序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇大學計算機基礎范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

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1.1大學計算機基礎的特點

就各大高校實際的課程設置情況看，大學計算機基礎這門課程主要是被安排大學一年級的時候。在這一階段，學生剛剛從高中校園踏入大學校園，各方面的理論知識都還比較缺乏，相應的知識體系也有待構(gòu)建。就大學計算機基礎這門課程而言，其各章節(jié)知識不僅具有很強的理論性，也具有很高的實操性。基于這一特點，就要求其教學過程必須結(jié)合理論與實踐。不僅如此，大學計算機基礎各個章節(jié)之間具有很強的邏輯性，前后知識的銜接十分緊密。如果學生對某一環(huán)知識的學習出現(xiàn)了脫節(jié)，就會導致其對后邊知識的學習掌握難度上升。

1.2大學計算機基礎教學存在的問題

就當前是情況而言，大學計算機基礎存在一些教學問題，對教學質(zhì)量形成了一定影響。從課程安排上而言，對于非計算機專業(yè)的學生，大學計算機基礎只是一門公共必修課，在教學時段安排上存在一些不合理的地方，諸如安排在晚上。在教學內(nèi)容的布置上，理論教學過多，實踐操作過少，教學活動出現(xiàn)理論與實踐脫節(jié)的情況。不僅如此，前后章節(jié)知識的銜接不暢，教學內(nèi)容不成體系等，都是大學計算機基礎教學內(nèi)容上表現(xiàn)出的問題。就教學手段而言，由于教學活動過于偏重理論，許多教師都是單純依靠PPT展開教學，在課堂教學中缺少實踐性的操作，對學生的指導意義不強。

1.3案例教學在大學計算機基礎中的應用優(yōu)勢

案例教學法強調(diào)了教學活動對案例的應用，在實際案例中展開計算機基礎教學。結(jié)合大學計算機基礎課程自身所表現(xiàn)出的特點看，其運用案例教學法具有十分顯著的優(yōu)勢。首先，大學計算機基礎的理論性較強，許多知識單純依靠書本或是PPT是無法迅速理解掌握的。通過案例教學，將這些難以理解的知識點融入案例之中進行講解，可以方便學生理解。其次，大學計算機基礎對實踐操作的要求較高，通過案例教學，可以讓學生對實踐操作的基本流程和注意事項等形成清晰認識，以便教學活動的展開。最后，大學計算機基礎相關知識和日常生活具有密切聯(lián)系，比如word、Excel等軟件工具的應用，學生具有很強的學習興趣，方便案例教學的實施。

2案例教學在大學計算機基礎中的展開方法

2.1展示教學案例

利用案例教學法進行計算機基礎教學，展示教學案例是首要任務。但是，展示教學案例并不是通過多媒體設備直接播放即可，還需要明確教學目標和教學要求。比如，在教學PPT制作的過程中，需先對教學重點進行簡單梳理，然后再播放教學案例。在學生觀看教學案例的過程中，教師應當適時暫停進行講解，強化學生對案例中知識點的理解。

2.2分析教學案例

在播放完畢教學案例之后，就需要對教學案例進行全面的分析，尤其是對學生難以理解的知識點，更需要進行深入研究。比如，在播放完畢“我的大學”這個演示文稿之后，學生可能更多地將精力集中在大學介紹上，而對演示文稿的制作卻存在忽略情況。因此，在播放完這個演示文稿之后，教師就應該針對“我的大學”這個演示文稿對其制作方式和相關知識點進行分析。具體而言，要制作一個演示文稿需要從五個方面的工作入手。首先，建立一個空白演示文稿，對其版式進行選擇。在選擇版式的過程中，應該對“我的大學”這個題目進行充分分析，選擇比較合理的版式。其次，文字輸入。在演示文稿中，文字表達是不可或缺的，一般可以直接添加和插入文字兩種方法進行。直接添加就是在需要輸入文字的地方直接添加文字，插入文字就是通過插入菜單中的文本框命令，完成文字輸入的操作。第三，幻燈片模板的使用。演示文稿中播放幻燈片時通常具有一樣的顏色和背景，風格基本上能夠保持一致。要實現(xiàn)這一步驟，可以依靠格式菜單中幻燈片設計的模板設計這一功能，對幻燈片模板進行選擇。第四，超鏈接設置。實現(xiàn)超鏈接的手段主要有兩類，一類是先選中超鏈接地址，然后通過插入功能中的插入超鏈接進行。另一個手段是利用動作按鈕設置超鏈接。最后，設置背景音樂。在演示文稿中，背景音樂可以起到顯著的認知作用，一般是利用插入菜單中的聲音和影片這一功能進行音樂的插入和設置。通過上述案例分析，就可以讓學生對案例教學內(nèi)容要點形成深刻認識，進而有效掌握大學計算機基礎的相關知識。

2.3討論案例

討論案例是案例教學的升華環(huán)節(jié)，即通過討論案例能夠?qū)崿F(xiàn)案例教學質(zhì)量的提升。在大學計算機基礎完成案例分析之后，教師可以組織學生對案例中的知識點展開討論。就以上述“我的大學”演示文稿的制作而言，值得討論的地方是比較多的。比如，如何制作出和別人具有明顯區(qū)分度的演示文稿、如何通過不同的方法實現(xiàn)音樂插入、文字輸入等。在討論環(huán)節(jié)，教師應該先給學生預留5到10分鐘的討論時間，期間對學生主要提及的問題進行簡單快速的分類整體。在學生自主討論結(jié)束之后，教師應該對學生討論所表現(xiàn)出的問題進行集中討論，深入相關知識點中，加強剖析，結(jié)合案例再次進行辨析，是學生徹底掌握相關知識。

3大學計算機基礎教學案例的設計

3.1教學案例的設計原則

設計大學計算機基礎教學案例，必須遵循一定的設計原則，才能得出符合教學實際的教學案例。第一，綜合性原則。大學計算機基礎從其自身特點上看，就是一門綜合性比較高的課程，各章節(jié)知識點的關聯(lián)程度很高，知識的綜合性很強。比如，word中的表格制作，其既可以通過自帶的表格繪制功能完成，也可以通過excel活表格完成表格制作。所以，在設計教學案例的過程中，應當加強對知識點的綜合設計，盡可能全面的歸納教學知識。第二，實用性原則。大學計算機基礎教學的相關知識具有很高的實用性，比如ppt的制作、word的操作等，對大學生而言都是比較重要的實用技能。因此，在設計教學案例的過程中，最好選擇和學生日常生活學習具有直接關聯(lián)的案例，以此增加學生對大學計算機基礎教學的興趣。比如，畢業(yè)論文模板制作、求職簡歷制作、成績表的設計等，都是具有很高實用性的教學案例。第三，啟發(fā)性原則。教學案例的作用不僅僅是羅列書本中的知識點用于承載教學活動，其還應該具備啟發(fā)作用，使學生在學習的過程中實現(xiàn)舉一反三、觸類旁通，對相關知識能夠?qū)崿F(xiàn)全面深入的掌握。第四，典型性原則。典型性原則是指教學案例的設計應該具有一定的代表性，即對相關知識點反應能夠比較突出，具有很高的區(qū)分度，不會和其他教學案例出現(xiàn)雷同的情況。

3.2大學計算機基礎教學案例設計

第一，word教學案例設計。比如要設計“校園介紹”這樣一個文檔，需要使用到字體段落設置、分欄、首字沉降、項目編號、插入圖片、文字方向、文字邊框和底紋、藝術(shù)字等多種基本功能。所以，在設計“校園介紹”這個文檔時，就應該按照實際的介紹流程，逐一將相關的知識點進行編制羅列。在比如在設計“畢業(yè)論文”模板這個案例時，首先就需要對各級標題的字體和字號進行設置，比如正文標題宋體三號居中，段落大標題宋體四號居左，段落小標題宋體小四居左，正文內(nèi)容宋體小四左對齊，頁眉和頁腳插入，公式編制等，這些都需要在案例設計中反映出來。第二，Excel教學案例設計。Excel的教學案例設計可以將期末成績表作為案例，設置好表頭的人員、分數(shù)、科目、排名、總計等多個項目，然后利用Excel中的排序功能，對成績分布進行分析。不僅如此，還可以利用函數(shù)功能，對表格中的數(shù)據(jù)進行分類匯總、數(shù)據(jù)透視、圖表生成等一系列操作。主要涉及的函數(shù)包括了Max、Min和IF等。此外，還可以以課程表設計作為教學案例，以此加強教學案例的實用性，其設計過程和成績表的流程較為相似，但是在具體要求上則相對簡單一些，比如不需要進行排序或是圖像生成等，知識單純要求進行表格制作。通過這些教學案例，可以讓學生在計算機基礎的學習過程中，對相關知識形成全面掌握。

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中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）05（b）-0052-01

1 高職“大學計算機基礎”課程實施分層教學的必要性

1.1 高職院校學生的基本特點適合分層教學

筆者從2003年開始從事高職教學到現(xiàn)在教過了近九屆的學生，開始的幾屆學生的整體的素質(zhì)還是可以的，但現(xiàn)在高職院校的學生的素質(zhì)整體上講呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，他們不論從基礎知識、能力及愛好都差別很大，電腦基礎知識更是呈兩極分化狀態(tài)?；A差的學生根本沒接觸過電腦，連正常的開關機順序都不清楚，打字時有的練一指禪，有的是手在鍵盤亂串。筆者在跟同學們聊天時了解到他們中的大部分同學平時用電腦就是聊天、打游戲。而且職業(yè)院校的專業(yè)很多，比如筆者學院共有40個專業(yè)，每個專業(yè)的人數(shù)都不是很多，每個專業(yè)有一兩個班，多的有三四個班。即便是同一個專業(yè)，就業(yè)方向也不一樣。如會計電算化專業(yè)，有些學生能拿到會計從業(yè)資格證書，就可以從事與會計相關的工作，沒拿到會計從業(yè)資格證的學生就從事營銷、報關、文秘相關的工作。高職院校計算機文化基礎課程在注重因材施教的同時，更應把學生的所學專業(yè)的專業(yè)特點、學生的學習興趣、學生的就業(yè)去向綜合考慮后，實施分層教學是最有效的教學組織方式。

1.2 高職院校學生的學習能力適合分層教學

實施分層教學，要從兩個方面去考慮問題：一方面教師如何對學生進行分組。分組要考慮同學們已有的基礎知識、現(xiàn)有和潛在能力把同學們合理的分成幾個小組，讓小組內(nèi)的成員水平相當；另一方面，教師如何給學生確定學習目標。學習目標的制定要根據(jù)小組成員的興趣和愛好及專業(yè)方向來定，不同組的同學有不同的學習目標，盡量做到每個學生都要學到東西，但學的是不一樣的東西。每位學生都要有取得成功，有成就感，但是標準是不一樣的。對會計電算化專業(yè)的學生而言，計算機文化基礎課是他們學習計算機的基本技能，大多數(shù)同學只要能掌握Widows基礎知識，會管理文件、會Word、Excel、PPT制作，打字的速度不是太慢就行。有的學生尤其是男生更喜歡拆裝東西，那就讓他們學會計算機的硬件對電腦進行組裝與維修的學習，會排除一些常用的電腦故障，包括網(wǎng)絡的設置，網(wǎng)線的制作等。如果通過上課發(fā)現(xiàn)有個別的同學如果對圖形圖像處理、動漫設計很有興趣的話，可以考慮讓其調(diào)入計算機專業(yè)。通過分層教學，使每位同學的興趣得到了發(fā)展、特長得到充分的發(fā)揮，在老師分層教學的指導下使每位同學充分發(fā)展才能的平臺?；A弱的學生只要能把平時上課所學的知識學會就可以，基礎好的學生可以去參加全國ITAT office辦公自動化大賽，以賽促學，提高學生學習興趣。

