郭福亮，周 鋼，李永杰

（海軍工程大學(xué) 電子工程學(xué)院，湖北 武漢 430033）

0 引 言

“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”是大學(xué)第一門信息類課程，是大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)“1+X”課程體系中的基礎(chǔ)性課程。該課程目標(biāo)是提供學(xué)生基本信息素質(zhì)和計算思維的教育，培養(yǎng)學(xué)生掌握一定的計算機基礎(chǔ)知識、技術(shù)和方法，具備能夠利用計算機解決專業(yè)領(lǐng)域問題的初步能力[1]。大學(xué)計算機基礎(chǔ)實驗教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生計算機應(yīng)用能力為目標(biāo)，著力提升學(xué)生的上機操作能力，解決實際問題能力和知識綜合運用能力[2]。

構(gòu)建合理的“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程的實驗體系對提升學(xué)生的計算機實踐動手能力，夯實計算機理論知識具有重要意義。

1 “大學(xué)計算機基礎(chǔ)”實驗教學(xué)中的問題

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用越加深入，在新的信息技術(shù)背景條件下，當(dāng)前的“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”實驗課程體系已經(jīng)不能適應(yīng)學(xué)生信息素質(zhì)和計算思維培養(yǎng)的新要求。

1.1 當(dāng)前實驗體系分析

計算機基礎(chǔ)教學(xué)實驗一般可以分為基礎(chǔ)驗證型實驗、綜合設(shè)計型實驗和研究創(chuàng)新型實驗3個層次，其中“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”主要集中于前兩類實驗。其實驗內(nèi)容主要集中在文檔處理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和信息檢索3個方面[1]，主要涉及計算機具體操作的相關(guān)實驗。

在實際的實驗教學(xué)中，采用模塊化教學(xué)方法，將文檔處理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和信息檢索等具體的信息化操作構(gòu)建成不同具體實驗?zāi)K，根據(jù)應(yīng)用的不同層次劃分為單元模塊、綜合模塊和設(shè)計模塊，每一個模塊內(nèi)部由多個具體的、細(xì)分的實驗項目構(gòu)成[3]。

1.2 當(dāng)前實驗教學(xué)中的問題

目前“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”作為計算機基礎(chǔ)理論教學(xué)課程，其實驗課程主要完成文檔處理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、多媒體應(yīng)用等具體計算機應(yīng)用操作。當(dāng)前的“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”實驗體系主要存在兩個方面的問題。

1）實驗項目與理論學(xué)習(xí)內(nèi)容不配套。

“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”的理論知識主要是計算機相關(guān)的基礎(chǔ)理論，涉及信息表示、計算機硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息安全以及計算機語言基礎(chǔ)知識[4]，而課程實驗項目主要完成諸如Office文檔操作等，與理論學(xué)習(xí)內(nèi)容銜接不緊密、與學(xué)習(xí)進度安排不配套，造成理論學(xué)習(xí)和實踐操作“兩張皮”。實驗項目重視基礎(chǔ)操作，對于理論驗證及幫助深化計算機基礎(chǔ)理論理解的作用發(fā)揮不明顯。

2）實驗難度與學(xué)生操作水平不適應(yīng)。

隨著信息技術(shù)在社會生活各領(lǐng)域的滲透不斷深入，大學(xué)新生的信息化實際操作水平也不斷提升，而課程實驗內(nèi)容的難度雖然不變，但相對學(xué)生的操作水平反有所降低。

2016年9月我們在2016級新生中抽樣800名學(xué)生，使用全國計算機等級考試一級的實操原題進行計算機實操能力測試，得到了各分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)分布情況，如圖1所示。

根據(jù)分?jǐn)?shù)分布可以發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)過信息基礎(chǔ)操作培訓(xùn)的新生及格率為32%，50分以上達到55.9%，經(jīng)過簡單的短期培訓(xùn)即可及格。基礎(chǔ)較弱的需要進一步進行系統(tǒng)的計算機操作基礎(chǔ)培訓(xùn)，即40分以下達到18.5%，不到總?cè)藬?shù)的二成。

因此，實驗內(nèi)容已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前學(xué)生的能力水平，操作難度偏低，但是作為基礎(chǔ)的計算機操作實驗，在難度上僅需掌握基礎(chǔ)，不需要進行提升難度。同時，對于部分學(xué)員為了后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)需要，應(yīng)進行系統(tǒng)的計算機基礎(chǔ)操作培訓(xùn)，也可采用分層多階的方法對新生進行分級分班進行針對性的培訓(xùn)[5]。

2 新實驗體系設(shè)計與內(nèi)容

2.1 新實驗體系的設(shè)計

“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”的實驗課程體系要與理論教學(xué)緊密結(jié)合，結(jié)合學(xué)生的實操水平針對性設(shè)計實驗體系。該實驗體系基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

實驗體系按照理論教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合課程進度劃分知識單元，各理論單元從易到難分為4個層次，各層次實驗?zāi)K主要包括：

