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关键词:计算机教学;信息技术;课程整合;实践
面对新一轮的教育改革浪潮的冲击,计算机教学应当抓住改革机遇,积极的探索信息技术和课程整合教学方式,为学生创设良好的学习、实践环境,利用信息技术的先天优势(快捷、方便、跨时空、宽领域、资源丰富等),提升两者的融合度,全面的改善教学质量,以培养高素质的复合型计算机人才为教学目标,推动素质教育的顺利开展及实施。基于此,本文简单介绍了计算机教学特点,并且根据教学特点,提出几点建设性的改革措施,即探讨计算机教学中的信息技术和课程整合实践,期望能够为其他学科的改革提供一定的参考与指导。
一、简单的介绍计算机教学特点
计算机教学的特点主要有:(1)目前尚缺乏成熟的借鉴经验。信息技术和课程整合,能够为计算机教学方式的转变提供指导,两者的有机整合,是对有效教学资源的综合应用,信息技术可以为计算机教学提供必要的技术支持,如利用信息技术中的图像、视频、音效、动画等功能,调动计算机课堂教学氛围,但是,在计算机教学中,往往对两者的有机整合意识不强,且目前我国的计算机教学体系中,对其优势的借鉴较少。(2)往往滞后于计算机技术的发展。信息技术和课程整合技能有效的提升计算机教学质量,也能优化教学质量评价体系,而且良好的教学质量评价体系是衡量学生综合能力和综合素质的重要途径,但是,目前我国的计算机教学水平滞后于计算机发展水平,且缺乏科学的评价体系,难以保障计算机教学质量的提升。(3)计算机教学教材滞后于计算机技术发展水平。目前,我国的计算机教材内容的编订不是过于超前就是过于落后,与当下的社会发展实际情况不相符,导致我国的计算机教学水平滞后于计算机技术发展水平。虽然目前我国的计算机教学让不尽如人意,但是正在迅速崛起、不见进步阶段,而且在素质教育的助推下,计算机教学质量正在逐步的提升。
二、阐述信息技术和课程整合的意义
1、有利于转变教学方式
信息技术与人们的生活息息相关,在教学过程中,将有趣的教学与经验或者生活常识融入到信息技术系统之中,以信息化的形式呈现出来,便能够有效的吸引学生的注意力,帮助学生集中精力学习,而且能够有效的改变传统的“灌输式”教学模式增强与学生之间的互动交流,从而实现教学效率及教学质量的提升。另外,信息技术和课程整合,不仅仅体现在课堂教学,还在课外学习以及教学指导中发挥着重要作用,如:教学定期组织学生到计算机企业进行学习或者定期组织学生开展计算机比赛,在实践的过程中,学生将课堂学习到的计算机知识和技能与社会信息技术相融合,在实践中提升自身的综合能力及综合素质,而且这是对计算机教学方式的拓展,使得计算机教学打破常规,由传统的课堂教学走向更为广阔的社会教学,转变教学方式的同时,全面的提升素质教育在计算机教学中的应用,加深信息技术和课程整合,从而全面的提升计算机教学效率及质量,培养出高素质的复合型计算机人才。
2、有利于优化教学质量评价体系
传统的教学质量评价体系,往往存在诸多漏洞,如:重视考量学生的考试成绩(笔试),忽略学生的实践操作能力;重视形式主义的思想教育,忽视学生的心理素质培养与提升;重视教师硬性传授,忽视学生的主观能动性;重视学生的被动接受,忽视学生的学习热情、积极性的培养等等,都严重的制约着计算机教学质量,同时,不利于学生的身心健康发展。而在计算机教学中,加强信息技术和课程整合,能够有效得奖教学主动权回归给学生,且灵活的教学模式,能够有效的调动学生的学习热情和积极性,促进学生的身心健康发展,从而为优化教学质量评价体系打好坚实的基础。
3、能够有效的适应社会发展需求
随着我国社会主义市场经济的不断发展、繁荣,市场竞争力越来越强,社会发展对人才的要求越来越高,所需要的建设性的计算机人才,不仅仅要具备过硬的计算机理论知识,还要具备强大的实践操作能力,且具备较高的综合素质(包括心理承受能力、抗压能力、社会适应能力、角色变化能力等),因此,在教学过程中,必须根据社会发展需求,来及时的调整教学方案,开展针对性的教学,而单纯的依靠课堂教学不够(而且课堂教学还未普及素质教育),需要借助信息技术,即强化信息技术与课堂的整合度,尽可能的利用社会教学资源,帮助学生更加深刻的了解并掌握市场动态信息,从而帮助学生准确的定位,及时的发现自身的缺点,并且加以改正,掌握机身与社会发展之间的差距,及时的调整自身的学习态度、学习习惯和学习策略。与此同时,经计算机教学中的信息技术和课程整合试验发现:强化信息技术和课堂教学的契合度,能够系统性的提升学生的自我认知、自我定位能力,且能够将不断更新的市场信息及时的传送给学生,从而实现教学效率及质量的提升,同时帮助学生更加有效的适应社会发展,培养出适应社会发展的、高素质计算机人才。
4、有利于推动素质教育的顺利开展与实施
面对新一轮的教育改革浪潮的冲击,计算机教学实施素质教育势在必行,也迫在眉睫。为了有效的推动素质教育的普及,需要不断的强化计算机教学中的信息技术和课程整合,利用计算机教学——高效、实时、跨时空、灵活、操作简便等优势,及时的更新课堂教学内容,增强课堂教学的趣味性,教师积极的与学生交流互动,改变压抑、凝重的教学氛围,从而增强师生对素质教育的重视度,另外,结合上述的信息技术和课程整合 的意义,我们能够得出:计算机教学中的信息技术和课程整合,有利于推动素质教育的顺利开展与实施。