2 分層教學在《大學計算機基礎》中的實施過程

分層教學在《大學計算機基礎》中的實施過程可分為三步：第一對學生進行分層；第二步以在教學過程中實行分層教學；第三步教學完后進行考核評價；進行效果驗證。

2.1 對學生進行分層

把學生分層處理好是分層教學實施的基礎，高職學生分層是根據(jù)學生的愛好與就業(yè)方向，而不像基礎教育那樣根據(jù)學生學習成績，會計電算化專業(yè)的計算機應用基礎課程是一門很重要技術(shù)課，這門課占64學時，是高職院校入學教育的第一門專業(yè)基礎課程。為了更好地對學生進行分層，進行了如下工作：（1）開課前的準備：為了弄清楚學生對計算機的了解程度及同學們的愛好，先對新生做個調(diào)查，以表格的形式讓學生填表，通過學生填的表格了解學生的興趣愛好、對電腦了解多少等，為進行分層教學做鋪墊。（2）教材的準備：為了適應學生分層教學的需要開發(fā)了校本教材并在北京大學出版社出版。重點選取Window、Word、Excel、PPT為重點學習內(nèi)容，其他的為選修，為分層教學準備了必要的前提條件。（3）教學內(nèi)容的準備：通過學院就業(yè)處了解往屆畢業(yè)生的就業(yè)信息，對他們的就業(yè)崗位進行歸納：會計、文員、收銀、報關等。對不同的就業(yè)崗位進行不同模塊的選修，如從事會計工作的，主要學習的內(nèi)容有文字錄入（不但包括漢字的錄入，也包括小鍵盤即數(shù)字鍵的錄入，會計所從事的是與數(shù)字打交道較多的工作，小鍵盤必須熟）、Windows文件管理、Excel。（4）做好學生心理的工作準備：分組時充分考慮學生的心理承受能力。讓他們了解，對他們分組時為了更好地按學生的意愿學習計算機知識，而不是像高中時一樣分的快慢班，使學生摒棄對老師的成見。分組時要考慮學生的意見，并且分好組后并不是一成不變的，在學習的過程中可改變，實行動靜結(jié)合的分組方式。

2.2 對學生進行分層教學

（1）分層教學時的硬件條件。對學生進行分層教學必須有好的教學條件，我們學校通過世行項目引進了一批先進的教學設備，安裝了教學做一體化的微機室，為分層教學的實施提供了硬件保障。（2）分層教學時的教師授課內(nèi)容和學時分配。有校本教材上課的內(nèi)容準備充分，不會有問題。對學時的分配，在每學期初制定授課計劃，根據(jù)授課計劃把學生的教學知識穿行。比如把一個班的學生分成三組，在上第一周的時候，學習的內(nèi)容是讓學生申請郵箱，對第三組的同學來說是一個陌生的內(nèi)容，那就讓他們學習申請郵箱，而對第一、第二組的學生，他們已經(jīng)有郵箱了，他們的任務就成了漢字錄入，當?shù)谌M完成郵箱申請時，開始錄入時，第一、第二組開始數(shù)字錄入，小鍵盤的練習。這種安排教學的方式，使每個學生都會感覺上課有收獲，而不會出現(xiàn)部分同學不知道上課該做什么的現(xiàn)象。

2.3 對學生進行分層考核

高職教育的目標是培養(yǎng)高技能應用型人才，對會計電算化專業(yè)的大學計算機基礎課程在考核時分成兩部分：一部分是過程性考核占50%；一部分期末考試占50%。過程性考核指學生的平時成績，主要包括學生的出勤、書面作業(yè)、最主要的是平時的上機作業(yè)完成情況。期末考試主要是以試卷的形式，提醒就包括了不同內(nèi)容，學生的分組不同，所考內(nèi)容也不一樣，體現(xiàn)分層教學、分層考核。

經(jīng)過對本屆學生的進行分層教學的嘗試，同學們的上課積極性比往屆的要高，克服了上課時部分學生聽不懂，部分學生不知道做什么好的學習氛圍。每個學生的學習興趣被積極的調(diào)動起來，特長被充分的發(fā)揮出來，自信心被樹立了起來，通過本課程的學習為以后就業(yè)也打下了良好的基礎，是高校教學改革一次很好的初探。

參考文獻

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2大學計算機基礎課程面臨的問題

目前很多高校都或多或少的進行著大學計算機基礎相關課程的調(diào)整，壓縮學時甚至取消該類課程。究其主要原因是教學效果不佳，學生收獲較少。這一情況與現(xiàn)代社會對信息化人才需求日益增加的現(xiàn)狀大相徑庭。大學計算機基礎課程在發(fā)展歷程上是從計算機文化基礎演變過來的，網(wǎng)絡技術(shù)應用、多媒體技術(shù)應用和算法與程序設計等內(nèi)容已經(jīng)在中學，甚至小學的信息技術(shù)課程中出現(xiàn)。而在大學課堂上重復這些內(nèi)容，已經(jīng)無法調(diào)動學生的學習興趣。大學計算機基礎課程面臨的另外一個問題是教師對這門課程的認識不統(tǒng)一。有的教師仍然停留在計算機應用教學上，對授課學生的實際情況了解不足；有的教師對授課內(nèi)容的難易度沒有正確把握，教學設計上隨意性大；有的教師對課程教學目的不清楚，偏理論，內(nèi)容枯燥、生澀，學生接受起來較難。

3大學計算機基礎的課程改革歷程

我校的大學計算機基礎課程在2010年從計算機文化基礎調(diào)整而來，改革歷經(jīng)了三個階段。第一個階段，調(diào)整課程名。當時為了順應國內(nèi)計算機基礎教學的改革潮流，大學計算機基礎課程的教學內(nèi)容基本延續(xù)了計算機文化基礎課程內(nèi)容。但由于實質(zhì)內(nèi)容并未調(diào)整，沒有起到提高教學效果的作用。第二個階段，調(diào)整教學內(nèi)容，尤其是將操作應用從課堂教學搬到機房，同時教學內(nèi)容上增加了信息管理和數(shù)據(jù)庫技術(shù)、程序設計基礎和多媒體技術(shù)等。通過擴大計算機基礎的內(nèi)容平臺，讓學生對計算機有更寬泛的了解。第三個階段，建立新的課程平臺，將大學計算機基礎中的操作與理論一分為二，其中操作部分獨立成課--計算機操作實踐，理論課程保持第二階段的教學內(nèi)容。為了更好的實現(xiàn)這一目標，就是要在大學計算機基礎課程中培養(yǎng)學生的計算思維能力，進行計算思維能力訓練。

4大學計算機基礎課程中的計算思維

大學計算機基礎的教學內(nèi)容通過科學、系統(tǒng)的規(guī)劃與梳理，是可以將無意識的計算思維轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸庾R的計算思維，幫助學生培養(yǎng)主動運用計算機解決各類實際問題的能力，進而為創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)打下基礎。尤其是“大學計算機基礎”這門通識課程的教學，將計算思維的理念貫穿于整個教學活動的全過程中。

4.1計算思維的教學案例設計，引起學生共鳴。

在教學過程中，注重以問題求解為驅(qū)動、以計算思維為導向引導學生進行對問題的分析、求解、設計、建模與實現(xiàn)。教育部教學指導委員會成員以及知名專家教授在三屆的計算思維研討會的報告中，都會有一些較好的，用于拋磚引玉的計算思維案例。在計算思維案例設計中，我們的原則案例應該貼近生活、與學生能引起共鳴，可以幫助學生主動運用計算機解決各類實際問題。下面列舉幾個典型的計算思維案例。一元二次方程求解問題。通過對比人的計算方法和計算機的計算方法，讓學生認識計算機解決問題的思路是規(guī)則簡單、計算量大以及盡量更廣的適用性。二維碼的編碼問題。二維碼是近一兩年才出現(xiàn)的新信息編碼方式，比較ASCII碼、漢字編碼等更容易引起學生的共鳴。在二維碼的案例中，不但可以引出二進制，而且還可以講解編碼的特點，引導學生進行二維碼設計，將抽象的理論知識轉(zhuǎn)化為生動有趣的實際應用。

4.2教學資源建設，利用網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)無處不在的計算思維能力訓。

充分利用網(wǎng)絡教學資源以支持學生開展課外自主學習和在線自我評測，讓不同層次、不同特點的學生，都能夠找到適合自己的個性化學習模式。目前我校的大學計算機基礎已經(jīng)建成了四川省資源共享課程，在教學資源建設上極大豐富了計算思維的訓練。學生以網(wǎng)絡平臺為載體，可以獲得更多的計算思維訓練，提高他們的動手能力。

4.3課外科技活動與課程教學活動互相聯(lián)動，促進計算思維能力的提高。

國家級和省級的大學生計算機設計大賽、學校的開放性實驗等，都是與計算機基礎教學關系密切的學生課外科技活動，它們均具有較強的創(chuàng)新性和實踐性。將課外科技活動中的項目作為實踐項目，能夠有效地訓練和提高學生利用計算機解決實際問題的能力。

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0引言

大規(guī)模在線開放課程（MassiveOpenOnlineCourse，MOOC）與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的混合教學模式對高校傳統(tǒng)課堂教學形成沖擊，為高等教育改革帶來新的機遇與挑戰(zhàn)［1-3］。翻轉(zhuǎn)課堂于2007年起源于美國，是一種重新調(diào)整課堂內(nèi)外教學活動的新型教學模式。學生在課前通過觀看視頻、在線測試、論壇討論等形式自主學習課程內(nèi)容；課堂上，老師和學生一起討論、互動、解惑，以深入理解課程內(nèi)容［4］。翻轉(zhuǎn)課堂是對傳統(tǒng)課堂教學模式與教學流程的徹底顛覆，由此引發(fā)了教師角色、授課模式和管理模式等一系列變革。目前，各高校紛紛推出了與大學計算機基礎相關的MOOC課程，這些課程各有側(cè)重點和特色［5］。例如：哈爾濱工業(yè)大學戰(zhàn)德臣等［6］的《大學計算機—計算思維導論》，北京理工大學李鳳霞等［7］的《大學計算機》等。筆者基于自主建設的大學計算機基礎MOOC課程，開展線上線下相結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學［8］。近年來，圍繞翻轉(zhuǎn)課堂教學問題，國內(nèi)外學者開展了多方面的研究工作，包括翻轉(zhuǎn)課堂教學方法、學生對翻轉(zhuǎn)課堂的體驗、學習成效等［9-11］。各學科專業(yè)課程也紛紛開展了MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學實踐，對資源建設、課堂活動、評估及反饋機制等進行教學設計［12-13］。在MOOC背景下的大學計算機課程翻轉(zhuǎn)課堂教學方面，有學者提出翻轉(zhuǎn)課堂教學優(yōu)勢、教學方法和策略等［14-16］，但并未給出較具體的實踐方案。本文結(jié)合自建的MOOC課程設計具體的翻轉(zhuǎn)課堂實施方案，并對翻轉(zhuǎn)課堂組織方式及授課內(nèi)容進行詳細的教學設計，通過開展混合式教學實踐，對實踐結(jié)果進行分析。

