激发大学生创新思维的计算机基础课程改革与实践

刘艺

（辽宁工业大学 计算中心，辽宁 锦州 121001）

激发大学生创新思维的计算机基础课程改革与实践

刘艺

（辽宁工业大学 计算中心，辽宁 锦州 121001）

本文探讨了大学计算机基础教学改革的新内容与新方法，在教学内容上阐述了分层次研究型教学模型和专业差异教学模型两种教学结构，在教学方法上对项目教学法进行了改进.详细描述这两种应用模型和项目教学法在教学环节中的实施流程，实施效果表明分层次研究型教学模型和专业差异教学模型的应用在大学计算机基础教学中有效的提高了大学生计算机思维能力.

分层次研究型教学模型；专业差异教学模型；项目教学法；计算机思维

随着社会信息化不断的发展，计算机及其应用融入各行各业，也走入我们的家庭，计算机技术对现代生活发挥着越来越大的作用，成为必须掌握的一门技术，所以，大学计算机基础教学面临着新的变化.当代计算机教育注重三种能力的培养，使用计算机的基本能力，理解计算机系统的熟练能力，训练有素的计算机思维能力.可见，高校必须对大学计算机基础这门课程的教学内容不断更新，教学方法、方式不断改革[1-2].

1 教学内容现状

近年来，高等院校非计算机专业的计算机基础教学内容、教学手段都在进行着全面的改革，但仍暴露出许多的问题：

1.1 教学流程不合理，计算机基础课是针对大学一年级新生开设的基础课，大学一年级上学期开设计算机文化，由于中学IT课程使大学生对计算机知识了解普遍增多，从而结束了高校计算机基础教育“零起点”的历史，但由于我国经济发展的地域差异，导致了大学生计算机基础差距增大，如果针对大学一年级的学生开设统一的计算机文化内容，有利于一部分基础较差的学生，并在一定程度上确保总体教学目标的实现，但对于基础较好的学生则是一种伤害，也是一种教学资源的浪费.

1.2 教学内容和专业联系较少，每个专业要求学生掌握计算机的程度不同，这就要求每个专业计算机课程的配置不同，文科专业的学生计算机侧重点应该是计算机的使用能力，而理工科专业不仅仅要求学生会熟练的使用计算机，而且还要求学生具有一定程度的计算机软件开发与创新能力.

2 教学内容的改进

2.1 分层次研究型教学模型

高效的分级授课是分层教学成功实施的关键.我校分级授课具体内容见表1.

表1 大学计算机文化分级教学安排情况表

2.2 专业差异教学模型

教学课程体系的分类全校采用2+X的课程体系，即两门必修课和X门选修课.两门必修课为《大学计算机基础》和《计算机软件》.文科专业和理工科专业对于计算机软件的学时分配不同.计算机软件又分为VB语言和VC语言、VF语言.X门选修课分为《计算机思维》、《ASP.net》、《Java》等,学生根据个人情况配置选修课.

3 教学方法的改革

大学计算机基础课程的教学具有信息量大，在知识的讲授过程中多采用传统的教学方法[3]，即教师讲什么内容，学生就学什么内容.在整个教学活动中，教师处于中心位置，而学生在学习过程中被动接受知识，从而限制了学生的学习兴趣和学习动机，不能很好地发挥学生学习的主动性和创造性，学生难以对知识进行扩展，容易感到枯燥，产生厌学思想，影响了教学效果.因此，在具体的教学过程中，把项目教学法[4]进行了改进.

3.1 项目驱动阶段：首先教师对学生进行分组，采用自由组合的方式，教师应根据教学目标和教学内容，结合学生特点，尽可能地给出具有趣味性、实用性、难易适中的具体项目，将所要学习的知识点巧妙地隐含其中.项目提出后，教师不是直接告诉学生如何去解决问题，而是对给定的任务进行分析并以教师个人的经验引导学生，将一个复杂的任务分解成若干小的容易解决的子任务，激发学生的兴趣，增强他们完成任务的信心.

3.2 项目完成阶段：此阶段是学生主动学习的过程，也是锻炼他们自主学习和解决问题能力的时机.学生可以通过各种方式和手段去学习相关知识从而完成任务.教师的主要任务是指导学生梳理相关的知识要点，启发学生，引导学生的思维走向，并根据学生的知识和技能积累程度，适当布置一些探索性的任务，引导并帮助学生将知识的学习提升一个新台阶.

3.3 项目评价阶段：在学生完成任务后，教师要及时进行归纳和评价，评价要客观、具体、积极，学生之间也要进行互评，教师综合评价结果，给出每一组的最终成绩.

