時間:2023-12-07 10:21:38
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇計算機基礎教學內容,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
1 計算思維簡介
自從2008年美國部分高校已經在大學基礎課程教學中引入了“計算思維”,并取得了很好的效果、英國計算機學會的相關專家和學者也對計算思維進行了深入學習和研討。在我國,2010年7月,教育部高校計算機基礎課程教指委組織九所首批“985”學校舉辦了“九校聯盟計算機基礎課程研討會”,并發表了“九校聯盟計算機基礎教學發展戰略聯合聲明”的會議決議。此次會議報告中明確表示引入計算機思維是大學計算機基礎課程教學的“核心任務”,并對計算思維進行詳細解讀,深入研究計算思維與大學計算機基礎課程的契合點,分析計算思維在大學計算機基礎課程教學中的體現方法與具體應用,成為了目前大學計算機基礎課程教學研究的關鍵[1]。
著名學者周以真教授提出計算思維是運用計算機科學的基礎概念及你想那個問題求解、系統設計和理解人類行為等涵蓋計算機科學廣度的一系列思維活動。CMU Computational Thinking Center認為計算思維意味著通過創造和使用不同層次的抽象以有效理解和解決問題.;計算思維意味著算法化思維(thinking algorithmically),通過應用數學概念(如歸納)尋求更高效、公平和可靠的解決方案;計算思維意味著從效率、經濟和社會等角度理解規模的重要性。
計算思維不僅滲透到每一個人的生活里,而且影響了計算機學科的發展,創造和形成了一系列新的教學理念和教學模式。
2 大學計算機基礎課程教學內容改革的需求
目前,大學計算機基礎教育在教育理念、教學內容及教學方法等方面,還存在一些問題,面臨一些挑戰。計算機基礎教學一直以來存在著“計算機基礎課程就是講解Windows操作系統、Office辦公軟件等常用軟件操作的一門課程”等觀點,老師也主要講解常用辦公軟件的具體操作,而對培養學生運用計算思維來解決專業問題的能力沒有引起關注;教學內容采用模板式的教學目標、教學重難點,未能將教學內容與學生自身專業緊密結合,為專業提供服務;教學方法也只著重重要知識點的灌輸,忽視了對學生“計算思維”的養成訓練。
1)對計算機基礎教學具有片面認識
大多數人存在計算機只會常用辦公軟件操作就可以,計算機就是一般程序設計等不全面的觀點,高校對計算機基礎課程不重視,學時一度被壓縮,教學資源得不到充分配置,其次,學生學習計算機基礎課程的態度也不重視,覺得可學可不學,有的學校教師認為大學計算機基礎課程可有可無。
2)信息技術發展迅猛,知識體系龐雜,內容更新快
當今是信息社會,隨著信息技術的快速發展,對計算機課程的教學提出越來越高的要求,知識構成龐雜,教學內容需要緊跟時代腳步,更新變化非常快,這與計算機基礎教學相對有限的學時和有限的教學目標形成了矛盾。
當前形勢對計算機基礎教學提出了更高要求,對計算機基礎教學的多樣化要求,和計算機技術內容新穎化也提出了更鮮明的要求。基于此,我們不需轉變以前的觀念,需要選定相對合理、能夠體現計算機本學科核心思想及方法的重要內容,更加突出思維方法的訓練,用以滿足有限的課時應對教學改革的壓力和不斷更新的技術,擺脫以“操作技能”培養學生計算機能力造成的“危機”,更好地詮釋課程建設的目標,更好地體現計算機基礎教育特征。
3 基于“計算思維”的教學內容重組設計[2]
為了更好地將“計算思維”引入到計算機基礎課程的教學中,遵循教學內容要“再組織與優化”的指導思想,增加計算理論基礎的教學、加強算法與程序課程講解、計算機系統基礎突出重點,例如重點講解計算機組成、網絡、操作系統、數據庫、軟件工程等,進行典型案例設計、進行符合思維習慣的教學內容重組。兼顧原有的知識點,進行有針對性的提高,具體見如下表所示:
4 以“二進制計算”教學內容為案例設計
1)改革課堂教學方法
教學中以計算機系統基礎知識為主,增加少量的問題求解,通過對傳統框架下進行改革與提升,通過案例、研討、活動等手段推進計算思維的改革。課堂中采用的教學方法有以下幾種[3]:
啟發式教學,以學生為主體,采用多種方式,啟發、引導學生積極思維,探索問題,分析問題,解決問題,激發學習。
討論式教學,引導學生為解決某個問題進行探討,形成不同的觀點并得以進行知識的碰撞,促進學生靈活運用知識。
參與式教學,主要以學生為中心,直觀形象的教學手段。學生自己動手、動腦,積極參與發現問題,解決問題,其中以團隊協作的方式,通過數據收集、數據分析等方式來完成任務。
案例教學,通過對案例的選擇與分析,引入相關單元的核心問題和基本思路,講解討論核心內容,自學拓展知識內容,讓學生融會貫通。
2)教學內容設計
教學的主要內容包含:第一,進位制的概念及各進制之間的轉換方法;第二,計算機采用二進制的原因及二進制表示方法;第三,二進制計算問題的分析及解決。教學難點我們設定為數的表示范圍與計算思維的培養
3)教學過程設計
教學中具體教學過程:
① 提出問題:以“二進制計算”教學內容為例,提出問題。例如:什么是進制的概念?同學們了解過二進制的概念嗎?
② 明確教學目標:掌握二進制與計算。
③ 學情分析:提問評估學生學習本知識的背景知識。
④ 案例剖析:引入案例,進行案例分析,組織學生參與式學習,以“二進制數值表示的范圍和換算”為例,課堂可以設置數模轉換、進度管理、CPU工作方式等任務驅動。學生在這個環節為主體地位,自己動手、動腦主動參與進來。
⑤ 問題求解:重在算法和程序的體驗
⑥ 總結反思提高:注重學生的反饋信息,布置課后作業拓展提升。
課堂主要教學片段設計思路如下[4]:
5 小結
關鍵詞:計算機基礎 初中信息技術課程 教學內容 適切性
中圖分類號:G632 文獻標識碼:C 文章編號:1672-1578(2017)01-0153-01
自我國在2006年頒布《關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見》后,我國高校就將原有的“計算機文化基礎”課程改革成了“大學計算機基礎”,但隨著中小學計算機基礎教育的普及,高校計算機基礎的“零起點教學”模式就已經不再適用。本文就初中信息技術課程教學內容對計算機基礎教學的影響進行簡單介紹,并對我國現階段計算機基礎與初中信息技術課程教學內容的適切性展開分析。
1 初中信息技術課程教學內容對計算機基礎教學的影響
自我國教育發展改革委員會將計算機基礎作為高校計算機教育事業的基礎課程后,我國計算機基礎教學就正式納入到高校計算機教學課程中。計算機基礎包括計算機文化基礎、計算機技術基礎以及計算機應用基礎三個板塊,但由于計算機專業本身具有多樣性的特點,因此,在三大板塊的基礎上將計算機基礎劃分成四個模塊,分別是微機實用軟件基礎、計算機文化基礎、教學系統與微機原理以及算法與數據結構。但是在實際的教學當中,許多高職院校只是開放了計算機技術基礎和計算機文化基礎兩大模塊,但是由于現階段的初中信息課程教學內容當中也包含計算機文化基礎和計算機技術基礎的內容,因此結合現階段計算機基礎課程內容與初中信息技術課程內容進行比較,我們可以發現,在計算機基礎教學的過程當中存在一些問題:
1.1 教學內容相對滯后,跟不上信息課程發展的腳步
前面我們說過,現階段的初中信息技術課程教學內容在計算機基礎內容上就已經有所涉獵,只是在知識點上的側重不同。將兩者進行比較,我們可以發現,初中信息技術課程教學內容更偏向于實用性,而計算機基礎則更關注的是技術性,甚至在部分知識點的要求上比初中信息課程教學要求還低。現階段部分學校的初中信息技術課程在教學上就已經有網頁設計的初步內容,但是在計算機基礎中則只包括了網絡的基本使用方法,教學內容只是單一的學習學術知識,導致許多學生不能學以致用。
1.2 教學方式單一,難以引起學生的學習興致
目前我國高校在進行計算機基礎課程教學時采用的基本都是CAI輔助教學或者是聯機大屏幕投影直觀教學,這種教學方式基本都是將講課與練習相結合,與初中教學當中的多樣性教學方式相比,教學手段較為落后[1]。
高校的計算機基礎在課程教學的過程中由于其專業性特點,使得計算機基礎很難與專業知識相結合,高校的計算機教師絕大部分對于計算機文化知識掌握不足,在教學過程中更專注于專業知識的應用,使得計算機基礎在傳授內容時仍然停留在單純的計算機基礎知識層面上,難以調動學生的學習能力,對于學生與計算機相關專業能力的培養也是十分不利的。
2 計算機基礎與初中信息技術課程教學內容的適切性分析
為了更好的了解計算機基礎與初中信息技術課程教學內容之間的適切性,我們對某校的新生進行問卷調查,了解新生的計算機水平和當前我國初中信息技術課程的教學內容。問卷調查的內容主要包括學生在初中信息技術課程教學中學到的計算機理論知識和應用技能,針對計算機的每種理論知識和應用技能設計了四個選項,分別是掌握、基本掌握、有所了解、完全不了解[2],表1是對學生們文化理論知識掌握程度的調查表,表2是學生對計算機應用技術能力需求情況的調查表:
從表1我們可以發現,隨著科學技術的不斷發展,學生們對于計算機應用理論的知識理論基本掌握,可以運用計算機進行文字錄入并對控制面板進行設置,會用excel進行簡單的數據處理,利用PPT進行簡單的幻燈片操作等。但是在多媒體技術、計算機組成、網絡基礎知識以及基本程序設計方面則存在嚴重不足,因此在進行計算機基礎教學時應當重視在這些方面的教育,促進學生在計算機學習方面的全面發展。
從表2可以發現學生對于計算機應用能力的需求情況與理論知識掌握情況之間存在一定的差距,隨著網絡知識的不斷發展,社會對于計算機應用技術的需求會越來越高,為了滿足社會發展的需求,學校在進行計算機基礎教學時,應當結合學生在初中信息技術課程教學時的內容對某些應用技術進行重點關注。
3 結語
隨著計算機技術的不斷發展,為了順應時展的需求,我國高校的計算機基礎教育事業也應當不斷進行變革,以初中信息技術課程教學內容為基礎,對現有的計算機教學方式和內容進行調整,加強對計算機基礎之間文化、技術和應用三大板塊之間的研究,促進計算機基礎教學的深層次發展。
參考文獻:
關鍵詞:計算機文化基礎;大學計算機基礎;直觀演示教學法;任務驅動教學法
中圖分類號:G434 文獻標志碼:B 文章編號:1674-9324(2012)04-0200-02
伴隨著計算機技術與網絡技術的迅猛發展及普及,計算機及網絡已經完完全全融入了我們的學習、工作和生活。與此同時,憑借其巨大的魅力,計算機與網絡已經在不經意間極大地改變了我們的思維方式、生產方式和生活方式,且這種潤物細無聲式的改變仍在繼續。作為培養高素質人才的高等學府,如何更加有效地提高學生對計算機及網絡技術的掌握和運用能力,這是一個值得廣大教育工作者深入研究的重要課題。本文旨在探討關于大學計算機基礎課程教學內容及教學方法的幾點思考,特指計算機文化基礎這一層次,以下將主要從教學內容和教學方法這兩方面進一步展開闡述。
一、關于大學計算機基礎課程教學內容的思考
關于針對大學計算機基礎課程教學內容的思考,主要將從教學內容的及時性、合理性、針對性這三個方面進行探討。
1.教學內容要提高及時性,做到與時俱進。計算機技術是目前發展最為迅速的領域之一,其快速的變化必然會引起教學內容的及時更新。但目前的現狀卻并不樂觀,鑒于書刊發行等因素的影響,現行的大部分教材中都存在滯后的教學內容。為解決這一問題,除了需要編寫者及時更新教材外,更需要廣大的教師在制作課件、講義時靈活、及時地跟進,以消除對教學效果的負面影響。
