学科竞赛驱动下计算机导论课程教学改革研究

张佳乐　孙小兵　李斌

关键词： 计算机导论；学科竞赛；课程改革；混合教学

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）21-0162-03

以计算机技术为驱动的信息化时代，创新型人才培养至关重要。其势必会推动国家、民族、社会的长远发展，提高国家核心竞争力。计算机作为高等教育体系中的热门专业，更加注重学生的创新能力培养。但从实际发展情况来看，国内高校仍采用理论化、教条化的授课方法，难以激发学生的创新热情和自主学习能力[1]。計算机导论是面向计算机专业本科生开设的第一门学科基础课，也是培养学生认知计算体系、建立计算思维、提升创新能力的利器[2]。为此，文章结合高等院校计算机专业学科竞赛，以创新人才培养、激发创新热情为导向，探究计算机导论课程教学改革新思路。

1 计算机导论课程概述

计算机导论是计算机领域学生学习计算机知识的敲门砖。通过该课程的学习，学生能够初步、系统地了解计算机相关基础知识，为日后学习专业知识奠定基础；同时学习该课程还可培养学生计算思维，提高发现问题、解决问题的能力，培养良好的学习习惯[3]。对于本课程的教学，知识点涉及广泛，不仅仅包含简单的计算机基本概念，还包含了人工智能、软件开发、计算机网络等知识点。为了让计算机导论课程更好地适应社会发展，真正发挥导论课程的作用，为专业课程筑牢扎实的地基，现在需要对本门课程进行教学改革。

2 课程现状及存在问题

2.1 学生基础存在差异

目前，大一新生的计算机基础起点已经得到了提高，但由于不同高中院校对计算机基础知识重视程度不同、地域发展、高考体系不同等差异的存在，导致学生基础差异较大。学生来自省内不同的高中，甚至不同的省份，同一专业学生的计算机基础知识和操作水准差异较大。课程多采用大班教学，难以满足全部学生的个性化学习需求，更谈不上因材施教。教学效果不理想的其中一个原因正是学生基础的差异性，导致教学难度增加。

2.2 培养模式循规蹈矩

现在的本科院校学生接受的教育多为应试教育[4]。老师将书本上的内容、答题高分的技巧传递给学生，学生被动地接受知识。这种填鸭式的教育导致学生遇到问题的时候，缺乏思考，创新思维能力薄弱。而造成这种现象的原因则是传统教育考核方式是书面教育与答题，这直接导致学生只会答题，却很少通过自己动手做实验获取知识，致使学生动手能力差。

2.3 教学内容过于单一

由于计算机导论这门课程是计算机专业的第一门专业基础课程，所以课程内容设定较为广泛，基础理论知识比重大且知识点分散。课程为学习计算机学科的学生后期学习专业课打下基础。但单一的理论内容的教学，使得学生在学习知识的过程中感觉枯燥乏味，从而产生了学生对知识点掌握较差的现象。

3 计算机导论课程教学改革与实践

3.1 计算机专业学科竞赛

结合实际情况来看，计算机专业所涉及的学科竞赛主要包含以下五个方面：“互联网+”、中国高校计算机大赛、“挑战杯”、程序设计类以及机器人大赛[5]，如表1所示。

1）“ 互联网+”

中国“互联网+”大学生创新创业大赛，目的是提升大学生创新创业能力，加快培养创业型人才。参赛团队通过登录全国大学生创业服务网进行报名。赛事主要采用校级初赛、省级复赛、总决赛三级赛制。层层选拔后产生若干个优秀项目入围总决赛。大赛设金奖、银奖、铜奖和各类单项奖；另设高校集体奖、省市组织奖及若干奖项等。

2） 中国高校计算

机大赛中国高校计算机大赛（简称C4） 主要有：大数据挑战赛、团体程序设计天梯赛、移动应用创新赛、网络技术挑战赛和人工智能创意赛，由教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会等主办。赛事主要采用资格赛、选拔赛、挑战赛三级赛制。C4赛事因其“服务教学、推动教改、促进融合、引领创新”的办赛理念，在高校群体中产生了广泛而深远的影响。

3）“ 挑战杯”

由共青团中央、教育部、中国科协、全国学联主办的“挑战杯”比赛是国内大学生最关注最热门的全国性竞赛，包含全国大学生课外学术科技作品竞赛以及中国大学生创业计划大赛两大赛事。两个项目的全国竞赛交叉轮流开展，每个项目每两年举办一届。全国大学生课外学科技术竞赛简称“大挑”，更注重于参赛作品在学术科技发明创作方面带来的实际意义与特点。中国大学生创业计划大赛俗称“小挑”，更注重参赛作品市场与技术服务的结合，商业性更强。

4） 程序设计类

程序设计类大赛有ACM-ICPC国际大学生程序设计竞赛、蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛和“中国软件杯”大学生软件设计大赛。程序设计类比赛考察了学生编程、团队合作、创新力等综合能力。蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛面向全国所有在读学生，中小学生可参加青少年创意编程组比赛，而研究生、本科生、高职高专、中职中专学生可报名参加除青少年创意编程组外的其他各类比赛。

5） 机器人大赛

机器人大赛有中国机器人大赛、RoboCup机器人世界杯中国赛、中国机器人及人工智能大赛、中国高校智能机器人创意大赛以及全国大学生机器人大赛。大赛不仅仅培养了学生综合运用知识的能力，还培养了学生提出问题解决问题的能力，同时比赛还更具有趣味性。正因如此，激发了学生参与比赛的积极性，从而助力了机器人领域以及人工智能领域的人才培养。

