探討大學計算機基礎(chǔ)教學的現(xiàn)狀和改變

文章編號：1672-5913（2015）07-0090-04

中圖分類號：G642

摘要：針對現(xiàn)今大學計算機基礎(chǔ)教學漸漸落后于時代需求，對學生也越來越缺乏吸引力的現(xiàn)狀，分析當今社會環(huán)境對教學的影響，提出以培養(yǎng)計算機思維能力為目標的大學計算機基礎(chǔ)教學方式及教學內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：大學計算機基礎(chǔ)；教學現(xiàn)狀；計算思維；多元化

0 引 言

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，以及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無處不在，早已將我們身邊的一切事物都卷入到科技革命高速運轉(zhuǎn)的車輪之中，一切都在改變，向著更精準、更智能、更快速的方向轉(zhuǎn)變著。大學計算機教育也在這30多年中不斷地成長和變化，無數(shù)教師在這場教育的戰(zhàn)場上拼搏和前行，但似乎我們總感到力不從心。

1 現(xiàn)狀分析

十幾年來，大學計算機基礎(chǔ)課一直是作為高校的非計算機專業(yè)學生的公共基礎(chǔ)課，其教學目標一直定位于向?qū)W生普及信息技術(shù)知識和推廣計算機的應(yīng)用。為了實現(xiàn)這個目標，教師們在課程體系、教學內(nèi)容、教學手段及教學方法上，一直進行著不斷地研究和革新。但是，隨著時代的進步，特別是計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬和仿真技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，現(xiàn)今大學計算機基礎(chǔ)課的內(nèi)容漸漸落后于時代需求，大學計算機基礎(chǔ)課程對學生來說也越來越缺乏吸引力。

1.1 所面對的教育對象的現(xiàn)狀

現(xiàn)在的大部分大學生已經(jīng)是出生于1995年以后的年輕人，他們一出生就開始接觸大量的電子設(shè)備，電視、計算機、手機，以及日常的家用電器等電子設(shè)備在他們的手中如同玩具一般平常，他們對電子設(shè)備操作的快速上手和熟悉程度是令成年人驚訝的，對他們而言，電子設(shè)備的操作方式理應(yīng)如此，設(shè)備體現(xiàn)的效果也是理所當然。所以使用電子設(shè)備（如手機或計算機）處理文本、做一個計算、上網(wǎng)查詢、打游戲、電子導(dǎo)航等，已經(jīng)成為了他們的習慣。對他們而言，這是不需要加以訓(xùn)練的。這正是我們今天面對的教育對象的現(xiàn)狀，他們已經(jīng)是名副其實的互聯(lián)網(wǎng)一代了。

1.2 大學計算機基礎(chǔ)教學的現(xiàn)狀

我國的10年義務(wù)教育早已將計算機的基本應(yīng)用操作作為普及性知識，并在全國各省市的中小學教育中開設(shè)了相關(guān)的常識性課程，所以大部分的大一新生入學時，都已經(jīng)了解過或掌握了一些計算機的基本操作技能，倘若今天我們在大學的計算機課程中依然以計算機初級教育為起點，或是還在采用重復(fù)性的教學內(nèi)容，那么一定會讓大部分的學生感到倦怠。早在4、5年前，我們周圍就已經(jīng)出現(xiàn)過許多質(zhì)疑的聲音，大學的計算機基礎(chǔ)課是否應(yīng)該適時地取消？到目前為止，我們也看到了這樣的現(xiàn)實，要么有的學校干脆撤銷了計算機基礎(chǔ)課，要么有的學校內(nèi)部的一些專業(yè)已經(jīng)將計算機基礎(chǔ)課程排除在四年制課程體系之外了。這不得不讓我們冷靜地思考大學的計算機基礎(chǔ)教學是不是真的沒有存在的必要了？

2 重新認識計算機教育的新需求

跟上時代潮流，才能處于不敗之地！通過分析大學計算機基礎(chǔ)教育的現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)，我們30年來不斷地改革教學內(nèi)容、教學方式及教學手段，都是在不斷地適應(yīng)時代變化的需求。到目前為止，我們已經(jīng)完成了教育的第一步：喚醒人們對新技術(shù)革命的認識。現(xiàn)在我們必須邁人第二步：讓人們參與到新技術(shù)革命的進程之中。那么，如何讓每一個人都能順利地參與其中，將自己的生活、工作和學習適應(yīng)于今天的變化，這就要培養(yǎng)人們“計算思維”的意識和習慣。

