高校计算机基础课程教学改革探究

胡庆龙

摘要：计算机基础是面向高校非计算机类各专业的第一门计算机公共基础课程，也是培养信息时代高校综合素质创新人才的基础环节。随着时代的进步与信息科技技术的普及，对信息科技人才的需求也越来越大，以至于对我国传统的高校计算机基础课程教学也提出了新的挑战，从而使得以计算思维为导向的高校计算机基础课程改革，逐渐兴起。目前，高校计算机基础课程教学改革正成为当代高校计算机课程教育研究的新话题。本文通过对我国高校计算机基础课程的改革历程简介，根据计算思维为导向，对教学内容与教学模式进行改革探究，推进课程改革和建设的做法，改善我国高校计算机基础课程教育，加速我国计算机信息技术的发展与创新。

关键词：高校计算机课程；课程改革；计算机教学改革；计算思维

一、引言

隨着时代不断发展，信息革命带来的科技技术，在我们日常生活中正在逐步日常化，越来越受到各方面关注。高校计算机基础作为计算机入门课程，为了适应社会发展，也被提到改革的日程上来。

我国计算机基础课程改革基本可以分为三个阶段。即普及阶段，完善阶段以及高速发展阶段。

计算机课程被开始受到教育行业的重视是从1997年开始的。同时也是在这一年，计算机基础课程开始在我国大部分高校普及，这也就是我国计算基础课程改革的第一阶段。在这一阶段提出了计算机基础教育的“计算机文化基础、计算机技术基础、计算机应用基础”的三层次课程体系。各高校在师资队伍的培养和实验室的建设上都进行了较大力度的投入，“计算机文化基础”进入各专业的本科培养计划，成为开设的第一门计算机基础课程。各高校基本是按照计算机基础三个层次开展教学，重点是对计算机技能的教学。

第二阶段是完善阶段。自2004年以来，国家开始高度重视对计算机基础课程的教学改革，提出加强计算机基础教学的多条建议，最终确定了“领域+层次”的知识结构总体构架以及“1+X的课程设置”。同时，根据不同的高校办学实际情况，又将教学要求进一步划分为一般要求与较高要求，并对相关核心课程内容也进行了标准设定。计算机基础课程逐步取代了计算机文化基础课程，开始日常化起来。

第三阶段是高速发展阶段。自2012年以来，教育部启动了第三轮大学计算机课程改革项目，批准了“以计算思维为导向的大学计算机基础课程研究”等多个项目。旨在提升大学生信息素养和应用能力，推动以计算思维能力培养为重点的大学计算机课程改革[1]。

二、高校计算机基础课程改革

自2013年以来，我国通过参与教育部第三轮大学计算机课程改革项目“基于计算思维的地方高校大学计算机基础课程教学改革与实践”，针对地方高校的实际情况对大学计算机基础课程主要进行了多方面改革尝试。

以踏实迈进、平稳过渡为指导对原有教学内容进行梳理、整合、提高、优化；再通过多校联合的方式，协同创新，共建共享，以计算思维导向进行教程内容的编纂，联合各个高校不同的特长，相互学习，共同创新，实现资源共享；再者开始对课程内容进行结构调整、创新[2]。根据本校教学课程的设计要进行不同模块的组织教学。具体组织教学改革结构内容调整如图1所示。

接着对课程内容问题方面的解读，需要通过算法、设计以及数据结构来进行基础实现。流程图是大部分高校计算机基础课程首先引入的与程序、算法表达有关的基础概念，Raptor解决算法问题，使一些原本抽象的理念变得更加清晰，明了；实验教学需要以应用能力和计算思维培养为主线。实验教学除保留计算机组成、操作系统、计算机网络一些基本实验外，还需要对办公软件、控制结构流程编制、绘制思维导图、XMind绘图等诸多方面的优化提升。以思维导图来说，思维导图适合自顶向下逐步求精、模块化的设计方法，在一个软件项目中，思维导图可作为系统的功能设计、总体设计、头脑风暴、项目会议组织的思维与描述工具。图2就是一种“教师信息管理系统”思维导图。

