“互聯網+”時代背景下的“大學計算機”教學改革探索與實踐

石云+伍曉平+管彥允

摘要：本文從“互聯網+”時代對各專業人才信息素養要求切入，重點闡述了新時代下“大學計算機”課程內容的構建及教學環節的組織與實施細節，最后給出教改經驗及工作方向。

關鍵詞：大學計算機；計算思維；虛擬實驗；混合式教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）46-0141-02

引言：

自李克強總理在2015年政府工作報告中提出“互聯網+”行動計劃后，各傳統產業積極向“互聯網+”模式轉型。2016年6月16日在北京成功舉辦的中國互聯網+峰會，推動了“互聯網+”與政務、民生、各行各業深度融合。一場關系到每個人的以“物聯網、云計算與大數據”為核心技術的產業大變革正影響著我們的生活。作為大學生學習的第一門計算機通識課程“大學計算機”，其內容由軟件工具應用向面向計算、面向計算思維轉變成為必然。

一、“互聯網+”時代背景下的“大學計算機”課程內容的構建

隨著高性能計算、普適計算、量子計算等一系列計算問題的涌現，以及大數據、物聯網等社會應用的興起，以計算思維為導向構建“大學計算機”課程內容成為趨勢，重點展示計算機科學的基礎概念、原理和方法。內容包括：

第一，問題的抽象與建模。自然社會問題如何抽象與各種建模方法，計算機科學的知識領域有哪些，計算機科學家在思考什么，基于計算機能做什么。

第二，信息的表示與編碼。從計算機中的“數”與“碼”兩個方面理解計算機信息表示和處理的基本概念和數字化方法，形成計算機科學的思維方式——形式化。

第三，計算機的三大平臺。強調計算機的自動化控制原理、資源管理機制和基于系統平臺的網絡計算服務，體現“用計算機科學的基礎概念進行問題求解和系統設計”的技術路線。

第四，計算、算法與程序設計。強調計算的本質和計算機應用的理論問題，從計算機科學中找到對計算需求的支持。

二、“大學計算機”課程的改革探索與實踐

1.現狀與挑戰。從教師角度看，知識陳舊、視野局限、師資培訓經費緊張和實驗室條件有限，任課教師更愿守著原來的教學方案開展教學；從學生角度看，學習興趣不濃，基礎參差不齊，自學習能力差，學生更愿玩著就把課程學分拿到；從外部環境看，學校認為“大學計算機”課程對各專業的人才培養目標和人才市場競爭力的幫助不大，導致大幅壓縮課時，縮減教學報酬等。因此，保障以計算思維為導向的“大學計算機”的教學質量，成為教學改革面臨的挑戰。

2.解決策略。實驗教學是“大學計算機”教學中一個重要環節，它不僅可以輔助理論教學，而且可以培養學生解決問題的能力，有助于計算思維的建立。虛擬實驗室是在網絡環境下由虛擬現實技術生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統。虛擬實驗室具有傳統實驗室無法比擬的特點：經濟性、開放性、針對性，操作者可隨時控制實驗的進展情況，實驗中相應的數據也可按需求反饋給操作者。因此，我們提出在“大學計算機”課程教學中采用“以虛擬實驗促進計算思維落地的混合式教學模式”的教學方案，包括以下環節：

第一，MOOC。借力985高校已有的優質MOOC教學資源，解決師資力量薄弱、視野局限、培訓經費緊張等問題。

第二，SPOC。根據學生的特點，建設SPOC以補充教學資源，彌補MOOC資源對當地學生的針對性不足的問題，解決學生的個性化需求。

第三，虛擬實驗。通過虛擬實驗的直觀演示，助力理論教學，讓理論知識更易于學生掌握，同時解決在實驗室條件有限的情況下，各個關鍵實驗正常開設的問題。

第四，學生的在線學習與討論。通過技術手段掌控學生的學習，解決學生自學習能力差的問題。

第五，翻轉課堂。充分發揮學生的學習主體作用，通過組織討論，引導學生深入理解重點知識。

第六，軟件應用。以案例驅動的方式開展軟件使用教學，兼顧學生軟件工具應用能力的培養。

第七，知識擴展。結合理論知識與計算機新技術在現實生活中的應用，以講故事的方式，幫助學生開擴視野。

3.具體做法。（1）實施流程。第一，課前。教師制作完善教學資源，設計任務單，規劃課堂教學活動；學生根據任務單展開學習，以報告單的形式反饋小組討論結果，實現知識第一次內化。第二，課中。教師課堂測試10分鐘，組織課題討論、小組匯報等學習活動，總結與點評，答疑及深度講解；學生完成測試題，參與各種學習活動，提出疑難問題，實現知識第二次內化。第三，課后。教師引導學生線上討論，解答討論區的學生問題，整理歸類學生問題，評價學生帖子質量；學生參與線上討論，完成知識進一步內化。（2）保障措施。第一，預習保障。通過任務單下達預習任務，學生在線預習；提前一周布置任務，提前收取小組報告單；小組根據各組員參與完成報告單的表現，分出A、B兩個等級，與教師給出的小組打分進行加權，A-100%，B-90%。第二，翻轉保障。提前一天根據小組報告單確定各組講解的主題；課堂上隨機抽該組學生上臺講解；講解清楚個人、小組均加分；講解不清楚個人、小組均扣分。第三，課前測試。每周測試一次，每次10分鐘；測試題目隨機抽??；題目至少提前一周公布；測試成績累加到學生平時成績。第四，實驗保障。通過任務單下達實驗任務，實驗目標明確；學生在線完成實驗及作業，提交紙質實驗報告單，根據學生實驗及實驗報告完成情況分出A、B、C三個等級，累加到學生實驗平時成績。第五，激勵機制。好筆記獎勵；互動交流獎勵。（3）成績構成。

各分項成績詳解及成績存檔材料說明：

①“MOOC視頻觀看”、“線上討論”、“線上實驗”成績均來自MOOC平臺后臺數據；

②“學習筆記”、“完成報告單”由各組組長和教師共同提供；

③“課堂討論”、“實驗報告”由教師提供；

④“期末考試”來自考試系統后臺數據。

（4）教學效果。在對“大學計算機”實驗班學生的調查中，88%的學生認可這樣的教學形式，82%的學生認為現行教學內容對自己有幫助，94%的學生認為虛擬實驗對深入理解知識有幫助。

在對“大學計算機”教改任課教師的調查中，98%的教師認為教改利于自己的知識更新，85.1%的教師對開展教改有信心，97%的教師認為虛擬實驗對學生計算思維培養有幫助。

三、總結與展望

在“大學計算機”課程中開展“MOOC+SPOC+虛擬實驗+翻轉課堂的混合式教學模式”的教學改革是值得的，接下來將著重探索與實踐教學內容與各專業的深度融合問題，切實找到適合不同特點學生計算思維培養的教學方法。

參考文獻：

[1]李鳳霞，陳宇峰，史樹敏.大學計算機M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]李鳳霞，陳宇峰，李仲君，等.大學計算機實驗[M].北京：高等教育出版社，2014.