“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下的“大學(xué)計(jì)算機(jī)”教學(xué)改革探索與實(shí)踐

石云+伍曉平+管彥允

摘要：本文從“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代對(duì)各專(zhuān)業(yè)人才信息素養(yǎng)要求切入，重點(diǎn)闡述了新時(shí)代下“大學(xué)計(jì)算機(jī)”課程內(nèi)容的構(gòu)建及教學(xué)環(huán)節(jié)的組織與實(shí)施細(xì)節(jié)，最后給出教改經(jīng)驗(yàn)及工作方向。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計(jì)算機(jī)；計(jì)算思維；虛擬實(shí)驗(yàn)；混合式教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）46-0141-02

引言：

自李克強(qiáng)總理在2015年政府工作報(bào)告中提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃后，各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)積極向“互聯(lián)網(wǎng)+”模式轉(zhuǎn)型。2016年6月16日在北京成功舉辦的中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)+峰會(huì)，推動(dòng)了“互聯(lián)網(wǎng)+”與政務(wù)、民生、各行各業(yè)深度融合。一場(chǎng)關(guān)系到每個(gè)人的以“物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)”為核心技術(shù)的產(chǎn)業(yè)大變革正影響著我們的生活。作為大學(xué)生學(xué)習(xí)的第一門(mén)計(jì)算機(jī)通識(shí)課程“大學(xué)計(jì)算機(jī)”，其內(nèi)容由軟件工具應(yīng)用向面向計(jì)算、面向計(jì)算思維轉(zhuǎn)變成為必然。

一、“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下的“大學(xué)計(jì)算機(jī)”課程內(nèi)容的構(gòu)建

隨著高性能計(jì)算、普適計(jì)算、量子計(jì)算等一系列計(jì)算問(wèn)題的涌現(xiàn)，以及大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等社會(huì)應(yīng)用的興起，以計(jì)算思維為導(dǎo)向構(gòu)建“大學(xué)計(jì)算機(jī)”課程內(nèi)容成為趨勢(shì)，重點(diǎn)展示計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念、原理和方法。內(nèi)容包括：

第一，問(wèn)題的抽象與建模。自然社會(huì)問(wèn)題如何抽象與各種建模方法，計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí)領(lǐng)域有哪些，計(jì)算機(jī)科學(xué)家在思考什么，基于計(jì)算機(jī)能做什么。

第二，信息的表示與編碼。從計(jì)算機(jī)中的“數(shù)”與“碼”兩個(gè)方面理解計(jì)算機(jī)信息表示和處理的基本概念和數(shù)字化方法，形成計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維方式——形式化。

第三，計(jì)算機(jī)的三大平臺(tái)。強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化控制原理、資源管理機(jī)制和基于系統(tǒng)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算服務(wù)，體現(xiàn)“用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解和系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的技術(shù)路線。

第四，計(jì)算、算法與程序設(shè)計(jì)。強(qiáng)調(diào)計(jì)算的本質(zhì)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的理論問(wèn)題，從計(jì)算機(jī)科學(xué)中找到對(duì)計(jì)算需求的支持。

二、“大學(xué)計(jì)算機(jī)”課程的改革探索與實(shí)踐

1.現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)。從教師角度看，知識(shí)陳舊、視野局限、師資培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)緊張和實(shí)驗(yàn)室條件有限，任課教師更愿守著原來(lái)的教學(xué)方案開(kāi)展教學(xué)；從學(xué)生角度看，學(xué)習(xí)興趣不濃，基礎(chǔ)參差不齊，自學(xué)習(xí)能力差，學(xué)生更愿玩著就把課程學(xué)分拿到；從外部環(huán)境看，學(xué)校認(rèn)為“大學(xué)計(jì)算機(jī)”課程對(duì)各專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和人才市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的幫助不大，導(dǎo)致大幅壓縮課時(shí)，縮減教學(xué)報(bào)酬等。因此，保障以計(jì)算思維為導(dǎo)向的“大學(xué)計(jì)算機(jī)”的教學(xué)質(zhì)量，成為教學(xué)改革面臨的挑戰(zhàn)。

2.解決策略。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“大學(xué)計(jì)算機(jī)”教學(xué)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它不僅可以輔助理論教學(xué)，而且可以培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，有助于計(jì)算思維的建立。虛擬實(shí)驗(yàn)室是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的一類(lèi)適于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。虛擬實(shí)驗(yàn)室具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無(wú)法比擬的特點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性、開(kāi)放性、針對(duì)性，操作者可隨時(shí)控制實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展情況，實(shí)驗(yàn)中相應(yīng)的數(shù)據(jù)也可按需求反饋給操作者。因此，我們提出在“大學(xué)計(jì)算機(jī)”課程教學(xué)中采用“以虛擬實(shí)驗(yàn)促進(jìn)計(jì)算思維落地的混合式教學(xué)模式”的教學(xué)方案，包括以下環(huán)節(jié)：

第一，MOOC。借力985高校已有的優(yōu)質(zhì)MOOC教學(xué)資源，解決師資力量薄弱、視野局限、培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)緊張等問(wèn)題。

第二，SPOC。根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，建設(shè)SPOC以補(bǔ)充教學(xué)資源，彌補(bǔ)MOOC資源對(duì)當(dāng)?shù)貙W(xué)生的針對(duì)性不足的問(wèn)題，解決學(xué)生的個(gè)性化需求。

