《大学计算机》课程教学内容与模式改革探析

黄宏博 李颖

摘 要：对于国内高校《大学计算机》课程教学普遍面临的问题，分析了问题的形成原因和改革的必要性，从课程内容和教学模式等两个方面对于教学提出了改进措施。提出的课程内容和教学模式对于以计算思维培养为指导的《大学计算机》课程教学具有切实可行的操作性和提高教学效果的现实意义。

关键词：教学改革；计算思维；MOOC；SPOC

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）01-0056-02

Abstract： This paper expounds problems in the teaching of "University Computer"， analyzes the causes of these problems and necessity to carry out reform. Improvement measures are put forward from two aspects of the course content and teaching modes. The proposed measures are practicable and significant to the cultivating of computational thinking and teaching of "University Computer".

Keywords： teaching reform； computational thinking； MOOC； SPOC

一、國内高校《大学计算机》课程教学面临的问题分析

高等院校的计算机基础类课程的目标要求学生能够通过课程学习掌握计算机的基础知识和基本原理，理解使用计算机基本应用解决实际问题的方式方法，具备基本的信息能力和信息素养。《大学计算机》课程教学是以培养学生的计算思维为主线，提升学生对于计算机技术的整体理解，协助提升用计算机解决实际问题的能力。但是，长期以来国内高校的计算机基础教学都是以常用软件的应用为主要内容，虽然可以训练一定的计算机应用能力，但是计算机原理和思维模式的讲解和培养不足，导致学生能力的培养依赖于具体软件，缺乏内涵和变通。难以适应计算机技术高速发展的的要求。部分高校教学改革之后对于各种计算机技术的模块进行了讲解，取得了一定的效果。然而，各模块间缺乏系统性和连贯性，没有强调相互之间的内在联系。各种相关内容都引入了大量的概念，过多的专业词汇给学生的学习造成了很大困难，也不利于计算思维模式的培养，难以形成体系。另外，以计算机技术为主要支柱之一的信息技术发展异常迅速，每隔几年就有新潮流、新模式和新技术出现。近些年来，非诺依曼型计算机、分布式技术、Web服务应用模式、大数据技术和云计算、人工智能、深度学习、类脑计算等技术得到了迅速发展，形成了信息技术发展的主要熱点。大部分高校在教学中还是以十几年前形成的传统教学内容为主，信息技术的最新发展在课程教学中体现较少。虽然计算机基础课程以基本理论和基本原理为主线，但是脱离开最新发展的课程教学必然难以适应新形势的要求，在培养学生利用最新的应用模式和解决问题方式上已有明显滞后。探讨和研究如何在课程教学中体现信息技术的最新发展对于高素质人才培养具有显著的现实意义。

二、《大学计算机》课程改革的必要性和意义

美国著名的课程理论家和评论家泰勒认为：确定课程教学目标应参照三个事实来源，即学习者、社会环境和学科专家。教育的本质在于改变人的思维模式和行为方式，而理解学习者的需求和所处的社会环境是其中关键环节[1]。在信息社会下对各学科专业学生的培养都要求具备基本的信息素养和计算机能力，能够因应信息技术发展新形势的社会环境分析和教学环境分析在人才培养中具有重要作用。因此，在计算机基础类课程教学中适当的融进新技术发展是必要和有意义的。

高校计算机基础类课程主要包括大学计算机基础和程序设计两类主要课程。计算机基础主要让学生理解计算机的基础知识、基本原理和主要基础应用。程序设计主要培养学生的计算思维、理解算法并具备基础的用计算机解决实际问题的能力。两门课都需要体现计算机技术的新发展，对传统内容的墨守成规、继续讲授相对落伍甚至已被淘汰的内容，对高素质人才培养会造成显著的负面影响。有必要探索研究信息技术的新发展在两课中体现和渗透的内容和方式。

三、《大学计算机》课程教学内容与模式改革

国内的大学计算机课程教学，经历了《计算机文化基础》到《计算机应用基础》，再到《大学计算机基础》的变革，目前，大部分高校已经开始转到使用《大学计算机》作为计算机基础课程的教学[2]。教学的目标从基本知识传授、常用应用软件的使用培训，转到了基本计算理论的讲解和思维模式的培养上。以计算机为基本工具的计算思维的训练与培养成为大学计算机基础类课程重要指标。在信息化高速发展的今天，计算思维与阅读、书写、表达一样，成为现代人的最基本能力之一[3]。计算思维培养的必要性和重要性，已经在国内外高校计算机教育界基本形成共识，高校计算机基础教学以计算思维为主线来进行已经成为主流意见。但是，在实际教学的过程中，受限于教学条件、教学环境、师资力量、学生层次等多方面因素的影响，具体如何实施基于计算思维的大学计算机基础类课程教学，则存在众多的困难和分歧。

