计算机应用论文计算机基础教学方向论文范文

　　二十世纪九十年代中期始，随着计算机技术的发展，计算机作为一种工具在社会各领域得到迅速的应用，计算机知识以一种文化的形态在各行业进行普及，“不懂计算机是新时代的文盲”的认识深入人心。当初计算机基础课程在学生的知识体系中摆在十分重要的地位。然而，随着人们从小学、中学及家庭生活中对计算机的及早接触，“计算机基础”作为大学非计算机专业第一门计算机课程越来越难以突出其明显作用与重要性，甚至面临着严重的危机，学时一再被压缩，也有不少人认为这门课程没必要开设了，任课教师也发出诸多感慨，认为要上好这门课，让学生满意，确实不是一件容易的事。

　　摘要：当前因受“狭议工具论”错误认识的影响致使非计算机专业大学计算机基础教育受到冲击，计算机基础课程的学时也被缩减。针对这一问题，提出了以计算思维培养为核心，“技能-能力-计算思维”三层次培养目标的教学改革。对课程内容进行了面向知识能力、计算思维教学的内容重构与组织，给出了具体的教学内容模块，同时探讨了计算思维培养教学方法。

　　关键词：知识,能力,计算思维,大学计算机基础,非计算机专业

　　0引言

　　2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机系主任周以真教授在美国计算机权威杂志ACM提出并定义了计算思维（ComputationalThinking）的概念，她指出在信息社会中计算思维是人们思考与解决问题的基本技能之一，是每个人应具有的思维能力。2010年7月，九校联盟（C9）计算机基础课程研讨会上达成共识：旗帜鲜明地提出把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教学的核心任务[1]，同时倡导高等院校加强以计算思维能力培养为核心的计算机基础教学课程体系和教学内容的研究。自此计算思维得到了国内计算机基础教育界的广泛重视，诸多高校也正在实践基于计算思维培养的大学计算机基础教学[2-3]，然而，在具体的执行过程中遇到了许多问题，如教学内容的重构与取舍，教学模式与方法的实施等。本文基于作者从事非计算机专业第一门计算机课程十多年的教学改革与实践，从“技能-能力-计算思维”三个层面探讨了非计算机专业大学计算机基础课程的定位、教学内容重构、基于计算思维的教学方法等[4-5]。

　　1大学计算机基础课程的特点

　　目前国内高校的大学计算机基础课程主要由理论知识讲授和操作技能训练两部分组成。理论教学的主要内容有：计算机基础知识，包括诞生与发展等、计算机组成及工作原理、数据表示与存储、操作系统基础、数据库基础、多媒体技术基础、计算机网络基础、计算机与信息安全等。操作技能训练有：介绍计算机的一些基本操作和常用软件的使用，主要是OFFICE软件、多媒体软件、网页制作软件及网络使用。教学内容广而泛，基本上是有关各领域的浓缩版，什么都讲一点，但又什么都没深入，众多概念的介绍使学生觉得课程内容杂且空洞，而且大多数学生认为计算机只是一种工具，会操作和使用计算机就足够了，对课程中的理论知识并不重视，这种认为计算机基础教学就是教一些计算机软件及其使用方法的“狭义工具论”思想不由而生，这是计算机基础教学者值得思考的问题，教学模式及教学方法更有待于每一位从教者去探索。

　　2技能-能力-计算思维三者在大学计算机基础课程中的理解

　　大学计算机基础课程中技能的熟练掌握是必须的，也是最基础的，但计算机技能也不一定需要通过课程教学实现，在网络与信息技术如此发达的时代，学生可以通过网络平台的学习获得这种技能。从科学的角度看，计算机具有本身的科学体系，在教学的过程中，重要的是需要认识其科学性和基础性。计算机技术发展日新月异，技术的进步并没有改变计算机构成的基本原理，也没有改变它二进制信息表示和处理器的核心地位。因此单纯把技能性知识作为课程教学的重点，不符合计算机学科本身的特点。计算机已不单纯是一种工具，通过对计算机的学习，我们要获得用计算机解决其专业领域问题的一种能力，更重要的是获得计算思维方法。技能学习可以产生立竿见影的效果，而知识需要逐步积累。知识能力和计算思维这两者不能仅通过课程学习获得，而需要一个长期积累和自我超越的过程。技能-能力-计算思维这三层关系如图1所示。