1翻轉(zhuǎn)課堂實施方案

在MOOC與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的混合教學模式中，對原課程教學安排和考核方式進行相應調(diào)整。在新教學模式下，課程總學時為24學時，其中翻轉(zhuǎn)課堂12學時，實驗教學12學時，翻轉(zhuǎn)課堂具體包括：大班講授2學時，小班研討10學時。研討課要求學生課前完成老師布置的學習任務，包括MOOC視頻學習及在線測驗，在學習過程中，學會自行解決低級問題，并提出高級問題。在課堂上，老師先對教學內(nèi)容進行概要回顧，然后針對關鍵知識點提問，隨后學生分組開展討論，老師引導學生理論聯(lián)系實際，應用所學知識解決實際問題，培養(yǎng)計算思維能力。翻轉(zhuǎn)課堂大班講授2學時，包括課程總體介紹1學時和課程總結(jié)1學時。課程總體介紹包括：①MOOC的定義、MOOC發(fā)展現(xiàn)狀、如何使用MOOC資源；②什么是翻轉(zhuǎn)課堂、課前需進行的準備工作、課堂及課后需完成的任務；③課程計劃與總體安排。

2翻轉(zhuǎn)課堂組織方式

翻轉(zhuǎn)課堂小班研討以分組形式進行，學生按6~8人進行分組，針對每個研討主題開展4個環(huán)節(jié)的教學，分別是：①內(nèi)容回顧與提問；②實際應用；③游戲；④討論。以兩學時（90分鐘）的研討課為例，各環(huán)節(jié)參與及組織方式、時間分配、評價方式如下：（1）內(nèi)容回顧與提問。參與和組織方式包括：老師首先概要回顧該主題主要知識內(nèi)容，然后學生在小組內(nèi)提出自己的問題，并回答其他同學的問題，老師匯總每組不能解決的問題，統(tǒng)一解答。如果沒有學生提問，老師將根據(jù)教學重點向?qū)W生提問。時間分配為20分鐘。該項評價占30%，要求能提出有意義的問題。（2）實際應用。參與和組織方式包括老師首先示范性地給出幾個知識點的應用實例，啟發(fā)學生，隨后學生在組內(nèi)討論，給出應用實例，并對其中運用的知識進行說明和展示。時間分配為25分鐘。該項評價占比40%，要求舉例說明所學知識在實際中的應用，根據(jù)小組展示情況給分。（3）游戲。參與和組織方式包括：老師首先講解游戲規(guī)則，隨后學生在組內(nèi)開展游戲互動，解釋游戲中運用的知識。時間分配為15分鐘。該項作為額外附加分，要求學生解釋游戲的意義，發(fā)現(xiàn)其中蘊含的知識。（4）討論。參與和組織方式包括：老師首先根據(jù)該主題知識內(nèi)容提出實際問題，隨后學生通過小組討論給出解決方案。時間分配為30分鐘。該項評價占30%，要求設計方案應用目標知識，解決老師提出的問題。不同小組之間交叉展示，互評給分。在翻轉(zhuǎn)課堂的小班研討中，主講老師負責對各環(huán)節(jié)進行總體把握，助教負責輔助小組開展討論。具體安排包括4個環(huán)節(jié)：內(nèi)容回顧與提問、實際應用、游戲及討論。在內(nèi)容回顧與提問環(huán)節(jié)，主講老師回顧該主題主要知識內(nèi)容，匯總每組不能解決的問題，統(tǒng)一解答，當沒有學生提問時，根據(jù)教學重點向?qū)W生提問；助教查看每個小組的討論情況，幫助回答小組學生的提問。在實際應用環(huán)節(jié)，主講老師示范性地給出知識點應用實例，啟發(fā)學生，為小組展示打分；助教查看小組討論情況，幫忙解答小組疑問，為小組展示打分。在游戲環(huán)節(jié)，主講老師講解游戲規(guī)則，解釋游戲蘊含的知識；助教協(xié)助小組開展游戲互動。在討論環(huán)節(jié)，主講老師根據(jù)該主題知識內(nèi)容提出實際問題，小組討論結(jié)束后給出問題的示范性解答；助教查看小組討論情況，幫忙解答小組疑問，監(jiān)督小組進行交叉互評給分。在翻轉(zhuǎn)課堂教學活動中，使用了清華大學開發(fā)的雨課堂工具，利用雨課堂開展課前預習、課堂簽到、課堂投票、隨機點名提問、實時答題等教學活動。

3翻轉(zhuǎn)課堂教學設計

翻轉(zhuǎn)課堂教學針對每個研討主題，進行相應教學設計，其中借鑒了《不插電的計算機科學項目》的游戲及案例，思科IT基礎課程中的虛擬計算機組裝環(huán)境，美國三一學院的MOOC——AppInventor移動計算中提供的4比特計算機模擬器，以及思科PacketTracer網(wǎng)絡模擬環(huán)境等［17-20］。本文以研討“數(shù)據(jù)的表示與運算”為例制定教學設計，該部分是課程重難點，知識內(nèi)容比較抽象，學生不易理解和掌握。學生課前需完成的學習內(nèi)容包括：進位計數(shù)表示方法、計算機中數(shù)值數(shù)據(jù)的表示、數(shù)據(jù)之間的運算、非數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機中的編碼、數(shù)據(jù)校驗碼。翻轉(zhuǎn)課堂上開展理論聯(lián)系實際的教學，目的是讓學生不僅掌握知識本身，還能探究知識在實際中的應用。本次研討包括3個主要內(nèi)容：（1）進位計數(shù)制表示方法。共有4個環(huán)節(jié)：①內(nèi)容回顧與提問，計算機中常用的4種計數(shù)制及它們之間的相互轉(zhuǎn)換。為檢測學生課前學習效果，首先提出簡單直觀問題，如：二進制數(shù)00110對應的十進制數(shù)是多少？5位二進制數(shù)能表示的最大數(shù)字是多少？二進制數(shù)（110.01）2的真值是多少？十進制數(shù)13.625轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)是多少？利用雨課堂開展實時答題，并實時查看答題情況。然后，提出較深入問題，如：計算機中的數(shù)據(jù)為什么以二進制的形式表示？②實際應用。在學生理解二進制工作機制以及計算機如何處理信息之后，即可聯(lián)系實際，如：32位計算機、64位操作系統(tǒng)、128位SSL加密、24位色彩、20M寬帶網(wǎng)絡等，探討日常經(jīng)常接觸的名詞和蘊含的技術(shù)；③游戲。開展游戲，進一步熟悉計算機的計數(shù)制，借鑒不插電的計算機科學中的讀心術(shù)紙牌游戲；④討論。利用所學知識解決問題，如：既然計算機中所有信息均以0和1的形式表示，那么只要能表示兩種數(shù)值的硬件設備均可以存儲信息，計算機中二進制數(shù)是以怎樣不同形式存儲的？通過以上環(huán)節(jié)，使學生不僅掌握計算機常用的4種計數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換方法，還能理解計算機是如何處理和存儲信息的。（2）非數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機中的編碼。共有4個環(huán)節(jié)：①回顧教學內(nèi)容，字符、圖像等非數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機中的編碼方法；②實際應用。由于實用的編碼系統(tǒng)，如ASCII、Unicode、漢字編碼較復雜，令學生望而生畏，所以首先引入一個自定義的小編碼系統(tǒng)，如拼音編碼系統(tǒng)，給出編碼規(guī)則，讓學生對特定序列進行編解碼，以理解編碼系統(tǒng)原理。隨后引出ASCII、Unicode及漢字編碼，通過提問檢測學生課前學習效果；③討論。學生在理解編解碼原理后，可以嘗試設計編碼系統(tǒng)，并展開討論，如：計算機通過調(diào)制解調(diào)器上網(wǎng)時，信息是如何編碼并通過電話線傳送的？④引申。計算機如何用二進制表示圖像。首先，通過實例引入像素概念，用1和0表示簡單的黑白圖像，并結(jié)合噴墨打印機原理擴展到彩色圖像的表示。該環(huán)節(jié)預期達到的效果是使學生掌握字符、圖像等非數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機中的編碼方法，理解ASCII、Unicode和漢字編碼系統(tǒng)的基本原理，能設計編碼系統(tǒng)，解釋一些應用原理，如調(diào)制解調(diào)器上網(wǎng)傳輸信息的原理及噴墨打印機原理。（3）數(shù)據(jù)校驗編碼。共有3個環(huán)節(jié)：①回顧教學內(nèi)容，如常用的數(shù)據(jù)校驗技術(shù)，特別是奇偶校驗技術(shù)。首先提出簡單直觀的問題，檢測學生課前學習效果，如：對給定的實例給出奇校驗或偶校驗結(jié)果。隨后提出較深入問題，如為什么需要數(shù)據(jù)校驗編碼，包括CD數(shù)據(jù)校驗、硬盤數(shù)據(jù)校驗，以及網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)校驗；②實際應用，列舉日常生活中的校驗技術(shù)，如商品條形碼、圖書的ISBN（國際標準書號）；③游戲。通過游戲，更好地理解校驗編碼，如開展不插電的計算機科學中設計的翻卡魔術(shù)。該環(huán)節(jié)預期達到的效果是使學生不僅掌握常用數(shù)據(jù)校驗技術(shù)，還能體會數(shù)據(jù)校驗技術(shù)在實際生活中的廣泛應用，提高學習興趣。

4實踐結(jié)果

篇（5）

中圖分類號：TP3-05 文獻標識碼：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.06.029

Cloud Computing University Computer based Learning System Design

oUYaNG Chun-juan, LIU Chang-xin, SUN Ling-yu

(Jinggangshan University of electronic information engineering college, Jiangxi Ji’an 343009, China)

0 緒 論

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，基于Internet的多媒體學習資源建設得到了廣泛地應用。然而傳統(tǒng)以計算機網(wǎng)絡為基礎各種學習系統(tǒng)的性能一直是阻礙其發(fā)展的關鍵因素。例如，大學計算機基礎課程學習系統(tǒng)應用中，當學生向服務器提交作業(yè)時，由于所有的學生幾乎都在同一時間段提交，大量的數(shù)據(jù)同時上傳到服務器，服務器負載過重導致服務器癱瘓。按傳統(tǒng)的方法，解決該問題需對計算機硬件及網(wǎng)絡帶寬提出更高的要求，這在實際操作中不易達到。而云計算時代的到來，為解決以上問題提供了理想的技術(shù)支持。目前，云計算已在各類學習系統(tǒng)中得到應用[1-3]。本文采用Hadoop并行編程模型，搭建了實驗性的云計算平臺大學計算基礎課程學習系統(tǒng)，解決了大量數(shù)據(jù)的傳輸問題。該系統(tǒng)具有分布式計算，管理不同系統(tǒng)資源及存儲大量數(shù)據(jù)等特點，為實現(xiàn)一個同時滿足學生和教師的學習系統(tǒng)提供了新的設計思路。

