信息化时代大学计算机基础教学改革思路

2013-08-15伍丁红

湖北经济学院学报·人文社科版 2013年11期

伍丁红

（湖北经济学院信息管理学院，湖北武汉430205）

一、前言

信息技术发展进入云计算、物联网和大数据时代，对社会经济生活产生巨大和深远的影响，对大学生的信息素养和信息技术应用能力提出了更高的要求，对高校计算机基础教育改革也将产生有力推动作用。适应这种变化和要求，计算机基础教学应当在教学理念、教学目标、教学手段等方面进行改革创新。围绕社会经济发展对信息化人才的要求，积极探索和实践有利于培养学生扎实理论基础、创新思维能力和服务社会意识的教学模式和教学体系。

大学计算机基础教学经历了近30年发展历程，已成为大学基础教育的重要组成部分。与其他专业学科的融合越来越紧密，对其他专业学科的支撑作用越来越显重要。大学计算机基础教学本身正呈现出多元化、网络化的发展趋势。大学对计算机基础教学的定位更强调培养学生的信息素养、思维能力和实践能力。

由于受传统“计算机工具论”的影响，目前在高校开设最广泛的计算机基础课程，主要讲授流行软件的操作使用方法，从职业学校到大学文理本科，所开课程的内容大同小异。而软件的时效性限制，使学生所学的知识与实际工作需要严重脱节。如何有效提高计算机基础教学质量，满足学生未来发展和工作需要，已受到各级领导和计算机教师的高度重视。

二、计算机基础教学存在的主要问题

（一）教学目标、教学内容跟不上信息技术的发展要求，以讲授“计算机软件应用”为主的传授知识技能型的课程，与未来社会对计算思维和计算能力的需求无法形成有效对接。

（二）教学模式、教学手段不能满足新生差异化的学习需求。新生的计算机知识水平不断提高,但城乡学生存在较大差异。

（三）知识量剧增与教学学时不足之间的矛盾。高校扩招，新生量剧增与学校师资力量不足的矛盾。技术更新加速与教师知识老化的矛盾。

（四）应试教育导致的高分低能现象普遍存在。围绕计算机等级考试，以教师为主导的课堂教学模式与培养学生综合能力的矛盾。课程“同质”化现象普遍，缺乏与专业融合的办学特色。

（五）教学实践不足和实验教学设备老化，与培养学生动手能力、研究能力、创新能力的矛盾。

三、计算机基础教学改革的几点思路

（一）建立以培养计算思维为核心的教学体系

计算机基础教学应从转变教学理念入手，深入研究学生的学习需求和专业需求，以培养学生的“计算思维”和“计算能力”为目标，构建适应社会信息化发展需要的新型教学体系。强化知识内容的更新和实践过程的创新。采用先进教学方法和教学手段，建立新型教学模式，围绕新建课程体系改编教材。实现从单一知识传授型教育到计算思维能力培养型教育的转变。

2010年《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》强调“需要把培养学生的‘计算思维’能力作为计算机基础教学的核心任务”。课程目标是“使他们在各自的专业中能够有意识地借鉴、引入计算机科学中的一些理念、技术和方法……利用计算机、认识并处理计算机应用中可能出现的问题”。

计算思维是基于计算机科学的一种人类的思维活动，它体现在计算机的基本设计原理和工作过程中，在计算机软件和信息技术中大量蕴含计算思维。以计算机科学为基础的计算思维、以数学为基础的逻辑思维和以物理学为基础的实验思维，成为人类思维的三大基石，是科技发明创造的核心竞争力。

2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授给出了计算思维（Computational Thinking）的定义。她认为：计算思维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。

培养学生的计算思维，需要对现有课程进行重新整合，课程体系采用“1+X”模式，“1”即“计算机基础”课程，以培养学生计算机学科的基本素养为目标，重点讲授计算机的基本概念，基本原理，基本方法，系统设计和开发的基本思路，计算思维和应用计算机的思维等通识内容。例如：冯·诺依曼计算机、图灵机、存储程序、程序执行过程，数制与计算机，面向过程和面向对象程序设计，动态规划、枚举、递归、回溯等算法应用。“X”即“计算机系统及应用”相关课程，讲解计算机软硬件系统，数据库和网络系统等，教学设计补充计算机与专业融合相关的案例，将计算思维融合到后续“X”门的应用课程中。

教材编写以计算思维能力为主线，实用案例为补充。在阐明计算机本质特征和计算思维核心的同时，以社会经济生活中的问题为案例，讲解转换成计算机处理问题的形式和思路，例如如何搜索信息、建立模型、选用算法、组建系统等。

实践教学应尽量选择社会需要的真实任务，培养学生学以致用，综合解决实际问题的能力，不断钻研信息技术的创新能力。

（二）坚持分级分层教学设计

目前计算机基础教学实行统一教材、统一授课、统一考试一刀切的教学模式，无法满足学生差异化的学习需求。由于各地区经济发展不平衡，各地中学计算机课程教学条件、教学水平、教学质量存在较大差异，新生入学时计算机水平长期存在较大的梯度。通过对学生问卷调查发现，部分来自农村和边远地区的学生计算机还处于零基础状态，而来自发达的大中城市的学生对计算机可以比较熟练操作。统一的教学模式，使基础差的学生感到吃力，对计算机学习产生恐惧和排斥心理，甚至放弃未来对计算机的探研，基础较好的学生已经接触或掌握课程中的部分内容，对学习产生轻视心理，降低了学习的主动性和积极性。