　　要形成科学的方法就需要发现问题并寻找解决问题的思路。通过大学阶段的计算机基础类课程学习，建立有关计算机系统的概念，了解计算机是如何处理问题的，是如何把对问题的求解归结为程序处理的，进而理解程序处理是计算机所独有的方法，也是科学研究处理分析数据所依赖的方法。计算机具有一套完整的处理过程，理解它的处理过程对进一步使用计算机方法解决专业问题的重要性是显而易见的。即使不是直接去设计程序，但如何描述问题以使得计算机能够处理问题是使用计算机的第一步。有了计算机方法，就有了计算机思维意识。有专家认为，“计算机思维意识”是指在解决专业问题过程中能够“知道”如何使用计算机。这是一个很大的问题，显然不能简单地理解“会使用”计算机就能够做到培养“计算机思维意识”。这不但需要计算机基础类课程的学习，更需要在后续专业课程的学习中与计算机相结合。

　　3大学计算机基础教学改革的思路

　　大学计算机基础课程的教学既要训练学生具备熟练使用计算机的技能，也要让学生对计算机知识有系统的认识，具有应用计算机解决专业领域问题的能力，要将教学的重点定位在“基础性知识和理论”的学习和提升上，突出其知识型和系统性，理解计算机和程序原理。

　　3.1教学改革目标

　　大学计算机基础课程能裁减吗？回答是否定的。虽然学生自小学至中学一直都接触计算机课程，似乎对大学计算机基础课程中一些内容并不陌生，但他们的能力和知识是很片面的。很多学生可以用QQ聊天，用媒体播放软件听音乐、看视频、玩游戏，但对我们生活工作中经常使用的办公软件如Office系列软件，并没有完全、充分地掌握。学生可以用Word软件写文章，但是如何写一篇图文并茂，排版规范的文章，他们又显得力不从心，很多学生甚至在毕业时都无法将自己的论文按指定的格式进行排版，功能强大的电子表格软件，更是学生的弱项。因此，相应的技能训练和技能考核是必不可少的。美国总统信息技术咨询委员会（PITAC）2005年6月给美国总统提交的报告《计算科学：确保美国竞争力》（ComputationalScience：EnsuringAmerica’sCompetitiveness）中指出，21世纪科学上最重要的、经济上最有前途的前沿研究都有可能通过先进的计算技术和计算科学而得到解决[4]。因此，为其他学科培养掌握先进计算技术的大学计算机基础课程就显得非常重要。大学计算机基础课程是培养大学生综合素质和创新能力的基础课程，绝不仅仅是一种工具。学生的计算机能力包括三个层次：第一层次是熟练使用计算机的基本技能；第二层次是综合应用和设计能力，即利用计算机解决专业领域问题的能力；第三层次是创新能力，运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的思维活动，即计算思维能力。

　　因此，大学计算机基础课程教学改革的要求是：以计算机技能应用为载体，以知识能力培养为导向，以计算思维培养为目标，优化重构教学内容，运用多元化教学模式，对非计算机专业学生进行以技能、知识能力和计算思维培养的素质教育。

　　3.2教学内容设计

　　由于目前大学中普通进行的课时和学分压缩，特别是计算机基础教学“狭议工具论”的错误认识导致大学计算机基础课程的学时再三的缩减，使得大学计算机基础这门课在教学内容与课时限制之间存在着矛盾，往往导致新设计的课程内容框架没有足够的时间展开，也难以达到教学设计期望达到的效果，造成学生在学习过程中没有真正理解和掌握计算机学科最本质的特征和最核心的方法。因此，大学计算机基础课程教学内容的设计必须在有限的学时中，充分利用课堂内外结合的方式，根据明确的教学目标，突出重点，避免面面俱到的方式，以技能与能力为导向，以计算思维培养为核心设计教学内容，如表1所示，以我校36学时为例。

　　教学内容的组织需简单明了，技能操作要求熟练使用Office软件家族中常用的三个软件及计算机资源管理器，其余知识模块的重点是围绕计算与计算科学方法在理论上的认识、提升和创新计算思维意识的培养。删除原教学内容中的网页制作、数据库管理、多媒体设计内容，如PhotoShop平面设计、Flash动画制作等，因为这些章节本身就是一门课，在课堂上2学时的概述只能给学生留下混杂的印像，学生不清楚学习到了什么，同时也会对这门课程的目标不明确。考虑到扩展学生知识层面，为他们选择后续课程作指导，完全可以采用专题讲座形式让学生了解，激发他们的兴趣并引导选课。