1 云計算的基本原理

云計算（Cloud Computing）[4]是一種新型的基于互聯(lián)網(wǎng)的計算模式。其核心思想是通過計算機網(wǎng)絡將龐大的存儲和計算處理程序分布到大量非本地或遠程服務器的分布式計算機中，并為用戶提供服務。按最通俗地理解云計算就是把計算資源都放到互聯(lián)網(wǎng)上，然后通過網(wǎng)絡以按需，易擴展的方式獲得資源。提供資源的網(wǎng)絡被稱為“云”，其可以無限擴展，隨時獲取，按需使用，按使用付費。

Hadoop[5]為分布式系統(tǒng)基礎架構(gòu)，是一個更容易開發(fā)和運行處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的軟件平臺，具有擴容（Scalable）、成本低（Economical）、高效率（Efficient）和可靠性（Reliable）等特點。 Hadoop實現(xiàn)了一個分布式文件系統(tǒng)HDFS（Hadoop Distributed File System）。HDFS提供了分布式存儲底層支持，具有高容錯性特點。Hadoop還實現(xiàn)了MapReduce分布式計算模型。MapReduce將應用程序的工作分解成很多工作小塊，將它們放置在服務器群的計算節(jié)點中，在節(jié)點上直接處理數(shù)據(jù)。本文利用Hadoop開發(fā)實驗性的云計算平臺大學計算基礎課程學習系統(tǒng)。

2 搭建云計算平臺的大學計算機基礎課程學習系統(tǒng)

本系統(tǒng)根據(jù)本校大學計算基礎課程的實際教學情況，采用6臺計算機來搭建大學計算機基礎課程系統(tǒng)的云計算平臺。在Hadoop系統(tǒng)中，需要1臺機為Master，其余5臺機器作為Slave。Master用來配置NameNode并負責JobTracker工作。該工作主要負責整個分布式數(shù)據(jù)的管理和分解任務，并調(diào)度和跟蹤各個任務的執(zhí)行。Slave配置DataNode并負責完成TaskTracker工作。該工作主要根據(jù)本地數(shù)據(jù)，存儲分布式數(shù)據(jù)，具體完成Map任務和Reduce任務。Hadoop集群的構(gòu)建具體實現(xiàn)步驟描述如下：

（1）由于Hadoop要求所有機器上hadoop安裝目錄結(jié)構(gòu)要相同，并且具有一個相同的用戶名的帳戶。本系統(tǒng)的帳戶設置為dxjsj，主目錄是/home/dxjsj。

（2）將hadoop0.12.0壓縮包解壓至HadoopInstall文件夾中。所有的配置文件都在/hadoop/conf/目錄中，所有執(zhí)行程序都在/hadoop/bin目錄中。將 /hadoop/conf/目錄中的hadoop_site.xml，slaves，hadoop_env.sh三個文件拷貝到hadoop-config/目錄中。

（3）配置6臺機器的IP。

對于Master機器，其機器名和IP分別dxjsj-1：192.168.8.61。其余的5臺Slave機的機器名和IP依次設置為：dxjsj-2：192.168.8.62 ……， dxjsj-6：192.168.8.66。為了確保6臺機器之間能相互正確解析，可通過ping主機名來實現(xiàn)，通過修改/etc/hosts文件打開達到Ping通。

（4）建立Master到每一臺Slave的SSH受信證書。

Hadoop啟動以后，Namenode是通過安全協(xié)議SSH（Secure Shell）來啟動和停止各個節(jié)點上的各種守護進程的，因此在本系統(tǒng)中需要配置SSH使用無密碼公鑰認證的方式。具體操作為在Master和所有Slave機器上執(zhí)行ssh-keygentrsa命令后，在/root/.ssh/目錄下將產(chǎn)生一個名為id_rsa. pub的證書文件，采用scp命令將其復制到每個Slave上。

（5）Hadoop安裝完成之后，執(zhí)行/hadoop/bin/hadoop namenode-format命令格式化namenode。

（6）正式啟動hadoop。執(zhí)行Master上的start-all. sh啟動所有的Hadoop守護；執(zhí)行stop-all.sh停止所有的Hadoop。

至此，基于云計算大學計算機基礎課程學習系統(tǒng)中的云計算平臺搭建完成。整個學習系統(tǒng)是由客戶端、網(wǎng)絡平臺和云計算平臺三部分構(gòu)成：

1）客戶端 本系統(tǒng)學生機作為客戶端，安裝windows XP操作系統(tǒng)。 整個學習系統(tǒng)為不同類別的用戶提供不同的界面和功能。在客戶端的學生使用的操作系統(tǒng)是windows XP，而云計算平臺的系統(tǒng)是FC5。為此，本系統(tǒng)采用WebDAV(Web-based Distributed Authoring and Versioning)協(xié)議訪問軟件包，來解決客戶端和云計算兩個不同平臺之間的數(shù)據(jù)交換。

2）網(wǎng)絡平臺 網(wǎng)絡平臺是整個系統(tǒng)的基礎。該平臺的作用是識別用戶終端不同需求，通過接口在該系統(tǒng)的云計算平臺層上調(diào)用相關服務。其主要功能模塊介紹如下。

①管理模塊：該模塊主要對用戶基本信息進行登記和管理。用戶通過唯一的帳號進行注冊。

②學習模塊：學習模塊是最主要的模塊。在該模塊中，學生可進行自主地學習。包括課程內(nèi)容的學習，輔導和測試，以及教師對學生學習的掌握情況等內(nèi)容。

③交流模塊：提供教師與學生、學生與學生、教師同行之間提供一對一，一對多，多對多的實時交互，可以發(fā)表個人日志，留言等。

④存儲模塊：在存儲模塊中主要是實現(xiàn)虛擬硬盤的功能。用戶可下載學習資料進行學習，并上傳學習資源供他人共享。

3）云計算平臺 該平臺是本系統(tǒng)的核心部分。用戶終端根據(jù)網(wǎng)絡平臺上各功能模塊需要的服務，通過接口，建立起與系統(tǒng)中云計算平臺的連接。連接成功后，所有的任務都由云計算平臺處理通過Hapood分布式系統(tǒng)，采用任務拆分的方式完成，再將處理完畢后的數(shù)據(jù)通過接口傳遞給用戶。在云計算平臺中，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、分布式計算和數(shù)據(jù)管理等功能。

3 實驗仿真

本實驗使用6臺計算機采用Hadoop0.12.0分布式系統(tǒng)Hadoop搭建云計算平臺， Java版本為jdk6.0。用戶端為150臺機器，用于學生學習，操作系統(tǒng)為Windows XP。當傳輸?shù)奈募谋容^小時，如小于1M，則單機服務器能夠承受，但當學生傳送的文件較大時，且在規(guī)定的時間段內(nèi)上傳文件至服務器時，則服務器的負載將大大加重，收集時間呈指數(shù)級增加，最終導致服務器崩潰。使用云計算平臺收集學生上交的各類文檔資料時，多臺服務器同時協(xié)同工作，應用程序的工作分解成很多小的工作小塊，并將它們放置在服務器群的計算節(jié)點中同時進行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

4 結(jié) 語

將云計算技術(shù)運用到各種網(wǎng)絡學習系統(tǒng)建設中，是對高校教學模式改革一種新的探索。本文采用Hadoop并行編程模型，搭建了實驗性的云計算平臺的大學計算基礎課程學習系統(tǒng)，解決大量數(shù)據(jù)傳輸導致服務器負載過重問題。隨著云計算技術(shù)的日漸成熟，其必將在各類學習系統(tǒng)中得到廣泛的應用。

參考文獻：

[1] 饒少陽.向云計算靠擾[J].信息網(wǎng)絡,2008,(8):5-9.

[2] 張智威.信息以人為本——云計算時代的社交網(wǎng)絡平臺和技術(shù)[EB/OL].,2011-07-11.

篇（6）

關鍵詞： 計算思維；計算機基礎教學

Key words： computational thinking；basic computer teaching

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）19-0230-02

1 “大學計算機基礎教學”與計算思維能力培養(yǎng)的關系

1.1 “大學計算機基礎教學”的目的 “大學計算機基礎”課程是被許多高校列為學生進入大學以后必修的公共基礎課程之一。課程內(nèi)容根據(jù)不同省份和學校的要求有所不同，但是主要內(nèi)容基本都是講授計算機文化概論、計算機組成及工作原理、辦公軟件的應用和網(wǎng)頁制作，計算機網(wǎng)絡、程序設計基礎、數(shù)據(jù)庫基礎等領域的基礎知識與基本技術(shù)。對于基礎教學所要達到的目標是要求學生掌握一定的計算機科學與技術(shù)的基礎知識，初步具備利用計算機分析和解決問題的意識與能力，為今后學習以及更好地使用計算機及相關技術(shù)奠定基礎。

1.2 計算思維能力培養(yǎng) 近年來，計算思維的培養(yǎng)成為國際和國內(nèi)研究的熱點，計算思維能力也將成為2l世紀每個人的基本能力。尤其是對于高校計算機基礎教學方面，2010年公布的《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎教學發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》，這份申明的核心要點也強調(diào)“需要把培養(yǎng)學生的‘計算思維’能力作為計算機基礎教學的核心任務”，開發(fā)和培養(yǎng)學生的“計算思維”能力，已經(jīng)成為計算機教學過程中必不可少的重要內(nèi)容之一。

2 通過培養(yǎng)“計算思維能力”來促進“大學計算機基礎教學”改革

2.1 培養(yǎng)用計算機解決和處理問題的思維能力 作為大學計算機基礎教學除了講授計算機專業(yè)知識以外，更要培養(yǎng)學生運用計算機學科的思維方式。無論是對于計算機專業(yè)還是非計算機專業(yè)的大學生來說，培養(yǎng)用計算機解決和處理問題的思維和能力，強化創(chuàng)新實踐能力，也是大學教育所要達到的基本目的之一。對于教師來說，用計算機思維開展教學研究和實踐，也是當今計算機基礎教學正在面臨的新課題和首要任務，更是培養(yǎng)大學生綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。

2.2 基于計算思維能力培養(yǎng)制定“大學計算機基礎課程教學”改革目標 我們應該建設更加完備的計算機基礎課程體系和教學內(nèi)容，進一步改進計算機基礎課程體系和核心課程教學內(nèi)容，研制豐富的教學案例，教授以計算思維為導向的計算機基礎課程，通過知識點的編排和改造，在教學過程中體現(xiàn)“計算思維”。在原有的“大學計算機基礎”課程的培養(yǎng)目標基礎上，更進一步拓展學生計算思維的意識與能力。

3 基于計算思維能力培養(yǎng)的課程體系實踐

3.1 教學組織過程應具有針對性和系統(tǒng)性 ①以專題的形式組織研討交流。計算思維能力的培養(yǎng)需要對教學內(nèi)容重新理解和認識，以不同的講授方法傳授給學生，因此，在教學中我們采用布置專題、組織研討、定期交流的方法。②采用交叉專業(yè)背景開展計算思維能力的培養(yǎng)。我們吸收由不同專業(yè)背景、從事計算機研究與應用的教師組成教學團隊，結(jié)合不同院系的專業(yè)背景開展計算機教學，重點介紹計算機在不同學科的應用和解決問題所涉及的方法和思想，以增進學生對本專業(yè)計算機應用的認識和理解。

3.2 教學內(nèi)容具有啟發(fā)性和探索性 大學計算機基礎課教學，關鍵在于教師如何來引導學生學習。我們在教學內(nèi)容的組織上，先參照教學大綱歸納知識單元，梳理出計算思維教學的主線，講授知識的同時引出思考點，將知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)榛谥R的思維傳授，講授可見的、可以實現(xiàn)的思維，突顯計算思維能力的引導。

