以學生為中心的大學計算機基礎改革探究

巫明燕

【摘要】文章闡述了目前大學計算機基礎課程的開設情況，隨著計算思維的引入和教材的不斷更新，該課程出現了如課堂氣氛沉悶、教學互動較少及學生學習興趣不高等問題。文章提出了以學生為中心的教學方法，將多種教育方法應用在該課堂，如啟發式教育、探討式教育和互聯網平臺輔助教育等。

【關鍵詞】大學計算機基礎;啟發式教育;探討式教育

【基金項目】西南科技大學教育教學改革項目“大學計算機精品在線開放課程”（NO. 18zxkc27）。

一、引言

大學計算機基礎課程是大學生的基礎必修課，全國高校幾乎都開設了這門課程。這門課程是非計算機專業的通識課程，課程主要目的是讓大學生熟悉計算機的基本概念、計算機的組成、數據的表示，熟悉一些典型算法、計算機網絡、計算機安全等知識，并了解計算機科學發展的前沿技術?，F代教育理念提倡“以學生為中心”的理念，學生成為教學的中心和主體，教師、教室、教材不再是中心，教學的目的是提高學生的學習能力，為將來的終身學習奠定基礎。教師的角色轉換為學習活動的設計者、學習中的輔導者以及學習場景的營造者。

二、課程的現狀

非計算機專業的大學計算機基礎課程內容包括計算機的發展歷史、計算機中數的表示、計算機硬件組成、計算機如何表示信息、計算機軟件，初步理解計算機編程、算法思想，認識計算機網絡的組成，保護網絡中的計算機，了解計算機專業最新發展方向（如云計算、“互聯網+”等）。實驗課主要學習基本辦公軟件的應用、簡單網頁的制作。

這門課程是通識教育課程，是培養信息素養的必修課。培養現在和未來需求的人才，應能夠把專業知識和計算機能力相融合，學習好計算機基礎，就是為將來的學習奠定基礎。

這門課程也是工科專業學習編程課程的基礎。學生通過該課程，了解計算機的數制、結構、存儲系統和算法思想等，才能學好后續課程。如C程序設計、VB程序設計、Python等課程，都需要大學計算機基礎的知識作為基礎。

目前該課程存在的問題如下。

1.學生學習顯得吃力

目前有些課本引入了計算思維的內容，這部分內容對大一的新生來說難度較大，學生學習起來普遍較吃力。筆者所在普通大學的大一新生多數來自農村或小城鎮，高中基本沒安排計算機課程，即便安排了，也只學習很少的時間。有些學生對計算機的基本組成、基本概念都還不清楚，如何才能讓他們了解、接受算法、計算思維的知識呢？

再者，由于高校培養方案的頻繁變化，大學計算機基礎的學時數有時較多，有時較少，這就給教師帶來了挑戰。該課程應該以哪些知識為核心知識？是基礎知識還是高深復雜的知識？根據筆者近幾年的觀察和實踐，如果課程內容以計算思維為指導，學生的學習積極性很快就消失了;如果以計算機的基本定義和內涵為內容，學生的學習興趣明顯提高。這是什么原因造成的？

2.新生的學習思維模式沒有轉換

大一新生剛從高中畢業，學習的思維模式還是高中時期的模式，以為每節課都有明確的知識重點。實際上，大學計算機課程知識點較多，知識面也較廣，重點在于理解這些知識的作用以及所帶來的影響。因而，學生學習大學計算機基礎的每次課前，必須有課前的廣泛閱讀預習工作。如果課前不閱讀和預習，僅僅聽老師在課堂上講解，并采用死記硬背的方式學習，學習效率就會很低，導致學習跟不上。

絕大多數學生課前預習不足，沒有充分查閱資料，沒有思考過課本中的一些術語和觀點。計算機學科發展飛速，知識更新很快，經常會出現一些新的名詞術語，學生可以利用互聯網搜索這些名詞術語的意思，還可以進一步搜索相關的資源。閱讀相關文獻時，思考和分析也是預習的重要部分，對課本內容的思考、對習題的思考都是必不可少的，通過思考分析才能理解問題及掌握問題。

