应用导向的新工科大学计算机课程建设探讨

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　　摘 要：为适应新工科建设对非计算机专业大学计算机教学的要求，分析目前大学新生计算机基础能力、大学计算机课程现状。针对课程内容计算机化、相互独立、应用不足的问题，以应用为导向探讨大学计算机课程内容选择与组织，提出以应用主题贯穿课程内容模式;针对大学新生计算机操作较熟、但应用能力不足的状态，提出通过实践方式加以提高;基于Python语言进行教学实践，以信息处理为主题统一课程中不同计算机技术内容，并将基础应用能力训练融入各个实践环节。课程内容摒弃枯燥的操作讲解，更贴近专业需求，充分调动了学生参与性与积极性，可为学生后续专业学习打下基础。
　　关键词：大学计算机课程;课程建设;应用导向
　　DOI：10. 11907/rjdk. 182184
　　中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2019）002-0186-04
　　Abstract： In order to meet the requirements of computer teaching for non-computer majors in the construction of new subjects， analyzed the basic computer ability of freshmen and the present situation of College Computer course. Aiming at the problems of computerization， independence and insufficient application of curriculum contents， we discussed the content selection and organization of College Computer course guided by application， and put forward the model of applying theme throughout the course content. In view of the situation that the freshmen are familiar with computer operation and lack of application ability， the practice was strengthened to improve it. Based on Python language， the teaching practice was carried out to unify different computer technology contents in the course of Information Processing Theme， and the training of basic application ability was integrated into all practical links. The course content is closer to the professional needs， abandons the tedious operation explanation and fully mobilizes students participation and enthusiasm， which lays the foundation for students' follow-up professional learning.
　　Key Words：college computer course; course construction; application-oriented
　　0 引言
　　隨着计算机的普及与网络技术的发展，大学计算机教学要求不断提高，从学会计算机使用发展为利用计算机解决实际问题。非计算机专业的计算机教学体系从最初的“三个层次”扩展到“1+X”，目前发展至“宽专融”[1]的高度。其中，基础课程经历了“计算机文化基础”、“大学计算机基础”、“大学计算机”的演变，教学内容从最初的计算机操作，转向计算机原理与应用。国内计算机基础课程建设集中于两大热点——计算思维与MOOC[2-3]。广大院校和教师就计算思维的实施和落地[4-11]、MOOC课程的建设和推广[12-14]、教学模式研究[15-20]等方面开展了大量研究，取得一系列成果。但是“大学计算机”作为大学新生的计算机认知入门课程，不仅需普及计算机技术知识，还应加强计算机使用方法、应用手段与社会作用认知，最终达到掌握基本技能、锻炼动手能力、提高专业认同与保持学习动力的目的。本文以应用为导向，就大学计算机课程建设进行探讨。
