孫淮寧

（淮南師范學(xué)院計算機(jī)學(xué)院，安徽淮南 232038）

重過程強(qiáng)互動的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教育研究

孫淮寧

（淮南師范學(xué)院計算機(jī)學(xué)院，安徽淮南 232038）

在大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)知識與實驗體系確立基礎(chǔ)上,圍繞大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗過程規(guī)律的核心細(xì)節(jié)，以強(qiáng)互動為線索提出個人素養(yǎng)規(guī)劃、實驗課內(nèi)必修及課外選修過程互動的模式體系，使計算機(jī)實踐教育分別適應(yīng)素養(yǎng)個性化選擇需求、積淀發(fā)展和提高的需求，經(jīng)教學(xué)實踐說明該方法對大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)質(zhì)量改善具有實效性。

計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)；素養(yǎng)規(guī)劃；實驗過程互動；課外選修互動

大數(shù)據(jù)時代的到來，驅(qū)使新企業(yè)及傳統(tǒng)企業(yè)需要引進(jìn)較高計算機(jī)實踐素養(yǎng)的新型應(yīng)用專業(yè)人才，企業(yè)迫切需要他們通過使用計算機(jī)進(jìn)行方法思考解決行業(yè)實際問題①羅旭：《大數(shù)據(jù)時代最需要怎樣的人才?》，《人才資源開發(fā)》2014年第8期。Elizabeth Dwoskin：《大數(shù)據(jù)時代的人才爭奪戰(zhàn)》，《中國傳媒科技》2014年第16期。何欽銘,陸漢權(quán),馮博琴：《計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計算思維能力的培》，《中國大學(xué)教學(xué)》2010年第9期。；作為未來行業(yè)人才的入校新生，大多數(shù)信息技術(shù)已有一定基礎(chǔ)，只有極少數(shù)是零基礎(chǔ)；因此許多學(xué)生對大學(xué)的計算機(jī)學(xué)習(xí)有較高的期望，同時企業(yè)對大學(xué)生信息技術(shù)能力的要求也更加具體和貼近實際②何欽銘,陸漢權(quán),馮博琴：《計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計算思維能力的培》，《中國大學(xué)教學(xué)》2010年第9期。。

大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)是高校專業(yè)培養(yǎng)計劃的首個計算機(jī)教育公共基礎(chǔ)課程，也是各專業(yè)視為計算機(jī)實踐能力培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)課程；在高校大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)現(xiàn)行教學(xué)較重視理論與知識的教學(xué)過程，而大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)過程、監(jiān)控考核與實踐評價易被輕視和忽略③黃貴強(qiáng)：《高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)的現(xiàn)狀與改革措施》，《中國科技信息》2009年第14期。孫淮寧：《基于校園網(wǎng)的學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)警系統(tǒng)模型研究與設(shè)計》，《科技廣場》2011年第11期。，致使大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)成了計算機(jī)教育的輔助部分；對于學(xué)生來說，容易造成基于計算機(jī)做事環(huán)節(jié)規(guī)范系統(tǒng)教育的缺失，導(dǎo)致部分大學(xué)生的計算機(jī)實踐能力與素養(yǎng)較為缺乏或較差，在專業(yè)學(xué)習(xí)時結(jié)合計算機(jī)思維進(jìn)行方法實踐就顯得非常困難了；故大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)常常面臨各專業(yè)和企業(yè)的質(zhì)疑就不奇怪了。因此，如何開展大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗過程化教學(xué)，養(yǎng)成大學(xué)生計算機(jī)實踐能力是值得思考與研究的問題。

一、大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教育目標(biāo)及要求

信息時代產(chǎn)業(yè)需求的首先是現(xiàn)代人才，其關(guān)鍵標(biāo)志就是具有信息素養(yǎng)，即會使用計算機(jī)進(jìn)行信息處理和行業(yè)應(yīng)用。

