引入世界著名高校实验教学理念,改革计算机公共基础课程实验

王 华 侯孟书 陆 庆 邢建川

摘要:本文通过对国外著名高校计算机公共基础课实验教学情况的研究,总结出我实验中心在计算机公共基础课实验教学方面存在的不足,探讨了如何在引入西方先进教学理念的基础上建设具有系统化和体系化的实验教学模式,探索以提高计算机公共基础课实验教学效果为目的的建设非计算机专业学生培训基地等教学方式,努力建立一套科学的计算机公共基础课程教学方法。同时本文还探讨了在青年教师培养方面应该注意的问题。

关键词:计算机公共基础课;实验教学;教学理念

中图分类号:G642 文献标识码:A

目前,国内各大高校已经着手开始进行计算机公共基础课程的建设和改革,但是从了解的情况来看,大多数高校重点在教学方法上进行了一定的革新,探索了以学生分级制为基础的教学模式,但总的来说,在人才培养的宏观教育理念方面还没有形成成熟的体系。因此,研究和改革现有的计算机公共基础课程必将有力推动高校非计算机专业学生的计算机教育水平,对探索形成科学的、具有可操作性和较高的教学“收益”的教学理念具有十分重要的现实意义。

1国内外教学情况对比和分析

国内高校的计算机公共基础课程一般都只介绍几门入门型课程,如“计算机应用基础”、“C语言”等。而在“计算机应用基础”中,Windows操作以及Office操作的练习占了很高的比重。总的来说教学涉及的技术水平偏低,不利于学生计算机能力的全面培养和提高。

在国外,计算机公共基础课一直是受到广泛关注的基础型学科,而开设公共基础课程的最终目的不仅仅是对非计算机专业学生的技术扫盲,更主要的是通过这样一个教学平台,激发学生对计算机知识的热爱以及提高学生对计算机技术的认知和应用水平。在斯坦福大学、加州伯克利大学、伊力诺大学、麻省理工学院等世界著名高校,计算机公共基础课始终坚持“启迪思维、拓宽视野”的八字方针,开设了一系列新生研讨课,如“计算机系统结构”,通过此课程介绍典型的计算机体系结构、技术发展以及其局限性,探讨未来计算机一些可供选择的组织结构及程序系统。又比如“计算机与信息安全”,介绍黑客入侵、计算机系统常见漏洞,防范攻击的技术措施密码技术与计算机安全有关的法律问题。再比如“计算机领域的重大突破”,介绍计算机发展史上的主要成就,考察计算机理论与实践的相互影响,涉及的问题有计算能力的局限性、算法效率、密码技术、语言翻译、人工智能、计算机网络等。此外还有“计算机系统灾难”,同时还讨论计算机系统如何实效,计算机系统崩溃对社会造成的影响,并介绍了计算机崩溃导致灾难的一些实例,讨论计算机安全、容差结构等问题。

在程序设计的课程方面,国内的计算机专业一般只开设了C、Java等少数几门编程课程。而国外著名高校所供学生选择的程序设计及编程语言课程多达10门以上,既讲解C、C++、C#、Java,也还讲解Javascript、HTML、CSS、XML等网络客户端编程语言;既注重横向比较各种语言难点和精髓,也有突出训练程序设计能力的软件实践类课程,还有编程语言基础理论课。

前述可见,国外一流大学与国内高校之间在计算机公共基础课教学上的最大差异在于两者教学理念的不同。国内高校旨在提供计算机入门讲座,不够重视学生能力的提高和兴趣爱好的激发;而国外著名高校在思维启迪、知识面拓展方面做了大量的工作。从教学内容的设置、教学方式的采用等各个方面都精心安排,量身打造,培养的学生不仅能做到广泛的应用,还能做到技术层面的思考,正好吻合了国内高校在专业教学中所提倡的培养创新性人才的教学理念。

2面向全校非计算机专业学生的公共基础课教学模式的探讨

通过对国外多所著名高校的教学模式的分析,发现国内外高校在新生入学水平上存在着巨大的差异。我们学习别人的优秀教学经验应该从理念入手,在教学模式上绝对不能生搬硬套,应该具体问题具体分析。

由于国外的计算机普及程度较国内高出很多,国外的大学新生通常都具有一定的计算机应用基础知识,具备一定的计算机操作能力,因此,国外高校通常采用计算机导论的形式多角度地去介绍计算机核心基础知识。在我国,尽管近几年来个人计算机的普及程度日益提高,一部分学生和国外新生一样,在大学入学时已经具有一定的计算机操作经验,但对于那些来自农村等家庭条件有限的学生来说,计算机操作不多甚至没有操作经历,因此国内新生在计算机能力方面具有严重的层次划分。

