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摘 要：本文结合我国计算机基础教学的发展历程,总结了当前高校计算机基础课程出现的危机并提出课程改革的指导思想,给出了“三个层次、两个要求、多个科类”的大学计算机系列课程顶层规划,分析了“普及计算机文化,培养专业应用能力,训练计算思维能力”的总体教学目标,探讨了大学计算机系列课程有关改革措施.

关 键 词 ：大学计算机；信息素养；非计算机专业；课程改革,计算思维

信息素养是信息时代大学生应该具备的基本能力,包括根据信息需求做出基本判断的信息意识,通过多种渠道获取的相应信息知识,适应时展的综合信息能力,遵循职业、社会和时代所要求的信息道德.提高学生信息素养有很多途径,计算机基础教学是其中非常重要的一个环节.

大学计算机课程是面向高校非计算机专业的计算机教育课程体系,是培养信息时代大学生综合素质和创新能力不可或缺的重要环节,是培养复合型创新人才的重要组成部分.20世纪80年代初,我国高等院校启动了计算机基础教学.由于当时计算机普及程度较低,作为非计算机专业的计算机入门课程,主要目的在于普及知识、推广应用.随后一段时间,学习一门高级语言课、能够编写应用程序成为当时计算机基础教学的重要内容（受Dijkstra在程序设计方面巨大贡献的影响）.到20世纪90年代,计算机基础教学开始区别于计算机专业教育,成为计算机教育独立的分支.2000年以来,计算机硬件设备加速普及,网络和计算机理论的发展尤其是计算机技术和其他产业的融合,使我们真正步入了蓬勃发展的信息时代.计算机基础课程内容逐渐丰富,各学科专业应用和计算机结合也越来越紧密.

近期以来,教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会调研发现,目前高校计算机基础课程教学面临不少挑战.一方面一些学校的教务处不断削减学时,甚至有学校提出取消此课程；另一方面,国际上又提出通过计算机基础课程培养学生计算思维能力的改革新思路.计算思维是人类基本思维方式之一,在以计算机作为计算工具之后,计算思维成为创新和解决复杂问题最为重要的思维方式之一.为此,教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会多次召开研讨会,并于2012年5月由教育部高等教育司在合肥工业大学组织召开了“大学计算机课程改革研讨会”.本文作者参与了此项工作调研和多次会议研讨,在认真听取会议讨论的基础上,试对大学计算机系列课程改革相关情况进行分析,并提出一些思考和建议,供相关人员参考.

一、当前高校计算机基础课程出现危机

1．计算机基础课程起点偏低.目前,大、中学生的信息素养普遍提高.但大学第一门计算机类课程,内容与高中重复较多,导致不少高校的计算机基础课程学时数被不断削减甚至面临被取消的状况.因此,大学计算机系列课程改革必须精选内容,提高起点,加强高等教育和基础教育的衔接,明确课程的核心内容和教学目的,丰富计算机基础教学的理论研究和实践成果.

2．计算机基础课程过分偏重工具性.目前,高校对计算机基础课程定位在教会学生常用的软件工具,课程目标更多地侧重操作技术、操作技能的培养,而对计算机文化和计算思维方法体现不够,不能满足培养学生信息素养的基本要求.应该说,在计算机基础课程教学中注重计算机科学与技术所具有的工具属性在一段时间内、一定程度上、特定范围内有效解决了学生信息能力的培养,但过分倚重课程的工具性必将导致计算机基础课程教学目标单一、高度不够、不能满足新形势下培养学生信息素养的时展要求.

3．计算机基础课程分层分类教学不足.计算机基础课程应满足多层次培养目标要求,针对不同学科专业应用特点,有效地组织课程内容、设计教学方法,贯彻分层、分类指导思想.目前的高校计算机基础课程是按照“大学计算机基础+若干门后续课程,即‘1+X’的模式”来组织教学的,即使基于现有层次设计,实践过程中分类教学仍然不够深入,计算机应用能力的培养效果也不理想；同时也要考虑到,如何在原有课程体系中融入计算思维,在课程组织中注重计算思维能力的培养,对原有顶层设计也提出了新的要求.

