摘要:本文針對社會需求俱增，IT教育越來越趨于大眾化的現狀，從課程體系規(guī)劃、師資隊伍建設、實踐教學模式等方面闡述了計算機基礎教育中影響學生能力培養(yǎng)的幾個重要因素，以實例說明提高學生應用能力的具體措施，旨在探索學生能力培養(yǎng)模式。

關鍵詞:計算機教育;面向應用;本科生;能力培養(yǎng)

1問題的提出

IT教育以日新月異的速度走過了50多年的歷程，僅計算機本科專業(yè)的發(fā)展，從1956年的2所院校2個專業(yè)，發(fā)展到目前598所院校的847個專業(yè)，在校生增長了約1萬倍，這使得IT教育不可能不從精英教育向大眾化教育轉型[1]。更為可觀的是，自上個世紀90年代以來，不論是國內還是國外，不論是名牌大學還是普通高校，不論是大專、中專還是高職、職高，連同中小學在內，整個教育界都先后經歷了計算機教育改革三次浪潮的洗禮，尤其是新世紀以來，人們更加關注計算機基礎教育的發(fā)展。

未來社會需要杰出的IT人才，當今廣泛的社會需求更需要面向應用的具有IT能力和素質的多學科人才。這使計算機基礎教育面臨一個重要的課題:計算機教育應當從精英教育更多地向大眾化教育轉型，尤其是對非計算機專業(yè)的學生。這種轉型不是形式的、表面的，它是一個需要從多個方面進行綜合改革的系統(tǒng)工程[2]。本文以北京理工大學的教學改革實踐為例，針對非計算機專業(yè)的大學本科計算機基礎教學，探討在課程體系規(guī)劃、師資隊伍建設、實踐教學模式等方面面向應用的能力培養(yǎng)問題，為多元化專業(yè)人才培養(yǎng)提供了解決方案。

2以能力培養(yǎng)為目的的課程規(guī)劃

課程規(guī)劃涉及到學生在校學習的全過程，是一個體系，也是人才培養(yǎng)的首要一步，是后續(xù)各項工作的依據。一個好的課程規(guī)劃是系統(tǒng)的、循序漸進的、符合社會需求的、反映培養(yǎng)目標的。在教改過程中，我校針對專業(yè)分類繁多、學生層次不一、課程之間相互獨立、教學與專業(yè)應用脫離等問題，對計算機基礎課程群進行了系統(tǒng)規(guī)劃，提出了“分類分層一體化課程體系”，如圖1所示。

程序設計能力培養(yǎng)ACM程序設計訓練(實踐選修課)程序設計競賽計算機博弈競賽課外科技創(chuàng)新活動

面向對象程序設計(選修課)

軟件技術基礎(選修課)

程序設計方法與實踐(實踐選修課)

基礎訓練C語言程序設計數據庫基礎網頁設計基礎

計算機科學導論計算機基礎

計算機基礎操作(實驗選修課)

圖1本科生計算機基礎課程規(guī)劃

學生能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，不能靠一門課解決問題，必須有一個課程體系支撐，才能使能力培養(yǎng)有一個貫穿始終的過程。在上述課程體系中，為了突出能力培養(yǎng)，針對理工科學生的需求特點，我們改革了以往程序設計“一門課”的教學計劃，提出了程序設計課程的階梯形課程規(guī)劃，即:先修課→必修課→實踐課→選修課→興趣課(課外創(chuàng)新小組，見圖1)。該課程規(guī)劃以能力培養(yǎng)為核心，構建從基礎到應用、從實踐到創(chuàng)新的思想，構建程序設計的課程群，在學生上第一門程序設計課之前，就在計算機基礎課中加入了部分程序設計基礎知識，在必修課后又緊跟了實踐課，對程序設計進行面向應用的實踐訓練。之后開設一些選修課和興趣課，例如軟件工程實習、ACM程序設計訓練實踐選修課等。這樣的課程群建設規(guī)劃使學生的計算機能力培養(yǎng)與專業(yè)需求相結合，課程學習與課外實踐相結合，課程教學的主導作用和學生個性化發(fā)展相結合。