2.1 充分認識計算思維是現(xiàn)代人類應(yīng)該具備的基本思維能力之一

什么是計算思維呢？美國卡內(nèi)基·梅隆大學（CMU） Jeannette M. Wing（周以真）教授在她的《Computational Thinking（計算思維）》一文中指出：“計算思維是運用計算機科學的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為，它涵蓋了反映計算機科學之廣泛性的一系列思維活動。計算思維是每個人的基本技能，不僅僅屬于計算機科學家。除了閱讀、寫作和算術(shù)之外，我們應(yīng)當將計算思維加入到每個孩子的解析能力之中”。

自20世紀80年代的微機普及到家庭開始，計算機就已經(jīng)從專門的計算科學領(lǐng)域跨入到其他更廣泛的學科和社會的各行各業(yè)之中，隨之而來的是形成了大量的新型學科，這些新型學科產(chǎn)生的一個共同特征是都建立在與計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深刻融合之上，那么如何讓學生理解實現(xiàn)這一融合的初始動力，就需要用計算思維來解釋。計算思維正在成為像普通的算術(shù)思維一樣的人類必要的思維形式，它是認知的需要，也是今天和未來的人類生活和工作的必備能力。

2.2 培養(yǎng)計算思維能力才是大學計算機基礎(chǔ)教育的意義所在

計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)的全球化，使得天才和普通人的差距逐漸變得模糊，在互聯(lián)網(wǎng)上，所有人都有機會參與其中，人人都可以平等地發(fā)表言論，互聯(lián)網(wǎng)上出現(xiàn)的許多詢問都會在瞬間得到答案，更多的難題也會在成千上萬人積極迅速的應(yīng)答中迎刃而解。人與人交流更容易，工作場所更靈活，學習過程更便捷，生活方式更多樣，可以預(yù)想到，當大學生們經(jīng)過4年學習離校后，他在從事專業(yè)研究和工作時，也必須順應(yīng)本行業(yè)的計算機技術(shù)嵌入及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，否則將被時代無情地拋棄。

今天的學生幾乎都會使用計算機和手機，但是他們未必了解計算機和手機功能的實現(xiàn)原理，或是這些功能所代表的獨特的技術(shù)特征，也就是說，他們只知其然，而不知其所以然。而大學的計算機教育應(yīng)該向?qū)W生講清這其中的基本原理，講清世界的事物之所以可以運用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行有效管理，其實質(zhì)是該事物已經(jīng)通過數(shù)字化存在于計算機中，計算機對這些數(shù)字的處理目的是要再作用于該事物，并將該事物以對人類更直觀更有益的方式來顯現(xiàn)。那么如何將事物數(shù)字化，如何規(guī)劃和設(shè)計處理過程，如何在時間和空間之間權(quán)衡處理過程的效率，如何在最壞的情況下實施預(yù)防和保護，如何進行系統(tǒng)的自我恢復(fù)，如何利用海量的數(shù)據(jù)來加快計算和做到精準計算等，這都涉及計算思維的范疇。

3 計算機基礎(chǔ)教育如何實現(xiàn)培養(yǎng)計算思維能力的過程

大學計算機基礎(chǔ)教學始終是隨著時代發(fā)展而處在不斷的改革之中，其中教學內(nèi)容或多或少的包括計算思維、數(shù)學思維、實證思維的內(nèi)容，只是我們在教學中從來沒有刻意的要區(qū)分它們，而今天我們特別強調(diào)計算機基礎(chǔ)教育要培養(yǎng)學生的計算思維能力時，這就需要我們在教學環(huán)節(jié)中，注重研究如何重整相關(guān)的教學內(nèi)容、如何建立合理的教學方案，如何實施有效的實踐活動來幫助學生掌握計算機思維的能力。這也是現(xiàn)實社會發(fā)展的需要。

3.1 教學內(nèi)容要通過不斷更新來追隨時代的變化

在計算思維能力培養(yǎng)的教育中應(yīng)該注重兩個方面的教育，一個是教育學生正視現(xiàn)實，同時要眺望未來；另一個是教育學生形成開放型思維的習慣。

3.1.1 讓學生了解計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展對其他領(lǐng)域的發(fā)展有著引領(lǐng)的作用

