劉藝

（遼寧工業(yè)大學(xué) 計算中心，遼寧 錦州 121001）

激發(fā)大學(xué)生創(chuàng)新思維的計算機基礎(chǔ)課程改革與實踐

劉藝

（遼寧工業(yè)大學(xué) 計算中心，遼寧 錦州 121001）

本文探討了大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革的新內(nèi)容與新方法，在教學(xué)內(nèi)容上闡述了分層次研究型教學(xué)模型和專業(yè)差異教學(xué)模型兩種教學(xué)結(jié)構(gòu)，在教學(xué)方法上對項目教學(xué)法進行了改進.詳細描述這兩種應(yīng)用模型和項目教學(xué)法在教學(xué)環(huán)節(jié)中的實施流程，實施效果表明分層次研究型教學(xué)模型和專業(yè)差異教學(xué)模型的應(yīng)用在大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)中有效的提高了大學(xué)生計算機思維能力.

分層次研究型教學(xué)模型；專業(yè)差異教學(xué)模型；項目教學(xué)法；計算機思維

隨著社會信息化不斷的發(fā)展，計算機及其應(yīng)用融入各行各業(yè)，也走入我們的家庭，計算機技術(shù)對現(xiàn)代生活發(fā)揮著越來越大的作用，成為必須掌握的一門技術(shù)，所以，大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)面臨著新的變化.當(dāng)代計算機教育注重三種能力的培養(yǎng)，使用計算機的基本能力，理解計算機系統(tǒng)的熟練能力，訓(xùn)練有素的計算機思維能力.可見，高校必須對大學(xué)計算機基礎(chǔ)這門課程的教學(xué)內(nèi)容不斷更新，教學(xué)方法、方式不斷改革[1-2].

1 教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)狀

近年來，高等院校非計算機專業(yè)的計算機基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段都在進行著全面的改革，但仍暴露出許多的問題：

1.1 教學(xué)流程不合理，計算機基礎(chǔ)課是針對大學(xué)一年級新生開設(shè)的基礎(chǔ)課，大學(xué)一年級上學(xué)期開設(shè)計算機文化，由于中學(xué)IT課程使大學(xué)生對計算機知識了解普遍增多，從而結(jié)束了高校計算機基礎(chǔ)教育“零起點”的歷史，但由于我國經(jīng)濟發(fā)展的地域差異，導(dǎo)致了大學(xué)生計算機基礎(chǔ)差距增大，如果針對大學(xué)一年級的學(xué)生開設(shè)統(tǒng)一的計算機文化內(nèi)容，有利于一部分基礎(chǔ)較差的學(xué)生，并在一定程度上確?？傮w教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)，但對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生則是一種傷害，也是一種教學(xué)資源的浪費.

1.2 教學(xué)內(nèi)容和專業(yè)聯(lián)系較少，每個專業(yè)要求學(xué)生掌握計算機的程度不同，這就要求每個專業(yè)計算機課程的配置不同，文科專業(yè)的學(xué)生計算機側(cè)重點應(yīng)該是計算機的使用能力，而理工科專業(yè)不僅僅要求學(xué)生會熟練的使用計算機，而且還要求學(xué)生具有一定程度的計算機軟件開發(fā)與創(chuàng)新能力.

2 教學(xué)內(nèi)容的改進

2.1 分層次研究型教學(xué)模型

高效的分級授課是分層教學(xué)成功實施的關(guān)鍵.我校分級授課具體內(nèi)容見表1.

表1 大學(xué)計算機文化分級教學(xué)安排情況表

2.2 專業(yè)差異教學(xué)模型

教學(xué)課程體系的分類全校采用2+X的課程體系，即兩門必修課和X門選修課.兩門必修課為《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》和《計算機軟件》.文科專業(yè)和理工科專業(yè)對于計算機軟件的學(xué)時分配不同.計算機軟件又分為VB語言和VC語言、VF語言.X門選修課分為《計算機思維》、《ASP.net》、《Java》等,學(xué)生根據(jù)個人情況配置選修課.

