大学计算机导论课程教学方法探究

赵勇超　谢莹　颜丽君　李春梅

摘 要 大学计算机课程中的计算机导论课程是作为普通院校计算机专业学生入校后第一个需要学习的基础课程。提出大学计算机课程，不能一味地强调计算机是作为工具使用而存在着，应摒弃计算机科学没有理论只是工具的错误认识，需要将计算思维引入到大学计算机基础课程教学中，可从激发学生学习兴趣为导入，以直观教学为基点，以团队协作为支撑，以重视实验及作业为重要辅助的计算机导论教学方式。形成围绕使用计算手段求解问题的全过程来指导学生学习该课程进行了探讨。

关键词 计算机导论 计算思维 课程教学

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.01.067

目前，计算机技术的发展及应用已经遍及国民经济的各个领域和社会生活的各个方面，信息化社会要求所有工作人员必须不同程度地了解和掌握计算机知识。计算机网络的发展和普及，使得计算机的应用范围更加广泛。由此带来的计算机知识在各个专业中的应用也越来越普遍，如何体现本专业的普及性及特殊性，需要我们深入探究。

1 计算思维概念回顾

1.1 计算思维的定义

美国卡内基梅隆大学计算机学院周以真（Jeannette Wing）教授是最早提出“计算思维”概念的学者，她提出计算思维的定义为：计算思维是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等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

1.2 计算思维的特征

计算思维的特征表现为：（1）概念化，不是程序化。计算机科学不是计算编程，可进一步说，计算机科学不仅关注计算机，还要求能够在抽象的多个层面上思维。（2）根本的，不是刻板的技能。根本的技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的；刻板的技能意味着继续的重复。（3）是人的，不是计算机的思维方式。计算思维是人类求解问题的一条途径，但绝非要使人类像计算机那样去思考。（4）数学和工程思维的互补与融合。计算机科学在本质上源自数学思维，又本质上源自工程思维，两者的互补与融合很好地体现在抽象、理论和设计三个学科形态上。（5）是思想的，不是人造物。不只是生产出的计算机硬件和软件等人造物将以物理形式呈现并时刻触及人们的生活，更重要的是计算的概念。（6）面向所有人的，所有地方。当计算思维真正融入人类生活的整体以至于不再体现为一种显示哲学时，就将成为现实。

1.3 计算思维的本质及其与计算机的关系

计算思维的本质是抽象（Abstract）和自动化（Automation）。反映了计算机的根本问题，计算是抽象的自动执行，自动化需要某种计算机去解释抽象。

计算思维虽然具有计算机的许多特征，但计算机思维本身并不是计算机的专属。即使没有计算机，计算思维也会逐步发挥，甚至有些内容与计算机没有关联。但正是计算机的出现，给计算思维的研究和发展带来了改变。

2 计算思维在计算机导论教学中的应用

通过对上述计算思维的概念、特征、本质及与计算机的关系的回顾，我们可以试探性地把计算思维思想引入计算机导论教学中。

2.1 激发学生学习兴趣

莎士比亚曾说过“学问必须合乎自己的兴趣，方可得益”。计算机导论课程的作用是引导学生入门，是把学生引入计算机技术殿堂。如果通过本课程的学习，能激发起学生对计算机专业知识的浓厚兴趣，有了兴趣学生才能更主动地学习，才会把后续课程学好，那么该课程的内容选择与教学算是成功了。如何激发学习兴趣是每个教育工作者的必由之路。而计算机导论课程的内容的特殊性又需要我们针对不同的章节提出不同的兴趣出发点。例如，在计算机的发展史部分，我们介绍计算机最早出现的历史，提到一个典故：小说作家谢尔顿在《假如明天来临》里的一个故事说，商人杰夫向经销商兜售一种袖珍计算机，说它“价格低廉、绝无故障、节约能源、十年中无需任何保养”，当经销商打开包装盒一看，原来是来自中国的“算盘”。由这个典故一方面激发学生对早期世界文明的敬仰，另一方面也促使学生了解计算机真正的初衷是作为计算机工具而存在。计算机典故之后再逐步介绍机械计算机时代的开荒者、电子计算机的诞生：从ABC（Atanasoff-Berry Computer）到ENIAC（Electronic Numerical Integrator&Calculator）到晶体管计算机再到集成电路及大规模集成电路计算机。

