大數(shù)據(jù)背景下計算機導(dǎo)論課程教學(xué)改革探討

張 瑾，方 健

（1.河南大學(xué) 計算機與信息工程學(xué)院，河南 開封 475004；2. 河南大學(xué) 商學(xué)院，河南 開封 475004）

0 引 言

計算機導(dǎo)論是計算機類專業(yè)的引導(dǎo)性課程，為該專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起到綱領(lǐng)和導(dǎo)引性作用，是其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)。計算機導(dǎo)論課程的教學(xué)旨在使大一學(xué)生在宏觀上對計算機學(xué)科的理論基礎(chǔ)、重要應(yīng)用有一個基本了解，通過理論和實驗教學(xué)，學(xué)生能初步建立學(xué)科概念體系，掌握計算機基本原理，理解各主要知識點的意義及其相互聯(lián)系，熟練掌握常用軟件的使用，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣和基本操作能力[1-3]。

由于計算機導(dǎo)論課程具有綜述性和導(dǎo)引性特點，不同教材所涵蓋內(nèi)容在知識點的選取及其深度和廣度上表現(xiàn)出較大的差別，而該課程教學(xué)時段正處于大一新生由中學(xué)到大學(xué)學(xué)習(xí)階段的轉(zhuǎn)折期，使得該課程教學(xué)明顯有別于其他專業(yè)課程。在大數(shù)據(jù)時代來臨給高等教育帶來深刻影響的背景下，對計算機導(dǎo)論課程教學(xué)進行改革勢在必行。

1 大數(shù)據(jù)背景下計算機導(dǎo)論教學(xué)改革必要性分析

首先在教學(xué)模式上，大學(xué)與中學(xué)教育存在很大不同[4-5]。中學(xué)階段基本為教師依照教材講解、學(xué)生被動接受的教學(xué)模式，應(yīng)試教育的壓力以及學(xué)校和家長雙重監(jiān)督的嚴格管理使得多數(shù)學(xué)生處于有監(jiān)督的被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，自學(xué)能力較差。大學(xué)多采取教師課堂引導(dǎo)為輔，學(xué)生課后自學(xué)為主的教學(xué)模式，課堂講授內(nèi)容多、講課進度快，通常很多內(nèi)容并不在教材上，對學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、探索性以及獨立思考和解決問題的能力要求較高，使得大一新生對于這種教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生不適。此外，處于高校宏觀寬松管理環(huán)境的大學(xué)生普遍脫離了中學(xué)階段家長和班主任時時監(jiān)督的狀態(tài)，加之大學(xué)學(xué)習(xí)目標的缺失、升學(xué)壓力的釋放等多重因素易使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性進一步下滑，學(xué)習(xí)效果不佳。

大數(shù)據(jù)時代的來臨使高校在教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)方式上進一步發(fā)生了變化，給高等教育帶來了新的挑戰(zhàn)。在2016年11月舉辦的“大數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育變革”國際研討會暨首屆中國教育大數(shù)據(jù)發(fā)展論壇上，最早提出大數(shù)據(jù)概念的維克托·邁爾-舍恩伯格等多位國內(nèi)外知名專家學(xué)者強調(diào)：在大數(shù)據(jù)時代應(yīng)當(dāng)把教育的關(guān)注點由強調(diào)成果遷移到強調(diào)過程，從強調(diào)內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)閺娬{(diào)方法，把對學(xué)生的內(nèi)容訓(xùn)練轉(zhuǎn)變?yōu)榧寄芘囵B(yǎng)[6]，因而需要對傳統(tǒng)的教學(xué)過程進行變革。

就課程本身而言，計算機導(dǎo)論課程是新生入學(xué)第一學(xué)期所學(xué)的第一門，也是唯一的一門專業(yè)課，筆者在多年的教學(xué)實踐過程中總結(jié)出3個方面的問題。

