地方高校計算機基礎教學改革研究

方大良 薛斌

[摘要]針對地方高校大學計算機基礎教學存在的對大學計算機基礎教學的重視度不夠、大學計算機基礎課程對其他專業的支撐不足、師資不足、大學計算機教學水平的評價體系不足等主要問題，結合嶺南師范學院實際，提出了以基礎為本，計算思維為主，面向應用需求的“l+ l+x”的課程體系設置，為地方高校計算機基礎教學改革提供一種新思路。

[關鍵詞]地方高校;計算機基礎;計算思維

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437（2020）02-0118-05

一、大學計算機基礎教學的現狀

大學計算機基礎課程是面向全體非計算機專業大學生提供計算機知識、能力、素質方面教育的公共基礎課程。20世紀70年代末，我國的一部分高校開設了這門課程，教學的主要內容是計算機程序設計的基礎知識。到了20世紀90年代，教育部正式把大學計算機基礎課程列為高校重要的必修課，在課程內容上有了較大的改動，提出了“文化基礎一技術基礎一應用基礎”三個層次的課程體系。在這個階段，全國大部分高校組建了教師隊伍，配備了計算機機房，在教學計劃中設置了相關的必修課程，全面深入地推動了大學計算機基礎教學的普及工作。進入21世紀，隨著計算機以及互聯網的發展，物聯網、大數據、云計算、移動通信等新概念和新技術不斷出現，深刻地改變了人類的思維和學習方式。同時，隨著我國經濟的發展，計算機課程的普及程度越來越高，一部分原來在大學講授的計算機知識已經下放到中小學學習。面對新的局勢，原有的大學計算機基礎教學內容和模式已經越來越不符合時代發展的要求。大學計算機基礎教學面臨新的問題，同時也迎來了新的發展機遇。

在這樣的重要關口，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會（以下簡稱“教指委”）確立了推進課程教學改革的總體目標：明確以計算思維為導向的改革方向，探索多元化的教學方案、推動以在線開放課程為代表的教學模式改革、完善課程教學成效評測方式，從而建設適應時代要求的新的大學計算機基礎教學體系。

基于以上認識，在廣泛總結各個高校大學計算機基礎教學發展經驗的基礎上，教指委經過多次修訂和完善，明確提出了新的大學計算機基礎教學總體框架：“4個領域x3個層次”，并著重強調了要培養學生計算思維能力的要求。4個領域即系統平臺與計算環境、算法基礎與程序設計、數據管理與信息處理和系統開發與行業應用;3個層次是概念與基礎、技術與方法和綜合與應用。在這一總體框架下，高校根據白身人才培養定位與學科專業特色，形成了“I+X”的課程設置方案，即“大學計算機基礎+若干必修/選修課程”。

從以上描述中我們發現，作為一個改革目標，它并非強制性的，而是作為一種建議和參考，高校還須根據自身特色來完善和發展這一目標。在實際的教學中，無論是從教學課程的設計、教學內容的選擇以及教學模式的改革等形式上，高校本身都具有很大的自主權。對于雄厚實力的高校來說，這一改革目標已經基本完成或正處于實施過程當中。作為地方院校，大學計算機基礎教學的模式還主要停留在第二個階段，進行這樣的改革面臨各種各樣的困難和阻力。下面以筆者所在的嶺南師范學院為例，介紹分析地方高校在大學計算機基礎教育中存在的主要問題。

二、地方高校在計算機基礎教學中存在的主要問題

（一）對于大學計算機基礎教學的重視程度不夠

學校對于大學計算機的課程定位認識不足，將計算機僅僅當作一種工具，側重于軟件工具的操作培訓。目前針對全校學生僅開設了一門計算機文化基礎，主要培訓學生利用計算機操作文檔的技能。對于程序設計、數據管理等方面沒有涉及，學完之后學生僅能夠把計算機

當成一種“辦公用品”。隨著計算機的普及，中小學相繼開設了信息技術課程，課程教授的大部分內容和計算機文化基礎相互現了重疊，高校開設計算機基礎課程的必要性受到了進一步質疑，出現了一些輕視大學計算機課程的觀點。

