應用技術型院校計算機導論課程教學方法改革研究

董瑋++付燕寧

摘要：針對計算機導論課程教學過程中存在的教學方法單一、教學過程設計不合理等問題，結合應用技術型院校學情實際，提出根據教學內容設計教學過程、選取教學方法的觀點，并通過典型案例說明了這種觀點。課程教學實踐表明該種思想是正確的和合理的，適合應用技術型院校的教學實際。

關鍵詞：計算機導論；教學方法；教學過程設計

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0152-03

一、引言

計算機導論課教學內容幾乎涉及到計算機學科的各個知識領域，每一部分內容對于毫無專業基礎的學生來講都是全新的，而應用技術型院校的學生普遍來講學習熱情不高、學習基礎較差，因此，如何針對該類院校學情實際，搞好計算機導論課程的教學，以促進學生進行專業學習的積極性，是應用技術型院校計算機導論課教學亟待解決的問題。

目前計算機導論課程教學而言，存在以下一些問題：從教學內容上看，有的院校將計算機操作知識作為主要教學內容，有的將計算機主要專業課的綜合作為主要教學內容[1]。顯然，第一種內容組織模式與計算思維的教育理念是相悖的，但是第二種內容組織模式也普遍存在知識覆蓋面不合理，知識層次把握不準確，知識融合不夠等問題。從教學方法上看，任課教師對教學過程的研究和思考較少，對教學方法缺乏創新，基本采用單一的課堂教學方式[2-3]，沒有根據具體的教學內容設計相應的教學過程，教學方法缺乏針對性，導致學生很難理解所講授的內容，使學生對專業學習產生為難情緒。因此，無論是教學內容還是教學方法均不符合應用技術型院校學情，文獻[4]就課程教學內容構建做了系統和全面的闡述，本文著重從“如何教”的方面提出了相應的改進措施和方法，以調動學生進行專業學習的積極性。

二、相應的改進措施和方法

（一）優化教學內容

周以真教授提出的計算思維[5]的教育理念統一了教育界對計算導論課的作用的認識，本文結合應用技術型院校的學情，將計算機導論課的教學目標確定為：使學生認知計算機系統，培養學生應用計算機解決問題的思維方法，揭示計算機學科所蘊含的計算思維思想。

從該種教學目標出發，以“程序”為主線，將課程教學內容劃分為4個模塊，10個教學單元。這4個模塊是程序執行、程序運行、程序設計與軟件開發、計算機網絡；10個教學單元是信息的機器表示、信息的機器存儲與運算、計算機結構及其工作原理、操作系統的基本功能、高級語言與編譯程序、算法與數據結構、軟件工程方法、數據庫與數據庫系統、計算機網絡系統。為使核心教學內容得到更好地貫徹，在上述教學內容基礎上，增設了“計算機與計算機系統”教學單元，其教學目的是使學生獲得對計算機、計算機系統以及計算機學科宏觀認識和總體了解。

（二）改進教學方法

貫穿整個教學過程最為重要的就是教學方法，教學方法的選擇應具有多樣性和靈活性。針對教學過程中暴露出的教學方式單一的問題，本文在分析和研究學生的心理特點后，提出了以學生為中心，以教學內容為導向，在教學過程中運用與之相適應的教學方法。根據該門課程教學內容的特點，采用了講授式教學法、問題引領式教學法、案例驅動式教學法、引導啟發式教學法、類比教學法、專題討論式教學法等。對于計算機和計算機系統這部分內容，通過引導啟發方式逐步使學生了解計算機的作用和基本組成；對于信息的機器表示這部分內容，利用身份證編碼類比闡述計算機中數的編碼，使學生更加容易理解信息的編碼；對于計算機結構及其工作原理這部分內容，采用“質疑——解答”的方式使學生始終帶著問題在聽課，從而揭示出計算機各主要部件的作用和構成，以及計算機的工作原理。算法和數據結構這部分內容，采用案例驅動式教學方法，通過案例將算法以及算法與數據結構之間的關系揭示出來；對于操作系統這部分內容，采用問題引領式教學法，通過不斷地質疑——解答方式揭示出操作系統的主要基本功能，這種方法可以引發學生思考，激發學生求知欲望；對于數據庫與數據庫系統這部分內容，采用生活中的實例來說明數據庫在人類生活中的應用需求，從而引起學生對數據庫的關注。

（三）強化教學設計

為了激發學生的學習興趣，不僅需要對教學方法進行精心選擇，而且需要對教學過程進行精心設計。本文以教師為主導，學生為主體的教學模式，將教學方法有效地融入教學過程中，使教學過程設計更貼近該類院校的學情，從而調動學生學習興趣。下面以計算機網絡及其硬件組成為例說明對教學內容是如何組織的。如果開始就講授什么是計算機網絡，對于毫無專業基礎的新生來講會感到晦澀難懂。通過利用學生能夠感受到生活中的例子，如高速公路網來類比講授這部分內容，學生接受起來要容易得多。針對這部分教學內容，教學過程設計如下：（1）通過“引導”方式，詢問學生是否見過高速公路網絡。（2）由任課教師講述高速公路網絡是由城市以及連接兩個城市之間的高速公路組成的。（3）通過“啟發”方式，詢問學生高速公路網絡中的城市相當于計算機網絡中的什么？連接兩個城市的高速公路相當于網絡中的什么？從而給出計算機網絡的初步概念。（4）通過質疑-解答方式，詢問“為什么要將分布在不同地點的計算機連接起來呢？”，從而揭示出計算機聯網的目的是什么，使學生獲得對這個概念完整的理解。（5）澄清了計算機網絡這個概念之后，進一步講解計算機網絡的硬件組成。到目前為止，學生顯然理解了計算機網絡是由計算機（在網絡中稱之為主機）和傳輸介質組成的，除此之外還包括網絡接口設備和網絡互連設備。這部分內容的講解也采取理論聯系生活的方式，比如網絡接口設備中的Modem，學生也不感到陌生，當然對于毫無生活基礎可以借鑒的內容如Hub，它既作為網絡連接點，又起到信號放大作用，Hub這兩個作用講解起來也不是難事。由上述過程可知，每一個教學環節是緊密結合的，將類比、引導和啟發等教學方法有效地融合在教學過程中，形成了環環相扣的教學過程。

