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中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2017)02-0098-03
Exploration on Teaching Reform of College Computer Course in
Medical Colleges and Universities//CHANG Xiaohong, LU Hong-bing, LIAO Qimei, ZHANG Guopeng, LIU Yang, ZHANG Xi
Abstract This paper analyzes the problems existing in the course of
college computer course in medical colleges and universities. In combination with the characteristics of medical science, the teaching concept, teaching mode and examination mode of the course were reformed and explored. The aim is to cultivate the students’ ability of
Computational Thinking and the ability of using computer to solve problems.
Key words college computer; computational thinking; reform in education; medical applications
1 前言
2006年,美國卡內基?梅隆大學周以真教授在《美國計算機學會通訊》上發表了《計算思維》(Computational Thinking,也稱計算性思維)一文,將計算思維作為一種基本技能和普適思維方法提出。目前,培養大學生計算思維能力已經得到共識[1]。慕課(MOOC,Massive Open Online Courses,大規模網絡開放課程)是近些年涌現出來的一種在線課程開發模式。從2008年起,一大批教育工作者開始采用這種課程結構,全球很多大學成功主辦了自己的大規模網絡開放課程。在我國,MOOC同樣受到很大關注,很多知名院校(包括清華大學、北京大學等)都開設了自己的MOOC課程。
本文對醫學院校大學計算機課程的現狀進行分析,探討如何解決目前醫學院校大學計算機課程教學中存在的問題,并結合醫學院校學科專業特點,開展以“計算思維+”為指導的教學內容改革探索,開展面向“計算思維+”的MOOC線上線下混合學習探索,開展多層次多角度的考核模式探索。
2 醫學院校大學計算機課程教學存在的問題
對大學計算機課程作為基礎類課程的地位認識不足 計算思維是科學思維的三大支柱之一,其培養以計算機學科為代表,而大學計算機基礎教學將擔負起培養學生計算思維能力的主要任務。目前,大W計算機作為基礎類課程的觀點逐步得到教學行政部門與高校的重視,其教學內容也正在實現由“基于知識的技能傳授”向“基于應用的思維能力培養”的轉變過程中。但是就目前情況來看,相當一部分醫學院校對于大學計算機課程定位認識模糊,出于慣性的作用,課程教學目標更多地側重于軟件工具的操作使用。在教學中注重計算機所具有的工具屬性,在一段時間內、一定程度上、特定的范圍內有效解決了學生技能培養的需求,但過分倚重課程內容的工具性,必將導致學生對計算的正確認知和計算思維能力培養的不足[2]。
大學計算機課程的教學內容與學時存在矛盾 醫學院校由于醫學課程門數及內容繁多,加上醫師資格考試通過率的壓力,很多學校大量壓縮基礎課程的學時,導致第一門大學計算機課程的教學內容與學時矛盾突出。在學時減少的情況下,教學內容卻沒有減少。在授課過程中,教師為了完成教學任務,趕上教學計劃,多數內容不能詳細講解。造成的結果是:學生感覺學了許多內容,卻沒有學透,甚至有的學生感覺計算機基礎課程很難學。
在本次問卷調查中(為了進一步提高本課程的教學質量,了解學生的情況與需求,進一步發現教學中的問題,教學組近幾年堅持做了問卷調查。本次約260份調查問卷,調查對象為剛學完大學計算機基礎課程的大學一年級學生),學完這門課程后感覺收獲較大的學生僅占約60%,遠遠沒有達到教師預期的目標;甚至約50%的學生覺得本課程的理論課難度大、不好學。因此,教師在教學中必須精選內容,那么講哪些內容才能讓學生接受并能夠滿足他們的需求,成為一個非常關鍵的問題。
大學計算機課程的教學內容缺乏針對性 隨著計算機技術的發展,計算機與醫學專業學科的融合越來越緊密,對醫學專業學科的支撐越來越顯重要。如今的醫學越來越離不開計算機,學習計算機、使用計算機對于醫學專業學生來說是非常重要的。但是,目前多數醫學院校的計算機基礎教學內容與醫學專業嚴重脫節。現階段,大多數醫學院校采用針對非計算機專業的大眾化教材,這些教材基本內容相同,教材編寫者基本上形成思維定式。在教學中,教師在教學設計等方面與醫學專業學科結合程度不高,引用的案例醫學特色突出不夠,不足以引起學生的學習興趣。這樣的結果是:使得本來學生感興趣、愿意學的一門課程,隨著課程的開展,他們的興趣和積極性反而降低了,甚至有的學生不知道學習這門課程有什么用,尤其是為什么要學習程序設計。
大學計算機課程教學對象的知識水平參差不齊 雖然大多數城市在小學、大多農村在中學就普及了信息技術課程,但學生的實際水平差異很大。本次調查結果顯示:4.3%的學生在進入大學前從未接觸過計算機,21.4%的學生能夠熟練操作各種辦公軟件,28%的學生會安裝各種系統和軟件,1.9%的學生懂得一門計算機語言,1.6%的學生取得過國家計算機相關證書。目前,多數醫學院校的計算機基礎課程基本上采用大班統一授課的模式,并沒有針對教學對象的水平開展層次教學或分班教學。固定統一的教學模式必然導致一部分學生“跟不上”,一部分學生“吃不飽”,教學沒有達到因材施教。
大學計算機課程的考核模式不能完全體現教和學的效果 目前,多數醫學院校的大學計算機課程采用“實踐+理論”的考核模式,理論和實踐成績分別占一定的權重。理論考核主要采用閉卷的方式進行,試卷的命題多以知識點為主,題型形式固定,主要考查學生對知識的理解和記憶,很難檢測學生多樣性的學習行為及個性化的智能水平。實踐主要以學生平時完成的上機作業進行考核,這種形式一定程度上能夠檢查學生的動手能力,但是實踐作業多以統一的要求、統一的模板進行,并沒有考查學生的創新能力、自主能力以及團隊合作能力。
3 醫學院校大學計算機課程綜合教改的探索及分析
目前,培養大學生計算思維能力已經得到共識,能否利用計算科學對人體復雜的生理、病理、生化、藥理等過程及臨床復雜問題進行分解、提煉歸納、系統設計,并應用計算機解決基礎及臨床中的實際問題,正是計算思維能力在醫學應用中的體現。大學計算機課程除了獨立的課程內容外,還與其他學科與專業課程有著密不可分的關系,應承擔起培養大學生計算思維能力的任務。培養醫學生的計算思維能力,并不是將原有的課程體系結構和內容完全,而是在原有基礎上的提升。
以“計算思維+”為指導的教學內容和教學模式改革探索
1)教學理念向“計算思維+”升級過渡。教學理念是教員對教學活動的看法和持有的基本的態度和觀念,教員的教學理念如何,直接影響到教學改革和教學效果的好壞。教師在進一步提升教學理念和對計算思維深入認識的基礎上,實現從計算思維向“計算思維+”的過渡。在教學設計層面應更加注重突出計算思維的指導理念和在社會學科發展中的作用,在教學實施層面歸納形成與教學內容相呼應的計算思維核心概念,在設計層面和實施層面同時完成向“計算思維+”的升級。
2)教學內容與“計算思維+”的深入融合。教學內容是指教學過程中同師生發生交互作用、服務于教學目的達成的動態生成的素材及信息。基于“計算思維+”的要求對課程內容進行組織與建設,針對醫學院校本科生的培養要求,明確講/不講什么,為什么講、講到什么程度等,以及基于計算思維的培養對知識點的講解進行設計,形成計算思維與知識體系關聯與有機融合。
3)開展面向“計算思維+”的線上線下混合學習實踐。隨著MOOC、翻轉課堂等新型授課模式的快速發展和“互聯網+”中不斷涌現的新媒體技術,能夠有效解決課程內容多、學時少的教學困境。MOOC在創造在線環境、促進教學內容改革與提升、滿足學生個性化需求、利用在線數據進行定量評估、增強教學效果、改進課堂學習等方面已展現出極大優勢。教學組基于建設的MOOC,在本校開展面向“計算思維+”的混合學習探索與實踐。課程基本情況如下。
教學對象:大學一年級各醫學專業新生。
人數:500人左右,共4個普通班+MOOC實驗班。
學習方式:在線學習與課堂教學相結合。
授課教師:3~5位,實驗員+助教。
授課時間:12周,共40學時。
其中在學習注重知識的寬度,主要內容包括視頻、討論、作業與測試等,主要培養學生的思維能力;線下教學注重深度,內容主要包括重點難點講授、小組研討、互動答疑、實踐展示、實踐操作、線下考核等,主要培養學生利用計算機解決實際問題的能力。通過線上的寬度學習和線下的深度教學,培養學生的思維能力和實際動手能力,為學生的進一步學習打下堅實的基礎。
有效體現“計算思維+”的考核模式改革 傳統的教學方式主要以期終考試成績作為學員學習效果的評價依據,注重學員獲得知識的準確程度。這種考核模式難以滿足多層次、多角度的評價要求,特別是對計算思維能力培養要求的評價,無法形成完整全面的科學反饋。對于MOOC,采用不同教學模式及線上、線下相結合的學習方式,更關注學員在整個學習過程中利用計算機及網絡資源解決現實及專業問題的能力等。進行客觀定量的評價,需要采用多層次、多角度的考核模式,如表1所示。
面向“計算思維+”的教學改革教學效果評價 通過多層次考核、問卷調查和MOOC平臺數據分析相結合,對學生混合學習的效果進行評價,對評價結果進行研究分析,反饋指導教學的改進和調整,從而使教學形成一個良好的循環過程。
1)多層次、多角度考核模式的定量評價:可采用表1所示的考核模式,對采用不同教學模式的班級學習效果進行定量評價、對照分析。
2)學習效果問卷調查:調查問卷內容主要包括對視頻自學、課堂教學、看書自學等混合學習效果的評價,對教學內容的掌握程度、視頻的質量、課程設計、存在問題等的主觀評價。
3)基于MOOC平臺的課程學習數據分析:通過對MOOC平臺提供的學習過程監控、學習行為收集、多樣化考核及成績的自動處理數據,以及伴隨教學過程自動聚集的大量數據的定量分析,得到對課程教學及學生學習的量化評價結果,指導課程建設的進一步改進完善。
4 結語
培養學生的計算思維能力是大學計算機基礎教育的一個重要目標,需要不斷地進行探索和實踐。本文提出的改革探索也需要不斷地進行總結和完善,以取得更理想的教學效果?!?/p>
參考文獻
1 大學計算機課程實驗教學的現狀分析
