大學(xué)計算機課程特色論文

　　1加強計算機基礎理論教育

　　由于傳統的大學(xué)計算機基礎課程是從計算機文化基礎進(jìn)化而來(lái)，所以教學(xué)內容的主體實(shí)際上是計算機應用技能的訓練。而新教材的特點(diǎn)則突出了計算機科學(xué)的部分基礎理論，表現為如下內容。

　　1）“計算思維”等重要概念的引進(jìn)。2006年，時(shí)任卡內基梅隆大學(xué)計算機系主任的周以真教授提出了“計算思維”的概念[3]，她認為計算中包含的思想方法，比如遞歸、回溯、抽象和分解、啟發(fā)式推理等，具有普適性，可以在多個(gè)學(xué)科中應用，在日常生活中也很常見(jiàn)，并把這些思想方法通稱(chēng)為“計算思維”（ComputationalThinking）。2011年高等教育出版社出版的《大學(xué)計算機基礎》（第2版），首次比較系統地討論了計算思維對非專(zhuān)業(yè)計算機教學(xué)的意義和內涵，以及計算思維應用技能的養成方法[4]。

　　2）“圖靈機”等計算機科學(xué)基礎理論思想的引入。在以往的非專(zhuān)業(yè)大學(xué)計算機基礎課程中，涉及計算機基礎概念的理論，主要是二進(jìn)制和馮諾依曼計算機。2009年高等教育出版社出版的《大學(xué)計算機》、2011年電子工業(yè)出版社出版的《大學(xué)計算機基礎》和《計算機科學(xué)基礎》都開(kāi)始引入圖靈機、圖靈機思想和模型，這對非專(zhuān)業(yè)學(xué)生了解計算機科學(xué)的起源和形成具有重要意義。

　　3）問(wèn)題求解的基本過(guò)程。在以往的大學(xué)計算機基礎課程中，程序設計是教學(xué)內容的組成部分。但由于課時(shí)不足而內容廣泛，因此教學(xué)效果很差。在本輪新的課程內容改革中，不僅程序設計的內容得到了極大的重視和加強，而且普遍引入了問(wèn)題求解過(guò)程[5]42-78[6]88-93、算法及計算復雜度分析[5]120-132[7]97-113、數據結構[6]148-175有關(guān)的章節和內容。這些內容強化了利用計算機解決問(wèn)題的教學(xué)要求，對發(fā)展工程類(lèi)學(xué)科學(xué)生的計算機應用能力具有重要意義。

　　4）信息的表達與處理。在以往的大學(xué)計算機基礎教材中，信息的表達與處理方面的內容有比較大的局限性，往往無(wú)法解決學(xué)生在信息社會(huì )中遇到的具體問(wèn)題。例如，漢字機內碼的問(wèn)題，大部分教材停留在GB2312上，而自從十余年前Windows2000問(wèn)世，PC中常用的機內碼早已是Unicode，而Unicode的規范和不同主機系統上的實(shí)現至少有3種常用形式，并導致應用問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題在最近出版的一些教材[8]12-19中得到了比較全面的說(shuō)明。

　　5）計算機體系結構方面的內容。在最近出版的大學(xué)計算機基礎教材中，計算機系統結構方面的內容也得到充實(shí)。例如，除了介紹傳統的馮諾依曼計算機體系結構外，也介紹哈佛結構[6]86-87。除了介紹一般的二進(jìn)制數值計算外，還介紹機器碼[6]41-44、邏輯運算、門(mén)電路和邏輯設計基礎[7]31-37。除了介紹目前流行的主流計算機結構外，還介紹基于圖形處理器的并行計算硬件結構和基于企業(yè)級應用的多機系統[8]252-259等。這些內容為提升工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的計算機應用能力打下較深厚的基礎。這些理論內容的加入，從根本上改變了計算機基礎課程的基本內容，為大學(xué)計算機基礎課程的改革開(kāi)辟了新路。

　　2實(shí)踐內容上的深入和進(jìn)化

　　在課程內容改革的同時(shí)，最為重要的是將改革后的內容轉化為學(xué)生的應用能力，而能力是不能僅通過(guò)書(shū)面考試實(shí)現的。一些新版教材在實(shí)驗教學(xué)的改革方面表現出如下特點(diǎn)。