2.教學內容要增強合理性,做到實事求是。我國著名的計算機教育家譚浩強教授曾說:“在非計算機專業的教學中,首先要解決的問題是:準確定位,合理取舍教學內容。我們必須分清楚:哪些內容是需要的,哪些內容是不需要的;哪些內容是目前暫時可以不學而留待以后學的,哪些內容是目前不必學而以后也不必學的;哪些內容是主要的,哪些內容是次要的。絕不可眉毛胡子一把抓,不加分析,使學生感到難以入門。”這是對計算機教學內容非常通俗、精辟的闡述,也是對教學內容進行合理安排的指導方針。目前絕大部分計算機基礎教材都安排了進制轉換、二進制編碼、信息編碼等內容,且將這塊內容作為重點講授對象和考核重點,可實際是這部分的內容對絕大部分學生是無用的,且學習起來感覺吃力,即便是計算機專業的學生,在今后的計算機組成原理這門課中仍將再次系統學習,完全可以視作“目前暫時可以不學而留待以后學的”內容,因此本文建議可以屏蔽這部分的內容,只需告知學生計算機最底層的運行數據都是二進制即可。與此同時,對操作系統和軟件的安裝,對計算機硬件的安裝和維護等這些很實用的技能,絕大部分教材并未提及且在教學計劃中也并未安排,本文建議應當適當增加。
3.教學內容要注重針對性,做到因材施教。目前,一所高校內計算機基礎教材往往只分為文科版本和理科版本,這種粗獷式的分類,嚴重影響了不同專業間的差異性,降低了教學的針對性。例如現行的教材往往都安排了數據庫技術的相關內容,可是對于藝術類的學生,如果講授photoshop相關內容可能會更有價值;對機械類、建筑類的學生,如果講授CAD可能更實用。以此為例只是建議計算機基礎教學要注重針對性,從真正意義上做到因材施教。
二、關于大學計算機基礎課程教學方法的思考
計算機基礎課程的主要目的是促使學生掌握一定的計算機軟、硬知識;熟練使用Windows操作系統,Office辦公軟件;熟練掌握計算機網絡基礎知識并進行網絡配置及應用等。該課程具有理論難度較低,但實踐操作要求高的特點;同時,該課程的授課對象亦存在基礎參差不齊的特點。鑒于此,本文結合這門課的特點及已有的授課經驗,在教學方法上進行了以下幾點總結,以供探討。
1.充分注重直觀演示法的運用。演示法是教師在課堂上通過展示各種實物、直觀教具或進行示范性實驗,讓學生通過觀察獲得感性認識的一種教學方法。在講解Windos操作系統,Office辦公軟件的使用等知識時,借助于多媒體教學設備進行直觀的演示操作是一種自然而然、天衣無縫的選擇,此時再配合恰當的講解將會獲得非常好的教學效果。在演示實施過程中需要注意演示時機、演示操作順序、演示內容詳略等相關問題的把握。
2.合理采用任務驅動教學法。任務驅動教學法可以讓學生在完成“任務”的過程中,培養分析問題、解決問題的能力,培養學生獨立探索及合作精神。筆者近期在word排版實驗課上將學生根據操作基礎進行分組,每個組內都包含高、中、低三個層次的學生,然后要求每個組都依據組內的主流審美觀念,充分發揮自己的技能,在規定時間內將準備好的材料進行排版,完成之后,由筆者在每個組內隨機選取代表,借助多媒體設備對所有的同學進行講解及操作演示,筆者同時對每個組講解完畢后進行相應的小結及評審。實踐證明這樣做既充分發揮了學生的主觀性,調動了大家的積極性;同時亦解決了學生基礎層次不同的問題,因為基礎好的同學在合作完成時,成為了組內的核心,他們很愿意指導幫助其他同學,同時在講解交流時,他們也會很認真的聽取其他組的技術經驗,獲得了進步,對于基礎中等和較低的同學,由于筆者事先講明會隨機選取講解人,因此他們在合作完成任務時會認真學習,在講解交流時,也會認真、謙虛地聽取他人的技術經驗,最終進步很大。
3.充分注重實踐操作。實踐操作是練習教學法的一種,旨在形成操作技能,在技術性學科中占重要地位。前面已提及計算機基礎課程具有理論難度較低,實踐操作要求高的特點,因此重點強調學生的實際操作能力也是完全順應該課程的特點。在該課程的實踐中,由于大部分學生都已經有一定的計算機操作基礎,因此學生往往會覺得很簡單,產生不重視的態度,對此需要教師充分強調重要性,同時在實驗設計時增加難度、調動學生的求知欲。例如在進行PPT的制作時,教師可以事先將已搜集到的精美的PPT進行演示,促使學生找到差距,找到認真實踐的動力;在網絡實驗課時,學生往往會漫無目的地瀏覽頁面,如果此時教師引導學生對google等搜索引擎的高級搜索功能進行研究,則學生也會被激發出強大的學習興趣和主動性,而這樣的實踐必將在學生今后的學習、工作中產生重要的作用。
大學計算機基礎是一門理論和實踐相結合的公共基礎課程,其主要目的是使學生能夠掌握一定的計算機基礎知識、技術及方法,讓學生能更好地利用計算機解決學習、工作和日常的事務處理問題。本文對目前大學計算機基礎教育中的教學內容和教學方法給出了幾點思考,進行探討交流,以便更好地開展教學工作。
參考文獻:
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[3]姚怡余,余益,莫鋒.高校計算機基礎課程分級教討[J].高教論壇,2005,(1):85-87.
[4]張永華.計算機基礎教學改革研究[J].西南民族學院學報(自然科學版),2002,(28):398-400.
關鍵詞 計算思維能力;計算機基礎教學;創新能力
中圖分類號:G642.4 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2015)16-0095-02
Abstract To foster computational thinking ability plays an important role in increasing computer course teaching, it’s important for the students to improve their innovative ability and their comprehensive quality. This paper introduces the problems in computer teaching and puts forward a strategy of how to foster computational thinking Ability.
Key words computational thinking ability; computer-based teaching;
innovation capability
1 引言
計算思維,籠統地講,指計算機工作者面對問題并分析解決問題的一種行之有效的科學思維方法。它與邏輯思維、實證思維并列,都是具備完善表達系統的思維模式。2006年卡內基?梅隆大學周以真教授在計算機權威期刊Communications of the ACM上指出:計算思維是指運用計算機科學的基本概念、基本理論和基本方法求解問題、設計系統以及理解人類行為等一系列涵蓋計算機科學領域的思維活動。它通過轉化、約簡、仿真和嵌入等有效的方法將復雜的問題簡化,對復雜系統的相關方面進行建模,從而實現問題最有效的求解。計算思維強調求解問題過程中人為操作與機器實現的結合,是一種人機共存的思維方式。
為了保持在計算機科學研究和技術發展中的優勢,國內外一些著名高校都在嘗試基于計算思維的課程改革,把計算思維能力的培養作為計算機基礎教學中長期的、重要的、復雜的核心任務,并將運用計算思維作為新一輪計算機基礎教學改革的指導思想。
2 計算機基礎課程教學存在的問題
計算機基礎作為教育部規定的必須首先開設的文化基礎課程,兼具基礎性和通識性的特點,教學目標定位在著力提高學生的綜合信息素養。該課程實踐性強、關聯面廣泛,對學生計算機思維能力的培養有著不可取代的作用。然而,目前計算機基礎課程的實踐教學效果并不能令人滿意,究其原因,主要表現在以下三個方面。
計算機基礎教學中教育理念存在偏差 計算機基礎課程教學理念過分強調“實用主義”,視野狹隘,觀念保守,將教學內容局限為讓學生學會常用的幾種辦公軟件的操作和簡單編程,片面強調計算機應用技能的培養[1]。雖然計算機基礎課程教師非常注重自身能力的提高,不斷改進教學方法、更新課程內容,只是側重于課程本身的操作性,卻往往忽視計算機教學對培養學生思維和創新能力的作用。同時,與計算機專業相比,非計算機專業還沒有形成系統的計算思維能力培養課程體系。
計算機基礎教學內容中忽視“計算思維的教學” 計算機基礎課程教學內容陳舊、單一,很多教學內容與中學計算機技術課程內容重復,使學生學習熱情降低。教學內容更新不及時,教學理念滯后,與專業課程相比,計算機基礎課程無論是理念上還是內容上,都不能及時反映計算機技術的最新進展。特別是在大數據時代,新媒體、個性化教學、開源課程以及社會化學習等新興教育技術的發展,沒能在計算機基礎教學中起到促進作用。此外,教學內容強調廣而多,內容深而不透,定位不準,強調“是什么”,忽視“為什么”,導致學生不能掌握教學知識點真正蘊含的計算方法和計算思維[2]。計算機基礎教學內容脫離于學生的專業學習,只是單純傳授計算機知識和基本理論,導致學生不知道如何運用學到的計算機基礎知識來解決自己專業上的問題。
計算機基礎教學方法難以培養學生的創新能力 計算機基礎課程實踐環節大多采用“教師演示―學生操作”的教學方法。在實踐課上,教師根據計算機基礎實驗指導教程上的內容,系統講解實驗內容和操作方法,然后學生比照教師的演示,按照操作步驟上機操作,直到完成上機實驗任務。學生在上機操作過程中碰到問題時,教師給予指導,幫助學生解決疑問。這種“被動”的“操練式”教學方法,導致學生單純模仿,動手不動腦,無法培養學生的自主意識和創新能力。
3 計算思維能力的培養策略
完善教學內容 計算機基礎教學內容應根據學生計算思維能力培養的要求進行改革重組,重新梳理知識點,設計以“計算思維”為主線的教學內容,突出重點,適當增刪,在教學內容上向計算思維能力培養的方向引導。這方面共設計計算機技術概述、計算機基本原理、基本電路和硬件知識、程序設計語言、操作系統、數據結構與基本算法、計算機網絡、數據庫以及計算機新技術選講九個教學模塊,教學內容涵蓋了計算機技術的大部分領域。不僅包括計算機基本原理和技術,還包括計算機的歷史和最新發展動態;既有理論講解,也有實踐操作環節,有利于實現理論與應用的有效結合。這些計算機基礎教學模塊的內容可以根據計算機技術最新的發展實施更新教學內容,根據學時、學生層次以及班級規模等多種方式形成最優組合方案。
教學方法推動 在教學過程中,授課教師應從計算思維能力的培養出發,根據教學內容采取靈活多樣的教學方法[3],如案例教學法、輻射教學法、開放式自主實驗教學法、目標驅動式教學法等。在教學中引入與學生專業知識相聯系的案例,可以幫助學生深入認識知識之間的相互關聯性和規律性。計算機基礎教學內容所涉及的內容涵蓋信息技術的大部分領域,有限的教學時間決定了教學內容不可能面面俱到。教師可以采用輻射教學法,授課內容選擇典型的核心知識,以點帶面輻射教學,幫助學生學習其他的計算機基礎知識。在具體的計算機基礎教學過程中,教師可以根據具體情況選用開放式自主實驗教學法,指導學生在現有實驗條件基礎上,根據自己的興趣愛好和專業特點自主選擇實驗項目和指導教師,學生在教師的適當指導下自主完成整個實驗任務。也可以運用目標驅動式教學法,讓學生根據教師提出的實驗目標自主完成實驗的各個環節,如資料的查閱、方案的設計、上機調試與操作等,從而提高學生解決問題能力和自主創新能力。
師資隊伍建設 針對學生不同的學科背景,組建具有不同學科背景并從事計算機教學的新興師資隊伍。根據不同的學科內容,設計高效合理的教學方案,使學生所學到的計算機基礎知識能夠真正服務于專業學習中的應用,將專業學習與計算機學習緊密結合,加深學生對計算機基礎知識在專業應用中的認識,進而不斷提高學生的應用創新能力。
同時,支持和鼓勵教師積極投身于自主研制實驗教學設備工作和編寫實驗教學的教材;逐步優化教師隊伍在職稱結構、學歷結構及年齡結構等方面配置;鼓勵教師將科研經驗與基礎實驗教學相結合,在自身科研水平上,開發高水平的綜合性實驗項目,從而豐富實驗教學內容;完善教師管理體系,逐步形成以專職教師為主、兼職教師為輔的混合管理模式,實現人才資源的交融與補充。
4 結論
計算思維是現代信息技術人才必須具備的一種思維能力,計算機基礎課程的教學理應重視學生計算思維能力的培養。因此,教師除了向學生講解理論知識外,更應該將計算思維能力貫穿整個計算機基礎教學活動,從教學內容的完善、教學方法的推動、師資隊伍的建設等多方面著手,只有這樣才能真正培養出符合信息化社會的專業人才。
參考文獻
[1]楊建磊.關于我國大學生計算機基礎課程教學中“計算思維能力培養”的研究[D].蘭州:蘭州大學,2014.
