计算机导论课程范文

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0 引言

针对国内外计算机教育发展的新动向，教育部高等学校计算机专业教学指导分委员会联合中国计算机学会教育专业委员会、全国高等学校计算机教育研究会，特别就计算思维能力的培养问题形成几点认识。计算机专业教育应该在计算思维能力培养中做出表率，将系统化计算思维能力的培养贯穿在计算机专业的教育中。计算机导论是计算机专业的一门先导必修课程，是作为计算机专业学生进入大学后的第一门专业课程，其主要作用可以归纳为“五导”：导知识、导方法、导思维、导意识和导职业。我们认为“导思维”是首要的，也是最为核心的，同时也是最难做到的，“导思维”在引导培养学生计算思维能力的过程中，可以很好地、潜移默化地达到其他4项引导作用。

如何建立计算思维能力的培养要求、实施途径、评测规范与方法一直是当前计算机教育者从事计算思维研究的一项重要课题。我们结合教学团队多年的经验积累，依据计算思维的本质和特征及计算机导论课程的构建目的，从教学内容、教学理念、教学方法及教学评价等方面探讨如何在计算思维驱动下对计算机导论课程进行一系列的改革和探索。

1 计算思维与计算机导论

计算思维（Computational Thinking），笼统地讲，是指受过良好训练的计算机科学工作者面对问题所习惯采用的思维方法，体现为在过去半个多世纪以来成就计算机和信息技术辉煌发展过程中行之有效的若干分析问题与解决问题的典型手段与途径。其具体内涵在近年来发表的文献资料中均有丰富论述。而有关计算机导论课程的构建问题，在1989年ACM攻关组所提交的“计算作为一门学科”（Computing as a discipline）报告中认为，该课程要培养学生面向学科的思维能力，使学生领会学科的力量，以及从事本学科工作的价值所在。报告希望该课程能用类似于数学那样严密的方式将学生引入到计算学科各个富有挑战性的领域之中。

2008年6月在网上公布的ACM对CC2001（CS2001）进行的中期审查报告（CS2001 Imerim Review）（草案）中，开始将美国卡内基·梅隆大学计算机科学系教授周以真（Jeannette M.wing）倡导的“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。

综上所述，计算机导论这门课程不是解决对计算机功能的工具性认识问题，而是要对学生进行专业引导和思维引导，应该以面向计算学科的思维能力，也即计算思维能力的培养为核心。学生如果有了良好的计算思维品质，不管环境、知识需求如何变化，都可以灵活应变，从而为今后的专业学习以及走上工作岗位打好坚实的基础。

2 计算思维驱动下的课程改革

2.1 学目标，灵活教学内容

美国卡内基·梅隆大学周以真教授认为：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。它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维一大特征是数学和工程思维的互补与融合。计算机科学在本质上源自数学思维，其形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维，基本计算设备的限制迫使计算机学家必须计算性地思考，不能只是数学性地思考。所以计算思维的研究存在多维性，它紧密地同数学、科学和工程结合在一起。另一方面，计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人和机器去执行，在求解问题时必须从人的认知、心理、思维活动和学科发展角度去入手，故存在研究角度的多态性。

因此，计算思维多维、多态的复杂特征决定了计算机导论课程当前培养方案的多样性与差异性。当今计算机的理论和技术发展太快，新的知识大约每两年就会增长一倍，教材根本无法实现实时地对新知识、新技术进行跟进。因此，我们主张教材为辅，“导思维”为主的原则，在统一的数学目标指导下灵活课程的讲授内容，留给教师和学生最大的思考空间。没有了教材的“束缚”，教师有了更多的掌控空间，学生也不会因教科书而将概念固定化，更不会出现临考抱“教材”的现象。

我们确定计算机导论课程的教学目标是：在学生建立计算机专业学科知识体系框架的同时激发学生的学习兴趣及学习的主动性，培养学生的计算思维能力、洞察问题及解决问题的能力，为后续学习相关专业课程、参与创新课题等打下坚实的基础。在教学内容的划分和安排上，由于课时有限，我们主张理论教学内容在划分上尽可能地简单分明，前后知识可以很好地呼应起来，这样更有利于知识点的系统化，不会因为章节庞杂、知识点太多而导致学生难于消化。为此将课程的讲授内容简单划分成3大部分：

