激發大學生創新思維的計算機基礎課程改革與實踐

劉藝

（遼寧工業大學 計算中心，遼寧 錦州 121001）

激發大學生創新思維的計算機基礎課程改革與實踐

劉藝

（遼寧工業大學 計算中心，遼寧 錦州 121001）

本文探討了大學計算機基礎教學改革的新內容與新方法，在教學內容上闡述了分層次研究型教學模型和專業差異教學模型兩種教學結構，在教學方法上對項目教學法進行了改進.詳細描述這兩種應用模型和項目教學法在教學環節中的實施流程，實施效果表明分層次研究型教學模型和專業差異教學模型的應用在大學計算機基礎教學中有效的提高了大學生計算機思維能力.

分層次研究型教學模型；專業差異教學模型；項目教學法；計算機思維

隨著社會信息化不斷的發展，計算機及其應用融入各行各業，也走入我們的家庭，計算機技術對現代生活發揮著越來越大的作用，成為必須掌握的一門技術，所以，大學計算機基礎教學面臨著新的變化.當代計算機教育注重三種能力的培養，使用計算機的基本能力，理解計算機系統的熟練能力，訓練有素的計算機思維能力.可見，高校必須對大學計算機基礎這門課程的教學內容不斷更新，教學方法、方式不斷改革[1-2].

1 教學內容現狀

近年來，高等院校非計算機專業的計算機基礎教學內容、教學手段都在進行著全面的改革，但仍暴露出許多的問題：

1.1 教學流程不合理，計算機基礎課是針對大學一年級新生開設的基礎課，大學一年級上學期開設計算機文化，由于中學IT課程使大學生對計算機知識了解普遍增多，從而結束了高校計算機基礎教育“零起點”的歷史，但由于我國經濟發展的地域差異，導致了大學生計算機基礎差距增大，如果針對大學一年級的學生開設統一的計算機文化內容，有利于一部分基礎較差的學生，并在一定程度上確保總體教學目標的實現，但對于基礎較好的學生則是一種傷害，也是一種教學資源的浪費.

1.2 教學內容和專業聯系較少，每個專業要求學生掌握計算機的程度不同，這就要求每個專業計算機課程的配置不同，文科專業的學生計算機側重點應該是計算機的使用能力，而理工科專業不僅僅要求學生會熟練的使用計算機，而且還要求學生具有一定程度的計算機軟件開發與創新能力.

2 教學內容的改進

2.1 分層次研究型教學模型

高效的分級授課是分層教學成功實施的關鍵.我校分級授課具體內容見表1.

表1 大學計算機文化分級教學安排情況表

2.2 專業差異教學模型

教學課程體系的分類全校采用2+X的課程體系，即兩門必修課和X門選修課.兩門必修課為《大學計算機基礎》和《計算機軟件》.文科專業和理工科專業對于計算機軟件的學時分配不同.計算機軟件又分為VB語言和VC語言、VF語言.X門選修課分為《計算機思維》、《ASP.net》、《Java》等,學生根據個人情況配置選修課.

3 教學方法的改革

大學計算機基礎課程的教學具有信息量大，在知識的講授過程中多采用傳統的教學方法[3]，即教師講什么內容，學生就學什么內容.在整個教學活動中，教師處于中心位置，而學生在學習過程中被動接受知識，從而限制了學生的學習興趣和學習動機，不能很好地發揮學生學習的主動性和創造性，學生難以對知識進行擴展，容易感到枯燥，產生厭學思想，影響了教學效果.因此，在具體的教學過程中，把項目教學法[4]進行了改進.

3.1 項目驅動階段：首先教師對學生進行分組，采用自由組合的方式，教師應根據教學目標和教學內容，結合學生特點，盡可能地給出具有趣味性、實用性、難易適中的具體項目，將所要學習的知識點巧妙地隱含其中.項目提出后，教師不是直接告訴學生如何去解決問題，而是對給定的任務進行分析并以教師個人的經驗引導學生，將一個復雜的任務分解成若干小的容易解決的子任務，激發學生的興趣，增強他們完成任務的信心.

3.2 項目完成階段：此階段是學生主動學習的過程，也是鍛煉他們自主學習和解決問題能力的時機.學生可以通過各種方式和手段去學習相關知識從而完成任務.教師的主要任務是指導學生梳理相關的知識要點，啟發學生，引導學生的思維走向，并根據學生的知識和技能積累程度，適當布置一些探索性的任務，引導并幫助學生將知識的學習提升一個新臺階.

3.3 項目評價階段：在學生完成任務后，教師要及時進行歸納和評價，評價要客觀、具體、積極，學生之間也要進行互評，教師綜合評價結果，給出每一組的最終成績.