2.2 重视直观教学法在教学中的应用

往往感性的认知是人们获取知识最直接也是最容易的途径。但计算机导论课程中的许多概念是抽象的，对于那些不易被理解的概念，教师可换种方式，不直接给出定义，而从学生了解的实际示例或已有的经验知识出发，通过模拟演示、直观操作等方式教学，进而帮助学生认识概念的本质，从而达到归纳出概念基础的途径。譬如在讲信息技术这一抽象概念时，可先向学生讨论日常生活中常见的技术（如即时聊天工具QQ、信息采集技术中指纹识别器等），然后引入信息技术（IT-Information Technology）是指一切能扩展人的信息功能的技术，是利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术这一抽象概念。通过这种方式来使学生结合生活實际，将认识由感性认识上升到理性认识，从而加深对概念的理解。但另外需要说明的是，运用直观的教学不是最终目的，只是引导学生积极思维的一种方式方法或者说是手段，为此不能够仅停留在感性，需要在学生获得丰富的感性认知后，对所观察的事物概括归纳，揭示概念的本质属性，使认识产生质的飞跃。

2.3 适当引入合作式学习的教学方式

任何一个高质量的工程，都不是一个人的行为，是多方面、多领域、多部门团队合作的结晶。对知识的探索过程中强调人际互动对认识的发展能起到促进作用。并且大学生未来就业中依然会需要强调合作的重要性。为此我们也可以试探性地把合作式学习模式引入到对计算机导论这样基础但又复杂的课程中。即通过小组教学使得学生之间构建诸如沟通、讨论、帮助、支持、鼓励、评价等一系列的合作互动过程，共同解决学习中的问题，实现学习目标，共享探索成就，体验合作带来快乐的学习模式。而合作式学习模式可在学校资源允许的情况下使用：大班教学，小组讨论，分队竞赛等的思路。在具体实施合作式教学时需说明几点：首先，分组的单位设置。建议每组4～6人为宜，不宜过多，否则在人数过多时不排除会有滥竽充数的少部分学生存在。也不宜1～2人为组，因为人数过少就限定了对分组的任务规模设置不宜过大，否则会使大多数学生因完不成而产生畏难情绪，从而影响合作式学习的初衷。其次，分组时最好由基础、性别、性格、爱好等不同的同学构建组单位，这样可以充分发挥每个学生的特长，调动学生积极参与性、增强各组成员的集体荣誉感。再就是，每组都有多个子题目可选择，而每2～3个组也可以选择同一个子题目，这样既便于组与组之间讨论，也可以保证解决问题的全面性。

2.4 加大实验教学力度

目前，大多数学校认为实验主要是对理论的验证性模拟，进而忽略了实验教学的重要性，往往把实验教学环节的课时安排得甚少。另一方面，在实验教学时，有的仅强调基础性实验，造成了实验内容的简单、陈旧，使得学生失去了实验的兴趣。为此，我们强调需要加大实验教学力度，防止学生出现眼高手低，看懂了却不会做的情况。

为达到实验教学的目标，需要老师精心安排课堂及课后实验作业，要有计划地选择能够涵盖课堂教学中知识点的综合性习题作为实验内容，能够让学生在实验过程中学习和掌握到计算机的技能。对于那些对计算机有浓厚兴趣的学生，就更应该让他们参与到相关的教学活动中来，进而锻炼学生的自主学习和科研能力。另外需要说明的是，还应强调作业的重要性，使每个学生都有作业可做，又要防止少部分学生因为听懂了，而应付作业的行径，为此，作业布置要大类似而细不同。

3 结束语

通过引入计算思维概念及相关属性，使我们构建出了，在计算机导论这一计算机专业入门课程教学方式的探讨。引入计算机导论教学中可从激发学生兴趣开始，到直观教学为基点，再到合作学习和重视实验及作业为蓝本的教学方式方法中。探讨我们计算机教学教学工作者目标是要培养出懂理论、能动手、善协作的全方面发展的计算机人才。

参考文献

[1] 张洪明等.大学计算机基础[M].云南大学出版社，2012.

[2] 陈国良等.计算思维导论[M].高等教育出版社，2012.

[3] 董荣胜.计算思维与计算机导论[J].计算机科学，2009.