计算机导论课程范文
时间：2023-03-16 22:07:28
导语：如何才能写好一篇计算机导论课程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）02-0344-02
目前，计算机技术的飞速发展，使得计算机技术的应用及渗透的领域越来越广，这迫切需求高技能高素质的人才。如何将计算机专业的人才培养成合格的、适应市场需求的人才，成为每一位计算机专业教育工作者的首要任务。
计算机科学导论作为一门计算机专业大学一年级学生的专业必修课，重点旨在勾画计算机科学体系的框架，通过计算机科学基础理论与应用操作相结合课程内容安排，使学生对计算机学科的知识体系结构有一个较为全面和系统的了解，继而激发并培养自己对本专业的兴趣，为以后大学四年的知识学习、能力素质和职业道德的塑造奠定坚实基础[ 1-2]。基于课程至关重要的作用，该文主要从计算机科学导论的教学方法和考核方法等方面进行了讨论，以期在今后的课程教学过程中达到最佳教学效果。
1 明确课程教学目标
计算机科学导论目标是通过介绍计算机科学与技术学科的定义、学科范畴、特点与规律，来构建课程的体系结构，引导学生培养正确的学科专业思想，同时激发学生对本专业的学习兴趣，使学生逐步形成以计算机的观点来分析解决问题的思维。课程内容涉及到一些专业课程的基本概念及某些具体内容，但绝不是计算机科学学科专业课内容的压缩和拼盘。通过本课程的学习使学生了解各专业领域研究的主要内容，掌握计算机系统的基础知识和操作技术，提高感性认识，力求使学生对所学专业及后续课程的学习有一个整体性、概括性的了解，树立专业学习的信心和自豪感，为今后在各自的专业中对计算机的使用打下厚实的基础，踏入计算机科学技术的大门，更好的适应社会的需求。
2 注重课程教学方法
近年来，这门课在教学中出现了多方面的问题。虽然计算机科学导论这门课程的内容不难，但是课程授予的对象是刚刚步入大学的新生，他们在入学前对计算机的了解程度各不相同，有的学生能够较熟练的操作计算机，有的学生却不会操作计算机。基于学生对计算机的认知基础不同，采用怎样的教学方法来教授这门课程能达到预期的教学效果，成为担任该课程教师一直关注的焦点。
为了在教学中提高学生的应用水平，培养他们浓厚的学习兴趣，我们不仅要充实授课内容，把握好难易程度，更需要结合多种教学方法。
2.1 积极引导学生，激发学习兴趣
计算机科学导论课程的授课对象是计算机专业的大一新生，他们对计算机及计算机专业学科的构架都还认识不足。因此，授课教师需要从多方面去积极引导他们。首先，从计算机应用的重要性及社会市场的需求方面进行举例分析，增强学生信心，并引导学生把握好自己的专业学习方向[ 3-4]。其次，在课堂的教学过程中用生动形象的应用举例讲解取代传统的理论讲授、理解掌握的方式，帮助学生逐渐熟悉并建立计算机科学与技术学科专业的知识框架，不断激发学生的学习兴趣。再者，在课余时间中，向学生介绍电子设计大赛、数学建模、PPT设计大赛等科技活动，鼓励学生深入了解并积极参与，帮助他们开阔视野，增强实践动手能力。
2.2 教学内容丰富，易理解易掌握
计算机科学导论是构造计算机学科专业框架的教材，授课内容涉及各个学科、各个领域的专业理论知识，难度比较大。因此应该优化内容，做到难易适中、层次浅显、通俗易懂，讲授时最好采用图文并茂加实物相结合的方法，使学生在感性上充分认识，更有助于理解和掌握[5]。除此以外，对教学内容进行适当的补充和实例演示。比如在讲授硬件知识时，可以视频演示硬件组装的过程；在讲授计算机网络知识时，补充一些加强网络信息安全方面的一些知识。这样既能集中学生的注意力，激发学生的学习兴趣，也能调动学生学习的积极性。
2.3 理论联系实际，培养动手能力
计算机科学导论课程不仅要塑造学生的学科知识框架，还要让学生熟练掌握计算机的基本操作。所以实验是课程教学中的一个必备环节，能促进学生加深感性认识，更能帮助学生理解掌握课堂知识[6]。
实验中实验目的要明确，实验内容要丰富备多样、知识面广，在全面锻炼学生的动手能力的同时调动他们的学习热情，从而提高学习效率和质量。比如在实验练习PowerPoint内容时，让学生把自己的个人简历情况进行作品设计，可以把自己的简介、照片、爱好等内容进行规整，加之实验的具体要求，这样在实验过程中充分提高了学生的积极性，也多方面的练习了文字与图片的排版、自定义动画、幻灯片切换、超链接、背景、配色方案等功能。
2.4 问题启发思路，促成创新思维
课堂提问是教师主要的教学手段之一，它可以帮助教师了解学生知识的掌握情况，也可以帮助学生温习加深理论知识的记忆，从而启发学生的思维，有助于促进学生的创新能力[ 7]。
计算机科学导论的课程内容是计算机专业主要课程的精简，本身理论性较强。因此在课程的教学过程中要打破传统的灌输式教学方式，结合课程的特点，充分利用其优越性，通过视频播放或者实例演示引入一些启发性的问题，来调动学生的学习积极性，启发他们的问题求解思路，逐渐培养他们的创新能力。比如讲解Excel时，月份、星期等都可以循环的拖动填充，那如何将同宿舍同学的姓名设置同样的效果呢。提出这样的问题后，能够引起学生的好奇心，激发学生求解渴望，从中增强学生分析问题和解决问题的能力，并在实践中促成创新思维，使学生在对后续课程学习过程中，保持一种主动积极的学习态度。
3 改进考核方式
多年来，计算机科学导论课程一直沿用理论考试为主要的考核方式，这样往往忽略了学生的计算机操作能力的培养。因此，该课程应注重学生的基本操作能力的考查，采取理论考试与上机考试相结合的考核方式，两者应该各占二分之一的比例，这样就能更好将理论和实践相结合，从而使学生认识到计算机基本操作的重要性。
4 结束语
“计算机科学导论”是学生对计算机科学与技术知识体系结构形成的专业入门课。它有助于计算机各专业同学对自己所在专业课程概貌及其框架结构的了解，有助于每个学生从中学到大学的学习方法、学习习惯的转变，更有助于学生学习兴趣的培养。选取多种教学方法相结合进行“计算机科学导论”教学，以问题推动思考，以实践促进理论，势必取得更好的教学效果。
参考文献：
[1] 符蕴芳.计算机导论课程教学改革的研究[J].教育与职业，2009（32）：129-130.
[2] 薄树奎.“计算机导论”课程教学方法初探[J]. 郑州航空工业管理学院学报（ 社会科学版），2011（8）：182-184.
[3] 蔡京哲.对“计算机导论”课程教学的探讨[J].科技信息，2010（35）：153.
[4] 王樱，蒋瀚洋. 新形势下计算机导论课程教学改革的研究与实践[J].电脑知识与技术，2010 （6）：5391-5392.
[5] 陈晓君，卞江，范韬. “计算机科学技术导论”的教学改革[J].科技风，2011（9）：194.
篇2
关键字：计算机导论；课程设计；课程定位
【中图分类号】G640
引言
目前，大多数高校的计算机相关专业都开设了“计算机导论”。课程内容设置主要分为两种。一种是专业核心课程的大杂烩，将“数据结构”，“操作系统”，“组成原理”，“程序设计”，“数据库基础”的专业课程内容各取一节。另一种是对计算机文化基础知识的介绍，基本上与非计算机专业讲授的“计算机文化基础”课程内容没有区别。
近年来，通过我们对计算机科学与技术专业进行专业教学调查，发现相当一部分学生对计算科学本质缺乏比较全面的认识。科学思维能力、创新能力、分析和解决实际问题的工作能力比较差。
1.课程定位与教学目标
《计算机导论》是计算机科学与技术专业本科生的一门先导基础课程。该课程肩负着“开启专业之门、引领学习生涯”之重任。主要讲述计算机科学的特点，历史渊源，发展变化，知识组织结构和分类体系。通过对本课程的学习，使学生了解计算机科学与技术领域的基本知识、基本理论和基本技术方法，为将后学习《操作系统》、《程序设计》、《数据结构》等课程打下基础。其目的就是使学生能以一种统一的思想来认知计算机科学的本质，教育和帮助学生建立计算机科学与技术的方法论。
我们从课程的定位与意义出发，应该达到的教学目标为：（1）激发学生对学习计算机学科的兴趣；（2）充分展示计算机领域能做什么，但不深究怎么做；（3）让学生了解计算机领域的历史及其发展状况（4）培养学生学科全局观及随着学科不断更新知识的意识（5）能让学生了解该专业毕业生应具有的基本知识和技能，以在该领域工作应有的职业道德和应遵守的法律准则。
2.课程内容的设计与课时安排
“计算机导论”主要是为计算机专业新生开设，使他们对计算机学科整体有一个了解。我们进行课程内容设计时，特别要区别计算机专业与非计算机专业学生在培养目标和方向上的不同，把握教学内容的深度和广度。在进行“计算机导论”课程的内容的选择与组织上，我们要注意科学性、适用性、实用性，要有全局意识。“计算机导论”课程的内容可分为下列几大部分：
（1） 计算机科学的基本概念和基本知识：包括学科的背景、发展历程、信息化社会的特征以及信息化对计算机人才的需求，并初步了解计算机科学与技术的研究范畴和作为一名计算机专业毕业生应具备的知识能力并明确今后的学习目标。
（2） 计算机的基本结构与工作原理：包括计算机的产生和发展，冯・诺依曼机构计算机的基本组成，计算机的体系结构，计算机硬件技术的发展等。
（3） 计算机系统软件与应用软件：程序设计语言翻译系统的功能和基本概念，理解操作系统的基本概念和功能，软件的分类、程序设计的基础知识，面向对象程序设计的思想、算法与算法分析，数据结构的基本知识。
（4） 数据库系统及其应用：数据库系统的基本概念，SQL概述，几种新型的数据库系统，数据库系统的应用。
（5） 对通信与网络知识的描述：主要介绍数据通信的基本概念和计算机网络的基本原理，包括网络的体系结构、数据通信的基本方法和网络协议以及网络系统的安全和管理知识。
（6） 人与计算机：包括人机交互、人工智能技术的研究领域及取得的主要成果、人脑与电脑的关系。
（7） 学科展望：计算机学科的前沿知识，发展前景以及其他学科领域的交叉内容。
具体的章节安排与课时设置可参照下表1.1：
表1.1课程设计表
章次 内容 总学时 课堂学时数 实践学时数
1 计算机的基础知识 4 4 0
2 计算机硬件系统 4 2 2
3 计算机系统软件与工具软件 10 6 4
4 计算机应用软件 20 8 12
5 数据库系统及其应用 2 2 0
6 多媒体技术及其应用 2 2 0
7 计算机网络及其应用 4 2 2
8 计算机信息安全技术 1 1 0
9 计算机技术新发展 1 1 0
总计 48 28 20
3.课程特色
3.1理论和实践紧密结合。一方面在学习计算机基本理论的同事注意实践操作的训练，做到学以致用，另一方面引导学生投过技术抓理论。
3.2把当前最新的计算机基础知识和技术融入教学。积极跟进计算机技术的发展，及时更新教材，更新实验平台，更新教学方法。
3.3注重实践教学的考核。期末理论和实践考试都采用计算机考试系统进行，促进了学生实际操作的学习。
3.4基础性强。“计算机导论”是其他后续课程的先行课程，为进一步学习计算机知识打下坚实基础。