（1）介绍计算学科各领域的发展史及前沿，揭示各主要领域的基本规律及相互之间的内在联系；认识当前社会和职业问题等。

（2）介绍计算机学科中的经典科学问题，初步认识和理解抽象、理论和设计3种学科形态。

（3）讲解计算机学科中的核心概念（如算法、数据结构、程序、软件、硬件、信息表示等），探讨研究学科中的数学方法和系统科学方法，培养计算思维能力。

在讲授过程中，我们借助精心制作的多媒体课件，结合授课内容和计算思维的培养目标，随时有针对性地调整和丰富自己的讲授内容。例如，讲解计算机学科各领域的发展史时，通过引荐吴军老师的《浪潮之巅》，让学生对整个信息产业有个整体了解，明鉴信息技术之兴衰和发展；而王伟老师的《计算机科学前沿技术》则系统展示了计算机学科各领域中令人激动的前沿技术，揭示未来计算机的发展方向，很好地体现了计算思维及其重要性。

2.2 主张自由文理教育，突显学生主体

作为国家建设未来的栋梁，需要的不是仅有技能的人才，重要的是有思想、精神、独立思考能力和良好的身体。技能是容易学的，但一个人的素养和教养不是一蹴而就就能培养的。大学教育的目的应该在于培养学生终身学习的能力，比如阅读、写作、计算思维，而不是一时的某项职业技能。如果学生进入大学仅是为了将来的饭碗，那必然会羁绊他的头脑，抑制他的求知欲。所以大学的专业学习需从“学什么”（内容）转到“如何学”（过程），将“导思维”放置课程建设的首位。

我们主张自由文理（Liberal Arts）的教学理念，力争引导一种自由的环境，激起学生主动学习的欲望，成为真正热爱学习的人，即在没有外界利益驱使下仍然在学习的人。对于自由的学生，他们的时间，他们的大脑和心灵在学习的时刻才真正受他们自己所支配，这样的学习过程才可能专注且快乐。

在教学中，我们坚持以学生为本，打破传统的教师讲学生听的单向模式，在课堂上采用提问式教学，注意引发学生学习的动机；严格地遵循计算机学科的发展规律，定期给出具有一定挑战性的课题，通过分组合作的方式，以师生间讨论、辩论的形式，自律地学习获取知识的方法及分析问题的原则；利用平时的小论文，引导学生收集资料，增强自我学习的能力，建立抽象立体的概念；通过对科学大师的解读沉淀一种学者的尊严和对真理的敬重和向往，培养学生的社会责任心。

2.3 遵从螺旋式组织方式，提升学生思维

若将教学比作爬山，通常的教学习惯是一口气从山下直线攻顶，而布鲁纳在《教育过程》中所提出的螺旋式课程（Spiral curriculum）则是绕着山转，在相同的角度看到的风景虽然都一样，但每次绕回来时的高度不同，能看到的广度和深度都不一样。等到达山顶时学生不仅对山有具体认知，也能掌握四周环境全面性的关联知识。计算机导论课程几乎涵盖了计算机领域所有的理论、技术和研究课题，内容太过广泛，若前后不能很好地呼应起来，学生往往会因孤立地学习太多的知识点而导致前面学的内容到后面就忘记了，理解起来也相对困难。对于计算机科学这样一个有机的、庞大的学科体系，教师应该引发学生对计算机学科知识结构的理解，精熟其基本原则、原理，以此产生类化的能力，而不是零碎概念、知识点的描述。

我们在课程实施中，遵循螺旋式课程的组织方式。首先结合教学团队多年的教学经验和团队成员之间的合作讨论对课程知识进行合理的结构化；然后从学生认知发展角度出发，沿认知发展的动作表象、形象表象、符号表象3个阶段来组织课程内容。讲授内容如2.1节所述，知识点在组织安排上前后呼应，螺旋式地扩展和加深，直至复杂、抽象的现代知识领域；最后在教学过程中我们采用合理的教学方式和紧密相连的学习节目来配合教学过程。比如教学中我们注重学习情境的安排，在讲授算法时，注重引导学生感受其产生背景，摸索过程，走过什么道路，不同阶段产生什么改变，将来的发展趋势是什么，它还可以做什么改进等。引导学生主动参与学习活动，提供学生更多自行探索的机会，最终实现将“知识个人化”。为使学生站在同一角度看到更大的广度和深度，我们主张采用团队教学制。计算机学科发展迅速，应用领域广，学科交叉和渗透十分突出，而计算机学科教师掌握和积累知识的广度是有限的，往往限于个别研究方向，为了提高学生的学习兴趣，拓展学生的思维和视野，在不同的知识领域会组织邀请相应有所“专”的教师来讲授，这样可以发挥团队互补优势，实现对学生全方位的指导，收到良好的人本教育的效果。