3 教學(xué)方法的改革

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)具有信息量大，在知識的講授過程中多采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法[3]，即教師講什么內(nèi)容，學(xué)生就學(xué)什么內(nèi)容.在整個教學(xué)活動中，教師處于中心位置，而學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中被動接受知識，從而限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動機，不能很好地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，學(xué)生難以對知識進行擴展，容易感到枯燥，產(chǎn)生厭學(xué)思想，影響了教學(xué)效果.因此，在具體的教學(xué)過程中，把項目教學(xué)法[4]進行了改進.

3.1 項目驅(qū)動階段：首先教師對學(xué)生進行分組，采用自由組合的方式，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生特點，盡可能地給出具有趣味性、實用性、難易適中的具體項目，將所要學(xué)習(xí)的知識點巧妙地隱含其中.項目提出后，教師不是直接告訴學(xué)生如何去解決問題，而是對給定的任務(wù)進行分析并以教師個人的經(jīng)驗引導(dǎo)學(xué)生，將一個復(fù)雜的任務(wù)分解成若干小的容易解決的子任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的興趣，增強他們完成任務(wù)的信心.

3.2 項目完成階段：此階段是學(xué)生主動學(xué)習(xí)的過程，也是鍛煉他們自主學(xué)習(xí)和解決問題能力的時機.學(xué)生可以通過各種方式和手段去學(xué)習(xí)相關(guān)知識從而完成任務(wù).教師的主要任務(wù)是指導(dǎo)學(xué)生梳理相關(guān)的知識要點，啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生的思維走向，并根據(jù)學(xué)生的知識和技能積累程度，適當(dāng)布置一些探索性的任務(wù)，引導(dǎo)并幫助學(xué)生將知識的學(xué)習(xí)提升一個新臺階.

3.3 項目評價階段：在學(xué)生完成任務(wù)后，教師要及時進行歸納和評價，評價要客觀、具體、積極，學(xué)生之間也要進行互評，教師綜合評價結(jié)果，給出每一組的最終成績.

4 教學(xué)環(huán)節(jié)的具體實施

計算機基礎(chǔ)教學(xué)的總體目標(biāo)是讓學(xué)生理解計算機是怎么工作的（計算的物理實現(xiàn)過程），計算機如何解決問題（計算的模型），現(xiàn)實問題如何映射到計算世界.此目標(biāo)為基礎(chǔ)，講述計算機算法設(shè)計基礎(chǔ)這一子項目的詳細設(shè)計過程.

4.1 教學(xué)項目總體設(shè)計

教學(xué)項目總體設(shè)計涵蓋所要完成的教學(xué)課程主要知識點的真實研究設(shè)計項目，設(shè)計項目具有可操作性.采用課程知識點設(shè)計原則，依據(jù)完成總教學(xué)項目載體任務(wù)的工作研究流程，安排教學(xué)課程知識點到各階段項目中；明確課堂公共課程知識點部分及學(xué)生在其小組所承擔(dān)階段項目分解任務(wù)所蘊含的自主獲取知識點部分，同時鼓勵學(xué)生作為項目小組成員為完成本小組項目任務(wù)自我學(xué)習(xí)、協(xié)同學(xué)習(xí)、課余研究等其它學(xué)習(xí)形式來動態(tài)獲取復(fù)合知識點.

4.2 教學(xué)子項目設(shè)計

子項目設(shè)計就是把總項目分解為N個階段項目.算法設(shè)計就是大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中的一個子項目.

示例：篩選求質(zhì)數(shù)

中心問題：掌握算法的三種結(jié)構(gòu)，順序結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)

培養(yǎng)目標(biāo)：圖1所示

圖1 知識轉(zhuǎn)化過程圖

4.3 教學(xué)子項目載體設(shè)計

項目載體“篩選求質(zhì)數(shù)流程圖”

4.3.1 項目驅(qū)動階段

問題分析：

質(zhì)數(shù)：除了1和本身外，無法被其他整數(shù)整除的數(shù)是質(zhì)數(shù)，1不是質(zhì)數(shù).

