基于MOOC環境的大學計算機基礎教學改革初探

李 穎 崇美英

（北京信息科技大學計算中心，中國 北京100192）

大學計算機基礎是高校非計算機專業的一門公共基礎課，立足于培養學生計算機的基礎知識、基本技能和計算機文化素養，促進大學生綜合素質提升。隨著計算機技術、多媒體技術和網絡技術的快速發展，計算機應用范圍擴展到社會各個領域，對高校計算機基礎教育提出了越來越高的要求。計算機應用能力和計算思維能力已成為大學生知識、能力和素質結構的重要組成部分。因此，積極應對新要求，更新教學觀念，調整教學內容，完善教學模式，強化計算思維和能力培養，成為大學計算機基礎教學的不懈追求。本文就大學計算機基礎教學中引入MOOC模式的初步實踐做如下分析探討。

1 大學計算機基礎教學的培養目標呈現新趨勢和新要求

1.1 當前大學計算機基礎教學培養目標的新趨勢

時代在發展，教學目標的定位在演進。教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會認為，高校設置的計算機基礎課程應該以培養學生計算機應用能力和計算思維能力為目標。以此目標為前提，在著名的“九校聯盟計算機基礎教學發展戰略聯合聲明”中，明確提出幾項重要共識：一是計算機基礎教學是培養大學生綜合素質和創新能力的重要環節，是培養復合型創新人才的重要組成部分；二是把“計算思維能力的培養”作為計算機基礎教育的核心任務；三是進一步確立計算機基礎教學的基礎地位,加強師資隊伍和機制建設；四是加強以計算思維能力培養為核心的計算機基礎教學課程體系和教學內容的研究。可見，大學計算機基礎課程的教學改革與質量提升依然是任重道遠、時不我待。

1.2 當前大學計算機基礎教學培養目標的新要求

計算思維及其能力培養日益成為大學計算機基礎教學的核心目標。2006年3月，美國卡內基·梅隆大學的計算機科學系主任周以真（jeannette m.wing）教授提出了“計算思維”（computational thinking），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的思維活動。她在2010年給出了計算思維的正式定義：計算思維是與形式化問題及其解決方案相關的一個思維過程，其解決問題的表示形式應該能有效地被信息處理代理執行。2010年10月，中國科學技術大學陳國良院士在“第六屆大學計算機課程報告論壇”倡議將計算思維引入大學計算機基礎教學。此后，計算思維得到了國內計算機基礎教育界的廣泛重視，但是在具體的落實執行過程中遇到了許多問題，效果不甚理想。那么，如何在新的計算機基礎教學中，有效培養大學生的計算思維與能力，使大學生學會用計算思維去思考問題和解決問題，這對提升計算機基礎教學水平、培養卓越人才具有重要的現實意義。

1.3 新趨勢和新要求迫切呼喚對大學計算機基礎教學進行新探索

事實上，基于我國高校計算機基礎教學多年來的扎實積累和豐富實踐，以計算思維和計算能力培養為核心的大學計算機基礎課程教學改革具有良好的基礎。需要注意的是，在大學計算機基礎課程開展計算思維教學，并不是顛覆原有的課程體系和內容，而更多的是在原有課程結構及內容的基礎上進行優化和提升。原有課程本身也在進行無意識的計算思維教學，只需將計算思維與原來的內容進行有機結合，變無意識的為主動的、積極的、有意識的，達到進一步強化和突出的目的。為此，需要業界同仁們進行新的改革探索。

2 當前大學計算機基礎教學中存在的主要問題

以我校為例，客觀分析當前大學計算機基礎教學的現狀，并以新的培養目標加以審視，主要存在以下主要問題。

2.1 課程設置中教學內容單元多與學時配置少的矛盾十分突出

我校大學計算機基礎課程的教學內容包括：計算機基礎知識、操作系統、辦公自動化軟件（包含字處理軟件，演示文稿軟件，數據計算軟件）、多媒體應用、網絡基礎知識、信息安全等。從以上教學內容描述可以看出，該課程幾乎囊括了計算機信息技術中最基礎的部分，是大量后續計算機課程的基礎和前提，該課程教學的好壞直接影響學生對后續課程的順利接續及學習興趣，所以說這門課程所承擔的責任相當重大。