2.4 采用分级评价手段，有效监管教学过程

计算思维能力的培养是一个长期的过程，学习和思维不是彼此独立的，是紧密而互补地联系在一起的。所以为了内化学生的计算思维能力，我们必须有效监管整个教学过程，对每个个体在不同的教学环节中的表现做出正确评价，这样才可以实施因材施教，兼顾那些因各种原因而落后的学生。

我们采用螺旋式教学法，非常注重引导学生课前进行预习。在讲授新内容之前，我们要求学生课前收集相应的材料加以了解，课堂上通过实施提问式教学，引导学生积极讨论，同时依据学生参与情况及时做出相应的评价，对未准备的学生要给予相应惩罚，并在下次课中加重对其进行考察。相应地，在平时作业中我们不会布置常识性的题目，而是根据授课内容布置一些能够引发思考、对计算机学科整体认知有帮助的题目，这样就避免了作业抄袭的现象，增加了学生主动思考的机会，教师也可及时捕获学生思维能力的变化，调整和改进后续的讲解内容。

我们所采用的团队教学制为实施团队合作式学习提供了很好的平台。在整个课程结束后，教学团队中的每个成员会给出一些具有挑战性和合作性的题目，学生根据自身对学科分支的理解和把握情况来挑选导师，在导师的牵头引领下开展以小组为单位的研究型学习。学生最终需按照要求提交论文或报告，并在小组内通过上台演讲的方式进行答辩，最终以个人和小组的共同表现综合给出评定。

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摘要：针对计算机教育面临的新形势，分析国外一流大学计算机导论课的现状，提出重新规划面向计算思维培养的计算机导论课程内容，阐述利用MOOC资源开展混合教学模式的方案，探讨MOOC资源选择、课上内容和课下习题设计等几个重要问题。

关键词 ：计算机导论；计算思维；MOOC；教学改革

文章编号：1672-5913(2015)15-0046-04 中图分类号：G642

基金项目：2015年山西省高等学校教学改革项目(12015003)；山西省研究生教育改革研究立项重点课题( 20122001)；2011年山西省高等学校教学改革项目(J2011005)。

第一作者简介：谭红叶，女，副教授，研究方向为人工智能、自然语言处理，hytan_2006@126．com。

0 引 言

计算机导论是计算机学科一门重要的基础课程，学好这门课能使学生了解学科概貌、理解学科核心概念、领会学科内涵、了解与后续课程之间的联系和特点。近年来该课程也面临着挑战：①导论导什么，一直是人们争论探索的问题[1-4]。②内容覆盖面广，但学时有限，一般为24～32个学时。③学生起点参差不齐。有的同学经过中学学习，已具备一定的操作和编程能力；有的同学则对计算机操作还比较陌生，教师很难找到适合所有学生的方法。④目前的教科书视角多样化，有的是计算机领域主要课程内容的简化堆砌，有的是一些常用软件的操作教程。

有研究者提出，计算机导论的主要作用为“五导”：导知识、导方法、导思维、导意识和导职业。我们认为该课程应集思维性、方法性、知识性、实时性于一体，以训练良好的计算思维意识和方法为主，建立计算机科学的整体框架，为后续课程的学习奠定坚实的基础。

1 计算机教育面临的新形势

计算思维( computational thinking)是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、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。计算思维代表着一类普遍的认识和普适的技能，每一个人都应了解它的运用，这是周以真教授对计算思维的定义和解释。这个概念的提出使计算思维在计算机教育界备受关注，使人们对计算机科学的认知从狭义工具论转变为计算思维，使计算机学科的教育从操作技能和编程能力的培养提升为计算思维的内化和养成。

与此同时，由美国硅谷发起并在全世界迅速崛起的大规模开放在线课程( massive openonline course．MOOC)影响了全球高等教育，也引发了许多关于MOOC教育的研究和思考。MOOC的主要优势是：①提供优质教育资源，实现教育平等，使全球各地的受教育者接受和享受世界顶级教育成为可能。②拓展学校范围，学生的学习方式更加灵活，不仅可选择适合自己的时间和地点进行学习，而且整个学习过程可根据自己的接受能力灵活调整。③教授者可通过交互式即时测试，及时了解学生对知识的掌握情况并提供个性化的帮助。加州大学伯克利分校的阿曼多·福克斯教授和戴维·帕特森教授，还提出小规模私有在线课程( small private online course，SPOC)理念用于MOOC与校园教学的结合，并在世界各地的混合式教学实践中取得良好效果。

