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有关计算思维的认识和理解对广大的计算机基础课教师是一个循序渐近的过程。有关计算思维的一些例子都是一些和计算机处理问题相关的思维方法。新的计算机基础教育侧重点应当是对这些方法的介绍,并能够让学生深入的理解这些思维的方法,从而培养学生能灵活应用这种思维方法去创造性的解决一些实际的问题。这样的培养目标,和教育理念,更多注重的是思维技能的训练,学生通过计算机基础课程,接触计算机,并利用计算机完成一些任务,这些都只是让学生进行计算思维训练的一种手段,我们的目标是让大学生形成良好的计算思维方面的能力。当然这并不是说现有的计算机基础教育的框架,现有的计算机基础教育框架仍然很重要,比如,学生仍需要掌握一些计算机软件的使用方法,仍然需要去了解什么是计算机程序设计语言,以及能够去设计一些简单的计算机程序。但这些是培养学生计算思维能力的手段,不应当再是目标了。具体的计算思维能力包括如下例子:
(1)通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个困难的问题阐释成如何求解它的思维方法
(2)采用抽象和分解的方法来控制庞杂的任务或进行巨型复杂系统的设计
(3)利用启发式推理寻求解答,即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法。等等,这些都属于计算思维能力的范畴。由上面的例子可以看出,计算思维能力的培养是一个巨大的,艰难的任务。许多的思维能力的培养和训练已深入到了计算机科学的前沿。但是,通过计算机基础教育的学习,应当让学生能够了解、并理解计算思维的思考方法,计算思维能力的养成不是一朝一夕能够实现的,需要伴随着人们的不断学习才能养成的技能。
2.计算机基础教育中计算思维能力培养途径探讨
之前已提到,计算思维能力的培养并不是完全打破现有的计算机基础教育的课程体系,而是通过现有的课程体系,引导学生思考计算的本质,了解计算机在解决一些实际问题的时候所采用的思想和方法等。所以,在计算机的基础教学中,融入计算思维,主要是教学方法、教学理念的改革,和教学的内容变更关系并不是非常大。当然,也可能需要在教学内容中适当变更,比如增加计算的本质,可计算性理论等内容。但这些内容的引入,在计算机基础教育中不应当是重点。在教学过程中,从解决问题的角度出发,强调解决问题的方法、思路,而不是仅仅教会学生如何解决问题,引发学生的深入思考,使学生从计算的角度理解问题,从而培养学生的计算思维能力。深入到具体的教学过程中,计算思维不是内容和工具的改变,而是教学方式、理念的改变。这首先需要教师从更高的层次看待问题,引导学生深入的思考。计算思维能力的培养,是让学生学会如何运用计算机科学的基础概念进行问题求解与分析。这要求学生对一些原理性的概念有深入的理解,所以可能需要适当的增加一些教学内容,在原有课程体系的基础之上,扩展一些教学内容。扩展的这些内容主要是帮助学生更深入的思考下去。可以在计算机基础教学中适当增加计算机语言教学,在程序设计课程中强调与计算思维能力有关的数据结构和算法实现。但应当注意,计算思维能力的培养,绝不仅仅是培养学生的程序设计能力,计算思维是概念化,而不是程序化,要像计算机科学家那样去思维,意味着远远不止能为计算机编程,还要求能够在抽象的多个层次上思维。在现代的计算机基础教学中,需要教师做恰当的引导,让学生自觉地去学习、思考。例如,在所有的计算机基础教学中,都会介绍到计算机使用二进制来表示信息,如数、字符等等,一般而言,如果教师只是单纯的讲解这些内容,学生们对此有个大概的认识,但不太可能引起普通学生对这些信息如何使用二进制表示的兴趣。如果引入相应的例子,就可能会引导起学生的兴趣和思考。比如,在1991年的海湾战争中,有一枚爱国者导弹并未能成功拦截飞毛腿导弹,造成美军的伤亡。如果提示学生,之所以出现这样的问题,原因就在于爱国者导弹系统的内置时钟出现了问题,和计算机用二进制数来表示浮点数产生的误差有关,这肯定会引起学生的兴趣,学生们就会对计算机如何表示浮点数产生兴趣,引导学生去阅读相关的表示标准,如此一来,学生独立思考、学习的兴趣会大大的增加。在这一过程中,教学的内容并没有实质上的大变化,但对于教师的要求显然是提高了很多。教师能不能以高的角度去引导学生是非常重要的。