2.2 課程教學的基本定位與信息網絡時代發展要求明顯存在滯后性

從20世紀90年代，多數高校開設大學計算機基礎課程以來，教學內容主要涵蓋計算機學科的多門重要課程和多種軟件中提煉出的共性知識作為知識單元，主要介紹基礎知識和基本概念以及軟件的使用，實踐環節也是強調工具的使用，學生一直認為大學計算機基礎就是教些計算機的理論、計算機軟件及其使用方法。但是，隨著信息時代和網絡技術的快速發展，計算機已經普及應用到各個領域，社會對人才的需求已經從會使用軟件，提高到能用計算機解決處理本職工作中遇到的所有問題，因此大學計算機基礎課程不僅應該“授之于魚”，更應該“授之予漁”。

從發展趨勢看，大學計算機基礎課程不應該是計算機軟硬件知識的介紹，不應該是Office軟件使用技巧的介紹，更不應該是程序設計課程。作為計算機的入門課程，大學計算機基礎更應該強調的是思維訓練而不是具體實現，應該把計算科學基礎的計算思維作為大學生創新思維培養的重要組成部分，強調計算思維基礎教學，把知識的傳授和素質的培養貫穿于計算思維的教學中。由此看，大學計算機基礎的課程目標應該緊跟時代發展要求，應該從“雙基一能力”（基本知識、基本操作技能和應用能力）的培養逐漸提升到計算思維的培養，技能上強調綜合應用，思維方式上突出歸納和理解。

2.3 課程教學方式中普遍要求與因材施教之間存在缺失

目前，教師普遍在教室以多媒體方式開展教學，由于大學計算機基礎內容多、課時少，教師為了趕進度，在課堂上主要是滿堂灌，學生參與“教”和“學”互動的機會很少，只能被動聽課，基本沒有自主學習。另一方面，由于我校面向全國招生，學生來自全國各地，他們對計算機知識的掌握和計算機的學習能力差別巨大，有偏遠山區的學生根本沒有見過計算機，他們從心理上對計算機很怵，這樣對學習計算機課程缺乏自信，甚至上機時有學生覺得自己無從下手，著急的會哭起來。而城市的學生已經具備了一些計算機的使用方法，對計算機的一些專業術語也很熟悉，也就是說同一個班的學生差異很大，教師授課上往往是兼顧兩頭、照顧全班，不能做到因材施教。這必然導致基礎好的學生覺得這門課沒有學的價值，基礎弱的同學又感覺有難度聽不懂，這使相當一部分學生失去了學習該課程的興趣。

3 在大學計算機基礎教學改革中引入MOOC環境的新嘗試

以學生為本，以問題為導向，以質量提升為目標，成為當前教育教學改革的基本遵循，針對我校計算機基礎教學中存在的上述問題，我們積極探索、多策實踐，在教學中開始引入MOOC新模式，并取得初步成效。

3.1 更新教學理念，為大學計算機基礎教學改革實踐提供有益的先導

“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”。對于大一的新生來說理解起來過于晦澀難懂，但計算思維并給一種新的發明，而是早已存在的思維活動，是每一個人都具有的一種技能。在大學計算機基礎教學中，計算思維的案例隨處可見，幾乎每一個概念都對應一種計算思維方法。以前在授課過程中這些計算思維活動是潛移默化的、無意識的，在提出計算思維是核心目標的教學理念之后，教師們開始主動強化計算思維與能力的培養，突出目標導向，啟發學生主動用計算思維去分析問題和解決問題，并貫穿到大學計算機基礎課程的每一個知識單元。