这些新理论和新技术给大学计算机教育带来了重大机遇和挑战，因此，计算机教育者有必要重新梳理计算机课程的教学目标、内容、方法和形式，利用新理念和新技术提升学生学习效果。

2 国外一流大学计算机导论课现状

过去十几年，随着IT泡沫崩裂和金融危机的爆发，国际对IT人才的需求于2005年跌至最低。2007年，这种现象开始改变。美国政府的一份报告显示：IT人才就业的强劲增长至少会持续到2018年。因此，各大学纷纷开始改革计算机课程教育。

国外著名大学基本都开设了计算机导论性质的课程，但各大学专业优势不同，因此教学侧重点不同。MIT（麻省理工学院）的计算机导论课程名为“Introduction To Computer science andProgramming Using Python”（课程编号6.OO.1X）。课程包括4个主题：计算机科学导论、Python编程、计算思维、数据科学，其中有一个主题专门讲授与计算思维有关的内容。总体来看，该课程特色在于通过Python编程，让学生学习计算思维、编写程序解决现实问题。

CMU（卡耐基梅隆大学）的相应课程名为“Principles of Computing”（课程编号15-110）。该课程名突显计算的核心概念，课程主要内容为程序结构、数据组织、计算领域中的抽象概念、问题求解中的计算准则、经典的计算问题、新计算技术引发的社会伦理和法律问题。

UCSC（加州大学圣塔克鲁兹分校）在美国国家自然基金的资助下，从2011年开始尝试改革计算机导论课( Introduction To ComputerScience，课程编号CMPS10)。从该校2014年春季的课件可以看出，课程强调从计算原理和计算思维两个层面传递“计算、抽象、数据与信息、算法、编程、网络”等重要思想。课程通过增加许多趣味性内容（如图形化编程游戏软件Lightbot），让学生体会程序工作原理和函数级抽象、递归等程序层面的核心概念。课程还包含计算机技术发展引起的社会问题，如数字足迹、隐私、计算机艺术等。

可以看出，上述学校的导论课程，从不同层次和角度强调了计算思维和计算机科学的核心概念与问题。其中，MIT的计算机导论课已在edX（MOOC的3个平台之一）之上。

3 面向新形势的计算机导论教学思路

3.1 重新规划课程内容，突出计算思维的培养

结合地方性大学的特点，兼顾计算机能力和素质不同的学生，我们以计算思维培养为主线，重新规划计算机导论的课程内容，从始至终凝练贯穿计算思维概念点，融合计算机界的最新研究和计算思维在跨学科领域的最新应用。课程包括4部分内容：计算机文化、计算机系统和网络、计算理论、计算学科方法论。每一部分都清晰地提出具体的计算思维概念点或学科核心概念，使学生在掌握知识的过程中，以知识、技能、能力为载体，逐步理解和掌握计算思维的基本内容和方法，领会知识背后对学科发展有深刻作用的伟大思想。具体情况见表1。

受《计算机科学概论》作者观点的启发，我们对内容顺序的安排围绕“计算、抽象、算法与形式化、程序、问题求解、计算思维”等概念，从学生易于产生共鸣的主题“数据表示存储、计算机工作原理、操作系统、计算机网络”人手，由浅入深地过渡到较抽象的“计算、可计算、计算模型、算法、计算领域典型问题、计算学科方法论”等内容。在计算理论部分，引入计算学科最新技术，如物联网、云计算、大数据、社会计算以及计算生物学、计算社会学等学科交叉融合案例，引导学生进一步体验计算思维。

3.2 引入MOOC资源，尝试混合教学模式

结合课程特点，我们提出混合教学模式的初步实施方案，见表2。

实施方案中引入基于MOOC资源的在线学习，学习流程涉及传统课堂和在线课堂两种形式，因此是混合教学模式。核心的3个环节是：①课下看视频学习；②课上精讲讨论练习；③课下继续讨论协作完成实践。

整个学习流程以学生为主体，教师起到引导和帮助的作用。其中，第①个环节取决于学生学习的自主性和接受能力；第②③个环节，取决于老师对课上精讲内容和讨论题目的设计是否具有创造性和活力，是否可以激发学生的学习兴趣和内在动力。

