軍隊院校大學計算機基礎重點課程建設研究

王偉嘉 崔浩 陳勤 張洪萍 巨亞榮 王朝霞

摘 要：為提高軍隊院校大學計算機基礎課程教學質量，以中國人民解放軍陸軍勤務學院為例，對大學計算機基礎進行重點課程建設研究。遵循“以計算思維為導向、突出軍事應用特色、面向不同專業分類指導”的建設理念，主要從優化教學內容、改革教學方法和模式、建設教學資源和教學團隊等方面開展課程建設。通過課程建設提高學員課程滿意度，提高教學團隊執教水平，完善配套教學資源。

關鍵詞：大學計算機基礎;課程建設;計算思維;教學改革

DOI：10. 11907/rjdk. 191984 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：G434文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2020）002-0206-04

英標：Course Construction of University Computer Foundation in Military Academy

英作：WANG Wei-jia，CUI Hao，CHEN Qin，ZHANG Hong-ping，JU Ya-rong，WANG Zhao-xia

英單：（Military Logistics Department， Army Logistical University of PLA， Chongqing 401311，China）

Abstract： To improve the teaching quality of computer basic course in military academy， we carried out course construction of university computer foundation. Course construction was based on following principles： developing computational thinking， strengthening military characteristics and teaching different content in different class. We conducted course construction from the perspectives of optimizing teaching contents， reforming teaching methods and modes and building teaching resources and teams. Through course construction， students satisfaction for the course has been increased and expert evaluation of course quality has been improved.

Key Words： university computer foundation; course construction; computational thinking; teaching reform

0 引言

計算機技術是信息技術的核心，伴隨我軍信息化建設的加快推進，迫切需要掌握計算機知識和技術、具備良好信息素養的新型軍事人才。大學計算機基礎課程是陸軍勤務學院本科學歷教育各專業通識教育階段的一門必修課程，該課程對于學習者獲取計算機基礎知識與基本操作技能，提升利用計算機解決問題的能力和信息素養，有著十分重要的作用。

學者們針對大學計算機基礎課程建設和教學改革進行了大量研究工作，文獻[1]分析了課程教學存在的問題，提出以應用為導向的課程建設方案;文獻[2-5]聚焦于面向新工科的課程體系及課程建設方案;文獻[6]致力于以創新思維培養為目標的課程建設;文獻[7-8]提出“互聯網+”模式下課程建設新思路。目前，以“計算思維能力培養”為主線開展計算機基礎教學改革，成為國內外計算機基礎教育界的共識。文獻[9]介紹了周以真教授對計算思維定義的詳細表述;文獻[10-11]探討了將計算思維能力培養落實到計算機基礎教學中的方法;文獻[12-17]基于計算思維對大學計算機課程教學改革進行了實踐探索;文獻[18-19]認為將Python語言作為大學計算機實踐語言是理想選擇。

以上文獻圍繞大學計算機基礎課程建設提出了很多改革方案，本文主要根據軍隊院校的教學要求和特點，提出適應于軍隊院校的大學計算機基礎重點課程建設方案。遵循“以計算思維為導向、突出軍事應用特色、面向不同專業要求分類指導”的課程建設理念，貫徹新大綱和使用新教材，將課程教學重點從“計算機知識與操作”轉向“培養學員計算思維能力”。具體表現在：加入計算思維和Python程序設計的教學內容，將計算思維融入計算機基礎理論各章節，根據理論知識設計相關應用案例，用計算思維的方法解決問題并由Python語言加以實踐。本文從大學計算機基礎課程建設理念、教學內容建設、實驗教學建設、教學方法和模式改革、教學資源建設、教學團隊建設等方面闡述課程建設情況。

1 課程建設理念

課程建設遵循“以計算思維為導向、突出軍事應用特色、面向不同專業要求分類指導”的理念，從使用計算機、理解計算機系統、培養計算思維等方面提高學員計算機綜合應用能力，提升新型軍事人才信息素養。課程建設突出以下幾個方面：

（1）重點培養學員計算思維能力。周以真教授指出，計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類行為，包括一系列廣泛的計算機科學思維方法，如約簡、嵌入、轉化和仿真等。培養學員計算思維，就是讓學員學習和運用計算機解決問題的方法，這對任何專業學員都是有益的。因此課程建設以計算思維為導向，重塑課程教學內容體系，改革課程實踐教學，提高學員應用計算機解決實際問題的能力。

