时间：2023-01-03 10:38:41
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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：
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(山西大学计算机与信息技术学院，山西太原030006)
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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关键词：计算机科学导论；教学方法；考核方式
《计算机科学导论》课程是计算机专业的引导性课程，为计算机专业的新生提供了关于该专业学科的入门介绍。使学生能够全面掌握计算机的基础知识，并了解该专业的学生在该领域工作应具有的职业道德和应遵守的法律准则。《计算机科学导论》课程在大一第一个学期开设，新生虽然具有计算机的基本使用能力，但在计算机理论知识上的专业性不够，大部分的知识对新生来说都是第一次接触。如果一味地想把如此广的知识介绍给学生，理解上的难度会影响他们学习的积极性，效果并不好。根据该课程近几年的教学实践，笔者总结出了教学中存在的一些问题，并对教学内容的选取、教学方法和考核方式给出思考。
教学中存在的问题
计算机科学导论的教学内容虽然相对浅显，但是涵盖的知识面很广，几乎包括计算机领域所有的理论知识，应用技术、热点研究问题等。在授课中不仅要把基本的概念介绍清楚，还要对最新的专业动态有所介绍。在教学过程中主要存在以下几个问题。
1.合适教材难以选择
我国的计算机科学导论教材非常多，按其内容主要有以下三种：一、内容为计算机各种办公软件的使用，使学生具有使用计算机的初步能力，和非计算机专业开设的《大学计算机文化基础》课程等同[1]；二、将计算机专业学生大学四年要学的专业核心课程进行了浓缩，内容涉及面广；三、计算机和计算的本质属性用高度抽象的数学模型来刻画[2]，内容进行系统化、形式化的概括。由于目前中小学已开始开设了相关的课程，新生都具有不同程度的使用计算机的能力。所以选择第一种教材对于计算机专业的学生会过于简单，失去“专业引导”课程的本质属性；第二种教材在广度和深度上是比较难以把握的；第三种教材过于抽象，教师难讲，一般院校的学生难以理解。再加之计算机科学技术和应用技术的发展变化非常快[3]，可谓日新月异，许多教材内容的更新速度严重滞后。
2.理论教学过于复杂
新生非常渴望专业知识，计算机专业的新生对第一学期开设的计算机科学导论课程抱有很大的期望。教师希望通过讲授该课程给学生初步建立整个学科的框架，指明计算机专业学习的方向，激发他们的学习兴趣。但是把如数据结构，操作系统，数据库系统，编译原理等专业课浓缩为一章进行叙述[4]，叙述方式上又较少考虑新生的知识背景和理解能力。理论教学中勉强把计算机科学系统知识精装到学生的知识结构中[5]，不断出现的新概念、新理论和新知识使学生难以真正理解，又要求他们在短期内消化吸收，这样不但起不到很好的专业引导，反而使学生对计算机的学习望而生畏。
3.实验内容与理论教学相对独立
本课程配有相应的实验内容，但一般是以Windows操作系统和常用办公软件的操作为主，与理论教学相对独立。
4.考核方式传统化
对学生来说，最熟悉的考试方式是闭卷考试，这种考试方式注重对知识的记忆、理解和应用。在大学学习期间，很多课程没有单元测试、期中考试，采取的是直接的期末考试。学生到了期末死记硬背搞突击，平时很少去细细思索所学内容。本课程不只是介绍一些计算机专业的知识，更应该引导学生思考相关的一些问题。
教学的几点思考
1.教材内容和补充新信息相结合
教材的内容对基本知识介绍得比较全面，但为了提高教学质量和教学的有效性，在教学内容上教师需要适当地选择一些专业领域的新知识进行补充，如计算机技术和产品的最新发展、新成果、未来发展趋势等[6]。学生在掌握计算机基本知识的基础上对专业新知识有所了解，紧跟时代的新发展，与学生实际生活中接触到的产品和概念有所共鸣，这样可以激发他们学习本专业知识的兴趣。
2.构建启发式教学模式
传统的教学模式是非常封闭的，教师讲解学生听课，两者的交流比较少。学生的这种被动局面制约了他们学习主动性的发挥。启发式教学模式就是让学生的学习方式从被动变为主动。教师在对基础知识的介绍过程中，根据相应的知识点设置相关问题，对学生进行分组选择相应问题；进行前期的文献查找，撰写论文培训后，让学生自己去查阅相关资料，提炼内容，形成一份综合的材料，并在课堂上讲解给同学们；教师及时对学生所讲内容进行总结评述。把课堂的某些时间让学生掌控，教学中充分调动教师和学生的交流，在问题中探讨学习，在参与中掌握相关知识。在这个过程中让学生学会检索文献，整理资料，初步阅读计算机专业文献等；鼓励学生从问题出发，去钻研去思考，逐步训练专业的创新能力；在团队中学会合作；锻炼学生的表达能力；提高办公软件的使用能力；培养学生专业自信心；充分发挥学生的主动性。
