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【摘要】文章阐述了目前大学计算机基础课程的开设情况,随着计算思维的引入和教材的不断更新,该课程出现了如课堂气氛沉闷、教学互动较少及学生学习兴趣不高等问题。文章提出了以学生为中心的教学方法,将多种教育方法应用在该课堂,如启发式教育、探讨式教育和互联网平台辅助教育等。
【关键词】大学计算机基础;启发式教育;探讨式教育
【基金项目】西南科技大学教育教学改革项目“大学计算机精品在线开放课程”(NO. 18zxkc27)。
一、引言
大学计算机基础课程是大学生的基础必修课,全国高校几乎都开设了这门课程。这门课程是非计算机专业的通识课程,课程主要目的是让大学生熟悉计算机的基本概念、计算机的组成、数据的表示,熟悉一些典型算法、计算机网络、计算机安全等知识,并了解计算机科学发展的前沿技术。现代教育理念提倡“以学生为中心”的理念,学生成为教学的中心和主体,教师、教室、教材不再是中心,教学的目的是提高学生的学习能力,为将来的终身学习奠定基础。教师的角色转换为学习活动的设计者、学习中的辅导者以及学习场景的营造者。
二、课程的现状
非计算机专业的大学计算机基础课程内容包括计算机的发展历史、计算机中数的表示、计算机硬件组成、计算机如何表示信息、计算机软件,初步理解计算机编程、算法思想,认识计算机网络的组成,保护网络中的计算机,了解计算机专业最新发展方向(如云计算、“互联网 ”等)。实验课主要学习基本办公软件的应用、简单网页的制作。
这门课程是通识教育课程,是培养信息素养的必修课。培养现在和未来需求的人才,应能够把专业知识和计算机能力相融合,学习好计算机基础,就是为将来的学习奠定基础。
这门课程也是工科专业学习编程课程的基础。学生通过该课程,了解计算机的数制、结构、存储系统和算法思想等,才能学好后续课程。如C程序设计、VB程序设计、Python等课程,都需要大学计算机基础的知识作为基础。
目前该课程存在的问题如下。
1.学生学习显得吃力
目前有些课本引入了计算思维的内容,这部分内容对大一的新生来说难度较大,学生学习起来普遍较吃力。笔者所在普通大学的大一新生多数来自农村或小城镇,高中基本没安排计算机课程,即便安排了,也只学习很少的时间。有些学生对计算机的基本组成、基本概念都还不清楚,如何才能让他们了解、接受算法、计算思维的知识呢?
再者,由于高校培养方案的频繁变化,大学计算机基础的学时数有时较多,有时较少,这就给教师带来了挑战。该课程应该以哪些知识为核心知识?是基础知识还是高深复杂的知识?根据笔者近几年的观察和实践,如果课程内容以计算思维为指导,学生的学习积极性很快就消失了;如果以计算机的基本定义和内涵为内容,学生的学习兴趣明显提高。这是什么原因造成的?