（1）課程性質(zhì)引發(fā)的教學(xué)方法問題。課程屬于綜述性、導(dǎo)引性課程，涉及理論章節(jié)較多，實踐操作內(nèi)容相對較少。若一味追求知識點的全面性，對每個章節(jié)都進行詳細講解，易使教學(xué)內(nèi)容過于寬泛，而教學(xué)內(nèi)容深度不足，學(xué)生學(xué)習(xí)重點不明確，教學(xué)效果不理想，動手能力差。

（2）學(xué)生基礎(chǔ)不同引發(fā)的因材施教問題。不同地區(qū)中學(xué)階段計算機教育重視及普及程度參差不齊，使得學(xué)生對基礎(chǔ)計算機知識的掌握程度存在較大差異，因而需要在滿足教學(xué)要求的前提下有效地引導(dǎo)學(xué)習(xí)。

（3）學(xué)習(xí)成果評價問題。計算機專業(yè)強調(diào)應(yīng)用性和實踐性，計算機導(dǎo)論課程的綜述性及導(dǎo)引性特征使得傳統(tǒng)計算機專業(yè)課程的評價體系并不適用于該課程。

2 計算機導(dǎo)論教學(xué)改革方案

計算機科學(xué)發(fā)展迅速，新知識、新技術(shù)層出不窮，一本教材很難適應(yīng)不同時期理論和實踐教學(xué)的需要，并且大數(shù)據(jù)時代知識接收渠道增加、接收方式便捷。圍繞大數(shù)據(jù)背景下的人才培養(yǎng)需要，針對計算機導(dǎo)論課程教學(xué)過程中出現(xiàn)的各種問題，并結(jié)合以往的成功教學(xué)經(jīng)驗，我們對課程理論教學(xué)、實驗教學(xué)和考核方式進行以下探索。

2.1 理論教學(xué)

理論教學(xué)應(yīng)采取圍繞課程主旨，以教材為輔，引導(dǎo)學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動學(xué)習(xí)的多元化教學(xué)模式，強調(diào)課堂討論的重要性，啟發(fā)學(xué)生思考，促進學(xué)生自主探究。教師在課堂上可以隨時拋出一些帶有思維陷阱的問題，鼓勵學(xué)生現(xiàn)場思考和回答，逐步轉(zhuǎn)變中學(xué)階段形成的被動學(xué)習(xí)、依賴性強的學(xué)習(xí)習(xí)慣，樹立積極探索、主動學(xué)習(xí)的意識，進而培養(yǎng)學(xué)生主動思考和解決問題的能力。教學(xué)過程中注重結(jié)合課程特點和自身研究方向，向?qū)W生介紹學(xué)術(shù)界最新研究成果和發(fā)展動態(tài)，使得學(xué)生接收的課堂知識能夠跟上時代步伐。課程涵蓋內(nèi)容可分為緒論、計算機科學(xué)核心知識和計算機應(yīng)用3個方面，各部分教學(xué)安排見表1。

緒論包含計算機發(fā)展史、計算機的特點及其發(fā)展趨勢的內(nèi)容，在以往教學(xué)過程中屬于很容易被忽視的部分，甚至有些教師認為這些內(nèi)容可以不講。事實上，通過對緒論內(nèi)容深入淺出的講解，不僅可以使學(xué)生了解人類社會輔助計算工具產(chǎn)生發(fā)展的原因和歷史脈絡(luò)、理解計算機的定義及其出現(xiàn)的必然性，而且能夠輔助學(xué)生進一步了解計算機科學(xué)涉及各學(xué)科基本規(guī)律及其內(nèi)在聯(lián)系，從而對本課程的性質(zhì)、本專業(yè)特征及課程設(shè)置具備初步的認識。由于此部分內(nèi)容有一定的故事性和趣味性，學(xué)習(xí)過程比較輕松，可以一定程度上緩解學(xué)生初入大學(xué)學(xué)習(xí)的不適應(yīng)，課堂上可以多設(shè)問、增加師生互動交流，激發(fā)學(xué)生積極思考、主動學(xué)習(xí)的興趣，教學(xué)手段采用常規(guī)的多媒體即可。