2011 年版教育部教指委“大學(xué)計算機(jī)教學(xué)要求”藍(lán)皮書④教育部高等學(xué)校文科計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會：《大學(xué)計算機(jī)教學(xué)要求》，北京：高等教育出版社，2011年。指出：培養(yǎng)學(xué)生具有一定的計算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)知識、利用常用軟件處理日常事務(wù)的能力，通過網(wǎng)絡(luò)可安全獲取、表示、存儲、傳輸、處理、控制和應(yīng)用信息，以及與他人交流的能力。顯然，在這里藍(lán)皮書已經(jīng)非常明確地給出了大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)的教育目標(biāo)，就是培養(yǎng)大學(xué)生的基本信息轉(zhuǎn)化能力和應(yīng)用能力，它包括：信息獲取到應(yīng)用的全過程能力。

2012年10 月在天津召開的微軟亞太教育峰會上，即將就任微軟副總裁的JeannetteM.Wing教授將計算思維解釋為：能夠?qū)⒁粋€問題清晰、抽象地描述出來，并將問題的解決方案表示為一個信息處理的流程。她更把信息轉(zhuǎn)化和處理的流程提升為具體問題的計算性思維過程；這很好地詮釋了IT型現(xiàn)代人才應(yīng)該具有的計算機(jī)實踐素養(yǎng)，就是會將具體問題轉(zhuǎn)化為信息表示并能夠進(jìn)行信息處理的過程。

根據(jù)上述討論，可以給出大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實踐素養(yǎng)教育的要求：

（1）提出問題；

（2）尋找可用設(shè)施和技術(shù)（包括：硬件、軟件，有傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的）；

（3）信息實施流程：信息輸入（獲取、表示、存儲、傳輸）、處理、輸出（控制、應(yīng)用）；

（4）效果評估，反饋至（3）改進(jìn)。

通過上述基于計算機(jī)的信息實踐過程，使大學(xué)生獲取以計算機(jī)為工具解決實際問題的方法，并通過多次過程及改進(jìn)形成問題解決的認(rèn)知——計算機(jī)實踐素養(yǎng)。

二、基于大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)知識的計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系

面對基于計算機(jī)信息處理解決實際問題需求的培養(yǎng)目標(biāo)，大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系涉及的要素是實踐素養(yǎng)目標(biāo)、技能點以及相應(yīng)的五大模塊，詳見表1。

（1）計算機(jī)實踐素養(yǎng)目標(biāo)：根據(jù)上述教育目標(biāo)要求計算機(jī)實踐素養(yǎng)可體現(xiàn)為“1知”與“9會”，即在認(rèn)知理解計算模式的基礎(chǔ)上，會獲取數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)、會應(yīng)用設(shè)計、會使用計算以及5個基本應(yīng)用等。

表1 大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)知識與實驗體系

（2）模塊體系：從計算思維角度出發(fā)，基于“大學(xué)計算機(jī)教學(xué)要求”藍(lán)皮書的知識體系，大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系由系統(tǒng)概論、計算基礎(chǔ)、硬件基礎(chǔ)、軟件基礎(chǔ)、應(yīng)用基礎(chǔ)五大模塊組成，硬件、軟件基礎(chǔ)構(gòu)成了計算系統(tǒng)，計算系統(tǒng)與應(yīng)用基礎(chǔ)結(jié)合則形成基本應(yīng)用系統(tǒng)。

（3）技能點：它是實踐素養(yǎng)目標(biāo)在五大模塊中為大學(xué)生個人計算技能設(shè)計的養(yǎng)成點，學(xué)生可以根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃要求、個人基礎(chǔ)及需求來選擇。

