大学计算机基础课程的信息化教学手段应用

2020-04-03朱良谊

计算机教育 2020年3期

车敏，王彤，朱良谊

（空军工程大学装备管理与无人机工程学院，陕西西安 710051）

0 引言

由于信息化教学在优化教学效果、提高教学效率、改变学习方式、促进教学改革等方面都有着显著优势，因此借助信息化手段对课堂教学进行重新构造势在必行。目前，以MOCC 为代表的各类信息技术已广泛应用于课程教学各个阶段。具体可以分为以下几类：①学习平台，资源类。如中国大学MOCC。②在线交流的智慧教学工具。如基于微信使用的雨课堂。③课程实践类[1]。如浙江大学PTA 练习系统、“实验楼”IT 技术实验平台、国防科技大学创建的Educoder 实训平台等（www.educoder.net）。

大学计算机基础作为第一门计算机公共基础课，其基本理念力求全面贯彻素质教育和创新教育思想，以培养复合型人才为目标。通过学习，获得计算机发展、软硬件系统、算法、信息安全等方面基本知识，掌握信息处理基本方法和多媒体基本技术，初步具备运用计算工具解决实际问题的能力，着力提高学员信息素养和能力，并使之逐步形成运用计算机科学的基础概念去分析、求解实际问题的计算思维能力[2]。目前大学计算机基础课程教学过程中面临的问题如下。

（1）课程内容丰富，学时相对较少。

（2）教学模式相对单一,课堂理论教学主要以教员为主体，学员参与课堂的潜力没被很好激发，理论课堂教学更多重视知识内容的传递，强调内容和组织形式整齐划一。

（3）学员来自全国各地，学员计算机应用水平良莠不齐，学员也大多习惯“单兵作战”，不善于取长补短，相互学习。

（4）教学期班人数较多，教员在对学员课程学习“形成性评价”的量化统计时，存在工作量过大的问题。

1 课程改革的思路

1.1 理论教学根据章节内容的不同，采用多种混合式教学模式

理论课堂教学主要采用以下4 种教学模式：面对面讲授+观看视频相结合的模式；采用翻转课堂模式；组长（学员）主导讲授模式；对分课堂模式。

面对面讲授+观看视频的混合模式：在课程内容组织时，选择MOCC 上的精品视频资源或自制视频，将“面对面”讲授和“观看视频”有机结合起来，在技术型情境中开展教学。课程“计算与社会”的内容，通过观看视频了解计算机的前世、计算装置的发展史、各时期为计算机产生做出突出贡献的科学家，以及现今计算机发展新技术，通过丰富生动视频画面点燃学生求知欲望。

翻转课堂模式[3]：这种模式适应于知识点相对多而散的章节，如果采用传统讲授方式容易变为“填鸭式”，采用翻转课堂模式，课下自主完成基础知识学习，课堂则主要以讨论、分析、总结的形式展开，这种方式学员对知识的理解会更透彻。课程“Python 语言基本运算部分”“算法和算法评价”的内容采用此教学模式。

组长（学员）主导讲授模式：在开课前对学员进行摸底，针对程度不同的学员，进行合理分组搭配，以保证每组有程度较好的学员起示范引领作用。教员提前将部分章节讲授任务交给学员，学员依组别选择不同的内容。课下学员小组自行组织课件或视频的制作。课堂上每组由一人主讲完成。这种模式可以很好训练学员对知识逻辑组织和语言表达能力，鼓励他们勇于动手实践操作，在实践中学习和总结。课程的“进制转换”“硬件系统组成”的内容采用此教学模式。

以“计算机硬件系统组成”内容为例，介绍面对面讲授+观看视频的模式+组长（学员）主导讲授模式的实施过程，如图1 所示。

图1 “计算机硬件系统组成”内容课堂实施过程

对分课堂模式[4]：此模式的核心理念是将教员讲授和学员讨论结合起来，分配一半时间给教员讲授，另一半时间给学员讨论。此模式主要在课程内容“Python 语言的程序三大基本结构”部分实施。整个课堂教学分为三部分，首先由教员先完成三大基本结构的理论讲解。其次由教员给出类似算法的题目，由学员在给定的时间内以小组讨论的形式完成代码的编写。最后选取部分小组由组长完成代码的讲解工作。此教学模式在实践过程中，学员的课堂参与度和兴趣更高，对于知识的理解掌握更透彻。但也存在部分小组学员若不能很好地完成题目，使得整个课堂教学效果打折扣。这种教学模式对教员在实例选择的难易度方面提出更高要求。

1.2 基于雨课堂的课前—课上—课后的课程教学组织形式[5]

