地方高校计算机基础教学改革研究

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　　[摘要]针对地方高校大学计算机基础教学存在的对大学计算机基础教学的重视度不够、大学计算机基础课程对其他专业的支撑不足、师资不足、大学计算机教学水平的评价体系不足等主要问题，结合岭南师范学院实际，提出了以基础为本，计算思维为主，面向应用需求的“l+ l+x”的课程体系设置，为地方高校计算机基础教学改革提供一种新思路。
　　[关键词]地方高校;计算机基础;计算思维
　　[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2020）02-0118-05
　　一、大学计算机基础教学的现状
　　大学计算机基础课程是面向全体非计算机专业大学生提供计算机知识、能力、素质方面教育的公共基础课程。20世纪70年代末，我国的一部分高校开设了这门课程，教学的主要内容是计算机程序设计的基础知识。到了20世纪90年代，教育部正式把大学计算机基础课程列为高校重要的必修课，在课程内容上有了较大的改动，提出了“文化基础一技术基础一应用基础”三个层次的课程体系。在这个阶段，全国大部分高校组建了教师队伍，配备了计算机机房，在教学计划中设置了相关的必修课程，全面深入地推动了大学计算机基础教学的普及工作。进入21世纪，随着计算机以及互联网的发展，物联网、大数据、云计算、移动通信等新概念和新技术不断出现，深刻地改变了人类的思维和学习方式。同时，随着我国经济的发展，计算机课程的普及程度越来越高，一部分原来在大学讲授的计算机知识已经下放到中小学学习。面对新的局势，原有的大学计算机基础教学内容和模式已经越来越不符合时代发展的要求。大学计算机基础教学面临新的问题，同时也迎来了新的发展机遇。
　　在这样的重要关口，教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会（以下简称“教指委”）确立了推进课程教学改革的总体目标：明确以计算思维为导向的改革方向，探索多元化的教学方案、推动以在线开放课程为代表的教学模式改革、完善课程教学成效评测方式，从而建设适应时代要求的新的大学计算机基础教学体系。
　　基于以上认识，在广泛总结各个高校大学计算机基础教学发展经验的基础上，教指委经过多次修订和完善，明确提出了新的大学计算机基础教学总体框架：“4个领域x3个层次”，并着重强调了要培养学生计算思维能力的要求。4个领域即系统平台与计算环境、算法基础与程序设计、数据管理与信息处理和系统开发与行业应用;3个层次是概念与基础、技术与方法和综合与应用。在这一总体框架下，高校根据白身人才培养定位与学科专业特色，形成了“I+X”的课程设置方案，即“大学计算机基础+若干必修/选修课程”。
　　从以上描述中我们发现，作为一个改革目标，它并非强制性的，而是作为一种建议和参考，高校还须根据自身特色来完善和发展这一目标。在实际的教学中，无论是从教学课程的设计、教学内容的选择以及教学模式的改革等形式上，高校本身都具有很大的自主权。对于雄厚实力的高校来说，这一改革目标已经基本完成或正处于实施过程当中。作为地方院校，大学计算机基础教学的模式还主要停留在第二个阶段，进行这样的改革面临各种各样的困难和阻力。下面以笔者所在的岭南师范学院为例，介绍分析地方高校在大学计算机基础教育中存在的主要问题。
　　二、地方高校在计算机基础教学中存在的主要问题
　　（一）对于大学计算机基础教学的重视程度不够
　　学校对于大学计算机的课程定位认识不足，将计算机仅仅当作一种工具，侧重于软件工具的操作培训。目前针对全校学生仅开设了一门计算机文化基础，主要培训学生利用计算机操作文档的技能。对于程序设计、数据管理等方面没有涉及，学完之后学生仅能够把计算机
　　当成一种“办公用品”。随着计算机的普及，中小学相继开设了信息技术课程，课程教授的大部分内容和计算机文化基础相互现了重叠，高校开设计算机基础课程的必要性受到了进一步质疑，出现了一些轻视大学计算机课程的观点。
　　（二）大学计算机基础课程对其他专业的支撑不足