三、重過程強(qiáng)互動的計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教育

（一）個性化素養(yǎng)規(guī)劃與互動

規(guī)劃是人才培養(yǎng)的先導(dǎo)，計算機(jī)實踐素養(yǎng)是信息時代人才必須具備的關(guān)鍵素質(zhì)，是大學(xué)生迎接未來大數(shù)據(jù)環(huán)境下信息爆炸挑戰(zhàn)的必要條件，個人素養(yǎng)規(guī)劃不僅要做大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的課程規(guī)劃，還要有四年學(xué)習(xí)中適應(yīng)市場與專業(yè)要求及個人需要的計算機(jī)實踐素養(yǎng)發(fā)展規(guī)劃乃至人生目標(biāo)延伸規(guī)劃。

圖1 計算機(jī)基礎(chǔ)實踐素養(yǎng)規(guī)劃的互動體系

（1）規(guī)劃互動機(jī)制：素養(yǎng)規(guī)劃是根據(jù)專業(yè)發(fā)展、市場變化、個人志趣的確定性和不確定性，來選擇適應(yīng)未來。它是個性化的、動態(tài)的長期機(jī)制，其涉及：專業(yè)培養(yǎng)計劃、市場需求、個人興趣與基礎(chǔ)、計算機(jī)教師、專業(yè)/行業(yè)導(dǎo)師與個人素養(yǎng)清單等要素（參見圖1）。無論新生入校時專業(yè)是否確定，其專業(yè)培養(yǎng)和學(xué)習(xí)都存在先大類后方向的選擇，它需要計算機(jī)教師、專業(yè)或行業(yè)導(dǎo)師參與進(jìn)來與學(xué)生互動并輔助指導(dǎo)，但最終方向是由學(xué)生根據(jù)自身興趣、志向和市場需求選擇適應(yīng)來決定的，也許會越出被錄取專業(yè)范圍。規(guī)劃往往不能一撮而就，這里需要：初定、實踐、評估、調(diào)整、再實踐、再評估、再調(diào)整……的反復(fù)過程，需要大學(xué)生與計算機(jī)教師、專業(yè)教師和行業(yè)專家反復(fù)互動、充分交流，經(jīng)反復(fù)實踐調(diào)整，最終獲得個人需要的計算機(jī)實踐素養(yǎng)規(guī)劃。

（2）規(guī)劃選擇：計算機(jī)實踐素養(yǎng)規(guī)劃內(nèi)容可依據(jù)表1所示的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)知識與實驗體系來選擇，按偏基礎(chǔ)、偏硬或偏軟方向確立目標(biāo)路線：①偏基礎(chǔ)：D→B→A→E→G；②偏硬基礎(chǔ)：D→B→C→A→E→G；③偏軟基礎(chǔ)：D→B→A→E→G→F。其中，目標(biāo)順序只是總體的，而具體路線和每個目標(biāo)點在具體技能點上均具有可選性，可做個性化選擇和組合，起初可以是偏基礎(chǔ)性選擇，往后可根據(jù)需要再作偏硬、偏軟、或軟硬結(jié)合來進(jìn)行選擇。

（二）重過程強(qiáng)互動的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)模式

大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)過程是實現(xiàn)大學(xué)生計算機(jī)實踐素養(yǎng)教育的重要環(huán)節(jié)，是大學(xué)生感受實踐過程的最佳時機(jī)。在這個過程中，將計算機(jī)信息處理過程、實際問題解決過程及方法具體地展現(xiàn)出來，使學(xué)生對計算機(jī)知識理解在信息處理過程中得到掌握和提升，因此本文提出重過程強(qiáng)互動的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)模型來適應(yīng)它的需要（詳見圖2）。

圖2 教師與學(xué)生同步互動的實驗過程

該互動過程模型，是由教師對象以任務(wù)部署、實驗部署、實驗監(jiān)控和實驗驗收四個過程，與學(xué)生對象在預(yù)習(xí)準(zhǔn)備、實驗準(zhǔn)備、實驗過程和實驗完成四個過程之間分別進(jìn)行強(qiáng)互動組成，在同步交流中使學(xué)生獲得啟迪和認(rèn)知。

