本科院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革思考
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摘要：針對(duì)應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中出現(xiàn)的弊病，即在課程教學(xué)和學(xué)生能力培養(yǎng)間存在鴻溝，提出將計(jì)算思維引入教學(xué)，解決計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)危機(jī)。通過介紹計(jì)算思維中的關(guān)鍵內(nèi)容，分析計(jì)算思維的核心方法，探討融入計(jì)算思維的分層次分類別教學(xué)模式，提出以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為核心的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革方案。
關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校；計(jì)算思維；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程；課程改革
0引言
應(yīng)用型本科院校是中國(guó)高等院校的重要組成部分，學(xué)校數(shù)目眾多，辦學(xué)特色明顯。不同于傳統(tǒng)研究型本科院校，應(yīng)用型本科院校立足于地方，為本地經(jīng)濟(jì)和社會(huì)培養(yǎng)技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的高技術(shù)應(yīng)用型人才。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是高校學(xué)生入學(xué)后的第一門信息技術(shù)類課程，該課程旨在培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)和技術(shù)分析和解決實(shí)際問題的能力，提升學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼課程打下堅(jiān)實(shí)的信息技術(shù)基礎(chǔ)。該課程的教學(xué)是保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的一項(xiàng)重要教學(xué)工作，對(duì)大學(xué)生畢業(yè)后是否能夠迅速適應(yīng)社會(huì)需要，并具有可持續(xù)發(fā)展的再學(xué)習(xí)能力，具有重要意義。
1應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀
2012年全國(guó)共有普通本科高校1171所，其中：211工程高校116所，占9.9%，非“211”高校1055所，占90.1%，新建的本科院校是指1999年以來新晉升科學(xué)校，共有647所，約占全國(guó)普通本科高等學(xué)校數(shù)量的55.3%，占非“211”普通本科高校數(shù)量的61.3%[1]。這些地方本科院校在辦學(xué)地位、人才培養(yǎng)模式、生源質(zhì)量和課程教學(xué)上都與傳統(tǒng)的重點(diǎn)院校有著明顯區(qū)別。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和無線接入技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)得到快速的普及，特別在應(yīng)用型本科院校中，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程進(jìn)入蓬勃發(fā)展期，呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)。1）大多數(shù)學(xué)校都十分重視計(jì)算機(jī)教育教學(xué)的重要性，并確立了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)性地位，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程在各專業(yè)的培養(yǎng)方案中已成為不可缺少的一部分。2）隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚摻虒W(xué)與實(shí)踐教學(xué)高度融合，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，并在具體的實(shí)踐案例中去深化理論。同時(shí)，以能力訓(xùn)練為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論已經(jīng)滲透進(jìn)課程中，“案例教學(xué)”、“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”等多種教學(xué)模式得到廣泛運(yùn)用。3）社會(huì)信息化進(jìn)程不斷加速，各種學(xué)科間不再局限于單純的某一領(lǐng)域的研究，多學(xué)科交叉融合是信息技術(shù)發(fā)展的契機(jī)，計(jì)算機(jī)的輔助功能得以極大的發(fā)揮作用，各專業(yè)對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的要求日趨強(qiáng)烈，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程成為很多專業(yè)課程的前驅(qū)課。
雖然計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程在應(yīng)用型本科院校里得到越來越多的關(guān)注，但受限于學(xué)校的歷史沿革和生源質(zhì)量，該課程存在以下方面的問題。1）課程體系不明確應(yīng)用型本科院校大多是1999年以后晉升為本科院校的，以前大都是高職高專層次的學(xué)校，在課程體系的規(guī)劃上缺乏系統(tǒng)性和規(guī)范性，部分學(xué)校還繼續(xù)沿用專科階段的課程體系，教學(xué)內(nèi)容還停留在“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”或“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”階段，體現(xiàn)不出計(jì)算機(jī)技術(shù)的先進(jìn)性。2）學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)學(xué)時(shí)一般在32至70個(gè)學(xué)時(shí)之間，每一章的教學(xué)內(nèi)容可能對(duì)應(yīng)著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)課程，造成每章的教學(xué)只能觸及表面即止，不能深入系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。