大學計算機專業的學生除了要具備基本的計算機操作技能和專業的計算機知識之外,同時還要具有較強的操作應用能力和實踐技能,只有這樣才能夠與社會的發展相適應。然而大學計算機課程實驗教學在實際的教學過程中并沒有真正的發揮應有的作用,現階段大學計算機課程實驗教學主要存在以下幾個方面的問題。
1.1大學計算機課程實驗教學脫離實際
在大學計算機課程實驗教學中必須要做到以學生實踐為主,將計算機課程教學的實用性和實踐性充分地體現出來,通過實踐的方式能夠使學生將計算機技能更好地掌握住,并且使學生的計算機動手操作能力得以顯著提升。然而通過對目前我國大學計算機課程實驗教學的現狀進行分析,我們可以發現,在具體的實驗教學中仍然以教師為主導,并沒有將學生的主體地位體現出來。計算機課程內容缺乏實踐性、實用性和動手操作性,對計算機的基礎理論的講授仍然占據了大部分的課程時間。這些對于計算機課程實驗教學的順利開展十分不利,極大地影響了學生計算機技能水平和實踐能力的提升[1]。
1.2大學計算機課程不合理的實驗教學模式
講解-布置-收交仍然是現階段計算機課程實驗教學的主要方式,也就是說計算機教師首先向學生系統地講解操作方法和實驗內容,隨后讓學生按照講授的內容開展,相應的上機操作,然而這種教學模式很難讓學生將自身的創新能力充分地發揮出來。與此同時,由于班級中具有較多的學生,因此計算機教師很難做到幫助每一位同學解決在實驗中遇到的各種問題,進一步導致這些學生不能夠將計算機的技能和方法準確地掌握住。學生如果在課堂中遇到什么問題往往只能夠通過自學的方式解決,但學生本身并不具備較強的基礎知識,因此在自學的過程中沒有正確的方法和目標,無法有效地解決學習中的困惑,最后喪失了對計算機學習的興趣。此外,很多計算機教師在收交實驗作業之后,只是依據學生的實驗結果評定分數,并沒有重視學生的進步和努力,這種片面的評價方式使得學生綜合能力的提升和全面發展受到了阻礙。
1.3大學計算機課程落后的實驗教學條件
與教育部教學委員會的要求相比,很多大學計算機課程的安排遠遠不夠。計算機教學的主要目標就是使學生將計算機軟件和硬件的相關操作技能和基礎知識掌握住,而且還要學會實際應用。網絡環境對計算機實驗教學具有越來越高的要求,網絡實驗課需要配備很多設備,比如網橋、中繼器、路由器、交換機、服務器等,同時要求設備具有較快的更新速度。在這種情況下,有些學校就無法承受配備設備所需的較高的費用[2]。比如有些實驗需要學生對實驗所用的相關服務器或者PC機的操作系統設置進行更改,這樣會對實驗室的后續實驗和管理工作帶來非常大的不便。還有一些實驗要求通過PC機、路由器和交換機等對網絡進行搭建,并且實施配置管理,然而在實際的實驗教學過程中無法確保每個學生都能進行一次操作,因此無法達到預期的實驗效果。此外,由于實驗設備具有非常復雜的特點,因此在針對實驗環境的準備工作也具有較大的難度,一些程度較低的學生在操作的過程中可能會出現較多的問題,因此會對學生學習積極性產生不利影響。
2 基于網絡環境的大學計算機課程實驗教學改革的有效策略
2.1立足于學生的實際情況對實驗教學內容進行設置
在網絡環境日益強大的今天,在大學計算機課程實驗教學中必須要對網絡資源進行充分的利用,從而有效地開展分層次的計算機基礎課程,應與學生所學的專業相結合,對計算機課程實驗教學體系進行合理設置。比如,在大一新生入學時,學校可以通過摸底考試的方式檢測新生的計算機水平,然后依據學生的差異性將其分配到不同的班級,從而便于開展差異化教學;以學生的實際情況為根據組織實驗教學、設置實驗教學內容,要重點指導具有較低計算機應用水平的學生[3]。
2.2對現有的設備進行合理利用
在大學計算機課程實驗教學中工程類的實驗主要包括路由器的使用實驗、VLAN實驗、組建局域網實驗、制作網線實驗等。通過這種實驗能夠讓學生充分地掌握住如何搭建計算機網絡,并且了解需要使用哪些技術和設備、如何配置各種網絡設備和各種網絡設備的功能等。工程類的計算機實驗需要較高的設備支持和硬件支持,因此教師需要對實驗室的具體條件進行充分地利用,并且將工程化的特點突出出來,確保學生在網絡中真正的以網絡管理者的身份參與進來,對協議的實際運用進行熟悉,并且掌握一定的實際工程經驗。與此同時,利用這種方式還可以有效地提升學生在實際操作中運用理論知識的能力,將學生所學和所用的距離縮短。因為受到大學設備數量的限制,筆者建議,在開展工程類實驗教學的過程中,教師最好采用科學劃分小組的方式進行試驗,并且最大限度地保證每個同學都具備實際操作的機會,從而全面地轉變學生參觀、教師演示的實驗教學模式[4]。
2.3積極地創新課程實驗方式
中圖分類號:TP3-4;G642
大學計算機信息技術課是一門專門面對全部大一學生的公共課程,是在大學期間對大學生進行信息素質培養的較重要的課程。因為現代社會對于人才的要求之一便是對信息技術的掌握程度,所以教育部門加大了對信息技術課程的重視培養程度,當前已經有很多學校開設了信息技術課程,并且成為了某些省會的會考項目。
一、翻轉課堂目前存在的問題
作為一門面對所有大一學生的公共課,計算機信息技術課具有操控性強、實用性高、信息內容大等特點。在實行新課改后,中小學的部分計算機課程是從大學計算機課程中轉移的,因此很多大學縮短了計算機課程的實踐,但是中小學對于學習計算機課程不夠重視,教學投入與效果不盡人意,導致大一新生在學習計算機信息課程中遇到了困難:學生與學生之間的計算機基礎差別大,發達地區的學生對計算機操作較熟練,欠發達地區對操作計算機較生疏,導致不能夠適應教師的教學進度,另外,計算機信息的發展日新月異,信息內容也在不斷擴展,縮短課時后,教學難度加大了不少,學生也缺少自我探尋的意識,缺乏主動學習能動性。
二、翻轉課堂模式的應用
(一)應用于課前教學視頻
翻轉課堂需要實現的是在開始上課前,學生就可以通過自主學習完成傳統教學模式的成果,它的實現需要依靠教師創建的學習系統,包含word文檔、錄制教學視頻、網站學習等。在進行教學視頻的錄制時,對視頻的要求是短小精悍,錄制時長不超過十分鐘,在講解相關知識時需要在正確的同時并富有趣味性,將教學內容中的知識點進行一一拆解,每個短視頻都只解釋一個知識點,并且可以借助短動畫對知識難點、重點進行分析,方便學生記憶理解;視頻還具備快進、回放、暫停等多媒體功能,學生如果對某一知識點不理解可以選擇重復觀看。
在實際的應用中,學生對于這種可以自由選擇的學習途徑也會表示喜歡,在空余時間里可以選擇視頻觀看,對于視頻的哪段和看幾次都可以自行選擇,對于計算機信息課程基礎比較差、接受能力不強的學生來說可以選擇觀看視頻教學來進行反復練習,這對趕上或超過其他學生有很大的幫助。在看完學習視頻后,學生可以根據教師要求進行試題的測試,也可在網絡學習平臺上向教師提出自己不懂的問題,為在課堂上進行問題探討提供材料。
(二)課堂上翻轉課堂的應用
翻轉課堂的教學中,需要在課堂教學上實現知識的內化,因此在進行課堂教學時需要翻轉課堂應用到以下方面。在網絡教學平臺上教師了解到學生的問題之后,在正式上課前,教師可以用5-10分鐘左右的時間進行一個學習報告會,簡單的向學生介紹學習內容,在學生所有問題中綜合出最有價值的問題;在進行分組討論時,教師可以對學生的學習問題進行引導解決;教師可以在課堂上讓學生完成作業或者進行檢測評價,用來加深課堂知識點,可以通過多樣性的學習方法實現知識內化。
翻轉課堂在大學計算機信息課程的實際應用中,可以面對學生進行n前自測、課堂完成作業、檢測等,并使用能自動閱卷的課堂教學軟件,利用這種軟件,教師可以及時掌握學生的學習情況迅速做出調整,這是在計算機信息課程中翻轉課堂成功應用的關鍵。
(三)應用于課后總結
課后總結是對課堂教學的補充運用,并以此完成全部教學過程,在課后總結中,教師通過對學生作業進行作業批閱,整體測出學生的學習水準,并將教學中出現的問題進行綜合,并將其制成文稿供學生參考學習,并可以依據事后反饋,讓教師對今后的教學方法進行訂正修改。
三、學習信息技術時翻轉課堂的研究
(一)翻轉課堂的運用研究
在我們熟悉的傳統教學模式中,學生的學習能動性因為處于被動位置很難得到發揮,在大部分情況中,師生之間很難就這種模式進行交流溝通。但是在翻轉教學的教學中,師生不僅可以進行平等溝通,并且可以相互探討學習與生活方面的問題,在視頻教學中,學生可以合理安排自主學習時間,提高學習效率,可以有針對性的學習到適合自己進度的知識,滿足自身要求。
(二)可以顛倒教程,以往流程
在傳統的課堂講解上,教師只是負責課本內容的教導和講解,學生負責聽講,課后按照教師規定完成作業,依靠自身努力完成對知識的優化。翻轉課堂恰恰相反,在課堂上注重課程的內容,通過學生組建興趣小組對知識進行討論與研究,而理論知識是在課后學生自己理解,這兩種模式是完全不一樣的教學方式。
(三)在課程中可以轉變角色,發揮主導作用
在以往的計算機信息課程課堂上,教師一般在學生心目中是知識權威的角色,而學生經常被動的接受到知識,雙方沒有平等交流的平臺。而在翻轉課堂中,學生通過提前觀看視頻動畫,對所要學的知識有了一定的了解,在這樣的情況下,學生才有與老師交流的機會。
結束語:對于大學計算機信息科學與技術的教師而言,他們的壓力來自于如何在幫助學生課程壓力的同時又能提高學習效率,在這當中,教師不僅需要教育資源的補充,還需將學習內容提前備好課,對水平有差異的學生進行差異化的輔導。通過對翻轉課堂的應用可以明顯看到學生對主動學習意識的提高,通過對翻轉課堂的應用對縮小學生間的差異化學習水平有明顯的效果。在網絡高速發展的時代格局中,翻轉課堂的教學應用一定可以掀起教學史上的一次教學革命。
【參考文獻】
摘要:本文分析當前大學計算機課程教學中存在的問題,介紹了計算思維的概念及其發展,提出了農業院校以計算思維為指導的三層次計算機課程設置體系及各層次教學中計算思維教學的具體內容,為農業院校計算機基礎課程教學提供了一種以培養學生計算思維能力為目標的新模式。
關鍵詞 :計算思維;農業院校;計算機課程;課程設置體系
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A文章編號:1671—1580(2014)05—0034—04
基金項目:教育部高教司大學計算機課程改革項目“培養計算思維能力、服務農林院校創新性人才培養的大學計算機課程建設”(項目編號:2-11-ZXM-09)。
收稿日期:2014—01—08
作者簡介:陳爭光(1973— ),男,湖北黃陂人。黑龍江八一農墾大學信息技術學院,副教授,研究方向:實驗室管理,計算機基礎課教學及管理。
衣淑娟(1965— ),女,山東棲霞人。黑龍江八一農墾大學信息技術學院,教授,博士生導師,研究方向:農機及農業信息化。
馮惠妍(1980— ),女,黑龍江肇源人。黑龍江八一農墾大學信息技術學院,講師,碩士,研究方向:空間數據庫。
計算機科學已經成為支撐現代社會經濟發展、社會進步和科技創新的最重要的信息基礎科學,計算機科學技術水平是衡量一個國家基本國力和經濟競爭力的重要標志。[1]但是,隨著新一輪課程改革在各個高校的開展,計算機課程教學在各個高校的重視程度均比以往有所下降,體現在教學計劃中最明顯的特征是計算機課程和學時數的大量減少,課程性質也由原來的必修課和限選課變為選修課。計算機課程的重要性得不到專業課教師和學校教學主管部門的重視,計算機課程教學面臨前所未有的生存危機,計算機基礎課程教學改革勢在必行。