三、高校计算机基础课程教学内容改革

以计算思维来进行高效计算机基础课程教学内容的改革，目前国际上公认的代表是自美国卡内基·梅隆大学周以真教授。周以真教授认为，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，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的本质是抽象和自动化。如同所有人都具“读、写、算”（简称3R）能力一样，计算思维是必须具备的思维能力。根据“基于计算思维为导向的高校大学计算机基础课程教学改革与实践”项目实施计划，通过对课程内容的梳理，对于高校计算机基础课程教学内容具体改革，可以从以下几个方面来进行。

首先是从引论上来进行教学内容改革。在教学组织结构与教学模式，需要从传统教学的方式中，突破出来，增加计算模型教学、计算思维基本理论教学等，有意识、有放心的去培养学生思考模式与计算思维。其次，是对计算机硬件基础课程的改革。可以通过计算机中的0和1，更好地理解计算机二进制课程；通过介绍现代计算机中数据的存储与表示、数据压缩方法、计算机硬件组成来进行计算机硬件基础课程内容改革；接着是计算机软件基础的教学改革。计算机软件基础教学改革，需要从传统的计算机软件课程的理论介绍模式中，完善到对计算机平台操作的具体实践中来。对虚拟技术、移动操作系统等实践性较强的课程，从理论层面上升到具体实践操作中来，从而便于计算机专业学生更好的理解计算机实践操作，同时也能很好的实现计算机操作资源的共享；再者是对算法基础、程序设计、数据库基础、计算机网络基础等方面的基础课程进行教学改革。从算法基础来说，算法是计算科学的精髓。介绍算法的起源、算法的3种结构、算法的表示、算法设计基本方法、常见算法、算法的评价，通过Raptor流程图实现算法；程序设计课程，则需要介绍高级程序设计语言的特征、程序设计过程和方法、Raptor流程图编程、基本数据结构；数据库基础则介绍数据库的体系结构、数据库模型、结构化查询语言，以设计某高校学生教学管理系统为例说明数据库的建立；计算机网络基础[3]。介绍网络基础知识，当前网络中常见的、新的概念、技术和应用。这样可以更好的让非计算机专业学生更好的理解与把握计算机基础课程知识。endprint

最后则是对计算机信息安全的教学内容设计。计算机信息安全教学内容设计，需要从数据加密技术、数字签名与数字证书、用户身份识别等信息安全基础来进行课程设计，深入浅出地阐释与一般用户相关的信息安全知识，解决一般用户关心的信息安全问题，在教学上通过网络防火墙、无线网络安全管理、漏洞扫描、运行隔离阻挡信息安全的威胁等具体实例完善教学内容。

四、结语

在通过本文计算思维为导向的计算机基础教学改革探究后，基本可以总结出目前对我国计算机基础教学改革探究方向。在计算机组成及操作层面的教学改革，需要结合微型计算機的实际组装来进行实践了解，了解Windows系统具体操作以及虚拟机的使用；对理论相关知识的教学理解，可以通过具体的素材来进行教学讲解，从而完善理论知识相关的图文讲解，改进对Microsoft Word、Microsoft Excel、Microsoft Powerpoin等课程的学习。

程序设计基础、计算机网络基础以及计算机信息安全基础课程的教学设计，可以分别从不同的具体应用来进行教学学习，从而便于学生学习与理解。以程序设计基础来说，可以通过FreeMind绘制思维导图，运用XMind绘制鱼骨图，完成顺序结构、分支结构、循环结构、循环和分支结构流程图编程；计算机网络则可以通过无线路由器的设置和无线局域网上网，组建电力线载波局域网的模式教学来进行；计算机信息安全基础教学，则需要向学生讲授如何保护自己的隐私与密码，教师需要明白课程的教学应该教什么，而学生则需要理解老师教的内容。在当前形势下，探索以计算思维为导向的教学设计，使教师和学生真正能够在教学中学会构建计算环境、进行问题求解，是我们正在寻找的突破点。

参考文献

[1] 教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会. 高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2] Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J].Communications of the ACM.2006，49（3）.

[3] 中国高等院校计算机基础教育改革课题研究组.中国高等院校计算机基础教育课程体系[M].北京：清华大学出版社，2008.endprint