3.适当增加理论教学的实验
Windows操作系统和常用办公软件的操作这些操作技能需掌握，但课堂上讲到的有些内容最好配合相应的实践，给学生实实在在的接触，这样能使理论教学的效果更理想。
4.改变考核方式
大学的课程在考核上一般采取期末考试成绩和平时成绩相结合的方法。计算机导论课程内容多，授课中若不采取传统的教学方式，而是结合专题讲座、学生参与教学的方式，该课程的部分考核可以在教学过程中完成。例如，可采取分组合作课题和独立选题论文相结合的考核形式。分组合作课题在授课中完成，学生按所在分组，分工合作完成相关课题，上台讲演，并通过各小组之间的评比给出相应成绩，这项成绩在教学中完成；独立选题论文，学生自主选取与计算机领域相关的选题，以论文形式上交，培养学生独立思考能力，这项考核在结课后一定时间内完成。两者结合，不增加学生记忆的压力，又给了学生充分的自。
结束语
《计算机科学导论》课程在专业知识整体介绍的同时要激发学生学习本专业的兴趣，发挥学生学习的主动性。课程难度和广度不容易把握，教师要不断更新教学内容，改进教学方法，使《计算机科学导论》课程真正起到引导的作用。
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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）
关键词 计算机导论 计算思维 课程教学
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.01.067
目前，计算机技术的发展及应用已经遍及国民经济的各个领域和社会生活的各个方面，信息化社会要求所有工作人员必须不同程度地了解和掌握计算机知识。计算机网络的发展和普及，使得计算机的应用范围更加广泛。由此带来的计算机知识在各个专业中的应用也越来越普遍，如何体现本专业的普及性及特殊性，需要我们深入探究。
1 计算思维概念回顾
1.1 计算思维的定义
美国卡内基梅隆大学计算机学院周以真（Jeannette Wing）教授是最早提出“计算思维”概念的学者，她提出计算思维的定义为：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等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
1.2 计算思维的特征
计算思维的特征表现为：（1）概念化，不是程序化。计算机科学不是计算编程，可进一步说，计算机科学不仅关注计算机，还要求能够在抽象的多个层面上思维。（2）根本的，不是刻板的技能。根本的技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的；刻板的技能意味着继续的重复。（3）是人的，不是计算机的思维方式。计算思维是人类求解问题的一条途径，但绝非要使人类像计算机那样去思考。（4）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，又本质上源自工程思维，两者的互补与融合很好地体现在抽象、理论和设计三个学科形态上。（5）是思想的，不是人造物。不只是生产出的计算机硬件和软件等人造物将以物理形式呈现并时刻触及人们的生活，更重要的是计算的概念。（6）面向所有人的，所有地方。当计算思维真正融入人类生活的整体以至于不再体现为一种显示哲学时，就将成为现实。
1.3 计算思维的本质及其与计算机的关系
计算思维的本质是抽象（Abstract）和自动化（Automation）。反映了计算机的根本问题，计算是抽象的自动执行，自动化需要某种计算机去解释抽象。
计算思维虽然具有计算机的许多特征，但计算机思维本身并不是计算机的专属。即使没有计算机，计算思维也会逐步发挥，甚至有些内容与计算机没有关联。但正是计算机的出现，给计算思维的研究和发展带来了改变。
2 计算思维在计算机导论教学中的应用
通过对上述计算思维的概念、特征、本质及与计算机的关系的回顾，我们可以试探性地把计算思维思想引入计算机导论教学中。
2.1 激发学生学习兴趣