3.3 實驗內(nèi)容設計具有實用性和綜合性 教師可以設計最能貼近生活的、具有實際可操作性的例子，來引導學生學習，讓學生體會計算機是如何代替人工簡單重復勞動的，并逐步體會“計算思維”，學會利用計算機工作來節(jié)約人工工時，提高勞動效率。例如我們在講EXCEL部分的時候，設計了如下的試驗，條件：在EXCEL表格中給定某大學2010級學生的名單，包含有4個字段，1700多條記錄，設計回答下列問題，問題：“標記出學生名單中重名學生的姓名，人數(shù)和班級”。表格部分如下圖：

（在此引用部分截圖）表中全部包含1738條記錄。

按院系排序有43個班級。

問題：“標記出學生名單中重名學生的姓名，人數(shù)和班級”。

運用編程基礎知識，在EXCEL中加載宏進行改進，統(tǒng)計結(jié)果如下：

通過這個具體的任務分析，采用了“引領-練習”的方式，逐步引導學生從明確數(shù)據(jù)加工、分析的一般方法中提煉出分析問題的一般過程，用最快速的“計算思維”模式來解決問題。而編程知識的學習，則以學生自主學習為主，教師指導為輔，進一步培養(yǎng)和提高了學生分析問題的能力。

3.4 教學資源建設應具有開放性和共享性 運用網(wǎng)絡平臺開展教學活動，推行開放式教學模式，能夠快速實現(xiàn)教學資源共享，為師生線上交流提供一個時效性較強的交互平臺，滿足個性化培養(yǎng)的目標。

4 結(jié)束語

大學計算機基礎教學中計算思維能力的培養(yǎng)，是一個較為長期的過程，需要我們不斷探索與實踐。以培養(yǎng)計算思維能力為重點的大學計算機基礎教學改革也是迫在眉睫，理應成為我們下一步教學的首要實踐。

參考文獻：

[1]趙麗霞.金偉.高校計算機教學中注重培養(yǎng)學生的動手實踐能力[J].科技信息，2007.

篇（7）

摘 要：將計算機基礎作為計算思維能力培養(yǎng)是國家關于計算機教學的新任務。文章就計算思維概念及其與大學計算機基礎的關系作為總起，重點探究了現(xiàn)階段大學計算機基礎課程教學存在的問題，并就計算思維影響下計算機基礎的教學策略做了分析。

關鍵字：計算思維；大學計算機基礎；教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A doi：10．3969／j．issn．1665－2272．2015．09．038

收稿日期：2015－02－15

0 引言

2006年，美國著名計算機科學家周以真提出并定義了計算思維的概念，引起了國內(nèi)外專家學者對于本領域的關注和探索，也影響著我國高校計算機基礎的教育教學工作。2011年，中科院院士陳國良先生提出了將計算思維作為計算思維導論課的構(gòu)建。由此，大學計算機基礎與計算思維的結(jié)合便成為當今我國高校計算機基礎教育教學改革的新方向。故而，計算機基礎和計算思維的綜合性探究也成為一個亟待進行的重大課題。

1 計算思維概念及其與大學計算機基礎的關系

1．1 計算思維的概念

伴隨著社會科技的日新月異，計算機科學已經(jīng)深入我國社會發(fā)展的各個領域并取得了良好發(fā)展。但是，就計算思維的概念上學術(shù)界依然對其有著爭議。

首先，發(fā)起人周以真對于計算思維的定義仍然將其劃入了計算機科學的相關領域。Denning教授將其算定義為信息的一個處理過程，是科技發(fā)展和社會生活生產(chǎn)中無處不在的，計算機計算僅僅是其眾多形式中的某一種而已。

其次，《Computing versus human thinking》一文中，Naur教授論證了計算機不能充分展現(xiàn)出人的思維，僅僅是將一種世界形式表現(xiàn)出來。所以，Naur教授的觀點實質(zhì)上說明了信息處理在運用計算機過程的一種局限。

概而言之，無論是周以真教授、denning為首的專家學者，還是Naur教授，他們的觀點和質(zhì)疑本質(zhì)上都是對計算思維的一種延伸。所以，從一個較為廣闊的概念來看，計算思維簡明扼要地提出了其積極意義和本質(zhì)內(nèi)涵，即計算思維是一種當前角度出發(fā)下計算機的工作特點和思維方式，但是極易造成人類對其的思維誤解。所以，計算思維的概念和定義總體來說還處于一個亟待探究和研究的過程。

1．2 大學計算機基礎課程的重要性

就我國大學計算機基礎課程而言，雖然其本身作為一門學科存在，但是對于大學生其他學科的學習、其他學科的發(fā)展依然有著最為重要的促進作用。這是因為，計算機科學和計算機技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)如今科學界中最具經(jīng)濟性和前沿性的問題解決方法。而既然作為基礎課程，大學計算機也應當同物理、數(shù)學、語文等相關課程地位一樣。所以，當今大學計算機基礎課程對于培養(yǎng)新時代下綜合化應用型高素質(zhì)人才有著重要意義，對于高校學生其他課程的學習促進也有著推動作用。

1．3 計算思維與計算機基礎的關系

周以真教授認為，計算思維是當今社會人對于問題處理和解決的一種重要思維活動，是每一個社會人都應當具備的一種基本能力。所以，計算思維融入到大學計算機基礎教育教學環(huán)節(jié)當中，學生的計算思維能力、計算思維處理問題能力都將獲得提升。

究其本質(zhì)而言，我國大學計算機基礎是教育部和廣大高校以及課程研究人員對于高等院校本科非計算機專業(yè)學生計算機能力培養(yǎng)和知識講述的要求。即在大學計算機基礎課程教育教學中要培養(yǎng)學生對于計算機工具使用能力的培養(yǎng)、計算機處理問題能力的培養(yǎng)。而這一培養(yǎng)過程恰好與計算思維相互聯(lián)系。

2 現(xiàn)階段大學計算機基礎課程的教學問題

2．1 計算機基礎課程的課時安排問題

現(xiàn)階段我國大部分高校對于大學計算機基礎課程的教學進度和教學內(nèi)容主要分為理論知識介紹和上機操作兩大部分。首先，在理論知識介紹和講授的過程中分別安排了電子技術(shù)和計算機發(fā)展史、二進制運算的計算機概述；內(nèi)存、CPU、輸出設備、輸入設備等與計算機工作相關的組成原理；計算機的操作系統(tǒng)、程序設計、程序語言等計算機軟件；視頻、圖像、文字以及音頻等計算機處理技術(shù)；數(shù)據(jù)庫操作、信息系統(tǒng)開發(fā)等。其次，在上機操作的課時安排上，大部分學校都將office辦公軟件的相關使用和操作作為主要內(nèi)容，即針對word、access、frontpage、powerpoint、excel等軟件的應用和操作。

就上述的課程安排而言，大部分高校在上機操作的教育教學過程中往往都能通過教學練習和實際操作完成學習目標，即大部分學生能夠完成相關軟件的操作要求。但是，在理論知識的教學過程中最大的問題就是實際教學效果和預期目標偏差太大。教學課時不足學生則很難完成章節(jié)理論知識的理解和學習。而且，就單純的針對教學內(nèi)容來說，大學計算機基礎幾乎涵蓋了所有計算機專業(yè)的相關理論知識和概念，教師針對非專業(yè)學時的教學過程中很難透徹講解，更不用談學時的鞏固和聯(lián)系。所以，學時聽不懂、學習吃力的情況也就日漸凸顯，某些學生學習積極性也就下降，課程學習目的也就模糊。

2．2 計算機基礎課程的教材內(nèi)容問題

現(xiàn)階段我國各大高校針對大學計算機基礎的版本依然很多。盡管這些內(nèi)容都是根據(jù)高校學生發(fā)展和教育部相關課程教學指導進行編寫，且內(nèi)容大多是計算機專業(yè)教材的濃縮和簡化。但是其中涉及到計算機組成原理、操作系統(tǒng)原理、算法和程序設計以及數(shù)據(jù)庫原理和應用等相關知識和概述仍然需要大量課時進行講述。這也就造成了大學計算機基礎課程教材的內(nèi)容在額定課時內(nèi)幾乎不能完全講述清楚，學生往往只能掌握一些最為簡單和最為基礎的知識。

而且，各個不同版本的大學計算機基礎課程教材依然存在著諸如知識體系不夠科學、專業(yè)名詞簡單羅列、知識體系更新不及時等問題，使得很多學生在學習過程中出現(xiàn)走馬觀花或者似懂非懂的狀況。

3 計算思維影響下大學計算機基礎課程的教學策略

大學計算機基礎的教育教學就是需要通過相關理論知識和上機操作的過程讓學生對于計算機知識的理論和原理進行掌握，提升學生運用計算機處理問題的能力，最終達到“學以致用”“活學活用”的效果。說到底，開設大學計算機基礎課就是要讓學生通過課程內(nèi)容設置、課程教學安排提升計算機的各項應用能力，達到解決實際問題的效果。這就要求廣大高校在大學計算機基礎教學過程中運用以下三個策略。

3．1 優(yōu)化理論教學

優(yōu)化理論教學需要廣大高校針對計算機科學中的理論教學進行改變，即盡量保留一些不變的理論。例如，計算機組成原理中，有關計算機算法的思想是沒有變化的。而這些算法也是計算思維中的主要思想方法。要將這些計算思維的基本原理在課堂教學中進行詳細講解，提升學生計算思維的能力。

3．2 合理安排教材

計算機的教材內(nèi)容總的需要是少而精，即符合計算機科學和計算思維。所以，教材的安排上要凸顯出計算機基本原理、計算機硬件和計算機軟件等內(nèi)容。盡量將快速革新的計算機應用部分安排到上機操作過程中。相關概念和原理通過計算機實際操作將能獲取更好的效果。

3．3 加強應用技術(shù)的教學

說到底，加強應用技術(shù)的教學實際上就是要確保計算機的上機課教學相關內(nèi)容能夠跟進計算機技術(shù)的發(fā)展。

4 結(jié)語

作為現(xiàn)階段高校學術(shù)創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)過程中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)，計算機基礎教學唯有在新形勢與新環(huán)境下不斷提升教學內(nèi)涵和內(nèi)容，豐富教學手段，加強推進教學改革才能應對當今世界計算機技術(shù)發(fā)展的新挑戰(zhàn)和新趨勢。

參考文獻

1 戰(zhàn)德臣，聶蘭順．計算思維與大學計算機課程改革的基本思路［J］．中國大學教學，2013（2）

2 陳國良，董榮勝．計算思維與大學計算機基礎教育［J］．中國大學教學，2011（1）

3 楊建磊．關于我國大學計算機基礎課程教學中“計算思維能力培養(yǎng)”的研究［D］．蘭州：蘭州大學，2014

4 楊彩云，王軍華．計算思維視野下大學計算機基礎分層教學構(gòu)建［J］．高教論壇，2012（2）．

5 劉君亮．基于計算思維的混合式學習模型研究［D］．北京：北京交通大學，2014

篇（8）

1課程基本信息

《大學計算機基礎》總學時為64學時，其中課堂教學32學時，上機實驗32學時。授課對象為全校非計算機專業(yè)的本科生和專科生，課程類別為公共基礎課，先修課程是高中信息技術(shù)課程。

