大數據背景下計算機導論課程教學改革探討

張 瑾，方 健

（1.河南大學 計算機與信息工程學院，河南 開封 475004；2. 河南大學 商學院，河南 開封 475004）

0 引 言

計算機導論是計算機類專業的引導性課程，為該專業課程的學習起到綱領和導引性作用，是其他專業課程的基礎。計算機導論課程的教學旨在使大一學生在宏觀上對計算機學科的理論基礎、重要應用有一個基本了解，通過理論和實驗教學，學生能初步建立學科概念體系，掌握計算機基本原理，理解各主要知識點的意義及其相互聯系，熟練掌握常用軟件的使用，培養學生的專業興趣和基本操作能力[1-3]。

由于計算機導論課程具有綜述性和導引性特點，不同教材所涵蓋內容在知識點的選取及其深度和廣度上表現出較大的差別，而該課程教學時段正處于大一新生由中學到大學學習階段的轉折期，使得該課程教學明顯有別于其他專業課程。在大數據時代來臨給高等教育帶來深刻影響的背景下，對計算機導論課程教學進行改革勢在必行。

1 大數據背景下計算機導論教學改革必要性分析

首先在教學模式上，大學與中學教育存在很大不同[4-5]。中學階段基本為教師依照教材講解、學生被動接受的教學模式，應試教育的壓力以及學校和家長雙重監督的嚴格管理使得多數學生處于有監督的被動學習狀態，自學能力較差。大學多采取教師課堂引導為輔，學生課后自學為主的教學模式，課堂講授內容多、講課進度快，通常很多內容并不在教材上，對學生學習的自主性、探索性以及獨立思考和解決問題的能力要求較高，使得大一新生對于這種教學模式的轉變產生不適。此外，處于高校宏觀寬松管理環境的大學生普遍脫離了中學階段家長和班主任時時監督的狀態，加之大學學習目標的缺失、升學壓力的釋放等多重因素易使學生學習的積極性和主動性進一步下滑，學習效果不佳。

大數據時代的來臨使高校在教師教學與學生學習方式上進一步發生了變化，給高等教育帶來了新的挑戰。在2016年11月舉辦的“大數據驅動的教育變革”國際研討會暨首屆中國教育大數據發展論壇上，最早提出大數據概念的維克托·邁爾-舍恩伯格等多位國內外知名專家學者強調：在大數據時代應當把教育的關注點由強調成果遷移到強調過程，從強調內容轉變為強調方法，把對學生的內容訓練轉變為技能培養[6]，因而需要對傳統的教學過程進行變革。

就課程本身而言，計算機導論課程是新生入學第一學期所學的第一門，也是唯一的一門專業課，筆者在多年的教學實踐過程中總結出3個方面的問題。

（1）課程性質引發的教學方法問題。課程屬于綜述性、導引性課程，涉及理論章節較多，實踐操作內容相對較少。若一味追求知識點的全面性，對每個章節都進行詳細講解，易使教學內容過于寬泛，而教學內容深度不足，學生學習重點不明確，教學效果不理想，動手能力差。

（2）學生基礎不同引發的因材施教問題。不同地區中學階段計算機教育重視及普及程度參差不齊，使得學生對基礎計算機知識的掌握程度存在較大差異，因而需要在滿足教學要求的前提下有效地引導學習。

（3）學習成果評價問題。計算機專業強調應用性和實踐性，計算機導論課程的綜述性及導引性特征使得傳統計算機專業課程的評價體系并不適用于該課程。

2 計算機導論教學改革方案

計算機科學發展迅速，新知識、新技術層出不窮，一本教材很難適應不同時期理論和實踐教學的需要，并且大數據時代知識接收渠道增加、接收方式便捷。圍繞大數據背景下的人才培養需要，針對計算機導論課程教學過程中出現的各種問題，并結合以往的成功教學經驗，我們對課程理論教學、實驗教學和考核方式進行以下探索。

2.1 理論教學

理論教學應采取圍繞課程主旨，以教材為輔，引導學生由被動學習轉向主動學習的多元化教學模式，強調課堂討論的重要性，啟發學生思考，促進學生自主探究。教師在課堂上可以隨時拋出一些帶有思維陷阱的問題，鼓勵學生現場思考和回答，逐步轉變中學階段形成的被動學習、依賴性強的學習習慣，樹立積極探索、主動學習的意識，進而培養學生主動思考和解決問題的能力。教學過程中注重結合課程特點和自身研究方向，向學生介紹學術界最新研究成果和發展動態，使得學生接收的課堂知識能夠跟上時代步伐。課程涵蓋內容可分為緒論、計算機科學核心知識和計算機應用3個方面，各部分教學安排見表1。

緒論包含計算機發展史、計算機的特點及其發展趨勢的內容，在以往教學過程中屬于很容易被忽視的部分，甚至有些教師認為這些內容可以不講。事實上，通過對緒論內容深入淺出的講解，不僅可以使學生了解人類社會輔助計算工具產生發展的原因和歷史脈絡、理解計算機的定義及其出現的必然性，而且能夠輔助學生進一步了解計算機科學涉及各學科基本規律及其內在聯系，從而對本課程的性質、本專業特征及課程設置具備初步的認識。由于此部分內容有一定的故事性和趣味性，學習過程比較輕松，可以一定程度上緩解學生初入大學學習的不適應，課堂上可以多設問、增加師生互動交流，激發學生積極思考、主動學習的興趣，教學手段采用常規的多媒體即可。

