王 華 侯孟書 陸 慶 邢建川

摘要:本文通過對(duì)國外著名高校計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況的研究,總結(jié)出我實(shí)驗(yàn)中心在計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面存在的不足,探討了如何在引入西方先進(jìn)教學(xué)理念的基礎(chǔ)上建設(shè)具有系統(tǒng)化和體系化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,探索以提高計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果為目的的建設(shè)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生培訓(xùn)基地等教學(xué)方式,努力建立一套科學(xué)的計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程教學(xué)方法。同時(shí)本文還探討了在青年教師培養(yǎng)方面應(yīng)該注意的問題。

關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課;實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)理念

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

目前,國內(nèi)各大高校已經(jīng)著手開始進(jìn)行計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程的建設(shè)和改革,但是從了解的情況來看,大多數(shù)高校重點(diǎn)在教學(xué)方法上進(jìn)行了一定的革新,探索了以學(xué)生分級(jí)制為基礎(chǔ)的教學(xué)模式,但總的來說,在人才培養(yǎng)的宏觀教育理念方面還沒有形成成熟的體系。因此,研究和改革現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程必將有力推動(dòng)高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)教育水平,對(duì)探索形成科學(xué)的、具有可操作性和較高的教學(xué)“收益”的教學(xué)理念具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1國內(nèi)外教學(xué)情況對(duì)比和分析

國內(nèi)高校的計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程一般都只介紹幾門入門型課程,如“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”、“C語言”等。而在“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”中,Windows操作以及Office操作的練習(xí)占了很高的比重?？偟膩碚f教學(xué)涉及的技術(shù)水平偏低,不利于學(xué)生計(jì)算機(jī)能力的全面培養(yǎng)和提高。

在國外,計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課一直是受到廣泛關(guān)注的基礎(chǔ)型學(xué)科,而開設(shè)公共基礎(chǔ)課程的最終目的不僅僅是對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的技術(shù)掃盲,更主要的是通過這樣一個(gè)教學(xué)平臺(tái),激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的熱愛以及提高學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的認(rèn)知和應(yīng)用水平。在斯坦福大學(xué)、加州伯克利大學(xué)、伊力諾大學(xué)、麻省理工學(xué)院等世界著名高校,計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課始終堅(jiān)持“啟迪思維、拓寬視野”的八字方針,開設(shè)了一系列新生研討課,如“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”,通過此課程介紹典型的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)發(fā)展以及其局限性,探討未來計(jì)算機(jī)一些可供選擇的組織結(jié)構(gòu)及程序系統(tǒng)。又比如“計(jì)算機(jī)與信息安全”,介紹黑客入侵、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常見漏洞,防范攻擊的技術(shù)措施密碼技術(shù)與計(jì)算機(jī)安全有關(guān)的法律問題。再比如“計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的重大突破”,介紹計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的主要成就,考察計(jì)算機(jī)理論與實(shí)踐的相互影響,涉及的問題有計(jì)算能力的局限性、算法效率、密碼技術(shù)、語言翻譯、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等。此外還有“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)災(zāi)難”,同時(shí)還討論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如何實(shí)效,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)崩潰對(duì)社會(huì)造成的影響,并介紹了計(jì)算機(jī)崩潰導(dǎo)致災(zāi)難的一些實(shí)例,討論計(jì)算機(jī)安全、容差結(jié)構(gòu)等問題。

在程序設(shè)計(jì)的課程方面,國內(nèi)的計(jì)算機(jī)專業(yè)一般只開設(shè)了C、Java等少數(shù)幾門編程課程。而國外著名高校所供學(xué)生選擇的程序設(shè)計(jì)及編程語言課程多達(dá)10門以上,既講解C、C++、C#、Java,也還講解Javascript、HTML、CSS、XML等網(wǎng)絡(luò)客戶端編程語言;既注重橫向比較各種語言難點(diǎn)和精髓,也有突出訓(xùn)練程序設(shè)計(jì)能力的軟件實(shí)踐類課程,還有編程語言基礎(chǔ)理論課。

前述可見,國外一流大學(xué)與國內(nèi)高校之間在計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課教學(xué)上的最大差異在于兩者教學(xué)理念的不同。國內(nèi)高校旨在提供計(jì)算機(jī)入門講座,不夠重視學(xué)生能力的提高和興趣愛好的激發(fā);而國外著名高校在思維啟迪、知識(shí)面拓展方面做了大量的工作。從教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、教學(xué)方式的采用等各個(gè)方面都精心安排,量身打造,培養(yǎng)的學(xué)生不僅能做到廣泛的應(yīng)用,還能做到技術(shù)層面的思考,正好吻合了國內(nèi)高校在專業(yè)教學(xué)中所提倡的培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的教學(xué)理念。