　　1 大学计算机课程内容结构
　　基于高等学校教学指导委员会的教学基本要求，因各高校专业特点与教学目标差异，当前大学计算机课程内容组织分为以下几种：
　　（1）基础应用实践类。面向初学者，以计算机操作系统基本操作、Office办公软件使用操作为主。在此基础上，可能加入计算机网络、数据安全、软件理论等基础知识或前导内容[21]。
　　（2）计算机配置实践类。以计算机使用为主，全面介绍计算机相关硬件知识、网络配置、安全设置等。
　　（3）计算机组成普及类。讲授计算机常用组成部分（包括硬件系统、软件系统、新技术等）的功能和特点，但不涉及原理与详细操作[22]。
　　（4）1+X类。依据高等学校教学指导委员会关于大学计算机课程教学的要求，涉及程序设计、硬件基础、数据库技术、多媒体技术、网络技术等内容[23]。
　　（5）计算思维类。以计算思维为纲，将计算机软硬件、程序设计、数据库、网络等糅合到一起[24]。 　　基础应用实践体系面向计算机使用，随着计算机普及而逐渐没落;计算机配置实践体系面向计算机维护，适用面较窄;计算机组成普及体系理论性稍弱、概念性较强;1+X体系与计算思维体系则涉及多个计算机专业知识，理论性、概念性较强。在所有体系的实验课程中，均设置基础实践内容，如办公软件、多媒体技术等[25]。
　　2 大学计算机课程困境
　　2.1 行业应用融合缺乏
　　社会分工细化促使行业间分工愈加明确，而计算机技术与行业之间的结合也更加紧密。但目前大学计算机课程内容与学生专业需求相距甚远，计算机在其专业中的应用及促进作用体现不足，无法使学生认识到计算机知识的重要性，严重制约大学计算机课程发展。
　　2.2 教学内容计算机化
　　当前大学计算机课程内容组织的一个特点是采用计算机专业框架，缩减内容以降低对非计算机专业学生的期望与要求，导致内容组织偏向计算机化、概念化，比如硬件部分讲电路、操作系统讲指令、多媒体技术讲各种标准、网络技术讲协议、数据库技术讲模式等。虽然从学习计算机技术的角度来看，以上内容均为应掌握的基本理论，但从计算机应用角度看，其内容过于基础，与实际应用相去甚远。受课程内容、学时限制，大学计算机课程各部分理论内容不可能展开详细讲解，而且由于缺乏对应的实践环节或实践环节过于简单、流于功能，没有专业实例应用，不能直观体现对专业的支撑作用。
　　2.3 课程内容孤立，易受互联网冲击
　　大学计算机课程内容组织的另一个特点是孤立性。虽然该课程每一部分内容均属于计算机技术基础支撑技术，但相互之间关联很小、甚至没有关联。从计算机专业角度看条理分明，从非计算机专业角度看却过于松散。如何将各部分内容串联成一个整体，是大学计算机教学设计亟待解决的问题。
　　大学计算机教学涉及的内容大多可在网络上找到，甚至网络资源更全面细致。互联网快速传播信息、提供丰富的学习资料，对许多课程（不仅是计算机课程）内容形成巨大冲击。各种网站、数据库汇集了海量静态知识，搜索引擎能迅速抓取学生关心的内容，但是网络资源缺乏系统性，这也是大学计算机课程教学内容设计必须克服的问题。
　　2.4 学生基础假象
　　由于计算机的普及，普遍认为大学新生具有相当程度的计算机基础知识，但是在教学过程中发现，事实并非如此。
　　以笔者所在的中国石油大学为例，新入校大学生对计算机的熟悉程度分为3个层级：①部分学生对计算机组成部件及作用比较了解，对Windows系统使用比较熟悉，对部分软件安装和操作比较熟悉，通常上网、游戏能力很强;②部分学生使用过计算机和某些软件，至少可以开关机器、拷贝文件;③部分学生对计算机很陌生，极个别学生甚至不会开机。3个层级的学生占比大约为1∶3∶1，大部分学生对计算机的应用仅限于游戏娱乐，其它应用能力很差。
　　从教学内容角度考察，绝大多数学生在文档排版、数据统计分析等基础实践技能认知方面比较浅显，在计算机原理、网络、数据库等方面零基础。
　　对于计算机相关理论性的内容，由于基础性强，涉及的概念与理论较多、非常抽象，受学时限制又无法详细展开，学生抗拒性强。
　　3 应用导向的大学计算机课程实践
　　3.1 从应用角度选择课程内容
　　大学计算机作为计算机教育的入门基础，应全面介绍计算机特征和使用，令学生认识到计算机在现实生活与专业学习中的作用及重要地位。对于初学者，实践操作优于理论灌输;对于非计算机专业学生，应用先于概念。