　　近年来，随着计算机技术的快速发展，移动通信、物联网、云计算、大数据等新技术和新概念不断出现，计算机技术也越来越广泛地渗透到各行各业的各种应用当中。信息处理已经成为人们日常工作和生活的基本手段，普及计算机知识的任务也已经下放到中小学，大学本科的计算机课程要以复合型的研究和应用人才培养为目标。因此，本科计算机课程不能再以技能和操作入门，而应该以计算机学科的全面介绍为引导，使学生对学科概况、研究方法、与其他学科的交叉融合关系有一个科学、全面的认识，作为今后学习的引导与基础。 从这个方面来看，大学计算机基础教育不仅仅是提升个人计算机能力的问题，也是各个专业发展的刚性需求。但目前大学计算机基础教学在课程内容上还不能满足不同专业对计算机知识的需求。如何提高学生在学科专业层面的计算机应用能力是目前亟待解决的问题。
　　（三）师资不足
　　師资不足包含两层含义。
　　第一层含义是教师人数不足。大学计算机文化基础面向全校新生。近年来，本校每年的新生人数超过5000人，而大学计算机文化基础的专任教师数量只有6-8人，教师数量严重不足。同时，基础课教师的人才引进却一直陷入停滞状态，目前不足的部分由其他部门的人员兼任。师资队伍的不足导致教学改革难以进行。
　　第二层含义是教师个人能力方面的不足。基础课教师长年担负着繁重的本课程教学工作，没有足够的时间和精力在专业方面进行深入学习，长期重复单一的教学也使部分教师产生了职业倦怠感，降低了提升自身能力的意愿。同时，由于学院的忽视，对这些教师的能力培训也缺乏相应的引导和渠道。这些情况导致了部分基础课教师忽视了白身的发展，在计算机技术快速发展的今天，对新知识和新技术的认知存在一些不足。由于自身能力的不足，一些教师对大学计算机基础课程教学改革存在一些担心，对推动教学改革不够积极。
　　（四）大学计算机教学水平的评价体系不足 　　大学计算机基础教学水平的评价体系一直以来都存在不足，这是一个普遍的问题，地方高校如此，全国性的高校也是如此。目前本校采用广东省的高校计算机水平考试平台组织课程日常实践和考核，这一平台方便易用，有不少优点，但它侧重于对单项知识技能的评测，缺乏对学生计算机综合应用能力的检测。
　　三、计算思维培养的重要性
　　在新一轮的大学计算机基础教学改革中，计算思维被作为一个重要的词汇提出并引起专家学者的广泛讨论。
　　计算思维的定义最早是由美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette Wing）教授在计算机权威期刊《Communications of the ACM》上给出：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。为了让人们更易于理解，周以真教授义将它进一步地定义为：通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法;是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据义能把数据译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法;是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注点分离的方法（SoC方法）;是一种选择合适的方式去陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法;是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法;是利用启发式推理寻求解答，也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法;是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行折中的思维方法。
　　计算思维的本质是抽象化和自动化。它虽然具有计算机科学的许多特征，但是计算思维本身并不是计算机科学的专属。随着智能手机及网络技术的发展，现代社会的每个人都不知不觉地融入信息世界中。各种事物和活动都被数字化而成为计算机处理的对象，在这一过程中人们的思想或多或少的地受计算机的影响，从而以计算机的方式去处理问题。由于计算机对信息和符号的快速处理能力，使得许多原本只是理论的内容变成了实际可以实现的过程。就教学而言，计算思维作为一个问题解决的有效工具，应当在所有学校的课堂教学中得到应用。