特別是教育部對(duì)本科教學(xué)計(jì)劃的總學(xué)時(shí)做出規(guī)定后，很多專業(yè)在指定教學(xué)計(jì)劃時(shí)就首先減少公共基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程首當(dāng)其沖，有些院校甚至將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課開設(shè)為選修課，不僅學(xué)時(shí)大幅縮減，其基礎(chǔ)性地位也受到動(dòng)搖。3）陷入“狹義工具論”誤區(qū)“狹義工具論”就是認(rèn)為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)就是教學(xué)生怎么將計(jì)算機(jī)作為工具使用[2]。教學(xué)內(nèi)容的組織上以各種軟件的使用為重點(diǎn)，教材中的一章就是某些軟件的使用手冊(cè)，如Windows操作系統(tǒng)、Office辦公軟件和網(wǎng)絡(luò)軟件等常見內(nèi)容，教學(xué)過程以教會(huì)學(xué)生熟練使用常用軟件為目的，讓學(xué)生掌握軟件工作環(huán)境的構(gòu)成、具體的菜單命令和操作步驟等。“狹義工具論”誤區(qū)使計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)丟失了靈魂，學(xué)生往往只會(huì)使用教會(huì)的軟件，由于軟件的升級(jí)換代非常頻繁，很多學(xué)生又要重新學(xué)習(xí)新版本的或其他的軟件，導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力成為空話。
2計(jì)算思維的關(guān)鍵內(nèi)容
2.1計(jì)算思維的引入
針對(duì)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中出現(xiàn)的上述問題，2010年陳國(guó)良院士在第六屆大學(xué)計(jì)算機(jī)課程報(bào)告論壇上所作的報(bào)告第一次正式提出將“計(jì)算思維能力培養(yǎng)”作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革切入點(diǎn)的開創(chuàng)性倡議。2006年，美國(guó)卡內(nèi)基•梅隆大學(xué)的周以真教授顯性的提出“計(jì)算思維”的定義：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去問題求解、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為的涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[3]。計(jì)算思維是人類早已存在的思維活動(dòng)，只是未被發(fā)掘提升到理論高度，它引領(lǐng)人類思考問題進(jìn)行解決，推動(dòng)人類科技進(jìn)步。2010年，包括清華大學(xué)等高校在內(nèi)的九校聯(lián)盟在《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》中，確定了以計(jì)算思維為核心的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革。
2.2計(jì)算思維的地位
計(jì)算思維是一種科學(xué)思維，與理論思維、實(shí)驗(yàn)思維一起構(gòu)成了人類的三大科學(xué)研究思維。計(jì)算思維并不是一種新的發(fā)明，而是早已存在的思維活動(dòng)，是每一個(gè)人都具有的一種技能[4]。以其他思維方式相比，計(jì)算思維以抽象和自動(dòng)化為本質(zhì)，以設(shè)計(jì)和構(gòu)造為特征，強(qiáng)調(diào)對(duì)問題進(jìn)行自動(dòng)化求解。計(jì)算機(jī)學(xué)科是計(jì)算思維的代表學(xué)科，思維的訓(xùn)練是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，不是僅僅通過幾節(jié)課就要求學(xué)生了解計(jì)算思維的內(nèi)涵，而要通過營(yíng)造環(huán)境、設(shè)計(jì)案例讓學(xué)生潛移默化的掌握。
2.3計(jì)算思維的核心方法
計(jì)算思維方法是計(jì)算思維的核心。計(jì)算思維是思維過程或功能的計(jì)算模擬方法論，其目的是為了提供適當(dāng)?shù)姆椒?，使人們能借助現(xiàn)代和將來的計(jì)算機(jī)，逐步達(dá)到人工智能的較高目標(biāo)，諸如模式識(shí)別、決策、優(yōu)化、自控等的有關(guān)算法都可屬于計(jì)算思維的范疇。計(jì)算思維方法很多，周以真教授將計(jì)算思維闡述成具體的七大類方法，有把一個(gè)困難的問題簡(jiǎn)化為如何求解的約簡(jiǎn)、轉(zhuǎn)化等方法；有控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨型復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的抽象和分解的方法；有對(duì)一個(gè)問題的相關(guān)方面選擇合適的方式陳述或建模的方法；有對(duì)進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)的采用預(yù)防、保護(hù)等方式；有利用海量數(shù)據(jù)來加快計(jì)算，解決時(shí)間和空間之間矛盾的思維方法。這些方法中既有數(shù)學(xué)和工程的方法，也有如遞歸等公認(rèn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)方法。美國(guó)ACM前主席PeterJ.Denning教授將計(jì)算原理歸為七類：計(jì)算、通信、協(xié)作、記憶、自動(dòng)化、評(píng)估和設(shè)計(jì)，大多數(shù)的計(jì)算技術(shù)都使用這七類計(jì)算原理[5]，它們是解決問題的有效方法。
3融入計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革方案
3.1構(gòu)建“分層次、分類別”教學(xué)模式
應(yīng)用型本科院校是服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求的高校，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容、方法和手段，必須與時(shí)俱進(jìn)，才能適應(yīng)學(xué)校辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。根據(jù)教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的意見》，采用了“1+X”的課程體系，“1”即“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程，推行“分層次、分類別”的課程教學(xué)模式[6]。1）分層次“分層次”是值新生入學(xué)以后進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分級(jí)測(cè)試，根據(jù)測(cè)試成績(jī)編入層次1班級(jí)（普通班）和層次2班級(jí)（高級(jí)班）。