（1）任務(wù)部署與預(yù)習(xí)準(zhǔn)備：由教師發(fā)布包括有目的要求與問題的任務(wù)書，學(xué)生接收任務(wù)書進(jìn)行研讀討論，教師就任務(wù)質(zhì)疑給以解析互動，學(xué)生清晰任務(wù)后將涉及知識進(jìn)行整理補(bǔ)充，并就關(guān)鍵方法進(jìn)行嘗試性測試，記錄有效路線及疑點。

（2）實驗部署與實驗準(zhǔn)備：由教師發(fā)布實驗題目、材料和過程要求，然后由學(xué)生獨立設(shè)計實驗預(yù)案，教師就學(xué)生過程疑問給予互動與建議，為后面實驗過程做準(zhǔn)備。

（3）實驗監(jiān)控與實驗過程：首先由教師做案例演示，然后學(xué)生根據(jù)題目要求使用材料進(jìn)行自主實驗過程，其過程是由具體信息的輸入、處理、輸出等三大階段順序組成，學(xué)生按其順序逐過程地進(jìn)行實驗；同時教師進(jìn)入過程監(jiān)控，對于發(fā)現(xiàn)的問題集中在投影上進(jìn)行提示，就學(xué)生過程疑問進(jìn)行直接互動或間接互動，使過程沿著嘗試、發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑、再嘗試與收獲的螺旋路徑推進(jìn)。同時，教師按進(jìn)展?fàn)顟B(tài)建立每個學(xué)生的實驗過程情況監(jiān)控記錄。

（4）實驗驗收與實驗完成：由教師部署實驗報告要求，就學(xué)生質(zhì)疑問題進(jìn)行互動，并由學(xué)生提交完成的實驗報告，最后教師根據(jù)實驗過程記錄情況、實驗報告及成果給予學(xué)生實驗成績評價。

（三）重課外實驗選修的互動模式

在大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程實驗項目中，除了基礎(chǔ)性實驗項目必開以外，還有方向性和提高性的高級實驗項目是以課外選修方式開設(shè)的；根據(jù)學(xué)生個人規(guī)劃情況，按興趣分類建立相應(yīng)素養(yǎng)小組，以組為互動環(huán)境開展大學(xué)生自主協(xié)作式地學(xué)習(xí)（詳見圖3）。該互動模式由教師對象與素養(yǎng)小組過程之間互動、組氛圍學(xué)生之間互動組成，素養(yǎng)小組過程由組內(nèi)互動、組間互動和競賽互動構(gòu)成，教師對象是該模式中素養(yǎng)小組過程的監(jiān)督者，由他頒布選修實驗規(guī)劃的任務(wù)執(zhí)行建議和素養(yǎng)小組管理規(guī)則及選修評價方法。在專業(yè)班級內(nèi)，根據(jù)學(xué)生自主素養(yǎng)規(guī)劃建立基于興趣的素養(yǎng)小組，每個組自主確立負(fù)責(zé)人，由教師文件備案授權(quán)；小組活動由負(fù)責(zé)人根據(jù)規(guī)劃執(zhí)行任務(wù)書在小組內(nèi)經(jīng)成員討論擬定小組活動計劃，由教師核準(zhǔn)并備案；小組按計劃開展活動，在完成每次活動時負(fù)責(zé)人須向教師上報進(jìn)度報告、成果清單和每個組員的實驗報告，在階段工作完成之際須上報階段性的總結(jié)報告，當(dāng)計劃周期結(jié)束時由負(fù)責(zé)人上報小組工作報告和組員的評價報告。

圖3 課外實驗選修過程的互動模式

上述模式中，素養(yǎng)小組過程是課外選修實驗教育是否可行的關(guān)鍵，該過程可分為三個互動模式的階段遞進(jìn)過程。

（1）組內(nèi)互動：是組內(nèi)活動基本常態(tài)模式，組員根據(jù)小組計劃和項目指導(dǎo)，先個人按指定方向和內(nèi)容自主收集文獻(xiàn)資料進(jìn)行學(xué)習(xí)，列出認(rèn)知路徑和理解疑問點，在定期或不定期的小組聚會上，組員須指定進(jìn)行認(rèn)知體會與疑問報告；當(dāng)報告結(jié)束時，其它組員與報告人之間進(jìn)行認(rèn)知爭議和問題解決體會的交流，達(dá)到互動解惑共同提高的目的。