3.大学计算机基础教育的方案
在教学实践中,计算机基础教育,首先训练的还是学生应用计算机的基本技能,在学生掌握了基本技能之上,培养学生在遇到问题以后,熟练运用基本技能解决问题的应用能力,在这些基础之上,逐步使得学生深入思考,提高学生的信息素养,从而引起学生在计算思维能力方面的逐步形成。教学内容仍然分为基础理论教学与实践教学两个部分。其中,基础理论教学部分可以根据学生所学专业的不同分为不同的部分。具体的一些教学安排和现有的计算机基础教学安排差别并不大,因为笔者认为,计算思维的培养着重在于教师如何引导,教学的内容并不是能力培养的主导因素。具体的课程安排以及课时设置,可以根据不同高校的实际情况进行。其中实践教学部分当中的扩展实验的设计,需要教师能较好的把握:既不能设计的太简单,太简单不能促进学生思考、动手,也不能设计的太难,太难,学生往往有挫败感,失去学习思考的兴趣。
4.问题
【关键词】计算机基础、高职高专、案例教学、集中实训
计算机基础课程是高职高专院校各专业必修的一门公共基础课,也是学习其它计算机相关课程的先导课。教学目的是使学生掌握计算机的基本操作并培养他们利用计算机技术来解决本专业实际问题的能力,为学生以后走向工作岗位奠定良好的基础。
计算机基础课程现状分析
现今教学过程中有以下特点:
1、新生入学水平差异较大
我校是山东省一所高职院校,在这几年的计算机基础教学中,我发现新生的入学水平差别比较大。这主要是因为我国中学计算机及信息科学的文化教育地区不平衡。大致可分三个层次:少数学生已熟练掌握计算机的基本操作,这类学生一般为中专生,在职高期间学过此门课,有时会感觉所教内容太浅,但他们的实际水平尚未达到大学计算机教学的目标。第二类学生家里有电脑,在入学前能初步应用计算机网络,浏览网页,QQ聊天,经常玩游戏。经常很容易满足现状,需要教师特别注意引导的对象。还有一部分学生接触计算机极少,连打字都是一指婵,可以说是计算机知识一片空白。对上课所讲内容不能完全理解、消化,这类学生教师在授课过程中要注意特别辅导并注意方法,以免使学生产生自卑心理。
2、课堂理论教学达不到预期效果
部分学生眼高手低,看到教师熟练的操作演示,认为非常简单,注意力不够集中。部分学生课堂上能够认真的听课,练习也按要求完成,但不能活学活用,尚不能把所学知识应用于解决实际问题。学生没有做课堂笔记的良好习惯,上课时听懂了,但经常是自己上机实践时就忘记得差不多了。
3、学生上机实验时面临的诱惑比较多
机房实验室的电脑上安装了一些小游戏,而学生自己又没有自制力。例如学生有可能玩游戏,偷着看小电影,看MTV等做一些与课堂内容无关的事情。这时,老师要正确的引导。
4、学生对本门课程重视程度不够
很多学生认为和在初,高中阶段一样,计算机课程只是一门副科,用途不大,和自己专业没有太大关系。造成学习态度不认真,学习主动性很差。需要教师及时的进行引导,教育,使学生改变这种观念,从而端正学习态度。
教学方法探讨
1、改进理论课堂教学方法
(1)转换教师的角色。教学应该以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识的主动建构。在整个教学过程中教师要充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神。特别是在学生学习不够主动时,给学生提出问题,引导学生去探究,然后进行交流和讨论,调动学生的求知欲望,同时也能极大地促进培养学生的成就感。
教师讲课要“精讲。”就是在学习内容上围绕当前和将来的使用精心选择,坚决舍弃那些现在用不到、将来也用不着的内容,突出“技术应用性”,不过分强调学科的“完整性”。具体来说,在教学过程中,要少而精地将知识点讲授清楚,多给学生思考问题的时间。尽量在课堂上与学生进行交流,允许学生在课堂上向教师提出问题,将问题引入课堂。
