《大學計算機基礎》課程中關(guān)于“信息表示”的教學探討

摘 要：《大學計算機基礎》課程教學中應該以培養(yǎng)學生面對信息社會的基本素養(yǎng)為出發(fā)點，而不是給學生灌輸計算機工具論，“信息表示”是《大學計算機基礎》課程中重要的章節(jié)，信息處理首先要解決信息的表示問題。本文提出了基于素質(zhì)教育的教學設計，將抽象的數(shù)制變化與現(xiàn)實世界的具體問題相聯(lián)系，同時采用案例式教學等多種教學方法，啟發(fā)學生的創(chuàng)造力和計算思維能力。

關(guān)鍵詞：大學計算機基礎；信息表示；教學改革

中圖分類號：TP391.1 文獻標識碼：A

信息在計算機中的表示是計算機解決問題的前提條件，要想在計算機中實現(xiàn)計算，必須先解決現(xiàn)實世界中的信息如何映射到計算機世界中，開發(fā)計算機信息系統(tǒng)中第一步就是將各種各樣的信息保存到計算機中，然后才能進行后續(xù)的加工處理。因此掌握各類信息的表示方式對大學生日后的計算機學習和應用都具有重要的意義。《大學計算機基礎》課程的長期教學中將重點放在如何將計算機作為工具來使用，淡化了對計算機學科的認識，這樣無助于計算技術(shù)中最重要的核心思想與方法的掌握。本文探討如何在《大學計算機基礎》課程中幫助學生建立信息符號化的計算思維方式。

1 基于素質(zhì)教育的教學內(nèi)容設計

以往在本章節(jié)的教學中，往往將重點放在各種數(shù)制的變換方法，忽略培養(yǎng)學生信息符號化的思維能力。針對這種情況在“信息表示”教學中我們利用相關(guān)知識點，有意培養(yǎng)學生對計算機的認知能力，使學生在潛意識中提升計算思維能力。

1.1 抽象的理論和現(xiàn)實世界將結(jié)合

計算機采用數(shù)字化編碼的形式對信息進行存儲加工和傳送，信息的數(shù)字化表示是指采用一定的基本符號、使用一定的組合規(guī)則來表示信息，在計算機中采用二進制編碼，其基本符號是“0”和“1”。首先讓學生了解掌握計算機中信息表示方法的重要性。以往學生不了解自己學了二進制知識有什么用處，不知道在使用計算機中處處都有二進制的影子。由于計算機中采用二進制，數(shù)值型數(shù)據(jù)以及非數(shù)值型數(shù)據(jù)都以二進制的形式存儲和處理，非數(shù)值數(shù)據(jù)包括字符、聲音、圖形和圖像等。所有電子計算機中的數(shù)據(jù)都是以二進制形式來存儲和傳輸?shù)模鼈冎苯佑绊懙接嬎銠C工作的各項指標，如：硬盤有多滿，下載速度有多快，網(wǎng)上支付有多安全，屏幕可顯示的最高分辨率是多少？計算機的最快運算速度是多少？理解了二進制的工作機制，也就意味著理解了計算機怎樣處理信息的，許多計算機技術(shù)的神秘面紗也會隨之被揭開。

1.2 計算機為什么可以計算

計算機是一個復雜的電子器件，不具備智能，但是能夠完成各種復雜的運算。那么在計算機中如何通過內(nèi)部電路實現(xiàn)運算？

（1）二進制中的算術(shù)四則運算能夠轉(zhuǎn)換為布爾運算。

圖1以二進制加法為例演示：

（2）門電路可以實現(xiàn)基本布爾運算。教學中可以開關(guān)和燈泡設計一些簡單的電路圖來模擬布爾運算的實現(xiàn)。開關(guān)代表輸入的二進制數(shù)據(jù)，燈泡代表輸出值。（3）最后總結(jié)數(shù)值運算如何在計算機中處理的過程：Step1：首先參與運算的數(shù)可以轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)；Step2：二進制數(shù)運算可以運用基本的布爾運算來實現(xiàn)；Step3：基本的布爾運算都可以由計算機硬件電路所處理通過了解計算機如何完成計算的過程，讓學生不再感覺計算機是個黑盒子，了解計算機是如何設計出來的，計算機通過硬件電子部件能夠完成各種復雜的運算，從而啟發(fā)學生的主動性、靈活性和創(chuàng)造性。

2 設計靈活多樣的教學手段

《大學計算機基礎》課程是面對剛?cè)雽W的大學一年級新生，講課中應采用靈活多樣的教學方法，內(nèi)容力求通俗易懂。

例如：講解二進制數(shù)制特點時，圖2中5張年齡卡片以“猜生日”小游戲作為知識引入。

教師：請這位同學回答：哪張卡片中有你的生日？

學生：第1張有，第2、3，4張沒有，第5張有。

教師：你的生日是17號。

學生：呀！老師您怎么知道的。

教師：這就是本節(jié)課大家要學習的內(nèi)容：二進制數(shù)和十進制數(shù)及二進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)。

通過上面的方式，激發(fā)學生的學習興趣，創(chuàng)設出具有感染力的信教學情境，有效調(diào)動學生的學習積極性和熱情；讓學生體會科學探索的方式和方法。能把教師的講授和學生的邏輯思維有機結(jié)合起來，加強師生之間的多邊活動。教學中增加案例式教學和動畫視頻演示等，培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題的能力。同時為學生選擇案例時，教師通常會根據(jù)學生的興趣和理解能力選取一些簡單易懂的案例。

3 小結(jié)

本文分析了當今《大學計算機基礎》課程面臨的問題和挑戰(zhàn)，重點研究在教學改革中將如何培養(yǎng)學生面對信息社會的基本素養(yǎng)為出發(fā)點，同時給出了該教改模式的思路和設計方法。經(jīng)實踐表明，該模式較好地提高了學生的學習興趣，對課堂教學也起到了積極推動作用。

參考文獻：

[1]戰(zhàn)德臣，聶蘭順.大學計算機.計算與信息素養(yǎng)（第2版）.北京：高等教育出版社，2013：27.59.

[2]鐘晴江.大學計算機.北京：高等教育出版社，2013：37.60.

作者簡介：李琳（1971.），女，副教授，主要研究方向：軟件工程、人工智能。