根据这样的国情,很多高校提出了分级制的教学模式。即将学生按照具备的基础能力进行划分,在相同课程的传授中,教学内容的难度分为初级班、提高班等。实践证明,运用该教学模式取得了一定的教学效果。

我中心在学习兄弟高校的有效经验的基础上,根据自己长期的计算机专业教学经验,拟在课程的设置上重点将一些具有重要应用价值的课程按照考核机制的不同,设置成为面向全校非计算机专业学生的两类基础课程,即直接考核基础课程和间接考核基础课程。

就课程设置而言,我们重点开设如“Matlab应用技术”、“计算机网络”、“计算机信息安全”等具有重要应用价值的基础性课程。以“Matlab应用技术”课程为例,尽管数学学院已经开展了该课程的教学工作,但由于该软件的应用范围极广,除了数值计算和数学建模之外,还可以大量应用于数字图象处理和模拟仿真等多个领域。学习Matlab对于工科学生而言是十分重要且必要的,我们从计算机专业的角度来讲解Matlab,使学生重新认识和了解Matlab,这对于学生以后应用该软件进行其他相关工作是有益的。因此,该课程的开出,不仅提供给有兴趣的学生一个知识的补充,同时又从实践环节上提高学生的动手操作水平。

我们在精心安排了公共基础课程之后,根据课程自身的特点又确定了不同的考核机制,其理论依据在于明确课程的学习重点,强调课程的应用方向。

对于直接考核的基础课程,大多是一些具有动手操作特性的应用型课程,如“C语言”、“Matlab应用技术”等。这类课程的考核可以通过上机编程实现的形式进行,题目通常选择与实际应用直接挂钩的,如:要求学生用C语言编程实现一个简单的计算器/定时器等。又比如,通过与学生“解剖”一个“五子棋游戏”的程序,使得学生建立起算法的概念,并消除计算机应用软件的神秘感。总之,通过该类课程的学习使学生达到具备一定的分析实际问题并利用计算机来设计的目的。

对于间接考核的基础课程,多为一些描述性强、概念性强的计算机课程。比如“计算机信息安全”、“计算机网络”、“计算机体系结构”等。这些课程的教学主要以讲座的形式展开,配合实验进行。考核成绩由理论笔试成绩(或者综述报告)和实验操作成绩共同构成。因此,考核重点在于评价学生掌握知识的灵活度、理解知识的程度,以及运用知识进行实际应用的能力。国外的先进经验通过这类课程的学习得到了体现,不仅启发了学生的专业思维,扩大了学生的知识视野,同时还培养了学生动手搜集资料的能力。学生在前序的讲座中可以得到有关该门课程的宏观描述、发展动向以及应用领域等知识,通过讲座一方面使学生从宏观应用上建立起正确的认识,并激发起学习的兴趣,一方面也为学生提供了是否选择该课程的参考,与国外大学采取的主动式学习模式一致。学生一旦选择了该课程,要求必须完成相应的实验。就“计算机网络”与“计算机信息安全”课程而言,两门课程经过多年的发展,我中心已经形成了一套适合本专业学生的实验体系,并积累了丰富的教学经验。随着计算机公共基础课程建设的启动,我中心将组织人员根据非专业学生的实际情况修订其教学大纲,并重组理论教学内容和改革实验教学环节,力图形成一系列分别具有实用性、趣味性和知识性的实验教学新体系。

3为计算机爱好者提供兴趣提高培训基地

考虑到在全校所有非计算机专业的学生当中不乏有计算机爱好者的实际情况,由于这些学生一般都具备一定的计算机基础知识,具有一定水平的计算机操作能力,因此对于这些学生群体,我们应该充分利用中心优质的教学资源,包括硬件设施和师资队伍,为他们提供可以提高计算机应用能力的实验环境。

首先,依托中心下属的IBM中心实训基地,充分发挥IBM公司对我校资助大型主机的资源优势,建立学生实践基地,对全校非计算机专业的学生进行大型主机的相关培训,在培训中注意引入企业中的实际问题,由中心教师指导带领学生进行解决。同时,鼓励我校学生参加IBM资格认证,为认证考试提供必要的共享资源,为学生今后走向社会打下夯实的成长基础。

第二,依托我院在嵌入式系统方面的强大技术优势,聘请有一定实践经验的专家到中心授课,并在中心教师的共同指导下鼓励学生进行创新性实验的开发。最终通过实验遴选出一批具有较强理论基础和动手能力的学生并备案,为我校参加各级大学生嵌入式邀请赛建立优质的人才资源库。

第三,基于多年承担全国/四川省计算机等级考试的相关工作经验(包括参与等级考试的出题、阅卷、系统管理等多方面的工作),中心可以成立专门的计算机等级考试培训基地,面向全校各个层次、各个专业的学生开放,为学生重点讲解考试中的知识核心点以及考试中容易出现的各种应试错误,并凭借中心的硬件平台为学生模拟一个逼真的考试环境。通过基地的实训,将极大地提高我校计算机等级考试的通过率,进而提高我校学生在社会选择过程中的竞争力。