關鍵詞:計算思維;大學計算機基礎;課程教學;計算機網絡
自從2010年8月中國9所高校聯盟在西安會議上發表了《九校聯盟(C9)計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》以來[1],國內高校對運用計算思維作為新一輪計算機基礎教學改革的指導思想已形成了廣泛的共識。2011年11月在杭州召開的大學計算機課程報告論壇上,許多院校對圍繞計算思維的計算機基礎教學改革進行了不同的解讀。筆者認為,目前對計算機基礎教學進行新一輪改革的認識是充分的,但如何以計算思維去指導計算機基礎教學的具體改革實踐,尤其是在“大學計算機基礎”課程教學內容的重新梳理和組織方面,仍然有許多值得探討的問題。
一、“大學計算機基礎”課程教學內容改革的需求
教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會制定的《計算機基礎課程教學基本要求》所提出的4×3知識體系結構和1+X課程體系[2],不但回答了上什么課的問題,也科學地闡述了為什么要上這些課的問題。尤其是“大學計算機基礎”課程(即1+X中的“1”),在計算機基礎教學中占有極其重要的地位。這是我們進行計算機基礎課程建設的基石,也是教指委和廣大從事計算機基礎教學工作的教師們多年辛勤工作的結晶。
由于計算機基礎課程所依賴的計算機科學、技術、工程等發展極為迅速,知識更新周期越來越短,使得傳統的以技能為主的應用型課程遠遠滯后于學科發展。尤其是傳統的應用技術課程下移到中小學階段,使得許多高校的大學計算機基礎教學入門課程“大學計算機基礎”的內容不能滿足大學新生的學習要求。筆者最近在和西部一些高校計算機基礎課程的教師接觸過程中,他們對此更有深刻體會:以技能性為主的計算機基礎課程已經到了非改不可的地步。
即使已經進行了課程內容改革的部分學校,仍然面臨著課程應該涉及什么內容及如何組織的困惑。不同于大學階段的數理課程具有完備、循序漸進的體系,計算機基礎課程尤其是“大學計算機基礎”涉及知識點很多,各種知識互相交叉,很難梳理出一條清晰的脈絡,往往從教材到教學過程都是以名詞解釋為主,也就是解釋了“是什么”,卻難以進一步解釋“為什么”。因此,在新的課程改革中如何表現課程的知識體系就成了亟待解決的問題。例如,在介紹計算環境時,往往局限于具體的機器描述,忽視了對計算環境核心思想的介紹和分析;再如,介紹算法也局限于實現過程,忽視了求解方法的思路。
課程教學內容建設是一項“工程”,不但要解決課程的內容體系,也需要解決如何在教學過程中組織和表現具體的內容。計算機基礎教學應該有別于計算機專業教學,不可能也沒必要涉及計算機技術的方方面面。大學生學習計算機基礎課程,不僅要了解計算機是什么、能夠做什么、如何做,更重要的是要了解這個學科領域解決問題的基本方法與特點。計算機作為通識教育的重要內容,不只是簡單地拓展學生在計算機方面的知識面,更需要展現計算機學科的思維方式[3]。“大學計算機基礎”課程作為大學計算機基礎教學的入門課程,需要有相對穩定、體現計算機學科核心思想和方法的內容,不但要解釋相關知識是什么,更要回答它們為什么,特別要在不局限于特定機器的條件下,抽象表達計算模型和原理、方法及其實現,因此需要在更高層次上進行課程教學內容建設。
更為值得注意的問題是,由于一些高校“大學計算機基礎”教學內容改革的滯后,使得相關學校的教學主管部門開始質疑該課程設置的必要性,有的已經開始將“大學計算機基礎”課程從必修改為選修,或者干脆只保留了程序設計類課程。
歸根結底,我們必須正視以上問題。能夠解決上述問題的關鍵就是“計算思維”。如果將計算機作為機器,它是一種工具,是具有計算功能的工具;但是,它依賴的科學基礎并不是機器本身。這就是把計算機稱為“科學的機器”以及把其學科稱為“機器的科學”的原因。計算思維反映了計算機學科最本質的特征和最核心的方法。將計算思維能力培養作為計算機基礎教學的核心任務,不僅緊緊圍繞現有計算機基礎教學的根本任務和核心知識內容,而且反映了計算機學科的本質,也體現了通識教育應有的特征[3]。因此,需要全面正確理解計算思維,并運用計算思維的思想對“大學計算機基礎”課程的教學內容進行重構。
二、計算思維的核心方法是“構造”
正如陳國良院士等專家所指出的那樣:“計算思維不是今天才有,早就存在于中國的古代數學之中,只不過周以真教授使之清晰化和系統化了”。按照周以真教授對計算思維的解釋,計算思維建立在計算過程的能力和限制之上,由人或機器執行。這一點特別重要:并非所有計算過程都是由計算機完成的。進一步而言,計算思維最根本的內容,即其本質是抽象(Abstraction)和自動化(Automation)。
現實意義上的計算思維的基礎是計算機學科。計算機學科既是構造計算機器的學科也是基于計算機器進行問題求解的學科。從問題求解的角度看,計算機學科所涉及的問題求解均是基于一定計算模型(環境,包括計算機器)和約束上的問題求解。這里所說的計算環境,并非是單一的機器層次上的,而是存在不同層次的計算環境。計算機學科不同的研究領域可以理解為在不同計算環境中的問題求解。例如,在抽象級上的圖靈機研究;在指令級上的硬件設計;在語言級上的程序設計;在系統級上的操作系統、數據庫設計以及應用軟件設計,等等。
無論面向什么層次的計算環境,問題求解首先需要解決的是問題的表示,例如編碼/解碼和建模等都是典型的例子。只有這樣才能夠建立計算環境所能理解的基本計算對象,進而為基于計算環境的問題求解提供可能。進一步需要設計問題求解過程,典型的方法有:約簡、嵌入、轉化、仿真、遞歸、并行、啟發式推理、平衡與折中等。最后需要驗證以確定計算過程的正確性與效率,典型方法有預防、保護、冗余、容錯、糾錯等,其中還需要多維度(時間、空間、簡潔、社會、成本)考量計算的效率。
因此,從本質上說,計算思維的核心方法是“構造”(Construct)。這里面包括了三種構造形態:對象構造、過程構造和驗證構造[3]。對象構造是面向計算過程中的各種對象,例如指令、硬件系統、數據組織、程序函數/組件、系統軟件等;過程構造是基于對象的計算形態的構造,例如指令的執行、算法(涉及數據組織和語言)、計算資源調度、分布式處理、軟件工程等;驗證構造則是針對前述兩個構造的有效性分析,包括測試與分析、系統安全性、可靠性及對社會的影響等。因此,計算思維能力的重要表現就在于培養其構造能力。
進一步地講,我們可以將計算機學科的12個重復出現的基本概念[6],與“構造”進行關聯分析。可以認為這些12個基本概念實際上就是針對對象構造、過程構造和驗證構造的不同的方法與原則[3]。
從學科思維角度看,與計算機學科關系最密切的傳統思維方法主要是數學思維、邏輯思維和工程思維。計算思維不是一種孤立的思維,在不同層次(環境)上的問題求解也體現了傳統思維的許多特征。如下圖所示。
計算思維與傳統思維圖
抽象級(如圖靈機)的問題求解具有數學思維的特征,指令/語言級上的問題求解(如程序設計)具有明顯的邏輯思維特征,而在系統級的問題求解中則大量應用了工程思維方法。實際上,也可以把數學思維、邏輯思維、工程思維中的相關思想映射到計算機學科相對應的理論、抽象和設計的相關形態上。
和計算機科學與技術專業能力培養不同的是,計算機基礎教學層次上的計算思維能力培養不需要也不可能涉及計算思維的方方面面,而應該面向各專業計算機應用需求,培養學生基本的計算思維能力。主要體現在3個方面,即:對計算機的認知能力,具有判斷和選擇計算機工具與方法的能力(包括運用信息技術的學習能力等)以及運用計算機解決專業問題的能力。
三、教學內容組織