（2）突出軍事應用特色。軍隊院校的計算機教學要面向部隊服務，為培養出適應崗位需求的信息化人才，根據部隊崗位的計算機應用需求，設計出具有軍事特色的應用案例和實踐內容。

（3）面向不同專業要求，進行分類指導。不同專業對計算機應用的方向、側重點存在差異，計劃以學院的兩個專業為試點，將計算機課程教學與學員所學專業相結合，了解專業對計算機學習的特定需求，實現分類指導。

（4）把握計算機發展最新技術。計算機技術日新月異，計算機課程教學內容需要與計算機技術發展同步，需要將計算機學科前沿知識和科技成果及時引入課程教學中。

2 教學內容建設

2.1 優化課程教學內容

以計算思維為導向，重塑課程教學內容體系，將課程教學內容劃分為4個模塊：①計算機思維和程序設計模塊;②計算機系統原理模塊;③計算機應用技術模塊;④計算機操作技能模塊，課程教學內容體系如表1所示。

課程教學內容體系主要突出學員計算思維能力培養，從了解計算思維概念、學習計算思維方法、運用計算思維3個層次培養學員計算思維能力。

（1）了解計算思維概念。通過學習計算機思維和程序設計模塊，讓學員明確什么是計算思維、計算思維的特點、計算思維中包含的科學思維方法、計算思維對后續專業學習和未來工作的意義，以及Python程序設計語言和算法的基礎知識，讓學員具備基本的計算機程序設計能力，為后續章節編程實踐打基礎。通過學習Python語言、數據結構和算法，一是能幫助學員理解計算思維的本質，即建模和模擬，掌握計算機程序設計中蘊含的抽象、約簡、轉化、遞歸等計算思維方法;二是把Python語言作為計算思維的實踐工具，將解題方法轉變為可執行的程序代碼，印證解題方法的正確性和可行性。

（2）學習計算思維方法。計算機理論知識中蘊含了一系列科學思維方法。教員在講授計算機系統原理和計算機應用技術模塊時，不僅要講授這些章節的理論知識，還要重點分析存在的問題和解決問題的方法，挖掘出解題方法中隱含的思想和規律，讓學員在有效實現知識建構的同時，潛移默化地培養學員的計算思維能力。例如，講授馮·諾依曼體系結構，在介紹構成計算機系統的5大部件、存儲程序原理、二進制表示數據時，引出分解、轉化、抽象和自動化的計算思維。講授操作系統時，介紹從單道批處理系統發展到多道批處理系統、進程并發控制等內容時，引出抽象、分解、并行處理等計算思維。

（3）運用計算思維。計算思維是一系列科學思維方法，培養計算思維的關鍵是通過教學案例和教學實踐，讓學員運用計算思維方法分析問題和解決問題，逐步提升計算思維能力。教員應設計出貼近學員專業領域的應用案例和實踐內容，鼓勵學員運用各種計算思維方法解決專業領域實際問題，將計算思維內化為一種思維習慣。例如，將經典最短路徑算法與軍事物流運輸問題相結合，設計后勤物資倉庫配送中的最短路徑問題，讓學員運用貪婪算法分析問題和解決問題，并用Python語言加以實踐。

2.2 設計具有軍事特色的案例和實踐內容

計算機技術廣泛應用于軍事領域中，無論是軍隊管理、軍事物流、軍事指揮，還是軍需保障都離不開計算機。計算機應用技術包括計算機網絡技術、多媒體技術、數據庫技術、物聯網技術、大數據分析技術等，這些技術在軍隊中都能找到很多實際應用點。教員應調查和收集計算機在軍事領域的具體應用，設計出具有軍事特色的應用案例和實踐內容，生成崗位任職所需的信息應用能力。

2.3 面向不同專業要求提供分類指導

各專業領域都需要使用計算機，但計算機應用的方向、側重點并不完全相同。本文將教學內容劃分為“基本內容”和“可變內容”。計算思維和程序設計、計算機系統基本原理是所有專業需要共同掌握的內容，作為課程教學的“基本內容”，所有學員的學習內容是一致的。但對于計算機應用技術和計算機操作技能模塊，不同專業存在不同的應用需求，應該結合所學專業需求設計教學內容，不同專業的教學內容是靈活可變的。計劃選取學院的兩個專業進行試點，一個文科專業和一個理科專業。通過與專業課教員合作，確定計算機在專業領域應用的實際需求和教學重點，實踐內容盡量貼近專業領域的實際工作需要。

