信息化時代大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革思路

伍丁紅

（湖北經(jīng)濟學(xué)院 信息管理學(xué)院，湖北 武漢430205）

一、前言

信息技術(shù)發(fā)展進入云計算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代，對社會經(jīng)濟生活產(chǎn)生巨大和深遠的影響，對大學(xué)生的信息素養(yǎng)和信息技術(shù)應(yīng)用能力提出了更高的要求，對高校計算機基礎(chǔ)教育改革也將產(chǎn)生有力推動作用。適應(yīng)這種變化和要求，計算機基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)當在教學(xué)理念、教學(xué)目標、教學(xué)手段等方面進行改革創(chuàng)新。圍繞社會經(jīng)濟發(fā)展對信息化人才的要求，積極探索和實踐有利于培養(yǎng)學(xué)生扎實理論基礎(chǔ)、創(chuàng)新思維能力和服務(wù)社會意識的教學(xué)模式和教學(xué)體系。

大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)經(jīng)歷了近30年發(fā)展歷程，已成為大學(xué)基礎(chǔ)教育的重要組成部分。與其他專業(yè)學(xué)科的融合越來越緊密，對其他專業(yè)學(xué)科的支撐作用越來越顯重要。大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)本身正呈現(xiàn)出多元化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。大學(xué)對計算機基礎(chǔ)教學(xué)的定位更強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、思維能力和實踐能力。

由于受傳統(tǒng)“計算機工具論”的影響，目前在高校開設(shè)最廣泛的計算機基礎(chǔ)課程，主要講授流行軟件的操作使用方法，從職業(yè)學(xué)校到大學(xué)文理本科，所開課程的內(nèi)容大同小異。而軟件的時效性限制，使學(xué)生所學(xué)的知識與實際工作需要嚴重脫節(jié)。如何有效提高計算機基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量，滿足學(xué)生未來發(fā)展和工作需要，已受到各級領(lǐng)導(dǎo)和計算機教師的高度重視。

二、計算機基礎(chǔ)教學(xué)存在的主要問題

（一）教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容跟不上信息技術(shù)的發(fā)展要求，以講授“計算機軟件應(yīng)用”為主的傳授知識技能型的課程，與未來社會對計算思維和計算能力的需求無法形成有效對接。

（二）教學(xué)模式、教學(xué)手段不能滿足新生差異化的學(xué)習(xí)需求。新生的計算機知識水平不斷提高,但城鄉(xiāng)學(xué)生存在較大差異。

（三）知識量劇增與教學(xué)學(xué)時不足之間的矛盾。高校擴招，新生量劇增與學(xué)校師資力量不足的矛盾。技術(shù)更新加速與教師知識老化的矛盾。

（四）應(yīng)試教育導(dǎo)致的高分低能現(xiàn)象普遍存在。圍繞計算機等級考試，以教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)模式與培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的矛盾。課程“同質(zhì)”化現(xiàn)象普遍，缺乏與專業(yè)融合的辦學(xué)特色。

（五）教學(xué)實踐不足和實驗教學(xué)設(shè)備老化，與培養(yǎng)學(xué)生動手能力、研究能力、創(chuàng)新能力的矛盾。

三、計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革的幾點思路

（一）建立以培養(yǎng)計算思維為核心的教學(xué)體系

計算機基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)從轉(zhuǎn)變教學(xué)理念入手，深入研究學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和專業(yè)需求，以培養(yǎng)學(xué)生的“計算思維”和“計算能力”為目標，構(gòu)建適應(yīng)社會信息化發(fā)展需要的新型教學(xué)體系。強化知識內(nèi)容的更新和實踐過程的創(chuàng)新。采用先進教學(xué)方法和教學(xué)手段，建立新型教學(xué)模式，圍繞新建課程體系改編教材。實現(xiàn)從單一知識傳授型教育到計算思維能力培養(yǎng)型教育的轉(zhuǎn)變。

2010年《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》強調(diào)“需要把培養(yǎng)學(xué)生的‘計算思維’能力作為計算機基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)”。課程目標是“使他們在各自的專業(yè)中能夠有意識地借鑒、引入計算機科學(xué)中的一些理念、技術(shù)和方法……利用計算機、認識并處理計算機應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題”。

計算思維是基于計算機科學(xué)的一種人類的思維活動，它體現(xiàn)在計算機的基本設(shè)計原理和工作過程中，在計算機軟件和信息技術(shù)中大量蘊含計算思維。以計算機科學(xué)為基礎(chǔ)的計算思維、以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的邏輯思維和以物理學(xué)為基礎(chǔ)的實驗思維，成為人類思維的三大基石，是科技發(fā)明創(chuàng)造的核心競爭力。

2006年3月，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計算機科學(xué)系主任周以真教授給出了計算思維 （Computational Thinking）的定義。她認為：計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。

