信息化時代大學計算機基礎教學改革思路

伍丁紅

（湖北經濟學院 信息管理學院，湖北 武漢430205）

一、前言

信息技術發展進入云計算、物聯網和大數據時代，對社會經濟生活產生巨大和深遠的影響，對大學生的信息素養和信息技術應用能力提出了更高的要求，對高校計算機基礎教育改革也將產生有力推動作用。適應這種變化和要求，計算機基礎教學應當在教學理念、教學目標、教學手段等方面進行改革創新。圍繞社會經濟發展對信息化人才的要求，積極探索和實踐有利于培養學生扎實理論基礎、創新思維能力和服務社會意識的教學模式和教學體系。

大學計算機基礎教學經歷了近30年發展歷程，已成為大學基礎教育的重要組成部分。與其他專業學科的融合越來越緊密，對其他專業學科的支撐作用越來越顯重要。大學計算機基礎教學本身正呈現出多元化、網絡化的發展趨勢。大學對計算機基礎教學的定位更強調培養學生的信息素養、思維能力和實踐能力。

由于受傳統“計算機工具論”的影響，目前在高校開設最廣泛的計算機基礎課程，主要講授流行軟件的操作使用方法，從職業學校到大學文理本科，所開課程的內容大同小異。而軟件的時效性限制，使學生所學的知識與實際工作需要嚴重脫節。如何有效提高計算機基礎教學質量，滿足學生未來發展和工作需要，已受到各級領導和計算機教師的高度重視。

二、計算機基礎教學存在的主要問題

（一）教學目標、教學內容跟不上信息技術的發展要求，以講授“計算機軟件應用”為主的傳授知識技能型的課程，與未來社會對計算思維和計算能力的需求無法形成有效對接。

（二）教學模式、教學手段不能滿足新生差異化的學習需求。新生的計算機知識水平不斷提高,但城鄉學生存在較大差異。

（三）知識量劇增與教學學時不足之間的矛盾。高校擴招，新生量劇增與學校師資力量不足的矛盾。技術更新加速與教師知識老化的矛盾。

（四）應試教育導致的高分低能現象普遍存在。圍繞計算機等級考試，以教師為主導的課堂教學模式與培養學生綜合能力的矛盾。課程“同質”化現象普遍，缺乏與專業融合的辦學特色。

（五）教學實踐不足和實驗教學設備老化，與培養學生動手能力、研究能力、創新能力的矛盾。

三、計算機基礎教學改革的幾點思路

（一）建立以培養計算思維為核心的教學體系

計算機基礎教學應從轉變教學理念入手，深入研究學生的學習需求和專業需求，以培養學生的“計算思維”和“計算能力”為目標，構建適應社會信息化發展需要的新型教學體系。強化知識內容的更新和實踐過程的創新。采用先進教學方法和教學手段，建立新型教學模式，圍繞新建課程體系改編教材。實現從單一知識傳授型教育到計算思維能力培養型教育的轉變。

2010年《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》強調“需要把培養學生的‘計算思維’能力作為計算機基礎教學的核心任務”。課程目標是“使他們在各自的專業中能夠有意識地借鑒、引入計算機科學中的一些理念、技術和方法……利用計算機、認識并處理計算機應用中可能出現的問題”。

計算思維是基于計算機科學的一種人類的思維活動，它體現在計算機的基本設計原理和工作過程中，在計算機軟件和信息技術中大量蘊含計算思維。以計算機科學為基礎的計算思維、以數學為基礎的邏輯思維和以物理學為基礎的實驗思維，成為人類思維的三大基石，是科技發明創造的核心競爭力。

2006年3月，美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真教授給出了計算思維 （Computational Thinking）的定義。她認為：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。

培養學生的計算思維，需要對現有課程進行重新整合，課程體系采用“1+X”模式，“1”即“計算機基礎”課程，以培養學生計算機學科的基本素養為目標，重點講授計算機的基本概念，基本原理，基本方法，系統設計和開發的基本思路，計算思維和應用計算機的思維等通識內容。例如：馮·諾依曼計算機、圖靈機、存儲程序、程序執行過程，數制與計算機，面向過程和面向對象程序設計，動態規劃、枚舉、遞歸、回溯等算法應用。“X”即“計算機系統及應用”相關課程，講解計算機軟硬件系統，數據庫和網絡系統等，教學設計補充計算機與專業融合相關的案例，將計算思維融合到后續“X”門的應用課程中。

教材編寫以計算思維能力為主線，實用案例為補充。在闡明計算機本質特征和計算思維核心的同時，以社會經濟生活中的問題為案例，講解轉換成計算機處理問題的形式和思路，例如如何搜索信息、建立模型、選用算法、組建系統等。

實踐教學應盡量選擇社會需要的真實任務，培養學生學以致用，綜合解決實際問題的能力，不斷鉆研信息技術的創新能力。

（二）堅持分級分層教學設計

目前計算機基礎教學實行統一教材、統一授課、統一考試一刀切的教學模式，無法滿足學生差異化的學習需求。由于各地區經濟發展不平衡，各地中學計算機課程教學條件、教學水平、教學質量存在較大差異，新生入學時計算機水平長期存在較大的梯度。通過對學生問卷調查發現，部分來自農村和邊遠地區的學生計算機還處于零基礎狀態，而來自發達的大中城市的學生對計算機可以比較熟練操作。統一的教學模式，使基礎差的學生感到吃力，對計算機學習產生恐懼和排斥心理，甚至放棄未來對計算機的探研，基礎較好的學生已經接觸或掌握課程中的部分內容，對學習產生輕視心理，降低了學習的主動性和積極性。