在現(xiàn)代社會中，計算機和互聯(lián)網(wǎng)對人類生活的影響既全面又徹底，人類對物質(zhì)的需求和占有的欲望所表現(xiàn)的行為之一——購物，其變化就很好的表現(xiàn)出這種影響的深刻性。在近10年的時間里，計算機和互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)將人們從商場拉到鍵盤前，甚至只要動一動手指就能夠完成整個購物過程。選購商品變得越來越便捷，大量投其所好的廣告精準地預(yù)測著人們的購物習慣和購物需求，這都得易于大數(shù)據(jù)時代的特征。我們要讓學生了解大數(shù)據(jù)是如何產(chǎn)生的，以及大數(shù)據(jù)的特征和價值體現(xiàn)在哪里，要讓學生了解大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)之間的關(guān)系，要讓學生了解大數(shù)據(jù)時代將對人類的思維變革、商業(yè)變革、社會的管理變革帶來什么樣的影響。

3.1.2 建立開放型思維習慣，理解數(shù)學的形式化思維與工程思維融合是培養(yǎng)計算思維能力的核心所在

正像第三次工業(yè)革命掀起的電力應(yīng)用發(fā)展，至今早已讓人類處在了無處不在的電力環(huán)境之中，我們幾乎在應(yīng)用電力的同時不再能感知電力的存在，而計算機和互聯(lián)網(wǎng)也將步其后塵，開辟未來無處不“計算”的新天地。在這一新天地中，我們將占有多少自創(chuàng)技術(shù)的前沿陣地？我們將會擁有多少自主創(chuàng)造的新領(lǐng)域？這是值得每個中國青年學生深思的。

若要在當今時代的技術(shù)創(chuàng)新中處于領(lǐng)先的地位，首先就要了解新技術(shù)的真實內(nèi)含，要了解計算機中那些“理所當然”的功能的內(nèi)在工作方式和基本原理，了解那些“理應(yīng)如此”的效果所包含的計算機科學的技術(shù)及方法。未來各種學科專業(yè)的創(chuàng)新都必定要與計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，而在結(jié)合點中尋找切人點是非常關(guān)鍵的。為了尋找切入點，就要充分認識事物的處理作用于計算機就是數(shù)據(jù)計算，那么被處理的事物中，哪些是可以“計算”的和進行怎樣的“計算”都是要由研究者思考和決定的。

我們應(yīng)該在大學中提倡計算機科學教育，普及計算機技術(shù)基礎(chǔ)知識，讓每個學生理解事物中什么是可以計算的，如何建立和尋找事物中存在的可計算的特征，讓學生掌握對事物進行有效計算的基本方法，努力培養(yǎng)學生具備在未來進行創(chuàng)新的基本能力，以實現(xiàn)國家整體的創(chuàng)新性研究和發(fā)展。

3.2 研究建立新型的教學實驗環(huán)境和實驗方法

計算機基礎(chǔ)課程的內(nèi)容大致分為計算機的信息表示、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、程序設(shè)計方法及計算機安全等多個內(nèi)容，若要從這些不同的內(nèi)容中提煉出表現(xiàn)計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念和原理，僅憑老師在課堂中的講解來讓學生領(lǐng)會和聽懂是遠遠不夠的，特別是在解釋計算機的運行原理或操作系統(tǒng)內(nèi)部獨特的技術(shù)特征時，那些不可見或不易見的內(nèi)容往往令學生很迷惑。

由于受到環(huán)境、可用資源和師資水平的限制，我們的計算機基礎(chǔ)課一直實行200—300人同時上課的大班課形式，實驗室對非計算機專業(yè)學生的計算機基礎(chǔ)課僅可以滿足提供臺式微型機作為實驗機，而且臺式微型機能直接支持的只有軟件應(yīng)用，所以只能在實驗課上做一些使用軟件環(huán)境的操作性的實踐，基本談不上真正的“實驗”。那么如何為計算機基礎(chǔ)教學建立合適的實驗環(huán)境，以及采用什么樣的操作方式來完成計算思維能力的訓(xùn)練，這將是今后我們必須不斷探索和嘗試的工作。目前，有的高校正在嘗試采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和仿真技術(shù)來設(shè)計和開發(fā)與之完全匹配的實驗內(nèi)容，實現(xiàn)向?qū)W生提供一個可以實際動手的實驗機會。