(3)利用现代化教学手段,提高教学效果。利用多媒体教学,根据教学内容和学生特点,提前制作出多媒体课件。多媒体教学具有生动形象、趣味性强、内容丰富等特点,对于激发学生的学习兴趣、启发学生思维能力、提高教学效率和质量具有重要的作用。计算机基础的内容在教学过程中,许多教学内容是很难用语言进行描述的,借助计算机进行辅助教学,再配合教师的讲解,就能起到事半功倍的效果。
2、突出实践环节,提高学生的动手能力和创新意识
计算机基础课程作为实践性很强的课程,上机操作,不仅能加深学生对理论知识的理解,而且能使教师把握学生对所学知识的掌握情况,及时发现和解决学习中出现的问题。所以,一方面在教学中要保证上机实践课与理论课有合适的比例,计算机基础课程1:1的比例较为合适。另一方面在课程表安排上,尽量不要把理论课和实践课的时间排的间隔过长,否则学生等到上机课时容易忘记理论课所讲的内容,要趁热打铁。
教师应高效利用每一节上机课,在课前对上机实验做出明确安排,明确每次实验的目的、任务、内容与要求等,课后要求学生写出上机实验报告,主要让学生掌握上机操作的步骤。例如在讲解WORD文字处理软件时,一些大家较熟悉的常用功能以上机练习为主,同时对一些既实用又不熟悉的高级功能及使用技巧,也要有计划的进行讲解,练习。如邮件合并功能,一般不会引人注意,但在实际应用中,如制作录取通知书或者邀请函等,这些信件的主文档相同,只是具体数据有所变化,教师在进行示范演示之后,让学生自己练习。并让学生利用这一功能给多个学生制作贺卡,加上一些艺术效果,得到自己满意的作品。
3、任务驱动式教学
对于计算机文化基础课程这种实际应用要求较高的课程,任务驱动式教学是行之有效的教学方法。例如在讲解WORD中表格的操作及属性设置问题上,我们可以选取让学生自己制作一个课程表或者学费收据这样解决实际问题的典型案例讲解。学生动手操作时会碰到具体困难,例如课程表中的斜线表头是怎么绘制的?文字内容是怎么设置垂直居中的?学费收据中的横向文字是怎么输入的?带着这些问题去学习新的知识,使学生直观地、形象地学习相关的知识,还可以培养他们学习的兴趣,提高学生的主动性和积极性,收到事半功倍的教学效果。
4、集中实训
计算机文化基础课程的实训目的是提高学生对办公软件的综合应用技能。使学生能熟练的进行WORD排版,制作电子表格报表,应用PowerPoint制作内容完整,结构清晰,具有动态效果的演示文稿。在学期末课程结束后安排一周的集中实训,让学生综合运用所学知识,制定好计划,每一阶段集中完成一作品的制作,解决实际应用中的问题。实现由知识到能力的转化。
在此背景下,计算机基础教学便更加迫切地需要开发可以最大程度应用高职院校现有的实训场所设施,并有机复合学生学习特征及教学培养目标,创建拥有高职院校教学特色的练习与测试自动化系统。该自动化系统应拥有以下优势功能:
(1)计算机软件出题和评判自动化,操作界面简便易用。自动化系统针对实际功能进行模块化设计,从而有利于后期的维护与更新。
(2)题目数据库具有一定的独立,通过开放式的设计,教师能够按照各个专业的学生对计算机基础操作技能的实际需求,对数据库中题目展开即时的更新与替换。
(3)教学练习拥有提示功能,能够对每一个阶段的知识点实施具体分析,有利于学生能够发现问题、解决问题。教学测试环节具备对每个操作步骤详尽的评判分析,能够让学生自主性的展开学习和检测。
(4)最大程度借鉴国外软件的优势,即能够从实际出发,以应用交互式教学模式,完成计算机基础课程练习与测试的自动化,提高教师教学效果。
2计算机基础教学自动化系统设计
(1)结构设计:自动化系统由于需涵括练习与测试两方面模块,因此,需覆盖计算机基础的重要内容,其中有:计算机基础知识、文字录入、Windows基、电子表格、PPT等。