三、提出几点建设性的改革措施(实践)
1、重视培养学生的创新意识和创新能力
计算机教学中的信息技术和课程整合,要求之一为:重视培养学生的创新意识和创新能力。学生具备强大的创新意识和创新能力,才能开拓解决问题的思路,才能真正意义上实现教学目的——培养高素质的复合型、创新型计算机人才。因此,在教学过程中,教师需要为学生问题情境,使得学生全身心投入到学习之中,同时激发学生的创造能力,全面的提升他们的总额和能力和综合素质。如:在WORD知识和技能教学时(排版、编辑),在正式上课之前,教师可以要求学生利用信息技术自主的去下载一份学习小报,学生进行认真的观察、揣摩、学习,鼓励支持学生自主的制作一份相应的学习小报(自主完成),在动手实践的过程中,教师只作为参与者和指导者,学习的主动权回归给学生。学生通过实践,潜在的学习兴趣被激发,在强烈的求知欲的驱使下,能够全面的调动学生的学习积极性,转化为学习动力,从而达到提升教学质量的目地。另外,学生为了使得自己的小报设计更加的完美,往往会自主或者潜移默化的调动自身的潜在能力,对小报进行更加优质的设计、修饰、编辑等,甚至部分学生自主学习掌握画图、Photoshop、Flashd等技能,在追求完美的过程中,也能充分的体现出学生的个性特征,在获取一定的学习成果时,便会增强学生的自信心和成就感,从而全面的提升教学效率及质量,而且这也是一个培养学生创新意识和创新能力的过程,能够有效的帮助学生解决问题,提升他们的综合能力和综合素质。
2、重视培养学生的自主学习能力
信息技术的高速发展,在很大程度上提升了学生的自主学习能力,学生能够自主的根据自身的兴趣爱好涉猎网络上的教学资源,逐渐的打破书本知识的局限,同时,丰富多彩的网络资源,在一定程度上,能够激发学生的自主学习潜能,并且能够将各种知识互相转化,提升他们的自主应用能力。如:在讲解计算机网络相关概念时,教师可以要求学生自主的上网搜索计算机网络概念,并且要求学生注明引用的出处,学生通过自主的搜索和查找,一方面,能够有效的加深学生对计算机网络概念的认识和掌握,另一方面能够帮助学生获取更多的网络知识,扩充学生的知识面。如:在讲解路由器及交换机时,教师可以要求学生根据生活经验,自主的发表对路由器和交换机的认识,并且要求学生自主的上网查找两者的相同点和差异,并且将查找到的常见路由器或者交换机的生产资料以及相关产品的生产资料下载下来,方便学生的自主剖析,全面的提升学生的自主学习能力。学生在自主查找相关资料的过程中,能够养成良好的自主学习习惯,并且保持良好的学习态度,且潜移默化的锻炼学生的自主思考、自主解决问题的意识和能力,从而全方位、多层次的计算机教学中的信息技术和课程整合度,提升学生的自主学习能力。
3、重视培养学生的动手实践能力
计算机教学中的信息技术和课程整合,具有加强的实践性,因此,需要重视培养学生的动手实践能力,即:在计算机理论知识的指导下,对计算机进行逻辑性操作,使得具体的信息问题得到有效的解决。高速发展的信息技术,为全面的提升学生的动手实践能力提供了多种途径和放法,传统的计算机教学,往往受限于设备不全、教学环境差等因素的影响,难以顺利的开展和实施培养学生的动手实践能力的教学活动,从而导致学生在缺乏动手实践的条件下,逐渐的丧失动手实践能力。因此,为了有效的培养学生的动手实践能力,首先需要加强重视,然后,为学生创设一些网上实验室,搭建动手实践平台,如:在讲解计算机组装时,利用创设好的网上实验室,让学生进行计算机组装以及计算机检修,并且可以将学生的动手实践实际情况与网络实时连接,教学即使的指正并修改学生的组装、检修错误,且对学生保持谦和的态度,不要轻易的打击学生的积极性和自信心,帮助学生顺利的进行动手实践,在实践的过程中,能够增强学生的参与感、自信心、成就感等,反哺于动手实践能力的提升,也能促进学生的身心健康发展。
4、重视师生活动交流
计算机教学中的信息技术和课程整合,是一个师生互动的过程,传统的计算机教学,往往忽视师生之间的联系,导致教师的教学进度与学生的实际学习能力相脱节,甚至部分学生会对教师产生抵触的情绪,不利于信息技术和课程整合,也不利于教学质量的提升。因此,需呀重视师生活动交流,教师要留意学生的心理动态、学习态度、感悟能力等等,针对学生的实际情况,开展针对性的计算机教学,同时利用先进的互联网技术,实时的与学生保持线上线下互动交流,保持良好的师生关系,以便获取最佳的教学效果,促进计算机教学中的信息技术和课程整合,如:在教学公众网站上,增设学生反馈机制(功能),鼓励支持学生积极的发表自身的学习情况、教学意见和建议等,集思广益,针对学生的问题,及时的调整教学方案,同时,利用信息技术加强与学生之间的联系,能够增强学生对教师的信任感,转化为强大的学习动力,从而有效的推动教学效率和教学质量的提升,同时,推进素质教育的普及。
结语:
总而言之,计算机教学中的信息技术和课程整合,是现代教育发展的必然趋势,有利于转变教学方式、优化教学质量评价体系、适应社会发展需求、推动素质教育的顺利开展与实施,且计算机教学中的信息技术和课程整合,需要注意四方面,即:重视培养学生的创新意识和创新能力、重视培养学生的自主学习能力、重视培养学生的动手实践能力、重视师生活动交流,才能真正意义上实现计算机教学改革,达到应有的教学目的——培育出高素质的复合型、创新型计算机人才。