一、計算機基礎課程教學中存在的問題
傳統的計算機課程教學在全世界范圍內普遍存在這樣一種錯誤觀點:計算機僅僅是工具,而不是科學,這是典型的“狹義工具論”觀點。這種觀點會使學生對計算機科學的認識淡化,無助于學生對計算科學中最重要的、核心的思想與方法的掌握,無助于學生綜合素質的提高。盡管如此,在過去相當長的一段時間里,各高校包括校領導在內的教學主管部門的領導以及專業課教師大都存在這種“狹義工具論”的認識傾向,這部分人的錯誤認識嚴重影響了各高校計算機基礎課程體系的完整性。
其次,由于我國對于高中和義務教育階段的計算機教學內容和教學目標沒有統一要求,造成新生計算機應用水平良莠不齊,這種現實情況給各個高校的計算機課程教學帶來一定的困難。
此外,大學計算機基礎教材基本是一個大雜燴,其內容是諸如操作系統原理、網絡原理、數據庫原理等多個專業領域的濃縮,學習內容很繁雜,對于簡單的內容,學生的學習熱情不高;對復雜的內容,學生又不能及時理解,致使學生的學習興趣不高。加之學時一再壓縮,教師的教學過程也基本上是以完成教學任務為目標,所有這些情況摻雜在一起,使學生理解和消化這些知識存在一些困難,在一定程度上產生了厭學情緒。在國外,這種情況也存在。學生在學習程序設計類課程時必須面對紛繁復雜、晦澀難懂的語法現象,在學習過程中,有近一半的學生選擇放棄;而且,試圖通過抄襲或者其他違規行為完成課程的學生不在少數。許多非計算機專業的學生在整個計算機課程的學習過程中從未體會過“使用計算的相互影響有效解決問題”所帶來的成功的喜悅。[2]
二、計算思維研究進展
(一)什么是計算思維
“計算思維”(Computational Thinking,CT)一詞由美國卡內基梅隆大學的周以真教授于2006年提出,其定義是:運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類行為。[3][4]
科學思維有三種形式:理論思維、實驗思維和計算思維。其中,理論思維以數學為典型代表;實驗思維也叫實證思維,以物理和化學為典型代表;計算思維是早已存在、只是最近幾年才提出并逐漸被廣大科技工作者重視的一種思維,主要以計算機科學為典型代表?,F在普遍認可的觀點是,理論科學、實驗科學和計算科學是拉動人類文明進步和科技發展的三駕馬車。這種認識得到美國聯邦政府以及廣大企業的一致認可。
(二)計算思維在美國的重視與發展
2005年6月,美國總統信息技術咨詢委員會給美國總統提交了一份報告——《計算科學:確保美國的競爭力》。[5]報告認為,計算科學是一門能促進其他學科發展的基礎學科。從最近一個世紀的科學發展史來看,最重要和最有影響力的研究結果均或多或少地運用了計算科學的方法和手段。該報告給總統的建議是,必須將計算科學的發展重新重視起來,并且將其置于美國科技發展領域的核心地位,予以優先支持。
自此以后,美國政府極其重視計算思維以及建立在此基礎上的計算科學發展的培養和投入。在2007年,美國啟動旨在改變大學計算機基礎教育內容的國家教育計劃(CISE Pathways to Revitalized Undergraduate Computing Education);美國NSF于2008年啟動了Cyber-Enable Discovery and Innovation計劃,并投入巨資,推進該計劃的實施。NSF認為,該計劃的實施會促進計算思維的發展,從而進一步促進美國科技領域產生重大成果。[6]時隔3年,NSF于2011年再次啟動The Computing Education for the 21st Century,試圖通過該計劃的實施提升小學、中學和大學低年級師生的計算思維能力。[7]
(三)計算思維在國內的發展
計算思維是計算科學的基本思維方式,依據周以真教授的定義,計算思維內容包括問題求解、系統設計和人類行為理解等。徐志偉認為計算思維是地球上每個公民都應該具備的一種思維能力。[8]2009年,中科院信息領域戰略研究所組織編撰了《中國至2050年信息科技發展路線圖》,[9]該路線圖對21世紀基于計算思維的信息科技的發展趨勢、目標任務等做了詳細的闡述,建議政府和教育部門對計算思維給予足夠的重視。報告認為:計算思維能力的培養是解決科技難題、保持國家競爭力的基礎。這是對當前計算機教學領域存在的“狹義工具論”觀點的有力駁斥。新一輪基于計算思維的高校計算機課程改革的目標是:將計算思維培養與傳統的計算機課程教育相結合、與學生的專業課教育相結合、與學生日常生活經驗相結合,全方位培養學生的計算思維能力,克服普遍存在的“狹義工具論”的偏見。
2007年11月,中科院自動化所的王飛躍教授在《從計算思維到計算文化》等多篇論文中對周以真教授提出的“計算思維”進行了深入分析。他建議各級政府對“計算思維”的研究給予經費支持,并希望我們能借“計算思維”的東風,盡快把中國的人情世故的“算計文化”轉變為科學理性的“計算文化”,以提高我們民族的整體素質。[10]2008年,國家自然科學基金委計算機科學代表團出訪美國考察之后得出結論:計算思維是美國計算機科學界的一個最具基礎性和長期性的思想。[11]由此可見美國對計算思維研究的重視程度。
2010年7月,在西安交通大學舉辦的首屆“九校聯盟(C9)計算機基礎課程研討會”,重點討論了如何在新形勢下提高計算機基礎教學的質量。研討會后,發表了關于計算機基礎課程教學的《九校聯盟(C9)計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》。該聲明從計算機課程教學的基礎性地位、計算思維培養的核心任務、大學計算機課程體系和教學內容的設置等方面為全國高校的計算機基礎課程教學改革指明了方向。[3]
三、農業院校計算機課程設置
(一)農業院校計算機課程設置調查
目前,我國大部分高校基本采用教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員2006年的《高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求》(基本要求)來確定本校計算機基礎教學的課程設置。國內較知名的高校計算機基礎課程體系采用2+X模式,即大學生在4年中學習兩門必修課、選修一門或多門其他計算機相關課程。而地方二本院校由于其培養計劃的要求,大多采用1+X的課程設置方式。[12]
我們對全國大部分農業院校的計算機課程設置情況進行了電話調研,各個學校的計算機基礎課程體系不盡相同,但有一個共同特點,就是在大學新生入學的第一學期均開設大學計算機基礎課程,這門課程基本上是必修課程,平均學時為54學時。
對于不同的農業院校,第二門計算機課程設置差別較大。課程主要集中在各種程序設計語言課程、數據庫技術、網絡技術、多媒體技術等方面,不同專業根據自己的需要在上述課程中選擇適合自己專業學生的培養目標的課程,課程性質有選修,也有必修,平均學時為56學時。
近年來,各地方院校,特別是地方農林院校,計算機基礎課程的學時量呈不斷減少的趨勢。農林院校計算機基礎教學的現狀是國內大部分高校計算機課程教學現狀的一個縮影。計算機課程教學面臨前所未有的挑戰,課程改革必須進行。改革不一定成功,但不改革必然滅亡。所幸的是,計算思維概念的提出為大學計算機基礎教學改革提供了一線生機。
根據《基本要求》,結合農業院校的教學內容和特點,我們提出了如表1所示的農業院校三層次計算機課程建議體系方案。
(二)各層次課程教學要求
1.大學計算機基礎
現階段,隨著計算機基礎教育的提前和信息技術的普及,大學新生在入學時已經具備一定的計算機操作能力,大學生在使用網絡獲取信息、網絡購物、即時通信、游戲、計算機基本操作等方面具有一定的基礎。因此,作為表1中第一層次的大學計算機基礎教學不能從基礎的鍵盤鼠標操作開始。但是,由于高考科目中對計算機課程沒有任何要求,義務教育及高中階段的計算機課程教學受到高考指揮棒的指引,各個學校的計算機基礎課程的開課情況不容樂觀。新生入學時在計算機基礎應用方面僅停留在一些簡單的操作方面,掌握的知識不夠系統和深入。因此,以計算思維為指導的大學計算機基礎課程的教學重點是培養學生掌握系統的計算機知識。
在教學過程中,“大學計算機基礎”中大量的計算機名詞、繁雜的計算機硬件細節、毫無用處的軟件分類使該課程的教學過程變得枯燥乏味,使學生的學習興趣大大降低。因此,必須對此進行裁剪,突出基礎核心內容的理解。例如,對于操作系統功能的講解,可以通過簡單的、典型的、易于理解的日常生活實例來進行。實際上,計算機中的許多算法都是來自日常生活中的常見現象,比如,計算機中的隊列完全來自于日常生活中的排隊,計算機網絡中的郵件發送也是和日常生活中的收寄郵件過程極其類似。通過生活中的實例講解計算機中的復雜概念和算法,既便于學生理解,也有利于鍛煉學生的計算思維能力,培養學生將所學的計算機知識應用于日常生活和專業學習中的意識。
2.程序設計類課程
長期以來,人們的普遍認識是,學習程序設計類課程就是培養學生的計算思維能力,其實并不盡然。但程序設計類課程教學是計算思維能力培養的極佳載體。對大多數非計算機專業的學生而言,理解程序設計比學會程序設計更重要?;诔绦蛟O計的算法可以培養學生建立模型的習慣,而不是就事論事的方法。[3]喬布斯在1995年的一段70多分鐘的訪談視頻中談到計算機編程時說到:所有美國人都應該花一年時間學習一門編程語言。學習法律的人不一定非要成為律師,但法律能夠教會人們一種思考方式。同樣,學習編程的人不是一定要成為程序員,但編程能夠教會每個人一種全新的思維方式。所以,美國應該把計算機科學看成基礎教育。[13]
在程序設計類課程中,算法的實現、問題的解決,都離不開對程序設計語言語法的深刻理解。在講解程序設計語言時,教學重點應該突出語言中基礎知識的介紹:程序的開發與執行過程,注釋的作用,標識符作用及命名規則,變量,數據類型及其轉換,數組,字符串,分支結構,循環結構,基本輸入/輸出,函數概念、作用及使用。
3.數據庫技術及應用
作為第二層次中的數據庫技術及應用課程,一般在文科管理類專業中開設。數據庫技術及應用課程是計算機課程教學體系中“管理信息系統”領域的核心課程,同時,也是與各相關專業應用結合得比較緊密的計算機基礎課程。具體開設的課程可以是VFP程序設計、SQL Server數據庫應用、PowerBuilder數據庫開發及應用等。數據庫技術教學除了講解基本的程序設計語法之外,重點要介紹數據庫的概念、數據表、視圖、存儲過程、約束、觸發器、數據的插刪改查等與數據庫技術密切相關的概念和技術。在講授這些內容時,應該結合應用實例和學生的生活經驗,目的是讓學生理解這些概念,而不是熟練掌握這些技術,因為有限的學時不可能使學生熟練掌握某一課程的所有知識和技能。在介紹數據庫基本理論的同時,應該把利用數據庫的方法和思想求解實際問題的能力培養放在突出的位置,使學生領悟應用系統級的問題求解方式,培養學生軟件工程的思想,達到計算思維能力提升的目的。
4.第三層次課程
