計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)研究
時(shí)間:2022-10-26 11:15:41
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摘要:文章從教學(xué)內(nèi)容入手,分析現(xiàn)階段課程內(nèi)容的教學(xué)現(xiàn)狀,提出內(nèi)容不斷更新、體現(xiàn)實(shí)用性、具有典型性、理論與實(shí)踐結(jié)合的改革思路,介紹面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ);計(jì)算思維;教學(xué)設(shè)計(jì);面向應(yīng)用
一、背景
大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是面向非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)大學(xué)生通識(shí)必修課程,是培養(yǎng)信息時(shí)代大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力不可或缺的重要環(huán)節(jié)。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識(shí)更新周期越來(lái)越短,傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中以Windows及Office等應(yīng)用技能為主的教學(xué)內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于學(xué)科發(fā)展。此外,教育部從2001年開(kāi)始普及中小學(xué)信息技術(shù)教育,納入了許多傳統(tǒng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的技能應(yīng)用型的教學(xué)內(nèi)容,傳統(tǒng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)內(nèi)容已經(jīng)跟不上大一新生的學(xué)習(xí)需要。在這種情形下,迫切需要對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程進(jìn)行教學(xué)改革。2010年,北京大學(xué)等9所高等學(xué)校發(fā)表了《九校聯(lián)盟(C9)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》,確定將培養(yǎng)計(jì)算思維能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)。2015年,教指委(教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì))又發(fā)表了《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》,進(jìn)一步明確了大學(xué)生計(jì)算機(jī)能力的培養(yǎng)目標(biāo):不僅要理解計(jì)算學(xué)科的基本知識(shí)和方法,掌握基本的計(jì)算機(jī)操作技能,還要培養(yǎng)計(jì)算思維,掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)分析解決問(wèn)題的一般方法。目前,計(jì)算思維的概念已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)同。然而,面對(duì)非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)能力培養(yǎng),如何有效推進(jìn)以計(jì)算思維導(dǎo)向的教學(xué)改革仍然是對(duì)非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)教育的挑戰(zhàn),同時(shí)也是需要繼續(xù)深入研究的課題[1]。教學(xué)改革首先要改革的是教學(xué)內(nèi)容。內(nèi)容是知識(shí)的第一載體,是教學(xué)的綱領(lǐng)[2]。要培養(yǎng)計(jì)算思維能力,首先和重點(diǎn)就要設(shè)計(jì)與提煉表達(dá)計(jì)算思維過(guò)程的教學(xué)內(nèi)容。計(jì)算思維的核心概念是經(jīng)過(guò)高度概括和總結(jié)的抽象理論,并不適合成為直接的教學(xué)材料,其培養(yǎng)要滲透在具體的學(xué)科知識(shí)傳授、應(yīng)用能力訓(xùn)練的過(guò)程中[3]。如果教學(xué)內(nèi)容不能體現(xiàn)計(jì)算思維的方式和過(guò)程,就很難開(kāi)展計(jì)算思維能力的培養(yǎng),因此,我們期望以教學(xué)內(nèi)容改革為切入點(diǎn),在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中推進(jìn)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。
二、現(xiàn)狀分析
目前許多國(guó)內(nèi)高校都開(kāi)展了面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué),作為從事計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的教師,通過(guò)教學(xué)實(shí)踐、問(wèn)卷調(diào)查、院校交流、文獻(xiàn)查閱等方式,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段的基于計(jì)算思維的課程教學(xué)中仍然存在不少問(wèn)題,其中與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問(wèn)題主要包括以下幾方面。(一)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)滯后。近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速,但是很多高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容卻沒(méi)有及時(shí)更新,涉及的教學(xué)內(nèi)容還是平臺(tái)和軟件的操作與使用,所以學(xué)生無(wú)法學(xué)習(xí)到最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)和知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容不夠新穎、實(shí)用、有趣,缺乏深度。(二)教學(xué)內(nèi)容針對(duì)性不強(qiáng)。