廖龙龙，路 红，叶 强，3，喻欣楠

(1.南京体育学院 信息科学与技术教研室，江苏 南京 210014；2.中国科学技术大学 信息科学与技术学院，安徽 合肥 230027； 3.南京理工大学 紫金学院，江苏 南京 210046)

“大学计算机基础”是非计算机专业学生学习计算机技术和计算思维的入门课程，注重大学生适应未来学习、工作和生活的计算思维的培养[1].目前，大部分教师和学生将“大学计算机基础”课程定位于计算机系统的管理和维护、各类应用软件工具的使用、通过计算机一级或二级等级考试等教学目标.然而，新的计算机技术与硬件系统、应用软件工具层出不穷，不仅教师无法在有限的授课学时内讲授各种计算机技术和应用软件的使用，而且学生已掌握的计算机操作技能也很快因计算机技术的发展和软件系统的更新升级而无法适应新的计算机系统环境，导致非计算机专业学生质疑“大学计算机基础”课程存在的必要性及其核心价值[2-3].因此，如何在有限的课程教学时间内培养非计算机专业学生的计算思维和利用计算机技术进行学科专业知识实践与创新的意识，成为当前高校非计算机专业计算机基础课程教学的重要问题.

1 课程教学目标分析

1.1 课程教学总目标

计算思维是运用计算机科学的思想和方法求解问题、设计系统和理解人类的行为，涉及形式化描述、抽象思维和逻辑思维等一系列计算机科学思维活动，其任务是阐述如何采用抽象和分解的方法将一个复杂的问题重新阐释为一个可以解决的问题，并设计解决相关问题的复杂系统，包含计算思维意识、计算思维方法和计算思维能力三个方面[4-6].“大学计算机基础”课程教学的总目标是培养非计算机专业学生的计算思维，提高其利用计算思维和计算机技术解决学习和研究相关专业问题的能力，寻求计算机科学与其他专业领域的有效结合[7].

1.2 课程教学子目标

目标规划法(Goal Programming Approaches)可用于分析预期目标相关子目标的层次以及各子目标之间的相互关系，而且可依据这些子目标的层次关系结构实现子目标的优先排序[8].为实现非计算机专业学生计算思维能力和计算机技术应用能力的培养，依据目标规划法将“大学计算机基础”课程的教学总目标分为以下几个相互关联的子目标[9]：

①准确理解课程的定位与核心价值，明确课程学习目标;②掌握计算机信息的表示方法及其处理流程;③了解计算机系统的组成、工作原理、安全使用技巧与管理维护方法;④能够熟练应用MS Office进行各类文档、电子表格、演示文稿的编辑与处理;⑤掌握数字媒体内容编辑与制作方法;⑥掌握数字通信的基本原理及常见网络服务的应用;⑦了解数据管理与安全存储技术及其服务系统;⑧熟悉计算机应用程序设计的一般流程与经典算法;⑨掌握利用计算机技术高效解决实际问题的思维方法和能力.

2 面向计算思维培养的课程教学内容设计

智能手机、平板电脑、移动通信技术的快速发展和普及，促使移动终端设备和计算机的差别越来越小，为适应当前计算机相关硬件和软件技术发展的趋势，本研究也将各类移动终端设备和移动通信技术纳入课程教学内容的范畴.依据“大学计算机基础”的课程教学目标，以计算思维和计算机技术应用能力培养为指导，将课程教学内容分为以下八章[10-11]：

2.1 课程概述

首先，让学生意识到本课程对于自己专业学习和职业发展的重要性，激发学生学习本课程的兴趣，引导学生改变以往将本课程定位于计算机系统管理与维护、各类软件工具的使用、计算机程序开发等技能型学习目标的状况，使学生明确认识到本课程的核心价值——培养计算机思维和运用计算机技术解决学习和实践中的相关实际问题的能力.其次，计算机等级考试是许多非计算机专业学生所关心的重要问题，作为计算机基础教学的入门课程，有必要对面向非计算机专业的计算机等级考试进行简单介绍，如全国计算机等级考试开设的科目、考试内容、报考方法与报考时间等，同时告知学生通过本课程的学习将可达到一级 MS Office和二级MS Office高级等计算机水平考试的要求.