3.2 調整更新教學內容，使之更加符合當前大學計算機基礎教學的新要求

我校“大學計算機基礎”授課團隊的老師們一直關注計算機基礎課程的發展動向，致力于基礎課程的教學改革，從2012年開始根據“九校聯盟”提出的“大學計算機基礎”教學目標，積極調整了“大學計算機基礎”的授課內容，并編寫了相關教材和上機實驗指導書。特別是在教材中增加了一章內容即“算法”，并引入了基于流程圖的程序設計軟件RAPTOR。經過近兩年的使用，發現用RAPTOR來描述算法是一個非常合適的選擇。RAPTOR是一種基于流程圖的編程環境，RAPTOR通過流程圖的跟蹤和執行直觀地創建和執行算法，不但能夠顯示最終運行結果，還可以顯示在流程圖中使用的變量在執行過程中數據的變化情況，這有助于學生對算法的理解。RAPTOR注重解題思路，注重思維方式的表達，將依附程序設計語言的程度降至最低。RAPTOR軟件使得學生繞過了編程語言，用流程圖把解決問題的算法描述出來就可以在計算機上運行，并能得到結果，使得算法得以實現。RAPTOR可以最大限度讓學生自由地表現算法，和傳統程序設計語言相比，更容易上手，非常適合用于計算思維的教學。

3.3 強化計算思維理念，把計算思維能力培養貫穿于教材和教學的各個環節

近兩年課程團隊的同仁們不斷強化計算思維教學理念和目標導向，自覺把計算思維的理念貫穿于教材中的每一個章節。不論是對操作系統的功能描述，還是計算機的編碼設計以及數據庫的管理，都是從計算思維的角度加以闡述。學生從開始接觸大學計算機基礎的課程就是從計算機解決問題的方式方法入手，以計算思維的方法介紹計算機的軟硬件知識、計算機的管理以及計算機的應用，不斷強化用計算思維的方式解決問題。教學中有意識地引導學生去思考和總結計算機解決問題的一般方法和規律，培養學生應用計算機解決實際問題的能力和意識，鼓勵學生利用所學知識去探索未知世界，通過反復的學習、思考和應用，學生的計算思維能力一定能得到明顯提高。

3.4 積極引入MOOC模式，有效拓展大學計算機基礎教育中教與學的時空

隨著計算機應用技術的日新月異和現代教育理論的迅猛發展，新興的教育模式不斷涌現。近年來，一種新型的網絡課程教學模式MOOC(Massive Open Online Course，大規模在線開放課程，亦有人將其音譯為“慕課”)悄然興起并凸顯優勢和生機，受到業界同仁的廣泛關注和嘗試。教師們抓住這一有利契機，積極適應教學模式變革，大力研究探索和開發構建基于MOOC模式的相關優質教學資源。積極嘗試MOOC模式，能夠大大彌補傳統授課式教學的一些缺陷和不足，能提供一個更為開放的教學環境，不受人數、時間、地點的限制，不受課時數的限制，充分發揮了網絡的開放性、交互性，廣大學生從中受益頗多。

3.5 大力激發MOOC模式優勢，有效促進學生因材施教和師生良性互動

以MOOC這種新型教學模式作為傳統教學模式的有益補充，我們嘗試把大學計算機基礎的教學內容分割成一個個相互關聯的知識單元，每一個知識單元都采用分級教學，包含基礎篇、提高篇和應用篇，均采用視頻教學，每個教學視頻可以被切割成十分鐘甚至更小的“微課程”，發布到網絡上，學生只需要一臺電腦和網絡聯接即可觀看視頻，參與學習，這樣不但解決了課時少的限制，也解決了學生計算機基礎參差不齊的問題，基礎差的學生可以從基礎篇的視頻開始學起，基礎好的學生可以直接從提高篇或者應用篇學起。在這一過程中，教師通過交互式論壇模塊，設計多層次多觀點的知識點學習論題，組織學生討論及研究相關學習內容，及時回復學生的問題，及時答疑解惑，針對學生個體進行個別、差異化的輔導，針對普遍共性的難題則進行針對性、強化式的課堂教學，廣闊的學習空間和良性的師生互動有效提升了教學效果，彌補了課堂教學的缺失和不足。

［1］九校聯盟（c9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明[J].中國大學教學,2010(9).