面向非计算机专业的《大学计算机基础》教学研究

何腾蛟，杨昌霖，姜 彬

(1.暨南大学 信息科学与技术学院，广东 广州 510632；2.中原工学院 计算机学院，河南 郑州 450007；3.国家留学基金管理委员会 信息资源部，北京 100044)

《大学计算机基础》是面向非计算机专业学生开设的计算机基础课程。旨在通过本课程的学习，使学生全面了解计算机科学领域的基础知识，掌握编程技能，具备通过计算机科学领域的基本方法，解决本学科科学问题的能力，从而辅助相关专业学生更好地从事后续专业课程的学习和科研活动。近年来，随着我国科技与经济水平的高速发展，学科间的融合不断加大，各行业对计算机的使用需求与日俱增，使得非计算机专业的计算机基础教育显得愈发重要。目前，各高校针对非计算机专业学生的计算机基础教育进行了不同程度的改革，教学内容及方法日趋稳定。但是，该课程的教学工作仍然存在一些问题，需要进一步优化。本文将根据笔者在非计算机专业学生的大学计算机基础教学实践中遇到的实际问题，进行深度分析。基于这些分析，将从课程内容、竞赛导向和师资培训等三个方面提出改进方案，旨在加强教学效果，促进学科间的交叉融合，提高学生使用计算机方法解决自身专业科学问题的能力。

一、当前问题分析

当前，面向非计算机专业学生的《大学计算机基础》课程存在以下问题。

(一) 教学模式陈旧与知识框架单一

多数高校对该课程的教学采用“课堂教学+上机实验”的方式。图1展示了该课程的知识框架。理论知识主要包括：计算机硬件基础知识、系统模型、数据的表示和逻辑基础、操作系统的基本概念、算法基础、程序设计语言、数据库、计算机网络等内容。实验为基于Python语言的程序设计，主要内容包括：基础语法、控制结构、函数的定义和调用、高级数据类型、面向对象编程、算法实现、第三方库的使用等内容。然而，随着物联网、云计算、大数据、人工智能等新兴技术的快速发展，目前的《计算机基础》课程内容过于陈旧。一方面，缺少以上高新热点内容的引入，无法支持“新工科”建设的相关需求[1]；另一方面，由于缺少对于这些高新技术的了解，学生缺乏使用这些技术的实践创新能力[2]，今后将难以使用这些技术解决本学科的实际问题。

图1 《大学计算机基础》知识框架

(二) 教学内容缺乏与相关专业的交叉融合

2018年5月2日，习近平总书记在北京大学发表重要讲话：“要下大气力组建交叉学科群和强有力的科技攻关团队，加强学科之间协同创新，加强对原则性、系统性、引领性研究的支持。”由此可见，学科交叉已经成为国家层次的重要战略。然而，各个高校针对《大学计算机基础》的学科交叉内容设计依然存在空白[3]。目前，大学计算机基础课程按专业大体可分为三个方向：理工专业方向，经管专业方向和人文专业方向。理工专业方向主要包括生物医学、力学建筑等专业；经管专业方向主要包括新闻，公共管理等专业；人文专业方向主要包括历史、艺术等专业。基于不同专业之间的学生特点和知识需求，该课程针对不同专业提出了不同的技能要求。例如：理工专业学生需要掌握一定的程序设计技能用于后续专业课程的学习及科研工作；经管专业学生需要具备一定的数据分析能力及Excel的基本使用方法；人文专业学生则需要掌握Word软件的基本操作。然而，以上分类过于粗放，缺少基于学科交叉融合这一政策前提下的细致划分。例如，广告学专业的学生在《计算广告学》课程中，也需要进行程序算法的设计，结合大数据等计算机技术，完成个性化广告推荐[4]。这就需要学生在《大学计算机基础》课程中学习Python语言程序设计。由此可见，在设计《大学计算基础》的课程内容时，除了考虑各个专业的传统需求以外，还需要结合当前的行业发展以及课程体系的更新，服务于相关专业的后续课程。

(三) 学生对该课程重视程度不够

《大学计算基础》在各个高校中定位为大一新生的大学公共基础课程。相比于专业课程，学生普遍对该课程的重视程度不够[5]。造成这种现象的原因主要包括三个方面。第一，各个高校的大一学生要进行多种公共课及专业课的学习，课业负担较重，学习计算机基础知识及应用技能的时间及精力十分有限，相比于专业课程，该课程自然难以引起学生的重视。第二，非计算机专业的学生之后会面临计算机等级考试，对于知识点的学习往往仅限于死记硬背，难以融会贯通，从而造成学会理论却无法实践的情况。与此同时，以等级考试为目的的计算机学习也降低了学生们对计算机科学领域进行深入探索的动力。第三，部分学生在大学之前没有接触过计算机，对于所涉及的全新概念缺少学习的兴趣与方法。

