大學計算機基礎課程的教學改革實踐探究

陳娟+趙歡+吳蓉暉+李小英+楊圣洪

[摘 要]如何將計算思維落到實處，是大學計算機教學中亟待解決的現實問題。項目組以在面向應用的過程中培養計算思維為基本導向，探討大學計算機基礎課程的教學改革，從教學內容、教學模式、考核機制、實訓課程等方面闡述湖南大學的教學實踐，提出進一步改革的設想。

[關鍵詞]面向應用；計算思維；大學計算機基礎課程

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）02-0043-02

隨著時代的發展，傳統大學計算機基礎教學的教學內容和教學模式受到質疑。近年來，將計算思維能力的培養作為大學計算機基礎教學的核心任務已經成為共識。[1]然而，如何將計算思維培養落到實處，是大學計算機教學中亟待解決的現實問題。

在大學計算機研討43院校廈門會議中，旗幟鮮明地提出在堅持面向應用的過程中培養計算思維。[2]湖南大學以此為基本導向，對計算機導論課程進行新一輪的改革。實踐證明，這些改革措施，在注重知識應用、技能培養的同時，重視知識體系的構建和理論的融會貫通，對培養學生的計算思維能力，提升其綜合素質有著顯著的效果。

一、合理專業分類，更新教學內容

湖南大學是綜合性高校，學校學科專業涵蓋經濟學、法學、文學、理學、工學等11大學科門類。為了將計算機導論課程的教學內容與學生后續專業課程的學習更加緊密地結合，培養學生使用計算機解決實際問題的計算思維，我們首先在各學院進行調研，了解各專業對計算機課程的教學需求，然后根據高等學校計算機基礎課程教學的基本要求，并結合我校實際情況，歸納出五種專業類別，設置各專業類別的計算機導論課程的教學內容，如表1所示。

表1 專業分類及計算機導論課程的教學內容

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1.工科類。土木、化工、機械等工科類專業學生，需要掌握程序設計的基本方法、編程技能與上機調試能力，并通過編程解決一些應用問題。[3]而c語言具有簡潔靈活、運算符豐富、可移植性好等優點，因此選用c語言作為該專業類別的教學語言。

2.理學類。數學、力學、生物等理學專業學生，需要理解實際問題與模型、模型與軟件算法、算法與問題數值解的內在聯系，掌握在計算機軟件輔助下如何解決實際工程問題的技巧。Matlab軟件基于矩陣運算，具有強大的數值運算和數據處理功能，在復雜算法方面有優勢。因此選用該軟件作為該專業類別的教學工具。

3.管理類。經濟、國貿、會計等管理類專業學生，應了解數據庫在各領域中的應用，理解數據庫的基本概念和簡單SQL語言的使用，掌握一種數據庫管理軟件來設計、開發簡單的數據庫應用實例。[3]開源數據庫管理軟件MY SQL和腳本語言PHP，是目前成熟、穩定、安全的WEB開發技術。在教學中選用該組合，符合互聯網發展趨勢。

4.經法類。統計、金融、法學等專業學生，需要掌握必要的統計學知識，并能運用各種統計原理，通過操作統計軟件來完成特定的數據分析任務，適應不同專業對各種數據整理以及挖掘的需要。而SPSS作為“統計產品與服務解決方案”軟件， 集數據錄入、整理、分析功能于一身，操作簡單，功能強大，是國際上最流行的統計軟件之一。

5.文史藝類。影視、新聞、英語、歷史等文科類學生，要求初步了解多媒體信息表示和處理的基本原理，掌握常用多媒體素材的制作方法與處理技術，能夠使用專業創作工具進行多媒體應用系統的設計與開發。[3]通過綜合學習photoshop、flash、AE等工具軟件，可解決其在多媒體應用的實際問題。

二、改革教學模式，貫徹計算思維

在計算機教學中，建立計算思維才是根本目的，即運用計算機科學的基礎概念對問題進行求解、系統設計和行為理解。[1]雖然學生是通過掌握語言或工具來學習，但學會使用計算思維的基本方法解決問題比起學會具體解決問題的技術，前者更加重要。在此輪教學改革中，我們運用了案例教學、翻轉課堂、項目教學等多種教學方式，貫穿在課上課下、主體課程與綜合實踐環節之中。具體來說，將課堂教學和實驗教學分解為以下幾個階段：