近年來,許多高校對大學計算機基礎課程教學內容進行了大力度的改革,突破了過去那種以計算機應用技能培養為主的教學模式,取而代之的是更多地教授計算機系統知識,更加突出課程的基礎性。但是,面對紛繁復雜的計算機專業詞匯,如果沒有厘清相關的內容體系,無疑將使得學生從“不要學”變成“不會學”,因為即使一個計算機專業的學生要弄清那么多名詞、概念也不是一件容易的事。
“大學計算機基礎”是高校極為重要的一門計算機基礎類課程。該課程內容的改革應該圍繞計算思維的核心思想,梳理和刪減現有課程教學內容,避免概念的堆積,建立圍繞計算思維核心思想的內容組織體系,突出核心的基礎內容。
基于上述分析,我們認為“大學計算機基礎”教學內容應該涉及抽象級、指令級、語言級以及系統級的典型計算環境,使學生對這些計算環境的基本原理以及基本問題求解方法有所認識,進而從中了解從計算思維的基本方法,培養計算思維的基本能力。因此,下面是我們基于上述思路提出的一種教學內容組織架構。
1.計算的歷史與影響。介紹人類追求自動計算的發展歷程以及現代計算機技術對經濟發展和人類社會進步所帶來的影響。今天的計算機從最初的機器發展成為一門學科是人類智慧、想象力發揮到極致的體現。計算機學科與其他各門學科的結合,改進了研究工具和研究方法,促進了各門學科的發展。現在,計算科學已經成為推動人類社會文明進步與科技發展的三大手段之一。
2.計算模型。這是對計算機的高度抽象,最為經典的模型為圖靈機/波斯特模型(Turing/Post Model),解釋了機器的計算能力及其局限性,同時它還是研究算法的重要工具。按照圖靈-丘奇命題,所有可計算的都是圖靈機可以執行的。
3.處理器模型。以指令為基礎理解具有程序能力的自動計算過程,進而理解現代計算機模型(也被叫做馮·諾依曼模型)。
4.信息的編碼與存儲。信息的編碼與存儲是問題表示的基礎,也是應用計算機求解問題最基礎和核心的工作。通過介紹數制(進制)、邏輯代數和典型數據的編碼與組織方法,了解數據在計算機中的基本表示和存儲,包括存儲器結構和數據的基本組織關系。
5.算法和程序。算法是計算機科學的核心和精髓。通過理解算法的表示與評價、基本算法以及程序的基本控制結構,初步理解計算機解決問題的自動實現過程。
6.操作系統。作為計算平臺的操作系統,無疑是計算機軟件系統中最為重要的軟件,也是構建系統的平臺基礎。這一部分的內容組織不是基于如何使用操作系統,而是需要理解它是如何解決計算資源的競爭問題,高效實現資源共享與分配等。
7.計算機網絡。某種意義上,最為吸引大學生的計算機應用技術就是網絡。網絡是一個集計算機、通信于一體實現資源共享和信息傳遞的計算環境。網絡技術日新月異,網絡的核心思想應該是解決資源共享和信息交換中的“約定”問題以及可靠傳遞問題。
在以上內容中,“計算的歷史與影響”從歷史和現實的角度認識計算機技術的影響和作用;“計算模型”在抽象級計算環境上理解計算的基本原理;“處理器模型”則展現指令級計算環境的基本構成,進而理解現代計算機的基本工作原理;“算法和程序”則從語言級計算環境角度說明計算的基本過程和方法,使學生了解計算機問題求解的基本方法;“操作系統”和“計算機網絡”都是典型的系統級計算環境,涉及同一物理機中計算資源競爭問題和不同物理機間信息交換問題的解決思路和基本方法,其中也包含了系統效率與驗證這些基本的工程方法;“信息編碼和存儲”是計算機問題求解的基礎,也是最基本的計算對象構造。這些內容涉及不同層面的計算環境的基本構造方法以及對象構造、過程構造和驗證構造等基本構造內容,是計算思維最基礎和核心的內容。
以上歸納,并非完全是教材的章節,也不完全是課堂教學的順序,而是一個教學內容組織架構。在具體課程教學中,需要根據這個架構,對每部分內容給予合適的描述,使之能夠被正確理解。
四、教學實施:以“計算機網絡”為例
前面我們設計了一個基于計算思維的“大學計算機基礎”課程教學內容組織架構。從整體上看,這個架構所包含的內容與許多高校現有課程的教學內容有較大的重疊和相似。但基于計算思維的計算機基礎教學內容改革不僅僅是教學內容體系的梳理,更重要的是在各部分內容的具體教學中如何組織和呈現相應的教學內容,使學生通過學習理解計算思維的基本方法,而不是簡單的概念堆積和知識堆積。
我們認為,較為合適的教學過程應該是圍繞問題求解的基本過程。即通過問題的引入,尋求解決問題的思路,進而引出問題的解決方法或實現方法,使學生了解相關內容的核心問題和核心解決方法。這里以“計算機網絡”部分的教學為例,分析說明相關教學內容的實施方法。
1.問題引入。網絡是將分布在不同地理位置上的具有獨立工作能力的計算機用通信設備和通信線路連接起來,以實現資源共享和信息傳遞的系統。因此,網絡系統需要解決的核心問題有:收發端的識別(誰收發信息)、內容識別(收發什么信息)、信息傳遞路徑(路由選擇)、信息傳遞的安全性和完整保障(容錯技術、較驗技術、身份認證)等。在網絡技術的每一個環節,都可以通過適當的問題引出各種可能的解決方案以及對最合適、最有效同時也是最經濟的方案的選擇。因此,網絡中的各知識點本身都是問題所致的,也是應該通過問題引入解決方案進而成為技術的。
2.解決思路。解決上述網絡核心問題最主要的思路就是“約定”,不同機器之間有了統一的約定之后就可以方便地識別誰發送了什么信息。這種約定在網絡技術里就是各種各樣的協議。所以,在網絡技術中最為經典的表述就是“有網絡必有通信,有通信必有協議”。為了減少網絡協議設計的復雜性,網絡設計者并不是設計一個單一、巨大的協議來滿足所有的網絡通信要求,而是采用把通信問題劃分為許多個小問題,并相應設計單獨的協議,使得每個協議的設計、分析、編碼和測試都比較容易。網絡分層模型就是這種思想的體現,也體現了約簡、分解、調度、折中等計算思維的思想。
3.現有實現。網絡分層模型在目前實際網絡應用中就是OSI/Internet模型,前者是7層協議模型,后者是4層結構。在現實應用中,網絡有不同的類型,比如按照網絡的覆蓋范圍有:局域網、城域網、廣域網和互聯網等。
4.進一步發問。可以進一步地深入分析網絡問題,例如:IP是實現收發端識別的基本方法,但當IP地址瀕臨枯竭,就需要有新的解決方案,如動態IP、IP6等;如果聯網的機器過多,那么就會出現通信中的瓶頸,如何解決?這就是網絡規模問題,現行的解決方案是設立A、B、C三類網絡,以適應不同規模。
層出不窮的網絡應用,從技術層面,并沒有新的技術,只是各種技術的綜合運用,例如Web2.0。在學習了網絡的基本知識以后,再通過回溯的方法思考“網絡模型”,也許能夠使學習者有豁然開朗之感。有關虛擬世界的議論,很大程度上是社會問題,而不是技術本身,因此通過問題引入的學習,不但能夠使得學生對具體的技術有所了解,也能夠了解到許多網絡問題并非是技術問題,但是和技術相關的。這種學習能夠使得學習者的視野得到開拓。
以上是以計算機網絡為例,分析我們運用計算思維指導計算機基礎課程教學的思路。因此,可以將“大學計算機基礎”課程教學內容的設計定位于一個適當的高度:圍繞計算思維相關的內容體系,結合應用實例和解決問題的過程,在較高的層次上去理解計算過程、計算原理和相關方法。
事實上,無論以何種方法或途徑組織計算機基礎知識,最終對學習者而言需要把對計算機的感性認識以及使用計算機的激情引導到培養計算思維能力上來。希望學習者在今后的專業學習或者工作中,遇到專業問題能夠較為熟練且習慣于思考“如果讓計算機來處理這些問題,那么應該如何做”。一個訓練有素的專業人員,不但需要知道計算機是如何組成的,也需要知道如何通過抽象表達問題,進而實現自動化處理,同樣也需要知道哪些問題是計算機可以解決、哪些問題是計算機不能夠解決的。這些就是大學計算機基礎課程教學需要達到的教學目標。
參考文獻:
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[4] 陳國良,董榮勝. 計算思維與大學計算機基礎教育[J]. 中國大學教學,2011(1).