由于国内高校教学条件等方面的差异，不宜设定教条化的教学内容和教学模式，根据各学校自身特点和实际情况来调整具体教学内容和教学模式才是切实可行的方法。在课程内容安排上，《大学计算机》课程应该首先讲授计算的本质、计算的原理等，比如，以图灵机模型为例，让学生理解所有数据都可以表示为字符串，计算就是在控制器的作用下把输入字符串变换为输出字符串的过程。结合图灵机的“停机问题”，解释计算的局限性，让学生明白宇宙中存在着许多难以计算的问题。在计算的具体实现步骤中，以算法的相应内容为主线，安排算法的概念、特点、常见算法设计的方法以及算法复杂度度量等内容。在算法复杂度讲解部分，可以呼应计算理论的相关内容，通过计算复杂度曲线让学生理解计算的局限性。对于着重科学素养和理论素养培养的高校或专业来说，可以强调计算理论部分的内容，对于着重工程素养和应用能力培养的高校或专业，可以强调算法的设计方法等相应内容，因材施教、因需施教，结合实际调整各部分内容的权重。

在传统的Office办公軟件应用部分的内容安排上，由于是面向具体软件，课堂讲授的理论性不强，因此，可以安排在实验教学中进行，不必在课堂进行理论讲授。对于多媒体技术、数据库技术和网络等相关部分内容上，课堂教学应尽量以需求为导向，讲清脉络和原理，避免过多进入细节。使学生对总体有一个把握，在以后需要掌握技術细节时便于从其它课程中来获取。同时，信息技术的一些新的发展和热点可以适当的在课程中予以渗透和介绍。例如云计算和大数据、人工智能、机器学习、类脑计算等一些新的思想和方法的介绍等，以便把这些新技术体现和渗透在计算机基础类课程的日常教学中，使学生在学习计算机的早期就奠定新式计算机技术和算法的思想基础，启迪思维、开阔眼界，使他们不再拘泥于传统的陈旧思想，从而在应用时与社会需求相匹配。

近年来，得益于网络技术的快速发展和我国网络基础实施的不断完善，利用网络平台辅助教学的尝试和实践越来越多。姑且不论远程网络教育能否替代传统模式的教育，不可否认的是，适当的利用网络可以给教育教学带来很大的促进作用。很多高校都尝试了网络教学平台辅助教学的模式，也有不少高校进行了MOOC或SPOC等模式的翻转课堂试点，取得了很好的效果[4]。MOOC和SPOC各有优缺点，如果把两者合理结合起来，统一成为一个有机整体，有望扬长避短，发挥各自优势，使教学取得更好的效果。使用MOOC课程，可以在全国范围内筛选出资深高水准的优秀教师，使学生打破学校和地域限制，有机会聆听名师授课，解决师资因素引起的教学改革困难。另一方面，通过SPOC是根据各学校定制自身的特色要求，便于各校教师顺利开展作业、测验、答疑、辅导等教学环节，根据自身因素对学生提出适合本校特点的要求。两种模式有合有分，有统筹有定制，相辅相成，又便于操作实现，是一种很好的网络辅助教学模式。网络教学是一种发展趋势，在目前的阶段，充分学习并利用好网络工具，创新网络辅助教学的模式，对各高校的师生来说都是一种时代要求。对网络的合理应用将会有效的提高教学水平，提升学生的学习积极性，改善传统课堂的教学效果。

四、结束语

目前国内高校的《大学计算机》课程普遍面临许多问题，包括学时压缩、内容革新、教学模式需要变革等等。一方面学生的计算机基本素养需要系统化的提升，另一方面在课堂上难以获取到他们需要的知识和理论体系，改革已迫在眉睫。本文从课程内容和授课模式两个方面对课程改革进行了探讨。认为以计算思维为主线，从需求出发，系统讲解计算机的基本体系原理和方法，抛开细致末节和典型软件讲解，使课堂讲授和实验教学承担各自的不同功效。充分利用网络平台，探求MOOC与SPOC等相结合的辅助教学模式，培养和时代相适应的信息素养、提升学生信息化技能，消除因知识结构陈旧而导致的磨合期，达到高素质人才的培养最终目标。

参考文献

[1]泰勒.课程与教学的基本原理[M].中国轻工业出版社，2014.

[2]战德臣，聂兰顺，徐晓飞.“大学计算机”——所有大学生都应学习的一门计算思维基础教育课程[J].中国大学教学，2011（4）：15-20.

[3]Wing J M. Computational thinking[J].Communications of the Acm，2006，49（3）：3.

[4]战德臣，聂兰顺，张丽杰，等.大学计算机课程基于MOOC+SPOCs的教学改革实践[J].中国大学教学，2015（8）.