為了形象地描述計算機原理和計算機技術(shù)中不易直接呈現(xiàn)的內(nèi)容，我們還應(yīng)該考慮采用動畫、三維視頻影像的方式去組建一系列專門匹配教學內(nèi)容的資料片來輔助教學。由于各個學校的資源差異較大，應(yīng)該組建和推廣校與校之間的教學資源共享平臺。

3.3 嘗試建立和選擇多元化的教學形式

3.3.1 教學形式和授課方法的多元化

在大學的計算機基礎(chǔ)教育中注入培養(yǎng)學生計算思維能力的教育內(nèi)容，將使過去從知識技能型教學，轉(zhuǎn)向思維型教學，因此在教育方式和教學方法上也要考慮從單向灌輸方式轉(zhuǎn)為雙向的互動方式；教學中可以嘗試讓學生討論自身專業(yè)與計算機技術(shù)相關(guān)性分析等內(nèi)容；還可以開設(shè)一些特殊的講座來補充教學內(nèi)容。

計算思維能力的培養(yǎng)單靠計算機基礎(chǔ)一門課是無法完成的，應(yīng)該建立合理的系列課來系統(tǒng)地完成這個重任，從學校的計算機教育層面上應(yīng)該為學生的學習提供更大的自由度和選擇空間，增強學生對教學內(nèi)容的自主選擇。

3.3.2課程設(shè)計、課程實踐、課程實驗和實習訓(xùn)練的多元化

大學計算機基礎(chǔ)教學內(nèi)容廣泛，應(yīng)該根據(jù)不同內(nèi)容去設(shè)計和實施不同形式的教學活動。因為計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化，為了契合培養(yǎng)學生計算思維能力的教學目標，教學活動中應(yīng)該至少安排一次課程實習，學生以小組為單位參與實習，每個小組通過成員的分工合作來完成一個完整的系統(tǒng)設(shè)計類實習內(nèi)容，讓學生真實的體驗解決一個具體實際問題時，如何開展問題分析、綜合、抽象、推理、判斷、設(shè)計、自動化處理、檢驗等一系列過程，以達到最終的目標，以及學會組員彼此間相互協(xié)作、交流溝通的方法和技巧。

3.4 師資建設(shè)中強調(diào)更新教育理念

目前，由于大多數(shù)正在從事計算機基礎(chǔ)教學的教師對計算思維的理解還處在逐步認識的階段，而且現(xiàn)在也還沒有一個成熟的針對計算思維教育方法的現(xiàn)成模式，因此，不斷地探索和嘗試、不斷地交流和總結(jié)將是我們未來主要的工作狀態(tài)和工作方式。

大學的計算機基礎(chǔ)課內(nèi)容多、學時少，授課對象都是非計算機專業(yè)的大一新生，教學目標是提升學生認知世界的另一種能力——計算思維能力，要講好這個課程，是非常不容易的。它需要講課的教師必須具備較全面的計算機技術(shù)知識、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識，以及其他相關(guān)領(lǐng)域的知識，并能夠較好的將兩種或兩種以上領(lǐng)域的知識相互溶合，同時還要求該教師應(yīng)該從事過系統(tǒng)設(shè)汁，具有實際操作的經(jīng)驗，具備較好的思維貫通能力和良好的表達能力。

計算機科技領(lǐng)域是一個發(fā)展變化最快的領(lǐng)域之一，也是一個與其他領(lǐng)域的技術(shù)相關(guān)度最密切的領(lǐng)域，這就直接導(dǎo)致了與計算機相關(guān)的概念、思想、技術(shù)、產(chǎn)品、行業(yè)等也在不斷地去陳出新，這就要求從事計算機基礎(chǔ)教學第一線的教師必須始終關(guān)注科技發(fā)展的動向，隨時不斷地學習和充實自身的學識，不斷地更新教育理念，以確保能夠適應(yīng)不斷變化、不斷提升的教學要求。

4 結(jié)語

我國30多年來的快速經(jīng)濟發(fā)展，迅速地消耗了國家有限的自然資源，今后如果要確保國家經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，就必須完成轉(zhuǎn)型升級，要走出一條科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型道路，這些都要依靠科技創(chuàng)新。今日世界盛行的計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在提供著有利的發(fā)展平臺，我們必須抓住這個機遇，走出自己的創(chuàng)新之路，培養(yǎng)適應(yīng)時代需求的新型人才，而計算思維能力的具備正是這一征程的原動力。