计算机基础课程体系建设实践

［摘要］在计算机基础教学中，培养学生的计算思维能力是计算机基础课教师的共识。文章针对目前计算机基础教学中存在的问题，提出了以培养计算思维为目标的新的课程体系，并探讨了课程体系的实施方案和新的考核方式。此课程体系与学生所学专业相融合，通过一系列的课程设置，使学生养成运用计算思维分析问题和解决问题的能力。

［关键词］计算思维；课程体系；实施方案；考核方式

随着信息技术的迅速发展，计算机教育直接关系到国家未来的科技竞争力；计算机基础教学是我国高等教育的组成部分，在学生的综合素质、创新能力培养等方面发挥着重要作用，为学生后续的专业课学习提供了必要的保障。随着计算机技术的发展，熟练运用计算机技术和手段解决本专业的问题，是大学生必须具备的基本素质。大学计算机基础教学的目的是使学生掌握计算机网络和相关信息技术的基本知识，培养学生利用计算机技术分析解决问题的意识和能力，提高他们的信息素养，培养出具有创新精神的高素质复合型人才[1]。目前，计算机基础课程体系设置还存在很多问题，高校专业学科种类繁多，各专业对计算机知识的需求不同。因此，如何建立适应不同专业需求的课程体系，如何体现计算思维能力的培养，是当前急需解决的问题。计算思维的培养是当前国内外计算机教学研究的热点，具有计算思维而且能够运用计算机技术和手段进行学习、工作、解决专业问题是高级人才必备的素质。

一、存在的问题

计算机基础课程是面向高等院校除计算机专业外的本科生开设的，旨在培养大学生的信息素养、计算机应用能力和计算思维能力，但是在计算机基础课程体系的建设中存在着很多问题。首先，不分层次的教学。随着信息技术教育在中小学的广泛开展，学生的计算机基本操作能力有所提高。但是由于受各地经济水平、教育条件等因素的影响，新生入学时的计算机水平差异较大。如果采用统一的课程设置，计算机基础好的学生就会“吃不饱”，觉得太简单，失去学习的兴趣，而计算机基础差的学生又会跟不上。其次，不分类别的教学。由于各专业对学生的计算机能力的要求各不相同，而且各专业学生的学习方法、思维模式也是有差别的，因此采用统一的课程设置，不能满足各专业对计算机能力的个性化需求。另外，计算机基础课程不能很好地与学生所学的专业相结合，也降低了学生的学习兴趣。再次，与社会应用需求脱轨。随着信息产业的飞速发展，新概念不断涌现，比如互联网+、大数据、物联网、云计算等，但在计算机基础课程教学中，还没有引入这些新技术和新概念，造成了计算机基础课程的教学内容和社会应用需求脱节，这势必会影响学生的学习动力[2]。

二、解决问题的方案

由于大学专业多，不同专业需要具备的计算机知识与能力有所不同，大学计算机基础课程体系的设置应以服务于专业需要为导向，提供差异化的课程供不同专业的学生选择。新的课程体系应重视加强计算思维培养。

（一）计算思维培养计算思维是指运用计算机科学的基础概念进行问题求解和系统设计以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[3]。计算思维能力是人类的基本思维方式。大学计算机基础教学是大学通识教育的重要组成部分，担负着培养大学生计算思维能力的重要使命，教师在教学中要有意识地把计算思维能力的培养渗透到教学内容、教学方法和教学评价的各个环节。计算思维的本质是抽象和自动化，教学时要结合具体案例讲解如何按照计算机求解问题的基本方法，并构建出相应的算法和基本程序。