(2)界面设计:应用VB软件开发平台,软件系统操作界面以传统Windows为基础,并有机结合我国相关等级考试的操作界面,旨在全面实现操作系统的实效性。(3)代码设计。系统程序代码最大程度确保通俗易懂,应添加必要的中文注释,从而有利于修改、维护的便捷性,选题练习代码(节选)如下:PrivateSubForm_Load()'加载ACCESS数据库"db.mdb"Data1.DatabaseName=App.Path+"\"+"db.mdb"Data1.RecordSource="jczs1"Data1.RefreshEndSub'单击题号切换试题n=IndexIfA0(n,3)<>1ThenFori=0To3Option1(i).Value=False'取消所有选项NextElseOption1(A0(n,2)).Value=True'恢复选项EndIf
3自动化系统实现的重点技术
本次分层考试采用计算机题库方式进行,设置了三种题型,分别为单选题、填空题和操作题,总分为100分。其中,单选题和填空题侧重于考察基础理论,主要包括计算机硬件基本结构、数值编码及二进制运算、操作系统基础知识和计算机网络基础知识等,总分为25分;操作题主要考察Windows操作、Word操作、Excel操作和PowerPoint操作,总分为75分;其中,Win-dows操作部分占25分,Word操作部分占20分,Excel操作部分占15分,PowerPoint操作部分占15分。理论题部分设置有单选题和填空题两种形式,其中,单选题涉及二进制运算、ASCII编码、数制及数制转换、文本压缩、IP地址及分类、MAC地址及其与IP地址的转换、操作系统的进程管理、设备管理、处理器字长和冯诺依曼原理等内容;填空题涉及多媒体文件存储容量计算、计算机网络协议、绝对路径及相对路径、计算机工作原理和操作系统的基本功能等。操作题部分包括Windows操作、Word操作、Excel操作和Power-Point操作四个部分,其中,Windows操作主要考察文件夹的创建、删除和修改、快捷方式及其创建、记事本软件相关操作、计算器软件相关操作以及文件的复制、重命名和删除等,Word操作主要考察文字格式设置、指定内容查找、文字的基本编辑、表格制作及格式设定以及图片插入及格式调整等,Excel操作主要考察单元格格式设置、基本公式(含求和、求平均数以及四则混合运算等)的运用、数据区域选择及图形生成、背景设置和自动筛选等,PowerPoint操作主要考察模板设置及应用、文字格式设置、动画设置、放映方式设置和背景设置等。这些内容的设计基本符合国家计算机基础教学指导委员会对大学计算机基础课程的规划和要求。此外,考虑到大一新生对计算机基础理论知识没有系统地掌握,而在平时生活中相对比较多地接触计算机的相关软件操作,将基础理论题与操作应用题的分值比例设置为1:3。
二、考试结果的分析
(一)总体结果分析
总体考试结果的平均分为47.19分,看似这一成绩还算不错。考虑到基础理论题与操作应用题的分值比例设置为1:3这个前提,一方面说明当前大学新生对常见操作软件并不是非常陌生,另一方面也说明大学新生对计算机基础理论知识缺乏一个系统全面的掌握。Windows题目得分率为83.27%(按照百分制进行折算,其他类似),说明绝大多数大学新生对Windows操作系统都能够有很好地掌握;Word题目得分率为51.96%,说明接近一半大学新生对Word的基本使用,如输入、简单格式排版和替换等基本操作有所掌握;Excel题目得分率为12.54%,说明绝大多数大学新生没有接触Excel软件操作,没有建立数据处理的理念;PowerPoint题目得分率为44.51%,略差于Word题目得分率,说明大学新生对PowerPoint的基本操作也有所掌握;理论题得分率为28.66%,说明绝大多数大学新生对计算机基础理论知识并没有形成系统的、全面的掌握;及格率仅为18.82%,说明绝大多数大学新生对计算机基础知识(包括理论和操作)的系统掌握还很不够。特别需要重点说明的是,本次分层考试的题库中,操作题和理论题的难度都相较于期考考试标准有了较大程度的降低。如果按照常规的大学计算机基础期末考试的要求来进行的话,可能在各项指标上还要有较大程度的下降。总体考试结果说明,大学新生对计算机的基础知识掌握还很不够,尤其对计算机的基础理论知识是非常欠缺的,本门课程的设置非常必要。考虑到计算机对于大学生未来学习和工作的重要性,取消大学计算机基础课程是不合适的。
