大学计算机基础课程教学改革的探索与思考_王燕凤.pdf

收稿日期:2022929基金项目:本文系西北民族大学 2022 年教育教学改革研究一般项目“大学生国家级计算机等级考试提升研究”(项目编号:2022XJJG62);甘肃省教育科学“十四五”规划 2021 年度重点课题“服务民族地区学前儿童国家通用语教育平台关键技术研发及示范应用研究”(项目编号:GS 2021 GHBZ148)。作者简介:王燕凤(1979)，女，回族，山东青州人，副教授，博士，研究方向:语音学、计算机软件与理论。大学计算机基础课程教学改革的探索与思考王燕凤，陶凌梅(西北民族大学数学与计算机科学学院，甘肃兰州730030)摘要 计算机基础作为高校的公共必修课，旨在培养学生的计算机文化素养、基本的计算机应用和操作能力以及利用计算机和互联网解决各类实际问题的思维方式。本文就如何提升大学生尤其是非计算机类专业学生的计算思维、激发学生学习计算机基础课程的兴趣提出了几点思考和建议。关键词 大学计算机基础;课程改革;计算思维;专业特色 中图分类号G642 文献标识码A 文章编号 2096711X(2023)02015103doi:103969/jissn2096711X202302057 本刊网址http:/wwwhbxbnet我国的大学计算机基础课程经历了三次教学改革，在2012 年教育部启动的第三轮大学计算机课程改革项目之后，计算机基础的教学目标转变为培养学生的计算思维。计算思维是周以真教授在 2006 年提出的概念，指的是“运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。”以提升学生计算思维能力为目标的教学改革已经广泛开展，并形成了一系列成果。王移芝、鲁凌云、周围提出了包含基础知识、应用技术和教学实践三部分内容的课程建设方案，覆盖了大部分计算机研究领域，且注重理论联系实际。这是一个知识体系比较完整的教学改革方案，重视培养学生较为全面的计算机基础知识和应用能力。然而，随着技术的发展，一些新兴的计算机技术领域也应当纳入计算机基础课程的知识体系中，如大数据、云计算和人工智能等;所涉及的计算机技术领域较多，授课内容也较多，而有限的课时无法充分“讲透练够”;在实际授课中，偏重基础的理论知识和理想化的简单实践，无法让学生对整个技术领域建立整体认知，也很难综合运用计算机技术和理念解决较为复杂的实际问题，对学生计算思维的培养效果大打折扣。傅向华、张席等人提出了“1+1+X+Y”的计算机基础课程分层体系，侧重于构建由多门计算机类课程组成的完整体系。然而对于非计算机类学生而言，所选择的计算机类公选课程各自不同，有些甚至可能只修习了一门计算机基础课程，没有发挥出作为校级公共必修课的计算机基础这一门课程的普及计算思维的效果。还有很多人提出了线上线下相结合的混合式教学改革模式、任务驱动、以学生为中心、翻转课程的教学改革模式等，这些教学改革方法都是十分有益的，然而计算机基础课程本身具有其特殊性，如:是校级公共必修课，受众面最广;知识面比较广，涉及内容较多;课时有限等。需要将已有的教学改革成果进一步结合计算机基础课程的自身特点，采用更为匹配、精细的教学方法。此外，计算机基础课程缺乏和所学专业的融合，大部分学生学习该课程的目的仅仅是为了学分和计算机等级证书，导致学习兴趣和动力普遍不足。因此，本文针对如何培养学生的计算机文化素养和计算思维、激发学生学习计算机基础课程的兴趣提出了一些思考和建议。一、计算机基础课程教学中存在的问题1知识体系不够完整。计算机基础课程中除了办公自动化软件的使用外，只包含了少量计算机基础知识、操作系统基础知识和应用、计算机网络和网络安全基础知识、多媒体技术基础知识等，缺失一部分重要的计算机领域基础知识和应用，比如数据库基础知识、数据结构基础知识、软件开发和测试基础知识等，而较为前沿的计算机领域如大数据、云计算、人工智能等领域的知识就更加匮乏，导致学生对计算机和互联网领域的认知不够全面。