2面向全校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的公共基礎(chǔ)課教學(xué)模式的探討

通過對(duì)國外多所著名高校的教學(xué)模式的分析,發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外高校在新生入學(xué)水平上存在著巨大的差異。我們學(xué)習(xí)別人的優(yōu)秀教學(xué)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該從理念入手,在教學(xué)模式上絕對(duì)不能生搬硬套,應(yīng)該具體問題具體分析。

由于國外的計(jì)算機(jī)普及程度較國內(nèi)高出很多,國外的大學(xué)新生通常都具有一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí),具備一定的計(jì)算機(jī)操作能力,因此,國外高校通常采用計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的形式多角度地去介紹計(jì)算機(jī)核心基礎(chǔ)知識(shí)。在我國,盡管近幾年來個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及程度日益提高,一部分學(xué)生和國外新生一樣,在大學(xué)入學(xué)時(shí)已經(jīng)具有一定的計(jì)算機(jī)操作經(jīng)驗(yàn),但對(duì)于那些來自農(nóng)村等家庭條件有限的學(xué)生來說,計(jì)算機(jī)操作不多甚至沒有操作經(jīng)歷,因此國內(nèi)新生在計(jì)算機(jī)能力方面具有嚴(yán)重的層次劃分。

根據(jù)這樣的國情,很多高校提出了分級(jí)制的教學(xué)模式。即將學(xué)生按照具備的基礎(chǔ)能力進(jìn)行劃分,在相同課程的傳授中,教學(xué)內(nèi)容的難度分為初級(jí)班、提高班等。實(shí)踐證明,運(yùn)用該教學(xué)模式取得了一定的教學(xué)效果。

我中心在學(xué)習(xí)兄弟高校的有效經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)自己長期的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),擬在課程的設(shè)置上重點(diǎn)將一些具有重要應(yīng)用價(jià)值的課程按照考核機(jī)制的不同,設(shè)置成為面向全校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的兩類基礎(chǔ)課程,即直接考核基礎(chǔ)課程和間接考核基礎(chǔ)課程。

就課程設(shè)置而言,我們重點(diǎn)開設(shè)如“Matlab應(yīng)用技術(shù)”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”、“計(jì)算機(jī)信息安全”等具有重要應(yīng)用價(jià)值的基礎(chǔ)性課程。以“Matlab應(yīng)用技術(shù)”課程為例,盡管數(shù)學(xué)學(xué)院已經(jīng)開展了該課程的教學(xué)工作,但由于該軟件的應(yīng)用范圍極廣,除了數(shù)值計(jì)算和數(shù)學(xué)建模之外,還可以大量應(yīng)用于數(shù)字圖象處理和模擬仿真等多個(gè)領(lǐng)域。學(xué)習(xí)Matlab對(duì)于工科學(xué)生而言是十分重要且必要的,我們從計(jì)算機(jī)專業(yè)的角度來講解Matlab,使學(xué)生重新認(rèn)識(shí)和了解Matlab,這對(duì)于學(xué)生以后應(yīng)用該軟件進(jìn)行其他相關(guān)工作是有益的。因此,該課程的開出,不僅提供給有興趣的學(xué)生一個(gè)知識(shí)的補(bǔ)充,同時(shí)又從實(shí)踐環(huán)節(jié)上提高學(xué)生的動(dòng)手操作水平。

我們?cè)诰陌才帕斯不A(chǔ)課程之后,根據(jù)課程自身的特點(diǎn)又確定了不同的考核機(jī)制,其理論依據(jù)在于明確課程的學(xué)習(xí)重點(diǎn),強(qiáng)調(diào)課程的應(yīng)用方向。

對(duì)于直接考核的基礎(chǔ)課程,大多是一些具有動(dòng)手操作特性的應(yīng)用型課程,如“C語言”、“Matlab應(yīng)用技術(shù)”等。這類課程的考核可以通過上機(jī)編程實(shí)現(xiàn)的形式進(jìn)行,題目通常選擇與實(shí)際應(yīng)用直接掛鉤的,如:要求學(xué)生用C語言編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算器/定時(shí)器等。又比如,通過與學(xué)生“解剖”一個(gè)“五子棋游戲”的程序,使得學(xué)生建立起算法的概念,并消除計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的神秘感?？傊?通過該類課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生達(dá)到具備一定的分析實(shí)際問題并利用計(jì)算機(jī)來設(shè)計(jì)的目的。

