應用導向的新工科大學計算機課程建設探討
來源:用戶上傳
作者:
摘 要：為適應新工科建設對非計算機專業大學計算機教學的要求，分析目前大學新生計算機基礎能力、大學計算機課程現狀。針對課程內容計算機化、相互獨立、應用不足的問題，以應用為導向探討大學計算機課程內容選擇與組織，提出以應用主題貫穿課程內容模式;針對大學新生計算機操作較熟、但應用能力不足的狀態，提出通過實踐方式加以提高;基于Python語言進行教學實踐，以信息處理為主題統一課程中不同計算機技術內容，并將基礎應用能力訓練融入各個實踐環節。課程內容摒棄枯燥的操作講解，更貼近專業需求，充分調動了學生參與性與積極性，可為學生后續專業學習打下基礎。
關鍵詞：大學計算機課程;課程建設;應用導向
DOI：10. 11907/rjdk. 182184
中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）002-0186-04
Abstract： In order to meet the requirements of computer teaching for non-computer majors in the construction of new subjects， analyzed the basic computer ability of freshmen and the present situation of College Computer course. Aiming at the problems of computerization， independence and insufficient application of curriculum contents， we discussed the content selection and organization of College Computer course guided by application， and put forward the model of applying theme throughout the course content. In view of the situation that the freshmen are familiar with computer operation and lack of application ability， the practice was strengthened to improve it. Based on Python language， the teaching practice was carried out to unify different computer technology contents in the course of Information Processing Theme， and the training of basic application ability was integrated into all practical links. The course content is closer to the professional needs， abandons the tedious operation explanation and fully mobilizes students participation and enthusiasm， which lays the foundation for students' follow-up professional learning.
Key Words：college computer course; course construction; application-oriented
0 引言
隨著計算機的普及與網絡技術的發展，大學計算機教學要求不斷提高，從學會計算機使用發展為利用計算機解決實際問題。非計算機專業的計算機教學體系從最初的“三個層次”擴展到“1+X”，目前發展至“寬專融”[1]的高度。其中，基礎課程經歷了“計算機文化基礎”、“大學計算機基礎”、“大學計算機”的演變，教學內容從最初的計算機操作，轉向計算機原理與應用。國內計算機基礎課程建設集中于兩大熱點——計算思維與MOOC[2-3]。廣大院校和教師就計算思維的實施和落地[4-11]、MOOC課程的建設和推廣[12-14]、教學模式研究[15-20]等方面開展了大量研究，取得一系列成果。但是“大學計算機”作為大學新生的計算機認知入門課程，不僅需普及計算機技術知識，還應加強計算機使用方法、應用手段與社會作用認知，最終達到掌握基本技能、鍛煉動手能力、提高專業認同與保持學習動力的目的。本文以應用為導向，就大學計算機課程建設進行探討。