混合教学模式打破了传统课堂“课上听讲、课下练习”的模式，对老师和学生提出了新的挑战。例如，对于老师，不仅要选择适合的在线教学内容，而且要设计课上活动和课下习题，还要区分哪些知识学生可自学，哪些必须经过点拨，哪些内容需要通过多次练习才能熟练掌握，哪些原理需要讨论才能明晰。对于学生，由于缺少面对面的沟通，缺乏传统的监督机制，因此需要更强的意志力和责任感，才能完成课程的学习。

因此，本课程将加强以下问题的研究和实践：

(1)MOOC资源的恰当引入。引入什么MOOC资源，引入多少内容，这些内容与本课程的关系是关键问题。目前，网易云课堂有一门中文计算机专业导论课，主讲老师是哈尔滨工业大学的占德臣、聂兰顺等。该课程分为3个子课程：思维与系统、语言与算法、学科与专业。其中涉及计算机系统、程序与算法的内容更强调计算思维的概念和意识，符合我们的教育目标，因此本课程将选择相应内容进行混合模式教学尝试，不断总结应用开放课程资源的得失，及时改进和优化相应课程资源和教学方法，为全面实施混合教学模式提供宝贵经验。

(2)更具活力的课上内容设计。课上内容主要包括两部分：①精讲，旨在将碎片化的知识汇集成完整内容呈现给学生，有效弥补独立学习能力和接受能力偏弱学生的听课局限；②课上讨论，旨在引导学生进行深化课程内容的思辨式讨论，激发学生学习的内在动力。

(3)更具思辨性的课下习题设计。可以让一些问题更具争议性，正确方法或正确答案不止一个，使学生在解决问题的过程中深化思维；引入安全、隐私、责任和社会意识等问题，鼓励学生思考现实社会与课程内容的关系。课程习题分为练习题、章节复习题、思考题。练习题用于复习刚刚学过的零散的知识碎片；章节复习题覆盖整章内容，启发学生整合知识点并解决问题；思考题提供社会问题，激励学生思考讨论并开展课外研究，要求学生提交书面报告或口头报告。此外，还提供实践题，引导学生独立或以小组形式协作完成。

(4)探索建立新评价指标。与传统教学相比，混合模式中需要考虑新的学生行为，如MOOC资源利用情况、线上或课下讨论活跃度、课下习题反馈及正确率等。评价指标要反映学习过程的每个环节，才能增强学生学习的内驱力，充分发挥优质MOOC资源的作用，有效提升混合模式的教学效果。

4 结语

我们利用优质MOOC资源，以计算思维培养为目标，进行计算机导论课程的教学改革，在大学计算机教育体系中具有重要意义。本课程的教学改革实践正在进行中，取得的效果还需进一步验证和分析。相信计算机导论课程的改革，对学生计算思维的内化和养成，对激发学生学习兴趣，扩大学生国内国际视野，都具有积极的推进作用。

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[17] UCSC. Introduction to Computer Science [EB/OL].[2015-01-16]. courses.soe.ucsc.edu/courses/cmpslO/Winter14/01.

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中图分类号：TP434 文献标识码：A 文章编号：16727800（2013）002017203

0 引言

《计算机导论》是计算机科学与技术专业的一门基础课程，是该专业的前驱课程和核心课程，是计算机专业完备知识体系的概述。国内许多高校在大一都开设了该课程， 然而不同高校在计算机导论教学内容上具有明显的层次性，不同类型学校及学生具备的基础知识差异性较大。在教学中发现，该专业学生对专业知识缺乏全面认识，没有一个整体逻辑体系，学习能力、解决问题能力较差。随着信息技术的发展、知识更新的加快、学科知识的交叉融合，为使学生更好地建立专业思想和学习方法，本文对《计算机导论》的教学内容进行了研究。

1 教学目标

不同类型、层次的高校培养目标各不相同，地方本科院校培养的是应用型技术人才，因此，应符合实际制定专业培养目标，把握计算机导论在应用型的专业培养目标中的定位，发挥计算机导论的“五导”作用：导知识、导方法、导思维、导意识、导职业。

计算机导论涉及的知识范围大而广，新生不可能掌握所有内容，尤其是具体理论及实现能力，教学目标应切合实际。在研究教材及调研基础上提出了如下目标：①系统了解该专业的基本知识与技能和应用前景，为后续课程学习、发展奠定基础；②新生面对一切既新鲜又充满疑惑，应为其学习方向进行良好的引导，激发对专业的兴趣；③培养学生的思维、团队协作、创新及知识重建能力和探究精神；④认知计算机领域解决问题的一般技术方案，从理论上升到应用，注重综合能力的提高，追踪当前热点课题和研究方向；⑤培养良好的职业素养和习惯，了解就业岗位的特性，具备改善就业的能力。

