郭福亮 周钢 李永杰 崔良中 汪昭

摘 要：针对传统计算机基础课程教学难以满足学生未来专业学习和岗位能力需要的问题，根据军队院校计算机基础课程体系建设目标，提出基于Python语言的“1+2+X”军队院校理工类计算机基础课程，推动体系内课程配套改革。通过融入Python语言优化教学内容，形成内容衔接、难度递进的课程体系，对军队院校计算机基础课程体系建设具有重要的借鉴意义和实践参考价值。

关键词：计算机基础课程体系;Python;理工类专业;军队院校

DOI：10. 11907/rjdk. 191953 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

中图分类号：G434文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2020）002-0214-03

英标：Computer Basic Course System of Military Academies with Python as the Main Line

英作：GUO Fu-liang1， ZHOU Gang1， LI Yong-jie1， CUI Liang-zhong1，WANG Zhao2

英单：（1. Naval Engineering University， Wuhan 430033，China;2. Navy 92057，Zhanjiang 524000，China）

Abstract： Aiming at the problem of lack of timeliness and systematicness in the traditional computer basic course system， according to the construction goal of the computer basic course system in military academies， this paper puts forward the “1+2+X” basic course of science and engineering in military academies based on Python language， promotes the reform of course matching in the system， and integrates it into Python language to optimize teaching. By integrating the content of Python optimization， a curriculum system of content cohesion and progressive difficulty， which has important reference significance and practical reference value for the construction of basic computer curriculum system in military academies.

Key Words： computer basic course system; Python; science and engineering major; military academy3.

0 引言

未来军事是人才的较量，育人是院校的职责。习主席强调，要坚持面向战场、面向部队，围绕实战搞教学、着眼打赢育人才，使培养的学员符合部队建设与未来战争需要[1]。

为培养适应未来电磁化、信息化、智能化战争需求的高素质新型军事人才，紧跟大数据、云计算、人工智能等新技术发展方向，本文以Python语言为线索，围绕“能力持续提升”目标，全面改革并构建新型大学计算机基础课程体系，以培养学生计算思维，提升其计算机应用能力，同时激发学生创新实践意识。

1 计算机基础课程体系规范建设

1.1 传统理工类计算机基础课程体系

理工类计算机基础课程体系建设与发展经历了3个阶段，分别为“三个层次”课程体系阶段、“1+X”课程体系阶段和“宽专融”课程体系阶段。

1998年，教育部高教司提出“三个层次”课程体系，即计算机文化基础、计算机技术基础和计算机应用基础3个层次，包括计算机文化基础、计算机软件技术基础、计算机硬件技术基础、计算机信息管理基础和计算机辅助设计基础5门核心课程[2]。2006年，教育部高等学校非计算机专业计算机课程教指委提出基于“4个领域×3个层次”的知识体系，结合各专业特点与计算机基础需求，构建“1+X”课程体系[3]。基于此，教育部高等学校计算机基础课程教指委还提出，对于理工类专业，需要构建1门“大学计算机基础”和X门重点课程，如程序设计基础、微机原理与接口技术、数据库技术及应用、多媒体技术及应用、计算机网络技术及应用等课程[4]。2016年，教育部高等学校计算机基础课程教指委提出“宽专融”课程体系，“宽”是指通知类（基础类）课程，如大学计算机课程;“专”是指专业型课程，如程序设计基础、数据库技术及应用、多媒体技术及应用、计算机网络技术及应用等课程;“融”是指交叉型课程，以相关专业内容为背景，将计算机技术与专业应用相结合[5]。

近年来，随着人工智能技术的发展与普及，结合军队院校“为战育人”的办学导向，传统计算机基础课程体系已难以适应军队院校理工类专业对计算机基础知識与技能的需要，主要体现在：

（1）对学生能力的培养无法满足未来专业学习和岗位能力需要。未来战场是信息化条件下的智能战场，未来战争是基于信息系统的体系作战，传统计算机课程体系缺乏对学生软硬件结合应用能力与人工智能基础应用能力的培养，课程体系建设不能对标岗位能力需求，精准供给。