事實上,第一、二層次的課程盡管體現了計算思維教學的思想,但是,課程本身并沒有顯示出太多的農業院校特色。原因有兩個,其一,第一、二層次的課程更多的是一種計算機基礎知識的學習,是一種思維的培養,是為將來的深入學習做準備。其二,第一、二層次的課程是在新生入學的第一和第二學期開設的,在這一階段,學生并沒有太多的數學和專業知識儲備,專業知識很欠缺,在第一、二層次的計算機課程教學階段涉及過多的專業知識只能適得其反。到了第三層次階段,學生已經具備了一定的專業知識和數學知識,對本專業也有了大致的認識和了解,為第三層次的課程開設打下基礎。
表1中第三層次列出的課程是最能體現高校特點的計算機基礎課程,是計算思維教學的較高層次。在農業院校,第三層次課程的教學目的是培養學生將計算機技術應用到農業生產各個環節的能力。農業院校各農科專業應該選擇適合本專業特點、能為本專業科研起到積極促進作用的計算機課程,強化各學科專業和計算機科學的融合,借此大力提升學生的計算思維能力。
在農業院校,第三層次課程可以以專題的形式開設課程。對于農業信息化技術、數字農業技術等課程,可以從以下幾個方面安排教學內容:[14]農業數據處理技術、虛擬現實技術、農業數據統計分析、3S技術、農業信息采集技術、農業信息網絡技術、虛擬農業、精準農業、農業信息資源建設、農林專家決策支持系統、農業數據庫及管理信息系統、農業信息服務體系建設等。
此外,Web技術、Windows編程技術等偏重于計算機專業的教學內容也可以安排在第三層的課程中,這不僅滿足了少數學有余力并且渴求計算機知識的學生的需求,更為學生的多元化發展提供了機會。
四、結束語
作為三大科學思維方式之一的計算思維,與人們的日常學習和工作密切相關。將計算思維能力培養真正融入農林院校計算機課程教學還需較長時間的摸索,需要各方面的支持和努力,特別是需要廣大農科院校從事計算機課程教學的教師在實踐中不斷探索和總結經驗。將計算思維的精髓融入到計算機基礎教學中,融入到學生的專業課教學中,融入到大學生創新創業活動中,融入到學生的日常生活和學習中,為學生的專業素養和創新能力提升起到積極的作用。我們有理由相信,在廣大計算機基礎教育工作者銳意改革、勇于創新精神的感召下,在各方面的共同努力下,計算機基礎教育的春天很快就會到來。
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引言
MOOC(慕課,massiveopenonlinecourses),即大規模開放式網絡課程。MOOC是相關組織和個人利用各種網絡學習平臺,建立以教學視頻為主且具有交互功能,提供給世界各地眾多學員免費學習的開放式網絡課程。作為一種區別于傳統課堂教學的學習方式,慕課的發展非常迅速。MOOC從正式誕生開始,就開啟了一種全新的教育學習方式。同傳統的課堂教學和網絡課程相比,MOOC具有以下幾個主要特征:(1)大規模。普通的課堂教學,因教室座位,教學管理等因素制約,教學人數一般只有幾十人,最多不過2、3百人。而MOOC則沒有任何限制,在網絡技術的支持下,只要能連接到互聯網的用戶,都可以加入MOOC學習,MOOC的受眾人數突破了常規課程的限制,可以有幾千甚至幾十萬人同時在線學習。(2)開放和共享性。MOOC最初就是為了解決教育資源不足問題,為更多人免費提供優質大學課程。MOOC對學習人員沒有國家、民族、年齡和學歷等方面的限制。MOOC課程大多都是免費提供,學習人員能免費獲得優質的教育資源。(3)網絡社會性。學習者在觀看、學習MOOC短視頻時,常常要回答一些課程提問,解答后才能繼續學習,課后往往需要完成在線作業。同時MOOC平臺上也會提供課程討論區,學員可以向老師提問,學員可以加入學習小組就學習內容進行討論,共同促進學習。國內的高校如北京大學、清華大學、上海交通大學等也于2013年率先加入全球的慕課平臺。2014年,承擔教育部國家精品開放課程的愛課程網和網易云課堂聯手推出了在線課程學習平臺“中國大學MOOC”,該學習平臺匯聚了國內最多、最優的大學課程。越來越多的大學加入到慕課教學實踐中。具備一定的信息素養是信息社會對人才的一項基本要求。大學計算機是針對非計算機專業大學生開設的計算機教育的入門課程,是大學教育不可或缺的組成部分。課程主要任務是培養學生的計算機應用能力,掌握計算機的基礎知識和技能,為今后運用計算機工具服務學習、工作做好準備。MOOC作為一種全新的教學模式,以其開放、自主、個性化的教育理念,為大學計算機教學模式改革提供了一定的基礎。
1大學計算機基礎課程教學現狀
大學計算機是高校教學計劃中培養大學生計算機素養的一門基礎課程,多以公共基礎課的形式在一年級新生中開設。教育部明確提出了“全面推動以本科生計算思維能力的培養為重點目的的大學計算機改革”。國內高校針對學生計算思維能力培養的教學尚處于探索階段,教什么和如何教仍然是需要解決的首要問題。加強學生計算思維能力的培養,勢必會增加課堂的教學內容,同時,大學計算機作為一門公共基礎課,一些高校往往重視不夠,簡單的認為這門課程只是教學生如何使用計算機、學會使用OFFICE軟件等,進而縮減教學課時。調查分析國內眾多高校的實際情況,大學計算機的教學存在以下問題。(1)培養目標不明確,培養模式落后。作為一門公共必修課,大學計算機在培養目標和培養模式上一直存在爭議。有些高校主要講授常用的辦公軟件及工具軟件的使用,培養學生計算機實際操作和應用能力;也有一些高校則側重于講解計算機相關的理論知識,如計算機組成原理、計算機網絡、數據庫、程序設計基礎等。在課堂教學中,仍然以教師為中心,學生被動接受教師的知識灌輸,沒能充分發揮學習的主觀能動性。(2)有限的學時無法滿足教學的需要。隨著計算機新技術與新應用的不斷涌現,學生需要了解和掌握的計算機相關知識也越來越多。大學計算機在教學內容上要不斷更新,增加新的教學內容。而很多高校的大學計算機的課時卻在不斷縮減,為完成教學任務,教師只能縮減授課時間趕進度,許多知識點只能是淺嘗輒止,一掠而過,不能結合學生專業特點進行針對性教學。學生面對眾多的新概念、術語及知識點,很難在短時間內理解、掌握,并產生畏難情緒,難以達到好的學習效果。(3)大班教學,師生教學缺乏有效的互動交流手段。大學計算機公共課一般安排合班授課,一個教學班往往由幾個不同的行政班組成,人數有七、八十甚至上百人。教師要趕進度完成知識點的講解,實驗課上疲于應付學生遇到的各種問題。教師與同學,同學與同學之間缺乏一種有效的交流溝通的手段。
2大學計算機線上線下混合式教學模式的構建
信息時代背景下,大學計算機基礎教育已成為培養學生信息素養的重要途徑。大學計算機不僅僅培養學生計算機實操技能,還更多的體現在計算思維、邏輯思維和程序思維能力的培養上。根據筆者所在學校非專業的計算機基礎教學現狀,為培養學生的計算機應用能力和計算思維能力,充分利用MOOC教育特點,開展線上自主學習和線下精準教學相結合的混合教育模式。
2.1教學內容
計算思維能力的培養引起越來越多人的重視,因此務必需要增加相關教學內容,加強對學生計算思維、程序思維和互聯網思維能力的培養。在這一目標的指導下,結合本課程的知識特點,擬定教學內容主要:(1)計算機系統概述(2)程序設計基礎(3)計算思維(4)OFFICE辦公軟件(實踐)(5)數據庫基礎(6)Access數據庫(實踐)(7)互聯網基礎及應用
2.2教學設計方案
制定的教學方案中,由教學團隊根據多年的教學經驗,結合學生的實際情況和專業培養目標,給出課程的知識體系及每一章節的知識單元。一方面利用已有的優質MOOC資源,從中篩選出能適合本課程教學的資源庫。同時,結合本校教學實際情況,自己建設更有針對性的MOOC視頻資源及案例庫。圖1為大學計算機線上線下混合教學活動方案。課前,老師提出自主學習要求及需解答的問題,學生依據課程目標及任務,瀏覽課程資源,完成本單元知識點的構建。針對學習中的疑難問題,可反復觀看視頻資源、查閱相關學習資料、通過MOOC平臺詢問教師或其他同學等手段促進對知識點的理解與掌握。通過MOOC的在線單元測試,檢驗自主學習效果。課中,教師根據學生自主學習的評價和反饋結果,科學安排授課內容。根據知識點的不同確定合適的教學活動,或針對性的精講、或案例教學、或輔導答疑。學生在教師的引導下,有的放矢,概括總結本單元的知識要點和難點,探討問題的求解思路和方法。通過分組討論、課堂練習、成果展示等手段,培養學生應用計算思維解決問題的能力。課后,教師布置測試題讓學生及時鞏固所學知識,并提出下一節課的學習要求。學生通過完成課后測試進行查漏補缺,復習MOOC資源,鞏固本單元知識。教師可及時通過測試結果了解學生的掌握情況,為學習評價和教學改進提供參考。
2.3課程學習評價
課程考核方法,除了反映學習者對課程知識的掌握和運用程度,還要體現各個學習環節的參與度,才能更客觀的進行學習評價。大學計算機課程教學可采用線上線下結合的評價方式。學生利用業余時間自主學習在線MOOC資源,完成單元學習任務,因此線上學習效果評價以過程性評價為主。MOOC平臺學習成績所占的比重必須適當,太大增加學生學習負擔,太低又不能吸引學生參與。MOOC平臺的各單元在線測試成績根據重要程度不同進行加權計算,按照一定比例計入平時成績。課堂教學與輔導過程中,可將學生的課堂參與表現、分組討論和作業完成情況作為課堂評價的依據。
3結語
MOOC教育的飛速發展,深刻影響著高等教育的教學思想、教學模式和教學方法。大學計算機課程要順應MOOC的發展趨勢,充分利用MOOC的優點,開展計算機基礎教學改革。以培養學生計算思維能力為重點,科學安排教學內容。采用線上線下相結合的教育模式,在課程實施過程中,分解教學目標,通過學習在線優質MOOC資源,完成知識單元的構建;課堂精講、討論與答疑則能有效消除知識難點與漏洞。課后復習鞏固與單元測試,能有效掌握學生學習效果。
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隨著社會的進步,計算機在日常生活中的應用越來越普遍,城市的生活已經不能脫離計算機,學習工作更是高度依賴計算機。所以對人們的計算機應用能力也有了更高的要求。為了迅速得提高大學生的計算機實際應用能力,需要對計算機公共基礎課程的教學進行改革,這對教學工作者是一個挑戰。
1.非計算機專業學生計算機公共基礎課教學現狀
1.1學生水平以及接受能力有限
大學新生來自五湖四海,盡管在初高中階段,很多學生已經對計算機已經有了很多的了解,學生的計算機能力也有了普遍的提高,但是由于我國不同區域教學資源和教學水平存在一定的差距,大學新生的計算機水平也是參差不齊的。同樣,不同地區教學水平的差距也使得學生的學習能力和接受新知識的能力存在差距。所以在大學計算機公共基礎課的教學過程中,不能對學生一概而論,需要有針對性的做出教學方法的改進。
1.2教學與實際運用分離
計算機公共基礎課是一門純理論的課程,單獨的理論教學效果差,而且書本的理論內容不能及時更新,與最新的計算機技術比較會相對滯后。同學們學習理論知識的同時,不能進行同步的上機操作,大大降低了知識的掌握速度。且計算機公共基礎課程內容缺少實例的引入,同學們的計算機實際運用能力得不到有效地提高。例如,大部分大學生在大學二年級的時候能夠通過國家計算機等級考試,但是工作以后,運用計算機解決實際的工作問題的能力并不高,主要原因就是大學期間學習計算機課程,沒有進行足夠的上機操作和實例練習,也就是計算機教學與實際運用分離。