(二)分类结果分析
本次分层考试还对考试结果进行了分类统计。考试结果按照三类进行统计,即信息类、非信息理工类和非信息文管类。其中,信息类选择的班级包括计算机1301、通信1301、物联网1301、信息安全1301、自动化1301、测控1301和人工智能1301等共计14个班级;非信息文管类的班级包括工商管理1301、经济1301、企业管理1301、社工1301、法学1301、行政管理1301和日语1302等共计14个班级。由于非信息理工类学生人数在全校占据绝大多数,所以选择了更多的班级,具体包括土木工程1301、采矿1301、环境工程1301、矿加1301、机械工程1305、能源工程1301、安全工程1301、工业设计1301、物流工程1301、材料工程1305、生物技术1301、数学1301、物理130和化学1302等共计28个班级。从以上选择的班级可以看出,这些班级基本上涵盖了学校在信息类、非信息理工类和非信息文管类中的所有学生,样本具有显著的典型性和代表性。对于及格率,信息类为23.81%,非信息理工类为15.55%,非信息文管类为16.71%。信息类学生在及格率指标上高于非信息理工类学生和非信息文管类学生,这得益于信息类大学新生在理论题得分率、Win-dows得分率等其他指标上也高于非信息理工类学生和非信息文管类学生。究其原因,信息类大学新生可能在高中阶段对计算机较为感兴趣,对计算机相关知识给予了更多的关注。
但是,这一及格率指标的绝对值还是很小的。单纯从这一指标上来看,不管是取消信息类,还是取消非信息类大学新生的大学计算机基础这一课程都是不合适的;对于Windows得分率,信息类为83.96%,非信息理工类为82.27%,非信息文管类为82.85%。信息类和非信息类大学新生对Windows基本操作的掌握都比较良好,这得益于计算机的日益普及;对于Word得分率,信息类为54.00%,非信息理工类为50.13%,非信息文管类为52.68%。信息类和非信息类大学新生对Word基本操作的掌握还比较欠缺,这是由于大多数大学新生没有对Office相关软件进行系统的学习,Word等软件的学习可能是自发的和随意的,这不利于对Office软件的系统掌握;对于Excel得分率,信息类为16.03%,非信息理工类为11.27%,非信息文管类为11.34%。绝大多数信息类和非信息类大学新生对Excel的基本操作还没有涉及,对数据处理的概念还没有形成,而考虑到数据处理对于大学生未来学习、科研和工作的重要性,对Excel软件操作的掌握和数据管理概念的形成具有特别的意义;对于PowerPoint得分率,信息类为47.31%,非信息理工类为43.63%,非信息文管类为44.90%。信息类和非信息类大学新生对PowerPoint基本操作的掌握也是比较欠缺的,而随着大学新生步入社会,利用PowerPoint作为平台来展示自己或介绍产品或规划项目等都是必不可少的;对于理论题得分率,信息类为29.82%,非信息理工类为28.50%,非信息文管类为27.59%。绝大多数信息类和非信息类大学新生对计算机基础理论都没有一个系统的了解,基于这样的基础是无法完成后续计算机相关软件和硬件课程的进一步学习。
三、考试结果的启发
本次分层考试目标是选拔优秀大学新生组成快班,进行差异化和针对性的教学。这里,我们不涉及有关分层教学体系的内容,主要是从本次分层考试的数据结果分析中,得出以下几点结论:
1.大学新生对计算机基础知识并没有系统的了解和掌握,考虑到计算机基础知识对于未来专业课程学习的重要性,取消大学计算机基础这一课程是不合适的。
2.就理论知识来说,绝大多数大学新生对计算机理论知识的掌握非常欠缺,需要在课程学习中加强计算机工作原理、编码、多媒体、操作系统和计算机网络等计算机基础理论知识的学习。
