高等農業院校計算機基礎課程教學改革初探

目前，各農業院校計算機基礎課程群大都由“大學計算機基礎”、“算法與程序設計”、“計算機系統類課程(軟，硬件基礎)”，以及“信息處理與應用基礎”等若干課程組成。這些課程的開設對于幫助學生盡快掌握計算機基本知識、提高實用操作技能以及運用計算機處理各種實際問題能力等方面都發揮了巨大的作用。但隨著計算機基礎課程改革的深入及現代信息技術等在農業生產領域應用的不斷深入和發展，這些課程在指導思想、內容安排上已日益暴露出許多的不足。主要表現在：其一課程本身未能全面反映“計算思維”等新的教學思想及理念、缺乏對基于計算技術，計算機求解問題的思路與方法的論述，特別是缺乏農業領域運用計算機技術解決問題的途徑和手段等實際內容；其二是大部分課程缺少引導學生自我主動學習的典型素材，對用于解決專業實際問題的典型案例等突出熱點問題描述不足，課程內容基本上仍是有關領域的濃縮版；其三是目前所設置的課程缺乏有效的針對性，與各專業的實際需求存有一定的差距，課程群所具有的實踐性、綜合性、創造性、工具性、時代性等特點在現有課程中體現不足。因此，在貫徹教育部加強高等學校計算機基礎教學意見精神的同時，應結合農業院校的自身特點和實際需要，對相應的計算機基礎課程加以改革，以便更好地適應現代農業發展的特殊需要。

眾所周知，農業院校人才培養的目標是造就高素質、復合型的高級農業科技人才，為了更好地實現這一目標，必須不斷地隨著社會對人才素質要求的提高而對課程不斷進行優化和改革。作為嘗試和探索，農業院校計算機基礎教學課程改革的目標應是：大力加強學生“計算思維”意識的培養，全面提升學生利用計算技術，計算機求解問題的綜合能力；同時遵循“先分析社會對計算機應用人才的能力要求，然后研究作為支撐的相應的知識結構，從而構建課程體系”的原則，全面優化課程設置。實現《高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求》中所提出的“面向應用、突出實踐”的目標。

一、強化學生“計算思維”意識的培養，提升學生運用計算思維獲取知識的能力

多年的教學實踐證明，大學計算機基礎類課程的開設對于普及農業院校學生計算機知識以及提高運用計算機解決專業問題的能力都發揮了重要作用。但隨著計算機技術在農業領域里應用的不斷深入，以及社會對畢業生計算機技能的需求越來越高、針對性越來越強的趨勢，現有課程在設置上已日顯不足。從目前課程設置安排來看，各校基本是以通識課的形式分階段安排“大學計算機基礎”和“算法與程序設計”等課程的教學。其中，作為大學第一門計算機基礎課程“大學計算機基礎”既是學生學習計算機基礎理論知識及基本技能訓練的主要途徑，同時也是培養學生“計算思維”意識的關鍵階段，為此該課程應達到以下目標：即幫助學生了解計算思維的基本內容、培養學生運用計算思維獲取知識的能力、初步掌握運用計算思維解決問題的一般思路和步驟，理解計算在問題處理過程中所發揮的作用。因此，在課程內容的安排上應將現有以概念、結論為主向通過計算思維的培養帶動知識的學習、提升能力方向轉變。

目前，大多數院校在講授大學計算機基礎時基本上仍以單純講解概念、簡單原理和結論為主，其結果是學生對系統只是有一個概念上的了解和認識，無法真正認識計算科學，計算技術在處理實際問題過程中所發揮的作用。為了改變這種脫離實際的教學，通過探索實踐筆者認為可通過以下思路嘗試解決所存在的問題。

其一，在教學中應首先培養學生的計算思維意識，并引導學生自覺將其運用到具體的學習過程中；其二，教師在講授時應盡量將對知識的抽象解釋轉化為運用知識處理實際問題的具體實例的說明上，以這種可實現思維帶動對知識的掌握，幫助學生逐步提高運用計算思維獲取知識的能力。那么，什么是計算思維，周以真教授指出：“計算思維是指運用計算機科學的基本概念去求解問題，設計系統和理解人類的行為。”計算思維是一種選擇合適的方式陳述一個問題的思維方法；它是通過啟發式推理法尋求處理問題的方案。以下以二進制教學為例說明計算思維思想在幫助學生全面掌握和認識二進制理論及在數據處理中的作用。

目前在講授這部分內容時基本上是以概念和結論為主，結果是學生對其只是有一個概念上的了解和認識，認知程度仍停留在對0和1認識的水準上，對二進制理論在數據處理過程中的作用以及基本邏輯電路的組成與二進制理論間的關系仍認識不全。為盡快提高認識，筆者認為可從系統和應用兩個角度解釋講解：從系統角度而言，由于計算機能夠直接識別和處理的數據只有“0”和“1”，而大量要處理的數據是以各種形式存在，因此要對它們進行處理首先要解決的是數據的識別，通過分析發現大多數客觀事物(實體)由其性質決定了它們都是以兩種形態存在，既以字符、文字或數字(0和1)。因此在處理時只要將其由字符或文字形式轉換為“0”和“1”或“0”和“1”的組合形式就能實現；同樣，對于圖像、音頻的處理也可完全運用這一思維思想，通過對其進行采樣、量化、編碼等操作實現問題的處理；而從應用角度來看，主要應解釋將各類數據轉換為二進制數的具體實現過程。如實現由字符向數字的轉換可借助ASCII編碼實現。其具體過程為：數據輸入→編碼(ASCII)→處理→存取→顯示結果。同樣，對于其他類型數據(圖像、視頻、音頻)等的處理都也可采用這種方式。此外，從目前設計技術來看，大多數計算機的基本器件仍是由采用集成技術的半導體材料構成，而其固有的PN結特性恰好也只有兩種形式“0”和“1”，這正好符合二進制理論，這樣就可利用二進制運算理論設計由簡單到復雜的各種邏輯電路以滿足計算需求。即用二極管、三極管等實現基本門電路→組合邏輯電路→芯片(復雜組合邏輯電路)。