“计算机导论”的课程内容既要防止过于简单，也要防止过于复杂。如果课程内容简单化，使之等同于非计算机专业的“计算机文化基础”，就会背离该课程的教学意义与任务。反之，如果课程内容太复杂，就会把计算机导引课提升到计算机原理课的水平。第一门课就让学生觉得晦涩难懂，容易造成学生对计算机学习的望而却步，给后续计算机专业课程的学习造成障碍。
通过以上对“计算机导论”课程内容的组织和安排，可以使计算机专业的学生已进入大学就能对自己今后学习的主要知识、专业方向有一个基本了解，为后续课程构建一个基本知识框架。
参考文献：
[1]刘莉，陶强.计算机基础教学中的课程整合研究[J].计算机教育.2011（14）
篇3
关键词：计算机导论；教学方法；教学过程设计
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）16-0152-03
一、引言
计算机导论课教学内容几乎涉及到计算机学科的各个知识领域，每一部分内容对于毫无专业基础的学生来讲都是全新的，而应用技术型院校的学生普遍来讲学习热情不高、学习基础较差，因此，如何针对该类院校学情实际，搞好计算机导论课程的教学，以促进学生进行专业学习的积O性，是应用技术型院校计算机导论课教学亟待解决的问题。
目前计算机导论课程教学而言，存在以下一些问题：从教学内容上看，有的院校将计算机操作知识作为主要教学内容，有的将计算机主要专业课的综合作为主要教学内容[1]。显然，第一种内容组织模式与计算思维的教育理念是相悖的，但是第二种内容组织模式也普遍存在知识覆盖面不合理，知识层次把握不准确，知识融合不够等问题。从教学方法上看，任课教师对教学过程的研究和思考较少，对教学方法缺乏创新，基本采用单一的课堂教学方式[2-3]，没有根据具体的教学内容设计相应的教学过程，教学方法缺乏针对性，导致学生很难理解所讲授的内容，使学生对专业学习产生为难情绪。因此，无论是教学内容还是教学方法均不符合应用技术型院校学情，文献[4]就课程教学内容构建做了系统和全面的阐述，本文着重从“如何教”的方面提出了相应的改进措施和方法，以调动学生进行专业学习的积极性。
二、相应的改进措施和方法
（一）优化教学内容
周以真教授提出的计算思维[5]的教育理念统一了教育界对计算导论课的作用的认识，本文结合应用技术型院校的学情，将计算机导论课的教学目标确定为：使学生认知计算机系统，培养学生应用计算机解决问题的思维方法，揭示计算机学科所蕴含的计算思维思想。
从该种教学目标出发，以“程序”为主线，将课程教学内容划分为4个模块，10个教学单元。这4个模块是程序执行、程序运行、程序设计与软件开发、计算机网络；10个教学单元是信息的机器表示、信息的机器存储与运算、计算机结构及其工作原理、操作系统的基本功能、高级语言与编译程序、算法与数据结构、软件工程方法、数据库与数据库系统、计算机网络系统。为使核心教学内容得到更好地贯彻，在上述教学内容基础上，增设了“计算机与计算机系统”教学单元，其教学目的是使学生获得对计算机、计算机系统以及计算机学科宏观认识和总体了解。
（二）改进教学方法
贯穿整个教学过程最为重要的就是教学方法，教学方法的选择应具有多样性和灵活性。针对教学过程中暴露出的教学方式单一的问题，本文在分析和研究学生的心理特点后，提出了以学生为中心，以教学内容为导向，在教学过程中运用与之相适应的教学方法。根据该门课程教学内容的特点，采用了讲授式教学法、问题引领式教学法、案例驱动式教学法、引导启发式教学法、类比教学法、专题讨论式教学法等。对于计算机和计算机系统这部分内容，通过引导启发方式逐步使学生了解计算机的作用和基本组成；对于信息的机器表示这部分内容，利用身份证编码类比阐述计算机中数的编码，使学生更加容易理解信息的编码；对于计算机结构及其工作原理这部分内容，采用“质疑――解答”的方式使学生始终带着问题在听课，从而揭示出计算机各主要部件的作用和构成，以及计算机的工作原理。算法和数据结构这部分内容，采用案例驱动式教学方法，通过案例将算法以及算法与数据结构之间的关系揭示出来；对于操作系统这部分内容，采用问题引领式教学法，通过不断地质疑――解答方式揭示出操作系统的主要基本功能，这种方法可以引发学生思考，激发学生求知欲望；对于数据库与数据库系统这部分内容，采用生活中的实例来说明数据库在人类生活中的应用需求，从而引起学生对数据库的关注。
（三）强化教学设计
为了激发学生的学习兴趣，不仅需要对教学方法进行精心选择，而且需要对教学过程进行精心设计。本文以教师为主导，学生为主体的教学模式，将教学方法有效地融入教学过程中，使教学过程设计更贴近该类院校的学情，从而调动学生学习兴趣。下面以计算机网络及其硬件组成为例说明对教学内容是如何组织的。如果开始就讲授什么是计算机网络，对于毫无专业基础的新生来讲会感到晦涩难懂。通过利用学生能够感受到生活中的例子，如高速公路网来类比讲授这部分内容，学生接受起来要容易得多。针对这部分教学内容，教学过程设计如下：（1）通过“引导”方式，询问学生是否见过高速公路网络。（2）由任课教师讲述高速公路网络是由城市以及连接两个城市之间的高速公路组成的。（3）通过“启发”方式，询问学生高速公路网络中的城市相当于计算机网络中的什么？连接两个城市的高速公路相当于网络中的什么？从而给出计算机网络的初步概念。（4）通过质疑-解答方式，询问“为什么要将分布在不同地点的计算机连接起来呢？”，从而揭示出计算机联网的目的是什么，使学生获得对这个概念完整的理解。（5）澄清了计算机网络这个概念之后，进一步讲解计算机网络的硬件组成。到目前为止，学生显然理解了计算机网络是由计算机（在网络中称之为主机）和传输介质组成的，除此之外还包括网络接口设备和网络互连设备。这部分内容的讲解也采取理论联系生活的方式，比如网络接口设备中的Modem，学生也不感到陌生，当然对于毫无生活基础可以借鉴的内容如Hub，它既作为网络连接点，又起到信号放大作用，Hub这两个作用讲解起来也不是难事。由上述过程可知，每一个教学环节是紧密结合的，将类比、引导和启发等教学方法有效地融合在教学过程中，形成了环环相扣的教学过程。
三、典型案例讨论与效果分析
（一）数据结构与算法
教学目标：了解算法的描述工具，完整地理解算法的概念、掌握简单问题的算法描述，训练学生运用计算机解决计算问题的思维方法。
教学过程设计：
第一环节：提出问题，计算1+2+3+4…10
学生1回答：逐项累加求和
学生2回答：1+2+3+4…10=（1+10）×5=55
由教师带领学生分别给出这两种解决方案的算法，然后引导启发方式给出算法的初步概念。
算法1：
S1：计算1+2得到3；
S2：将第一步得到的结果（即1+2）与3相加得到6；
……
S9：将第8步得到的结果（即1+2+…+9）与10相加得到55。
算法2：
S1：将原式变形为（1+10）+（2+9）+（3+8）+（2+9）+（3+8）=5×11；
S2：计算5×11；
S3：输出运算结果。
通过这两个算法，帮助学生理解什么是算法，并简单说明这两种算法的优劣。但是，第二种方法只适合有规律的数据序列，如果对于没有规律可循的数据序列，如何求和呢？从而引出第三种解决方案。
算法3：
S1：S0，i1；
S2：SS+i；
S3：ii+1；
S4：i≤n，转S2；否则，输出S。
利用流程图来描述该算法，在描述过程中直接讲解了这种描述工具。以该种解决方案再次重申算法的概念，并着重讲解算法的特性。
第二环节：阐述算法与数据结构之间的关系
前边所给出算法概念是不完整的，还需要揭示出算法与数据结构之间的关系，从而使学生更完整地理解算法。
以{23，9，45，12，65，73}这样一个随机数据序列为例，其顺序存储结构和链式存储结构如图2、图3所示。
顺序存储如下：
链式存储如下：
由图可见顺序存储结构和链式存储结构是不一样的，那么在执行某一操作时，有什么区别吗？比如删除45这项操作，对于顺序表来说是使用下标访问方式，在删除了45这个元素后需要将后面的所有元素全部向前移动；而对于链表，没有顺序的概念，要想删除45这个元素，只需要将前一个结点9的指针指向被删除点的下一个结点12的头指针即可。由此可见，两种算法是不同的。尽管是同一组数据，其存储结构不同，算法也不同。
教学反思：这样组织教学由浅入深、循序渐进、逐步给出算法的初步概念，算法的完整概念，不仅容易使学生理解算法的概念，而且还使学生了解到了数据还存在多种存储表示。通过这种教学内容设计，使教学目的变得非常明确，并且利用这个教学目的将不同知识领域的内容融合为一体，有利于学生计算机学科知识框架的形成。通过不断设计算法来揭示算法概念的过程，同时也达到了训练学生运用计算机解决问题的思维方法。
（二）操作系统基本功能
教学目标：使学生理解操作系统的基本功能，从而达到对操作系统的概念理解。
教学过程设计：
1.师生互动：
同学们使用过Windows操作系统吗？
双击程序图标意味着什么？
双击程序图标之后程序被调入到哪了？
双击程序图标之前程序存放在哪？以什么形式存放？
程序被调入到内存之后又是如何被管理和控制执行的？
这样组织教学内容将学生熟悉的生活实践有效地融入到教学当中，使抽象问题变得简单化了，容易被学生理解和接受。
2.学习新知：通过质疑方式，导入这部分教学内容，然后再通过解答方式，逐个阐述操作系统的存储管理、CPU管理、文件管理等功能。学生理解了操作系统的基本功能后，就容易理解操作系统这个概念了。下面以文件管理为例，说明这部分教学内容是如何设计的。
提出问题：图书馆有上百万册图书，如果将这些图书杂乱地堆放在一起，会是什么情形呢？让你去找一本书会变得十分艰难。如果将数以万计的文件随便地堆放在一起，和图书一样，查找一个文件也会变得十分困难。因此，必须要按照某种机制将文件管理起来。
教学反思：操作系统这部分内容是专业教育的核心基础课，也是难点课程之一，大多学生会操作但对其原理理解不甚了解。就双击程序图标这个操作而言，几乎人人都会操作，但是如果专业教育仅仅是使学生学会这种操作，教学就失去了意义。因此采用以上教学设计，环环相扣不断提出问题，启发引导学生思考，从而更好地让学生理解什么是操作系统，操作系统能实现哪些功能，如何对计算机进行管理。
四、Y束语
在计算机导论课程教学实施过程中，根据不同教学内容的特点，有针对性地设计其教学过程，采用恰当的教学方法及教学手段，解决了其教学方法单一以及教学过程设计不合理的问题。通过部分教学过程设计给出了如何针对教学内容设计教学过程的思路，并通过教学实践对文中提出的观点进行了验证。通过教学实践表明：学生上课积极性变高，旷课率明显下降，教学效果也有了较大提升。
参考文献：
[1]毛嘉莉，李明东，赖晓风，董文.基于计算思维的《计算机导论》课程改革实践[J].西华师范大学学报（自然科学版），2012，35（1）.
[2]赵玉艳，赵生慧.应用型本科院校计算机导论课程教学方法研究[J].蚌埠学院学报，2012，1（3）.
[3]刘云翔，周兰凤，石艳娇，马智娴，柏海芸，李晓丹.基于应用型人才培养“计算机导论”教学方法探讨[J].福建电脑，2016，（1）.