一、微課在計算機基礎教學實踐中的策略研究
首先,在進行微課制作時,需要將計算機基礎教學中的重點內容進行細化處理,根據教學目標的要求及課程的設置,對計算機基礎教學中的知識點進行合理選擇,使教學內容與計算機基礎教學目標保持一致,同時注意對所選擇的知識點進行細化處理,劃分主要教學內容和次要教學內容,對主要教學內容進行更為詳細的知識點劃分,而對于次要教學內容則可以概括性的進行劃分,這樣可以使得教學內容的設計更加具有層次感,從而使得微課的制作更加合理和系統。
其次需要對計算機基礎教學目標進行合理的制定,在教學目標選定的過程中,需要結合教師及學生兩方面的需求來進行綜合考慮,在制定的目標中,不僅要著力提升學生的計算機應用實踐能力,同時也要對教師的自身素質進行有效的提升,只有這樣,才能夠更好的推動計算機基礎教學的發展。計算機基礎教學設計對于教學的效果具有一定的影響作用。而應用微課,可以使得教學的內容得到協調處理,無論是在教學的方法上還是在教學的目標上,都會使得計算機基礎教學開展的有效性得到極大的突出。在教學設計中,微課可以對教學的整體開展進行合理的規劃,使得計算機基礎教學的教學設計能夠更加突出就教育技術,從而使得計算機基礎教學可以更加順利的開展。
再次,要對教學的過程進行有效的錄制。要想使得微課可以在計算機基礎教學實踐中得到充分的應用,就需要根據教學的內容做出具體的教學計劃,再對微課進行全面錄制。值得注意的是,在微課錄制之前,需要教師和攝像者進行積極的溝通和交流,熟悉教學的流程,教師調整好麥克風的音量和位置,能熟練使用錄屏軟件,操作得當。最后,后期編輯。首先需要完成的是拍攝的視頻和錄屏內容的整合,其次考慮的就是要制作微課的片頭、片尾,最后為微課視頻添加背景音樂、添加字幕等。
二、結語
總而言之,微課這種新型的教學資源的出現,不僅使得教師的教學方式更加多樣化,而且也在一定程度上提升了學生的學習興趣,對于推動計算機基礎實踐教學的發展具有積極的幫助意義。隨著微課的廣泛應用,計算機基礎實踐教學也將迎來必要的改革,從而使得計算機基礎教學的開展更加的全面和有效。由微課的實質來看,其在未來的教育領域中所具有的發展前景將十分廣闊,而教育工作者也需要不斷的努力,開發出更加多樣的微課資源,實現微課的全面應用。
作者:閆瑞峰 周虹 李春潔 閻瑞華 陳育德 單位:佳木斯大學
[關鍵詞]計算機基礎教學;教學方法;教改實踐
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2016)07-0108-02
21世紀是以計算機互聯網為基礎,大數據、云計算等為標志的信息化的時代。信息化的技術基礎是計算機、通信和控制技術,而其中,最基礎的是計算機。計算機科學已成為支撐現代社會經濟發展、社會進步和科技創新的最重要的信息基礎科學,計算機科學技術水平是衡量一個國家基本國力和經濟競爭力的重要標志。因此,加強計算機基礎教育是滿足信息化社會人才需求的基本途徑。計算機基礎教育是一項知識性和技能性相結合的基礎性學科教育。在高等學校中計算機基礎課程是非計算機專業公共基礎必修課。該課程要求學生掌握計算機的基礎知識及應用方法,培養學生的思維能力與實際操作能力,提高學生在信息化社會中的競爭力。
一、計算機基礎課程教學面臨的形勢
目前,西安石油大學針對非計算機專業開設的計算機公共基礎課主要包括大學計算機基礎和程序設計語言兩門課程,教學采用多媒體教學環境,上機操作實踐機房建設也具備相應的規模。然而,由于計算機知識的普及和學生數量的增加,舊的教學模式越來越顯示出一些不可忽視的問題。
1.隨著計算機應用的普及,一部分新生的計算機使用水平較高,但由于生源地和家庭經濟發展背景的不同,又有一部分學生計算機使用水平較低。這就造成一部分教學內容對于計算機使用水平較高的學生顯得不必要,而對計算機水平較低學生來說又顯得很有必要。這給教學工作帶來了困難。
2.隨著學生人數增加,本課程教學工作量越來越大,教師教學任務繁重。目前西安石油大學計算機基礎的授課學生在4500人~4800人之間,而任課教師只有9人,教學任務繁重,對教師潛在教學水平的充分發揮和專業水平的提高帶來了不可忽視的影響。
3.隨著招生規模的不斷擴大,具有一定計算機操作技能的新生的基數越來越大,教學資源的開銷也越來越大,直接沖擊著課程內容的必要性、教學過程的合理性。因此,如何避免已經具有一定計算機操作技能的新生重復參加學習,減少教學資源占用,是解決這一問題的重要途徑。
二、基于“1+X”體系的分層次教學模式
在我國的高等教育中,非計算機專業計算機教學基本上分為計算機大公共課、計算機小公共課與計算機知識背景專業課三個層次,分別對應計算機基礎層次課程、技術層次課程和綜合應用層次課程。其實1997年教育部高教司的《加強非計算機專業計算機基礎教學的幾點意見》中,就提出了計算機基礎教學的這三個層次,其中“基礎層次”課程為“大學計算機基礎”,當時稱為“計算機文化基礎”,加“文化”的目的是強調計算機普及的必要性和重要性。這個層次的教學目的是使大學新生在計算機基礎知識和基本操作方面達標,培養學生的計算機文化意識和計算思維意識,應對信息化社會的基本要求。
計算機“技術層次”包括四大類與非計算機專業應用相關的計算機技術領域,分別是計算技術、數據技術、網絡技術和設計技術綜合應用,教學目的是使學生掌握計算機軟件和硬件基礎知識、基本思想和基本方法,培養學生利用計算機處理問題的思維方式和利用軟硬件技術與先進工具解決本專業與相關領域問題的初步能力。
計算機“應用層次”包括面向不同學科專業門類的綜合技術應用課程,教學目的是進一步培養學生綜合利用計算機技術處理信息和解決問題的綜合能力,課程定位在綜合應用的通用方法層面。
隨著高等教育的發展,專業設置不斷增多,計算機應用課程也隨之增加,為了適應形勢發展的要求,2006年教育部高教司了《關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見暨計算機基礎教學基本要求》(簡稱“白皮書”),提出11條建議,確立“3個層次”計算機基礎教學內容知識結構的總體構架,構建“1+X”的課程設置方案,設置大學計算機基礎等6門核心課程,即一門大學計算機基礎加6門其他計算機課程。
經過多年的努力與完善,非計算機專業計算機基礎教學,已經形成了基本完整的“1+X”課程教學體系。其中,面向全校學生的第一層次計算機大公共課是大學計算機基礎;面向不同專業大類的第二層次是計算機小公共課有程序設計語言C、程序設計語言VB和程序設計語言Fortran,計算機硬件基礎、數據庫應用基礎和軟件技術基礎也是屬于這個層次的課程;第三層次是各專業計算機應用基礎課,由各專業院系自己開設,盡管不屬于計算機公共課范圍,課程數量和質量也在不斷的發展和提高。
三、教學模式的具體實施
計算機公共基礎課程采用以配套教材、網絡課件、網上資源為基礎,以在線答疑、在線作業、在線考試為補充的教學實踐模式。其充分利用計算機基礎課程教學特點,把教學要求和目標,與教學過程、考核過程、提高學生實際動手能力相結合,從而整體優化教學,充分培養學生的信息素養,提高教學質量,全面實現課程目標。
(一)學生分層教學
對學生進行分層的目的,是提高教學的針對性。在大學一年級新生入學時,用大學計算機基礎考試系統對新生進行一次計算機操作實踐考試,從而實現分層。考試形式為上機考試,考試內容為Windows、Word和Excel的基本操作和文本錄入。根據考試結果將學生分為A、B兩個層次,A層為通過考試標準分數線的學生,這一層的學生具有一定的計算機操作經驗,計算機水平相對較高;其余沒有達到標準成績線的學生為B層,這一層的學生計算機操作技能相對較低。
同時,為了實現學生分層教學,將大學計算機基礎課程教學內容分為兩部分,一部分為計算機基礎知識部分內容,另一部分為計算機操作實踐部分內容,并作為兩門課程或教學環節進行管理。這樣就實現了不同層次學生選擇不同部分的教學內容,從而達到了按層分級教學的目的,最終達到統一的教學目標要求。
(二)注重課堂教學,貫通兩個層次教學內容
大學計算機基礎課堂教學要充分用好現代化教學設備,比較全面地講述計算機科學技術的基礎知識和重要概念,并注意與計算機操作實踐課程內容的貫通和為程序設計技能的培養奠定基礎。課堂教學有助于老師拓展學生的視野,使他們能在一個較高的層面上認識計算機,應用計算機,產生計算機程序設計沖動和欲望,促進學生在計算機與信息方面的基本素質的提高,使學生計算機基礎知識和基本技能達到大學生應有的水準。
(三)教材建設
教材建設是課程建設的一個重要環節。大學計算機基礎課程的前身是“計算機文化基礎”,2006年教育部“白皮書”后,改為“大學計算機基礎”,增加了操作系統原理、數據庫原理和多媒體原理等內容,提高了課程的難度,但同時又取消了Office軟件操作的內容。在2008年的教學評估中,本課程暴露出了教學內容定位偏差的嚴重問題,理論內容多,實踐環節少,缺少Office軟件操作的教學內容。2009年增加了Office軟件操作的教學內容,又出現了課時不夠的問題,鑒于此,2010年初組織了大學計算機基礎課程教改項目,并根據36學時教學要求,確定了現在的課程內容。2013年又修訂出版本教材,將Office升級為2010版,以適應新的需要。
(四)網絡教學平臺建設
根據計算機基礎課程的教學需要,從事計算機基礎教學的教師自主開發了基于C語言的大學計算機基礎課程網絡教學平臺。網絡平臺主要由網絡課件、網絡資源、在線答疑、在線作業等部分構成,體現了以學習者為中心的學習模式,極大地方便了學生的課余自主學習,也提高了學生的學習興趣,促進了大學計算機基礎課程教學質量的提高。
(五)考核方法與考試系統
大學計算機基礎課程采用分類考核的方式。A類學生免修計算機操作實踐部分內容,只修計算機基礎知識部分內容;B類學生修計算機基礎知識和計算機操作實踐兩部分內容。課程結束后,兩門課程一并安排用在線考試系統測試,由考試系統分別給出兩門課程百分制成績,總成績由考試成績和平時成績匯總而成。
考試系統能夠很好地檢測學生的計算機實際操作技能,更客觀地評價學生的學習效果,且操作方便,考試過程本身也是學生操作技能的表現。自動評分系統極大地減輕了教師閱卷的負擔。
四、結語
計算機基礎課程的教學改革是一個持續的過程,要不斷地改進、完善各個教學環節,使之更加合理和系統化。在網絡普及發展的今天,大學計算機公共基礎課程的教學方法及教學手段要順應信息社會的變革,充分利用計算機網絡和網絡教學資源,以傳統教材、網絡課件、網絡資源為基礎,通過多種教學模式、學習模式的優化組合,不斷提高計算機公共基礎課程的教學效果。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 杜鵬.算機基礎課程“1+X”教學模式改革實踐研究[J].計算機教育,2013(8):38-41.