莎士比亚曾说过“学问必须合乎自己的兴趣，方可得益”。计算机导论课程的作用是引导学生入门，是把学生引入计算机技术殿堂。如果通过本课程的学习，能激发起学生对计算机专业知识的浓厚兴趣，有了兴趣学生才能更主动地学习，才会把后续课程学好，那么该课程的内容选择与教学算是成功了。如何激发学习兴趣是每个教育工作者的必由之路。而计算机导论课程的内容的特殊性又需要我们针对不同的章节提出不同的兴趣出发点。例如，在计算机的发展史部分，我们介绍计算机最早出现的历史，提到一个典故：小说作家谢尔顿在《假如明天来临》里的一个故事说，商人杰夫向经销商兜售一种袖珍计算机，说它“价格低廉、绝无故障、节约能源、十年中无需任何保养”，当经销商打开包装盒一看，原来是来自中国的“算盘”。由这个典故一方面激发学生对早期世界文明的敬仰，另一方面也促使学生了解计算机真正的初衷是作为计算机工具而存在。计算机典故之后再逐步介绍机械计算机时代的开荒者、电子计算机的诞生：从ABC（Atanasoff-Berry Computer）到ENIAC（Electronic Numerical Integrator&Calculator）到晶体管计算机再到集成电路及大规模集成电路计算机。
2.2 重视直观教学法在教学中的应用
往往感性的认知是人们获取知识最直接也是最容易的途径。但计算机导论课程中的许多概念是抽象的，对于那些不易被理解的概念，教师可换种方式，不直接给出定义，而从学生了解的实际示例或已有的经验知识出发，通过模拟演示、直观操作等方式教学，进而帮助学生认识概念的本质，从而达到归纳出概念基础的途径。譬如在讲信息技术这一抽象概念时，可先向学生讨论日常生活中常见的技术（如即时聊天工具QQ、信息采集技术中指纹识别器等），然后引入信息技术（IT-Information Technology）是指一切能扩展人的信息功能的技术，是利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术这一抽象概念。通过这种方式来使学生结合生活实际，将认识由感性认识上升到理性认识，从而加深对概念的理解。但另外需要说明的是，运用直观的教学不是最终目的，只是引导学生积极思维的一种方式方法或者说是手段，为此不能够仅停留在感性，需要在学生获得丰富的感性认知后，对所观察的事物概括归纳，揭示概念的本质属性，使认识产生质的飞跃。
2.3 适当引入合作式学习的教学方式
任何一个高质量的工程，都不是一个人的行为，是多方面、多领域、多部门团队合作的结晶。对知识的探索过程中强调人际互动对认识的发展能起到促进作用。并且大学生未来就业中依然会需要强调合作的重要性。为此我们也可以试探性地把合作式学习模式引入到对计算机导论这样基础但又复杂的课程中。即通过小组教学使得学生之间构建诸如沟通、讨论、帮助、支持、鼓励、评价等一系列的合作互动过程，共同解决学习中的问题，实现学习目标，共享探索成就，体验合作带来快乐的学习模式。而合作式学习模式可在学校资源允许的情况下使用：大班教学，小组讨论，分队竞赛等的思路。在具体实施合作式教学时需说明几点：首先，分组的单位设置。建议每组4～6人为宜，不宜过多，否则在人数过多时不排除会有滥竽充数的少部分学生存在。也不宜1～2人为组，因为人数过少就限定了对分组的任务规模设置不宜过大，否则会使大多数学生因完不成而产生畏难情绪，从而影响合作式学习的初衷。其次，分组时最好由基础、性别、性格、爱好等不同的同学构建组单位，这样可以充分发挥每个学生的特长，调动学生积极参与性、增强各组成员的集体荣誉感。再就是，每组都有多个子题目可选择，而每2～3个组也可以选择同一个子题目，这样既便于组与组之间讨论，也可以保证解决问题的全面性。
2.4 加大实验教学力度
目前，大多数学校认为实验主要是对理论的验证性模拟，进而忽略了实验教学的重要性，往往把实验教学环节的课时安排得甚少。另一方面，在实验教学时，有的仅强调基础性实验，造成了实验内容的简单、陈旧，使得学生失去了实验的兴趣。为此，我们强调需要加大实验教学力度，防止学生出现眼高手低，看懂了却不会做的情况。
为达到实验教学的目标，需要老师精心安排课堂及课后实验作业，要有计划地选择能够涵盖课堂教学中知识点的综合性习题作为实验内容，能够让学生在实验过程中学习和掌握到计算机的技能。对于那些对计算机有浓厚兴趣的学生，就更应该让他们参与到相关的教学活动中来，进而锻炼学生的自主学习和科研能力。另外需要说明的是，还应强调作业的重要性，使每个学生都有作业可做，又要防止少部分学生因为听懂了，而应付作业的行径，为此，作业布置要大类似而细不同。
3 结束语
通过引入计算思维概念及相关属性，使我们构建出了，在计算机导论这一计算机专业入门课程教学方式的探讨。引入计算机导论教学中可从激发学生兴趣开始，到直观教学为基点，再到合作学习和重视实验及作业为蓝本的教学方式方法中。探讨我们计算机教学教学工作者目标是要培养出懂理论、能动手、善协作的全方面发展的计算机人才。
参考文献
[1] 张洪明等.大学计算机基础[M].云南大学出版社，2012.