（二）课程体系的设置和实施1.分类课程体系的设置以湖南大学为例，深入各学院进行广泛的调研，了解各专业对计算机基础课程的需求；在通识教育阶段，设置计算机基本能力测试、计算机导论与程序设计2门必修课程，共3学分，其中计算机基本能力测试0.5学分，计算机导论与程序设计2.5学分。由于不同专业对计算机知识与能力的需求不同，因此计算机课程应根据专业特点进行分类，不同专业大类设置不同的课程，各学院根据自身专业的要求自主选择。大类分理科和文科两大类，理工（非计算机类）又分理科A类（包括电气、数学等）和理工B类（包括化工、机械等），文科分文史、外语与新闻、艺术三大系列。其计算机导论课程设置具体如表1所示。表1中，理工A类包括电气、数学、机械等学院，理工B类包括材料、生物、化工等学院，文史类包括法学、经贸、金统等学院，艺术类包括设计院、文学院、岳麓书院等学院。2.分类课程体系的实施计算机基础课程作为通识教育的重要内容，不应只是简单地拓展学生在计算机方面的知识面，更需要展现计算机学科的思维方式，其目的是培养学生的计算信息素养、思维能力和解决问题的能力[4]。计算思维的训练不是开设一门课程就能完成的，它需要一系列后续计算机课程的支撑。湖南大学实施的相关课程教学分为三个阶段：第一阶段开设必修的计算机信息技术基础，主要要求学生掌握计算机基础知识、信息如何编码、计算机如何工作以及网络基础和Office办公软件的操作。第二阶段开设的计算机导论课，特别是对理工类和经管类开设的程序设计语言课（计算机导论A~C），以计算思维培养为中心，对课程内容进行整合和更新，引导学生沿着分析问题、建立模型、确定数据结构和算法、编写程序并上机运行这条主线，循序渐进地提高他们的逻辑思维和计算思维能力。第三阶段开设专业选修课，向各专业渗透计算机技术，将计算思维与专业应用相融合，使计算机基础课程朝着更多元化的方向发展。该课程体系采用2+X模式开展课程教学（2是指必修的计算机基本能力测试、计算机导论与程序设计这2门课程，X是指各专业结合自身专业特点在夏季小学期开设的一门训练课程，比如程序设计综合训练、仿真平台与工具应用实践A、基于Python的计算思维训练、网页设计与制作等课程）。通过这些课程的开设，促进了学生计算思维的培养，并通过与专业紧密结合来提升学生的学习兴趣，促进学生创造性思维和创新能力的培养。第一阶段的课程开设在第一个学期，第二阶段的课程开设在第一或第二个学期，第三阶段的课程开设在第一年的夏季小学期。

（三）考核方式1.上机考试三个阶段的考试一律采用上机考试系统。第一阶段的计算机信息技术基础由于内容相对简单，不少学生在中学就学过，因此采用“以测代考”的方式。以学生自学为主，教师把教学要求、课件、学习难点、习题、视频挂在课程中心的网站，学生进入课程中心去学习、做题。同时在考试系统网站放模拟题，学生可反复练习，自动评分，熟悉考试环境。考试需要预约，每月提供一次考试，每个学生提供四次考试机会，考试前安排老师辅导和答疑。如果第一次考试没过可以再学，然后参加下次考试，通过即可。教师每学期期末把考试通过的学生的最高分报给教务处，考试通过的学生下期不能再参加考试。如果学生基础太差，学习有困难，可到相关教师处登记，教师会开班讲授，给这些学生提供帮助。第二阶段的程序设计训练，期中、期末考试分别占20%和40%，每月一次的小测试占20%，还有平时的上机训练占20%，所有的测试、训练都是机试，由计算机自动判卷。第三阶段与专业结合的综合程序训练一般安排在夏季小学期，每周2次课（4节），共4周。采用边讲边练的方式，第一次课主要由教师根据题目要求，从计算思维培养的角度按照问题描述、模型建立、算法设计、机器实现的主线进行讲解，采用启发式教学，引导学生思维，将问题逐步细化，使学生方便理解。训练学生的思维，使学生熟悉计算机解决问题的基本方法；提高学生的思维能力，使学生习惯用计算思维解决本专业的问题。第二次课主要是学生自己上机实现，如果有问题及时跟老师提出，寻求老师的帮助，逐步提高自己分析问题和解决实际问题的能力。每两周一次小测试，检验学生的学习效果，及时发现问题并加以改进。2.以竞赛促进教学鼓励学生参加计算机竞赛，如由文科计算机基础课程教学指导委员会发起，目前由四个教指委共同主办的中国大学生计算机设计大赛、全国大学生广告设计大赛等。以竞赛的方式激发学生的学习兴趣，培养学生的创新意识、探索精神和问题求解能力。湖南大学每年组织参赛，获得了多个全国一等奖、二等奖和三等奖。学生参赛很踊跃、积极性很高，他们对选定的题目进行思考、建模，设计算法，实现，这正是计算思维中系统设计和问题求解的方法。学生经常围绕一个问题反复探讨、争论不休，查阅大量资料，这就极大地激发了他们学习计算机知识和技能的兴趣和潜能，提高了他们的计算思维能力，培养了其创新能力、团队合作意识以及运用信息技术解决实际问题的综合实践能力，有利于造就更多的德智体美全面发展、创新型、实用型、复合型人才。