2.2 计算机技术与典型应用

本部分的教学内容包括计算机信息表示、计算机发展历史与趋势、计算机技术的典型应用三个方面.其中，计算机信息表示部分主要阐述计算机中的信息表示方法、数值转换、字符编码标准等，让学生认识到自己平时所见的信息和计算机表示信息的区别；计算机发展历史与趋势部分在讲解计算机发展历史的基础上，重点介绍近年来高性能计算机系统、新型计算机和高新计算机技术的发展，激发学生对计算机领域相关知识的求知欲；计算机技术的应用则紧密结合授课学生的实际情况，选取一些典型的计算机应用案例进行分析，让学生直观地认识到计算机科学与实际学习生活的密切关系，体会到本课程学习的必要性和重要性.

2.3 计算机系统的组成与工作原理

首先，介绍构成计算机系统的硬件和软件，使学生对计算机系统有一个整体的认识.其次，分别讲解构成计算机的硬件设备，使学生掌握计算机常用的输入输出设备和计算机核心部件的主要功能及基本工作原理.然后，讲解计算机操作系统的工作原理、常用的计算机操作系统和移动操作系统，并以实验项目的方式帮助学生掌握操作系统的安装与配置方法、常用操作技巧等.最后，以病毒查杀软件、MS Office等常用应用软件的安装为例，讲述应用软件的下载、安装、配置及其应注意的问题.通过本章的学习，学生不仅要能够根据自己的实际需求选配性价比较高的计算机系统或移动终端设备，而且要掌握计算机系统的使用、安全管理与维护策略，从而具备利用计算思维和计算机技术解决专业复杂问题的基础.

2.4 MS Office应用

结合日常学习科研和办公文档处理需求、全国计算机一级 MS Office和二级MS Office高级考试的要求，重点讲解MS Office系列办公软件的功能、操作方法、常用快捷键等，并结合实例让学生熟练掌握这些常用办公软件的使用，为文档编辑与处理、演示文稿设计与制作、简单数据处理与分析等奠定基础.

2.5 数字媒体内容编辑与制作

在介绍数字媒体、多媒体、计算机图形、数字图像、数字视频、计算机动画等基本概念的基础上，从数字图像处理、数字音频录制与编辑、数字视频编辑与制作三个方面进行教学内容的组织.首先，通过讲解数字图像的计算机表示方法、常见图像文件格式、Photoshop等图像编辑工具的使用，让学生掌握计算机呈现数字图像的基本原理、使用常用图像编辑工具进行数字图像处理的方法.其次，以Glodwave为例讲解数字音频的录制和编辑，使学生能够根据实际需要制作相应的音频素材.最后，讲解如何使用Premiere、绘声绘影、iebook等工具围绕某个主题设计和制作视频短片、电子相册、动态电子书等.此外，让学生了解二维动画片、3D动画、3D数字电影、虚拟游戏等数字内容产品的制作方法和开发工具，鼓励有兴趣的学生进行更深入的探究和实践.

2.6 数字通信与网络应用服务

电子邮件、FTP、社交媒体工具、电子商务平台、在线支付系统等网络应用服务已成为目前大学生日常使用的重要工具，学习如何利用这些网络服务提高专业学习效果、方便日常生活与交流等是计算思维培养的重要途径之一.在讲解通信系统构成与工作原理的基础上，重点分析计算机网络的拓扑结构、分类、工作原理、通信设备、传输介质、网络通信协议、无线通信技术和移动通信技术的标准和工作原理等，使学生了解常用计算机网络的设计与构建方法，能够利用无线路由器构建无线个域网和局域网，熟悉相关网络设备的设置和安全配置策略.

