《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程中關(guān)于“信息表示”的教學(xué)探討

摘 要：《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)信息社會(huì)的基本素養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，而不是給學(xué)生灌輸計(jì)算機(jī)工具論，“信息表示”是《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程中重要的章節(jié)，信息處理首先要解決信息的表示問(wèn)題。本文提出了基于素質(zhì)教育的教學(xué)設(shè)計(jì)，將抽象的數(shù)制變化與現(xiàn)實(shí)世界的具體問(wèn)題相聯(lián)系，同時(shí)采用案例式教學(xué)等多種教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和計(jì)算思維能力。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；信息表示；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TP391.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

信息在計(jì)算機(jī)中的表示是計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的前提條件，要想在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)計(jì)算，必須先解決現(xiàn)實(shí)世界中的信息如何映射到計(jì)算機(jī)世界中，開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)中第一步就是將各種各樣的信息保存到計(jì)算機(jī)中，然后才能進(jìn)行后續(xù)的加工處理。因此掌握各類信息的表示方式對(duì)大學(xué)生日后的計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)和應(yīng)用都具有重要的意義。《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的長(zhǎng)期教學(xué)中將重點(diǎn)放在如何將計(jì)算機(jī)作為工具來(lái)使用，淡化了對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科的認(rèn)識(shí)，這樣無(wú)助于計(jì)算技術(shù)中最重要的核心思想與方法的掌握。本文探討如何在《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程中幫助學(xué)生建立信息符號(hào)化的計(jì)算思維方式。

1 基于素質(zhì)教育的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

以往在本章節(jié)的教學(xué)中，往往將重點(diǎn)放在各種數(shù)制的變換方法，忽略培養(yǎng)學(xué)生信息符號(hào)化的思維能力。針對(duì)這種情況在“信息表示”教學(xué)中我們利用相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，有意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)知能力，使學(xué)生在潛意識(shí)中提升計(jì)算思維能力。

1.1 抽象的理論和現(xiàn)實(shí)世界將結(jié)合

計(jì)算機(jī)采用數(shù)字化編碼的形式對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)加工和傳送，信息的數(shù)字化表示是指采用一定的基本符號(hào)、使用一定的組合規(guī)則來(lái)表示信息，在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制編碼，其基本符號(hào)是“0”和“1”。首先讓學(xué)生了解掌握計(jì)算機(jī)中信息表示方法的重要性。以往學(xué)生不了解自己學(xué)了二進(jìn)制知識(shí)有什么用處，不知道在使用計(jì)算機(jī)中處處都有二進(jìn)制的影子。由于計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制，數(shù)值型數(shù)據(jù)以及非數(shù)值型數(shù)據(jù)都以二進(jìn)制的形式存儲(chǔ)和處理，非數(shù)值數(shù)據(jù)包括字符、聲音、圖形和圖像等。所有電子計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制形式來(lái)存儲(chǔ)和傳輸?shù)模鼈冎苯佑绊懙接?jì)算機(jī)工作的各項(xiàng)指標(biāo)，如：硬盤(pán)有多滿，下載速度有多快，網(wǎng)上支付有多安全，屏幕可顯示的最高分辨率是多少？計(jì)算機(jī)的最快運(yùn)算速度是多少？理解了二進(jìn)制的工作機(jī)制，也就意味著理解了計(jì)算機(jī)怎樣處理信息的，許多計(jì)算機(jī)技術(shù)的神秘面紗也會(huì)隨之被揭開(kāi)。

1.2 計(jì)算機(jī)為什么可以計(jì)算

計(jì)算機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的電子器件，不具備智能，但是能夠完成各種復(fù)雜的運(yùn)算。那么在計(jì)算機(jī)中如何通過(guò)內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)運(yùn)算？

（1）二進(jìn)制中的算術(shù)四則運(yùn)算能夠轉(zhuǎn)換為布爾運(yùn)算。

圖1以二進(jìn)制加法為例演示：

（2）門(mén)電路可以實(shí)現(xiàn)基本布爾運(yùn)算。教學(xué)中可以開(kāi)關(guān)和燈泡設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的電路圖來(lái)模擬布爾運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)。開(kāi)關(guān)代表輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，燈泡代表輸出值。（3）最后總結(jié)數(shù)值運(yùn)算如何在計(jì)算機(jī)中處理的過(guò)程：Step1：首先參與運(yùn)算的數(shù)可以轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)；Step2：二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算可以運(yùn)用基本的布爾運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)；Step3：基本的布爾運(yùn)算都可以由計(jì)算機(jī)硬件電路所處理通過(guò)了解計(jì)算機(jī)如何完成計(jì)算的過(guò)程，讓學(xué)生不再感覺(jué)計(jì)算機(jī)是個(gè)黑盒子，了解計(jì)算機(jī)是如何設(shè)計(jì)出來(lái)的，計(jì)算機(jī)通過(guò)硬件電子部件能夠完成各種復(fù)雜的運(yùn)算，從而啟發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性、靈活性和創(chuàng)造性。

2 設(shè)計(jì)靈活多樣的教學(xué)手段

《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程是面對(duì)剛?cè)雽W(xué)的大學(xué)一年級(jí)新生，講課中應(yīng)采用靈活多樣的教學(xué)方法，內(nèi)容力求通俗易懂。

例如：講解二進(jìn)制數(shù)制特點(diǎn)時(shí)，圖2中5張年齡卡片以“猜生日”小游戲作為知識(shí)引入。

教師：請(qǐng)這位同學(xué)回答：哪張卡片中有你的生日？

學(xué)生：第1張有，第2、3，4張沒(méi)有，第5張有。

教師：你的生日是17號(hào)。

學(xué)生：呀！老師您怎么知道的。

教師：這就是本節(jié)課大家要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)及二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)。

通過(guò)上面的方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)設(shè)出具有感染力的信教學(xué)情境，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情；讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)探索的方式和方法。能把教師的講授和學(xué)生的邏輯思維有機(jī)結(jié)合起來(lái)，加強(qiáng)師生之間的多邊活動(dòng)。教學(xué)中增加案例式教學(xué)和動(dòng)畫(huà)視頻演示等，培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)為學(xué)生選擇案例時(shí)，教師通常會(huì)根據(jù)學(xué)生的興趣和理解能力選取一些簡(jiǎn)單易懂的案例。

3 小結(jié)

本文分析了當(dāng)今《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，重點(diǎn)研究在教學(xué)改革中將如何培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)信息社會(huì)的基本素養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，同時(shí)給出了該教改模式的思路和設(shè)計(jì)方法。經(jīng)實(shí)踐表明，該模式較好地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)課堂教學(xué)也起到了積極推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]戰(zhàn)德臣，聶蘭順.大學(xué)計(jì)算機(jī).計(jì)算與信息素養(yǎng)（第2版）.北京：高等教育出版社，2013：27.59.

[2]鐘晴江.大學(xué)計(jì)算機(jī).北京：高等教育出版社，2013：37.60.

作者簡(jiǎn)介：李琳（1971.），女，副教授，主要研究方向：軟件工程、人工智能。