大学计算机基础课程的实验体系研究

郭福亮，周 钢，李永杰

（海军工程大学 电子工程学院，湖北 武汉 430033）

0 引 言

“大学计算机基础”是大学第一门信息类课程，是大学计算机基础教学“1+X”课程体系中的基础性课程。该课程目标是提供学生基本信息素质和计算思维的教育，培养学生掌握一定的计算机基础知识、技术和方法，具备能够利用计算机解决专业领域问题的初步能力[1]。大学计算机基础实验教学以培养学生计算机应用能力为目标，着力提升学生的上机操作能力，解决实际问题能力和知识综合运用能力[2]。

构建合理的“大学计算机基础”课程的实验体系对提升学生的计算机实践动手能力，夯实计算机理论知识具有重要意义。

1 “大学计算机基础”实验教学中的问题

随着信息技术的高速发展，在教育领域的应用越加深入，在新的信息技术背景条件下，当前的“大学计算机基础”实验课程体系已经不能适应学生信息素质和计算思维培养的新要求。

1.1 当前实验体系分析

计算机基础教学实验一般可以分为基础验证型实验、综合设计型实验和研究创新型实验3个层次，其中“大学计算机基础”主要集中于前两类实验。其实验内容主要集中在文档处理、网络应用和信息检索3个方面[1]，主要涉及计算机具体操作的相关实验。

在实际的实验教学中，采用模块化教学方法，将文档处理、网络应用和信息检索等具体的信息化操作构建成不同具体实验模块，根据应用的不同层次划分为单元模块、综合模块和设计模块，每一个模块内部由多个具体的、细分的实验项目构成[3]。

1.2 当前实验教学中的问题

目前“大学计算机基础”作为计算机基础理论教学课程，其实验课程主要完成文档处理、网络应用、多媒体应用等具体计算机应用操作。当前的“大学计算机基础”实验体系主要存在两个方面的问题。

1）实验项目与理论学习内容不配套。

“大学计算机基础”的理论知识主要是计算机相关的基础理论，涉及信息表示、计算机硬件系统、操作系统、网络技术、多媒体技术、信息安全以及计算机语言基础知识[4]，而课程实验项目主要完成诸如Office文档操作等，与理论学习内容衔接不紧密、与学习进度安排不配套，造成理论学习和实践操作“两张皮”。实验项目重视基础操作，对于理论验证及帮助深化计算机基础理论理解的作用发挥不明显。

2）实验难度与学生操作水平不适应。

随着信息技术在社会生活各领域的渗透不断深入，大学新生的信息化实际操作水平也不断提升，而课程实验内容的难度虽然不变，但相对学生的操作水平反有所降低。

2016年9月我们在2016级新生中抽样800名学生，使用全国计算机等级考试一级的实操原题进行计算机实操能力测试，得到了各分数段的学生人数分布情况，如图1所示。

根据分数分布可以发现，未经过信息基础操作培训的新生及格率为32%，50分以上达到55.9%，经过简单的短期培训即可及格。基础较弱的需要进一步进行系统的计算机操作基础培训，即40分以下达到18.5%，不到总人数的二成。

因此，实验内容已经不适应当前学生的能力水平，操作难度偏低，但是作为基础的计算机操作实验，在难度上仅需掌握基础，不需要进行提升难度。同时，对于部分学员为了后续专业学习需要，应进行系统的计算机基础操作培训，也可采用分层多阶的方法对新生进行分级分班进行针对性的培训[5]。

2 新实验体系设计与内容

2.1 新实验体系的设计

“大学计算机基础”的实验课程体系要与理论教学紧密结合，结合学生的实操水平针对性设计实验体系。该实验体系基本结构如图2所示。

实验体系按照理论教学内容，结合课程进度划分知识单元，各理论单元从易到难分为4个层次，各层次实验模块主要包括：

通过上述的教学方法反思，大致了解了开展教学活动应从哪些方面来入手，教师在进行教学活动时能够更好地避免问题的发生。进行教学反思的实际意义在于：第一，小学语文教学反思促进了教学活动的发展，使教学效果得到了更好的提升，弥补了教师在教学方法上的不足。第二，小学语文教学的反思有利于教师在教学技巧上得到重大突破，更能适应当代社会教育下的教学创新，使得教学方法在教学活动中能取得更好的效果。因此，小学语文教学反思的实际意义我们要充分认识，积极进行教学反思，不仅提高学生的学习成绩，还能取得良好的教学效果。

图2 课程实验体系结构图

（1）演示型实验。演示型实验是理论课内实验项目，是老师在理论课上使用具体实例演示理论学习中的重难知识点。由于“大学计算机基础”课程的知识面广，特别涉及硬件系统和操作系统等，理论知识复杂而抽象，以实物、动画等形式演示计算机信息处理相关过程，在演示中使得学生加深对理论的理解。

（2）自主型实验。自主型实验是课外实验项目，是学生在课外通过在线学习等方式完成计算机实际操作的训练。自主性实验主要是配合理论课程进度完成文档编辑、多媒体应用和网络应用为主的相关软件的基本使用和实际操作。通过上节分析，只有不到一半的新生需要进行计算机基础操作的训练，不到两成的新生需要系统的计算机基础操作的训练，因此，自主型实验以选修课程的形式开设，通过网络自学完成相关基础实操学习训练。后一小节将对自主型实验的设计进行详细的分析介绍。