1.3教學模式單一
大學計算機公共基礎課程的教學主要依賴課本和黑板,沒有充分利用多媒體設備。教學模式單一,缺少幻燈片等制作精良的課件的運用,對學生的吸引力不足,導致教學效率和學生的掌握情況都相對較差。老教師教學經驗豐富,但是多媒體運用不熟練,年輕教師雖然教學經驗較差,但是能夠熟練地運用多媒體技術。所以,年輕教師與老教師要相互幫助,可以非常有效的提升教學質量,改變教學模式單一的現狀,共同進步。
2.計算機公共基礎課教學改革方向
2.1摸底考核、有針對性的教學
在大學計算機公共基礎課開課之前,對大學新生進行計算機水平的摸底測試。對不同專業的學生分別進行不同難度的測試,根據測試結果可以清楚地了解不同專業的學生計算機水平的實際情況。根據這個實際情況,可以具體的、有針對性的設置大學計算機公共基礎的教學內容和教學進度。對于基礎差的專業可以適當放慢教學速度,從更加具體更加基礎的內容開始。對于基礎好的專業,可以加快教學速度,適當加大教學深度,增加教學內容。
2.2豐富教學模式、注重實際運用
充分利用多媒體技術,實現教學模式的豐富多彩。用不同的形式、不同的手段把課本上枯燥的理論知識呈現給同學們,充分調動同學的興趣。這樣不但能大幅提升同學們對知識的掌握水平,而且能節約很多時間,提高效率。在豐富的教學模式支撐下,注重計算機的實例練習和上機操作,提高學生運用計算機解決實際問題的能力,反過來上機操作可以加強學生對理論知識的掌握,這樣把理論知識同上機實踐緊密地聯系起來,更可以為以后的工作打好基礎。
2.3利用課余時間、強化自主學習能力
雖然有針對性的教學和豐富的教學模式可以大大提高教學質量和效率,但是依然遠遠不足。充分利用課余時間,加強學生的自主學習能動性,可以充分利用校內網教學平臺,開展課后的學習和作業任務。這個平臺不單可以提供最新的學習內容,而且更是一個同學之間相互交流探討的地方。同學們完成作業,可以在這里相互討論,查缺補漏,發現不足。發現問題,也可以及時跟老師聯系,解決問題。利用網上教學平臺,同學們也可以完成新課程的預習。這樣充分的調動了同學們的自主學習能動性,同時可以有效地提升學習效率。
2.4改革考核制度
以往的考核只是針對學生,為了切實有效的提升教學質量,需要一套完善的考核機制,分別針對老師和同學。對老師的考核不僅僅參考學生的考試成績,也可以從課前課件的準備、課程教授水平以及課后作業的布置等方面進行打分。而對學生的考核,也不僅僅以最后的考試作為考查標準,可以加入平時的表現,課后作業的完成質量,課程的中期考核以及上機考試??疾榉绞皆截S富,得到的結果也就越可靠。這樣的考核方式可以有效地促進老師和學生的積極性,大大提升教學質量和學習效率。大學計算機公共基礎課是非計算機專業的計算機教學的基礎,是大學中計算機教學的基礎,非常重要。進行計算機公共基礎課教學改革探討是非常有必要的,時代在進步,我們也要與時俱進,不斷探索,總結出最有效的教學改革辦法,有效的提升教學質量。本文提出的幾種教學改革方法可能還存在很多不足,但是我們將繼續完善和改進,希望能在大學計算機公共基礎課教學改革中有所幫助。
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隨著信息社會的不斷發展及網絡技術的不斷提高,計算機在人們日常工作和生活中越來越普及。有效利用信息技術可以改善生產和生活的質量,作為基礎課程的《大學計算機信息技術教程》其重要性不言而喻。但是該課程的現狀是不僅沒有得到相應的重視,反而在很多高校被不斷壓縮學時。如何進行教學改革,以適應新的形勢,本文進行了一些思考與探討。
1 大學計算機基礎教學的現狀
1.1 學生的現狀
由于計算機基礎教學在中小學階段已經開始普及,通常一個班級中至少70%以上的學生已經學過計算機基礎知識,熟悉windows、office、qq等常用軟件。講課時同樣的內容有些學生覺得太簡單,而有些學生覺得不理解,因此學生層次水平相差大長期以來一直是計算機基礎教育面臨的主要問題。
其次學生在認識上有誤區,存在“重專業,輕基礎”的現象,認為只要會用計算機上網,聊天,娛樂就可以了,沒有體會到這門基礎課程的重要地位。
2.2 教學模式
目前大部分高校計算機基礎課程通常都是采用“課堂多媒體+上機演示”的教學方式。雖然采用了多媒體教學, 使教學內容表達直觀生動,增大了課堂信息量。但是很多學生理論與實踐嚴重脫節。造成這種問題的原因之一就是沒能發揮學生本身的積極主動性,學生缺乏自主創新能力,只是被動的完成作業,應付考試。
2.3 專業特點不明顯
現在大部分的大學計算機基礎教材注重的是計算機知識本身的理論性和系統性,對于專業性設計較少,這樣就忽視了不同專業對計算機要求掌握的技能和層次。考核通常也是采用統一的考察方式,要求學生通過相關級別的考試,而學生容易考過即忘。實際上作為一門基礎課程,很多后續課程都會使用,但是很多同學并沒有真正把計算機變成能提高自己學習效率的工具,沒有考慮到自己未來的職業發展中對于計算機知識掌握的需求程度。
3 課程教學探討
3.1 明確本門課程的教學方向
大學計算機基礎旨在提高非計算機專業的計算機水平。作為教師,在教學層面上基本包含了兩個方面。
一個是傳授知識的過程。由于計算機這門學科本身具有應用領域廣,更新快的特點,我們現在所用的教材每年都有內容更新,但是有些新知識不可能及時更新。很多同學對于這門課希望以實用性為主要出發點,可以解決一些實際問題。例如操作系統在大部分書上仍然是windows XP,但現在新買的機器安裝的都是win7。平時我們用的上機環境主要是office 2003,但是現在也有很多人在使用office 2007,或者office 2010,這就需要我們老師不斷自我學習,提供給學生最新的知識。
另一個是培養學生解決實際問題的能力以及創新能力,這是教學最重要的目的。學生學習完這門課程有兩個方面的應用:一是基本應用,把計算機作為一個基本工具,解決實際問題。二是深入應用,結合本專業進行創新。大學計算機課程主要是實現前者,但是基本應用往往被忽視。在實際應用過程中,很多學生覺得自己非常熟悉word,其實只是掌握了其中一小部分功能。很多學生在寫論文時連基本的編寫目錄都不會。對于全文查找替換某些文字,放到考試中會用,但是自己實際應用中就想不到。
由于大學計算機這門課是面向各種學科的,各個院系對于計算機的使用要求也是有區別的。教師在授課時可以結合相關院系的特點,增刪內容。對于美術類同學,可以適當增加圖像處理軟件的講解;對于理工科的同學,可以在算法講解時略有偏重,培養一定的邏輯思維能力;對于文科類的同學,可以拓寬數據庫系統內容的講解,數據處理在現代信息社會中是隨處可見,掌握一些數據處理方法對于學生解決實際問題的能力是不無裨益的。
對于大學計算機課程的教學,首先要結合當前硬件軟件的更新變化,對學生進行相關知識的擴充;其次可以通過具體的實例,讓學生掌握相關常用軟件的應用,尤其在具體教學中要根據學生的基礎水平提出相應的要求,而不是所有實驗按實驗指導書完成,培養學生解決實際問題的能力;最后根據所授院系的不同,有區別的進行教學內容的增刪。
3.2 激發學生學習興趣
雖然大學計算機課程目前的教學方式仍是傳統的以教師為中心的教學模式,但是我們主要是要想辦法激發學生的學習興趣,讓學生從思想上由“要我學”轉變為“我要學”?,F在一般教室都配備多媒體,一些學校在教室也可以上網,在授課過程中我們應該結合自己所教學生的專業,通過網絡多媒體展現一些相關領域的計算機最新應用,提高學生的學習興趣。
在實驗過程中,可以采用任務驅動法,將教學內容項目化或任務化。以項目或任務為主線, 教師為主導、學生為主體共同來完成這些項目和任務, 以完成整個教學過程。例如在進行數據處理時,要求在一張總表中查詢子表,并生成相應的數據透視表?;趩伪淼臄祿治隹梢岳肊xcel,基于多表的數據分析可以利用Access,而Access與Excel間可以互相轉換,如果能夠熟練應用,則在處理數據時是非??旖莘奖愕摹owerPoint也是大家熟悉的基本軟件,但是要用好也是需要仔細研究的,例如制作動畫效果的正弦函數,就融合了動畫效果,畫基本形狀等操作。通過具體的任務可以培養學生解決實際問題的能力。雖然大學計算機中所教的軟件仍是基本的office,有些學生覺得很簡單,這時就需要我們老師通過提出任務,讓學生綜合運用一些工具去解決問題,既激發了學習興趣,又提高了解決問題的能力。
3.3 提高師資水平
由于大學計算機這門課程的特殊性,教師只有終身不斷學習才能跟上變化。提高教師的素質和專業水平已經刻不容緩。院系可以請專業課的老師以講座的形式把一些最新的知識提供給大家,以便任課老師隨時掌握計算機領域最新發展動態并及時反饋到教學中。這樣,既增強了課堂的教學效果,也能引起學生的興趣。院系也可采用組織聽課交流的方式,多聽優秀教師的課,提高自己的講課質量。計算機的軟件硬件一直在不斷發展,如果不能及時更新自己的知識結構,熟練掌握基本的軟件新版本,是無法吸引學生的。我們老師只有不斷學習,掌握新知識,才能更好的開展教學工作。
4 結束語
計算機的發展是日新月異的,也給大學計算機這門課程帶來了更大的挑戰。我們只有不斷總結教學經驗,結合學生特點,合理地選擇教學內容,改進教學方式和手段,才能進一步提高教學質量。
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“大學計算機基礎”是大學生入學后的第一門計算機課程,是通識教育必修的基礎課程。北京化工大學開設本課程已有十余年的歷史,每年有近三千名學生參加本課程的學習。經過長期的建設和發展,“大學計算機基礎”課程被評為首批校級精品課程,2006年被評為北京市精品課程。
1 教學內容
“大學計算機基礎”是學習后續計算機課程的必備基礎,也是專業學習必要的文化基礎,因此,它具有內容新穎、覆蓋面廣、緊密結合應用的特點。目前本門課程的教學內容包括計算機系統與網絡、程序設計、數據庫、多媒體技術等方面的基本概念與基本原理,以及信息技術的發展趨勢、典型的計算機操作環境和常用軟件的使用方法等。
為了適應信息技術的飛速發展、適應授課對象計算機水平逐年提高以及學生未來就業的需要,本課程的教學內容年年更新,平均更新程度達到30%以上。在開設“大學計算機基礎”課程時,通過課外講座、教授講授第一堂課等形式介紹計算機在相關學科前沿領域應用,開拓學生視野,培養學生的創新意識。
2 教學方式
2.1因材施教的分層次教學
針對新生入學時計算機基礎水平差異大的特點,我們通過網絡對學生掌握計算機知識的情況進行調查摸底,為學生量身制定學習計劃。對于基礎比較好的學生,利用周末為他們開設“計算機實用技術”,作為主課程的一個補充,使他們的計算機能力和水平能進一步提高;對于零起點或基礎較差的學生,為他們開設“操作基礎培訓”課程,提高了他們的計算機操作能力,保證了正常的教學進度。我校這種分層次教學,很好地解決了“吃不飽”和“吃不好”的矛盾。
2.2面向專業應用的分類教學