篇4
关键词关键词：多元智能；计算机教学；个性化教育
DOIDOI：10.11907/rjdk.161315
中图分类号：G434
文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2016）008-0201-03
1 多元智能理论
美国哈佛大W教授、当代著名心理学家和教育家霍华德・加德纳（Howard Cardner）于1983年在《智能的结构》一书中系统论述了一种全新的人类智能结构理论──多元智能理论（Multi-intelligences，简称MI理论）。多元智能理论在当今世界教育改革中的重要地位以及对教育实践改革的积极影响，已经被我国越来越多的教育工作者所熟识，并将其作为培养学生实践能力与创新能力的理论指导思想。
加德纳认为，智力是个体毕生用以学习、解决问题和进行创造的工具，而智力是多元的，即至少存在8种智力：言语―语言、逻辑―数理、视觉―空间、音乐、身体―动觉、人际沟通、自知自省和自然观察。这8种智力代表了每个人不同的潜能，所有智力都可以用以表现创造力，当个体有机会利用他们的智能强项进行学习时，他们在各个方面就会出现意想不到的积极变化[1]。
多元智能理论的教育观主张：①每个学生都有自己的智力优势领域和弱势领域，因此都有成为优秀学生的可能；②学生之间只存在智能类型或学习类型的差异，而不存在智能水平高低，所谓“差生”是不存在的；③教育的目的不在于发现哪些学生在哪些方面有多么聪明，而在于怎样使所有学生在适合自己智力特点的领域变得更加聪明。因此教育应提倡个性化、促进教育对象主动发展；④教师在教学过程中要关注学生个体差异和客观基础，要善于发现和发展学生身上多方面的潜能，了解学生发展中的需要，帮助学生认识自我、建立自信，促进学生在原有水平上的发展[2]。
在越来越重视素质教育，重视学生创新能力培养的今天，加德纳的多元智能教学理论，在多学科领域的教学实践中被广泛应用。
2 传统计算机教育所面临的问题
信息时代，对信息技术的学习已成为素质教育不可或缺的重要组成部分。因此，《计算机基础》课程作为高校学生的必修课，被摆在越来越重要的位置。目前，几乎全国所有高等院校非计算机专业《计算机基础》课程的教学大纲都是围绕“培养学生使用计算机的能力、提高学生信息技术素养”而设定。教学内容除包含少量计算机原理方面的理论外，多以各类软件应用为主，教学评价法也以软件使用熟练程度为核心。现有教学体系认为，掌握了信息技术，学生的信息素养必然会提高。但事实并非如此。
笔者对近年来所在学校学生《计算机基础》考试成绩进行分析后发现：①教学过程中被认为能力比较强，操作熟练，能够真正利用计算机解决实际问题的学生，普遍基础比较好，最终考试成绩却并非名列前茅，而处于中等水平；②获得高分的学生普遍学习努力，计算机实际运用能力并不是很强，其成绩和信息素养提升并不成正比；③考试不合格的学生几乎无一例外地对学习没有任何积极性，完全自我放弃。
现有计算机教学对提升学生的信息素养作用有限。虽然学习努力的学生能够获得较高分数，但技术掌握不能带来能力提升；真正学习能力强的学生，其素养来自于本身的基础和数理方面的智能优势，而不是来源于教学；不具备智能优势，又没有学习积极性的学生容易产生厌学情绪。
多元智能理论认为，学生素质能力的提升不可能来源于单一智能训练。因此，要提高其综合素养，应将多种智能训练纳入计算机教学范畴。学生研究能力、解决问题能力、学习组织、评价与实践能力、人际交往与合作能力等代表了其多方面的智能，只有将这些智能培养融入教学之中，使其为计算机基础教学服务，才能够最终提升学生的素质。在学习过程中，多元智能教学理论提倡利用学生的智能强项，通过多种切入点学习知识，为针对不具备数理逻辑智能优势的学生进行个性化教学设计提供了启示。
3 多元智能理论指导下的计算机教育
多元智能要求“重视发展每一个学生的智能优势，挖掘每一个学生的智能潜力，满足每一个学生的学习需求，促进每一个学生的发展”[3-4]。如何在计算机教学中借鉴元智能理论优化教学？如何在教学中扬长避短，开发学生的各种智能？如何真正培养学生的创新精神与实践能力？作为教师，首先应理解多元智能的结构，设计符合多元智能要求的教学方案，将以提升各项智能为目的任务贯穿于教学活动之中。教学设计方案应该本着“尊重每一个人的不同成长，适应不同学习风格和特长”，可从以下几个方面进行着手：
3.1 以多元的视角看待每一个学生
传统的计算机课程教学中，教师以培养学生的软件操作技能为核心，因而课堂只是进行单一的智能训练，容易忽视学生其它智能，最终导致两极分化越来越严重。传统教学中，学生智能优势常常被成绩所掩盖，作为教师应以积极的态度去面对教学过程中遇到的困难。智能没有优劣，只有不同，每个学生身上都具备优势智能，任何一种智能都可以在计算机学习中发挥作用。多元智能理论认为，教师应以积极的态度、“赞赏”的眼光去看待每一个学生，创造环境令其真正体验到学习的成就感，以及从事感兴趣的领域所带来的快乐，最终促进智能发展，提升创造能力。
3.2 创设多元化的学习环境
多元智能理论认为，对教师而言，不仅要辨识学生的智能情况，更要创设积极的学习和生活环境。研究表明：智力能够超越个体，可以通过与他人的交往，通过书籍以及用于思考、学习和解决问题的工具获得提高。因此，创设能够促进多元智能发展的学习情境，对教学设计提出了新的要求[5]。
传统的计算机教学中，为了提升学生实际操作能力，引入“任务教学法”、“项目教学法”等，进行项目或者任务演练。为了激发学生多种潜在智能，将原有任务进行改进，在新学习情境下，学生能够获得更大的选择空间，更加容易找到自己的兴趣所在。例如：PowerPoint演示文稿综合作业中，传统任务是让学生围绕感兴趣的主题，按要求进行演示文稿的设计和制作。新任务中，要求学生分组完成演示文稿作品，每组3～5人自由分工，包括演示文稿制作、作品讲解、总结发言以及针对作品回答问题等。最终教师对各项任务打分，综合给出评价。任务制作过程中，小组成员的多项智能都得以发挥。从素材搜索到设计布局，从动画设置到讲解演练，学生的语言智能、逻辑数理智能、空间智能、人际交往智能、自知自省智能均得到充分调动。
3.3 充分利用多媒体设备和网络平台促进多元智能发展
多元智能理论指出：人的智能发展需要相关智力领域的媒介或材料辅助，即多元智能的发展需要丰富、适当的学习资源作为学生智能发展的外部条件。作为计算机基础课程，现有的教学平台、精品课网站、FTP资源站点以及微课程自学平台等，基本能够满足各种智能活动的学习需求。教师的主要责任是引导学生正确使用资源并有效完成任务。另外，在任务中使用多媒体设备，也可进一步促进多种智能发展[6]。
例如：教师在课堂上讲授完“会声会影”视频编辑软件内容后，综合作业中要求每位学生使用该软件制作3分钟视频短片并通过互联网络上传到优酷平台，要做到主题健康、素材原创。在此过程中，学生通过手机或摄像头自己拍摄，获取素材，组织素材，剪辑影片，上传作品，充分利用多媒体技术和互联网络技术来提升专业知识，逐步提高学生提取、理解、分析、加工、处理、创造信息的能力。多媒体设备与网络平台的充分利用，为学生多元智能的发展营造理想的环境。
3.4 根据学生智能特点设置多元化作业
计算机基础课程的教学内容涉及多种常见软件的使用，这些软件的功能是对文字、图像、声音、视频等各种多媒体信息进行编辑。因此，作业布置通常围绕设计各种媒体作品进行。为兼顾不同学生的智能特点，设置多元化作业。首先，作业内容由学生自定，可以选择任何自己感兴趣的主题；其次，有多种作业形式可供x择。例如：教师讲授完“word文字处理软件”内容后，布置了个人简历、杂志封面、电子板报等多元情景化作业，不仅是对学生学习效果的检查，而且为学生提供了展示个性与能力的平台。此情境下，每一个学生都能够以积极的态度投入学习，在创作过程中，真正提升其信息技术素养。
3.5 建立多维度的教学评估体系
传统的计算机课程评估采用标准化测试和操作考查相结合的方法，这种评估方式使教学重点放在记忆和回忆知识方面，难以顾及学生素质能力方面的训练。优质的评估体系应该深入到学习的本质，以一种积极的方式影响和改善教学。如何制定评估方式才能兼顾到具有不同智能特点的学生，以最大程度地激活教学？可以从以下几个方面着手：
3.5.1 制定多元化的评估体系
学生可以从多种模式的学习中获益，也可以通过多种方式证明他们已经从学习中获益。因此，多元化的课程评价体系，鼓励学生充分发挥其优势智能进行计算机课程学习。例如，评价一副设计作品，不仅应从内容上、逻辑上、设计上考察学生对视觉空间智能、自然观察智能、数理逻辑智能的运用，还要通过对设计作品的展示与讲解，评价其对语言智能的应用；通过分组合作完成任务中的分工情况，评价其人际交往智能等。
另外，为保证评估结果的可用性，应建立项目考核评价表，记录综合考核学生学习能力、交往能力、团队合作能力、组织协调能力、使用信息能力的各项结果。通过项目考核评价表，教师可以清晰地看到每个学生在学习活动中所表现出的优势和弱势智能，采取措施将优势智能迁移到弱势智能领域中去，进而使教学活动更大程度地促进学生发展。多元评价方案的实施，能够有效提高学生的学习积极性和使用信息技术的综合能力。
3.5.2 制定学习内容与学习过程相结合的评估标准
加德纳认为，理想状态下，课堂教学应同时包括知识内容和学习过程两方面。因此在评估标准制定上，不仅要了解学生对事实性知识的掌握，更不能忽视学生思维的训练和学习过程。在每次任务设置时，要求学生以文字的形式陈述设计思路，以及思路实现方式。例如：word文字处理软件中图文混排的训练，在不限定主题的前提下，首先要确定主题并搜集资料，其次要绘制草图，并且说明各种布局利用的是何种环绕形式；然后再进行设计制作；最终提交草图、制作说明、设计作品。教师会针对不同设计阶段分别给予成绩，如果时间允许，还可针对作品主要采用的技术手段进行提问，根据学生的现场回答，检查知识掌握情况，并将结果计入总分。这种关注学习过程的评估方法，不仅可以让教师清楚地掌控学生的学习过程，还可以令具备不同智能特点的学生，在最终成绩评定中取长补短，增强自信，促进其多种智能的协调发展。
另外，由于智能上的差异，学生在完成各个阶段任务时所需要的时间不同，教师必须创造条件，允许学生以自己的节奏自由地工作，在不同时间内取得成功。充分利用网络教学平台或者其它辅助工具及时与学生交流、答疑是一种很好的选择。
3.5.3 充分调动学生积极性实现其自我评估
加德纳认为，如果教育的目标是培养自主的终身学习者的话，那么学生就需要有机会来管理自己的学习并确定自己的成就。当教师为学生提供了自我管理的机会时，学生就可以评价自己的强项和弱项，评价自己已经学习的内容，同时记录下自己所使用的适当的思维方法和学习过程。因此在每完成一项案例任务后，可要求学生反思以下问题，并以书面形式记录下来：
①在该项任务中你获得了哪些知识内容？
②在任务完成过程中你遇到了哪些问题？你是如何解决他们的？
③由于该项任务中所学到的知识，你还想继续研究其它内容吗？
对每一次任务都能够进行认真反思的学生，在最终的成绩评定上都会给予适当的奖励。当学生按照教师的要求反思自己的工作时，学生就成为积极的学习者，他们构建了自己对学科内容的理解，认识到自己在工作中所做的选择，最终获得了可持续成长的技能。