虽然计算机类公共课并不只有计算机基础，也包含其他各个领域的专门课程，但是这些课程多为选修课，只有少数学生选修，很多非计算机类学生只学习过计算机基础这一门计算机类课程，因此有必要在计算机基础课程中普及计算机各个重要领域的基础知识，而在各个领域的专门课程中教授更为深入和专业的知识。2除办公自动化软件的使用外，其余计算机基础知识的介绍不够清晰、连贯、成体系，实践的练习比较简单、理想化、缺乏实用性，导致学生对这些知识的理解非常浅薄、割裂，甚至无法形成一个最基本的正确认知，应用能力也得不到有效提升。导致这种结果的原因主要有:(1)课程定位不合理，主要目标仅是锻炼学生的办公自动化软件的操作能力，而忽视了学生的计算机综合文化素养和计算思维能力的培养;(2)课时比较少，时间不允许教师充分、连贯、完整地讲解这些基础知识并进行实践;(3)这些知识涉及面比较宽，计算机基础课程的教师无法对各个方向的知识有一个全面、深入的了解。3除办公自动化软件的使用外，其余部分内容偏重于基础知识，缺乏各个领域整体发展状况的介绍，缺乏各个领域的理论和技术在各个行业的应用状况和典型案例，导致非计算机类学生对计算机各领域的概况基本不了解、对各种计算机技术如何助力自身所学专业没有清晰认知，无法激发学生的学习热情，也无法培养学生的计算思维。4大部分教师在教授计算机基础时，没有结合学生的专业，而是所有专业采用相同的教案和教学方法，导致很多学生无法更深入地体会到此课程对于自身所学专业的价值，从而降低学生的学习热情。二、提升计算思维和融入专业特性的教学方法的构想为解决上述计算机基础课程教学中存在的问题，提出了151第 36 卷第 2 期总第 336 期湖 北 开 放 职 业 学 院 学 报Vol36No2(GenNo336)2023 年 1 月(下)Journal of HUBEI Open Vocational CollegeJan(last half)2023计算机类公选课的三层架构体系。第一层:计算机基本操作层，主要内容为办公自动化软件的使用及计算机基本操作。这一层是现有计算机基础课程的核心内容，主要目的是培养学生基本的计算机使用和操作能力。这一层的课时最多、讲解最透彻、练习最充分，但是学生的实际学习效果却并不理想。一方面是因为内容枯燥，另一方面是因为学生不重视，因此可以将内容调整得更有趣味性、形式更为多样性，同时在授课内容中融入学生所学专业知识，比如:经济类专业可以在 excel 部分制作一些财务报表，历史专业可以在 ppt 部分介绍著名历史人物等，让学生感受到计算机技术对所学专业的作用，从而提高他们学习计算机基础课程的兴趣。第二层:计算机专业知识基础层，旨在全面提升学生的计算机文化素养和计算思维，主要内容包括两部分:一部分是计算机各领域(如:计算机网络、多媒体、数据库、数据结构、软件开发、大数据、人工智能等)的基础知识及应用，另一部分是计算机各领域综述和典型应用案例。计算机各领域的基础知识及应用主要是让学生全面掌握计算机各主要领域的基本概念和理论以及简单应用方法，重在“夯实专业基础”;而计算机各领域综述和典型应用案例则主要是让学生对计算机各主要领域“建立整体印象”，通过对各领域主要发展现状、核心技术和理论、典型应用案例的介绍，使学生较为直观地感受到计算机技术有哪些作用，从而帮助学生有选择性地进一步深入学习某些领域的知识，或者在未来的工作中能够采用所了解的计算机技术和理念解决各类问题，从而培养学生较高的计算机文化素养和计算思维。第三层:计算机专业知识高级层，主要内容为计算机各领域更为深入和专业的知识和应用，目的是培养学生某一领域较为专业的理论和实践能力。其中，计算机基础课程由第一层和第二层构成，而其他计算机类公选课由第二层和第三层构成。可见，第二层既是计算机基础与其他计算机类公选课的公共层，又承担着由计算机基础课程过渡到其他更为专业的计算机类公选课的桥梁作用。