针对这种现状，部分学校尝试进行分级教学改革，但因人力物力的限制，并没有开展实质性的分级教学，而是采取让基础较好的学生免修计算机基础课程。这种做法虽然减轻了教学负担，但对学生后续计算机课程学习和计算机应用造成空洞。受中学时计算机课程为高考课程让路的影响，学生的计算机基础仅限于会操作的层面，知其然不知其所以然，并未达到大学计算机基础教学的目标要求。

大学计算机基础教学改革应当坚持分级分层教学，量才施教。入学时对新生进行基础水平测试，测试成绩分为A、B、C三个起点，针对不同的起点设计相应的课程模块，学生根据自己的基础选择学习相应的模块。同时根据文理科和艺术类学生不同的思维模式、能力特点和不同的专业需求，设计可供学生自主学习的网络课程，培养学生的自学能力。采用分层分级、灵活多样的教学形式，既节约教学资源又能得到更好的教学效果。

（三）利用云计算技术优化网络教学平台建设

目前部分高校开发了基于校园网的网络辅助教学平台，主要功能包括：1.发布课程信息；2.作业管理；3.考勤管理；4.共享教学资料等。实现了教学资料、电子课件、作业上传等上网基本环节。为师生的学习和交流提供了便利条件，学生可方便地获得辅助学习资料。但平台建设还处于初级阶段，可利用的教学资源有限，功能还有待完善。同时因各校的网络教学平台仍处于封闭状态，重复开发重复建设的现象也很普遍，发展水平并不均衡。所以，应加强同类院校之间的技术合作，共同开发、开放计算机基础网络教学平台。优化资源，节约人力物力成本。利用云计算技术构建更加个性化和人性化的网络辅助学习平台，充分整合教育资源，建设统一的、功能完备的、开放的网络教学云，具备可视化、互动性、动态讨论、自动判分功能的网络化学习社区。

基于云计算的社会化服务学习环境，教学资源极大地丰富，学生可根据自身基础、能力、兴趣选择最适合自己的学习内容，变被动学习为主动学习，自主学习能力得到快速提升。在线虚拟化学习社区，使教学不再受时空和交流的限制，教学过程中教师和学生实时交流互动，教师可以及时了解学生学习效果和存在的问题，使教学更有针对性。同时学生参与讨论，实时提问并获得解答，从而形成一个良性的、高效的学习过程。

充分利用网络资源，构建虚拟化的云学习社区，是解决“知识量剧增”与“学时数不足”矛盾的有效途径，也是解决高校师资力量不足，教学资源短缺的的有效手段。

（四）利用物联网技术建立新型网络实验平台

实践教学是计算机基础教学的重要环节。而学校实验手段陈旧、实验设备老化的困境，弱化了实践教学的效果。利用物联网建立新型网络实验平台是实验教学改革的方向。利用云计算和虚拟技术建立统一管理的高校虚拟实验室，可以均衡利用各地资源，提高实验室软硬件利用率。例如成都电信工程学院开发的基于云计算的计算机公共课实验平台的建设，用一台服务器替代传统的几十台、几百台PC机的功能，硬件成本大幅降低，扭转了传统上机每人一台电脑的资源浪费局面。学生通过实验平台可以共享服务软件和实验资源，实验内容和实验方式得到很好改善，实验效果和实验效率得到大幅提升。

通过物联网和虚拟技术可以将各个学校甚至更广区域的多个实验室设备和实验教学系统连接起来，实现实验设备和实验数据的资源共享，以最少的投入实现最大的收效。通过可视化软件设计的模拟实验场景系统，学生可以得到与实体实验室一样真实的教学体验。带着真实的实验任务，进行主动地学习和探索，并通过任务进行举一反三。在这个过程中，学生的动手能力、应用新技术能力和创新能力得到锻炼和提升。国内浙江大学、同济大学和清华大学等学校，已开始研发和使用这种虚拟实验教学系统。

（五）建立新型的教学评价体系

重建计算机基础教学评价体系，是计算机基础教学改革的重要保障。摒弃把计算机等级考试通过率作为衡量教学效果的标准；用固化的考试软件考核学生学习效果的做法。计算机基础教学应与计算机等级考试脱钩，避免因应试而再开设已淘汰的计算机课程。取消单一的标准化考核模式，建立以学生学习能力、解决问题能力、创新能力为主导的科学合理的评价体系。考试成绩与考核等级相结合，个人成绩与小组成绩相结合，平时学习成绩与期末成绩相结合，验证实验成绩与实践创新成绩相结合的多元化的评价体系。使学生能在老师的引导下，根据自身需要（能力、基础、兴趣）主动而快乐地自发组织学习。