（二）大學計算機基礎課程對其他專業的支撐不足

近年來，隨著計算機技術的快速發展，移動通信、物聯網、云計算、大數據等新技術和新概念不斷出現，計算機技術也越來越廣泛地滲透到各行各業的各種應用當中。信息處理已經成為人們日常工作和生活的基本手段，普及計算機知識的任務也已經下放到中小學，大學本科的計算機課程要以復合型的研究和應用人才培養為目標。因此，本科計算機課程不能再以技能和操作入門，而應該以計算機學科的全面介紹為引導，使學生對學科概況、研究方法、與其他學科的交叉融合關系有一個科學、全面的認識，作為今后學習的引導與基礎。 從這個方面來看，大學計算機基礎教育不僅僅是提升個人計算機能力的問題，也是各個專業發展的剛性需求。但目前大學計算機基礎教學在課程內容上還不能滿足不同專業對計算機知識的需求。如何提高學生在學科專業層面的計算機應用能力是目前亟待解決的問題。

（三）師資不足

師資不足包含兩層含義。

第一層含義是教師人數不足。大學計算機文化基礎面向全校新生。近年來，本校每年的新生人數超過5000人，而大學計算機文化基礎的專任教師數量只有6-8人，教師數量嚴重不足。同時，基礎課教師的人才引進卻一直陷入停滯狀態，目前不足的部分由其他部門的人員兼任。師資隊伍的不足導致教學改革難以進行。

第二層含義是教師個人能力方面的不足。基礎課教師長年擔負著繁重的本課程教學工作，沒有足夠的時間和精力在專業方面進行深入學習，長期重復單一的教學也使部分教師產生了職業倦怠感，降低了提升自身能力的意愿。同時，由于學院的忽視，對這些教師的能力培訓也缺乏相應的引導和渠道。這些情況導致了部分基礎課教師忽視了白身的發展，在計算機技術快速發展的今天，對新知識和新技術的認知存在一些不足。由于自身能力的不足，一些教師對大學計算機基礎課程教學改革存在一些擔心，對推動教學改革不夠積極。

（四）大學計算機教學水平的評價體系不足

大學計算機基礎教學水平的評價體系一直以來都存在不足，這是一個普遍的問題，地方高校如此，全國性的高校也是如此。目前本校采用廣東省的高校計算機水平考試平臺組織課程日常實踐和考核，這一平臺方便易用，有不少優點，但它側重于對單項知識技能的評測，缺乏對學生計算機綜合應用能力的檢測。

三、計算思維培養的重要性

在新一輪的大學計算機基礎教學改革中，計算思維被作為一個重要的詞匯提出并引起專家學者的廣泛討論。

計算思維的定義最早是由美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真（Jeannette Wing）教授在計算機權威期刊《Communications of the ACM》上給出：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等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。為了讓人們更易于理解，周以真教授義將它進一步地定義為：通過約簡、嵌入、轉化和仿真等方法，把一個看來困難的問題重新闡釋成一個我們知道問題怎樣解決的方法;是一種遞歸思維，是一種并行處理，是一種把代碼譯成數據義能把數據譯成代碼，是一種多維分析推廣的類型檢查方法;是一種采用抽象和分解來控制龐雜的任務或進行巨大復雜系統設計的方法，是基于關注點分離的方法（SoC方法）;是一種選擇合適的方式去陳述一個問題，或對一個問題的相關方面建模使其易于處理的思維方法;是按照預防、保護及通過冗余、容錯、糾錯的方式，并從最壞情況進行系統恢復的一種思維方法;是利用啟發式推理尋求解答，也即在不確定情況下的規劃、學習和調度的思維方法;是利用海量數據來加快計算，在時間和空間之間，在處理能力和存儲容量之間進行折中的思維方法。

計算思維的本質是抽象化和自動化。它雖然具有計算機科學的許多特征，但是計算思維本身并不是計算機科學的專屬。隨著智能手機及網絡技術的發展，現代社會的每個人都不知不覺地融入信息世界中。各種事物和活動都被數字化而成為計算機處理的對象，在這一過程中人們的思想或多或少的地受計算機的影響，從而以計算機的方式去處理問題。由于計算機對信息和符號的快速處理能力，使得許多原本只是理論的內容變成了實際可以實現的過程。就教學而言，計算思維作為一個問題解決的有效工具，應當在所有學校的課堂教學中得到應用。