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是除計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)以外所有的專(zhuān)業(yè)都要學(xué)習(xí)的課程,但各專(zhuān)業(yè)之間的學(xué)生在思維方式、學(xué)習(xí)興趣、理解能力、基礎(chǔ)知識(shí)等方面都有所區(qū)別。如果教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的針對(duì)性,無(wú)法與專(zhuān)業(yè)結(jié)合滿(mǎn)足需求,學(xué)生就沒(méi)有學(xué)習(xí)的興趣,更遑論培養(yǎng)其計(jì)算思維能力了。(三)理論課程內(nèi)容寬泛,點(diǎn)多卻不深入。按照教指委的指導(dǎo)意見(jiàn),課程教學(xué)內(nèi)容一般包括:信息與社會(huì)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、算法與程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、信息安全等。內(nèi)容寬泛加上課時(shí)壓縮,教學(xué)往往點(diǎn)到即止,面對(duì)紛繁復(fù)雜的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)詞匯,學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)變成了概念和知識(shí)點(diǎn)的簡(jiǎn)單記憶,無(wú)法真正進(jìn)行計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。(四)理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫節(jié)。理論教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本工作原理,概念、原理和方法的內(nèi)容偏多,但許多高校的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)仍以傳統(tǒng)的Windows及Office工具軟件的學(xué)習(xí)為主,理論課程內(nèi)容不能融入課程實(shí)踐,理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫節(jié),實(shí)驗(yàn)課并沒(méi)有很好地發(fā)揮深化理論知識(shí),培養(yǎng)應(yīng)用能力、計(jì)算思維能力和信息素養(yǎng)的作用,學(xué)生普遍感覺(jué)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)枯燥無(wú)味、抽象、難以理解,教學(xué)效果差。
三、改革思路
通過(guò)對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)狀進(jìn)行分析,不難發(fā)現(xiàn),計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)作為非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的大學(xué)入學(xué)基本課程,必須在教學(xué)內(nèi)容上不斷深化改革,才能不斷適應(yīng)時(shí)代變化的需求。(一)不斷更新教學(xué)內(nèi)容。圍繞計(jì)算思維能力的培養(yǎng)目標(biāo),重新設(shè)計(jì)和組織教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)原有的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程局限于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)基本知識(shí)與理論教學(xué)的不足,整合、拓廣、深化教材內(nèi)容,突出重要的概念與能力訓(xùn)練,引入最新的學(xué)科前沿知識(shí),例如當(dāng)今人們所關(guān)注的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)介紹等,將其作為重要的專(zhuān)題引入課堂,不斷提升教學(xué)內(nèi)容的新穎性、實(shí)用性和趣味性,有效提升了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的內(nèi)涵。計(jì)算機(jī)新技術(shù)本身就是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到一定程度后針對(duì)新的問(wèn)題的解決方案,體現(xiàn)了計(jì)算思維過(guò)程。(二)結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),合理組織教學(xué)內(nèi)容。首先,在基本內(nèi)容不變的前提下,明確各類(lèi)專(zhuān)業(yè)與計(jì)算機(jī)的交叉知識(shí)點(diǎn),適當(dāng)引入計(jì)算機(jī)學(xué)科特別是計(jì)算機(jī)新技術(shù)在該專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的知識(shí)或者技能,使計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)特色,使學(xué)生能夠從自己專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的角度審視信息技術(shù),更好地規(guī)劃專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)課程。例如,文學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以介紹計(jì)算機(jī)寫(xiě)詩(shī)、寫(xiě)小說(shuō)等實(shí)例及其中的計(jì)算機(jī)技術(shù),音樂(lè)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以介紹音樂(lè)編制作曲軟件、計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成樂(lè)曲、音樂(lè)識(shí)別與比較等實(shí)例及其中的計(jì)算機(jī)技術(shù)。這些與專(zhuān)業(yè)相結(jié)合的計(jì)算機(jī)技術(shù)本身即是利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的一般方法,體現(xiàn)了計(jì)算思維過(guò)程。