（3）验证型实验。验证型实验是实验课内实验，主要与理论课程进度同步开展相关计算机基础理论的验证实验，一是采用虚拟实验方式完成计算机基础理论关键知识的体验和验证，每两学时的理论课程配套一个学时的验证实验；二是利用Python语言完成相关理论知识的编程。

（4）综合型实验。综合型实验是实验课内实验，分为两个部分：一是对理论课程对应的知识点所蕴含的计算思维在社会生活或专业领域的具体应用，进行简单的设计应用，对于军队院校主要是对相关军事应用领域的计算思维的初步应用探索；二是针对数据库技术、编程基础等综合操作要求较高的理论知识，进行简单的综合运用。

结合常规的“大学计算机基础”的理论授课内容，按照“计算思维”的培养目标，构建了实验体系的主要内容，见表1。

2.2 自主实验的设计

随着现代信息技术的发展，特别是计算机网络技术的发展，在教育领域形成以MOOC为代表的一系列在线教育教学技术和平台。我们依托网络环境和计算机新技术构建了“四位一体”的网络自主实验环境，主要包括实验导学网站、信息化教材、实操自测平台和实操示范微视频，通过这4个部分构建一个整体的学生自学自练自测的线上实验环境。

（1）实验导学网站：实验导学网站主要是通过网站发布计算机实操实验的实验目的、步骤、内容、注意事项等实验要素，发布内容根据理论课堂授课进度和实验计划安排进行实时调整发布。

（2）信息化教材：信息化教材是在原有实验教材的基础上增加信息化元素，主要包括实验项目对应的网站页面地址，解答微视频的二维码等。

（3）实操自测平台：实操自测平台是将计算机基础实操的项目实现自动判决评分的软件平台，主要对学生自学情况进行检验，自测平台一般学习过程中安排2～3次测试。

（4）解答微视频：解答微视频是对计算机基础操作项目的各步骤进行示范并录制成微视频（一般不超过5分钟），帮助学生在自学中参考文字的实验步骤不能完成时有视频辅导。该解答视频可发布在实验导学网站上，与导学内容配套使用。

利用“四位一体”网络自主实验环境开展计算机基础操作类的自主实验是在老师的安排下，与理论授课进度配套的，依托网络技术和信息化手段开展学生的自学自练自测，其基本步骤为：

（1）下达实验任务：老师在导学网站下达自主实验的相关要素以及实验所需的基本素材。

（2）学生自学实验：学生根据实验教材和导学网站的引导，利用实验素材进行操作。

（3）学生网络解惑：学生实验中遇到疑难点，通过扫描教材上的对应项目二维码或访问导学网站观看解答微视频。

表1 实验体系内容

（4）定期学生自测：根据理论授课和自主实验进度，定期在实操自测平台安排学生自测，一般每两周组织一次，学期末组织一次集中测试。

（5）作业及成绩评定：每次实验项目结束后填写电子版实验报告册并提交导学网站，老师进行网上批改。成绩评定由实验报告册完成情况，平时自测情况和期末集中测试3个部分组成。

3 “大学计算机基础”实验试点效果

2016年9月我们对2016级新生某班次45人进行了试点教学，课时安排为20学时理论授课+10学时验证型实验+10学时综合型实验，另外自主实验根据学生实操水平不同，平均需要课外自学时间约15学时。

按照课程实验体系要求，我们设计导学网站，购置测试平台，使用实验教材配套的虚拟实验环境，通过一学期的试点实验，可以发现，一是通过自主实验学员基本能够达到熟练计算机基础操作水平，90%以上能通过最终测试，和其他利用实验课上进行计算机实操培训班次成绩相当；二是通过演示和验证实验，学生对理论知识理解更加深入透彻，期末理论成绩较普通班次平均分高5分，特别是综合题表现更为突出；三是综合型实验是课上课下混合完成，实验课上共同探讨给出基本思路，课下学生通过网络或图书馆进行深入分析，对计算思维培养很有好处。

在试点实践中也存在以下几个问题：一是验证型实验中使用Python编程难度较大，实验进度难以完成，后续应当作适当调整；二是自主型实验监督机制和方法缺少，存在实验报告抄袭情况；三是自主型实验利用课外时间开展自主学习实验，其学分认定缺乏制度保障。

4 结 语

通过一个学期的试点实践，虽然还存在难度偏大、监督不严、制度保障不到位等问题，但学生通过自主实验的计算机基础实操水平没有下降，基本理论掌握更加深入，对计算思维的理解更加透彻且具备了一定的解决实际问题的能力，学生的实践能力、理论水平和思维层次均有提升。

新的“大学计算机基础”实验体系结合了当前学生的实际情况，利用了最新的教育技术，更加紧密贴近理论教学，更加全面提升学生实践能力和计算思维，对其他高校研究和设计该课程的实验体系具有一定借鉴意义。

[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]吴元斌, 熊江, 陈晓峰.“大学计算机基础”实验教学的问题及改革[J]. 实验科学与技术, 2014,12(2): 84-86.

[3]王建勇, 谭佐军, 吴鹏飞. 开放式计算机基础实验教学体系的构建与实践[J]. 中国大学教学, 2011(8): 77-79.

[4]周钢, 郭福亮. 基于计算思维的大学计算机基础课程混合教学改革实践 [J]. 计算机教育, 2017(1): 23-26.

[5]郭福亮, 周钢. 开展分层多阶计算机教学推动军校学员信息素质培养[J]. 中国信息技术教育, 2013(11): 109-111.

[6]潘逊, 昂朝群, 郭晖, 等. 教育信息技术条件下的大学计算机基础课程的军校模式[J]. 计算机教育, 2017(4): 5-8.