（2）课程体系之间缺乏有效联系与沟通。计算机基础课程体系的课程开设时间主要集中在大学低年级（一二年级），在课程时间安排上具有连贯性，但是内容缺乏联系性，结构缺乏系统性，难度缺乏递进性，课程整体系统性不强，难以保证学生信息素养的持续提升。

1.2 军队院校理工类计算机基础课程体系总体目标

面向未来战场，精准对接专业领域对计算机基础能力的需求，瞄准信息化、智能化战场对军事人才的信息能力需求，提出军队院校理工类计算机基础课程体系培养总体目标。

总体目标从知识、能力和思维3个层次分别展开，其中知识是指通过课程学习应当掌握的理论知识，主要包括3部分，即计算机基础知识、计算机系统知识（软件和硬件）、计算机应用知识;能力是指学生通过课程实践教学需要掌握的计算机相关能力，主要包括计算机基础操作能力、计算机编程实践能力、嵌入式系统开发设计能力、基于信息技术的自主学习能力、计算机科学工程应用能力和计算机创新实践能力6个方面;思维是指通过课堂教学以及课外创新实践活动，培养学生灵活运用计算机解决实际问题的思维习惯，主要包括计算思维、计算生态思维和系统思维3类[6]。

1.3 军队院校理工类计算机基础课程体系课程设置

结合军队院校理工类计算机基础课程体系总体目标，以Python语言为线索，建设“1+2+X”课程体系，其中包括一门基础型课程，即大学计算机基础必修课，一般在大一第一学期开设;两门系统型课程，即程序设计基础和计算机硬件基础课程，一般在大一和大二第2学期开设;X门拓展型课程，即对接专业领域需要、瞄准未来岗位需求开设的计算机新兴技术基础课程，按照拓展深度和应用层次分为基础应用课程、智能应用课程、创新实践课程3类。基础应用课程如数据库原理应用、多媒体技术、计算机网络等均为选修课，一般面向大二和大三学生开设，要求至少3选1;智能应用课程如人工智能导论、物联网技术基础、大数据技术基础等均为选修课，一般面向大三和大四学生开设;创新实践课程如智能小车设计、智能机器人设计等课外创新活动，主要面向学有余力的学生，可自愿参与。

Python语言是一门新兴的面向对象的解释型语言，在人工智能、大数据等领域应用广泛。计算机基础课程体系每门课程均以Python语言作为主要编程语言和实践工具，实现以Python语言为主线贯穿各门课程。具体课程体系如表1所示。

2 基于Python的计算机基础课程体系构建

2.1 基于Python的大学计算机基础课程

围绕大学计算机基础实践教学目标，以Python语言为工具，构建多层次创新型实践教学体系[7]。在课堂教学中设置理论讲授与实践教学各24学时，具体教学安排与设计如表2所示。

大学计算机基础课程将理论与实践相结合，先讲授Python程序设计基础知识，重点突出Python基本结构、序列数据、常见算法及其配套实验项目，并借助Python语言的Turtle绘图进行可视化展示，以加深学生对Python基础语法、结构与算法的理解，提升对Python语言的兴趣。在学生初步掌握Python程序设计基础知识后，再按照理论教学、实验验证、综合创新逐步深入，以进一步加强学生对理论知识的理解，实现对Python语言的灵活应用。

同时，配合实践教学的开展，举办课程竞赛等创新实践活动，配合实验内容按照图文设计、数据分析、Python编程3个主题开展开放性创新实践活动，通过广泛参与、集中评比以及考评加分，激发学生的创新动力。

2.2 基于Python的程序设计基础课程

基于Python的程序設计基础课程总课时40学时，均在机房授课，按照“轻语法、重结构、强应用”的总体思路进行教学内容设置，并采用丰富的教学案例，配合大学计算机基础前导课程的Python教学内容，按照1∶3∶6的课时分配完成对Python基础语法、程序结构与综合应用的讲解，同时配合Python语言极客编程比赛和计算机等级考试辅导等活动，进一步提升学生综合运用程序设计方法和Python语言通过编程实践解决实际问题与开展创新实践的能力。课程设计了“导弹拦截”“天气预报爬虫”“天气预测”“通讯录设计”等综合案例，涵盖了Python语言的数据分析、数据可视化、人机交互编程、面向对象设计、网络爬虫等方面内容。