2.7 数据管理与安全存储

如何对海量数据进行安全可靠的存储与管理成为当前各个专业领域亟待解决的重要问题：一方面，以数据库系统的构成、基本原理、主要功能、应用方法为核心，讲述数据库管理系统的管理维护、数据库设计与创建、SQL语法等，使学生深入了解如何采用数据库管理系统进行数据的存储和管理，并能够根据实际需要设计和开发相应的数据管理系统.另一方面，随着云计算技术和虚拟化存储技术的不断成熟，许多网络服务商推出了新浪微盘、百度云网盘、腾讯微云、为知笔记等云存储服务，因此应增加如何使用这些云存储服务进行数据的网络共享与安全管理等知识的讲授，强化学生的数据交流与安全保护意识.对于一些重点院校的本科生，为培养学生利用计算机技术进行科学研究的能力，可介绍一些常用的文献检索与管理工具的使用技巧、学术论文撰写与投稿技巧等.这样，不仅可使学生掌握数据存储与管理技术、数据网络存储与共享工具的使用，而且可使学生熟悉利用计算机进行学术文献检索、管理和分析的基本方法与常用工具.

2.8 算法与程序设计

一方面，学生在学习和科研过程中所遇到的实际问题往往并不是采用本课程中所介绍的常用软件工具便能够很好地解决的，往往需要相应专业领域的专用软件系统或根据实际需求设计开发相应的系统；另一方面，“计算机程序设计”是许多大学生必修的第二门计算机类课程，主要是学习利用某一种高级编程语言进行应用系统设计和开发.因此，学习计算机程序设计的一般步骤和方法、经典计算机算法，将有助于学生更容易地学习和使用相关专业领域的软件系统，利用计算思维进行专业领域实际问题的分析和解决，实现计算思维意识和能力的建构.

3 课程教学实施与评价

完成课程教学目标与课程教学内容的设计之后，如何科学合理地组织和实施课程教学活动、通过完善的课程学习评价体系促进学生的学习，成为整个课程建设的关键步骤.

3.1 教学内容的选择与组织

ISM分析法(Interpretative Structural Modeling Method)是一种将图论运用于复杂系统各要素结构分析的方法，能以可视化的层级关系图形式呈现分析结果，常用于专业课程体系结构分析[12]、教学内容结构分析[13]、影响因素间的层次关系分析[14]等.这里采用ISM分析法对“大学计算机基础”课程的各章教学内容之间的结构关系进行分析，以便为课程教学内容的选择和组织提供依据.采用ISM分析法可构建如图1所示的课程各章教学内容的层级关系图.

图1 课程各章教学内容的层级关系

若采用Ci(i=1,…,8)表示各章教学内容要素，根据授课学时数、授课学生的专业方向等因素可设计如表1所示的教学内容组织策略，教师可根据具体专业的教学实际需求选择相应的教学内容组织方法，如对于计算思维水平和计算机应用能力较高的理工类专业学生，若授课学时为72学时则可采用Ci→C2,C3→C5,C7→C4,C3,C8的教学内容组织形式，若仅有36学时则可采用C1→C2→C7→C8的教学内容组织形式.

表1 课程教学内容组织策略

3.2 实施思维性课程教学

改变仅注重知识和技能讲解与传授的教学方法，重点讲解各知识点所蕴涵的计算思维方法、各类计算机软件的设计思想及其操作过程所运用的计算思维，将计算思维的培养与计算机课程教学有效融合，实现由知识传授型教学向基于知识的计算思维培养的转变[15].“大学计算机基础”的课程教学内容包含计算机基础理论和计算机技术应用实验两大部分，在采用思维性教学方法进行课程教学时，教师要树立基础理论教学与计算机实验操作相互协调的教学理念，设计内容丰富且符合学生学习兴趣的实验项目，通过基础理论知识教学和实验项目实践，可培养学生综合应用计算思维和计算机技术解决实际问题的能力.此外，为提高学生的创新意识和创新实践能力，解决授课时数有限与课程教学内容庞杂的矛盾，教师应根据计算机技术热点和授课班级的专业实际情况设计一些具有探索性的综合实验项目，有意识地培养学生利用计算思维和计算机技术解决专业问题的意识和能力.