第三，虛擬實(shí)驗(yàn)。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)的直觀演示，助力理論教學(xué)，讓理論知識(shí)更易于學(xué)生掌握，同時(shí)解決在實(shí)驗(yàn)室條件有限的情況下，各個(gè)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)正常開(kāi)設(shè)的問(wèn)題。

第四，學(xué)生的在線學(xué)習(xí)與討論。通過(guò)技術(shù)手段掌控學(xué)生的學(xué)習(xí)，解決學(xué)生自學(xué)習(xí)能力差的問(wèn)題。

第五，翻轉(zhuǎn)課堂。充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用，通過(guò)組織討論，引導(dǎo)學(xué)生深入理解重點(diǎn)知識(shí)。

第六，軟件應(yīng)用。以案例驅(qū)動(dòng)的方式開(kāi)展軟件使用教學(xué)，兼顧學(xué)生軟件工具應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

第七，知識(shí)擴(kuò)展。結(jié)合理論知識(shí)與計(jì)算機(jī)新技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，以講故事的方式，幫助學(xué)生開(kāi)擴(kuò)視野。

3.具體做法。（1）實(shí)施流程。第一，課前。教師制作完善教學(xué)資源，設(shè)計(jì)任務(wù)單，規(guī)劃課堂教學(xué)活動(dòng)；學(xué)生根據(jù)任務(wù)單展開(kāi)學(xué)習(xí)，以報(bào)告單的形式反饋小組討論結(jié)果，實(shí)現(xiàn)知識(shí)第一次內(nèi)化。第二，課中。教師課堂測(cè)試10分鐘，組織課題討論、小組匯報(bào)等學(xué)習(xí)活動(dòng)，總結(jié)與點(diǎn)評(píng)，答疑及深度講解；學(xué)生完成測(cè)試題，參與各種學(xué)習(xí)活動(dòng)，提出疑難問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)第二次內(nèi)化。第三，課后。教師引導(dǎo)學(xué)生線上討論，解答討論區(qū)的學(xué)生問(wèn)題，整理歸類(lèi)學(xué)生問(wèn)題，評(píng)價(jià)學(xué)生帖子質(zhì)量；學(xué)生參與線上討論，完成知識(shí)進(jìn)一步內(nèi)化。（2）保障措施。第一，預(yù)習(xí)保障。通過(guò)任務(wù)單下達(dá)預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在線預(yù)習(xí)；提前一周布置任務(wù)，提前收取小組報(bào)告單；小組根據(jù)各組員參與完成報(bào)告單的表現(xiàn)，分出A、B兩個(gè)等級(jí)，與教師給出的小組打分進(jìn)行加權(quán)，A-100%，B-90%。第二，翻轉(zhuǎn)保障。提前一天根據(jù)小組報(bào)告單確定各組講解的主題；課堂上隨機(jī)抽該組學(xué)生上臺(tái)講解；講解清楚個(gè)人、小組均加分；講解不清楚個(gè)人、小組均扣分。第三，課前測(cè)試。每周測(cè)試一次，每次10分鐘；測(cè)試題目隨機(jī)抽取；題目至少提前一周公布；測(cè)試成績(jī)累加到學(xué)生平時(shí)成績(jī)。第四，實(shí)驗(yàn)保障。通過(guò)任務(wù)單下達(dá)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)明確；學(xué)生在線完成實(shí)驗(yàn)及作業(yè)，提交紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告單，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況分出A、B、C三個(gè)等級(jí)，累加到學(xué)生實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)。第五，激勵(lì)機(jī)制。好筆記獎(jiǎng)勵(lì)；互動(dòng)交流獎(jiǎng)勵(lì)。（3）成績(jī)構(gòu)成。

各分項(xiàng)成績(jī)?cè)斀饧俺煽?jī)存檔材料說(shuō)明：

①“MOOC視頻觀看”、“線上討論”、“線上實(shí)驗(yàn)”成績(jī)均來(lái)自MOOC平臺(tái)后臺(tái)數(shù)據(jù)；

②“學(xué)習(xí)筆記”、“完成報(bào)告單”由各組組長(zhǎng)和教師共同提供；

③“課堂討論”、“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”由教師提供；

④“期末考試”來(lái)自考試系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)。

（4）教學(xué)效果。在對(duì)“大學(xué)計(jì)算機(jī)”實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的調(diào)查中，88%的學(xué)生認(rèn)可這樣的教學(xué)形式，82%的學(xué)生認(rèn)為現(xiàn)行教學(xué)內(nèi)容對(duì)自己有幫助，94%的學(xué)生認(rèn)為虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)深入理解知識(shí)有幫助。

在對(duì)“大學(xué)計(jì)算機(jī)”教改任課教師的調(diào)查中，98%的教師認(rèn)為教改利于自己的知識(shí)更新，85.1%的教師對(duì)開(kāi)展教改有信心，97%的教師認(rèn)為虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)有幫助。

三、總結(jié)與展望

在“大學(xué)計(jì)算機(jī)”課程中開(kāi)展“MOOC+SPOC+虛擬實(shí)驗(yàn)+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式”的教學(xué)改革是值得的，接下來(lái)將著重探索與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與各專(zhuān)業(yè)的深度融合問(wèn)題，切實(shí)找到適合不同特點(diǎn)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]李鳳霞，陳宇峰，史樹(shù)敏.大學(xué)計(jì)算機(jī)M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]李鳳霞，陳宇峰，李仲君，等.大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，2014.