面向专业应用的大学计算机基础课程教学改革研究

韩艳

【摘要】本文分析了目前高校非计算机专业计算机基础教学存在的主要问题，重新定位计算机基础课程，提出了面向专业应用的大学计算机基础课程具体改革方案，并从课程内容、教学方法手段、构建课程网络交流平台方面进行了探讨。

【关键词】非计算机专业；大学计算机基础课程；专业应用

【中图分类号】G642

1 引言

信息技术的迅猛发展，促使高等教育越来越重视大学生信息素养的培养。大学计算机基础课程作为高校非计算机专业学生必修的公共基础课，起着普及计算机基础知识和技能以及推广计算机应用的重要作用。但是由于全国各地中学计算机教育的不均衡，以及各专业的需求不同，如何针对不同起点、不同专业的学生进行计算机基础教学，是高校计算机基础教学中亟待解决的重要问题。

这项工作不但涉及的专业面广，且国内外可借鉴的模式较少。2009 年，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会制定了《高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求》[1]（以下简称2009 白皮书），对大学阶段的计算机基础教育进行规范和指导。由于国内各高校层次不同，生源情况不同，学习的专业和发展方向也不一样，导致大学计算机基础教育培养目标也不尽相同。各个学校如何从 2009 白皮书获得有益的指导，进行各自的计算机基础课程改革，是值得我们研究的。

目前高校非计算机专业的计算机基础教育主要存在如下问题：计算机专业与非计算机专业的计算机基础课程教学定位区别不够明确；非计算机专业计算机基础教育以专业为导向研究不够深入。因此，对于非专业的计算机基础课程，必须进行重新认识、定位与设计。

2 面向专业应用的课程改革具体方案

2.1 重新定位计算机基础教育，改革课程教学内容

多数高校沿用多年的以“计算机文化基础+高级语言程序设计”为基本框架的计算机基础课程设置，在专业分类教学方面体现专业应用需求的导向不够明确。当前高校非计算机专业的计算机基础教学处于由知识普及型向服务专业应用型转型时期，大学计算机基础课程改革应定位在提高大学生计算思维应用技能，使学生能够使用计算机解决其专业领域问题，提高学生就业的实力和信心。

我校虽然根据不同专业进行了分类教学（课程体系结构如表1所示），但课程内容在专业应用需求方面体现不明显。目前还没有一种具有专业特色的计算机基础课程教材，所以对现行教学内容改革显得尤为重要，这也是计算基础教学改革必须首先解决的问题。对此，我校教师在课程内容的补充完善、实训案例扩允、加强师生互动等方面进行了深度探索。

1） 对课程内容进行升级，引入“计算思维”等重要概念[2]

2006年，时任卡内基· 梅隆大学计算机系主任的周以真教授提出了“计算思维” 的概念，她认为计算中包含的思想方法，比如递归、回溯、抽象和分解、启发式推理等，具有普适性，可以在多个学科中应用，在日常生活中也很常见，并把这些思想方法通称为“计算思维”（Computational Thinking）。

以《大学计算机基础课程》为例，传统课程内容重点都是办公软件的使用，而目前大学新生具备的计算机基本应用技能比以往大有提高。针对非零起点学生，应进行课程内容升级，一些原来仅在专业类计算机基础课程中的重要概念，如图灵机、计算复杂度分析、问题求解、算法与数据结构等与计算思维有关的内容，应引入非专业计算机基础课程。

把计算机基础理论引入非专业的计算机基础教学[3]，这将加深学生对计算机科学的认知，并期望能够通过训练计算思维能力，帮助学生使用计算機解决其专业领域的问题。

2）合理安排教学内容次序

在课程开始之初，过多的抽象概念和理论只会在学生和教师之间竖起高墙，所以在程序设计课程的前几周，学生的主要任务是理解数据类型及表示，对数据进行操作，并设计程序。只有学习到一定程序之后，学生才会提出更加抽象的问题。例如，为什么会产生数据溢出，递归算法是否真正能够提高运算效率，类和对象的区别是什么等等。又如《大学计算机基础》中图灵机、数据结构、计算复杂性等方面的计算机基础理论，应当放在课程的结尾，而不是课程的开始。