3.3 课程教学评价

首先，有效利用微博平台对学生进行过程性评价，记录学生计算思维发展的轨迹并发现其学习过程中所遇到的实际问题，突出学生在课程学习过程中发展计算思维意识、计算思维方法和计算思维能力的重要性.其次，改革课程考试内容和出题形式，在总结性评价中体现学生计算思维的发展情况，如适当减少单选题和填空题，增加多选题、论述题和设计题的比重，拓宽课程考核的知识面.最后，综合学生的过程性评价结果和总结性评价结果，给出每位学生的课程成绩.在完成学生过程性评价和总结性评价之后，教师要对自己的学期课程教学情况进行分析和总结，针对教学内容设计、教学实施策略与方法、教学评价体系等进行反思和探讨，及时发现课程教学的优点及其存在的问题，不断提高课程教学效果.

4 总结与展望

本文在分析课程教学目标、设计课程教学内容的基础上，探究促进非计算机专业学生计算思维和利用计算机技术解决实际问题的能力培养方案.本文所研究的课程教学内容、课程教学方法与评价机制在我校最近三个学期的“大学计算机基础”课程教学中得以实施，同时取得了良好的课程教学效果.但由于缺乏针对计算机基础课程教学专门设计的微博互动教学服务平台，采用新浪微博、腾讯微博等社会性微博平台开展课程教学时不仅其功能有限，而且容易导致学生在与课程学习无关的微博内容上浪费时间.为此，针对计算机课程教学的实际需要，研究具有课堂考勤管理、学生端电脑控制、云存储、题库管理与自动评测、微博教学等功能的社交型教学互动服务平台是下一步需研究的重要问题.

参考文献：

[1]王移芝，鲁凌云，周围.以计算思维为航标拓展计算机基础课程改革的新思路[J].中国大学教学，2012(6):39-41.

[2]马建斌，张玉新，高媛.高校非计算机专业计算机基础课程教学探讨——以河北农业大学信息科学与技术学院为例[J].河北农业大学学报，2012,14(2):78-80.

[3]龚沛曾，杨志强.大学计算机基础教学中的计算思维培养[J].中国大学教学，2012(5):51-54.

[4]董荣胜.计算思维与计算机导论[J].计算机科学，2009,36(4):50-52.

[5]牟琴，谭良.计算思维的研究及其进展[J].计算机科学，2011,38(3):10-15.

[6]李波.计算思维与大学计算机基础[J].中国大学教学，2012(7):43-45.

[7]战德臣，聂兰顺，徐晓飞.“大学计算机”——所有大学生都应学习的一门计算思维基础教育课程[J].中国大学教学，2011(4):15-20.

[8]H.Hasan Örkcü,Hasan Bal.Goal programming approaches for data envelopment analysis cross efficiency evaluation[J].Applied Mathematics and Computation,2011,218(2):346-356.

[9]Gang Li.Fuzzy goal programming-A parametric approach[J].Information Sciences，2012,195(6):287-295.

[10]董荣胜.九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明[J].中国大学教学，2010(10):14-15.

[11]陆汉权，何钦铭，徐镜春.基于计算思维的“大学计算机基础”课程教学内容设计[J].中国大学教学，2012(9):55-58.

[12]瞿英，王玉恒，崔春生.解释结构模型在专业课程体系结构解析中的应用——以信息管理与信息系统专业为例[J].数学的实践与认识，2012,42(7):71-72.

[13]傅德荣，章慧敏，刘清堂编著.教育信息处理[M].北京：北京师范大学出版社，2011:126-148.

[14]马立新.基于ISM模型的创新人才培养研究[J].廊坊师范学院学报(自然科学版)，2013,13(1):46-48.

[15]李禾.试析计算思维的计算机公共基础课研究性的教学模式[J].黑龙江高教研究，2012,218(6):158-159.