2.新生的学习思维模式没有转换
大一新生刚从高中毕业,学习的思维模式还是高中时期的模式,以为每节课都有明确的知识重点。实际上,大学计算机课程知识点较多,知识面也较广,重点在于理解这些知识的作用以及所带来的影响。因而,学生学习大学计算机基础的每次课前,必须有课前的广泛阅读预习工作。如果课前不阅读和预习,仅仅听老师在课堂上讲解,并采用死记硬背的方式学习,学习效率就会很低,导致学习跟不上。
绝大多数学生课前预习不足,没有充分查阅资料,没有思考过课本中的一些术语和观点。计算机学科发展飞速,知识更新很快,经常会出现一些新的名词术语,学生可以利用互联网搜索这些名词术语的意思,还可以进一步搜索相关的资源。阅读相关文献时,思考和分析也是预习的重要部分,对课本内容的思考、对习题的思考都是必不可少的,通过思考分析才能理解问题及掌握问题。
认真完成课后复习和课后作业也是必要的。课后复习是对知识的巩固,课后作业是对知识掌握程度的检测。复习时的思考,能加强学生对知识的理解,达到“温故而知新”的效果。
授课时,教师应坚持以学生为中心,充分注重引导学生思维,使他们适应大学学习模式。教师应引导学生预习,列出课前预习需要阅读的材料清单,营造一个预习的环境。
3.教学方法单一,课堂气氛沉闷
以学生为中心的关键是促进学生的学习和发展。为了达到这个目标而采取得当的方法,都可以实践和推广。赵炬明认为,“SC模式的三个基本特征是:以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学习效果为中心。”[1]教育的目的是学,而不是教。教的目的是培养学生的主动学习能力,为学生终身学习打下基础。在这样的场景下,学生才是学习的主体,而教师是学习活动的设计者、学习中的辅导者和学习场景的营造者。
传统的授课方式一般以教师讲授为主,容易变成“满堂灌”,即教师从头到尾讲解。要避免这种“满堂灌”的方式,教师应安排互动环节,采用多种教学方式授课。中国大学课堂的最大特点是课堂太安静,教师和学生的交流非常少,这种情况不利于培养学生的创新能力和批判能力。2016年,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的副校长提出教学的5种境界:安静(Silence)、回答(Answer)、对话(Dialogue)、批判(Critical)、辩论(debate)[2]。目前大多数高校教学处于“安静”和“回答”的境界,这是“满堂灌”带来的结果。沉闷的课堂,不仅使得学生对专业知识接收效果较差,而且思辨能力没有得到发展。
以學生为中心,课堂上不仅要教学生学习好科学知识,而且应该促进学生创新能力的发展。这可以通过课堂教学的“对话”“批判”“辩论”境界实现。课堂上师生之间的对话、批判和辩论,能培养学的自主思考能力。批判性思维在辩论中显示出独立性、创新性。辩论与批判性思维能开发人的潜能,激发学生对信息学科的重新思考、重新认识,或者能做出新发现,做出新见解,或获得新方法,解决新问题[3]。 要让学生学会自我学习,离不开教师的引导。大学教师应该教会学生如何学会自学,教给他们自学的方法。信息时代,教师应教会学生充分利用网络资源和碎片化的时间进行学习。例如,在大学计算机基础课程中,让学生查资料学习计算机前沿技术,并做分析和讨论,最后制作PPT讲解,让学生学习了新的知识,又锻炼了对办公软件的操作能力。
三、改革的方案
1.教学方法需改革
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》提出,“深化教育教学改革,创新教育方法,探索多种培养模式”,倡导“启发式、探究式、讨论式、参与式教学,帮助学生学会学习。充分发挥信息技术的作用,促进优质教学资源共享”。只要是能帮助学生提高学习效率的、可行的方法,都可以考虑采用。
教师的课堂设计是达到课堂五种境界的关键。下面是一些教学方法设计。
(1)避免“满堂灌”,提倡启发式教育。适当地增加分组讨论,增加课外阅读和网上学习的时间安排;改变以课本为中心的地位,变为以学生为中心的模式。在教学大纲和培养方案中,增加自我学习课时,将单一的教师讲授转变为分组讨论、课外阅读、网上学习、教师讲授等几种方式 。这是“对话”“辩论”境界的教学。