摘要：本文分析了“计算机导论”课程的教学模式，提出了一种基于合作式学习理论、优化整合课程内容、充分调动师生之间互动关系、采用多元化评价的新型教学方式。
关键词：计算机导论；合作式学习；专题讲座；互动
中图分类号：G642
文献标识码：B
1 课程背景
计算机导论是计算机科学与技术专业的入门课程，通过这门课程如何既能使学生对计算机科学有一个整体的认识，又能激起学生学习兴趣，稳定其专业思想是我们多年来一直在研究的问题。
2合作式学习的内涵及特征
合作学习(Cooperative Learning)是20世纪70年代初在美国兴起的教学理念。合作学习理论是基于社会学和心理学的角度而提出的，强调在教学活动中鼓励全体学生共同进行学习，加强学生之间的相互交流，从而达到全体学生共同发展、师生教学相长的目的。在这种教学模式中，教师是课堂教学的设计者和助促者，基于以学生为中心的教学理念，将学生如何学习作为研究的对象，将学生综合素质的培养和综合能力的提高作为教学的目标。它具有以下特征：
(1) 是以学习小组为基本形式的一种教学活动。学生按不同性别及不同能力分成若干小组，小组成员分工合作，相互帮助、相互学习、共同讨论问题、倾听他人的意见、从他人那里学习到自己不懂的内容、向他人阐述自己的观点、同他人辩论、填补相互间在理解方面的不足。
(2) 是以教学动态因素的互动合作为动力资源的一种教学活动。
(3) 是一种目标导向的教学活动。所有的合作学习活动都是围绕着达成特定的共同目标而展开的，学生在完成小组学习目标后会感到小组的成功有他们的贡献,因而有自豪感和成就感，产生动力，更加继续努力。
(4) 是以团体成绩为奖励依据的一种教学活动。以各个小组在达成目标过程中的总体成绩作为评价与奖励的标准，这种机制可以把个人之间的竞争转化为小组之间的竞争，从而促进小组内部的合作，使团体中的成员在各自的小组中尽其所能，得到最大程度的发展。
3合作式学习在计算机导论课程中的实施
合作学习拓展了原来教学中只有教师与学生之间互动的局面，倡导教师与教师、学生与学生、学生与社会等多边互动。计算机导论教学思路可以概括为“大班上课，小组讨论，名师上台，专题讲座”。
“大班上课”，是指将平时人数70左右的小教学班两班合在一起上课，采用现代教学技术，节省师资，减轻教师教学负担。
“小组讨论”，是将各个班级的学生分成小组，每组人数5～8人为好，鼓励基础有差异、性格互补的学生组成学习协作小组。组长的选择比较关键，一是要计算机基础较好，便于辅助学习，二是要有组织管理能力，能很好地组织小组讨论、学习，负责考核小组成员的出勤与表现，要有号召力。教师参与学生小班讨论。
“名师上台”，本课程要求教师必须站在学科的高度看问题，将复杂的、抽象的内容简单化、形象化，因此对教师的要求很高。本课程经过多轮试讲之后，选择了高学历、高职称、有威望的教师参与。
“专题讲座”，每一专题配1～2名主讲教师，负责讲义编写、讲稿制作及课程讲授，要求教师注重上课艺术，力求风趣、幽默，激发学生学习兴趣。
通过这一门课程的教学，学生可以接触到多位高水平教师，对学生来说是一种新奇，对每一次课都会有期盼，提高了学生的兴趣。
3.1师师互动，设计教学方案
基于以上思路，在学院领导积极参与并大力支持下，发动了计算机专业全体教授、副教授、高级工程师、博士等高职称高学历的教师参与改革活动，组成了有13人参与的计算机导论课程组。在充分研究、讨论的基础上，优化整合了计算机导论的知识体系，形成专题讲座10个， 结合这些讲座，提交给学生自主讨论的主题有7个(每主题下有若干小题目)，如表1所示。
表1 讲座专题及讨论主题一览表