通過上述的教學(xué)方法反思，大致了解了開展教學(xué)活動應(yīng)從哪些方面來入手，教師在進行教學(xué)活動時能夠更好地避免問題的發(fā)生。進行教學(xué)反思的實際意義在于：第一，小學(xué)語文教學(xué)反思促進了教學(xué)活動的發(fā)展，使教學(xué)效果得到了更好的提升，彌補了教師在教學(xué)方法上的不足。第二，小學(xué)語文教學(xué)的反思有利于教師在教學(xué)技巧上得到重大突破，更能適應(yīng)當(dāng)代社會教育下的教學(xué)創(chuàng)新，使得教學(xué)方法在教學(xué)活動中能取得更好的效果。因此，小學(xué)語文教學(xué)反思的實際意義我們要充分認(rèn)識，積極進行教學(xué)反思，不僅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，還能取得良好的教學(xué)效果。

圖2 課程實驗體系結(jié)構(gòu)圖

（1）演示型實驗。演示型實驗是理論課內(nèi)實驗項目，是老師在理論課上使用具體實例演示理論學(xué)習(xí)中的重難知識點。由于“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程的知識面廣，特別涉及硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)等，理論知識復(fù)雜而抽象，以實物、動畫等形式演示計算機信息處理相關(guān)過程，在演示中使得學(xué)生加深對理論的理解。

（2）自主型實驗。自主型實驗是課外實驗項目，是學(xué)生在課外通過在線學(xué)習(xí)等方式完成計算機實際操作的訓(xùn)練。自主性實驗主要是配合理論課程進度完成文檔編輯、多媒體應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用為主的相關(guān)軟件的基本使用和實際操作。通過上節(jié)分析，只有不到一半的新生需要進行計算機基礎(chǔ)操作的訓(xùn)練，不到兩成的新生需要系統(tǒng)的計算機基礎(chǔ)操作的訓(xùn)練，因此，自主型實驗以選修課程的形式開設(shè)，通過網(wǎng)絡(luò)自學(xué)完成相關(guān)基礎(chǔ)實操學(xué)習(xí)訓(xùn)練。后一小節(jié)將對自主型實驗的設(shè)計進行詳細(xì)的分析介紹。

（3）驗證型實驗。驗證型實驗是實驗課內(nèi)實驗，主要與理論課程進度同步開展相關(guān)計算機基礎(chǔ)理論的驗證實驗，一是采用虛擬實驗方式完成計算機基礎(chǔ)理論關(guān)鍵知識的體驗和驗證，每兩學(xué)時的理論課程配套一個學(xué)時的驗證實驗；二是利用Python語言完成相關(guān)理論知識的編程。

（4）綜合型實驗。綜合型實驗是實驗課內(nèi)實驗，分為兩個部分：一是對理論課程對應(yīng)的知識點所蘊含的計算思維在社會生活或?qū)I(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用，進行簡單的設(shè)計應(yīng)用，對于軍隊院校主要是對相關(guān)軍事應(yīng)用領(lǐng)域的計算思維的初步應(yīng)用探索；二是針對數(shù)據(jù)庫技術(shù)、編程基礎(chǔ)等綜合操作要求較高的理論知識，進行簡單的綜合運用。

結(jié)合常規(guī)的“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”的理論授課內(nèi)容，按照“計算思維”的培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建了實驗體系的主要內(nèi)容，見表1。

2.2 自主實驗的設(shè)計

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在教育領(lǐng)域形成以MOOC為代表的一系列在線教育教學(xué)技術(shù)和平臺。我們依托網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和計算機新技術(shù)構(gòu)建了“四位一體”的網(wǎng)絡(luò)自主實驗環(huán)境，主要包括實驗導(dǎo)學(xué)網(wǎng)站、信息化教材、實操自測平臺和實操示范微視頻，通過這4個部分構(gòu)建一個整體的學(xué)生自學(xué)自練自測的線上實驗環(huán)境。

（1）實驗導(dǎo)學(xué)網(wǎng)站：實驗導(dǎo)學(xué)網(wǎng)站主要是通過網(wǎng)站發(fā)布計算機實操實驗的實驗?zāi)康?、步驟、內(nèi)容、注意事項等實驗要素，發(fā)布內(nèi)容根據(jù)理論課堂授課進度和實驗計劃安排進行實時調(diào)整發(fā)布。

（2）信息化教材：信息化教材是在原有實驗教材的基礎(chǔ)上增加信息化元素，主要包括實驗項目對應(yīng)的網(wǎng)站頁面地址，解答微視頻的二維碼等。

（3）實操自測平臺：實操自測平臺是將計算機基礎(chǔ)實操的項目實現(xiàn)自動判決評分的軟件平臺，主要對學(xué)生自學(xué)情況進行檢驗，自測平臺一般學(xué)習(xí)過程中安排2～3次測試。

（4）解答微視頻：解答微視頻是對計算機基礎(chǔ)操作項目的各步驟進行示范并錄制成微視頻（一般不超過5分鐘），幫助學(xué)生在自學(xué)中參考文字的實驗步驟不能完成時有視頻輔導(dǎo)。該解答視頻可發(fā)布在實驗導(dǎo)學(xué)網(wǎng)站上，與導(dǎo)學(xué)內(nèi)容配套使用。

