“互联网+”时代背景下的“大学计算机”教学改革探索与实践

石云+伍晓平+管彦允

摘要：本文从“互联网+”时代对各专业人才信息素养要求切入，重点阐述了新时代下“大学计算机”课程内容的构建及教学环节的组织与实施细节，最后给出教改经验及工作方向。

关键词：大学计算机；计算思维；虚拟实验；混合式教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）46-0141-02

引言：

自李克强总理在2015年政府工作报告中提出“互联网+”行动计划后，各传统产业积极向“互联网+”模式转型。2016年6月16日在北京成功举办的中国互联网+峰会，推动了“互联网+”与政务、民生、各行各业深度融合。一场关系到每个人的以“物联网、云计算与大数据”为核心技术的产业大变革正影响着我们的生活。作为大学生学习的第一门计算机通识课程“大学计算机”，其内容由软件工具应用向面向计算、面向计算思维转变成为必然。

一、“互联网+”时代背景下的“大学计算机”课程内容的构建

随着高性能计算、普适计算、量子计算等一系列计算问题的涌现，以及大数据、物联网等社会应用的兴起，以计算思维为导向构建“大学计算机”课程内容成为趋势，重点展示计算机科学的基础概念、原理和方法。内容包括：

第一，问题的抽象与建模。自然社会问题如何抽象与各种建模方法，计算机科学的知识领域有哪些，计算机科学家在思考什么，基于计算机能做什么。

第二，信息的表示与编码。从计算机中的“数”与“码”两个方面理解计算机信息表示和处理的基本概念和数字化方法，形成计算机科学的思维方式——形式化。

第三，计算机的三大平台。强调计算机的自动化控制原理、资源管理机制和基于系统平台的网络计算服务，体现“用计算机科学的基础概念进行问题求解和系统设计”的技术路线。

第四，计算、算法与程序设计。强调计算的本质和计算机应用的理论问题，从计算机科学中找到对计算需求的支持。

二、“大学计算机”课程的改革探索与实践

1.现状与挑战。从教师角度看，知识陈旧、视野局限、师资培训经费紧张和实验室条件有限，任课教师更愿守着原来的教学方案开展教学；从学生角度看，学习兴趣不浓，基础参差不齐，自学习能力差，学生更愿玩着就把课程学分拿到；从外部环境看，学校认为“大学计算机”课程对各专业的人才培养目标和人才市场竞争力的帮助不大，导致大幅压缩课时，缩减教学报酬等。因此，保障以计算思维为导向的“大学计算机”的教学质量，成为教学改革面临的挑战。

2.解决策略。实验教学是“大学计算机”教学中一个重要环节，它不仅可以辅助理论教学，而且可以培养学生解决问题的能力，有助于计算思维的建立。虚拟实验室是在网络环境下由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统。虚拟实验室具有传统实验室无法比拟的特点：经济性、开放性、针对性，操作者可随时控制实验的进展情况，实验中相应的数据也可按需求反馈给操作者。因此，我们提出在“大学计算机”课程教学中采用“以虚拟实验促进计算思维落地的混合式教学模式”的教学方案，包括以下环节：

第一，MOOC。借力985高校已有的优质MOOC教学资源，解决师资力量薄弱、视野局限、培训经费紧张等问题。

第二，SPOC。根据学生的特点，建设SPOC以补充教学资源，弥补MOOC资源对当地学生的针对性不足的问题，解决学生的个性化需求。

第三，虚拟实验。通过虚拟实验的直观演示，助力理论教学，让理论知识更易于学生掌握，同时解决在实验室条件有限的情况下，各个关键实验正常开设的问题。

第四，学生的在线学习与讨论。通过技术手段掌控学生的学习，解决学生自学习能力差的问题。

第五，翻转课堂。充分发挥学生的学习主体作用，通过组织讨论，引导学生深入理解重点知识。

第六，软件应用。以案例驱动的方式开展软件使用教学，兼顾学生软件工具应用能力的培养。

第七，知识扩展。结合理论知识与计算机新技术在现实生活中的应用，以讲故事的方式，帮助学生开扩视野。

3.具体做法。（1）实施流程。第一，课前。教师制作完善教学资源，设计任务单，规划课堂教学活动；学生根据任务单展开学习，以报告单的形式反馈小组讨论结果，实现知识第一次内化。第二，课中。教师课堂测试10分钟，组织课题讨论、小组汇报等学习活动，总结与点评，答疑及深度讲解；学生完成测试题，参与各种学习活动，提出疑难问题，实现知识第二次内化。第三，课后。教师引导学生线上讨论，解答讨论区的学生问题，整理归类学生问题，评价学生帖子质量；学生参与线上讨论，完成知识进一步内化。（2）保障措施。第一，预习保障。通过任务单下达预习任务，学生在线预习；提前一周布置任务，提前收取小组报告单；小组根据各组员参与完成报告单的表现，分出A、B两个等级，与教师给出的小组打分进行加权，A-100%，B-90%。第二，翻转保障。提前一天根据小组报告单确定各组讲解的主题；课堂上随机抽该组学生上台讲解；讲解清楚个人、小组均加分；讲解不清楚个人、小组均扣分。第三，课前测试。每周测试一次，每次10分钟；测试题目随机抽取；题目至少提前一周公布；测试成绩累加到学生平时成绩。第四，实验保障。通过任务单下达实验任务，实验目标明确；学生在线完成实验及作业，提交纸质实验报告单，根据学生实验及实验报告完成情况分出A、B、C三个等级，累加到学生实验平时成绩。第五，激励机制。好笔记奖励；互动交流奖励。（3）成绩构成。

各分项成绩详解及成绩存档材料说明：

①“MOOC视频观看”、“线上讨论”、“线上实验”成绩均来自MOOC平台后台数据；

②“学习笔记”、“完成报告单”由各组组长和教师共同提供；

③“课堂讨论”、“实验报告”由教师提供；

④“期末考试”来自考试系统后台数据。

（4）教学效果。在对“大学计算机”实验班学生的调查中，88%的学生认可这样的教学形式，82%的学生认为现行教学内容对自己有帮助，94%的学生认为虚拟实验对深入理解知识有帮助。

在对“大学计算机”教改任课教师的调查中，98%的教师认为教改利于自己的知识更新，85.1%的教师对开展教改有信心，97%的教师认为虚拟实验对学生计算思维培养有帮助。

三、总结与展望

在“大学计算机”课程中开展“MOOC+SPOC+虚拟实验+翻转课堂的混合式教学模式”的教学改革是值得的，接下来将着重探索与实践教学内容与各专业的深度融合问题，切实找到适合不同特点学生计算思维培养的教学方法。

参考文献：

[1]李凤霞，陈宇峰，史树敏.大学计算机M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]李凤霞，陈宇峰，李仲君，等.大学计算机实验[M].北京：高等教育出版社，2014.