具有專(zhuān)業(yè)特色的學(xué)習(xí)內(nèi)容還可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、開(kāi)闊學(xué)術(shù)視野培養(yǎng)探索精神。(三)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與理論互動(dòng)。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程實(shí)踐性很強(qiáng),實(shí)驗(yàn)是教學(xué)過(guò)程中必不可缺的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力,首先就要求學(xué)生要能靈活使用計(jì)算機(jī)這一基本的計(jì)算工具,在此基礎(chǔ)上還需有一定的實(shí)踐積累和動(dòng)手操作能力[4]。為此,要精心編制設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容除了面向基本操作技能訓(xùn)練,還要立足理論知識(shí)點(diǎn),加強(qiáng)應(yīng)用能力訓(xùn)練,使學(xué)生在應(yīng)用計(jì)算機(jī)過(guò)程中加深對(duì)計(jì)算機(jī)的基本概念和功能的認(rèn)識(shí)和理解,掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決問(wèn)題的方法和思路,在實(shí)踐過(guò)程中自然而然地體會(huì)計(jì)算思維,從而潛移默化地具備計(jì)算思維的能力,培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力?;炯寄苡?xùn)練包括操作系統(tǒng)的設(shè)置、使用和維護(hù),辦公軟件(Office)的應(yīng)用、Internet的基本使用等,應(yīng)用能力訓(xùn)練包括算法與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、使用和維護(hù),網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置等。(四)刪繁就簡(jiǎn),提煉典型計(jì)算思維培養(yǎng)內(nèi)容。目前,大部分高校的大學(xué)基礎(chǔ)課程課時(shí)并不充裕,但課程內(nèi)容寬泛,要在有限的課時(shí)內(nèi)達(dá)到計(jì)算思維能力培養(yǎng)的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解能力的培養(yǎng),勢(shì)必要梳理課程核心知識(shí)體系,提煉最能體現(xiàn)計(jì)算思維理念的內(nèi)容重點(diǎn)展開(kāi)教學(xué)。許多大學(xué)生已經(jīng)具備了一定的自主學(xué)習(xí)能力,對(duì)他們來(lái)講,并不需要老師在課內(nèi)喋喋不休地講解很多基礎(chǔ)性、概念性的知識(shí)點(diǎn)或操作方法,新型學(xué)習(xí)環(huán)境(網(wǎng)絡(luò)化、在線(xiàn)教育等)下學(xué)生完全可以根據(jù)的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)資料按個(gè)體經(jīng)驗(yàn)和需要進(jìn)行自主學(xué)習(xí),教師只需要在必要的時(shí)候進(jìn)行答疑即可[5]。
四、面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)
基于上述分析,參照教指委編制的指導(dǎo)意見(jiàn),高校非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該立足計(jì)算思維能力培養(yǎng),具有時(shí)代特征,體現(xiàn)一定的新穎性;與專(zhuān)業(yè)結(jié)合,體現(xiàn)實(shí)用性;課程知識(shí)體系完整,重點(diǎn)突出,體現(xiàn)典型性;尤其注重理論與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容結(jié)合,面向應(yīng)用,使學(xué)生在學(xué)習(xí)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)的過(guò)程中自然而然地培養(yǎng)計(jì)算思維能力?;谝陨纤悸罚覀冎匦略O(shè)計(jì)和組織了一種計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容組織框架。1.計(jì)算的發(fā)展歷程和應(yīng)用。介紹計(jì)算的需求促進(jìn)計(jì)算工具的革新、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展歷程。介紹人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等前沿的計(jì)算機(jī)新技術(shù)及其在各個(gè)領(lǐng)域尤其是在學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)還包括計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展史、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)等。2.計(jì)算機(jī)基本工作原理。從構(gòu)造自動(dòng)計(jì)算工具的理論出發(fā),介紹馮諾依曼計(jì)算機(jī)的思想與構(gòu)成,以一個(gè)指令級(jí)機(jī)器程序的執(zhí)行為基礎(chǔ)理解計(jì)算機(jī)的自動(dòng)計(jì)算過(guò)程,進(jìn)而理解“自動(dòng)化”這一重要的計(jì)算思維概念。知識(shí)點(diǎn)還包括計(jì)算機(jī)的硬件和硬件系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)的組成、計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)等。3.軟件與操作系統(tǒng)。從為什么需要操作系統(tǒng)出發(fā)介紹作為計(jì)算平臺(tái)的操作系統(tǒng)的基本功能,重點(diǎn)介紹操作系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的分工—合作與協(xié)同管理的基本思維,理解計(jì)算機(jī)資源的共享和競(jìng)爭(zhēng)。介紹嵌入式操作系統(tǒng)、移動(dòng)操作系統(tǒng)、虛擬機(jī)技術(shù)。知識(shí)點(diǎn)還包括操作系統(tǒng)的構(gòu)成、操作系統(tǒng)的發(fā)展與演進(jìn)。4.計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示。