2 教学内容

计算机导论课程构建是计算机教育面临的一个重大问题，教学内容应以全局的视野将知识进行整体串联，学科框架、课程知识、重要知识点、实践能力及相互逻辑联系向学生讲明白透彻，深刻理解计算机对人类社会的推动作用， 培养学生的认知能力，树立科学的方法论，达到教育目标。

2.1 教材内容与特点

目前各高校计算机导论教材版本多种多样，基本都是依据CCC2002中相关内容和精神，或参照ACM和IEEECC2005编写，主要介绍计算机系统、程序设计语言、软件工程等专业的入门知识。主要特点是：

（1）课程以专业课为一章构成。将基础知识、计算机组成原理、操作系统、计算机网络、软件工程等各为一章节进行编写，专业课缩合拼凑成教材，没有逻辑体系。

（2）将“计算机基础”教材的内容添加进去。没有把握计算机导论的专业基础性质，与课程要求不符。

（3）强调理论、实践少，知识与实验教材内容更新滞后；前沿理论和新技术涉及少、更新慢。

（4）有的侧重广度，强调对计算机和计算机科学的广泛理解；有的侧重深度，以程序设计为主线并解决问题，强调计算机编程；有的则兼顾广度和深度，强调广度的中心主题，深度贯穿于广度之间。

（5）以科普体裁体例编写。与传统教材不同，它采取通俗的文字，以普通故事或典型问题等方式介绍。

2.2 教学内容构建

计算机导论课程比较抽象，教学内容构建没有统一的规范。教材的选择不应拘于某种标准，应通过比较选取一本主要教材，辅以参考教材，优化整合教学内容，合理进行课堂设计。采取72学时进行教学，教学内容构建采取理论―实验―实践相结合的模式，用自顶向下的方法设计，以高屋建瓴的方式提出课题，再追求细节，结合教学实践，在学生反馈的基础上进行充实、改进，确定课程教学内容。

（1）理论教学内容。计算机导论理论内容包括：①计算机基础知识。主要有计算机产生和发展、计算机系统、数据编码和存储、冯・诺依曼模型、计算机体系结构与数据组织、多核技术、计算机应用领域等；②计算学科。主要有计算机学科定义、计算学科划分、知识体系、教学计划与课程体系的核心内容、计算机产业与创新；③操作系统与网络计算。主要有操作系统体系结构、通信与组网、网络协议、安全、网格计算等；④程序设计语言。主要有程序概念、程序设计方法、数据基本结构、算法与复杂性、语言实现等；⑤数据库。主要有模型与信息系统、数据库系统、关系数据库与设计、数据挖掘等；⑥软件工程。主要有软件工程学科、软件开发模型、设计方法、测试与文档编制等；⑦智能系统与人工智能。主要有智能与机器、知识与推理、语言处理、智能计算等；⑧图形学与可视化计算。主要有图形学、图形系统、虚拟现实技术、人机交互与设计、多媒体技术；⑨离散结构与数值计算。主要有集合论、代数结构、图论、数值计算、高性能计算、数学建模与计算机模拟等；⑩社会和职业道德。主要有计算机与道德、职业方向等。

（2）实验教学内容。开设实验教学内容是必不可少的，实验教学内容要突出专业课程特色，针对大一学生，需编写实验指导书，并对原理进一步讲解，通过丰富实例，从实验向实践过渡。理论教学与实验教学可以灵活进行，包括内容与实验顺序。设计的实验如下：①计算机部件认识与组装，网络硬件，组网与环境配置；②安装虚拟机，在虚拟机上安装操作系统与驱动程序，操作物理磁盘上的文件；进程调度、进程管理实验；基于Windows的网络通信验证程序；③信息安全实验，比如以流行的杀毒软件为实例；④程序设计实验（开发平台与语言环境）、数据结构实验等。主要包括数据操作，理解指令系统的组成，掌握机器指令的格式，理解程序的执行过程；结构化程序设计，熟悉程序结构，掌握C语言编写的方法；加深理解递归及迭代的概念，掌握用C语言编写递归及迭代程序的方法；算法综合练习，熟悉结构化程序设计在算法中的应用；理解二分查找法的思想；⑤数据库实验：建立数据库程序、数据库编程；⑥软件开发过程；⑦计算机图形绘制与动画制作；⑧设计网页、构建简单的网站、操作数据库表等内容，认识HTML。