4 教学环节的具体实施

计算机基础教学的总体目标是让学生理解计算机是怎么工作的（计算的物理实现过程），计算机如何解决问题（计算的模型），现实问题如何映射到计算世界.此目标为基础，讲述计算机算法设计基础这一子项目的详细设计过程.

4.1 教学项目总体设计

教学项目总体设计涵盖所要完成的教学课程主要知识点的真实研究设计项目，设计项目具有可操作性.采用课程知识点设计原则，依据完成总教学项目载体任务的工作研究流程，安排教学课程知识点到各阶段项目中；明确课堂公共课程知识点部分及学生在其小组所承担阶段项目分解任务所蕴含的自主获取知识点部分，同时鼓励学生作为项目小组成员为完成本小组项目任务自我学习、协同学习、课余研究等其它学习形式来动态获取复合知识点.

4.2 教学子项目设计

子项目设计就是把总项目分解为N个阶段项目.算法设计就是大学计算机基础课程中的一个子项目.

示例：筛选求质数

中心问题：掌握算法的三种结构，顺序结构，选择结构，循环结构

培养目标：图1所示

图1 知识转化过程图

4.3 教学子项目载体设计

项目载体“筛选求质数流程图”

4.3.1 项目驱动阶段

问题分析：

质数：除了1和本身外，无法被其他整数整除的数是质数，1不是质数.

知识点：算法的定义，能够用自然语言叙述算法；程序框图的概念，会用通用的图形符号表示算法，掌握算法的三个基本逻辑结构，掌握画程序框图的基本规则.

项目组划分规则：老师负责项目组的划分，根据各班的人数每组3人到5人不等，每组指定1名组长，每个项目的组长不同.总体项目完成之后，每位组员都尝试过每个角色.

项目驱动阶段属于记忆和理解阶段.

4.3.2 项目完成阶段

项目完成阶段属于对知识的应用与分析阶段，即转变成过程性知识的阶段.

问题分析：使用回圈来求解，将一个指定的数除以所有小于它的数，若可以整除就不是质数，然而如何减少回圈的检查次数？如何求出小于N的所有质数？同学们列出两种代表性的算法.如图2所示：

第一种：筛选求质数的范围由2~100

第二种：筛选求质数的范围由3~100

图2 流程图

这两种算法差别很大，初始条件不同，采用的求解算法也不同，当然，每组的算法各有千秋，同学们真正是自己动脑分析了.

4.3.3 项目评价阶段

项目评价阶段是把过程性知识转变成元认知知识的阶段，即通过组间互评和组间讨论，获得启发，建立解决问题的新方法与新思路.项目评价包含下面几项：

成员自我评价：成员根据自己对知识的掌握情况和对团队力量贡献大小科学客观的给出评价.

角色互评：互相给出阶段评价，包含出勤，任务完成质量，协同态度，创新思维点.

组间互评：小组之间对任务完成质量，创新思维点给出评价.

教师点评：由教师按每组的实际完成情况，完成质量及创新性给出评价.

子项目总体评价：

根据组间互评和老师点评，乘上权值得到该子项目的最终得分，根据该子项目的最终得分和成员的自我评价及角色互评，乘上不同的权值，得到该学生此子项目的最终成绩.

本学期学生的最终成绩=0.1×项目总成绩+0. 25×期中考试成绩+0.65×期末考试成绩

5 实施效果

该教学改革方法在2012年入学的新生中进行了试用，在大学计算机软件这部分，2011年学生的及格率为61.3%成绩,2012年的及格率为75.4%.及格率年有了显著的提高，有效的培养了学生的计算机思维与创新能力.

总之，基于不同专业多样化教学模式的研究与实践，激发了学生的学习兴趣.教学手段采用改进的项目教学法丰富了课堂教学内容，促进了学生们的团队合作精神，使教与学有机的结合起来，从而有效的提升了课程教学效果，达到了培养出具有创新型人才的目标.由于该教改方案还在进一步的实践应用中，还需要进一步加以完善和补充.

〔1〕周海芳,王挺,宁洪,李暾,贾丽丽.《大学计算机基础》课程分级教学改革实践.高等教育研究学报[J].2011,34(4).73-76.

〔2〕王先超,王春生,胡业刚,姚云飞.以培养计算思维为核心的C程序设计探讨[J].计算机教育，2013 (13):44-47.

〔3〕普运伟,耿植林,陈榕,李彤.大学计算机基础教学现状分析及课程改革思路[J].计算机教育，2013 (11):17-22.

〔4〕刘晓宁.项目教学应用模型在分层教学中的研究与应用[J].辽宁工业大学学报(社会科学版)，2013(2):33-35.

G642

A

1673-260X（2014）11-0243-03