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关键词:信息技术课程;信息素养;计算思维;学科背景;学科思维
中图分类号:G434 文献标志码:A 文章编号:1673-8454(2014)14-0029-04
中国中小学的信息技术课程经过多年的发展已经取得了长足的进步,从很多学校硬件条件不具备,没有专业教师,没法开全课,到现在大多数的学校基本上都具备了开齐信息技术课的硬件条件,有了专业的信息技术教师,也成了必修课。但也出现了信息技术课被边缘化等一些新的问题。
一、当前中小学信息技术课程出现的一些问题
当前,信息技术课程的发展进入了一个瓶颈时期,出现了很多问题。例如,学生学习积极性不高,学习静不下心;学校对信息技术课不支持,认为可有可无;教师课堂教学时间不足,课堂秩序不好控制,甚至不知道该教什么内容;家长对这门课也有抵触情绪等,认为信息技术课就是上网。
出现这些现象的原因主要有以下几点:
对学生来说,现在计算机越来越普及,许多家庭都有了计算机,很多基本的操作都会了,也就提不起学习兴趣;很多学生从小学开始就上信息技术课,可是小学、初中和高中各个阶段的内容有一定重复,缺乏阶梯性,甚至有的地方高中的课程内容比初中的还要简单,也使学生学习的兴趣不高;在课程内容方面,特别是高中,课程内容抽象、空洞,可操作性差,又缺少应有的文化教育内涵,挫伤了学生学习的积极性,使学生没有了学习的动力。
对学校来说,信息技术在中考和高考中所占分数比例很小,甚至在一些地方压根就不是中高考科目,因此信息技术也就成了副科;信息技术教师是学校的“信息技术高手”,承担了学校所有和信息技术有关的工作,比如:办公计算机维护、广播、电视、学籍、网络等工作,甚至文字打印、为学校其他教师做课件等等。信息技术教师授课时间难以保证,更谈不上钻研教材,研究教法、学法。同时由于信息技术是一门新的学科,得不到学校和社会的重视,信息技术教师的专业也就得不到良性发展, 其地位在整个教师队伍中显得比较低。
对家长来说,最担心的就是孩子迷上上网,可是很多信息技术课都需要联网,还有很多教师为了提高学生的上课兴趣,在一节课的课程内容结束后会给学生提供自由上网的时间。再加上信息技术学科在升学考试中起的作用很小,所以一些家长对信息技术课就有抵触情绪。教师布置的一些课下作业或课外小制作也就不可能得到家长的支持。
综合分析各种现象,产生的原因主要有:
1.在当前应试教育的形势下,信息技术课对学生升学的帮助很小,因此得不到学生、学校、家长的重视。
2.受计算机工具论的影响,认为计算机就是一个工具,随着信息技术的发展和计算机普及程度的提高,学生可以通过自学学会计算机操作,可以“无师自通”,计算机教学已经“过时了”。学校按照纯技术类培训课程的思路去开设信息技术课程,就显得没有必要,造成信息技术课程无用论的蔓延。
二、信息技术课程体系的现状
我国的信息技术课程从20世纪80年代的计算机课程开始,从讲授计算机编程语言教学到计算机技术应用教学,再到为适应飞速发展的信息时代而开始的信息技术课程,经历了一个复杂曲折的过程。信息技术课程作为一个新兴的学科处在日新月异的发展中,产生一些问题是必然的。很多专家学者和一线教师对中小学信息技术课程产生的问题进行过很多研究,笔者通过综合分析前人的研究,跟踪世界信息技术课程的最新发展动态,发现这些问题出现的深层次原因是:信息技术课程本身的学科体系不够完善。主要表现为以下几点:
1.课程核心目标过大
中小学信息技术课程的设置主要是依据两个文件,2000年的《中小学信息技术课程指导纲要(试行)》中明确提出,“通过信息技术课程使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力。培养学生良好的信息素养,把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段,为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础。”2003年3月31日的《普通高中信息技术课程标准(实验)》也明确了信息技术课程标准应把提升学生的“信息素养”作为核心目标。
“信息素养”这个概念在国外是从图书检索技能演变发展而来。 “要成为一个有信息素养的人, 就必须能够确定何时需要信息, 并具有检索、评价和有效使用信息的能力” ( 1989 年美国图书协会研究报告) 。对一个社会人来说,信息素养的培养与提高首先应该由语文学科来解决文字层面的信息的获取、传输、处理和应用,随着信息的专业性增强,所需要能力的专业性和学科指向性也就越强。从某种意义上说,信息素养是指一个人的综合素质,要高效获取自己需要的信息,就需要具备以下几种能力:
(1)要判断哪些信息是对自己有用的,这就需要多方面的知识储备和一定的思维训练才能作出正确判断。
(2)要正确传输、处理、表达信息,就需要根据信息的种类确定所需要的知识和能力。
所以说,一个人信息素养的提升过程,是他综合素质提升的过程,需要所有学科的协同作用,而侧重于使用现在的信息技术工具来获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的信息技术课程只能从工具层面来提高信息素养。