要利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題,首先就要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行表示,對(duì)信息進(jìn)行編碼并在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)是問(wèn)題求解的前提和基礎(chǔ)。從一張圖片信息的采集與顯示出發(fā)介紹信息在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)和表示,涉及采樣、量化、編碼、壓縮。在此基礎(chǔ)上介紹圖形、視頻、流媒體等技術(shù)。知識(shí)點(diǎn)還包括數(shù)制及相互轉(zhuǎn)化,數(shù)值、西文字符和漢字?jǐn)?shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方法。5.算法類(lèi)問(wèn)題求解。算法與程序設(shè)計(jì)課程體現(xiàn)了問(wèn)題求解過(guò)程,是進(jìn)行計(jì)算思維能力培養(yǎng)的重要教學(xué)模塊。以典型問(wèn)題(例如旅行商問(wèn)題,或者與專(zhuān)業(yè)相關(guān)問(wèn)題)求解算法為例介紹算法類(lèi)問(wèn)題求解的基本思路:?jiǎn)栴}抽象和數(shù)學(xué)建模,算法策略設(shè)計(jì),算法的程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),算法的分析與評(píng)價(jià)。可以借助ScratchBlocks平臺(tái)、Blockly平臺(tái)等進(jìn)行可視化編程實(shí)現(xiàn)算法,以幫助其加深對(duì)于計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題過(guò)程的理解,進(jìn)而理解“抽象”、“自動(dòng)化”等重要的計(jì)算思維概念。知識(shí)點(diǎn)還包括算法的起源、定義和表示,常用算法(求和、累乘、窮舉、迭代、遞歸、排序、查找)。6.數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。很多系統(tǒng)類(lèi)問(wèn)題的解決都依賴(lài)于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。從數(shù)據(jù)管理的原因出發(fā)介紹數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ),以設(shè)計(jì)某高校學(xué)生信息管理系統(tǒng)為例介紹怎樣進(jìn)行數(shù)據(jù)抽象和設(shè)計(jì),并利用Access建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),理解系統(tǒng)化問(wèn)題求解的典型思路。知識(shí)點(diǎn)還包括數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)的基本概念、數(shù)據(jù)描述的3個(gè)層次、數(shù)據(jù)模型、關(guān)系模型,關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。7.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。從資源共享和信息交換出發(fā)介紹網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí),其核心應(yīng)該是約定問(wèn)題(協(xié)議)。以組建宿舍網(wǎng)絡(luò)為例,介紹傳統(tǒng)局域網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的組建。知識(shí)點(diǎn)還包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)基本概念,網(wǎng)絡(luò)模型,網(wǎng)絡(luò)硬件,IP地址和DNS服務(wù),移動(dòng)通信網(wǎng)。8.計(jì)算機(jī)信息安全。以信息安全大事件為學(xué)習(xí)案例介紹防火墻技術(shù)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)、數(shù)字簽名與數(shù)字證書(shū)、用戶(hù)身份識(shí)別等信息安全技術(shù)基礎(chǔ);介紹維護(hù)信息安全的基本舉措,深入淺出地闡述如何免受信息安全威脅,保護(hù)自己的隱私和秘密,解決用戶(hù)關(guān)心的信息安全問(wèn)題。以上各部分教學(xué)內(nèi)容基本圍繞案例展開(kāi),融入了計(jì)算思維的核心概念如抽象和自動(dòng)化,在具體教學(xué)時(shí),可以圍繞問(wèn)題的逐步解決展開(kāi),在教學(xué)的過(guò)程中自然而然地傳達(dá)這樣的解題思路。對(duì)于離散的、概念化的、基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)或操作方法可以通過(guò)學(xué)習(xí)資料以學(xué)習(xí)任務(wù)的形式事先布置給學(xué)生自學(xué)即可,我們的調(diào)查也顯示絕大部分的學(xué)生能接受這樣的學(xué)習(xí)任務(wù)。針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,考慮到大一新生受來(lái)源地地域條件的限制呈現(xiàn)出較大差異,我們將傳統(tǒng)的以Windows及Office等應(yīng)用技能訓(xùn)練為主的基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)移至學(xué)期前半段完成,這一階段大約需要4~6周(16∼24個(gè)學(xué)時(shí))。經(jīng)過(guò)這一階段的強(qiáng)化學(xué)習(xí),絕大部分學(xué)生具備了一定的信息素養(yǎng)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力,更利于開(kāi)展后半段面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的課程學(xué)習(xí)。針對(duì)上述8個(gè)模塊(32∼40個(gè)學(xué)時(shí))相應(yīng)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)如下:1.