3.2 结合学科竞赛重构教学内容

为了更好地激发学生参与竞赛的积极性与创造力，结合各种竞赛所需具备的知识基础，对教学内容进行优化调整，优化后的教学内容分为八大知识单元，如表2所示。

根据调整后的教学内容，按照竞赛类别与理论知识的关系设定教学任务，并引导学生选择参加适合自己的竞赛类别。

前四个单元教学内容，主要是培养学生建立计算思维，了解基本计算机知识体系。后四个单元的教学内容则是为了学生后期参加各类别学科竞赛建立专业知识基础。例如，对于软件工程这个单元的教学内容则是软件工程全生命周期知识体系，着重培养学生对软件开发和维护的理解能力，从而可以去参加程序设计类竞赛；计算机网络与安全这块知识单元则是重点讲解计算机网络基本概念和架构，培养学生对计算机信息安全体系结构的理解能力，繼而可以参加“挑战杯”、中国高校计算机大赛和“互联网+”类别的竞赛；人工智能概述这一单元的知识旨在培养学生应用人工智能理论解决工程问题的思维模式，为学生参加机器人大赛打下基础；Python程序设计教学单元的设定目的在于培养学生编程思想与程序设计能力，可以激励学生参与程序设计类竞赛。

3.3 实行“线上+线下”混合教学模式

互联网的飞速发展，不仅仅给人类生活带来了便利，还为现代化教学带来了便利。对于MOOC网的出现，可以更好地让学生把握学习的进度[6]。如图1所示，课程以中国大学MOOC网为依托，进行了“线上+ 线下”混合教学模式，在一定程度上可以缓解学生基础所带来的差异性，同时也培养了学生自学能力、思考能力以及团队合作的能力。

课程开始之前，同学们可以从MOOC网进行课程线上预习。若遇到不理解的知识点提出问题，反复观看课程去思考问题。如果没有获得问题的答案，可以尝试通过小组讨论将知识点理解。

课中教师进行理论教学，提出问题供学生讨论。学生分组完成课堂任务，并分组进行汇报，不同小组之间互相点评，最后由教师进行点评。同时也会请参加过竞赛的学生交流竞赛经验，展示竞赛项目，这样不仅仅能让学生更了解竞赛同时还能激发学生参与竞赛的热情。

课后学生们根据自己感兴趣的竞赛方向进行进阶知识的自学。课后可以通过线上和线下相混合的方式发布作业，学生自由分组相互协作完成作业，遇到问题可以通过线上的方式和教师进行交流。

通过进行“线上+线下”相结合模式的教学，不仅仅让学生汲取知识的时间更加自由，还可以反复推敲知识点，使得基础知识学得更扎实。同时竞赛项目的分享，更能让学生深入了解各大竞赛内容，激发学生创造力，自主学习力。教学过程中，分小组去完成教师布置的任务，需要每一位小组成员参与其中，不仅仅提升了学生的责任心、动手能力同时还提升了学生之间团队合作能力。

3.4 多维度考核方式

考虑到学生多方面发展，将考核方式进行改革，采取多维度考核方式。考试的总成绩由平时成绩和卷面成绩两个部分组成，分别占比40%和60%。而平时成绩又由MOOC网学习成绩，课堂作业以及作品展示三个部分组成，如图2所示。

测试成绩30%、讨论30％与作业30％共同构成MOOC学习成绩，其占平时成绩的30％。MOOC网在每个知识单元视频后，发布单元测试题，旨在考查学生通过观看MOOC网视频对主要知识的掌握。同步开放讨论区，可以让学生互相提问、互相解答问题，学生通过互相学习互相讲解将知识理解更透彻，平台根据学生的参与情况进行打分。不仅如此，平台可根据教学内容布置单元综合作业若干题，学生需在平台上将作业完成并提交，参与作业的自评以及同学之间的相互评价，MOOC系统自动生成作业得分。

课堂作业则是考查学生在课堂中知识掌握的情况，以检验学生课堂中的学习能力对于知识的汲取程度。

作品展示则是为了考查学生分组完成任务的情况，这一部分在平时成绩占比为40%，主要包含作品（40%） ，汇报（30%） 以及问答（30%） 三个部分。分组作业的方式更能考验学生团队合作能力，作品的展示以及课堂中对于作品的问答体现了小组成员的知识能力。课堂汇报锻炼了学生的表现力，为日后参与竞赛打下基础。

期末考试则是采用无纸化、智能化线上考试系统。考试时间为120分钟，题型为：基础题（40分）和操作题（60分）。基础题主要是填空题和选择题，主要考查学生对基础理论的掌握，而操作题则是更能反映学生对知识的运用能力。

4 结束语

信息化、智能化的时代背景对高校创新型人才培养提出了更高要求，课程教学改革与创新显得至关重要。计算机导论作为计算机专业学生入学的第一门基础性课程，在培养学生认知计算体系、建立计算思维、提升创新能力上发挥重要作用。结合高等院校计算机专业学科竞赛，以创新人才培养、激发创新热情为导向，对教学内容进行优化与重构，加强了课程内容与学科竞赛的深度融合。此外，利用MOOC平台开展“线上+线下”混合教学模式，开展多维度考核方式改革工作，积极引导学生学研并重、勇于创新，为新时代计算机领域培养优秀人才。