認真完成課后復習和課后作業也是必要的。課后復習是對知識的鞏固，課后作業是對知識掌握程度的檢測。復習時的思考，能加強學生對知識的理解，達到“溫故而知新”的效果。

授課時，教師應堅持以學生為中心，充分注重引導學生思維，使他們適應大學學習模式。教師應引導學生預習，列出課前預習需要閱讀的材料清單，營造一個預習的環境。

3.教學方法單一，課堂氣氛沉悶

以學生為中心的關鍵是促進學生的學習和發展。為了達到這個目標而采取得當的方法，都可以實踐和推廣。趙炬明認為，“SC模式的三個基本特征是：以學生發展為中心、以學生學習為中心、以學習效果為中心?！盵1]教育的目的是學，而不是教。教的目的是培養學生的主動學習能力，為學生終身學習打下基礎。在這樣的場景下，學生才是學習的主體，而教師是學習活動的設計者、學習中的輔導者和學習場景的營造者。

傳統的授課方式一般以教師講授為主，容易變成“滿堂灌”，即教師從頭到尾講解。要避免這種“滿堂灌”的方式，教師應安排互動環節，采用多種教學方式授課。中國大學課堂的最大特點是課堂太安靜，教師和學生的交流非常少，這種情況不利于培養學生的創新能力和批判能力。2016年，美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的副校長提出教學的5種境界：安靜（Silence）、回答（Answer）、對話（Dialogue）、批判（Critical）、辯論（debate）[2]。目前大多數高校教學處于“安靜”和“回答”的境界，這是“滿堂灌”帶來的結果。沉悶的課堂，不僅使得學生對專業知識接收效果較差，而且思辨能力沒有得到發展。

以學生為中心，課堂上不僅要教學生學習好科學知識，而且應該促進學生創新能力的發展。這可以通過課堂教學的“對話”“批判”“辯論”境界實現。課堂上師生之間的對話、批判和辯論，能培養學的自主思考能力。批判性思維在辯論中顯示出獨立性、創新性。辯論與批判性思維能開發人的潛能，激發學生對信息學科的重新思考、重新認識，或者能做出新發現，做出新見解，或獲得新方法，解決新問題[3]。

要讓學生學會自我學習，離不開教師的引導。大學教師應該教會學生如何學會自學，教給他們自學的方法。信息時代，教師應教會學生充分利用網絡資源和碎片化的時間進行學習。例如，在大學計算機基礎課程中，讓學生查資料學習計算機前沿技術，并做分析和討論，最后制作PPT講解，讓學生學習了新的知識，又鍛煉了對辦公軟件的操作能力。

三、改革的方案

1.教學方法需改革

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》提出，“深化教育教學改革，創新教育方法，探索多種培養模式”，倡導“啟發式、探究式、討論式、參與式教學，幫助學生學會學習。充分發揮信息技術的作用，促進優質教學資源共享”。只要是能幫助學生提高學習效率的、可行的方法，都可以考慮采用。

教師的課堂設計是達到課堂五種境界的關鍵。下面是一些教學方法設計。

（1）避免“滿堂灌”，提倡啟發式教育。適當地增加分組討論，增加課外閱讀和網上學習的時間安排;改變以課本為中心的地位，變為以學生為中心的模式。在教學大綱和培養方案中，增加自我學習課時，將單一的教師講授轉變為分組討論、課外閱讀、網上學習、教師講授等幾種方式 。這是“對話”“辯論”境界的教學。

教師在授課時，應充分利用網絡資源和先進的互聯網教學平臺，如MOOC、對分易等平臺?？砂才胚m當的學時讓學生觀看MOOC等精品課程，然后讓學生寫總結和綜述;再對學生的總結和綜述進行檢查和點評。這些過程都可通過互聯網來完成。這是“批判”和“辯論”境界的教學。