關鍵詞:專業模塊;情境教學;計算機基礎教學
目前,計算機的應用已經滲透到人們生活的各個領域,掌握計算機基礎知識和應用能力是對21世紀人才素質的基本要求。20世紀80年代初期以來,我國計算機基礎教育成為大學里的公共教育,經過了近30年的發展,提出了一系列培養大學生計算機操作技能的教學方法[1]。但隨著計算機技術的飛速發展,各行業與計算機的關系越來越密切,對計算機的依賴性也不斷增強,如何讓計算機基礎這門工具課更好的服務于各專業,切實提高大學生的計算機應用能力,成為新一輪計算機基礎教學改革的關注點。經過多年的教學積累,筆者引入了基于“專業模塊”的計算機基礎內容分類方法,對不同專業背景的計算機基礎情境教學模式進行了探索。
1計算機基礎教學現狀
1) 新生計算機基礎水平參差不齊,差異加大。
雖然教育部在“關于在中小學普及信息技術教育”的通知中提出了中小學計算機知識普及的基本目標,但由于生源和地區的差異,使得大學新生的計算機水平參差不齊[2],部分學生熟練掌握了計算機的應用操作,大部分學生接觸過計算機,但局限于網絡應用,如聊天軟件的使用、收發郵件等,還有些經濟欠發達地區的學生從來沒接觸過計算機。這種情況下,教師很難找到一個合適的起點來組織教學,如果沿用傳統的教學內容,很難激發學生的學習興趣,就達不到預期教學效果。
2) 分類分層的教學不夠深入。
在很多院校中,不同學院不同專業對計算機基礎課程往往采用相同的要求、大綱、教材、考核方式等,這使得我們的教學缺乏針對性,在一定程度上影響了不同專業對計算機類課程的發展需求,從而限制了許多學生繼續學習的能力[3]。在當今社會,需要大量既熟悉專業知識又掌握計算機應用技術的復合型人才,很多大學生畢業后從事的工作已經不是單一的本專業的活動,這就對不同專業的計算機教學提出了要求。因此,進行分類分層次的計算機基礎教學也勢在必行。
3) 教學模式陳舊,理論與實踐脫節。
計算機基礎是一門應用性極強的基礎課程,絕大多數院校也意識到實踐操作的重要性,安排了大量的上機操作課時,也鼓勵學生利用課余時間上機練習,但在授課的過程中還是采用了“先老師講授演示、后學生自我練習”的簡單模式,沒有把實踐融入到實際的工作情境中,學生在操作的過程中不知其所以然,缺乏實踐的目的性。
2 “專業模塊”的分類方法
在傳統的計算機基礎教學內容中,主要包括計算機文化知識、操作系統、圖文處理、數據處理、網絡基礎等內容,在教學過程中以計算機等級考試內容為重點,學生的操作練習也以等級考試題目為主,忽略了不同專業對計算機應用能力的具體要求,沒有發揮計算機的工具作用。經過多年的一線教學實踐,在對畢業生進行技能調查的基礎上,筆者以專業需求為背景,對計算機基礎教學內容進行分類探索,引入“專業模塊”分類方法,以增強計算機基礎的工具作用,更好的服務專業知識的學習和專業崗位技能要求。
把計算機基礎內容分為“基礎模塊”和“專業模塊”兩大類,與傳統的教學內容相比,具有以下優點:
1) 增強了計算機基礎的實用性。計算機基礎作為一門工具課程,其教學目的就是要讓學生靈活的操作計算機,完成日常事務的處理,“專業模塊”內容的引入,帶給了學生真實的企業工作環境,以實際的工作任務為出發點,教師圍繞任務的解決過程來組織教學,讓學生體會到計算機基礎在實際工作中的作用。如經管類專業,他們對計算機基礎的特殊性主要體現在熟悉日常辦公軟件、數據報表生成等方面,因此,這方面的教學內容會讓他們領悟到計算機基礎在工作中的重要性。
2) 加強了計算機基礎與專業課之間的聯系。專業課是大學課程中的重點,其他課程圍繞專業課,拓展學生的全面素質。而計算機基礎教學內容中的“專業模塊”正是計算機基礎與專業課的橋梁,加強了課程間的聯系,輔助培養學生的專業技能。如機電類專業,通過PPT產品推廣等實際教學任務的完成,學生不僅掌握了PPT軟件的使用,而且熟悉了機電產品的各種參數。
3) 激發了學生的學習興趣。傳統的教學內容雖然可以采用講練結合的教學方式來提高學生的學習興趣,但因所有的學生都學習相同的教學內容而缺乏針對性,因此對不同專業的學生,可能產生不同的教學效果。而“專業模塊”與“基礎模塊”相結合的教學內容既考慮了學生的共性,又能區分個性,會達到更好的教學效果。
以筆者所在的常州機電職業技術學院為例,本校主要有機電類專業群、藝術類專業群、信息類專業群和經管類專業群。根據各專業群對計算機技能的不同要求,把計算機基礎教學內容進行分類,各有側重點,如表1所示。
3以機電專業為例,設計情境教學模式
3.1課程定位
本課程培養學生的計算機操作技能,以機電類專業知識為背景,以企業管理工作中對計算機操作技能的實際要求為導向,模擬企業員工的工作過程,使學生熟練掌握計算機基礎知識,操作系統的使用,圖文、數據處理,PPT產品演示及企業網站建設等內容。
3.2設計思路
1) 情境教學設計背景。
根據對企業的實際需求調研及計算機基礎教學大綱內容,機電專業對計算機基礎能力的基本要求有掌握計算機的基本操作,能使用辦公軟件管理企業技術資料和臺帳,設計正確、通用的操作流程及對企業的產品、形象進行包裝推廣。
根據這一技能要求,我們對計算機基礎內容進行分類,確定“基礎模塊”和“專業模塊”的教學內容,并在各個模塊中建立學習情境,把對應的知識點歸類到相應的學習情境中。
2) 情境教學設計中的關鍵問題。
傳統的教學過程是按教學內容由易到難進行授課,本文提出的教學情境中要綜合考慮兩條主線:教學內容和企業技能需求。在設計教學情境的時候,既不能遺漏相關知識點,又要把它們有機的組合起來滿足企業中實際的技能需求。這是情境教學設計中最關鍵的問題。
3) 情境教學設計過程。
在明確情境教學設計背景及關鍵問題后,以“職業能力本位、工作過程導向、典型案例應用”為基本原則,按職業崗位需求選擇教學內容,按工作過程循序漸進編排教學順序。改變機械傳授理論知識、盲目上機實訓的教學模式,模擬真實的工作情境,突出課程的實踐性、職業性、真實性。在機電專業的計算機基礎教學中,在基礎模塊與專業模塊的框架下,我們共設計了六個情境,涵蓋了該行業對計算機技能的基本要求,同時也包含了課程大綱中要求學生掌握的知識點,實現了兩條主線的無縫融合。情境設計如表2所示。
3.3教學實施
在情境教學中,改變了原來的老師講解、學生操作的簡單教學方式,采用以“真實情境下任務驅動”為主基調,每個情境通過“任務布置、分析討論、任務理解、計劃實施、考核評價”的五步教學法來進行,整個過程以學生為中心,以教師為主導,把理論教學、實踐教學緊密的結合起來,從而達到在實際項目中培養學生的計算機操作能力。每個情境的教學形式可以分為:課內教學、課內實踐、課外實踐三個部分,以8~10個學時為宜,課內教學主要完成任務的布置與提示、知識點的講解與演示等內容;課內實踐主要完成分析討論、任務的理解與實施(包括個人實踐與小組實踐)、教師點評考核等內容;課外實踐主要完成信息搜集、任務拓展等內容。
在實施的過程中,要注意以下幾點:1)改變教學觀念,“以生為本”。教學觀念的改變是提高教學質量的重要途徑,應始終堅持以學生為主體,以教師為主導,形成教師與學生信息互動,啟發學生創造性思維。讓學生在完成任務的過程中解決問題,不應簡單地告之問題在哪,應如何解決,而應該根據問題所在,因勢利導,讓學生自己發現問題所在及解決方法。2)采用“層進式”教學,嚴卡任務考核關。根據情境設計,有層次的組織實驗教學,學生在進行一個新的任務時,必須通過上一個任務的考核,方可進行下一個層次的任務。指導老師在進行任務考核時,要做到平時成績和期末成績相結合,兼顧工作任務的實施過程和完成結果,考核時可采用學生答辯,集體打分的方式。3)加強職業能力培養,激發學習興趣。教學過程中強化基于工作環境的案例教學和任務教學,注重以任務引領型項目誘發學生興趣,使學生切實感到計算機在現實工作中的重要性。注重“教”與“學”的互動,讓學生在活動中真正體驗學習的樂趣。
3.4教學體會
通過在個別專業中的教學實踐,學生普遍反映課程的教學非常有條理,學習完一個情境后都有階段性的收獲,通過計算機基礎這門課的學習,不僅明確了企業對計算機技能的要求,而且對企業環境也有了一個大概的了解。同時,在學習過程中,由于每個情境中的角色都不一樣,有時是企業的辦公文員,有時是企業的產品推廣人員,學生感覺教學過程比較生動,很能激發學習興趣。
與此同時,情境教學對教師提出了新的要求,不僅要求教師熟練掌握計算機基礎的理論知識和操作技能,而且應具有任務設計、組織引導等能力,能夠設計出合理的任務,同時為學生創造真實的工作情境,因此,高素質的師資隊伍建設將是今后計算機基礎課程建設與改革的關鍵。計算機基礎教學教材內容與經典理論教材不同,它緊隨計算機技術發展水平,因此教材內容總存在滯后的一面,這就要求教師在教學觀念上創新、內容上及時完善。而不能按照教材內容完全照搬。
4結語
計算機應用技能是一項基本技能,在各行各業都發揮著巨大的作用,計算機基礎是一門看似簡單但又難學的課程,掌握的熟練與否,直接決定著將來的職業發展,計算機基礎教學改革也一直在進行,相信在廣大師生的共同努力下,一定會讓學生更好的掌握計算機技術,充分發揮工具作用。
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Situated Teaching of Fundamental-computing Course by Importing Special Module
GU Weijie
(Department of Information Engineering, Changzhou Institute of Mechatronic Technology, Changzhou 213164, China)
關鍵詞:計算機應用基礎;教學內容;Word
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2011) 24-0000-01
Teaching Discussion on "Computer Application Foundation" Course
Zhang Yingchun,Zhang Peng
(Henan Finance and Economics School,Zhengzhou450012,China)
Abstract:Computer application basis is a basic course for computer beginners.Teachers in teaching this course adopts what kind of teaching mode and teaching method,as well as the course of what is the current status of this article is to explore the key.