由于课程目标过大,课时少而内容多,以信息的“获取―筛选―加工―表达”为主线的教材体系,只能有意识地淡化技术操作、淡化软件,从而使内容趋向空洞,既无技术深度,又缺少应有的文化教育内涵。信息技术老师在教学时感到无所适从,不再像以前那么得心应手,甚至有的老师都不知道该教学生些什么。学生和家长甚至学校的管理者普遍认为信息技术这一学科就是培养学生如何使用计算机的“计算机课”,学生却感觉在信息技术课上学不到什么技术。这样“供需双方”就产生了矛盾,从而使信息技术课程处于一个非常尴尬的位置。
2.学科理论基础不明确
基础教育的各门学科都有自己的理论基础,即我们平常所说的基础知识与基本技能的来源。语数外、政史地自然不必说,就是音体美都有自己的学科理论基础,在大学里都有相应的系院甚至细化的专业。可是信息技术课程的理论基础是什么呢?我们学习的大部分内容都来自计算机科学,可是信息技术课程包含的内容又比计算机技术的内容多,计算机技术只是信息技术中的一个方面。图书馆学理论?貌似更不是。没有理论基础的学科发展不了多远,所以我们应该找到信息技术的理论基础,按照学科的特点,根据知识结构的要求去设计课程、建立适当的课程体系,将更多的科学成分引入信息技术学科的教学中,只有这样信息技术学科才能有更好的发展。
3.没有一个明确的学科思维
钱学森曾经指出:“教育工作的最终机理在于人脑的思维过程。”[1] 很显然,学科教育最核心的问题就是认识学科教育思维规律。构建该学科的思维规律是真正学好该学科的唯一方式。 学科思维是区分学科边界、表征学科独立和成熟的重要标志,信息技术课程要作为一门学科独立存在,就必须具有自身的学科思维。[2]
那么,信息技术课程的学科思维是什么?有的人说是算法思维,算法思维是一种解决问题的过程性思维方式,能够清楚说明问题解决的方法,将一个复杂的问题转化成若干子问题并将其进一步简化,以达到解决问题的目的,这也是科学和设计领域的一项重要技能。同时算法思维也在一定程度上反驳了“算法和程序设计教育就是培养程序员”这一论断,就像数学不只是培养会计一样。但是,算法思维是以算法和程序设计为起点的,而算法和程序设计又不能成为信息技术课程的主要内容。所以信息技术课程一直没有一个明确的学科思维。
综上所述,信息技术课程要解决现在出现的各种问题,得到长足发展就必须解决学科的理论基础和学科思维问题。只有解决了理论基础问题,才能丰富和规范信息技术课程的教学内容,使教师教有所依,使学生学有目标。只有解决了学科思维问题才能使信息技术学科有了自己的灵魂,教师在往深处发掘信息技术课程教育价值的时候才能有一个明确的方向,在训练学生的思维和平时的教学过程中才能始终有一条内在的主线。解决了这两个问题,教和学的过程就会省心省力、事半功倍。
三、计算思维对信息技术课程学科体系的作用初探
从《普通高中信息技术课程标准(实验)》对提高学生信息素养的课程目标可以看出,学生的信息素养表现为:对信息的获取、加工、管理、表达与交流的能力;对信息及信息活动的过程、方法、结果进行评价的能力;发表观点、交流思想、开展合作并解决学习和生活中的实际问题的能力;遵守相关的伦理道德与法律法规,形成与信息社会相适应的价值观和责任感。[3]这样,从知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三方面全面描述了信息素养。
中小学信息技术课程在信息素养的培养过程中用到很多现代信息技术,包括通信技术、计算机技术、多媒体技术、自动控制技术和遥感技术等。而这些现代信息技术的核心技术就是计算机技术,从本质而言,信息的自动处理越来越依赖于以 CPU 为核心的计算机,只是计算机的物理表现形态已不是传统意义的计算机机箱。[4]以计算机技术为核心的信息技术不但已经在机械、激光、电子、生物等方面大量应用,而且已经影响到人的思维。正如1972 年图灵奖得主 Edsger Dijkstra所说 :“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯,从而也将深刻地影响着我们的思维能力。”[5] 所以中小学的信息技术课程在提高学生信息素养的时候,不但要熟练使用计算机这一信息处理的主要工具,还要体会这一工具处理信息的思想。只有领会了这一思想我们才能从新的高度来看待这一工具,从总体上来把握这一工具,从而使信息素养的培养达到事半功倍的效果。
计算机处理信息的思想可以归结为计算思维。计算思维的首次提出是在2006 年 3 月,当时任美国卡内基・梅隆大学(CMU)计算机科学系主任,现任美国基金会(MSP)计算机和信息科学与工程部(CISE)主任的周以真(Jeannette M. Wing)教授在美国计算机权威杂志 ACM 会刊《Communications of the ACM》 上,提出计算思维(Computational Thinking):计算思维是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。[6]事实上,人们在信息素养的提高过程中就不断地培养着计算思维。正如学习数学的过程就是培养理论思维的过程,学物理的过程就是培养实证思维的过程。学生学习程序设计、各种软件的使用,就是体会使用计算科学的基础概念进行问题求解和系统设计的过程,就是培养计算思维的过程。越来越多的教育者开始认识到计算思维应该和读、写、算一起作为基础教育的一部分,是每人都需要的基本技能。计算思维完全可以成为信息技术课程的学科思维,也只有信息技术课程可以承载这种思维。