3 教学方法

计算机导论的特点及在计算机专业中承担的角色，决定了在教学中需要采取多种灵活的教学方法。课程对授课的教师自身素质和专业能力有更高的要求，需对计算机科学发展、学科特点、知识结构等有一个整体把握，需长期从事一线教学科研工作的经验体会，以教学目标为基础深化教学方式，对学生进行更好的引导，理清思路，转变学习观念与方法。

（1）基于知识背景的教学方法。在教学过程中将讲授的知识与其背景结合起来，使学生具有探求知识的欲望，为其提供更为广阔的想象与思维空间，有利于培养学生的学科思维和学科意识。

（2）问题式教学方法。通过提出问题引导学生思索。例如，计算机学科的基本问题哥尼斯堡七桥问题引入图论， 梵天塔问题引入递归、算法复杂性问题等，将问题抽象形式化，通过数学方法来解决。

（3）专题式教学方法。涉及到计算机专业的核心课程知识，可由不同的老师做专题讲座。建议在有条件的情况下由学科带头人或骨干教师担任主讲，并使用多种教学手段进行教学。该方法可将密切联系的课程进行整合，体现教师的专业性，获得系统性的知识，打破以往孤立的授课方式。

（4）团队式教学方法。课堂上将学生分成小组，按小组展开相关问题讨论，对一些问题进行大胆的探讨，使学生既融入学习氛围，又培养了团队意识。课后充分利用网络平台教学，建立轻松的学习环境。

（5）实验教学主要以演示、模拟为主，演示具有代表性的实验。有的实验并不要求学生会做出来，通过观察来激发学生思考，使学生更好地领会和理解相关的理论知识并在实验中体会。实行分层次的实验教学，对基础较好的学生提出更高的要求，同时对基础差的学生也是一个促进带动。

4 考核方式

课程的考核方式是检查教学效果的基本手段，反过来又促使教学的改进。计算机导论课程重在“导”，强调总体上的理解，而不是试图要对每一个知识点都详细讲解，因此，应建立多元的课程考核方式，改变过去那种依赖“平时成绩+考试成绩”的模式。适应培养应用型人才目标，加大平时成绩（60%）的考核力度，如问题式教学时的课堂表现、资料收集与整理、团队教学参与情况及总结报告、实验操作技能等；考试成绩（30%）；学习该课程后个人总结及未来规划（10%）。在多元考核体系下使学生自主的参与进来，提高了学习的积极性，既轻松学习，又培养了各方面的能力，取得了良好的效果。

5 结语

《计算机导论》是一门基础课程，但在教学上却是一个难点。本文结合我校的实际情况，根据计算机导论课程的特点及教学中问题的反馈，在教学目标、教学内容及方式上进行了一定的探索和实践。从学生反映来看，普遍认为新的教学方法能有助于更好地吸收课程知识，在学习该课程后对计算机专业有了一个宏观的认识，改变了过去被动式的学习方式。

参考文献：

＼[1＼] 袁方，王兵，等.改革教学方法，发挥计算机导论的“五导”作用＼[J＼].计算机教育，2011（1）.

＼[2＼] 张晓如，张再跃.计算机课程教学与计算科学思想史研究＼[J＼].计算机教育，2008（19）.

篇4

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（c）-0166-01

《计算机导论》是高等学校计算机科学与技术相关专业本科新生的首门必修专业课，也是学生学习其它计算机专业知识的先导课。该课程担负着系统、全面地介绍计算机科学技术基础知识，培养学生学习计算机的兴趣和热情，提高学生综合素质和创新能力的重任[1]。通过对《计算机导论》课程的学习，学生对计算机专业的所学内容有了全局的、概貌性的认识，为以后各门专业课程的学习奠定了基础[2]。同时，该课程也是对新生的一次具体而详尽的专业思想教育[3]。目前，《计算机导论》课程教学中存在着教学方法和教学手段落后等问题，对其进行改革和完善非常必要。

1 教学目标与内容

《计算机导论》课程的教学目标是使学生通过对本课程的学习了解计算机系统的基础知识，掌握基本的计算机操作技术，培养学生对计算机专业的学习兴趣，理解学习计算机专业主干课程的重要性，了解职业前景与职业要求，力求使学生对计算机专业及其后续课程的学习有一个整体上的认识，为今后在各自的专业中对计算机的使用打下坚实的基础。

