大学计算机基础课程教学改革研究

金传洋

陆军装甲兵学院信息通信系 北京 100072

引言

近年来，计算思维的培养成为国际和国内研究的热点，计算思维能力将成为21世纪每个人必备的基本能力之一。为了适应现代化战争对军事人才信息素质培养需求，全军于2017颁布了统一的大学计算机基础课程教学大纲，摈弃原先计算机课程狭义的“工具论”、“操作论”，突出“培养以计算思维方式分析解决问题能力”鲜明导向。

1 课程定位

大学计算机基础是面向全院所有专业大一学员开设的一门公共基础课，是根据教育部提出的“1+X”课程设置方案开设的第一门计算机公共课程，又是一门注重实践的理论课，为后续相关课程奠定良好基础。共安排48学时，其中：理论讲授28学时，实践操作20学时。

2 突出问题

2.1 内容多、学时紧张问题

目前一门大学计算机基础课程涵盖了Python程序设计、多媒体技术、计算机软件技术基础、数据库系统、计算机网络、计算机硬件技术等6门计算机课程核心概念，内容广、抽象庞杂，学时紧张[1]。

2.2 知识基础薄弱、计算思维能力培养不够鲜明问题

在入学问卷调查中，课题组设置五大模块，主要考查“一个知识，三个能力”，即可计算机基础知识，Office应用能力、计算机网络操作能力、计算机编程能力。通过对摸底和问卷调查的统计分析，可以看出将近75%的学员没有及格。

在以往教学中，计算思维能力培养与理论知识深度融入不够，对各单元模块、知识点所体现的计算思维点挖掘不够深入，对于计算思维的培养势必停留在理论层次，难以达到思维层次[2]。

2.3 教学对象的多层次、个性差异大问题

由于来自不同地区学员计算机基础水平差异较大，按照传统自然教学班统一进度开展教学，势必会导致基础薄弱的学员吃力、“跟不上”，而基础好的同学又“吃不饱”，不利于教学实施[3]。

2.4 教学案例“军味”不够、应用不深问题

教学案例知识覆盖面不全、贴近部队不够，课堂牵引力不强，导致化解重难点效果不明显，创新应用能力培养支撑不够。

2.5 学员自主学习动力不足、兴趣不浓问题

随着互联网+的发展与应用，学员的学习方式发生了一定的变化，传统课堂教学不能有力地吸引学员学习兴趣，被动式单一教学模式无法满足学员需求，影响教学效果[4]。

2.6 课程考核教学导向性不强、能力素质体系培养欠缺问题

传统期末考试成绩评价学员学习效果，往往一锤定音，没有真正融入教学过程中，教学导向性不强。

3 主要措施

3.1 教学理念方面

针对课程内容庞杂、信息量大与教学目标高、计算机应用需求广泛之间的矛盾，我们将大纲规定的计算与社会、计算机系统组成与结构、操作系统、信息编码与数据表示、数据库及应用、信息处理及多媒体技术、数据库及应用、计算机网络、算法与逻辑、计算机发展新技术等9项内容按照计算思维能力生成路径，整合优化为“操作计算机→理解计算机→应用计算机”三个层次，划分为[5]：“认识计算机、数据表示与存储、数据共享与利用、算法逻辑与应用”等四大模块，重点提炼出12个核心点作为一条知识主线，并以Python语言为工具，将应用计算机求解问题的思维训练全程贯穿于这条知识主线实践中，形成科学的计算思维主线，突出知识系统性，并适时将价值认同、家国情怀、法治意识、科学精神、思维品质等思政要素融入课程教学中，力求知识能力素质三维目标高效达成[6]。

3.2 教学内容体系方面

深入研究课程特点和教学内容，坚持以军队有效知识为主体，构建知识能力素质三层知识体系，重新聚合教学内容为四类专题（工具类、语言算法类、专业知识类、计算机新技术）[7]。工具类，注重操作技能，安排学员借助无纸化平台自主学习；语言算法类包括Python基础和算法与逻辑两部分内容，涉及程序设计能力培养，需要强化操作实践，所以这个单元里，安排4学时精讲算法和数据结构基础，其他10学时采用机房授课模式，边讲边练；第三大模块是计算机系统、计算机网络、数据库、多媒体基础和操作系统等专业知识类，抽象枯燥。梳理每章需要掌握的核心知识点进行精讲，再由核心知识点扩展开来，以点带面，将面拼接成“立体”，构建知识体系具有系统性、全局性。计算机新技术模块采用多样化教学手段，比如：讲座、知识竞赛等多种形式，让学员在乐中学，学中体会快乐，准确把握未来计算机新技术的发展方向。

针对不同专题，侧重采用不同教学手段和方法，做到有的放矢；提炼出12个核心知识点，精讲核心知识点，并由核心知识点扩展，以点带面，并将以师为主讲授48课内学时和以生为主实践24课外学时统筹规划、无缝连接，努力打造成为系统化、多维化、全局化教学内容体系。

