韓艷

【摘要】本文分析了目前高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)存在的主要問題，重新定位計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，提出了面向?qū)I(yè)應(yīng)用的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程具體改革方案，并從課程內(nèi)容、教學(xué)方法手段、構(gòu)建課程網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)方面進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】非計(jì)算機(jī)專業(yè)；大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程；專業(yè)應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】G642

1 引言

信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，促使高等教育越來越重視大學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生必修的公共基礎(chǔ)課，起著普及計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和技能以及推廣計(jì)算機(jī)應(yīng)用的重要作用。但是由于全國(guó)各地中學(xué)計(jì)算機(jī)教育的不均衡，以及各專業(yè)的需求不同，如何針對(duì)不同起點(diǎn)、不同專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，是高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中亟待解決的重要問題。

這項(xiàng)工作不但涉及的專業(yè)面廣，且國(guó)內(nèi)外可借鑒的模式較少。2009 年，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(huì)制定了《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》[1]（以下簡(jiǎn)稱2009 白皮書），對(duì)大學(xué)階段的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育進(jìn)行規(guī)范和指導(dǎo)。由于國(guó)內(nèi)各高校層次不同，生源情況不同，學(xué)習(xí)的專業(yè)和發(fā)展方向也不一樣，導(dǎo)致大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育培養(yǎng)目標(biāo)也不盡相同。各個(gè)學(xué)校如何從 2009 白皮書獲得有益的指導(dǎo)，進(jìn)行各自的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革，是值得我們研究的。

目前高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育主要存在如下問題：計(jì)算機(jī)專業(yè)與非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)定位區(qū)別不夠明確；非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育以專業(yè)為導(dǎo)向研究不夠深入。因此，對(duì)于非專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，必須進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)、定位與設(shè)計(jì)。

2 面向?qū)I(yè)應(yīng)用的課程改革具體方案

2.1 重新定位計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，改革課程教學(xué)內(nèi)容

多數(shù)高校沿用多年的以“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)+高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”為基本框架的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程設(shè)置，在專業(yè)分類教學(xué)方面體現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用需求的導(dǎo)向不夠明確。當(dāng)前高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)處于由知識(shí)普及型向服務(wù)專業(yè)應(yīng)用型轉(zhuǎn)型時(shí)期，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革應(yīng)定位在提高大學(xué)生計(jì)算思維應(yīng)用技能，使學(xué)生能夠使用計(jì)算機(jī)解決其專業(yè)領(lǐng)域問題，提高學(xué)生就業(yè)的實(shí)力和信心。

我校雖然根據(jù)不同專業(yè)進(jìn)行了分類教學(xué)（課程體系結(jié)構(gòu)如表1所示），但課程內(nèi)容在專業(yè)應(yīng)用需求方面體現(xiàn)不明顯。目前還沒有一種具有專業(yè)特色的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教材，所以對(duì)現(xiàn)行教學(xué)內(nèi)容改革顯得尤為重要，這也是計(jì)算基礎(chǔ)教學(xué)改革必須首先解決的問題。對(duì)此，我校教師在課程內(nèi)容的補(bǔ)充完善、實(shí)訓(xùn)案例擴(kuò)允、加強(qiáng)師生互動(dòng)等方面進(jìn)行了深度探索。

1） 對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行升級(jí)，引入“計(jì)算思維”等重要概念[2]

2006年，時(shí)任卡內(nèi)基· 梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)系主任的周以真教授提出了“計(jì)算思維” 的概念，她認(rèn)為計(jì)算中包含的思想方法，比如遞歸、回溯、抽象和分解、啟發(fā)式推理等，具有普適性，可以在多個(gè)學(xué)科中應(yīng)用，在日常生活中也很常見，并把這些思想方法通稱為“計(jì)算思維”（Computational Thinking）。

以《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程》為例，傳統(tǒng)課程內(nèi)容重點(diǎn)都是辦公軟件的使用，而目前大學(xué)新生具備的計(jì)算機(jī)基本應(yīng)用技能比以往大有提高。針對(duì)非零起點(diǎn)學(xué)生，應(yīng)進(jìn)行課程內(nèi)容升級(jí)，一些原來僅在專業(yè)類計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中的重要概念，如圖靈機(jī)、計(jì)算復(fù)雜度分析、問題求解、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等與計(jì)算思維有關(guān)的內(nèi)容，應(yīng)引入非專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程。

把計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論引入非專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)[3]，這將加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的認(rèn)知，并期望能夠通過訓(xùn)練計(jì)算思維能力，幫助學(xué)生使用計(jì)算機(jī)解決其專業(yè)領(lǐng)域的問題。

2）合理安排教學(xué)內(nèi)容次序

在課程開始之初，過多的抽象概念和理論只會(huì)在學(xué)生和教師之間豎起高墻，所以在程序設(shè)計(jì)課程的前幾周，學(xué)生的主要任務(wù)是理解數(shù)據(jù)類型及表示，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，并設(shè)計(jì)程序。只有學(xué)習(xí)到一定程序之后，學(xué)生才會(huì)提出更加抽象的問題。例如，為什么會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)溢出，遞歸算法是否真正能夠提高運(yùn)算效率，類和對(duì)象的區(qū)別是什么等等。又如《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》中圖靈機(jī)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算復(fù)雜性等方面的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論，應(yīng)當(dāng)放在課程的結(jié)尾，而不是課程的開始。