4 结语
多元智能理论是教学改革可资借鉴的一种有价值的教育理论。它提出了“所有智力都可以用以表现创造力”，认为尽可能地创造机会，令学生利用其智能强项进行学习，为每个学生建立展示创造性的平台，学生的信息技术素养自然会得到提升。因此，将多元智能理论融入计算机教学，在多元智能理论指导下进行教学活动设计，以“丰富”代替“补救”，在学生强项和弱项之间搭桥，能够使得计算机教学更多样化，学习更多元化，让学生在学习过程中，发挥特长，树立自信，真正提升实践能力和创新能力。
参考文献：
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关键词:计算机导论;课程定位;教学内容改革
中图分类号:G642 文献标识码:B
1课程定位
“计算机导论”是学习计算机知识的入门课程,是计算机专业(包括计算机科学技术、软件工程、网络工程等专业)的核心课程之一,是计算机专业完整知识体系的绪论。通过本课程的学习,可以使学生对计算机的发展简史、计算机专业的基本知识及知识体系、计算机学科方法论及计算机专业人员应具备的能力素质和职业道德有一个基本的掌握,并了解计算机科学技术的最新进展和发展趋势。为大学四年的知识学习、能力提高、素质培养和日后的科学研究、技术开发、经营管理等工作奠定良好的知识和思维基础。
“计算机导论”教学由理论教学和实验教学组成,具有5个方面的作用:了解计算机的发展简史,激发学习兴趣和学习动力;掌握计算机的基本知识,构建专业知识体系框架;熟练掌握常用软件的操作技能并初步具备系统的组装与维护能力,提高计算机应用能力;跟踪计算机科学技术的最新进展及发展趋势,促进研究性学习;培养计算思维,强化创新意识和创新能力。
2传统教学内容的不足
近几年,大多数高校的计算机专业都开设了“计算机导论”课程,也出版了一批计算机导论教材。在内容选取和叙述上各有一定的特色,基本适应了不同学校的教学要求。但从计算机科学技术的快速发展和高素质计算机专业人才培养的需求来看,在教学内容的选取和叙述上也存在一些不足。
2.1计算机发展简史的介绍过于简单
介绍国内外计算机发展简史的目的是让学生了解计算机科学技术及软硬件产品的发展历程、生产厂商的经营策略和专家学者的重要贡献。作为计算机专业的学生,概括性地了解计算机科学技术及产品的历史发展是很有必要的,从成功的经验中启发思路,从失败的事件中汲取教训,从科学家工程师们献身科学技术的奋斗中获得力量,从而激发出学习计算机专业知识的兴趣和动力,如果这部分内容介绍过于简单,就难以达到预期目的。
2.2内容相对陈旧
“计算机导论”的教学,不但使学生了解计算机的历史发展,还应使学生跟踪到计算机科技术的最新进展和发展趋势,这对于提高教学质量和教学的有效性、提高学生的学习兴趣是非常必要的。否则,会使学生感觉教学内容落后于自己在实际生活中接触到的概念和产品,影响其学习积极性。把计算机科学技术和产品的最新进展及时融入到教学中,可以通过两个主要步骤来实现。一是教材的编写要尽可能吸收最新的内容,二是教师备课时把由于教材出版时间等因素一时不能及时写入的最新发展补充进来。
2.3不容易理解
对于计算机知识的介绍(如计算机基本组成、操作系统、计算机网络、数据库、软件工程、程序设计、数据结构、计算机安全等),有些内容介绍的太多太细太深入,而有些内容又介绍的太少太简单,各部分内容在层次和深度的把握上不平衡、在前后呼应上不协调。有的内容介绍成了相关课程的简单压缩版本,叙述方式上没有考虑大学新生的知识背景和理解能力,学生难以真正理解,不符合“计算机导论”的教学需要。这些容易使学生产生畏难情绪,影响其后续课程的学习。
3理论教学内容改革
作为计算机专业的入门性和绪论性课程,“计算机导论”的理论教学内容选取与叙述应体现6个字的特点:广、浅、新、易、趣、思。即知识面广、层次浅显、内容新颖、通俗易懂、激发兴趣和引导思考。
3.1知识面广
作为计算机专业的引导性课程,“计算机导论”要包括计算机专业知识体系和计算思维的各个主要方面。学生学完该课程,应初步具备计算机专业学生的知识素养和思维素养,对电视、互联网、报纸等日常媒体中常见的专业术语与产品有一定程度的理解或了解;初步建立起计算机专业知识体系的框架,在日后的学习逐渐丰富和完善这个框架,最后形成内容丰富翔实的完整知识体系。
基于对传统教学内容的分析,在借鉴有关文献中关于“计算机导论”内容选取的基础上,我们确定“计算机导论”教学内容包括9个部分:计算机发展简史、计算机专业知识体系、计算机组成知识、操作系统与网络知识、程序设计知识、软件开发知识、计算机系统安全知识与职业道德、计算机领域的典型问题和计算机学科方法论。这是一种全面系统的内容选取模式,每部分内容都有其独特的作用,能够较好地适应“计算机导论”的课程定位。
读史使人明智。学习计算机发展简史,可以从中吸取成功的经验和创业的启示。
计算机专业知识体系的介绍,使学生进入大学后尽快了解计算机专业学生应具备的知识结构和能力与素质要求,初步了解将要学习的主要专业课程的基本内容,重视操作技能、实践能力和创新能力的提高。
计算机组成、操作系统、计算机网络、程序设计、数据结构、编译原理、数据库、软件工程、计算机系统安全等是计算机专业的核心内容,通过对这些知识的概括性介绍,可以使学生初步建立起计算机专业知识体系的框架。
职业道德与有关计算机安全法律法规的介绍,使学生不仅要有保护自己所用计算机系统安全的意识,而且要遵守法律法规及职业道德,不做破坏他人计算机系统安全的事情。
通过对计算机领域典型问题的介绍和分析,能够使学生清楚所学课程的重要作用,了解计算机学科中一些重要问题的解决思路和方法。
学习计算机学科方法论,能够使学生更好地掌握计算机学科的本质,了解数学知识和系统科学知识在计算机学科中的重要作用,使其重视数学知识、系统科学知识的学习,有利于数学思维、系统观及计算思维的培养,既有利于大学阶段的专业知识学习和能力提高,也有利于日后从事计算机领域的相关工作。
3.2层次浅显
由于大多数刚进入大学的学生所掌握的计算机知识是非常有限的,对计算机知识的理解和思维方式还不适应,所以对每一部分内容的介绍应从宏观层面上进行,不宜深入,把握到高级科普的层次。作为导论课程,不可能把所有专业知识都讲深讲透,可以留给学生一些思考和想象的空间,这样有利于增加学生对后续课程的期待和学习兴趣。
对于计算机基本组成、操作系统、计算机网络、程序设计、数据结构、编译原理、数据库、软件工程、计算机安全等方面的知识,要结合现实应用以合适的切入点深入浅出地进行介绍,广度优先、控制难度和深度,使学生理解相关课程的基本知识及课程的作用即可,深入的、细节性的原理内容留待后续的相关课程中介绍。
基本知识的介绍要避免两种倾向,一是内容多且深入,二是内容虽少但深度不减。内容多且深入,或许是想把更多的内容告诉学生,但由于受教学时数及学生知识背景与理解能力的限制,难以达到预期效果,也没有必要,因为学生日后还要学习相关课程。内容虽少但深度不减,这或许是一种省事的做法,把相关课程的内容简单压缩后介绍给学生,最大的可能是把学生讲糊涂,还不如不开设导论课程。
3.3内容新颖
计算机科学技术的发展是迅速的,新的概念和术语不时在互联网、电视和广播等媒体中出现,新型电子产品不时推出并不断更新换代。“计算机导论”课程中介绍的内容要能反映计算机科学技术和产品的最新发展,使学生了解相关概念和术语的基本含义及新型电子产品的基本原理和功能。新颖的教学内容,才能激发学生的学习兴趣和探求原理的强烈愿望。
我们在计算机发展简史部分,从最初的手指记数一直介绍到目前世界上最先进的计算机――IBM公司研制的运算速度超过1000万亿次每秒的Roadrunner,对未来可能的生物计算机、量子计算机及光计算机也作了简要介绍。
在计算机专业知识体系部分,我们介绍了考研的最新规定。从2009年开始,计算机科学与技术一级学科(包括计算机应用技术、计算机软件与理论和计算机系统结构3个二级学科专业)的研究生入学考试,在原来政治、外语、数学全国统考的基础上,计算机学科专业基础综合也实行全国统考。计算机学科专业基础综合考试内容包括数据结构、计算机组成原理、操作系统和计算机网络。
在计算机网络部分,介绍了近几年流行的博客、网格、云计算、IP地址、域名、电子商务、电子政务、B2B、B2C、C2C等术语,并说明了Ipv6与Ipv4的主要区别。
计算机系统安全部分,在介绍计算机病毒知识的基础上,简明扼要地介绍了近几年比较流行的黑客、网络钓鱼、防火墙、入侵检测、数据加密、数字签名等术语和相关技术及产品。
其他部分也都介绍到了近几年的最新技术进展。如U盘、DDR内存、小体积大容量硬盘基于的巨磁阻效应、动画、虚拟现实、超线程技术、多核技术、Windows Vista、面向对象软件开发方法、面向对象程序设计、UML、分布式数据库、XML、数据仓库、数据挖掘、智能机器人等。
3.4通俗易懂
对教师来说,经过多年的专业知识学习和实践经验积累,“计算机导论”课程中的内容都会觉得容易理解。但是,如何才能使大学新生真正理解所介绍的内容?这需要教师对内容的叙述和讲解要深入浅出、形象生动、通俗易懂,要适合一年级大学生的知识背景和其对计算机知识的理解能力与思维方式,这是每一位教师需要思考解决的问题。教师对各部分专业知识的介绍,要以合适的角度切入,力戒成为相关课程的简单压缩(内容少而深度不减),否则学生是难以理解的,不仅导论课程的教学质量不能保证,还会使学生产生畏难情绪,影响后续相关课程的学习。
在计算机组成部分,我们简化了对计算机组成部件特性的介绍,充实或增加了一些新内容和宏观层面内容的介绍。如充实了对主板和总线功能的介绍;改写了对字符型数据及汉字的编码表示;对按层次组织文件的优点、删除文件的含义及文件恢复原理等进行了更为明晰的叙述等。
在程序设计知识部分,我们简化了对程序设计语言、数据结构、算法设计与分析和编译原理具体内容的介绍;强化了对程序设计语言发展的介绍,让学生了解机器语言、汇编语言、高级语言、结构化程序设计语言、面向对象程序设计语言、可视化程序设计语言、人工智能程序设计语言的不同特点及各自的适用领域;强化了对程序设计语言、数据结构、算法设计与分析和编译原理知识在培养程序设计能力上各自所起作用的介绍,为今后更好地学习掌握这些知识作出铺垫。
在软件开发知识部分,我们简化了对有数据库与软件工程具体内容的介绍,概括性地介绍数据库和软件工程的知识,使学生在刚入门计算机专业时,就认识到数据库技术在软件(特别是应用面最广的信息处理类软件)开发中的作用,认识到开发大型软件只有好的程序设计能力是不够的,要有科学的软件开发方法指导才能高效率地开发出高质量的中大规模软件。
3.5激发兴趣
“计算机导论”课程总的作用是把学生引入计算机科学技术的殿堂,即起引导入门的作用。如果通过本课程的学习,能够激发起学生对计算机专业知识的兴趣,该课程内容的选取和教学就是成功的,有了兴趣才能更主动地学习,才能把后续课程学好。一些学生报考计算机专业是出于自身的兴趣,但更多的学生可能是考虑到就业或受家长、亲友的影响才选学的计算机专业,通过计算机导论课程培养这些同学对计算机专业的兴趣尤为重要。