2《大學計算機基礎》課程教學現(xiàn)狀

首先，學生在認識上存在誤區(qū)。學生普遍存在“重專業(yè)、輕基礎”的現(xiàn)象。學生的學習興趣不高，對學習內(nèi)容不感興趣，不愿意投入太多精力去學習，認為會用計算機上網(wǎng)、娛樂就可以了。其次，我?！洞髮W計算機基礎》只對本科和專科進行不同教學內(nèi)容的安排，沒有針對不同的專業(yè)的設置不同的教學內(nèi)容。教材缺乏解決專業(yè)問題的案例，學生很少學到與本專業(yè)有關的計算機知識。最后，由于各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的不平衡，客觀上學生的基礎差異也很大。很多學生對計算機已經(jīng)有了一定程度的掌握，他們高中就學習了《計算機基礎》這門課，并且內(nèi)容有很多與大學的《大學計算機基礎》課程重復。而一些落后地區(qū)的學生還基本上沒有接觸過計算機。這樣就造成了入學時，學生的計算機水平參差不齊的現(xiàn)象。

3 教學定位分析

計算機基礎教學是大學教育的基本內(nèi)容，計算機不僅是一種工具，而且計算機學科還有一種獨特的分析問題、解決問題的思維方式，應把培養(yǎng)學生的“計算思維”能力作為計算機基礎教學的核心任務。

教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會提出了大學計算機基礎教學四個方面的能力培養(yǎng)目標[1]：(1)對計算機的認知能力。(2)應用計算機解決問題的能力。(3)基于網(wǎng)絡的學習能力。(4)依托信息技術(shù)的共處能力。因此，計算機基礎教學在培養(yǎng)學生成為適應信息社會和經(jīng)濟發(fā)展需求的新型人才中承擔著重要的職責。

本課程共8章，課程的重點是：計算機基礎知識、操作系統(tǒng)、office 2003。課程的難點是：計算機數(shù)制與轉(zhuǎn)換，計算機操作系統(tǒng)的原理和功能，網(wǎng)絡協(xié)議。

教師用通俗的實例和多媒體進行講解，同時理論聯(lián)系實際，觀察和分析實例。增添網(wǎng)上學習資料、加強上機輔導和答疑， 讓學生通過上機實踐來理解。鼓勵和引導同學通過互聯(lián)網(wǎng)學習，從而激發(fā)創(chuàng)造力、想象力，從實踐中理解并掌握本課程的重點與難點。

實踐環(huán)節(jié)極為重要，加強實踐教學環(huán)節(jié)的目的是培養(yǎng)學生的上機動手能力、解決實際問題的能力、以及知識綜合運用能力等?！按髮W計算機基礎”課程的實驗學時與講課學時之比為1:1。

4 教學條件分析

在授課環(huán)境方面，我們采用多媒體大屏幕授課，授課用計算機都能上網(wǎng)，同時配有白板，以便書寫方便；教師上課采用自行制作的電子課件，并配有授課的各種軟件，因此軟件和硬件都能滿足上課要求。

在實驗教學方面，我校的計算中心機房設備配置完好，2011年新配置400臺計算機已經(jīng)投入使用，上機學習用的各種軟件齊全，完全可以滿足實驗教學的要求。未來設想是實現(xiàn)多媒體信息的采集、處理和制作。

5 教學實施設計

(1)直觀授課方法。目前課程的教學方法和手段是“教師+多媒體教室”的教學方式。由于《大學計算機基礎》課程信息量大，知識更新快，我們使用“計算機+大屏幕投影”的多媒體授課方式，教師邊講解邊演示，操作過程直觀的展現(xiàn)在學生面前。這種方式將抽象內(nèi)容具體形象化，教學效果直觀，能多角度地向?qū)W生傳遞教學信息。但該方法也帶來一些問題，如上課信息量大，同學不易記筆記。為了便于學生學習，我們利用課程網(wǎng)站，并將課件和教學文件等放在網(wǎng)上，供學生下載，彌補了多媒體授課方式的不足。(2)在課堂教學中，引入靈活的教學方法，互動式、啟發(fā)式和引導式教學，充分激發(fā)學生求知的潛能和學習的主體作用。例如教師選取某些適合的章節(jié)（如計算機的輸出設備）在課前組織學生分組預習。同學們自行分工，利用網(wǎng)絡收集資料，然后對收集到的資料進行加工整理，用PowerPoint制作出課件，每組選出代表，在課堂上進行講解，最后由教師進行點評。學生通過教師所給予的評價和指導意見，可以調(diào)節(jié)自己的學習，啟發(fā)自己的思維；而通過與學生的交流溝通，教師能夠及時了解學生的學習現(xiàn)狀和需求，發(fā)現(xiàn)和掌握學生的情感和技能水平，為下一步教學和管理提供依據(jù)。讓學生帶著問題去學習，有利于學生主動探索知識，經(jīng)過這種鍛煉，學生的綜合素質(zhì)會獲得進一步的提高。(3)在實驗教學中，我們設計一些綜合應用性實驗，引導學生根據(jù)自己的實際水平選做，尤其是有一定基礎的學生，學習的重點應放在這一層次的綜合實驗練習上，滿足他們的求知欲。 這種設計旨在培養(yǎng)學生綜合應用計算機知識與技術(shù)的能力，讓學生獨立、系統(tǒng)地掌握軟件的使用。學期末，布置一個研究與創(chuàng)新型實驗，組織學生進行作品競賽，重在培養(yǎng)學生的自主能力與創(chuàng)新意識。(4)完善教學網(wǎng)站建設。本課程在我校Blackboard網(wǎng)絡教學平臺開設了教學網(wǎng)站，提供《大學計算機基礎》課程的教學大綱、教案、PPT課件、上機實驗指導以及一些網(wǎng)絡資源的鏈接等。學生可以登陸網(wǎng)站下載學習資料，使用信箱完成作業(yè)的下載上傳，教師可以進行作業(yè)批改、網(wǎng)上答疑等。網(wǎng)絡教學平臺的使用，有利于開拓學生的視野，實現(xiàn)優(yōu)秀教學資源的共享。網(wǎng)絡教學促進了學生與教師之間的交流，并能充分發(fā)揮學生的主動性，提高學生學習的參與度，對學生的社會參與能力、協(xié)作能力、知識學習與實踐都具有重要的訓練作用。

6教學評價設計

總成績=平時成績*30%+期末成績*70%

平時成績滿分100分，教師將課堂提問、日常小考、階段測試以及和實驗作業(yè)相結(jié)合，綜合評估學生的學習效果，給出學生的平日成績。其中，出勤30分，實驗作業(yè)40分，其它（包括課堂提問、日常小考、階段測試等）30分。

期末成績滿分100分，考試在萬維全自動網(wǎng)絡考試系統(tǒng)上進行，試卷由考試系統(tǒng)隨機抽取，考試結(jié)束后系統(tǒng)自動評分?？荚囶}型有選擇題、填空題和操作題?？陀^的基礎知識和主觀的實踐操作均在計算機上進行。這種考試方式真正實現(xiàn)了教考分離，真實地考出了學生的計算機知識和技能水平，能較全面地反映出教學效果，并可為以后改進教學提供參考。

結(jié)語

總之，通過授課、上機實驗與教學網(wǎng)站的緊密結(jié)合，學習《大學計算機基礎》課程后，學生將具備熟練的信息獲取和處理能力，及在網(wǎng)絡環(huán)境下熟練掌握和應用計算機的基本技能。

當今，計算機基礎教學的核心任務是計算思維能力的培養(yǎng)，我們廣大一線教師要認真研究計算機基礎教學的特點， 改進計算機基礎課程體系和核心課程教學內(nèi)容，研制豐富的教學案例，不斷學習，勇于實踐，提高計算機基礎課的教學水平，為國家培養(yǎng)更多創(chuàng)新型人才。

參考文獻

篇（9）

眾所周知，我國近幾年的科技水平、經(jīng)濟水平發(fā)展十分迅速，在以計算機為核心的信息技術(shù)的發(fā)展與運用表現(xiàn)得尤為突出，毫不夸張地說，計算機操作能力也成為人們工作、生活必不可少的技能。這樣一來，讓大學計算機基礎實驗教學承擔著培養(yǎng)學生計算機操作能力與應用能力的重任。在大學計算機基礎實踐教學當中，需要將學生的任務劃分的極為細致，針對于不同專業(yè)、不同學習能力的大學生進行不同的目標設定；同時，也需要對學科知識與社會知識進行區(qū)別，讓大學生真正做到學以致用。但是，就目前的大學計算機基礎實驗教學實際情況來看，教育教學并未落實該理念，在各方面都還存在著致命的缺陷，影響著大學生學習計算機基礎知識的掌握成效與進度。由此可見，大學計算機基礎實驗教學改革與實踐的重要性與必要性。

1大學計算機基礎實驗教學的現(xiàn)狀及問題

應目前教育改革的要求，對大學生計算機基礎實驗教學現(xiàn)狀的實際情況進行了調(diào)查與分析。一方面，大學計算機基礎實驗教學的開展，提高了我國教育教學的效率與改革，促進了學生全方面的發(fā)展，將信息化設備與學生的學習內(nèi)容結(jié)合起來，強化了教育的實用性與先進性。但是，另一方面，大學計算機基礎實驗教學的教學指導與教學內(nèi)容都存在著學生被動學習的問題。大學生的學習計算機基礎知識的興趣提不高，導致大學生遇到問題不會提問、記憶無法加深，進而導致大學生的計算機操作能力無法提高的一系列循環(huán)效應。由此可見，大學計算機基礎實驗教學的現(xiàn)狀并不容樂觀，加快大學計算機實驗教學改革與實踐已成為我們不可逃避的現(xiàn)實話題。

（1）大學生知識背景差距較大。作為新入學的大學生來說，他們各自的計算機學習背景與知識基礎都有著很大的不同，再加上目前高考不考計算機這一科目，對學生的計算機操作能力并沒有硬性的要求，這也成為大學生計算機學習背景與學習基礎有所差異的重要因素。本論文當中將計算機學習背景差異主體分為城市學生與農(nóng)村學生。首先，城市學生，在高中甚至更早都會將計算機知識滲透到教學內(nèi)容當中去，比如平時的計算機課程等等，他們相對于農(nóng)村的學生要提前接觸到電腦，在辦公平軟件、操作系統(tǒng)等都會有所學習。這樣一來，來自城鎮(zhèn)的大學生所具備的計算機操作能力就會高于來自農(nóng)村的大學生，其次，由于農(nóng)村學生本身經(jīng)濟水平發(fā)展落后，教育教學設備落后，所以，學生不具備學習計算機的條件。因此，大學新生的計算機學習背景與知識基礎不同是大學計算機基礎實驗教學所面臨的較為嚴峻的問題。