一方面，第二层作为公共层，在计算机基础课程中学习后，就不必再在其他计算机类公选课中重复学习，节约课时和教师资源;另一方面，通过第二层的桥接作用，使学生在学习其他计算机类公选课之前有较多时间消化第二层的基础知识，从而更好地学习其他计算机类公选课中的较为专业的内容。此外，计算机基础课程是公共必修课，而其他计算机类公选课很可能是公共选修课，将第二层纳入计算机基础中，能够最大范围内将计算机基础能力、计算机文化素养和计算思维普及到大学生中。为了更加全面地培养学生的计算机文化素养和计算思维，一方面应当扩充所授计算机领域内容，将所有重要的、对学生具有较大价值的计算机领域模块都纳入教学体系，比如:计算机网络、信息安全、操作系统、数据库、软件开发和测试、多媒体、大数据、云计算和人工智能等，并调整课时比例，使得这部分内容有较为充足的授课时间;另一方面，相对于各计算机领域的专业知识而言，这些领域的技术能解决哪些实际问题才是非计算机类学生更加关注的问题，因此应当在授课中增加计算机各领域技术应用的典型案例。三、落实所构想教学改革的实施方法为落实上述所构想的教学改革方法，首先需要广大高校教师正确认识到计算机基础课程的重要性，计算机基础的根本目标不仅仅是让学生学会办公自动化软件的使用，更应该是全面了解计算机各重要领域的概况、关键技术和理念以及实际用途，从而具备用计算机科学的基础概念解决各行业问题的计算思维。要培养学生基本的计算机操作能力、计算机文化素养和计算思维，需要跨专业、跨学院进行统筹，需要计算机基础课程教师及负责人、学生所在专业教师或负责人、计算机类公选课教师及负责人三方进行密切合作，校级教务处进行统筹协调。1计算机基础课程负责人发起，校级教务处牵头，计算机基础课程任课教师、计算机类公选课教师和负责人、学生所在专业教师或负责人参与，搭建整套计算机类公选课的架构体系，明确各方承担的任务、合作方式，确定计算机基础课程的教学大纲，明确教学内容和方式、课时分配、考核方式及各模块分值分配等。2计算机类公选课的三层架构体系中的第一层需要计算机基础任课教师对学生所学专业有一定了解，才能在授课过程中融入专业特性。因此，需要计算机基础任课教师及负责人与学生所在专业的教师或负责人进行合作。另外，由于计算机基础任课教师较多，在排课时应尽量安排教师教授固定专业的学生。3第二层中包含了计算机各领域的基础知识、综述和案例这两个部分。其中，基础知识部分应当根据知识类别分解成多个模块，可以分解成计算机基础知识、操作系统基础知识及应用、计算机网络和网络安全、多媒体技术和应用、数据库、软件开发和测试、数据结构和算法、大数据、云计算、人工智能 10 个模块，每个模块由能力较强的计算机基础任课教师或者对应的计算机类公选课教师负责。为了让这部分知识的介绍清晰、连贯、完整，同时考虑到内容多课时少的现实，可以采用线上平台的方式辅助，将知识点拆解成多个微视频和配套习题发布到线上平台中，让学生有更多时间充分学习，而教师只需在课堂上进行重难点讲解及知识串讲等。综述和案例部分应当由各领域较为资深的计算机类公选课教师或负责人负责，并与学生所在专业的教师或负责人合作，在综述和案例介绍中融入专业特性。综述和案例部分的内容可以按照不同研究方向拆分成几个大模块，每个模块安排12 个课时，这部分内容不必过于具体，而是让学生建立一个整体认知。四、结语三层体系的计算机类公选课的教学改革方法改变了高校计算机基础课程中重办公自动化软件操作而轻计算机文化素养和计算思维的普遍做法，利用计算机基础作为校级公共必修课的优势，综合运用各种教学工具、组织跨专业跨学院教师的合作，培养所有大学生尤其是非计算机类大学生的较为全面的计算机理论和实践能力、较强的计算思维，从而将计算机科学的力量注入到各行各业，这也是高校开设计算机基础课程的真正目的。此外，在计算机基础课程的教学中融入学生所在专业的特性、引导学生用计算思维解决所学专业的问题，能够进一步激发学生学习该课程的兴趣。然而，培养学生的计算机文化素养和计算思维，需要跨专业跨学院的多方参与，难度较高，工作量较大，需要相关负责人和任课教师