在计算机发展简史部分,我们介绍了计算机领域著名的公司和科学家,包括计算机之父――图灵和冯• 诺伊曼、ACM图灵奖获得者、IEEE-CS计算机先驱奖获得者及国内计算机领域的国家最高科学技术奖获得者。著名公司的发展历史及杰出科学家们的工作给有志于在计算机领域成就一番事业的计算机专业学生很好的激励作用。
各主要知识领域主要是介绍其发展历程一直到最新进展并与实际应用相联系,这也能很好地激发学生的学习兴趣。如操作系统的发展历史就是逐步想办法提高系统资源利用率的历史,软件开发方法就是在开发大型软件的实践过程中不断总结出来的,互联网的接入方式是随网络技术和产品的不断发展而变化的。
3.6引导思考
本课程不只是让学生学习了解一些基本的计算机专业知识,更重要的是引导学生思考一些问题,为学好后续课程奠定基础。大学学习生活的一个重要特点是研究性学习,研究性学习需要学生独立思考,自己找需要解决的问题,自己想解决问题的方法。在传统习题的基础上,设置一些思考题,引导学生进一步阅读有关文献,对一些问题进行较为深入的思考和探讨。
在计算机发展简史部分,无论是计算机软硬件产品的研制技术路线,还是公司的经营策略,都有成功的经验和失败的教训。在计算机领域的典型问题部分,我们特别指明了算法设计与分析的作用,一些理论上可行的算法在实际上可能是不可行的,需要设计出实际可行的代替算法;对于计算机智能,介绍了目前的各种主要的不同观点;在计算机学科方法论部分,我们讲解了学科的3个过程、12个核心概念以及数学方法与系统科学方法如何与后续课程的学习联系起来。以上这些问题都需要很好地思考。
4实验教学内容改革
“计算机导论”课程的5个要求之一是:熟练掌握常用软件的操作技能并初步具备系统的组装与维护能力,提高计算机应用能力。这个需要通过实验教学来实现。虽然可选的“计算机导论”理论教学教材比较多,但相对来说专门的“计算机导论”实验教材比较少,有些是把理论教学内容与实验教学内容安排在一本书中,有些是选用非计算机专业的计算机应用基础类实验教材。这样的实验教学偏重于常用软件(Windows、Word、Excel、PowerPoint等)的操作使用,而对计算机的基本组成、网络连接、病毒查杀、软件的安装与卸载等有关计算机系统的组装与维护内容的介绍比较少,甚至没有。课程学完以后,计算机专业学生所掌握的操作技能和非计算机专业学生没有什么明显的区别,体现不出计算机专业学生应具有的专业特点。
“计算机导论”的实验教学内容要突出专业特色,学生除熟练掌握常用软件的操作技能外,还要初步掌握计算机系统的组装和维护能力(真正打开机箱观察过计算机各组成部件的学生并不多),如计算机的拆卸与组装、网络连接、环境配置、软件的安装与卸载、计算机病毒的查杀等能力。除此之外,还可以安排一些有关程序设计、数据结构和数据库的实验题目,供学生在实验室的开放时间选做。通过实验教学,不仅能使学生熟练掌握常用软件的操作技能,初步具备计算机系统的组装与维护能力,还能加深对计算机组成、操作系统、计算机网络、计算机系统安全等相关理论知识的理解。
当然,也要注意计算机系统的组装与维护的实验内容的难度与深度,毕竟是刚入学的学生,以要求初步具备相关知识和技能为好,更深入的知识学习和技能练习可以在后续课程的学习或实践中逐渐要求其掌握。
5总结
本文在分析“计算机导论”的课程定位与传统教学内容的基础上,讨论了“计算机导论”的教学内容改革。“计算机导论”包括的内容是非常广泛的,几乎包括了计算机科学技术的各个主要方面,目的是使学生对计算机专业有一个总体性的了解和认识,建立一个基本的框架性的计算机专业知识体系,以后通过每门课程的深入学习逐渐丰富和充实这个体系。为符合刚入学大学生在计算机领域的知识背景和理解能力,对每部分内容的介绍要浅显,要适当掌握深度,着眼于基本内容的讲解,为以后的深入学习起一个引导和铺垫作用。各部分内容既要介绍历史由来,也要尽量介绍到最新发展,这样便于学生了解计算机科学技术的最新发展,激发其学习兴趣和创新意识。
参考文献:
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篇6
关键词：卓越课程；计算机系统；计算思维
0 引言
“卓越工程师培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，也是适应我国工业化发展进程，培养和造就一大批创新能力强、适应我国经济社会发展需要的工程技术人才的重要举措，是增强我国核心竞争力、建设创新型国家、走新型工业化道路的必然选择。同济大学作为首批实施“卓越计划”的高校，于2010年启动“卓越课程行动计划”，加强课程的内涵建设，推动教学改革以取得突破性进展。
另一方面，计算思维（ComputationalThinking）作为一种教学理念，近年来在计算机基础教育中受到关注。计算思维是指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。当今社会已进入信息化时代，具备计算思维，能够运用计算机技术和手段进行学习和工作、解决专业问题是高级人才必备的素质。计算思维能力是与读写能力一样的人类基本思维方式。
为了配合同济大学实施“卓越工程师培养计划”试点方案，提高骨干教师的业务素质和教学水平，同济大学于2011年开展计算机科学与技术卓越课程行动计划，将计算思维融入“计算机系统级课程”的教学改革中，取得了良好的教学效果。
1 “计算机系统级课程”教学改革内容
本次课程改革试点的核心内容主要包括3个方面：一是课程授课方式改革；二是训练（指各种类型的作业、结合课程的创新性实验项目、综合性和设计性实验等）方式改革；三是考试方法改革。
课程授课方式改革要大力推行启发式、探究式、讨论式、参与式、小班制等教学方式。训练方式改革除了传授知识外，还要通过设计综合性作业、结合课程的创新性项目以及其他形式多样的综合性训练，将学生的综合能力和人格培养落实到具体课程教学中。考试方法改革要消除应试教育产生的不利影响，以学生综合能力评价和人格养成作为核心，努力实现学生学习成绩评价方式的多元化。同时，建立计算机系统级教学团队，以团队形式对课程进行设计，积极建设和落实包含课程授课方式、训练方式、考试方法3大环节改革的具体方案。
“计算机系统级课程”教学改革项目在同济大学软件学院和电子与信息工程学院共建的“计算机系统结构”国家级精品课程建设的基础之上，结合电子与信息工程学院在学科方向上的特色和优势，采取“两级基础深化、知识体系构建、实践能力培养、前沿技术追踪”4项措施，建立面向“卓越工程师”培养的计算机系统级课程教学体系。
1）两级基础深化。教师通过“计算机与信息安全导论”“计算机导论”和“计算机系统结构”课程，分别从广度与深度两个方面对学生进行全面的计算机学科基础教学。“计算机与信息安全导论”和“计算机导论”旨在帮助初学者认清学科的轮廓，而“计算机系统结构”则为计算机学科高年级本科生提供完整的学科核心知识。
2）知识体系构建。教师以“虚拟化与云计算”“Web编程”和“计算机前沿技术概论”等课程为基础，建立计算系统和网络的知识体系框架，为强化计算机科学与技术学科的特色和建立完整的计算机系统学科知识体系规范打下基础；同时还注重相关课程的交叉，如“计算机系统结构”与“操作系统原理”“编译原理”在虚拟操作系统、编译优化等方面的结合，“计算机系统结构”与“虚拟化与云计算”在大规模并行处理系统下的融合等。
3）实践能力培养。教师通过“计算机系统实验”课程，将“计算机系统结构”“操作系统原理”与“编译原理”等课程中关系极为密切的核心内容以综合实验形式进行集成，如存储结构及其管理、目标代码生成及优化、线程调度等。这样既有利于消除孤立知识点，又加强了学生的综合实践能力训练，为他们将来从事计算机系统开发工作打下坚实基础。
4）前沿技术追踪。教师通过“计算机前沿技术概论”课程追踪国际计算机系统结构领域中的前沿问题与技术。
笔者提出的面向卓越工程师的计算机系统结构系列课程体系框架如图1所示。该教改项目的实施将提高计算机系的办学水平，加强对青年教师的培养力度，同时也有助于本科教学中多出科研成果。
该教改项目从理论与实践2个方面展开，围绕计算机系统主题，在课程体系建设上注重基础、突出重点。特别是在实践教学方面，除了在相应课程的实验环节对学生进行训练外，还将在专门的“计算机系统实验”课程中进行有关计算机系统硬件和软件2个方面的完整的集成实验，通过数据采集和建模分析等手段验证实验结果的正确性和有效性。通过发现并解决实验过程中遇到的各种问题，学生更加深刻地理解并扎实地掌握计算机学科的核心理论，同时提高了从理论到实践的知识贯通能力和创新能力。
各门课程的教改内容简述如下。
1）计算机与信息安全导论。作为该教学体系的基础课程，将突出建设计算机系统知识体系方面的基础知识。主要教改内容如下：
①选用《Computer Science：An Overview》作为该课程的双语教材：
②每章核心内容突出计算机系统方面的基础知识；
③将计算机系统方面的基本知识从传统计
算机导论内容中自然引出；
④展开双语教学，并建设精品课程。
2）计算机导论。作为该教学体系的基础课程，将突出建设计算机系统知识体系方面的基础知识。主要教改内容如下：
①选用《Computer Science：An Overview》作为该课程的全英文教材；
②每章核心内容突出计算机系统方面的基础知识；
③加强计算思维方面的教学和实践，将Python作为入门编程工具培养学生的实践动手能力；
④展开全英文教学，并建设精品课程。
3）计算机前沿技术概论。作为全校的通识课程，适合各个年级的本科生，侧重信息安全前沿，同时带动整个教学体系前沿知识的探索。主要教改内容如下：
①汇集计算机系统结构课程体系中各个分支领域的前沿思想与技术；
②为“计算机系统实验”课程提供前沿的实验内容建议和素材；
③自行编写课程讲义与教材。
4）计算机系统实验。该教学体系中的实验课程建立在“计算机系统结构”“操作系统原理”“编译原理”等课程的基础之上，是整个教学体系中学生实践能力培养的核心课程。主要教改内容如下：
①建立计算机系统课程知识体系；
②建立实验环境，设计丰富多样的综合实验项目和开放性实验项目；
③编写实验指导书。
5）虚拟化与云计算。该教学体系中的专业课程之一，介绍可信与安全系统体系结构的基本概念、基本原理和基本结构。主要教改内容如下：
①建立课程知识体系；
②编写教材。
6）Web编程。该教学体系中的专业课程之一。主要教改内容如下：
①完善课程知识体系；
②建立实验环境，设计实验项目；
③编写教材和实验指导书。
2 教改特点
基于“计算机系统级课程”的计算机科学与技术卓越课程行动计划具有如下特点和创新性。
1）将本系计算机学科优势、优质课程与“卓越工程师培养计划”的实施相结合是本系统级课程教改项目的特点之一；
2）开设“计算机系统实验”课程作为计算机系统级课程教学体系的核心实验平台，加强学生的实践能力培养是本系统级课程教改项目的特点之二；
3）本教改项目结合计算机新教学法，将计算思维教学方式在计算机系统级课程中进行实践（“计算机系统实验”和“计算机导论”课程中实施），加强学生的实践创新能力是本系统级课程教改项目的特点之三；
4）本项目将工业界的最新技术介绍给本科生，为其提供毕业设计选题和到著名企业实习的机会是本系统级课程教改项目的特点之四；
5）本项目将可信与安全计算系列课程作为建设对象，点面结合带动一批课程、实验基础设施和教师队伍的建设是本系统级课程教改项目的特点之五。
