高校計算機基礎課程教學改革探究

胡慶龍

摘要：計算機基礎是面向高校非計算機類各專業的第一門計算機公共基礎課程，也是培養信息時代高校綜合素質創新人才的基礎環節。隨著時代的進步與信息科技技術的普及，對信息科技人才的需求也越來越大，以至于對我國傳統的高校計算機基礎課程教學也提出了新的挑戰，從而使得以計算思維為導向的高校計算機基礎課程改革，逐漸興起。目前，高校計算機基礎課程教學改革正成為當代高校計算機課程教育研究的新話題。本文通過對我國高校計算機基礎課程的改革歷程簡介，根據計算思維為導向，對教學內容與教學模式進行改革探究，推進課程改革和建設的做法，改善我國高校計算機基礎課程教育，加速我國計算機信息技術的發展與創新。

關鍵詞：高校計算機課程；課程改革；計算機教學改革；計算思維

一、引言

隨著時代不斷發展，信息革命帶來的科技技術，在我們日常生活中正在逐步日常化，越來越受到各方面關注。高校計算機基礎作為計算機入門課程，為了適應社會發展，也被提到改革的日程上來。

我國計算機基礎課程改革基本可以分為三個階段。即普及階段，完善階段以及高速發展階段。

計算機課程被開始受到教育行業的重視是從1997年開始的。同時也是在這一年，計算機基礎課程開始在我國大部分高校普及，這也就是我國計算基礎課程改革的第一階段。在這一階段提出了計算機基礎教育的“計算機文化基礎、計算機技術基礎、計算機應用基礎”的三層次課程體系。各高校在師資隊伍的培養和實驗室的建設上都進行了較大力度的投入，“計算機文化基礎”進入各專業的本科培養計劃，成為開設的第一門計算機基礎課程。各高校基本是按照計算機基礎三個層次開展教學，重點是對計算機技能的教學。

第二階段是完善階段。自2004年以來，國家開始高度重視對計算機基礎課程的教學改革，提出加強計算機基礎教學的多條建議，最終確定了“領域+層次”的知識結構總體構架以及“1+X的課程設置”。同時，根據不同的高校辦學實際情況，又將教學要求進一步劃分為一般要求與較高要求，并對相關核心課程內容也進行了標準設定。計算機基礎課程逐步取代了計算機文化基礎課程，開始日常化起來。

第三階段是高速發展階段。自2012年以來，教育部啟動了第三輪大學計算機課程改革項目，批準了“以計算思維為導向的大學計算機基礎課程研究”等多個項目。旨在提升大學生信息素養和應用能力，推動以計算思維能力培養為重點的大學計算機課程改革[1]。

二、高校計算機基礎課程改革

自2013年以來，我國通過參與教育部第三輪大學計算機課程改革項目“基于計算思維的地方高校大學計算機基礎課程教學改革與實踐”，針對地方高校的實際情況對大學計算機基礎課程主要進行了多方面改革嘗試。

以踏實邁進、平穩過渡為指導對原有教學內容進行梳理、整合、提高、優化；再通過多校聯合的方式，協同創新，共建共享，以計算思維導向進行教程內容的編纂，聯合各個高校不同的特長，相互學習，共同創新，實現資源共享；再者開始對課程內容進行結構調整、創新[2]。根據本校教學課程的設計要進行不同模塊的組織教學。具體組織教學改革結構內容調整如圖1所示。

接著對課程內容問題方面的解讀，需要通過算法、設計以及數據結構來進行基礎實現。流程圖是大部分高校計算機基礎課程首先引入的與程序、算法表達有關的基礎概念，Raptor解決算法問題，使一些原本抽象的理念變得更加清晰，明了；實驗教學需要以應用能力和計算思維培養為主線。實驗教學除保留計算機組成、操作系統、計算機網絡一些基本實驗外，還需要對辦公軟件、控制結構流程編制、繪制思維導圖、XMind繪圖等諸多方面的優化提升。以思維導圖來說，思維導圖適合自頂向下逐步求精、模塊化的設計方法，在一個軟件項目中，思維導圖可作為系統的功能設計、總體設計、頭腦風暴、項目會議組織的思維與描述工具。圖2就是一種“教師信息管理系統”思維導圖。