　　2016年出版的由教指委编撰的《大学计算机基础课程教学基本要求》中明确指出：计算思维能力的培养将成为今后大学计算机基础教学的新常态。能力的培养是教育的核心内容。虽然计算思维无处不在，但计算思维能力的培养需要系统化的学习和精心的设计。大学计算机基础课程应承担起培养大学生计算思维能力的任务。以计算思维能力培养为核心的大学计算机基础教学，具有量大面广的特点，可以使各专业的学生广泛接受计算思维方法的训练，这对提升大学生的创新思维能力，让其具备复合交叉的知识结构，进而提升我国未来在科技与教育领域的核心竞争力具有重要意义。
　　下表给出了大学计算机基础教学中涉及计算思维的8类42个核心概念及重点，需要说明的是，这些核心概念的培养需要通过多门课程来实现。
　　四、地方高校计算机基础课程体系的设置
　　计算思维的提出从根本上解决了大学计算机基础对其他专业的支撑问题。大学计算机教育不仅仅是培训大学生对软件工具的使用，而且要从思维层面去培养学生的能力，就像数学和物理等课程一样。以笔者所在学校为例，现行的课程体系根本不能支撑这样的需求。目前学校仅开设一门大学计算机基础，而且课程的设计偏向于提高学生使用Office软件的水平，对于计算机学科的基本概念和方法，例如算法、程序设计、数据管理和信息处理的基本方法存在缺漏，对于应用计算机技术分析解决问题的能力基本没有涉及。
　　作为长期从事大学计算机基础教育的教师，笔者经过大量的研究，了解和比较了多所不同层次的高校计算机基础课程设置，结合本校的实际情况，提出一个“I+I+X”的课程体系，也就是大学计算机基础+Pvthon程序设计+若干其他选修课程。
　　（一）結合“网络自主学习平台”，改组大学计算机基础
　　现行的大学计算机基础主要讲授Office软件。前文已经介绍，随着中小学普及信息教育，大学新生已经具备了一定的Office使用水平，然而由于各地教学条件的不同和学生自身的差异，新生的Office软件操作水平参差不齐。这种情形十分普遍，给统一教学带来了很大的麻烦。根据传统的方式，教师一般只能从最低的水平开始讲起，而高水平的学生则容易失去兴趣，从而造成厌学的情况。笔者认为，这部分内容可以依托本校的“网络自主学习平台”改为自学，学生依据自身的水平并在教师的指导下选择内容进行学习（类似大学英语模式），这样既能解决学生起点不同的问题，也节约了师资，教师可以把更多的时间花在其他内容上。期末以能独立完成“毕业设计编辑与排版”和“毕业答辩演示文稿设计与美化”为标准进行考核，这部分内容学时建议为32课时。在这一前提下，改编《大学计算机基础》教材，增加计算机基础理论介绍，如计算理论、软件基础、算法基础等与计算思维相关的内容，为学生以后的学习打下基础。这部分内容课时建议为32课时。
　　本校采用的网络白主学习平台是由广东省高等教育考试中心推出的一套系统，目前在广东省内得到了广泛应用。平台包括课程教案、知识点学习、实例教学、测试中心、高级应用、学习答疑、学习统计等多个模块，教学形式以文字和视频为主，辅以完善的测试系统，非常适合学生自学。
　　（二）针对二年级学生开设Python程序设计
　　计算思维的核心概念是经过高度概括和理论总结的，这些还不能称为直接的教学材料，其培养要渗透在传授学科知识、训练应用能力的过程中。大学计算机基础教学更重要的是让学生在理解知识的基础上，掌握和应用知识，从而达到能力和素质的提升。程序设计语言既有理论又包含实践，既能培养学生计算思维和分析问题的能力，义能为学生在各自专业领域解决问题提供帮助。我国的高校基本都开设了程序设计语言课程，但是由于文理科的不同专业对学习难度的要求大不相同，选择何种语言成为一个问题。 　　1.为何选择Pvthon语言？
　　根据调查，目前国内的高校大多开设C语言或VB作为非计算机专业的程序语言课程。C语言作为程序设计基础语言，能够让学生明白程序运行原理、计算机各个部件如何交互、程序在内存中是怎样的状态以及操作系统与程序有怎样的关系。但是C语言过分强调语法和性能，语法复杂，入门困难，并不适合非计算机专业的学生。
　　VB作为一种可视化的语言最大的特点就是入门简单，适合初学者。但目前VB的发展受到各种限制，应用领域较少，处于被淘汰的边缘。