3 教改成果
经过两个学期的建设，计算机系统级课程的教学改革取得如下成果。
3.1 教改立项方面
1）2012-2013年，教育部-IBM专业综合改革项目建设课程“虚拟计算与云计算”；
2）2011-2012年，谷歌校企共建实用精品课程项目“Web编程技术”；
3）2011-2013年，同济大学全英文课程建设项目“计算机导论”：
4）2011-2013年，同济大学双语课程建设项目“计算机与信息安全导论”；
5）2011-2012年，同济大学电子与信息工程学院教学改革研究与建设项目“面向‘卓越工程师’培养的可信与安全计算课程教学体系建设”。
3.2课程建设方面
1）计算机系统结构。
该课程于2011年上半年被批准为同济大学本科卓越课程（计算机科学与技术专业），同时作为计算机科学与技术系一软件学院共建国家级精品课程。
2）计算机系统实验。
计算机系和学院实验中心已经购买相关的实验设备并完成实验室建设；已经开始组织2010级3位硕士研究生完成课程所涉及的5个实验设计。
3）计算机与信息安全导论。
该课程成功申报同济大学双语建设课程，并于2011年9月开始实行双语授课，同时完成了课程网站的建设。
4）计算机导论。
该课程成功申报同济大学全英文建设课程，并于2011年9月开始实行双语授课，同时完成了课程网站的建设。
5）计算机科学前沿技术导论。
该课程于2010年开设，目前已完成课程网站建设和《计算机科学前沿技术》教材的写作。该教材获得IBM大学合作项目书籍出版资助和同济大学“十二五”规划教材建设项目的资助。
6）Web编程技术。
该课程成功申报谷歌校企共建实用精品课程，并于2011年开设，同时完成了课程网站的建设。
7）虚拟计算与云计算。
该课程成功申报谷歌校企共建实用精品课程，并于2010年开设，同时完成了课程网站的建设。
3.3教材建设方面
1）《计算机科学前沿技术》教材已经编写完成，于2012年7月正式出版，并被列为同济大学“十二五”规划教材。
该教材是一本计算机科学的入门与提高教材，在力求保证学科广度的同时，还兼顾主题的深度，同时特别强凋计算机科学的前沿性，既介绍计算机学科相关主题的来龙去脉，又引入国内外最新和最热门的前沿课题。该教材既涉及计算机传统研究领域，如计算机网络、操作系统、人工智能等又涉及云计算、物联网、智慧地球等新兴热门研究领域，重点讲解这些最新计算技术在各个学科中的应用，既让读者对计算机新兴技术有一个宏观的把握，又通过各种案例分析指导读者将计算机最新技术应用到相关专业和学科中。
2）同济大学已与清华大学出版社签约出版《虚拟化与云计算》教材，目前已完成部分书稿，预计2013年初出版。
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关键词：计算学科；导论；人文教育；教学改革
任何一门学科或专业，都含有丰富的人文内容和特质，都可以进行人文教育，使学生在学习中感受到美的熏陶与生命力量的提升。在计算学科导论的教学过程中，以一种什么样的意义来揭示该学科，就帮助学生设置了一个学习的方向。方向不同，学生在从事学习过程中进行的心理活动不同，学习的结果也不同。对知识，学生会记忆性地学；对技能，学生会模仿地学；对能力方面，学生会思维地学；对伦理方面，学生还会体验地学。无论如何，教学过程中的引导作用是非常明显也是极其重要的。
一、计算学科导论教学存在的问题与分析
多年来，通过对计算学科导论的关注，以及查阅大量的国内外的教材，在教学内容的定位、组织与设计方面，我们可以归纳和总结出国内外高校对本课程的处理方法，大体上可分为以下几类：
(1)高层次抽象。也就是用高度抽象的理论模型来刻画计算机及计算的本质问题，其特点是层次高，系统性强，且融抽象性与科学性于一体。这种教材质量较高，但对于本科生来说，难度较大，不易掌握。
(2）“浓缩”+“拼盘”。将本学科的主干课程，如操作系统、数据结构、软件工程、数库系统、计算机网络等“浓缩”起来，独立成章，然后合成一个“拼盘”。其特点是内容广而散、概念多而杂、理论深而不透，学生很难理解与掌握。此外，还存在以下几个问题：教学目的不明确；教师讲授到什么程度，学生学到什么程度，对这个“度”的把握非常困难；与后续课程内容重复等。
(3)实用主义。主要体现在以操作为主的入门教育，教学内容类似于非计算机专业的《计算机文化基础》，其特点是学生容易掌握，也可提高学生的操作技能，但却失去了“导论”课程的本质属性，学生对整个计算学科很难有所认识和把握。
(4)其他。比如以某种具体语言为主，介绍程序设计的基本概念和方法。这些内容对计算机专业的学生来说是必需的，但不宜作为“导论”课程来讲授。
二、课程的定位与教学指导思想
作为“导论”课程，计算学科导论到底要达到什么目的？起什么作用？以及如何定位？确实应该进行冷静、理智地加以分析。
首先，在定位方面，我们必须意识到以下几点：一是该课程为计算机专业的入门课程，不可能也没有必要在该课程中介绍过多的理论、方法、技术、概念和术语；二是要站在学科的高度给学生“指点江山”，使学生对计算学科有一个比较清醒的认识；三是要激发学生的学习兴趣和对职业的热情，使学生受到较好的人文精神的熏陶，真正成为社会的有用之才。鉴于此，我们认为该课程在专业知识的传授方面应该起一种“承前启后”的作用，这里所谓的“承前”一是让学生了解本学科的发展过程以及前辈们所做的贡献，二是了解计算学科的本质问题；而所谓“启后”一是介绍本学科的现状及其发展趋势，二是让学生了解应该掌握哪些知识，应该具备什么样的知识结构和能力。
其次，在教学目标方面，可以归纳为：了解本学科的发展史及其发展趋势，能从中获得必要的启示；从理论模型的层次上掌握计算及计算机的本质问题；了解本学科的知识结构及其相互之间的关系，掌握正确的学习方法；激发学生的学习兴趣；从整体上提高学生对本学科的认识水平；通过大量的事例和素材，在轻松愉快的氛围中给学生以人文精神的熏陶。
因此，我们认为计算学科导论应该体现出以下几个方面的指导思想：努力强化“导论”二字，贯彻以“发展沿革、计算模型、兴趣驱动、知识架构、学习导向、人文熏陶”为方针的教学指导思想。在“发展沿革”方面，主要强调两方面的知识。一是计算学科的发展史；二是计算学科发展过程中的局限性及其带给人们的启示。“计算模型”是描述如何在计算机中完成计算的一种概念性方法，不涉及硬件和软件细节，从抽象以及方法论的层次上揭示计算及计算机的本质特性。“兴趣驱动”的目的在于激发学生学习本学科的内在的、强烈的本能冲动；“知识架构”侧重于介绍本学科的知识结构及其相互之间的关系。“学习导向”着重讨论本学科的特点、规律以及学习方法。“人文熏陶”着重培养学生良好的人文精神，使学生成为健全的、高尚的、具有高度责任感和“大爱”的社会有用之才。
三、课程教学中的人文素质教育
1.计算学科发展史
知识的传授不能脱离知识的背景以及知识产生、发展的历史。只有这样，才能促使学生更深刻地理解知识，了解知识的来龙去脉；才能促进学生把外在的知识内化为自身精神构架的有机成分。历史的发展过程，无不反映着辩证思维的过程。通过对史实的分析、综合形成概念，再运用概念进行判断、推理，可以获得对历史发展的规律性的认识。只有学习和熟悉历史，深刻地认识过去，才能更加自觉和正确地把握现实与未来。对于大学生来说，可以提高他们的文化素养，可以培养他们的创新思维和实践能力，也可以让他们学会怎样做人等。
2.历史人物的事迹与成就
在计算学科的发展史上，涌现出一大批杰出的学者和专家。他们的奋斗经历、挫折和成功、团结与协作、百折不挠的惊人毅力、爱国主义和国际主义精神以及他们创造性的智慧，都蕴涵着丰厚的人文精神。如阿兰•图灵（Alan Turing，1912-1954）年仅23岁就被选为剑桥大学国王学院院士，在量子力学、概率论等领域都做了许多开创性的工作，他对计算学科的重要贡献在于提出了有限状态自动机（即图灵机）以及“图灵测试”。人们为了纪念这位伟大的科学家，将计算机界的最高奖定名为“图灵奖”。
又如计算机之父──冯•诺依曼（John Von Neumann，1903－1957）在格论、连续几何、理论物理、原子能和经济学等领域都做过重要的工作。冯•诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工 作。
3.业界公司的兴衰与成败
短短的几十年里，计算机界诞生了许多富有传奇色彩的、实力雄厚的跨国公司，这些公司的管理理念、经营策略、企业文化、技术路线、成功与失败的经验教训等，蕴涵着丰富的人文精神。自1975年微软公司创立以来，在短短的几十年里，比尔•盖茨创造了一个又一个现代神话。到1999年7月16日，微软公司的股票市值已突破5000亿美元的大关，而当时世界上只有8个国家的经济规模超过了5000亿美元。比尔•盖茨的成功，验证了一条经济学的基本规律：如果市场起飞，那些恰好在起飞点进入市场的人，将会获得超过一般数学期望值的投资回报。英特尔(Intel)公司是美国最大的独立半导体制造商,成立于1968年8月。该公司为何能在短短的40年里创造辉煌？除了雄厚的科研、技术以外，注重新产品开发、强化质量意识、全力营造和谐的企业文化、出色的营销沟通能力对英特尔的发展功不可没。
创造神话的公司还有很多，比如IBM，HP，Yahoo，APPLE……这些公司的成败与兴衰的背后，有很多曲折、感人的故事，从这些故事里，人们可以获取很多智慧、经验、教训、感悟，对从业者来说，没有比这更宝贵的精神财富了。
4.学习兴趣的激发与培养
“兴趣驱动”的目的在于激发学生学习本学科的内在的、强烈的本能冲动。学习兴趣是学生对学习活动或学习对象产生的积极探究的认识倾向。当一个学生对某门课程发生浓厚的、稳定的兴趣时，学习这门课程就有了内在的、持久的动力，这种内因的作用能充分调动学生学习的积极性、主动性。
对于计算学科，如何提高学生的学习兴趣，我们认为有几条途径。一是通过直观、形象的手段（如多媒体CAI）展示计算学科的经典应用，如科学计算、天气预报、导弹制导、CAD等，让学生切实感受到计算学科给人类所带来的震撼人心的变革；二是介绍计算学科未来引人的美好前景及其对人类生活的影响；三是实事求是地告诉学生计算学科尚存许多需要解决的问题，在某种程度上也可激发学生的热情和创造力。
5.社会责任感
社会责任感是人对社会和他人负责的心理体验。社会责任感一旦确立，就会成为性格心理的组成部分，就具有稳定性，使人能自觉、主动、积极地尽职尽责。因此，在人文素质教育中，除了引导学生学什么、怎么学以外，还应该在学生的人格培养上多下工夫。其中重要的一条就是要引导学生关注现实，立足现实，从时展与社会进步的高度来把握个人的前途和命运。社会责任感的培养可以从三个方面着手：第一，让学生了解所学理论的社会价值；第二，介绍与学科有关的优秀历史人物，激发学生树立崇高的正义感与社会责任感；第三，介绍学科与当前民众利益的密切关系，激发学生献身于造福人类与社会伟大事业的热情。
作者单位：广西工学院
参考文献：
[1]石茵译.计算机科学导论[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003:15.
[2]杨跃民.高校人文教育:问题与建议[J].理论探讨,2005,(6):140-142.