同時，在課程內容、授課方法上，我們注重從一般性的問題描述中尋找科學問題，很多案例教學均取材于ACM競賽、數學建模等經典問題，讓學生通過對問題的深入挖掘逐漸發(fā)現科學問題，轉化為算法，尋求解答的過程既鍛煉了學生的思維，又鍛煉了學生發(fā)現問題的主動性。因此，很多經典算法，如數學規(guī)劃、優(yōu)化理論，都在我們的課程中初露端倪，為學生將來的學習打下良好基礎。事實也證明，經過這個課程體系的培養(yǎng)，很多同學在大三時進入到專業(yè)性實驗室，已經能夠協(xié)助老師開展本專業(yè)的科學研究，為進一步提高研究能力奠定了堅實的基礎。

3以學科融合為導向的師資隊伍建設

厚基礎、寬口徑是人才培養(yǎng)的一個戰(zhàn)略。目前高校計算機公共課的教學對象基本上都是理、工、管、文、經、法、藝等不同學科的一、二年級學生，如何做到厚基礎、寬口徑，并且與專業(yè)融合?師資隊伍是至關重要的環(huán)節(jié)。我校自1998年開始組建跨越行政院系隸屬關系的、以業(yè)務聯系為中心的計算機公共基礎教學機構，形成一支行政松散、業(yè)務緊密、持續(xù)發(fā)展的特殊教學團隊。

這個團隊有65%左右的教師是計算機學院的專業(yè)教師，另外35%左右的教師輻射到全校非計算機專業(yè)的多個院系和專業(yè)。例如，除了計算機學院外，先后參與到這支教學隊伍中的教師分別隸屬于軟件學院、電子工程、自動化、機械工程、車輛工程、化學工程、管理學院、理學院等9個院系和專業(yè)。其指導思想是:依托專業(yè)學院的學術、專業(yè)技術及教學資源優(yōu)勢，結合各類專業(yè)的學科背景和專業(yè)需求，方便教學研究和教學改革的開展，使教學內容充分反映相關學科與計算機專業(yè)的交叉融合。

實例一:程序設計中的遞歸函數教學內容，許多教材常使用漢諾伊塔或斐波那契數列為例，學生覺得難學，也常常會盲目地認為“沒用”。我們專業(yè)的教師曾引用了某細胞分裂過程的實例，即:細胞每小時分裂2次，每次分裂為4個子細胞，兩小時后，這4個細胞會再次分裂，要求計算10個小時以后細胞的分裂個數。這道題目就可以采用遞歸的方法實現，教師結合專業(yè)講得深入透徹，學生會覺得具體而有用。

實例二:某雷達發(fā)現目標的范圍是150公里，某攔截飛彈攻擊范圍是100公里，飛行速度最快達到2000米/秒。假設雷達和攔截飛彈的發(fā)射點在同一個位置，那么敵方從400公里外對該目標進行導彈攻擊，該導彈的飛行速度必須達到多少?此題也可以變化，即雷達位置和發(fā)射點分別在不同位置(給出坐標點)，襲擊目標是另外一個位置等。

這些來自不同專業(yè)背景的題目不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，也考察了學生綜合應用知識的能力，讓學生感覺到算法是具有普適性的，學習目的更加明確，這得益于學科交叉融合的師資隊伍。幾年的實踐證明，這種以學科融合為導向的師資隊伍建設頗具特色，從結構上保證了教師隊伍學科背景的交叉融合，為實現面向專業(yè)應用的教學目標提供了強有力的支持，有利于人才的能力培養(yǎng)。