1 大學計算機課程內容結構
基于高等學校教學指導委員會的教學基本要求，因各高校專業特點與教學目標差異，當前大學計算機課程內容組織分為以下幾種：
?。?）基礎應用實踐類。面向初學者，以計算機操作系統基本操作、Office辦公軟件使用操作為主。在此基礎上，可能加入計算機網絡、數據安全、軟件理論等基礎知識或前導內容[21]。
?。?）計算機配置實踐類。以計算機使用為主，全面介紹計算機相關硬件知識、網絡配置、安全設置等。
（3）計算機組成普及類。講授計算機常用組成部分（包括硬件系統、軟件系統、新技術等）的功能和特點，但不涉及原理與詳細操作[22]。
?。?）1+X類。依據高等學校教學指導委員會關于大學計算機課程教學的要求，涉及程序設計、硬件基礎、數據庫技術、多媒體技術、網絡技術等內容[23]。
?。?）計算思維類。以計算思維為綱，將計算機軟硬件、程序設計、數據庫、網絡等糅合到一起[24]。 基礎應用實踐體系面向計算機使用，隨著計算機普及而逐漸沒落;計算機配置實踐體系面向計算機維護，適用面較窄;計算機組成普及體系理論性稍弱、概念性較強;1+X體系與計算思維體系則涉及多個計算機專業知識，理論性、概念性較強。在所有體系的實驗課程中，均設置基礎實踐內容，如辦公軟件、多媒體技術等[25]。
2 大學計算機課程困境
2.1 行業應用融合缺乏
社會分工細化促使行業間分工愈加明確，而計算機技術與行業之間的結合也更加緊密。但目前大學計算機課程內容與學生專業需求相距甚遠，計算機在其專業中的應用及促進作用體現不足，無法使學生認識到計算機知識的重要性，嚴重制約大學計算機課程發展。
2.2 教學內容計算機化
當前大學計算機課程內容組織的一個特點是采用計算機專業框架，縮減內容以降低對非計算機專業學生的期望與要求，導致內容組織偏向計算機化、概念化，比如硬件部分講電路、操作系統講指令、多媒體技術講各種標準、網絡技術講協議、數據庫技術講模式等。雖然從學習計算機技術的角度來看，以上內容均為應掌握的基本理論，但從計算機應用角度看，其內容過于基礎，與實際應用相去甚遠。受課程內容、學時限制，大學計算機課程各部分理論內容不可能展開詳細講解，而且由于缺乏對應的實踐環節或實踐環節過于簡單、流于功能，沒有專業實例應用，不能直觀體現對專業的支撐作用。
2.3 課程內容孤立，易受互聯網沖擊
大學計算機課程內容組織的另一個特點是孤立性。雖然該課程每一部分內容均屬于計算機技術基礎支撐技術，但相互之間關聯很小、甚至沒有關聯。從計算機專業角度看條理分明，從非計算機專業角度看卻過于松散。如何將各部分內容串聯成一個整體，是大學計算機教學設計亟待解決的問題。
大學計算機教學涉及的內容大多可在網絡上找到，甚至網絡資源更全面細致。互聯網快速傳播信息、提供豐富的學習資料，對許多課程（不僅是計算機課程）內容形成巨大沖擊。各種網站、數據庫匯集了海量靜態知識，搜索引擎能迅速抓取學生關心的內容，但是網絡資源缺乏系統性，這也是大學計算機課程教學內容設計必須克服的問題。
2.4 學生基礎假象
由于計算機的普及，普遍認為大學新生具有相當程度的計算機基礎知識，但是在教學過程中發現，事實并非如此。
以筆者所在的中國石油大學為例，新入校大學生對計算機的熟悉程度分為3個層級：①部分學生對計算機組成部件及作用比較了解，對Windows系統使用比較熟悉，對部分軟件安裝和操作比較熟悉，通常上網、游戲能力很強;②部分學生使用過計算機和某些軟件，至少可以開關機器、拷貝文件;③部分學生對計算機很陌生，極個別學生甚至不會開機。3個層級的學生占比大約為1∶3∶1，大部分學生對計算機的應用僅限于游戲娛樂，其它應用能力很差。
從教學內容角度考察，絕大多數學生在文檔排版、數據統計分析等基礎實踐技能認知方面比較淺顯，在計算機原理、網絡、數據庫等方面零基礎。
對于計算機相關理論性的內容，由于基礎性強，涉及的概念與理論較多、非常抽象，受學時限制又無法詳細展開，學生抗拒性強。
3 應用導向的大學計算機課程實踐
3.1 從應用角度選擇課程內容
大學計算機作為計算機教育的入門基礎，應全面介紹計算機特征和使用，令學生認識到計算機在現實生活與專業學習中的作用及重要地位。對于初學者，實踐操作優于理論灌輸;對于非計算機專業學生，應用先于概念。