提高学生的信息素养与培养计算思维有没有相互冲突的地方呢?我们发现信息素养和计算思维都是与计算机密切相关的,是通过学习可以掌握的一种内在的能力。但是信息素养是使用以计算机为主的信息处理工具的能力,而计算思维则是培养学生像计算机科学家那样用计算机科学的基础概念去处理问题解决问题的能力。所以计算思维是比信息素养更高一层次的要求,它已经站在了思维的层次,必将从以下方面对中小学信息技术课程的发展起到划时代的作用。
1.计算思维可以为信息技术课程提供学科理论基础
计算机科学的发展虽然只有六七十年的历史,但是它在融合数学、物理学这些基础学科的先进理论的基础上获得了极大的发展,已经成为现代信息技术的核心。计算机科学的理论研究也获得了极大的发展,在大学中的学科门类逐步完善,自己的理论体系逐渐稳定完备,已经成为现代社会必须的基础学科之一,完全可以作为信息技术学科的理论基础。有了深厚的理论基础和强大的理论支持,中小学信息技术课程就不再是无本之木、无源之水,必将摆脱目前尴尬的地位,进入崭新的发展阶段。
2.计算思维可以提高信息技术课程的地位
随着科技的发展,小到手机、电脑、电视、空调,大到汽车、轮船、各种工程设备无不内嵌CPU。这些现代化工具的广泛使用不但极大地方便了人们的生活,改变了人们的生活习惯,而且开始并已经在改变着人们的思维习惯。以计算机科学的基础知识为基础,进行理解问题、分析问题、解决问题的计算思维现在已经成为人类认识世界和改造世界的三种思维之一。所谓三种思维指理论思维 ( 以数学学科为代表 ) 、实证思维 ( 以物理学科为代表 ) 和计算思维 ( 以计算机学科为代表 )。[7] 计算思维必将成为人们的必需能力,而信息技术课程这一培养人们计算思维的最佳学科也必将越来越重要。
3.计算思维对教学方法提出新的要求
培养学生的计算思维对教师的教学方法提出了新的要求,好的教学方法可以使教学过程流畅自然,对计算思维的培养起到事半功倍的效果。不合适的教学方法则可能把我们的课堂引向枯燥乏味,甚至混乱失控的状态,更不可能起到训练学生计算思维的教学效果。
目前信息技术课程使用的教学方法有很多,例如,讲授法、任务驱动法、基于问题学习的教学法、游戏教学法、自主学习法等等。目前教师选择最多的教学方法为“讲授法”和“任务驱动法”。在这些课堂模式下,教学的主要目的是为掌握教材中的某个知识点或者是掌握某个软件的使用方法。要进行计算思维的训练就必须深入挖掘各个知识点的教育价值和思维训练价值。在程序设计的教学过程中,对学生的思维训练是显而易见的,即使在工具软件的教学过程中也可以挖掘思维的训练价值。例如,在文字处理这一部分的学习过程中,我们可以先在学生中收集日常生活中可能用到的文字处理需求并进行归类分析,这一过程就融入了软件开发中的需求分析;然后我们可以结合几种常见的文字处理软件讲解如何完成处理需求,通过比较各个软件在处理这一需求上的实现方式,潜移默化中将计算机处理信息的方法融入学生的思维。这样不但解决了在软件使用的教学过程中,教学永远追不上软件更新速度的弊端,也成功地对学生进行了计算思维的训练,拓宽了视野,在思维的高度上提高了信息素养。
四、结束语
我国的信息技术课程在发展过程中经历了计算机编程教育、计算机应用教育、信息技术教育几个阶段,学科体系建设也正在逐步发展完善。作为一个学科来说,三十年或许太短,可是对遵循“摩尔定律”发展的现代信息技术来说,三十年也应该是一个迈向成熟的时间了。在信息化飞速发展的今天,随着数学、物理和计算机并列为当工科三大学科,以计算机科学为学科理论基础,以计算思维为学科思维的信息技术课程必将更加成熟、更加强大。
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关键词 计算思维;信息技术课程;计算机;计算教育
中图分类号:G623.58 文献标识码:A 文章编号:1671-489X(2012)27-0056-02
An Approach to Effects of Computational Thinking on Information Technology Curriculum in Primary and Secondary School//Wang Rongliang
Abstract This paper explains the concept of computational thinking, and points out the importance of computational thinking on computer education. The relationship between computational thinking and information technology is discussed. Information technology curriculum will be improved under the influence of computational thinking.