3 實驗教學建設

大學計算機基礎課程具有很強的實踐性，實驗教學是課程教學中的重要環節?？紤]到課程課時有限，將實驗教學劃分為課堂實驗和自主實驗兩個部分，計劃課堂實驗28學時，自主實驗16學時。自主實驗要求學員借助課程網絡平臺開展自主學習、小組合作學習和實踐，教員通過網絡平臺管理學員實驗進度、保障實驗效果。為滿足不同基礎和學習能力學員的需求，將實驗內容劃分為基礎性實驗、提高性實驗和綜合應用實驗3個層次?；A實驗要求所有學員都必須完成，體現了課程教學的基本要求和目標，主要以課堂實驗形式開展。而提高性實驗和綜合應用實驗，以自主實驗形式為主，在網絡上學員可以自主選取實驗內容，并鼓勵以小組合作形式完成實驗，培養學員團隊意識和合作精神。

4 教學方法與模式改革

探索有利于培養計算思維，能調動學員主動參與教學過程的教學方法和教學模式。教學方法主要采用“問題引導式教學”“啟發式教學”“任務驅動式教學”等教學方法，使學員從“被動學習”變為“主動學習”，主動構建課程知識體系，探索解決問題的各種方法，培養計算思維和創造思維能力。教學模式主要采用翻轉課堂，結合課程網絡教學平臺和優秀網絡MOOC資源，開展翻轉課堂的教學實踐，增強課堂教學互動性，形成學員以“學”為主，教員以“教”為輔的教學模式，重點培養學員自主、協作學習能力。教員從課程教學內容中，設計出適合課堂翻轉的教學內容，并在如何更好地激發學員學習熱情和提高翻轉課堂質量上下功夫。

5 教學資源建設

教材選用國防科技大學李暾教授主編、清華大學出版社出版的《大學計算機基礎》[20]，它是基于“計算思維能力培養”的全國高等學校計算機基礎教育教材。以該教材為基礎，根據課程教學大綱，結合學員實際學習情況和未來工作需求，自編與課程教學相配套的實驗指導書、案例庫、試卷庫、練習冊等教學資源。在課程考核中，主要采用筆試和機試相結合的方式，綜合評定課程考核成績，并使用試卷庫，實現教考分離。

建設課程網絡教學平臺，在平臺上提供豐富的網絡教學資源。按章、節、知識點組織課程學習內容，學習內容在網頁上以文字、圖片、視頻等多媒體形式呈現給學員，并通過網絡鏈接推薦相關優秀網絡資源，如MOOC，微課等。學員自主學習知識點后，完成相應練習題以驗證學習情況。學員在學習過程中如果存在疑問，可通過問答平臺進行師生互動和生生互動。教員在平臺上可以安排預習、布置課后練習和實驗;通過在平臺上建立試題庫，還可以在線組織考試并實現機器閱卷;借助平臺監管學員平時學習情況，包括學習時間、學習覆蓋面、練習情況等，將這些學習情況作為考察學員平時成績的依據。教學管理部門對學員學習情況進行數據分析，向領導提供實時和準確的決策依據。

6 教學團隊建設

加強教學團隊建設是重點課程建設的一項重要內容，教學隊伍建設質量直接關系到課程教學質量和人才培養水平。根據教研室情況和課程建設需求采取以下措施：①近兩年內計劃引進幾名新教員，老教員負責培訓和指導新教員，讓新教員順利走上講臺;②派遣教員參加各類計算機教學研討會和學術講座，學習國內最新的教學理念和方法，了解計算機最新科研學術發展動向;③每學期定期開展教研活動，進行教學方法的研究和專題討論，教員撰寫和發表論文;④推薦教員參加各類教學比武競賽、微課競賽等，在競賽中磨練意志品質，提高教學能力和水平;⑤指導學員參加多媒體設計和計算機程序設計類競賽，激發學員學習積極性，總結參賽經驗并反思課堂教學。

7 結語

中國人民解放軍陸軍勤務學院對大學計算機基礎課程進行重點建設以來，一是以計算思維為導向優化課程教學內容，重塑課程教學內容體系;二是建設課程實驗教程、習題冊、案例庫、微課、網絡教學平臺等教學資源，并以網絡平臺為依托進行教學改革;三是通過嘗試BOPPPS和翻轉課堂等新教學模式，提高學員課堂參與度和課程滿意度。下一步要完成的工作主要是將課程教學與學員所學專業更好地結合起來，收集更多軍隊實際工作中的應用案例，生成崗位任職所需的信息應用能力。

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（責任編輯：孫 娟）