（2）大學計算機基礎實驗教學定位模糊。目前，大學計算機實驗教學普遍采用集體操作、靈活放松的教學方式，對其要求較低。并沒有獨立開設、設置學分。這就形成了受教育者與教育者對大學計算機基礎實驗教學課程的重視度缺乏的不良現(xiàn)象。在實驗過程當中，教師對學生講解大學計算機基礎實驗教學的目的，再對大學生的學習內(nèi)容以及操作任務提出要求，有學生個體或團體完成。但是，教師對學生后期的操作成果及操作評價并沒有提出較高的要求，這就使得學生降低了對自己的要求，在實驗課程上玩游戲、看視頻等，將大學計算機基礎實驗課程視為娛樂放松課程，其結(jié)果不言而喻。同時，大學計算機基礎實驗教學當中，僅將辦公軟件及其他應用作為重要學習內(nèi)容，事實上，這屬于社會從業(yè)人員的基本要求，與大學教育教學目標有所偏離，應該豐富大學計算機基礎飾演教學課程的教學內(nèi)容。再就是大學計算機基礎實驗課程的課時設置相當不合理，大學計算機基礎實驗課程分為理論與實踐兩大部分，其課時的比例為三比一，給學生提供的實踐時間不符合正常的操作速度?？偠灾髮W計算機基礎教學形式、教學內(nèi)容、教學課時都體現(xiàn)出對大學計算機基礎實驗教學定位模糊這一問題。

2大學計算機基礎實驗教學改革與實踐

最近幾年，國家相關教育部門對計算機學習提出了改革，在全國范圍內(nèi)對中小學推行計算機普及教育，將計算機基礎知識滲透到整個教育活動當中去，推動了大學計算機基礎實驗教學改革與實踐，緩解了大學計算機實驗教學的矛盾，培養(yǎng)出一批批專業(yè)的市場型、社會型人才。下面，對大學生計算機基礎實驗教學改革與實踐內(nèi)容進行系統(tǒng)的總結(jié)。第一、調(diào)整了大學生計算機基礎實驗教學課程的上機實踐課時，為學生提供充分的自學、自解、自創(chuàng)的時間。大學計算機基礎實驗教學的目的在于培養(yǎng)學生的計算機操作能力，那么調(diào)整學生的實踐課時是前提與必備條件，讓學生可以在自作的過程中，學習與領悟計算機的基礎知識。第二、增加大學計算機實驗課程的考核環(huán)節(jié)，提高教育者與受教育者對該課程的重視。在上述大學計算機基礎實驗課程當中，可知教學過程中，缺乏教育者對受教育者的實驗考核的環(huán)節(jié)，導致教育兩大主體即老師與學生缺乏對此實驗課程的重視度，那么增設計算機實驗課程的考核環(huán)節(jié)可以彌補這一缺陷，將學生的被動學習調(diào)整為主動學習。第三、對不同情況的大學生進行分級實驗教學，實現(xiàn)因材施教。其不同情況可以劃分為不同專業(yè)、不同計算機學習基礎等。在這種分級教學的形式之下，我們根據(jù)大學生所學專業(yè)的具體需求來展開實驗教學，與專業(yè)的實際社會需要相結(jié)合來完成此計算機基礎實驗教學活動?？偠灾?，大學計算機基礎實驗改革與實踐是根據(jù)大學計算機基礎實驗存在的問題展開進行的，做到具體問題具體分析，找到開展大學計算機基礎實驗課程的正確、科學方式。

作者:李英 單位:商丘師范學院

參考文獻：

篇（10）

自從2010年8月中國9所高校聯(lián)盟在西安會議上發(fā)表了《九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎教學發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》以來[1]，國內(nèi)高校對運用計算思維作為新一輪計算機基礎教學改革的指導思想已形成了廣泛的共識。2011年11月在杭州召開的大學計算機課程報告論壇上，許多院校對圍繞計算思維的計算機基礎教學改革進行了不同的解讀。筆者認為，目前對計算機基礎教學進行新一輪改革的認識是充分的，但如何以計算思維去指導計算機基礎教學的具體改革實踐，尤其是在“大學計算機基礎”課程教學內(nèi)容的重新梳理和組織方面，仍然有許多值得探討的問題。

一、“大學計算機基礎”課程教學內(nèi)容改革的需求

教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會制定的《計算機基礎課程教學基本要求》所提出的4×3知識體系結(jié)構(gòu)和1+X課程體系[2]，不但回答了上什么課的問題，也科學地闡述了為什么要上這些課的問題。尤其是“大學計算機基礎”課程（即1+X中的“1”），在計算機基礎教學中占有極其重要的地位。這是我們進行計算機基礎課程建設的基石，也是教指委和廣大從事計算機基礎教學工作的教師們多年辛勤工作的結(jié)晶。

由于計算機基礎課程所依賴的計算機科學、技術(shù)、工程等發(fā)展極為迅速，知識更新周期越來越短，使得傳統(tǒng)的以技能為主的應用型課程遠遠滯后于學科發(fā)展。尤其是傳統(tǒng)的應用技術(shù)課程下移到中小學階段，使得許多高校的大學計算機基礎教學入門課程“大學計算機基礎”的內(nèi)容不能滿足大學新生的學習要求。筆者最近在和西部一些高校計算機基礎課程的教師接觸過程中，他們對此更有深刻體會：以技能性為主的計算機基礎課程已經(jīng)到了非改不可的地步。

即使已經(jīng)進行了課程內(nèi)容改革的部分學校，仍然面臨著課程應該涉及什么內(nèi)容及如何組織的困惑。不同于大學階段的數(shù)理課程具有完備、循序漸進的體系，計算機基礎課程尤其是“大學計算機基礎”涉及知識點很多，各種知識互相交叉，很難梳理出一條清晰的脈絡，往往從教材到教學過程都是以名詞解釋為主，也就是解釋了“是什么”，卻難以進一步解釋“為什么”。因此，在新的課程改革中如何表現(xiàn)課程的知識體系就成了亟待解決的問題。例如，在介紹計算環(huán)境時，往往局限于具體的機器描述，忽視了對計算環(huán)境核心思想的介紹和分析；再如，介紹算法也局限于實現(xiàn)過程，忽視了求解方法的思路。

課程教學內(nèi)容建設是一項“工程”，不但要解決課程的內(nèi)容體系，也需要解決如何在教學過程中組織和表現(xiàn)具體的內(nèi)容。計算機基礎教學應該有別于計算機專業(yè)教學，不可能也沒必要涉及計算機技術(shù)的方方面面。大學生學習計算機基礎課程，不僅要了解計算機是什么、能夠做什么、如何做，更重要的是要了解這個學科領域解決問題的基本方法與特點。計算機作為通識教育的重要內(nèi)容，不只是簡單地拓展學生在計算機方面的知識面，更需要展現(xiàn)計算機學科的思維方式[3]。“大學計算機基礎”課程作為大學計算機基礎教學的入門課程，需要有相對穩(wěn)定、體現(xiàn)計算機學科核心思想和方法的內(nèi)容，不但要解釋相關知識是什么，更要回答它們?yōu)槭裁?，特別要在不局限于特定機器的條件下，抽象表達計算模型和原理、方法及其實現(xiàn)，因此需要在更高層次上進行課程教學內(nèi)容建設。

更為值得注意的問題是，由于一些高校“大學計算機基礎”教學內(nèi)容改革的滯后，使得相關學校的教學主管部門開始質(zhì)疑該課程設置的必要性，有的已經(jīng)開始將“大學計算機基礎”課程從必修改為選修，或者干脆只保留了程序設計類課程。

歸根結(jié)底，我們必須正視以上問題。能夠解決上述問題的關鍵就是“計算思維”。如果將計算機作為機器，它是一種工具，是具有計算功能的工具；但是，它依賴的科學基礎并不是機器本身。這就是把計算機稱為“科學的機器”以及把其學科稱為“機器的科學”的原因。計算思維反映了計算機學科最本質(zhì)的特征和最核心的方法。將計算思維能力培養(yǎng)作為計算機基礎教學的核心任務，不僅緊緊圍繞現(xiàn)有計算機基礎教學的根本任務和核心知識內(nèi)容，而且反映了計算機學科的本質(zhì)，也體現(xiàn)了通識教育應有的特征[3]。因此，需要全面正確理解計算思維，并運用計算思維的思想對“大學計算機基礎”課程的教學內(nèi)容進行重構(gòu)。

二、計算思維的核心方法是“構(gòu)造”

正如陳國良院士等專家所指出的那樣：“計算思維不是今天才有，早就存在于中國的古代數(shù)學之中，只不過周以真教授使之清晰化和系統(tǒng)化了”。按照周以真教授對計算思維的解釋，計算思維建立在計算過程的能力和限制之上，由人或機器執(zhí)行。這一點特別重要：并非所有計算過程都是由計算機完成的。進一步而言，計算思維最根本的內(nèi)容，即其本質(zhì)是抽象（Abstraction）和自動化（Automation）。

現(xiàn)實意義上的計算思維的基礎是計算機學科。計算機學科既是構(gòu)造計算機器的學科也是基于計算機器進行問題求解的學科。從問題求解的角度看，計算機學科所涉及的問題求解均是基于一定計算模型（環(huán)境，包括計算機器）和約束上的問題求解。這里所說的計算環(huán)境，并非是單一的機器層次上的，而是存在不同層次的計算環(huán)境。計算機學科不同的研究領域可以理解為在不同計算環(huán)境中的問題求解。例如，在抽象級上的圖靈機研究；在指令級上的硬件設計；在語言級上的程序設計；在系統(tǒng)級上的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫設計以及應用軟件設計，等等。

無論面向什么層次的計算環(huán)境，問題求解首先需要解決的是問題的表示，例如編碼/解碼和建模等都是典型的例子。只有這樣才能夠建立計算環(huán)境所能理解的基本計算對象，進而為基于計算環(huán)境的問題求解提供可能。進一步需要設計問題求解過程，典型的方法有：約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化、仿真、遞歸、并行、啟發(fā)式推理、平衡與折中等。最后需要驗證以確定計算過程的正確性與效率，典型方法有預防、保護、冗余、容錯、糾錯等，其中還需要多維度（時間、空間、簡潔、社會、成本）考量計算的效率。

因此，從本質(zhì)上說，計算思維的核心方法是“構(gòu)造”（Construct）。這里面包括了三種構(gòu)造形態(tài)：對象構(gòu)造、過程構(gòu)造和驗證構(gòu)造[3]。對象構(gòu)造是面向計算過程中的各種對象，例如指令、硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)組織、程序函數(shù)/組件、系統(tǒng)軟件等；過程構(gòu)造是基于對象的計算形態(tài)的構(gòu)造，例如指令的執(zhí)行、算法（涉及數(shù)據(jù)組織和語言）、計算資源調(diào)度、分布式處理、軟件工程等；驗證構(gòu)造則是針對前述兩個構(gòu)造的有效性分析，包括測試與分析、系統(tǒng)安全性、可靠性及對社會的影響等。因此，計算思維能力的重要表現(xiàn)就在于培養(yǎng)其構(gòu)造能力。

進一步地講，我們可以將計算機學科的12個重復出現(xiàn)的基本概念[6]，與“構(gòu)造”進行關聯(lián)分析?？梢哉J為這些12個基本概念實際上就是針對對象構(gòu)造、過程構(gòu)造和驗證構(gòu)造的不同的方法與原則[3]。

從學科思維角度看，與計算機學科關系最密切的傳統(tǒng)思維方法主要是數(shù)學思維、邏輯思維和工程思維。計算思維不是一種孤立的思維，在不同層次（環(huán)境）上的問題求解也體現(xiàn)了傳統(tǒng)思維的許多特征。如下圖所示。

計算思維與傳統(tǒng)思維圖

抽象級（如圖靈機）的問題求解具有數(shù)學思維的特征，指令/語言級上的問題求解（如程序設計）具有明顯的邏輯思維特征，而在系統(tǒng)級的問題求解中則大量應用了工程思維方法。實際上，也可以把數(shù)學思維、邏輯思維、工程思維中的相關思想映射到計算機學科相對應的理論、抽象和設計的相關形態(tài)上。