教师在授课时,应充分利用网络资源和先进的互联网教学平台,如MOOC、对分易等平台。可安排适当的学时让学生观看MOOC等精品课程,然后让学生写总结和综述;再对学生的总结和综述进行检查和点评。这些过程都可通过互联网来完成。这是“批判”和“辩论”境界的教学。
(2)利用互联网平台辅助教學。教师可以上传课程资源,发布作业,进行问卷调查,批改作业,学生可以上传作业,向老师提问等。国内这方面平台较多,有些课程建立了专门的网站提供这些功能,也有一些企业提供免费的平台供教师使用,如对分易等。充分使用这些平台,是互联网时代教学方法的升级,为教师节省了很多劳力,教师和学生之间的交流也更加快捷了。例如,当教师需要讲授计算机历史相关内容时,先通过问卷调查,了解学生在中学时期学习的内容,然后决定花费多少时间来讲解计算机历史方面的知识,让学生思考,自动计算的探索为什么会经历这么长的时间?计算机的发展为什么会经历几个时代?这是“对话”“批判”和“辩论”的教学境界。
(3)大量增加课堂讨论环节。在大学计算机基础课程中,将启发式教育融入其中。例如:在引入二进制时,让学生思考:为什么计算机要用二进制而不用十进制?先让学生的思考讨论,接着由教师分析二进制的计算特征,即引入补码后,二进制的加法可以由减法运算实现。进一步提问:其他运算可以由加法运算实现吗?再由学生讨论,然后老师分析二进制算术运算可以由逻辑运算来完成。再由教师提问,算术逻辑运算可以由电路实现吗?学生讨论,教师分析逻辑运算又可以用电路实现。实现了逻辑运算,其他运算就可以实现了。最后,教师总结,用门电路实现了加法,就可以完成一切算术运算;而简单的门电路又可以组成复杂的门电路,CPU中就包含了大量的门电路,所以CPU能实现各种运算。这样,二进制运算如何被计算硬件来实现的问题就解决了。学生不仅思考和学习了为什么计算机要用二进制进行计算的问题,还学习了CPU的组成和功能。这样的启发方式,让学生不断地思考、解答、再思考,使得复杂的问题讲解变得不再复杂,增强了学生的学习兴趣。
(4)适当调整授课内容。授课内容增加最新的前沿科技动态知识,如“互联网 ”、人工智能、大数据、面部识别、区块链技术、5G技术等;介绍新技术,提高学生的上课热情;合理地分配前沿知识介绍的学时数,建议新技术以讲座的形式来完成,分不同主题进行讲解。如果总学时为48学时,前沿技术介绍的学时控制在4~6学时较合适,大多数的学时还是以基础理论知识的讲解为主。若非计算机专业的导论课程,总学时若只有32学时,前沿技术介绍控制在3学时以内较合适。
2.学生学习方法的改革
(1)加强自主学习。在美国大学课堂上,师生的交流互动之所以可以如此热烈,是因为学生在走进课堂时都是有备而来[4]。我们可以借鉴这种方式,教师可以提前布置需要自学的题目,让学生查阅资料自学;当学生完成自学后,以提交小组报告、PPT、总结的形式上交;还可以让学生代表上台介绍自己所学的新知识,其他同学再做补充和点评。学生课前查阅文献资料,分析和总结文献,课堂上回答问题、讨论问题,课后撰写报告,既充分了解了学科知识,又锻炼了动手能力和思考能力,让学生变被动学习为主动学习,参与到教授知识中,学习的积极性会增强,学习的效果也会提高。
(2)积极参与课堂讨论。为增进师生交流,达到“对话”的境界,可增加课堂讨论环节。课前,教师提前布置讨论的话题,引导学生主动学习。学生在课前查阅相关的资料,对资料进行分析总结,上课时讨论、回答问题,活跃课堂气氛。这是我国课堂应该向美国大学课堂学习的地方。
四、结语
大学计算机基础这门课的学习充满了挑战性,只有坚持以学生为中心,不断地改进教学方法,转换思路,才能教授好这门课。教师充当课程的组织者、引导者,引导学生查阅资料、讨论、分析和总结,进行自主学习,组织课堂讨论,充分调动学生学习的积极性,才能让学生学好这门课。
【参考文献】
赵炬明.论新三中心:概念与历史——美国SC本科教学改革研究之一[J].高等工程教育研究,2016(03):35-56.
邬大光.大学人才培养须走出自己的路[N].光明日报,2018-06-19(13).
