王偉嘉 崔浩 陳勤 張洪萍 巨亞榮 王朝霞

摘 要：為提高軍隊院校大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)質(zhì)量，以中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院為例，對大學(xué)計算機基礎(chǔ)進行重點課程建設(shè)研究。遵循“以計算思維為導(dǎo)向、突出軍事應(yīng)用特色、面向不同專業(yè)分類指導(dǎo)”的建設(shè)理念，主要從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法和模式、建設(shè)教學(xué)資源和教學(xué)團隊等方面開展課程建設(shè)。通過課程建設(shè)提高學(xué)員課程滿意度，提高教學(xué)團隊執(zhí)教水平，完善配套教學(xué)資源。

關(guān)鍵詞：大學(xué)計算機基礎(chǔ);課程建設(shè);計算思維;教學(xué)改革

DOI：10. 11907/rjdk. 191984 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

中圖分類號：G434文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2020）002-0206-04

英標(biāo)：Course Construction of University Computer Foundation in Military Academy

英作：WANG Wei-jia，CUI Hao，CHEN Qin，ZHANG Hong-ping，JU Ya-rong，WANG Zhao-xia

英單：（Military Logistics Department， Army Logistical University of PLA， Chongqing 401311，China）

Abstract： To improve the teaching quality of computer basic course in military academy， we carried out course construction of university computer foundation. Course construction was based on following principles： developing computational thinking， strengthening military characteristics and teaching different content in different class. We conducted course construction from the perspectives of optimizing teaching contents， reforming teaching methods and modes and building teaching resources and teams. Through course construction， students satisfaction for the course has been increased and expert evaluation of course quality has been improved.

Key Words： university computer foundation; course construction; computational thinking; teaching reform

0 引言

計算機技術(shù)是信息技術(shù)的核心，伴隨我軍信息化建設(shè)的加快推進，迫切需要掌握計算機知識和技術(shù)、具備良好信息素養(yǎng)的新型軍事人才。大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程是陸軍勤務(wù)學(xué)院本科學(xué)歷教育各專業(yè)通識教育階段的一門必修課程，該課程對于學(xué)習(xí)者獲取計算機基礎(chǔ)知識與基本操作技能，提升利用計算機解決問題的能力和信息素養(yǎng)，有著十分重要的作用。

學(xué)者們針對大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程建設(shè)和教學(xué)改革進行了大量研究工作，文獻[1]分析了課程教學(xué)存在的問題，提出以應(yīng)用為導(dǎo)向的課程建設(shè)方案;文獻[2-5]聚焦于面向新工科的課程體系及課程建設(shè)方案;文獻[6]致力于以創(chuàng)新思維培養(yǎng)為目標(biāo)的課程建設(shè);文獻[7-8]提出“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下課程建設(shè)新思路。目前，以“計算思維能力培養(yǎng)”為主線開展計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革，成為國內(nèi)外計算機基礎(chǔ)教育界的共識。文獻[9]介紹了周以真教授對計算思維定義的詳細表述;文獻[10-11]探討了將計算思維能力培養(yǎng)落實到計算機基礎(chǔ)教學(xué)中的方法;文獻[12-17]基于計算思維對大學(xué)計算機課程教學(xué)改革進行了實踐探索;文獻[18-19]認(rèn)為將Python語言作為大學(xué)計算機實踐語言是理想選擇。

以上文獻圍繞大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程建設(shè)提出了很多改革方案，本文主要根據(jù)軍隊院校的教學(xué)要求和特點，提出適應(yīng)于軍隊院校的大學(xué)計算機基礎(chǔ)重點課程建設(shè)方案。遵循“以計算思維為導(dǎo)向、突出軍事應(yīng)用特色、面向不同專業(yè)要求分類指導(dǎo)”的課程建設(shè)理念，貫徹新大綱和使用新教材，將課程教學(xué)重點從“計算機知識與操作”轉(zhuǎn)向“培養(yǎng)學(xué)員計算思維能力”。具體表現(xiàn)在：加入計算思維和Python程序設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容，將計算思維融入計算機基礎(chǔ)理論各章節(jié)，根據(jù)理論知識設(shè)計相關(guān)應(yīng)用案例，用計算思維的方法解決問題并由Python語言加以實踐。本文從大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程建設(shè)理念、教學(xué)內(nèi)容建設(shè)、實驗教學(xué)建設(shè)、教學(xué)方法和模式改革、教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)團隊建設(shè)等方面闡述課程建設(shè)情況。