計算機科學核心知識主要包含計算機組成、操作系統、算法與數據結構的內容，其中，計算機組成部分涉及數制間的轉換、數據的編碼、計算機的基本部件及其功能和相互聯系，該內容是教學的重點和難點，由于涉及數學推導及計算，因而采用板書推演、層層遞進的教學方式能夠比直接展示幻燈片具有更好的教學效果。通過多年教學過程發現，經第一部分的啟發式教學訓練后，學生初步具備了主動學習的意識，課堂氣氛活躍，能夠積極主動地與教師互動。以進制轉換部分的教學為例，學生很容易自己推導出進制轉換的通用公式，比直接告知該公式令學生被動接受具有更好的教學效果。操作系統部分僅要求學生理解操作系統的基本概念和基本工作原理，數據結構部分要求學生了解相關基本概念及主要研究內容，二者使用多媒體教學手段即可。算法部分要求學生掌握算法的概念及程序的三大基本結構，掌握解決簡單問題的算法設計思想，能夠獨立地設計簡單算法，除多媒體教學手段外，算法分析過程可以適當使用板書以啟發學生理解算法設計思想。操作系統及算法和數據結構部分同樣與緒論部分的學習密切相關，經過緒論部分的啟發式教學訓練后，學生可以掌握計算機的基本概念，從而理解操作系統等相關課程學習的必要性。

計算機應用部分主要涉及數據庫、多媒體技術、計算機網絡及計算機新科技等廣泛內容，建議略講，采用常規多媒體教學方式。數據庫部分旨在使學生理解數據庫的概念及其主要應用，除課堂講授外，可以由學生生活中曾接觸過的數據庫為題引導學生開展課堂討論。多媒體技術、計算機網絡等內容由于多數學生在中學階段或生活中已學習或接觸，可以采取模擬學術會議的形式，舉辦課堂交流會，使學生體驗學術會議現場交流的感覺。學生首先在課下分組自學，課堂交流會上各小組分別派代表展示并講述其學習成果（如文獻綜述或其他課程實踐成果），其他小組和教師可以現場點評或質疑，然后以小組自評、各分組互評、教師總評的形式打分。分組時要考慮各個學生的學習程度和特點，以強帶弱，同時考慮小組成員工作量的均衡，盡量避免各小組把任務都壓至組長一人的現象發生。

2.2 實驗教學

課程實驗注重學生基本應用技能的培養，不僅使學生掌握計算機的基本操作，而且引導和幫助學生按照學科專業的特點和要求來開展學習，培養專業興趣。由于計算機科學屬于實踐性很強的學科，為保證實驗效果，切實提高學生動手能力，實驗教學引入分組研討、自主學習和任務驅動等多類型實踐教學形式。為避免粘貼復制以應付實驗任務的現象發生，各實驗完成后還需接受相應檢查，包括實驗報告撰寫及評級和上機檢查兩種形式，各實驗根據其特點采取相應的檢查形式，其中上機檢查即教師根據實驗內容隨機提問，讓學生現場展示回答（如重現Word排版效果、解釋程序部分語句修改后的結果等），回答正確才算通過。

分組時考慮每個學生的工作量和學習程度，每個小組不超過5人。實行小組長負責制，組長不固定，組內各成員都至少有一次成為組長的機會，組長代表小組接受檢查，組長所獲成績代表整個小組的成績。因上機檢查比較耗時，在實際操作過程中可視學生人數和課時量確定參與上機檢查的學生比例，在學生及實驗任務較多而難以實現每人每一任務均逐一檢查的情況下，上述分組及管理模式可以確保每人本學期至少接受一次上機檢查，從而避免學生認為檢查的是組長，自己可以放松學習心態的產生。具體實驗安排見表2。

通過對常見操作系統和Office辦公軟件基本操作的練習，學生可掌握常用的Windows系統平臺和Word、Excel、PowerPoint等應用軟件的操作和使用，加深學生對程序設計思想的理解與掌握。要求學生完成有一定難度問題的算法及程序的設計，旨在使學生深刻理解結構化程序的設計思想，為后續課程打下良好的基礎。

由于操作系統及數據庫使用部分相對簡單，重點在于使學生掌握操作流程，且不存在學生通過復制電子版而應付作業的可能，因而采用撰寫實驗報告形式；Office辦公軟件部分操作性強，最終作品效果差別大，采取上機檢查形式；同office部分類似，程序設計部分除上機檢查外，還要求學生提交實驗報告以描述其實際編程過程中遇到的各種問題及相應解決方法，以進一步加深印象。

2.3 課程考核

課程考核從重視學生的學習過程入手，讓學生認識到平時學習是考核的一個重要環節。將考核分為平時成績（占總評成績20%）、實驗成績（占總評成績20%）和期末成績（占總評成績60%）3部分，其中有1項不及格則整個考核成績都不合格。平時成績除包括常規的考勤和作業完成情況之外，增加課堂問答和課堂討論會的表現分，并加大兩者的平時成績占比（占平時成績80%），以應對學生被動學習、為考試而學、考前臨陣磨槍等問題。

通過對學生平時學習過程和實驗過程的實時記錄，教師可隨時了解學生學習狀況和教學效果，以便挖掘學生學習習慣和特點，從而實時調整教學進度和課程難易度，做到個性化、差異化的人才培養。

3 結 語

通過對近年來計算機導論課程的教學改革我們發現，在課堂上，學生能夠積極主動甚至爭搶回答教師提問，且能主動對其他同學的回答發表自身見解并進行評價，課堂討論氛圍濃厚；在課下，學生亦能自發組成學習小組對感興趣問題進行探討，并通過電話、短信、微信等方式征求教師的意見，學生學習的自主性和創造性得到很大提高。