為了提高學生計算機實際應用的能力,針對計算機應用要求的不同,理工類和文管類專業在本課程教學時采用不同的教學大綱。即使是理工類,由于學生所學專業的不同,對計算機應用的要求還是有很大差異,我們通過與專業課教師合作,確定各專業計算機應用的具體要求和授課的側重點。如化工專業中用Excel解決優化問題以及序貫模塊法的迭代計算,材料和應用化學專業用Word繪制各類工藝流程圖,機電專業用Excel處理實驗數據、繪制函數曲線和誤差分析,管理專業進行數據庫管理系統的應用等。分類教學強調計算機基礎教學面向專業應用,提高學生學習計算機課程的興趣,使計算機真正成為解決專業問題的有利工具。
2.3豐富的網站資源為學生提供了主動學習的途徑
由于網絡教學不受時間、地點、人數的限制,我們充分利用這一工具作為對課堂教學的補充,進行認真規劃和建設。目前我校“大學計算機基礎”課程網站資源豐富,登錄網站可見如圖1所示。
網站上統一的教學文件,既規范教學,又便于查閱。學生可以自主測試,隨時掌握自己的學習狀態;作業的布置和提交均在網上進行;教師與學生、學生與學生之間的網上互動相得益彰。
網站中的“討論區”,類似于BBS,老師和學生均可以參與提問和回答。教師在課程網站中還可追蹤學生的學習情況,查看訪問網頁的頻次,點擊頁面的次數及停留時間,為教改進行粗略的數據統計,為教師總結、修改課程內容提供依據。
教學資源網絡化,支持啟發式、自主式、任務驅動式、互助式、討論式學習等教學模式,培養了學生課后學習的能力,改變了學生與教師溝通時間上的限制,使學生學習的主動性達到了前所未有的程度。
2.4考試方式的改革與創新
目前,課程最終成績由計算機基礎知識、上機操作和大作業三部分組成。
(1)操作部分分段考核,只計成功,不計失敗
對于基礎較好的學生,可提前申請上機操作考試,通過后,這部分成績計入期末總成績。如未通過,可下一次重新申請。在我校每學期上機操作部分的考核安排2~3次。
(2)增加大作業權重,發揮學生的潛質,考核學生的綜合能力
課程中的大作業由3~5名學生組成小組完成,老師給出要求,學生確定主題及實現方法,最后學生走上講臺講解。這種方式鍛煉了學生的收集和組織信息、活學活用及口頭表達能力,通過團結合作,培養學生的團隊精神。
(3)相對評分制度激勵學習競爭
我們在2004、2005兩個年級均采用相對評分制度,即把考核的三部分成績累加,學生按成績排序,確定合理的分數段比例。這樣做的優點是:學生的成績具有明顯的可比性,激勵了學生之間進行學習競爭,遏制了拷貝、抄襲現象。
3 教材建設
為了進一步因材施教,我們一直堅持使用自編講義和教材,先后出版計算機基礎系列課程教材10余部,其中《多媒體技術基礎》和《多媒體技術應用教程(第4版)》榮獲北京市精品教材。目前由清華大學出版社出版的《大學計算機基礎》及配套實驗教材《大學計算機基礎實驗指導》,融入了我們多年的經驗及改革的成果,已被列入國家“十一五”規劃教材。
4 課程特色
4.1分類、分層次教學,面向專業需求,合理解決好兩個銜接
分類、分層次教學解決了本課程與中學信息技術的銜接、本課程與后續課程的銜接,使計算機技術的學習貫穿整個大學四年。開設提高班和基礎班的周末課外講座,因材施教滿足不同層次的學生需要。按理工、文管分類教學,強調結合專業,面向專業應用。教師對學生給予計算機應用在相關專業上的引導,提高學生學習計算機課程的興趣,為后續課程的學習打好基礎。
4.2多元化教學模式,適應創新人才培養的需要
先進的課程網站教學平臺,提供的課程信息欄、電子教案欄、課程資源欄、實驗指導欄、答疑區、作業區、討論區、測試區等理想的數字化學習環境,使得多種教學模式成為課堂教學的有力支撐,有效地提高了學生自己獲取計算機知識的能力。
“大作業”從創意、設計到實現的方法手段完全由學生自行完成,鼓勵學生創新,善于應用課外所學知識。創新是本環節獲得高分的唯一途徑,強調小組分工合作、團隊協作共同完成,發揮個性、開發潛能,營造創新人才的培養氛圍。
4.3采取靈活多樣的考試方式,促進學生之間的競爭
采用多種方式、分階段考試、最后評定相對成績,是我校“大學計算機基礎”課程考試改革的一個新嘗試。這一舉措激勵了學生之間的競爭、激發了學生學習的積極性和創造性。
4.4重視實踐環節,采用多種形式,提高學習效果
本課程的實驗教學占總學時的一半。要求學生完成6個必選實驗,在提高部分的5個任選實驗中選擇2個,滿足學生興趣、愛好,所有實驗均可在網站上尋求實驗指導。
(1)有些實驗作業采取學生之間互評,學生可相互學習、取長補短;
(2)綜合大作業網上提交;
(3)搜索信息的閱讀報告采用討論、評說方式進行打分;
(4)優秀的小軟件、小制作等在課堂、課程網站上展示;
(5)大作業由小組團隊完成,學生上講臺講解答辯;
(6)學生參加老師的應用開發工作,如利用Flash、Authorware等編寫CAI課件,提高學生計算機實際應用能力。
上述的計算機基礎課程的實踐環節重在培養學生的上機動手能力、綜合運用知識能力、獨立分析問題和解決問題能力、創新能力和團隊協作能力等。
4.5提升教師水平,打造高素質、高水平教學團隊
我校的計算機基礎教學組,堅持每學期集體備課、集體討論修訂教學內容、改革教學方法,教師定期參加各種學術會議,外出進修學習等。教師根據自己的科學研究方向,加入到高水平的科研團隊中,將科研成果有機地融入到教學中,充實基礎課的教學,以科研帶動師資隊伍整體水平的提升。
5 結束語
幾年來,我?!按髮W計算機基礎”課程的建設及改革,促進了教學體系、教學內容、教學手段和教學方法的改善和提高,形成了自己鮮明的特色,取得了良好的效果,表現在:學生的計算機能力和水平不斷提高,學生競賽在北京市獲獎,“大學計算機基礎”已經成為深受學生歡迎的課程,主講教師被評為“學生最喜愛的十佳教師”之一。今后我們仍將堅持內容與時俱進、教學手段和方法不斷創新,為推動計算機基礎教育的發展不懈努力。
參考文獻
暨南大學是中國第一所由國家創辦的華僑學府,是中國第一所招收外國留學生的大學,是目前全國境外生最多的大學。大學計算機基礎課程是暨南大學面向全校非計算機專業本科生所設置的一門必修課程。從多年的教學實踐經驗來看,本課程在海外學生身上體現出來的教學效果存在著諸多不足。本文對此課程在教學中存在的問題進行研究并提出相應解決對策。
1存在的問題
大學計算機基礎課程是暨南大學針對非計算機專業大學一年級學生開設的一門必修課程。從多年來的教學經驗來觀察,現有的課程內容和教學方式和方法比較適合內招生,對于留學生而言,主要存在著以下問題:
1) 內招生和外招生混班,基礎水平差別巨大。大學計算機基礎課程采用內招生和外招生混班的方式來開設,作為211重點大學,暨南大學的內招生進校時的考試成績普遍很好,而外招生普遍基礎水平較差。
2) 留學生課程通過率很低。對于這門課程,內招生的考試通過率超過80%,而留學生的課程通過率很低,大概為40%左右。
3) 留學生缺勤情況嚴重。留學生上課自由散漫,經常是大面積的遲到、缺勤,很少有學生專心聽課的。
4) 現有教材內容面太廣,和專業結合不夠緊密。我們教學所采用的教材是同濟大學編寫的國家精品課程教材。學生普遍反映教材所涉及的內容太廣泛,幾乎涉及到所有計算機專業的核心課程,對于一些非計算機專業的文科類學生而言,掌握這門課程理論知識比較吃力。而且教材和這些學生自身專業的結合程度不緊密,造成留學生學習的興趣不濃厚。
5) 現有教學方式、方法使外招生水土不服。我們采用的教學方式和方法是“課堂理論講解 +上機實驗”。這是國內絕大部分大學針對非計算機專業學生進行大學計算機基礎教學所普遍采用的教學方式,這種教學方式和手段對于內招生而言效果很好,但是對外招生則效果較差。課堂理論教學中,大部分留學生不能很好聽課,聽課興趣明顯比內招生低,對上機實驗也不能很好完成,缺席情況嚴重。
針對留學生存在的這些問題,現有大學計算機基礎課程教學必須要針對留學生進行改革。為了進行有效地改革,需要分析非計算機專業海外學生對于計算機基礎課程的需求特點,才能進行有的放矢的教學改革。
2非計算機專業留學生的課程需求特點
暨南大學非計算機專業的海外學生對于計算機課程的需求特點相對于內招生有明顯不同,下面將從兩個方面來分析他們對計算機課程的需求,一方面從非計算機專業學生對計算機課程的需求方面來分析。另外一方面著重分析留學生相對內招生而言的獨特性需求。
2.1非計算機專業學生的需求特點
非計算機專業學生的思維方式不同于計算機專業的學生。通過與計算機專業學生的需求對比,Kaplan就非計算機專業學生對計算機課程的需求特點的研究總結如下[1]。
1) 這些專業的學生通常與信號、圖像、方程系統和數據表格等實體打交道比較多。針對這些學生開展的計算機課程對他們最直接有效的幫助就是告訴他們如何表示和操作這些實體。
2) 計算方法不是他們的興趣和職業目標所在。計算機對他們而言只是一個普通的工具。
3) 這些學生有不同的專業背景,將來也會從事各行各業不同種類的工作。課堂上引用的例子最好是學生可通過直覺所接受的。
4) 這些學生用于計算機課程的學習時間非常有限,不可能系統地學習計算機課程。
5) 很難知道非計算機專業學生在將來的科研工作中會需要哪些具體的計算機軟件,他們所使用的計算機軟件有很大的差異。
6) 這些學生大都不常寫軟件包,但會經常使用它們。他們寫程序往往是為自己的特定用途,而不是寫給別人使用。
2.2非計算機專業留學生的獨特特征
暨南大學非計算機專業海外學生的主要來源集中于港澳臺、東南亞地區。這些學生通常從其自身條件出發,素質較高的學生主要被歐美和香港等地的大學分流,只有相對選擇余地較小的學生才會到內地就學。外招生通常在考試能力方面較為落后,但并不代表在綜合能力方面處于落后地位。其相對內招生的獨特特點歸納如下[2-3]。
1) 數學基礎知識薄弱,社會知識豐富。外招生在計算機教學所需要的數學基礎知識方面不如大陸學生,這是外招生的成長環境和教育經歷所決定的。不過他們的社會知識相對豐富得多,國外教育體系通常比大陸教育體系更注重實踐性和基礎能力培養。
2) 獨立意識很強,個性突出,學習的目的性很強。外招生所處的成長環境與內招生有較大差異,相對而言體現出獨立意識強、自主性強的特點。外招生對待知識的態度是相當務實的,他們求知的目的性很強。
3) 自由散漫,自制能力差。外招生的行為習慣偏于自由化,反映在課堂上,就是紀律散漫,遲到早退現象較嚴重。只有當課堂內容真正引起他們興趣時,才會認真聽講。
4) 表現欲和動手能力強。外招生所接受的基礎教育通常較為注重動手能力的培養,這與我國初等教育應試化的方向是有所差異的。
5) 團隊協作精神和組織協調能力強。外招生在團隊協作和組織協調方面有著較為突出的表現,這同樣是由于外招生所處的基礎教育環境中通常重視社團活動,學生往往根據個人興趣加入一個或多個組織,使協調溝通能力得到鍛煉。
3教學改革策略
綜合面向非計算機專業留學生的計算機基礎課程教學存在的問題以及這類學生的課程需求特點,本文提出以下教學改革策略。
1) 改革現有大學計算機基礎課程設置和教學內容,以適應非計算機專業海外學生學對計算機課程的需求特征。