1.教師將每堂課的內容分解為多個知識點，將每個知識點的電子教案、微課視頻、案例素材上傳至課程網站。學生進行課前準備，預習教學資料，準備課堂討論的內容。

2.在課堂上，教師首先列出主要知識點，然后通過相關案例闡述說明，再引導學生對知識點進行討論、理解和消化。在每個學習階段，結合學生專業，布置項目式的綜合練習。

3.在課余時間，學生以學習小組為單位，合作完成綜合練習。在每次實驗課，安排一個時間段，由學生演示其設計思路和完成情況，教師和其余同學對其進行點評。

4.在實驗課教學中，將實驗內容提前發布在課程中心，學生可以在實驗課堂上完成任務，將結果提交課程中心。對于學習確有困難，未能及時完成的，也可以在課余完成后指定時間內提交。

圖1和圖2分別演示了在新的教學模式下教師和學生的各階段任務。由于學生在課前通過觀看教學視頻了解相關知識點，在課堂上改變了教師滿堂灌，學生被動接受狀態的現狀，可以騰出更多時間進行課堂討論，讓學生更多地融入課堂，從而調動了學生的主觀能動性。在項目式的綜合練習中，學生需要組合成學習小組，協同合作，上網搜索資料，實際動手完成項目，制作演示文件，在實踐課上還需要展示演示文件，回答教師和同學的提問。這些環節，讓學生掌握了問題求解的思路和方法，理解計算思維過程，也提高了學生的計算機應用開發能力、應用創新能力。

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圖1 新教學模式下教師各階段的任務

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圖2 新教學模式下學生各階段的任務

三、調整考核方式，綜合評定學生成績

計算機課程的學習效果很難通過理論考試的成績來衡量。為了提高考核的科學性，應強調從多個方面來綜合評定學生成績：實驗課作業成績、課堂討論的表現、學習小組完成綜合練習的情況、期中和期末的機測成績。

其中，Office基本操作的內容，以計算機基本能力測試形式進行，所有專業學生均要求通過。學生可以根據自己的水平，在教學網站選取不同難度層次的教學資源進行自主學習。每個學期提供兩次機器測試機會，考試合格即可獲取學分。

工科類計算機導論的實驗，采用在線測試系統，支持自動評測。通過分章建立的海量題庫，支持實驗的自動評測，學生可在實驗課或課余多次登錄系統答題。

其他類別的導論課程實驗，目前采用課程中心網站的作業功能按章節布置實驗題。學生在實驗課登錄網站提交作業，若沒有及時完成，在指定時間內也可以提交。由教師或助教登錄系統人工批改作業，作業成績作為平時成績的重要組成部分。

期中和期末，均安排機器考試，主要考查學生的動手實踐能力。為了體現對學習過程的考查，期末成績在期評成績中占比不超過50%。

具體來說，各部分成績所占比例如表2所示。

表2 專業分類及計算機導論課程的教學內容

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四、開展實訓課程，注重能力培養

為了強化學生的動手能力和綜合能力，在小學期安排實訓課程。實訓課程通常以四周為一個周期，采取項目教學法。教師依據教學內容設計合理的項目。各門實訓課程有所偏重，注重知識的綜合運用。工科類的計算機導論，實訓題目為C程序設計訓練；理學類的導論，實訓題目為matlab工程訓練項目；經法管理類的導論，實訓題目為調查報告及spss數據分析；文史類的實訓題目為網站設計與制作。

在項目的實施階段，以學生為主體，組成小組，完成系統的分析、設計、開發、集成和測試各個環節。在項目進行的各個階段，從開題報告、中期檢查到后期測試，教師要適時地指導和監督，引導學生不斷完善項目。

五、結語

隨著技術發展，計算機科學正逐步成為其他學科領域的基礎。培養計算思維，將進一步提升大學生的綜合素質，啟發其創新能力。我校在計算機導論課程的改革中，通過以上舉措，穩步推進了計算思維培養的全面有效落實。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 佚名.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）：4.

[2] 盧湘鴻.大學計算機體系研討——43所院校廈門會議共識[J].計算機教育，2014（13）：29.

[3] 教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會.高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求 [M]. 北京：高等教育出版社，2009.

[4] 教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會.計算思維教學改革宣言[J].中國大學教學，2013（7）：10.

[責任編輯：鐘 嵐]