基于翻转课堂的计算机导论实验课程教学研究与改革

曲巨宝，梁洪涛

（武夷学院 数学与计算机学院，福建 武夷山 354300）

1 引言

“计算机导论”课程作为计算机专业大一学生第一门专业基础课程，对其后四年大学计算机的学习有一定的指导意义，正如文献[1]所述“计算机导论”课程教学应该起到“五导”作用：导知识、导方法、导思维、导意识、导职业，可见计算机导论对计算机学生的引导作用是非常重要的.通常这门课程由两部分构成，一部分是理论授课，一部分是实验授课，各校根据计算机专业培养方案中给定的“计算机导论”的课程总学时和分学时各有不同.比如我们学校在2015级以前的培养方案中“计算机导论”课程总学时为64学时，其中理论学时为48学时，实验学时为16学时，从2016级开始的培养方案中“计算机导论”课程总学时改为48学时，其中理论学时为40学时，实验学时为8学时.那么面对变化的总课时，和越来越被压缩的实验课时，如何保证学生在学好基本理论的同时，充分利用实验课时效率，把学生实验能力动手提高上来，确实摆在了每个授课教师的面前.

2 目前计算机导论课程实验存在的问题

根据2002年我国计算机科学与技术学科教程研究组提出的中国计算机科学与技术学科教程（China Computing Curricula 2002，简称 CCC2002）的要求，“计算机导论”课程应该面向计算学科思维能力的培养.[2]所谓的计算思维是指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.[3]因此，在理论课上进行必要的计算机科学基础知识的传授是非常必要的.从最初的计算机发展史、应用领域，到计算机中数据的表示、存储和处理，常用的操作系统、常用软件、办公软件、计算机硬件组成与结构，算法与程序设计等，到后来的数据库基本概念、数据模型、SQL语言、数据管理系统Acess、黑客与数据安全、计算机网络应用、信息检索等，这么丰富的内容想在大一时期一股脑的让学生学会是不可能的，只是教会他们这些知识如何学习、怎么学好、今后有什么用途等，那么实验课要是按照这个理论内容去安排，学生根本无法实现，也吃不消，不但无法取得预期的实验教学效果，而且还会给学生造成对未来学习产生为难情绪.为此，有的院校将实验教学内容开设成“六大模块：熟悉计算机、操作系统、办公自动化套装软件的使用、电子邮件设置使用、网络信息检索、常用工具软件使用、程序设计和数据库管理系统Access操作.”[4]这与非计算机专业学生学习的“计算机基础”没什么不同，达不到计算机专业导论应起到作用；有的院校将实验分成5项内容“微型计算机结构与配置、建立文件和文件夹、WINDOWS任务管理器应用、程序集成开发环境、建立学生信息表以及简单操作.”[5]该方法确实与其理论授课配套，但要起到引导计算机专业学习和思维的目标还不容易达到.经过多年的计算机导论的教学和对在校生、毕业生的调查反馈信息统计，我们从2016级大一学生开始对计算机导论实验教学模式和内容进行了研究和改革，经过两年多的实践，取得了较好的效果.

表1 《计算机导论》实验课程内容和学时分配表

3 实验教学内容的改革

实验教学内容设置及学时分配如表1所示.

在这个实验内容完成过程中，我们做了一些完成这些实验方式、方法的改革，比如对于基本内容（如实验1和实验2）需学生在课外完成.对于课堂上讲授的基本内容，比如office办公软件的应用、网络信息检索、数据库应用等要求学生在课外时间完成.因为这部分实验的完成可以通过学生自主学习或同学间相互协助完成，一般都没有问题.对于综合实验内容（如实验3和实验4）需要学生在课外自学再课内完成.对于这部分综合实验内容，要求学生通过教师的实验教学视频在课外时间完成学习，到实验室时，学生和老师采用翻转课堂教学法实现教学内容的讨论和分析以及创新性应用能力的拓展性培养.旨在引起学生的学习兴趣，提高课堂的利用率，丰富学生实验内容，进一步培育学生计算思维能力.