第四,结合中心学生创新中心建立学生创新基地。学生创新中心对于非计算机专业的计算机爱好者来说,既是一个绝好的实践工程中心也是一个向实践者学习实践技巧、分析问题思路和解决问题办法的教学中心。由于创新基地场地的限制,可以选拔在其他公共基础课程学习中表现优异的学生参加创新基地,在中心教师和本专业学生的带领下,使非计算机专业的学生学会创新思维。

4依托公共基础课实验教学平台加强青年教师的培养

改革计算机公共基础课教学模式,建设良好的教学平台,对于学生而言无疑是受益的,同样,对于中心教师来说,改革和建设一些计算机公共基础课程,探索崭新的教学模式,尝试不同的教学方法,采用特定的教学大纲,这都对中心的教师提出了新的严峻的考验。

当我们将计算机公共基础课教育提升到系统化,体系化的时候,就意味着与以前仅仅上几门跨专业实验课在教育层次上存在着本质的区别。我们鼓励中心教师,尤其是青年教师加入到公共基础课教育当中,用自己的专业知识为其他专业学生搭建一个科学的认知平台,但是,对于教学方法的运用和把握,讲解技巧的使用等方面应该说对中心教师提出了更高的要求。我们依托国家级实验示范中心的良好平台,申请一定的建设资助,在学校和学院的支持下,鼓励中心教师参加教学培训和知识培训,参与各种实验教学研讨会和研习班,通过这些途径使中心青年教师不仅在专业知识技能上得到提高,而且在教学水平上也得到大幅的提升。

5结语

近几年来,我中心在计算机公共基础课改革和建设方面已经进行了一些有益了尝试和探索,尤其在教学方法上,中心教师在学习国内外著名高校的成功经验的基础上总结出了一系列可行的方案,取得了一些成绩。比如:鼓励学生用不同的解决思路解决同样的问题;引导学生有意识地查阅科技文献,了解和掌握最近的专业发展动向;教师在向学生提出问题时尽量做到题目多样化,以拓展学生的视野;在课前进行综述型讲座,学生可以根据自己的兴趣爱好有目的地选择某门课程;教学的内容应该与学生所学专业的就业方向尽量挂钩;教学中尽量采用实例教学方法等等,尽可能地将每门课程结合实际运用和操作方法,借鉴实例教学,把学生的注意力和思维集中到实验室,吸引学生大量进行实验,在实验中发现问题,解决问题。

作为全国十家国家级实验教学示范中心之一,我们计算机国家级实验教学示范中心利用现有的有利教学平台,努力探索科学的教学方式和高效的教学模式,不仅要努力为全校的非计算机专业学生学习计算机技术知识提供良好的平台和支撑,也希望能在一定程度上促进计算机学科本身的发展。

参考文献:

[1] 张辉宜,陶陶. 计算机公共基础课教学改革的研究与实践[J]. 安徽工业大学学报:社会科学版,2007,24(3):118-119.

[2] 周安国. 从中美基础课教学模式的区别看计算机公共基础课的教学改革[J]. 计算机时代,2005(11):3-5.

[3] 魏长宝. 高等院校计算机公共基础课教学改革的探究与实现[J]. 福建电脑,2007(4):194-195.

[4] 胡昌标. 高校计算机公共基础课程教学的探讨[J]. 中国科技信息,2006(12):245-246.

[5] 谢俐,杨乐,杨鲁. 引入建构主义思想实行计算机公共基础课程实践教学改革[J]. 科技创新导报,2008(8):226.

[6] 谌新年. 高校计算机公共基础课实验教学的改革与实践[J]. 计算机教育,2007(8):23-24.

[7] 江凤莲. 试论公共计算机课程体系、教学内容与教学方法的改革[J]. 龙岩学院学报,2007(2):17-18.

Introducing the Experimental Teaching Philosophies of Some Worlds Famous Universities,

and Improving the Public Experiments of Foundation Courses on Computer

WANG Hua, HOU Meng-shu, LU Qing

(Computer Science and Engineering College, University of Electronics Science and Technology of China, Chengdu 610054, China)

Abstract: Through making an investigation in some overseas famous universities on the public experiments of foundation courses on computer, a summary is proposed to point out that some lacks are existing in our experimental center on those experimental teachings. In this paper, we will discuss how to form a kind of experimental teaching mode which should be systematic on the basis of those teaching philosophies. In order to improve the experimental teaching result, some training bases will be set up and opened for those non-computer profession students, and a suit of scientific teaching method will be carried out in actual experiment practices. In this paper, a question about how to train the youthful teachers is also be discussed through the reformation.

Key words: foundation courses on computer; experimental teaching; teaching philosophy