盛新华.辩论与批判性思维[J].湘潭师范学院学报(社会科学版),2001,23(06):14-18.
刘丽娜,张诣.美国大学课堂教学观察及启示[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2017:98-100.
【关键词】大学计算机基础;启发式教育;探讨式教育
【基金项目】西南科技大学教育教学改革项目“大学计算机精品在线开放课程”(NO. 18zxkc27)。
一、引言
大学计算机基础课程是大学生的基础必修课,全国高校几乎都开设了这门课程。这门课程是非计算机专业的通识课程,课程主要目的是让大学生熟悉计算机的基本概念、计算机的组成、数据的表示,熟悉一些典型算法、计算机网络、计算机安全等知识,并了解计算机科学发展的前沿技术。现代教育理念提倡“以学生为中心”的理念,学生成为教学的中心和主体,教师、教室、教材不再是中心,教学的目的是提高学生的学习能力,为将来的终身学习奠定基础。教师的角色转换为学习活动的设计者、学习中的辅导者以及学习场景的营造者。
二、课程的现状
非计算机专业的大学计算机基础课程内容包括计算机的发展历史、计算机中数的表示、计算机硬件组成、计算机如何表示信息、计算机软件,初步理解计算机编程、算法思想,认识计算机网络的组成,保护网络中的计算机,了解计算机专业最新发展方向(如云计算、“互联网 ”等)。实验课主要学习基本办公软件的应用、简单网页的制作。
这门课程是通识教育课程,是培养信息素养的必修课。培养现在和未来需求的人才,应能够把专业知识和计算机能力相融合,学习好计算机基础,就是为将来的学习奠定基础。
这门课程也是工科专业学习编程课程的基础。学生通过该课程,了解计算机的数制、结构、存储系统和算法思想等,才能学好后续课程。如C程序设计、VB程序设计、Python等课程,都需要大学计算机基础的知识作为基础。
目前该课程存在的问题如下。
1.学生学习显得吃力
目前有些课本引入了计算思维的内容,这部分内容对大一的新生来说难度较大,学生学习起来普遍较吃力。笔者所在普通大学的大一新生多数来自农村或小城镇,高中基本没安排计算机课程,即便安排了,也只学习很少的时间。有些学生对计算机的基本组成、基本概念都还不清楚,如何才能让他们了解、接受算法、计算思维的知识呢?
再者,由于高校培养方案的频繁变化,大学计算机基础的学时数有时较多,有时较少,这就给教师带来了挑战。该课程应该以哪些知识为核心知识?是基础知识还是高深复杂的知识?根据笔者近几年的观察和实践,如果课程内容以计算思维为指导,学生的学习积极性很快就消失了;如果以计算机的基本定义和内涵为内容,学生的学习兴趣明显提高。这是什么原因造成的?