三、实施效果

上述2+X课程体系在湖南大学全面铺开，与课程体系相配套的新教材已投入使用，各院系可以根据自己的专业需求自主选择所学内容。很多院系都选择在大一开设计算机基础类课程，有的院系在大一上学期开设，有的在大一下学期开设，比如电气与信息工程学院、数学与计量经济学院等学院有约2000名学生选修计算机导论A（C语言程序设计），材料学院、生物学院等学院有约1800名学生选修计算机导论C（MATLAB+Mathematics），经济与贸易学院、法学院等学院有约1100名学生选修计算机导论D（SPSS+高级Office），中国语言文学学院、设计学院等学院有约150名学生选修计算机导论E（Multimedia+高级Office）。考核系统也在不断地完善，由于全部采用机考，学生感到了压力，学习更加努力，到课率达到96%以上,学习积极性更高，更加重视上机操作。计算机基础课程是一门实践性很强的课程，只有通过多上机、多操作才能掌握好。通过机考的方式鼓励学生多上机、多思考，提高其分析解决问题的能力和计算思维的能力，为其后续课程的学习打下良好的基础。当然，在改革的过程中还有很多方面需不断完善，如新编教材还需不断修订和完善，机考题库需不断扩充和更新[5]。

四、结束语

大学计算机课程需要强调计算思维的培养，以思维带知识，因而必须对现行的课程体系进行改革，结合学生所学专业和需求整体规划合适的课程模块，通过一系列相关课程教学的开展，使学生掌握运用计算机的知识和思维方法解决实际的问题。同时，计算思维教学是一个系统工程，需要重新编写合适的教材，需要一大批热爱教学的教师全身心投入，深入挖掘计算机与各专业结合的经典案例，不断对教学内容和教学方法进行改进，这样可以更好地提高学生的计算思维能力和创新能力。

［参考文献］

［1］李桂芝，周长胜.以计算思维为导向的计算机基础课程体系研究［J］.教育教学论坛，2016（18）：173-l75.

［2］王亚杰，尹航，李飞，等.面向计算思维的大学计算机基础教育教学改革［J］.计算机教育，2017（8）：74-77+82.

［3］战德臣，王浩.面向计算思维的大学计算机课程教学内容体系［J］.中国大学教学，2014（7）：59-66.

［4］林旺.基于计算思维的大学计算机教学研究［J］.中国大学教学，2015（9）：55-58.

［5］徐东风，陈孟娴，杜治国，等.面向大学计算机基础的计算思维案例设计［J］.计算机教育，2015（7）：8-11.

作者：谢晓艳 杨圣洪 陈娟 蔡宇辉 单位：湖南大学信息科学与工程学院