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针对计算机专业基础课程中知识学习与能力培养的问题，通过优选教学内容重构知识体系、改革教学方法、突破时空限制加强实践能力等改革，加强专业基础课程建设，确保了厚基础、宽口径的人才培养模式的实施。
关键词：
实践教学；工程实践；教学改革
根据计算机学科的发展特点，计算机专业培养的学生具备扎实的学科理论基础和较强的实践能力[1]。专业基础课程是计算机学科知识结构的基础层，承担着向学生传授本专业基本思维方式、基本方法和基本技术手段的责任[2]。很多院校的本科教学中，专业基础课都占据了较大比重，但教学效果却往往与投入不成正比。学生不满意总学“无用”的理论基础课、教师抱怨学生基本功不扎实。专业基础课教学如何改，才能使学生不但能系统掌握计算机科学与技术学科的基础理论知识，还能更好地培养学生的计算思维能力、实践能力和创新能力，这个问题困扰着很多高校计算机专业的教学改革。作为基础课教学的承担者，我们从教学内容、教学方法与手段等方面入手，加强基础课课程建设，确保了厚基础、宽口径的人才培养模式的实施。
一、优选教学内容，重构知识体系
要提高学生的培养质量，能力培养必须贯穿在整个教学过程中。教学内容是教学过程的基本要素之一，基础课程的建设，要根据本专业的培养目标，适时调整课程结构、重组课程体系、优选课程内容。为体现计算机专业基础课程对于学生的能力培养，南京大学计算机科学与技术系重组了计算机导论、离散数学、程序设计、数据结构和计算机算法设计与分析五门课程的内容，打破课程间的边界，突出问题求解主线，形成新的“计算机问题求解”课程，对专业基础课的教学内容进行了改革探索。这种改革模式，对教师和学生的要求很高，很难在普通高校的计算机教学中推广。课程结构与体系的重构，需要结合专业人才培养目标、教学条件、师资情况来进行，不宜照搬照套。我们在不改变传统课程结构的情况下，通过优选课程教学内容，达到重构知识体系目的。1.计算机导论导什么？计算机导论课程的目标是对初入计算机领域的学生加以引导。但究竟该引导什么，却始终没有共识。目前很多学校普遍的做法是导环境和技术，即介绍目前主流的计算机软硬件环境和网络环境，或对核心的计算机技术作初步的介绍，但这种讲法有时会退化为主要讲概念或仅是对后续专业课程的“预告”，导致学生兴趣不足[2]。我们对计算机导论课程定位是希望通过该课程的学习，使学生了解学习计算机科学的意义和现实价值，了解计算机解决问题的方式、方法和特点，了解计算机学科的发展现状和发展趋势等，激发学生专业学习的兴趣，领悟作为一名专业计算机人才所应掌握的知识、能力和素质要求，更好地设计自己的专业未来和社会定位。因此，在教学内容的设置上，改变只“讲”不“导”的现状，突出课程的引导性作用。本着“导”而不深，“浅”而不漏的原则，循序渐进地展开教学内容，使学生在一种自然而然的过渡中掌握知识和运用知识，培养学生的抽象思维能力。该课程的学习，既给学生一个计算机学科的总体框架，也使学生从第一门专业课就深深体会到计算机科学的严谨性和系统性，体会到科学素养的形成是一个合格的专业人才所必须具备的潜质，取得了事半功倍的效果。2.离散数学的实践。离散数学是计算机科学与技术的主要基础，其突出特点是使学生掌握使用数学语言或符号系统处理问题的基本方法，熟悉和习惯抽象符号的表示及演算形式，进行思维方式数学化的训练。在离散数学的教学中，基本概念、基本定理、定理证明、正反例方法、计算方法应是教学的重点内容。以往离散数学的教学以理论教学为主，注重培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、思维方式数学化的能力，但学生不理解也不知道所学知识有什么用、怎样用。在离散数学中适当增加实验教学的环节，以充分体现“理论、抽象和设计”的专业理念，加深对课堂学习内容的理解和掌握。在实验内容的选择上，既考虑到典型方法和基本技术，也要充分体现“理论、抽象和设计”的原则。
二、改革教学方法，确保基础课的教学质量
理论、抽象和设计是计算机科学与技术学科的三种基本形态。我们要在基础课的教学中将三种基本形态贯穿于教学的始终，用核心概念将各分支学科的内在联系串联起来。1.利用启发式教学延伸教学内容。专业基础课的教学，要遵循“点线面”一体化的宗旨。在教学内容的处理上，通过一个知识点的提出，分析并构建相关知识的主线，形成一个子系统，经归纳总结，构成一组知识的框架，形成完整的知识层面。在计算机专业的基础课教学中针对不同的教学内容，应采取多样化的教学方式，配合启发式教学方法，提高课堂教学效率和质量。在讲课方式上，可以采取“系统讲基础内容、反复强调重点内容、启发性讲扩展内容”的方式。讲课过程中注意学生的兴趣、把握学生的兴奋点、有效地调动学生的求知欲望。针对知识的内涵和外延，启发并引导学生主动探索知识、获取知识的能力。即教学中“以点组线、以线成面”，既要注意基础课程“基础”的特点，也要注意知识的辐射性教学，给学生提供发散的思维空间。2.将“自我探索、深度引导”理念引入课堂教学。教师应把学习的主动权交给学生，让学生在亲身实践中品尝艰辛和乐趣，从而培养了他们的学习能力、探索能力。在教学过程中，将“自我探索、深度引导”的教学理念引入到某些课程（如数据结构与算法）或某些课程的适当章节中，逐步提高学生的自我学习能力，培养学生的创新能力。当然，主动权交给了学生并不等于削弱了教师的主导作用，而是对我们教师的要求更高了。在教学内容的设计和教学方式的改革方面就要求教师要有新观点。在组织学生上机的实践过程中教师要适当地设计一些大型的作业，有目的地帮助学生解决问题。
三、突破时空限制，加强实践技能培养
实践能力是计算机学科的学生必备的专业技能之一，也是衡量优秀专业人才的标准之一。实践能力的培养，不是一门程序设计语言课的改革所能解决的，应该贯穿于四年的本科教学中，逐步提高和发展。1.阶梯式实践教学体系。在对学生进行专业实践技能的培养方面，可以实施“基础训练+综合训练+开发训练”的模式。具体为：在基础课教学中进行基础训练，即一次实验解决一个问题，使初学者易于接受，以学会基本操作、培养基本调试能力为目的；二年级时借助高年级课程（如数据结构与算法等）和专业认知实习，要求学生进行综合性实习，由简单的算法构造一些综合问题的解决方案；三年级后借助专业设计和专业实践，学生在教师的指导下，进行实践开发训练。2.开放式专业设计。在现有课程体系下，为了突破时空的限制，我们将研究生的导师制模式引入本科生实践教学，以指导开放性综合项目设计的形式开展专业设计。以第1学期的“计算机导论”课作为时空起点，由学生选择题目组成4-6人的研究团队，每个团队有一个项目并指定专业导师，专业导师对所指导学生进行不断线的指导。让学生利用第2学期到第7学期的课下时间，完成分析、设计要求、功能设计、概念设计和系统设计、系统实现。低年级时，专业导师主要指导学生利用课堂学习和自学获得相关专业知识；二年级后，可结合专业课程开设情况，逐步开展项目的分析、设计、实现环节。专业导师制，打破了课程、学时界限，可以使学生在教师的指导下，解决课程间知识的衔接问题，也能充分发挥学生的自主学习能力，培养学生的设计、创新、协调、沟通和领导能力，学会以探究方式获取知识。计算机专业人才的培养过程中，有如下四个关键的环节：铸造坚实的数学基础，实现思维方式的数学化；系统掌握计算机科学与技术学科的基础理论知识；较好地掌握计算机科学与技术基本实验的方法和技能；培养正确的思想方法、注重综合素质的提高。计算机专业基础课的改革，不是这些关键环节中的孤立点。专业基础课程的改革，应将上述四个环节的要求融合在每门课程中，不断改革教学内容、探索教学方法，结合自己学校的特点，积极开展基础课程建设。
参考文献：
[1]陈莉,刘晓霞,张仲选,刘小宁.计算机专业基础课教学改革探索———从“计算机导论”和“离散数学”课谈起[J].高等理科教育,2004,(2):51-55.
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关键词：信息安全；教学改革；课程教学；实验教学
信息安全导论(信息安全概论)课程是信息安全专业的专业基础课程，也是计算机学科相关专业的重要选修课程。其主要作用是让学生掌握信息安全的基本原理、基本技术；了解信息系统安全的设计方法；而且要求学生能够进行一些信息安全实践，具有一定的分析问题、综合解决问题的能力和动手能力。由于这门课程理论性强、信息量大且抽象，而授课对象多是专业知识尚不丰富的中低年级大学生，因此，如何在教学过程中提高学生的学习兴趣，合理地教学重要知识点，如何更好地将理论知识融入到具体的实验中去，高效地达到教学目的，就成为我们在教学研究中需要解决的主要问题。
1 信息安全导论课程教学现状分析
1.1 课程特点
信息安全导论与其他课程相比具有显著的特点，具体表现为以下几个方面。
1)知识涉及面广内容多。该课程是一门综合性课程，涉及数学、计算机、通信、管理学等多个学科领域的知识内容，涵盖内容广泛。其教学内容主要包括：信息安全概念与技术体系、信息保密技术、信息认证技术、访问控制技术、密钥管理技术、计算机系统安全、网络安全技术、信息安全管理等内容，是一门综合性实践性很强的课程。
2)部分内容更新快。随着计算机和网络技术的迅速发展，操作系统和各种应用软件的版本不断更新，使得攻击方式和防范手段日新月异、“水涨船高”，一些新的信息安全技术不断产生。因此，课程教学内容需要紧跟信息技术发展趋势，不断更新。
3)对先修课程要求高。在学习本课程之前，要求学生必须具备一些如数论、汇编语言、计算机网络甚至数据库系统等基础知识。这样才能较好地理解本课程涉及的密码学基础和应用、网络攻击与防范、恶意代码分析等内容。如果学生没有学习网络协议、SQL，对学习和理解利用各种协议和数据包的攻击、网络抓包、文件调试，对系统注入攻击等会显得比较困难。
4)实践性强。本课程涉及的许多知识需要学生在实践中加深理解，并在实际中具体应用。例如在学习Sniffer嗅探抓包、加密软件PGP等内容时，如果不安排学生上机实际操作，亲自体会实际应用，很难真正理解它们的原理。
1.2 课程教学中存在的问题
1)信息安全的丰富内容与课堂学习时间较少的矛盾。
信息安全导论需要大量的前修知识。如信息安全数学基础，是密码学部分的支撑内容；软件知识基础，包括数据结构、算法、C语言、汇编语言等；系统结构基础，包括计算机组成原理、操作系统和计算机网络等。另一方面信息安全导论自身的内容却非常广泛，包括信息安全基本概念、程序软件安全、密码学、网络安全、计算机系统安全、信息隐藏以及安全产品设计等。而安排的理论课时较少(32～40学时)，如何全面讲授内容并将知识的“点”与“面”完美的结合是教学要权衡的问题。
2)学生的学习积极性与课程章节顺序的矛盾。
通过课堂观察和课后谈话调查，发现学生学习积极性随教学内容有不同的起伏。原因主要有以下两点：①学好本课程需要一定的数学知识。在讲授密码学知识时，由于前期的数学知识基础不扎实，很多学生只是盲目被动地听课，学习积极性较差；如果密码学安排在第2次课开始，对学生的初始积极性有较大打击。②如果本课程作为入门课程安排在低年级，学习就需要大量的后续知识支撑。如在讲授抓包或VPN时如果不懂网络和协议、在讲授注入攻击时不懂SQL语言，就没法讲了；还有PE文件的跟踪调试需要汇编、WEB安全需要Internet编程知识等。
3)信息安全内容及其相关产品的快速更新与教材内容相对陈旧的矛盾。
信息安全内容从PKI到PMI、入侵检测到入侵防御都有一定的发展；网络攻击的手段都有提高，而现在教学的内容很多实例都是Windows2000操作系统下的，在当前多用XP或者windows7的条件下，虽然有的兼容，但大多已不能成为安全威胁，因此教学示范性较差。
4)部分内容与后续专业课程内容相互交叉重复的矛盾。
对于信息安全专业的学生，后面将要开设专门的网络安全、安全协议、计算机病毒分析与防范、PKI技术、信息安全管理等课程，那么导论中网络安全协议、防火墙、VPN、入侵检测、恶意代码、PKI、信息安全标准等要讲多少、讲多深等问题，都成为我们要权衡的重要问题。
5)教学媒体使用与教学手段方法的矛盾。
目前大多高校都已采用多媒体教学，但如何编辑一个效果好的课件成为许多教师的一个心病。制作课件不像传统教学备课，需要耗费大量的时间和精力。有的老师利用出版社的课件讲课，多数不能如愿讲授自己的东西。大多课件是对书本内容的罗列，内容较多且抽象，对启发式、讨论互动式的教学方法采用比较少。因此单一的课件或粉笔的授课模式、单一的课件播放解说模式已不能满足教学需求。