2.新生的学习思维模式没有转换
大一新生刚从高中毕业,学习的思维模式还是高中时期的模式,以为每节课都有明确的知识重点。实际上,大学计算机课程知识点较多,知识面也较广,重点在于理解这些知识的作用以及所带来的影响。因而,学生学习大学计算机基础的每次课前,必须有课前的广泛阅读预习工作。如果课前不阅读和预习,仅仅听老师在课堂上讲解,并采用死记硬背的方式学习,学习效率就会很低,导致学习跟不上。
绝大多数学生课前预习不足,没有充分查阅资料,没有思考过课本中的一些术语和观点。计算机学科发展飞速,知识更新很快,经常会出现一些新的名词术语,学生可以利用互联网搜索这些名词术语的意思,还可以进一步搜索相关的资源。阅读相关文献时,思考和分析也是预习的重要部分,对课本内容的思考、对习题的思考都是必不可少的,通过思考分析才能理解问题及掌握问题。
认真完成课后复习和课后作业也是必要的。课后复习是对知识的巩固,课后作业是对知识掌握程度的检测。复习时的思考,能加强学生对知识的理解,达到“温故而知新”的效果。
授课时,教师应坚持以学生为中心,充分注重引导学生思维,使他们适应大学学习模式。教师应引导学生预习,列出课前预习需要阅读的材料清单,营造一个预习的环境。
3.教学方法单一,课堂气氛沉闷
以学生为中心的关键是促进学生的学习和发展。为了达到这个目标而采取得当的方法,都可以实践和推广。赵炬明认为,“SC模式的三个基本特征是:以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学习效果为中心。”[1]教育的目的是学,而不是教。教的目的是培养学生的主动学习能力,为学生终身学习打下基础。在这样的场景下,学生才是学习的主体,而教师是学习活动的设计者、学习中的辅导者和学习场景的营造者。
传统的授课方式一般以教师讲授为主,容易变成“满堂灌”,即教师从头到尾讲解。要避免这种“满堂灌”的方式,教师应安排互动环节,采用多种教学方式授课。中国大学课堂的最大特点是课堂太安静,教师和学生的交流非常少,这种情况不利于培养学生的创新能力和批判能力。2016年,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的副校长提出教学的5种境界:安静(Silence)、回答(Answer)、对话(Dialogue)、批判(Critical)、辩论(debate)[2]。目前大多数高校教学处于“安静”和“回答”的境界,这是“满堂灌”带来的结果。沉闷的课堂,不仅使得学生对专业知识接收效果较差,而且思辨能力没有得到发展。
以學生为中心,课堂上不仅要教学生学习好科学知识,而且应该促进学生创新能力的发展。这可以通过课堂教学的“对话”“批判”“辩论”境界实现。课堂上师生之间的对话、批判和辩论,能培养学的自主思考能力。批判性思维在辩论中显示出独立性、创新性。辩论与批判性思维能开发人的潜能,激发学生对信息学科的重新思考、重新认识,或者能做出新发现,做出新见解,或获得新方法,解决新问题[3]。 要让学生学会自我学习,离不开教师的引导。大学教师应该教会学生如何学会自学,教给他们自学的方法。信息时代,教师应教会学生充分利用网络资源和碎片化的时间进行学习。例如,在大学计算机基础课程中,让学生查资料学习计算机前沿技术,并做分析和讨论,最后制作PPT讲解,让学生学习了新的知识,又锻炼了对办公软件的操作能力。
三、改革的方案
1.教学方法需改革
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》提出,“深化教育教学改革,创新教育方法,探索多种培养模式”,倡导“启发式、探究式、讨论式、参与式教学,帮助学生学会学习。充分发挥信息技术的作用,促进优质教学资源共享”。只要是能帮助学生提高学习效率的、可行的方法,都可以考虑采用。
教师的课堂设计是达到课堂五种境界的关键。下面是一些教学方法设计。
(1)避免“满堂灌”,提倡启发式教育。适当地增加分组讨论,增加课外阅读和网上学习的时间安排;改变以课本为中心的地位,变为以学生为中心的模式。在教学大纲和培养方案中,增加自我学习课时,将单一的教师讲授转变为分组讨论、课外阅读、网上学习、教师讲授等几种方式 。这是“对话”“辩论”境界的教学。