在给学生开课之前的一个学期，所有专题必须先在课程组内部试讲，经过多轮讨论、修订，内容设置上既兼顾前后主题之间的关系，又具有独立性，且能解决某一方面的问题；形式上要具有简洁性、趣味性、思想性和职业性。这期间充分体现了师师之间的互动性。同时与校内外同行交流，请省内外专家指导，得到了他们的充分肯定和赞同，课程组统一思想，积极准备讲稿和讲义，愿意为共同完成计算机导论课程的改革而努力。
3.2生生互动，加强讨论交流
将学生分组，选组长一名，每小班分成7～8组。在每一次主题讨论时，要求每班题目分开，即每题目一般要有2～3组选择，便于讨论，同一题目不能超过3组，以使讨论的问题全面。由组长带领同学们在课下讨论，形成比较集中的意见，用PPT文档总结出来，由组长轮流指定成员在小班上汇报，组与组之间可以辩论，教师参与引导、总结和反馈。
3.3多边互动，实施课程评价
为实现评价的功能，本课程采用多元化的评价方式，即评价主体多方、评价内容全面、评价形式多样、学生参与评价。其评价指标和权重如表2所示。
表2 计算机导论课程学生考核表
以上表格只是普通小组成员的考核表，针对小组长和课程负责人，其评价主体有自我评价、组员评价和教师评价，其评价内容除上述部分指标外，还包括组织管理能力，上下的协调能力等。同时教师也要进行自我评价并接受学生评教，使教师能及时发现自己在教学组织管理或技术指导中存在的问题，调整和改进教学方法，加强学习，与时俱进，促进自己与学生素质全面发展。
这种以学生为主体、注重能力与素质的评价方式是科学可行的，通过自我评价、小组同学评价和教师评价的比较，学生能较为客观地了解自己在小组中的责任，在团结协作、学习方法、技术水平等方面的优劣，及时调整、改进不适的思维方式，不断训练自己责任意识、创新能力和协作学习能力。
4 效果分析
这种教学模式在浙江万里学院2007级261名学生中实施，得到了教师与学生的高度认可。通过问卷调查表明：100%的同学喜欢这种教学方式，从中有较大收获。91%的同学希望讨论课时间更多一些，83%的同学认为从讨论中(其中46%认为是汇报讨论课堂上，37%认为是课下小组讨论中)获益最大。87%的同学认可、赞同本课程的多元化评价方式。从评价结果来看，所有学生对自己评价是80分以上，8%的同学给自己打了满分，说明同学们通过课程学习，有增量式成长，真正达到了课程教学目标。
参考文献
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）.
关键词：智能计算；课程建设；教学方法
智能科学与技术是西安电子科技大学于2005年获教育部批准、2008年被评为第三批国家级特色专业建设点的一个本科专业。智能计算导论课程是该专业的一门主干课程，主要向学生介绍智能计算、系统辨识和优化的方法以及这些智能计算方法的一些高级应用。该课程在大三下学期开设，至今已经有四届本科生(至少500名)上过这门课程。如何让学生对该门课程产生浓厚的兴趣，并为有志于深入研究智能计算的学生指明方向，成为我们教师首先注重的问题。在这样的目标引导下，我们从选择教材、准备教学内容、制作ppt、探索教学方法入手，形成了目前的“立足基础、动手编程、展望前沿”的教学体系，深受学生的欢迎。在此，我们对这门课程有关教学的各个方面进行总结和思考，以期更好的提高我们对该门课程的教学质量，同时希望这些心得体会能为同行提供参考。
1教材选择