2.2改革教學(xué)方法和教學(xué)模式

傳統(tǒng)課堂教學(xué)主要以教師講解為主，學(xué)生較為被動(dòng)，主動(dòng)思考很少，很多問題學(xué)生只知其然而不知其所以然，缺少了對(duì)問題的探究，應(yīng)用能力較差。為了提高教學(xué)質(zhì)量，很多教師對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行了改革，運(yùn)用了任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、情景教學(xué)法、問題教學(xué)法等多種教學(xué)方法和手段。

1）選擇教學(xué)語(yǔ)境

絕大多數(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中程序設(shè)計(jì)的目的是提供一種廣義解決問題的技能，可以用在任何程序設(shè)計(jì)應(yīng)用中。有強(qiáng)有力的證據(jù)[4]表明，如果不在一個(gè)具體領(lǐng)域內(nèi)學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)這樣的抽象概念，學(xué)生很可能什么都學(xué)不到。這更說明選擇某個(gè)與學(xué)生相關(guān)領(lǐng)域的重要性，而語(yǔ)境化教學(xué)是改善學(xué)習(xí)效果的鑰匙。

要進(jìn)行語(yǔ)境化的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，除了考慮學(xué)生的專業(yè)背景外，還可以使用學(xué)生具備的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)和信息技術(shù)知識(shí)，以降低大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)中理論和程序設(shè)計(jì)等抽象內(nèi)容的難度，改善教學(xué)的效果。例如可以參考微積分的概念結(jié)合各專業(yè)設(shè)計(jì)不同的案例，物理學(xué)專業(yè)可以用力學(xué)的例子討論速度和加速度，化學(xué)專業(yè)則討論反應(yīng)速率和動(dòng)態(tài)均衡。教師對(duì)這些例子進(jìn)行分析和理解后，可以再進(jìn)行抽象，從中提取這些問題所依賴的數(shù)學(xué)模型，然后編程實(shí)現(xiàn)。

2）使用應(yīng)用案例教學(xué)，面向問題求解

在傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，一般按照數(shù)據(jù)類型及表示、運(yùn)算符與表達(dá)式、三種基本控制結(jié)構(gòu)及控制語(yǔ)句、輸入＼輸出操作、模塊化程序設(shè)計(jì)方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（數(shù)組、指針）、文件操作的順序教學(xué)。這種教學(xué)過程周期較長(zhǎng)，而且實(shí)驗(yàn)課程難以安排，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。而比較有創(chuàng)新意義的做法[5]，是在講授語(yǔ)法之前直接使用應(yīng)用案例，向?qū)W生展示程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句實(shí)例，進(jìn)行實(shí)際的運(yùn)行和數(shù)據(jù)測(cè)試。這種教學(xué)方法把原來的以語(yǔ)法為中心轉(zhuǎn)變成為面向問題求解，通過設(shè)計(jì)良好的展示案例，學(xué)生可以清晰地理解程序結(jié)構(gòu)形成的過程，并將程序的形態(tài)與問題的求解關(guān)聯(lián)形成知識(shí)記憶，而不再是一個(gè)一個(gè)離散的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)。

2.3構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)課程交流服務(wù)平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神

通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)課程交流服務(wù)平臺(tái)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，不同專業(yè)學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn)，興趣相同的學(xué)生會(huì)很自然地融合和溝通。在溝通的同時(shí)，一些綜合素質(zhì)較高并且志同道合的學(xué)生會(huì)慢慢凝聚成一支或幾支學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)潛力大的骨干隊(duì)伍，這些隊(duì)伍必然會(huì)在校內(nèi)受到廣泛關(guān)注，從而產(chǎn)生示范作用和影響力，有助于促進(jìn)學(xué)風(fēng)的整體提升。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還可以創(chuàng)辦工作室，承接校內(nèi)外項(xiàng)目，為將來創(chuàng)業(yè)就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3結(jié)束語(yǔ)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革不是簡(jiǎn)單的開設(shè)幾門計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程就能了事的，把計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)理論內(nèi)容引入非專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中與專業(yè)問題無關(guān)的程序設(shè)計(jì)內(nèi)容改造成為與專業(yè)領(lǐng)域結(jié)合、面向問題的程序設(shè)計(jì)教學(xué)，這不僅讓學(xué)生有所學(xué)，更應(yīng)讓學(xué)生學(xué)有所用，這對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)具有深遠(yuǎn)意義。

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革是一項(xiàng)深入而持久的工作，為專業(yè)服務(wù)的重新定位使得教學(xué)實(shí)踐過程中出現(xiàn)多方面問題，如教學(xué)內(nèi)容選擇上如何找到最佳結(jié)合點(diǎn)，如何刪掉一些與該專業(yè)結(jié)合不緊密的內(nèi)容，但又能保持內(nèi)容體系的完整性；如何與專業(yè)課教師溝通等等，這些問題有待于進(jìn)一步研究與探索。

參考文獻(xiàn)

[1]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(huì).高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求[M].北京：高等教育出版社，2009： 2-5.

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