（2）利用互聯網平臺輔助教學。教師可以上傳課程資源，發布作業，進行問卷調查，批改作業，學生可以上傳作業，向老師提問等。國內這方面平臺較多，有些課程建立了專門的網站提供這些功能，也有一些企業提供免費的平臺供教師使用，如對分易等。充分使用這些平臺，是互聯網時代教學方法的升級，為教師節省了很多勞力，教師和學生之間的交流也更加快捷了。例如，當教師需要講授計算機歷史相關內容時，先通過問卷調查，了解學生在中學時期學習的內容，然后決定花費多少時間來講解計算機歷史方面的知識，讓學生思考，自動計算的探索為什么會經歷這么長的時間？計算機的發展為什么會經歷幾個時代？這是“對話”“批判”和“辯論”的教學境界。

（3）大量增加課堂討論環節。在大學計算機基礎課程中，將啟發式教育融入其中。例如：在引入二進制時，讓學生思考：為什么計算機要用二進制而不用十進制？先讓學生的思考討論，接著由教師分析二進制的計算特征，即引入補碼后，二進制的加法可以由減法運算實現。進一步提問：其他運算可以由加法運算實現嗎？再由學生討論，然后老師分析二進制算術運算可以由邏輯運算來完成。再由教師提問，算術邏輯運算可以由電路實現嗎？學生討論，教師分析邏輯運算又可以用電路實現。實現了邏輯運算，其他運算就可以實現了。最后，教師總結，用門電路實現了加法，就可以完成一切算術運算;而簡單的門電路又可以組成復雜的門電路，CPU中就包含了大量的門電路，所以CPU能實現各種運算。這樣，二進制運算如何被計算硬件來實現的問題就解決了。學生不僅思考和學習了為什么計算機要用二進制進行計算的問題，還學習了CPU的組成和功能。這樣的啟發方式，讓學生不斷地思考、解答、再思考，使得復雜的問題講解變得不再復雜，增強了學生的學習興趣。

（4）適當調整授課內容。授課內容增加最新的前沿科技動態知識，如“互聯網+”、人工智能、大數據、面部識別、區塊鏈技術、5G技術等;介紹新技術，提高學生的上課熱情;合理地分配前沿知識介紹的學時數，建議新技術以講座的形式來完成，分不同主題進行講解。如果總學時為48學時，前沿技術介紹的學時控制在4～6學時較合適，大多數的學時還是以基礎理論知識的講解為主。若非計算機專業的導論課程，總學時若只有32學時，前沿技術介紹控制在3學時以內較合適。

2.學生學習方法的改革

（1）加強自主學習。在美國大學課堂上，師生的交流互動之所以可以如此熱烈，是因為學生在走進課堂時都是有備而來[4]。我們可以借鑒這種方式，教師可以提前布置需要自學的題目，讓學生查閱資料自學;當學生完成自學后，以提交小組報告、PPT、總結的形式上交;還可以讓學生代表上臺介紹自己所學的新知識，其他同學再做補充和點評。學生課前查閱文獻資料，分析和總結文獻，課堂上回答問題、討論問題，課后撰寫報告，既充分了解了學科知識，又鍛煉了動手能力和思考能力，讓學生變被動學習為主動學習，參與到教授知識中，學習的積極性會增強，學習的效果也會提高。

（2）積極參與課堂討論。為增進師生交流，達到“對話”的境界，可增加課堂討論環節。課前，教師提前布置討論的話題，引導學生主動學習。學生在課前查閱相關的資料，對資料進行分析總結，上課時討論、回答問題，活躍課堂氣氛。這是我國課堂應該向美國大學課堂學習的地方。

四、結語

大學計算機基礎這門課的學習充滿了挑戰性，只有堅持以學生為中心，不斷地改進教學方法，轉換思路，才能教授好這門課。教師充當課程的組織者、引導者，引導學生查閱資料、討論、分析和總結，進行自主學習，組織課堂討論，充分調動學生學習的積極性，才能讓學生學好這門課。

【參考文獻】

趙炬明.論新三中心：概念與歷史——美國SC本科教學改革研究之一[J].高等工程教育研究，2016（03）：35-56.

鄔大光.大學人才培養須走出自己的路[N].光明日報，2018-06-19（13）.

盛新華.辯論與批判性思維[J].湘潭師范學院學報（社會科學版），2001，23（06）：14-18.

劉麗娜，張詣.美國大學課堂教學觀察及啟示[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2017：98-100.