從應用角度，大學計算機課程教學目標應包括：①獨立組裝一臺計算機。能夠根據應用目的，選擇合適的計算機硬件，并實現計算機組裝;②獨立配置和使用計算機系統。能夠安裝操作系統并進行設置，能夠安裝并使用需要的軟件，能夠熟練掌握文件系統;③具有基本信息處理能力。掌握文檔編排、數據統計分析、演示文稿制作等常用辦公軟件，能夠從網絡獲取所需信息、數據及軟件，能夠通過網絡傳遞信息，能夠使用相關軟件進行信息處理;④了解行業問題與行業軟件應用情況，了解本專業需要計算機解決的問題，了解本專業常用軟件及其功能;⑤軟件開發基礎認知。掌握軟件開發基礎知識，了解軟件開發基本過程——需求、設計、實現——各階段的任務，了解程序設計兩大主題——數據結構與算法，認識一門編程語言，如Python、C/C++等，學習使用開發工具與系統軟件，如codeblocks和Mysql/SQLite數據庫;⑥計算機技術前沿應用，例如當前熱門的大數據、云計算、智能計算、移動計算、服務計算等，將專業與豐富的應用場景相結合。
其中，目標①屬于硬件應用，相對獨立;目標②與③屬于計算機基本操作與應用范疇，主要是對現有工具的使用;目標④、⑤與⑥以行業應用為切入，將計算機技術與行業中的問題結合起來，為后續課程作準備。
針對課程目標，應用導向的大學計算機課程包含兩大塊6部分內容（見圖1），其中高等學校教學指導委員會要求的硬件基礎相關知識歸于計算機組成部分，多媒體技術、網絡技術歸于計算機應用部分，程序設計和數據庫技術歸于軟件開發部分。
3.2 從應用角度組織課程內容
計算機技術涉及內容多、實踐性強，每一種技術都有其對應的基礎知識與實踐要求，如硬件涉及邏輯、電路、多媒體涉及編碼解碼、數據庫涉及關系理論等。大學計算機課程作為一門通識課，學時有限，因此技術理論、操作類實踐、技術類實踐課時安排有沖突，內容組織是一個難題。以筆者所在大學為例，其大學計算機教學從應用角度組織課程內容實踐如下：
?。?）內容分類，區別對待。在組織大學計算機課程內容之前先對內容進行分類，不同類型的內容采取不同策略。
從教學要求角度，課程內容分為需了解的與需掌握的內容;從學習難度角度，分為可完全自學的、難理解的、需引入的、需詳細講解的、需總結的內容;從理論與實踐角度，分為概念型、理論型、實踐型、理論實踐結合型內容;從網絡資源獲取角度，分為豐富的、貧乏的、系統的、零散的等內容。 在課程內容組織過程中，對于了解性的、可自學的、概念型、資源豐富的內容，簡化課堂內容，以課外自學為主;對于需引入、需總結的內容，以課外自學為主，課堂重點在于引入與總結，使之系統化、條理化;理論型內容可弱化，達到知其然的程度;實踐型內容需加強。
（2）以應用主題貫穿課程內容。大學計算機課程內容多樣，而且內容之間沒有關聯，使整個課程非常零散、缺乏系統性。針對學生面向的專業，選擇一個應用主題，將所有內容貫穿其中，通過應用將課程內容組織成為一個整體，不但能改善大學計算機課程過于理論、抽象的缺點，還能加深學生對計算機在本專業應用的認知。將不同的計算機技術統一到一個應用主題中，如具有開源特性的Python語言，可融合其它語言優勢，應用十分廣泛。
3.3 應用導向的教學實踐
中國石油大學（華東）大學計算機課程只有32個學時，含16學時上課、16學時上機。課程包括硬件與軟件兩部分，應用主題定位為信息處理，分為4項內容（見圖2）：計算機硬件與網絡、科學計算、數據處理及數據庫，還包含了Word、Excel、PPT的使用。硬件及網絡部分涉及計算機組裝與網絡配置兩個實驗，均在虛擬平臺上實現;科學計算部分選擇爬蟲，使用Python語言實現，其結果存入文件;數據處理部分講授數據處理的基本方法，實驗使用Excel，直接打開爬蟲結果文件，進行統計、分析、制圖等操作;數據庫部分講授數據庫基本原理與SQL語言，實驗基于SQLite數據庫爬取數據建立數據庫，利用Python將上述文件的數據載入數據庫，并實現增刪改查操作;Word實驗以課程報告的形式進行，要求學生正確排版;PPT實驗在課堂報告中進行，要求學生制作演示文稿并現場演示。
本課程硬件部分相對獨立。軟件部分的所有內容歸為一個應用主題，具有連貫性。雖然涉及程序設計（Python）、信息獲取、數據處理、數據庫、辦公軟件等多項內容，但是整體感非常強，學生容易接受。
4 結語
應用是計算機技術的主旋律，應該成為非計算機專業大學計算機教育主導方向。大學計算機作為入門基礎課程，應當在普及計算機基礎內容的大前提下，弱化計算機理論內容，重點引導、提高學生計算機應用能力，尤其是解決行業問題的能力。
本文就應用導向的大學計算機課程建設進行探索和嘗試，在實際教學中通過Python語言課程，有助于實現不同計算機技術在信息處理主題下的應用統一，雖然取得了較好的效果，但與行業應用相結合的目標還相差較大距離，需要繼續探索。
參考文獻：
[1] 教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會. 大學計算機基礎課程教學基本要求[M]. 北京：高等教育出版社，2016.