計(jì)算機(jī)技術(shù)在本專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索、對(duì)各自專(zhuān)業(yè)的教師和高年級(jí)學(xué)長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)研等手段,了解計(jì)算機(jī)技術(shù)在本專(zhuān)業(yè)的典型應(yīng)用與最新應(yīng)用,以圖文形式提供研究報(bào)告并做課堂匯報(bào),使學(xué)生從自己專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的角度審視計(jì)算機(jī)技術(shù),加深計(jì)算機(jī)對(duì)于促進(jìn)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)重要性的認(rèn)識(shí)。2.微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成。通過(guò)拆解和安裝微型計(jì)算機(jī)了解微型計(jì)算機(jī)的各硬件部件及其功能特性,理解以馮諾依曼計(jì)算機(jī)為理論基礎(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理,要求以圖文形式提供實(shí)驗(yàn)分析和報(bào)告。3.虛擬機(jī)(或模擬器)的安裝與使用。通過(guò)在PC上安裝一款A(yù)ndroid模擬器并在其中安裝若干APP了解操作系統(tǒng)的基本功能,掌握虛擬機(jī)(或模擬器)的安裝與應(yīng)用技術(shù),要求以圖文形式提供實(shí)驗(yàn)分析和報(bào)告。4.信息的存儲(chǔ)與表示。利用畫(huà)圖軟件繪制具有簡(jiǎn)單形狀的字符或圖形,然后借助Matlab讀入圖片并進(jìn)行處理(例如灰度化、二值化),通過(guò)查看和修改圖像矩陣(信息隱藏)理解信息在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)與表示。5.算法實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。利用可視化編程工具實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)問(wèn)題如韓信點(diǎn)兵、百雞問(wèn)題、漢諾塔問(wèn)題的求解,理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)解決問(wèn)題時(shí)的抽象和自動(dòng)化思維。6.數(shù)據(jù)處理與管理。利用OfficeAccess開(kāi)發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的高校學(xué)生信息管理系統(tǒng),創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)并使用窗體實(shí)現(xiàn)信息輸入、瀏覽和查詢(xún)等基本功能,理解利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)解決系統(tǒng)類(lèi)問(wèn)題的基本過(guò)程,理解數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)。7.無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)組網(wǎng)與應(yīng)用。掌握無(wú)線(xiàn)路由器的配置和加密方法,實(shí)現(xiàn)利用無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)連接互聯(lián)網(wǎng),并利用局域網(wǎng)聊天軟件(飛秋、飛鴿等)實(shí)現(xiàn)非互聯(lián)網(wǎng)模式下的信息共享與傳遞,加深對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本功能的理解。8.簡(jiǎn)單密碼的暴力破解。利用可視化編程工具實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單密碼的暴力破解,以圖文形式提供實(shí)驗(yàn)分析與研究報(bào)告,就如何保護(hù)自己的隱私的各種信息安全手段與舉措寫(xiě)出有見(jiàn)解的心得體會(huì)。以上分析與歸納是一個(gè)教學(xué)內(nèi)容組織框架的設(shè)計(jì),在具體的教學(xué)過(guò)程中還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,給予合適的描述,使之能適合基礎(chǔ)各不相同的各個(gè)專(zhuān)業(yè),便于操作。
四、結(jié)語(yǔ)
在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中推進(jìn)計(jì)算思維能力培養(yǎng)是當(dāng)下高校非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革與深化的必然趨勢(shì)。作為知識(shí)載體和教學(xué)綱領(lǐng)的教學(xué)內(nèi)容改革是其中的重中之重。面向非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)教育本質(zhì)應(yīng)當(dāng)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的教育,教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)面向應(yīng)用,要以大學(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)、生活和將來(lái)工作的需要為導(dǎo)向,體現(xiàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的思路,使學(xué)生在學(xué)習(xí)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)時(shí)自然而然地感受計(jì)算思維要素之妙,掌握計(jì)算思維的基本方式,實(shí)現(xiàn)思維能力和應(yīng)用能力同步提升。為此,教學(xué)內(nèi)容必須強(qiáng)化理論指導(dǎo)下的實(shí)踐,一方面要講知識(shí),講方法,講科學(xué),一方面更要重視理論聯(lián)系實(shí)踐,實(shí)踐出真知,讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)知識(shí),驗(yàn)證方法,感悟解決問(wèn)題的思路,達(dá)到培養(yǎng)計(jì)算思維能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的目標(biāo)。
作者:蔡美玲 單位:湖南師范大學(xué)
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