針對這種現狀，部分學校嘗試進行分級教學改革，但因人力物力的限制，并沒有開展實質性的分級教學，而是采取讓基礎較好的學生免修計算機基礎課程。這種做法雖然減輕了教學負擔，但對學生后續計算機課程學習和計算機應用造成空洞。受中學時計算機課程為高考課程讓路的影響，學生的計算機基礎僅限于會操作的層面，知其然不知其所以然，并未達到大學計算機基礎教學的目標要求。

大學計算機基礎教學改革應當堅持分級分層教學，量才施教。入學時對新生進行基礎水平測試，測試成績分為A、B、C三個起點，針對不同的起點設計相應的課程模塊，學生根據自己的基礎選擇學習相應的模塊。同時根據文理科和藝術類學生不同的思維模式、能力特點和不同的專業需求，設計可供學生自主學習的網絡課程，培養學生的自學能力。采用分層分級、靈活多樣的教學形式，既節約教學資源又能得到更好的教學效果。

（三）利用云計算技術優化網絡教學平臺建設

目前部分高校開發了基于校園網的網絡輔助教學平臺，主要功能包括：1.發布課程信息；2.作業管理；3.考勤管理；4.共享教學資料等。實現了教學資料、電子課件、作業上傳等上網基本環節。為師生的學習和交流提供了便利條件，學生可方便地獲得輔助學習資料。但平臺建設還處于初級階段，可利用的教學資源有限，功能還有待完善。同時因各校的網絡教學平臺仍處于封閉狀態，重復開發重復建設的現象也很普遍，發展水平并不均衡。所以，應加強同類院校之間的技術合作，共同開發、開放計算機基礎網絡教學平臺。優化資源，節約人力物力成本。利用云計算技術構建更加個性化和人性化的網絡輔助學習平臺，充分整合教育資源，建設統一的、功能完備的、開放的網絡教學云，具備可視化、互動性、動態討論、自動判分功能的網絡化學習社區。

基于云計算的社會化服務學習環境，教學資源極大地豐富，學生可根據自身基礎、能力、興趣選擇最適合自己的學習內容，變被動學習為主動學習，自主學習能力得到快速提升。在線虛擬化學習社區，使教學不再受時空和交流的限制，教學過程中教師和學生實時交流互動，教師可以及時了解學生學習效果和存在的問題，使教學更有針對性。同時學生參與討論，實時提問并獲得解答，從而形成一個良性的、高效的學習過程。

充分利用網絡資源，構建虛擬化的云學習社區，是解決“知識量劇增”與“學時數不足”矛盾的有效途徑，也是解決高校師資力量不足，教學資源短缺的的有效手段。

（四）利用物聯網技術建立新型網絡實驗平臺

實踐教學是計算機基礎教學的重要環節。而學校實驗手段陳舊、實驗設備老化的困境，弱化了實踐教學的效果。利用物聯網建立新型網絡實驗平臺是實驗教學改革的方向。利用云計算和虛擬技術建立統一管理的高校虛擬實驗室，可以均衡利用各地資源，提高實驗室軟硬件利用率。例如成都電信工程學院開發的基于云計算的計算機公共課實驗平臺的建設，用一臺服務器替代傳統的幾十臺、幾百臺PC機的功能，硬件成本大幅降低，扭轉了傳統上機每人一臺電腦的資源浪費局面。學生通過實驗平臺可以共享服務軟件和實驗資源，實驗內容和實驗方式得到很好改善，實驗效果和實驗效率得到大幅提升。

通過物聯網和虛擬技術可以將各個學校甚至更廣區域的多個實驗室設備和實驗教學系統連接起來，實現實驗設備和實驗數據的資源共享，以最少的投入實現最大的收效。通過可視化軟件設計的模擬實驗場景系統，學生可以得到與實體實驗室一樣真實的教學體驗。帶著真實的實驗任務，進行主動地學習和探索，并通過任務進行舉一反三。在這個過程中，學生的動手能力、應用新技術能力和創新能力得到鍛煉和提升。國內浙江大學、同濟大學和清華大學等學校，已開始研發和使用這種虛擬實驗教學系統。

（五）建立新型的教學評價體系

重建計算機基礎教學評價體系，是計算機基礎教學改革的重要保障。摒棄把計算機等級考試通過率作為衡量教學效果的標準；用固化的考試軟件考核學生學習效果的做法。計算機基礎教學應與計算機等級考試脫鉤，避免因應試而再開設已淘汰的計算機課程。取消單一的標準化考核模式，建立以學生學習能力、解決問題能力、創新能力為主導的科學合理的評價體系。考試成績與考核等級相結合，個人成績與小組成績相結合，平時學習成績與期末成績相結合，驗證實驗成績與實踐創新成績相結合的多元化的評價體系。使學生能在老師的引導下，根據自身需要（能力、基礎、興趣）主動而快樂地自發組織學習。

四、結語

培養適應未來社會發展需要的信息化人才，滿足各行各業應用信息技術解決專業問題能力的需求，是計算機基礎教學的目標和任務,通過不斷更新教學觀念，推動全方位的教學改革，應用先進的教學手段，提高教學質量和教學效率，是計算機教育工作者長期的努力的方向。

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