教材是教师教学和学生自主学习的重要工具。鉴于智能科学与技术专业的本科生每年上研究生的比例保持在50%左右，所以在教材的选择上，既要满足毕业以后选择参加工作的学生在“广度”上的需求，又要满足毕业以后继续攻读研究生的学生在“深度”上的需求。同时也要能激发学生的学习兴趣，使学生能掌握理论基础、理解生物和工程应用的背景并能了解智能计算研究的过去、未来、现状及前沿。鉴于以上要求，我们选择了西安交通大学徐宗本教授等编著，科学出版社2003年5月出版的《计算智能中的仿生学：理论与算法》。这是一部顺应了信息技术与教学发展要求的教材，它系统地介绍智能计算的基本理论、基本原理与基本方法，选择了既能代表智能计算过去20多年间发展的最突出成果又能反映智能计算当前研究热点的模拟进化计算、人工神经网络理论和模糊逻辑与模糊推理[1]。
在教学中，我们的ppt采用中英文相结合的方式，在基础理论部分使用中文ppt便于学生理解；在介绍我们团队的研究成果、具体算法和国际发展前沿时采用英文ppt、中文讲解相结合的方式，这样中英文对照，一方面加深了学生对教学内容的理解，另一方面也为学生今后阅读专业的英文论了铺垫。
2课程特点及教学内容
智能计算是以模型(计算模型、数学模型)为基础、以分布并行计算为特征的模拟人的智能求解问题的理论与方法[1-3]。不同于一般的课程，其特点在于它是一个交叉学科。该课程主要向学生讲解三部分内容，具体如下。
1) 仿生过程算法：模拟进化计算(20学时)。该部分主要以教材为主，重点讲解模拟进化计算技术的基本原理、生物基础、算法框架、基本要素、本质优点及其适用领域；并从编码、群体初始化、个体评价、遗传算子和参数选择这五个用遗传算法求解问题需要解决的关键问题进行了详细的阐述。同时，借鉴“智能感知与图像理解教育部重点实验室”的最新研究成果，向学生介绍了基于人工免疫系统的免疫克隆选择算法，并强调了与遗传算法的区别和联系。
2) 仿生结构算法：人工神经网络(14学时)。该部分主要通过向学生简要介绍神经网络的生物背景、数学模型和学习机理，重点介绍了感知器和单层前向网以及多层感知器，简单介绍了径向基函数和回归神经元网络。
3) 仿生行为算法：模糊逻辑与模糊推理(12学时)。该部分简要介绍了模糊逻辑的生物基础，通过与经典集合的对比向学生展示了什么是模糊集合及其运算、模糊关系及其矩阵，最后简要介绍了模糊推理的各种模型。
3教学方法
3.1结合实例的讲解
为了更好的让学生理解智能计算算法是行之有效的，我们选取合适的示例，并结合算法让学生从算法机理上明白该类算法是有效的，其仿生背景是合理的。比如在讲解遗传算法这部分时，首先讲明了学生大三上学期学过的共轭梯度法、拟牛顿法、单纯形方法等基于梯度方向的经典优化搜索算法，无法求解目标函数不具备可导等数学信息的问题，以及离散性问题、不确定性问题、半结构或非结构化的问题和大规模问题。而遗传算法直接以目标函数值作为搜索信息，这样对许多目标函数无法求导或很难求导的函数，遗传算法就比较方便。为此引入如下优化问题：
max f(x1,x2)=21.5+x1•sin(4pi* x1)+x2•sin(20pi* x2)
s.t.-3.0≤x1≤12.1
4.1≤x2≤5.8
然后从如何编码、如何初始化群体、如何对个体进行评价、如何选择合适的交叉、变异等遗传算子以及如何选择算法中用到的种群规模、交叉概率和变异概率等参数方面，详细地向学生展示了遗传算法求解问题的机理和要解决的关键问题。同时向学生展示了遗传算法求解该问题的寻优曲线，以及所求得的满意解。这种方法有利于提高学生的学习兴趣，增强了记忆，加深了理解，取得了良好的教学效果。
3.2实践能力和科研兴趣的培养