课程以机房为主要授课环境，将课程讲授与实际编程练习相结合。实验分为验证实验、基础实验和综合实验3类，其中验证实验主要针对Python语言基础进行验证，以加深学生对Python基本结构和序列数据类型等的理解;基础实验主要以国家计算机等级考试为参考，运用Python语言进行复杂程序结构设计与实现;综合实验主要针对课程案例库进行对Python语言爬虫、数据科学、可视化等库的运用与实践。

课程考核以上机编程实践为主，依托Python123的互联网网络平台开展，主要考察基础知识、综合应用、案例实践、创新实践4个方面。其中，基础知识主要通过网络考试客观题进行测试，综合应用通过互联网测试平台进行检验，案例实践主要根据综合应用案例的完成情况进行评判，创新实践主要通过学员参加Python编程极客竞赛获奖情况给予附加分。

2.3 基于Python的计算机硬件基础课程

基于Python的计算机硬件基础课程对传统微机原理与接口技术课程进行了革新，减少对计算机硬件及接口芯片的深入讲解，增加对传感设备、通用接口、接口调用等计算机硬件应用的讲解，借助PYNQ（Python on Zynq）[8]开发架构学习基础Base Overlay的开发方法，掌握操作音频、视频、网络、USB、PMOD接口的方法，以及基于PYNQ的片上系统开发方法。

课程共有50学时，主要分为3部分，即硬件基础、嵌入系统、系统开发，分别占16学时，其中硬件基础主要讲解微型计算机基础、微处理器及总线、指令系统、存储器技术和输入、输出系统，以理论讲解为主，配合少量汇编语言演示;嵌入系统主要讲解硬件构件封装、串行通信模块、定时器、DPIO应用以及ADC、DAC、CMP模块开发[9];系统开发主要配合嵌入系统相关理论，围绕PYNQ开展实践教学，包括PYNQ基本控制、音视频开发、通用接口开发、综合实践等内容。

2.4 基于Python的其它计算机基础课程

“1+2+X”计算机基础课程体系的拓展课程以选修课程和课外实践活动为主。各课程主要利用Python作为理论教学验证与实践工具，进行基于Python的多媒体、数据库等开发编程实践，并拓展到树莓派、Android的嵌入式开发编程，实现智能应用开发。

3 结语

军队院校理工类专业的传统计算机基础课程教学存在无法满足未来专业学习与岗位能力需要、课程内容缺乏联系性、结构缺乏系统性、难度缺乏递进性等问题，因此针对军队院校理工类专业需求，提出以Python为主线的“1+2+X”计算机基础课程体系，按照基础型课程、系统型课程、拓展型课程进行分層构建，推动体系内课程改革，优化教学内容，涉及Python语言编程基础、程序设计、嵌入设计、综合应用及智能应用等不同层次，实现了课程体系内容衔接、难度递进，从而使课程体系更具有连贯性与整体性。

参考文献：

[1] 朱晓飞，钱金山. 面向部队，全面提升军校教员实战化教学能力[J]. 教育现代化， 2015（23）：260-261.

[2] 钟秉林. 世纪之交的中国高等教育——大学本科教学改革[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[3] 教育部高等学术计算机科学与技术教学指导委员会. 关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[4] 教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会.  高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求[M]. 北京：高等教育出版社，2009.

[5] 教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会. 大学计算机基础课程教学基本要求[M]. 北京：高等教育出版社，2016.

[6] DUNCAN C.Reported development of computational thinking，through computer science and programming， and its benefits for primary school students （abstract only）[C]. ACM Technical Symposium on Computer Science Education，2018.

[7] ZHOU G，GUO F. Application of education information technology in the “fundatmentals of computer” curriculum reform[C]. 2016 8th International Conference on Information Technology in Medicine and Education， 2016.

[8] 董亦博.  基于PYNQ的图像视觉显著性检测系统设计[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2018.

[9] 王宜怀. 嵌入式技术基础与实践[M]. 北京：清华大学出版社，2017.

（责任编辑：黄 健）