Key words computational thinking; information technology curriculum; computer; computational education
Author’s address Institute of IT Education in Primary and Secondary School, East China Normal University, Shanghai, China 200062
1 计算思维辨析
2006年3月,曾任美国卡内基·梅隆大学(CMU)计算机科学系主任,现任美国基金会(MSP)计算机和信息科学与工程部(CISE)主任的周以真(Jeannette M. Wing)教授在美国计算机权威杂志ACM会刊Communications of the ACM杂志上,首次提出计算思维(Computational Thinking):计算思维是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[1]。
计算思维这一观念一经提出,立即得到美国教育界的广泛支持,并引起欧洲的极大关注。2007年9月19日,欧洲科学界、工业界领导者在布鲁塞尔皇家科学院召开了名为“思维科学——欧洲的下一个政策挑战”的会议[2]。2008年10月31日,我国高等学校计算机教育研究会在桂林召开关于“计算思维与计算机导论”专题学术研讨会,来自全国80多所高校,包括70多位计算机学院院长、主管教学副院长在内的近百名专家出席会议,根据“计算思维”领域的研究以及它在科技创新与教育教学中的重要作用,探讨科学思维与科学方法在计算机学科教学中的作用以及在教学过程中如何以课程为载体讲授面向学科的思维方法,以共同促进国家科学与教育事业的进步[3]。
根据周以真教授的观点,计算思维就是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个看来困难的问题重新阐述成一个人们知道怎样解决的问题。计算思维是一种递归思维,它把代码译成数据,又把数据译成代码;计算思维采用抽象和分解来迎接庞杂的任务或者设计巨大复杂的系统;计算思维是按照预防、保护以及通过冗余、容错、纠错的方式从最坏情况恢复的一种思维;计算思维利用启发式推理来寻求解答,即在不确定情况下的规划、学习和调试;计算思维利用海量数据来加快计算,在时间和空间之间、在处理能力和存储容量之间进行权衡。
计算思维与生活密切相关:当你早晨上学时,把当天所需要的东西放进背包,这就是“预置和缓存”;当有人丢失自己的物品,你建议他沿着走过的路线去寻找,这就叫“回推”;对自己租房还是买房作出决策,这就是“在线算法”;在超市付费时,决定排哪个队,这就是“多服务器系统”的性能模型;此外还有“失败无关性”和“设计冗余性”。由此可见,计算思维与人们的工作与生活密切相关,计算思维应当成为人类不可或缺的一种生存能力。
2 信息技术与计算思维的关系
信息技术是关于信息的产生、发送、传输、接收、变换、识别、控制等应用技术的总称,是在信息科学的基本原理和方法的指导下扩展人类信息处理功能的技术。作为现代信息技术,包括通信技术、计算机技术、多媒体技术、自动控制技术和遥感技术等。当今社会,人们已经离不开信息技术。
从表现形式来看,信息技术可以应用在机械、激光、电子、生物等多个方面。现代信息技术的核心技术是计算机技术,特别是随着普适计算的发展和网络计算的普及,从本质而言,信息的自动处理越来越依赖于以CPU为核心的计算机,只是计算机的物理表现形态已不是传统意义的计算机机箱。
关键词:虚拟机技术 计算机硬件与软件课程 应用
中图分类号: TP393-4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)03(a)-0019-02
1 虚拟机技术概述及虚拟机软件特征
1.1 虚拟机概述
虚拟机分为基于软件方式的虚拟机和硬件方式的虚拟机两种,一种是当前运用最普遍的虚拟机,另一种是寻求发展的虚拟机,目前我们探究的是前者。对环境适应性质的加强是很有必要的,使分区独立得以改善,也使计算机改革和创新得以完善,对完整计算机技术加模拟,这样的计算机也就是虚拟机。在中间层次的基础上实现计算机资源的管理和再分配,这就是虚拟机技术的实质,能够最大限度地利用资源并实现共享是最为重要的,使内在支撑得到改善。
1.2 虚拟机软件及其特征
目前虚拟机技术的探究已经有了一定的基础,所以完善的过程支撑是极为重要的,有关的条件限制得以实现,使其中的认同得到这一步的改善,近些年来才得到实际的应用和认同。当前 Virtual Pc和VMware这两款虚拟软件较为流行,和Windows系列、PS/2等软件进行比较,都可以在Windows系统的基础上模拟出许多计算机,VirtualPc 2004以后的版本不支持Linux操作系统,而VMware支持;在X86保护模式下VMware客户操作系统能够直接运行,虚拟机的运行有着出色的性能和逼真的环境,教学中普遍运用这种软件。
下面这几种是虚拟软件的特征。
(1)任何一个虚拟机都存在一个VM控制块,比如VM控制块的执行状态,它包括复制的VM寄存器等。
(2)它有着独立的设备、存储器和CPU等,有相应的保护针对I/O 端口和每个虚拟机等设备,能够得到计算机系统的全部资源。
(3)对于任何一个虚拟机的虚拟内存系统分配而言,都采取了相互之间没有任何联系的地址空间。
(4)一个主机上能够运行多个机器,使安装系统得到优化,其中的内容得到改善,虚拟机之间的对话得以加强,其中的共享和网络资源得到改善,资源得以整合和利用。