計算機科學(xué)核心知識主要包含計算機組成、操作系統(tǒng)、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，其中，計算機組成部分涉及數(shù)制間的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的編碼、計算機的基本部件及其功能和相互聯(lián)系，該內(nèi)容是教學(xué)的重點和難點，由于涉及數(shù)學(xué)推導(dǎo)及計算，因而采用板書推演、層層遞進的教學(xué)方式能夠比直接展示幻燈片具有更好的教學(xué)效果。通過多年教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)，經(jīng)第一部分的啟發(fā)式教學(xué)訓(xùn)練后，學(xué)生初步具備了主動學(xué)習(xí)的意識，課堂氣氛活躍，能夠積極主動地與教師互動。以進制轉(zhuǎn)換部分的教學(xué)為例，學(xué)生很容易自己推導(dǎo)出進制轉(zhuǎn)換的通用公式，比直接告知該公式令學(xué)生被動接受具有更好的教學(xué)效果。操作系統(tǒng)部分僅要求學(xué)生理解操作系統(tǒng)的基本概念和基本工作原理，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分要求學(xué)生了解相關(guān)基本概念及主要研究內(nèi)容，二者使用多媒體教學(xué)手段即可。算法部分要求學(xué)生掌握算法的概念及程序的三大基本結(jié)構(gòu)，掌握解決簡單問題的算法設(shè)計思想，能夠獨立地設(shè)計簡單算法，除多媒體教學(xué)手段外，算法分析過程可以適當(dāng)使用板書以啟發(fā)學(xué)生理解算法設(shè)計思想。操作系統(tǒng)及算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分同樣與緒論部分的學(xué)習(xí)密切相關(guān)，經(jīng)過緒論部分的啟發(fā)式教學(xué)訓(xùn)練后，學(xué)生可以掌握計算機的基本概念，從而理解操作系統(tǒng)等相關(guān)課程學(xué)習(xí)的必要性。

計算機應(yīng)用部分主要涉及數(shù)據(jù)庫、多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)及計算機新科技等廣泛內(nèi)容，建議略講，采用常規(guī)多媒體教學(xué)方式。數(shù)據(jù)庫部分旨在使學(xué)生理解數(shù)據(jù)庫的概念及其主要應(yīng)用，除課堂講授外，可以由學(xué)生生活中曾接觸過的數(shù)據(jù)庫為題引導(dǎo)學(xué)生開展課堂討論。多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容由于多數(shù)學(xué)生在中學(xué)階段或生活中已學(xué)習(xí)或接觸，可以采取模擬學(xué)術(shù)會議的形式，舉辦課堂交流會，使學(xué)生體驗學(xué)術(shù)會議現(xiàn)場交流的感覺。學(xué)生首先在課下分組自學(xué)，課堂交流會上各小組分別派代表展示并講述其學(xué)習(xí)成果（如文獻綜述或其他課程實踐成果），其他小組和教師可以現(xiàn)場點評或質(zhì)疑，然后以小組自評、各分組互評、教師總評的形式打分。分組時要考慮各個學(xué)生的學(xué)習(xí)程度和特點，以強帶弱，同時考慮小組成員工作量的均衡，盡量避免各小組把任務(wù)都壓至組長一人的現(xiàn)象發(fā)生。

2.2 實驗教學(xué)