4．计算机基础课程未能体现计算机学科向其他学科广泛渗透和交叉融合的特点.当前,计算机学科与其他学科交叉融合蓬勃发展,这种交叉融合催生了更多的研究方向,不仅仅在自然科学领域,在解决复杂的经济、社会问题方面,学科的交汇融合都取得了很多显著的研究成果.虽然注重不同专业应用已经成为计算机基础课程教学的共识,但如何通过更多的典型交叉案例训练学生的思维能力,在课程设计上仍然存在很多不足.

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二、大学计算机系列课程改革的指导思想

大学计算机系列课程改革应遵循以下几个原则：

1．以需求为导向.要充分考虑社会各领域对计算机知识的多样性需求,并根据经济社会发展需求科学制订大学计算机系列课程目标.

2．以学生为中心.课程改革的主要目的是为学生服务,改革措施和实施过程要充分考虑学生现实需求和未来发展潜力.

3．符合认知规律.课程设计要符合中国大学生的认知规律,系列课程建设要有系统性和针对性,要充分考虑课程改革的操作性.

4．要有全球视野.要充分了解、分析国际上计算机基础课程改革的趋势,借鉴国外好的经验和做法,及时更新课程内容,保证人才培养质量.

三、大学计算机系列课程改革的顶层设计

1．顶层设计改革思路.针对目前计算机基础教学存在的问题,我们提出了“三个层次、两个要求、多个科类”的大学计算机系列课程顶层规划.其中,“三个层次”是指大学计算机系列课程的总体教学目标,即“普及计算机文化,培养专业应用能力,训练计算思维能力”,这三个目标之间具有互相交叉、层次递进的关系.“两个要求”是指针对不同的学校、学生和专业培养目标的实际情况,所制订的大学计算机系列课程教学基本要求和较高要求.值得一提的是,从培养学生信息素养的基本要求来看,各校、各专业应针对“普及计算机文化”基本教学目标做统一要求.“多个科类”是指大学计算机系列课程应针对理工类、农林类、医学类、人文类、社科类、艺术类等具体的学科门类和专业做不同的内容设计. 考虑到各校实际情况,大学计算机系列课程改革的总体思路是系统规划、协同研究、分步实施.从理论层面研究计算思维的内涵、表现形式以及对计算机基础教学的影响；从系统层面科学规划大学计算机系列课程的知识结构和课程体系；从操作层面建设一批适用的教学资源,将大学计算机系列课程建设成为培养大学生多元化思维的有效途径；从实践层面推动一批高校按照不同层次培养目标、不同专业应用需求开展大学计算机系列课程的改革探索.

2．普及计算机文化.1981年在瑞士洛桑召开的第三次世界计算机教育大会上,前苏联学者伊尔肖夫提出“计算机程序设计语言是第二文化”的观点,由此“计算机文化（puter　literacy）”的概念广泛流传并被人们所接受.伴随着计算机的迅速普及和技术的不断进步,计算机文化对经济、社会产生了深远的影响,其中最引人注目的当属网络技术的发展.无处不在的互联网已经渗透到人们工作生活的各个领域,成为人们获取信息、享受服务的重要渠道,网络所具有的共享、平等、合作、便捷等特性使其迅速融入经济社会之中.2012年2月,法国著名趋势学家杰里米·里夫金教授在其出版的新著《第三次工业革命》中预言,新的通信方式促进、催生了新的重大的能源革命,正在走来的第三次工业革命正是建立在互联网和新能源相结合基础上的新经济[1].可以说,网络的发展和多领域融合,使得我们对计算机文化及其重要影响有了由点及面的深刻认识.

因此,信息时代的大学生必须了解并掌握计算机文化知识,这是“信息素养”教育的基础部分.以计算机文化为主要内容的课程应该成为为大学一年级新生开设的通识课程,也是第一门计算机课程.计算机文化课程的内容应该侧重于计算机和计算机文化的形成和发展,帮助学生了解信息技术应用对人们生活、工作、学习方式所带来的变化,了解信息技术应用对经济社会发展所作出的巨大贡献,了解信息技术与自然科学、工程技术、人文社科等相互渗透、交叉融合,促进各学科的发展；理解和掌握计算科学的基础知识和基本方法,掌握基本的信息技术应用能力,掌握利用计算思维和计算工具解决专业领域问题的思路和做法.通过学习计算机文化课程,一方面为后续课程的学习提供相关背景知识和辅助技能；另一方面,激发学生利用计算机科学探索未知世界的兴趣.