二、以人為本合理優化課程內容，搭建有效的自主學習平臺

目前，從課程設置到內容的編撰來看，農業院校大學計算機基礎教學雖經多次改革，但由于受通識教育思想所限，課程內容仍趨于對知識作籠統的、一般性的概念化描述。久而久之，以這種統一的、模板式方式組織教學必然會挫傷學生學習的積極性和主動性，對培養學生自主學習能力極為不利。因此，要有效地解決這些問題必須樹立以人為本的指導思想，從有利于學生自主學習的角度，針對解決專業問題的需要和學生的實際需求優化課程內容。為此，我們作了以下的嘗試。

為使學生更快掌握計算機技術運用專業領域的途徑和使用背景，在每一章節的講授過程中首先給出一個應用成功的典型案例，激勵和引發學生產生一種強烈的需求動機。并引導學生分析處理此問題應運用的知識結構，尋找歸納出哪些知識已掌握，哪些需要繼續探索和積累，由學生根據自身情況制訂學習計劃。同時，教師也應明確給出要達到的目標要求，使學生時刻都能了解和掌控自身的學習過程。另外，為有效地維持學生產生的學習動機，輔佐他們盡快探索總結出典型應用案例所采用的知識點，并將其真正運用到解決專業問題的實踐中可采用以下做法：即鼓勵學生運用身邊的問題或專業問題作為學習任務，從中尋求分析解決任務所需的知識與技能，引導學生通過自主閱讀相關教學資源并進行實驗或小組協同完成綜合性項目等環節，嘗試利用計算機技能解決學習任務，形成較深的知識底蘊，最終實現運用計算機知識與技能靈活處理問題的最終目標。

三、面向應用、突出實踐。提升運用程序技術處理問題的綜合創新能力

作為非計算機各專業的學生，學習計算機技術的主要目的在于運用“計算思維”意識研究和解決各種面向應用的理論及實際問題。在學生已基本了解計算機系統知識并具備一定自主學習能力的基礎上。課程重點應以“面向應用、突出實踐”，提高學生運用計算機技術，計算機理論分析和處理問題的綜合能力為主。實現由思維向綜合能力的轉變和提升。為適合這種轉型的需要，絕大多數農林院校都相繼開設了“程序設計”類課程，力圖實現由理論知識向實際應用的跨越。從整體來看都取得了良好的效果，但其中也存在一些問題，問題集中體現在過分強調對語言的抽象描述，輕視對程序設計思維、設計算法以及具體處理步驟等具體內容的詮釋。

為此，只有不斷改變和更新教學理念，真正以培養和提升學生綜合創新能力作為程序設計課程的目標才能適應和滿足社會的需要。針對程序設計類課程所具有的邏輯思維嚴謹、實用性、目標性、針對性強等特點，只有不斷加強學生計算思維意識的培養、研究和積累各種算法在程序中的作用以及大量實踐方可達到教學目標。從對教學效果分析來看，影響學生學習效果及能力提高的主要因素仍是思維方式不當、思維意識不強，由此直接制約和影響了對設計算法以及算法在程序中作用的認識和應用。因此在教學中必須以思維培養為前提，通過大量不同算法在程序實例中的演示和講解提高學生對算法的認知程度。如：算法的遴選原則、算法在程序中邏輯結構的確定、同一問題運用不同算法所衍生的相同或不同結果的演示等等；同時在問題選取上要接近或貼近專業問題的實際需要，使學生盡快完成由對程序設計技術的學習到將其運用到解決專業問題的跨越。實踐證明，以這種方式組織教學既能克服學生生搬硬套簡單機械的強化記憶的學習方式，又能消除“狹義工具論”對計算機教學的影響，同時有助于學生思維的培養和素質能力的快速提升，進而達到提升運用程序技術處理問題的綜合創新能力的最終目標

三、結語

以上就高等農業院校非計算機專業計算機基礎課程改革提出了一些個人想法，面對當今科學技術的不斷進步和計算機技術在農業領域應用的進一步深入和普及，必須造就一批既具有深厚的專業底蘊又熟知計算機應用技術的高素質、復合型的農業建設人才以適應社會的迫切需求。因此，高等農業院校非計算機專業的計算機基礎課程必須隨時代的發展和社會需求的不斷提高進行深化和改革以期和時代發展相適應。

參考文獻

[1]宋文.非計算機專業計算機基礎教育系列課程設置及內容體系研討[J].計算機教育，2006，(7)：38-41.

[2]戰德臣，等.大學計算機——所有大學生都應學習的一門計算思維基礎教育課程[J].中國大學教學，2011，(4)15-20.

[3]李瑞林.非計算機專業計算機基礎課程體系改革設想[J].新課程研究，2007，(11).

[4]杜炫杰，等.大學計算機基礎課程多元立體化教學資源的設計[J].中國大學教學，2011，(5)53-54.