利用“四位一體”網(wǎng)絡(luò)自主實驗環(huán)境開展計算機基礎(chǔ)操作類的自主實驗是在老師的安排下，與理論授課進度配套的，依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息化手段開展學(xué)生的自學(xué)自練自測，其基本步驟為：

（1）下達實驗任務(wù)：老師在導(dǎo)學(xué)網(wǎng)站下達自主實驗的相關(guān)要素以及實驗所需的基本素材。

（2）學(xué)生自學(xué)實驗：學(xué)生根據(jù)實驗教材和導(dǎo)學(xué)網(wǎng)站的引導(dǎo)，利用實驗素材進行操作。

（3）學(xué)生網(wǎng)絡(luò)解惑：學(xué)生實驗中遇到疑難點，通過掃描教材上的對應(yīng)項目二維碼或訪問導(dǎo)學(xué)網(wǎng)站觀看解答微視頻。

表1 實驗體系內(nèi)容

（4）定期學(xué)生自測：根據(jù)理論授課和自主實驗進度，定期在實操自測平臺安排學(xué)生自測，一般每兩周組織一次，學(xué)期末組織一次集中測試。

（5）作業(yè)及成績評定：每次實驗項目結(jié)束后填寫電子版實驗報告冊并提交導(dǎo)學(xué)網(wǎng)站，老師進行網(wǎng)上批改。成績評定由實驗報告冊完成情況，平時自測情況和期末集中測試3個部分組成。

3 “大學(xué)計算機基礎(chǔ)”實驗試點效果

2016年9月我們對2016級新生某班次45人進行了試點教學(xué)，課時安排為20學(xué)時理論授課+10學(xué)時驗證型實驗+10學(xué)時綜合型實驗，另外自主實驗根據(jù)學(xué)生實操水平不同，平均需要課外自學(xué)時間約15學(xué)時。

按照課程實驗體系要求，我們設(shè)計導(dǎo)學(xué)網(wǎng)站，購置測試平臺，使用實驗教材配套的虛擬實驗環(huán)境，通過一學(xué)期的試點實驗，可以發(fā)現(xiàn)，一是通過自主實驗學(xué)員基本能夠達到熟練計算機基礎(chǔ)操作水平，90%以上能通過最終測試，和其他利用實驗課上進行計算機實操培訓(xùn)班次成績相當(dāng)；二是通過演示和驗證實驗，學(xué)生對理論知識理解更加深入透徹，期末理論成績較普通班次平均分高5分，特別是綜合題表現(xiàn)更為突出；三是綜合型實驗是課上課下混合完成，實驗課上共同探討給出基本思路，課下學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)或圖書館進行深入分析，對計算思維培養(yǎng)很有好處。

在試點實踐中也存在以下幾個問題：一是驗證型實驗中使用Python編程難度較大，實驗進度難以完成，后續(xù)應(yīng)當(dāng)作適當(dāng)調(diào)整；二是自主型實驗監(jiān)督機制和方法缺少，存在實驗報告抄襲情況；三是自主型實驗利用課外時間開展自主學(xué)習(xí)實驗，其學(xué)分認(rèn)定缺乏制度保障。

4 結(jié) 語

通過一個學(xué)期的試點實踐，雖然還存在難度偏大、監(jiān)督不嚴(yán)、制度保障不到位等問題，但學(xué)生通過自主實驗的計算機基礎(chǔ)實操水平?jīng)]有下降，基本理論掌握更加深入，對計算思維的理解更加透徹且具備了一定的解決實際問題的能力，學(xué)生的實踐能力、理論水平和思維層次均有提升。

新的“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”實驗體系結(jié)合了當(dāng)前學(xué)生的實際情況，利用了最新的教育技術(shù)，更加緊密貼近理論教學(xué)，更加全面提升學(xué)生實踐能力和計算思維，對其他高校研究和設(shè)計該課程的實驗體系具有一定借鑒意義。

[1]教育部高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會. 高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求[M]. 北京: 高等教育出版社, 2009.

[2]吳元斌, 熊江, 陳曉峰.“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”實驗教學(xué)的問題及改革[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù), 2014,12(2): 84-86.

[3]王建勇, 譚佐軍, 吳鵬飛. 開放式計算機基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與實踐[J]. 中國大學(xué)教學(xué), 2011(8): 77-79.

[4]周鋼, 郭福亮. 基于計算思維的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程混合教學(xué)改革實踐 [J]. 計算機教育, 2017(1): 23-26.

[5]郭福亮, 周鋼. 開展分層多階計算機教學(xué)推動軍校學(xué)員信息素質(zhì)培養(yǎng)[J]. 中國信息技術(shù)教育, 2013(11): 109-111.

[6]潘遜, 昂朝群, 郭暉, 等. 教育信息技術(shù)條件下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的軍校模式[J]. 計算機教育, 2017(4): 5-8.