課程實驗注重學(xué)生基本應(yīng)用技能的培養(yǎng)，不僅使學(xué)生掌握計算機的基本操作，而且引導(dǎo)和幫助學(xué)生按照學(xué)科專業(yè)的特點和要求來開展學(xué)習(xí)，培養(yǎng)專業(yè)興趣。由于計算機科學(xué)屬于實踐性很強的學(xué)科，為保證實驗效果，切實提高學(xué)生動手能力，實驗教學(xué)引入分組研討、自主學(xué)習(xí)和任務(wù)驅(qū)動等多類型實踐教學(xué)形式。為避免粘貼復(fù)制以應(yīng)付實驗任務(wù)的現(xiàn)象發(fā)生，各實驗完成后還需接受相應(yīng)檢查，包括實驗報告撰寫及評級和上機檢查兩種形式，各實驗根據(jù)其特點采取相應(yīng)的檢查形式，其中上機檢查即教師根據(jù)實驗內(nèi)容隨機提問，讓學(xué)生現(xiàn)場展示回答（如重現(xiàn)Word排版效果、解釋程序部分語句修改后的結(jié)果等），回答正確才算通過。

分組時考慮每個學(xué)生的工作量和學(xué)習(xí)程度，每個小組不超過5人。實行小組長負責(zé)制，組長不固定，組內(nèi)各成員都至少有一次成為組長的機會，組長代表小組接受檢查，組長所獲成績代表整個小組的成績。因上機檢查比較耗時，在實際操作過程中可視學(xué)生人數(shù)和課時量確定參與上機檢查的學(xué)生比例，在學(xué)生及實驗任務(wù)較多而難以實現(xiàn)每人每一任務(wù)均逐一檢查的情況下，上述分組及管理模式可以確保每人本學(xué)期至少接受一次上機檢查，從而避免學(xué)生認為檢查的是組長，自己可以放松學(xué)習(xí)心態(tài)的產(chǎn)生。具體實驗安排見表2。

通過對常見操作系統(tǒng)和Office辦公軟件基本操作的練習(xí)，學(xué)生可掌握常用的Windows系統(tǒng)平臺和Word、Excel、PowerPoint等應(yīng)用軟件的操作和使用，加深學(xué)生對程序設(shè)計思想的理解與掌握。要求學(xué)生完成有一定難度問題的算法及程序的設(shè)計，旨在使學(xué)生深刻理解結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計思想，為后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。

由于操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫使用部分相對簡單，重點在于使學(xué)生掌握操作流程，且不存在學(xué)生通過復(fù)制電子版而應(yīng)付作業(yè)的可能，因而采用撰寫實驗報告形式；Office辦公軟件部分操作性強，最終作品效果差別大，采取上機檢查形式；同office部分類似，程序設(shè)計部分除上機檢查外，還要求學(xué)生提交實驗報告以描述其實際編程過程中遇到的各種問題及相應(yīng)解決方法，以進一步加深印象。

2.3 課程考核

課程考核從重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過程入手，讓學(xué)生認識到平時學(xué)習(xí)是考核的一個重要環(huán)節(jié)。將考核分為平時成績（占總評成績20%）、實驗成績（占總評成績20%）和期末成績（占總評成績60%）3部分，其中有1項不及格則整個考核成績都不合格。平時成績除包括常規(guī)的考勤和作業(yè)完成情況之外，增加課堂問答和課堂討論會的表現(xiàn)分，并加大兩者的平時成績占比（占平時成績80%），以應(yīng)對學(xué)生被動學(xué)習(xí)、為考試而學(xué)、考前臨陣磨槍等問題。

通過對學(xué)生平時學(xué)習(xí)過程和實驗過程的實時記錄，教師可隨時了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀況和教學(xué)效果，以便挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)習(xí)慣和特點，從而實時調(diào)整教學(xué)進度和課程難易度，做到個性化、差異化的人才培養(yǎng)。

3 結(jié) 語

通過對近年來計算機導(dǎo)論課程的教學(xué)改革我們發(fā)現(xiàn)，在課堂上，學(xué)生能夠積極主動甚至爭搶回答教師提問，且能主動對其他同學(xué)的回答發(fā)表自身見解并進行評價，課堂討論氛圍濃厚；在課下，學(xué)生亦能自發(fā)組成學(xué)習(xí)小組對感興趣問題進行探討，并通過電話、短信、微信等方式征求教師的意見，學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造性得到很大提高。