3.就应用操作来说,虽然绝大多数大学新生对Windows操作都有比较良好的掌握,对常见的Word操作和PowerPoint操作的掌握仅限于对一般的文字编辑操作上,并没有形成系统的理解和掌握,对Excel操作则非常陌生,没有形成数据管理的基本概念。因此,需要在应用操作方面继续完善Word和PowerPoint等常见办公软件的高级操作的练习,并重点加强数据管理操作软件的学习,如Excel或SQLServer数据库管理系统等。
4.信息类和非信息类大学新生对计算机基础知识的掌握基本相当,作为入门课程可以采用基本相同的教学体系。当然,如果考虑到信息类学生未来专业学习的需要,可以适当引入一些专业化的内容,并进行差异化教学。
5.总体来说,大学新生对计算机操作软件的掌握要好于计算机基础理论,考虑到基础理论中有关多媒体、计算机网络等知识的抽象性,可以适当地增加相关操作软件的学习,如Photoshop或网络模拟软件等,以便具有形象化的学习效果。
四、小结
(一)课程教学目标模糊
现阶段我国大多数高等院校对于《计算机基础》课程教学目标定位模糊且摇摆不定。有的高校认为《计算机基础》课程是一门通识教育必修课,课程的教学目标应该是不分专业整齐划一的使学生掌握计算机软、硬件技术的基本知识和基本应用能力。有的高校认为《计算机基础》课程教学目标应该是使学生不仅要掌握计算机的基础知识和基本应用能力,还要强调学生应具有在本专业应用计算机的能力。前一种目标定位,是现在大多数高校的共同选择,不分专业整齐划一的课程目标使得课程教学内容、考核方式与课程教学方法选择相对固化,课程质量监控与效果评价也容易操作,教学组织与管理也较为容易,课程建设和开发的成本不高,但课程教学实施效果一般,学生学习积极主动性不能够调动起来。后一种目标定位,是一种相对理想的状态,能够很好的贯彻落实注重因材施教的人才培养模式,但操作起来较为困难,课程建设的时间长,成本高,而且需要整合各方面资源,其一发而动全身,很多高校没有这样的勇气。高校在《计算机基础》课程建设过程中,对于课程目标定位模糊且摇摆不定,使得高校《计算机基础》课程建设停步不前,课程实施效果不尽如人意。
(二)实验教学条件薄弱
高等院校在《计算机基础》课程是实践性与应用性比较强的一门学科,《计算机基础》课程实验教学环节《计算机基础》课程建设的重要组成部分,对于落实课程目标,确保课程实施效果具有十分重要的作用作。然而,现阶段因整齐划一的课程教学目标与教学内容,一方面,使得高校《计算机基础》课程实验教学环节只能在公共机房上机简单操作完成,这些简单的操作完成也更多的是固化僵硬的知识与简单操作步骤的枯燥记忆,对于提高学生的学习能力、实验实践能力、创新能力,激发学生的好奇心,培养学生的兴趣爱好,营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境来讲看上去都是都是很难实现的。
二、高等院校《计算机基础》课程建设的主要思路
(一)更新课程教学理念
高等院校《计算机基础》课程改革与建设如若有所突破,首先应该更新课程教学理念,更新教育观念,更新人才培养观念。树立以学生为主体、以教师为主导,从专业学生目标就业岗位需求与兴趣特长出发,因材施教、改革创新、育人为本的新型课程教学理念。唯有如此,高校《计算机基础》课程建设才能实现尊重教育规律和学生身心发展规律,为每个学生提供适合的课程教学。唯有如此,高校才能够在培养造就高素质劳动者、专门人才和创新人才上有所作为。
(二)明确课程教学目标
《计算机基础》课程教学目标是《计算机基础》课程建设的出发点和落脚点。正确的课程教学目标是《计算机基础》课程建设的引领,是确定课程内容、选择教学方法、选取教材、安排课程考核、组织实施课程质量监控与评价的依据。高校应以培养适应信息时代与经济社会发展需要,举办人民满意教育,培养掌握计算机基础知识和基本应用能力、具有在本专业应用计算机的能力的合格人才为己任,明确《计算机基础》课程教学目标。实现《计算机基础》课程内容不受传统思维定势与教材束缚,通识性与专业性有机结合,计算机基础知识和基本应用能力、专业应用计算机的能力并重。这样的目标是信息时代大背景下对于高校人才培养的必然要求。
(三)强化实践教学环节