　　从应用角度，大学计算机课程教学目标应包括：①独立组装一台计算机。能够根据应用目的，选择合适的计算机硬件，并实现计算机组装;②独立配置和使用计算机系统。能够安装操作系统并进行设置，能够安装并使用需要的软件，能够熟练掌握文件系统;③具有基本信息处理能力。掌握文档编排、数据统计分析、演示文稿制作等常用办公软件，能够从网络获取所需信息、数据及软件，能够通过网络传递信息，能够使用相关软件进行信息处理;④了解行业问题与行业软件应用情况，了解本专业需要计算机解决的问题，了解本专业常用軟件及其功能;⑤软件开发基础认知。掌握软件开发基础知识，了解软件开发基本过程——需求、设计、实现——各阶段的任务，了解程序设计两大主题——数据结构与算法，认识一门编程语言，如Python、C/C++等，学习使用开发工具与系统软件，如codeblocks和Mysql/SQLite数据库;⑥计算机技术前沿应用，例如当前热门的大数据、云计算、智能计算、移动计算、服务计算等，将专业与丰富的应用场景相结合。
　　其中，目标①属于硬件应用，相对独立;目标②与③属于计算机基本操作与应用范畴，主要是对现有工具的使用;目标④、⑤与⑥以行业应用为切入，将计算机技术与行业中的问题结合起来，为后续课程作准备。
　　针对课程目标，应用导向的大学计算机课程包含两大块6部分内容（见图1），其中高等学校教学指导委员会要求的硬件基础相关知识归于计算机组成部分，多媒体技术、网络技术归于计算机应用部分，程序设计和数据库技术归于软件开发部分。
　　3.2 从应用角度组织课程内容
　　计算机技术涉及内容多、实践性强，每一种技术都有其对应的基础知识与实践要求，如硬件涉及逻辑、电路、多媒体涉及编码解码、数据库涉及关系理论等。大学计算机课程作为一门通识课，学时有限，因此技术理论、操作类实践、技术类实践课时安排有冲突，内容组织是一个难题。以笔者所在大学为例，其大学计算机教学从应用角度组织课程内容实践如下：
　　（1）内容分类，区别对待。在组织大学计算机课程内容之前先对内容进行分类，不同类型的内容采取不同策略。
　　从教学要求角度，课程内容分为需了解的与需掌握的内容;从学习难度角度，分为可完全自学的、难理解的、需引入的、需详细讲解的、需总结的内容;从理论与实践角度，分为概念型、理论型、实践型、理论实践结合型内容;从网络资源获取角度，分为丰富的、贫乏的、系统的、零散的等内容。 　　在课程内容组织过程中，对于了解性的、可自学的、概念型、资源丰富的内容，简化课堂内容，以课外自学为主;对于需引入、需总结的内容，以课外自学为主，课堂重点在于引入与总结，使之系统化、条理化;理论型内容可弱化，达到知其然的程度;实践型内容需加强。
　　（2）以应用主题贯穿课程内容。大学计算机课程内容多样，而且内容之间没有关联，使整个课程非常零散、缺乏系统性。针对学生面向的专业，选择一个应用主题，将所有内容贯穿其中，通过应用将课程内容组织成为一个整体，不但能改善大学计算机课程过于理论、抽象的缺点，还能加深学生对计算机在本专业应用的认知。将不同的计算机技术统一到一个应用主题中，如具有开源特性的Python语言，可融合其它语言优势，应用十分广泛。
　　3.3 应用导向的教学实践
　　中国石油大学（华东）大学计算机课程只有32个学时，含16学时上课、16学时上机。课程包括硬件与软件两部分，应用主题定位为信息处理，分为4项内容（见图2）：计算机硬件与网络、科学计算、数据处理及数据库，还包含了Word、Excel、PPT的使用。硬件及网络部分涉及计算机组装与网络配置两个实验，均在虚拟平台上实现;科学计算部分选择爬虫，使用Python语言实现，其结果存入文件;数据处理部分讲授数据处理的基本方法，实验使用Excel，直接打开爬虫结果文件，进行统计、分析、制图等操作;数据库部分讲授数据库基本原理与SQL语言，实验基于SQLite数据库爬取数据建立数据库，利用Python将上述文件的数据载入数据库，并实现增删改查操作;Word实验以课程報告的形式进行，要求学生正确排版;PPT实验在课堂报告中进行，要求学生制作演示文稿并现场演示。
　　本课程硬件部分相对独立。软件部分的所有内容归为一个应用主题，具有连贯性。虽然涉及程序设计（Python）、信息获取、数据处理、数据库、办公软件等多项内容，但是整体感非常强，学生容易接受。
　　4 结语
　　应用是计算机技术的主旋律，应该成为非计算机专业大学计算机教育主导方向。大学计算机作为入门基础课程，应当在普及计算机基础内容的大前提下，弱化计算机理论内容，重点引导、提高学生计算机应用能力，尤其是解决行业问题的能力。
　　本文就应用导向的大学计算机课程建设进行探索和尝试，在实际教学中通过Python语言课程，有助于实现不同计算机技术在信息处理主题下的应用统一，虽然取得了较好的效果，但与行业应用相结合的目标还相差较大距离，需要继续探索。
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　　（责任编辑：江 艳）
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