對(duì)于間接考核的基礎(chǔ)課程,多為一些描述性強(qiáng)、概念性強(qiáng)的計(jì)算機(jī)課程。比如“計(jì)算機(jī)信息安全”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”、“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”等。這些課程的教學(xué)主要以講座的形式展開,配合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。考核成績由理論筆試成績(或者綜述報(bào)告)和實(shí)驗(yàn)操作成績共同構(gòu)成。因此,考核重點(diǎn)在于評(píng)價(jià)學(xué)生掌握知識(shí)的靈活度、理解知識(shí)的程度,以及運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的能力。國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)通過這類課程的學(xué)習(xí)得到了體現(xiàn),不僅啟發(fā)了學(xué)生的專業(yè)思維,擴(kuò)大了學(xué)生的知識(shí)視野,同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手搜集資料的能力。學(xué)生在前序的講座中可以得到有關(guān)該門課程的宏觀描述、發(fā)展動(dòng)向以及應(yīng)用領(lǐng)域等知識(shí),通過講座一方面使學(xué)生從宏觀應(yīng)用上建立起正確的認(rèn)識(shí),并激發(fā)起學(xué)習(xí)的興趣,一方面也為學(xué)生提供了是否選擇該課程的參考,與國外大學(xué)采取的主動(dòng)式學(xué)習(xí)模式一致。學(xué)生一旦選擇了該課程,要求必須完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。就“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”與“計(jì)算機(jī)信息安全”課程而言,兩門課程經(jīng)過多年的發(fā)展,我中心已經(jīng)形成了一套適合本專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體系,并積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。隨著計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程建設(shè)的啟動(dòng),我中心將組織人員根據(jù)非專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況修訂其教學(xué)大綱,并重組理論教學(xué)內(nèi)容和改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),力圖形成一系列分別具有實(shí)用性、趣味性和知識(shí)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。

3為計(jì)算機(jī)愛好者提供興趣提高培訓(xùn)基地

考慮到在全校所有非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生當(dāng)中不乏有計(jì)算機(jī)愛好者的實(shí)際情況,由于這些學(xué)生一般都具備一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),具有一定水平的計(jì)算機(jī)操作能力,因此對(duì)于這些學(xué)生群體,我們應(yīng)該充分利用中心優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源,包括硬件設(shè)施和師資隊(duì)伍,為他們提供可以提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

首先,依托中心下屬的IBM中心實(shí)訓(xùn)基地,充分發(fā)揮IBM公司對(duì)我校資助大型主機(jī)的資源優(yōu)勢(shì),建立學(xué)生實(shí)踐基地,對(duì)全校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行大型主機(jī)的相關(guān)培訓(xùn),在培訓(xùn)中注意引入企業(yè)中的實(shí)際問題,由中心教師指導(dǎo)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行解決。同時(shí),鼓勵(lì)我校學(xué)生參加IBM資格認(rèn)證,為認(rèn)證考試提供必要的共享資源,為學(xué)生今后走向社會(huì)打下夯實(shí)的成長基礎(chǔ)。

第二,依托我院在嵌入式系統(tǒng)方面的強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢(shì),聘請(qǐng)有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專家到中心授課,并在中心教師的共同指導(dǎo)下鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開發(fā)。最終通過實(shí)驗(yàn)遴選出一批具有較強(qiáng)理論基礎(chǔ)和動(dòng)手能力的學(xué)生并備案,為我校參加各級(jí)大學(xué)生嵌入式邀請(qǐng)賽建立優(yōu)質(zhì)的人才資源庫。

第三,基于多年承擔(dān)全國/四川省計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)(包括參與等級(jí)考試的出題、閱卷、系統(tǒng)管理等多方面的工作),中心可以成立專門的計(jì)算機(jī)等級(jí)考試培訓(xùn)基地,面向全校各個(gè)層次、各個(gè)專業(yè)的學(xué)生開放,為學(xué)生重點(diǎn)講解考試中的知識(shí)核心點(diǎn)以及考試中容易出現(xiàn)的各種應(yīng)試錯(cuò)誤,并憑借中心的硬件平臺(tái)為學(xué)生模擬一個(gè)逼真的考試環(huán)境。通過基地的實(shí)訓(xùn),將極大地提高我校計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的通過率,進(jìn)而提高我校學(xué)生在社會(huì)選擇過程中的競(jìng)爭(zhēng)力。