（2）組間互動：是素養(yǎng)小組過程的提升發(fā)展階段，當(dāng)各素養(yǎng)小組內(nèi)工作周期結(jié)束時，由教師頒布組間活動建議，由小組負(fù)責(zé)人向教師提交組間活動計劃，由班委負(fù)責(zé)組間互動的實施，活動以負(fù)責(zé)人介紹組內(nèi)情況、優(yōu)秀組員報告成果的方式進(jìn)行，在組間互動中促進(jìn)學(xué)生的課外自主學(xué)習(xí)。

（3）競賽互動：是素養(yǎng)小組過程的最后階段，教師根據(jù)素養(yǎng)規(guī)劃及各小組活動計劃，發(fā)布方向性或主題性競賽題，各小組成員合作完成作品制作和提交，由教師組成評委，推舉發(fā)布獲獎名單并公示，經(jīng)公示認(rèn)可的優(yōu)秀作品可以做為加分依據(jù)。

通過上述模式達(dá)到有效地調(diào)動大學(xué)生在課外進(jìn)行計算機(jī)基礎(chǔ)實踐學(xué)習(xí)與探索積極性的目的。

四、小結(jié)

面對國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，迫切需要應(yīng)用人才培養(yǎng)中高質(zhì)量IT基礎(chǔ)教育的先行，為此本文圍繞大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗過程核心細(xì)節(jié)，以強(qiáng)互動為線索開展個人素養(yǎng)規(guī)劃、課內(nèi)必修及課外選修實驗的重過程互動模式的教育實踐，應(yīng)學(xué)生所需在淮南師范學(xué)院分別于2013、2014及2015年選擇理工科專業(yè)班級進(jìn)行大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革實踐，試點班學(xué)生普遍認(rèn)可過程性實驗教學(xué)對計算機(jī)實踐素養(yǎng)的提高有促進(jìn)性作用，實踐說明本文方法對于改善計算機(jī)基礎(chǔ)實踐教學(xué)質(zhì)量是有實效和參考價值的。

Research of experiment education of enhanced process&interaction for university Computer Foundation

SUN Huaining

This paper presents system of process interacting modes to p lanning of personal attainment, required experiment and extracurricular optional experiment according to clue of enhanced interaction,and around the core details of the process regular pattern of computer foundation experiment in basis of established system for computer foundation know ledge&experiment in which to adapt requirements of individualized attainment selection,attainment accumulation and development.The teaching practices show that approach of this paper has improved the quality of experimental teaching quality of Computer Foundation.

experiment teaching of Computer Foundation;planning of personal attainment;experiment processofenhanced interaction;extracurricular optionalexperiment interaction

G640

A

1009-9530（2015）05-0115-04

2014-12-29

安徽省高等學(xué)校省級質(zhì)量工程項目教學(xué)研究資助項目“自主協(xié)作機(jī)制的理工科大學(xué)生計算機(jī)實踐素養(yǎng)基礎(chǔ)教育探索與實踐”（2012jyxm470）；淮南師范學(xué)院2012校級教學(xué)研究項目“公共計算機(jī)基礎(chǔ)體系課程設(shè)置與質(zhì)量考核改革實踐研究”（2012hsjy37）；淮南師范學(xué)院2013年校級質(zhì)量工程項目“計算機(jī)軟件開發(fā)教學(xué)團(tuán)隊”

孫淮寧（1960-），男，淮南師范學(xué)院計算機(jī)學(xué)院副教授，主要從事人工智能和計算機(jī)基礎(chǔ)教育研究。