針對文科類的非計算機專業學生,教育部高等學校文科計算機基礎教學指導委員會于2008年編制的《大學計算機教學基本要求》[4](下簡稱《文科基要》)所提出的“三個層次”的指導思想,把計算機基礎課程分為三個層次,即計算機大公共課程、計算機小公共課程和可能存在的計算機背景專業課程。理工科醫藥和農林水類別的大學計算機基礎課程的設置可以參照教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會編制的《高等學校計算機基礎教學發展戰略研究報告暨計算機基礎課程教學基本要求》[5](下簡稱《理工科基要》)一書所提出的“4個領域x 3個層次”的計算機基礎教學的知識結構和“1 + X”的課程設計方案。暨南大學現有的計算機基礎課程共兩門,即大學計算機基礎課程和程序設計基礎課程,這兩門課程的內容是針對所有非計算機專業學生的。在教學實踐中,現有的課程設置已經越來越不能滿足多專業學生的實際需求。我們將針對非計算機專業學生的需求特點的差異性,采用“1 + X”課程設置,即大學計算機基礎課程加上計算機高級課程(多門課程),共分兩個學期開設。第一學期開始“大學計算機基礎”課程,為所有非計算機學生必修的計算機基礎課程,對于不同專業的非計算機學生而言,所采用的教材完全相同。這門課程的目的是向非計算機專業學生介紹計算機的基本原理,計算機的使用與維護,計算機網絡方面的常識,以及常用軟件的使用。通過本課程的學習,使得學生能夠較為熟練地使用計算機,真正把計算機作為日常生活和學習中的工具。計算機高級課程涵蓋文科類學生的“計算機小公共課程和可能存在的計算機背景課程”以及理工類學生的“1 + X”課程設計中的“X”,該課程講授較為高級的計算機應用技術,課程內容的設計可以參考上述的《文科基要》和《理工科基要》要求,由教研室根據學生的專業特征自行設計。可以包含多個模塊,如:計算機網絡、多媒體、數據庫、平面設計、網頁制作等。每個模塊對應一門單獨的課程。要求學生在第二個學期任選其中1~2門(至少一門),這類課程的設置主要是為了適應不同專業的獨特需求,通過此類課程的學習,學生能更好地把所學的計算機知識應用于自身的專業領域。
2) 引進國內外優秀教材和自行編制教材?;谏鲜觥? + X”的課程設置,對于其中的“1”,即大學計算機基礎課程,這是所有非計算機專業學生所必修的課程,在教材的選擇上,優先考慮采用國內外優秀教材。如現有教材不能滿足實際需求,鼓勵教師編制教材或者講義。而對于“X”課程的教材選擇,因為這些課程通常對應一項計算機專題,一般來說對于教材的選擇隨意性較大,可以有選擇地引進國外優秀教材或選擇內容先進實用性較強的國內重點教材。
3) 留學生和內招生分班授課。以往內外招生混合授課的教學中,我們發現針對內招生行之有效的教學方式不適合留學生。需要針對留學生的特點,采用新的教學方式和方法。采用新教學方式方法的前提是把留學生和內招生分班授課。
4) 運用討論式教學法,增強海外學生的參與意識和競爭意識,激發其學習興趣。討論課是由師生共同完成教學任務的一種教學形式,是在課堂教學的平等討論中進行的,它打破了老師滿堂灌的傳統教學模式,能很好地調動了學生的學習積極性,提高教學效果。討論式教學法是留學生所習慣的一種授課方式,這種教學方式迎合留學生“獨立意識強、學習目的性強、表現欲和動手能力強”等特征。
5) 運用案例教學法,培養學生分析問題和解決問題的能力。案例教學法是把案例作為一種教學工具,把學生引導到實際問題中去,通過分析與互相討論,調動學生的主動性和積極性,并提出解決問題的基本方法和途徑的一種教學方法。它是連接理論與實踐的橋梁。例如,本人在對經管類專業學生授課的過程中,在講解計算機安全章節當中的密鑰安全體系內容時,對他們非常感興趣的“電子商務”的支付功能實現的基本原理作為實際的案例進行深入分析,將密鑰安全理論和電子商務案例有機的結合起來,使得課堂講解生動清晰,學生也積極參與討論,收到了良好的教學效果。
6) 基于學生分組的實踐教學,培養學生的團隊合作能力和創新能力。根據留學生“團隊協作精神和組織協調能力強”的特征,在教學過程中可以采用“分小組進行實踐教學”的方式,可以使得他們在這方面的優點可以得到充分的展現,從而進一步激發他們學習的積極性和興趣,提高教學效果。
4結語
留學生是我國高校招收的境外學生,因為其所接受的基礎教育以及所處的成長環境不同,導致與內招生在各方面存在較大差異,這些差異導致了教學效果的不一致。非計算機專業的留學生的計算機基礎課程教學存在著課程通過率低、教學效果差以及留學生對現有教學方式方法水土不服等諸多問題。通過深入的分析非計算機專業留學生對計算機課程的需求特點,并結合這些特點從課程設置、教學內容改革以及教學方式方法等方面的改進和提高可以大大激發留學生的學習興趣、進一步提高其主觀能動性,從而提高教學效果。
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The Computer Basic Course Teaching Research for Non-computer Major Overseas Students
LIN Long-xin, DU Bao-rong, FAN Rong-qiang
1計算思維簡介
計算思維的概念是由美國的周以真教授最先提出。從概念的含義描述來說。認為計算思維就是人掌握了對問題進行分化,把需求轉化為計算機專業知識,從而建立功能解決模型過程的能力。從宏觀角度來說,計算思維還包含對客觀世界行為的了解與分析的思維過程。我國多所高校已經把計算思維對計算機專業學生的培養工作放到了核心位置,在我國高等院校計算機教育課程體系中也提出了對計算思維的明確要求,即對要掌握算法,能夠形成解決問題思路;要能實現算法,通過編程使算法具體實現。這更加需要計算思維能力的體現。
2計算思維的作用以及培養學生計算思維的原因
2.1計算思維的作用
首先,計算思維具有規律化的作用。當遇到任務和問題時,從具象的問題中尋求問題的種類,進行擴展分類??梢园褑栴}從不同專業角度,轉化為雙方能理解的思維模式。并針對任務和問題進行解決。其次,計算思維與實踐互通,并具有指導性。計算思維的形成是一個長期的過程。不是一蹴而就的。在計算思維的形成中,離不開實踐的參與。在培養計算思維的初期,一些思維需要實踐驗證,例如問題的歸類和解決方式是否正確,只有通過實踐才能進行判斷。最后,計算思維不僅僅局限于解決計算機方面的問題。計算思維有利于提升人的邏輯思維能力,有利于對一些人類行為產生不同的深入理解。
2.2培養計算機專業學生計算思維的主要原因
一方面,這是計算機課程自身原因決定的。計算機課程具有抽象性,很多課程不易理解,需要較好的邏輯能力。所以培養計算思維,能夠提升學生對計算機課程的學習能力。計算機課程的實際編程是為了滿足項目開發需求。而項目的開發就需要對用戶的需求進行理解、把專業功能模塊轉化為切實可行的數據結構模型,以具體算法實現。這些過程都需要解決問題,分類,具象的思維能力。而這些能力恰恰是計算思維的主要方面。另一方面,從學生特點來說。進入高等學府學習的學生正處于富有朝氣的青年階段。這一階段的他們喜愛活動,新鮮事物,但是對于思維能力還處于較弱的時期。所以要通過在校學習的時間,進行計算思維的培養。
3計算思維培養方式初探
3.1長期培養,定向跟蹤
計算思維顧名思義,是思維模式的培養過程。不能操之過急。要通過課堂學習,教師指導,學生的嘗試與摸索,經歷長期的過程才能形成。所以要以年為單位,進行培養成果的檢驗。同時選擇一些學生,進行培養成果的跟蹤研究。在計算思維培養較為成功的個體案例上,要及時進行總結。對這樣的學生采取的培養手段有哪些,學生個體具有哪方面的特性,這些方法是否符合推廣性,是否具備規律性等等。深入淺出的說,就是密切觀察計算思維的培養成效。不斷的總結,進行歸納和改進過程。
3.2側重實踐,以練代講
計算機課程會出現一些枯燥的理論知識,從理論角度過多的灌輸,未必利于計算思維的理解。計算機課程的一個特性就是可以通過實踐來幫助理解。在課程中側重實踐。用生動的實驗,成型的項目展示來觸動學生的感性認識,引發自主學習的興趣,在實際操作中積累經驗,從操作中摸索對知識加深理解,融會貫通。反而更加利于培養學生的計算思維。
3.3借鑒國外優秀經驗,知識與能力并重模式
此種模式在課程設置時將通識培養計劃中列出的基本能力和各能力所涉及的知識主題作為論據,而并不遵照傳統的學科大類。例如,Harvard大學的作法是將審美能力、文化理解能力、實證數理能力、道德思考能力、認識生命和物質世界的能力作為培養目標將校本的通識教育課程分為8個大類,以供學生從每一類中選取一門課程。此種設置模式在操作層面具備相當大的難度,需要集合各學科領域的教師和專家,在對社會時代的大環境需求及學生的個人發展需求進行深入廣泛的探討的基礎上總結歸納出需要培養的基本能力,并將相關各個學科的知識整合融入各個中心能力主題之中。
3.4課程創新與改革,為計算思維服務
課程的創新與改革可以為計算思維的培養起到推動作用。課程改革與創新的內容較多,篇幅有限,這里簡單介紹幾種重要改革措施:授課方式多樣化:可以采用一體化教學、任務驅動模式教學、競賽教學等方式。針對不同課程的特性進行不同授課方式的選擇。課程資源:發揮計算機專業特長,打造動態互動教學平臺。如果硬件條件允許的情況下,可以打造智慧校園,讓互聯網、物聯網不僅僅為教學服務,更加為教師、學生的工作生活服務,為整個校園服務。
參考文獻
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中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2017)02-0147-03
Exploration on the Bilingual Teaching in University Computer Public Curriculum From the Key Element
WANG Dong, LI Han
( Software School, Henan University, Kaifeng 475001,China)
Abstract:Bilingual teaching in public curriculum is an effective way to cultivate talents with international communication ability and competitiveness. The problems in University computer bilingual teaching activity based on think tank model is explored and analysed in this paper, based on which, operating procedures and realization conditions of bilingual class is stated and some advices to improve bilingual teaching are proposed.