2.2改革教学方法和教学模式

传统课堂教学主要以教师讲解为主，学生较为被动，主动思考很少，很多问题学生只知其然而不知其所以然，缺少了对问题的探究，应用能力较差。为了提高教学质量，很多教师对教学活动进行了改革，运用了任务驱动法、情景教学法、问题教学法等多种教学方法和手段。

1）选择教学语境

绝大多数大学计算机基础课程中程序设计的目的是提供一种广义解决问题的技能，可以用在任何程序设计应用中。有强有力的证据[4]表明，如果不在一个具体领域内学习程序设计这样的抽象概念，学生很可能什么都学不到。这更说明选择某个与学生相关领域的重要性，而语境化教学是改善学习效果的钥匙。

要进行语境化的计算机基础教学，除了考虑学生的专业背景外，还可以使用学生具备的数学、物理、化学、生物、数学和信息技术知识，以降低大学计算机基础中理论和程序设计等抽象内容的难度，改善教学的效果。例如可以参考微积分的概念结合各专业设计不同的案例，物理学专业可以用力学的例子讨论速度和加速度，化学专业则讨论反应速率和动态均衡。教师对这些例子进行分析和理解后，可以再进行抽象，从中提取这些问题所依赖的数学模型，然后编程实现。

2）使用应用案例教学，面向问题求解

在传统程序设计教学过程中，一般按照数据类型及表示、运算符与表达式、三种基本控制结构及控制语句、输入＼输出操作、模块化程序设计方法、数据结构（数组、指针）、文件操作的顺序教学。这种教学过程周期较长，而且实验课程难以安排，学生学习兴趣不高。而比较有创新意义的做法[5]，是在讲授语法之前直接使用应用案例，向学生展示程序设计结构和语句实例，进行实际的运行和数据测试。这种教学方法把原来的以语法为中心转变成为面向问题求解，通过设计良好的展示案例，学生可以清晰地理解程序结构形成的过程，并将程序的形态与问题的求解关联形成知识记忆，而不再是一个一个离散的程序设计语言语法知识点。

2.3构建网络课程交流服务平台，培养学生团队合作精神

通过构建网络课程交流服务平台，提高学生的自主学习能力，不同专业学生可以发现自己的兴趣点，兴趣相同的学生会很自然地融合和沟通。在沟通的同时，一些综合素质较高并且志同道合的学生会慢慢凝聚成一支或几支学习能力强、学习潜力大的骨干队伍，这些队伍必然会在校内受到广泛关注，从而产生示范作用和影响力，有助于促进学风的整体提升。同时，团队还可以创办工作室，承接校内外项目，为将来创业就业打下坚实的基础。

3结束语

大学计算机基础课程改革不是简单的开设几门计算机基础课程就能了事的，把计算机科学的基础理论内容引入非专业的计算机基础课程，将传统计算机基础教学中与专业问题无关的程序设计内容改造成为与专业领域结合、面向问题的程序设计教学，这不仅让学生有所学，更应让学生学有所用，这对大学计算机基础的教学具有深远意义。

大学计算机基础教学改革是一项深入而持久的工作，为专业服务的重新定位使得教学实践过程中出现多方面问题，如教学内容选择上如何找到最佳结合点，如何删掉一些与该专业结合不紧密的内容，但又能保持内容体系的完整性；如何与专业课教师沟通等等，这些问题有待于进一步研究与探索。

参考文献

[1]教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会.高等学校计算机基础教学发展战略研究報告暨计算机基础课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2009： 2-5.

[2]Wing J M. Computational Thinking[J]. Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35.

[3]M. Guzdial. Design Process for Non-majors Computing Courses[C]. 36th ACIvi Technical Symposium on Computer ScienceEducation（SIGCSE），ACM，2005.

[4]J Kolodner.Case Based Reasoning[M].San Mateo，CA： Morgan Kaufmann Publishers，1993.

[5]战德巨，孙大烈.大学计算机「M].北京：高等教育出版社，2009.