二、教学新模式探究

针对以上在非计算机专业学生中的计算机基础教育存在的问题，本文提出以下方法，并根据实际教学过程，介绍这些方法，为未来可行的课程优化提供参考。

(一) 丰富课程知识内容，促进学科间交叉融合

基于当前计算机技术的发展，需要在理论环节加入物联网、云计算、大数据、人工智能等主题的基本概念及应用案例。在教学方式方面，可通过雨课堂等平台，采用线上线下相结合的方式[6]。教师在课堂讲授的过程中穿插课堂习题以及背景知识介绍等，方便学生了解相关知识的基本内容。此外，教师在课后也可通过雨课堂等线上平台督促学生完成课后作业，巩固所学的知识。在实验设计方面，主要学习基于Python语言的程序设计方法，实验内容需贴近学生的当前专业。例如，针对生物医学专业，可在实验中引入部分生物信息学课程的内容，从而使学生解决本专业的具体问题。其次，引导学生正确使用网上资源，加强其自主使用计算机解决问题的意识及能力。在学科交叉方面，教师应在授课过程中为学生树立大学科观念，使学生了解单一学科局限性，通过为学生展示学科交叉案例，培养学生学科交叉的思维方式[7]。

参照以上方法，笔者目前在课程初期根据学生自身学科，展示计算机学科最新技术、相关结合案例和企业招聘需求，使学生了解学科交叉的重要性，以及计算机在学科交叉中所占据的重要地位。根据学生课堂表现及课后反馈，该方法在一定程度上提升了学生对于计算机学科的学习热情。但是，由于笔者缺少相关学科背景知识，针对不同学科设计计算机实验还存在不足。

(二) 以大作业及竞赛为导向，增强学生实战能力

培养具备使用计算机技术解决自身学科领域的实际问题是大学计算机基础教育的核心需求。因此，为提升学生使用计算机解决实际问题的能力，本文提出以大作业和竞赛为导向，培养学生独立解决问题的意识，提升学生学习计算机的兴趣。其中，大作业是指将3～5名学生分为一组，模拟软件开发过程，通过分工合作，使用Python语言来完成一些具有特定功能的程序，从而提升学生的计算机应用能力[8]。除此以外，大作业还将采用项目答辩的形式，鼓励学生走上讲台，展示小组的“项目产品”。与此同时，教师还可以引导学生积极参加学科竞赛，培养学生对于学习计算机的兴趣[9]。通过团队攻坚，以赛代练，提升学生自主学习并解决难题的能力，为学生今后解决自身学科的科学问题积累实战经验[10]。

笔者目前已在教学过程中采用大作业及项目答辩方式。以所教授的生物医学方向班级为例，全班共计78人，学生通过自由结合的方式组成22支项目小组。各小组成员基于所学的Python程序设计方法进行自由选题，然后将课题进行任务分工，主要任务包括：代码编写、PPT制作以及项目展示介绍。经过一个月的准备，各个小组将进行答辩，介绍程序架构并展示项目功能。然而，笔者在实践过程中发现以下不足。第一，项目得分来自教师个人判断，难免混入个人喜好，缺乏公平性。第二，学生自由选题会造成选题难度不一，所选项目包含知识点不够全面。因此，针对以上两点不足，今后可采用各小组选派一名评委的方法对各个项目进行打分，提高评分公平性及合理性。此外，笔者将为大作业设计多个难度相似、包含知识点均衡的课题供学生选择。

(三) 培养具备跨学科知识背景的师资力量

当前，随着物联网、云计算、大数据、人工智能等新兴技术的快速发展，以及学科交叉融合的需求日渐增大，这就对该课程教师的知识储备、教学能力等方面提出了更高的要求，需要建设具备跨学科知识背景的教师队伍[11]。这给面向非计算机专业的《大学计算机基础》的教学工作提出了新的挑战。一方面，当前从事非计算机专业的大学计算机基础的教师需要不断钻研新兴的计算机知识和技术，不断更新自身的知识储备。教师们可以通过积极参加学术会议，追踪前沿热点期刊，开展学术报告等方式，保持自身计算机知识储备的先进性。另一方面，也需要教师针对不同学科特点研究应用案例，学习所授专业的部分专业知识，引导学生使用计算机专业的相关方法，解决本学科的科学问题。这就需要教师们积极与所授专业的教师开展讨论，通过交叉听课等方式，学习计算机在所授专业的应用范围及典型案例。

三、结 语

当前，不同专业间的学科交叉融合趋势愈发明显，非计算机专业学生使用计算机专业的科学方法解决其自身专业科学问题的需求也日益增强。这为当下非计算机专业的计算机教育带来了新的挑战。因此，教师需要保持自身知识的先进性，主动使用多媒体资源，丰富课程内容及教学案例，通过竞赛和大作业等方式，提升学生对计算机的学习热情，不断提高其使用计算机科学方法解决本专业科学问题的能力。