培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，需要對現(xiàn)有課程進行重新整合，課程體系采用“1+X”模式，“1”即“計算機基礎(chǔ)”課程，以培養(yǎng)學(xué)生計算機學(xué)科的基本素養(yǎng)為目標，重點講授計算機的基本概念，基本原理，基本方法，系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的基本思路，計算思維和應(yīng)用計算機的思維等通識內(nèi)容。例如：馮·諾依曼計算機、圖靈機、存儲程序、程序執(zhí)行過程，數(shù)制與計算機，面向過程和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，動態(tài)規(guī)劃、枚舉、遞歸、回溯等算法應(yīng)用?！癤”即“計算機系統(tǒng)及應(yīng)用”相關(guān)課程，講解計算機軟硬件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，教學(xué)設(shè)計補充計算機與專業(yè)融合相關(guān)的案例，將計算思維融合到后續(xù)“X”門的應(yīng)用課程中。

教材編寫以計算思維能力為主線，實用案例為補充。在闡明計算機本質(zhì)特征和計算思維核心的同時，以社會經(jīng)濟生活中的問題為案例，講解轉(zhuǎn)換成計算機處理問題的形式和思路，例如如何搜索信息、建立模型、選用算法、組建系統(tǒng)等。

實踐教學(xué)應(yīng)盡量選擇社會需要的真實任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用，綜合解決實際問題的能力，不斷鉆研信息技術(shù)的創(chuàng)新能力。

（二）堅持分級分層教學(xué)設(shè)計

目前計算機基礎(chǔ)教學(xué)實行統(tǒng)一教材、統(tǒng)一授課、統(tǒng)一考試一刀切的教學(xué)模式，無法滿足學(xué)生差異化的學(xué)習(xí)需求。由于各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡，各地中學(xué)計算機課程教學(xué)條件、教學(xué)水平、教學(xué)質(zhì)量存在較大差異，新生入學(xué)時計算機水平長期存在較大的梯度。通過對學(xué)生問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分來自農(nóng)村和邊遠地區(qū)的學(xué)生計算機還處于零基礎(chǔ)狀態(tài)，而來自發(fā)達的大中城市的學(xué)生對計算機可以比較熟練操作。統(tǒng)一的教學(xué)模式，使基礎(chǔ)差的學(xué)生感到吃力，對計算機學(xué)習(xí)產(chǎn)生恐懼和排斥心理，甚至放棄未來對計算機的探研，基礎(chǔ)較好的學(xué)生已經(jīng)接觸或掌握課程中的部分內(nèi)容，對學(xué)習(xí)產(chǎn)生輕視心理，降低了學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

針對這種現(xiàn)狀，部分學(xué)校嘗試進行分級教學(xué)改革，但因人力物力的限制，并沒有開展實質(zhì)性的分級教學(xué)，而是采取讓基礎(chǔ)較好的學(xué)生免修計算機基礎(chǔ)課程。這種做法雖然減輕了教學(xué)負擔(dān)，但對學(xué)生后續(xù)計算機課程學(xué)習(xí)和計算機應(yīng)用造成空洞。受中學(xué)時計算機課程為高考課程讓路的影響，學(xué)生的計算機基礎(chǔ)僅限于會操作的層面，知其然不知其所以然，并未達到大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)的目標要求。

大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革應(yīng)當堅持分級分層教學(xué)，量才施教。入學(xué)時對新生進行基礎(chǔ)水平測試，測試成績分為A、B、C三個起點，針對不同的起點設(shè)計相應(yīng)的課程模塊，學(xué)生根據(jù)自己的基礎(chǔ)選擇學(xué)習(xí)相應(yīng)的模塊。同時根據(jù)文理科和藝術(shù)類學(xué)生不同的思維模式、能力特點和不同的專業(yè)需求，設(shè)計可供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)課程，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。采用分層分級、靈活多樣的教學(xué)形式，既節(jié)約教學(xué)資源又能得到更好的教學(xué)效果。

（三）利用云計算技術(shù)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)

目前部分高校開發(fā)了基于校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺，主要功能包括：1.發(fā)布課程信息；2.作業(yè)管理；3.考勤管理；4.共享教學(xué)資料等。實現(xiàn)了教學(xué)資料、電子課件、作業(yè)上傳等上網(wǎng)基本環(huán)節(jié)。為師生的學(xué)習(xí)和交流提供了便利條件，學(xué)生可方便地獲得輔助學(xué)習(xí)資料。但平臺建設(shè)還處于初級階段，可利用的教學(xué)資源有限，功能還有待完善。同時因各校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺仍處于封閉狀態(tài)，重復(fù)開發(fā)重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象也很普遍，發(fā)展水平并不均衡。所以，應(yīng)加強同類院校之間的技術(shù)合作，共同開發(fā)、開放計算機基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。優(yōu)化資源，節(jié)約人力物力成本。利用云計算技術(shù)構(gòu)建更加個性化和人性化的網(wǎng)絡(luò)輔助學(xué)習(xí)平臺，充分整合教育資源，建設(shè)統(tǒng)一的、功能完備的、開放的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)云，具備可視化、互動性、動態(tài)討論、自動判分功能的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)社區(qū)。