3．培养专业应用能力.众所周知,计算机和不同专业之间的结合程度差异较大,各专业学生的计算机应用能力要求日趋强烈,而且呈现多样化特点.比如,很多理工科专业会用到较深的计算机专业知识,而有些文科专业则可以仅仅将计算机作为专业辅助工具运用.因此,如何有效地将计算机知识真正贯穿于不同专业应用中,是大学计算机系列课程改革必须解决好的问题.

专业应用能力培养的教学重点是设计计算机知识和专业领域问题的结合,尤其是要通过案例教学等方法,强调实践教学的重要性,让学生在实践中深刻体会运用计算机知识解决专业应用问题的思路和做法.

4．训练计算思维能力.近年来,有关计算思维的研究颇为广泛,卡内基·梅隆大学的周以真（Jeante　Wing）教授认为,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的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[2].虽然计算思维的训练可以有很多途径,但计算机学科在训练以设计和构造为特征的计算思维能力方面显得更为恰当和重要,而计算机技术的飞速发展和应用普及也进一步强化了计算思维的意义和作用.因此,在计算机基础教学中注重计算思维能力的训练并以此为目的进行课程改革已经成为国内众多高校专家学者的共识[3].

训练计算思维能力的教学目标高于培养学生的专业应用能力.虽然经科学设计的专业应用能力培养中必然会贯穿思维训练,但并不全面和系统.因此,计算思维能力的培养需要在大学计算机系列课程中设计体现,课程之间或为递进强化,或为相互补充,这也是大学计算机系列课程改革的核心内容.由此可见,反映计算思维特点的系统性系列教材、课程资源建设以及科学的教学方法设计在课程改革操作层面上显得尤为重要.

四、大学计算机系列课程的改革措施

1．大学计算机系列课程应实行分类教学.可以根据学科属性把课程的适用对象划分为六大类：理工类、农林类、医药类、人文类、社科类、艺术类.从培养信息社会学生的信息素养这个课程定位来看,所有高校学生的信息素养要求应该一致,所以分类教学只是针对不同科类学生而言,不应针对不同层次高校分类.

2．大学计算机系列课程改革应以培养学生计算思维能力为主线.要从不同学科的角度扩展计算思维的内涵,选择能够体现计算思维的教学内容和案例,根据本校学生的实际情况设计合适的教学方法,注重计算思维能力培养,使大学计算机系列课程成为大学最重要的课程之一.

3．在大学计算机系列课程教学中引入跨学科元素是培养计算思维能力的一种有效措施.运用计算机科学方法对跨学科问题进行抽象、分析、推理,尝试解决诸如社会学、经济学等多领域经典问题,是体现计算思维特点、训练学生思维能力的好做法,值得借鉴和推广.

4．分工协作推进大学计算机系列课程改革.大学计算机系列课程目标应由教学指导委员会科学制定,课程内容需要由多样化的教材来体现,而教学方法则应由任课教师针对学生的实际情况进行设计.

5．以教学改革研究的方式稳妥推进大学计算机系列课程改革.通过课题研究,科学描述大学计算机系列课程新的知识体系和实验体系,收集、整理一批运用计算思维的应用案例,制定适用性强、操作性强的课程实施方案.通过立项改革,研制课程实验资源,加强实验平台建设,编写出版体现计算思维特点、满足分类教学需要的新教材.有计划地总结改革经验,做好改革示范,组织教师培训,逐步推进改革.

参考文献：

[1]　第三次工业革命正在走来[N].　参考消息,2012-04-30.

[2]　Jeante　M.　Wing.　Computational　Thinking[J].　Communications　of　the　ACM,　2006,　49（3）：　33-35.

[3]　陈国良,董荣胜.　计算思维与大学计算机基础教学[J]