三、典型案例討論與效果分析

（一）數據結構與算法

教學目標：了解算法的描述工具，完整地理解算法的概念、掌握簡單問題的算法描述，訓練學生運用計算機解決計算問題的思維方法。

教學過程設計：

第一環節：提出問題，計算1+2+3+4…10

學生1回答：逐項累加求和

學生2回答：1+2+3+4…10=（1+10）×5=55

由教師帶領學生分別給出這兩種解決方案的算法，然后引導啟發方式給出算法的初步概念。

算法1：

S1：計算1+2得到3；

S2：將第一步得到的結果（即1+2）與3相加得到6；

……

S9：將第8步得到的結果（即1+2+…+9）與10相加得到55。

算法2：

S1：將原式變形為（1+10）+（2+9）+（3+8）+（2+9）+（3+8）=5×11；

S2：計算5×11；

S3：輸出運算結果。

通過這兩個算法，幫助學生理解什么是算法，并簡單說明這兩種算法的優劣。但是，第二種方法只適合有規律的數據序列，如果對于沒有規律可循的數據序列，如何求和呢？從而引出第三種解決方案。

算法3：

S1：S←0，i←1；

S2：S←S+i；

S3：i←i+1；

S4：i≤n，轉S2；否則，輸出S。

利用流程圖來描述該算法，在描述過程中直接講解了這種描述工具。以該種解決方案再次重申算法的概念，并著重講解算法的特性。

第二環節：闡述算法與數據結構之間的關系

前邊所給出算法概念是不完整的，還需要揭示出算法與數據結構之間的關系，從而使學生更完整地理解算法。

以{23，9，45，12，65，73}這樣一個隨機數據序列為例，其順序存儲結構和鏈式存儲結構如圖2、圖3所示。

順序存儲如下：

鏈式存儲如下：

由圖可見順序存儲結構和鏈式存儲結構是不一樣的，那么在執行某一操作時，有什么區別嗎？比如刪除45這項操作，對于順序表來說是使用下標訪問方式，在刪除了45這個元素后需要將后面的所有元素全部向前移動；而對于鏈表，沒有順序的概念，要想刪除45這個元素，只需要將前一個結點9的指針指向被刪除點的下一個結點12的頭指針即可。由此可見，兩種算法是不同的。盡管是同一組數據，其存儲結構不同，算法也不同。

教學反思：這樣組織教學由淺入深、循序漸進、逐步給出算法的初步概念，算法的完整概念，不僅容易使學生理解算法的概念，而且還使學生了解到了數據還存在多種存儲表示。通過這種教學內容設計，使教學目的變得非常明確，并且利用這個教學目的將不同知識領域的內容融合為一體，有利于學生計算機學科知識框架的形成。通過不斷設計算法來揭示算法概念的過程，同時也達到了訓練學生運用計算機解決問題的思維方法。

（二）操作系統基本功能

教學目標：使學生理解操作系統的基本功能，從而達到對操作系統的概念理解。

教學過程設計：

1.師生互動：

同學們使用過Windows操作系統嗎？

雙擊程序圖標意味著什么？

雙擊程序圖標之后程序被調入到哪了？

雙擊程序圖標之前程序存放在哪？以什么形式存放？

程序被調入到內存之后又是如何被管理和控制執行的？

這樣組織教學內容將學生熟悉的生活實踐有效地融入到教學當中，使抽象問題變得簡單化了，容易被學生理解和接受。

2.學習新知：通過質疑方式，導入這部分教學內容，然后再通過解答方式，逐個闡述操作系統的存儲管理、CPU管理、文件管理等功能。學生理解了操作系統的基本功能后，就容易理解操作系統這個概念了。下面以文件管理為例，說明這部分教學內容是如何設計的。

提出問題：圖書館有上百萬冊圖書，如果將這些圖書雜亂地堆放在一起，會是什么情形呢？讓你去找一本書會變得十分艱難。如果將數以萬計的文件隨便地堆放在一起，和圖書一樣，查找一個文件也會變得十分困難。因此，必須要按照某種機制將文件管理起來。

教學反思：操作系統這部分內容是專業教育的核心基礎課，也是難點課程之一，大多學生會操作但對其原理理解不甚了解。就雙擊程序圖標這個操作而言，幾乎人人都會操作，但是如果專業教育僅僅是使學生學會這種操作，教學就失去了意義。因此采用以上教學設計，環環相扣不斷提出問題，啟發引導學生思考，從而更好地讓學生理解什么是操作系統，操作系統能實現哪些功能，如何對計算機進行管理。

四、結束語

在計算機導論課程教學實施過程中，根據不同教學內容的特點，有針對性地設計其教學過程，采用恰當的教學方法及教學手段，解決了其教學方法單一以及教學過程設計不合理的問題。通過部分教學過程設計給出了如何針對教學內容設計教學過程的思路，并通過教學實踐對文中提出的觀點進行了驗證。通過教學實踐表明：學生上課積極性變高，曠課率明顯下降，教學效果也有了較大提升。

參考文獻：

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[4]付燕寧.計算機導論課程教學內容的優化與整合[J].計算機教育，2016，（6）.

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