教师在授课时,应充分利用网络资源和先进的互联网教学平台,如MOOC、对分易等平台。可安排适当的学时让学生观看MOOC等精品课程,然后让学生写总结和综述;再对学生的总结和综述进行检查和点评。这些过程都可通过互联网来完成。这是“批判”和“辩论”境界的教学。
(2)利用互联网平台辅助教學。教师可以上传课程资源,发布作业,进行问卷调查,批改作业,学生可以上传作业,向老师提问等。国内这方面平台较多,有些课程建立了专门的网站提供这些功能,也有一些企业提供免费的平台供教师使用,如对分易等。充分使用这些平台,是互联网时代教学方法的升级,为教师节省了很多劳力,教师和学生之间的交流也更加快捷了。例如,当教师需要讲授计算机历史相关内容时,先通过问卷调查,了解学生在中学时期学习的内容,然后决定花费多少时间来讲解计算机历史方面的知识,让学生思考,自动计算的探索为什么会经历这么长的时间?计算机的发展为什么会经历几个时代?这是“对话”“批判”和“辩论”的教学境界。
(3)大量增加课堂讨论环节。在大学计算机基础课程中,将启发式教育融入其中。例如:在引入二进制时,让学生思考:为什么计算机要用二进制而不用十进制?先让学生的思考讨论,接着由教师分析二进制的计算特征,即引入补码后,二进制的加法可以由减法运算实现。进一步提问:其他运算可以由加法运算实现吗?再由学生讨论,然后老师分析二进制算术运算可以由逻辑运算来完成。再由教师提问,算术逻辑运算可以由电路实现吗?学生讨论,教师分析逻辑运算又可以用电路实现。实现了逻辑运算,其他运算就可以实现了。最后,教师总结,用门电路实现了加法,就可以完成一切算术运算;而简单的门电路又可以组成复杂的门电路,CPU中就包含了大量的门电路,所以CPU能实现各种运算。这样,二进制运算如何被计算硬件来实现的问题就解决了。学生不仅思考和学习了为什么计算机要用二进制进行计算的问题,还学习了CPU的组成和功能。这样的启发方式,让学生不断地思考、解答、再思考,使得复杂的问题讲解变得不再复杂,增强了学生的学习兴趣。
(4)适当调整授课内容。授课内容增加最新的前沿科技动态知识,如“互联网 ”、人工智能、大数据、面部识别、区块链技术、5G技术等;介绍新技术,提高学生的上课热情;合理地分配前沿知识介绍的学时数,建议新技术以讲座的形式来完成,分不同主题进行讲解。如果总学时为48学时,前沿技术介绍的学时控制在4~6学时较合适,大多数的学时还是以基础理论知识的讲解为主。若非计算机专业的导论课程,总学时若只有32学时,前沿技术介绍控制在3学时以内较合适。
2.学生学习方法的改革
(1)加强自主学习。在美国大学课堂上,师生的交流互动之所以可以如此热烈,是因为学生在走进课堂时都是有备而来[4]。我们可以借鉴这种方式,教师可以提前布置需要自学的题目,让学生查阅资料自学;当学生完成自学后,以提交小组报告、PPT、总结的形式上交;还可以让学生代表上台介绍自己所学的新知识,其他同学再做补充和点评。学生课前查阅文献资料,分析和总结文献,课堂上回答问题、讨论问题,课后撰写报告,既充分了解了学科知识,又锻炼了动手能力和思考能力,让学生变被动学习为主动学习,参与到教授知识中,学习的积极性会增强,学习的效果也会提高。
(2)积极参与课堂讨论。为增进师生交流,达到“对话”的境界,可增加课堂讨论环节。课前,教师提前布置讨论的话题,引导学生主动学习。学生在课前查阅相关的资料,对资料进行分析总结,上课时讨论、回答问题,活跃课堂气氛。这是我国课堂应该向美国大学课堂学习的地方。
四、结语
大学计算机基础这门课的学习充满了挑战性,只有坚持以学生为中心,不断地改进教学方法,转换思路,才能教授好这门课。教师充当课程的组织者、引导者,引导学生查阅资料、讨论、分析和总结,进行自主学习,组织课堂讨论,充分调动学生学习的积极性,才能让学生学好这门课。
【参考文献】
赵炬明.论新三中心:概念与历史——美国SC本科教学改革研究之一[J].高等工程教育研究,2016(03):35-56.
邬大光.大学人才培养须走出自己的路[N].光明日报,2018-06-19(13).
盛新华.辩论与批判性思维[J].湘潭师范学院学报(社会科学版),2001,23(06):14-18.
刘丽娜,张诣.美国大学课堂教学观察及启示[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2017:98-100.