三、高校計算機基礎課程教學內容改革

以計算思維來進行高效計算機基礎課程教學內容的改革，目前國際上公認的代表是自美國卡內基·梅隆大學周以真教授。周以真教授認為，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涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。計算思維的本質是抽象和自動化。如同所有人都具“讀、寫、算”（簡稱3R）能力一樣，計算思維是必須具備的思維能力。根據“基于計算思維為導向的高校大學計算機基礎課程教學改革與實踐”項目實施計劃，通過對課程內容的梳理，對于高校計算機基礎課程教學內容具體改革，可以從以下幾個方面來進行。

首先是從引論上來進行教學內容改革。在教學組織結構與教學模式，需要從傳統教學的方式中，突破出來，增加計算模型教學、計算思維基本理論教學等，有意識、有放心的去培養學生思考模式與計算思維。其次，是對計算機硬件基礎課程的改革。可以通過計算機中的0和1，更好地理解計算機二進制課程；通過介紹現代計算機中數據的存儲與表示、數據壓縮方法、計算機硬件組成來進行計算機硬件基礎課程內容改革；接著是計算機軟件基礎的教學改革。計算機軟件基礎教學改革，需要從傳統的計算機軟件課程的理論介紹模式中，完善到對計算機平臺操作的具體實踐中來。對虛擬技術、移動操作系統等實踐性較強的課程，從理論層面上升到具體實踐操作中來，從而便于計算機專業學生更好的理解計算機實踐操作，同時也能很好的實現計算機操作資源的共享；再者是對算法基礎、程序設計、數據庫基礎、計算機網絡基礎等方面的基礎課程進行教學改革。從算法基礎來說，算法是計算科學的精髓。介紹算法的起源、算法的3種結構、算法的表示、算法設計基本方法、常見算法、算法的評價，通過Raptor流程圖實現算法；程序設計課程，則需要介紹高級程序設計語言的特征、程序設計過程和方法、Raptor流程圖編程、基本數據結構；數據庫基礎則介紹數據庫的體系結構、數據庫模型、結構化查詢語言，以設計某高校學生教學管理系統為例說明數據庫的建立；計算機網絡基礎[3]。介紹網絡基礎知識，當前網絡中常見的、新的概念、技術和應用。這樣可以更好的讓非計算機專業學生更好的理解與把握計算機基礎課程知識。endprint

最后則是對計算機信息安全的教學內容設計。計算機信息安全教學內容設計，需要從數據加密技術、數字簽名與數字證書、用戶身份識別等信息安全基礎來進行課程設計，深入淺出地闡釋與一般用戶相關的信息安全知識，解決一般用戶關心的信息安全問題，在教學上通過網絡防火墻、無線網絡安全管理、漏洞掃描、運行隔離阻擋信息安全的威脅等具體實例完善教學內容。

四、結語

在通過本文計算思維為導向的計算機基礎教學改革探究后，基本可以總結出目前對我國計算機基礎教學改革探究方向。在計算機組成及操作層面的教學改革，需要結合微型計算機的實際組裝來進行實踐了解，了解Windows系統具體操作以及虛擬機的使用；對理論相關知識的教學理解，可以通過具體的素材來進行教學講解，從而完善理論知識相關的圖文講解，改進對Microsoft Word、Microsoft Excel、Microsoft Powerpoin等課程的學習。

程序設計基礎、計算機網絡基礎以及計算機信息安全基礎課程的教學設計，可以分別從不同的具體應用來進行教學學習，從而便于學生學習與理解。以程序設計基礎來說，可以通過FreeMind繪制思維導圖，運用XMind繪制魚骨圖，完成順序結構、分支結構、循環結構、循環和分支結構流程圖編程；計算機網絡則可以通過無線路由器的設置和無線局域網上網，組建電力線載波局域網的模式教學來進行；計算機信息安全基礎教學，則需要向學生講授如何保護自己的隱私與密碼，教師需要明白課程的教學應該教什么，而學生則需要理解老師教的內容。在當前形勢下，探索以計算思維為導向的教學設計，使教師和學生真正能夠在教學中學會構建計算環境、進行問題求解，是我們正在尋找的突破點。

參考文獻

[1] 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.

[2] Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J].Communications of the ACM.2006，49（3）.

[3] 中國高等院校計算機基礎教育改革課題研究組.中國高等院校計算機基礎教育課程體系[M].北京：清華大學出版社，2008.endprint