Key words:Teaching Model; Bilingual Teaching; Computer Curriculum
1 引言
近年來,隨著中國加速走向國際化參與國際競爭,既有扎實的專業知識又精通英語(因為目前英語是公認的國際通用語言[1])的復合型專業人才炙手可熱。高校作為服務于人才市場的人才培養和儲備基地,其基本任務就是培養復合型創新型人才。為順應時代的需求,提高專業人才運用英語進行工作和學習交流的能力,高校課堂開展雙語教學(Bilingual Teaching)勢在必行。自2007年起,國家教育部每年在全國評選出100門雙語教學示范課程,以求推進我國高等院校雙語教學的進程,提高雙語教學質量(教高[2007]1號文件《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》)。雙語教學并非全英教學[2]。在我國,雙語教學主要采用漢語和英語兩種語言作為教學語言進行專業知識的教學活動。在教學活動中,應根據學生專業知識水平和運用英語的實際水平動態調整漢語和英語作為課堂用語的比重,通過合適的英語授課實現專業教育,使得學生的專業知識水平和英語水平共同進步。
在信息化社會,熟練地操作、使用計算機是人們工作、學習及對外交流的必備技能之一。計算機作為與世界接軌最為緊密的學科之一,其專業詞匯很多直接采用英語,這使得在公共計算機課程中開展雙語教學相對容易;另一方面,在公共計算機課程中進行雙語教學可以培養學生高效并深度利用計算機這一先進工具的能力,進而有效提高學生的學習能力,這必將進一步促進學生理解和掌握專業知識、探索科學前沿知識。筆者通過借鑒國外先進的雙語教育理論,根據自身的留學經歷和多年的大學計算機公共課程雙語教學的經驗,從教學模式的五個基本要素出發,闡述了大學計算機公共課程雙語教學活動中存在的問題,給出解決問題的方法,試圖探索出一條切實可行的針對大學計算機公共課程雙語教學的改革之路。
2 大學計算機公共課程雙語教學的模式設計
教學模式是在一定教學思想或教學理論指導下建立起來的較為穩定的教學活動結構框架和活動程序。作為結構框架突出了教學模式從宏觀上把握教學活動整體及各要素之間內部的關系和功能,作為活動程序則突出了教學模式的有序性和可操作性。教學所依據的基本理論思想、教學目標、操作程序、實現條件、教學評價等要素之間有規律的聯系并互相影響,共同構成了教學模式的結構[3]。
2.1 理論依據
在雙語教學的歷史中曾出現過多種思想理論,然而到目前為止只有少數的幾種理論受到關注并進行實踐,其中平衡理論、思想庫模式、閾限理論等得到普遍認同[4]。經過對學生認知能力的深度剖析,以及各種教育理論的認真比對分析,我們采用思想庫模式作為實施雙語教學的理論依據。
思想庫模式(Think Tank Model)指出人的大腦是語言的思想庫,是各種語言運用實施的源泉,所以一種語言的運用能力勢必會影響到另一種語言的運用能力。另一方面,人們所學習的各種語言相互作用又共同刺激著思想庫的成長發育。在我國,學生通常學習漢語和英語兩種語言,兩種語言相互影響共同促進了思想庫的發展,反過來,思想庫的良好發展又為學生各種語言能力的發展提供了堅實的基礎。實踐證明,我國學生完全具備精通漢語和英語或兩門以上語言的能力,時值經濟全球化的當下,雙語教學必須、必要、切實、可行[5]。
考慮到大學本科生已具備良好的漢語運用能力,也具備一定的英語讀寫能力,但是英語聽說能力還有待提高的現實情況,我們采用漸進式雙語教學方式,即隨著學生英語水平的提高逐漸加大英語作為課堂教學用語的比例。開學伊始,漢語和英語在課堂中的比重各占一半,由于這時學生還未完全適應雙語教學,所以要求教師語速要慢并伴隨漢語解釋。學生逐漸適應英語授課之后加重英語比例,此時只對關鍵知識點再用漢語補充講解,要求教師語速適中即可。最后,當學生完全適應了英語課堂后,教師應用正常語速全英授課,只用漢語進行課堂總結。這樣安排可給學生一個緩沖適應的時間,降低課程學習的難度,增加學生完成學習任務的信心。
2.2 教學目標
教學目標決定著教學模式的操作程序和師生在教學活動中的組合關系,也是教學評價的標準和尺度,不同教學模式是為完成一定的教學目標服務的。
由于計算機學科中最先進的理論、概念、技術和應用大多碓從諉攔和歐洲,因而英語作為國際通用語言已經成為計算機科學的支撐語言。在大學計算機公共課程中采用雙語教學的目標是:利用原版英文教材及優秀教師的雙語講解,使學生準確地理解并掌握計算機科學中的定義、術語及習慣用語的英文表述及其確切含義,培養學生在計算機科學中的英語思維方式和英語習慣,提高學生在實際生活、學習和工作中應用英語進行聽說讀寫的能力,以此提高學生在第一時間獲得并理解應用第一手科學資料和先進技術的能力,幫助學生及時獲得技術和應用上的支持,從而降低學生的學習成本,促進學生學習能力的發展。同時,學生英語水平的提高有利于學生更深入地了解并接受多元文化,了解世界,進而開拓學生的國際視野,為日后參與國際競爭打下良好的基礎。
2.3 操作程序和實現條件
操作程序指出在教學活動中先做什么、后做什么,怎么做,各步驟應當完成的任務及因果關系。實現條件指出實現教學活動的條件因素,如教師、學生、教材、教學內容、教學手段、教學環境等等。操作程序和實現條件相輔相成,互相滲透。
2.3.1 學生與教師的準備
雙語教學對學生和教師的素質都提出了較高的要求。一方面,在雙語教學中必須考慮學生的年齡和心理狀況,切不可急功近利、揠苗助長。如果英語幾乎零基礎的大學本科學生驟然進入全英課堂,因為語言障礙,他們完全無法理解教師的講解,這樣就會嚴重打擊學生學習的自信心,從而使學生產生厭煩和倦怠情緒,以至于學生無法從課堂教學中獲得深刻的專業知識。多元智能的研究結果表明, 雙語教學只適應一部分學生,不可能讓所有學生都獲得成功[6]。另一方面,教師的英語水平和專業知識水平深刻影響著雙語課堂的教學效果。由于雙語教學同時增加了教師教和學生學的難度,因此雙語教學對教師的教學技能,耐心及親和力提出了更高的要求。鑒于此,在開展雙語教學之前可以首先對學生的英文能力進行分級測試,并將雙語教學的內容、形式、考核方法、利益與弊端等以書面形式詳細告知學生,最后依據學生意愿和測試成績對學生進行分班授課。對于進行雙語授課的班級,配以具有多年海外留學經驗的中國籍專業教師和外籍教師兩名,以此來解決雙語教學中的師資瓶頸問題。
我們根據學生的英文測試成績和參與意愿組成兩個雙語授課班級,為其配備中外兩名專業教師任課。學期伊始,教學進度和節奏較慢,教學內容也較少,中籍教師以中英雙語講解計算機相關基礎概念和基本理論,學生以聽課理解為主,外籍教師進行課堂總結;學期中間,中籍教師以中英雙語講解應用軟件的使用方法,學生利用所學知識操作英文軟件,并利用這些軟件設計完成一個綜合性的小型項目,外籍教師進行上機實驗輔導,中外兩名教師的授課比重達到1:1;學期末以外籍教師為主分主題介紹計算機系統結構,計算機網絡及操作系統等導論常識,學生用英語參與主體討論,中籍教師以中文進行主題課堂的簡介和總結,以此培養學生用英語進行思考和自學的習慣。我們采用的三段漸進式雙語教學效果優良,受到了學生的普遍歡迎。
2.3.2 教材和教學內容的選擇
國外的計算機公共課程以引論的方式深入淺出地介紹計算機相關的基本理論和應用,內容廣泛,可操作性強[7],建議使用英文原版教材,操作系統,應用軟件及其用戶手冊等。然而全英材料對于初學者來說有一定難度,因此教師應該將教學材料的核心內容,實驗輔導材料以及專業術語翻譯成中文,編寫英漢對照的教輔材料,另外教師可以把隨堂幻燈片發給學生,以備學生課后復習。在我國高校,大學計算機課注重基本概念的講解和操作技能的培養,而國外以啟迪思維為主,內容更加深邃,涉及計算思維、系統安全等多個方面。為適應學生發展的需要,在教學內容的選擇上應結合我國實際和國際慣例兩方面內容。首先教師應重點講解計算機相關基本概念和理論,其后基于案例教學法傳授實用軟件的操作方法,最后以課堂研討的形式為主分主題介紹計算機理論系統中的多個問題(如圖靈機、網絡安全、計算能力的局限性等)及其未來發展趨勢。
2.3.3 教學手段
教學手段是指在教學活動中所使用的工具和設備。在計算機公共課程的雙語教學中,我們強調利用多媒體課件進行授課,并將課件提前發放給學生,以便于學生課前預習和課后復習,進而提升教學效果。另外教師決不能拋棄傳統的板書授課形式,對于特別晦澀難懂的定義和公式,教師應在黑板上進行慢節奏的一步步的推導演示,這樣可以帶動學生同步思維,在頭腦中留下深刻的印象。教師和學生還要積極利用網絡學習,推動慕課建設和課程網站建設??紤]到必要性和教師的工作量問題,僅需要將最重要,最難以理解,并且網上學習資源較少的教學內容制作成慕課,并在課程網站上,將課程網站建設成學習資源匯總、教學信息、教學研討、師生互動交流的平臺,借此可方便地幫助學生學習,進一步提升教學效果。
2.3.4 營造教學環境
教學環境包括影響教學的所有硬件條件(班級大小、設備情況、教室空間的安排布置等)和軟件條件(教師的性格特征,學生的心理活動等)。雙語教學為教師帶來了更多的工作量,為有利于教學、輔導和管理學生,大學計算機公共課程雙語教學應選擇小班授課,在上課時為每位學生配備一臺電腦。此外,為方便學生開展小組討論,同一小組學生盡量安排就近就座,借此硬件布局培養并固化學生的團隊精神和合作意識。在此特別強調,教師必須注意營造良好的心理環境,和諧的班級氣氛和伙伴式的師生關系都將有助于完成教學目標。學生在學習的過程中會遇到很多困難,特別是雙語學習更增加了學生學習的難度,教師的充分理解、耐心講解和不斷的鼓勵會使學生得到最大的心理滿足和成就感,進而愛上這門課程。教師和學生是溝通和合作過程中的兩個主體,良好的師生關系,和諧的教學氣氛都是提高教學效果的重要手段。
2.4 教學評價
教學評價包括對學生知識掌握情況和性格發展情況的評價、對教師教學過程和業績的評價以及對課程的綜合評價。教學評價應以教學目標的完成情況設立評價標準,運用科學的方法和技術手段多角度的對教學效果做出整體評價。教學評價的目的在于了解教學各方面的情況,從而判斷它的質量和水平、成效和缺陷,據此查缺補漏改進教學過程并督促和鞭策學生和教師更好的學習和工[8]。
對于教師的評價可采取調查問卷的形式發放給學生,讓學生對教師的教學情況做出評價和反饋。題目應包括以下內容:教師的語言情況;教學內容的選擇;教學方法的使用;教學的進度和節奏,教師的言談舉止和人文關懷,學生的建議和意見等。由于雙語教學在一定程度上增加了學生學習的難度,所以雙語教學對學生的評價更應該從整個學習過程對學生做整體評價。考試結果只能作為教學評價的參考絕不能是學生的最終成績,測驗的目的更應該是對知識重點的強調,督促學生深化學習過程,強化理解和記憶重點內容,優化學習能力。應加強課前預習情況、出勤情況、上課聽講和回答問題情況,隨堂測驗情況,作業完成情況,實驗、主題報告和總結完成情況等在綜合成績中的比重。我們制定的大學計算機公共課程雙語教學的考核方法中,要求學生必須英語解答,各個項目所占比重為:課堂發言10%,每一章的總結5%,課后作業20%,主題報告和主題討論發言15%,實驗項目20%,綜合測試30%。
3 結語
雙語教學是我國教育改革的熱點之一,也是教育國際化的一項重要舉措。在大學計算機公共課程中開展雙語教學,可以促進教育的規范化和國際化,也是培養具有國際交流能力和競爭力的高素質創新人才的一條有效途徑。本文從教育模式的五個基本要素出發探討了大學計算機公共課程雙語教學中存在的問題,針對這些問題給出了有效實用的解決方法。雙語教學是一項長期的任務,值得我們深入的學習、實踐和探討。
參考文獻:
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