知識點：算法的定義，能夠用自然語言敘述算法；程序框圖的概念，會用通用的圖形符號表示算法，掌握算法的三個基本邏輯結(jié)構(gòu)，掌握畫程序框圖的基本規(guī)則.

項目組劃分規(guī)則：老師負責(zé)項目組的劃分，根據(jù)各班的人數(shù)每組3人到5人不等，每組指定1名組長，每個項目的組長不同.總體項目完成之后，每位組員都嘗試過每個角色.

項目驅(qū)動階段屬于記憶和理解階段.

4.3.2 項目完成階段

項目完成階段屬于對知識的應(yīng)用與分析階段，即轉(zhuǎn)變成過程性知識的階段.

問題分析：使用回圈來求解，將一個指定的數(shù)除以所有小于它的數(shù)，若可以整除就不是質(zhì)數(shù)，然而如何減少回圈的檢查次數(shù)？如何求出小于N的所有質(zhì)數(shù)？同學(xué)們列出兩種代表性的算法.如圖2所示：

第一種：篩選求質(zhì)數(shù)的范圍由2~100

第二種：篩選求質(zhì)數(shù)的范圍由3~100

圖2 流程圖

這兩種算法差別很大，初始條件不同，采用的求解算法也不同，當(dāng)然，每組的算法各有千秋，同學(xué)們真正是自己動腦分析了.

4.3.3 項目評價階段

項目評價階段是把過程性知識轉(zhuǎn)變成元認知知識的階段，即通過組間互評和組間討論，獲得啟發(fā)，建立解決問題的新方法與新思路.項目評價包含下面幾項：

成員自我評價：成員根據(jù)自己對知識的掌握情況和對團隊力量貢獻大小科學(xué)客觀的給出評價.

角色互評：互相給出階段評價，包含出勤，任務(wù)完成質(zhì)量，協(xié)同態(tài)度，創(chuàng)新思維點.

組間互評：小組之間對任務(wù)完成質(zhì)量，創(chuàng)新思維點給出評價.

教師點評：由教師按每組的實際完成情況，完成質(zhì)量及創(chuàng)新性給出評價.

子項目總體評價：

根據(jù)組間互評和老師點評，乘上權(quán)值得到該子項目的最終得分，根據(jù)該子項目的最終得分和成員的自我評價及角色互評，乘上不同的權(quán)值，得到該學(xué)生此子項目的最終成績.

本學(xué)期學(xué)生的最終成績=0.1×項目總成績+0. 25×期中考試成績+0.65×期末考試成績

5 實施效果

該教學(xué)改革方法在2012年入學(xué)的新生中進行了試用，在大學(xué)計算機軟件這部分，2011年學(xué)生的及格率為61.3%成績,2012年的及格率為75.4%.及格率年有了顯著的提高，有效的培養(yǎng)了學(xué)生的計算機思維與創(chuàng)新能力.

總之，基于不同專業(yè)多樣化教學(xué)模式的研究與實踐，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.教學(xué)手段采用改進的項目教學(xué)法豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，促進了學(xué)生們的團隊合作精神，使教與學(xué)有機的結(jié)合起來，從而有效的提升了課程教學(xué)效果，達到了培養(yǎng)出具有創(chuàng)新型人才的目標(biāo).由于該教改方案還在進一步的實踐應(yīng)用中，還需要進一步加以完善和補充.

〔1〕周海芳,王挺,寧洪,李暾,賈麗麗.《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》課程分級教學(xué)改革實踐.高等教育研究學(xué)報[J].2011,34(4).73-76.

〔2〕王先超,王春生,胡業(yè)剛,姚云飛.以培養(yǎng)計算思維為核心的C程序設(shè)計探討[J].計算機教育，2013 (13):44-47.

〔3〕普運偉,耿植林,陳榕,李彤.大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀分析及課程改革思路[J].計算機教育，2013 (11):17-22.

〔4〕劉曉寧.項目教學(xué)應(yīng)用模型在分層教學(xué)中的研究與應(yīng)用[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2013(2):33-35.

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1673-260X（2014）11-0243-03