1 課程建設(shè)理念

課程建設(shè)遵循“以計算思維為導(dǎo)向、突出軍事應(yīng)用特色、面向不同專業(yè)要求分類指導(dǎo)”的理念，從使用計算機、理解計算機系統(tǒng)、培養(yǎng)計算思維等方面提高學(xué)員計算機綜合應(yīng)用能力，提升新型軍事人才信息素養(yǎng)。課程建設(shè)突出以下幾個方面：

（1）重點培養(yǎng)學(xué)員計算思維能力。周以真教授指出，計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為，包括一系列廣泛的計算機科學(xué)思維方法，如約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等。培養(yǎng)學(xué)員計算思維，就是讓學(xué)員學(xué)習(xí)和運用計算機解決問題的方法，這對任何專業(yè)學(xué)員都是有益的。因此課程建設(shè)以計算思維為導(dǎo)向，重塑課程教學(xué)內(nèi)容體系，改革課程實踐教學(xué)，提高學(xué)員應(yīng)用計算機解決實際問題的能力。

（2）突出軍事應(yīng)用特色。軍隊院校的計算機教學(xué)要面向部隊服務(wù)，為培養(yǎng)出適應(yīng)崗位需求的信息化人才，根據(jù)部隊崗位的計算機應(yīng)用需求，設(shè)計出具有軍事特色的應(yīng)用案例和實踐內(nèi)容。

（3）面向不同專業(yè)要求，進行分類指導(dǎo)。不同專業(yè)對計算機應(yīng)用的方向、側(cè)重點存在差異，計劃以學(xué)院的兩個專業(yè)為試點，將計算機課程教學(xué)與學(xué)員所學(xué)專業(yè)相結(jié)合，了解專業(yè)對計算機學(xué)習(xí)的特定需求，實現(xiàn)分類指導(dǎo)。

（4）把握計算機發(fā)展最新技術(shù)。計算機技術(shù)日新月異，計算機課程教學(xué)內(nèi)容需要與計算機技術(shù)發(fā)展同步，需要將計算機學(xué)科前沿知識和科技成果及時引入課程教學(xué)中。

2 教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

2.1 優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

以計算思維為導(dǎo)向，重塑課程教學(xué)內(nèi)容體系，將課程教學(xué)內(nèi)容劃分為4個模塊：①計算機思維和程序設(shè)計模塊;②計算機系統(tǒng)原理模塊;③計算機應(yīng)用技術(shù)模塊;④計算機操作技能模塊，課程教學(xué)內(nèi)容體系如表1所示。

課程教學(xué)內(nèi)容體系主要突出學(xué)員計算思維能力培養(yǎng)，從了解計算思維概念、學(xué)習(xí)計算思維方法、運用計算思維3個層次培養(yǎng)學(xué)員計算思維能力。

（1）了解計算思維概念。通過學(xué)習(xí)計算機思維和程序設(shè)計模塊，讓學(xué)員明確什么是計算思維、計算思維的特點、計算思維中包含的科學(xué)思維方法、計算思維對后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)和未來工作的意義，以及Python程序設(shè)計語言和算法的基礎(chǔ)知識，讓學(xué)員具備基本的計算機程序設(shè)計能力，為后續(xù)章節(jié)編程實踐打基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí)Python語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，一是能幫助學(xué)員理解計算思維的本質(zhì)，即建模和模擬，掌握計算機程序設(shè)計中蘊含的抽象、約簡、轉(zhuǎn)化、遞歸等計算思維方法;二是把Python語言作為計算思維的實踐工具，將解題方法轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓤?zhí)行的程序代碼，印證解題方法的正確性和可行性。

（2）學(xué)習(xí)計算思維方法。計算機理論知識中蘊含了一系列科學(xué)思維方法。教員在講授計算機系統(tǒng)原理和計算機應(yīng)用技術(shù)模塊時，不僅要講授這些章節(jié)的理論知識，還要重點分析存在的問題和解決問題的方法，挖掘出解題方法中隱含的思想和規(guī)律，讓學(xué)員在有效實現(xiàn)知識建構(gòu)的同時，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)員的計算思維能力。例如，講授馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)，在介紹構(gòu)成計算機系統(tǒng)的5大部件、存儲程序原理、二進制表示數(shù)據(jù)時，引出分解、轉(zhuǎn)化、抽象和自動化的計算思維。講授操作系統(tǒng)時，介紹從單道批處理系統(tǒng)發(fā)展到多道批處理系統(tǒng)、進程并發(fā)控制等內(nèi)容時，引出抽象、分解、并行處理等計算思維。

