“计算机导论”教学实践

王文剑 李 茹 吕国英

摘要:“计算机导论”作为计算机科学与技术专业本科教学的第一门专业基础课,在引导学生认识计算机科学技术专业、提高学习兴趣、为后续课程打基础等方面起着重要的作用。本文在多年教学的实践基础上,对“计算机导论”的课程构建、教学方法进行了有益的探索。

关键词:计算机导论;课程构建;教学实践

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

“计算机导论”是学习计算机知识的入门课程,是计算机科学与技术专业完整知识体系的绪论,其重要作用在于让刚入学的学生了解计算机专业知识能解决什么问题,作为计算机专业的学生应该学什么,使他们产生强烈的学习兴趣,同时为后续课程的学习打下良好的基础。

目前国内相当一部分大学“计算机导论”课程的定位是培养学生敢用、会用计算机的能力和主动利用计算机去解决本专业问题的意识、培养学生的自学能力和较快接受新技术、新方法的能力。2003年11月在桂林召开“全国计算机科学与技术方法论”会议后,较严格的区分了什么是“计算机导论”课程,什么是“计算机文化基础”或“计算机操作初步”课程。但是,由于“计算机导论”课程长期定位不清,使得在教学中仍存在以下两个主要问题:

(1) 关于课程内容的设置存在争论。一种观点认为应该在课程中加入包含计算机操作初步如Office、Windows等工具使用的实践教学环节,以便学生能够尽快学会使用计算机,提高学生的学习兴趣;另一种观点认为应在教学中介绍有关计算机系统、程序设计语言、软件工程等专业知识的入门知识点及与信息技术有关的社会人文知识等,使得学生对所学专业有一个比较深入的了解,并对后续课程的学习有一个概括了解,为今后的学习打下良好的基础。对于前者,有一定基础的学生认为自己完全掌握了课程所授知识,丧失了学习兴趣;而对于后者,以国内翻译或影印的国外著名教材为代表,内容较深,且有相当的广度(包括有算法、数据结构、操作系统、计算机网络、人工智能、软件工程等内容),不足之处在于教材的结构不太合理,各章节的联系也较松散,另外,在讲授各领域时,顾及面太多,以致有学科内容“浓缩版”的嫌疑。我国学者董荣胜教授提出解决“计算机导论”课程的关键在于学科认知模型的构建,探索出从学科的思想、方法这个较高的层面讲授“计算机导论”课程的新途径。然而,由于教材内容较为抽象,使得教学效果并不明显。

(2) 关于是否应该针对不同学生进行分层次教学存在争论。不可否认,进入大学的学生来自全国各地,地域差异、贫富差异、文化差异、接受能力差异等因素导致学生起点不一样,对“计算机导论”这门课的正确定位,不仅对提高学生的学习兴趣和学科毕业生的就业问题具有重要的意义,同时对保持学科对优秀学生的吸引力,进而得到其他专业和社会的尊重也具有十分重要的意义。

因此针对以上问题,如何构建“计算机导论”课程内容成为一个亟待研究的内容。本文在多年教学实践的基础上,对“计算机导论”课程的构建进行了大胆的探索,经过一个周期(四年)的实践,取得了预期的效果。

2课程构建

为了兼顾不同层次的学生,我们将课程分为课堂教学和实践教学两个部分,各占32个学时。课堂教学以学科知识体系、学科方法论、社会和职业道德为主,使学生了解计算机专业知识可以解决什么问题、怎样解决;作为计算机专业的学生应该学习什么、如何学;一名合格的计算机专业大学毕业生应该具备什么样的素质和能力、可以担当的工作岗位有哪些等。实践教学则以计算机基础操作为主,针对不同层次的学生开展不同单元的训练,使得学生保持浓厚的学习兴趣,对课程的教学内容既有感性认识,又有理性认识。

2.1 “计算机导论”课程内容构建

我们将“计算机导论”课堂教学内容分为计算机基础、学科知识及课程体系、学科典型问题、学科方法论、社会和职业道德五个模块,这些模块涉及范围广泛但具有一定深度,使得学生觉得有一定难度,但并非完全不可理解。各知识模块包含的内容如下:

(1) 计算机基础

主要包括计算机发展简史、目前计算机发展趋势、著名的计算机公司、著名的计算机科学家、计算机学术组织和期刊杂志、计算机奖项、计算机系统结构及工作原理、数据的表示、存储和处理等。

(2) 科知识及课程体系

主要包括学科专业划分、各专业培养目标、核心知识领域(Area)、核心课程的设置、计算机硬件基础、计算机软件基础、网络基础等。

(3) 学科典型问题

以数据的表示、存储、处理为主线,主要包括问题的抽象建模(以哥尼斯堡七桥问题为例)、可计算问题(以梵天塔问题为例)和不可计算问题(以停机问题为例)、算法复杂性问题(以阿姆达尔(G.Amdahl)定律说明串行与并行算法,以找零问题和背包问题为例说明P类问题、NP类问题以及NP完全性问题的关系,并给出一种简单的贪婪解决算法)、软硬件资源分配问题(以哲学家共餐问题为例)、计算机网络的协议设计问题(以两军问题为例)、智能计算问题(以图灵测试、西尔勒的中文屋子以及博弈问题、新的智能计算方法为例)等。

(4) 学科方法论

主要包括学科专业教学背景、学科定义、学科方法论、学科的认知模型、学科的核心概念、学科中的数学方法、系统科学方法和形式化技术等。

(5) 社会和职业道德

主要包括学生的素质和能力培养、计算机水平和认证考试分类、计算机专业毕业生就业岗位介绍、二十一世纪企业需要的人才特征、学科的社会背景、学科职业和道德责任、计算机系统的风险和责任、知识产权、隐私和公民自由、计算机安全等。

2.2计算机基础操作实践教学内容构建

关于计算机基础操作,独立于“计算机导论”课堂教学,主要分为Windows操作系统的使用、办公自动化套装软件的使用、电子邮件软件的设置和使用及在国际互联网(Internet)上浏览查找信息的操作、常用应用软件的使用等四个模块。每个模块分为必做项目和提高项目,以针对不同基础的学生开展实验教学活动。各模块包含的内容如下:

(1)Windows操作系统的使用

主要包括Windows的启动、关闭和帮助系统、桌面、窗口和菜单的操作、中文输入法的使用、资源管理器的使用、桌面的规划和任务栏的设置、“我的电脑”的使用、控制面板的操作、MS-DOS方式(命令提示符)下的常用命令使用等。

(2) 办公自动化套装软件的使用

主要包括MS-Office简介、中文2000简介、WPS简介、文档的基本操作及排版、表格设计、图文混排、Word提高、工作表的基本编辑和格式化、图表的应用、数据管理和分析、演示文稿的制作和放映等。

(3)Internet操作

主要包括常用浏览器介绍(IE、Netscape、FireFox、腾讯QQ浏览器、Opera、RSS等)、浏览器的设置和使用、Google、Baidu等搜索引擎的使用、电子邮箱的申请、撰写、发送和接收电子邮件等。

(4) 常用应用软件的使用

主要包括压缩软件的使用(Winrar和Winzip、图像压缩软件和视频压缩软件等)、媒体播放软件的使用(RealPlayer、Microsoft Media Player、豪杰超级解霸、暴风影音等)、图像浏览及处理工具的使用(Flash SlideShow Builder、Photoshop、ACDSee Photo Manager)等。

3教学实践

目前我国有本科院校近八百所,开设有“计算机科学与技术”专业的院校大约占79%,按照教育部的划分,“计算机类专业”还包括软件工程、网络工程,“信息技术相关专业”包括:地理信息系统、电气信息工程、电子信息工程、电子信息科学与技术、光信息科学与技术、生物信息学、通信工程、微电子学、信息安全、信息对抗技术、信息工程、信息与计算科学、自动化等。这些专业与计算机科学与技术专业之间虽有严格的界定,但是在教学中这些非计算机科学与技术专业开设了很多本专业的基础课和专业课,从而使得计算机科学与技术专业的毕业生普遍存在专业特色不明显、竞争优势不强等问题。