4以需求為牽引的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

創(chuàng)新人才培養(yǎng)既不是抽象的，也不是虛擬的。以需求為牽引的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式是我校近年來比較成功的實踐。傳統(tǒng)的實驗是驗證性的，難以培養(yǎng)學生的實際應用能力，以需求為牽引才能激發(fā)學生的創(chuàng)新激情[3]。所以在實踐教學上，從自擬驗證走向需求牽引，這是一個根本的轉變。例如，北京理工大學在2008年奧運會開、閉幕式的“全景式智能編排系統(tǒng)”中成功仿真了開、閉幕式的全過程，有40多名學生參與了技術開發(fā)和服務，使用他們平時很不愿意學習的“算法優(yōu)化”，“最優(yōu)路徑選擇”等技術;2009年的國慶60周年閱兵典禮和晚會上，更是有上百名學生參與了軟硬件技術開發(fā)，解決了一個個難題，學生們感慨:“終于知道所學有何用!”

需求牽引無疑是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效途徑，但通常“需求”也并不隨手就來，它受很多條件的制約，有來自教師自身的，也有來自學校或政策方面的，所以常規(guī)的實踐教學還是一條重要途徑。有兩個環(huán)節(jié)是加強實踐教學的重要途徑:一是鼓勵學生參與科研，二是競賽推動。通過組織多種形式的學科競賽(程序設計大賽/ACM競賽/計算機博弈等，見圖1)、建立MS技術俱樂部、舉辦高水平的講座等多種形式，面向全校學生，開展廣泛的計算機科技活動，為學生的個性化學習和發(fā)展提供廣泛空間。

例如，自2006年起，我校每年舉辦兩次程序設計大賽，每次參加的學生從最初的200余人發(fā)展到700余人，參賽學生覆蓋了全校10個學院，每年參賽的學生總數超過1500人次。另一方面，我們多年來一直鼓勵和支持學生參加國際國內各類科技競賽，學生在微軟“創(chuàng)新杯”全球大學生創(chuàng)新大賽、美國大學生數學建模競賽、“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技

作品競賽、全國大學生電子設計競賽等賽事中取得優(yōu)異成果。這些參賽學生既有大四的畢業(yè)生，也有大一的新生，既有計算機學院的，也有機械與車輛學院或其他非計算機專業(yè)的。這種競賽活動使學生走出了實驗室，對社會應用產生興趣和思考。下面僅以近幾年來本科生參加競賽獲得的一些成績?yōu)槔?

2007年第十屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽中，由本課程組教師指導的“充氣式外太空超大口徑太陽能聚光集能系統(tǒng)”獲一等獎。

2007年第十屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽中，課程組的鄧宏彬老師被評為優(yōu)秀指導教師。

2007年微軟創(chuàng)新杯國際大學生創(chuàng)新競賽中，林健獲得全球第四名。

2005年第二屆全國“趨勢百萬程序設計競賽”中，由5名學生組成的代表隊獲團體冠軍，并榮獲兩項單項獎。

2004年美國大學生數學建模競賽中，韓高陽、洪亮獲得國際一等獎。

這些成績不僅是一個獎杯、一份獎金，更重要的是反映了實踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)結果。

5結束語

在計算機基礎教育從精英教育向大眾化教育轉型的時期，一個系統(tǒng)的課程規(guī)劃、一支合理的師資隊伍、一個切實可行的教學模式是至關重要的。本文提出了一個以能力培養(yǎng)為目的的課程規(guī)劃，介紹了一個以學科融合為導向的師資隊伍建設方案，給出了以需求為牽引的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式實例。這僅僅是北京理工大學的教學改革實踐，也是作者本人的粗淺認識，希望得到同行專家的批評指正。

參考文獻:

[1] 中國高等院校計算機基礎教學改革課題研究組. 中國高等院校計算機基礎教學課程體系[M]. 北京:清華大學出版社，2008.

[2] 教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會. 關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見(試行)[M]. 北京:高等教育出版社，2009.

[3] 張銘，李文新，陳徐宗，等. 北京大學計算機系本科課程改革進展[J]. 計算機教育，2009(5):7-11.