（3）運用計算思維。計算思維是一系列科學(xué)思維方法，培養(yǎng)計算思維的關(guān)鍵是通過教學(xué)案例和教學(xué)實踐，讓學(xué)員運用計算思維方法分析問題和解決問題，逐步提升計算思維能力。教員應(yīng)設(shè)計出貼近學(xué)員專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例和實踐內(nèi)容，鼓勵學(xué)員運用各種計算思維方法解決專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H問題，將計算思維內(nèi)化為一種思維習(xí)慣。例如，將經(jīng)典最短路徑算法與軍事物流運輸問題相結(jié)合，設(shè)計后勤物資倉庫配送中的最短路徑問題，讓學(xué)員運用貪婪算法分析問題和解決問題，并用Python語言加以實踐。

2.2 設(shè)計具有軍事特色的案例和實踐內(nèi)容

計算機技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域中，無論是軍隊管理、軍事物流、軍事指揮，還是軍需保障都離不開計算機。計算機應(yīng)用技術(shù)包括計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，這些技術(shù)在軍隊中都能找到很多實際應(yīng)用點。教員應(yīng)調(diào)查和收集計算機在軍事領(lǐng)域的具體應(yīng)用，設(shè)計出具有軍事特色的應(yīng)用案例和實踐內(nèi)容，生成崗位任職所需的信息應(yīng)用能力。

2.3 面向不同專業(yè)要求提供分類指導(dǎo)

各專業(yè)領(lǐng)域都需要使用計算機，但計算機應(yīng)用的方向、側(cè)重點并不完全相同。本文將教學(xué)內(nèi)容劃分為“基本內(nèi)容”和“可變內(nèi)容”。計算思維和程序設(shè)計、計算機系統(tǒng)基本原理是所有專業(yè)需要共同掌握的內(nèi)容，作為課程教學(xué)的“基本內(nèi)容”，所有學(xué)員的學(xué)習(xí)內(nèi)容是一致的。但對于計算機應(yīng)用技術(shù)和計算機操作技能模塊，不同專業(yè)存在不同的應(yīng)用需求，應(yīng)該結(jié)合所學(xué)專業(yè)需求設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，不同專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容是靈活可變的。計劃選取學(xué)院的兩個專業(yè)進行試點，一個文科專業(yè)和一個理科專業(yè)。通過與專業(yè)課教員合作，確定計算機在專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的實際需求和教學(xué)重點，實踐內(nèi)容盡量貼近專業(yè)領(lǐng)域的實際工作需要。

3 實驗教學(xué)建設(shè)

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程具有很強的實踐性，實驗教學(xué)是課程教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)?？紤]到課程課時有限，將實驗教學(xué)劃分為課堂實驗和自主實驗兩個部分，計劃課堂實驗28學(xué)時，自主實驗16學(xué)時。自主實驗要求學(xué)員借助課程網(wǎng)絡(luò)平臺開展自主學(xué)習(xí)、小組合作學(xué)習(xí)和實踐，教員通過網(wǎng)絡(luò)平臺管理學(xué)員實驗進度、保障實驗效果。為滿足不同基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力學(xué)員的需求，將實驗內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)性實驗、提高性實驗和綜合應(yīng)用實驗3個層次?；A(chǔ)實驗要求所有學(xué)員都必須完成，體現(xiàn)了課程教學(xué)的基本要求和目標(biāo)，主要以課堂實驗形式開展。而提高性實驗和綜合應(yīng)用實驗，以自主實驗形式為主，在網(wǎng)絡(luò)上學(xué)員可以自主選取實驗內(nèi)容，并鼓勵以小組合作形式完成實驗，培養(yǎng)學(xué)員團隊意識和合作精神。

4 教學(xué)方法與模式改革

探索有利于培養(yǎng)計算思維，能調(diào)動學(xué)員主動參與教學(xué)過程的教學(xué)方法和教學(xué)模式。教學(xué)方法主要采用“問題引導(dǎo)式教學(xué)”“啟發(fā)式教學(xué)”“任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)”等教學(xué)方法，使學(xué)員從“被動學(xué)習(xí)”變?yōu)椤爸鲃訉W(xué)習(xí)”，主動構(gòu)建課程知識體系，探索解決問題的各種方法，培養(yǎng)計算思維和創(chuàng)造思維能力。教學(xué)模式主要采用翻轉(zhuǎn)課堂，結(jié)合課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)MOOC資源，開展翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實踐，增強課堂教學(xué)互動性，形成學(xué)員以“學(xué)”為主，教員以“教”為輔的教學(xué)模式，重點培養(yǎng)學(xué)員自主、協(xié)作學(xué)習(xí)能力。教員從課程教學(xué)內(nèi)容中，設(shè)計出適合課堂翻轉(zhuǎn)的教學(xué)內(nèi)容，并在如何更好地激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)熱情和提高翻轉(zhuǎn)課堂質(zhì)量上下功夫。