第四,結(jié)合中心學(xué)生創(chuàng)新中心建立學(xué)生創(chuàng)新基地。學(xué)生創(chuàng)新中心對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)愛好者來說,既是一個(gè)絕好的實(shí)踐工程中心也是一個(gè)向?qū)嵺`者學(xué)習(xí)實(shí)踐技巧、分析問題思路和解決問題辦法的教學(xué)中心。由于創(chuàng)新基地場(chǎng)地的限制,可以選拔在其他公共基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)中表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生參加創(chuàng)新基地,在中心教師和本專業(yè)學(xué)生的帶領(lǐng)下,使非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)新思維。

4依托公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)加強(qiáng)青年教師的培養(yǎng)

改革計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課教學(xué)模式,建設(shè)良好的教學(xué)平臺(tái),對(duì)于學(xué)生而言無疑是受益的,同樣,對(duì)于中心教師來說,改革和建設(shè)一些計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程,探索嶄新的教學(xué)模式,嘗試不同的教學(xué)方法,采用特定的教學(xué)大綱,這都對(duì)中心的教師提出了新的嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

當(dāng)我們將計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課教育提升到系統(tǒng)化,體系化的時(shí)候,就意味著與以前僅僅上幾門跨專業(yè)實(shí)驗(yàn)課在教育層次上存在著本質(zhì)的區(qū)別。我們鼓勵(lì)中心教師,尤其是青年教師加入到公共基礎(chǔ)課教育當(dāng)中,用自己的專業(yè)知識(shí)為其他專業(yè)學(xué)生搭建一個(gè)科學(xué)的認(rèn)知平臺(tái),但是,對(duì)于教學(xué)方法的運(yùn)用和把握,講解技巧的使用等方面應(yīng)該說對(duì)中心教師提出了更高的要求。我們依托國家級(jí)實(shí)驗(yàn)示范中心的良好平臺(tái),申請(qǐng)一定的建設(shè)資助,在學(xué)校和學(xué)院的支持下,鼓勵(lì)中心教師參加教學(xué)培訓(xùn)和知識(shí)培訓(xùn),參與各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討會(huì)和研習(xí)班,通過這些途徑使中心青年教師不僅在專業(yè)知識(shí)技能上得到提高,而且在教學(xué)水平上也得到大幅的提升。

5結(jié)語

近幾年來,我中心在計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課改革和建設(shè)方面已經(jīng)進(jìn)行了一些有益了嘗試和探索,尤其在教學(xué)方法上,中心教師在學(xué)習(xí)國內(nèi)外著名高校的成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)出了一系列可行的方案,取得了一些成績。比如:鼓勵(lì)學(xué)生用不同的解決思路解決同樣的問題;引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)地查閱科技文獻(xiàn),了解和掌握最近的專業(yè)發(fā)展動(dòng)向;教師在向?qū)W生提出問題時(shí)盡量做到題目多樣化,以拓展學(xué)生的視野;在課前進(jìn)行綜述型講座,學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好有目的地選擇某門課程;教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)該與學(xué)生所學(xué)專業(yè)的就業(yè)方向盡量掛鉤;教學(xué)中盡量采用實(shí)例教學(xué)方法等等,盡可能地將每門課程結(jié)合實(shí)際運(yùn)用和操作方法,借鑒實(shí)例教學(xué),把學(xué)生的注意力和思維集中到實(shí)驗(yàn)室,吸引學(xué)生大量進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題,解決問題。

作為全國十家國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心之一,我們計(jì)算機(jī)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心利用現(xiàn)有的有利教學(xué)平臺(tái),努力探索科學(xué)的教學(xué)方式和高效的教學(xué)模式,不僅要努力為全校的非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)知識(shí)提供良好的平臺(tái)和支撐,也希望能在一定程度上促進(jìn)計(jì)算機(jī)學(xué)科本身的發(fā)展。

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Introducing the Experimental Teaching Philosophies of Some Worlds Famous Universities,

and Improving the Public Experiments of Foundation Courses on Computer

WANG Hua, HOU Meng-shu, LU Qing

(Computer Science and Engineering College, University of Electronics Science and Technology of China, Chengdu 610054, China)

Abstract: Through making an investigation in some overseas famous universities on the public experiments of foundation courses on computer, a summary is proposed to point out that some lacks are existing in our experimental center on those experimental teachings. In this paper, we will discuss how to form a kind of experimental teaching mode which should be systematic on the basis of those teaching philosophies. In order to improve the experimental teaching result, some training bases will be set up and opened for those non-computer profession students, and a suit of scientific teaching method will be carried out in actual experiment practices. In this paper, a question about how to train the youthful teachers is also be discussed through the reformation.

Key words: foundation courses on computer; experimental teaching; teaching philosophy