　　1）程序設計內容的加大與深入。引入程序設計內容的大學(xué)計算機基礎教材，目前主要限于面向工科的重點(diǎn)院校，如戰德臣、孫大烈編著(zhù)的《大學(xué)計算機》，對程序設計、算法求解和計算復雜度的內容進(jìn)行整合，從而避免了以往程序設計內容偏重程序本身的語(yǔ)法，而忽略了利用程序介紹算法求解的教學(xué)目的[5]123,125,127。吳寧等編著(zhù)的《大學(xué)計算機基礎》，則是選擇了新型程序語(yǔ)言的教學(xué)平臺，利用平臺優(yōu)勢引入數據結構等以往高年級課程中的內容，并利用程序設計向大學(xué)新生做問(wèn)題求解的教學(xué)[6]88-93，頗有新意。

　　2）應用型問(wèn)題的教學(xué)與實(shí)驗。在新近出版的大學(xué)計算機基礎課程教材中，有一個(gè)傾向值得關(guān)注，那就是把實(shí)踐性?xún)热菖c理論教學(xué)內容進(jìn)行緊密耦合。例如，在戰德臣、孫大烈編著(zhù)的《大學(xué)計算機》中，將以往教材的“辦公自動(dòng)化軟件的應用”進(jìn)化成為“科技文章的電子化制作與編排”，十分契合科技類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習和實(shí)踐需求[5]151-153。另外，在面向普通高校一般性專(zhuān)業(yè)和應用型人才培養中，電子工業(yè)出版社出版的《計算機應用技術(shù)基礎》也在計算機基礎實(shí)驗方面作了嘗試。例如，在“計算機硬件”一章中，引入CPU工況測試；在“多媒體技術(shù)”一章，引入矢量圖繪制、位圖到矢量圖的轉換等新型計算機基礎實(shí)驗內容[8]53-59,184-185。

　　3）加速平臺的進(jìn)化和替代。由于諸多因素的影響，不可忽略的一個(gè)事實(shí)是大學(xué)計算機基礎教學(xué)環(huán)境的更新?lián)Q代普遍落后，這不僅影響教學(xué)效果和學(xué)生培養質(zhì)量，也使得學(xué)生因為沒(méi)有機會(huì )接觸新的技術(shù)平臺，開(kāi)始就業(yè)時(shí)就輸在起跑線(xiàn)上。在這方面，吳寧等編著(zhù)的《大學(xué)計算機基礎》帶了一個(gè)好頭。在程序設計平臺的選擇上，直接采用VB2008，使學(xué)生有機會(huì )直接接觸新型的程序設計和應用平臺，并利用平臺優(yōu)勢，實(shí)現以往大學(xué)計算機基礎教學(xué)難以實(shí)現的教學(xué)任務(wù)[6]137-141。中國人民大學(xué)出版社出版的《計算機應用基礎2011》一書(shū)，將計算機基礎實(shí)驗的平臺整體做了升級，以便應用型專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以在最新的應用平臺上進(jìn)行學(xué)習和實(shí)驗[9]。

　　4）突破“桌面”計算的局限。在以往的計算機基礎教學(xué)中，主要關(guān)注“桌面”應用內容的教學(xué)和實(shí)驗，在網(wǎng)絡(luò )技術(shù)廣泛普及、社會(huì )對高校學(xué)生網(wǎng)絡(luò )應用能力不斷提高的今天，以往計算機基礎教學(xué)體系結構中的內容已經(jīng)難以滿(mǎn)足教學(xué)的要求。電子工業(yè)出版社出版的《計算機應用技術(shù)基礎》一書(shū)，在突破“桌面”計算的局限上做出了初步嘗試。在主要的章節中，該書(shū)將重要知識點(diǎn)的應用領(lǐng)域都分別列舉了“桌面”和“網(wǎng)絡(luò )”應用平臺的案例。例如，在文字信息編碼中，主要的桌面應用為UTF-16（即Unicode），而在網(wǎng)絡(luò )應用領(lǐng)域則為UTF-8；在多媒體技術(shù)圖像部分，在“桌面”應用上，主要為位圖中的.bmp和.tif格式，而萬(wàn)維網(wǎng)中則為.jpg、.gif和.png格式等；在數據庫部分，不僅列舉傳統的MSAccess的“桌面”數據庫，而且引入MySQL這類(lèi)網(wǎng)絡(luò )數據庫的應用案例[8]225-229。要將新的課程改革內容落到實(shí)處，就是通過(guò)可以實(shí)驗或實(shí)踐的內容，讓學(xué)生體會(huì )使用計算機解決問(wèn)題的強大力量和樂(lè )趣。而實(shí)踐性?xún)热萦志哂袕娏业臅r(shí)效性，這一點(diǎn)是與計算機基礎理論大不相同的，所以實(shí)驗內容的不斷更新和深入，是保持大學(xué)計算機基礎課程生命力的重要手段。