2016年出版的由教指委編撰的《大學計算機基礎課程教學基本要求》中明確指出：計算思維能力的培養將成為今后大學計算機基礎教學的新常態。能力的培養是教育的核心內容。雖然計算思維無處不在，但計算思維能力的培養需要系統化的學習和精心的設計。大學計算機基礎課程應承擔起培養大學生計算思維能力的任務。以計算思維能力培養為核心的大學計算機基礎教學，具有量大面廣的特點，可以使各專業的學生廣泛接受計算思維方法的訓練，這對提升大學生的創新思維能力，讓其具備復合交叉的知識結構，進而提升我國未來在科技與教育領域的核心競爭力具有重要意義。

下表給出了大學計算機基礎教學中涉及計算思維的8類42個核心概念及重點，需要說明的是，這些核心概念的培養需要通過多門課程來實現。

四、地方高校計算機基礎課程體系的設置

計算思維的提出從根本上解決了大學計算機基礎對其他專業的支撐問題。大學計算機教育不僅僅是培訓大學生對軟件工具的使用，而且要從思維層面去培養學生的能力，就像數學和物理等課程一樣。以筆者所在學校為例，現行的課程體系根本不能支撐這樣的需求。目前學校僅開設一門大學計算機基礎，而且課程的設計偏向于提高學生使用Office軟件的水平，對于計算機學科的基本概念和方法，例如算法、程序設計、數據管理和信息處理的基本方法存在缺漏，對于應用計算機技術分析解決問題的能力基本沒有涉及。

作為長期從事大學計算機基礎教育的教師，筆者經過大量的研究，了解和比較了多所不同層次的高校計算機基礎課程設置，結合本校的實際情況，提出一個“I+I+X”的課程體系，也就是大學計算機基礎+Pvthon程序設計+若干其他選修課程。

（一）結合“網絡自主學習平臺”，改組大學計算機基礎

現行的大學計算機基礎主要講授Office軟件。前文已經介紹，隨著中小學普及信息教育，大學新生已經具備了一定的Office使用水平，然而由于各地教學條件的不同和學生自身的差異，新生的Office軟件操作水平參差不齊。這種情形十分普遍，給統一教學帶來了很大的麻煩。根據傳統的方式，教師一般只能從最低的水平開始講起，而高水平的學生則容易失去興趣，從而造成厭學的情況。筆者認為，這部分內容可以依托本校的“網絡自主學習平臺”改為自學，學生依據自身的水平并在教師的指導下選擇內容進行學習（類似大學英語模式），這樣既能解決學生起點不同的問題，也節約了師資，教師可以把更多的時間花在其他內容上。期末以能獨立完成“畢業設計編輯與排版”和“畢業答辯演示文稿設計與美化”為標準進行考核，這部分內容學時建議為32課時。在這一前提下，改編《大學計算機基礎》教材，增加計算機基礎理論介紹，如計算理論、軟件基礎、算法基礎等與計算思維相關的內容，為學生以后的學習打下基礎。這部分內容課時建議為32課時。

本校采用的網絡白主學習平臺是由廣東省高等教育考試中心推出的一套系統，目前在廣東省內得到了廣泛應用。平臺包括課程教案、知識點學習、實例教學、測試中心、高級應用、學習答疑、學習統計等多個模塊，教學形式以文字和視頻為主，輔以完善的測試系統，非常適合學生自學。

（二）針對二年級學生開設Python程序設計

計算思維的核心概念是經過高度概括和理論總結的，這些還不能稱為直接的教學材料，其培養要滲透在傳授學科知識、訓練應用能力的過程中。大學計算機基礎教學更重要的是讓學生在理解知識的基礎上，掌握和應用知識，從而達到能力和素質的提升。程序設計語言既有理論又包含實踐，既能培養學生計算思維和分析問題的能力，義能為學生在各自專業領域解決問題提供幫助。我國的高校基本都開設了程序設計語言課程，但是由于文理科的不同專業對學習難度的要求大不相同，選擇何種語言成為一個問題。