3.3 教学模式方面

采用基于知识构建和交际的BOPPPS新型教学模式，注重学员深度参与，将原先的课前、课中、课后三个教学环节细化为“引入—目标—前测—参与式学习—后测—总结”等6个阶段，借助雨课堂、无纸化平台、军训网等信息化工具，收集学员课前预习反馈情况，教员适时调整教学内容，略过已掌握知识点，突出未掌握重难点内容[8]。引入要吸引眼球，针对不同教学内容特点，选取翻转课堂、讨论研讨、角色游戏、实物仿真、分组协作、情景探究、翻转课堂等不同参与式学习方式，构建和谐师生关系、生生关系，让学员学会在“自主学习—互相学习—群体学习”方式中开展有效学习。

在嵌入雨课堂的BOPPPS教学模式中，关键要发挥雨课堂在课前和课后环节作用，使学习随时随地，充分利用碎片化时间，通过提供较好的在线数据分析功能，及时反馈学习效果，提高教员对课程内容、教学对象更精准的把握。

3.4 教学方法手段方面

以大纲核心知识体系为牵引，深度挖掘计算机技术在军事领域中的应用，汇总形成32个案例库，通过贴近部队的综合性案例情景牵引课堂，由任务驱动，充分调动学员的积极性和参与度，激发学员进入情景式环境中主动思考、解决问题，将知识增量式植入案例中，学以致用，完整呈现利用计算机解决实际问题的一般步骤，使教学活动达到“三化”：趣味化、场景化和高效化。

3.5 教学评价机制方面

基于大学计算机基础具有很强的理论性和实践性，课程组提出并实施了“突出能力，强化过程”的考核评价模式，改变以往过于注重知识、一锤定音的考核模式，主要体现四点：一是采用形成性考核和终结性考核并重，客观考察计算思维和能力形成过程中的学习效果，结合新颁布的教学大纲，将期终考核占比 60%降低为50%，形成性考核从占比40%的比例提高到50%。二是形成性考核中office 应用练习由学员课余自主上机实操完成，通过组织无纸化实操考核作为期中测试成绩，不通过需参加练习，直到考核通过。三是即时评价。利用雨课堂、无纸化平台在线收集学习行为数据，将课前和课后两个环节一起纳入形成性考核过程，学员能及时得到反馈。四是将大作业、研讨成绩纳入实践考核环节，采用班组方式考评，以学生组内自评、组间互评和教师评价三者相结合，突出评价学员计算机创新实践能力、组织能力、协同能力。利用雨课堂、考务中心开放的无纸化平台进行在线学习行为数据记录，将课前和课后两个环节一起纳入形成性考核过程，学员实时掌握学习效果，教员精准掌握学情，并动态跟踪和调整教学进度。

4 改革成效

4.1 课堂教学质量得到了大幅提升

经过4轮次教学改革与实践，教学组教学理念清晰，教学内容把握更加精准、在授课过程中明显感到学员学习力和接受能力较往年有较大提升，课程总评成绩和良好率逐年提高。其中，良好率指标的大幅提升意味着学员课堂参与度、对知识理解掌握程度都有很大提高，证明教学改革应用具有先进性和实用性。

根据考务中心提供的数据，2019年期末考试成绩相比2018年，良好率提升约20%，及格率提升达25%；全国计算机等级考试在2018、2019年度较前一年有了约15%比例提升。

课程组负责人及主要成员在院系听查课中多次被评优，多次参加公开课和教学研讨交流。

4.2 学员创新能力得到进一步提升

在Python程序设计学习完后，学员提交的大作业作品实用而富有创意：BMI体测小工具、政治教育学习的词云图、随机点名程序等。

近5年，组织和辅导学员积极参加学院级以上各类比赛10余项，取得优异成绩。在国际ACM大赛中，荣获银奖1项，铜奖1项。参加中国无人机大赛，荣获国家级金奖5项，银奖3项，铜奖3项。参加其他科技竞赛，共获国家级特等奖1项，国家级一等奖8项，二等奖16项，三等奖12项；北京市一等奖23项，二等奖48项，三等奖100多项的好成绩。

4.3 教员教学能力获得各级充分肯定

2019年9 月，参加军队院校军事案例设计大赛荣获三等奖2项，并在“军队院校计算机课程教学改革研讨会”上进行交流。

在2019年学院教改创新大赛中，该教学成果的基本理念和主要做法作为教学课程改革的重要内容之一，演示汇报并成功闯入决赛，最终荣获二等奖；在2019年度教员基本功竞赛中，取得了三等奖第1名的好成绩。在2020年春季《数据结构与算法》、《大学计算机基础》等信息类课程中推广应用本教学成果，得到学员和专家们的一致好评。

5 结束语

通过几轮次教学改革，将大学计算机基础课程建成一门知识内容体系合理、教学手段多元化、教学体系完善，融教材讲义、军事案例特色库、多媒体辅助教案、MOOC资源、练习库等为一体的精品课程，同时着力打造一支教学经验丰富、能力突出、熟练掌握现代化教育手段的高水平师资队伍，对其他相关课程起到示范辐射带动作用，促进相关课程的改革。