针对这些问题,需要在“计算机导论”的课堂教学中充分把握专业特色,以深入浅出的方法对专业及整个知识和课程体系做一介绍,同时注意广度与深度的把握。在我们的教学实践中,始终把握一个学科主线:即什么能被(有效地)自动进行,也即数据(信息)的自动处理。为此我们在相关章节的讲解中始终贯穿数据的输入、表示、存储、处理、输出等概念和方法,使学生在了解课程体系时能够知道为什么要学这些课程、怎样学习这些课程,提高了一年级新生对整个学科的认识,激发了他们的学习兴趣,可为以后的学习奠定良好的基础。

在教学方法上,针对专业特点和学生特点,除教师用多媒体方式进行课堂讲解外,还采用了许多灵活的教学方式:

(1) 相关内容(如计算机网络概述)的讲解采用国家级、省级精品课程课件,使学生感受到国家级、省级或校级名师的风采,同时对授课教师也是有力的促进。

(2) 让学生主动参与到课堂教学中。现在的学生普遍基础较好,为此,我们将一些小知识(如输入、输入、存储设备等)的讲解让能力较强的同学承担,他们利用实践教学在互联网上查到相关资料,然后在课堂上展示给其他学生,不仅锻炼了学生的获取信息、组织材料、语言表达能力,而且对其他学生也将起到示范作用。另外,针对课程内容我们精心准备了一些题目(如:计算机专业的毕业生是否不如相关专业的学生等),让学生分组辩论,通过查资料、准备相关辩论内容等,不仅提高了学生团队合作的精神,而且使学生感到“计算机导论”不再抽象,他们可以很好地理解,并愿意主动地去学。

(3) 对“计算机导论”课程进行拓展。由于课程涉及的内容较多、抽象性较强,而课时有限,因此在每章讲完后,除布置课后作业外,还要求学生针对某一内容做拓展阅读,如讲完第一模块计算机基础后,要求学生了解除课堂教授的著名计算机公司外,还有哪些著名的计算机公司,它们的主要成就是什么等。这一措施激发了学生积极进取的精神。

(4) 加强学生进行集体项目和交叉项目的实践。计算机科学与技术专业是一个实践性、创新性较强的专业,为此,从学生开始学习“计算机导论”第一门专业基础课开始,就应强调学生具有团结协作和创新的精神。为了实践这一特色,在课程结束后,要求学生自愿组合写课程报告,每组3～5人,除教师精心选编的题目外,可以自行选题,突出对专业和专业体系的认识与体会,让学生从中学死记硬背的学习方法逐渐转化为主动学习、教师引导自学为主的新学习方式,考试也从应试考试变为能力考试,为学生以后的学习起到良好的引导作用。

4结语

本文在多年教学实践基础上,对“计算机导论”课程的构建进行了大胆的探索,学生在经过一个学期的学习后,不仅可以掌握基本的计算机操作技能,而且对学科有了整体的认识,最重要的是提高了学生的学习兴趣,使学生明确了努力的方向。在教学活动中我们深刻认识到,顺应计算机学科迅速发展的趋势,满足国家发展对创新型人才的需求,设置合理的大学计算机专业课程,是一项需要持续研究的课题。

参考文献:

[1] 中国计算机科学与技术学科教程2002研究组. 中国计算机科学与技术学科教程2002[M]. 北京:清华大学出版社,2002.

[2] Behrouz A. Forouzan.计算机科学导论[M]. 刘艺,段立,钟维亚,等译. 北京:机械工业出版社,2004.

[3] 董荣胜. 计算机科学导论——思想与方法[M]. 北京:高等教育出版社,2007.

[4] 袁方,王兵,李继民. 计算机导论[M]. 北京:清华大学出版社,2004.

[5] 王昭顺.“计算机科学与技术导论”课程在计算机教育中的作用[J]. 计算机教育,2008(4):52-53.