4 教學環節的具體實施

計算機基礎教學的總體目標是讓學生理解計算機是怎么工作的（計算的物理實現過程），計算機如何解決問題（計算的模型），現實問題如何映射到計算世界.此目標為基礎，講述計算機算法設計基礎這一子項目的詳細設計過程.

4.1 教學項目總體設計

教學項目總體設計涵蓋所要完成的教學課程主要知識點的真實研究設計項目，設計項目具有可操作性.采用課程知識點設計原則，依據完成總教學項目載體任務的工作研究流程，安排教學課程知識點到各階段項目中；明確課堂公共課程知識點部分及學生在其小組所承擔階段項目分解任務所蘊含的自主獲取知識點部分，同時鼓勵學生作為項目小組成員為完成本小組項目任務自我學習、協同學習、課余研究等其它學習形式來動態獲取復合知識點.

4.2 教學子項目設計

子項目設計就是把總項目分解為N個階段項目.算法設計就是大學計算機基礎課程中的一個子項目.

示例：篩選求質數

中心問題：掌握算法的三種結構，順序結構，選擇結構，循環結構

培養目標：圖1所示

圖1 知識轉化過程圖

4.3 教學子項目載體設計

項目載體“篩選求質數流程圖”

4.3.1 項目驅動階段

問題分析：

質數：除了1和本身外，無法被其他整數整除的數是質數，1不是質數.

知識點：算法的定義，能夠用自然語言敘述算法；程序框圖的概念，會用通用的圖形符號表示算法，掌握算法的三個基本邏輯結構，掌握畫程序框圖的基本規則.

項目組劃分規則：老師負責項目組的劃分，根據各班的人數每組3人到5人不等，每組指定1名組長，每個項目的組長不同.總體項目完成之后，每位組員都嘗試過每個角色.

項目驅動階段屬于記憶和理解階段.

4.3.2 項目完成階段

項目完成階段屬于對知識的應用與分析階段，即轉變成過程性知識的階段.

問題分析：使用回圈來求解，將一個指定的數除以所有小于它的數，若可以整除就不是質數，然而如何減少回圈的檢查次數？如何求出小于N的所有質數？同學們列出兩種代表性的算法.如圖2所示：

第一種：篩選求質數的范圍由2~100

第二種：篩選求質數的范圍由3~100

圖2 流程圖

這兩種算法差別很大，初始條件不同，采用的求解算法也不同，當然，每組的算法各有千秋，同學們真正是自己動腦分析了.

4.3.3 項目評價階段

項目評價階段是把過程性知識轉變成元認知知識的階段，即通過組間互評和組間討論，獲得啟發，建立解決問題的新方法與新思路.項目評價包含下面幾項：

成員自我評價：成員根據自己對知識的掌握情況和對團隊力量貢獻大小科學客觀的給出評價.

角色互評：互相給出階段評價，包含出勤，任務完成質量，協同態度，創新思維點.

組間互評：小組之間對任務完成質量，創新思維點給出評價.

教師點評：由教師按每組的實際完成情況，完成質量及創新性給出評價.

子項目總體評價：

根據組間互評和老師點評，乘上權值得到該子項目的最終得分，根據該子項目的最終得分和成員的自我評價及角色互評，乘上不同的權值，得到該學生此子項目的最終成績.

本學期學生的最終成績=0.1×項目總成績+0. 25×期中考試成績+0.65×期末考試成績

5 實施效果

該教學改革方法在2012年入學的新生中進行了試用，在大學計算機軟件這部分，2011年學生的及格率為61.3%成績,2012年的及格率為75.4%.及格率年有了顯著的提高，有效的培養了學生的計算機思維與創新能力.

總之，基于不同專業多樣化教學模式的研究與實踐，激發了學生的學習興趣.教學手段采用改進的項目教學法豐富了課堂教學內容，促進了學生們的團隊合作精神，使教與學有機的結合起來，從而有效的提升了課程教學效果，達到了培養出具有創新型人才的目標.由于該教改方案還在進一步的實踐應用中，還需要進一步加以完善和補充.

〔1〕周海芳,王挺,寧洪,李暾,賈麗麗.《大學計算機基礎》課程分級教學改革實踐.高等教育研究學報[J].2011,34(4).73-76.

〔2〕王先超,王春生,胡業剛,姚云飛.以培養計算思維為核心的C程序設計探討[J].計算機教育，2013 (13):44-47.

〔3〕普運偉,耿植林,陳榕,李彤.大學計算機基礎教學現狀分析及課程改革思路[J].計算機教育，2013 (11):17-22.

〔4〕劉曉寧.項目教學應用模型在分層教學中的研究與應用[J].遼寧工業大學學報(社會科學版)，2013(2):33-35.

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A

1673-260X（2014）11-0243-03