4 实验教学方式的改革

通常在一般的院校，在实验教学环节中，教师常常忙于指导学生的实验操作，很少引导学生探究和创新，学生往往更多的是关心实验结果的正误，较少反思实验方法和结果，如此要提高学生分析问题和解决问题的动手能力很难实现.在本课程的实验教学过程中，我们采取了两种教学方式.

4.1 项目式教学法

项目教学法就是在老师的指导下,将一个相对独立的项目交由学生自己处理，信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价,都由学生自己负责,学生通过该项目的进行,了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求.“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”.针对第一、二个实验，我们采用了该方法.学生通过课堂的理论教学，结合教师给的实验任务，比如完成毕业论文文档编辑、排版；利用Excel、PowerPoint完成财务多报表透视审核分析和求职报告PPT设计制作，变进数VCN[6]使用等.这种方法与传统教学方式相比，项目式教学法在教育理念、教学目标、教学环境、教学过程和教学手段等方面都发生了很大变化，它不再以教师为中心，强调学生自主学习能力的培养.该方法具有实践性强、体验性好等典型特征，学生通过实施具体项目获取知识、技能及解决问题的方法，在完成项目的过程中培养学生的工作责任感及团队合作能力，培养学生跨学科，跨领域完成复杂工作的能力，培养学生对知识进行自主深化与拓展的能力.

4.2 翻转课堂教学法

“翻转课堂”教学法是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生.在这种教学模式下，课堂内的宝贵时间，学生能够更专注于主动的基于项目的学习，共同研究解决本地化或全球化的挑战以及其他现实世界面临的问题，从而获得更深层次的理解和技能.教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课后通过看教师的视频教学录像完成自主学习.针对第三、四个实验，我们采用了该方法.学生通过在课下看教师的教学和实验录像，结合实验项目完成全部实验.在可视化软件应用环节，要求学生利用任何一款的可视化软件、多媒体软件（如VS.NET、3Dmax、Photoshop、Flash等）进行实例制作与应用；在数据库设计中，要求学生利用简易的Access数据库设计、数据库操作、数据表的操作、查询、数据库应用实例开发.既增加了学生的学习兴趣，又给他们带来了挑战，激发他们对计算机学习的热情.这种将讲授法和协作法同时运用对满足学生的需要和促成他们的个性化学习有极大的帮助.

5 实验教学环境的改革

由于计算机导论实验课时有限，要想在规定的时间内完成所有实验是不可能的，更多的实验准备和知识积累等要在课余时间完成.学生除了自己宿舍有电脑可以完成计算机导论的实验外，我们学校还对全校学生开放了实验室，并配有指导教师，学生随时可以凭学生证进实验室实验；还有兴趣实验室、创新实验室、网络教学平台等实践环节.学生可以通过网络平台打破时空限制，将自己的理解及探索的结果与教师及其它同学进行分享和讨论，有效地实现学生与学生之间、学生与教师之间互动的协作学习，使学习过程成为学生获取知识、培养自主管理、提高动手能力的重要环节.

6 效果检验

去年我们学院计算机科学与技术专业学生参加了中华工程教育学会IEET的国际认证.该IEET是国内首家被教育部认可的专业评鉴机构，我们的学生最后以优异的成绩通过了认证.表2是在这次认证中，学生在综合性训练环节Capstone课程中的团队表现情况问卷调查表，满分400分，整体表现非常好.

表2 Capstone课程学生团队协作问卷调查汇总表

7 结论

学以致用是教学的宗旨，通过对计算机导论实验教学改革，学生在实践能力和解决问题思考方式、方法上都有了显著的提高，摆脱了遇到问题先问老师的习惯，学会了自主学习、自我完善、不断提高的目标.如果能够将翻转课堂教学法再融合到理论授课过程中，将会起到更好的教学效果，使学生在理论课堂上有更多的时间与教师进行信息交流，在实验课堂上有更好的创新思路诞生，这对于培养应用型实用人才非常重要.