(5)从虚拟机来看,会阻止有关系统受到伤害,控制整个过程,可以区别和安装,对硬盘而言,加强操作的效率对硬盘的操作有巨大的帮助,主机和虚拟机系统有较好的隔离性,资料得以逐渐完善。
(6)硬件可以实现间接的复制,改善硬件的内涵是很有必要的,使其中的差异得到进一步完善,没有必要太在意其中的不同,可以直接修复和维护虚拟机系统造成的损坏,使其功能得以实现。
(7)不仅可以修改虚拟机系统的各种配置参数,还可以对其进行设置,比如设备参数、硬盘大小、内存容量和虚拟机名称等。
2 虚拟机技术在计算机硬件和软件课程教学中的实践应用
由于高校计算机硬件及软件这些课程的实践性较强,所以加强实践能力对大学生来说是很有必要的,完善教学方法和教学理论,使动手能力加强,教学内容的连贯性得以改善,学生的实际动手能力得到加强。
2.1 虚拟机技术导入计算机课程的主要环节
从课程和教学内容设计的主要环节有:(1)安装应用软件;(2)设置计算机BISO;(3)配置和安装操作系统;(4)格式化和区分硬盘;(5)还原和备份系统。
2.2 虚拟机软件辅助计算机课程教学的优势
因为多媒体教室普遍的操作系统是Windows 2000,具有明显的公用特性,参数不易被修改,满足课程的管理需求,对近些年的问题做了探究,发现再探究后会出现许多教学上的问题,总结出以下关于虚拟机软件辅助教学的好处。
(1)在投影仪上不能看出物理计算机对BIOS的设置过程,目前管理有了相应的基础,各任课教师不能任意进入和修改BIOS,利用虚拟机能够很好地处理这种情况。
(2)物理计算机阻止以下破坏性操作:格式化和对硬盘分区等,教师可以执行以下操作命令:学生演示FDISK、Format等,这可以实现虚拟操作过程演示。
(3)物理计算机阻止各任课教师安装别的应用软件和操作系统,如Linux,而利用虚拟机就不会有这种限制,还能够根据需要修改和配置系统参数,比如注册表和内存大小。
(4)利用克隆软件Ghost,教师不仅能够提高系统的优化能力,还能够提高其备份能力,虚拟机有时能够利用不同模式代替投影仪。
(5)网络环境的搭建,主机通过联系其全部虚拟机网络达到资源共享,使网络媒体的授课力度得到加强。
(6)VMware Workstation是一款很好的虚拟机软件,它可以使录制效果得到改善,实现视频和截图的作用,这使课件的多媒体使用途径得到增强,教学成功的概率也得到加强。
2.3 虚拟机技术可实现软件课程的实验平台
实验环节虚拟机软件可以给实验带来真实的计算环境,下面几点是利用软件课程构建实验平台的优势。
(1)用很少的实验设备可以完成众多实验。
(2)使成本管理降低。从实验来看,许多功能有待于完善,不像机房那样会重新安装和改善管理,所以系统是会出现崩溃的,完善实验步骤极为重要。通过虚拟机软件的采用,根据实验的需要会在虚拟机中安装操作系统,比如在磁盘上生成虚拟机文件,也叫做Guest OS,就可以解决上面的问题。在物理计算机中安装一个虚拟机软件和Windows操作系统,不仅可以增加效率,还可以提高性能。
(3)有较强的独立性,学生的自主学习能力、环境的改造能力和约束能力得到加强,使实验课程更加完善,进一步整合和利用了其中的方法,其中的安装环境得以改善,学生的适应性加强,学生先后使用同一台机器。这样,假如一个学生通过正确配置,在虚拟软件中能够安装同一个操作系统的众多副本,后面的操作都是正确的,不会给学生的实践带来问题,所以,在逐步使用虚拟机软件后,学生可以采用各自的Guest OS,学生的实践动手能力可以得到准确和真实的反映。
3 结语
虚拟机技术为高校开展计算机硬件与软件教学提供了一个高效的教学平台,搭建的真实教学环境为教学实验的开展提供了便利条件,虚拟机技术应用于计算机专业课程教学中给学生课内外提升自主学习的动机提供了现实的可能,成为教学实践中应进一步推广的一种比较先进的辅助教学技术。
参考文献
[1] 阳树铭.虚拟机技术在中职计算机组装与维护课程教学中的作用[J].新课程研究(中旬刊),2014(5):99-100.
关键词:信息技术;任务驱动;教学改革
中图分类号:G40文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2011)15-3741-02
Discussion on the Reformation of University Computer Information Technology Course
LU Yu-guang
(School of Computer & Information Engineering, Changzhou Institute of Technology, Changzhou 213001, China)
Abstract: University Computer Information Technology Course involving a wide range, with the difference between the students, the decision of the teaching process will encounter some problems. Necessity for reform of the university computer information technology course teaching has discussed. Discusses teaching content, teaching methods of computer information technology.