6)实验需求与实验条件和实践教学方法相对落后的矛盾。
在计算机技术飞速发展的今天，没有永远先进的实验器材。实验室中有的计算机配置较低，即使较新的计算机由于不断实验，系统配置改变，难免还有很多木马病毒，使得学生上机首先得花很多时间“摆平”系统；如果硬件防火墙和入侵检测等系统设备少，还得分组甚至排队实验；实验系统也不一定全部满足实验内容需求。另外，实验教学很多采用“保姆”式的方法，即在确定时间内，学生根据实验指导书要求，在教师指导下逐步完成实验，教师“抱着”学生走，学生严重依赖教师，处于被动学习状态；或者干脆采用“自由开放式”，教师除了给出指导书，什么都不管，任凭学生发挥，这样可能造成实验室设备管理混乱，学生虽然有了主动，但处于对实验内容和目的失控状态。
2 信息安全导论理论教学改革
根据信息安全导论课程教学现状的分析，教研室进行了以下的理论教学改进。
2.1 确定教学知识点，合理安排教学内容和课时
针对课程内容多、学时少的问题，以课程标准为指导并结合多年的教学经验，对教学内容和课时进行适当调整，通过确定教学知识点，可以有效减轻学生的学习负担，使学生学有重点。理论教学的主要知识点内容和课时如表1所示。
理论课时安排为40学时，对于教材中提到表1中没有出现的内容，留给学有余力的学生课外学习。
2.2 选用新教材，适当调整教学内容和顺序，保持学生的学习热情
针对信息安全内容快速更新、学生学习积极性、与后续课程内容重复等问题，教研室在选用教材时尽 量选择较新出版的、内容与知识点基本接近的教材。如果教材的知识内容顺序与表1不同，尽量按表1的内容和顺序讲授，并适当协调内容和进度。
表1中将恶意代码分析放在密码学基础之前，就是为了提高并保持学生学习兴趣。学生在学习绪论后只是对信息安全有个大致了解，对具体的威胁和风险表现出强烈的求知渴望，因此将恶意代码提前讲授可以达到提高兴趣、引导深入的目的。表1中的课时和内容也可以视情况进行裁剪调整。对于信息安全专业的学生，如果先期开设了密码学的，这部分内容就可以省去，当然可以适当复习、加深理解；如果后续还有专门课程如网络安全、网络协议、入侵检测、PKI技术、信息安全管理等可以视情况适当减少讲授这些内容，避免太多的内容交叉重复，从而减少课时。
2.3 改革教学方法和手段
信息安全导论课程中涉及的内容繁多，有时需要数学推导，有时需要详细深入讲解，因此传统的教学方法和手段难以适应教学要求。
1)采用多媒体和粉笔(或鼠标涂鸦)相结合的教学模式。摒弃单一的课件播放解说模式，将不易表达及难以理解的内容以手工图画的形式呈现给学生，吸引学生的注意力。尽管多媒体课件可以使用动画生动演示一些复杂的理论或技术操作，但制作这些动画将花费教师大量的时间和精力；如果此类内容太多，个人以为不如将这些时间和精力花在如何备好课讲好课上，这样才能使课堂信息量更大、更生动，而且手工图画教学不仅能使学生对该知识有一个直观认识和加深理解，还增强了学习积极性、互动性。
2)通过教学实例加深理解。比如在学习恶意代码是可以演示对WIN32系统无害的早期DOS病毒，演示一些常用的相关DOS命令，演示加密解密工具的使用过程等，演示系统如何配置审计策略、Kerberos认证、防火墙策略等；让学生从原理到现象有更加感性的认识和理解。这样不仅有利于学生掌握知识点，还培养了学生提出问题并积极主动分析问题的习惯。
3)使用任务驱动教学方法。对于每一需要掌握的重要内容，适当安排课外作业和实验任务，使学生根据任务来加深理解和掌握课堂教学的理论和实践。例如，PGP实验需要预先下载安装合适的版本，并在网络申请自己的密钥对之后再应用，可以先由学生自己课外完成；恶意代码捆绑器或小型病毒木马的编写任务，可以在课外提高学生学习的兴趣；网络攻击实践也可以满足学生的黑客梦。另外还可以组织专题讲座或者新技术报告，让学生了解最新的信息安全动态，掌握国内外发展趋势。
3 信息安全导论实验教学改革
信息安全导论实验教学的主要目的是让学生通过实验能够掌握基本的信息安全防护技能，了解系统存在的安全隐患，树立牢固的安全意识，培养良好的安全习惯，提高信息安全实践操作和应用能力。信息安全导论可以实验的内容很多，而实验课时又较少，因此如何选择实验内容，如何设计实验项目，成为教师经常思考的问题。
3.1 改革实验教学内容
为了达到实验教学目的，教研室设计了以下几个必做的实验项目：1)Sniffer嗅探：学习典型嗅探器Sniffer／Ethereal的使用了解数据包的结构，增强对数据包在网络传输要进行保护的安全意识；利用嗅探工具对报文进行捕获、解码和编写报文，并对协议进行分析。2)软件防火墙：理解防火墙的工作原理，并能根据定义的安全策略配置相应的安全规则；利用防火墙iptables和nmap，进行防火墙配置。3)VPN：通过学习VPN服务器的配置和授权客户访问建立连接来加深VPN概念的理解。4)Snort入侵检测：学习Linux下snort的配置和编译过程，完成实时流量分析和对网络上的IP包登录进行测试等功能，能用来探测多种攻击，加深入侵检测的理解。其他选做实验：简单恶意代码编写、Windows系统安全配置、注册表、PGP加密解密应用、网站攻击、网络协议SSL等实验可以灵活考虑作为课外任务由学生自己完成。
3.2 改善实验教学环境
为了让学生更好地完成实验内容，引进了先进的信息安全实验教学系统。同时更换老旧的计算机设备，对操作系统进行软件备份与恢复，避免了硬件恢复卡一启动就恢复破坏前期实验配置，也避免了上一轮实验的环境改变对本次实验的影响。
3.3 改变实验教学模式
采用集中实验和个人课后实验相结合、验证性实验和综合性实验相结合的实验教学模式，打破实验室传统的在固定时间内完成固定实验内容的教学模式，大力推行开放式实验教学，即在时间上全面开放，在实验内容上开放。只要学生时间许可，可以随时到实验室利用实验系统按照自己的兴趣和爱好，进行一些综合性实验。这样不仅提高实验室利用率，还培养了学生独立思考、自由发挥的品质。
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关键词：计算思维 系统化 思维科学 计算学科
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）04（b）-0099-02
1 什么是计算思维
美国卡内基・梅隆大学周以真教授指出[1]：计算思维是运用计算机科学的基本概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
计算思维首先是计算学科所特有的一种思维方式，其次计算思维已经成为各个学科共同的思维方式，已经成为与理论思维和实验思维并列的第三种科学思维方式，最后也是最重要的一点是，计算思维正在成为当今社会中一种重要的一般思维方式，正在成为人们生活智慧的重要组成。
2 计算思维研究现状
严格说来，最早提出“计算思维”概念的是麻省理工学院（MIT）的Seymour Papert教授[2]，他在这篇并非以“计算思维”为核心的著述中却无意中首次给出了“计算思维”的一些基本概念，为后来者的研究奠定了一个“计算思维”雏形。国内学者如张晓如等[3]在20世纪90年代末也提出了“计算机思维”的概念，其内涵和随后周教授等提出的思想在主要方面基本一致，并可形成互补，他指出随着计算机科学的发展，“计算机”已不再是一个单纯的计算工具的代名词，而是信息时代高新技术的象征。但是国内外比较公认的最早系统提出“计算思维”的还是周以真教授[1]，她认为计算思维不仅仅属于计算机科学家，它应当是每个人的基本技能。在培养孩子们的解析能力时，我们不仅要求他们掌握基本的阅读、写作和算术（Reading，writing，and arithmetic，简称3R），并且还应该要求他们学会基本的计算思维。
随后桂林电子科技大学董荣胜教授在2008年全国“计算思维与计算机导论”专题学术研讨会上[4]所作的主题报告分别介绍了以“计算思维”和“学科思想与方法”为基础的两类“计算机导论”课程，给出了两类“计算机导论”课程的讲授提纲，指出了它们的不同点以及课程讲授本质上的一致性。朱亚宗教授[5]站在人文历史的基础之上，把计算思维归类为三大科学思维（实验思维、理论思维、计算思维）之一。电子科技大学的陈文宇等[6]指出了计算思维能力是形式化描述和抽象思维能力以及逻辑思维方法，在计算科学和思维两方面说明了这样的一种思维能力，思维能力是主体，核心是如何让思维具有计算特征。
可以说计算思维成为当前国际上被计算机科学界和教育界广泛关注的一个重要课题。美国计算机协会（ACM）2008年在网上公布对CC2001（CS2001）进行的中期审查报告（CS2001 Interim Review）（草案）中，就明确将“计算思维”与“计算机导论”课程绑定在一起，并明确要求该课程讲授计算思维的本质。计算思维还直接促成美国国家科学基金会（NSF）重大基金资助计划CDI（Cyber-Enabled Discovery and Innovation，Cyber能够实现的科学发现与技术创新）的产生，CDI计划旨在使用计算思维（特别是在该领域产生的新思想、新方法）促进美国自然科学和工程技术领域产生革命性的成果。
3 计算思维作为一般思维方式的特征
著名的认知心理学家 Newell和 Simon（1972）把思维看作是个体在问题空间中进行搜索的过程。这是信息加工心理学背景下的思维定义，有明显的“系列加工”印记。在Newell和Simon看来，问题解决者会在问题情境中对问题进行心理表征，而这一心理表征会构建起一幅问题状态及其转换的心理图景，这一图景既是符号性的，又具有一定的空间延展性，然后，问题解决者就会在心里对这一图景进行路径搜索，直到将问题起始状态与目标状态联结起来，问题即得以解决。系统论是研究系统的一般模式、结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型。Gerald M.Weinberg在《系统化思维导论》中表述系统化思维：“这种思维先于专门的学科知识的存在而存在――有时绕过专门的学科知识，有时又把专门的学科知识综合起来。我们把这种思维和教育方法称为一般系统论的方法。”
系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性。要素重要，要素之间的关联（系统结构）更重要；系统重要，系统与环境的关系也重要。可以说，系统论首先是一种世界观，世界是成系统的，整体性、动态性；其次是一种方法论，其具有结构性、综合性。
计算思维所涉及到的所有主体可以说都是一个复杂系统，所有从主体到客体的活动过程实质上就是一个复杂系统的运动过程。所以说，计算思维首先是一种系统思维，具有系统思维的系统化特征。例如，在计算机文本分类领域，一个典型的计算思维过程如下所示。
例句1：请将军用毛毯盖在受伤的士兵身上。
由于汉语没有分词标记，词与词之间的界限不清，几个词语不同，词长不等，意义不同的句法结构可以共用字面统一而词面不统一的文字形式，例句1根据不同的切词结构可以得到：
A.请/将军/用毛毯盖在受伤的士兵身上。
B.请/将/军用毛毯/盖在受伤的士兵身上。
我们容易发现语义上的混乱，实际上这是计算机进行词法分析的结果。起初，我们认为这种分类只涉及到了词法问题，但实际情况更为复杂。我们不知道自己的大脑中是如何在不同的解释中进行选择的，甚至有时候我们发现了某些含混的解释，却不知道还有更多种可能的歧义深藏其中。计算机在对上面的句子进行词法分析的时候揭示了隐藏的假设，要想选择文法通顺的句子，首先必须懂得怎样认识句子，要让计算机明白无误的理解这些选择。因此，我们会把对一个句子的理解堆积起来：语义规则堆在语法规则之上，语法规则又堆积在词法规则上，我们必须强迫自己采用系统化的方法去理解一个简单的句子。
因此，计算思维具有系统化特征。
4 结语
思无定法。计算思维教育问题已经引起广大计算机教育者的关注，国内外不少学者对其都进行了深入研究和探讨，并且找到了行之有效的方法。本文的目的是培养大学计算机基础教学中计算思维的形成、升华以及实用化。笔者在后续的研究中将结合大学计算机基础课程的教学改革，深入探讨当代大学生创新精神和创新能力的培养，以计算思维的培养为核心构建课程模型和体系。
参考文献
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