智能计算是一门理论和实践紧密结合的学科，该学科的发展日新月异，在智能信息处理领域的地位越来越重要。因此在智能计算的教学过程中，不仅要注重传授知识，更重要的是要培养学生的能力和素质，以培养学生对科研的兴趣[4-6]。在教学中，我们采用了上机实验的教学方式。比如，在学生掌握了遗传算法求解问题的基本流程以后，我们要求学生在计算机上实现遗传算法求解3.1节所述的优化问题。在上机实验过程中，学生不仅掌握了如何在计算机上实现遗传算法，更加形象直观的了解遗传算法的寻优过程。更重要的是通过上机，学生深入理解和掌握了遗传算法求解问题的每一个细节，并对编写程序产生了浓厚的兴趣。
同时，为了让学生更深刻地理解针对不同的问题需要设计不同的遗传算子，让学生用遗传算法求解了一个较简单的TSP问题。并说明遗传算法求解不同的问题要有不同的编码、群体初始化和个体评价方式，并需要设计适合问题的遗传算子以及需要调节参数以达到好的求解效果。鼓励学生通过查资料等方式编程实现对该问题的求解。意想不到的是，通过两周的时间，大部分学生都能亲自编写自己算法的程序源代码，并求得了较好的结果，从而培养学生独立解决问题的能力。同时，向学生展示我们课题组对TSP问题研究的最新成果，比如10万个城市的Monalisa_ small问题，71 009个城市的China_71009，同时告诉大家目前求解TSP问题最好的成果，解决该类问题最出名的专家，从而大大激发了学生的科研兴趣。
3.3实验设计能力的培养
实验设计能力的培养也是本课程的一个重要内容。比如，在人工神经网络部分，在向学生讲解了感知器的学习算法之后，让学生根据感知器学习规则，试写出算法流程，并通过实验实现一个感知器。让学生在自己实验的设计中加深了对知识的理解。
同时，随着智能计算的快速发展，每年我们的教学内容和课件都在更新，以包括最新的研究内容，尤其是我们课题组的研究内容，从而扩大学生的知识范围。
4考试方法
对智能计算导论这门具体课程来说，最重要的是注重学生的交叉学科知识和能力的培养。因此，本课程的考察方式主要采用：1)闭卷考试。主要考察对智能计算原理的理解和综合运用能力。2)课程作业。要求对介绍过的各种智能算法的概念、原理、方法、应用等方面进行总结、分析、对比等，形成一个简要总结报告。3)科技报告。要求学生在智能计算领域的主流英文期刊上选择感兴趣的英文文献，翻译成中文；
或者就智能计算领域的一个感兴趣的话题谈谈自己的主张和看法。4)出勤率。根据学生平时到课的情况给出该项分数，其目的是督促学生按时到课。该门课成绩分配如下：成绩=闭卷考试(50%)+小作业(20%)+大作业(20%)+出勤率(10%)。
5结语
本科智能计算教学的困难之一是学生的数学基础有限，因此为了让学生能更好的理解原理和方法，我们弱化了复杂的数学推导，通过借助具体的实例来提高学生的学习兴趣，加深对问题的理解，增强对知识点的记忆。同时我们也期待能寻找到更合适于本科生的教材来供学生自主学习。智能计算是实践性很强的科学，并且该学科的发展十分迅速。在教学实践中，我们十分重视学生动手能力和科研兴趣的培养。通过编写程序、实验设计和科学报告的形式引导学生积极动手，积极思考。
参考文献：
[1] 徐宗本,张讲社,郑亚林. 计算智能中的仿生学:理论与算法[M]. 北京:科学出版社,2003.
[2] 丁永生. 计算智能:理论、技术与应用[M]. 北京:科学出版社,2004.
[3] 蔡自兴,徐光佑. 人工智能及其应用[M]. 北京:清华大学出版社,2004.
[4] 戚玉涛,刘芳,焦李成. 模式识别教学实践与课程改革[J]. 计算机教育,2010(10):24-26.
[5] 吴建设,于昕,焦李成.“智能控制”教学方法探索与思考[J]. 计算机教育,2010(10):93-95.
[6] 韩红,焦李成. 谈计算机视觉课程的教学创新[J]. 计算机教育,2010(10):84-86.