　　3.3以计算思维培养为课程教学的核心

　　大学计算机基础课程内容中包含了很多计算思维，这些思维不仅能反映计算、计算机原理，更体现了基于计算技术的问题求解思路与方法，从而有助于培养非计算机专业学生的创新能力，为未来应用计算机进行学科研究与创新奠定坚实的基础。如借鉴计算机及相关系统，建立支持生物技术研究的计算平台，建立支持材料技术研究的计算平台等。

　　教师在教学中要特别注意不仅仅讲授知识，还要注意计算思维意识的引导。例如在讲授计算机中的信息表示，如二进制与编码时，如果单纯从知识角度来讲，那么这些内容可以讲授也可以不讲授，因为计算、转换都是计算机本身去完成的，与使用者无关。而换一种角度来看，从“0和1的思维”角度进行讲授是有价值的：现实世界可以表示为0和1→用0和1可进行逻辑与算术运算→0和1可以用电子技术实现→用二极管、三极管等实现基本门电路→组合逻辑电路实现→芯片（复杂组合逻辑电路）。具体来说，0和1的思维蕴含着以下概念：

　　⑴信息表示。数值信息和非数值信息均可用0和1表示，均能够被计算。

　　⑵符号化数字化。物理世界/语义信息→符号化→0和1（进位制与编码）→数字计算（算术运算，逻辑运算）→硬件与软件实现。即任何事物只要能表示成信息也就能够表示成0和1，也就能够被计算，也就能够被计算机所处理。

　　⑶层次化构造化。硬件系统是“用正确的、低复杂度的电路组合形成高复杂度的芯片，逐渐组合、功能越来越强”。那么，复杂的软件和复杂的系统也可借鉴这种思维。

　　3.4教学方法

　　技能训练模块内容，适合案例式教学，通常是完成一件作品设计、一项任务的执行。在作品、任务的设计上需适当提高难度，因为学生已具备一定的操作能力，不再是零起点。教学过程中注重有思维价值的情境创设，以计算学科基本问题为导向，以经典案例为基础，通过实验了解和应用编程的基本原理，提高学生的探索水平，让学生感受到思维过程中探索、受阻、突破等一系列思维过程，动手操作、体验感悟是帮助学生理解算理、探索算法、抽象算法的手段，教师应注意引导学生去思考自己的操作过程，并用自己的语言表达出来，帮助学生从“实现操作”向“算法操作”自然过渡，让学生体验从直观到抽象的逐步演变过程，进而逐步摆脱对操作的依赖，促进学生计算思维能力的发展。比如，我们在介绍计算机网络IP地址时，IP地址有网络号和主机号两部分组成，体现了信息的层次化编码思想，学生的学号及***号的编码都采用了相似的方式。我们从一台机器的IP地址可判断出其所在的网络，从学生的学号中可以判断出它所在的系、入学年份、所在班级等信息。

　　大学计算机基础教学不仅在于知识的传授，更在于学习知识中所蕴含的计算思维方法。因此，要充分挖掘教材中的计算思想方法，采取各种途径对学生进行计算思想方法的渗透，并指导学生思维实践，帮助学生总结策略思想，生成思维策略，进行策略化解题。

　　4结束语

　　笔者认为，“大学计算机基础”课程不同于程序设计课程和信息素养课程，不同于计算机硬件、软件知识介绍课程，也不是后续课程概述的一个组合体。大学计算机基础课程的基本要求是日常使用计算机和文档处理的能力，强调的是计算思维训练和科学方法的培养，教学目的是从培养学生科学认知能力出发，让学生理解和建立“信息、计算科学、智能”这三大核心科学概念。计算思维的培养不能指望一门课程来完成，计算思维的培养应该贯穿计算机教学的所有课程。算法思维是计算思维的一个核心，后续课程如程序设计等更能体现计算思维。大学计算机基础是第一门计算机类课程，其主要承担导论性和基本性的教学任务，我们力求在有限课时内实现预期的目标。

　　参考文献：

　　[1]九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明[J].中国大学教学，2010.9.

　　[2]战德臣，聂兰顺，徐晓飞.“大学计算机”——所有大学生都应学习的一门计算思维基础教育课程[J].中国大学教学，2011.4.

　　[3]李波.计算思维与大学计算机基础[J].中国大学教学，2012.7.