dān)起這個歷史重任，啟動這項(xiàng)重大工程。

三、教學(xué)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)跨越

上一屆的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教指委發(fā)表了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)白皮書，對于前面提到的前三項(xiàng)已經(jīng)做了許多開創(chuàng)性的工作，新一屆的教指委以制訂新一輪教學(xué)基本要求為契機(jī)，將白皮書的內(nèi)容進(jìn)一步完善和改進(jìn)，特別是對相關(guān)內(nèi)涵給出了科學(xué)的表達(dá)，相關(guān)工作取得了重大進(jìn)展。

在教學(xué)資源建設(shè)方面，通過“質(zhì)量工程”建設(shè)，網(wǎng)上課程資源相當(dāng)豐富，但迫切需要凝練，完成由“由厚變薄”的精化過程。目前，十個國家級計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心在馬殿富教授統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下開展了相關(guān)工作，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)組完成了《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)報(bào)告》的初稿，即將出版。

這兩項(xiàng)工作對于提高我國計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的高度有著十分重要的作用。我們把這兩項(xiàng)研究工作的初步成果綜合在一起，對有關(guān)部分作一簡單介紹。

1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)知識體系

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的知識體系采用了一個“4領(lǐng)域×3層次”的矩陣表示，矩陣的元素稱為知識單元，知識單元的內(nèi)涵由知識點(diǎn)表示。

四個領(lǐng)域是：

系統(tǒng)平臺與計(jì)算環(huán)境——涉及計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)工作平臺等方面的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能；

算法基礎(chǔ)與程序設(shè)計(jì)——涉及程序設(shè)計(jì)語言(包括面向過程及面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言)、程序設(shè)計(jì)基本方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)等；

數(shù)據(jù)管理與信處理——涉及應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與信息處理的技術(shù)與方法，典型的有數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體與人機(jī)交互技術(shù)等，另外，專業(yè)特征比較明顯的控制技術(shù)、輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)值計(jì)算等方面的內(nèi)容也涉及這一領(lǐng)域；

應(yīng)用系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)——涉及較大型信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法(特別是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的架構(gòu)技術(shù))以及軟件開發(fā)過程等方面的內(nèi)容。

三個層次是：

概念與基礎(chǔ)——涉及各知識領(lǐng)域中一些主要概念和原理性的內(nèi)容，是要求學(xué)生掌握和理解的知識；

技術(shù)與方法一涉及各知識領(lǐng)域中用于實(shí)際開發(fā)工作的技術(shù)與方法，這些技術(shù)與方法是用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的基本手段和工具；

相關(guān)專業(yè)應(yīng)用——涉及計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)與方法在其他各專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

4×3矩陣中的元素，稱為知識單元，它是經(jīng)研究精心設(shè)計(jì)的，目前該體系包含的單元有124個知識單元(表1)。

表2、表3分別通過一個示例展示了“知識體系一知識單元一知識點(diǎn)”的構(gòu)造思路。知識體系共包含124個知識單元，602個知識點(diǎn)。

2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

與知識體系對應(yīng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系也采用一個4×3矩陣表示，其矩陣元素稱為實(shí)驗(yàn)單元，實(shí)驗(yàn)單元的內(nèi)涵由技能點(diǎn)表示?，F(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系包含了88個實(shí)驗(yàn)單元和354個技能點(diǎn)。

四個領(lǐng)域是：

系統(tǒng)平臺與計(jì)算環(huán)境(S)；

算法基礎(chǔ)與程序設(shè)計(jì)(P)；

數(shù)據(jù)管理與信息處理(D)；

應(yīng)用系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)(A)。

每個領(lǐng)域又分三個層次，分別是：

操作性基礎(chǔ)(O)——常用軟硬件基本操作，基本原理的驗(yàn)證；

綜合性技能(C)——技術(shù)與方法的實(shí)現(xiàn)；

專業(yè)性應(yīng)用(S)——涉及專業(yè)的應(yīng)用技能，有關(guān)的專業(yè)軟件應(yīng)用等。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的結(jié)構(gòu)見表4，其中列出了各領(lǐng)域包含的實(shí)驗(yàn)單元和技能點(diǎn)的數(shù)量。表5、表6分別通過一個示例展示了“實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系一實(shí)驗(yàn)單元一技能點(diǎn)”的構(gòu)造思路。

3教學(xué)基本要求

教學(xué)基本要求對每門課程分別制訂。與以往不同的是，在新版教學(xué)基本要求中，特別給出了課程涉及的知識單元及知識點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)單元及技能點(diǎn)。這樣，以前近乎套話的基本要求描述就變成專業(yè)化詞匯的表達(dá)，教師一看就明白教學(xué)要掌握的尺度，心中就更加有數(shù)。這項(xiàng)工作把基本要求的科學(xué)性、規(guī)范化向前推進(jìn)了一大步。

4實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)資源建設(shè)

不能否認(rèn)現(xiàn)在確有豐富的教學(xué)資源，但是我們還缺乏如數(shù)理化課程所擁有的一批經(jīng)典教材、習(xí)題和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，我們還不能說C語言的哪幾個程序是經(jīng)典的，網(wǎng)絡(luò)的哪幾個實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)的，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的哪幾個習(xí)題是最基本的。因此不論是上課，還是給學(xué)生布置作業(yè)，教師的隨意性較大。教學(xué)選材的質(zhì)量完全看老師的“法眼”了，其實(shí)這是十分危險(xiǎn)的事!

我們的思路是集國家級精品課程和計(jì)算機(jī)十大實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心之精華資源，編制《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指南》(暫定名)，精心打造一批經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。希望能夠借這一項(xiàng)目為提升中國高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)水平、規(guī)范課程教學(xué)開一個好頭，通過若干年的努力和不斷積累，也能有一批傳世的教學(xué)資源出現(xiàn)，成為教師的得力工具。到那時，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量就更有保證。

總結(jié)起來，以“知識領(lǐng)域(子領(lǐng)域)×層次一知識單元一知識點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域(子領(lǐng)域)×層次一實(shí)驗(yàn)單元一技能點(diǎn)”的形式，科學(xué)地表達(dá)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系和教學(xué)基本要求，為今后研究打下了扎實(shí)基礎(chǔ)；規(guī)劃中的《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指南》將有可能凝練出一批經(jīng)典的練習(xí)題和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。我們期望隨著這些帶有奠基性工作的完成，能使計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)登上一個新高度。

[責(zé)任編輯：余大品]