Research on Intelligent Computing Introduction Course Construction
SHANG Ronghua1, LI Yangyang1, JIAO Licheng1, HOU Xiaohui2
(1. School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China; 2. Teaching Affairs Faculty, Xidian University,
Xi’an 710071, China)
关键词：思维导图;理论教学;总结复习
自从工作以来，笔者一直担任中职学校计算机应用基础学科的教学工作。教学中笔者不断尝试改变传统的以教师为中心的“满堂灌”式的教学模式，采用以学生为主的任务驱动式的教学方式引导学生学习，但课堂效果和教学质量并不理想。针对理论教学中存在的问题，笔者尝试引入思维导图改进课堂教学，并不断探索思维导图技术在教学中的应用方式，取得了一些实质性的收获。
一、计算机理论课程教学中存在的问题
在教学中我们发现，对于专业性较强的计算机理论知识教学总是显得枯燥沉闷，课程进度难以推进，教师很容易陷入传统的“填鸭式”教学模式，导致学生感到课程枯燥无味，削弱了学生的学习兴趣。另外，中职生抽象思维的发展尚不成熟，计算机理论知识基础极差，学习上有畏难情绪，这些都使计算机理论知识学习更为困难。
二、引入思维导图，发挥思维导图优势，创新理论教学方法
思维导图是由英国心理学家、教育家东尼・博赞于20世纪70年代初提出的一种可视化思维方法。它已经成为一种非常重要的认知策略与技术，其理论基础、构图方法和应用技术已成为一个比较完整的体系，并在很多学科的教学中发挥着重要作用。
1.有利于建立知识框架，突出课程重难点
思维导图一般以主题为中心，通过分支不断向外扩散，以树状结构形式建立起系统完整的知识体系，知识点间的关系通过图表的形式一目了然。各个分支还可以按知识的重要性进行排序，标明主次，从而突出课程中的重难点内容。
2.有利于集中学生的课堂注意力，激发学生的学习兴趣
思维导图通过使用文字、图像、色彩和线条来表现课程内容、突破重点，对于有厌学畏难情绪和不善于学习太多文字内容的中职生来说，思维导图借助简单明了的图形可有效集中学生的课堂注意力，提高学生的学习兴趣。
3.有利于培养学生的发散性思维
思维导图起始于一个中心概念，向外发散，不断扩充，由点到面，反映了人类大脑的思维过程。引入思维导图，可以帮助学生开动大脑，突破传统学习思维的束缚，举一反三，促进和提高学生的发散性思维。
4.有利于强化学生的记忆，起到有效复习和备考的目的
很多学生把复习看作死记硬背，以单纯的背诵为复习方式，但实际效果并不理想，学习效果往往事倍功半。复习时借助思维导图，就可以通过感官在图像、颜色、关键词和思想之间为知识点创建联系，激发大脑联想，准确回忆信息。
三、思维导图在中职计算机理论知识课堂教学中的应用
思维导图既可以在纸上手绘，也可以借助思维导图软件进行绘制，它们使绘制思维导图变得更加便捷、快速、丰富多彩，甚至手机上都出现了大量的思维导图软件供我们下载使用。
1.思维导图可以辅助教师的教学工作
思维导图在教师的实际工作中，可以帮助教师完成很多工作。
（1）准备教案
思维导图可以将授课内容要点以关键字的形式展现出来，并通过分支结构展开课堂教学环节。从篇幅上来看，利用思维导图设计的教案要比传统教案篇幅少很多，课程内容与教学环节也变得更加易于观察、实施。当遇到教学内容需要增减时，教师只需要在图上增添或减少分支。这样可以大大节省教师准备教案的时间，可以将更多的时间和精力投入教学过程的设计和创新上。
（2）实施课堂教学
思维导图可以作为课堂教学的导入工具。对于计算机理论知识，需要教师在课程开始前，呈现给学生本节课的教学目标、重难点等，让学生明确学习任务，带着问题去听，从而有利于提高听课效率。教师在讲授新课的过程中可以把思维导图当作一个课件来用，边展示思维导图边讲授，也可以利用思维导图设计课堂练习或课堂活动。如：只列举出思维导图中的某一关键字，随后引导学生进行发散思维，扩充知识结构，扩展主题分支。思维导图还可以对知识点进行总结和复习，帮助学生将所学的知识进行概括化和网络化的模块化整合，形成清晰的知识脉络和知识体系。
2.思维导图可以辅助学生的学习过程
思维导图可以在学生课上记笔记以及课后复习中得到应用。
（1）使用思维导图记笔记
笔记往往是将知识点按照由上到下的线性顺序一条一条地进行依次记录。它存在大量的冗余信息，不利于知识的记忆，阻碍了学生的思维能力。
图形化比文字材料更容易在大脑中长久保持，对强化记忆效果更好。思维导图中心明确、分支层次分明，可以用更少的词语总结出更多便于回忆的信息，学生在思维导图的指引下，能很轻松地把握复习重点，从而提高学生的学习效率。
（2）使用思维导图进行总结复习
学生首先通读将要复习的内容，随后将涉及的知识点以思维导图的形式表示出来，最后进行识记。当复习时，学生可以借助关键字进行回忆，绘制出思维导图。最后，将画好的思维导图与之前的进行对照，对比一下自己掌握了多少知识，而又忘记了多少，从而进行查漏补缺。
思维导图应用于中职计算机理论课程教学，能够帮助教师更好地教和学生更好地学。但思维导图的教学应用还有很多，需要我们不断探索和推广，不断提高思维导图在中职计算机理论课程教学中的应用方法和应用范围。
参考文献：
[1]魏丹.思维导图在高中信息技术课程中的应用研究[D].东北师范大学，2013.