2）分級(jí)測(cè)試入學(xué)后新生參加分級(jí)考試，測(cè)試系統(tǒng)使用無紙化網(wǎng)絡(luò)考試平臺(tái)，測(cè)試題型包含理論題和實(shí)踐操作題，測(cè)試題型和期末考一致，難度持平，以我校2015學(xué)年上學(xué)期的測(cè)試數(shù)據(jù)為例。以分級(jí)測(cè)試成績(jī)作為分班依據(jù)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生編入層次2班級(jí)，沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生編入層次1班級(jí)。層次1的學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)公共平臺(tái)基礎(chǔ)知識(shí)，層次2的學(xué)生通過強(qiáng)化公共平臺(tái)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，快速提升后學(xué)習(xí)與專業(yè)后繼課程對(duì)接的模塊課程。3）分類別根據(jù)學(xué)科屬性，將學(xué)科類別相近的院系學(xué)生劃分為一類，全校分為4類，為每個(gè)類別的學(xué)生開設(shè)不同的模塊課程。模塊課程是在認(rèn)真分析各院系人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上確定的，原則是學(xué)習(xí)模塊課程后對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)的后繼課程提供信息基礎(chǔ)支持。通過分類別模塊課程的學(xué)習(xí)，打牢了學(xué)生學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課程的信息基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的“無縫對(duì)接”，更好地滿足了不同專業(yè)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)需求?！胺謱哟?、分類別”的教學(xué)模式很好地解決了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程學(xué)時(shí)少與內(nèi)容多的結(jié)構(gòu)性矛盾，克服了講授內(nèi)容只能“點(diǎn)到為止”，學(xué)生學(xué)習(xí)效果只能是淺嘗即止，更談不上讓學(xué)生掌握使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行問題求解的方法。
3.2融入計(jì)算思維的課程知識(shí)體系
針對(duì)所有學(xué)生利用2周的時(shí)間（8學(xué)時(shí)）開展計(jì)算思維基礎(chǔ)知識(shí)專題教學(xué)，主要介紹三大科學(xué)思維、計(jì)算思維核心概念和方法，結(jié)合生活化的例子引入計(jì)算思維的存在，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算思維的興趣。通過講授漢諾塔問題說明計(jì)算機(jī)和人類相比，各自的優(yōu)勢(shì)和局限性所在；講解圖靈機(jī)和停機(jī)問題讓學(xué)生理解計(jì)算模型和可計(jì)算理論；講解圖靈模型讓學(xué)生了解人工智能，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索人工智能領(lǐng)域的知識(shí)。對(duì)于層次2學(xué)生，理工類模塊課程強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，通過算法多樣化訓(xùn)練計(jì)算思維；經(jīng)管類模塊課程強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)庫技術(shù)，講授概念模型和數(shù)據(jù)模型，訓(xùn)練學(xué)生的建模思維；音體美類模塊課程強(qiáng)調(diào)多媒體技術(shù)應(yīng)用，通過制作多媒體體作品和網(wǎng)站設(shè)計(jì)訓(xùn)練學(xué)生的分析設(shè)計(jì)能力；文史類模塊課程強(qiáng)調(diào)Office綜合技術(shù)應(yīng)用，通過對(duì)海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析挖掘出有效的知識(shí)。在不同類別的模塊課程中以案例教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，繼續(xù)深入介紹計(jì)算思維的方法，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，讓學(xué)生更加深刻的理解抽象和自動(dòng)化這一計(jì)算思維的本質(zhì)。
3.3考核方式改革
期末考試實(shí)施“教考分離”方式，在學(xué)校建設(shè)的“全自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)考試平臺(tái)”實(shí)現(xiàn)無紙化考試，該考試平臺(tái)不但能夠?qū)崿F(xiàn)理論題型的自動(dòng)評(píng)分，也能夠?qū)Σ僮鲗?shí)踐進(jìn)行自動(dòng)判分，操作實(shí)踐題型包括Windows操作系統(tǒng)、Office軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等。對(duì)于層次2的學(xué)生，增加了C程序設(shè)計(jì)、Access數(shù)據(jù)庫和Dreamweaver題庫的建設(shè)，以適應(yīng)計(jì)算思維內(nèi)容的考核。推行期末考試和社會(huì)認(rèn)證的雙重教學(xué)質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)，在組織學(xué)生參加云南省級(jí)高校計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的同時(shí)，積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生報(bào)考全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試及各類行業(yè)能力認(rèn)證考試，如獲得考試證書也能獲得課程學(xué)分，有效追蹤了課程教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量與能力認(rèn)證間的有機(jī)結(jié)合。
4總結(jié)
計(jì)算思維的培養(yǎng)不僅僅是計(jì)算機(jī)技能的培養(yǎng)，而是思考方法和方式的培養(yǎng)，它的最終目標(biāo)是培養(yǎng)大學(xué)生可持續(xù)學(xué)習(xí)和發(fā)展的能力，是一種受益終身的教育。將計(jì)算思維融入到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，不僅讓學(xué)生從“做中學(xué)”升華為從“思考中學(xué)”，而且能讓教師真正做到“授人以魚，不如授之以漁”。
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作者：岳強(qiáng) 胡中玉 李玲 平大林 黃吉花 單位：昆明學(xué)院