Keywords:Computer application foundation;Teaching content;Word
一、課程現狀和問題
(一)對計算機應用基礎課程內容的分析。本課程的主要內容有計算機的基礎知識、Windows、Word、Excel、PowerPoint、網絡基礎知識、多媒體等。有部分內容專業性很強,大部分的學生都不太感興趣。對有些較多使用的應用,如:Office,學生在學習的時候表現的比較輕松,但往往操作的不是很熟練。
(二)對教學對象的分析。在我校每個專業都學習計算機應用基礎課程,因學生的專業不同,在教學內容上的深度也是不同的。在一個中職學校學生都是來自四面八方的,同為中職生,由于地域經濟文化的影響,學生在接觸電腦的時間上都是不一致的。有些學生對電腦的接觸比較早,他們在學習本課程時相對要容易些;有些學生對電腦接觸比較晚,學習本課程時就要相對困難些。
(三)對教學方式的分析。教師教學的方式一般都是用PPT給學生講解,然后運用多媒體設備給學生演示操作,最后在學生做作業時予以輔導。所以目前在教學中存在這樣一種現象:教師講授理論知識時,學生感到枯燥乏味,非常疲倦;教師在演示操作時,學生又往往眼高手低;在學生做作業時,一個教師要負責幾十個學生的輔導工作,由于任課老師精力有限,不可能對所有學生都予以有效指導。
二、“教、學、做”一體化的教學模式
(一)《計算機應用基礎課程》一體化教學的“教”。《計算機應用基礎》的教學內容大致分為兩個方面:第一為純理論的計算機文化知識,包括:計算機的歷史、發展和現狀、工作原理等。這個部分教師使用教學課件講授為主,教學場所為多媒體教室或者是機房。第二為計算機應用,以操作為主,授課地點為機房,人手一機,教師使用教學軟件采取互動式、案例教學、實訓法等多種形式與方法進行教學,以學生操作為主,改變了以教師講課為中心的傳統教學模式。
(二)《計算機應用基礎》課程一體化教學的“學”。此課程的“學”有兩層含義:一是老師如何讓學生學,二是學生如何來學。“一體化”教學的體系清晰,形式生動活潑,是以學生為主體的有效教學方法,理論知識圍繞技能訓練展開教學,針對性強,既利于教師的“教”,又利于學生的“學”;教師既講解理論又傳授技能,與學生相處時間增加,更容易獲取每個學生掌握技能和知識情況的信息,便于及時進行有的放矢的輔導,大大提高了教學質量和效率。
(三)具體教學案例。我曾經給幾個專業的學生講授《計算機應用基礎》課程,并嘗試對不同專業的學生進行“教學內容相同,教學側重不同”的教學。
1.對計算機專業學生的教學。在計算機文化基礎教學之后,我安排了計算機軟、硬件基礎的講授,使學生掌握計算機軟、硬件技術的基礎知識。在此過程中,培養學生利用計算機處理問題的邏輯思維方式和利用軟、硬件技術與先進工具解決相關領域問題的能力。其后,在教學中更多地教授計算機操作系統的內部核心運用。2.對非計算機專業學生的教學。非計算機專業學生對計算機理論方面的知識運用較少,很少會更深入地對計算機軟件編程和硬件維護方面進行研究。所以,非計算機專業的學生省去了計算機軟、硬件基礎的教學,在Office辦公軟件的教學中花費的時間比較多。
三、教學方法
(一)強化課堂教學內容設計。1.確立本次課的教學目標。教學目標應建立在教學目的的基礎上.用具體的、可操作的語言來加以表述,使教學目標具體化、有序化和明確化。2.確定本次課的教學內容。教學內容是教學設計的核心,教師要抓綱務本,因材施教,緊扣目標,突出重點。由于學生計算機知識水平參差不齊.如果用老辦法教學,可能使部分學生滿足現狀,失去學習興趣。為了適應各層次學生的學習需求,教師要提升教學內容層次,激發他們的學習興趣。
(二)強化階段目標教學內容設計。在教學過程中,每節課都要有講練結合的重點內容,每一章要設定若干個上機操作實驗進行練習、鞏固,對一些既實用又不熟悉的高級功能與使用技巧,也要有計劃、分階段進行講解、演練,激發學生的學習熱情,使每個層次的學生都有不斷取得成功的喜悅。在制訂階段目標時要注意合理分配講課與操作的時間段。如在講PowerPoint時教師可采用精講多練的方法。在教學過程中,教師先講解理論知識,再進行一些簡單演示,并提供一些GIF文件類型的動畫小圖片,然后讓學生自由發揮,力求使每個人在最后階段都能完成一套內容完整、結構清晰、美觀,具有音畫動態效果的幻燈片演講文稿。
(三)強化因人施教的個別化教學。與傳統教學方法相比較。計算機輔助教學最顯著的優勢是有利于個別化教學。在網絡資源支持下,學生可共享更多的教學資源,在學習內容的選擇、學習進度的控制上,學生有很大的自主性和主動性.由過去的被動學習轉變為主動學習。
(四)強化教學內容分層設計。在教學過程中,將教學內容進行分層設計:基本掌握內容、擴充內容、重點和難點,并附有一定難度的操作練習題,制作成操作簡單、易于學習的多媒體課件。制作好的多媒體課件放在文件服務器上。作為共享資源。多媒體課件不僅僅應用于上課演示,學生還可以根據自己的實際需要,課上課后都可瀏覽學習。理解快、掌握好的學生在自行操作計算機進行學習時,可在課件中選擇有深度的學習內容或練習內容,而基礎稍差的學生則可反復對某一內容進行學習和練習,直至掌握。
總之,對我來說《計算機應用基礎》這門課的教學還處于起步探索階段,希望本文能起到拋磚引玉的作用,愿與大家共同探討。
參考文獻:
關鍵詞:計算機圖形學;信息與計算科學;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)46-0114-02
目前,計算機圖形學及相關課程在國內高校的信息計算科學專業中進行了開設。不同學校的信息計算科學專業依托的專業背景及師資隊伍不一樣,其對應課程體系及人才培養目標差異較大,進而導致了計算機圖形學課程的教學內容、教學模式不盡相同。
本文以湖北民族學院信息與計算科學專業及其人才培養目標為基礎,結合課程教學實際,對計算機圖形學課程的教學內容設置及其后續課程的設置等問題的教學改革進行了探討研究。
一、專業現狀及課程特點
湖北民族學院信息與計算科學專業開辦于2002年,依托于數學學科。本專業開設的主干課程包括:數學基礎(分析、代數、幾何)、概率統計、微分方程、數學模型、物理學、計算機基礎(計算機概論、算法與數據結構、軟件系統基礎)、信息科學基礎、理論計算機科學基礎、數值計算方法、計算機圖形學、運籌與優化等。
該專業設置了兩個核心方向:信息科學和科學計算(計算數學)。在信息科學方向中,其核心方向由:(1)信息處理(圖像處理、信號分析等);(2)信息編碼與信息安全(編碼理論等);(3)計算智能(人工智能、模式識別等)等組成。
計算機圖形學是方向(1)中的圖像處理課程和方向(3)中的模式識別課程的先修課程,也是虛擬現實、計算機視覺等課程的先修課程,由此計算機圖形學的重要地位是不言而喻的。
二、課程教學現狀
湖北民族學院最新人才培養方案中,計算機圖形學課程在第六學期開設,之前已經開設了高等代數、數學分析、離散數學、程序設計基礎、數據結構等基礎課程,學生有了一定的數學基礎及計算機基礎。然而計算機圖形學涉及到的內容廣泛并且理論性很強,在課堂上和實際應用結合起來比較難,導致在課程的講授過程中枯燥,學生的學習積極性不能夠很好地調動起來。
目前,計算機圖形學課程教學過程中存在以下幾方面的問題:
1.教學內容豐富而教學深度不夠。計算機圖形學課程研究內容豐富、理論性很強。在傳統教學內容設置中,需要從計算機圖形系統及圖形硬件介紹入手,介紹用戶接口和交互式技術、圖形的表示與數據結構、圖形的生成、變換、消隱、光照等直到真實感圖形生成。然而專業培養計劃中,該課程總學時為56學時,其中實驗10學時,課堂上很難對內容進行深入的講解,導致學生一知半解,不能很好地理解計算機圖形學,從而失去學習興趣。
2.理論和實踐結合不緊密。計算機圖形學課程中的算法(如DDA算法、Bresenham算法、Cohen-Sutherland算法、Weiler-Atherton算法等)都很巧妙,需要學生有很好的數學基礎和編程基礎以便對算法進行理解并實現。而實踐學時相對較少,學生對算法的掌握程度一般,也會影響學生的學習興趣。
三、課程教學改革
1.理清計算機圖形學與相應方向課程間的關系,突出圖形學的重要性。目前修訂的湖北民族學院信息與計算科學專業培養方案中,計算機課程主要包括高級語言程序設計、數據結構、操作系統、計算機圖形學、圖形圖像處理、模式識別等。計算機圖形學是信息科學方向中比較重要的一門課程,它是信息處理方向中的圖像處理課程以及計算智能方向中的模式識別等課程的先修課程,它們之間的關系如圖1。事實上,把計算機圖形學作為計算機類課程的一門核心課程,能彌補計算機應用軟件編程系統訓練的不足,能較好地促進學生的計算機開發能力培養[1-3]。
2.優化理論教學內容,突出教學重點。計算機圖形學的最終目的就是用計算機程序的方法在計算機顯示器屏幕上生成圖像效果,特別是生成類似照相機拍攝的三維圖像[3]。從基本的圖形元素到真實感圖形生成,中間要經過生成、裁剪、變換、消隱、光照等處理過程。
圖2中粗線部分為本科生教學核心內容,要求學生必須掌握其基本算法原理及實現方法,細線部分實現從算法的角度來說難度較高,結合目前流行的OpenGL、Direct3D等技術,直接調用函數等構件類來實現,教學時以案例的形式進行分析。通過理論授課將知識框架展示給學生,剩下的內容由學生通過自學、合作討論給予填充,從而完成整個課程體系的學習過程。
3.構建教學網站,加強課外教學。為加強師生課外交流互動,在程序設計類課程教學改革[4]構建的課程平臺基礎上,開設計算機圖形學課程網站。按周次及時教學任務,與學生進行交流互動,促進學生課外學習。
4.構建實驗教學內容,強化實踐教學。實踐教學內容設置如表1所示。實驗內容貫穿整個學習過程,在理論學習的基礎上,加深學生對所學理論知識的理解。
四、總結
計算機圖形學是一門綜合性很強的課程。我們結合湖北民族學院信息與計算科學專業實際,分析了計算機圖形學課程在信息科學方向課程中的地位,從優化課程理論教學內容、設置實驗主題、實驗內容及實驗項目,強化學生基于計算機圖形學的應用開發能力等方面對計算機圖形學課程進行了教學改革探討。
參考文獻:
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關鍵詞:非計算機專業;計算機基礎課程;教學
當前,隨著信息技術的不斷發展,計算機的應用已經滲透到現代社會的各行各業之中,掌握并熟悉計算機的基本知識和基本操作應用已經成為衡量一個大學生綜合素質的重要指標,更應該是當代大學生必須掌握的一門技能。因此,計算機基礎課程已經成為高等院校的一門必修基礎課程,然而計算機基礎課程教學中依然存在著許多叩待解決的問題。
1、非計算機專業計算機基礎課教學面臨的問題
1.1 新生的計算機水平參差不齊
新進學生均來自全國各地,因此學生的計算機水平相差較大,學生計算機水平的兩極化嚴重影響了計算機基礎教學內容的設置和講解以及學習熱情,造成教學效果不盡如人意。
1.2 符合非計算機專業計算機基礎教學大綱要求并且適應計算機技術發展的教材很少
當前,計算機技術飛速發展,計算機軟硬件不斷地更新換代,但是非計算機專業計算機基礎教材的更新周期很長,很難跟上計算機軟硬件更新的形勢,致使計算機教學內容普遍滯后。例如,CPU已經進入了多核時代,但是很多教材還在以單核的奔騰系列為范例。
1.3 計算機基礎的教學方法不靈活,難以激發學生興趣
計算機基礎課程教學一般都采用黑板與投影儀相結合的方式,許多知識呈現出概念性、理論性強,內容多且抽象,具有嚴密的邏輯性的特點,學習較為困難。在這種情況下有的學生會產生畏難情緒,學習積極性不高。
1.4 非計算機專業計算機基礎教學往往重理論輕實踐