　　3存在的問(wèn)題與矛盾

　　在教學(xué)內容改革中，不可避免會(huì )有問(wèn)題與矛盾，這些問(wèn)題和矛盾可能包括如下內容。1）理論內容與實(shí)驗的銜接問(wèn)題。教學(xué)改革過(guò)程中，許多非專(zhuān)業(yè)的計算機基礎課內容往往從計算機專(zhuān)業(yè)的教科書(shū)引入，而專(zhuān)業(yè)類(lèi)計算機教材或課程教學(xué)在許多情形下是教學(xué)與實(shí)驗分離的，這對設計非專(zhuān)業(yè)計算機基礎課程的實(shí)驗提出了新的要求。如果沒(méi)有適當的后續課程或實(shí)驗進(jìn)行驗證、練習和應用，改革后的新教學(xué)內容十分容易被遺忘，無(wú)法真正形成學(xué)生的通識基礎。2）教學(xué)內容與課時(shí)限制的矛盾。由于目前大學(xué)中普遍進(jìn)行的課時(shí)和學(xué)分壓縮，導致非專(zhuān)業(yè)計算機基礎課程的學(xué)時(shí)緊縮。往往新設計的課程內容框架沒(méi)有足夠的時(shí)間展開(kāi)，也就難以達到教學(xué)設計期望達到的效果。3）教學(xué)要求、課程改革與規章制度的矛盾。從目前改革的趨勢可以看出，要求學(xué)生具備足夠的計算機基礎能力（尤其是在加入了程序設計和問(wèn)題求解內容后），肯定離不開(kāi)大量的計算機實(shí)踐。而不少學(xué)校對大學(xué)新生擁有計算機設備有限制措施，如果學(xué)校沒(méi)有足夠的實(shí)驗室資源供給，顯然學(xué)生在課內所進(jìn)行的實(shí)驗并不足以完成課程所需的技能訓練。因此，也就難以達到教學(xué)所設計的目標。

　　以上問(wèn)題和矛盾，需要教師和學(xué)生投入足夠的努力加以解決。例如，筆者在教學(xué)實(shí)踐中曾經(jīng)采用一些措施，來(lái)緩解以上矛盾。1）針對新近引入的內容，廣泛收集相關(guān)信息和實(shí)驗模型，供學(xué)生參考。2）展開(kāi)問(wèn)題討論式的教學(xué)，將課程內容分配給學(xué)生預習，針對問(wèn)題集中的知識點(diǎn)深入講解，避免在課堂上照本宣科的講述，以保證教學(xué)重點(diǎn)的落實(shí)。3）要求學(xué)生在課外預先編寫(xiě)程序，而在上機時(shí)間集中輸入調試，以保證上機時(shí)間的使用效率。

　　4結論

　　今天的大學(xué)計算機基礎教育是大學(xué)新生在中學(xué)已經(jīng)形成的計算機應用能力的基礎上進(jìn)行的。充分利用已經(jīng)形成的基礎，再搭建新的知識體系，為學(xué)生進(jìn)入明天的信息社會(huì )作好準備，是高校計算機基礎教學(xué)的重要使命。中小學(xué)信息教育的進(jìn)步，也向高校的計算機基礎教育提出挑戰，而高校的計算機基礎課程改革，并不是將計算機專(zhuān)業(yè)課程的某些概念和方法直接引入并淘汰部分已經(jīng)過(guò)時(shí)的內容那么簡(jiǎn)單。對于各個(gè)高校來(lái)說(shuō)，在改革過(guò)程中必須研究各自學(xué)生的發(fā)展方向、計算機和信息技術(shù)的發(fā)展現狀、社會(huì )需求等方面的內容，并統籌進(jìn)行考慮，最終使改革適應本校的具體情況，達到預期效果。

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