课前由教员提前两天将授课内容相关文件，上传至雨课堂中所建立的课堂并进行分布，教员通过手机微信端随时查看班级学员预习的详情。通过查看学员的预习详情，对课堂讲授的详略做调整。学员利用手机或平板电脑在课下零碎时间里，可随时查看所在雨课堂班级上发布的内容。

课上开启雨课堂授课模式，在课堂上的前5分钟，通过3～5 个测试题完成上一次课的知识回顾。课上依据课程内容可灵活设置课堂练习，课堂随机点名学员回答问题，这种方式对提高学员的课堂注意力，激发学员的课堂参与度效果很好。

课后在雨课堂中建立章节试题库，学员可利用碎片时间完成习题的自我测试。

雨课堂提供整个课程的教学日志，并提供每次课程的统计数据。这些统计数据对于学员考核评价中的形成性评价提供了有力的支持，同时又减轻教员做统计工作花费的时间。教员可根据学员练习测试的结果，科学有效地调整相应的课程内容。

1.3 课程实践环节，采用案例驱动+线上和线下相结合的方式。

教员提前设计典型的综合案例，案例可以视频形式进行形象展示，学员通过视频了解任务要求。任务依难度等级来设计，主要供操控计算机程度有别的学员选择。这种课堂方式主要针对Office 部分和Python 语言部分。Office 部分内容只在机房进行，主要以任务驱动模式进行。如果操作实践能力差的学习，可以观看校园网上视频资源，边看边练（视频资源来源有二：一是教员或往届学员自制；二是网上收集的优秀视频资源，视频资源的难度以全国等级考试的二级标准设定）。

Python 语言部分的上机实训，在国防科技大学提供的Educoder 实训平台上进行，此平台提供丰富的程序设计类课程的在线实训实例，教员可以依据自己的课程内容，选择相应的实训资源，这大大避免了教师的重复工作。同时平台支持教员创建适合自己教学对象的实训实例。平台提供程序编译环境和运行结果测试，错误的测试结果，不能完成题目上传。教员通过管理平台可以方便统计出每位学员的实训结果。根据实训的结果，教员可以相应地调整教学内容的详略部分。这种实践方式属于闭环系统。教员可以第一时间掌握每个学员的实训结果。平台提供的数据统计功能，也大大减轻了教员对学员形成性考核需要做的统计工作。

1.4 利用互联网上提供的教育平台，延伸学员的学习时间和空间，加强师生、生生之间的课下交流。

丰富多样的课程资源以及课后作业，上传至线上的智慧课堂（智慧课堂由国防科大开发的实训平台提供）。学员利用校园覆盖的无线网络，通过配发的平板电脑，随时登录到智慧课堂进行选择学习，通过此方式使学员的学习在时间和空间上都延伸至课下。智慧课堂上自制的微课、微视频或搜集的优秀视频资源，由学员课下自主选择观看，完成基本知识的学习。目前本课程自制微课程资源5 部，分别为信息编码、计算机硬件组成、局域网组网、数据库基础和多媒体编码部分。学员课下可通过观看资源进行自主学习，这些措施很好弥补了课时量的问题，同时智慧课堂的“讨论”专区给学员之间和学员与教员的随时交流讨论提供了一个很好的平台。

1.5 学员采用分组学习，设置以组为单位综合作业考核法。

分组学习和综合作业考核法，旨在培养学员自主探究意识和研究能力的训练，以及提高学员协同合作能力。在课程整个学习过程中，学员采用分组学习，每组不超过8 名学员。小组推选一名组长。对分课堂的讨论和综合作业制作都以小组为单位进行。这种方式利于学员之间互帮互学，团队的力量有助于培养他们进一步的探究意识；设置各种形式的综合作业。由小组协作共同完成。小组之间互评打分。小组内部由小组成员共同决定内部成员的得分档次，得分有优、良、合格三档。综合作业的设置有助于培养学员协同合作的能力。表1 为综合作业任务。

表1 大学计算机基础课程综合作业任务

2 采用“形成性和终结性”并重的课程考核方式

课程考核采用“形成性”和“终结性”相结合的方式，已成为当今大学各课程考核最为常用且合理的评价方式。利用“雨课堂”的课程日志上的统计数据，可以方便完成学员课堂表现的量化评价。Educoder 线上的实训统计数据，使学员的实训“形成性”评价更客观、可量化。小组间的互评打分和小组成员之间的互评，有助于学员学会客观公正地评价他人。这一系列的“形成性”评价机制可激励学员在整个课程的学习过程中更愿意争上游，使他们的主动性、探究性得到更好的发挥。“终结性”的考核方式，当前采用期末考试笔试形式完成。下一步的期末考核方式，计划通过在线考试评价系统完成。因为在线考核评价的优势在于，试题库更大，考核结果更客观、全面。最终整个课程考核，“形成性”和“终结性”的考核各占50%。