5 教學(xué)資源建設(shè)

教材選用國防科技大學(xué)李暾教授主編、清華大學(xué)出版社出版的《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》[20]，它是基于“計算思維能力培養(yǎng)”的全國高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)教育教材。以該教材為基礎(chǔ)，根據(jù)課程教學(xué)大綱，結(jié)合學(xué)員實際學(xué)習(xí)情況和未來工作需求，自編與課程教學(xué)相配套的實驗指導(dǎo)書、案例庫、試卷庫、練習(xí)冊等教學(xué)資源。在課程考核中，主要采用筆試和機試相結(jié)合的方式，綜合評定課程考核成績，并使用試卷庫，實現(xiàn)教考分離。

建設(shè)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，在平臺上提供豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。按章、節(jié)、知識點組織課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)內(nèi)容在網(wǎng)頁上以文字、圖片、視頻等多媒體形式呈現(xiàn)給學(xué)員，并通過網(wǎng)絡(luò)鏈接推薦相關(guān)優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)資源，如MOOC，微課等。學(xué)員自主學(xué)習(xí)知識點后，完成相應(yīng)練習(xí)題以驗證學(xué)習(xí)情況。學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中如果存在疑問，可通過問答平臺進行師生互動和生生互動。教員在平臺上可以安排預(yù)習(xí)、布置課后練習(xí)和實驗;通過在平臺上建立試題庫，還可以在線組織考試并實現(xiàn)機器閱卷;借助平臺監(jiān)管學(xué)員平時學(xué)習(xí)情況，包括學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)覆蓋面、練習(xí)情況等，將這些學(xué)習(xí)情況作為考察學(xué)員平時成績的依據(jù)。教學(xué)管理部門對學(xué)員學(xué)習(xí)情況進行數(shù)據(jù)分析，向領(lǐng)導(dǎo)提供實時和準(zhǔn)確的決策依據(jù)。

6 教學(xué)團隊建設(shè)

加強教學(xué)團隊建設(shè)是重點課程建設(shè)的一項重要內(nèi)容，教學(xué)隊伍建設(shè)質(zhì)量直接關(guān)系到課程教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平。根據(jù)教研室情況和課程建設(shè)需求采取以下措施：①近兩年內(nèi)計劃引進幾名新教員，老教員負(fù)責(zé)培訓(xùn)和指導(dǎo)新教員，讓新教員順利走上講臺;②派遣教員參加各類計算機教學(xué)研討會和學(xué)術(shù)講座，學(xué)習(xí)國內(nèi)最新的教學(xué)理念和方法，了解計算機最新科研學(xué)術(shù)發(fā)展動向;③每學(xué)期定期開展教研活動，進行教學(xué)方法的研究和專題討論，教員撰寫和發(fā)表論文;④推薦教員參加各類教學(xué)比武競賽、微課競賽等，在競賽中磨練意志品質(zhì)，提高教學(xué)能力和水平;⑤指導(dǎo)學(xué)員參加多媒體設(shè)計和計算機程序設(shè)計類競賽，激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)積極性，總結(jié)參賽經(jīng)驗并反思課堂教學(xué)。

7 結(jié)語

中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院對大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程進行重點建設(shè)以來，一是以計算思維為導(dǎo)向優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，重塑課程教學(xué)內(nèi)容體系;二是建設(shè)課程實驗教程、習(xí)題冊、案例庫、微課、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等教學(xué)資源，并以網(wǎng)絡(luò)平臺為依托進行教學(xué)改革;三是通過嘗試BOPPPS和翻轉(zhuǎn)課堂等新教學(xué)模式，提高學(xué)員課堂參與度和課程滿意度。下一步要完成的工作主要是將課程教學(xué)與學(xué)員所學(xué)專業(yè)更好地結(jié)合起來，收集更多軍隊實際工作中的應(yīng)用案例，生成崗位任職所需的信息應(yīng)用能力。

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（責(zé)任編輯：孫 娟）