基于云計算的社會化服務(wù)學(xué)習(xí)環(huán)境，教學(xué)資源極大地豐富，學(xué)生可根據(jù)自身基礎(chǔ)、能力、興趣選擇最適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)能力得到快速提升。在線虛擬化學(xué)習(xí)社區(qū)，使教學(xué)不再受時空和交流的限制，教學(xué)過程中教師和學(xué)生實時交流互動，教師可以及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果和存在的問題，使教學(xué)更有針對性。同時學(xué)生參與討論，實時提問并獲得解答，從而形成一個良性的、高效的學(xué)習(xí)過程。

充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建虛擬化的云學(xué)習(xí)社區(qū)，是解決“知識量劇增”與“學(xué)時數(shù)不足”矛盾的有效途徑，也是解決高校師資力量不足，教學(xué)資源短缺的的有效手段。

（四）利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立新型網(wǎng)絡(luò)實驗平臺

實踐教學(xué)是計算機基礎(chǔ)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。而學(xué)校實驗手段陳舊、實驗設(shè)備老化的困境，弱化了實踐教學(xué)的效果。利用物聯(lián)網(wǎng)建立新型網(wǎng)絡(luò)實驗平臺是實驗教學(xué)改革的方向。利用云計算和虛擬技術(shù)建立統(tǒng)一管理的高校虛擬實驗室，可以均衡利用各地資源，提高實驗室軟硬件利用率。例如成都電信工程學(xué)院開發(fā)的基于云計算的計算機公共課實驗平臺的建設(shè)，用一臺服務(wù)器替代傳統(tǒng)的幾十臺、幾百臺PC機的功能，硬件成本大幅降低，扭轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)上機每人一臺電腦的資源浪費局面。學(xué)生通過實驗平臺可以共享服務(wù)軟件和實驗資源，實驗內(nèi)容和實驗方式得到很好改善，實驗效果和實驗效率得到大幅提升。

通過物聯(lián)網(wǎng)和虛擬技術(shù)可以將各個學(xué)校甚至更廣區(qū)域的多個實驗室設(shè)備和實驗教學(xué)系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)實驗設(shè)備和實驗數(shù)據(jù)的資源共享，以最少的投入實現(xiàn)最大的收效。通過可視化軟件設(shè)計的模擬實驗場景系統(tǒng)，學(xué)生可以得到與實體實驗室一樣真實的教學(xué)體驗。帶著真實的實驗任務(wù)，進行主動地學(xué)習(xí)和探索，并通過任務(wù)進行舉一反三。在這個過程中，學(xué)生的動手能力、應(yīng)用新技術(shù)能力和創(chuàng)新能力得到鍛煉和提升。國內(nèi)浙江大學(xué)、同濟大學(xué)和清華大學(xué)等學(xué)校，已開始研發(fā)和使用這種虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)。

（五）建立新型的教學(xué)評價體系

重建計算機基礎(chǔ)教學(xué)評價體系，是計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革的重要保障。摒棄把計算機等級考試通過率作為衡量教學(xué)效果的標準；用固化的考試軟件考核學(xué)生學(xué)習(xí)效果的做法。計算機基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)與計算機等級考試脫鉤，避免因應(yīng)試而再開設(shè)已淘汰的計算機課程。取消單一的標準化考核模式，建立以學(xué)生學(xué)習(xí)能力、解決問題能力、創(chuàng)新能力為主導(dǎo)的科學(xué)合理的評價體系?？荚嚦煽兣c考核等級相結(jié)合，個人成績與小組成績相結(jié)合，平時學(xué)習(xí)成績與期末成績相結(jié)合，驗證實驗成績與實踐創(chuàng)新成績相結(jié)合的多元化的評價體系。使學(xué)生能在老師的引導(dǎo)下，根據(jù)自身需要（能力、基礎(chǔ)、興趣）主動而快樂地自發(fā)組織學(xué)習(xí)。

四、結(jié)語

培養(yǎng)適應(yīng)未來社會發(fā)展需要的信息化人才，滿足各行各業(yè)應(yīng)用信息技術(shù)解決專業(yè)問題能力的需求，是計算機基礎(chǔ)教學(xué)的目標和任務(wù),通過不斷更新教學(xué)觀念，推動全方位的教學(xué)改革，應(yīng)用先進的教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，是計算機教育工作者長期的努力的方向。

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