《计算机导论》是将计算机基础理论与应用操作相结合的课程，其中教学内容要紧密联系教学目标，重视对学生综合素质培养的要求，将理论知识和实践操作相结合。虽然其课程内容涉及到计算机科学的各个方面，但重点描绘体系框架，奠定知识基础，为今后的深入学习做好准备。具体来说，该课程主要讲述计算机的基础知识、计算机硬件系统、计算机软件系统、数据通信与计算机网络、数据表示方法等方面的内容。

2 教学中存在的问题

《计算机导论》课程涉及的知识面广，且大部分是学生首次接触到的内容，教学中容易使学生感觉学习的内容抽象，过程枯燥，进而影响其学习的积极性，以至达不到良好的教学效果。究其原因有以下几点。

（1）传统教学方式和理念缺乏创新。当前的《计算机导论》课程教学以知识的传授为主，学生往往只能被动地接收教学信息。教学中没有结合本课程的特点进行教学手段的创新，同时也缺少对学生学习能力的培养。落后的教学方式和理念，不但无法实现教学目标，也会对今后其它计算机专业课程的学习带来不利影响。

（2）没有结合学生的不同起点进行教学。《计算机导论》课程教授的对象是刚刚迈入大学校园的新生，由于进入大学前所接受的教育环境不一样，学生对计算机的认识程度也参差不齐，如果仍然采取传统的课堂讲授方法，将很难达到预期的教学效果。

（3）教学中多媒体技术的应用水平较低。当前，多媒体技术在课堂教学中被广泛采用，通过对图文声像的综合展示，提高了课堂教学的效率。但是我们也应该看到，大部分多媒体课件采用PPT模版制作，内容设计流于形式，交互性不佳，无法实现师生双向的沟通，从而使得学生缺乏学习的主动性和积极性。

（4）实验与理论教学脱节。某些地方将《计算机导论》实验课与《计算机基础》公共课实验归为一类，只练习基本的Windows和Office软件操作，这和《计算机导论》的理论教学内容存在严重脱节，使得学生所学的理论内容无法得到有效的操作实践。

3 案例导向的教学方法

在《计算机导论》的课堂教学中，传统教学方法通常先提出概念，然后再对其进行解释说明，无法对每个问题进行深入系统的讲解，对教学内容的深度和广度都难以把握，容易使计算机知识的介绍成为各自独立、互不相关的内容。要改变这种现状，可以选择采用案例导向的方法来组织教学。

案例导向的教学方法是指根据教学目标的要求，组织学生通过实际案例的分析、讨论和操作实践，指导学生综合各方面知识来分析和解决实际问题的自主探究性学习方法。在《计算机导论》的课程中采用案例导向的教学方法，能够产生良好的教学效果，具体有以下几个方面。

（1）能培养学生采用创新思维解决问题的能力。教师应尽可能选择与学生的学习生活关系密切的案例，例如通过组装学生个人电脑的案例来让学生了解计算机硬件系统，能够加深学生对所学计算机相关知识的理解和掌握。案例的讨论分析不是要得到一个标准答案，恰恰相反，这里并没有所谓的标准答案，学生可以从实际应用的角度全面而熟练地掌握所学知识，进一步提高解决实际问题的能力。

（2）能培养学生对所学计算机专业课程的整体认识度。通过将计算机领域的多种知识融合入案例，可以让学生在进入相关专业课学习之前对整个教学体系有一个全面的认识，了解它们之间的关联与作用，系统地掌握计算机科学与技术方法论，并将其贯穿于大学四年的专业课学习当中，从而真正实现《计算机导论》课程的教学目标。

（3）能有效提高学生的学习兴趣和积极性。在案例导向的教学方法中，教师是组织者，学生是参与者，课堂教学过程变成一项师生共同参与交互的有趣活动。通过对案例的讲解与分析，学生会自然而然地开始自主的学习与探究。在交互式的教学活动中所产生的强烈兴趣能够使学生比在采用传统教学法的课堂上更加积极和认真，从而提高教学效果。

4 结语

《计算机导论》是高校计算机科学与技术专业的先导必修课，对于培养学生对计算机的兴趣，提高学生的综合创新能力起到重要作用。针对当前《计算机导论》课程教学中存在的教学方法及手段落后的问题，采用案例导向的教学方法对其进行改革和完善，在实际教学中可以取得良好的效果。

参考文献