和計算機科學與技術(shù)專業(yè)能力培養(yǎng)不同的是，計算機基礎教學層次上的計算思維能力培養(yǎng)不需要也不可能涉及計算思維的方方面面，而應該面向各專業(yè)計算機應用需求，培養(yǎng)學生基本的計算思維能力。主要體現(xiàn)在3個方面，即：對計算機的認知能力，具有判斷和選擇計算機工具與方法的能力（包括運用信息技術(shù)的學習能力等）以及運用計算機解決專業(yè)問題的能力。

三、教學內(nèi)容組織

近年來，許多高校對大學計算機基礎課程教學內(nèi)容進行了大力度的改革，突破了過去那種以計算機應用技能培養(yǎng)為主的教學模式，取而代之的是更多地教授計算機系統(tǒng)知識，更加突出課程的基礎性。但是，面對紛繁復雜的計算機專業(yè)詞匯，如果沒有厘清相關的內(nèi)容體系，無疑將使得學生從“不要學”變成“不會學”，因為即使一個計算機專業(yè)的學生要弄清那么多名詞、概念也不是一件容易的事。

“大學計算機基礎”是高校極為重要的一門計算機基礎類課程。該課程內(nèi)容的改革應該圍繞計算思維的核心思想，梳理和刪減現(xiàn)有課程教學內(nèi)容，避免概念的堆積，建立圍繞計算思維核心思想的內(nèi)容組織體系，突出核心的基礎內(nèi)容。

基于上述分析，我們認為“大學計算機基礎”教學內(nèi)容應該涉及抽象級、指令級、語言級以及系統(tǒng)級的典型計算環(huán)境，使學生對這些計算環(huán)境的基本原理以及基本問題求解方法有所認識，進而從中了解從計算思維的基本方法，培養(yǎng)計算思維的基本能力。因此，下面是我們基于上述思路提出的一種教學內(nèi)容組織架構(gòu)。

1.計算的歷史與影響。介紹人類追求自動計算的發(fā)展歷程以及現(xiàn)代計算機技術(shù)對經(jīng)濟發(fā)展和人類社會進步所帶來的影響。今天的計算機從最初的機器發(fā)展成為一門學科是人類智慧、想象力發(fā)揮到極致的體現(xiàn)。計算機學科與其他各門學科的結(jié)合，改進了研究工具和研究方法，促進了各門學科的發(fā)展?，F(xiàn)在，計算科學已經(jīng)成為推動人類社會文明進步與科技發(fā)展的三大手段之一。

2.計算模型。這是對計算機的高度抽象，最為經(jīng)典的模型為圖靈機/波斯特模型（Turing/Post Model），解釋了機器的計算能力及其局限性，同時它還是研究算法的重要工具。按照圖靈-丘奇命題，所有可計算的都是圖靈機可以執(zhí)行的。

3.處理器模型。以指令為基礎理解具有程序能力的自動計算過程，進而理解現(xiàn)代計算機模型（也被叫做馮·諾依曼模型）。

4.信息的編碼與存儲。信息的編碼與存儲是問題表示的基礎，也是應用計算機求解問題最基礎和核心的工作。通過介紹數(shù)制（進制）、邏輯代數(shù)和典型數(shù)據(jù)的編碼與組織方法，了解數(shù)據(jù)在計算機中的基本表示和存儲，包括存儲器結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的基本組織關系。

5.算法和程序。算法是計算機科學的核心和精髓。通過理解算法的表示與評價、基本算法以及程序的基本控制結(jié)構(gòu)，初步理解計算機解決問題的自動實現(xiàn)過程。

6.操作系統(tǒng)。作為計算平臺的操作系統(tǒng)，無疑是計算機軟件系統(tǒng)中最為重要的軟件，也是構(gòu)建系統(tǒng)的平臺基礎。這一部分的內(nèi)容組織不是基于如何使用操作系統(tǒng)，而是需要理解它是如何解決計算資源的競爭問題，高效實現(xiàn)資源共享與分配等。

7.計算機網(wǎng)絡。某種意義上，最為吸引大學生的計算機應用技術(shù)就是網(wǎng)絡。網(wǎng)絡是一個集計算機、通信于一體實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計算環(huán)境。網(wǎng)絡技術(shù)日新月異，網(wǎng)絡的核心思想應該是解決資源共享和信息交換中的“約定”問題以及可靠傳遞問題。

在以上內(nèi)容中，“計算的歷史與影響”從歷史和現(xiàn)實的角度認識計算機技術(shù)的影響和作用；“計算模型”在抽象級計算環(huán)境上理解計算的基本原理；“處理器模型”則展現(xiàn)指令級計算環(huán)境的基本構(gòu)成，進而理解現(xiàn)代計算機的基本工作原理；“算法和程序”則從語言級計算環(huán)境角度說明計算的基本過程和方法，使學生了解計算機問題求解的基本方法；“操作系統(tǒng)”和“計算機網(wǎng)絡”都是典型的系統(tǒng)級計算環(huán)境，涉及同一物理機中計算資源競爭問題和不同物理機間信息交換問題的解決思路和基本方法，其中也包含了系統(tǒng)效率與驗證這些基本的工程方法；“信息編碼和存儲”是計算機問題求解的基礎，也是最基本的計算對象構(gòu)造。這些內(nèi)容涉及不同層面的計算環(huán)境的基本構(gòu)造方法以及對象構(gòu)造、過程構(gòu)造和驗證構(gòu)造等基本構(gòu)造內(nèi)容，是計算思維最基礎和核心的內(nèi)容。

以上歸納，并非完全是教材的章節(jié)，也不完全是課堂教學的順序，而是一個教學內(nèi)容組織架構(gòu)。在具體課程教學中，需要根據(jù)這個架構(gòu)，對每部分內(nèi)容給予合適的描述，使之能夠被正確理解。

四、教學實施：以“計算機網(wǎng)絡”為例

前面我們設計了一個基于計算思維的“大學計算機基礎”課程教學內(nèi)容組織架構(gòu)。從整體上看，這個架構(gòu)所包含的內(nèi)容與許多高?，F(xiàn)有課程的教學內(nèi)容有較大的重疊和相似。但基于計算思維的計算機基礎教學內(nèi)容改革不僅僅是教學內(nèi)容體系的梳理，更重要的是在各部分內(nèi)容的具體教學中如何組織和呈現(xiàn)相應的教學內(nèi)容，使學生通過學習理解計算思維的基本方法，而不是簡單的概念堆積和知識堆積。

我們認為，較為合適的教學過程應該是圍繞問題求解的基本過程。即通過問題的引入，尋求解決問題的思路，進而引出問題的解決方法或?qū)崿F(xiàn)方法，使學生了解相關內(nèi)容的核心問題和核心解決方法。這里以“計算機網(wǎng)絡”部分的教學為例，分析說明相關教學內(nèi)容的實施方法。

1.問題引入。網(wǎng)絡是將分布在不同地理位置上的具有獨立工作能力的計算機用通信設備和通信線路連接起來，以實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。因此，網(wǎng)絡系統(tǒng)需要解決的核心問題有：收發(fā)端的識別（誰收發(fā)信息）、內(nèi)容識別（收發(fā)什么信息）、信息傳遞路徑（路由選擇）、信息傳遞的安全性和完整保障（容錯技術(shù)、較驗技術(shù)、身份認證）等。在網(wǎng)絡技術(shù)的每一個環(huán)節(jié)，都可以通過適當?shù)膯栴}引出各種可能的解決方案以及對最合適、最有效同時也是最經(jīng)濟的方案的選擇。因此，網(wǎng)絡中的各知識點本身都是問題所致的，也是應該通過問題引入解決方案進而成為技術(shù)的。

2.解決思路。解決上述網(wǎng)絡核心問題最主要的思路就是“約定”，不同機器之間有了統(tǒng)一的約定之后就可以方便地識別誰發(fā)送了什么信息。這種約定在網(wǎng)絡技術(shù)里就是各種各樣的協(xié)議。所以，在網(wǎng)絡技術(shù)中最為經(jīng)典的表述就是“有網(wǎng)絡必有通信，有通信必有協(xié)議”。為了減少網(wǎng)絡協(xié)議設計的復雜性，網(wǎng)絡設計者并不是設計一個單一、巨大的協(xié)議來滿足所有的網(wǎng)絡通信要求，而是采用把通信問題劃分為許多個小問題，并相應設計單獨的協(xié)議，使得每個協(xié)議的設計、分析、編碼和測試都比較容易。網(wǎng)絡分層模型就是這種思想的體現(xiàn)，也體現(xiàn)了約簡、分解、調(diào)度、折中等計算思維的思想。

3.現(xiàn)有實現(xiàn)。網(wǎng)絡分層模型在目前實際網(wǎng)絡應用中就是OSI/Internet模型，前者是7層協(xié)議模型，后者是4層結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)實應用中，網(wǎng)絡有不同的類型，比如按照網(wǎng)絡的覆蓋范圍有：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等。

4.進一步發(fā)問。可以進一步地深入分析網(wǎng)絡問題，例如：IP是實現(xiàn)收發(fā)端識別的基本方法，但當IP地址瀕臨枯竭，就需要有新的解決方案，如動態(tài)IP、IP6等；如果聯(lián)網(wǎng)的機器過多，那么就會出現(xiàn)通信中的瓶頸，如何解決？這就是網(wǎng)絡規(guī)模問題，現(xiàn)行的解決方案是設立A、B、C三類網(wǎng)絡，以適應不同規(guī)模。

層出不窮的網(wǎng)絡應用，從技術(shù)層面，并沒有新的技術(shù)，只是各種技術(shù)的綜合運用，例如Web2.0。在學習了網(wǎng)絡的基本知識以后，再通過回溯的方法思考“網(wǎng)絡模型”，也許能夠使學習者有豁然開朗之感。有關虛擬世界的議論，很大程度上是社會問題，而不是技術(shù)本身，因此通過問題引入的學習，不但能夠使得學生對具體的技術(shù)有所了解，也能夠了解到許多網(wǎng)絡問題并非是技術(shù)問題，但是和技術(shù)相關的。這種學習能夠使得學習者的視野得到開拓。

以上是以計算機網(wǎng)絡為例，分析我們運用計算思維指導計算機基礎課程教學的思路。因此，可以將“大學計算機基礎”課程教學內(nèi)容的設計定位于一個適當?shù)母叨龋簢@計算思維相關的內(nèi)容體系，結(jié)合應用實例和解決問題的過程，在較高的層次上去理解計算過程、計算原理和相關方法。

事實上，無論以何種方法或途徑組織計算機基礎知識，最終對學習者而言需要把對計算機的感性認識以及使用計算機的激情引導到培養(yǎng)計算思維能力上來。希望學習者在今后的專業(yè)學習或者工作中，遇到專業(yè)問題能夠較為熟練且習慣于思考“如果讓計算機來處理這些問題，那么應該如何做”。一個訓練有素的專業(yè)人員，不但需要知道計算機是如何組成的，也需要知道如何通過抽象表達問題，進而實現(xiàn)自動化處理，同樣也需要知道哪些問題是計算機可以解決、哪些問題是計算機不能夠解決的。這些就是大學計算機基礎課程教學需要達到的教學目標。

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