許多非計算機專業的計算機基礎課的理論教學時數大都多于實踐教學時數,這種課程的安排很不利于培養學生的實踐操作能力。理論課時比實驗課時多,比例不合理,就會造成教學效果不理想。很多大學生存在這樣的情況,上課聽老師講授的內容都能聽懂,但是當需要自己操作時就無所適從,或者是題目變換―下,就不會做了’欠缺舉一反三的能力。
2、非計算機專業計算機課程教學改革路徑探索
2.1 按學生的水平分層次進行教學
如前所說,學生在進入學校之前,接受的計算機教育的程度不一樣,因此,在授課前,應該進行一次摸底考試,按學生的考試成績劃分班級,如可分為免修班、提高班、基礎班。免修班的學生可以不參加計算機基礎課程,而是選修另外一門計算機課程,例如水平較高一些的網頁設計、平面設計等。提高班的學生是具有一定計算機基礎的學生,教師授課時應該根據他們已有的水平,適當增加教學內容的難度,讓學生更加熟悉、更全面地掌握計算機知識和技能。基礎班的學生是,幾乎設有接觸過計算機的學生,教師教學重點是讓學生掌握最基本的計算機知識和操作。分層次分班級教學有利于讓學生接受合適的內容,保持學習的積極性和自動性,持續地讓學生接受更多的知識和掌握更多的操作技巧。
2.2 教師要合理地選擇教學內容
全國高等院校計算機基礎研究會《中國高等院校計算機基礎教育課程體系2008》(藍皮書)中對非計算機專業大學計算機應用基礎課程課程內容和目標有了明確的規定。按照《規定》,教師應該根據學生的學習要求和計算機技術發展的水平,合理選擇教學內容、重點、難點,教師沒有必要將授課的知識點面面俱到,多注重培養學生的實踐應用能力。讓學生在實踐中不斷地學習,進而增加他們對計算機知識的渴求。教學內容既要有計算機基礎課程知識的內涵,又要能便于知識的拓展,當然,也要適當地介紹計算機其他方面的知識以開拓學生的視野。
2.3 不斷改進教學方法,提高教學水平
很多計算機基礎課程的教學還是采用教師講、學生聽、課后做作業的灌輸式教學方法。這種傳統的教學方法難以適合不同學生的要求。每個學生的個性不同,不同學生對同一知識的需求也不同。教師應該在計算機教學中以學生為主體,根據不同學生的不同需要有差別地進行授課,多運用啟發式、發問式等教學方法,并根據學生的個性布置差異的作業。當然,以學生為主體并不是降低了教師的作用,而是對授課教師提出了更高的要求。要求計算機基礎課程的教師在教學中從單純傳授知識轉變為指導和引導學生學習,從填鴨注入式教學轉變為啟發誘導式教學,從單向傳播的授課轉變為雙向感應的學習,從輕視學生的個體差異轉變為重視學生的個性,并把學生的個性和特長作為資源加以利用,不斷地提高學生的計算機能力和素質。
1.入校新生計算機基礎水平差異加大
由于我國中學計算機及信息科學的教育極不平衡,造成了大學新生的計算機基礎水平參差不 齊。在一些邊遠地區,很多學生都沒有上過計算機課,甚至還有學生從沒有見過計算機。而 經 濟發達地區的學生一般都受過較好的計算機教育,其中一部分學生的計算機基礎操作非常熟 練,有的還掌握了網頁設計、Photoshop等軟件的使用。這種狀況將會持續相當長的一段時 間。
上述情況給高校計算機基礎教學提出的一個十分尖銳的問題,即教師在課堂上如何兼顧其基 礎差異明顯很大的學生。
在高校的計算機基礎教學中,如果無視這種差異,對所有學生均采用一個起點授課的做法 ,則會出現基礎好的學生不想聽,基礎差的學生跟不上的狀況。這是高校計算機基礎教學必 須面對的一個問題。
2.學時縮減與授課內容增加的矛盾
在高校的教學改革中,給予學生更多的學習自主權已成為一種趨勢,其中的一條措施就是大 量縮減課程的學時,包括計算機的課時。但是隨著計算機技術的飛速發展及其與其他學科的 交 叉融合,計算機課程教學內容都在不斷增加。這樣,內容的增加與學時的縮減造成了很多不 適應的狀態。教師們總感覺課程上不完,很多授課內容很難完整地講授出來;學生一方面 ,則又覺得老師講得太快,無法消化吸收。
3.計算機基礎課程設置與專業結合不緊密
由于信息技術已廣泛滲透到各個學科領域,使得各學科自身也對計算機課程提出了各自的要 求。但在目前,許多高校非計算機專業的計算機基礎教學則幾乎都把側重點放在對計算機知 識本 身的學習和掌握上,與學生的專業結合較少。有的學校雖然按照文科、理科、工科幾大類來 分別設置計算機課程,但在授課內容上卻沒有區分專業的差別,這樣做的結果必將使畢 業生難以與行業需求相適應,在社會上缺乏競爭力。
4.存在應試教育的傾向
隨著就業市場對學生計算機應用能力的要求愈來愈高,許多用人單位都在通過看等級考試證 書的辦法 來衡量學生的計算機水平,因此部分學校或教師為追求過級率而采用了應試教育的辦法,忽 略或削弱了學生計算機應用能力的培養。很多高校還將計算機等級考試與學位掛鉤,要求 學生在畢業前通過省市或國家的二級等級考試,甚至以計算機等級考試通過率作為考核計算 機基礎教育水平的手段,即使是學校統一命題也是靠近等級考試的題型。這樣,學生們為了 應付考試就不惜花大量時間和精力強行記憶各種題型,明顯限制了學生學習的自主性。
5.教師的綜合素質有待提高
近年來,各高校基本上都建立了自己的較穩定的從事非計算機專業的計算機基礎教學的教 師隊伍,但也有少數學校是由各院系自己的教師承擔自己所教院系學生的計算機教學任務。 這些教師可以滿足計算機教學的需要,但是也還存在一些問題,即隨著高校的擴招,使得高 校承擔計算機基礎課程教學工作的教師長時間、超負荷地進行教學,無暇顧及自身的知識更 新,因此造成了師資隊伍的綜合素質偏低。計算機是應用性很強的學科,不會應用計算機技 術進行研究的教師是教不出應用能力強的學生的,所以這也直接地影響了教學效果。
二、加強與改進非計算機專業計算機基礎教學的策略
1.采用分級教學的辦法以使學生都能各有所獲
針對學生入學時計算機水平參差不齊的情況,可對新生進行計算機能力測試,然后 根據自愿原則施行分級教學。可以針對不同層次的學生開設不同難度的課程。將基礎 相 當的學生集中在一個教學班中組織教學,能夠激發學生的學習積極性,促使學生都能在原有 的基礎上有所提高。
實施分級教學,應根據學生水平按教學內容進行分級。建議按“大學計算機基礎” 課程分二級:一級的教學內容包括計算機基礎知識、操作系統(Windows)、辦公軟件(Office 或WPS)、Internet的使用、多媒體系統等;文科二級的教學內容包括圖像處理(Photoshop) 、動畫制作(Flash)、網頁開發工具(Dreamwear、FrontPage、HTML等)、Internet的高級應 用,理工科二級的教學內容包括操作系統基礎、網絡基礎及組網技術、軟件開發數據庫技術 基礎、信息處理技術、信息系統安全等。
2.利用網絡平臺解決學生學習時間不夠的問題
可以借助網絡平臺,建立融理論教學、實驗教學、網絡教學于一體的學習環境。
建議教師的多媒體教學課件要制作得簡繁得當,體現精講的原則。同時探索各種新的教學方 式,實現教師與學生課堂上的互動。
為了解決理論課教學信息量大,學生難于吸收的困難,可以利用校園網絡平臺,通過實時的 網上答疑、網上作業批改、網上在線測試及在線討論等方法實現學生的課外互動。實驗教學 的目的首先是印證學生對理論的理解,然后熟悉、掌握所學技能,最后綜合運用所學知識 培養學生的創新能力和創新精神。因此應詳細設計實驗步驟,并引導學生充分發揮主觀能動 性,主動對學習的程序、工具及方法進行有效操作,從而提高學習質量和效率。
3.課程的設置和教學內容要適合學生的專業應用
理工科課程的設置可以參照教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會編制 的《關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見暨計算機基礎課程教學基本要求(試行) 》中的1+X方案,文科的課程設置則參照教育部高校文科計算機教學指導委員編制的《高等 學校文科類專業大學計算機教學基本要求》中的1+X+Y方案。
兩個方案中的“1”,即是分級教學中的《大學計算機基礎》部分,而方案中的“X”和“Y ”類課程則要充分考慮到學生的專業特點。
為了更好地滿足不同專業學生的需求,要注意使課程資源豐富多樣,在開設公共必修課的同 時開設大量的計算機選修課,以使不同需求的學生都可以學習到最適合的課程。
此外,教學內容要面向專業。美國馬可雷斯特大學Kaplan在講授Matlab程序設計課程時,一 半用來介紹Matlab編程,一半用來介紹理工科的實例,極大地激發了學生的學習興趣,學習 效果良好。這說明,計算機教學內容應面向專業應用,教學內容要實用化,應將最新的科研 成果、最新技術發展引入教學,使學生參與本專業和計算機相關問題的開發工作,培養學生 利用計算機解決本專業領域問題的能力。
在教材的選擇方面,可以有選擇地引進國外優秀教材來豐富教學內容,提升教學質量;或是 選擇內容先進實用性較強的國內重點教材,并注意教材的更新。
4.實現以能力測試為主的全程考核模式
必須建立以能力測試為主的全程考試模式,具體可以采取以下措施:
推行全程考試制度,即學生的學業成績由平時成績、期中成績和期末成績三部分決定,而且 適當加大平時考核在全程考核中的比例。平時考核主要考核學生的課堂練習、學習 中的互動、小測驗、作業及學 習表現等。這種辦法可避免主要由期末考試決定學習成績的弊病,可激勵學生將功夫用在平 時而不是期末的突擊上,有利于學風建設。
平時考核除了在課堂上進行外,還可以借助網絡平臺實現教師和學生之間的實時互動,在互 動中完成作業提交、答疑、討論、測試等;期中和期末考試也可以利用網絡環境下的考試系 統自動發卷、收卷和評分。
要注重考試后的反饋機制的建立,以便通過考試,讓學生能發現自己在學習中存在的問題, 教 師也能通過對考試成績的分析,發現學生在知識學習和運用 等方面存在的問題,從而發揮考試的預測及診斷功能。
此外,還應注意,等級考試的內容和形式是隨社會需求的變化而變化的,是隨技術的不斷進 步而 更新的,要避免出現學生為應試而學習的傾向。由于等級考試中沒有考慮專業應用的特點, 因此高校非計算機專業的計算機基礎教學的內容切不可與等級考試的內容等同起來。
5.強化師資隊伍建設,提高教師綜合素質
師資隊伍的建設要做到統籌規劃,要注意提高教師的綜合素質。教師除了應具有教 學、科研、教研等多方面的能力外,還要熟悉所教學生的專業特點,特別是了解計算機技術 與學生所學專業的結合點。具體可以從以下幾個方面著手:
第一,每個教師所教授的專業應該相對固定。根據教授課程和學生專業的不同,教師之間 既要分 工明確又要相互協作,要深入學生所在院系,了解學生的專業特點,以熟悉計算機技術與學 生專業結合的前沿技術,并做好歸納總結。
第二,作為從事計算機基礎教學的教師,應跟蹤計算機發展的動態。教師可以通過提高學歷 、參加培訓等 方式提高自身的素質,還可以有組織、有計劃地選派青年教師到高新企業或國家重點實驗室 去鍛煉和培養,以拓展教師的視野。要不斷地更新師資隊伍的知識體系,提高教師的業務水 平,為適應新的課程體系與教學要求奠定堅實的基礎。
第三,教師要深入研究教育理論,善于接受新的教學理念,通過參加教學研究等方式,不斷 改革教學方法和教學手段,從而促進團隊的協作和教學水平的全面提高。
第四,教師應該積極參加科學研究活動。教師可以在從事科學研究的同時,拓展自己的知識 面,提高自己的實踐能力。這有利于充實自己的講課內容,促進教學。
三、結束語
通過上述措施可以有效地解決高校非計算 機專業計算機基礎教學中學生起點不同、教學內容更新快、學時壓縮、應試教育傾向、 教師的綜合素質低等問題。
當然,社會的發展以及科學技術的進步,必定會給計算機基礎教學帶來新的問題和挑戰。但 是,只 要從事計算機基礎教學的教師勤于學習,勇于探索,積極參與,集思廣益,就一定能跟上技 術進步的步伐,培養出更多更好的能適應新時代需要的復合型人才。
參考文獻
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