　　Pvthon语言的出现完美地解决了上述问题。作为一种功能强大的语言，PVthon继承了传统编译语言的强大性和通用性，同时也借鉴了单脚本和解释语言的易用性，以其易学、易读、易维护等特点，将初学者从枯燥的语法规则中解脱出来，把更多的精力投入到应用和求解问题上。同时，Pvthon还有十分丰富的第三方模块，可以快速完成不同专业领域的应用需求。对于非计算机专业的学生而言，Pvthon是理想的选择。目前，Python已经成为国际上最受欢迎的程序设计语言之一，越来越多的国内高校开始将Python设为大学计算机必修课目，甚至有些省份的中小学都开始学习Python。 2.Pvthon程序设计课程设计 本课程定位是计算机基础核心课程，建议学时为64课时。其教学目标是：以讲授程序设计的基本思路和方法为出发点，以Pvthon语言为主要内容，使学生掌握程序设计的基本方法，了解从问题分析到程序维护整套程序设计流程，初步具备利用Pvthori语言解决各类实际问题的开发能力。根据课程定位和Pvthon语言的特点，课程的主要内容可包括4个部分：程序的基本编写方法、Pvthon语言实践、程序设计方法和计算思维、算法和应用。实践教学是PVthon语言非常重要的组成部分，作为面向性十分广泛的公共基础课，该课程的实践教学一方面要有以训练Python语言本身的基础类实验;另一方面要有针对具体需求的问题求解型的实验，特别是结合一些和学科专业相关的实际问题开展程序设计实践，从而增强学生兴趣，提高学生解决问题的能力。例如：针对数学专业的学生，可以介绍Pvthon语言中分形集合绘制方法。下面为绘制曼德勃罗集的代码及效果图。
　　（三）开设适量针对应用需求的计算机选修课程
　　开设计算机选修课程的目的在于满足学生兴趣爱好、拓宽学生的知识面、提高学生的综合素质。选修课程的开设既能为高校培养高素质的复合型人才，义为教师发挥特长、传播本学科知识提供一个平台。可见，计算机选修课程也是整个计算机基础教学体系巾重要的一部分。当前，计算机选修课程的教学存在不少问题，例如选修课数量不足、针对性不强、配套的教学资源不足等。针对存在的问题，结合本校的实际情况，笔者认为应该对计算机选修课程进行如下改革。
　　1.建立公共选修课的激励机制，提高教师申报选修课程的兴趣。目前的公选课申报完全取决于教师的个人意愿，由于从事计算机基础教学的教师人数本来就少，而且大多教师承担了很重的必修课教学任务，而学校并没有对选修课采取什么激励措施，这导致教师普遍兴趣不高。学校应当建立对公共选修课程的激励制度，提高教师申报的积极性。
　　2.提高计算机选修课程的针对性。目前本校主要开设的计算机选修课有VB、网页制作等，其课程设计主要致力于学习课程本身，实际应用性不强。近年来，我校组织的计算机等级考试学生报名踊跃，但过级率不高。针对这种情况，完全可以开设一些计算机等级考试培训的选修课程，比如高级Office应用、Access数据库管理等，也可以针对本校的特点，开设一些师范类学生需求较高的课程，比如课件制作等。
　　3.规范考试，建立科学有效的选修课监督评价体系。由于多方面原因，公共选修课程缺乏有效的监督管理，存在着教学质量不高、学生到课率不高、课程通过率很高等问题。学校应该加强对选修课程的监督管理，建立完善的课程考核评价体系，以保证选修课程的健康发展。
　　五、結语
　　随着计算机的普及，计算机技术越来越多地应用于人们工作生活的各个场景巾，计算思维越来越多地影响着人们的行为。掌握一定的计算机技术，具备一定的计算思维能力成为新时代人才的基本要求。大学计算机基础教育的目的就在于此。数量众多的地方高校必须看清楚形势，顺应时代的变化，主动去迎接大学计算机基础教育改革的浪潮，为改善本科教学质量，提升我国在教育领域的核心竞争力添砖加瓦。
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　　[责任编辑：陈明]
　　[收稿时间] 2019-03-21
　　[基金项目]岭南师范学院2018年教学改革项目（编号：1149618218）、
　　[作者简介]方大良（1978-），男，湖南人，本科学历，讲师，研究方向：计算机基础教育。薛斌（1975-），男，甘肃张掖人，硕士，讲师，研究方向：教育技术。
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