Key words: information technology; task-Driven; teaching reformation
在信息技术飞速发展的时代,熟悉、掌握计算机信息处理技术的基本知识和技能已经成为胜任本职工作、适应社会发展的必备条件之一。计算机信息处理技术已成为高等学校普遍开设的公共基础课程,在提高大学生信息素养上发挥着重要作用。最近几年,随着计算机信息技术的快速发展和计算机应用的日益普及,我国中小学逐步开设了“信息技术”课程,高等学校入学新生的计算机知识和操作能力有了一定的基础,但同时又存在着地域和能力之间的较大差异性,如何弥合这种学生间的知识与技能的差异,如何给“大学计算机信息技术”课程正确地定位,如何在精减课时情况下既能保证课程正常开展,又能有效地培养学生的实践和创新能力,一系列的问题是计算机基础教育工作者重要的研究课题,也使该课程的改革势在必行。
1 大学计算机信息技术课程教学现状
“大学计算机信息技术”课程是在学生大一第一学期统一开设的计算机公共基础课程,由两部分组成:一是理论知识部分,主要介绍计算机信息处理方面的基本概念、原理和技术,二是实践部分,重点是介绍计算机的操作及常用软件的使用。大部分学校基本采用一次理论教学、一次上机操作的学习模式。目前教学中主要存在以下问题:
1)课程内容多,涉及面广
“计算机信息技术”理论知识广而散、概念多而杂,涉及计算机硬件、软件、网络、多媒体、数据库等多方面内容,而且这些方面的基础知识又“一个不能少”,要在有限的学时里完成这些教学任务,很多教师不得不进行“满堂灌”,时间一长,有不少学生就认为计算机公共基础课很枯燥,难以理解和掌握,从而失去了学习计算机的兴趣。
2)学生水平差异较大
由于我国地区经济发展不平衡,导致中小学计算机教学水平也差别很大,学生计算机基础素质水平参差不齐,这种差异在计算机的实践部分表现得尤为突出。有些条件好的学校计算机教育开展规范,学生入学时已经能熟练地掌握各种常用软件的使用,而一些来自偏远地区的学生甚至没有用过电脑,这种差异使整个课程在教学中存在着较大的困难。在进行课程教学过程时,有些基础好的学生上课不认真听讲,觉得这是重复内容,浪费时间,从而失去学习积极性,而一些基础薄弱的学生又会因为学习内容多、速度快、上机内容消化不了,而产生抵触情绪,自我放弃。
3)教学方法陈旧
“大学计算机信息技术”课程的特点是知识点多,加上现在基本利用多媒体课件授课,使这门课程在教学中普遍存在着信息量大,速度快,学生被动的看、听,这样不利于学生对知识的记忆,而且系统地讲授势必需要大量的课时,但实际上该课程的学时较以前已被大大压缩。笔者所在学校原先该课程总学时数为56课时,理论和实验各占28课时,基本能满足教学要求,但随着高校精减课时、优化教学改革的实行,该课程总学时数一下减到32课程,压缩43%,面对同样的内容,压缩近一半的课时,再按传统的教学模式根本行不通,所以,对该课程的改革势在必行。
2 大学计算机信息技术课程改革思路
1)优化教学内容,精讲多练
“计算机信息技术”课程内容多,涉及面广,在有限的课时下根本不可能实现对知识点系统地讲授,事实上针对很多相关的基本知识也只要求学生能了解即可,知其然而不用知其所以然,所以在教学中,教师可根据不同院校、不同学科专业的学生特点精心选择教学内容,对于属于基本概念和基础知识的,教学中作重点保证,而对覆盖不到之处让学生自学,从“以教为主”逐渐过渡到“教与自学相结合”,甚至“以学为主”。当然教师也要充分担当好学生自学过程中的指导作用,明确学习要求,适当地施压,布置相应的习题,尽可能满足学生的个性化、自主性和实践性的学习。
2)改革教学方法,完善教学手段
在教学中要充分重视各种教学手段的综合应用,对不同的教学内容,可设计不同的教学方法、采用不同的教学手段。构建起以多媒体教室教学、机房教学、网络教学和课外开放式辅导教学等多种教学手段的教学平台。以理论讲授为主的教学内容,可以课堂讲授结合网络资源授课,学生课后也可以利用网络教学平台自主学习,并安排固定的时间段对学生自主学习中的问题进行辅导答疑。而实践环节也可通过安排课下固定的上机时长来弥补机房教学时间有限的不足。充分利用好校园网络资源,将各种教学资源有机地结合在一起,构建理论教学、实践教学、网络教学相互配套的立体化教学体系。
3)采用“任务驱动”的教学模式
任务驱动教学是计算机教学中一种新型教学模式,这种模式能够拓宽学生的知识面,强化学生的学习动机,培养学生独立学习知识、研究问题的能力。同时,针对不同层次的学生可设置不同要求的任务来解决学生入学前存在的知识与技能的差异性。具体可分为两种形式:一种是写明具体操作步骤,让学生按照实验指导说明,逐条操作,完成相应的“任务”。这种形式的小“任务”适于学生上机实验的早期,同时对于那种即使基础比较薄弱的学生,也能按照步骤一步步地完成。另一种以问题的方式提出任务的目标,但不给出具体步骤,学生必须在真正理解并掌握相关操作知识点的情况下才能完成相关的任务。最后,还可结合学生的不同层次布置一些具有提高能力的综合性“任务”以满足一些有能力也有兴趣的学生进行提高性学习。当学生完成相应的任务后,会有一种收获的喜悦、一种成就感,从而比较轻松地掌握相关的操作点。
3 结论
《大学计算机信息技术》课程虽然只是作为一门公共基础课来开设,但是它也是后续课程学习的基础。随着信息技术的发展,这门课程的教学内容和教学理论也在不断翻新,如何促进教学内容、教学方法和教学手段的改善和提高,解决该课程在教学中普通存在的难题,取得良好的教学效果,这需要我们计算机基础教育工作者不断地探索和研究。
参考文献:
[1] 张福炎,孙志挥.大学计算机信息技术教程[M].南京:南京大学出版社,2008.
[2] 赵尔平.“大学计算机应用基础”教学改革[J].计算机教育,2007(10) .
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