[2] 伍李春，李廉. 新工科背景下的計算機通識性課程建設[J]. 中國大學教學，2017 （12）：62-69.
[3] 錢宇華. 大學計算機基礎通識課程的教學設計與實踐[J]. 中國大學教學，2017 （10）：83-87.
[4] 范通讓. “大學計算機基礎”教學理念的變革：思維創新[J]. 中國大學教學，2015 （4）：47-50.
[5] 衷克定. 論大學計算機課程計算思維能力培養的人本位回歸[J]. 中國大學教學，2015（7）：51-55+84.
[6] 蘇中濱，劉文洋. 以計算思維為中心的農科院校計算機課程改革探索[J]. 中國大學教學，2015（8）：55-57.
[7] 林旺. 基于計算思維的大學計算機教學研究[J]. 中國大學教學，2015（9）：55-58.
[8] 金瑩，陶先平，張莉，等. 以計算思維為導向的大學計算機基礎教學改革[J]. 計算機教育，2018（10）：125-128.
[9] 龔沛曾，楊志強，朱君波，等. 以計算思維為切入點的計算機基礎課程聯動改革與實踐[J]. 中國大學教學，2015（11）：53-56.
[10] 曾一，劉慧君，李杰，等. 以計算思維為核心的計算機基礎教學改革與實踐[J]. 計算機教育，2018（10）：137-141.
[11] 谷宗運，闞峻嶺，譚紅春. 面向計算思維的大學計算機課程改革探索與實踐[J]. 軟件導刊，2018，17（12）：223-226.
[12] 戰德臣，聶蘭順，張麗杰，等. 大學計算機課程基于MOOC+SPOCs的教學改革實踐[J]. 中國大學教學，2015（8）：29-33.
[13] 徐曉飛，傅育熙，李廉，等. 關于我國計算機教育MOOC發展的思考[J]. 中國大學教學，2015（11）：6-10+30.
[14] 徐寶清，薩智海，賈文鋼. MOOC環境下大學計算機教學改革方法探討[J]. 計算機教育，2018（7）：107-110.
[15] 趙宏，王愷，高裴裴，等. 混合式教學對大學計算機基礎課的作用[J]. 計算機教育，2018（10）：118-120+124.
[16] 姜洋，李俊生，王紅，等. 大學計算機系統型混合式教學的探索與實踐[J]. 計算機教育，2018（8）：143-146.
[17] 張琦，楊源，楊阿祧. 《大學計算機Ⅰ》課程教學改革方法研究[J]. 軟件導刊：教育技術，2018，17（7）：72-74.
[18] 盧燦舉，李超. 基于MOOC模式大學計算機基礎課程設計研究[J]. 軟件導刊：教育技術，2018，17（2）：62-64.
[19] 胡春霞. 大學計算機基礎自助式教學模式探討[J]. 軟件導刊：教育技術，2017，16（12）：34-36.
[20] 劉欣欣. 基于機器人實踐的大學計算機課程改革[J]. 軟件導刊：教育技術，2017，16（12）：19-20+23.
[21] 鄭立垠，鐘敏，李昕，等. 使用大學計算機應用技術教程——基于Windows7+Office2010[M]. 北京：電子工業出版社，2014.
[22] 馮裕中. 計算機導論[M]. 第2版. 北京：清華大學出版社，2016.
[23] 趙英良，仇國巍，夏秦，等. 大學計算機基礎 [M]. 第5版. 北京：清華大學出版社，2017.
[24] 戰德臣，聶蘭順. 大學計算機——計算與信息素養[M]. 第2版. 北京：高等教育出版社，2014.
[25] 李鳳霞，陳宇峰，李仲君，等. 大學計算機實驗 [M]. 北京：高等教育出版社，2017.
?。ㄘ熑尉庉嫞航?艷）
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/8/view-14803814.htm
